JP2004127662A

JP2004127662A - Display device

Info

Publication number: JP2004127662A
Application number: JP2002288802A
Authority: JP
Inventors: Nobutoshi Asai; 浅井　伸利; Tetsuo Urabe; 占部　哲夫
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-10-01
Filing date: 2002-10-01
Publication date: 2004-04-22

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a display device which can intentionally restrict the visual range. <P>SOLUTION: A micro lens sheet 50 provided with microlenses 53S, by which a light L can be condensed and color filters 52 of 3 colors (52R, 52G and 52B), corresponding to each light-emitting color of organic EL light-emitting element 20 at positions corresponding to the organic EL light emitting elements 20 (20R, 20G and 20B). An auxiliary electrode 30 of high reflectivity is also provided in a non light-emitting space P in between each organic EL light emitting element 20. In a visual range A, the displayed image can be seen clearly, since the emitted light L from the organic EL light-emitting elements 20 is condensed by the microlens 53S and it is radiated concentrated in a direction directly opposite to the organic EL display; while in visual ranges B to D, since the image quality is intentionally deteriorated, using the effect of selective light transmission by a color filter 52 and reflective effect of outdoor daylight by the auxiliary electrode 30, the display image becomes hard to recognize. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば有機ＥＬディスプレイなどの表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、多様な表示機構を備えたディスプレイが知られている。その中でも、有機発光（有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ））現象を利用したフルカラー型の有機ＥＬディスプレイは、視野角が広く、駆動電圧が低く、かつ輝度が高い点で注目されている。このような利点に基づき、最近では、携帯電話やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などに代表されるパーソナルユーズ向けの小型情報端末機器に有機ＥＬディスプレイを搭載する試みがなされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、携帯電話やＰＤＡを使用するユーザーの間では、ディスプレイの表示内容を第三者に覗き見られることを防止するために、ユーザーのみが表示内容を明瞭に視認可能となるように、視野角を意図的に狭めて欲しいとの要望が高まっている。
【０００４】
しかしながら、従来の有機ＥＬディスプレイでは、上記した利点の１つである視野角の広さが裏目となり、ユーザーの要望通りに視野角を意図的に制限することが困難であった。携帯電話やＰＤＡの利用に際する情報漏洩防止ならびに今後の有機ＥＬディスプレイの市場普及を考慮すれば、視野角制御技術の確立は急務と言える。
【０００５】
なお、有機ＥＬディスプレイの表示性能を改善するための手法としては、例えば、光取り出し効率を向上させるために、有機ＥＬディスプレイにレンズ状構造物を搭載する手法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−１７１８９２号公報（第３−４頁、第１図）
【０００７】
しかしながら、上記したレンズ構造物を搭載した有機ＥＬディスプレイでは、光取り出し効率を向上させ得るものの、その視野角の広さに起因して、視野角を意図的に制限することができない。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、視野角を意図的に制限することが可能な表示装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の表示装置は、画像表示用の光を発生させる複数の発光素子と、各発光素子間に配置され、外光を反射させる複数の反射部材と、各発光素子に対応して配置され、画像表示用の光を選択的に透過させる透過部材と、この透過部材を挟んで複数の発光素子と反対側に配置され、画像表示用の光を集光させるための複数の集光部を有する光学部材とを備えたものである。
【００１０】
本発明の表示装置では、複数の発光素子において発生した画像表示用の光が、透過部材を選択的に透過し、引き続き複数の光学部材の集光部において集光されたのち、表示装置と正対する方向に集中して放射されるため、その正対する方向において画像を明瞭に視認可能となる。一方、表示装置と正対する方向以外の方向では、主に、透過部材による選択的な光透過作用ならびに反射部材による外光の反射作用を利用して画質が意図的に劣化されるため、画像を視認しにくくなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
