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TW202137598A - 發光元件及顯示裝置、與顯示裝置之製造方法 - Google Patents

發光元件及顯示裝置、與顯示裝置之製造方法 Download PDF

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TW202137598A
TW202137598A TW110102419A TW110102419A TW202137598A TW 202137598 A TW202137598 A TW 202137598A TW 110102419 A TW110102419 A TW 110102419A TW 110102419 A TW110102419 A TW 110102419A TW 202137598 A TW202137598 A TW 202137598A
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TW
Taiwan
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light
microlens
emitting element
substrate
emitting
Prior art date
Application number
TW110102419A
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English (en)
Inventor
元山陽介
淺木玲生
Original Assignee
日商索尼半導體解決方案公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Abstract

本發明之發光元件具備:第1基板41及第2基板42;發光部30,其設置於第1基板41之上方;第1微透鏡51,其形成於發光部30之上方且朝向第2基板42具有凸狀形狀;第2微透鏡52,其設置於第2基板42且朝向第1微透鏡51具有凸狀形狀;以及接合構件35,其介置於第1微透鏡51與第2微透鏡52之間。

Description

發光元件及顯示裝置、與顯示裝置之製造方法
本發明係關於一種發光元件及顯示裝置、與顯示裝置之製造方法。
近年來,不斷開發使用有機電致發光(EL:Electroluminescence)元件作為發光元件之顯示裝置(有機EL顯示器)。於該顯示裝置中,例如於針對每個像素分離形成之第1電極(下部電極,例如陽極電極)之上,形成至少包含發光層之有機層、及第2電極(上部電極,例如陰極電極)。而且,例如分別設置紅色發光元件、綠色發光元件、及藍色發光元件作為子像素,由該等子像素構成1個像素,上述紅色發光元件係將發出白色光或紅色光之有機層與紅色彩色濾光片層組合所得,上述綠色發光元件係將發出白色光或綠色光之有機層與綠色彩色濾光片層組合所,上述藍色發光元件係將發出白色光或藍色光之有機層與藍色彩色濾光片層組合所得。來自發光層之光經由第2電極(上部電極)被出射至外部。而且,為了提高光提取效率,例如自日本專利特開2008-177109號公報已知有一種設置有微透鏡之構造,例如於上下設置有2個微透鏡。又,自日本專利特開2002-124373號公報已知有一種有機發光元件,其於成為透明基板之發光部之部位具有凸透鏡形狀。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2008-177109號公報 [專利文獻2]日本專利特開2002-124373號公報
[發明所欲解決之問題]
如上所述,藉由於上下設置2個微透鏡,可提高自有機EL發光元件出射之光之利用效率。然而,如日本專利特開2008-177109號公報所揭示,將上下2個微透鏡組裝至有機EL元件之內部極其困難,且日本專利特開2002-124373號公報之圖5中揭示之上下具有2個微透鏡之有機發光元件之製造亦困難重重。
因此,本發明之目的在於,提供一種可提高正面光提取效率且製造步驟不會大幅增加之發光元件、具備該發光元件之顯示裝置、及該顯示裝置之製造方法。 [解決問題之技術手段]
用於達成上述目的之本發明之發光元件具備 第1基板及第2基板; 發光部,其設置於第1基板之上方; 第1微透鏡,其形成於發光部之上方且朝向第2基板具有凸狀形狀; 第2微透鏡,其設置於第2基板且朝向第1微透鏡具有凸狀形狀;以及 接合構件,其介置於第1微透鏡與第2微透鏡之間。
用於達成上述目的之本發明之顯示裝置具備: 第1基板及第2基板;以及 複數個發光元件單元,該發光元件單元包含設置於第1基板之第1發光元件、第2發光元件及第3發光元件,且 各發光元件具備: 發光部,其設置於第1基板之上方; 第1微透鏡,其形成於發光部之上方且朝向第2基板具有凸狀形狀; 第2微透鏡,其設置於第2基板且朝向第1微透鏡具有凸狀形狀;以及 接合構件,其介置於第1微透鏡與第2微透鏡之間。
用於達成上述目的之本發明之顯示裝置之製造方法具備以下各步驟: 準備上方設置有複數個發光部及第1微透鏡之第1基板,上述第1微透鏡形成於發光部之上方且朝向遠離第1基板之方向具有凸狀形狀; 準備具備第2微透鏡之第2基板,上述第2微透鏡朝向遠離第2基板之方向具有凸狀形狀; 於第1基板之設置有第1微透鏡之面、或第2基板之設置有第2微透鏡之面、或第1基板之設置有第1微透鏡之面及第2基板之設置有第2微透鏡之面上形成接合構件; 將第1基板與第2基板以第1微透鏡與第2微透鏡介隔接合構件對向之方式進行配置; 藉由對第1基板及第2基板施加壓力,而使第1微透鏡之頂面與第2微透鏡之頂面接觸,從而形成平坦部;以及 將第1基板與第2基板對準後,藉由接合構件將第1微透鏡與第2微透鏡貼合。
以下參照圖式並基於實施例對本發明進行說明,然而,本發明並不限定於實施例,實施例中之各種數值及材料係例示。再者,說明按照以下順序來進行。 1.本發明之發光元件、本發明之顯示裝置、及本發明之顯示裝置之製造方法之整體說明 2.實施例1(本發明之發光元件及本發明之顯示裝置) 3.實施例2(實施例1之變化) 4.實施例3(實施例1~實施例2之變化) 5.實施例4(實施例1~實施例3之變化) 6.實施例5(實施例1~實施例4之變化、本發明之顯示裝置之製造方法) 7.實施例6(實施例1~實施例5之顯示裝置之應用例) 8.其他
〈本發明之發光元件、本發明之顯示裝置、及本發明之顯示裝置之製造方法之整體說明〉 於本發明之顯示裝置中,可設為以下形態,即, 各發光元件具有共振器構造, 第1發光元件出射紅色光,第2發光元件出射綠色光,第3發光元件出射藍色光, 第1發光元件設置有使出射之紅色光通過之波長選擇機構, 第2發光元件及第3發光元件未設置有波長選擇機構。再者,為了方便起見,有時將此種本發明之顯示裝置稱為「第1形態之顯示裝置」。
以下,有時將本發明之發光元件、構成包含上述第1形態之顯示裝置之本發明之顯示裝置的本發明之發光元件、藉由本發明之發光元件之製造方法所得之本發明之發光元件總稱為「本發明之發光元件等」。
