專利名稱：顯示單元及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種如有機電致發(fā)光(EL)顯示器之類的顯示單元及其制造方法。
背景技術：
近年來，各種不同顯示機理的顯示器已廣為人知，特別是一種利用有機光發(fā)射(有機EL(電致發(fā)光electroluminescence))現(xiàn)象的全色有機EL顯示器因其視角寬、驅(qū)動電壓低、和亮度高而被關注?；谶@些優(yōu)點，近來，一直進行在個人使用的緊湊信息終端設備、典型的是移動電話和PDA(個人數(shù)字助理)上裝配這種有機電致發(fā)光顯示器的試驗。
在這種有機EL顯示研制領域，為了確保顯示圖像的亮度，一直希望能提供改善圖像顯示的光發(fā)射效率(抽提效率)的技術設備。具體地說，就將這種有機EL顯示器裝在為個人使用的緊湊信息終端設備上而論，希望提高朝向有機電致發(fā)光顯示器方向(下文簡稱為“正對方向”(facing direction))上的光發(fā)射效率。為滿足這種需求，曾提出了許多建議。
作為改進光發(fā)射效率的方法，例如，在所采用的一種方法中，為了對光發(fā)射源(有機EL器件)產(chǎn)生的用于圖像顯示的光沿正對方向進行聚焦，將作為利用光折射現(xiàn)象進行光聚焦的光學組件的微透鏡或者微棱鏡引進到有機電致發(fā)光顯示器中。
作為一種使用微透鏡的具體的有機EL顯示器，例如，在所提出的結(jié)構中，在被構圖設置的點的光發(fā)射有機EL器件中設置小的微透鏡群(微透鏡陣列)的聚合體(例如，可參考日本專利申請平09-171892(Ps.3-5，F(xiàn)ig.3)號)。這種微透鏡陣列例如可通過模制技術形成，其中使用與所述微透鏡形狀相應的金屬模。然而，在傳統(tǒng)的模制技術中，需單獨制備金屬模，并且要求使用這種金屬模的模制工藝。因此，制造微透鏡陣列的工藝很復雜，并且制造成本增高。作為形成這種微透鏡陣列的技術，除了這種使用金屬模的模制技術之外，例如，還可采用切割和研磨透鏡材料的技術。在這種情況下，因為需要處理微透鏡的彎曲表面部分的高處理技術，致使難于制造這種微透鏡陣列，而且它的制造成本增高。
通常認為制造球面微透鏡較容易。然而，在使用球面微透鏡的情況下，雖然，能使產(chǎn)生于有機EL器件的中心部分的光適當?shù)卣凵淝腋鶕?jù)需要可沿正對方向發(fā)射，盡管希望折射不大且朝正對方向發(fā)射，但產(chǎn)生于有機EL光設備端部的光結(jié)果卻產(chǎn)生大的折射，并在正對方向之外的方向發(fā)射。另外，在微透鏡的使用上一直有限制，例如，因為對球面透鏡來說不能獲得足夠的折射率，所以為了確保折射率，需要制得與微透鏡鄰接的低折射率介質(zhì)(例如，空氣)。
同時，作為一種具體的使用微棱鏡的有機EL顯示器，例如，在所建議的結(jié)構中，在全面型光發(fā)射有機EL器件(Whole face light emitting organicEL divice)中，設置一個由小的微棱鏡構成的聚合體，這些微棱鏡的尺寸相對于光發(fā)射區(qū)域(微棱鏡陣列)非常小(例如，參考S.R.Forrest等人的“Electrophospherescent Organic Light Emitting Devices”，May 21-23 in 2002，Society for Information Display 2002 International Symposium(Boston，MA，U.S.))。然而，在安裝了這種全面型光發(fā)射有機EL器件的這種有機EL顯示器中，盡管在微棱鏡上，從這種有機EL器件發(fā)出的光很多被聚焦在正對方向，但對應于每個微棱鏡之間的邊緣部分發(fā)出的光有些很難沿正對方向被聚焦在微棱鏡上，致使造成發(fā)射效率損失。例如，Takahashi等人公開了在全面型光發(fā)射有機EL器件上設置微棱鏡陣列的技術性實例(例如，參考日本未審查專利申請平09-73983號(P.1，F(xiàn)ig.1)。
由于以上原因，在傳統(tǒng)的有機EL顯示器中，盡管使用了微透鏡或者微棱鏡，仍很難說光發(fā)射效率足夠。另外，為提高光發(fā)射效率而使用微透鏡或者微棱鏡的情形中，還存在制造困難的問題。

發(fā)明內(nèi)容
如前所述，本發(fā)明要解決的第一個技術問題是提供一種顯示單元，它能提高用于圖像顯示的光發(fā)射效率，并且保證顯示圖像的亮度。
本發(fā)明第二個要解決的技術問題是提供一種制造顯示單元的方法，該方法能提高發(fā)射效率，并能方便地制造這種顯示單元。
依照本發(fā)明的一種顯示單元包括多個產(chǎn)生用于圖像顯示的光的光發(fā)射器件；多個被安排成與每個光發(fā)射器件對應的第一棱鏡，它們折射用于圖像顯示的光；和被至少嵌入由第一棱鏡之間形成的空隙處的第二棱鏡，它們的折射率比第一棱鏡的折射率小。
