(57)【要約】【課題】  有機ＥＬディスプレイの集光効率を向上するために発光材料に対向して楕円レンズアレイを設ける方法が提案されている。しかし、微小楕円レンズアレイの金型は製造が困難であり、また、コストが高くなると云う課題を有していた。【解決手段】  本発明のディスプレイはアレイ状に配列された画素を有し、その画素列の各々に対向してシリンドリカルレンズのアレイを配置する。シリンドリカルレンズのアレイは比較的低コストで製造でき、有機ＥＬ材料から出る光の集光効率を低コストで向上できる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイ状に配列された画素を有し、前記画素列の各々に対向してシリンドリカルレンズのアレイを配置する事を特徴とするディスプレイ。
【請求項２】
アレイ状に配列された画素を有し、前記画素列の各々に対向して第１のシリンドリカルレンズのアレイを配置し、かつ、前記画素列と直行する画素列の各々に対向して第２のシリンドリカルレンズのアレイを配置する事を特徴とするディスプレイ。
【請求項３】
前記第１と第２のシリンドリカルレンズの曲率を持つ方向が逆向きである請求項２に記載のディスプレイ。
【請求項４】
第１のシリンドリカルレンズのアレイを有し、かつ、第１のシリンドリカルレンズと直交する第２のシリンドリカルレンズのアレイを有する事を特長とするレンズアレイ。
【請求項５】
前記第１と第２のシリンドリカルレンズの曲率を持つ方向が逆向きである請求項４に記載のレンズアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明はアレイ状に配列された画素に対向してレンズアレイを配置したディスプレイに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  有機ＥＬディスプレイはＥＬ材料が自発光するのでバックライトが不要で、ディスプレイを薄型化でき、携帯機器などに広く用いられている。図１０は有機ＥＬディスプレイの構成を示す断面図である。１００１は基板であり、その上側表面にＴＦＴが設けられる。図１０にはそのＴＦＴは明示していない。１００２、１００３、および１００４は、各々赤色、緑色、および青色の有機ＥＬ材料でありＴＦＴの上に形成される。有機ＥＬ材料の上にはＩＴＯなどで構成される透明電極が形成されるが図１０には明示していない。１００５は透明基板である。有機ＥＬ材料は空気中の水分などにより劣化するので、透明基板１００５としてガラス基板を用いる事が望ましい。また、有機ＥＬ材料（１００２ないし１００４）と透明基板１００５の間の領域１００６に窒素などを封入する。更に望ましくは、領域１００６に樹脂を充填する。【０００３】  図１１は有機ＥＬディスプレイの構造を示す平面図である。図１０と同じ構成要素には同じ符号を付け説明を省略する。図１１にもＴＦＴおよび透明電極は図示していない。１組の赤色、緑色、および青色の有機ＥＬ材料により１つの画素が構成される。図１１には、簡単に表現するために、横に２列、縦に３行の画素のみを示しているが、実際のディスプレイではより多くの画素から構成されている。【０００４】  図１０には有機ＥＬ材料からの発光状態も示している。光は放射線状に発光され、光線１００７ないし１００９は赤色の有機ＥＬ材料１００２から出る光を示している。緑色の有機ＥＬ材料１００３、および青色の有機ＥＬ材料１００４から出る光も同様であるが、図１０には明示していない。光線１００７は有機ＥＬ材料１００２の表面に略垂直に発光する光である。光線１００８は有機ＥＬ材料１００２の表面と角度を持って発光する光であり、透明基板１００５の表面で屈折して透明基板１００５から出る。これらの光線１００７および１００８はディスプレイ鑑賞者の目に届く。また、光線１００９は有機ＥＬ材料１００２の表面から光線１００８より大きな角度を持って発光する光である。この光線１００９は透明基板１００５の表面で全反射し、透明基板１００５から外側に出ずに鑑賞者の目に届かない。ここでは、領域１００６には透明基板１００５と同等の屈折率を持つ樹脂で充填した場合を示した。この屈折率が約１．５の場合は、透明基板１００５への入射角が約４２度以上の場合に全反射する。【０００５】  有機ＥＬ材料は電圧を印加して発光させ、印加電圧が高ければ明るく発光するが有機ＥＬ材料の寿命が短くなる。長寿命化するために印加電圧を低くしたいが、前述した様に放射線状に発光されるので鑑賞者の目に入る光量が小さくなってしまう。