有機ＥＬ表示装置
【課題】光取り出し効率が高く且つ視野角が十分に広い有機ＥＬ表示装置を提供すること。
【解決手段】本発明の有機ＥＬ表示装置１は、光透過性絶縁層１０と、前記光透過性絶縁層１０に対して背面側に配置された有機ＥＬ素子４０と、前記光透過性絶縁層１０と前記有機ＥＬ素子４０との間または前記有機ＥＬ素子４０に対して背面側に配置された回折格子３０と、前記光透過性絶縁層１０に対して前面側に配置された光学フィルム６０とを具備し、前記光学フィルム６０は光学的に等方性の第１部分６１と光学的に異方性の第２部分６２とを備え、前記光学フィルム６２のその主面に垂直な一断面を観察した場合に、前記第１部分６１と前記第２部分６２とは前記主面に対して傾いた複数の境界を形成していることを特徴とする。
【解決手段】本発明の有機ＥＬ表示装置１は、光透過性絶縁層１０と、前記光透過性絶縁層１０に対して背面側に配置された有機ＥＬ素子４０と、前記光透過性絶縁層１０と前記有機ＥＬ素子４０との間または前記有機ＥＬ素子４０に対して背面側に配置された回折格子３０と、前記光透過性絶縁層１０に対して前面側に配置された光学フィルム６０とを具備し、前記光学フィルム６０は光学的に等方性の第１部分６１と光学的に異方性の第２部分６２とを備え、前記光学フィルム６２のその主面に垂直な一断面を観察した場合に、前記第１部分６１と前記第２部分６２とは前記主面に対して傾いた複数の境界を形成していることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ表示装置は自己発光表示装置であるため、視野角が広く、応答速度が速い。また、バックライトが不要であるため、薄型軽量化が可能である。これらの理由から、近年、有機ＥＬ表示装置は、液晶表示装置に代わる表示装置として注目されている。
【０００３】
有機ＥＬ表示装置の主要部である有機ＥＬ素子は、光透過性の前面電極と、これと対向した光反射性または光透過性の背面電極と、それらの間に介在するとともに発光層を含んだ有機物層とで構成されている。有機ＥＬ素子は、有機物層に電気を流すことにより発光する電荷注入型の自発光素子である。
【０００４】
有機ＥＬ表示装置で表示を行うためには、発光層が放出する光を前面電極から出射させる必要があるが、素子内で前面側へと進行する光のうち広角側へと進行する光は、前面電極界面で全反射される。そのため、有機物層が放出する光の多くを有機ＥＬ素子の外部に取り出すことができない，すなわち有機ＥＬ素子の光取り出し効率が低い，という問題があった。
【０００５】
このような問題に対し、以下の特許文献１には、回折格子を利用することが記載されている。この技術によれば、有機ＥＬ素子の光取り出し効率を高めることができる。
しかしながら、本発明者らは、本発明を為すに際し、有機ＥＬ素子の光取り出し効率を高めるべく回折格子を使用した場合、視野角が著しく狭くなることを見出している。
【特許文献１】特許第２９９１１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、光取り出し効率が高く且つ視野角が十分に広い有機ＥＬ表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面によると、光透過性絶縁層と、前記光透過性絶縁層に対して背面側に配置された有機ＥＬ素子と、前記光透過性絶縁層と前記有機ＥＬ素子との間または前記有機ＥＬ素子に対して背面側に配置された回折格子と、前記光透過性絶縁層に対して前面側に配置された光学フィルムとを具備し、前記光学フィルムは光学的に等方性の第１部分と光学的に異方性の第２部分とを備え、前記光学フィルムのその主面に垂直な一断面を観察した場合に、前記第１部分と前記第２部分とは前記主面に対して傾いた複数の境界を形成していることを特徴とする有機ＥＬ表示装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、有機ＥＬ素子の光取り出し効率が高く且つ視野角が十分に広い有機ＥＬ表示装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の幾つかの態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同様または類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１０】
図１は、本発明の第１態様に係る有機ＥＬ表示装置を概略的に示す断面図である。図１では、有機ＥＬ表示装置１を、その表示面，すなわち前面，が下方を向き、背面が上方を向くように描いている。
【００１１】
この有機ＥＬ表示装置１は、アクティブマトリクス型駆動方式を採用した下面発光型の有機ＥＬ表示装置であり、光透過性絶縁層として、例えば、ガラス基板のような透明基板１０を含んでいる。この透明基板１０の背面側の主面上では、複数の画素がマトリクス状に配列している。各画素は、例えば、一対の電源端子間で直列に接続された駆動制御素子２０及び有機ＥＬ素子４０と、画素スイッチ（図示せず）とを含んでいる。駆動制御素子２０は、その制御端子が画素スイッチを介して映像信号線（図示せず）に接続されており、映像信号線から供給される映像信号に対応した大きさの電流を有機ＥＬ素子４０へ出力する。また、画素スイッチの制御端子は走査信号線（図示せず）に接続されており、走査信号線から供給される走査信号によりＯＮ／ＯＦＦが制御される。なお、これら画素には、他の構造を採用することも可能である。
【００１２】
基板１０上には、アンダーコート層１２として、例えば、ＳｉＮx層とＳｉＯx層とが順次積層されている。アンダーコート層１２上には、例えばチャネル及びソース・ドレインが形成されたポリシリコン層である半導体層１３、例えばＴＥＯＳ（TetraEthyl OrthoSilicate）などを用いて形成され得るゲート絶縁膜１４、及び例えばＭｏＷなどからなるゲート電極１５が順次積層されており、それらはトップゲート型の薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）を構成している。この例では、これらＴＦＴは、駆動制御素子２０及び画素スイッチのＴＦＴとして利用している。また、ゲート絶縁膜１４上には、ゲート電極１５と同一の工程で形成可能な走査信号線（図示せず）がさらに設けられている。
【００１３】
ゲート絶縁膜１４及びゲート電極１５上には、例えばプラズマＣＶＤ法などにより成膜されたＳｉＯxなどからなる層間絶縁膜１７が設けられている。層間絶縁膜１７上にはソース・ドレイン電極２１が設けられており、それらは、例えばＳｉＮxなどからなるパッシベーション膜１８で埋め込まれている。ソース・ドレイン電極２１は、例えば、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏの三層構造を有しており、層間絶縁膜１７に設けられたコンタクトホールを介してＴＦＴのソース・ドレインに電気的に接続されている。また、層間絶縁膜１７上には、ソース・ドレイン電極２１と同一の工程で形成可能な映像信号線（図示せず）がさらに設けられている。
【００１４】
