(57)【要約】【課題】透光性基板の一方の面にマイクロレンズアレイを設けたＥＬディスプレイ装置において、モアレ及び画像のボケの発生を防止する。【解決手段】マイクロレンズエレメント２８の光軸方向における発光層２２とマイクロレンズエレメント２８との間の間隔ｔと、マイクロレンズアレイ３０のピッチＰｌと、画素構造のピッチＰｅとが、（１）ｔ≧Ｐｅ、且つ、Ｐｅ＝ｍ×Ｐｌ（ただしｍは自然数）、（２）ｔ＜Ｐｅ、且つ、Ｐｅ＝ｍ×Ｐｌ（ただしｍは自然数）、（３）ｔ＜Ｐｅ、且つ、Ｐｅ≧５×Ｐｌ、上記条件（１）、（２）、及び（３）のいずれか１つを満足しているようにした。【選択図】図１
2009272068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板と、ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）発光層を含み画素構造を有する発光構造体とを備え、前記発光構造体の前記画素構造から発した光が前記透光性基板へ入射し前記透光性基板を通過して出射するように構成されたＥＬディスプレイ装置において、
前記透光性基板は、その一方の面に、複数のマイクロレンズエレメントを平面的に配列して成るマイクロレンズアレイが設けられており、
前記マイクロレンズエレメントの光軸方向における前記発光層と前記マイクロレンズエレメントとの間の間隔ｔと、前記マイクロレンズアレイのピッチＰｌと、前記画素構造のピッチＰｅとが、
（１）ｔ≧Ｐｅ、且つ、Ｐｅ＝ｍ×Ｐｌ（ただしｍは自然数）、
（２）ｔ＜Ｐｅ、且つ、Ｐｅ＝ｍ×Ｐｌ（ただしｍは自然数）、
（３）ｔ＜Ｐｅ、且つ、Ｐｅ≧５×Ｐｌ、
上記条件（１）、（２）、及び（３）のいずれか１つを満足している、
ことを特徴とするＥＬディスプレイ装置。
【請求項２】
前記マイクロレンズエレメントの形状が球面レンズ形状であることを特徴とする請求項１記載のＥＬディスプレイ装置。
【請求項３】
前記マイクロレンズエレメントの形状が非球面レンズ形状であることを特徴とする請求項１記載のＥＬディスプレイ装置。
【請求項４】
前記マイクロレンズアレイがレンチキュラーレンズであることを特徴とする請求項１記載のＥＬディスプレイ装置。
【請求項５】
前記マイクロレンズアレイがクロスレンチキュラーレンズであることを特徴とする請求項１記載のＥＬディスプレイ装置。
【請求項６】
前記マイクロレンズエレメントの形状が多角形状のプリズム形状であることを特徴とする請求項１記載のＥＬディスプレイ装置。
【請求項７】
前記マイクロレンズエレメントの頂部が平坦形状であることを特徴とする請求項１記載のＥＬディスプレイ装置。
【請求項８】
前記透光性基板がシクロオレフィン系のポリマーから成ることを特徴とする請求項１記載のＥＬディスプレイ装置。
【請求項９】
前記マイクロレンズアレイの表面にシリカエアロゲル層がコーティングされていることを特徴とする請求項１記載のＥＬディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記マイクロレンズアレイが前記透光性基板の前記発光構造体の側の面に設けられていることを特徴とする請求項１記載のＥＬディスプレイ装置。
【請求項１１】
前記マイクロレンズアレイが前記透光性基板の前記発光構造体とは反対側の面に設けられていることを特徴とする請求項１記載のＥＬディスプレイ装置。
【請求項１２】
前記発光構造体の前記画素構造の画素と一対一の関係を有する遮光層を設けたことを特徴とする請求項１記載のＥＬディスプレイ装置。
【請求項１３】
前記発光構造体の前記画素構造の画素と一対一の関係を有するカラーフィルターを設けたことを特徴とする請求項１記載のＥＬディスプレイ装置。
【請求項１４】
透光性基板と、ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）発光層を含み画素構造を有する発光構造体とを備え、前記発光構造体の前記画素構造から発した光が前記透光性基板へ入射し前記透光性基板を通過して出射するように構成されたＥＬ素子において、
前記透光性基板は、その一方の面に、複数のマイクロレンズエレメントを平面的に配列して成るマイクロレンズアレイが設けられており、
前記マイクロレンズエレメントの光軸方向における前記発光層と前記マイクロレンズエレメントとの間の間隔ｔと、前記マイクロレンズアレイのピッチＰｌと、前記画素構造のピッチＰｅとが、
（１）ｔ≧Ｐｅ、且つ、Ｐｅ＝ｍ×Ｐｌ（ただしｍは自然数）、
（２）ｔ＜Ｐｅ、且つ、Ｐｅ＝ｍ×Ｐｌ（ただしｍは自然数）、
（３）ｔ＜Ｐｅ、且つ、Ｐｅ≧５×Ｐｌ、
上記条件（１）、（２）、及び（３）のいずれか１つを満足している、
ことを特徴とするＥＬ素子。
【請求項１５】
前記マイクロレンズエレメントの形状が球面レンズ形状であることを特徴とする請求項１４記載のＥＬ素子。
【請求項１６】
前記マイクロレンズエレメントの形状が非球面レンズ形状であることを特徴とする請求項１４記載のＥＬ素子。
【請求項１７】
前記マイクロレンズアレイがレンチキュラーレンズであることを特徴とする請求項１４記載のＥＬ素子。
【請求項１８】
前記マイクロレンズアレイがクロスレンチキュラーレンズであることを特徴とする請求項１４記載のＥＬ素子。
【請求項１９】