更に、図１０から分かる様に、有機ＥＬ材料から大きな角度を持って発光する光は鑑賞者の目に届かない。そこで、有機ＥＬ材料から出る光が鑑賞者の目に入る集光効率を高める方法が求められる。その方法として、有機ＥＬ材料１００２ないし１００４と透明基板１００５の間にレンズを設ける方法が提案されている（特許文献  特開２００３−８６３５３号公報参照）。【０００６】  図１２はレンズアレイを設置した有機ＥＬディスプレイの構造を示す断面図である。図１０と同じ構成要素には同じ符号を付け説明を省略する。１０１０はレンズアレイ基板である。各々のレンズは各々の有機ＥＬ材料の上方に配置され有機ＥＬ材料から出る光を集光する。１０１１は有機ＥＬ材料から発光される光線を示している。レンズアレイ基板１０１０を用いる事により視野角は小さくなるが、ディスプレイの前方に位置する鑑賞者は明るい画像を見る事ができる。レンズアレイ基板１０１０は、領域１００６を満たす媒質より屈折率が高くなければならない。【０００７】  図１３は、図１２に示した有機ＥＬディスプレイの構造を示す平面図である。図１２と同じ構成要素には同じ符号を付け説明を省略する。１組の赤色、緑色、および青色の有機ＥＬ材料により１つの画素が構成される。図１３には、簡単に表現するために、横に２列、縦に３行の画素のみを示しているが、実際のディスプレイではより多くの画素から構成されている。また、破線で示した楕円はレンズアレイ基板１０１０の各々のレンズである。【０００８】  図１４は、図１２および図１３に示した有機ＥＬディスプレイに用いるレンズアレイ基板１０１０の斜視図である。アレイ状に形成された各々のレンズは有機ＥＬ材料の形状を覆う様に楕円形をしている。【０００９】  図１４の様な微小レンズアレイをガラスで作る事はコストが高くなる。そこで、樹脂から成るレンズアレイをガラス基板の上に形成する。図１５を用いてその製造方法を説明する。１５０１はガラス基板、１５０２は紫外線硬化樹脂、１５０３はレンズアレイ金型、１５０４は紫外線ランプ、１５０５は紫外線である。ガラス基板１５０１とレンズアレイ金型１５０３の間に紫外線硬化樹脂１５０２を挿入し、紫外線１５０５を照射して樹脂を硬化する。硬化した樹脂を金型から剥離する事で図１４に示した様なレンズアレイ基板が作製される。一般の紫外線硬化樹脂に酸化チタン、あるいは酸化ジルコニウムなどの誘電体微粒子を混ぜたナノコンポジット樹脂を用いれば、レンズ部分の屈折率を高くする事ができる。有機ＥＬ材料が空気中水分により劣化する事を防ぐためには基板１５０１にガラス基板を用いるが、他の方法で有機ＥＬ材料を保護できれば１５０１は樹脂基板でも良い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】  特開２００３−８６３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】  従来構造のレンズアレイを製造する方法では、微小レンズをアレイ状に形成した金型が必要である。この様な微小レンズアレイ金型は製造が困難である。また、製造可能としても製造に長時間を要しコストが高くなる。有機ＥＬディスプレイの集光効率を高くし、かつ、低コストのレンズアレイ構造が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】  本発明のディスプレイは、アレイ状に配列された画素を有し、前記画素列の各々に対向してシリンドリカルレンズのアレイを配置する事を特徴とする。この事によりディスプレイの集光効率を向上できる。【００１３】  あるいは、本発明のディスプレイは、アレイ状に配列された画素を有し、前記画素列の各々に対向して第１のシリンドリカルレンズのアレイを配置し、かつ、前記画素列と直行する画素列の各々に対向して第２のシリンドリカルレンズのアレイを配置する事を特徴とする。この事によりディスプレイの集光効率をより向上できる。【００１４】  また、本発明のレンズアレイは、第１のシリンドリカルレンズのアレイを有し、かつ、第１のシリンドリカルレンズと直交する第２のシリンドリカルレンズのアレイを有する事を特長とする。このレンズアレイによりディスプレイの集光効率を向上できる。
【発明の効果】
【００１５】  本発明のディスプレイおよびレンズアレイは、有機ＥＬ材料から出る光の集光効率を向上できるので、輝度が高く長寿命の有機ＥＬディスプレイを提供する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】  図１は本発明の実施形態１におけるディスプレイの平面図である。