於本發明之發光元件等中,可設為第1微透鏡之頂部與第2微透鏡之頂部相接之形態。而且,於該情形時,可設為平坦部係由第1微透鏡與第2微透鏡相接之頂部所形成之形態,進而,可設為以下形態,即,於將第1微透鏡與第2微透鏡相接之平坦部之面積設為S12 、將發光部之發光區域之面積設為S0 時,滿足 0.5≦S0 /S12 ≦1.2。 進而,於該等情形時,可設為以下形態,即,於將第1微透鏡之除平坦部以外之部分之曲率半徑設為r1 、將第2微透鏡之除平坦部以外之部分之曲率半徑設為r2 時,滿足 r2 /r1 >1。 進而,於該等情形時,可設為以下形態,即,自發光部之發光區域之中央部出射之光相對於第2基板之出射角θout 為10度以下,上述自發光部之發光區域之中央部出射之光係自第1微透鏡之除平坦部以外之部分出射,通過接合構件,入射至第2微透鏡之除平坦部以外之部分,並自第2基板出射之光。再者,第1微透鏡之除平坦部以外之部分之曲率半徑r1 係指於將第1微透鏡之高度設為H1 時,於包含第1微透鏡之光軸且與特定之方向平行之方向之假想垂直面上切割第1微透鏡時的第1微透鏡之剖面中,高度方向上距離平坦部(H1 /4)之處的曲率半徑。同樣地,第2微透鏡之除平坦部以外之部分之曲率半徑r2 係指於將第2微透鏡之高度設為H2 時,於包含第2微透鏡之光軸且與特定之方向平行之方向之假想垂直面上切割第2微透鏡時的第2微透鏡之剖面中,高度方向上距離平坦部(H2 /4)之處的曲率半徑。其中,「特定之方向」係指顯示裝置之橫向方向,或者指如下方向,即於顯示裝置中將發光元件於第1方向、及與第1方向不同之第2方向上呈二維矩陣狀排列之情形時的一個方向。再者,於第1方向上之曲率半徑與第2方向上之曲率半徑不同之情形時,將曲率半徑較小之方向作為「特定之方向」。
於包含以上說明之較佳之形態之本發明之發光元件等中,為了構成聚焦系統,可設為以下形態,即,於將構成第1微透鏡之材料之折射率設為n1 、將構成第2微透鏡之材料之折射率設為n2 、將構成接合構件之材料之折射率設為n0 時,滿足n1 >n0 及n2 >n0 ,較佳為滿足n1 =n2 >n0 。或者,於包含以上說明之較佳之形態之本發明之發光元件等中,為了構成發散系統,可設為以下形態,即,於將構成第1微透鏡之材料之折射率設為n1 、將構成第2微透鏡之材料之折射率設為n2 、將構成接合構件之材料之折射率設為n0 時,滿足n1 <n0 及n2 <n0
進而,於包含以上說明之較佳之形態之本發明之發光元件等中,可設為發光部朝向第1基板具有凸狀之剖面形狀之形態。
進而,於包含以上說明之較佳之形態之本發明之發光元件等中,可設為於發光部與第1微透鏡之間具有波長選擇機構之形態,或者,可設為於第2基板與第2微透鏡之間具有波長選擇機構之形態。
作為波長選擇機構,可例舉彩色濾光片層。作為彩色濾光片層,可例舉不僅透過紅色、綠色、藍色,有時亦透過青色、洋紅色、黃色等特定之波長之彩色濾光片層。彩色濾光片層係由添加有包含所需之顏料或染料之著色劑之樹脂(例如,光硬化型樹脂)所構成,藉由選擇顏料或染料,彩色濾光片層被調整為紅色、綠色、藍色等目標波長區域之透光率較高,其他波長區域之透光率較低。此種彩色濾光片層可由周知之彩色抗蝕材料所構成。作為後述之出射白色光之發光元件,可配設透明濾光片層。或者,作為波長選擇機構,可例舉:應用光子晶體或電漿子之波長選擇元件(例如,日本專利特開2008-177191號公報中揭示之具有導體薄膜上設置有晶格狀孔構造之導體晶格構造之波長選擇機構,或基於利用繞射光柵之表面電漿子激發之波長選擇機構);利用介質多層膜之波長選擇機構,該介質多層膜係可藉由積層介質薄膜,而利用薄膜內之多重反射使特定之波長通過;包含薄膜非晶矽等無機材料之薄膜。
或者,作為顯示裝置之另一態樣,可例舉以下態樣,即, 該顯示裝置具備: 第1基板及第2基板;以及 複數個發光元件單元,該發光元件單元包含設置於第1基板之第1發光元件、第2發光元件及第3發光元件, 各發光元件具備設置於第1基板之上方之發光部, 各發光元件具有共振器構造, 第1發光元件出射紅色光,第2發光元件出射綠色光,第3發光元件出射藍色光, 第1發光元件設置有使出射之紅色光通過之波長選擇機構, 第2發光元件及第3發光元件未設置有波長選擇機構。
作為包含上述顯示裝置之另一態樣之本發明之顯示裝置,進而亦可追加發出白色光之第4發光元件、或者發出除紅色光、綠色光、藍色光以外之顏色之光之第4發光元件。作為發光元件之排列,可例舉條狀排列、三角形排列、矩形排列、Pentile排列。
本發明之發光元件等具體而言具備第1電極、形成於第1電極上之有機層、形成於有機層上之第2電極、及形成於第2電極上之保護層(平坦化層)。第1微透鏡形成於保護層上。而且,來自有機層之光經由第2電極、保護層、第1微透鏡、接合構件、第2微透鏡及第2基板,或者經由第2電極、保護層、第1微透鏡、第2微透鏡及第2基板,又,於出射光之該等光路內設置有波長選擇機構之情形時亦經由波長選擇機構,出射至外部。
作為發光部與第1微透鏡第2微透鏡之間之配置關係,可例示以下配置關係。 [A]第1微透鏡之光軸與第2微透鏡之光軸一致,通過發光區域(之後敍述)之中心。 [B]第1微透鏡之光軸與第2微透鏡之光軸不一致,第1微透鏡之光軸通過發光區域之中心。 [C]第1微透鏡之光軸與第2微透鏡之光軸一致,不通過發光區域之中心。 [D]第1微透鏡之光軸與第2微透鏡之光軸不一致,第1微透鏡之光軸不通過發光區域之中心,或第2微透鏡之光軸不通過發光區域之中心。
作為波長選擇機構之中心點(正投影於後述之包含基體之表面之假想平面(基體假想平面)時之中心點),於上述[A]之情形時,可設為通過發光區域之中心之形態,於上述[B]、[C]及[D]之情形時,可設為通過發光區域之中心之形態,或者,亦可設為不通過發光區域之中心之形態。
於上述[B]、[C]及[D]之情形時,發光區域之中心至微透鏡之光軸之距離D0 、D1 設為發光元件越位於顯示裝置之周邊部、值越大較理想。同樣,於上述[B]、[C]及[D]之情形時,若波長選擇機構之中心點不通過發光區域之中心,則發光區域之中心至波長選擇機構之中心點之距離亦設為發光元件越位於顯示裝置之周邊部、值越大較理想。其中「距離」係正投影於基體假想平面時之距離。又,「發光區域之中心」係指發光區域之面積重心點,「波長選擇機構之中心點」係指波長選擇機構之面積重心點。
本發明之顯示裝置係自第2基板出射光之頂部發光方式(上表面發光方式)之顯示裝置(上表面發光型顯示裝置)。於上表面發光型顯示裝置中,於設置波長選擇機構之情形時,可將波長選擇機構設置於第1基板之上方,如上所述,波長選擇機構可設置於第1基板側,亦可設置於第2基板側。作為本發明之顯示裝置之另一態樣,其具備第1基板、第2基板、及藉由第1基板與第2基板夾著之圖像顯示部,圖像顯示部中,包含以上說明之較佳之形態、構成之複數個發光元件呈二維矩陣狀排列。其中,發光元件形成於第1基板側。
第1電極針對每個發光元件設置。有機層針對每個發光元件設置,或者,針對發光元件共通設置。第2電極針對發光元件共通設置。即,第2電極係所謂之實心電極。於基體之下方配置有第1基板,發光區域設置於基體上。
於本發明之發光元件等中,可設為第1電極與有機層之一部分相接之構成,或者,可設為第1電極之一部分與有機層相接之構成,亦可設為第1電極與有機層相接之構成。於該等情形時,具體而言,可設為第1電極之大小小於有機層之構成,或者,可設為第1電極之大小與有機層相同之構成,或者,可設為第1電極之大小大於有機層之構成,亦可設為第1電極之緣部與有機層之間形成有絕緣層之構成。第1電極與有機層相接之區域為發光區域。有機層具備包含有機發光材料之發光層。
於本發明之發光元件等中,有機層係由發出不同顏色之光之至少2層之發光層之積層構造所構成,可設為於積層構造中發出之光之顏色為白色光之形態。即,構成紅色發光元件之有機層、構成綠色發光元件之有機層及構成藍色發光元件之有機層可設為發出白色光之構成。而且,於該情形時,發出白色光之有機層可設為具有發出紅色光之紅色發光層、發出綠色光之綠色發光層及發出藍色光之藍色發光層之積層構造之形態。或者,發出白色光之有機層可設為具有發出藍色光之藍色發光層及發出黃色光之黃色發光層之積層構造之形態,亦可設為具有發出藍色光之藍色發光層及發出橙色光之橙色發光層之積層構造之形態。具體而言,有機層可設為3層即發出紅色光(波長:620 nm~750 nm)之紅色發光層、發出綠色光(波長:495 nm~570 nm)之綠色發光層、及發出藍色光(波長:450 nm~495 nm)之藍色發光層積層所得之構造,整體上發出白色光。而且,藉由將此種發出白色光之有機層與使紅色光通過之波長選擇機構組合,構成紅色發光元件,藉由將發出白色光之有機層與使綠色光通過之波長選擇機構組合,構成綠色發光元件,藉此將發出白色光之有機層與使藍色光通過之波長選擇機構組合,構成藍色發光元件。藉由紅色發光元件、綠色發光元件及藍色發光元件等子像素之組合,構成1個像素。有時可藉由紅色發光元件、綠色發光元件、藍色發光元件及出射白色光之發光元件(或出射補色光之發光元件),構成1個像素。於由發出不同顏色之光之至少2層發光層所構成之形態之情形時,實際上有時發出不同顏色之光之發光層混合,不明確地分離成各層。