前記マイクロレンズエレメントの形状が多角形状のプリズム形状であることを特徴とする請求項１４記載のＥＬ素子。
【請求項２０】
前記マイクロレンズエレメントの頂部が平坦形状であることを特徴とする請求項１４記載のＥＬ素子。
【請求項２１】
前記透光性基板がシクロオレフィン系のポリマーから成ることを特徴とする請求項１４記載のＥＬ素子。
【請求項２２】
前記マイクロレンズアレイの表面にシリカエアロゲル層がコーティングされていることを特徴とする請求項１４記載のＥＬ素子。
【請求項２３】
前記マイクロレンズアレイが前記透光性基板の前記発光構造体の側の面に設けられていることを特徴とする請求項１４記載のＥＬ素子。
【請求項２４】
前記マイクロレンズアレイが前記透光性基板の前記発光構造体とは反対側の面に設けられていることを特徴とする請求項１４記載のＥＬ素子。
【請求項２５】
前記発光構造体の前記画素構造の画素と一対一の関係を有する遮光層を設けたことを特徴とする請求項１４記載のＥＬ素子。
【請求項２６】
前記発光構造体の前記画素構造の画素と一対一の関係を有するカラーフィルターを設けたことを特徴とする請求項１４記載のＥＬ素子。
【請求項２７】
請求項１４乃至２６の何れか１項記載のＥＬ素子を発光源として用いたことを特徴とする液晶ディスプレイ装置のためのバックライト装置。
【請求項２８】
請求項１４乃至２６の何れか１項記載のＥＬ素子を発光源として用いたことを特徴とする照明装置。
【請求項２９】
請求項１４乃至２６の何れか１項記載のＥＬ素子を発光源として用いたことを特徴とする電子看板装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）素子に関し、また、ＥＬ素子を用いた液晶ディスプレイ用バックライト装置、ＥＬ素子を用いた照明装置、ＥＬ素子を用いた電子看板装置、及びＥＬ素子を用いたディスプレイ装置に関する。本発明に係るＥＬ素子は、優れた光取り出し効率を有するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＥＬディスプレイ装置は、その発光体が有機物であるか無機物であるかによらず、視認性に優れ、視野角分布も良好であるため、現在、携帯電話のメインディスプレイや、ＴＶモニター等に多様されている。
【０００３】
多くのＥＬディスプレイ装置は、透光性基板と、ＥＬ発光層を含み画素構造を有する発光構造体とを備え、発光構造体の画素構造から発した光が透光性基板へ入射し透光性基板を通過して出射するように構成されている。従来、このようなＥＬディスプレイ装置において、画素構造から透光性基板へ入射した光線が透光性基板を通過して空気中へ出射しようとする際に、その光線のかなりの部分が透光性基板の表面で全反射するため、その光の６０％〜８０％が出射できずに損失となるという問題があった。
【０００４】
この問題に対処するために、透光性基板の一方の面に、複数のマイクロレンズエレメントを平面的に配列して成るマイクロレンズアレイを形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２６０８４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、透光性基板の一方の面にマイクロレンズアレイを設けた従来のＥＬディスプレイ装置では、画素構造とマイクロレンズアレイとの両方が周期構造を有することから、モアレや画像のボケが発生するという問題が生じていた。本発明の目的は、かかる問題を解決することにある。また、本発明は、ＥＬディスプレイ装置ばかりでなく、ＥＬ素子それ自体、或いは、ＥＬ素子を用いたその他の様々な装置における同様の問題を解決することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、本発明に係るＥＬディスプレイ装置は、透光性基板と、ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）発光層を含み画素構造を有する発光構造体とを備え、前記発光構造体の前記画素構造から発した光が前記透光性基板へ入射し前記透光性基板を通過して出射するように構成されたＥＬディスプレイ装置において、前記透光性基板は、その一方の面に、複数のマイクロレンズエレメントを平面的に配列して成るマイクロレンズアレイが設けられており、前記マイクロレンズエレメントの光軸方向における前記発光層と前記マイクロレンズエレメントとの間の間隔ｔと、前記マイクロレンズアレイのピッチＰｌと、前記画素構造のピッチＰｅとが、（１）ｔ≧Ｐｅ、且つ、Ｐｅ＝ｍ×Ｐｌ（ただしｍは自然数）、（２）ｔ＜Ｐｅ、且つ、Ｐｅ＝ｍ×Ｐｌ（ただしｍは自然数）、（３）ｔ＜Ｐｅ、且つ、Ｐｅ≧５×Ｐｌ、上記条件（１）、（２）、及び（３）のいずれか１つを満足していることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は更に、前記マイクロレンズエレメントの形状が球面レンズ形状であることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明は更に、前記マイクロレンズエレメントの形状が非球面レンズ形状であることