表示体、表示パネルおよび表示装置
【課題】光の取出効率が高いと共に、十分なコントラストが得られる自発光型の表示パネルを提供する。
【解決手段】自発光式の発光層１４から出力された光Ｌ１の射出角度を変換して光の取出効率を向上する斜面構造２４が作り込まれた表示パネルにおいて、斜面２４ａの傾斜角度θがθ≧４５＋ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）／２を満足した表示パネル１０ａを提供する。斜面２４ａの傾斜角度θの規定することにより、パネル内に入り込んだ外光Ｌ２は再び出力されることはなく、外光反射を抑制でき、光の取出効率が高いと共に、十分なコントラストが得られる表示パネル１０ａを提供できる。
【解決手段】自発光式の発光層１４から出力された光Ｌ１の射出角度を変換して光の取出効率を向上する斜面構造２４が作り込まれた表示パネルにおいて、斜面２４ａの傾斜角度θがθ≧４５＋ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）／２を満足した表示パネル１０ａを提供する。斜面２４ａの傾斜角度θの規定することにより、パネル内に入り込んだ外光Ｌ２は再び出力されることはなく、外光反射を抑制でき、光の取出効率が高いと共に、十分なコントラストが得られる表示パネル１０ａを提供できる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）などの自発光型素子を用いた表示パネルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自発光型のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）として、有機ＥＬ素子を用いた表示パネルや、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）を用いたものが盛んに開発されている。これらの表示パネルでは、陽極層と陰極層との間に発光層が配置された構成となっており、素子あるいは表示体を構成する複数の薄膜の間の界面や、パネルと外界との界面（パネル表面）に、表示体から射出された光が外界に出力されない臨界角が存在する。すなわち、発光層で発光した光のうち、臨界角以上の角度で所定の層に入射した光はパネル内で全反射して外部に射出されない。このため、実際に発光層から出力された光のうち、一定の割合の光しか表示パネルの外部に出力する光として利用することができない。自発光型の表示体である有機ＥＬ素子においては、２０％〜３０％程度の光しか表示パネルの外に出せないと言われている。
【０００３】
このような光の利用効率または光の取出効率に関する問題を解決するために、パネル内部に斜面構造を作り、その斜面により臨界角以上の放射角を持つ光を反射あるいは屈折させて臨界角未満の光線あるいは光束に変換し、光の取出効率を上げることが開示されている。特許文献１には発光層の周囲に楔状の反射部材を配置した構成が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１８９２５１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方、自発光型の表示パネルにおいては、パネルの表面やパネル内部の反射率が高いと、パネル外部からの光を観測者の側に反射（外光反射）してしまうため、表示部と非表示部のコントラストが確保できなくなるという問題がある。特に、有機ＥＬ素子を用いた表示パネルでは、陰極に仕事関数の関係上、アルミニウムなどの反射性の高い金属を用いるケースが多く、このことが原因となって外光反射の問題が顕著である。
【０００６】
外光反射を抑制する方法として、パネル表面に円偏光板を貼る方法が挙げられる。外光が円偏光板を通り、たとえば、右回りの円偏光となってパネル内に入ったとすると、アルミニウムなどから形成された反射面で反射することにより逆方向の円偏光になり、再度円偏光板に入射したときに吸収される。これにより、観測者の側にパネル内に入った外光が出力されるのを防ぐことができ、外光反射を抑制することができる。また、発光層の裏側に光を吸収する層を形成し、外部からパネル内に入り込んだ光を光吸収層で吸収する方法も有効である。
【０００７】
しかしながら、発光層の周辺に斜面構造を作り込んだ表示パネルでは、これらの方法で外光反射を抑制するだけでは不十分であり、実際に十分なコントラストを確保することができない。図６に斜面構造が作り込まれた表示パネル１００の概略を示してある。この表示パネル１００は、ベース基板１０１の上に画素を構成するように複数の発光層１０２が積層された後に、パネル層１０３がさらに積層された構成となっている。この表示パネル１００においては、ベース基板１０１および発光層１０２が射出層１０５に相当し、パネル層１０３が伝達層に相当する。パネル層１０３の裏面、すなわち、射出層１０５に対峙する面１０３ａにはＶ字状の溝を形成することにより構成された複数の斜面構造１１０が作り込まれている。そして、各々の斜面構造１１０は発光層１０２と重ならない位置に配置されている。
【０００８】
この表示パネル１００においては、発光層１０２から出力された光の内、パネルの表面１０３ｂに対する入射角度が臨界角以上のもので、斜面構造１１０の斜面１１０ａで反射した光は臨界角未満の入射角になるように角度変換される。このため、光の取出効率が向上する。一方、この斜面構造１１０は、表示パネル１００に入り込んだ外光も反射する。したがって、表示パネル内に入り込んだ外光のうち、図面上の左側の斜面で水平方向に反射され、図面上の右側の斜面でパネル外部に向けて再度反射される成分が発生する。このような光成分は２回の反射で位相差が２倍となる。このため、パネル表面に円偏光板を貼り付けた構成で反射光を防止しようとしても、円偏光板を通過してパネル外に出力されてしまう。このため、ユーザ９０が表示パネル１００を特定の方向から見たときには、パネル内の斜面構造で２回反射した光が観測されるため表示パネル全体が光って見え、表示部のコントラストが確保できなくなってしまう。したがって、射出される光の利用効率を高めるための斜面構造により外光が反射されてしまい、かえってコントラストが低くなり、表示パネルの性能を低くする結果となる可能性がある。
【０００９】
そこで、本発明においては、内部に斜面構造が作り込まれた表示パネルまたは表示体において、外光反射を抑制でき、表示部のコントラストを確保できると共に光の取出効率の高い表示パネルおよび表示体を提供することを目的としている。さらに、パネル表面に円偏光板を貼り付けるような反射防止構造をとらなくても外光反射を防止できる表示体および表示パネルを提供することを目的としている。そして、この表示パネルを用いることにより、輝度が高く、十分なコントラストが得られる大型のフラットディスプレイや携帯機器用の小型のディスプレイなどの表示装置を提供することも本発明の目的である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明においては、斜面構造により形成される斜面の角度を規定することにより、斜面で反射される外光は表示パネルの外側にでないようにして、斜面により反射された外光による影響を、上述した２回反射も含めて抑制する。これにより、斜面構造を作り込んだ際の目的である光の取出効率が向上するメリットを十分に活かすことができる表示体および表示パネルを提供することができる。すなわち、本発明の表示体は、電極間に印加された電圧により発光する発光層を含む射出層と、この射出層に積層され、この発光層から出力された光を伝達する伝達層とを有する表示体であって、射出層および伝達層の少なくともいずれか一方は、発光層から出力された光の角度を変換する複数の斜面構造を備えており、これらの斜面構造により形成される斜面の傾斜角度θは、斜面が含まれる射出層または伝達層の屈折率をｎとしたときに以下の式（Ａ）を満足することを特徴としている。
θ≧４５＋ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）／２・・・（Ａ）