依照本發(fā)明的一種制造這種顯示單元的方法包括以下步驟形成一棱鏡前驅(qū)層以形成覆蓋設置在支承基底上已構圖的多個光發(fā)射器件的第一棱鏡；在一透明基底上構圖形成(pattern forming)多個第二棱鏡；通過將所述支承基底和透明基底對置，使得棱鏡前驅(qū)層和第二棱鏡彼此對置，然后施壓使透明基底與支承基底結(jié)合，并利用第二棱鏡的形狀形成棱鏡前驅(qū)層，從而形成第一棱鏡。
依照本發(fā)明的顯示單元，由多個光發(fā)射器件發(fā)出的用于圖像顯示的光由第一棱鏡折射，然后被發(fā)射出去。接著，因為第二棱鏡的折射率比第一棱鏡的折射率小，一些在第二棱鏡附近被折射的用于顯示圖像的光在第二棱鏡處折射程度不大，而是穿過第二棱鏡同其它大量光一樣被發(fā)射到外面。結(jié)果，用于圖像顯示的光被聚焦在朝向顯示單元的方向。
依照本發(fā)明，在制造這種顯示單元的方法中，形成一作為第一棱鏡的預設層的棱鏡前驅(qū)層，以覆蓋構圖設置(pattern arranged)在支承基底上的多個光發(fā)射器件。同時，在透明基底上構圖形成多個第二棱鏡。通過將透明基底和支承基底對置，使得棱鏡前驅(qū)層和第二棱鏡彼此對置，施壓使透明基底與支承基底結(jié)合，并利用第二棱鏡的形狀形成所述棱鏡前驅(qū)層，從而形成第一棱鏡。
本發(fā)明的其它和進一步要解決的技術問題、特點和優(yōu)點將在下面的描述中更充分地體現(xiàn)出來。


圖1是本發(fā)明一實施方式的有機EL顯示器大致的截面結(jié)構的橫截面圖；圖2是一放大的傾斜透視圖，它示出了圖1中的有機EL顯示器的基本部分(微棱鏡片)的斜透視結(jié)構；圖3是一截面圖，它示出了圖1中的有機EL顯示器的微棱鏡外圍的一部分的部分放大橫截面結(jié)構；圖4是一截面圖，它示出了有機EL顯示裝置放大的橫截面結(jié)構；
圖5示出了解釋有機EL顯示器的視場角特性的曲線；圖6是一截面圖，它示出了作為本發(fā)明實施方式的有機EL顯示器的對比例的有機EL顯示器的放大截面結(jié)構；圖7是一截面圖，它示出了微棱鏡結(jié)構的第一種變形；圖8是一截面圖，它示出了微棱鏡結(jié)構的第二種變形；圖9是一截面圖，它示出了微棱鏡結(jié)構的第三種變形；圖10是一截面圖，它示出了微棱鏡結(jié)構的第四種變形；圖11是一截面圖，它示出了有機EL顯示器結(jié)構的一種變型；圖12是一傾斜透視圖，它示出了微棱鏡片結(jié)構的一種變型；圖13是一橫截面圖，用于解釋依照本發(fā)明所述實施方式制造有機EL顯示器的方法；圖14是一橫截面圖，用于解釋在圖13所示步驟之后的步驟；圖15是一橫截面圖，用于解釋有機EL顯示器制造方法的一種變型；圖16是一橫截面圖，用于解釋圖15所示步驟之后的步驟；圖17是一橫截面圖，用于解釋有機EL顯示制造方法的一種變型。
具體實施例方式
下面參照附圖對本發(fā)明一實施方式進行詳細描述。
首先，參照圖1和2，描述本發(fā)明一實施方式的作為顯示單元的有機EL顯示器結(jié)構。圖1示出了該有機EL顯示器大致的截面結(jié)構，圖2放大地示出了圖1中的有機EL顯示器的基本部分(微棱鏡片)的傾斜透視結(jié)構。
有機EL顯示器是一種利用有機EL現(xiàn)象進行圖像顯示的頂端發(fā)射顯示器(top emission display)。如圖1所示，該有機EL顯示器具有一種結(jié)構，在這種結(jié)構中，在有機EL器件20(光發(fā)射器件)上依次分層設有微棱鏡片30、輔助棱鏡40(第二棱鏡)、彩色濾色片(color filters)50(濾光片)和覆蓋片60(透明基底)，該有機EL器件被設置在驅(qū)動基底10(支承基底)的整個表面上。
驅(qū)動基底10的主要作用是支承有機EL器件20，并通過施加電壓使得這些有機EL器件20發(fā)射光。
有機EL器件20的作用是利用有機EL現(xiàn)象來發(fā)射光，并產(chǎn)生用于圖像顯示的光。這些有機EL器件20包括三種產(chǎn)生分別對應于三原色光的三種顏色的光的元件，即多個產(chǎn)生紅光的有機EL器件20R、產(chǎn)生綠光的有機EL器件20G、和產(chǎn)生藍光的有機EL器件20B。對各有機EL器件20R、20G和20B以矩陣的形式構圖設置在驅(qū)動基板10上。后面將描述有機EL器件20R、20G和20B結(jié)構的細節(jié)(參照圖4)。