まず、図１を参照して、本発明の一実施の形態に係る表示装置としての有機ＥＬディスプレイの構成について説明する。図１は、有機ＥＬディスプレイの概略断面構成を表している。
【００１３】
この有機ＥＬディスプレイは、有機ＥＬ現象を利用して画像を表示するトップエミッション型のディスプレイであり、図１に示したように、一面に有機ＥＬ発光素子２０および補助電極３０が設けられた駆動基板１０と、マイクロレンズシート５０およびカバープレート６０よりなる積層構造体とが、例えばエポキシレジンなどよりなる封止樹脂層４０（約１０μｍ厚）を介して互いに貼り合わせられた構成をなしている。
【００１４】
駆動基板１０は、主に、有機ＥＬ発光素子２０に電圧を印加し、その有機ＥＬディスプレイ１０を発光させるためのものである。
【００１５】
有機ＥＬ発光素子２０は、有機ＥＬ現象を利用して発光することにより、画像表示用の光を発生させるものである。この有機ＥＬ発光素子２０は、光の３原色に対応した３色の光を発生させる３つの素子、すなわち赤色（Ｒｅｄ　）の光を発生させる有機ＥＬ発光素子２０Ｒ，緑色（Ｇｒｅｅｎ　）の光を発生させる有機ＥＬ発光素子２０Ｇ，青色（Ｂｌｕｅ）の光を発生させる有機ＥＬ発光素子２０Ｂをそれぞれ複数含んで構成されている。これらの有機ＥＬ発光素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂは、駆動基板１０上にマトリクス状にパターン配列されている。なお、有機ＥＬ発光素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの詳細な構成については、後述する（図２参照）。
【００１６】
補助電極３０は、例えばアルミニウムなどの高導電性かつ高反射性材料により構成されており、各有機ＥＬ発光素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ間のスペース（非発光スペースＰ）に選択的に配置されている。この補助電極３０は、有機ＥＬ発光素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂに電圧を印加するための印加用電極として機能すると共に、特に、有機ＥＬディスプレイに入射される例えば太陽光や室内光などの外光を反射させるための反射部材として機能するものである。補助電極３０の外光反射機能を確保する上で、その反射率は約５０％以上であることが望ましい。
【００１７】
マイクロレンズシート５０は、シート５１上に、カラーフィルタ５２と、マイクロレンズアレイ５３とがこの順に積層された構成をなしており、その総厚は約５０μｍ〜７０μｍ、具体的には約６０μｍである。
【００１８】
カラーフィルタ５２は、有機ＥＬ発光素子２０において発生した画像表示用の光を選択的に透過させ、それ以外の光の透過させないための透過部材であり、各有機ＥＬ発光素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂに対応して配置された３色の光学フィルタ、すなわち赤色のカラーフィルタ５２Ｒ，緑色のカラーフィルタ５２Ｇ，青色のカラーフィルタ５２Ｂを含んで構成されている。
【００１９】
マイクロレンズアレイ５３は、画像表示用の光を集光させるための光学部材であり、各有機ＥＬ発光素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂに対応して配置された複数の凸状のマイクロレンズ５３Ｓ（集光部）を含んで構成されている。各マイクロレンズ５３Ｓの表面には、外光の映り込みを防止するためにＡＲ（Ａｎｔｉ　Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　）コート処理が施されている。マイクロレンズ５３Ｓの寸法は、例えば、レンズピッチが約５６μｍ，レンズ曲率半径が約３０μｍである。
【００２０】
カバープレート６０は、有機ＥＬ発光素子２０やマイクロレンズシート５０を含む積層構造物を外部から保護するための透明な保護部材であり、画像表示用の光の放射路に相当する。
【００２１】
次に、図２を参照して、有機ＥＬ発光素子２０の詳細な構成について説明する。図２は、有機ＥＬ発光素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの断面構成を拡大して表している。なお、図２では、駆動基板１０ならびに有機ＥＬ発光素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ以外の構成要素の図示を省略している。
【００２２】
有機ＥＬ発光素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂは、例えば、いずれも２つの電極間で光を共振させることにより光の多重干渉現象を利用した一種の狭帯域フィルタとして機能し、光の色純度を向上させることが可能な光共振器構造を有している。
【００２３】
すなわち、有機ＥＬ発光素子２０Ｒは、例えば、下部電極層２１Ｒ上に、正孔輸送層２２Ｒと、発光層２３Ｒと、電子輸送層２４Ｒと、上部電極層２５Ｒとがこの順に積層された構成をなしている。下部電極層２１Ｒは、本来の電極としての機能と共に、発光層２３Ｒにおいて発生した光を反射させるための反射層としての機能も兼ねており、例えば、白金（Ｐｔ），金（Ａｕ），クロム（Ｃｒ）またはタングステン（Ｗ）などの金属材料または合金材料により構成されている。正孔輸送層２２Ｒは、発光層２３Ｒへの正孔注入効率を高め、かつ正孔注入層としての機能も兼ねるものであり、例えば、ビス［（Ｎ−ナフチル）−Ｎ−フェニル］ベンジジン（α−ＮＰＤ）により構成されている。発光層２３Ｒは、電流注入に応じて赤色の光を発生させるものであり、例えば、２，５−ビス［４−［Ｎ−（４−メトキシフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］］スチリルベンゼン−１，４−ジカーボニトリル（ＢＳＢ）により構成されている。電子輸送層２４Ｒは、発光層２３Ｒへの電子注入効率を高めるためのものであり、例えば、８−キノリノールアルミニウム錯体（Ａｌｑ_３）により構成されている。上部電極層２５Ｒは、例えば、アルミニウム（Ａｌ），マグネシウム（Ｍｇ），カルシウム（Ｃａ）またはナトリウム（Ｎａ）などの金属材料または合金材料により構成されている。
【００２４】
有機ＥＬ発光素子２０Ｇは、例えば、下部電極層２１Ｇ上に、正孔輸送層２２Ｇと、発光層２３Ｇと、上部電極層２５Ｇとがこの順に積層された構成をなしている。下部電極層２１Ｇおよび上部電極層２５Ｇは、例えば、有機ＥＬ発光素子２０Ｒの下部電極層２１Ｒおよび上部電極層２５Ｒとそれぞれ同様の構成をなしている。正孔輸送層２２Ｇは、発光層２３Ｇへの正孔注入効率を高め、かつ正孔注入層としての機能も兼ねるものであり、例えば、α−ＮＰＤにより構成されている。発光層２３Ｇは、電流注入に応じて緑色の光を発生させ、かつ電子輸送層としての機能も兼ねるものであり、例えば、Ａｌｑ_３にクマリン６（Ｃ６；Ｃｏｕｍａｒｉｎ６　）を約１体積％混合してなる混合物により構成されている。
