(57)【要約】【課題】  ３つの有機ＥＬ層から発した３原色の光を容易に混合均一化し、色域の広い白色光を得る。【解決手段】  液晶ディスプレイ用のバックライトを、透明基板の上面に複数のＥＬユニット２１を積層して構成する。各ＥＬユニット２１は、第１〜第３の有機ＥＬ層Ａ、Ｂ、Ｃを有する。第１〜第３の有機ＥＬ層Ａ、Ｂ、Ｃは、同心的に並ぶとともに、第２及び第３の有機ＥＬ層Ｂは、それぞれ第１及び第２の有機ＥＬ層を取り囲む。第１〜第３の有機ＥＬ層Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ赤、緑、青色有機ＥＬ層のいずれかである。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の透明基板間に配置された液晶層を有する液晶パネルの一方の面に対向するように設けられ、前記液晶パネルに光を照射させる液晶ディスプレイ用のバックライトであって、
３原色の光それぞれを発する３つの有機ＥＬ層によって構成されるＥＬユニットを複数備え、
前記各ＥＬユニットそれぞれにおいて、前記３つの有機ＥＬ層のうち、第２及び第３の有機ＥＬ層は、それぞれが又はこれらの組み合わせが前記第１の有機ＥＬ層を取り囲み、前記第１の有機ＥＬ層と同心的に配置されることを特徴とする液晶ディスプレイ用のバックライト。
【請求項２】
前記第２の有機ＥＬ層は、前記第１の有機ＥＬ層を取り囲み、前記第３の有機ＥＬ層が前記第２の有機ＥＬ層をさらに取り囲むように配置されることを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイ用のバックライト。
【請求項３】
前記第１乃至第３の有機ＥＬ層が組み合わされた前記ＥＬユニットが、方形又は矩形を呈することを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイ用のバックライト。
【請求項４】
単一電極と単一電極の間に前記第１乃至第３の有機ＥＬ層が、挟持されることを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイ用のバックライト。
【請求項５】
単一電極と単一電極の間に複数のＥＬユニットが挟持されることを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイ用のバックライト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源として有機エレクトロルミネセンス素子（以下有機ＥＬ素子という）を用いたバックライト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイは、液晶パネルとバックライトから構成され、バックライトから発せられた光が、液晶パネルにおいて選択的に透過され、この透過された光により画像が形成されている。液晶ディスプレイのバックライト用の光源としては、近年薄型・軽量化を目的として、有機ＥＬ素子が用いられることが検討されつつあり、有機ＥＬ素子としては、例えば白色有機ＥＬ素子が使用されることが考えられている。
【０００３】
しかし、白色有機ＥＬ素子はその素子構造の制約等から、広い色域を有する白色光を発することは困難であるので、白色有機ＥＬ素子がバックライトに適用された液晶ディスプレイは、その色再現性が良好ではない。
【０００４】
一方、従来、有機ＥＬ素子はいわゆる３色塗り分け方式によっても製造されており、この方式により製造された有機ＥＬ素子がバックライトに使用されることが知られている（例えば特許文献１）。３色塗り分け方式の有機ＥＬ素子がバックライトに適用された場合、同一基板上に、青色、緑色、赤色の有機ＥＬ素子が複数形成され、これら有機ＥＬ素子で発せられた光が混合され、白色光が得られ、この白色光が光源として利用される。
【０００５】
この方式で製造された青色、緑色、赤色の有機ＥＬ素子は、白色有機ＥＬ素子に比べると、素子構造に制約を受けないので、３色混合により得られる白色光は、白色有機ＥＬ素子から発せられた白色光に比べて広い色域を有することが可能となる。
【特許文献１】特許第３０７１２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載のバックライトにおいては、基板上において、青色、緑色、赤色の有機ＥＬ素子が、交互にライン状に並べられており、これら有機ＥＬ素子から発せられた青色、緑色、赤色の光は、均一に混合されにくい。
【０００７】
そこで、本発明においては、液晶ディスプレイ用のバックライトとして、３原色（青、緑、赤）の有機ＥＬ素子が用いられる場合に、これら有機ＥＬ素子の配置を改良することにより、単純な構成で均一に混色された白色光を発することができるバックライトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明に係る液晶ディスプレイ用のバックライトは、一対の透明基板間に配置された液晶層を有する液晶パネルの一方の面に対向するように設けられ、液晶パネルに光を照射させる液晶ディスプレイ用のバックライトであって、３原色の光それぞれを発する３つの有機ＥＬ層によって構成されるＥＬユニットを複数備え、各ＥＬユニットそれぞれにおいて、３つの有機ＥＬ層のうち、第２及び第３の有機ＥＬ層は、それぞれが又はこれらの組み合わせが第１の有機ＥＬ層を取り囲み、第１の有機ＥＬ層と同心的に配置されることを特徴とする。