微棱鏡片30的作用是折射光以用于圖像顯示。微棱鏡片30由如環(huán)氧樹脂之類的材料制成，其折射率n1比輔助棱鏡40的折射率大(例如，n1＝1.59)。若微棱鏡片30由樹脂制成，例如為抑止?jié)駳庑孤┑接袡CEL器件20的周邊，優(yōu)選使用具有大約50g/m2·24hours(溫度＝40℃，濕度＝95％)或更低的水蒸汽滲透性的材料。微棱鏡片30包括多個對應于各有機EL器件20R、20G和20B設置的微棱鏡31(第一棱鏡)，這些微棱鏡作為折射用于圖像顯示的光的部分。各微棱鏡31具有連續(xù)結(jié)構，在這種結(jié)構中，各微棱鏡31在X軸方向上彼此連接。為防止外部光的反射，微棱鏡31的表面可以施以例如AR(防反射)敷層處理。如圖2所示，例如以夾在橫截面沿X-Z平面呈倒三角形的V形空隙中間這種方式構圖和設置各微棱鏡31。具體地說，每個微棱鏡31沿X-Z平面的橫截面呈梯形，并保持這種梯形橫截面沿Y軸方向連續(xù)延伸。如圖1所示，對應于各有機EL器件20R、20G和20B之間的非發(fā)光間隔區(qū)S設置V形空隙。這組微棱鏡31并非必需沿X軸方向具有連續(xù)結(jié)構。也可設置多個彼此獨立的微透鏡31。V形空隙的橫截面形狀不一定限制為倒三角形，例如，也可以為倒梯形。然而，如果規(guī)定V形空隙的橫截面為倒梯形，它的底面寬度最好盡可能窄。
特別是微棱鏡片30不僅起例如作為折射用于圖像顯示的光的光學部件的作用，而且還有一個作用是作為密封粘結(jié)劑，使得驅(qū)動基底10和覆蓋片60結(jié)合到一起，并在驅(qū)動基底10和覆蓋片60之間密封有機EL器件20。后面將描述微棱鏡片30的詳細結(jié)構(參照圖3)。
輔助棱鏡40沿著微棱鏡片30的微棱鏡31被嵌入V形空隙中而構成平面M。輔助棱鏡40的主要作用是輔助微棱鏡31折射光，以用于圖像顯示，并作為用于圖像顯示的光的光路。這些輔助棱鏡40由如碳氟樹脂之類的材料制成，這類材料具有比微棱鏡片30的折射率小的折射率n2(例如，n2＝1.40)。例如，若采用樹脂制造輔助棱鏡40，同樹脂制造微棱鏡片30一樣，優(yōu)選使用具有大約50g/m2·24hours(溫度＝40℃，濕度＝95％)或更低的水蒸汽滲透性的材料。
彩色濾色片50的作用是選擇性透射由有機EL器件20發(fā)出的用于圖像顯示的光，并抑止別的光通過。彩色濾色片50包括三種彩色濾色片，將這三種彩色濾色片構圖設置成使它們對應于各有機EL器件20R、20G和20B即紅色彩色濾色片50R、綠色彩色濾色片50G和藍色彩色濾色片50B設置。
覆蓋片60是用來保護包括有機EL器件20和微棱鏡片30在內(nèi)的層與外界隔開的透明保護部件，并且覆蓋片60構成為圖像顯示發(fā)射光到外界的發(fā)射路徑。覆蓋片60不是必須的。例如，也可以不設置覆蓋片60而暴露彩色濾色片50。
接著，參照圖3描述微棱鏡片30的詳細結(jié)構。圖3局部放大地示出了與有機EL器件20G相應的微棱鏡31的周邊的一部分的橫截面結(jié)構。
如上所述，微棱鏡片30中的微棱鏡31是平面M的結(jié)構部分，它具有梯形橫截面，它的上底構成位于有機EL器件20G對應處的端面E1，它的斜線構成分別位于相鄰兩個非發(fā)光間隔區(qū)S對應處的兩個斜面E2和E3，它的下底構成由兩個斜面E2和E3決定的假想面E4。作為微棱鏡片30每一部分的尺寸，例如，若有機EL器件20G的寬度W2約為26μm、端面E1的寬度W1(＝W2)約為26μm、由斜面E2和E3確定的傾斜角θ相對于平面M大約是65°，微棱鏡片30的高度H約105μm，微棱鏡31的排列距P大約為56μm。在這些尺寸中，寬度W1、角度θ和高度H相對有機EL顯示器的視場角來說是重要的因素。
接下來，參照圖4描述有機EL器件20的詳細結(jié)構。圖4放大地示出了有機EL器件20R、20G和20B的橫截面結(jié)構。在圖4中，除了驅(qū)動基底10和有機EL器件20R、20G和20B外省略了其余部件。
有機EL器件20R、20G和20B具有光諧振腔結(jié)構(optical resonatorstructure)，其作用是作為利用例如通過使光在各兩電極層之間發(fā)生諧振的光的多重干涉現(xiàn)象(light multiple interference phenomenon)的窄帶濾光片。
也就是說，例如，有機EL器件20R具有這樣的結(jié)構，在該結(jié)構中，在下電極層21R上順序?qū)盈B電子空穴傳輸層(electron hole transport layer)22R、光發(fā)射層23R、電子傳輸層24R、和上電極層25R。下電極層21R不僅起初始電極的作用，還起對產(chǎn)生于光發(fā)射層23R的光進行反射的反射層作用。下電極層21R由鉑(Pt)，金(Au)，鉻(Cr)，鎢(W)等金屬材料或者合金材料制成。電子空穴傳輸層22R的作用是提高將電子空穴注入光發(fā)射層23R的效率，另一作用是作為電子空穴注入層。電子空穴傳輸層22R由例如雙[(N-萘基)-N-苯基]聯(lián)苯胺(α-NPD)制成。光發(fā)射層23R的作用是產(chǎn)生對應于通常應用的紅光，它由例如2，5-雙[4-[N(4-甲氧基苯基)-N-苯基氨基]]苯乙烯基苯(stilbenzene)-1，4-二腈(dica-bonitrile)(BSB)制成。電子傳輸層24R的作用是提高電子注入到光發(fā)射層23R的效率，它由例如8-羥基喹啉鋁絡合物(Alq3)制成。上電極層25R由如鋁(Al)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鈉(Na)等金屬材料或者合金材料制成。