パッシベーション膜１８上には、回折格子３０が設けられている。ここでは、一例として、回折格子３０として、有機ＥＬ素子４０と接する面に所定パターンの凹部が設けられた第１部分３１と、それら凹部を埋め込むとともに第１部分３１とは光学特性が異なる材料からなる第２部分３２とで構成したものを用いている。この回折格子３０の第１部分３１や第２部分３２には、例えば、レジストやポリイミド等の有機絶縁材料を用いることができる。第１部分３１の表面に設けるパターンには、例えば、ストライプ状や格子状などのように様々な設計が可能である。第１部分３１は、パッシベーション膜１８などの回折格子３０に隣接した層と一体に形成してもよい。また、第２部分３２は、必ずしも設ける必要はない。例えば、第２部分を設けず、第１部分３１の凹部を後述する前面電極４１などで埋め込んでもよい。これらパッシベーション膜１８及び回折格子３０には、ドレイン電極２１に連通する貫通孔が設けられている。
【００１５】
回折格子３０上には、光透過性の前面電極４１が互いから離間して並置されている。前面電極４１は、この例では陽極であり、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）のような透明導電性酸化物などからなる。前面電極４１は、パッシベーション膜１８及び回折格子３０に設けられた貫通孔を介してドレイン電極２１に電気的に接続されている。
【００１６】
回折格子３０上には、さらに、隔壁絶縁層５０が設けられている。この隔壁絶縁層５０には、前面電極４１に対応した位置に貫通孔が設けられている。隔壁絶縁層５０は、例えば、有機絶縁層であり、フォトリソグラフィ技術を用いて形成することができる。
【００１７】
隔壁絶縁層５０の貫通孔内で露出した前面電極４１上には、発光層を含んだ有機物層４２が設けられている。発光層は、例えば、発光色が赤色、緑色、または青色のルミネセンス性有機化合物を含んだ薄膜である。この有機物層４２は、発光層以外の層をさらに含むことができる。例えば、有機物層４２は、前面電極４１から発光層への正孔の注入を媒介する役割を果たすバッファ層をさらに含むことができる。また、有機物層４２は、正孔輸送層、ブロッキング層、電子輸送層、電子注入層などもさらに含むことができる。
【００１８】
隔壁絶縁層５０及び有機物層４２上には、光反射性の背面電極４３が設けられている。背面電極４３は、この例では、各画素共通に連続して設けられた陰極である。背面電極４３は、パッシベーション膜１８、回折格子３０及び隔壁絶縁層５０に設けられたコンタクトホール（図示せず）を介して、映像信号線と同一の層上に形成された電極配線に電気的に接続されている。それぞれの有機ＥＬ素子４０は、これら前面電極４１、有機物層４２、及び背面電極４３で構成されている。
【００１９】
透明基板１０の前面側の主面には、光学フィルム６０が設けられている。光学フィルム６０は、光学的に等方性の第１部分６１と光学的に異方性の第２部分６２とを含んでいる。第１部分６１と第２部分６２とは、光学フィルム６０をその主面に垂直な一断面を観察した場合に、先の主面に対して傾いた複数の境界を形成している。典型的には、これら複数の境界は互いに略平行であり、第２部分６２の光学軸は各境界に対して実質的に平行である。また、第１部分６１と第２部分６２とは、光学フィルム６０をその主面に垂直な方向から観察した場合に、例えば、ストライプ状の配列パターンを形成している。このような光学フィルム６０は、例えば、光学的に等方性の層と光学的に異方性の層とを交互に積層することにより得られる。
【００２０】
なお、図１に示す有機ＥＬ表示装置１は、通常、背面電極４３と対向した封止基板（図示せず）と、その背面電極４３との対向面周縁に沿って設けられたシール層（図示せず）とをさらに備えており、それにより、背面電極４３と封止基板との間に密閉された空間を形成している。この空間は、例えば、Ａｒガスなどの希ガスやＮ2ガスのような不活性ガスで満たされ得る。
【００２１】
上記の通り、この有機ＥＬ表示装置１では、透明基板１０の前面側の主面に、第１部分６１と第２部分６２との境界が光学フィルム６０の主面に対して傾いた構造の光学フィルム６０を設けている。このような構造の光学フィルム６０を使用すると、光学フィルム６０を設けなかった場合や、先の境界が光学フィルム６０の主面に対して垂直な構造の光学フィルム６０を使用した場合と比較して、透明基板１０に入射した光をより多く有機ＥＬ表示装置１の外部へと取り出すことができる。しかも、このような構造の光学フィルム６０を使用すると、光学フィルム６０を設けなかった場合や、先の境界が光学フィルム６０の主面に対して垂直な構造の光学フィルム６０を使用した場合と比較して、より広い視野角を実現することができる。すなわち、本態様によると、高い光取り出し効率と広い視野角との双方を同時に実現することができる。
【００２２】
次に、本発明の第２態様について説明する。
図２は、本発明の第２態様に係る有機ＥＬ表示装置を概略的に示す断面図である。図２では、有機ＥＬ表示装置１を、その表示面，すなわち前面，が上方を向き、背面が下方を向くように描いている。
【００２３】
この有機ＥＬ表示装置１は、上面発光型の有機ＥＬ表示装置であり、第１態様とは異なり、基板１０は光透過性である必要はない。
【００２４】
基板１０上には、第１態様と同様、アンダーコート層１２、ＴＦＴ２０、層間絶縁膜１７、パッシベーション膜１８が順次形成されている。ゲート絶縁膜１４、層間絶縁膜１７、パッシベーション膜１８にはコンタクトホールが設けられており、ソース・ドレイン電極２１は、このコンタクトホールを介してＴＦＴのソース・ドレインに電気的に接続されている。
【００２５】
層間絶縁膜１７上には、反射層７０及び回折格子３０の第１部分３１（ここでは、パッシベーション膜と一体的に形成されている）が順次積層されている。反射層７０の材料としては、例えば、Ａｌなどの金属材料を使用することができるが、ここでは、ソース・ドレイン電極と同一工程で形成するよう、反射層７０はＭｏ／Ａｌ／Ｍｏの３層構造で構成している。また、第１部分３１の材料としては、例えば、ＳｉＮなどの絶縁材料を使用することができる。
【００２６】
第１部分３１の凹部は、第１部分３１よりも屈折率が大きい光透過性絶縁材料，例えばレジスト材料，からなる第２部分３２で埋め込まれている。つまり、第１部分３１と、第１部分３２の凹部を埋め込んだ第２部分３２との間の界面で、その界面を境界として屈折率が異なる規則的なパターンを形成し、回折格子としている。
【００２７】
回折格子３０上には、光透過性の背面電極４３が互いから離間して並置されている。背面電極４３は、この例では陽極であり、例えば、ＩＴＯのような透明導電性酸化物などからなる。
【００２８】
回折格子３０の第１部分３１上には、さらに、第１態様で説明したのと同様の隔壁絶縁層５０が設けられている。また、この隔壁絶縁層５０の貫通孔内で露出した背面電極４３上には、第１態様と同様に、発光層を含んだ有機物層４２が設けられている。
【００２９】
隔壁絶縁層５０及び有機物層４２上には、光透過性の前面電極４１が設けられている。前面電極４１は、この例では、各画素共通に連続して設けられた陰極である。
【００３０】
前面電極４１上には、光透過性絶縁層である透明保護膜８０及び光散乱層６０が順次設けられている。透明保護膜８０は、外界から有機ＥＬ素子４０中への水分の浸入等を防止するとともに、平坦化層としての役割を果たしている。透明保護膜８０の材料としては透明樹脂を使用することができる。また、透明保護膜８０には、単層構造を採用してもよく、或いは、多層構造を採用してもよい。
【００３１】
第１態様では、有機ＥＬ素子４０と光透過性絶縁層である透明基板１０との間，すなわち有機ＥＬ素子４０の前面側，に回折格子３０を配置した。これに対し、第２態様では、有機ＥＬ素子４０と反射層７０との間，すなわち有機ＥＬ素子４０の背面側，に回折格子３０を配置している。このような構造を採用した場合も、第１態様で説明したのとほぼ同様の効果を得ることができる。
【００３２】