或者,有機層可設為由1層發光層所構成之形態。於該情形時,可由例如具有包含紅色發光層之有機層之紅色發光元件、具有包含綠色發光層之有機層之綠色發光元件、或具有包含藍色發光層之有機層之藍色發光元件構成發光元件。即,亦可設為構成紅色發光元件之有機層發出紅色光、構成綠色發光元件之有機層發出綠色光、構成藍色發光元件之有機層發出藍色光之形態。而且,由該等3種發光元件(子像素)構成1個像素。
作為構成保護層(平坦化層)之材料,可例示丙烯酸系樹脂、SiN、SiON、SiC、非晶矽(α-Si)、Al2 O3 、TiO2 。作為保護層之形成方法,可基於各種CVD(Chemical Vapor Deposition,化學氣相沈積)法、各種塗佈法、包括濺鍍法或真空蒸鍍法在內之各種PVD(Physical Vapor Deposition,物理氣相沈積)法、網版印刷法等各種印刷法等公知之方法形成保護層。又,作為保護層之形成方法,進而亦可採用ALD(Atomic Layer Deposition,原子層沈積)法。複數個發光元件可共用保護層,保護層亦可分離地設置於各發光元件。
作為構成接合構件之材料,可例舉丙烯酸系接著劑、環氧系接著劑、胺基甲酸酯系接著劑、矽酮系接著劑、氰基丙烯酸酯系接著劑等熱硬化型接著劑或、紫外線硬化型接著劑。
第1微透鏡、第2微透鏡例如可由丙烯酸系樹脂等周知之透明樹脂材料所構成,可藉由使透明樹脂材料熔融流動而獲得,或者,可藉由回蝕而獲得,可藉由利用灰階光罩之光微影技術與蝕刻法之組合而獲得,亦可藉由基於奈米印刷法將透明樹脂材料形成為透鏡形狀之方法而獲得。作為第1微透鏡、第2微透鏡之外形形狀,例如可例舉圓形,然而並不限定於圓形。
於本發明之發光元件等中,設置於第1基板之上方之發光部具體而言設置於第1基板之上或者形成於上方之基體之上。
基體之下或下方並無限定,設置有發光元件驅動部。發光元件驅動部例如由形成於構成第1基板之矽半導體基板上之電晶體(具體而言,例如MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,金屬氧化物半導體場效電晶體))或、設置於構成第1基板之各種基板之薄膜電晶體(TFT)所構成。構成發光元件驅動部之電晶體或TFT與第1電極可設為經由形成於基體之接觸孔(接觸插塞)連接之形態。發光元件驅動部可設為周知之電路構成。第2電極可設為於顯示裝置之外周部經由形成於基體之接觸孔(接觸插塞)與發光元件驅動部連接之形態。第1基板側形成有發光元件。第2電極可設為複數個發光元件之共通電極。即,第2電極可設為所謂之實心電極。
第1基板或第2基板可由矽半導體基板、高應變點玻璃基板、鈉玻璃(Na2 O・CaO・SiO2 )基板、硼矽酸玻璃(Na2 O・B2 O3 ・SiO2 )基板、鎂橄欖石(2MgO・SiO2 )基板、鉛玻璃(Na2 O・PbO・SiO2 )基板、表面形成有絕緣材料層之各種玻璃基板、石英基板、表面形成有絕緣材料層之石英基板、由聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)或聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯基苯酚(PVP)、聚醚碸(PES)、聚醯亞胺、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)所例示之有機聚合物(具有由高分子材料構成之具有可撓性之塑膠膜或塑膠片、塑膠基板等高分子材料之形態)所構成。第1基板與第2基板之構成材料可相同,亦可不同。其中,要求第2基板對來自發光元件之光透明。
作為構成第1電極之材料,於使第1電極作為陽極電極發揮功能之情形時,例如可例舉鉑(Pt)、金(Au)、銀(Ag)、鉻(Cr)、鎢(W)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鉭(Ta)等、功函數較高之金屬或者合金(例如,以銀作為主成分且包含0.3質量%~1質量%之鈀(Pd)及0.3質量%~1質量%之銅(Cu)之Ag-Pd-Cu合金或、Al-Nd合金、Al-Cu合金)。進而,於使用鋁(Al)及包含鋁之合金等、功函數之值較小且光反射率較高之導電材料之情形時,可藉由進行設置適當之電洞注入層等操作,提高電洞注入性,而用作陽極電極。作為第1電極之厚度,可例示0.1 μm~1 μm。或者,於設置後述之光反射層之情形時,作為構成第1電極之材料,可例舉將以下物質作為母層之透明導電性材料等各種透明導電材料:氧化銦、銦-錫氧化物(ITO,Indium Tin Oxide,包括摻雜Sn之In2 O3 、晶質ITO及非晶ITO)、銦-鋅氧化物(IZO,Indium Zinc Oxide)、銦-鎵氧化物(IGO)、摻雜銦之鎵-鋅氧化物(IGZO,In-GaZnO4 )、IFO(摻雜F之In2 O3 )、ITiO(摻雜Ti之In2 O3 )、InSn、InSnZnO、氧化錫(SnO2 )、ATO(摻雜Sb之SnO2 )、FTO(摻雜F之SnO2 )、氧化鋅(ZnO)、摻雜氧化鋁之氧化鋅(AZO)、摻雜鎵之氧化鋅(GZO)、摻雜B之ZnO、AlMgZnO(摻雜氧化鋁及氧化鎂之氧化鋅)、氧化銻、氧化鈦、NiO、尖晶石型氧化物、具有YbFe2 O4 結構之氧化物、鎵氧化物、鈦氧化物、鈮氧化物、鎳氧化物等。或者,亦可設為於介質多層膜或鋁(Al)等光反射性較高之反射膜上積層銦與錫之氧化物(ITO)或、銦與鋅之氧化物(IZO)等電洞注入特性優異之透明導電材料所得之構造。另一方面,於使第1電極作為陰極電極發揮功能之情形時,較理想為由功函數之值較小且光反射率較高之導電材料所構成,亦可藉由進行於用作陽極電極之光反射率較高之導電材料上設置適當之電子注入層等操作,提高電子注入性,而用作陰極電極。
作為構成第2電極之材料(半透光材料或透光材料),於使第2電極作為陰極電極發揮功能之情形時,較理想為由透過發射光且功函數之值較小從而可對有機層(發光層)高效地注入電子之導電材料所構成,例如可例舉鋁(Al)、銀(Ag)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鈉(Na)、鍶(Sr)、鹼金屬或鹼土類金屬與銀(Ag)[例如鎂(Mg)與銀(Ag)之合金(Mg-Ag合金)]、鎂-鈣合金(Mg-Ca合金)、鋁(Al)與鋰(Li)之合金(Al-Li合金)等、功函數較小之金屬或者合金,其中,較佳為Mg-Ag合金,作為鎂與銀之體積比,可例示Mg:Ag=5:1~30:1。或者,作為鎂與鈣之體積比,可例示Mg:Ca=2:1~10:1。作為第2電極之厚度,可例示4 nm~50 nm,較佳為4 nm~20 nm,更佳為6 nm~12 nm。或者,可例舉選自由Ag-Nd-Cu、Ag-Cu、Au及Al-Cu所組成之群中之至少1種材料。或者,亦可將第2電極設為自有機層側上述材料層與包含例如ITO或IZO之所謂之透明電極(例如,厚度3×10-8 m~1×10-6 m)積層所得之構造。對於第2電極,可設置包含鋁、鋁合金、銀、銀合金、銅、銅合金、金、金合金等低電阻材料之匯流電極(輔助電極),而使第2電極整體實現低電阻化。第2電極之平均透光率為50%~90%、較佳為60%~90%較理想。另一方面,於使第2電極作為陽極電極發揮功能之情形時,較理想為由透過發射光且功函數之值較大之導電材料所構成。