有機EL器件20G具有一種結(jié)構，在這種結(jié)構中，例如電子空穴傳輸層22G、光發(fā)射層23G、和上電極層25G以上面的順序被層疊在下電極層21G上。下電極層21G和上電極層25G具有如有機EL器件20R的下電極層21R和上電極層25R類似的結(jié)構。電子空穴傳輸層22G不僅起提高將電子空穴注入到光發(fā)射層23G中的效率的作用，還有作為電子空穴注入層的作用，它由例如α-NPD制成。光發(fā)射層23G不僅起產(chǎn)生對應于通常應用的綠光的作用，還有作為電子傳輸層的作用。光發(fā)射層23G由例如一種在Alq3中混合大約1vol％香豆素(C6)的混合物制成。
有機EL器件20B具有一種結(jié)構，在這種結(jié)構中，例如電子空穴傳輸層22B、光發(fā)射層23B、電子傳輸層24B、和上電極層25B按上面的順序被層疊在下電極層21B上。下電極層21B和上電極層25B有如下電極層21R和上電極層25R類似的結(jié)構。電子空穴傳輸層22B不僅起提高將電子空穴注入光發(fā)射層23B的效率的作用，還有作為電子空穴注入層的作用，它由例如α-NPD制成。光發(fā)射層23B有產(chǎn)生對應于通常應用的藍光的作用，它由例如，4，4-雙(2，2-二苯基-乙烯-1-il)聯(lián)苯(DPVBi)制成。電子傳輸層24B具有提高將電子注入到光發(fā)射層23B的效率的作用，它由例如Alq3制成。
下一步，將描述關于所述有機EL顯示器圖像顯示的運作情況。
在所述有機EL顯示器中，利用微棱鏡31對光進行折射，將用于圖像顯示的光(以下簡稱“光”)L聚焦在正對該有機EL顯示器的方向(以下簡稱為“正對方向”)。
即，如圖3所示，在所述有機EL器件20G的中心部分的光發(fā)射位置T1產(chǎn)生的光L1大部分沿在微棱鏡31的端面E1折射的正對方向上被發(fā)射出去。同時，在有機EL器件20G一端(左端)的光發(fā)射位置T2產(chǎn)生的光L2借助于折射率高的微棱鏡31和折射率低的輔助棱鏡40之間的折射率的不同，同光L1一樣其大部分經(jīng)斜面E2折射，盡管在通常情況下，光L2偏離正對方向被發(fā)射出去，但光L2通過輔助棱鏡40時不會進一步折射。在有機EL器件20G另一端(右端)的光發(fā)射位置T3產(chǎn)生的光L3同光L1和L2一樣，其大部分經(jīng)斜面E3折射沿正對方向發(fā)射，并且其通過輔助棱鏡40時與光發(fā)射位置T2產(chǎn)生的光L2類似。結(jié)果是，即使光L由有機EL器件20G的任何光發(fā)射位置T1、T2或者T3發(fā)出，光L仍被聚焦在正對方向。因此，增強了正對方向的光L的光量。
在該有機EL顯示器中，除了利用微棱鏡31聚焦光L外，能獲得下面的作用。
也就是說，因為有機EL器件20G具有光諧振腔結(jié)構，并降低發(fā)射波長附近的光的反差(reflectance)，因此提高了光L1相對L3的色純度。另外，如圖1所示，因為設有彩色濾色片50G，可使綠光有選擇地滲透，因而在正對方向上綠光以外的其他色光的透射非常小，顯示圖像的對比度可得到改善。具體地說，當產(chǎn)生于有機EL器件20R的紅光和產(chǎn)生于有機EL器件20B的藍光到達彩色濾色片50G時，因為根據(jù)過濾器色彩和光發(fā)射色彩之間的差別，彩色濾色片50G吸收大量的紅光和藍光，沿正對方向以外的方向發(fā)射的光的光量被減小。
接下來，將參照圖3、5和6描述有機EL顯示器的視場角特性。圖5對有機EL顯示器的視場角特性(水平軸視場角(deg)，垂直軸亮度)進行了解釋。圖6放大地示出了作為本發(fā)明實施方式的一個比較例的有機EL顯示器的橫截面結(jié)構。圖5中，“5A”代表比較例，“5B”代表本發(fā)明的實施方式。視場角相對于正對方向(顯示屏的垂直線)在X軸方向是一傾斜角。
如圖6所示，除了比較例的有機EL顯示器包括代替微棱鏡片30和輔助棱鏡40的透明片130、和具有使光L的光路向下變窄的開口170K的黑色掩膜170被層疊在透明片130上外，比較例的有機EL顯示器和本實施方式的有機EL顯示器的結(jié)構類似。
比較了本實施方式和比較例的有機EL顯示器的視場角特性后，可得出下面的結(jié)果。
即，在比較例(5A)中，正對方向(視場角＝0度)的亮度大約為0.3，而在本實施方式(5B)中大約為0.65。由此可以確定相對于比較例，本實施方式中能獲得近似兩倍的亮度。
同時，在比較例(5A)中，可在整個視場角范圍內(nèi)(0度到90度)獲得寬范圍的亮度，在本實施方式(5B)中，僅在正對方向及其附近處的視場角(0度到45度)內(nèi)獲得亮度，而在別的視場角不能獲得亮度。由此可以確認與比較例不同，在本實施方式中，可以有意限制視場角，也就是說，在正對方向及其附近處顯示圖像能被看到。