【０００９】
第２の有機ＥＬ層は、第１の有機ＥＬ層を取り囲み、第３の有機ＥＬ層が第２の有機ＥＬ層をさらに取り囲むように配置されることが好ましい。
【００１０】
第１乃至第３の有機ＥＬ層の組み合わされたＥＬユニットが、方形又は矩形を呈することが好ましい。このような形状を呈することにより、ＥＬユニットは、整列配置させることができるので、スペースのロスなく、ＥＬユニットを配置させることができる。
【００１１】
単一電極と単一電極の間に前記第１乃至第３の有機ＥＬ層が、挟持されることが好ましく、さらに好ましくは単一電極と単一電極の間に複数のＥＬユニットが挟持される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、バックライトの各ＥＬユニットにおいて３原色の光をそれぞれ発する３つの有機ＥＬ層が設けられるので、バックライトが広い色域を有する白色光を発することができる。また、各有機ＥＬ層から発せられた３原色の光が、容易に混合されるので、バックライトと、液晶パネルの離間距離が短くても、液晶パネルには、３原色の光が均一に混合された白色光を照射させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ本発明の一実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る液晶ディスプレイを模式的に示した斜視図である。図１に示すように、液晶ディスプレイ１０は、バックライト２０と、液晶パネル１００を備える。
【００１４】
液晶パネル１００は、図中下方側に設けられた第１基板１０１、図中上方側に設けられた第２基板１０２の間に、下方側から順に、カラーフィルタ１０３、第１電極部１０４、液晶１１０、第２電極部１０５が配置されて構成される。第１基板１０１の図中下面側には、第１偏光フィルタ１１１が、第２基板１０２の上面側には第２偏光フィルタ１１２が設けられる。第１及び第２基板１０１、１０２は、透明基板であって、プラスチック、ガラス基板等から成る。
【００１５】
第１及び第２電極部１０４、１０５は、透明電極であって、それぞれ互いに平行な複数の第１電極線１０４ａ、第２電極線１０５ｂによって構成され、各第１電極線１０４ａは、各第２電極線１０５ｂに直交するように設けられる。そして、第１電極線１０４ａと第２電極線１０５ｂとが交叉する位置それぞれにおいて、第１電極線１０４ａおよび第２電極線１０５ｂの間に積層される液晶層１１０の各部分は、１画素Ｐを構成する。液晶層１１０の各画素Ｐは、第１電極線１０４ａ及び第２電極線１０５ｂから印加される電圧により、分子の配列状態が変化させられる。
【００１６】
カラーフィルタ１０３は、赤色フィルタ１０３Ｒ、緑色フィルタ１０３Ｇ、及び青色フィルタ１０３Ｂがストライプ状に並べられて構成される。各フィルタ１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｂは、その幅が１画素の幅に対応するように形成され、それぞれ第１電極線１０４ａに沿うように延びる。
【００１７】
バックライト２０は、透明基板３０の図中上面に有機ＥＬ層（図２参照）が積層されて構成される。透明基板３０は、液晶パネル１００の第２基板１０２に対向するように設けられ、有機ＥＬ層から発せられた光は、透明基板３０を介して液晶パネル１００に向けて照射される。
【００１８】
図２は、バックライト２０の断面図である。図２に示すように、バックライト２０は、透明基板３０と、透明基板３０上に配置された第１及び第２電極３１、３２と、これら第１及び第２電極３１、３２の間に並列して挟持される複数のＥＬユニット２１を有する。各ＥＬユニット２１は、第１電極３１上に各々隣接して積層される赤色有機ＥＬ層２１Ｒ、緑色有機ＥＬ層２１Ｇ、青色有機ＥＬ層２１Ｂから構成される。
【００１９】
複数のＥＬユニット２１は、単一電極である第１電極３１上に積層されるとともに、複数のＥＬユニット２１上には単一電極である第２電極３２が被膜されている。すなわち、本実施形態では、一対の単一電極３１、３２間に複数のＥＬユニット２１が挟持される。
【００２０】
図３は、ＥＬユニット２１の配列状態を示すための図であって、ＥＬユニット２１を上方から見たときの平面図である。各ＥＬユニット２１を構成する赤色、緑色、青色有機ＥＬ層２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂは、上方から見ると、同心的に配置されている。これら有機ＥＬ層２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂのうちいずれかである第１の有機ＥＬ層Ａは、各ＥＬユニット２１において、中央位置に設けられ、上方から見ると正方形を呈する。そして、第２の有機ＥＬ層Ｂは、この第１の有機ＥＬ層Ａの外周を取り囲み、均一の大きさの幅を有する正方形の枠状に形成されるとともに、第３の有機ＥＬ層Ｃも同様に、第２の有機ＥＬ層Ｂを取り囲み、均一の大きさの幅を有する正方形の枠状に形成され、第１〜第３の有機ＥＬ層が組み合わされたＥＬユニット２１は、上方から見ると正方形に形成される。