【００１１】
なお、傾斜角度θは伝達層と外界またはその他の層の界面と斜面とのなす角度（θ＜π／２）であり、多くのケースでは、表示体を構成する各層の面は平行になっているので、発光層の面と斜面とのなす角度に等しい。
【００１２】
この斜面構造の斜面の角度θを式（Ａ）の条件にすると、詳しくは図３に基づき説明するが、伝達層の界面から臨界角以下で入射した外光は、斜面構造により、伝達層の界面と平行あるいはそれ以上の角度で反射される。したがって、そのまま伝達層の界面から再び外界に出力されることはなく、また、斜面構造の他の斜面に多重反射することにより界面から外界に出力されることもない。すなわち、伝達層の界面から入射される外光の角度を考えたとき、伝達層内においては、臨界角以上になる。したがって、発光層から射出される光の角度を臨界角以下になるように反射するように設計された斜面構造により外光が反射されるときに、最も上向き（界面の方向）に反射される外光は臨界角で界面から入射された光となり、この光を界面と平行または下向きに反射することにより、発光層などの平面により外光が反射されない限り、界面から外光が再度出力される可能性をなくすことができる。
【００１３】
このため、斜面で反射した光は外部に出力されることはなく、表示体の内部に閉じ込められる。複数の発光層が設けられた表示パネルにおいても同様であり、斜面の傾斜角度θが式（Ａ）を満足するように設計および製造することにより、外光による影響を防止することができる。したがって、本発明の条件を満足することにより、斜面構造が作り込まれた表示パネルまたは表示体において、外光が表示パネルまたは表示体に入射する角度に左右されず、さらに、円偏光板をパネル表面に貼り付けることなく、外光反射を抑制できる。一方、発光層から出力された光は斜面構造の斜面により臨界角より小さな入射角に変換されて外部に出力されるので、斜面構造を形成したことによるメリット、すなわち、光の取出効率または光の利用効率を向上するというメリットは最大限に享受できる。
【００１４】
したがって、本発明により、光の利用効率が高いと共に、十分なコントラストを確保できる表示パネルおよび表示体を提供できる。本発明の表示パネルと、この表示パネルの発光層を駆動して画像を表示させる駆動装置とを有する表示装置においては、輝度が高く、どの方向から見てもコントラストが高く非常に見やすい表示が可能となる。
【００１５】
一方、発光層から出力された光が斜面により角度変換されても臨界角より小さな入射角にする斜面本来の機能を考えたとき、発光層から出力された光線のもっとも角度が大きな光は界面に平行な光であり、その光を臨界角以下の光に変換する斜面の傾斜角度θの条件は、上記式（Ａ）と逆の関係になる。したがって、光の取出効率の向上と外光反射の抑制効果を両立するためには、それらの条件を満足する等号が成立する条件であることが望ましい。すなわち、傾斜角度θは式（Ｂ）を満足することが最も好ましい。
θ＝４５＋ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）／２・・・（Ｂ）
【００１６】
本発明の表示パネルおよび表示体においては、内部に侵入した外光は界面より下向き、すなわち、発光層の方向に反射される。したがって、その外光を再度反射しないように、発光層の伝達層と反対側に低反射層を設けることが有効である。これにより、表示パネルまたは表示体の内部に閉じ込まれた光を低反射層により吸収できる。この低反射層としては、黒色化された層、粗面化された層、または干渉により反射防止面化された層を採用することが可能である。
【００１７】
発光層から出力された光の角度変換は反射を利用するものであっても良いし、屈折を利用したものであっても良いが、発光層から直に外界に出力される光の障害になることは望ましくない。このため、複数の斜面構造は射出層および／または伝達層において、発光層と重ならないように配置された反射構造であることが望ましく、伝達層において、発光層と重ならないように配置された屈折構造とすることが望ましい。また、発光層の界面を反射構造とすることが可能であり、この場合は、傾斜した周縁部を備えた発光層を形成すれば良い。発光層の周縁部を斜面構造としたときの式（Ａ）における屈折率ｎは発光層の屈折率となる。さらに、斜面構造は発光層と異なるピッチで配列することも可能であるし、発光層と同じピッチで配列することも可能である。
【００１８】
本発明は、自発光型の発光層、すなわち、自発光型素子を用いている表示体または表示パネルであれば適用することが可能である。このため、ＰＤＰ、発光ダイオード、無機ＥＬ、有機ＥＬ、フィールドエミッションなどを利用した表示体または表示パネルに本発明を適用できる。特に、発光層が有機エレクトロルミネッセンス発光層である有機ＥＬ素子を用いた表示体または表示パネルは光の取出効率が非常に低く、斜面構造を作り込むことが有効とされているので、本発明は非常に有用である。
【００１９】
本発明の表示パネルにおいては、伝達層にガラス基板などの板状部材を用いるのであれば、その板状部材の射出層に対峙する面に斜面構造となる凹凸を形成しておくことが望ましい。凹凸を加工した板状部材を射出層に接着または貼り付けるだけで表示パネル内に斜面構造を簡単に作り込むことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。図１に本発明に係る表示パネルが搭載された表示装置として携帯電話機を示してある。本例の携帯電話機１は、データが表示される表示パネル１０ａとして自発光型の素子である有機ＥＬ素子を用いた表示パネルが採用され、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどから構成される駆動装置９により有機ＥＬ素子から光Ｌ１を発光させて文字や画像などのデータがユーザ９０に観測されるようになっている。
【００２１】
図２に表示パネルの概略を、表示パネルの一部を拡大した断面図を用いて示してある。本例の表示パネル１０ａは、有機エレクトロルミネッセンス素子からなる多数の画素がマトリックス状に配置されたものであり、アクティブマトリックス方式やパッシブマトリックス方式により駆動することができる。この表示パネル１０ａは、単独の発光層１４と複数の斜面構造２４を備えた表示体１９が１つの画素となり、複数の表示体１９が２次元方向にアレイ状あるいはマトリクス状に配置されたものである。したがって、各々の表示体１９を駆動することにより２次元画像を表示することができる。個々の表示体１９は、電極間に配置され、電極間に電圧を印加することにより自発的に発光する発光層１４を含む射出層２１と、この射出層２１に積層され、発光層１４から出力された光Ｌ１を伝達する伝達層２２とを有しており、伝達層２２に形成された斜面構造２４の斜面２４ａの傾斜角度θを規定することにより外光反射を防止している。
【００２２】
射出層２１は、ガラス基板などのベース基板１１に積層されている。ガラス基板の上面１１ａには、信号線やドライビング用の素子などと共に、ＩＴＯからなる陽極層１２が表示パネルの画素となる発光層１４に対応する位置に選択的に作り込まれている。また、ベース基板１１の上面１１ａには陽極電極１２から外れた位置にポリイミドからなるバンク層１３が形成されている。そして、陽極電極１２の上面、すなわち、バンク層１３により四方が囲われた領域に有機ＥＬ発光層１４が製膜されている。したがって、バンク層１３、発光層１４および発光層１４を駆動するために必要な電極層などにより射出層２１が構成されている。
【００２３】
発光層１４は、インクジェット技術を利用して製造することが可能であり、バンク層１３は発光層１４を製膜する際のアライメントに利用できる層である。本例の発光層１４は有機ＥＬからなる単独の層とすることも可能であるし、発光効率を改善するためにホール輸送層や電子輸送層を付加した層とすることも可能である。バンク層１３および発光層１４の上にはＩＴＯからなる陰極層１５が形成されており、陽極層１２および陰極層１５に電圧を印加することにより、これらの電極間に配置された発光層１４が自発的に発光する。陰極層１５の上面にはＳｉＯ2からなる保護層１６が積層されている。