作為第1電極或第2電極之形成方法,例如可例舉:包括電子束蒸鍍法或熱絲蒸鍍法、真空蒸鍍法在內之蒸鍍法、濺鍍法、化學氣相沈積法(CVD法)或MOCVD法、離子電鍍法與蝕刻法之組合;網版印刷法或噴墨印刷法、金屬遮罩印刷法等各種印刷法;鍍覆法(電鍍法或無電解電鍍法);舉離法;雷射剝蝕法;溶膠-凝膠法等。藉由各種印刷法或鍍覆法,可直接形成具有所需之形狀(圖案)之第1電極或第2電極。再者,於形成有機層後,形成第2電極之情形時,就防止有機層產生損傷之觀點而言,特佳為基於真空蒸鍍法之類的成膜粒子之能量較小之成膜方法、或者MOCVD法等成膜方法形成。若有機層產生損傷,則有產生由漏電流之產生所導致之稱為「滅點」之非發光像素(或非發光子像素)之虞。
如上所述,有機層具備包含有機發光材料之發光層,具體而言,例如可由電洞傳輸層、發光層與電子傳輸層之積層構造、電洞傳輸層與兼作電子傳輸層之發光層之積層構造、電洞注入層、電洞傳輸層、發光層、電子傳輸層與電子注入層之積層構造等所構成。作為有機層之形成方法,可例示:真空蒸鍍法等物理氣相沈積法(PVD法);網版印刷法或噴墨印刷法等印刷法;對形成於轉印用基板上之雷射吸收層與有機層之積層構造照射雷射,使雷射吸收層上之有機層分離,對有機層進行轉印之雷射轉印法;各種塗佈法。於基於真空蒸鍍法形成有機層之情形時,例如可藉由使用所謂之金屬遮罩,使通過設置於該金屬遮罩之開口之材料沈積,而獲得有機層。
於本發明之發光元件或者顯示裝置中,形成有基體或絕緣層、層間絕緣層,作為構成該等之絕緣材料,可例舉:SiO2 、NSG(非摻雜・矽酸鹽・玻璃)、BPSG(硼・磷・矽酸鹽・玻璃)、PSG(phosphosilicate glass,磷矽酸鹽玻璃)、BSG(borosilicate glass,硼矽酸鹽玻璃)、AsSG(arsenosilicate glass,砷矽酸鹽玻璃)、SbSG(antimony silicate glass,銻矽酸鹽玻璃)、PbSG(lead silicate glass,鉛矽酸鹽玻璃)、SOG(旋塗玻璃)、LTO(Low Temperature Oxide、低溫CVD-SiO2 )、低熔點玻璃、玻璃漿等SiOx 系材料(構成矽系氧化膜之材料);包括SiON系材料之SiN系材料;SiOC;SiOF;SiCN。或者,可例舉氧化鈦(TiO2 )、氧化鉭(Ta2 O5 )、氧化鋁(Al2 O3 )、氧化鎂(MgO)、氧化鉻(CrOx )、氧化鋯(ZrO2 )、氧化鈮(Nb2 O5 )、氧化錫(SnO2 )、氧化釩(VOx )等無機絕緣材料。或者,可例舉聚醯亞胺系樹脂、環氧系樹脂、丙烯酸系樹脂等各種樹脂或、SiOCH、有機SOG、氟系樹脂等低介電常數絕緣材料(例如介電常數k(=ε/ε0 )為例如3.5以下之材料,具體而言,例如氟碳、環全氟碳聚合物、苯并環丁烯、環狀氟系樹脂、聚四氟乙烯、非晶四氟乙烯、聚芳醚、氟化芳基醚、氟化聚醯亞胺、非晶碳、派瑞林(聚對二甲苯)、氟化富勒烯),亦可例示Silk(The Dow Chemical Co.之商標,塗佈型低介電常數層間絕緣膜材料)、Flare(Honeywell Electronic Materials Co.之商標,聚芳醚(PAE)系材料)。而且,該等可單獨或適當組合使用。絕緣層或層間絕緣層、基體可具有單層構造,亦可具有積層構造。絕緣層或層間絕緣層、基體可基於各種CVD法、各種塗佈法、包括濺鍍法或真空蒸鍍法在內之各種PVD法、網版印刷法等各種印刷法、鍍覆法、電沈積法、浸漬法、溶膠-凝膠法等公知之方法形成。
於顯示裝置之出射光之最外表面(具體而言為第2基板之外表面),可形成紫外線吸收層、污染防止層、硬塗層、抗靜電層,亦可配置保護構件(例如覆蓋玻璃)。
包含以上說明之各種較佳之形態、構成之本發明之顯示裝置可設為包含有機電致發光顯示裝置(有機EL顯示裝置)之構成,發光元件可設為包含有機電致發光元件(有機EL元件)之構成。
為了更進一步提高光提取效率,有機EL顯示裝置較佳為具有共振器構造。具體而言,於由第1電極與有機層之界面所構成之第1界面(或於第1電極之下設置有層間絕緣層、層間絕緣層之下設置有光反射層之構造之情形時,由光反射層與層間絕緣層之界面所構成之第1界面)與、由第2電極與有機層之界面所構成之第2界面之間,使由發光層發出之光共振,自第2電極出射一部分光。而且,將發光層之最大發光位置至第1界面之距離設為L1 、光學距離設為OL1 ,將發光層之最大發光位置至第2界面之距離設為L2 、光學距離設為OL2 ,將m1 及m2 設為整數,此時,滿足以下式(1-1)及式(1-2)。
0.7{-Φ1 /(2π)+m1 }≦2×OL1 /λ≦1.2{-Φ1 /(2π)+m1 }           (1-1) 0.7{-Φ2 /(2π)+m2 }≦2×OL2 /λ≦1.2{-Φ2 /(2π)+m2 }           (1-2) 其中, λ:發光層所產生之光之光譜之最大峰波長(或者,發光層所產生之光中之所需波長); Φ1 :藉由第1界面反射之光之相位偏移量(單位:弧度),其中,-2π<Φ1 ≦0; Φ2 :藉由第2界面反射之光之相位偏移量(單位:弧度),其中,-2π<Φ2 ≦0。
其中,m1 之值為0以上之值,m2 之值獨立於m1 之值,為0以上之值,可例示(m1 ,m2 )=(0,0)之形態、(m1 ,m2 )=(0,1)之形態、(m1 ,m2 )=(1,0)之形態、(m1 ,m2 )=(1,1)之形態。
發光層之最大發光位置至第1界面之距離L1 係指發光層之最大發光位置至第1界面之實際距離(物理距離),發光層之最大發光位置至第2界面之距離L2 係指發光層之最大發光位置至第2界面之實際距離(物理距離)。又,光學距離亦稱為光路長度,一般指光線通過折射率n之介質距離L時之n×L。以下亦相同。因此,於將平均折射率設為nave 時,存在 OL1 =L1 ×nave OL2 =L2 ×nave 之關係。其中,平均折射率nave 係指合計構成有機層(或有機層、第1電極及層間絕緣層)之各層之折射率與厚度之積除以有機層(或有機層、第1電極及層間絕緣層)之厚度所得者。
第1電極或光反射層及第2電極吸收入射之一部分光,反射剩餘之光。因此,所反射之光產生相位偏移。該相位偏移量Φ1 、Φ2 可藉由利用例如橢圓偏光計測定構成第1電極或光反射層及第2電極之材料之複折射率之實數部分與虛數部分之值,基於該等值進行計算而求出(例如參照"Principles of Optic", Max Born and Emil Wolf, 1974 (PERGAMON PRESS))。有機層或層間絕緣層等之折射率亦可藉由利用橢圓偏光計進行測定而求出。
作為構成光反射層之材料,可例舉鋁、鋁合金(例如Al-Nd或Al-Cu)、Al/Ti積層構造、Al-Cu/Ti積層構造、鉻(Cr)、銀(Ag)、銀合金(例如Ag-Pd-Cu、Ag-Sm-Cu)、銅、銅合金、金、金合金,例如可藉由以下方法形成:包括電子束蒸鍍法或熱絲蒸鍍法、真空蒸鍍法之蒸鍍法,濺鍍法,CVD法或離子電鍍法;鍍覆法(電鍍法或無電解電鍍法);舉離法;雷射剝蝕法;溶膠-凝膠法等。
如此,於具有共振器構造之有機EL顯示裝置中,實際上包含發出白色光之有機層之紅色發光元件(有時為藉由將發出白色光之有機層與使紅色光通過之波長選擇機構組合而構成之紅色發光元件)使由發光層發出之紅色光共振,而使帶紅色之光(於紅色之區域具有光譜峰之光)自第2電極出射。又,包含發出白色光之有機層之綠色發光元件(有時為藉由將發出白色光之有機層與使綠色光通過之波長選擇機構組合而構成之綠色發光元件)使由發光層發出之綠色光共振,而使帶綠色之光(於綠色之區域具有光譜之峰之光)自第2電極出射。又,包含發出白色光之有機層之藍色發光元件(有時為藉由將發出白色光之有機層與使藍色光通過之波長選擇機構組合而構成之藍色發光元件)使由發光層發出之藍色光共振,而使帶藍色之光(於藍色之區域具有光譜之峰之光)自第2電極出射。即,只要決定發光層所產生之光中之所需波長λ(具體而言為紅色之波長、綠色之波長、藍色之波長),並基於式(1-1)、式(1-2)求出紅色發光元件、綠色發光元件、藍色發光元件各自之OL1 、OL2 等各種參數,從而設計各發光元件即可。例如,據日本專利特開2012-216495之段落號[0041]中記載,揭示一種具有將有機層作為共振部之共振器構造之有機EL元件,且為了能夠實現適當調整發光點(發光面)至反射面之距離,有機層之膜厚較佳為80 nm以上、500 nm以下,更佳為150 nm以上、350 nm以下。