在本實施方式的有機EL顯示器中，包括微棱鏡和輔助棱鏡，將對折射光L具有高折射率的微棱鏡31設置在與有機EL器件20R、20G和20B對應的位置處，而將具有低折射率的輔助棱鏡40嵌入到各微棱鏡31之間的V形空隙中。因此，如在上面的“關于該有機EL顯示器圖像顯示的運作情況”所述，在正對方向被看到的作為圖像的光L的光量基本上是從有機EL器件20G沿正對方向發(fā)射出來的光L1、和從有機EL器件20沿正對方向之外的方向發(fā)射、然后利用基于微棱鏡31和輔助棱鏡40之間不同的折射率的折射現(xiàn)象而被引導到正對方向的光L2和L3的光量之和。因此，在該實施方式中，同在圖5中所示結(jié)果證明的一樣，與沒有設置微棱鏡31和輔助棱鏡40的情況(比較例)相比，借助于光L2和L3的光量增加了正對方向的光L的發(fā)射量，因而提高了光L的發(fā)射效率，且可保證顯示圖像的亮度。
此外，在該實施方式中，由于微棱鏡31的折射光L被聚焦在正對方向，在正對方向之外的方向上被發(fā)射的光L的發(fā)射量減少，因此，因為需要顯示圖像的光L的光量損失減小，可降低有機EL顯示器的功率消耗，同時保證圖像的高質(zhì)量(亮度、色純度和對比度)。另外，在該實施方式中，由于實現(xiàn)了低功率消耗，能延長有機EL顯示器的壽命，且能減小電池容量的大小和重量。
再者，在該實施方式中，設有與有機EL器件20(20R、20G和20B)的光發(fā)射色彩對應的色彩的彩色濾色片50(50R、50G和50B)。因此，當選擇彩色濾色片50的光透射特性、即利用具有和彩色濾色片顏色不同的顏色的光的選擇性吸收特性時，如上所述，可使沿正對方向光的發(fā)射量確保在X軸方向的同時，減小正對方向之外的方向上的光的發(fā)射量。在這種情況下，盡管在正對方向上，能清楚地看到顯示圖像，但在正對方向之外的方向上，由于視亮度降低，很難看到顯示圖像。因此，在該實施方式中，同在圖5中所示結(jié)果證明的一樣，可以有意限制X軸方向的視場角，并防止第三者在正對方向之外的方向上看到顯示像的內(nèi)側(cè)(inside of the display images)。
具體地說，在該實施方式中，依靠改變圖3所示的微棱鏡片30的高度H，可調(diào)整視場角。也就是說，當產(chǎn)生于有機EL器件20G的每一光發(fā)射位置T1至T3的光L1至L3的發(fā)射角ω1至ω3恒定時，主要根據(jù)光L2和L3的發(fā)射范圍的改變，高度H越小，整個光L的發(fā)射范圍就越窄，致使視場角變窄。同時，高度H越大，整個光L的發(fā)射范圍就越寬，致使視場角擴大。
另外，在該實施方式中，依靠改變圖3所示的微棱鏡31斜面的角度θ，可調(diào)整視場角。也就是說，因為斜面的角度θ越小，光L2和L3的發(fā)射范圍就越寬，可加寬視場角。同時，因為斜面的角度θ越大，光L2和L3的發(fā)射范圍越窄，可使視場角變窄。
再者，在該實施方式中，因為有機EL器件20具有光諧振腔結(jié)構，如上所述，可選擇有機EL器件20所發(fā)射的光波長附近的折射率減小。因此，由于三原色之外的光的發(fā)射量被減少，故能改善光L1至L3的色純度。
此外，在該實施方式中，因為對應于多個構圖設置的有機EL器件20設置了多個微棱鏡31，與前面已示例地在“背景技術”中描述的具有全面型光發(fā)射有機EL器件的情況不同，產(chǎn)生于有機EL器件20中的大部分光L在相應的微棱鏡31處被折射并被聚焦。因此，在該實施方式中，因為在具有全面型光發(fā)射有機EL器件的情形中很重要的發(fā)射效率的損失降低了，從這點來看，對提高發(fā)射效率也是有貢獻的。
在該實施方式中，如圖3所示，將微棱鏡31構成為具有梯形橫截面，其端面E1的寬度W1等于有機EL器件20G的寬度W2(W1＝W2)。當然，微棱鏡31的橫截面的形狀不限于上述形狀，可以任意改變微棱鏡31的橫截面形狀，如在下面的圖7至圖10中所示例的那樣。同圖3中情況一樣，因為在下面例示的任一結(jié)構中，利用微棱鏡31可將光L(L1至L3)聚焦到正對方向，也可獲得與本實施方式類似的效果。除了結(jié)構的特征部分外，下面列出的結(jié)構和該實施方式的類似。
具體地說，第一，如圖7所示，可將微棱鏡31構成為具有梯形橫截面，其端面E1的寬度W1比有機EL器件20G的寬度W2小(W1＜W2)。在這種情況下，具體地說，因為產(chǎn)生于光發(fā)射位置T1的光L1的發(fā)射范圍被加寬，盡管在中心部分正對方向的亮度稍稍降低，仍可使整個正對方向的亮度均勻。
第二，例如，如圖8所示，將微棱鏡31構成為具有包括斜面E2和E3以及假想面E4在內(nèi)的三角形的橫截面。在這種情況，與圖7中所示的作用類似，在整個正對方向可使亮度均勻。
第三，例如，如圖9所示，通過將圖3所示的具有三角形橫截面的微棱鏡31改型，在對應于端面E1位置處，重新設置一個倒三角形橫截面的V形空隙，并在V形空隙中重新嵌入輔助棱鏡40，將微棱鏡31構成為具有五邊形的橫截面，其有一個假想面E4和與它相對的、頂部下降的相對面。
