JP2004342448A

JP2004342448A - Organic el display

Info

Publication number: JP2004342448A
Application number: JP2003137271A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Ishizuka; 健一石塚; Akira Takahashi; 高橋　　彰; Ichiro Oikawa; 一郎及川; Shinichi Kosuge; 信一小菅
Original assignee: Ricoh Optical Industries Co Ltd
Current assignee: Ricoh Optical Industries Co Ltd
Priority date: 2003-05-15
Filing date: 2003-05-15
Publication date: 2004-12-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an organic EL display in which a bright image can be observed from a front surface side and a visual angle can be set in an appropriate range. <P>SOLUTION: In the organic El display, an array of minute organic EL elements 10 arranged in a 2 dimentional array and a micro lens array formed by arranging micro lenses ML in the array at the same pitches as arranging pitches of the organic EL elements are closely faced with one another through a transparent middle layer 12 so that each micro lens is in 1:1 correspondence with the organic EL element 10. EL light emitted from each organic EL element 10 is condensed by corresponding micro lens ML. A ratio d/f between the distance d between the organic EL element 10 and the micro lens ML corresponding to it and the focal distance of the micro lens ML f satisfies a condition of: 0.1≤d/f≤0.5. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は有機ＥＬディスプレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＥＬ光（エレクトロルミネセンス）を放射するＥＬ素子として、有機ＥＬ素子が知られている。有機ＥＬ素子は、無機ＥＬ素子に比して駆動電圧が低く、省エネルギ的である。
【０００３】
微小な有機ＥＬ素子を２次元的にアレイ配列した「有機ＥＬディスプレイ」が知られ、携帯電話のディスプレイ等への応用が意図されている。
【０００４】
有機ＥＬ素子は微小な発光部が均一に発光し、発光されるＥＬ光には殆ど指向性がない。このため上記の有機ＥＬディスプレイは、視野角が実質的に１８０度（±９０度）で略フラットである。
【０００５】
このような広い視野角をもった有機ＥＬディスプレイを「携帯電話等の個人情報機器」に用いると、表示された情報が横方から視認できるためプライバシー保護の面から好ましくない。
【０００６】
有機ＥＬディスプレイの視野角を狭め、なおかつ、表示画像の明るさを増大する方法として、平面上に２次元的にアレイ配列させた微小な有機ＥＬ素子のアレイと、有機ＥＬ素子の配列ピッチと同ピッチでマイクロレンズをアレイ配列させて形成したマイクロレンズアレイとを、個々のマイクロレンズが有機ＥＬ素子の個々と１：１に対応するようにして、透明な中間層を介して密に対向させ、各有機ＥＬ素子から放射されるＥＬ光を、対応するマイクロレンズにより集光させるように構成された有機ＥＬディスプレイが知られている（特許文献１）。
【０００７】