【００２１】
なお、第１〜第３の有機ＥＬ層Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ矩形を呈してもいても良く、この場合ＥＬユニット２１は、上方から見ると矩形に形成される。さらに本実施形態においては、各第１乃至第３の有機ＥＬ層Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれＥＬユニット２１内において、隣接する他の有機ＥＬ素子に接するように配置されているが、離間されていても良い。
【００２２】
このように形成されたＥＬユニット２１は、図中の横及び縦方向にそれぞれ他のＥＬユニット２１に接するように複数並べられる。ただし、ＥＬユニット２１も隣接するＥＬユニット２１と離間されていても良い。
【００２３】
赤色、緑色、青色有機ＥＬ層２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂの第１電極３１上における占有面積は、それぞれ液晶層１１０の１画素Ｐ分の面積よりも大きく、ＥＬユニット２１の第１電極３１上における占有面積は少なくとも液晶層１１０の４画素分以上の面積を占める。
【００２４】
また、第１〜第３の有機ＥＬ層Ａ、Ｂ、及びＣのいずれかが、赤、緑、青色有機ＥＬ層２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂであるかは、特に限定されるわけではないが、赤、緑、青色有機ＥＬ層２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂは、本実施形態では図３に示すように配置されている。
【００２５】
すなわち、図中左上のＥＬユニット２１において、赤色有機ＥＬ層２１Ｒは第１の有機ＥＬ層Ａであるが、ＥＬユニット２１が図中右又は下に進むに従って、赤色有機ＥＬ層２１Ｒは、第２、第３の有機ＥＬ層Ｂ、Ｃとなる。緑色有機ＥＬ層２１Ｇについても同様に、図中左上のＥＬユニット２１において、第２の有機ＥＬ層Ｂであるが、図中右又は下に進むに従って、第３、第１の有機ＥＬ層Ｃ、Ａとなる。さらに、青色有機ＥＬ層２１Ｂも図中左上のＥＬユニット２１において、第３の有機ＥＬ層Ｃであるが、図中右又は下に進むに従って第１、第２の有機ＥＬ層Ａ、Ｂとなる。
【００２６】
換言すると、それぞれの色の有機ＥＬ層は、第１の有機ＥＬ層Ａである場合、ＥＬユニット２１が右または下方向に進むと第２の有機ＥＬ層Ｂに、第２の有機ＥＬ層Ｂである場合は第３の有機ＥＬ層Ｃに、第３の有機ＥＬ層Ｃである場合は第１の有機ＥＬ層Ａに変更される。つまり、赤、緑、青色の有機ＥＬ層は、同一の配置パターンでＥＬユニット２１上に配置される。このように配置されることにより、赤色、緑色、青色有機ＥＬ層２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂは、同色のＥＬ層が隣接されることはない。
【００２７】
なお、第１の有機ＥＬ層Ａは、全てのＥＬユニット２１において、占有面積が同一であり、第２及び第３の有機ＥＬ層Ｂ、Ｃも同様に、全てのＥＬユニット２１において、占有面積が同一であることが好ましい。さらには、第１の有機ＥＬ層Ａの占有面積は、第２及び第３の有機ＥＬ層Ｂ、Ｃと占有面積が同一であるほうが好ましい。ただし、各有機ＥＬ層の層構成等によって、各有機ＥＬ層に発光輝度の違いがある場合には、各有機ＥＬ層Ａ、Ｂ、ＣのＥＬユニット２１における占有面積を変更しても良い。
【００２８】
また、図４に示すように、赤色、緑色、青色有機ＥＬ層２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂは、いずれのＥＬユニット２１においても、第１、第２、第３の有機ＥＬ層Ａ、Ｂ、Ｃであっても良い。
【００２９】
透明基板３０は、ガラス、プラスチック等により形成される。第１電極３１は、透明電極であって、例えば金属酸化物であるITO（インジウムと錫の酸化物）、インジウムと亜鉛の酸化物(IZO)が材料として形成される。第２電極３２は、アルミニウム、リチウム、またはこれらの合金等の金属により形成される。第１及び第２電極３１及び３２は、真空蒸着等により形成される。第１及び第２電極３１及び３２は、電源（不図示）に接続され、一方が陽極、他方が陰極となる。
【００３０】
赤色、緑色、青色有機ＥＬ層２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂは、それぞれ少なくとも赤色、緑色、青色発光層が積層されて構成される。また、赤色、緑色、青色有機ＥＬ層２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂは、必要に応じて、発光層の陽極側に正孔（ホール）注入層及び正孔輸送層が、陰極側に電子輸送層等が積層されても良い。