【００２５】
有機ＥＬ発光素子２０Ｂは、例えば、下部電極層２１Ｂ上に、正孔輸送層２２Ｂと、発光層２３Ｂと、電子輸送層２４Ｂと、上部電極層２５Ｂとがこの順に積層された構成をなしている。下部電極層２１Ｂおよび上部電極層２５Ｂは、例えば、下部電極層２１Ｒおよび上部電極層２５Ｒとそれぞれ同様の構成をなしている。正孔輸送層２２Ｂは、発光層２３Ｂへの正孔注入効率を高め、かつ正孔注入層としての機能も兼ねるものであり、例えば、α−ＮＰＤにより構成されている。発光層２３Ｂは、電流注入に応じて青色の光を発生させるものであり、例えば、４，４−ビス（２，２−ジフェニル−エテン−１−イル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）により構成されている。電子輸送層２４Ｂは、発光層２３Ｂへの電子注入効率を高めるためのものであり、例えば、Ａｌｑ_３により構成されている。
【００２６】
次に、図１〜図４を参照して、有機ＥＬディスプレイの画像表示に関する作用について説明する。図３は視野範囲と視認性との関係，図４は画像表示用の光Ｌ（以下、単に「光Ｌ」という）の放射機構をそれぞれ説明するためのものである。なお、図４では、光Ｌの光路を見やすくするために、カバープレート６０の図示を省略している。
【００２７】
この有機ＥＬディスプレイでは、表示画像を見る角度（図３に示した視野範囲Ａ〜Ｄ）に応じて画像の視認性が異なる。
【００２８】
有機ＥＬディスプレイを使用する使用者がその有機ＥＬディスプレイに対して正対する方向（以下、単に「正対方向」という）、すなわち光学的に有機ＥＬ発光素子２０（例えば２０Ｇ）に対応する視野範囲Ａでは、表示画像を明瞭に視認可能となる。すなわち、図４に示したように、有機ＥＬ発光素子２０Ｇにおいて光Ｌが発生すると、その光Ｌは、シート５１およびカラーフィルタ５２Ｇを透過したのち、マイクロレンズ５３Ｓにおいて集光されることにより、平行光線として外部に放射される。この際、例えば、有機ＥＬ発光素子２０Ｇの中央部において発生した光Ｌ（Ｌ１）は、マイクロレンズ５３Ｓにおいて正対方向に集光される。また、例えば、有機ＥＬ発光素子２０Ｇの一端部において発生した光Ｌ（Ｌ２）は、マイクロレンズ５３Ｓにおいて、正対方向から僅かに傾いた方向へ集光される。なお、有機ＥＬ発光素子２０Ｇの他端部において発生した光もまた、一端部において発生した光Ｌ２と同様に、正対方向から僅かに傾いた方向へ集光される（図示せず）。これらのことから、有機ＥＬ発光素子２０Ｇにおいて発生した光Ｌは、素子上のいずれの位置で発生した場合においても、全体として正対方向近傍に向けて集中して放射される。この視野範囲Ａにおける光Ｌが、使用者に画像として視認される。
【００２９】
特に、視野範囲Ａでは、有機ＥＬ発光素子２０Ｇが光共振器構造を有し、その発光波長近傍での反射率が低下していると共に、カラーフィルタ５２Ｇの存在により、緑色の光に対して選択的な透過性が得られるため、正対方向において外光の反射率が極めて小さくなる。これにより、視野範囲Ａでは、画像として視認される光Ｌの発光強度（輝度）が大きくなり、画像を不明瞭にする一因となる外光の反射強度が小さくなる。
【００３０】
一方、正対方向以外の方向に対応する視野範囲Ｂ〜Ｄでは、表示画像の画質が意図的に劣化されるため、画像を視認しにくくなる。
【００３１】
すなわち、光学的に有機ＥＬ発光素子２０Ｇ，２０Ｒ間の非発光スペースＰに対応する視野範囲Ｂでは、この非発光スペースＰにおいて共振波長が長くなり、これにより可視光の反射率が高くなると共に、特に、非発光スペースＰに高反射性の補助電極３０が配置されているため、外光の反射量が大きくなる。これにより、視野範囲Ｂでは、有機ＥＬ発光素子２０の発光強度に対して外光の反射強度が大きくなるため、画像のコントラストが低下する。
【００３２】
光学的に有機ＥＬ発光素子２０Ｇの隣りの有機ＥＬ発光素子２０Ｒに対応する視野範囲Ｃでは、主に、緑色のカラーフィルタ５２Ｇ越しに、有機ＥＬ発光素子２０Ｒにおいて発生した赤色の光を視認することとなる。この場合には、フィルタ色と発光色とが異なるため、赤色の光の多くがカラーフィルタ５２Ｇにおいて吸収されてしまう。これにより、視野範囲Ｃでは、有機ＥＬ発光素子２０の見かけの発光強度が低下するため、画像が暗くなる。
【００３３】
視野範囲Ｄは、視野範囲Ｂと同様に光学的に補助電極３０の配設位置に対応するため、有機ＥＬ発光素子２０の発光強度に対して外光の反射強度が大きくなり、画像のコントラストが低下する。
【００３４】
特に、視野範囲Ｂ〜Ｄでは、有機ＥＬ発光素子２０から放射される光Ｌの放射角度（正対方向に対する放射方向の傾き角度）が大きくなるほど、光共振構造の実効共振波長が短くなる。これにより、反射率の低い波長の光が短波長化し、その光の波長がカラーフィルタ５２の吸収波長から外れてしまうため、この観点においても外光の反射強度が大きくなる。
【００３５】
なお、上記した有機ＥＬ発光素子２０Ｇに基づく画像表示に関する作用は、他の有機ＥＬ発光素子２０Ｒ，２０Ｂについても同様である。
【００３６】
次に、図５および図６を参照して、上記した視野範囲と視認性との関係を実証するデータについて説明する。図５および図６は有機ＥＬディスプレイの輝度分布を表すものであり、図５はマイクロレンズシート５０を備えていない比較例としての有機ＥＬディスプレイ，図６はマイクロレンズシート５０を備えた本実施の形態の有機ＥＬディスプレイについてそれぞれ示している。なお、両図中の「縦軸」は輝度，「横軸」は視野角（ｔａｎθ＝−２，０，＋２）をそれぞれ示していると共に、両図中に示したデータは、いずれもカラーフィルタ５２を利用していない場合の測定値である。
【００３７】
マイクロレンズシート５０を備えていない比較例では、図５に示したように、視野角全体に渡って輝度がブロードに分布する。この場合には、正対方向（ｔａｎθ＝０）以外の方向においても輝度が得られるため、正対方向以外の方向から表示画像を視認可能となる。
【００３８】
これに対して、マイクロレンズシート５０を備えた本実施の形態では、図６に示したように、正対方向を挟んだ両側（領域Ｒ１）において、輝度が部分的に著しく低下する。この場合には、領域Ｒ１に対応する方向において十分な輝度が得られないため、有機ＥＬディスプレイの表示画像を視認しにくくなる。
【００３９】
なお、カラーフィルタ５２を備えていない有機ＥＬディスプレイでは、図６に示したように、正対方向以外の方向における領域Ｒ２において依然として輝度が得られるため、この領域Ｒ２に対応する方向において表示画像を視認可能となる。しかしながら、有機ＥＬディスプレイにカラーフィルタ５２を搭載すれば、カラーフィルタ５２による選択的な光透過特性を利用して領域Ｒ２の輝度が低下するため、領域Ｒ２に対応する方向においても表示画像を視認しにくくすることが可能となる。