【００２４】
さらに、本例の表示パネル１０ａにおいては、ガラス基板１１と発光層１４との間に低反射層１８が介在している。この低反射層１８は黒色化された層、粗面化された層、または、干渉により反射防止面化された層であり、光の反射を抑制し、入射した光のほとんどを吸収することができる。このため、本例の表示パネル１０ａにおいては、入射した外光は、低反射層１８に導かれることにより、吸収したり、干渉により光を消滅または減衰させたりすることができる。
【００２５】
本例の伝達層２２は板状部材である透明の封止ガラスであり、保護層１６の上面に接着層１７を介して積層されている。発光層１４から出力された光Ｌ１はこの封止ガラス２２を介して外部に出力される。封止ガラス２２は、発光層１４から出力された光Ｌ１の角度を変換する複数の斜面構造２４を備えている。この斜面構造２４は、封止ガラス２２の裏面、すなわち、封止ガラス２２の射出層２１に対峙する面２２ａに形成された凹凸により形成されている。本例では、封止ガラス２２の裏面２２ａにＶ字状の溝２５を形成しておき、この状態で射出層２１に接合することにより斜面構造２４が表示パネル１０ａに形成される。
【００２６】
斜面構造２４は、溝２５の斜面２４ａに反射膜２６、アルミニウム膜や誘電体多層膜を形成することにより反射構造とすることができる。斜面構造２４はバンク層１３とほぼ重なるように配置されており、発光層１４と重ならないようになっている。このため、発光層１４から放射されたほとんどの光Ｌ１は陰極層１５、保護層１６、および接着層１７を伝達して封止ガラス２２に入射して封止ガラス２２の上面（空気あるいは外界との界面）から出力される。一方、放射された光Ｌ１の内、封止ガラス２２の上面に対して、その臨界角以上の角度で入射する光はガラス２２の上面を通過しないので、反射され、発光層１４の四方を囲んでいる状態の斜面構造２４の斜面２４ａに反射される。その結果、ガラス２２の上面に対する入射角度が変わり、上面を通過して出力される。このように、斜面構造２４は、発光層１４から放射された光のうち、封止ガラス２２と外界との界面に対して臨界角以上で入射する光を斜面２４ａで反射することにより、界面に対する入射角を臨界角未満の角度に変換する機能を発揮し、これにより、発光層１４から出力された光の取出効率が向上する。
【００２７】
さらに、本例の斜面構造２４の斜面２４ａは、その傾斜角度θが、斜面２４ａが形成されている層、または、外光が斜面で反射して伝達する層の屈折率（本例では封止ガラス２２の屈折率）をｎとしたときに以下の式（Ａ）を満足するように形成されている。ここでは、封止ガラス２２の界面と発光層１４の面とが平行であるとして、傾斜角度θは、発光層１４の平面に対して斜面２４ａが傾いている角度（θ＜π／２）で示してある。このような傾斜角度θに設定された斜面２４ａにより、表示パネル１０ａに入り込む。また、外光Ｌ２が斜面２４ａで水平方向に反射された場合には、再度斜面２４ａで外界の方向に反射されるが、そのような外光Ｌ２は、封止ガラス２２と外界との界面に、その臨界角以上の角度で入射する。このため、外光Ｌ２を外部に出力することなくパネル内に閉じ込めることが可能になる。
θ≧４５＋ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）／２・・・（Ａ）
【００２８】
図３に基づいて、式（Ａ）について説明する。まず、外光Ｌ２が封止ガラス２２に入力されるときの条件を考えると、外光Ｌ２がガラス２２の界面２２ｂから出力される角度は臨界角θ１以下になる。臨界角θ１は、封止ガラス２２の屈折率ｎを用いると、以下の式（Ｃ）で表すことができる。
θ１＝ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）・・・（Ｃ）
【００２９】
臨界角θ１は、たとえば、屈折率ｎが１．５の場合は約４２度になる。斜面２４ａの角度θは、発光層からの出力光Ｌ１の角度を界面２２ｂの方向に変換する機能を考えると９０度以下であり、この斜面２４ａで反射される角度が浅くなり、最も上向き（界面２２ｂの方向）になる可能性がある条件は、外光Ｌ２が臨界角θ１で出力されたときである。したがって、斜面２４ａで臨界角θ１の外光Ｌ２が水平以下に反射されるように斜面２４ａの角度θを設定すれば、反射光は界面２２ｂの方向には反射されない。図３において斜面２４ａに対する外光Ｌ２の入射角ｘは以下の式で表すことができる。
【００３０】
したがって、外光Ｌ２が斜面２４ａで水平方向以下に反射される条件はθ１＋２（θ−θ１）≧９０となり、式（Ｃ）を用いると、条件式（Ａ）が導かれる。これにより、表示パネル１０ａに入り込み、斜面２４ａで反射した外光Ｌ２は封止ガラス２２の界面２２ｂに向かって反射されることはない。また、２回反射を考えた場合、水平またはそれ以下の入射角度で斜面２４ａに入射した光の内で出射角度がもっとも大きくなるのは、水平の場合であり、このとき２回反射された光は、上記の式（Ａ）の条件で界面２２ｂに対する入射角は臨界角θ１以上になる。したがって、２回反射された光がガラス２２の界面２２ｂから出力されることはない。３回以上の多重反射された外光においても同様である。
【００３１】
したがって、本例の表示パネル１０ａにおいては、入射した外光Ｌ２は、すべてパネル内に閉じ込めることが可能になり、ユーザの側には出力されない。そして、いずれは発光層１４の裏面に設けられた低反射層１８に到達して吸収される。このため、外光反射によるコントラストの低下を防ぐことができる。また、本発明による外光反射の防止は斜面の傾斜角度θを規定するだけなので、偏光板などの特別な光学素子を用いない非常に簡易な方法で外光の影響を防止できる。
【００３２】
ここで斜面構造２４のもう一つの重要な機能、すなわち、発光層１４から出力された光Ｌ１を臨界角より小さな角度に変換する機能を検討する。発光層１４から出力される光Ｌ１のうち、最も入射角度が大きい光は、水平方向に出力された光である。したがって、上述した外光Ｌ２とまったく逆の関係が成り立つ。すなわち、水平方向に斜面２４ａに入射した光を、界面２２ｂに対して臨界角θ１以下になるように反射することが要求される。したがって、外光Ｌ２を出力せず、出力光Ｌ１を臨界角以下となるように反射する条件を満たす斜面２４ａの角度は以下の式（Ｂ）で示す角度となる。この条件を満たすことにより、外光反射を防止しつつ、光の取出効率を向上できる。
θ＝４５＋ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）／２・・・（Ｂ）
【００３３】
このように本例の表示パネル１０ａでは、光の取出効率を高めるための斜面構造２４の斜面２４ａの傾斜角度θを規定することにより、斜面２４で２回反射した外光が外部に出力されるのを防止することができる。このため、外光Ｌ２が表示パネル１０ａに入射する角度に左右されずに外光Ｌ２がユーザに観測される事態を未然に防止できる。また、発光層１４から出力された光の角度を変換して光の取出効率を高める、斜面構造２４の本来の機能はそのまま維持しやすい。特に、斜面２４ａの角度を条件式（Ｂ）を満足する角度とすることにより、光の取出効率の向上と外光反射の防止というメリットを両立することができる。これにより、輝度が高く、コントラストの良い表示パネル１０ａを提供できる。また、輝度やコントラストを上げるために必要以上にエネルギーを費やす必要もないので、表示装置１の消費電力も少なくて済み、有機ＥＬ素子の信頼性も向上できる。
【００３４】
図４に表示パネルの異なる例を断面図を用いて示してある。この図に示した表示パネル１０ｂは、封止ガラス（伝達層）２２に設けられた斜面構造２４が屈折構造となっている例であり、図２に示した表示パネル１０ａとは異なり、斜面２４ａには反射膜が形成されていない。この表示パネル１０ｂでは、封止ガラス２２に形成された凹部または溝２５が発光層１４と重なるように配置され、斜面構造２４が発光層１４と同じピッチで配置されている。
【００３５】