発明者らの研究により上記「マイクロレンズの集光による効果」は、マイクロレンズの光学特性や有機ＥＬ素子との位置関係等に依存することが分った。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−１７２７５６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、発明者らが研究を通じて得た知見に基づき、正面側から明るい画像を観察でき、視野角を適切な範囲に設定できる有機ＥＬディスプレイの実現を課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の有機ＥＬディスプレイは「平面上に２次元的にアレイ配列させた微小な有機ＥＬ素子のアレイと、有機ＥＬ素子の配列ピッチと同ピッチでマイクロレンズをアレイ配列させて形成したマイクロレンズアレイとを、個々のマイクロレンズが有機ＥＬ素子の個々と１：１に対応するようにして、透明な中間層を介して密に対向させ、各有機ＥＬ素子から放射されるＥＬ光を、対応するマイクロレンズにより集光させるように構成された有機ＥＬディスプレイ」であって、以下の点を特徴とする。
【００１１】
即ち、有機ＥＬ素子とこれに対応するマイクロレンズとの間の距離：ｄと、マイクロレンズの焦点距離：ｆの比：ｄ／ｆが、条件：
（１）０．１≦ｄ／ｆ≦０．５
を満足する（請求項１）。
【００１２】
有機ＥＬ素子のアレイとマイクロレンズアレイとを「透明な中間層を介して密に対向させる」とは、有機ＥＬ素子のアレイとマイクロレンズアレイとの間が、透明な中間層により密に充填されていることを意味する。中間層は「物体的な実態」を有することが好ましい。
【００１３】
請求項１記載の有機ＥＬディスプレイは、
ｄ／ｆ≒０．３
である場合に、「正面側からの観察像の明るさ」を最も向上させることができる（請求項２）。
【００１４】
請求項２記載の有機ＥＬディスプレイは、有機ＥＬ素子の配列ピッチ：Ｐと、有機ＥＬ素子とこれに対応するマイクロレンズとの間の距離：ｄとが、０．７２≦α≦０．９０、１４．０≦β≦２８．３３の範囲にあるα、βに対し、
ｄ≒αＰ−β
を満足することが好ましい（請求項３）。
【００１５】
若干付言すると「透明な中間層」は、片面に有機ＥＬ素子を２次元的にアレイ配列させて形成された「素子基板」自体であることができる。また、透明な中間層は、１層に限らず２層あるいはそれ以上の多層構造であることができ、そのうちの１層は接着剤層であることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）は、有機ＥＬディスプレイの実施の１形態を概念的に示している。符号１０は２次元的にアレイ配列された有機ＥＬ素子（ＥＬ発光膜）の個々を示している。有機ＥＬ素子１０は素子基板１２の平坦な面上に「２次元の正方行列状」にアレイ配列するように形成されている。素子基板１２は透明板である。符号１４はマイクロレンズＭＬをアレイ配列して形成された「透明基板」を示している。マイクロレンズＭＬのアレイ配列は、有機ＥＬ素子１０の配列ピッチと同ピッチで、個々のマイクロレンズＭＬが有機ＥＬ素子１０の個々と１：１に対応する。
【００１７】
即ち、図１（ａ）に示す有機ＥＬディスプレイは、平面上に２次元的にアレイ配列させた微小な有機ＥＬ素子１０のアレイと、有機ＥＬ素子１０の配列ピッチと同ピッチでマイクロレンズＭＬをアレイ配列させて形成したマイクロレンズアレイとを、個々のマイクロレンズＭＬが有機ＥＬ素子１０の個々と１：１に対応するようにして、透明な中間層を兼ねた素子基板１２を介して密に（隙間無く）対向させ、各有機ＥＬ素子１０から放射されるＥＬ光を、対応するマイクロレンズＭＬにより集光させるように構成された有機ＥＬディスプレイ」である。
【００１８】
発明者らは、図１（ａ）に示す有機ＥＬディスプレイにおける有機ＥＬ素子１０の幅（有機ＥＬ素子１０は正方形形状である）を４０μｍ、有機ＥＬ素子１０の配列間距離を２６μｍ、有機ＥＬ素子１０の配列ピッチを６６μｍ（＝４０μｍ＋２６μｍｍ）、マイクロレンズＭＬの焦点距離：ｆ＝１０８μｍ（空気中の値）、有機ＥＬ素子１０とマイクロレンズ１０との間の距離：ｄ＝３０μｍ（機械的長さ）とし、各有機ＥＬ素子（正方形状の発光部）が均一な光強度で発光するものとし、光線追跡によるシミュレーションで、透明基板１４の側に射出する光の強度が「視野角によりどのように変化するか」を調べた。
【００１９】
素子基板１２の屈折率：ｎ１＝１．４６（石英）、マイクロレンズアレイ基板１４の屈折率：ｎｂ＝１．５５（ＮＥＯＣＥＲＡＭ（商標：日本電気硝子））とした。
【００２０】
図２は結果を示す。縦軸は「光強度」、横軸は「視野角（度）」である。グラフ線２−１で示すのは、マイクロレンズＭＬの焦点距離が無限遠の場合、即ち、マイクロレンズアレイによる光の集光を行わない場合の光強度であり、視野角：０度における光強度を基準値：１として規格化した。
【００２１】
図に示すように、この場合の光強度は視野角：−９０度〜＋９０度の範囲において、略フラットである。
【００２２】
これに対して図１（ｂ）に示す条件では、視野角変化に伴う光強度（上記規格化された値に相対的な値）の変化はグラフ線２−２の如きものとなった。グラフ線２−２から明らかなように、マイクロレンズＭＬによる集光を行う場合、視野角：０度近傍では、集光を行わない場合に比して光強度が２倍以上に明るくなっており、また、光強度分布の「半値幅」は視野角：―３０度〜＋３０度の範囲であり、指向性も改善されている。
【００２３】