【図２】  図２は本発明の実施形態１におけるレンズアレイ基板の斜視図である。
【図３】  図３は本発明の実施形態１におけるディスプレイの断面図である。
【図４】  図４は本発明の実施形態１におけるディスプレイの図３とは直行方向の断面図である。
【図５】  図５は本発明の実施形態２におけるディスプレイの平面図である。
【図６】  図６は本発明の実施形態２におけるレンズアレイ基板の斜視図である。
【図７】  図７は本発明の実施形態２におけるディスプレイの断面図である。
【図８】  図８は本発明の実施形態２におけるディスプレイの図７とは直行方向の断面図である。
【図９】  図９は本発明の実施形態３におけるレンズアレイ基板の斜視図である。
【図１０】  図１０は従来例のディスプレイの断面図である。
【図１１】  図１１は従来例のディスプレイの平面図である。
【図１２】  図１２は他の従来例のディスプレイの断面図である。
【図１３】  図１３は他の従来例のディスプレイの平面図である。
【図１４】  図１４は他の従来例のレンズアレイ基板の斜視図である。
【図１５】  図１５はレンズアレイの製造方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】  以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【実施形態１】
【００１８】  図１は、本発明の実施形態１における有機ＥＬディスプレイの構造を示す平面図である。図１において、１０２、１０３、および１０４は、各々赤色、緑色、および青色の有機ＥＬ材料である。図２はシリンドリカルレンズアレイ基板１０５を示す。レンズアレイ基板１０５は図１５に示した方法で作製されるが、図１５の基板１５０１と紫外線硬化樹脂（レンズ部）１５０２の屈折率が同じならば、図２の様に基板１５０１とレンズ部１５０２の境界を明示する必要がない。このレンズアレイ基板１０５が有機ＥＬ材料の上側に対向して設置されて、実施形態１の有機ＥＬディスプレイが構成される。図２において、シリンドリカルレンズのピッチは図１における画素列のピッチに等しい。図１における破線は図２のシリンドリカルレンズの境界である。
【００１９】  図３は、図１の有機ＥＬディスプレイを矢印Ａの方向から見た断面図を示す。図３において、図１および図２と同じ構成要素には同じ符号を付け説明を省略する。１０１は基板であり、その上側表面にＴＦＴが設けられる。図３にはそのＴＦＴは明示していない。１０５はシリンドリカルレンズアレイ基板である。図１２と同様に、レンズにより有機ＥＬ材料から出た光１０７の集光効率を向上する事ができる。一般に、有機ＥＬ材料は空気中の水分などにより劣化するので、レンズアレイ基板１０５を構成する基板１５０１としてガラス基板を用いる事が望ましい。図３は、有機ＥＬ材料とレンズアレイ基板１０５の間の領域１０６に窒素などを封入した場合を示し、レンズアレイ基板１０５は屈折率が約１．５の一般のガラス基板１５０１および一般の紫外線硬化樹脂１５０２で構成される。
【００２０】  図４は、図１の有機ＥＬディスプレイを矢印Ｂの方向から見た断面図を示す。図４において図３と同じ構成要素には同じ符号を付け説明を省略する。この方向では、図１０と同様に、有機ＥＬ材料から出た光１０８の集光効率を向上する事は期待できない。
【００２１】  図１４の従来例では楕円レンズのアレイを用いているが、実施形態１ではシリンドリカルレンズのアレイを用いている。従って、図３および図４において説明した様に、レンズが曲率を持つ方向には集光効率が向上するが、それと直行する方向では集光効率の向上は期待できない。しかし、図１４の様な楕円レンズアレイ金型を作製する事は困難でコストが高くなるが、シリンドリカルレンズアレイ金型は比較的容易であり、低コストで集光効率を向上できる。
【実施形態２】
【００２２】  図５は本発明の実施形態２における有機ＥＬディスプレイの構造を示す平面図である。図５において、図１と同じ構成要素には同じ符号を付け説明を省略する。図６はレンズアレイ基板３０１を示す。レンズアレイ基板３０１は、互いに直行するシリンドリカルレンズのアレイ３０２および３０３を有する。シリンドリカルレンズのアレイ３０２および３０３の各々の曲率を持つ方向は互いに逆向きである。このレンズアレイ基板３０１が有機ＥＬ材料の上側に設置されて実施形態２の有機ＥＬディスプレイが構成される。図６において、アレイ３０２のシリンドリカルレンズのピッチは図５における各々の画素の長辺方向のピッチに等しい。また、アレイ３０３のシリンドリカルレンズのピッチは図５における各々の画素の短辺方向のピッチに等しい。図５における破線は図６のシリンドリカルレンズの境界である。図６の場合はアレイ３０３が有機ＥＬ材料側に配置される。