但し、回折格子３０を有機ＥＬ素子４０の背面側に配置した場合、有機ＥＬ素子４０が放出する一部の光は回折格子３０を透過することなく光透過性絶縁層に入射する。したがって、より多くの光を回折させるうえでは、回折格子３０を有機ＥＬ素子４０と光透過性絶縁層との間に配置することが有利である。
【００３３】
第１及び第２態様において、回折格子３０としては、一次元格子を使用してもよく、或いは、二次元格子を使用してもよい。但し、より多くの光を回折させるうえでは、後者のほうが有利である。
【００３４】
また、第１及び第２態様では、回折格子３０として透過型回折格子を使用したが、反射型回折格子を使用してもよい。例えば、図２に示す回折格子３０を省略するとともに、反射層７０の前面に回折格子を構成する凹凸を設けてもよい。
【００３５】
回折格子３０を、光透過性の第１部分３１と、第１部分が形成する凹部を埋め込んだ第２部分３２とで構成する場合、上記の通り、第２部分３２の光学特性を第１部分３１の光学特性とは異ならしめる。第１部分３１と第２部分３２とは、屈折率、透過率、反射率などの少なくとも１つが異なっていればよいが、典型的には、第２部分３２も光透過性とするとともに第１部分３１とは屈折率を異ならしめる。
【００３６】
第１部分３１の凹部は、底面が第１部分３１の表面で構成されていてもよい。或いは、第１部分３１の凹部は、底面が第１部分３１の下地層の表面で構成されていてもよい。
【００３７】
回折格子３０を構成する第１部分３１及び第２部分３２の少なくとも一方は、有機ＥＬ素子４０側に隣接する層と比較して、屈折率がより高くてもよい。こうすると、回折格子３０に対して有機ＥＬ素子４０側に位置した層における繰返し反射干渉が促進される。
【００３８】
回折格子３０の格子定数は、例えば、０．１μｍ乃至０．８μｍ程度としてもよい。回折格子３０の格子定数は、発光色が互いに異なる有機ＥＬ素子４０毎に設定してもよく、或いは、それら有機ＥＬ素子４０間で同一としてもよい。
【００３９】
図３は、図１の有機ＥＬ表示装置１について得られた回折格子３０の格子定数と１次回折光の光学フィルム６０への入射角との関係を示すグラフである。図中、横軸は回折格子３０の格子定数を示し、縦軸は１次回折光の光学フィルム６０への入射角を示している。
【００４０】
なお、図３に示すデータは、以下の条件のもとでシミュレーションを行うことにより得られたものである。すなわち、ここでは、有機物層４２と前面電極４１との積層体の厚さを２５０ｎｍとし、この積層体の屈折率を１．９とした。また、有機物層４２としては、発光色が青、緑、赤色の３種の有機物層を想定し、それらは、それぞれ、波長が４４０ｎｍ、５４０ｎｍ、６２０ｎｍの光を放出することとした。
【００４１】
また、回折格子３０の第１部分３１に屈折率が２．０の透明材料を使用し、第２部分３２に屈折率が１．２の透明材料を使用することとした。透明基板１０には、屈折率が１．５の透明材料を使用することとした。
【００４２】
さらに、ここでは、有機物層４２と前面電極４１との積層体における繰返し反射干渉を考慮し、この積層体内を膜面方向へと伝播する光のうち最も高強度の光の回折格子３０による回折を計算した。具体的には、先の波長と積層体の厚さと屈折率とから、積層体内を膜面方向へと伝播する光のうち最も高強度の光の進行方向が膜面に対して為す角度をもとに回折格子３０による回折を計算した。また、０次回折光は進行方向を変化させず、１次回折光よりも高次の回折光は非常に弱いので、ここでは、１次回折光についてのみ考慮した。
【００４３】
図３に示すように、回折格子３０の格子定数が一定である場合、１次回折光の光学フィルム６０への入射角は発光色に応じて変化する。したがって、例えば、全ての発光色で１次回折光の光学フィルム６０への入射角をほぼ等しくすべく、回折格子３０の格子定数を、発光色が青色の画素に対応した部分で最も小さくし、発光色が赤色の画素に対応した部分で最も大きくし、発光色が緑色の画素に対応した部分ではそれらの中間としてもよい。
【００４４】
光学フィルム６０としては、散乱ゲインが、例えば１０乃至１００の範囲内にあるものを使用する。なお、ここで使用する用語「散乱ゲイン」は、正面輝度/（発光照度×フィルム透過率/π）である。散乱ゲインが大きい場合、光学フィルム６０の散乱能が小さく、上記の効果が顕著には現われない。また、散乱ゲインが小さい場合、光学フィルム６０の散乱能が過剰に大きくなり、後方散乱に起因して光透過性絶縁層へと戻る光が増加する。このため、高い光の取り出し効率を実現することが難しくなるのに加え、混色が発生し易くなる。しかも、この場合、光学フィルム６０による外光の散乱が顕著になり、画像の視認性が低下する。
【００４５】
散乱ゲインが比較的小さな範囲，例えば１０乃至５０の範囲，内にある光学フィルム６０を使用すると、輝度の観察角依存性を低減することができる。したがって、このような光学フィルム６０は、大型の有機ＥＬ表示装置１での使用に適している。
【００４６】
他方、散乱ゲインが比較的大きな範囲，例えば５０乃至１００の範囲，内にある光学フィルム６０を使用すると、より高い指向性を実現することができる。したがって、このような光学フィルム６０は、例えば携帯機器などに搭載される比較的小型の有機ＥＬ表示装置１での使用に適している。
【００４７】
第１部分６１と第２部分６２との境界面が光学フィルム６０の主面の法線に対して為す角度θ（以下、「傾き角θ」という）は、例えば、５°乃至６０°程度としてもよい。
【００４８】
光学フィルム６０の一主面を観察した場合の第１部分６１の幅Ｗ1と第２部分６２の幅Ｗ2とは、互いに等しくてもよく、或いは、異なっていてもよい。典型的には、幅Ｗ1と幅Ｗ2との比Ｗ1／Ｗ2は、１未満，例えば０．２乃至０．８程度，とする。また、典型的には、幅Ｗ1は２μｍ乃至４０μｍ程度とし、幅Ｗ2は１μｍ乃至２０μｍ程度とする。
【００４９】
第１部分６１の屈折率ｎと第２部分６２の常光線屈折率ｎoとは、典型的にはほぼ等しい。例えば、それらの差の絶対値は０．０２以下である。
【００５０】
第２部分６２の異常光屈折率ｎeと常光屈折率ｎoとの差の絶対値は、例えば０．１以上であり、典型的には０．２以上である。また、第２部分６２の異常光屈折率ｎeと常光屈折率ｎoとの差の絶対値は、典型的には０．３以下である。
【実施例】
【００５１】
以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
図４は、本発明の実施例に係る有機ＥＬ表示装置を概略的に示す断面図である。本例では、図４に示す有機ＥＬ表示装置１を以下の方法により作製した。
【００５２】
まず、ガラス基板１０の一主面上に、厚さ１００ｎｍの有機物からなる薄膜３１を形成し、これに凹部を設けた。次いで、この薄膜の凹部をＬｏｗ−ｋ膜３２で埋め込んだ。以上のようにして、格子定数が０．７μｍの回折格子３０を得た。
【００５３】
次に、回折格子３０上に、マスクスパッタリング法を用いてＩＴＯを堆積させることにより、厚さ１００Åの前面電極４１を得た。
【００５４】
その後、基板１１の前面電極４１を形成した面に、蒸着法により、正孔注入層４２ａ、正孔輸送層４２ｂ、発光層４２ｃ、電子輸送層４２ｄ、電子注入層４２ｅを順次成膜した。このようにして、屈折率が１．９であり、厚さが２５０ｎｍの有機物層４２を得た。なお、この有機物層４２は、波長５４０ｎｍの光を放出する。
【００５５】
続いて、有機物層４２上に、蒸着法により、アルミニウムからなる背面電極４３を形成した。これにより、アレイ基板を完成した。
【００５６】