このような視野角特性を持つ有機ＥＬディスプレイを、例えば、携帯電話のディスプレイに使用した場合、視野角：―３０度〜＋３０度の範囲は「使用者には見やすい範囲」であり、他人が横方から視認しにくい。従って、プライバシー保護の効果が向上する。また、正面から見た場合に明るい像を観察できる。
【００２４】
次ぎに、上記距離：ｄと焦点距離：ｆとが、表示画像の明るさにどのように影響するかを調べるため、距離：ｄを固定し、焦点距離：ｆを変化させ、無次元のパラメータ：ｄ／ｆに対し「ディスプレイ正面側から見た明るさ」がどのように変化するかを光線追跡によるシミュレーションにより調べた。有機ＥＬ素子の幅および配列ピッチの影響も調べた。
【００２５】
「ディスプレイ正面側から見た明るさ」は、有機ＥＬディスプレイの総発光量を１としたとき、視野角：−３０度〜＋３０度の範囲に取出される光量を言う。図３に結果を示す。図３の横軸はパラメータ：ｄ／ｆである。縦軸「明るさ」は上記「ディスプレイ正面側から見た明るさ」である。「素子幅」とあるのは有機ＥＬ素子の幅である。
【００２６】
図３から、以下のことが結論される。
「ディスプレイ正面側から見た明るさ」が最も明るくなるのは、パラメータ：ｄ／ｆ＝０．３のときであり、ｄ／ｆ≒０．３のとき（請求項２）、ディスプレイ正面側から見て「実質的に最も明るい表示画像」を観察できる。図２のシミュレーション結果（ｄ／ｆ＝０．２８）は、この事実から説明される。
【００２７】
パラメータ：ｄ／ｆが「０．１≦ｄ／ｆ≦０．５の範囲（請求項１）」では、ディスプレイ正面側から見た表示画像は有効に明るい（最も明るい場合の略８０％以上の明るさである）。
【００２８】
有機ＥＬ素子の幅が、有機ＥＬ素子の配列ピッチ：Ｐに対して小さいほど、ディスプレイ正面側から見た表示画像は明るくなる。
【００２９】
次ぎに、有機ＥＬ素子の配列ピッチ：Ｐに対して、距離：ｄの最適値を知るために、ｄ／ｆ＝０．３とし、配列ピッチ：Ｐ＝６６μｍ、１３２μｍ、１９８μｍとするとともに、有機ＥＬ素子の幅を、配列ピッチ：６６μｍに対して３０μｍ、４０μｍ、５０μｍに変化させ、配列ピッチ：１３２μｍに対して６０μｍ、８０μｍ、１００μｎに変化させ、配列ピッチ：１９８μｍに対して９０μｍ、１２０μｍ、１５０μｍに変化させ、且つ、距離：ｄを変化させて上記「ディスプレイ正面側から見た明るさ」の変化をシミュレーションにより調べた。
【００３０】
この結果を図４（ａ）〜（ｃ）に示す。これらの図において横軸は、距離：ｄ（＝０．３ｆ）であり、縦軸「明るさ」は前記「ディスプレイ正面側から見た明るさ」である。図４（ａ）〜（ｃ）に「ディスプレイ正面側から見た明るさ」のピーク値と、その８０％を与える距離：ｄを示した。
【００３１】
図４（ａ）〜（ｃ）の結果に基づき、配列ピッチ：Ｐと距離：ｄとの関係を、「ディスプレイ正面側から見た明るさ」がピークとなるとき、及び、ピーク値の８０％となるときにつきプロットすると図５に示す如くになる。
【００３２】
即ち、配列ピッチ：Ｐと距離：ｄとの関係は「実質的に直線で表す」ことができる。図５において直線▲２▼は「ディスプレイ正面側から見た明るさ」がピークとなるときのｄとＰの関係を与えており、この直線を、
ｄ＝αＰ−β
で表すと、α＝０．８３、β＝２６．２７となる。
【００３３】
図５において直線▲１▼は「ディスプレイ正面側から見た明るさ」がピーク値の８０％となるときのｄとＰの関係を与えており、この直線を、
ｄ＝αＰ−β
で表すと、α＝０．９０、β＝１４．０となる。同様に、直線▲３▼も「ディスプレイ正面側から見た明るさ」がピーク値の８０％となるときのｄとＰの関係を与えており、この直線を、
ｄ＝αＰ−β
で表すと、α＝０．７２、β＝２８．３３となる。
【００３４】
この結果から、以下の結論が導かれる。
即ち、例えば、有機ＥＬ素子の配列ピッチ：Ｐに基づき、図５における直線▲２▼上で上記ピッチ：Ｐに対応する距離：ｄを求め、このように求まるｄに対して、ｄ／ｆ≒０．３となるように、マイクロレンズの焦点距離：ｆを定める。
【００３５】
このようにして得られる焦点距離：ｆ＝ｄ／０．３を有するマイクロレンズが有機ＥＬ素子から距離：ｄの位置に位置するように、マイクロレンズアレイ基板と有機ＥＬ素子のアレイ配列との位置関係を設定すれば、視野角：−３０度〜＋３０度の範囲内で、ディスプレイ正面側から見て「最も明るい表示画像」を観察することができ、このとき、視野角：０では画像の明るさは、マイクロレンズによる集光を行わない場合の２倍以上に改善される。
【００３６】
また、配列ピッチ：Ｐに基づき、直線▲１▼と直線▲３▼との間にあるｄの値を求め、このように求まるｄに対して、ｄ／ｆ≒０．３となるように、マイクロレンズの焦点距離：ｆを定める。
【００３７】
このようにして得られる焦点距離：ｆ＝ｄ／０．３を有するマイクロレンズが有機ＥＬ素子から距離：ｄの位置に位置するように、マイクロレンズアレイ基板と有機ＥＬ素子のアレイ配列との位置関係を設定すれば、視野角：−３０度〜＋３０度の範囲内で、ディスプレイ正面側から見て上記「最も明るい画像」の８０％以上の明るさを持った画像を観察することができる。
【００３８】
換言すれば、ｄ／ｆ≒０．３において、有機ＥＬ素子の配列ピッチ：Ｐと、有機ＥＬ素子とこれに対応するマイクロレンズとの間の距離：ｄとが、