【００３１】
赤色発光層は、緑色発光材料に赤色ドーパント色素がドープされて形成される。緑色発光材料は、アルキレート化合物であるAlq3（トリキノリノレートアルミニウム）等が使用される。赤色ドーパント色素としては、PtOEP(２，３，７，８，１２，１３，１７，１８‐オクタエチル‐２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィンプラチナ)、DCM2（４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（２−（２，３，６，７−テトラ−ヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ）［ｉｊ］キノリジン−８−イル）−４Ｈ−ピラン）、DCJTB（４−（ジシアノメチレン）−２−ｔ−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン）、ローダミン６Ｇ（rhodamine 6G）、DCM（４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン）等が使用される。
【００３２】
緑色発光層は、緑色発光材料であって、アルキレート化合物であるAlq3（トリキノリノレートアルミニウム）等を材料として形成される。青色発光層は、青色発光材料を材料として形成され、例えばアルキレート化合物の誘導体、スチリル誘導体、アントラセン誘導体等が使用され、例えばAlq2'Oph(ビス‐（８‐ヒドロキシ）キナルジンアルミニウムフェノキシド)、DPVBi（１，４−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル）、ADS082（４，４−ビス（ジフェニルビニレン）−ビフェニル）、β-ADN（９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン)、TBADN（２−ｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン）等が使用される。
【００３３】
正孔注入層は、陽極から注入された正孔を取り込み、各発光層に注入する働きをする。正孔注入層は、MTDATA（４，４’，４”−トリス（３−メチル−フェニル−フェニル−アミノ）トリフェニルアミン）、CuPc（copper phthalocyanine）等が材料として形成される。電子輸送層は、電子を陰極側から発光層に注入しやすくするための層であって、例えばアルキレート化合物であるAlq3（トリキノリノレートアルミニウム）等を材料として形成される。
【００３４】
正孔輸送層は、例えばビフェニル骨格を有するジアミン系の正孔輸送材料を材料として形成され、例えばα-NPD（４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル）、NPB（Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）―Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン）、TPD（Ｎ，Ｎ０−ジフェニル−Ｎ，Ｎ０−ビス(３−メチルフェニル)−１，１０−ジフェニル−４，４０−ジアミン）等が使用される。電子輸送層は、電子を陰極側から発光層に注入しやすくするための層であって、例えばアルキレート化合物であるAlq3（トリキノリノレートアルミニウム）等を材料として形成される。
【００３５】
各赤色、緑色、青色有機ＥＬ層２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂは、それぞれ、マスク法により、真空蒸着等により形成される。なお、各有機ＥＬ層が図４の例のように配置される場合、赤色、緑色、青色の有機ＥＬ層の配置パターンが同一であるので、各赤色、緑色、青色有機ＥＬ層について、同一形状のパターンが加工されたシャドーマスクを用いて積層することが可能である。
【００３６】
なお、赤色、緑色、青色有機ＥＬ層２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂは、高分子系の材料によって形成されても良く、この場合、例えばスピンコーティング、インクジェットまたはスクリーン印刷などの方式で各層は形成される。
【００３７】
以下、本実施形態に係る液晶ディスプレイ１０の動作について、図１及び図２を参照しつつ説明する。第１及び第２電極３１及び３２間に電流が流され、各赤色、緑色、青色有機ＥＬ層２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂに正孔と電子が注入されると、各赤色、緑色、青色発光層で電子と正孔が再結合され、各赤色、緑色、青色有機ＥＬ層２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂからは赤色、緑色、青色の光が出射される。出射された光は、第１電極３１及び透明基板３０を介して、液晶パネル１００に向けて照射される。