このため、発光層１４から出力された光Ｌ１は陰極層１５、保護層１６、接着層１７を介して凹部２５により形成された中空部２８を通過し、ガラス２２を通って出力される。一方、ガラス２２の界面に対して臨界角以上で入射し、出力されなかった光Ｌ１は、凹部２５の壁面（斜面）２４ａにより屈折することにより角度変換され、封止ガラス２２から外部に出力される。このように屈折タイプの斜面構造２４であっても発光層１４から出力された光Ｌ１の角度を調整することが可能であり、光の取出効率を高めることができる。また、このような屈折タイプであると、封止ガラスの凸部２９が斜面構造２４であると言うことが可能であり、この点では、斜面構造２４が発光層１４と重ならない位置に配置されているとみなすことができる。
【００３６】
そして、屈折タイプの斜面構造２４であると、斜面２４ａに反射膜が形成されておらず、斜面で２回反射して外光Ｌ２が外部に出力される現象は表示パネル１０ａに比較すると少ないと思われる。しかしながら、屈折率の異なる物質の界面においては、フレネル反射が発生するので、斜面２４ａにおいてもフレネル反射成分は生じることになる。このため、屈折タイプの斜面構造２４であっても、上記の式（Ａ）を満足するように斜面２４ａの傾斜角度θを規定することによりフレネル反射成分が外部に出力されるのを確実に防止でき、本例の表示パネル１０ｂの構成によっても輝度が高く、十分なコントラストを確保できる表示パネルを実現できる。
【００３７】
なお、上記では、斜面構造２４を発光層（または画素）１４と同じピッチで配置した構成としているが、斜面構造２４のピッチはこれに限定されない。また、斜面構造２４を形成する層は封止ガラス（伝達層）２２に限定されずに、射出層２１の発光層１４、またはこの発光層１４より上の層に形成することが可能であるし、複数の層の各々に斜面構造２４を形成することも可能である。
【００３８】
図５にさらに異なる表示パネル１０ｃを、一部を拡大した断面図を用いて示してある。本例の表示パネル１０ｃは、裏面２２ａが平坦な封止ガラス２２が接着層１７を介して射出層２１に接合されており、ポリイミドからなるバンク層１３の斜面の側壁１３ａが斜面構造２４の斜面２４ａを規定するようになっている。このような表示パネル１０ｃでは、発光層１４から出力された光の一部はバンク１３の壁面１３ａで角度変換され外部に出力される。また、発光層１４で出力される光について見ると、発光層１４からはあらゆる方向に光が放射される。このため、発光層１４の中心部分で発光された光の一部は水平方向に出力され、発光層１４の傾斜した周縁部、すなわち、バンク層１３の側壁１３ａに沿って傾斜した周縁部で角度変換されて外部に出力される成分もある。このため、発光層１４の周縁部も斜面構造２４の一部と考えることも可能である。
【００３９】
したがって、本例の表示パネル１０ｃでは、バンク層１３の壁面１３ａ、すなわち、実質的に発光層１４の周縁部の斜面２４の傾斜角度θを、発光層１４の屈折率をｎとしたときに条件式（Ａ）を満足する角度に設定するようにしている。このような表示パネル１０ｃにおいては、発光層１４の周縁部２４に入射した外光Ｌ２をパネル内に閉じ込めることが可能であり、輝度が高く、コントラストに優れた表示パネルを提供できる。
【００４０】
なお、本発明の表示パネルを携帯電話機に搭載される表示パネルを例に説明したが、ＰＤＡなどに搭載される小型の表示パネルにも本発明を適用することが可能であるし、近年開発が盛んである３０インチなどの大型の表示パネルについても本発明を適用できる。また、有機ＥＬ素子を用いた発光層を説明したが、ＰＤＰ、発光ダイオード、無機ＥＬ、有機ＥＬ、フィールドエミッションなどの電極間に電圧を印加することにより自発的に発光する発光層を用いた表示パネルであれば本発明を適用することが可能である。
【００４１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明においては、光の取出効率を高めるための複数の斜面構造が作り込まれた表示体または表示パネルにおいて、斜面構造の斜面の傾斜角度を式（Ａ）を満足する角度に定めるようにしている。これにより、光の取出効率を損ねずに、外光反射を抑制することが可能になる。したがって、本発明の表示パネルを用いることにより、輝度が高く、十分なコントラストが確保できる大小様々なサイズの表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る表示パネルが搭載された携帯電話機の概要を示す図である。
【図２】本例の表示パネルの概略を示す断面図である。
【図３】外光反射を抑制する原理を説明するための図である。
【図４】異なる表示パネルの概略を示す断面図である。
【図５】さらに異なる表示パネルの概略を示す断面図である。
【図６】従来の斜面構造が作り込まれた表示パネルの概略を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 携帯電話機
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 表示パネル
１４ 発光層
１２ 陽極層
１５ 陰極層
１８ 低反射層
２１ 射出層
２２ 封止ガラス（伝達層）
２４ 斜面構造
２４ａ 斜面
２６ 反射膜
Ｌ２ 外光
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）などの自発光型素子を用いた表示パネルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自発光型のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）として、有機ＥＬ素子を用いた表示パネルや、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）を用いたものが盛んに開発されている。これらの表示パネルでは、陽極層と陰極層との間に発光層が配置された構成となっており、素子あるいは表示体を構成する複数の薄膜の間の界面や、パネルと外界との界面（パネル表面）に、表示体から射出された光が外界に出力されない臨界角が存在する。すなわち、発光層で発光した光のうち、臨界角以上の角度で所定の層に入射した光はパネル内で全反射して外部に射出されない。このため、実際に発光層から出力された光のうち、一定の割合の光しか表示パネルの外部に出力する光として利用することができない。自発光型の表示体である有機ＥＬ素子においては、２０％〜３０％程度の光しか表示パネルの外に出せないと言われている。
【０００３】
このような光の利用効率または光の取出効率に関する問題を解決するために、パネル内部に斜面構造を作り、その斜面により臨界角以上の放射角を持つ光を反射あるいは屈折させて臨界角未満の光線あるいは光束に変換し、光の取出効率を上げることが開示されている。特許文献１には発光層の周囲に楔状の反射部材を配置した構成が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１８９２５１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方、自発光型の表示パネルにおいては、パネルの表面やパネル内部の反射率が高いと、パネル外部からの光を観測者の側に反射（外光反射）してしまうため、表示部と非表示部のコントラストが確保できなくなるという問題がある。特に、有機ＥＬ素子を用いた表示パネルでは、陰極に仕事関数の関係上、アルミニウムなどの反射性の高い金属を用いるケースが多く、このことが原因となって外光反射の問題が顕著である。
【０００６】
外光反射を抑制する方法として、パネル表面に円偏光板を貼る方法が挙げられる。外光が円偏光板を通り、たとえば、右回りの円偏光となってパネル内に入ったとすると、アルミニウムなどから形成された反射面で反射することにより逆方向の円偏光になり、再度円偏光板に入射したときに吸収される。これにより、観測者の側にパネル内に入った外光が出力されるのを防ぐことができ、外光反射を抑制することができる。また、発光層の裏側に光を吸収する層を形成し、外部からパネル内に入り込んだ光を光吸収層で吸収する方法も有効である。