【００４０】
以上説明したように、本実施の形態に係る有機ＥＬディスプレイでは、有機ＥＬ発光素子２０（２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ）に対応する位置に、光Ｌを集光可能なマイクロレンズ５３Ｓを有するマイクロレンズシート５０と、有機ＥＬ発光素子２０の各発光色に対応する３色のカラーフィルタ５２（５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂ）とを備えると共に、有機ＥＬ発光素子２０間に高反射性の補助電極３０を設けるようにしたので、「有機ＥＬディスプレイの画像表示に関する作用」として上記したように、正対方向では外光の反射強度よりも有機ＥＬ発光素子２０の発光強度が大きくなり、正対方向以外の方向では外光の反射強度よりも有機ＥＬ発光素子２０の発光強度が小さくなる。これにより、正対方向において表示画像を明瞭に視認可能となる一方、正対方向以外の方向において画質が意図的に劣化し、表示画像を視認しにくくなる。したがって、視野角を意図的に制限し、第三者により正対方向以外の方向から表示画像を覗き込まれることを防止することができる。
【００４１】
また、本実施の形態では、主にマイクロレンズ５３Ｓの集光作用に基づいて、有機ＥＬ発光素子２０において発生した光Ｌが正対方向に集中するため、十分な光Ｌの光量が得られる。したがって、表示画像の輝度を確保し、鮮明な画像を表示することができる。
【００４２】
さらに、本実施の形態では、マイクロレンズ５３Ｓの集光作用に基づいて光Ｌが正対方向に集中するため、相対的に正対方向以外の方向に放射される光Ｌの放射量が少なくなる。したがって、画像として視認されるために必要な光Ｌの光量ロスが少なくなるため、高画質を確保しつつ、有機ＥＬディスプレイの低消費電力化を図ることができる。その上、本実施の形態では、低消費電力化の実現に基づき、有機ＥＬディスプレイの長寿命化、電池容量の小型化ならびに軽量化も図ることができる。
【００４３】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。
【００４４】
具体的には、例えば、上記実施の形態では、外光を反射させるための反射部材として、有機ＥＬ発光素子２０（２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ）間の非発光スペースＰに元々配置されている補助電極３０を利用するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、補助電極３０と同様に高反射性を有する他の部品やデバイスなどを非発光スペースＰに新たに設けるようにしてもよい。この場合においても、新たに設けた部品やデバイスにおいて外光を反射させることが可能な限り、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
また、上記実施の形態では、シート５１およびマイクロレンズアレイ５３と共にカラーフィルタ５２を含んでマイクロレンズシート５０を構成するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、カラーフィルタ５２を含まず、シート５１およびマイクロレンズアレイ５３のみを含んでマイクロレンズシート５０を構成するようにしてもよい。この場合には、構成部品数が少なくなるため、有機ＥＬディスプレイの構成を簡略化することができる。
【００４６】
また、上記実施の形態では、有機ＥＬ現象を利用して画像を表示する有機ＥＬディスプレイについて本発明を適用する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、有機ＥＬディスプレイ以外の自発光型のディスプレイについても本発明を適用可能である。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の表示装置によれば、複数の発光素子において発生した画像表示用の光を集光するための複数の集光部を有する光学部材と、画像表示用の光を選択的に透過させるための透過部材と、各発光素子間に配置された複数の反射部材とを備えるようにしたので、光学部材による集光作用、透過部材による選択的光透過作用、ならびに反射部材による外光の反射作用を利用して、表示装置（発光素子）と正対する方向において表示画像を明瞭に視認可能となる一方、それ以外の方向において画質が意図的に劣化し、表示画像を視認しにくくなる。したがって、視野角を意図的に制限し、表示装置に正対する方向以外の方向から第三者により表示画像を覗き込まれることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る有機ＥＬディスプレイの概略断面構成を表す断面図である。
【図２】有機ＥＬ発光素子の断面構成を拡大して表す断面図である。
【図３】視野範囲と視認性との関係を説明するための断面図である。
【図４】画像表示用の光の放射機構を説明するための断面図である。
【図５】有機ＥＬディスプレイ（マイクロレンズシートなし）の輝度分布を表す図である。
【図６】有機ＥＬディスプレイ（マイクロレンズシートあり）の輝度分布を表す図である。
【符号の説明】
１０…駆動基板、２０（２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ）…有機ＥＬ発光素子、２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ…下部電極層、２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ…正孔輸送層、２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂ…発光層、２４Ｒ，２４Ｇ…電子輸送層、２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂ…上部電極層、３０…補助電極、４０…封止樹脂層、５０…マイクロレンズシート（５１…シート、５２（５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂ）…カラーフィルタ、５３…マイクロレンズアレイ）、５３Ｓ…マイクロレンズ、６０…カバープレート、Ａ〜Ｄ…視野範囲、Ｌ…画像表示用の光、Ｐ…非発光スペース。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a display device such as an organic EL display.