作為有機EL顯示裝置,較理想為電洞傳輸層(電洞供給層)之厚度與電子傳輸層(電子供給層)之厚度大致相等。或者,還可使電子傳輸層(電子供給層)厚於電洞傳輸層(電洞供給層),藉此,能夠實現低驅動電壓且高效率化所需且對於發光層充分電子供給。即,於相當於陽極電極之第1電極與發光層之間配置電洞傳輸層,而且以較電子傳輸層薄之膜厚形成該電洞傳輸層,藉此能夠增大電洞之供給。並且,藉此,可獲得電洞與電子恰好且載子供給量亦非常多之載子平衡,因此可獲得較高之發光效率。又,由於電洞與電子恰好,故而載子平衡不易崩壞,驅動所致之劣化受到抑制,可延長發光壽命。
顯示裝置例如可用作構成個人電腦之監視器裝置,亦可用作組裝在電視接收機或行動電話、PDA(攜帶型資訊終端,Personal Digital Assistant)、遊戲裝置中之監視器裝置。或者,還可用於電子觀景窗(Electronic View Finder,EVF)或頭部配戴型顯示器(Head Mounted Display,HMD)。或者,還可構成電子書、電子報紙等電子紙、廣告牌、海報、黑板等公告板、代替印表機用紙之可再寫紙、家電製品之顯示部、點卡等卡顯示部、電子廣告、電子POP(point of purchase,購買點)之圖像顯示裝置。可將本發明之顯示裝置用作發光裝置,構成包括液晶顯示裝置用之背光裝置或面狀光源裝置在內之各種照明裝置。頭部配戴型顯示器例如具備 (一)配戴於觀察者之頭部之框架、及 (二)安裝於框架之圖像顯示裝置, 圖像顯示裝置具備 (A)本發明之顯示裝置、及 (B)供自本發明之顯示裝置出射之光入射、出射之光學裝置, 光學裝置包含: (B-1)導光板,其將因全反射而於內部傳播之自本發明之顯示裝置入射之光向觀察者出射; (B-2)第1偏向機構(例如包含體積全像繞射光柵膜),其使入射至導光板之光偏向,以使入射至導光板之光於導光板之內部被全反射;及 (B-3)第2偏向機構(例如包含體積全像繞射光柵膜),其使因全反射而於導光板之內部傳播之光偏向複數次,以使因全反射而於導光板之內部傳播之光自導光板出射。 [實施例1]
實施例1係關於一種本發明之發光元件及本發明之顯示裝置。圖1表示實施例1之顯示裝置之模式性局部剖視圖。實施例1之顯示裝置包含有機EL顯示裝置,發光元件包含有機EL元件。又,實施例1之顯示裝置係自第2基板出射光之頂部發光方式(上表面發光方式)之顯示裝置(上表面發光型顯示裝置),且於第1基板側設置有作為波長選擇機構之彩色濾光片層。即,彩色濾光片層具有晶載彩色濾光片層構造(OCCF構造)。
實施例1之發光元件10具備: 第1基板41及第2基板42; 發光部30,其設置於第1基板41之上方; 第1微透鏡51,其形成於發光部30之上方且朝向第2基板42具有凸狀形狀; 第2微透鏡52,其設置於第2基板42且朝向第1微透鏡51具有凸狀形狀;以及 接合構件35,其介置於第1微透鏡51與第2微透鏡52之間。
又,實施例1之顯示裝置具備: 第1基板41及第2基板42;以及 複數個發光元件單元,該發光元件單元包含設置於第1基板41之第1發光元件101 、第2發光元件102 及第3發光元件103 ,且 各發光元件10具備: 發光部30,其設置於第1基板41之上方; 第1微透鏡51,其形成於發光部30之上方且朝向第2基板42具有凸狀形狀; 第2微透鏡52,其設置於第2基板42且朝向第1微透鏡51具有凸狀形狀;以及 接合構件35,其介置於第1微透鏡51與第2微透鏡52之間。
而且,作為實施例1之發光元件10,為了構成聚焦系統,於將構成第1微透鏡51之材料之折射率設為n1 、將構成第2微透鏡52之材料之折射率設為n2 、將構成接合構件35之材料之折射率設為n0 時,滿足n1 >n0 及n2 >n0 ,較佳為滿足n1 =n2 >n0 。具體而言,設為 n1 =n2 =1.55 n0 =1.35。 第1微透鏡51及第2微透鏡52包含丙烯酸系接著劑,接合構件(密封樹脂層)35亦包含丙烯酸系接著劑(其中,構成第1微透鏡51及第2微透鏡52之丙烯酸系接著劑不同)。第1微透鏡51與第2微透鏡52藉由接合構件35貼合。而且,第1微透鏡51之光軸LN'與第2微透鏡52之光軸LN"一致,通過發光區域之中心LN。又,波長選擇機構(彩色濾光片層CF)之波長選擇機構之中心點通過發光區域之中心LN。
又,於實施例1中,發光元件10於發光部30與第1微透鏡51之間具有波長選擇機構。波長選擇機構具體而言包括彩色濾光片層CFR 、CFG 、CFB ,彩色濾光片層CFR 、CFG 、CFB 設置於第1基板側。
於實施例1或後述之實施例2~實施例5之顯示裝置中,1個像素係由3個發光元件即第1發光元件101 、第2發光元件102 及第3發光元件103 所構成。構成第1發光元件101 之有機層33、構成第2發光元件102 之有機層33及構成第3發光元件103 之有機層33發出白色光。即,出射紅色光之第1發光元件101 係由發出白色光之有機層33與紅色彩色濾光片層CFR 之組合所構成。出射綠色光之第2發光元件102 係由發出白色光之有機層33與綠色彩色濾光片層CFG 之組合所構成。出射藍色光之第3發光元件103 係由發出白色光之有機層33與藍色彩色濾光片層CFB 之組合所構成。有機層33整體上發出白色光。像素數例如為1920×1080,1個發光元件(顯示元件)構成1個子像素,發光元件(具體而言為有機EL元件)為像素數之3倍。
於實施例1或後述之實施例2~實施例5之顯示裝置中,發光元件具體而言由 第1電極31、 形成於第1電極31上之有機層33、 形成於有機層33上之第2電極32、 形成於第2電極32上之保護層(平坦化層)34、及 形成於保護層34上之彩色濾光片層CF(CFR 、CFG 、CFB ) 所構成。
而且,來自有機層33之光經由第2電極32、保護層34、彩色濾光片層CF、第1微透鏡51、接合構件35、第2微透鏡52、基底層36及第2基板42出射至外部。
第1電極31針對每個發光元件101 、102 、103 設置,形成於基體26上。第2電極32針對發光元件101 、102 、103 共通設置。即,第2電極32係所謂之實心電極。於包含絕緣材料之基體26之下方配置有第1基板41,於彩色濾光片層CFR 、CFG 、CFB 之頂面之上方配置有第2基板42。
於基於CVD法形成之包含SiON之基體26之下方,設置有發光元件驅動部。發光元件驅動部可設為周知之電路構成。發光元件驅動部係由形成於相當於第1基板41之矽半導體基板上之電晶體(具體而言為MOSFET)所構成。包含MOSFET之電晶體20係由形成於第1基板41上之閘極絕緣層22、形成於閘極絕緣層22上之閘極電極21、形成於第1基板41之源極/汲極區域24、形成於源極/汲極區域24之間之通道形成區域23、以及圍繞通道形成區域23及源極/汲極區域24之元件分離區域25所構成。電晶體20與第1電極31經由設置於基體26之接觸插塞27電性連接。再者,於圖式中,針對每個發光元件驅動部圖示1個電晶體20。
又,於包含絕緣材料之基體26之上,如上所述,針對每個發光元件設置有第1電極31。而且,具有底部露出第1電極31之開口部28'之絕緣層28形成於基體26之上,有機層33至少形成於自開口部28'之底部露出之第1電極31之上。具體而言,有機層33形成於自開口部28'之底部露出之第1電極31之上至絕緣層28之上,絕緣層28形成於第1電極31至基體26之上。有機層33之實際發光之部分由絕緣層28圍繞。即,發光區域係由第1電極31與形成於第1電極31上之有機層33相接之區域所構成,設置於基體26之上,由絕緣層28圍繞之有機層33之區域相當於發光區域。絕緣層28及第2電極32由包含SiN之保護層34覆蓋。