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明は更に、前記マイクロレンズアレイがレンチキュラーレンズであることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に係る発明は更に、前記マイクロレンズアレイがクロスレンチキュラーレンズであることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に係る発明は更に、前記マイクロレンズエレメントの形状が多角形状のプリズム形状であることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に係る発明は更に、前記マイクロレンズエレメントの頂部が平坦形状であることを特徴とする。
【００１４】
請求項８に係る発明は更に、前記透光性基板がシクロオレフィン系のポリマーから成ることを特徴とする。
【００１５】
請求項９に係る発明は更に、前記マイクロレンズアレイの表面にシリカエアロゲル層がコーティングされていることを特徴とする。
【００１６】
請求項１０に係る発明は更に、前記マイクロレンズアレイが前記透光性基板の前記発光構造体の側の面に設けられていることを特徴とする。
【００１７】
請求項１１に係る発明は更に、前記マイクロレンズアレイが前記透光性基板の前記発光構造体とは反対側の面に設けられていることを特徴とする。
【００１８】
請求項１２に係る発明は更に、前記発光構造体の前記画素構造の画素と一対一の関係を有する遮光層を設けたことを特徴とする。
【００１９】
請求項１３に係る発明は更に、前記発光構造体の前記画素構造の画素と一対一の関係を有するカラーフィルターを設けたことを特徴とする。
【００２０】
また更に、請求項１４に係る発明は、透光性基板と、ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）発光層を含み画素構造を有する発光構造体とを備え、前記発光構造体の前記画素構造から発した光が前記透光性基板へ入射し前記透光性基板を通過して出射するように構成されたＥＬ素子において、前記透光性基板は、その一方の面に、複数のマイクロレンズエレメントを平面的に配列して成るマイクロレンズアレイが設けられており、前記マイクロレンズエレメントの光軸方向における前記発光層と前記マイクロレンズエレメントとの間の間隔ｔと、前記マイクロレンズアレイのピッチＰｌと、前記画素構造のピッチＰｅとが、（１）ｔ≧Ｐｅ、且つ、Ｐｅ＝ｍ×Ｐｌ（ただしｍは自然数）、（２）ｔ＜Ｐｅ、且つ、Ｐｅ＝ｍ×Ｐｌ（ただしｍは自然数）、（３）ｔ＜Ｐｅ、且つ、Ｐｅ≧５×Ｐｌ、上記条件（１）、（２）、及び（３）のいずれか１つを満足していることを特徴とするＥＬ素子である。
【００２１】
請求項１５に係る発明は更に、前記マイクロレンズエレメントの形状が球面レンズ形状であることを特徴とするＥＬ素子である。
【００２２】
請求項１６に係る発明は更に、前記マイクロレンズエレメントの形状が非球面レンズ形状であることを特徴とするＥＬ素子である。
【００２３】
請求項１７に係る発明は更に、前記マイクロレンズアレイがレンチキュラーレンズであることを特徴とするＥＬ素子である。
【００２４】
請求項１８に係る発明は更に、前記マイクロレンズアレイがクロスレンチキュラーレンズであることを特徴とするＥＬ素子である。
【００２５】
請求項１９に係る発明は更に、前記マイクロレンズエレメントの形状が多角形状のプリズム形状であることを特徴とするＥＬ素子である。
【００２６】
請求項２０に係る発明は更に、前記マイクロレンズエレメントの頂部が平坦形状であることを特徴とするＥＬ素子である。
【００２７】
請求項２１に係る発明は更に、前記透光性基板がシクロオレフィン系のポリマーから成ることを特徴とするＥＬ素子である。
【００２８】
請求項２２に係る発明は更に、前記マイクロレンズアレイの表面にシリカエアロゲル層がコーティングされていることを特徴とするＥＬ素子である。
【００２９】
請求項２３に係る発明は更に、前記マイクロレンズアレイが前記透光性基板の前記発光構造体の側の面に設けられていることを特徴とするＥＬ素子である。
【００３０】
請求項２４に係る発明は更に、前記マイクロレンズアレイが前記透光性基板の前記発光構造体とは反対側の面に設けられていることを特徴とするＥＬ素子である。
【００３１】
請求項２５に係る発明は更に、前記発光構造体の前記画素構造の画素と一対一の関係を有する遮光層を設けたことを特徴とするＥＬ素子である。
【００３２】
請求項２６に係る発明は更に、前記発光構造体の前記画素構造の画素と一対一の関係を有するカラーフィルターを設けたことを特徴とするＥＬ素子である。
【００３３】
請求項２７に係る発明は、請求項１乃至１５の何れか１項記載のＥＬ素子を発光源として用いたことを特徴とする液晶ディスプレイ装置のためのバックライト装置である。
【００３４】
請求項２８に係る発明は、請求項１乃至１５の何れか１項記載のＥＬ素子を発光源として用いたことを特徴とする照明装置である。
【００３５】