次に、別途用意したガラス基板（図示せず）の一方の主面の周縁部に紫外線硬化型樹脂を塗布してシール層（図示せず）を形成した。次いで、このガラス基板と先のアレイ基板とを、それらのシール層を設けた面と背面電極４３を設けた面とが対向するように不活性ガス中で貼り合せた。続いて、紫外線照射によりしてシール層を硬化させた。
【００５７】
その後、基板１０の外面に光学フィルム６０を貼り付けた。以上のようにして、図４に示す有機ＥＬ表示装置１を完成した。
【００５８】
なお、本例で使用した光学フィルム６０は、第１部分６１がポリカーボネート（ｎ＝１．５５）からなり、第２部分６２が液晶ポリマー（ｎo＝１．５３、ｎe＝１．７５）からなるものである。この光学フィルム６０の第１部分６１の幅Ｗ1は５０μｍであり、第２部分６２の幅Ｗ2は５０μｍであり、第１部分６１と第２部分６２との境界面が光学フィルム６０の主面の法線に対して為す角度である傾き角θは４０°である。また、この光学フィルム６０の散乱ゲインは４０である。
【００５９】
（実施例２）
以下の構造を有する光学フィルム６０を使用したこと以外は、実施例１で説明したのと同様の方法により、図４に示す有機ＥＬ表示装置１を作製した。すなわち、本例では、光学フィルム６０として、傾き角θが２０°であること以外は実施例１で使用したのと同様のものを使用した。なお、この光学フィルム６０の散乱ゲインは８０である。
【００６０】
（比較例１）
以下の構造を有する光学フィルム６０を使用したこと以外は、実施例１で説明したのと同様の方法により、図４に示す有機ＥＬ表示装置１を作製した。すなわち、本例では、光学フィルム６０として、傾き角θが０°であること以外は実施例１で使用したのと同様のものを使用した。なお、この光学フィルム６０の散乱ゲインは１２０である。
【００６１】
（比較例２）
光学フィルム６０を設けなかったこと以外は、実施例１で説明したのと同様の方法により、図４に示す有機ＥＬ表示装置１を作製した。
【００６２】
次に、実施例１及び２並びに比較例１及び２に係る有機ＥＬ表示装置１について、有機ＥＬ表示装置１がその外部に放出する全光束を測定した。その結果を、以下の表１に示す。
【００６３】
【表１】
【００６４】
表１では、各有機ＥＬ表示装置１がその外部に放出する全光束は、比較例２に係る有機ＥＬ表示装置１がその外部に放出する全光束を１とした相対値で示している。表１に示すように、光学フィルム６０を設けた有機ＥＬ表示装置１は、光学フィルム６０を設けなかった有機ＥＬ表示装置１と比較して、光の取り出し効率がより高い。また、比較例１の有機ＥＬ表示装置１について得られたデータと比較例２の有機ＥＬ表示装置１について得られたデータとの比較から明らかなように、光学フィルム６０を設けても、第１部分６１と第２部分６２との境界面が光学フィルム６０の主面に対して垂直である場合には、光の取り出し効率を僅かに向上させることができるに過ぎない。これに対し、第１部分６１と第２部分６２との境界面を光学フィルム６０の主面に対して傾けると、光の取り出し効率を大幅に向上させることが可能となる。
【００６５】
次に、実施例１及び２並びに比較例１に係る有機ＥＬ表示装置１について、輝度の観察角度依存性を調べた。その結果を、表２及び図５に示す。
【００６６】
【表２】
【００６７】
図５は、実施例１及び２並びに比較例１に係る有機ＥＬ表示装置１について得られた輝度の観察角度依存性を示すグラフである。図中、横軸は、観察角度，すなわち、表示面の法線と視線とが為す角度，を示し、縦軸は、最大輝度を１として得られた規格化輝度を示している。また、図中、曲線１１１及び１１２は、それぞれ、実施例１及び２に係る有機ＥＬ表示装置１ついて得られたデータを示し、曲線１２１は比較例１に係る有機ＥＬ表示装置１ついて得られたデータを示している。
【００６８】
表２及び図５から明らかなように、実施例１及び２に係る有機ＥＬ表示装置１は、比較例１に係る有機ＥＬ表示装置１と比較して、高輝度画像を観察可能な角度範囲がより広い。例えば、規格化輝度が０．６以上の観察角度の範囲を視野角と定義すると、比較例１に係る有機ＥＬ表示装置１では視野角が約８０°であるのに対し、実施例１及び２に係る有機ＥＬ表示装置１では視野角はそれぞれ約９５°及び約９０°である。なお、図示していないが、比較例２に係る有機ＥＬ表示装置１の視野角は３０°程度である。
【００６９】
このように、第１部分６１と第２部分６２との境界面を光学フィルム６０の主面に対して傾けた光学フィルム６０を設けた場合、第１部分６１と第２部分６２との境界面が光学フィルム６０の主面に対して垂直な光学フィルム６０を設けた場合や光学フィルム６０を設けなかった場合と比較して、より高い光の取り出し効率とより広い視野角とを実現することができた。なお、光学フィルム６０の代わりに、透明マトリクス中にそれとは屈折率が異なる透明粒子を分散させた構造の拡散フィルムを設けた場合、光学フィルム６０を設けなかった場合と比較して、より広い視野角とを実現することができたが、光の取り出し効率が低下した。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１態様に係る有機ＥＬ表示装置を概略的に示す断面図。
【図２】本発明の第２態様に係る有機ＥＬ表示装置を概略的に示す断面図。
【図３】図１の有機ＥＬ表示装置について得られた回折格子の格子定数と１次回折光の光学フィルムへの入射角との関係を示すグラフ。
【図４】本発明の実施例に係る有機ＥＬ表示装置を概略的に示す断面図。
【図５】実施例１及び２並びに比較例１に係る有機ＥＬ表示装置について得られた輝度の観察角度依存性を示すグラフ。
【符号の説明】
【００７１】
１…有機ＥＬ表示装置、１０…透明基板、１２…アンダーコート層、１３…半導体層、１４…ゲート絶縁膜、１５…ゲート電極、１７…層間絶縁膜、１８…パッシベーション膜、２０…駆動制御素子、２１…ソース・ドレイン電極、３０…回折格子、３１…第１部分、３２…第２部分、４０…有機ＥＬ素子、４１…前面電極、４２…有機物層、４３…背面電極、５０…隔壁絶縁層、６０…光学フィルム、６１…第１部分、６２…第２部分、７０…反射層、８０…透明保護膜、１１１…実施例１のデータ、１１２…実施例２のデータ、１２１…比較例１のデータ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ表示装置は自己発光表示装置であるため、視野角が広く、応答速度が速い。また、バックライトが不要であるため、薄型軽量化が可能である。これらの理由から、近年、有機ＥＬ表示装置は、液晶表示装置に代わる表示装置として注目されている。
【０００３】
有機ＥＬ表示装置の主要部である有機ＥＬ素子は、光透過性の前面電極と、これと対向した光反射性または光透過性の背面電極と、それらの間に介在するとともに発光層を含んだ有機物層とで構成されている。有機ＥＬ素子は、有機物層に電気を流すことにより発光する電荷注入型の自発光素子である。
【０００４】
有機ＥＬ表示装置で表示を行うためには、発光層が放出する光を前面電極から出射させる必要があるが、素子内で前面側へと進行する光のうち広角側へと進行する光は、前面電極界面で全反射される。そのため、有機物層が放出する光の多くを有機ＥＬ素子の外部に取り出すことができない，すなわち有機ＥＬ素子の光取り出し効率が低い，という問題があった。
【０００５】
このような問題に対し、以下の特許文献１には、回折格子を利用することが記載されている。この技術によれば、有機ＥＬ素子の光取り出し効率を高めることができる。
しかしながら、本発明者らは、本発明を為すに際し、有機ＥＬ素子の光取り出し効率を高めるべく回折格子を使用した場合、視野角が著しく狭くなることを見出している。