第2電極32於顯示裝置之外周部經由形成於基體26之未圖示之接觸孔(接觸插塞)與發光元件驅動部連接。再者,於顯示裝置之外周部,可於第2電極32之下方設置與第2電極32連接之輔助電極,將輔助電極與發光元件驅動部連接。
第1電極31作為陽極電極發揮功能,第2電極32作為陰極電極發揮功能。第1電極31包含光反射材料,具體而言包含Al-Nd合金,第2電極32包含ITO等透明導電材料。第1電極31係基於真空蒸鍍法與蝕刻法之組合所形成。又,第2電極32係藉由特別是真空蒸鍍法之類的、成膜粒子之能量較小之成膜方法所成膜。第1基板41包含矽半導體基板,第2基板42包含玻璃基板。
於實施例1中,有機層33具有電洞注入層(HIL:Hole Injection Layer)、電洞傳輸層(HTL:Hole Transport Layer)、發光層、電子傳輸層(ETL:Electron Transport Layer)及電子注入層(EIL:Electron InjectionLayer)之積層構造。發光層係由發出不同顏色之光之至少2層發光層所構成,自有機層33出射之光為白色。具體而言,發光層具有3層即發出紅色光之紅色發光層、發出綠色光之綠色發光層及發出藍色光之藍色發光層積層所得之構造。發光層可設為2層即發出藍色光之藍色發光層及發出黃色光之黃色發光層積層所得之構造(整體上發出白色光),亦可設為2層即發出藍色光之藍色發光層及發出橙色光之橙色發光層積層所得之構造(整體上發出白色光)。如上所述,應顯示紅色之第1發光元件101 具備紅色彩色濾光片層CFR ,應顯示綠色之第2發光元件102 具備綠色彩色濾光片層CFG ,應顯示藍色之第3發光元件103 具備藍色彩色濾光片層CFB 。第1發光元件101 、第2發光元件102 及第3發光元件103 除彩色濾光片層CFR 、CFG 、CFB 以外,具有相同之構成、構造。
電洞注入層係提高電洞注入效率之層,且作為防止洩漏之緩衝層發揮功能,厚度例如為2 nm~10 nm左右。電洞注入層例如包含由以下式(A)或式(B)所表示之六氮聯三伸苯(hexaazatriphenylene)衍生物。再者,電洞注入層之端面與第2電極相接之狀態會成為像素間之亮度不均產生之主要原因,會導致顯示畫質降低。
Figure 02_image001
其中,R1 ~R6 分別獨立地為選自氫、鹵素、羥基、胺基、芳胺基、碳數20以下之經取代或未經取代之羰基、碳數20以下之經取代或未經取代之羰基酯基、碳數20以下之經取代或未經取代之烷基、碳數20以下之經取代或未經取代之烯基、碳數20以下之經取代或未經取代之烷氧基、碳數30以下之經取代或未經取代之芳基、碳數30以下之經取代或未經取代之雜環基、腈基、氰基、硝基、或、矽烷基中之取代基,相鄰之Rm (m=1~6)可經由環狀結構互相鍵結。又,X1 ~X6 分別獨立地為碳或氮原子。
Figure 02_image003
電洞傳輸層係提高電洞向發光層之傳輸效率之層。於發光層中,若施加電場,則電子與電洞發生再結合,光產生。電子傳輸層係提高電子向發光層之傳輸效率之層,電子注入層係提高電子向發光層之注入效率之層。
電洞傳輸層例如包含厚度為40 nm左右之4,4',4''-三(3-甲基苯基苯基胺基)三苯胺(m-MTDATA)或α-萘基苯基二胺(αNPD)。
發光層係藉由混色產生白色光者,例如,如上所述,係由紅色發光層、綠色發光層及藍色發光層積層所成。
於紅色發光層中,藉由施加電場,自第1電極31注入之電洞之一部分與自第2電極32注入之電子之一部分發生再結合,紅色光產生。此種紅色發光層例如包含紅色發光材料、電洞傳輸性材料、電子傳輸性材料及兩性電荷傳輸性材料中之至少1種材料。紅色發光材料可為螢光性之材料,亦可為磷光性之材料。厚度為5 nm左右之紅色發光層例如包含於4,4-雙(2,2-二苯基乙烯基)聯苯(DPVBi)中混合30質量%之2,6-雙[(4'-甲氧基二苯基胺基)苯乙烯基]-1,5-二氰基萘(BSN)所得者。
於綠色發光層中,藉由施加電場,自第1電極31注入之電洞之一部分與自第2電極32注入之電子之一部分發生再結合,綠色光產生。此種綠色發光層例如包含綠色發光材料、電洞傳輸性材料、電子傳輸性材料及兩性電荷傳輸性材料中之至少1種材料。綠色發光材料可為螢光性之材料,亦可為磷光性之材料。厚度為10 nm左右之綠色發光層例如包含於DPVBi中混合5質量%之香豆素6所得者。
於藍色發光層中,藉由施加電場,自第1電極31注入之電洞之一部分與自第2電極32注入之電子之一部分發生再結合,藍色光產生。此種藍色發光層例如包含藍色發光材料、電洞傳輸性材料、電子傳輸性材料及兩性電荷傳輸性材料中之至少1種材料。藍色發光材料可為螢光性之材料,亦可為磷光性之材料。厚度為30 nm左右之藍色發光層例如包含於DPVBi中混合2.5質量%之4,4'-雙[2-{4-(N,N-二苯基胺基)苯基}乙烯基]聯苯(DPAVBi)所得者。
厚度為20 nm左右之電子傳輸層例如包含8-羥基喹啉鋁(Alq3)。厚度為0.3 nm左右之電子注入層例如包含LiF或者Li2 O等。
其中,構成各層之材料係例示,並不限定於該等材料。又,例如發光層可由藍色發光層與黃色發光層所構成,亦可由藍色發光層與橙色發光層所構成。
以下對圖1所示之實施例1之發光元件之製造方法之概要進行說明。
[步驟-100] 首先,基於公知之MOSFET製造工藝於矽半導體基板(第1基板41)形成發光元件驅動部。
[步驟-110] 其次,基於CVD法於整個面形成基體26。
[步驟-120] 接著,於位於電晶體20之一源極/汲極區域之上方之基體26之部分,基於光微影技術及蝕刻技術形成連接孔。其後,於包含連接孔之基體26之上基於例如濺鍍法形成金屬層,其次,基於光微影技術及蝕刻技術對金屬層進行圖案化,藉此,可於基體26之一部分之上形成第1電極31。第1電極31可針對各發光元件分離設置。同時,可於連接孔內形成將第1電極31與電晶體20電性連接之接觸孔(接觸插塞)27。
[步驟-130] 其後,基於例如CVD法於整個面形成絕緣層28後,基於光微影技術及蝕刻技術於第1電極31上之絕緣層28之一部分形成開口部28'。第1電極31自開口部28'之底部露出。
[步驟-140] 其次,於第1電極31及絕緣層28之上基於例如真空蒸鍍法或濺鍍法等PVD法、旋轉塗佈法或模嘴塗佈法等塗佈法等使有機層33成膜。其次,基於例如真空蒸鍍法等於整個面形成第2電極32。如此,可於第1電極31上形成有機層33及第2電極32。
[步驟-150] 其後,藉由例如CVD法或PVD法、或者藉由塗佈法於整個面形成保護層34。繼而,於保護層34之上基於周知之方法形成彩色濾光片層CFR 、CFG 、CFB
[步驟-160] 接著,於彩色濾光片層CF(CFR 、CFG 、CFB )之上形成用於形成第1微透鏡51之第1透鏡形成層,於其上形成第1抗蝕材料層。繼而,藉由對第1抗蝕材料層進行圖案化,進而實施加熱處理,藉此使第1抗蝕材料層成為透鏡形狀。其次,藉由對第1抗蝕材料層及第1透鏡形成層進行回蝕,將形成於第1抗蝕材料層之形狀轉印於第1透鏡形成層。如此,可獲得第1微透鏡51。
[步驟-170] 另一方面,於第2基板42形成基底層36,於基底層36之上形成用於形成第2微透鏡52之第2透鏡形成層,於其上形成第2抗蝕材料層。繼而,對第2抗蝕材料層進行圖案化,進而實施加熱處理,藉此使第2抗蝕材料層成為透鏡形狀。其次,藉由對第2抗蝕材料層及第2透鏡形成層進行回蝕,將形成於第2抗蝕材料層之形狀轉印於第2透鏡形成層。如此,可獲得第2微透鏡52。
[步驟-180] 繼而,經由接合構件(密封樹脂層)35,將第1基板41與第2基板42具體而言即第1微透鏡51與第2微透鏡52貼合。如此,可獲得圖1所示之顯示裝置(有機EL顯示裝置)。