０．７２≦α≦０．９０、１４．０≦β≦２８．３３
の範囲にあるα、βに対し、
ｄ≒αＰ−β
を満足する（請求項３）ようにすれば、視野角：−３０度〜＋３０度の範囲内で、ディスプレイ正面側から見て「最も明るい画像の８０％以上の明るさを持った画像」を観察できる。
【００３９】
図６に、有機ＥＬディスプレイの実施の他の形態を４例示す。
図６（ａ）に示す例は、有機ＥＬ素子１０を２次元的にアレイ配列された素子基板１２Ａと透明基板１４Ａとの境界面にマイクロレンズアレイを形成した例である。素子基板１２Ａの材質の屈折率：ｎ１は、透明基板１４Ａの材質の屈折率：ｎｂに対して大きく（ｎ１＞ｎｂ）、マイクロレンズＭＬのレンズ面は「透明基板１４Ａの側に凸」となっている。素子基板１２Ａは「中間層」をなす。
【００４０】
図６（ｂ）に示す例は、有機ＥＬ素子１０を２次元的にアレイ配列された素子基板１２Ｂと透明基板１４Ｂとの間に透明層１３を介し、透明層１３と透明基板１４Ｂとの境界面にマイクロレンズアレイを形成した例である。透明層１３の材質の屈折率：ｎ２は、透明基板１４Ｂの材質の屈折率：ｎｂに対して大きく（ｎ２＞ｎｂ）マイクロレンズＭＬのレンズ面は「透明基板１４Ｂの側に凸」となっている。
【００４１】
「中間層」は素子基板１２Ｂと透明層１３とにより構成される。透明層１３は、例えば「紫外線効果樹脂」で構成できる。素子基板１２Ｂと透明層１３の屈折率：ｎ１、ｎ２の大小関係は、ｎ１≒ｎ２か、ｎ１＞ｎ２とするのが良い。
【００４２】
図６（ｂ）の例のように、中間層を素子基板１２Ｂと透明層１３とで構成すると、素子基板１２Ａに有機ＥＬ素子１０を成長させるプロセスと、透明基板１４Ｂにマイクロレンズアレイを形成するプロセスを分離して行い、これらプロセスの完了後に両者を接着等により一体化することができ、有機ＥＬディスプレイの製造が容易になる。
【００４３】
図６（ｃ）に示す例は、有機ＥＬ素子１０を２次元的にアレイ配列された素子基板１２Ｃと透明層１３Ａとの境界面に第１のマイクロレンズ面アレイを形成し、透明層１３Ａと透明基板１４Ｃとの境界面に第２のマイクロレンズ面アレイを形成し、第１、第２のマイクロレンズ面が協働してマイクロレンズアレイをなすようにした例である。
【００４４】
素子基板１２Ｃの材質の屈折率：ｎ１は、透明層１３Ａの材質の屈折率：ｎ２に対して大きく（ｎ１＞ｎ２）、第１のマイクロレンズ面アレイのレンズ面ＭＬ１は「透明層１３Ａの側に凸」になっている。透明層１３Ａの材質の屈折率：ｎ２と透明基板１４Ｃの材質の屈折率：ｎｂの大小関係はｎ２＜ｎｂであり、第２のマイクロレンズ面アレイのレンズ面ＭＬ２は「透明層１３Ａの側に凸」となっている。この場合、中間層は素子基板１２Ｃである。
【００４５】
図６（ｄ）に示す例は、有機ＥＬ素子１０を２次元的にアレイ配列された素子基板１２Ｄと透明層１３Ｂとの境界面に第１のマイクロレンズ面アレイを形成し、透明層１３Ｂと透明基板１４Ｄとの境界面に第２のマイクロレンズ面アレイを形成し、第１、第２のマイクロレンズ面が協働してマイクロレンズアレイをなすようにした例である。
【００４６】
素子基板１２Ｄの材質の屈折率：ｎ１は、透明層１３Ｂの材質の屈折率：ｎ２に対して小さく（ｎ１＜ｎ２）、第１のマイクロレンズ面アレイのレンズ面ＭＬ１は「素子基板１１Ｄの側に凸」になっている。透明層１３Ｂの材質の屈折率：ｎ２と透明基板１４Ｄの材質の屈折率：ｎｂの大小関係はｎ２＞ｎｂであり、第２のマイクロレンズ面アレイのレンズ面ＭＬ２は「透明基板１４Ｄの側に凸」となっている。この場合、中間層は素子基板１２Ｄである。
【００４７】
図６の例以外にも、各層の屈折率の組合せにより種々の変形が可能である。
上記何れの構成の場合も、マイクロレンズによる光路変更に伴う表示画像のボケ等の解像力への悪影響は見られなかった。
なお、有機ＥＬ素子の互いに隣接する３個を１単位とし、これら有機ＥＬ素子を赤、緑、青で発光させる事によりカラー画像を表示できる。
【００４８】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば新規な「有機ＥＬディスプレイ」を実現できる。この発明の有機ＥＬディスプレイは、正面側から明るい表示画像を観察でき、視野角がー３０〜＋３０度と適切であり、携帯電話等の個人情報機器に用いる場合「プライバシー保護効果」が高い。また、正面側から観察される表示画像が明るいので消費電力の低減が可能となり、有機ＥＬディスプレイの長寿命化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】有機ＥＬディスプレイの実施の１形態を説明するための図である。
【図２】請求項１記載の発明を説明するための図である。
【図３】請求項１、２記載の発明を説明するための図である。
【図４】請求項３記載の発明を説明するための図である。
【図５】請求項３記載の発明を説明するための図である。
【図６】有機ＥＬディスプレイの構成の別例を４例示す図である。
【符号の説明】
１０有機ＥＬ素子
１２素子基板
１４透明基板
ＭＬマイクロレンズ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an organic EL display.