第四，例如，如圖10所示，與圖9不同，將微棱鏡31構成為具有五邊形的橫截面，其有一個假想面E4，與該面相對的側(cè)面的頂部成銳角。在具有如圖9和10所示的結(jié)構的微棱鏡31中，尤其能提高正對方向的亮度。
此外，在實施本方式中，如圖1所示，將彩色濾色片50設置成與微棱鏡片30分開。當然，并不總限于上述結(jié)構，例如，如圖11所示，代替微棱鏡片30(微棱鏡31)和彩色濾色片50(50R、50G和50B)，可在片71上設置微棱鏡片70，該微棱鏡片70上的三色微棱鏡72(72R、72G和72B)對應于光的三原色。將這些微棱鏡72R、72G和72B設置成分別對應于有機EL器件20R、20G和20B，它們除了具有和微棱鏡31一樣的作用外，還有同彩色濾色片50R、50G和50B一樣的作用。這些微棱鏡72R、72G和72B例如可通過在微棱鏡31的樹脂材料中分別分配三種色彩的顏料而制成。在這種有機EL顯示器中，因為只用微棱鏡72就能起微棱鏡31以及彩色濾色片50兩者的作用，可省略相對微棱鏡31來定位彩色濾色片50的工作，且可使有機EL顯示器的構造簡化。除了前述的特征部分外，圖11所示的有機EL顯示器的結(jié)構和前述實施方式的結(jié)構類似。
再者，在該實施方式中，如圖2所示，通過將多個微棱鏡31夾在V形空隙中可使構圖設置的多個微棱鏡沿Y軸方向連續(xù)延伸。當然，并不總限于上述結(jié)構。例如，如圖12所示，可將微棱鏡片30構成為包括多個斷續(xù)形成的塊狀的微棱鏡31，通過進一步在多個微棱鏡31中設置沿X軸方向延伸的U形空隙，并用這些U形空隙作為邊界，以給定的間隔分隔出各微棱鏡31。在此情況下，優(yōu)選微棱鏡31沿X-Z平面的橫截面為包括在沿X-Z平面的橫截面中作為斜線的斜面E5及E6的梯形，借助于使各微棱鏡31之間的相對面傾斜，使這些面彼此分開。在這種有機EL顯示器中，類似于利用在斜面E3和E4(參照圖3)的折射現(xiàn)象來使光L2和L3聚焦，可使光聚焦在斜面E5和E6上。因此，不僅在X軸方向上，而且在Y軸方向上視場角變窄。從而，能更加有效地防止看到顯示屏圖像的內(nèi)側(cè)。
再者，盡管在本實施方式中包括彩色濾色片50，但不限于上述結(jié)構，也可以不包括彩色濾色片50。在此情況下，能簡化有機EL顯示器的結(jié)構。然而，如上所述，考慮到彩色濾色片50例如能改善色純度等優(yōu)點，優(yōu)選構成包括彩色濾色片50的有機EL顯示器。
接著，參照圖1至4及圖13和14描述本發(fā)明實施方式的制造該有機EL顯示器的方法。圖13和14說明了有機EL顯示器的制造過程。下面的描述主要集中在作為本發(fā)明特征部分的微棱鏡片30的制造過程上。
當制造所述有機EL顯示器時，首先，如圖13所示，在整個覆蓋片60表面上形成彩色濾色片50(50R、50G和50B)后，使用具有低折射率特性(例如，折射率n2＝1.40)的氟碳樹脂，在彩色濾色片50上構圖形成多個沿X-Z平面橫截面呈三角形的輔助棱鏡40。作為形成輔助棱鏡40的一種方法，例如，作為舉例可用對應于輔助棱鏡40形狀的金屬模形成氟碳樹脂后，對該氟碳樹脂進行光固化或者熱固化。
接著，如圖13所示，在驅(qū)動基底10(參照圖4)上構圖形成有機EL器件20(20R、20G和20B)后，用具有高折射率特性(例如，折射率n1＝1.59)和優(yōu)異密封特性的環(huán)氧樹脂形成密封樹脂層30Z(棱鏡前驅(qū)層)，以覆蓋這些有機EL器件20。該密封樹脂層30Z是為了形成微棱鏡片30而預設置的層，尤其在此處理過程中，該密封層還起密封粘結(jié)劑的作用，用以使驅(qū)動基底10和覆蓋片60彼此粘接，并密封處于驅(qū)動基底10和覆蓋片60之間的有機EL器件20。
接下來，如圖13所示，在相對放置驅(qū)動基底10和覆蓋片60致使密封樹脂層30Z和輔助棱鏡40被彼此相對放置后，施壓使覆蓋片60與驅(qū)動基底10粘接。隨著所述施壓粘接過程，如圖14所示，輔助棱鏡40對密封樹脂層30Z來說起金屬模的作用，并且輔助棱鏡40切進密封樹脂層30Z中，從而可利用輔助棱鏡40的形狀來形成密封樹脂層30Z。最后，在使彩色濾色片50和密封樹脂層30Z接觸后，根據(jù)需要對密封樹脂層30Z進行光固化處理或者熱固化處理。結(jié)果，如圖1所示，在輔助棱鏡40切進密封樹脂層30Z的地方形成V形空隙，把輔助棱鏡40嵌入V形空隙，且形成包括被構圖設置在每個V形空隙之間(參照圖2)中的多個微棱鏡31的微棱鏡片30。微棱鏡31沿X-Z平面的橫截面為梯形形狀(參照圖3)。從而，完成了有機EL顯示器的制作。