請求項２９に係る発明は、請求項１乃至１５の何れか１項記載のＥＬ素子を発光源として用いたことを特徴とする電子看板装置である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下に本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。尚、すべての図面において、実施の形態が異なる場合であっても、同一または対応する構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００３７】
図１に示したのは、本発明の第１の実施の形態に係るＥＬディスプレイ装置１０−１の断面図である。この図にあるように、ＥＬディスプレイ装置１０−１は、透光性基板１２と、発光構造体１４とを備えており、それらは透明なアドヒーシブ層１６によって互いに貼着されている。
【００３８】
アドヒーシブ層１６は、接着剤ないし粘着剤を用いて形成する。その粘着剤ないし接着剤には、ウレタン系、アクリル系、ゴム系、シリコーン系、ビニル系の樹脂等を用いることができる。また、粘着剤、接着剤には、１液型で押圧して接着するもの、熱や光で硬化させるものを用いることができ、２液、もしくは複数の液を混合して硬化させるものを用いることができる。また、アドヒーシブ層１６の形成方法としては、接合面へ直接塗布する方法や、あらかじめドライフィルムとして準備したものを貼り合わせる方法がある。粘着層をドライフィルムとして準備した場合、製造工程上、簡易的に扱うことが可能となるため好ましい。
【００３９】
透光性基板１２の材料としては、種々のガラス材料を用いることができる他に、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート、ポリスチレン等のプラスチック材料を用いることもでき、更にその他の様々な材料を用いることができるが、特に好ましいのは、シクロオレフィン系のポリマーであり、このポリマーは、加工性及び、耐熱、耐水性、光学透光性等の材料特性の全てにおいて優れたものである。また、透光性基板１２は、発光積層構造体１４からの光をできるだけ透過させることができるように、全光線透過率を５０％以上とすることのできる材料で形成することが好ましい。
【００４０】
発光構造体１４は、画素構造を有し、第１電極層１８、第２電極層２０、ＥＬ発光層２２、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）層２４、それに、下基板２６を含んでいる。発光構造体１４には更に、正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層、電子注入層などを設けることもあるが、ただしそれらは周知のものであり、また本発明の本質とってさほど重要ではなく、必要に応じて適宜設ければよいものであるため、ここではそれらについての説明を省略する。
【００４１】
第１電極層１８は透明電極層であり、この透明電極層は、例えば、ＩＴＯ膜、ＩＺＯ膜などを蒸着法やスパッタ法などのドライプロセスで成膜した層とすることができる。ただし、成膜材料はこれらに限定されず、透明であって電気伝導性を有する材料であればその他の材料も使用可能である。また、その膜厚は１μｍ以下とすることが望ましい。なぜならば、膜厚が大きいほど電気伝導性は向上するものの、透明電極層に局所的なスパイクが入りやすくなり、また全光線透過率が低下するという問題があるからである。局所的なスパイクは、その突起の高さが例えば１００ｎｍに達すると、その後の成膜工程に問題を生じるおそれがある。
【００４２】
ＥＬ発光層２２は、白色発光層とすることもあり、或いは、青色、赤色、黄色、緑色などの発光層とすることもある。白色発光層とする場合には、このＥＬ発光層２０の構成を、例えば、ＩＴＯ／ＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）／α−ＮＰＤにルブレン１％ドープ／ジナクチルアントラセンにペリレン１％ドープ／Ａｌｑ3／フッ化リチウム／陰極としてＡｌ、という構成とすればよい。ただしこの構成に限定されるものではなく、発光層から射出する光線の波長をＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）とすることのできる適宜材料を用いた任意の構成を採用することが可能である。また、フルカラーディスプレイ用途で使用する場合にはＲ、Ｇ、Ｂに対応した３種類の発光材料の塗り分けとすることや、白色光にカラーフィルターを重ねることによりフルカラー表示が可能となる。
【００４３】
透光性基板１２は、その一方の面（図中では上面）に、複数のマイクロレンズエレメント２８を平面的に配列して成るマイクロレンズアレイ３０が設けられている。図示した具体例では、透光性基板１２の上面にマイクロレンズアレイ３０が直接形成されているが、これに限られるものではなく、マイクロレンズアレイを形成した光学シートをアドヒーシブ層を介して透光性基板の表面に貼着することによっても、透光性基板にマイクロレンズアレイを設けることができる。また、図示例では、マイクロレンズアレイ３０が設けられているのは、透光性基板１２の両面のうち、発光構造体１４とは反対側の面であるが、透光性基板のこれと反対側の面にマイクロレンズアレイを設けることもでき、そのようにした実施の形態については後に説明する。
【００４４】