於實施例1之發光元件或顯示裝置中,設置第1微透鏡及第2微透鏡,藉此可使來自有機層之光聚焦(或者發散)為所需之狀態,其結果,可控制視角特性,亦可提高正面光提取效率。而且,於發光元件之製造步驟中,可於上述[步驟-160]中,於平坦之彩色濾光片層之上,形成上凸之第1微透鏡,又,亦可與第1微透鏡之形成獨立,於上述[步驟-170]中,於平坦之基底層之上,形成上凸之第2微透鏡。由此,與例如假定於平坦之彩色濾光片層之上形成上凸之第1微透鏡,其次於整個面形成平坦化層,於平坦化層之上進而形成上凸之第2微透鏡之步驟之情形相比,發光元件、顯示裝置之製造步驟不會大幅增加,可實現製造步驟之簡化。 [實施例2]
實施例2係實施例1之變化。圖2表示實施例2之顯示裝置之模式性局部剖視圖(包含實施例2之發光元件之模式性局部剖視圖),圖3表示實施例2之發光元件之模式性局部剖視圖。再者,圖3所示之光線之行為中,由構成各層之材料之折射率之不同所引起之光線之行進方向發生變化之情況之圖示省略。
於實施例2之發光元件10中,第1微透鏡51之頂部與第2微透鏡52之頂部相接。而且,平坦部53係由第1微透鏡51與第2微透鏡52相接之頂部所形成。如圖3所示,於將平坦部53之面積設為S12 、將發光部30之發光區域之面積設為S0 時,滿足 0.5≦S0 /S12 ≦1.2。 進而,於將第1微透鏡51之除平坦部53以外之部分51A之曲率半徑設為r1 、將第2微透鏡52之除平坦部53以外之部分52A之曲率半徑設為r2 時,滿足 r2 /r1 >1。 進而,自發光部30之發光區域之中央部O出射之光相對於第2基板42之出射角θout 為10度以下,上述自發光部30之發光區域之中央部O出射之光係自第1微透鏡51之除平坦部53以外之部分出射,通過接合構件35,入射至第2微透鏡52之除平坦部53以外之部分,並自第2基板42出射之光。第1微透鏡51與第2微透鏡52藉由接合構件35貼合。
於實施例2之發光元件10中,來自有機層33之光經由第2電極32、保護層34、彩色濾光片層CF、第1微透鏡51、接合構件35、第2微透鏡52、基底層36及第2基板42出射至外部。又,來自有機層33之光經由第2電極32、保護層34、彩色濾光片層CF、第1微透鏡51、平坦部53、第2微透鏡52、基底層36及第2基板42出射至外部。
於實施例2之發光元件中,例如自發光部30之中央部O出射、朝向第1微透鏡51之周緣部51A之附近之光線於第1微透鏡51與接合構件35之界面,n1 >n0 ,因此,於朝向第1微透鏡51之光軸之方向彎曲。根據第1微透鏡51之形狀,朝向第1微透鏡51之周緣部51A之附近之光線其相對於第1微透鏡51與接合構件35之界面(第1微透鏡51之光出射面(外表面))之入射角變大,由於n1 與n0 之折射率差,於朝向第1微透鏡51之光軸之方向大幅彎曲。而且,經由接合構件35入射至第2微透鏡52之周緣部52A之光於朝向第2微透鏡52之光軸之方向彎曲,最終出射至外部。其中,若滿足r2 /r1 >1,則可抑制入射至第2微透鏡52之光於朝向第2微透鏡52之光軸之方向過度彎曲。又,若滿足 0.5≦S0 /S12 ≦1.2, 則可進一步提高正面光提取效率,且藉由設置後述之黑矩陣層BM,可更進一步提高正面光提取效率。
實施例2之顯示裝置可基於以下製造方法製造。
[步驟-200] 準備上方設置有複數個發光部30及第1微透鏡51之第1基板41,上述第1微透鏡51形成於發光部30之上方且朝向遠離第1基板41之方向具有凸狀形狀。具體而言,執行與實施例1之[步驟-100]~[步驟-160]相同之步驟。
[步驟-210] 另一方面,準備具備第2微透鏡52之第2基板42,上述第2微透鏡52朝向遠離第2基板42之方向具有凸狀形狀。具體而言,執行與實施例1之[步驟-170]相同之步驟。
[步驟-220] 繼而,於第1基板41之設置有第1微透鏡51之面、或第2基板42之設置有第2微透鏡52之面、或第1基板41之設置有第1微透鏡51之面及第2基板42之設置有第2微透鏡52之面上形成接合構件35。具體而言,例如塗佈接合構件35。
[步驟-230] 其次,將第1基板41與第2基板42以第1微透鏡51與第2微透鏡52介隔接合構件35對向之方式進行配置,藉由對第1基板41及第2基板42施加壓力,而使第1微透鏡51之頂面與第2微透鏡52之頂面接觸,從而形成平坦部53。具體而言,例如可藉由將第1基板41載置於固定台上,將第2基板42載置於XYZ台上,使第2基板42於Z方向(即朝向第1基板41)移動,而形成平坦部53。該狀態下之對準為粗略對準(rough alignment)(粗略之位置對準)。再者,第1微透鏡51及第2微透鏡52具有可形成平坦部53之程度之柔軟性。
[步驟-240] 其後,將第1基板41與第2基板42對準。第1基板41與第2基板42之對準例如可藉由利用適當裝置檢測設置於第1基板41之對準標記與設置於第2基板42之對準標記,使載置於XYZ台之第2基板42於XY方向微少量移動而進行。該狀態下之對準為精密對準(fine alignment)(精密之位置對準)。繼而,藉由接合構件35將第1微透鏡51與第2微透鏡52貼合。貼合時之接合構件35之硬化方法可根據構成接合構件35之材料適當決定。藉由以上,可獲得實施例2之顯示裝置。
再者,實施例2之顯示裝置之變化例-1之模式性局部剖視圖如圖4所示,可設為不形成平坦部53使第1微透鏡51與第2微透鏡52藉由頂面接觸之狀態。 [實施例3]
實施例3係實施例1~實施例2之變化。圖5表示實施例3之發光元件之模式性局部剖視圖,圖6表示用於說明來自實施例3之發光元件之光之行為之、發光元件之模式性局部剖視圖。
於實施例3之發光元件10中,發光部30'朝向第1基板41具有凸狀之剖面形狀。具體而言, 於基體26之表面26A設置有凹部29, 第1電極31之至少一部分仿照凹部29之頂面之形狀形成, 有機層33至少一部分仿照第1電極31之頂面之形狀形成於第1電極31上, 第2電極32仿照有機層33之頂面之形狀形成於有機層33上, 平坦化層34形成於第2電極32上。
於實施例3之發光元件中,於凹部29內,第1電極31之全部可仿照凹部29之頂面之形狀形成,有機層33之全部可仿照第1電極31之頂面之形狀形成於第1電極31上。
於實施例5之發光元件10中,於第2電極32與平坦化層34之間形成有保護膜34'。保護膜34'仿照第2電極32之頂面之形狀形成。其中,於將構成平坦化層34之材料之折射率設為n3 、將構成保護膜34'之材料之折射率設為n4 時,滿足n3 >n4 。(n3 -n4 )之值並無限定,可例示0.1~0.6。具體而言,構成平坦化層34之材料包含於包含丙烯酸系樹脂之母材中添加TiO2 調整(提高)折射率所得之材料、或者於包含種類與彩色抗蝕材料相同之材料(其中,為不添加顏料之無色透明材料)之母材中添加TiO2 調整(提高)折射率所得之材料,構成保護膜34'之材料包含SiN、SiON、Al2 O3 、或TiO2 。再者,例如, n3 =2.0 n4 =1.6。 藉由形成此種保護膜34',如圖6所示,自有機層33出射之一部分光通過第2電極32及保護膜34',入射至平坦化層34,或自有機層33出射之一部分光藉由第1電極31反射,通過第2電極32及保護膜34',入射至平坦化層34。如此,藉由保護膜34'及平坦化層34形成內部透鏡,其結果,可使自有機層33出射之光於朝向發光元件之中央部側之方向聚光。
或者,於實施例1之發光元件中,將自有機層33出射、經由第2電極32入射至平坦化層34時之光之入射角設為θi ,將入射至平坦化層34之光之折射角設為θr ,此時,滿足若|θr |≠0,則 |θi |>|θr |。 藉由滿足此種條件,自有機層33出射之一部分光通過第2電極32,入射至平坦化層34,或自有機層33出射之一部分光藉由第1電極31反射,通過第2電極32,入射至平坦化層34。如此形成內部透鏡,其結果,可使自有機層33出射之光於朝向發光元件之中央部側之方向聚光。
如以上所述,藉由形成凹部,與第1電極、有機層、第2電極具有平坦之積層構造之情形相比,正面光提取效率可更進一步提高。