[0002]
[Prior art]
Organic EL elements are known as EL elements that emit EL light (electroluminescence). The organic EL element has a lower driving voltage than the inorganic EL element and is energy saving.
[0003]
An “organic EL display” in which minute organic EL elements are two-dimensionally arranged in an array is known, and is intended for application to a display of a mobile phone.
[0004]
In the organic EL element, a minute light emitting portion uniformly emits light, and the emitted EL light has almost no directivity. For this reason, the above-mentioned organic EL display has a substantially flat viewing angle of 180 degrees (± 90 degrees).
[0005]
When an organic EL display having such a wide viewing angle is used for a "personal information device such as a mobile phone", the displayed information can be viewed from the side, which is not preferable in terms of privacy protection.
[0006]
As a method of narrowing the viewing angle of the organic EL display and increasing the brightness of the displayed image, the same as the array of minute organic EL elements arranged two-dimensionally on a plane and the arrangement pitch of the organic EL elements. A microlens array formed by arraying microlenses at a pitch is closely opposed via a transparent intermediate layer so that each microlens corresponds to each organic EL element in a 1: 1 relationship, An organic EL display configured to condense EL light emitted from each organic EL element by a corresponding microlens is known (Patent Document 1).
[0007]
The research by the inventors has revealed that the above-mentioned "effect by condensing the microlens" depends on the optical characteristics of the microlens, the positional relationship with the organic EL element, and the like.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-10-172756
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to realize an organic EL display that can observe a bright image from the front side and can set a viewing angle in an appropriate range based on the knowledge obtained by the inventors through research.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The organic EL display according to the present invention includes a microlens array formed by arranging micro organic EL elements arranged two-dimensionally on a plane and microlenses arranged at the same pitch as the arrangement pitch of the organic EL elements. Are closely opposed via a transparent intermediate layer so that each microlens corresponds to each of the organic EL elements in a one-to-one correspondence, and the EL light emitted from each organic EL element is An organic EL display configured to condense light with a microlens ", and is characterized by the following points.
[0011]
That is, the ratio of the distance: d between the organic EL element and the corresponding microlens: d and the focal length of the microlens: f: d / f is the condition:
(1) 0.1 ≦ d / f ≦ 0.5
Is satisfied (claim 1).
[0012]
“To closely oppose the organic EL element array and the microlens array via the transparent intermediate layer” means that the space between the organic EL element array and the microlens array is densely filled with the transparent intermediate layer. Means that. It is preferable that the intermediate layer has an “physical state”.
[0013]
The organic EL display according to claim 1,
d / f ≒ 0.3
In this case, the "brightness of the observed image from the front side" can be improved most (claim 2).
[0014]
The organic EL display according to claim 2, wherein an arrangement pitch of the organic EL elements: P and a distance: d between the organic EL element and the corresponding microlens: 0.72 ≦ α ≦ 0.90; For α and β in the range of 14.0 ≦ β ≦ 28.33,
d ≒ αP-β
Is preferably satisfied (claim 3).
[0015]
To add a little, the “transparent intermediate layer” can be the “element substrate” itself formed by two-dimensionally arranging organic EL elements on one surface. Further, the transparent intermediate layer is not limited to one layer, and may have a multilayer structure of two or more layers, one of which may be an adhesive layer.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1A conceptually shows one embodiment of an organic EL display. Reference numeral 10 denotes each of the two-dimensionally arranged organic EL elements (EL light emitting films). The organic EL elements 10 are formed on a flat surface of the element substrate 12 so as to be arrayed in a “two-dimensional square matrix”. The element substrate 12 is a transparent plate. Reference numeral 14 indicates a “transparent substrate” formed by arraying the microlenses ML. The array arrangement of the micro lenses ML is the same pitch as the arrangement pitch of the organic EL elements 10, and each micro lens ML corresponds to each of the organic EL elements 1: 1.