マイクロレンズアレイ３０は、レンチキュラーレンズとしてもよく、三角プリズムアレイとしてもよく、更にその他の形状のマイクロレンズアレイとすることも可能である。マイクロレンズアレイ３０を三角プリズムアレイとして形成した場合には、マイクロレンズエレメント２８の形状は三角プリズム形状となる。三角プリズムは正面方向への集光性が高いため、それによって正面方向の輝度を高めることができる。またマイクロレンズエレメントの形状を、凸曲面形状とするのもよく、そうした場合には、正面方向のみならず、様々な方向へ光を射出するため、広い視野範囲が得られる。マイクロレンズエレメントの形状は、上述の形状に限らず、使用するディスプレイに求められる配光特性によって適宜選択することができ、例えば、三角錐や四角錘をはじめとする多角錘形状などを選択してもよい。マイクロレンズアレイ３０の形成材料としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、アクリルニトリルスチレン共重合体、アクリロニトリルポリスチレン共重合体などを用いることができる。
【００４５】
図１には更に、マイクロレンズエレメント２８の光軸方向（図中では上下方向）におけるマイクロレンズエレメント２８と発光層２２との間の間隔をｔ、マイクロレンズアレイ３０のピッチをＰｌ、そして、発光構造体１４の画素構造のピッチをＰｅで示した。画素構造のピッチＰｅは、通常は１０μｍ以上５００μｍ以下であり、また多くの場合、１０μｍ以上４００μｍ以下である。
【００４６】
図１のＥＬディスプレイ装置１０−１では、ｔ＞Ｐｅ、且つ、Ｐｅ＝Ｐｌとしてある。更に一般化して述べるならば、ｔ≧Ｐｅ、且つ、Ｐｅ＝ｍ×Ｐｌ（ただしｍは自然数）という条件を満足することによって、ＥＬ発光層２２の互いに隣接する画素から射出した光線どうしが干渉し合うのを防止することができる。そして、それによって、全反射のロスを抑えて輝度上昇を達成するというマイクロレンズアレイを用いたＥＬディスプレイ装置の利点を確保しつつ、モアレ並びに画像のボケの発生を防止することができる。
【００４７】
図２に示したのは、本発明の第２の実施の形態に係るＥＬディスプレイ装置１０−２の断面図である。このＥＬディスプレイ装置５０−２が図１のＥＬディスプレイ装置１０−１と異なる点は、マイクロレンズアレイ３０のピッチＰｌを、図１のものより小さくしてあることであり、即ち、このＥＬディスプレイ装置１０−２では、ｔ＞Ｐｅ、且つ、Ｐｅ＝２×Ｐｌとしてある。この図２の実施の形態においても、ｔ≧Ｐｅ、且つ、Ｐｅ＝ｍ×Ｐｌ（ただしｍは自然数）という条件が満足されており、そのため、図１の実施の形態と同様の作用効果が得られるものとなっている。
【００４８】
図３に示したのは、本発明の第３の実施の形態に係るＥＬディスプレイ装置１０−３の断面図である。このＥＬディスプレイ装置１０−３が図１のＥＬディスプレイ装置１０−１と異なる点は、マイクロレンズアレイ３０が形成されている面が、透光性基板１２の両面のうち、発光構造体１４の側の面（図中では下面）であることである。そのため、マイクロレンズエレメント２８の光軸方向（図中では上下方向）におけるマイクロレンズエレメント２８と発光層２２との間の間隔ｔが、図１の実施の形態と比べてかなり小さく、画素構造のピッチＰｅよりも小さくなっており、即ち、ｔ＜Ｐｅとなっている。一方、マイクロレンズアレイ３０のピッチＰｌと画素構造のピッチＰｅとに関しては、Ｐｅ＝Ｐｌとしてある。更に一般化して述べるならば、ｔ＜Ｐｅ、且つ、Ｐｅ＝ｍ×Ｐｌ（ただしｍは自然数）という条件を満足することによって、全反射のロスを抑えて輝度上昇を達成するというマイクロレンズアレイを用いたＥＬディスプレイ装置の利点を確保しつつ、モアレ並びに画像のボケの発生を防止することができる。
【００４９】
図４に示したのは、本発明の第４の実施の形態に係るＥＬディスプレイ装置１０−４の断面図である。このＥＬディスプレイ装置１０−４は、図３のＥＬディスプレイ装置１０−３と同様の構成であるが、ただし、マイクロレンズアレイ３０のピッチＰｌを図３のものと比べてより小さくしてあり、即ち、この図４のＥＬディスプレイ装置１０−４では、ｔ＜Ｐｅ、且つ、Ｐｅ＝２×Ｐｌとしてある。この図４の実施の形態でも、図３の実施の形態と同じく、ｔ＜Ｐｅ、且つ、Ｐｅ＝ｍ×Ｐｌ（ただしｍは自然数）という条件が満足されており、それによって、図３の実施の形態と同様の作用効果が得られるものとなっている。
【００５０】
図５に示したのは、本発明の第５の実施の形態に係るＥＬディスプレイ装置１０−５の断面図である。このＥＬディスプレイ装置１０−５は、図３のＥＬディスプレイ装置５０−３及び図４のＥＬディスプレイ装置１０−４と同様の構成であるが、ただし、マイクロレンズアレイ３０のピッチＰｌを図４のものより更に小さくしてあり、即ち、ｔ＜Ｐｅ、且つ、Ｐｅ＞５×Ｐｌとしてある。更に一般化して述べるならば、ｔ＜Ｐｅ、且つ、Ｐｅ≧５×Ｐｌという条件を満足することによって、全反射のロスを抑えて輝度上昇を達成するというマイクロレンズアレイを用いたＥＬディスプレイ装置の利点を確保しつつ、モアレ並びに画像のボケの発生を防止することができる。
【００５１】