【０００７】
しかしながら、発光層の周辺に斜面構造を作り込んだ表示パネルでは、これらの方法で外光反射を抑制するだけでは不十分であり、実際に十分なコントラストを確保することができない。図６に斜面構造が作り込まれた表示パネル１００の概略を示してある。この表示パネル１００は、ベース基板１０１の上に画素を構成するように複数の発光層１０２が積層された後に、パネル層１０３がさらに積層された構成となっている。この表示パネル１００においては、ベース基板１０１および発光層１０２が射出層１０５に相当し、パネル層１０３が伝達層に相当する。パネル層１０３の裏面、すなわち、射出層１０５に対峙する面１０３ａにはＶ字状の溝を形成することにより構成された複数の斜面構造１１０が作り込まれている。そして、各々の斜面構造１１０は発光層１０２と重ならない位置に配置されている。
【０００８】
この表示パネル１００においては、発光層１０２から出力された光の内、パネルの表面１０３ｂに対する入射角度が臨界角以上のもので、斜面構造１１０の斜面１１０ａで反射した光は臨界角未満の入射角になるように角度変換される。このため、光の取出効率が向上する。一方、この斜面構造１１０は、表示パネル１００に入り込んだ外光も反射する。したがって、表示パネル内に入り込んだ外光のうち、図面上の左側の斜面で水平方向に反射され、図面上の右側の斜面でパネル外部に向けて再度反射される成分が発生する。このような光成分は２回の反射で位相差が２倍となる。このため、パネル表面に円偏光板を貼り付けた構成で反射光を防止しようとしても、円偏光板を通過してパネル外に出力されてしまう。このため、ユーザ９０が表示パネル１００を特定の方向から見たときには、パネル内の斜面構造で２回反射した光が観測されるため表示パネル全体が光って見え、表示部のコントラストが確保できなくなってしまう。したがって、射出される光の利用効率を高めるための斜面構造により外光が反射されてしまい、かえってコントラストが低くなり、表示パネルの性能を低くする結果となる可能性がある。
【０００９】
そこで、本発明においては、内部に斜面構造が作り込まれた表示パネルまたは表示体において、外光反射を抑制でき、表示部のコントラストを確保できると共に光の取出効率の高い表示パネルおよび表示体を提供することを目的としている。さらに、パネル表面に円偏光板を貼り付けるような反射防止構造をとらなくても外光反射を防止できる表示体および表示パネルを提供することを目的としている。そして、この表示パネルを用いることにより、輝度が高く、十分なコントラストが得られる大型のフラットディスプレイや携帯機器用の小型のディスプレイなどの表示装置を提供することも本発明の目的である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明においては、斜面構造により形成される斜面の角度を規定することにより、斜面で反射される外光は表示パネルの外側にでないようにして、斜面により反射された外光による影響を、上述した２回反射も含めて抑制する。これにより、斜面構造を作り込んだ際の目的である光の取出効率が向上するメリットを十分に活かすことができる表示体および表示パネルを提供することができる。すなわち、本発明の表示体は、電極間に印加された電圧により発光する発光層を含む射出層と、この射出層に積層され、この発光層から出力された光を伝達する伝達層とを有する表示体であって、射出層および伝達層の少なくともいずれか一方は、発光層から出力された光の角度を変換する複数の斜面構造を備えており、これらの斜面構造により形成される斜面の傾斜角度θは、斜面が含まれる射出層または伝達層の屈折率をｎとしたときに以下の式（Ａ）を満足することを特徴としている。
θ≧４５＋ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）／２・・・（Ａ）
【００１１】
なお、傾斜角度θは伝達層と外界またはその他の層の界面と斜面とのなす角度（θ＜π／２）であり、多くのケースでは、表示体を構成する各層の面は平行になっているので、発光層の面と斜面とのなす角度に等しい。
【００１２】
この斜面構造の斜面の角度θを式（Ａ）の条件にすると、詳しくは図３に基づき説明するが、伝達層の界面から臨界角以下で入射した外光は、斜面構造により、伝達層の界面と平行あるいはそれ以上の角度で反射される。したがって、そのまま伝達層の界面から再び外界に出力されることはなく、また、斜面構造の他の斜面に多重反射することにより界面から外界に出力されることもない。すなわち、伝達層の界面から入射される外光の角度を考えたとき、伝達層内においては、臨界角以上になる。したがって、発光層から射出される光の角度を臨界角以下になるように反射するように設計された斜面構造により外光が反射されるときに、最も上向き（界面の方向）に反射される外光は臨界角で界面から入射された光となり、この光を界面と平行または下向きに反射することにより、発光層などの平面により外光が反射されない限り、界面から外光が再度出力される可能性をなくすことができる。
【００１３】
このため、斜面で反射した光は外部に出力されることはなく、表示体の内部に閉じ込められる。複数の発光層が設けられた表示パネルにおいても同様であり、斜面の傾斜角度θが式（Ａ）を満足するように設計および製造することにより、外光による影響を防止することができる。したがって、本発明の条件を満足することにより、斜面構造が作り込まれた表示パネルまたは表示体において、外光が表示パネルまたは表示体に入射する角度に左右されず、さらに、円偏光板をパネル表面に貼り付けることなく、外光反射を抑制できる。一方、発光層から出力された光は斜面構造の斜面により臨界角より小さな入射角に変換されて外部に出力されるので、斜面構造を形成したことによるメリット、すなわち、光の取出効率または光の利用効率を向上するというメリットは最大限に享受できる。
【００１４】
したがって、本発明により、光の利用効率が高いと共に、十分なコントラストを確保できる表示パネルおよび表示体を提供できる。本発明の表示パネルと、この表示パネルの発光層を駆動して画像を表示させる駆動装置とを有する表示装置においては、輝度が高く、どの方向から見てもコントラストが高く非常に見やすい表示が可能となる。
【００１５】
一方、発光層から出力された光が斜面により角度変換されても臨界角より小さな入射角にする斜面本来の機能を考えたとき、発光層から出力された光線のもっとも角度が大きな光は界面に平行な光であり、その光を臨界角以下の光に変換する斜面の傾斜角度θの条件は、上記式（Ａ）と逆の関係になる。したがって、光の取出効率の向上と外光反射の抑制効果を両立するためには、それらの条件を満足する等号が成立する条件であることが望ましい。すなわち、傾斜角度θは式（Ｂ）を満足することが最も好ましい。
θ＝４５＋ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）／２・・・（Ｂ）
【００１６】
本発明の表示パネルおよび表示体においては、内部に侵入した外光は界面より下向き、すなわち、発光層の方向に反射される。したがって、その外光を再度反射しないように、発光層の伝達層と反対側に低反射層を設けることが有効である。これにより、表示パネルまたは表示体の内部に閉じ込まれた光を低反射層により吸収できる。この低反射層としては、黒色化された層、粗面化された層、または干渉により反射防止面化された層を採用することが可能である。
【００１７】
発光層から出力された光の角度変換は反射を利用するものであっても良いし、屈折を利用したものであっても良いが、発光層から直に外界に出力される光の障害になることは望ましくない。このため、複数の斜面構造は射出層および／または伝達層において、発光層と重ならないように配置された反射構造であることが望ましく、伝達層において、発光層と重ならないように配置された屈折構造とすることが望ましい。また、発光層の界面を反射構造とすることが可能であり、この場合は、傾斜した周縁部を備えた発光層を形成すれば良い。発光層の周縁部を斜面構造としたときの式（Ａ）における屈折率ｎは発光層の屈折率となる。さらに、斜面構造は発光層と異なるピッチで配列することも可能であるし、発光層と同じピッチで配列することも可能である。