【００２３】  図７は図５の有機ＥＬディスプレイを矢印Ａの方向から見た断面図を示す。図７において図３と同じ構成要素には同じ符号を付け説明を省略する。３０１はレンズアレイ基板であり、３０２および３０３は互いに直行するシリンドリカルレンズのアレイである。図３および図１２と同様に、レンズにより有機ＥＬ材料から出た光３０４の集光効率を向上する事ができる。一般に、有機ＥＬ材料は空気中の水分などにより劣化するので、レンズアレイ基板３０１はガラス基板１５０１の上にシリンドリカルレンズアレイ３０２および３０３を形成する事が望ましい。また、有機ＥＬ材料（１０２ないし１０４）とシリンドリカルレンズ３０３の間の領域１０６に窒素などを封入する。更に望ましくは、領域１０６に樹脂を充填するが、その場合はシリンドリカルレンズアレイ３０２および３０３を構成する樹脂は領域１０６の樹脂より屈折率が高くなければならない。
【００２４】  図８は、図５の有機ＥＬディスプレイを矢印Ｂの方向から見た断面図を示す。図８において図３および図７と同じ構成要素には同じ符号を付け説明を省略する。この方向においても、図３および図１２と同様に、有機ＥＬ材料から出た光３０５の集光効率を向上する事ができる。
【００２５】  実施形態２では、互いに直行するシリンドリカルレンズのアレイ３０２および３０３を用いる事で、図１４の従来例における楕円レンズのアレイと同様の効果を生じる事ができ、従来例と同程度に集光効率を向上する事ができる。互いに直行するシリンドリカルレンズのアレイを作製するには、図１５を用いて説明したプロセスを２回利用しなければならない。すなわち、先ず、ガラス基板上にガラスと同程度の屈折率の樹脂を用いてシリンドリカルレンズのアレイ３０２を形成する。続いて、シリンドリカルレンズのアレイ３０２の上に屈折率の高い樹脂を用いてシリンドリカルレンズのアレイ３０３を形成する。しかし、楕円レンズのアレイ金型を作製するよりは２種類のシリンドリカルレンズのアレイ金型を作製する方が容易であり、従来例より低コストで集光効率を向上できる。
【実施形態３】
【００２６】  図９は本発明の実施形態３におけるレンズアレイを示す。図６と同じ構成要素には同じ符号を付け説明を省略する。実施形態３では、シリンドリカルレンズのアレイ３０２を有するレンズアレイ基板３０１と、シリンドリカルレンズのアレイ３０３を有するレンズアレイ基板３０４を、屈折率の高い樹脂をはさんで貼り合わせた構成である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】  本発明のディスプレイおよびレンズアレイは集光効率の高いディスプレイを実現でき、携帯機器のディスプレイに用いる事ができる。また、本発明のレンズアレイは眼鏡なし立体画像ディスプレイにも用いる事ができる。
【符号の説明】
【００２８】  １０１  基板
１０２  赤色有機ＥＬ材料
１０３  緑色有機ＥＬ材料
１０４  青色有機ＥＬ材料
１０５  シリンドリカルレンズアレイ基板
１０６  レンズと有機ＥＬ材料の間の領域
１０７  有機ＥＬ材料から出る光線
１０８  有機ＥＬ材料から出る光線
３０１  レンズアレイ基板
３０２  第１のシリンドリカルレンズアレイ
３０３  第２のシリンドリカルレンズアレイ
３０４  有機ＥＬ材料から出る光線
３０５  有機ＥＬ材料から出る光線
１００１  基板
１００２  赤色有機ＥＬ材料
１００３  緑色有機ＥＬ材料
１００４  青色有機ＥＬ材料
１００５  透明基板
１００６  レンズと有機ＥＬ材料の間の領域
１００７  有機ＥＬ材料から出る光線
１００８  有機ＥＬ材料から出る光線
１００９  有機ＥＬ材料から出る光線
１０１０  レンズアレイ基板
１０１１  有機ＥＬ材料から出る光線
１５０１  透明基板
１５０２  紫外線硬化樹脂
１５０３  金型
１５０４  紫外線ランプ
１５０５  紫外線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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