[0002]
[Prior art]
In recent years, displays provided with various display mechanisms have been known. Above all, a full-color organic EL display utilizing an organic light emitting (organic EL (Electro Luminescence)) phenomenon has attracted attention because of its wide viewing angle, low driving voltage, and high luminance. Based on such advantages, recently, an attempt has been made to mount an organic EL display on a small information terminal device for personal use typified by a mobile phone or a PDA (Personal Digital Assistant).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, among users who use a mobile phone or a PDA, in order to prevent the display contents of the display from being peeped by a third party, the viewing angle is set so that only the users can clearly see the display contents. There is a growing demand for intentional narrowing of.
[0004]
However, in the conventional organic EL display, the wide viewing angle, which is one of the advantages described above, backfires, and it is difficult to intentionally limit the viewing angle as requested by the user. Taking into account the prevention of information leakage when using mobile phones and PDAs and the spread of the organic EL display market in the future, establishment of a viewing angle control technology can be said to be urgent.
[0005]
As a technique for improving the display performance of an organic EL display, for example, a technique of mounting a lens-like structure on an organic EL display in order to improve light extraction efficiency is known (for example, Patent Document 1). 1).
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-9-171892 (page 3-4, FIG. 1)
[0007]
However, in the organic EL display equipped with the above-described lens structure, although the light extraction efficiency can be improved, the viewing angle cannot be intentionally limited due to the wide viewing angle.
[0008]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a display device capable of intentionally limiting a viewing angle.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The display device of the present invention, a plurality of light emitting elements that generate light for image display, and disposed between each light emitting element, a plurality of reflective members that reflect external light, and disposed corresponding to each light emitting element, It has a transmitting member that selectively transmits light for image display, and a plurality of light collectors that are disposed on the opposite side of the plurality of light emitting elements with the transmitting member interposed therebetween and collect light for image display. And an optical member.
[0010]
In the display device of the present invention, light for image display generated in the plurality of light emitting elements selectively passes through the transmission member, and is subsequently collected by the light collection portions of the plurality of optical members. Since the light is radiated in the opposite direction, the image can be clearly recognized in the opposite direction. On the other hand, in directions other than the direction directly facing the display device, the image quality is intentionally degraded mainly by utilizing the selective light transmission effect of the transmission member and the reflection effect of external light by the reflection member. It becomes difficult to see.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0012]
First, a configuration of an organic EL display as a display device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a schematic sectional configuration of an organic EL display.
[0013]
This organic EL display is a top emission type display that displays an image using an organic EL phenomenon. As shown in FIG. 1, a driving substrate provided with an organic EL light emitting element 20 and an auxiliary electrode 30 on one surface is provided. 10 and a laminated structure including the microlens sheet 50 and the cover plate 60 are bonded to each other via a sealing resin layer 40 (about 10 μm thick) made of, for example, epoxy resin.
[0014]
The drive substrate 10 is mainly for applying a voltage to the organic EL light emitting element 20 to cause the organic EL display 10 to emit light.
[0015]
The organic EL element 20 emits light for image display by emitting light using the organic EL phenomenon. The organic EL light emitting element 20 generates three colors of light corresponding to the three primary colors of light, namely, an organic EL light emitting element 20R that generates red (Red) light and a green (Green) light. And a plurality of organic EL light emitting elements 20G for generating blue (Blue) light. These organic EL elements 20R, 20G, and 20B are patterned and arranged in a matrix on the drive substrate 10. The detailed configuration of the organic EL elements 20R, 20G, and 20B will be described later (see FIG. 2).
[0016]
The auxiliary electrode 30 is made of, for example, a highly conductive and highly reflective material such as aluminum, and is selectively disposed in a space (a non-light emitting space P) between the organic EL elements 20R, 20G, and 20B. . The auxiliary electrode 30 functions as an application electrode for applying a voltage to the organic EL light emitting elements 20R, 20G, and 20B, and in particular, controls external light such as sunlight or indoor light that enters the organic EL display. It functions as a reflection member for reflection. In order to ensure the external light reflection function of the auxiliary electrode 30, it is desirable that the reflectance is about 50% or more.
[0017]
The microlens sheet 50 has a configuration in which a color filter 52 and a microlens array 53 are laminated on a sheet 51 in this order, and the total thickness thereof is about 50 μm to 70 μm, specifically, about 60 μm. .
[0018]
The color filter 52 is a transmissive member for selectively transmitting image display light generated in the organic EL light emitting element 20 and not transmitting the other light. The color filter 52 is provided for each of the organic EL light emitting elements 20R, 20G, and 20B. It is configured to include three correspondingly arranged optical filters, that is, a red color filter 52R, a green color filter 52G, and a blue color filter 52B.