【００１８】
本発明は、自発光型の発光層、すなわち、自発光型素子を用いている表示体または表示パネルであれば適用することが可能である。このため、ＰＤＰ、発光ダイオード、無機ＥＬ、有機ＥＬ、フィールドエミッションなどを利用した表示体または表示パネルに本発明を適用できる。特に、発光層が有機エレクトロルミネッセンス発光層である有機ＥＬ素子を用いた表示体または表示パネルは光の取出効率が非常に低く、斜面構造を作り込むことが有効とされているので、本発明は非常に有用である。
【００１９】
本発明の表示パネルにおいては、伝達層にガラス基板などの板状部材を用いるのであれば、その板状部材の射出層に対峙する面に斜面構造となる凹凸を形成しておくことが望ましい。凹凸を加工した板状部材を射出層に接着または貼り付けるだけで表示パネル内に斜面構造を簡単に作り込むことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。図１に本発明に係る表示パネルが搭載された表示装置として携帯電話機を示してある。本例の携帯電話機１は、データが表示される表示パネル１０ａとして自発光型の素子である有機ＥＬ素子を用いた表示パネルが採用され、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどから構成される駆動装置９により有機ＥＬ素子から光Ｌ１を発光させて文字や画像などのデータがユーザ９０に観測されるようになっている。
【００２１】
図２に表示パネルの概略を、表示パネルの一部を拡大した断面図を用いて示してある。本例の表示パネル１０ａは、有機エレクトロルミネッセンス素子からなる多数の画素がマトリックス状に配置されたものであり、アクティブマトリックス方式やパッシブマトリックス方式により駆動することができる。この表示パネル１０ａは、単独の発光層１４と複数の斜面構造２４を備えた表示体１９が１つの画素となり、複数の表示体１９が２次元方向にアレイ状あるいはマトリクス状に配置されたものである。したがって、各々の表示体１９を駆動することにより２次元画像を表示することができる。個々の表示体１９は、電極間に配置され、電極間に電圧を印加することにより自発的に発光する発光層１４を含む射出層２１と、この射出層２１に積層され、発光層１４から出力された光Ｌ１を伝達する伝達層２２とを有しており、伝達層２２に形成された斜面構造２４の斜面２４ａの傾斜角度θを規定することにより外光反射を防止している。
【００２２】
射出層２１は、ガラス基板などのベース基板１１に積層されている。ガラス基板の上面１１ａには、信号線やドライビング用の素子などと共に、ＩＴＯからなる陽極層１２が表示パネルの画素となる発光層１４に対応する位置に選択的に作り込まれている。また、ベース基板１１の上面１１ａには陽極電極１２から外れた位置にポリイミドからなるバンク層１３が形成されている。そして、陽極電極１２の上面、すなわち、バンク層１３により四方が囲われた領域に有機ＥＬ発光層１４が製膜されている。したがって、バンク層１３、発光層１４および発光層１４を駆動するために必要な電極層などにより射出層２１が構成されている。
【００２３】
発光層１４は、インクジェット技術を利用して製造することが可能であり、バンク層１３は発光層１４を製膜する際のアライメントに利用できる層である。本例の発光層１４は有機ＥＬからなる単独の層とすることも可能であるし、発光効率を改善するためにホール輸送層や電子輸送層を付加した層とすることも可能である。バンク層１３および発光層１４の上にはＩＴＯからなる陰極層１５が形成されており、陽極層１２および陰極層１５に電圧を印加することにより、これらの電極間に配置された発光層１４が自発的に発光する。陰極層１５の上面にはＳｉＯ2からなる保護層１６が積層されている。
【００２４】
さらに、本例の表示パネル１０ａにおいては、ガラス基板１１と発光層１４との間に低反射層１８が介在している。この低反射層１８は黒色化された層、粗面化された層、または、干渉により反射防止面化された層であり、光の反射を抑制し、入射した光のほとんどを吸収することができる。このため、本例の表示パネル１０ａにおいては、入射した外光は、低反射層１８に導かれることにより、吸収したり、干渉により光を消滅または減衰させたりすることができる。
【００２５】
本例の伝達層２２は板状部材である透明の封止ガラスであり、保護層１６の上面に接着層１７を介して積層されている。発光層１４から出力された光Ｌ１はこの封止ガラス２２を介して外部に出力される。封止ガラス２２は、発光層１４から出力された光Ｌ１の角度を変換する複数の斜面構造２４を備えている。この斜面構造２４は、封止ガラス２２の裏面、すなわち、封止ガラス２２の射出層２１に対峙する面２２ａに形成された凹凸により形成されている。本例では、封止ガラス２２の裏面２２ａにＶ字状の溝２５を形成しておき、この状態で射出層２１に接合することにより斜面構造２４が表示パネル１０ａに形成される。
【００２６】
斜面構造２４は、溝２５の斜面２４ａに反射膜２６、アルミニウム膜や誘電体多層膜を形成することにより反射構造とすることができる。斜面構造２４はバンク層１３とほぼ重なるように配置されており、発光層１４と重ならないようになっている。このため、発光層１４から放射されたほとんどの光Ｌ１は陰極層１５、保護層１６、および接着層１７を伝達して封止ガラス２２に入射して封止ガラス２２の上面（空気あるいは外界との界面）から出力される。一方、放射された光Ｌ１の内、封止ガラス２２の上面に対して、その臨界角以上の角度で入射する光はガラス２２の上面を通過しないので、反射され、発光層１４の四方を囲んでいる状態の斜面構造２４の斜面２４ａに反射される。その結果、ガラス２２の上面に対する入射角度が変わり、上面を通過して出力される。このように、斜面構造２４は、発光層１４から放射された光のうち、封止ガラス２２と外界との界面に対して臨界角以上で入射する光を斜面２４ａで反射することにより、界面に対する入射角を臨界角未満の角度に変換する機能を発揮し、これにより、発光層１４から出力された光の取出効率が向上する。
【００２７】
さらに、本例の斜面構造２４の斜面２４ａは、その傾斜角度θが、斜面２４ａが形成されている層、または、外光が斜面で反射して伝達する層の屈折率（本例では封止ガラス２２の屈折率）をｎとしたときに以下の式（Ａ）を満足するように形成されている。ここでは、封止ガラス２２の界面と発光層１４の面とが平行であるとして、傾斜角度θは、発光層１４の平面に対して斜面２４ａが傾いている角度（θ＜π／２）で示してある。このような傾斜角度θに設定された斜面２４ａにより、表示パネル１０ａに入り込む。また、外光Ｌ２が斜面２４ａで水平方向に反射された場合には、再度斜面２４ａで外界の方向に反射されるが、そのような外光Ｌ２は、封止ガラス２２と外界との界面に、その臨界角以上の角度で入射する。このため、外光Ｌ２を外部に出力することなくパネル内に閉じ込めることが可能になる。
θ≧４５＋ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）／２・・・（Ａ）
【００２８】
図３に基づいて、式（Ａ）について説明する。まず、外光Ｌ２が封止ガラス２２に入力されるときの条件を考えると、外光Ｌ２がガラス２２の界面２２ｂから出力される角度は臨界角θ１以下になる。臨界角θ１は、封止ガラス２２の屈折率ｎを用いると、以下の式（Ｃ）で表すことができる。
θ１＝ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）・・・（Ｃ）
【００２９】