【特許文献１】特許第２９９１１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、光取り出し効率が高く且つ視野角が十分に広い有機ＥＬ表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面によると、光透過性絶縁層と、前記光透過性絶縁層に対して背面側に配置された有機ＥＬ素子と、前記光透過性絶縁層と前記有機ＥＬ素子との間または前記有機ＥＬ素子に対して背面側に配置された回折格子と、前記光透過性絶縁層に対して前面側に配置された光学フィルムとを具備し、前記光学フィルムは光学的に等方性の第１部分と光学的に異方性の第２部分とを備え、前記光学フィルムのその主面に垂直な一断面を観察した場合に、前記第１部分と前記第２部分とは前記主面に対して傾いた複数の境界を形成していることを特徴とする有機ＥＬ表示装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、有機ＥＬ素子の光取り出し効率が高く且つ視野角が十分に広い有機ＥＬ表示装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の幾つかの態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同様または類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１０】
図１は、本発明の第１態様に係る有機ＥＬ表示装置を概略的に示す断面図である。図１では、有機ＥＬ表示装置１を、その表示面，すなわち前面，が下方を向き、背面が上方を向くように描いている。
【００１１】
この有機ＥＬ表示装置１は、アクティブマトリクス型駆動方式を採用した下面発光型の有機ＥＬ表示装置であり、光透過性絶縁層として、例えば、ガラス基板のような透明基板１０を含んでいる。この透明基板１０の背面側の主面上では、複数の画素がマトリクス状に配列している。各画素は、例えば、一対の電源端子間で直列に接続された駆動制御素子２０及び有機ＥＬ素子４０と、画素スイッチ（図示せず）とを含んでいる。駆動制御素子２０は、その制御端子が画素スイッチを介して映像信号線（図示せず）に接続されており、映像信号線から供給される映像信号に対応した大きさの電流を有機ＥＬ素子４０へ出力する。また、画素スイッチの制御端子は走査信号線（図示せず）に接続されており、走査信号線から供給される走査信号によりＯＮ／ＯＦＦが制御される。なお、これら画素には、他の構造を採用することも可能である。
【００１２】
基板１０上には、アンダーコート層１２として、例えば、ＳｉＮx層とＳｉＯx層とが順次積層されている。アンダーコート層１２上には、例えばチャネル及びソース・ドレインが形成されたポリシリコン層である半導体層１３、例えばＴＥＯＳ（TetraEthyl OrthoSilicate）などを用いて形成され得るゲート絶縁膜１４、及び例えばＭｏＷなどからなるゲート電極１５が順次積層されており、それらはトップゲート型の薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）を構成している。この例では、これらＴＦＴは、駆動制御素子２０及び画素スイッチのＴＦＴとして利用している。また、ゲート絶縁膜１４上には、ゲート電極１５と同一の工程で形成可能な走査信号線（図示せず）がさらに設けられている。
【００１３】
ゲート絶縁膜１４及びゲート電極１５上には、例えばプラズマＣＶＤ法などにより成膜されたＳｉＯxなどからなる層間絶縁膜１７が設けられている。層間絶縁膜１７上にはソース・ドレイン電極２１が設けられており、それらは、例えばＳｉＮxなどからなるパッシベーション膜１８で埋め込まれている。ソース・ドレイン電極２１は、例えば、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏの三層構造を有しており、層間絶縁膜１７に設けられたコンタクトホールを介してＴＦＴのソース・ドレインに電気的に接続されている。また、層間絶縁膜１７上には、ソース・ドレイン電極２１と同一の工程で形成可能な映像信号線（図示せず）がさらに設けられている。
【００１４】
パッシベーション膜１８上には、回折格子３０が設けられている。ここでは、一例として、回折格子３０として、有機ＥＬ素子４０と接する面に所定パターンの凹部が設けられた第１部分３１と、それら凹部を埋め込むとともに第１部分３１とは光学特性が異なる材料からなる第２部分３２とで構成したものを用いている。この回折格子３０の第１部分３１や第２部分３２には、例えば、レジストやポリイミド等の有機絶縁材料を用いることができる。第１部分３１の表面に設けるパターンには、例えば、ストライプ状や格子状などのように様々な設計が可能である。第１部分３１は、パッシベーション膜１８などの回折格子３０に隣接した層と一体に形成してもよい。また、第２部分３２は、必ずしも設ける必要はない。例えば、第２部分を設けず、第１部分３１の凹部を後述する前面電極４１などで埋め込んでもよい。これらパッシベーション膜１８及び回折格子３０には、ドレイン電極２１に連通する貫通孔が設けられている。
【００１５】
回折格子３０上には、光透過性の前面電極４１が互いから離間して並置されている。前面電極４１は、この例では陽極であり、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）のような透明導電性酸化物などからなる。前面電極４１は、パッシベーション膜１８及び回折格子３０に設けられた貫通孔を介してドレイン電極２１に電気的に接続されている。
【００１６】
回折格子３０上には、さらに、隔壁絶縁層５０が設けられている。この隔壁絶縁層５０には、前面電極４１に対応した位置に貫通孔が設けられている。隔壁絶縁層５０は、例えば、有機絶縁層であり、フォトリソグラフィ技術を用いて形成することができる。
【００１７】
隔壁絶縁層５０の貫通孔内で露出した前面電極４１上には、発光層を含んだ有機物層４２が設けられている。発光層は、例えば、発光色が赤色、緑色、または青色のルミネセンス性有機化合物を含んだ薄膜である。この有機物層４２は、発光層以外の層をさらに含むことができる。例えば、有機物層４２は、前面電極４１から発光層への正孔の注入を媒介する役割を果たすバッファ層をさらに含むことができる。また、有機物層４２は、正孔輸送層、ブロッキング層、電子輸送層、電子注入層などもさらに含むことができる。
【００１８】
隔壁絶縁層５０及び有機物層４２上には、光反射性の背面電極４３が設けられている。背面電極４３は、この例では、各画素共通に連続して設けられた陰極である。背面電極４３は、パッシベーション膜１８、回折格子３０及び隔壁絶縁層５０に設けられたコンタクトホール（図示せず）を介して、映像信号線と同一の層上に形成された電極配線に電気的に接続されている。それぞれの有機ＥＬ素子４０は、これら前面電極４１、有機物層４２、及び背面電極４３で構成されている。
【００１９】
透明基板１０の前面側の主面には、光学フィルム６０が設けられている。光学フィルム６０は、光学的に等方性の第１部分６１と光学的に異方性の第２部分６２とを含んでいる。第１部分６１と第２部分６２とは、光学フィルム６０をその主面に垂直な一断面を観察した場合に、先の主面に対して傾いた複数の境界を形成している。典型的には、これら複数の境界は互いに略平行であり、第２部分６２の光学軸は各境界に対して実質的に平行である。また、第１部分６１と第２部分６２とは、光学フィルム６０をその主面に垂直な方向から観察した場合に、例えば、ストライプ状の配列パターンを形成している。このような光学フィルム６０は、例えば、光学的に等方性の層と光学的に異方性の層とを交互に積層することにより得られる。