[0019]
The microlens array 53 is an optical member for condensing light for image display, and includes a plurality of convex microlenses 53S (condensed) corresponding to the organic EL elements 20R, 20G, and 20B. Part). The surface of each micro lens 53S is subjected to an AR (Anti Reflection) coating process to prevent reflection of external light. The dimensions of the micro lens 53S are, for example, a lens pitch of about 56 μm and a lens radius of curvature of about 30 μm.
[0020]
The cover plate 60 is a transparent protection member for protecting the stacked structure including the organic EL element 20 and the microlens sheet 50 from the outside, and corresponds to a radiation path of light for image display.
[0021]
Next, a detailed configuration of the organic EL element 20 will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows an enlarged cross-sectional configuration of the organic EL elements 20R, 20G, and 20B. In FIG. 2, components other than the drive substrate 10 and the organic EL elements 20R, 20G, and 20B are not shown.
[0022]
Each of the organic EL light emitting elements 20R, 20G, and 20B functions as a kind of a narrow band filter using a multiple interference phenomenon of light by resonating light between two electrodes, and improves color purity of light. It has an optical resonator structure that can be used.
[0023]
That is, the organic EL light emitting element 20R has a configuration in which, for example, a hole transport layer 22R, a light emitting layer 23R, an electron transport layer 24R, and an upper electrode layer 25R are stacked in this order on the lower electrode layer 21R. ing. The lower electrode layer 21R has not only a function as an original electrode but also a function as a reflection layer for reflecting light generated in the light emitting layer 23R. For example, platinum (Pt), gold (Au), chromium ( It is made of a metal material or an alloy material such as Cr) or tungsten (W). The hole transport layer 22R increases the efficiency of hole injection into the light emitting layer 23R and also functions as a hole injection layer. For example, bis [(N-naphthyl) -N-phenyl] benzidine (α -NPD). The light emitting layer 23R emits red light in response to current injection. For example, 2,5-bis [4- [N- (4-methoxyphenyl) -N-phenylamino]] styrylbenzene-1 , 4-dicarbonitrile (BSB). Electron-transporting layer 24R is intended to enhance the electron injection efficiency into the light emitting layer 23R, for example, composed of 8-quinolinol aluminum complex (Alq _3). The upper electrode layer 25R is made of, for example, a metal material or an alloy material such as aluminum (Al), magnesium (Mg), calcium (Ca), or sodium (Na).
[0024]
The organic EL light emitting element 20G has, for example, a configuration in which a hole transport layer 22G, a light emitting layer 23G, and an upper electrode layer 25G are stacked in this order on a lower electrode layer 21G. The lower electrode layer 21G and the upper electrode layer 25G have, for example, the same configurations as the lower electrode layer 21R and the upper electrode layer 25R of the organic EL element 20R, respectively. The hole transport layer 22G enhances hole injection efficiency into the light emitting layer 23G and also has a function as a hole injection layer, and is made of, for example, α-NPD. The light emitting layer 23G generates green light in response to current injection and also functions as an electron transporting layer. For example, Alq ₃ is mixed with about 1% by volume of coumarin 6 (C6; Coumarin 6). The mixture is composed of
[0025]
The organic EL light emitting element 20B has, for example, a configuration in which a hole transport layer 22B, a light emitting layer 23B, an electron transport layer 24B, and an upper electrode layer 25B are stacked in this order on a lower electrode layer 21B. . The lower electrode layer 21B and the upper electrode layer 25B have, for example, the same configuration as the lower electrode layer 21R and the upper electrode layer 25R, respectively. The hole transport layer 22B increases the efficiency of hole injection into the light emitting layer 23B and also functions as a hole injection layer, and is made of, for example, α-NPD. The light emitting layer 23B generates blue light in response to current injection, and is made of, for example, 4,4-bis (2,2-diphenyl-ethen-1-yl) biphenyl (DPVBi). Electron-transporting layer 24B is intended to enhance the electron injection efficiency into the light-emitting layer 23B, for example, it is made of Alq _3.
[0026]
Next, with reference to FIG. 1 to FIG. FIG. 3 is for explaining the relationship between the visual field range and the visibility, and FIG. 4 is for explaining the radiation mechanism of the light L for image display (hereinafter simply referred to as “light L”). In FIG. 4, the cover plate 60 is not shown to make the optical path of the light L easier to see.
[0027]
In this organic EL display, the visibility of the image differs depending on the viewing angle of the displayed image (viewing range A to D shown in FIG. 3).
[0028]
The direction in which the user using the organic EL display directly faces the organic EL display (hereinafter, simply referred to as “facing direction”), that is, the visual field range A optically corresponding to the organic EL light emitting element 20 (for example, 20G). Then, the display image can be clearly recognized. That is, as shown in FIG. 4, when the light L is generated in the organic EL light emitting element 20G, the light L is transmitted through the sheet 51 and the color filter 52G, and then condensed by the micro lens 53S, thereby forming a parallel light. It is emitted to the outside as light rays. At this time, for example, the light L (L1) generated at the center of the organic EL light emitting element 20G is collected in the facing direction by the microlens 53S. Further, for example, the light L (L2) generated at one end of the organic EL element 20G is collected by the microlens 53S in a direction slightly inclined from the facing direction. The light generated at the other end of the organic EL element 20G is also collected in a direction slightly inclined from the facing direction, like the light L2 generated at the one end (not shown). For these reasons, the light L generated in the organic EL light emitting element 20G is radiated as a whole in the vicinity of the facing direction irrespective of where it is generated on the element. The light L in the visual field range A is visually recognized by the user as an image.