[0017]
That is, the organic EL display shown in FIG. 1A has an array of minute organic EL elements 10 arranged two-dimensionally on a plane and a microlens ML at the same pitch as the arrangement pitch of the organic EL elements 10. A microlens array formed by arraying is densely arranged via an element substrate 12 also serving as a transparent intermediate layer, such that each microlens ML corresponds to each of the organic EL elements 1: 1. The organic EL display is configured to face (with no gap), and to condense the EL light emitted from each organic EL element 10 by the corresponding microlens ML.
[0018]
The inventors set the width of the organic EL element 10 (the organic EL element 10 is square) in the organic EL display shown in FIG. 1A to 40 μm, the distance between the arrangement of the organic EL elements 10 to 26 μm, and the organic EL element. 10, the arrangement pitch is 66 μm (= 40 μm + 26 μmm), the focal length of the microlens ML: f = 108 μm (value in air), the distance between the organic EL element 10 and the microlens 10: d = 30 μm (mechanical length) ), Each organic EL element (square light-emitting portion) emits light with a uniform light intensity, and simulation based on ray tracing shows that the intensity of light emitted toward the transparent substrate 14 depends on the viewing angle. Will it change? "
[0019]
The refractive index of the element substrate 12 was set to n1 = 1.46 (quartz), and the refractive index of the microlens array substrate 14 was set to nb = 1.55 (NEOCERAM (trademark: Nippon Electric Glass)).
[0020]
FIG. 2 shows the results. The vertical axis is “light intensity” and the horizontal axis is “viewing angle (degree)”. The graph line 2-1 shows the light intensity when the focal length of the microlens ML is infinity, that is, when the light is not condensed by the microlens array, and the light intensity at a viewing angle of 0 degree. Was standardized as the reference value: 1.
[0021]
As shown in the figure, the light intensity in this case is substantially flat in the range of the viewing angle: -90 degrees to +90 degrees.
[0022]
On the other hand, under the conditions shown in FIG. 1B, the change in the light intensity (the value relative to the standardized value) with the change in the viewing angle is as shown by a graph line 2-2. As is clear from the graph line 2-2, when the light is condensed by the microlens ML, the light intensity is twice or more bright near the viewing angle of 0 degree as compared with the case where the light is not condensed. The “half width” of the light intensity distribution is in the range of the viewing angle: −30 degrees to +30 degrees, and the directivity is also improved.
[0023]
When an organic EL display having such a viewing angle characteristic is used for, for example, a display of a mobile phone, the range of the viewing angle: −30 degrees to +30 degrees is “a range that is easy for a user to see”, and other people can view it horizontally. It is difficult to see from people. Therefore, the effect of privacy protection is improved. Also, a bright image can be observed when viewed from the front.
[0024]
Next, in order to examine how the distance: d and the focal length: f affect the brightness of the display image, the distance: d is fixed, the focal length: f is changed, and the dimensionless parameter is changed. : How the “brightness viewed from the front side of the display” changes with respect to d / f was examined by ray tracing simulation. The influence of the width and the arrangement pitch of the organic EL element was also examined.
[0025]
The “brightness viewed from the front side of the display” refers to the amount of light extracted within a viewing angle range of −30 degrees to +30 degrees when the total light emission amount of the organic EL display is 1. FIG. 3 shows the results. The horizontal axis in FIG. 3 is a parameter: d / f. The vertical axis “brightness” is the “brightness viewed from the front side of the display”. The “element width” is the width of the organic EL element.
[0026]
From FIG. 3, the following can be concluded.
The “brightness viewed from the front side of the display” becomes the brightest when the parameter: d / f = 0.3, and when d / f ≒ 0.3 (claim 2), from the front side of the display. The user can observe the “substantially brightest display image”. The simulation result of FIG. 2 (d / f = 0.28) is explained from this fact.
[0027]
When the parameter: d / f is in the range of 0.1 ≦ d / f ≦ 0.5 (claim 1), the display image viewed from the front side of the display is effectively bright (about 80% or more of the brightest case). Brightness).
[0028]
As the width of the organic EL element is smaller than the arrangement pitch P of the organic EL elements, the display image viewed from the front side of the display becomes brighter.
[0029]
Next, in order to know the optimum value of the distance: d with respect to the arrangement pitch: P of the organic EL elements, d / f = 0.3, and the arrangement pitch: P = 66 μm, 132 μm, 198 μm. The width of the EL element is changed to 30 μm, 40 μm, and 50 μm for an arrangement pitch of 66 μm, and is changed to 60 μm, 80 μm, and 100 μn for an arrangement pitch of 132 μm, and the arrangement pitch is 90 μm, 120 μm, and 150 μm for 198 μm. And the distance: d was changed, and the change in the “brightness viewed from the front side of the display” was examined by simulation.
[0030]
The results are shown in FIGS. In these figures, the horizontal axis is the distance: d (= 0.3f), and the vertical axis “brightness” is the “brightness viewed from the front side of the display”. 4A to 4C show a peak value of “brightness viewed from the front side of the display” and a distance d that gives 80% of the peak value.