臨界角θ１は、たとえば、屈折率ｎが１．５の場合は約４２度になる。斜面２４ａの角度θは、発光層からの出力光Ｌ１の角度を界面２２ｂの方向に変換する機能を考えると９０度以下であり、この斜面２４ａで反射される角度が浅くなり、最も上向き（界面２２ｂの方向）になる可能性がある条件は、外光Ｌ２が臨界角θ１で出力されたときである。したがって、斜面２４ａで臨界角θ１の外光Ｌ２が水平以下に反射されるように斜面２４ａの角度θを設定すれば、反射光は界面２２ｂの方向には反射されない。図３において斜面２４ａに対する外光Ｌ２の入射角ｘは以下の式で表すことができる。
【００３０】
したがって、外光Ｌ２が斜面２４ａで水平方向以下に反射される条件はθ１＋２（θ−θ１）≧９０となり、式（Ｃ）を用いると、条件式（Ａ）が導かれる。これにより、表示パネル１０ａに入り込み、斜面２４ａで反射した外光Ｌ２は封止ガラス２２の界面２２ｂに向かって反射されることはない。また、２回反射を考えた場合、水平またはそれ以下の入射角度で斜面２４ａに入射した光の内で出射角度がもっとも大きくなるのは、水平の場合であり、このとき２回反射された光は、上記の式（Ａ）の条件で界面２２ｂに対する入射角は臨界角θ１以上になる。したがって、２回反射された光がガラス２２の界面２２ｂから出力されることはない。３回以上の多重反射された外光においても同様である。
【００３１】
したがって、本例の表示パネル１０ａにおいては、入射した外光Ｌ２は、すべてパネル内に閉じ込めることが可能になり、ユーザの側には出力されない。そして、いずれは発光層１４の裏面に設けられた低反射層１８に到達して吸収される。このため、外光反射によるコントラストの低下を防ぐことができる。また、本発明による外光反射の防止は斜面の傾斜角度θを規定するだけなので、偏光板などの特別な光学素子を用いない非常に簡易な方法で外光の影響を防止できる。
【００３２】
ここで斜面構造２４のもう一つの重要な機能、すなわち、発光層１４から出力された光Ｌ１を臨界角より小さな角度に変換する機能を検討する。発光層１４から出力される光Ｌ１のうち、最も入射角度が大きい光は、水平方向に出力された光である。したがって、上述した外光Ｌ２とまったく逆の関係が成り立つ。すなわち、水平方向に斜面２４ａに入射した光を、界面２２ｂに対して臨界角θ１以下になるように反射することが要求される。したがって、外光Ｌ２を出力せず、出力光Ｌ１を臨界角以下となるように反射する条件を満たす斜面２４ａの角度は以下の式（Ｂ）で示す角度となる。この条件を満たすことにより、外光反射を防止しつつ、光の取出効率を向上できる。
θ＝４５＋ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）／２・・・（Ｂ）
【００３３】
このように本例の表示パネル１０ａでは、光の取出効率を高めるための斜面構造２４の斜面２４ａの傾斜角度θを規定することにより、斜面２４で２回反射した外光が外部に出力されるのを防止することができる。このため、外光Ｌ２が表示パネル１０ａに入射する角度に左右されずに外光Ｌ２がユーザに観測される事態を未然に防止できる。また、発光層１４から出力された光の角度を変換して光の取出効率を高める、斜面構造２４の本来の機能はそのまま維持しやすい。特に、斜面２４ａの角度を条件式（Ｂ）を満足する角度とすることにより、光の取出効率の向上と外光反射の防止というメリットを両立することができる。これにより、輝度が高く、コントラストの良い表示パネル１０ａを提供できる。また、輝度やコントラストを上げるために必要以上にエネルギーを費やす必要もないので、表示装置１の消費電力も少なくて済み、有機ＥＬ素子の信頼性も向上できる。
【００３４】
図４に表示パネルの異なる例を断面図を用いて示してある。この図に示した表示パネル１０ｂは、封止ガラス（伝達層）２２に設けられた斜面構造２４が屈折構造となっている例であり、図２に示した表示パネル１０ａとは異なり、斜面２４ａには反射膜が形成されていない。この表示パネル１０ｂでは、封止ガラス２２に形成された凹部または溝２５が発光層１４と重なるように配置され、斜面構造２４が発光層１４と同じピッチで配置されている。
【００３５】
このため、発光層１４から出力された光Ｌ１は陰極層１５、保護層１６、接着層１７を介して凹部２５により形成された中空部２８を通過し、ガラス２２を通って出力される。一方、ガラス２２の界面に対して臨界角以上で入射し、出力されなかった光Ｌ１は、凹部２５の壁面（斜面）２４ａにより屈折することにより角度変換され、封止ガラス２２から外部に出力される。このように屈折タイプの斜面構造２４であっても発光層１４から出力された光Ｌ１の角度を調整することが可能であり、光の取出効率を高めることができる。また、このような屈折タイプであると、封止ガラスの凸部２９が斜面構造２４であると言うことが可能であり、この点では、斜面構造２４が発光層１４と重ならない位置に配置されているとみなすことができる。
【００３６】
そして、屈折タイプの斜面構造２４であると、斜面２４ａに反射膜が形成されておらず、斜面で２回反射して外光Ｌ２が外部に出力される現象は表示パネル１０ａに比較すると少ないと思われる。しかしながら、屈折率の異なる物質の界面においては、フレネル反射が発生するので、斜面２４ａにおいてもフレネル反射成分は生じることになる。このため、屈折タイプの斜面構造２４であっても、上記の式（Ａ）を満足するように斜面２４ａの傾斜角度θを規定することによりフレネル反射成分が外部に出力されるのを確実に防止でき、本例の表示パネル１０ｂの構成によっても輝度が高く、十分なコントラストを確保できる表示パネルを実現できる。
【００３７】
なお、上記では、斜面構造２４を発光層（または画素）１４と同じピッチで配置した構成としているが、斜面構造２４のピッチはこれに限定されない。また、斜面構造２４を形成する層は封止ガラス（伝達層）２２に限定されずに、射出層２１の発光層１４、またはこの発光層１４より上の層に形成することが可能であるし、複数の層の各々に斜面構造２４を形成することも可能である。
【００３８】
図５にさらに異なる表示パネル１０ｃを、一部を拡大した断面図を用いて示してある。本例の表示パネル１０ｃは、裏面２２ａが平坦な封止ガラス２２が接着層１７を介して射出層２１に接合されており、ポリイミドからなるバンク層１３の斜面の側壁１３ａが斜面構造２４の斜面２４ａを規定するようになっている。このような表示パネル１０ｃでは、発光層１４から出力された光の一部はバンク１３の壁面１３ａで角度変換され外部に出力される。また、発光層１４で出力される光について見ると、発光層１４からはあらゆる方向に光が放射される。このため、発光層１４の中心部分で発光された光の一部は水平方向に出力され、発光層１４の傾斜した周縁部、すなわち、バンク層１３の側壁１３ａに沿って傾斜した周縁部で角度変換されて外部に出力される成分もある。このため、発光層１４の周縁部も斜面構造２４の一部と考えることも可能である。
【００３９】
したがって、本例の表示パネル１０ｃでは、バンク層１３の壁面１３ａ、すなわち、実質的に発光層１４の周縁部の斜面２４の傾斜角度θを、発光層１４の屈折率をｎとしたときに条件式（Ａ）を満足する角度に設定するようにしている。このような表示パネル１０ｃにおいては、発光層１４の周縁部２４に入射した外光Ｌ２をパネル内に閉じ込めることが可能であり、輝度が高く、コントラストに優れた表示パネルを提供できる。
【００４０】
なお、本発明の表示パネルを携帯電話機に搭載される表示パネルを例に説明したが、ＰＤＡなどに搭載される小型の表示パネルにも本発明を適用することが可能であるし、近年開発が盛んである３０インチなどの大型の表示パネルについても本発明を適用できる。また、有機ＥＬ素子を用いた発光層を説明したが、ＰＤＰ、発光ダイオード、無機ＥＬ、有機ＥＬ、フィールドエミッションなどの電極間に電圧を印加することにより自発的に発光する発光層を用いた表示パネルであれば本発明を適用することが可能である。
【００４１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明においては、光の取出効率を高めるための複数の斜面構造が作り込まれた表示体または表示パネルにおいて、斜面構造の斜面の傾斜角度を式（Ａ）を満足する角度に定めるようにしている。これにより、光の取出効率を損ねずに、外光反射を抑制することが可能になる。したがって、本発明の表示パネルを用いることにより、輝度が高く、十分なコントラストが確保できる大小様々なサイズの表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る表示パネルが搭載された携帯電話機の概要を示す図である。