[0029]
In particular, in the field of view A, the organic EL light emitting element 20G has an optical resonator structure, the reflectance near the emission wavelength is reduced, and the presence of the color filter 52G makes it possible to select green light. , The reflectivity of external light in the facing direction becomes extremely small. As a result, in the visual field range A, the emission intensity (luminance) of the light L visually recognized as an image increases, and the reflection intensity of external light, which contributes to making the image unclear, decreases.
[0030]
On the other hand, in the visual field ranges B to D corresponding to directions other than the facing direction, the image quality of the display image is intentionally degraded, so that it is difficult to visually recognize the image.
[0031]
That is, in the visual field range B optically corresponding to the non-light emitting space P between the organic EL light emitting elements 20G and 20R, the resonance wavelength becomes longer in the non-light emitting space P, thereby increasing the reflectance of visible light and In particular, since the highly reflective auxiliary electrode 30 is disposed in the non-light emitting space P, the amount of external light reflected increases. Accordingly, in the visual field range B, the reflection intensity of the external light is larger than the light emission intensity of the organic EL light emitting element 20, so that the image contrast is reduced.
[0032]
In the viewing range C optically corresponding to the organic EL light emitting element 20R adjacent to the organic EL light emitting element 20G, the red light generated in the organic EL light emitting element 20R is mainly visually recognized through the green color filter 52G. It becomes. In this case, since the filter color and the emission color are different, most of the red light is absorbed by the color filter 52G. Thereby, in the visual field range C, the apparent light emission intensity of the organic EL light emitting element 20 is reduced, and the image becomes dark.
[0033]
Since the viewing range D optically corresponds to the position where the auxiliary electrode 30 is disposed similarly to the viewing range B, the reflection intensity of the external light becomes larger than the emission intensity of the organic EL light emitting element 20 and the contrast of the image is reduced. descend.
[0034]
In particular, in the visual field ranges B to D, the effective resonance wavelength of the optical resonance structure becomes shorter as the emission angle of the light L emitted from the organic EL element 20 (the inclination angle of the emission direction with respect to the facing direction) increases. As a result, the light having a low reflectance has a shorter wavelength, and the wavelength of the light deviates from the absorption wavelength of the color filter 52. Therefore, the reflection intensity of the external light also increases from this viewpoint.
[0035]
The operation relating to the image display based on the organic EL element 20G described above is the same for the other organic EL elements 20R and 20B.
[0036]
Next, with reference to FIGS. 5 and 6, data for demonstrating the relationship between the visual field range and the visibility will be described. 5 and 6 show the luminance distribution of the organic EL display. FIG. 5 shows an organic EL display as a comparative example without the microlens sheet 50, and FIG. 6 shows the present embodiment with the microlens sheet 50. The organic EL display of the embodiment is shown respectively. Note that the “vertical axis” in both figures indicates luminance and the “horizontal axis” indicates viewing angle (tan θ = −2, 0, +2), and the data shown in both figures are color filters. This is a measured value when 52 is not used.
[0037]
In the comparative example without the microlens sheet 50, as shown in FIG. 5, the luminance is broadly distributed over the entire viewing angle. In this case, since the luminance can be obtained in a direction other than the facing direction (tan θ = 0), the display image can be visually recognized from a direction other than the facing direction.
[0038]
On the other hand, in the present embodiment including the microlens sheet 50, as shown in FIG. 6, the brightness partially decreases significantly on both sides (region R1) across the facing direction. In this case, sufficient luminance cannot be obtained in the direction corresponding to the region R1, so that it becomes difficult to visually recognize the display image on the organic EL display.
[0039]
In the organic EL display not provided with the color filter 52, as shown in FIG. 6, since the luminance is still obtained in the region R2 in the direction other than the facing direction, the display image is displayed in the direction corresponding to the region R2. It becomes visible. However, when the color filter 52 is mounted on the organic EL display, the brightness of the region R2 is reduced by using the selective light transmission characteristics of the color filter 52, so that the display image can be visually recognized in the direction corresponding to the region R2. It is possible to make it difficult.
[0040]
As described above, in the organic EL display according to the present embodiment, the microlens sheet having the microlens 53S capable of condensing the light L at the position corresponding to the organic EL light emitting element 20 (20R, 20G, 20B). 50 and three color filters 52 (52R, 52G, 52B) corresponding to the respective emission colors of the organic EL light-emitting element 20, and the highly reflective auxiliary electrode 30 is provided between the organic EL light-emitting elements 20. As described above, as described above as the “operation relating to the image display of the organic EL display”, the light emission intensity of the organic EL element 20 becomes larger than the reflection intensity of external light in the facing direction, and in the direction other than the facing direction. The emission intensity of the organic EL element 20 is lower than the reflection intensity of external light. This makes it possible to clearly see the display image in the facing direction, while intentionally deteriorating the image quality in directions other than the facing direction, making it difficult to view the displayed image. Therefore, it is possible to intentionally limit the viewing angle and prevent a third party from looking into the display image from a direction other than the facing direction.
[0041]
In the present embodiment, the light L generated in the organic EL element 20 is concentrated in the facing direction mainly based on the light condensing action of the microlens 53S, so that a sufficient amount of light L can be obtained. Therefore, the brightness of the display image can be ensured, and a clear image can be displayed.