在根據(jù)此實施方式制造有機EL顯示器的方法中，借助于使用預先形成輔助棱鏡40作為密封樹脂層30Z的金屬模并施壓粘接這些輔助棱鏡40來形成密封樹脂層30Z的方式，形成包括多個微棱鏡31的微棱鏡片30。因此，在用方便的施壓粘接方法形成微棱鏡片30時，可準確地確定微棱鏡31和輔助棱鏡40之間的物理關系，微棱鏡片30和輔助棱鏡40之間沒有空氣隙，并能確保微棱鏡片30和輔助棱鏡40之間的接觸。因此，在本實施方式中，可以很方便地制造本發(fā)明所述的能提高發(fā)射效率的有機EL顯示器。另外，在該實施方式中，不必單獨制備模具，因為可用輔助棱鏡40作為密封樹脂層30Z的金屬模。因此，從這點來看，同樣能對方便制造有所貢獻，且降低了制造成本。
再者，在本實施方式中，當施壓粘接輔助棱鏡40和密封樹脂層30Z時，通過改變壓力，可調(diào)整微棱鏡片30的決定視場角的一個因素的高度H(參照圖3)。也就是說，在施壓粘接時壓力越大，高度H越??；壓力越小，高度H越大。
在本實施方式中，利用施壓粘接將覆蓋片60結(jié)合到驅(qū)動基底10的方式，可制得有機EL顯示器，其中在覆蓋片60上形成輔助棱鏡40，在驅(qū)動基底10上形成密封樹脂層30Z。當然，并不總限于上述結(jié)構，例如，也能以下面的方法制造有機EL顯示器。
也就是說，首先，如圖15所示，在驅(qū)動基底10上構圖設置有機EL顯示器件20(20R、20G和20B)。隨后，在覆蓋片60上形成輔助棱鏡40，并形成密封樹脂層30Z，以便覆蓋輔助棱鏡40并有一個平的表面，同前面的實施方式中所述的成形過程一樣形成包括微棱鏡31的微棱鏡片30。之后，在微棱鏡片30的平面上，采用例如高精度定位或者光刻處理的印刷技術形成彩色濾色片50(50R、50G和50B)。然后，例如，可以進一步在彩色濾色片50上形成黑色掩膜。最后，如圖16所示，通過驅(qū)動基底10和覆蓋片60之間的密封樹脂層70粘接所述基底和覆蓋片，并將有機EL顯示器件20密封在密封樹脂層70內(nèi)，從而完成有機EL顯示器的制作。作為形成密封樹脂層70的材料，例如，優(yōu)選使用同密封樹脂層30Z一樣的具有高折射率特性(例如，折射率n3＝n1＝1.59)的材料。根據(jù)這種工藝，與前述實施方式尤其不同的是，在制造方面，能防止用密封樹脂層30Z覆蓋有機EL器件20時混入氣泡，且在性能方面，彩色濾色片50的布置位置接近有機EL器件20的布置位置，因此能有意地設定更寬的視場角。例如，當期望視場角不窄于所需要的視場角、以及防止第三者在正對方向以外的方向看到顯示屏圖像的內(nèi)側(cè)時這種工藝是有用的。
另外，在該實施方式中，例如，為了控制施壓粘接將輔助棱鏡40粘接到密封樹脂層30Z上最后形成的微棱鏡片30的高度H，使得高度H成為目標值，可如圖17所示，在微棱鏡片30中設置多個(例如兩個)隔離件80，并根據(jù)隔離件80的高度確定高度H。用于隔離件80的材料包括，例如，具有幾乎與微棱鏡片30折射率相等的樹脂，更具體地說，包括環(huán)氧樹脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯等等。隔離件80的形狀包括，例如，柱狀和棒狀。為了在微棱鏡片30中設置隔離件80，例如，可以在覆蓋片60上形成輔助棱鏡40時和輔助棱鏡40一起形成該隔離件80，也可以在形成密封樹脂層30Z之后、在施壓粘接之前在密封樹脂層30Z內(nèi)嵌入隔離件80。作為隔離件80的布置位置，例如，可在有機EL器件20周邊上，即，在與光發(fā)射無關的位置上，并且最好在此位置能以與驅(qū)動基底10相距給定間隔地穩(wěn)定支承覆蓋片60。因為利用了隔離件80，在施壓粘接的過程中，驅(qū)動基底10和彩色濾色片50之間的距離由隔離件80的高度確定，因此可以根據(jù)隔離件80的高度來準確限定微棱鏡片30的高度H。
再者，在本實施方式中，在設計不包括彩色濾色片50的有機EL顯示器的情況中，能一體地形成輔助棱鏡40和覆蓋片60。
上面雖然參照本實施方式對本發(fā)明進行了描述，但本發(fā)明不受前述實施方式的限制，而可以作出各種改型。例如，盡管在前述的實施方式中，描述的是將本發(fā)明應用于利用有機EL現(xiàn)象顯示圖像的有機EL顯示器中的情況，但本發(fā)明的應用不限于前述情況，本發(fā)明可應用于除有機EL顯示器之外的自發(fā)光顯示器中。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的顯示單元，包括被對應于多個光發(fā)射器件設置的多個第一棱鏡，這些棱鏡折射用于圖像顯示的光；和至少嵌入到在第一棱鏡之間形成的空隙中并具有比第一棱鏡的折射率小的折射率的第二棱鏡。因此，在正對有機EL顯示器方向(正對方向)所看到的用于圖像顯示的光的光量為主要從該光發(fā)射器件沿正對方向發(fā)射出來的光的光量、以及利用基于第一棱鏡和第二棱鏡之間折射率不同的折射現(xiàn)象被引導到正對方向的光的光量之和。因此，與沒有設置第一棱鏡和第二棱鏡的情況相比，因光量被引向正對方向，發(fā)射量增加，使得在正對方向用于圖像顯示的光的發(fā)射效率提高，且使圖像顯示的亮度得到了保證。