図５の実施の形態に関しては、Ｐｅ／Ｐｌの比の値が大きくなるほど画質が良好となることが実験結果から明らかとなっており、その実験結果を下の表１に示した。この実験はＰｅ＝３５０μｍとして行ったものであり、×は画質不良、△は画質やや不良、○は画質良好を表している。
【００５２】
【表１】
2009272068.tif 000003
【００５３】
図６に示したのは、本発明の第６の実施の形態に係るＥＬディスプレイ装置１０−６の断面図である。このＥＬディスプレイ装置１０−６は、図２のＥＬディスプレイ装置１０−２と同様の構成であるが、ただし、図２のものと比べて、透光性基板１２の厚さが薄いために、マイクロレンズエレメント２８の光軸方向（図中では上下方向）におけるマイクロレンズエレメント２８と発光層２２との間の間隔ｔが小さく、画素構造のピッチＰｅよりも小さくなっており、即ち、ｔ＜Ｐｅとなっている。一方、マイクロレンズアレイ３０のピッチＰｌと画素構造のピッチＰｅに関しては、図２の実施の形態と同様に、Ｐｅ＝２×Ｐｌとしてある。そのため、図３及び図４の実施の形態と同じく、ｔ＜Ｐｅ、且つ、Ｐｅ＝ｍ×Ｐｌ（ただしｍは自然数）という条件が満足されており、それによって、それら実施の形態と同様の作用効果が得られるものとなっている。
【００５４】
以上に説明した種々のＥＬディスプレイ装置において、マイクロレンズアレイ３０を設けた透光性基板１２に、更に光拡散層を積層して、マイクロレンズアレイ３０を介して取り出される光を拡散させるようにしてもよく、それによって、視野角の角度依存性、波長依存性を緩和することができる。また、そのような光拡散層は、単純に視野角を拡大する場合や、コントロールする場合にも有効である。尚、光拡散層は、ヘイズ値が２０％以上の層とすることが好ましく、ヘイズ値が２０％未満であると、光拡散性能が不十分となり面内輝度の均一性が悪化するという問題が発生するおそれがある。また、そのような光拡散層は、例えば、無機材料あるいは有機材料の微粒子を内包した層としてもよく、その場合の微粒子としては、例えば酸化チタン、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム、酸化亜鉛、クレー、水酸化アルミニウム、硫化亜鉛、シリカ、それにシリコーンなどの、白色ないし透明な微粒子を用いるもでき、また、例えばアルミニウムや銀などの金属粒子を用いることもできる。また、白色ないし透明粒子や金属粒子を１種類だけ使用してもよいし、複数種類を混合して使用してもよい。
【００５５】
また、かかる光拡散層は、シート状の光拡散部材を貼着することによって形成することもでき、そのシート状の光拡散部材は、例えば、透明樹脂に光拡散粒子を分散して形成したものとすることもできる。また、その場合の透明樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などを用いることができ、より具体的には、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン、アクリルニトリルスチレン共重合体、アクリロニトリルポリスチレン共重合体などを用いることができる。また光拡散粒子としては、無機酸化物または樹脂からなる透明粒子を用いることができる。無機酸化物からなる透明粒子としては、例えば、シリカ、アルミナなどを用いることができる。また、樹脂からなる透明粒子としては、アクリル粒子、スチレン粒子、スチレンアクリル粒子及びその架橋体、メラミン・ホルマリン縮合物の粒子、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシ樹脂）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフルオロビニリデン）、及びＥＴＦＥ（エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体）等のフッ素ポリマー粒子、シリコーン樹脂粒子などを用いることができる。また、上述した透明粒子から２種類以上の透明粒子を組み合わせて使用してもよい。さらにまた、透明粒子の大きさ、形状は、特に規定されない。以上の構成としたシート状の光拡散部材の厚さは０．０５ｍｍ〜５ｍｍとすることが好ましく、そうすることによって、好適な拡散性能と輝度とを得ることができる。この光拡散部材の厚さが０．０５ｍｍ未満であると、拡散性能が不足するおそれがあり、一方、その厚さが５ｍｍを超えると、樹脂量が多いため吸収による輝度低下が生じるおそれがある。
【００５６】
或いはまた、かかる光拡散層をシート状の光拡散部材を貼着することによって形成する場合に、そのシート状の光拡散部材を、熱可塑性樹脂に微細な気泡を内包させたシートとして形成したものとすることもできる。すなわち、熱可塑性樹脂の内部に形成された微細な気泡の内部表面が光の乱反射を生じさせ、光拡散粒子を分散させた場合と同等以上の光拡散機能を発現させることができる。そのため、光拡散部材の膜厚をより薄くすることが可能となる。このような光拡散部材として、白色ＰＥＴや白色ＰＰなどを挙げることができる。白色ＰＥＴは、ＰＥＴと相溶性のない樹脂や酸化チタン（ＴｉＯ２）、硫酸化バリウム（ＢａＳＯ４）、炭酸カルシウムのようなフィラーをＰＥＴに分散させた後、該ＰＥＴを２軸延伸法で延伸することにより、該フィラーの周りに気泡を発生させて形成する。