[0042]
Furthermore, in the present embodiment, since the light L is concentrated in the facing direction based on the light condensing action of the microlens 53S, the radiation amount of the light L radiated in a direction other than the facing direction is relatively reduced. . Therefore, the loss of the light amount of the light L required to be visually recognized as an image is reduced, so that it is possible to reduce the power consumption of the organic EL display while ensuring high image quality. In addition, in the present embodiment, it is possible to extend the life of the organic EL display and reduce the size and weight of the battery capacity based on the realization of low power consumption.
[0043]
As described above, the present invention has been described with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be variously modified.
[0044]
Specifically, for example, in the above embodiment, the auxiliary electrode originally arranged in the non-light emitting space P between the organic EL light emitting elements 20 (20R, 20G, 20B) as a reflecting member for reflecting external light. Although the 30 is used, the present invention is not limited to this. For example, another component or device having high reflectivity like the auxiliary electrode 30 may be newly provided in the non-light emitting space P. Good. Also in this case, the same effects as in the above embodiment can be obtained as long as external light can be reflected by the newly provided components and devices.
[0045]
In the above embodiment, the microlens sheet 50 is configured to include the color filter 52 together with the sheet 51 and the microlens array 53. However, the present invention is not limited to this. Instead, the microlens sheet 50 may include only the sheet 51 and the microlens array 53. In this case, since the number of components is reduced, the configuration of the organic EL display can be simplified.
[0046]
Further, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the organic EL display that displays an image using the organic EL phenomenon has been described. However, the present invention is not necessarily limited to this, and the self-emission other than the organic EL display may be used. The present invention can be applied to a type of display.
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the display device according to any one of claims 1 to 6, the plurality of light collecting units for collecting the light for image display generated in the plurality of light emitting elements. The optical member having a, a transmitting member for selectively transmitting light for image display, and a plurality of reflecting members disposed between each light emitting element, so that the light condensing action by the optical member, A display image can be clearly viewed in a direction directly facing the display device (light-emitting element) by utilizing a selective light transmission effect of the transmission member and a reflection effect of external light by the reflection member, and in other directions. The image quality is intentionally degraded, making it difficult to view the displayed image. Therefore, it is possible to intentionally limit the viewing angle and prevent a third party from looking into the displayed image from a direction other than the direction directly facing the display device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic cross-sectional configuration of an organic EL display according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view illustrating a cross-sectional configuration of an organic EL light emitting element.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a relationship between a visual field range and visibility.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a light emission mechanism for image display.
FIG. 5 is a diagram illustrating a luminance distribution of an organic EL display (without a microlens sheet).
FIG. 6 is a diagram illustrating a luminance distribution of an organic EL display (with a microlens sheet).
[Explanation of symbols]
10 Drive substrate, 20 (20R, 20G, 20B) Organic EL device, 21R, 21G, 21B Lower electrode layer, 22R, 22G, 22B Hole transport layer, 23R, 23G, 23B Light emitting layer, 24R , 24G: electron transport layer, 25R, 25G, 25B: upper electrode layer, 30: auxiliary electrode, 40: sealing resin layer, 50: microlens sheet (51: sheet, 52 (52R, 52G, 52B): color filter) , 53: microlens array), 53S: microlens, 60: cover plate, A to D: visual field range, L: light for image display, P: non-light emitting space.

Claims

画像表示用の光を発生させる複数の発光素子と、
各発光素子間に配置され、外光を反射させる複数の反射部材と、
各発光素子に対応して配置され、前記画像表示用の光を選択的に透過させる透過部材と、
この透過部材を挟んで前記複数の発光素子と反対側に配置され、前記画像表示用の光を集光させるための複数の集光部を有する光学部材と
を備えたことを特徴とする表示装置。A plurality of light emitting elements for generating light for image display,
A plurality of reflecting members arranged between each light emitting element and reflecting external light,
A transmissive member arranged corresponding to each light emitting element and selectively transmitting the light for image display;
A display device, comprising: an optical member disposed on a side opposite to the plurality of light emitting elements with the transmission member interposed therebetween, the optical member having a plurality of light collecting portions for collecting the light for image display. .

前記透過部材は光学フィルタであり、
前記光学部材は、前記集光部としてマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイである
ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。The transmission member is an optical filter,
The display device according to claim 1, wherein the optical member is a microlens array having a microlens as the light collecting unit.

前記発光素子は、光の３原色に対応した３色の光を発生させるものであり、
前記透過部材は、前記３色の光に対応した３色のカラーフィルタである
ことを特徴とする請求項２記載の表示装置。The light emitting element generates three colors of light corresponding to the three primary colors of light,
The display device according to claim 2, wherein the transmitting member is a three-color filter corresponding to the three colors of light.

前記反射部材は、前記発光素子に電圧を印加するための印加用電極である
ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。The display device according to claim 1, wherein the reflection member is an application electrode for applying a voltage to the light emitting element.

前記発光素子は、有機発光現象を利用して前記画像表示用の光を発生させるものである
ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。2. The display device according to claim 1, wherein the light emitting element generates the light for image display using an organic light emitting phenomenon.

前記発光素子は、
前記画像表示用の光を発生させる発光層と、この発光層を挟む２つの電極層とを含み、
前記発光層において発生した前記画像表示用の光を前記２つの電極層間で共振させる共振器構造を有するものである
ことを特徴とする請求項５記載の表示装置。The light emitting element,
A light-emitting layer for generating light for image display, and two electrode layers sandwiching the light-emitting layer,
The display device according to claim 5, further comprising a resonator structure that resonates the image display light generated in the light emitting layer between the two electrode layers.