【００２０】
なお、図１に示す有機ＥＬ表示装置１は、通常、背面電極４３と対向した封止基板（図示せず）と、その背面電極４３との対向面周縁に沿って設けられたシール層（図示せず）とをさらに備えており、それにより、背面電極４３と封止基板との間に密閉された空間を形成している。この空間は、例えば、Ａｒガスなどの希ガスやＮ2ガスのような不活性ガスで満たされ得る。
【００２１】
上記の通り、この有機ＥＬ表示装置１では、透明基板１０の前面側の主面に、第１部分６１と第２部分６２との境界が光学フィルム６０の主面に対して傾いた構造の光学フィルム６０を設けている。このような構造の光学フィルム６０を使用すると、光学フィルム６０を設けなかった場合や、先の境界が光学フィルム６０の主面に対して垂直な構造の光学フィルム６０を使用した場合と比較して、透明基板１０に入射した光をより多く有機ＥＬ表示装置１の外部へと取り出すことができる。しかも、このような構造の光学フィルム６０を使用すると、光学フィルム６０を設けなかった場合や、先の境界が光学フィルム６０の主面に対して垂直な構造の光学フィルム６０を使用した場合と比較して、より広い視野角を実現することができる。すなわち、本態様によると、高い光取り出し効率と広い視野角との双方を同時に実現することができる。
【００２２】
次に、本発明の第２態様について説明する。
図２は、本発明の第２態様に係る有機ＥＬ表示装置を概略的に示す断面図である。図２では、有機ＥＬ表示装置１を、その表示面，すなわち前面，が上方を向き、背面が下方を向くように描いている。
【００２３】
この有機ＥＬ表示装置１は、上面発光型の有機ＥＬ表示装置であり、第１態様とは異なり、基板１０は光透過性である必要はない。
【００２４】
基板１０上には、第１態様と同様、アンダーコート層１２、ＴＦＴ２０、層間絶縁膜１７、パッシベーション膜１８が順次形成されている。ゲート絶縁膜１４、層間絶縁膜１７、パッシベーション膜１８にはコンタクトホールが設けられており、ソース・ドレイン電極２１は、このコンタクトホールを介してＴＦＴのソース・ドレインに電気的に接続されている。
【００２５】
層間絶縁膜１７上には、反射層７０及び回折格子３０の第１部分３１（ここでは、パッシベーション膜と一体的に形成されている）が順次積層されている。反射層７０の材料としては、例えば、Ａｌなどの金属材料を使用することができるが、ここでは、ソース・ドレイン電極と同一工程で形成するよう、反射層７０はＭｏ／Ａｌ／Ｍｏの３層構造で構成している。また、第１部分３１の材料としては、例えば、ＳｉＮなどの絶縁材料を使用することができる。
【００２６】
第１部分３１の凹部は、第１部分３１よりも屈折率が大きい光透過性絶縁材料，例えばレジスト材料，からなる第２部分３２で埋め込まれている。つまり、第１部分３１と、第１部分３２の凹部を埋め込んだ第２部分３２との間の界面で、その界面を境界として屈折率が異なる規則的なパターンを形成し、回折格子としている。
【００２７】
回折格子３０上には、光透過性の背面電極４３が互いから離間して並置されている。背面電極４３は、この例では陽極であり、例えば、ＩＴＯのような透明導電性酸化物などからなる。
【００２８】
回折格子３０の第１部分３１上には、さらに、第１態様で説明したのと同様の隔壁絶縁層５０が設けられている。また、この隔壁絶縁層５０の貫通孔内で露出した背面電極４３上には、第１態様と同様に、発光層を含んだ有機物層４２が設けられている。
【００２９】
隔壁絶縁層５０及び有機物層４２上には、光透過性の前面電極４１が設けられている。前面電極４１は、この例では、各画素共通に連続して設けられた陰極である。
【００３０】
前面電極４１上には、光透過性絶縁層である透明保護膜８０及び光散乱層６０が順次設けられている。透明保護膜８０は、外界から有機ＥＬ素子４０中への水分の浸入等を防止するとともに、平坦化層としての役割を果たしている。透明保護膜８０の材料としては透明樹脂を使用することができる。また、透明保護膜８０には、単層構造を採用してもよく、或いは、多層構造を採用してもよい。
【００３１】
第１態様では、有機ＥＬ素子４０と光透過性絶縁層である透明基板１０との間，すなわち有機ＥＬ素子４０の前面側，に回折格子３０を配置した。これに対し、第２態様では、有機ＥＬ素子４０と反射層７０との間，すなわち有機ＥＬ素子４０の背面側，に回折格子３０を配置している。このような構造を採用した場合も、第１態様で説明したのとほぼ同様の効果を得ることができる。
【００３２】
但し、回折格子３０を有機ＥＬ素子４０の背面側に配置した場合、有機ＥＬ素子４０が放出する一部の光は回折格子３０を透過することなく光透過性絶縁層に入射する。したがって、より多くの光を回折させるうえでは、回折格子３０を有機ＥＬ素子４０と光透過性絶縁層との間に配置することが有利である。
【００３３】
第１及び第２態様において、回折格子３０としては、一次元格子を使用してもよく、或いは、二次元格子を使用してもよい。但し、より多くの光を回折させるうえでは、後者のほうが有利である。
【００３４】
また、第１及び第２態様では、回折格子３０として透過型回折格子を使用したが、反射型回折格子を使用してもよい。例えば、図２に示す回折格子３０を省略するとともに、反射層７０の前面に回折格子を構成する凹凸を設けてもよい。
【００３５】
回折格子３０を、光透過性の第１部分３１と、第１部分が形成する凹部を埋め込んだ第２部分３２とで構成する場合、上記の通り、第２部分３２の光学特性を第１部分３１の光学特性とは異ならしめる。第１部分３１と第２部分３２とは、屈折率、透過率、反射率などの少なくとも１つが異なっていればよいが、典型的には、第２部分３２も光透過性とするとともに第１部分３１とは屈折率を異ならしめる。
【００３６】
第１部分３１の凹部は、底面が第１部分３１の表面で構成されていてもよい。或いは、第１部分３１の凹部は、底面が第１部分３１の下地層の表面で構成されていてもよい。
【００３７】
回折格子３０を構成する第１部分３１及び第２部分３２の少なくとも一方は、有機ＥＬ素子４０側に隣接する層と比較して、屈折率がより高くてもよい。こうすると、回折格子３０に対して有機ＥＬ素子４０側に位置した層における繰返し反射干渉が促進される。
【００３８】
回折格子３０の格子定数は、例えば、０．１μｍ乃至０．８μｍ程度としてもよい。回折格子３０の格子定数は、発光色が互いに異なる有機ＥＬ素子４０毎に設定してもよく、或いは、それら有機ＥＬ素子４０間で同一としてもよい。
【００３９】
図３は、図１の有機ＥＬ表示装置１について得られた回折格子３０の格子定数と１次回折光の光学フィルム６０への入射角との関係を示すグラフである。図中、横軸は回折格子３０の格子定数を示し、縦軸は１次回折光の光学フィルム６０への入射角を示している。
【００４０】
なお、図３に示すデータは、以下の条件のもとでシミュレーションを行うことにより得られたものである。すなわち、ここでは、有機物層４２と前面電極４１との積層体の厚さを２５０ｎｍとし、この積層体の屈折率を１．９とした。また、有機物層４２としては、発光色が青、緑、赤色の３種の有機物層を想定し、それらは、それぞれ、波長が４４０ｎｍ、５４０ｎｍ、６２０ｎｍの光を放出することとした。
【００４１】
また、回折格子３０の第１部分３１に屈折率が２．０の透明材料を使用し、第２部分３２に屈折率が１．２の透明材料を使用することとした。透明基板１０には、屈折率が１．５の透明材料を使用することとした。
【００４２】