なお、このような構成の熱可塑性樹脂からなる光拡散部材は、少なくとも１軸方向に延伸したものとすればよく、少なくとも１軸方向に延伸することによって、フィラーの周りに気泡を発生させることができる。また、この場合の熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン−２、６−ナフレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、シクロヘキサンジメタノール共重合ポリエステル樹脂、イソフタル酸共重合ポリエステル樹脂、スポログリコール共重合ポリエステル樹脂、フルオレン共重合ポリエステル樹脂等のポリエステル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、脂環式オレフィン共重合樹脂等のポリオレフィン系樹脂、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエーテル、ポリエステルアミド、ポリエーテルエステル、ポリ塩化ビニル、シクロオレフィンポリマー、およびこれらを成分とする共重合体、またこれら樹脂の混合物などを用いることができ、特に制限されることはない。また、このように微細な気泡を内包させたシート状の光拡散部材の厚さは、２５μｍ〜５００μｍとすることが好ましい。この光拡散部材の厚さが２５μｍ未満であると、シートのこしが不足し、製造工程やディスプレイ内でしわを発生しやすくなる。一方、その厚さが５００μｍを超えると、光学性能についてはとくに問題ないが、剛性が増すためロール状に加工しにくくなるなどの不都合が生じるおそれがある。
【００５７】
以上に説明した種々のＥＬディスプレイ装置においては、そのマイクロレンズエレメント２８の頂部の形状を平坦形状としている。頂部を平坦形状としたマイクロレンズエレメント２８は、マイクロレンズアレイ３０を発光構造体や光拡散層に貼着する際に、接着面積ないし粘着面積を大きく取れるため、貼着強度を確保する上で有利である。ただし、その貼着強度を更に高めたい場合には、次に説明するような実施の形態とするのもよい。
【００５８】
図７に示したのは、本発明の第７の実施の形態に係るＥＬディスプレイ装置１０−７の断面図である。このＥＬディスプレイ装置１０−７は、図３のＥＬディスプレイ装置１０−３と同様の構成であるが、ただし、マイクロレンズアレイ３０の表面にシリカエアロゲル層がコーティングされている点が異なっており、そのため、マイクロレンズエレメント２８の周囲の空間がシリカエアロゲルによって充填されている。シリカエアロゲルは低屈折率の材料であるため、マイクロレンズエレメント２８の周囲の空間をシリカエアロゲルで充填しても、マイクロレンズエレメント２８の表面はその空間が空気層である場合と略々同様の光学特性を維持することができる。この構成とすることによって、マイクロレンズアレイを他の部材に接着ないし粘着する際の貼着強度を増すことができる。またこれによって、マイクロレンズアレイの耐擦性を向上させることもできる。マイクロレンズエレメントの周囲の空間を充填するために用いる低屈折率材料としては、その他にも使用可能な材料があるが、ただしシリカエアロゲルは、空気とかなり近い屈折率を有し、透光性にも優れていることから、特に好ましい材料である。
【００５９】
図８に示したのは、本発明の第８の実施の形態に係るＥＬディスプレイ装置１０−８の断面図である。このＥＬディスプレイ装置１０−８は、図３のＥＬディスプレイ装置１０−３と同様の構成であるが、発光構造体１４の画素構造の画素と一対一の関係を有する遮光層３４を設けた点が異なっている。このような遮光層３４を設けることによって、観察者側から見た際のコントラストを向上させることが可能となる。また、遮光層３４の位置は図８に示した位置に限定されないが、ＥＬ発光層２２から射出する光線をなるべく妨げない位置に配置することが望ましい。
【００６０】
図９に示したのは、本発明の第９の実施の形態に係るＥＬディスプレイ装置１０−９の断面図である。このＥＬディスプレイ装置１０−９は、図３のＥＬディスプレイ装置１０−３と同様の構成であるが、発光構造体の画素構造の画素と一対一の関係を有するカラーフィルター３６を設けた点が異なっている。ＥＬ発光層２２から射出する光線が白色光である場合、フルカラーの画像表示を行うにはカラーフィルター３６が必要となる。カラーフィルター３６を配置する位置は図９に示した位置に限定されないが、ＥＬ発光層２２から出射する光線が全て通過する位置に配置することが望ましい。
【００６１】
以上に説明したＥＬディスプレイ装置のうちには、マイクロレンズアレイ３０が透光性基板１２の発光構造体１４の側の面に設けられているものと、透光性基板１２の発光構造体１４とは反対側の面に設けられているものとがあった。前者では、マイクロレンズアレイ３０が透光性基板１２と発光構造体１４との間に位置することになるため、マイクロレンズアレイ３０が透光性基板１２によって保護されるという利点が得られる。一方、後者では、マイクロレンズアレイ３０がＥＬディスプレイ装置の全面に位置することになるため、マイクロレンズアレイ３０の製造が容易になるという利点が得られる。
【００６２】