[0031]
Based on the results of FIGS. 4A to 4C, the relationship between the array pitch: P and the distance: d is determined when the “brightness viewed from the front side of the display” becomes a peak and 80% of the peak value. FIG. 5 shows a plot of the time when.
[0032]
That is, the relationship between the arrangement pitch: P and the distance: d can be “substantially represented by a straight line”. In FIG. 5, a straight line {circle around (2)} gives a relationship between d and P when “brightness viewed from the front side of the display” reaches a peak.
d = αP-β
In this case, α = 0.83 and β = 26.27.
[0033]
In FIG. 5, a straight line {circle around (1)} gives a relationship between d and P when “brightness viewed from the front side of the display” reaches 80% of the peak value.
d = αP-β
In this case, α = 0.90 and β = 14.0. Similarly, the straight line (3) gives the relationship between d and P when the “brightness viewed from the front side of the display” reaches 80% of the peak value.
d = αP-β
In this case, α = 0.72 and β = 28.33.
[0034]
From this result, the following conclusions are drawn.
That is, for example, a distance: d corresponding to the pitch: P is obtained on the straight line {circle over (2)} in FIG. 5 based on the arrangement pitch: P of the organic EL elements. The focal length f of the microlens is determined so as to be 0.3.
[0035]
The position of the microlens array substrate and the array arrangement of the organic EL elements such that the microlens having the focal length: f = d / 0.3 thus obtained is located at a distance: d from the organic EL element. If the relationship is set, the "brightest display image" can be observed when viewed from the front of the display within the viewing angle range of -30 degrees to +30 degrees. That is, the improvement is more than twice as much as the case where the light is not condensed by the microlens.
[0036]
Further, based on the arrangement pitch: P, the value of d between the straight line {circle around (1)} and the straight line {circle around (3)} is determined. With respect to d determined in this way, d / f ≒ 0.3. The focal length of the microlens: f is determined.
[0037]
The position of the microlens array substrate and the array arrangement of the organic EL elements such that the microlens having the focal length: f = d / 0.3 thus obtained is located at a distance: d from the organic EL element. By setting the relationship, it is possible to observe an image having a brightness of 80% or more of the "brightest image" when viewed from the front of the display within a viewing angle range of -30 degrees to +30 degrees.
[0038]
In other words, when d / f ≒ 0.3, the arrangement pitch P of the organic EL elements and the distance d between the organic EL elements and the corresponding microlenses are d:
0.72 ≦ α ≦ 0.90, 14.0 ≦ β ≦ 28.33
For α and β in the range of
d ≒ αP-β
(Claim 3), an image having a brightness of 80% or more of the brightest image when viewed from the front side of the display within a viewing angle range of −30 degrees to +30 degrees. Observable.
[0039]
FIG. 6 shows four examples of other embodiments of the organic EL display.
The example shown in FIG. 6A is an example in which a microlens array is formed on a boundary surface between an element substrate 12A in which the organic EL elements 10 are two-dimensionally arranged and a transparent substrate 14A. The refractive index n1 of the material of the element substrate 12A is larger than the refractive index nb of the material of the transparent substrate 14A (n1> nb), and the lens surface of the microlens ML is “convex toward the transparent substrate 14A”. ing. The element substrate 12A forms an “intermediate layer”.
[0040]
In the example shown in FIG. 6B, a transparent layer 13 is interposed between an element substrate 12B and a transparent substrate 14B in which the organic EL elements 10 are two-dimensionally arranged, and a boundary between the transparent layer 13 and the transparent substrate 14B. This is an example in which a microlens array is formed on a surface. The refractive index n2 of the material of the transparent layer 13 is larger than the refractive index nb of the material of the transparent substrate 14B (n2> nb), and the lens surface of the microlens ML is “convex toward the transparent substrate 14B”. I have.
[0041]
The “intermediate layer” includes the element substrate 12B and the transparent layer 13. The transparent layer 13 can be composed of, for example, an “ultraviolet ray effect resin”. The relationship between the refractive indices n1 and n2 of the element substrate 12B and the transparent layer 13 is preferably n1 ≒ n2 or n1> n2.
[0042]
When the intermediate layer is composed of the element substrate 12B and the transparent layer 13 as in the example of FIG. 6B, a process for growing the organic EL element 10 on the element substrate 12A and a microlens array on the transparent substrate 14B are formed. The processes can be performed separately, and after the completion of these processes, the two can be integrated by bonding or the like, thereby facilitating the production of the organic EL display.
[0043]
In the example shown in FIG. 6C, a first microlens surface array is formed at a boundary between an element substrate 12C in which the organic EL elements 10 are two-dimensionally arrayed and a transparent layer 13A, and the transparent layer 13A is formed. This is an example in which a second microlens surface array is formed on the boundary surface with the transparent substrate 14C, and the first and second microlens surfaces cooperate to form a microlens array.