さらに、ここでは、有機物層４２と前面電極４１との積層体における繰返し反射干渉を考慮し、この積層体内を膜面方向へと伝播する光のうち最も高強度の光の回折格子３０による回折を計算した。具体的には、先の波長と積層体の厚さと屈折率とから、積層体内を膜面方向へと伝播する光のうち最も高強度の光の進行方向が膜面に対して為す角度をもとに回折格子３０による回折を計算した。また、０次回折光は進行方向を変化させず、１次回折光よりも高次の回折光は非常に弱いので、ここでは、１次回折光についてのみ考慮した。
【００４３】
図３に示すように、回折格子３０の格子定数が一定である場合、１次回折光の光学フィルム６０への入射角は発光色に応じて変化する。したがって、例えば、全ての発光色で１次回折光の光学フィルム６０への入射角をほぼ等しくすべく、回折格子３０の格子定数を、発光色が青色の画素に対応した部分で最も小さくし、発光色が赤色の画素に対応した部分で最も大きくし、発光色が緑色の画素に対応した部分ではそれらの中間としてもよい。
【００４４】
光学フィルム６０としては、散乱ゲインが、例えば１０乃至１００の範囲内にあるものを使用する。なお、ここで使用する用語「散乱ゲイン」は、正面輝度/（発光照度×フィルム透過率/π）である。散乱ゲインが大きい場合、光学フィルム６０の散乱能が小さく、上記の効果が顕著には現われない。また、散乱ゲインが小さい場合、光学フィルム６０の散乱能が過剰に大きくなり、後方散乱に起因して光透過性絶縁層へと戻る光が増加する。このため、高い光の取り出し効率を実現することが難しくなるのに加え、混色が発生し易くなる。しかも、この場合、光学フィルム６０による外光の散乱が顕著になり、画像の視認性が低下する。
【００４５】
散乱ゲインが比較的小さな範囲，例えば１０乃至５０の範囲，内にある光学フィルム６０を使用すると、輝度の観察角依存性を低減することができる。したがって、このような光学フィルム６０は、大型の有機ＥＬ表示装置１での使用に適している。
【００４６】
他方、散乱ゲインが比較的大きな範囲，例えば５０乃至１００の範囲，内にある光学フィルム６０を使用すると、より高い指向性を実現することができる。したがって、このような光学フィルム６０は、例えば携帯機器などに搭載される比較的小型の有機ＥＬ表示装置１での使用に適している。
【００４７】
第１部分６１と第２部分６２との境界面が光学フィルム６０の主面の法線に対して為す角度θ（以下、「傾き角θ」という）は、例えば、５°乃至６０°程度としてもよい。
【００４８】
光学フィルム６０の一主面を観察した場合の第１部分６１の幅Ｗ1と第２部分６２の幅Ｗ2とは、互いに等しくてもよく、或いは、異なっていてもよい。典型的には、幅Ｗ1と幅Ｗ2との比Ｗ1／Ｗ2は、１未満，例えば０．２乃至０．８程度，とする。また、典型的には、幅Ｗ1は２μｍ乃至４０μｍ程度とし、幅Ｗ2は１μｍ乃至２０μｍ程度とする。
【００４９】
第１部分６１の屈折率ｎと第２部分６２の常光線屈折率ｎoとは、典型的にはほぼ等しい。例えば、それらの差の絶対値は０．０２以下である。
【００５０】
第２部分６２の異常光屈折率ｎeと常光屈折率ｎoとの差の絶対値は、例えば０．１以上であり、典型的には０．２以上である。また、第２部分６２の異常光屈折率ｎeと常光屈折率ｎoとの差の絶対値は、典型的には０．３以下である。
【実施例】
【００５１】
以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
図４は、本発明の実施例に係る有機ＥＬ表示装置を概略的に示す断面図である。本例では、図４に示す有機ＥＬ表示装置１を以下の方法により作製した。
【００５２】
まず、ガラス基板１０の一主面上に、厚さ１００ｎｍの有機物からなる薄膜３１を形成し、これに凹部を設けた。次いで、この薄膜の凹部をＬｏｗ−ｋ膜３２で埋め込んだ。以上のようにして、格子定数が０．７μｍの回折格子３０を得た。
【００５３】
次に、回折格子３０上に、マスクスパッタリング法を用いてＩＴＯを堆積させることにより、厚さ１００Åの前面電極４１を得た。
【００５４】
その後、基板１１の前面電極４１を形成した面に、蒸着法により、正孔注入層４２ａ、正孔輸送層４２ｂ、発光層４２ｃ、電子輸送層４２ｄ、電子注入層４２ｅを順次成膜した。このようにして、屈折率が１．９であり、厚さが２５０ｎｍの有機物層４２を得た。なお、この有機物層４２は、波長５４０ｎｍの光を放出する。
【００５５】
続いて、有機物層４２上に、蒸着法により、アルミニウムからなる背面電極４３を形成した。これにより、アレイ基板を完成した。
【００５６】
次に、別途用意したガラス基板（図示せず）の一方の主面の周縁部に紫外線硬化型樹脂を塗布してシール層（図示せず）を形成した。次いで、このガラス基板と先のアレイ基板とを、それらのシール層を設けた面と背面電極４３を設けた面とが対向するように不活性ガス中で貼り合せた。続いて、紫外線照射によりしてシール層を硬化させた。
【００５７】
その後、基板１０の外面に光学フィルム６０を貼り付けた。以上のようにして、図４に示す有機ＥＬ表示装置１を完成した。
【００５８】
なお、本例で使用した光学フィルム６０は、第１部分６１がポリカーボネート（ｎ＝１．５５）からなり、第２部分６２が液晶ポリマー（ｎo＝１．５３、ｎe＝１．７５）からなるものである。この光学フィルム６０の第１部分６１の幅Ｗ1は５０μｍであり、第２部分６２の幅Ｗ2は５０μｍであり、第１部分６１と第２部分６２との境界面が光学フィルム６０の主面の法線に対して為す角度である傾き角θは４０°である。また、この光学フィルム６０の散乱ゲインは４０である。
【００５９】
（実施例２）
以下の構造を有する光学フィルム６０を使用したこと以外は、実施例１で説明したのと同様の方法により、図４に示す有機ＥＬ表示装置１を作製した。すなわち、本例では、光学フィルム６０として、傾き角θが２０°であること以外は実施例１で使用したのと同様のものを使用した。なお、この光学フィルム６０の散乱ゲインは８０である。
【００６０】
（比較例１）
以下の構造を有する光学フィルム６０を使用したこと以外は、実施例１で説明したのと同様の方法により、図４に示す有機ＥＬ表示装置１を作製した。すなわち、本例では、光学フィルム６０として、傾き角θが０°であること以外は実施例１で使用したのと同様のものを使用した。なお、この光学フィルム６０の散乱ゲインは１２０である。
【００６１】
（比較例２）
光学フィルム６０を設けなかったこと以外は、実施例１で説明したのと同様の方法により、図４に示す有機ＥＬ表示装置１を作製した。
【００６２】
次に、実施例１及び２並びに比較例１及び２に係る有機ＥＬ表示装置１について、有機ＥＬ表示装置１がその外部に放出する全光束を測定した。その結果を、以下の表１に示す。
【００６３】
【表１】
【００６４】
表１では、各有機ＥＬ表示装置１がその外部に放出する全光束は、比較例２に係る有機ＥＬ表示装置１がその外部に放出する全光束を１とした相対値で示している。表１に示すように、光学フィルム６０を設けた有機ＥＬ表示装置１は、光学フィルム６０を設けなかった有機ＥＬ表示装置１と比較して、光の取り出し効率がより高い。また、比較例１の有機ＥＬ表示装置１について得られたデータと比較例２の有機ＥＬ表示装置１について得られたデータとの比較から明らかなように、光学フィルム６０を設けても、第１部分６１と第２部分６２との境界面が光学フィルム６０の主面に対して垂直である場合には、光の取り出し効率を僅かに向上させることができるに過ぎない。これに対し、第１部分６１と第２部分６２との境界面を光学フィルム６０の主面に対して傾けると、光の取り出し効率を大幅に向上させることが可能となる。
【００６５】
次に、実施例１及び２並びに比較例１に係る有機ＥＬ表示装置１について、輝度の観察角度依存性を調べた。その結果を、表２及び図５に示す。