以上に説明したＥＬディスプレイ装置におけるマイクロレンズアレイ３０は、そのマイクロレンズエレメント２８の形状を角錐台形状ないし円錐台形状としたものであるが、マイクロレンズエレメント２８の形状はこれらに限られない。例えば、マイクロレンズエレメント２８の形状を球面レンズ形状とするのもよく、そうした場合には、球面のカーブにより視野角分布を滑らかにすることが可能となる。また、マイクロレンズエレメント２８の形状を非球面レンズ形状とするのもよく、そうした場合には、視野角分布のコントロールをよりきめ細かく行うことが可能となる。また、マイクロレンズアレイ３０をレンチキュラーレンズとするのもよく、そうした場合には、マイクロレンズエレメント２８を水平垂直方向で曲率およびピッチの異なるレンズエレメントとすることができる。また、マイクロレンズアレイ３０をクロスレンチキュラーレンズとするのもよく、その場合のクロスレンチキュラーレンズは、レンチキュラーレンズが水平垂直方向に並列しているようなレンズとするとよい。また、マイクロレンズエレメント２８の形状を多角形状のプリズム形状とするのもよく、その多角形状のプリズムは、三角形状、四角形状等の形状とすることができる。
【００６３】
以上に本発明をＥＬディスプレイ装置に適用した場合について説明したが、ただし本発明は、ＥＬディスプレイ装置以外の用途に用いるＥＬ素子に適用することも可能である。その場合に、本発明に係るＥＬ素子は、透光性基板と、ＥＬ発光層を含み画素構造を有する発光構造体とを備え、前記発光構造体の前記画素構造から発した光が前記透光性基板へ入射し前記透光性基板を通過して出射するように構成されたＥＬ素子において、前記透光性基板は、その一方の面に、複数のマイクロレンズエレメントを平面的に配列して成るマイクロレンズアレイが設けられており、前記マイクロレンズエレメントの光軸方向における前記発光層と前記マイクロレンズエレメントとの間の間隔ｔと、前記マイクロレンズアレイのピッチＰｌと、前記画素構造のピッチＰｅとが、（１）ｔ≧Ｐｅ、且つ、Ｐｅ＝ｍ×Ｐｌ（ただしｍは自然数）、（２）ｔ＜Ｐｅ、且つ、Ｐｅ＝ｍ×Ｐｌ（ただしｍは自然数）、（３）ｔ＜Ｐｅ、且つ、Ｐｅ≧５×Ｐｌ、上記条件（１）、（２）、及び（３）のいずれか１つを満足していることを特徴とするＥＬ素子となる。また、そのＥＬ素子は、以上に説明したＥＬディスプレイ装置の様々な特徴を備えたものとすることができる。
【００６４】
更に、本発明に係るＥＬ素子は、優れた光取り出し効率を有するため、照明装置の発光源として用いるのにも適したものであり、そのように構成した照明装置も本発明の範囲に含まれる。また、本発明に係るＥＬ素子は、その他の様々な用途にも好適に用い得るものである。例えば、本発明に係るＥＬ素子は、液晶ディスプレイ装置のためのバックライト装置の発光源としても好適に用い得ることができ、そのように構成したバックライト装置も本発明の範囲に含まれる。本発明に係るＥＬ素子を液晶ディスプレイ装置のためのバックライト装置の発光源として用いることによって、発光源として冷陰極蛍光ランプを用いたバックライト装置と比較して、より構造を薄型化し、消費電力も低下させることが可能となる。また、光源ムラも実質上皆無となるため、ランプイメージを低減させるための拡散板や、レンズシートも不要となり、コストダウンに資する。本発明に係るＥＬ素子は更に、電子看板装置の発光源としても好適に用い得るものであり、そのように構成した電子看板装置も本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＥＬディスプレイ装置の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るＥＬディスプレイ装置の断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係るＥＬディスプレイ装置の断面図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係るＥＬディスプレイ装置の断面図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係るＥＬディスプレイ装置の断面図である。
【図６】本発明の第６の実施の形態に係るＥＬディスプレイ装置の断面図である。
【図７】本発明の第７の実施の形態に係るＥＬディスプレイ装置の断面図である。
【図８】本発明の第８の実施の形態に係るＥＬディスプレイ装置の断面図である。
【図９】本発明の第９の実施の形態に係るＥＬディスプレイ装置の断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０−１〜１０−９  ＥＬディスプレイ装置
１２  透光性基板
１４  発光構造体
１６  アドヒーシブ層
１８  第１電極層
２０  第２電極層
２２  ＥＬ発光層
２４  ＴＦＴ層
２６  下基板
２８  マイクロレンズエレメント
３０  マイクロレンズアレイ
３２  シリカエアロゲル層
３４  遮光層
３６  カラーフィルタ
【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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