【００３８】
各赤色、緑色、青色有機ＥＬ層２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂから発せられる光は、拡散光であり、赤色、緑色、青色の光は、混合されつつ、液晶パネル１００に向けて照射される。ここで、各赤色、緑色、及び青色有機ＥＬ層２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂは、同心的に配設された１つのＥＬユニット２１として形成されており、各有機ＥＬ層２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂから発せられる光は、照射されてからの距離が比較的短い位置で均一に混合させられ、白色光となる。したがって、バックライト２０と液晶パネル１００の距離が短い場合であっても、液晶パネル１００には、赤色、緑色、青色の光が均一に混合された白色光が入射される。
【００３９】
液晶パネル１００に入射された白色光は、第２偏光フィルタ１１２及び第２基板１０２を透過して、偏光として液晶層１１０に導入される。導入された偏光は、画素Ｐ毎に分子の配列状態の異なる液晶層１１０で変調させられ所定の偏光となった後、カラーフィルタ１０３によって赤、緑、青色のいずれかの光となる。これら赤、緑、青色の光は、第１基板１０１を通過した後、第１偏光フィルタ１１１で透過または吸収される。第１偏光フィルタ１１１を透過した光は、外部に出射され、画像を形成する。
【００４０】
以上説明したように、３原色の有機ＥＬ層をバックライトとして用いる場合に、３原色の有機ＥＬ層を同心的に配置すれば、３原色の光を容易に混合することができる。また、本実施形態のように、３色塗り分け方式の有機ＥＬ素子をバックライトに用いると、画素毎に有機ＥＬ層を塗り分ける必要はなく、１つのＥＬユニット２１を複数の画素の光源として利用することができる。したがって、本実施形態に係る有機ＥＬ素子は、例えば自発光型の有機ＥＬディスプレイに比べると、その製造が簡易になる。また、本実施形態では、各有機ＥＬ層について、発光を独立に制御する必要がないので、第１及び第２電極３１、３２は分割する必要が無く、複数のＥＬユニット２１を一体の単一電極上に配置することができる。
【００４１】
なお、本実施形態においては、バックライト２０と液晶用パネル１００との間に、バックライト２０から発した光を拡散するための拡散板等を設けても良い。
【００４２】
次に、図５を用いて、第２の実施形態について説明する。図５は、第２の実施形態に係るＥＬユニット２１の配列状態を示すための図であって、ＥＬユニット２１を上方から見たときの平面図である。第１の実施形態においては、第１の有機ＥＬ層Ａに対して、第２及び第３の有機ＥＬ層Ｂ、Ｃが同心的に配置されていたが、本実施形態においては、第１の有機ＥＬ層Ａに対して、第２及び第３の有機ＥＬ層Ｂ、Ｃの組み合わせが第１の有機ＥＬ層Ａに対して、同心的に設けられる。
【００４３】
すなわち、第２及び第３の有機ＥＬ層Ｂ、Ｃは、それぞれ上方から見ると、コの字形状を呈し、この２つのコの字形状の有機ＥＬ層Ｂ、Ｃが組み合わされ、この組み合わせが均一の大きさの幅を有する正方形の枠状に形成され、第１の有機ＥＬ層Ａを取り囲んでいる。なお、その他の構成については、第１の実施形態と同様であるのでその記載は省略する。
【００４４】
以上説明したように、第２の実施形態においても、第１の実施形態同様に、有機ＥＬ層が同心的に配置されるので、赤色、緑色、青色有機ＥＬ層２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂから発せられた赤、緑、青の光は、容易に混合され、白色光となる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る液晶ディスプレイを模式的に示した斜視図である。
【図２】バックライトの模式的な断面図である。
【図３】バックライトの模式的な平面図である。
【図４】バックライトの変形例を示す模式的な平面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るバックライトの模式的な平面図である。
【符号の説明】
【００４６】
２０  バックライト
２１  ＥＬユニット
２１Ｒ  赤色有機ＥＬ層
２１Ｇ  緑色有機ＥＬ層
２１Ｂ  青色有機ＥＬ層
１００  液晶パネル
Ａ  第１の有機ＥＬ層
Ｂ  第２の有機ＥＬ層
Ｃ  第３の有機ＥＬ層
【図１】
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【図２】
2007026947.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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