[0044]
The refractive index n1 of the material of the element substrate 12C is larger than the refractive index n2 of the material of the transparent layer 13A (n1> n2), and the lens surface ML1 of the first microlens surface array is on the side of the transparent layer 13A. Convex. The magnitude relationship between the refractive index of the material of the transparent layer 13A: n2 and the refractive index of the material of the transparent substrate 14C: nb is n2 <nb, and the lens surface ML2 of the second microlens surface array is “on the side of the transparent layer 13A. Convex ". In this case, the intermediate layer is the element substrate 12C.
[0045]
In the example shown in FIG. 6D, a first microlens surface array is formed at a boundary between an element substrate 12D in which the organic EL elements 10 are two-dimensionally arrayed and a transparent layer 13B, and the transparent layer 13B is formed. This is an example in which a second microlens surface array is formed on the boundary surface with the transparent substrate 14D, and the first and second microlens surfaces cooperate to form a microlens array.
[0046]
The refractive index n1 of the material of the element substrate 12D is smaller than the refractive index n2 of the material of the transparent layer 13B (n1 <n2), and the lens surface ML1 of the first microlens surface array is located on the side of the element substrate 11D. Convex. The magnitude relationship between the refractive index of the material of the transparent layer 13B: n2 and the refractive index of the material of the transparent substrate 14D: nb is n2> nb, and the lens surface ML2 of the second microlens surface array is “on the side of the transparent substrate 14D. Convex ". In this case, the intermediate layer is the element substrate 12D.
[0047]
Various modifications other than the example of FIG. 6 are possible depending on the combination of the refractive indexes of the respective layers.
In any of the above configurations, no adverse effect on the resolving power such as blurring of the displayed image due to the change of the optical path by the microlens was observed.
Note that a color image can be displayed by making three adjacent organic EL elements one unit and emitting these organic EL elements in red, green, and blue.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a novel “organic EL display” can be realized. The organic EL display of the present invention can observe a bright display image from the front side, has a proper viewing angle of −30 to +30 degrees, and has a high “privacy protection effect” when used for personal information devices such as mobile phones. Further, since the display image observed from the front side is bright, power consumption can be reduced, and the life of the organic EL display can be extended.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating one embodiment of an organic EL display.
FIG. 2 is a diagram for explaining the invention described in claim 1;
FIG. 3 is a diagram for explaining the invention described in claims 1 and 2;
FIG. 4 is a diagram for explaining the invention described in claim 3;
FIG. 5 is a diagram for explaining the invention described in claim 3;
FIG. 6 is a view showing four other examples of the configuration of the organic EL display.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10 organic EL element 12 element substrate 14 transparent substrate ML micro lens

Claims

平面上に２次元的にアレイ配列させた微小な有機ＥＬ素子のアレイと、上記有機ＥＬ素子の配列ピッチと同ピッチでマイクロレンズをアレイ配列させて形成したマイクロレンズアレイとを、個々のマイクロレンズが有機ＥＬ素子の個々と１：１に対応するようにして、透明な中間層を介して密に対向させ、各有機ＥＬ素子から放射されるＥＬ光を、対応するマイクロレンズにより集光させるように構成された有機ＥＬディスプレイにおいて、
上記有機ＥＬ素子とこれに対応するマイクロレンズとの間の距離：ｄと、上記マイクロレンズの焦点距離：ｆの比：ｄ／ｆが、条件：
（１）０．１≦ｄ／ｆ≦０．５
を満足することを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。An array of minute organic EL elements arranged two-dimensionally on a plane and a microlens array formed by arranging microlenses at the same pitch as the arrangement pitch of the organic EL elements are formed by individual microlenses. Correspond closely to each of the organic EL elements in a 1: 1 correspondence via a transparent intermediate layer, and the EL light emitted from each organic EL element is condensed by the corresponding microlens. In the organic EL display configured in
The ratio of the distance: d between the organic EL element and the corresponding microlens: d and the focal length of the microlens: f: d / f is the condition:
(1) 0.1 ≦ d / f ≦ 0.5
An organic EL display characterized by satisfying the following.

請求項１記載の有機ＥＬディスプレイにおいて、
ｄ／ｆ≒０．３
であることを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。The organic EL display according to claim 1,
d / f ≒ 0.3
An organic EL display, characterized in that:

請求項２記載の有機ＥＬディスプレイにおいて、
有機ＥＬ素子の配列ピッチ：Ｐと、有機ＥＬ素子とこれに対応するマイクロレンズとの間の距離：ｄとが、
０．７２≦α≦０．９０、１４．０≦β≦２８．３３
の範囲にあるα、βに対し、
ｄ≒αＰ−β
を満足することを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。The organic EL display according to claim 2,
The arrangement pitch: P of the organic EL element and the distance: d between the organic EL element and the corresponding microlens are:
0.72 ≦ α ≦ 0.90, 14.0 ≦ β ≦ 28.33
For α and β in the range of
d ≒ αP-β
An organic EL display characterized by satisfying the following.