【図２】本例の表示パネルの概略を示す断面図である。
【図３】外光反射を抑制する原理を説明するための図である。
【図４】異なる表示パネルの概略を示す断面図である。
【図５】さらに異なる表示パネルの概略を示す断面図である。
【図６】従来の斜面構造が作り込まれた表示パネルの概略を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 携帯電話機
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 表示パネル
１４ 発光層
１２ 陽極層
１５ 陰極層
１８ 低反射層
２１ 射出層
２２ 封止ガラス（伝達層）
２４ 斜面構造
２４ａ 斜面
２６ 反射膜
Ｌ２ 外光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極間に印加された電圧により発光する発光層を含む射出層と、この射出層に積層され、この発光層から出力された光を伝達する伝達層とを有する表示体であって、
前記射出層および伝達層の少なくともいずれか一方は、前記発光層から出力された光の角度を変換する複数の斜面構造を備えており、
これらの斜面構造により形成される斜面の傾斜角度θは、前記斜面が含まれる前記射出層または伝達層の屈折率をｎとしたときに以下の式を満足する表示体。
θ≧４５＋ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）／２
【請求項２】
請求項１において、前記傾斜角度θは以下の式を満足する表示体。
θ＝４５＋ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）／２
【請求項３】
請求項１において、前記発光層の前記伝達層と反対側に低反射層を有する表示体。
【請求項４】
請求項３において、前記低反射層は、黒色化された層、粗面化された層、または、干渉により反射防止面化された層である表示体。
【請求項５】
請求項１において、前記複数の斜面構造は、前記射出層および／または前記伝達層において、前記発光層と重ならないように配置された反射構造である表示体。
【請求項６】
請求項１において、前記複数の斜面構造は、前記伝達層において、前記発光層と重ならないように配置された屈折構造である表示体。
【請求項７】
請求項１において、前記発光層は傾斜した周縁部を備えており、この周縁部が前記反射構造になっている表示体。
【請求項８】
請求項１において、前記斜面構造は前記発光層と同じピッチで配列されている表示体。
【請求項９】
請求項１において、前記発光層は有機エレクトロルミネッセンス発光層である表示体。
【請求項１０】
電極間に印加された電圧により発光する複数の発光層を含む射出層と、この射出層に積層され、これらの発光層から出力された光を伝達する伝達層とを有する表示パネルであって、
前記射出層および伝達層の少なくともいずれか一方は、前記発光層から出力された光の角度を変換する複数の斜面構造を備えており、
これらの斜面構造により形成される斜面の傾斜角度θは、前記斜面が含まれる前記射出層または伝達層の屈折率をｎとしたときに以下の式を満足する表示パネル。
θ≧４５＋ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）／２
【請求項１１】
請求項１０において、前記斜面構造は前記発光層と同じピッチで配列されている表示パネル。
【請求項１２】
請求項１０において、前記伝達層を形成する板状部材を有し、その板状部材の前記射出層に対峙する面に前記斜面構造となる凹凸が形成されている表示パネル。
【請求項１３】
請求項１０に記載の表示パネルと、この表示パネルの前記発光層を駆動して画像を表示させる駆動装置とを有する表示装置。
【請求項１】
電極間に印加された電圧により発光する発光層を含む射出層と、この射出層に積層され、この発光層から出力された光を伝達する伝達層とを有する表示体であって、
前記射出層および伝達層の少なくともいずれか一方は、前記発光層から出力された光の角度を変換する複数の斜面構造を備えており、
これらの斜面構造により形成される斜面の傾斜角度θは、前記斜面が含まれる前記射出層または伝達層の屈折率をｎとしたときに以下の式を満足する表示体。
θ≧４５＋ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）／２
【請求項２】
請求項１において、前記傾斜角度θは以下の式を満足する表示体。
θ＝４５＋ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）／２
【請求項３】
請求項１において、前記発光層の前記伝達層と反対側に低反射層を有する表示体。
【請求項４】
請求項３において、前記低反射層は、黒色化された層、粗面化された層、または、干渉により反射防止面化された層である表示体。
【請求項５】
請求項１において、前記複数の斜面構造は、前記射出層および／または前記伝達層において、前記発光層と重ならないように配置された反射構造である表示体。
【請求項６】
請求項１において、前記複数の斜面構造は、前記伝達層において、前記発光層と重ならないように配置された屈折構造である表示体。
【請求項７】
請求項１において、前記発光層は傾斜した周縁部を備えており、この周縁部が前記反射構造になっている表示体。
【請求項８】
請求項１において、前記斜面構造は前記発光層と同じピッチで配列されている表示体。
【請求項９】
請求項１において、前記発光層は有機エレクトロルミネッセンス発光層である表示体。
【請求項１０】
電極間に印加された電圧により発光する複数の発光層を含む射出層と、この射出層に積層され、これらの発光層から出力された光を伝達する伝達層とを有する表示パネルであって、
前記射出層および伝達層の少なくともいずれか一方は、前記発光層から出力された光の角度を変換する複数の斜面構造を備えており、
これらの斜面構造により形成される斜面の傾斜角度θは、前記斜面が含まれる前記射出層または伝達層の屈折率をｎとしたときに以下の式を満足する表示パネル。
θ≧４５＋ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）／２
【請求項１１】
請求項１０において、前記斜面構造は前記発光層と同じピッチで配列されている表示パネル。
【請求項１２】
請求項１０において、前記伝達層を形成する板状部材を有し、その板状部材の前記射出層に対峙する面に前記斜面構造となる凹凸が形成されている表示パネル。
【請求項１３】
請求項１０に記載の表示パネルと、この表示パネルの前記発光層を駆動して画像を表示させる駆動装置とを有する表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００４−１９９９５３（Ｐ２００４−１９９９５３Ａ）
【公開日】平成１６年７月１５日（２００４．７．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００２−３６５５２３（Ｐ２００２−３６５５２３）
【出願日】平成１４年１２月１７日（２００２．１２．１７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１６年７月１５日（２００４．７．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１４年１２月１７日（２００２．１２．１７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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