【００６６】
【表２】
【００６７】
図５は、実施例１及び２並びに比較例１に係る有機ＥＬ表示装置１について得られた輝度の観察角度依存性を示すグラフである。図中、横軸は、観察角度，すなわち、表示面の法線と視線とが為す角度，を示し、縦軸は、最大輝度を１として得られた規格化輝度を示している。また、図中、曲線１１１及び１１２は、それぞれ、実施例１及び２に係る有機ＥＬ表示装置１ついて得られたデータを示し、曲線１２１は比較例１に係る有機ＥＬ表示装置１ついて得られたデータを示している。
【００６８】
表２及び図５から明らかなように、実施例１及び２に係る有機ＥＬ表示装置１は、比較例１に係る有機ＥＬ表示装置１と比較して、高輝度画像を観察可能な角度範囲がより広い。例えば、規格化輝度が０．６以上の観察角度の範囲を視野角と定義すると、比較例１に係る有機ＥＬ表示装置１では視野角が約８０°であるのに対し、実施例１及び２に係る有機ＥＬ表示装置１では視野角はそれぞれ約９５°及び約９０°である。なお、図示していないが、比較例２に係る有機ＥＬ表示装置１の視野角は３０°程度である。
【００６９】
このように、第１部分６１と第２部分６２との境界面を光学フィルム６０の主面に対して傾けた光学フィルム６０を設けた場合、第１部分６１と第２部分６２との境界面が光学フィルム６０の主面に対して垂直な光学フィルム６０を設けた場合や光学フィルム６０を設けなかった場合と比較して、より高い光の取り出し効率とより広い視野角とを実現することができた。なお、光学フィルム６０の代わりに、透明マトリクス中にそれとは屈折率が異なる透明粒子を分散させた構造の拡散フィルムを設けた場合、光学フィルム６０を設けなかった場合と比較して、より広い視野角とを実現することができたが、光の取り出し効率が低下した。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１態様に係る有機ＥＬ表示装置を概略的に示す断面図。
【図２】本発明の第２態様に係る有機ＥＬ表示装置を概略的に示す断面図。
【図３】図１の有機ＥＬ表示装置について得られた回折格子の格子定数と１次回折光の光学フィルムへの入射角との関係を示すグラフ。
【図４】本発明の実施例に係る有機ＥＬ表示装置を概略的に示す断面図。
【図５】実施例１及び２並びに比較例１に係る有機ＥＬ表示装置について得られた輝度の観察角度依存性を示すグラフ。
【符号の説明】
【００７１】
１…有機ＥＬ表示装置、１０…透明基板、１２…アンダーコート層、１３…半導体層、１４…ゲート絶縁膜、１５…ゲート電極、１７…層間絶縁膜、１８…パッシベーション膜、２０…駆動制御素子、２１…ソース・ドレイン電極、３０…回折格子、３１…第１部分、３２…第２部分、４０…有機ＥＬ素子、４１…前面電極、４２…有機物層、４３…背面電極、５０…隔壁絶縁層、６０…光学フィルム、６１…第１部分、６２…第２部分、７０…反射層、８０…透明保護膜、１１１…実施例１のデータ、１１２…実施例２のデータ、１２１…比較例１のデータ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性絶縁層と、
前記光透過性絶縁層に対して背面側に配置された有機ＥＬ素子と、
前記光透過性絶縁層と前記有機ＥＬ素子との間または前記有機ＥＬ素子に対して背面側に配置された回折格子と、
前記光透過性絶縁層に対して前面側に配置された光学フィルムとを具備し、
前記光学フィルムは光学的に等方性の第１部分と光学的に異方性の第２部分とを備え、
前記光学フィルムのその主面に垂直な一断面を観察した場合に、前記第１部分と前記第２部分とは前記主面に対して傾いた複数の境界を形成していることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
前記第２部分が有する光学異方性の少なくとも１個の光学軸は前記複数の境界のそれぞれに対して実質的に平行であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
前記複数の境界のそれぞれが前記主面に対して為す角度θは、５°乃至６０°の範囲内にあることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項４】
前記第１部分の屈折率ｎと前記第２部分の常光屈折率ｎoとの差の絶対値は０．０２以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項５】
前記第２部分の異常光屈折率ｎeと常光屈折率ｎoとの差の絶対値は０．１以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項６】
前記光学フィルムの散乱ゲインは、１０乃至１００の範囲内にあることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項１】
光透過性絶縁層と、
前記光透過性絶縁層に対して背面側に配置された有機ＥＬ素子と、
前記光透過性絶縁層と前記有機ＥＬ素子との間または前記有機ＥＬ素子に対して背面側に配置された回折格子と、
前記光透過性絶縁層に対して前面側に配置された光学フィルムとを具備し、
前記光学フィルムは光学的に等方性の第１部分と光学的に異方性の第２部分とを備え、
前記光学フィルムのその主面に垂直な一断面を観察した場合に、前記第１部分と前記第２部分とは前記主面に対して傾いた複数の境界を形成していることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
前記第２部分が有する光学異方性の少なくとも１個の光学軸は前記複数の境界のそれぞれに対して実質的に平行であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
前記複数の境界のそれぞれが前記主面に対して為す角度θは、５°乃至６０°の範囲内にあることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項４】
前記第１部分の屈折率ｎと前記第２部分の常光屈折率ｎoとの差の絶対値は０．０２以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項５】
前記第２部分の異常光屈折率ｎeと常光屈折率ｎoとの差の絶対値は０．１以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項６】
前記光学フィルムの散乱ゲインは、１０乃至１００の範囲内にあることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の有機ＥＬ表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−１００４３０（Ｐ２００６−１００４３０Ａ）
【公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２８２６７６（Ｐ２００４−２８２６７６）
【出願日】平成１６年９月２８日（２００４．９．２８）
【出願人】（３０２０２０２０７）東芝松下ディスプレイテクノロジー株式会社 (2,170)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月２８日（２００４．９．２８）
【出願人】（３０２０２０２０７）東芝松下ディスプレイテクノロジー株式会社 (2,170)
【Ｆターム（参考）】
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