根據(jù)本發(fā)明的制造顯示單元的方法，通過施壓將第二棱鏡粘接到棱鏡前驅(qū)層上、并通過利用第二棱鏡的形狀來形成棱鏡前驅(qū)層，可形成多個第一棱鏡，因此，利用方便的施壓粘接工藝形成第一棱鏡時，可準確確定第一棱鏡和第二棱鏡之間的物理關系，在第一棱鏡和第二棱鏡之間沒有氣隙，并且確保第一棱鏡和第二棱鏡之間的接觸。據(jù)此，可以很方便地制造本發(fā)明的能提高發(fā)射效率的顯示單元。另外，不必單獨制備模具，因為第二棱鏡被用作棱鏡前驅(qū)層的金屬模。因此，可降低制造成本。
根據(jù)本發(fā)明一方面的顯示單元，對應于每一個光發(fā)射器件設置了濾光片，所述濾光片可選擇性地透射用于圖像顯示的光。因此，利用這些濾光片的選擇性透光特性，在保證從正對方向發(fā)射出來的光的發(fā)射量的同時，可減小在正對方向之外的方向發(fā)射出來的光的發(fā)射量。據(jù)此，在正對方向能清楚地看到顯示圖像，而在正對方向之外的方向很難看到顯示圖像，所以可有意地限制視場角，并防止第三者從正對方向之外的方向上看到顯示圖像的內(nèi)側(cè)。
根據(jù)本發(fā)明另一方面的顯示單元，因為光發(fā)射器件具有光諧振腔結(jié)構，而且選擇性地降低了所發(fā)射波長附近的光的反差，因此，能提高用于圖像顯示的光的色純度。
顯然，按照以上的教導，可以對本發(fā)明作出許多改型和改變。因此，可以理解在所附的權利要求的保護范圍內(nèi)，本發(fā)明還可以有與被具體描述的實施方式不同的其它實施方式。
權利要求
1.一種顯示單元，包括多個產(chǎn)生用于圖像顯示的光的光發(fā)射器件；多個對應于所述每一個光發(fā)射器件設置、并折射用于圖像顯示的光的第一棱鏡；和至少被嵌入形成于所述第一棱鏡之間的空隙中、并具有比所述第一棱鏡的折射率小的折射率的第二棱鏡。
2.如權利要求1所述的顯示單元，其中，在所述每個光發(fā)射器件之間設置不發(fā)光的間隔；和所述第一棱鏡具有對應于所述光發(fā)射器件被定位的一端面和兩個分別對應于相鄰的兩個不發(fā)光間隔被定位的斜面，并具有一個梯形橫截面，其中，所述端面構成上底線，所述兩個斜面構成斜線。
3.如權利要求1所述的顯示單元，其中，還包括對應于所述每一個光發(fā)射器件設置的、且選擇性地透射用于圖像顯示的光的濾光片。
4.如權利要求1所述的顯示單元，其中，所述第一棱鏡包括對應于用于圖像顯示的光的色彩的顏料，且所述第一棱鏡具有選擇性透射用于圖像顯示的光的作用。
5.如權利要求1所述的顯示單元，其中，還包括一支承所述光發(fā)射器件的支承基底；和一透明基底，它設置在所述光發(fā)射器件的對側(cè)，夾入所述第一和第二棱鏡，并構成把用于圖像顯示的光發(fā)射出去的發(fā)射路徑，其中所述第一棱鏡起把所述支永基底和透明基底結(jié)合在一起的作用，和密封位于所述支承基底和透明基底之間的光發(fā)射器件的作用。
6.如權利要求1所述的顯示單元，其中，所述第一棱鏡由樹脂制成，所述樹脂具有大約50g/m2·24hours或更低的水蒸汽滲透性。
7.如權利要求1所述的顯示單元，其中，所述光發(fā)射器件利用有機光發(fā)射現(xiàn)象產(chǎn)生用于圖像顯示的光。
8.如權利要求7所述的顯示單元，其中，所述光發(fā)射器件包括一產(chǎn)生光用于圖像顯示的光發(fā)射層和把所述光發(fā)射層夾在中間的兩個電極層，所述器件有一諧振腔結(jié)構，使得產(chǎn)生于所述光發(fā)射層的用于圖像顯示的光在這兩個電極層之間發(fā)生諧振。
9.一種制造顯示單元的方法，包括以下步驟形成一覆蓋多個光發(fā)射器件的棱鏡前驅(qū)層，以形成第一棱鏡，所述多個光發(fā)射器件被構圖設置在一支承基底上；在一透明基底上構圖形成多個第二棱鏡；和將所述支承基底和透明基底相對放置，使得所述棱鏡前驅(qū)層和所述第二棱鏡彼此相對設置，然后施壓將所述透明基底結(jié)合到所述支承基底上，并利用所述第二棱鏡的形狀形成所述棱鏡前驅(qū)層，以此形成所述第一棱鏡。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種顯示單元，它能提高用于圖像顯示的光的發(fā)射效率，并保證顯示圖像的亮度。該顯示單元包括設置在對應于有機EL器件位置處、具有高折射率以便折射光的微棱鏡；以及嵌入每一個微棱鏡間的空隙處、具有低折射率的輔助棱鏡。在正對有機EL顯示器的方向(正對方向)上被看到作為圖像的光的光量是主要從所述光發(fā)射器件正對方向發(fā)射出來的光的光量、以及利用基于第一棱鏡和第二棱鏡之間折射率的不同的折射現(xiàn)象被引導到正對方向的光的光量之和。與沒有設置第一棱鏡和第二棱鏡的情況相比，借助于所述光的光量可增加正對方向的光發(fā)射量。
文檔編號H01L51/52GK1561149SQ20031012169
公開日2005年1月5日 申請日期2003年10月24日 優(yōu)先權日2002年10月24日
發(fā)明者淺井伸利, 占部哲夫, 巖瀬佑一, 一, 夫 申請人:索尼公司