為了於應形成發光元件之基體26之部分形成凹部29,具體而言,於包含SiO2 之基體26之上形成包含SiN之遮罩層61,於遮罩層61之上形成賦予了用於形成凹部之形狀的抗蝕層62(參照圖24A及圖24B)。繼而,藉由對抗蝕層62及遮罩層61進行回蝕,將形成於抗蝕層62之形狀轉印於遮罩層61(參照圖24C)。其次,於整個面形成抗蝕層63後(參照圖25A),對抗蝕層63、遮罩層61及基體26進行回蝕,藉此可於基體26上形成凹部29(參照圖25B)。藉由適當選擇抗蝕層63之材料且適當設定對抗蝕層63、遮罩層61及基體26進行回蝕時之蝕刻條件,可於基體26上形成凹部29,具體而言,藉由選擇抗蝕層63之蝕刻速度較遮罩層61之蝕刻速度慢之材料系及蝕刻條件,可於基體26上形成凹部29。
或者,還於基體26上形成具有開口部65之抗蝕層64(參照圖26A)。繼而,經由開口部65對基體26進行濕式蝕刻,藉此可於基體26上形成凹部29(參照圖26B)。
又,基於例如ALD法,於整個面形成保護膜34'即可。保護膜34'係仿照第2電極32之頂面形狀形成於第2電極32上,於凹部29內具有相同厚度。其次,基於塗佈法,於整個面形成平坦化層34後,對平坦化層34之頂面進行平坦化處理即可。
如此,於實施例3之發光元件中,於基體之表面設置有凹部,第1電極、有機層、第2電極係實質上仿照凹部之頂面形狀所形成。而且,由於如此形成有凹部,故而可使凹部作為一種凹面鏡發揮功能,其結果,可進一步提高正面光提取效率,從而明顯提高電流-發光效率,且使製造步驟不會大幅增加。又,由於有機層之厚度為一定厚度,故而可易於形成共振器構造。進而,由於第1電極之厚度為一定之厚度,故而可抑制因第1電極之厚度變化而產生取決於觀察顯示裝置之角度的第1電極之色差或亮度變化等現象。
再者,除凹部29以外之區域亦由第1電極32、有機層33及第2電極32之積層構造所構成,因此,光亦自該區域出射。藉此,有可能產生聚光效率之降低、由來自相鄰像素之漏光所導致之單色色度之降低。其中,由於絕緣層28與第1電極31之交界成為發光區域端,故而可藉由使該交界最佳化,而實現光出射之區域之最佳化。
特別是像素間距較小之微型顯示器中,即便減小凹部之深度於凹部內形成有機層,亦可實現較高之正面光提取效率,因此,適合用於今後面向行動電話之用途。於實施例3之發光元件之模擬結果中,與先前之發光元件相比,電流-發光效率提高3.5倍,可實現發光元件、顯示裝置之長壽命化、高亮度化。又,於智能眼鏡、AR(擴增實境,Augmented Reality)眼鏡、EVR(electronic video recorder,電子錄像機)中之用途明顯拓展。
凹部之深度越深,越可使自有機層出射、且藉由第1電極反射之光於朝向發光元件之中央部側之方向聚光。然而,於凹部之深度較深之情形時,有時不易於凹部之上部形成有機層。然而,由於內部透鏡藉由保護膜及平坦化層形成,故而即便凹部之深度較淺,亦可使藉由第1電極反射之光於朝向發光元件之中央部側之方向聚光,可進一步提高正面光提取效率。而且,由於內部透鏡針對有機層自對準(自調整)地形成,故而有機層與內部透鏡之間不會產生位置對準不均。又,藉由凹部及內部透鏡之形成,可使通過彩色濾光片層之光相對於基體假想平面之角度增大,因此,可有效防止相鄰像素間之混色產生。而且,藉此,由相鄰像素間之光學混色所導致之色域降低得到改善,因此可實現顯示裝置之色域之提高。又,一般而言,使有機層與透鏡越接近,則可越高效地廣角度擴展光,由於內部透鏡與有機層之間之距離非常短,故而發光元件之設計寬、設計自由度變廣。而且,藉由適當選擇保護膜之厚度或材料,可改變內部透鏡與有機層之間之距離或內部透鏡之曲率,發光元件之設計寬、設計自由度進一步變廣。進而,由於內部透鏡之形成無需熱處理,故而有機層亦不會產生損傷。
於圖5所示之例中,將於包含凹部29之軸線AX之假想平面切斷凹部29時之凹部29之剖面形狀設為圓滑之曲線,但如圖7A所示,可將剖面形狀設為梯形之一部分,或者,如圖7B所示,亦可設為直線狀之斜面29A與包含圓滑之曲線之底部29B之組合。再者,於圖7A及圖7B中,省略第2微透鏡52或基底層36之圖示。藉由將凹部29之剖面形狀設為該等形狀,可增大斜面29A之傾斜角,其結果,即便於凹部29之深度較淺之形狀之情形時,亦可提高對自有機層33出射、且藉由第1電極31反射之光之正面方向之提取。 [實施例4]
實施例4係實施例1~實施例3之變化。圖8、圖9、圖10表示作為實施例1之變化例之實施例4之顯示裝置之模式性局部剖視圖,發光部30、第1微透鏡51與第2微透鏡52之間之配置關係如以下所述。
即,如圖8所示,第1微透鏡51之光軸LN'與第2微透鏡52之光軸LN"不一致,第1微透鏡51之光軸LN'通過發光區域之中心LN。將光軸LN'與光軸LN"之偏移量藉由D1 表示。
或者,如圖9所示,第1微透鏡51之光軸LN'與第2微透鏡52之光軸LN"一致,不通過發光區域之中心LN。將光軸LN'、LN"與發光區域之中心LN之偏移量藉由D0 表示。
或者,如圖10所示,第1微透鏡51之光軸LN'與第2微透鏡52之光軸LN"不一致,第1微透鏡51之光軸LN'不通過發光區域之中心LN,或第2微透鏡52之光軸LN"不通過發光區域之中心LN。將光軸LN'與發光區域之中心LN之偏移量藉由D0 表示,將光軸LN'與光軸LN"之偏移量藉由D1 表示。
藉由採用該等發光部30、第1微透鏡51與第2微透鏡52之間之配置關係,可控制自發光元件出射之光之方向。於位於遠離顯示裝置之中央區域之區域之發光元件中,若採用實施例4之構成,則可使圖像集中於顯示裝置之中央區域之上方。越遠離顯示裝置之中央區域,則可使D0 、D1 之值越大。波長選擇機構(彩色濾光片層CF)之中心點可設為通過發光區域之中心LN之形態,或者亦可設為不通過發光區域之中心之形態。於後者之情形時,作為發光區域之中心至波長選擇機構之中心點之距離,較理想亦為發光元件越位於顯示裝置之周邊部,則設為越大之值。 [實施例5]
實施例5係實施例1~實施例4之變化。實施例5之發光元件具有共振器構造。即,實施例5之顯示裝置係第1形態之顯示裝置。圖11表示實施例5之顯示裝置之模式性局部剖視圖(包含實施例1之發光元件之模式性局部剖視圖)。
即,於實施例1之顯示裝置中, 各發光元件10具有共振器構造, 第1發光元件101 出射紅色光,第2發光元件102 出射綠色光,第3發光元件103 出射藍色光, 第1發光元件101 設置有使出射之紅色光通過之波長選擇機構, 第2發光元件102 及第3發光元件103 未設置有波長選擇機構。
或者,實施例1之顯示裝置具備: 第1基板41及第2基板42;以及 複數個發光元件單元,該發光元件單元包含設置於第1基板41之第1發光元件101 、第2發光元件102 及第3發光元件103 , 各發光元件10具備設置於第1基板41之上方之發光部30, 各發光元件10具有共振器構造, 第1發光元件101 出射紅色光,第2發光元件102 出射綠色光,第3發光元件103 出射藍色光, 第1發光元件101 設置有使出射之紅色光通過之波長選擇機構, 第2發光元件102 及第3發光元件103 未設置有波長選擇機構。
其中,作為使出射之紅色光通過之波長選擇機構,可例舉紅色彩色濾光片層CFR ,然而未限定於此。又,於第2發光元件102 及第3發光元件103 中,設置有透明濾光片層TF代替彩色濾光片層。
可基於上述式(1-1)、式(1-2),求出應顯示紅色之第1發光元件101 、應顯示綠色之第2發光元件102 、應顯示藍色之第3發光元件103 之各者中最佳之OL1 、OL2 ,藉此,可獲得各發光元件中具有陡峭之峰之發射光譜。第1發光元件101 、第2發光元件102 及第3發光元件103 除彩色濾光片層CFR 、CFG 、CFB 、及共振器構造(發光層之構成)以外,具有相同之構成、構造。
此處,依據m1 、m2 之設定,有時除藉由應顯示紅色之第1發光元件101 所具備之發光層產生之光之光譜之最大峰波長λR (紅色)以外、亦具有較λR 短之波長λR '之光於共振器內共振。同樣,有時除藉由應顯示綠色之第2發光元件102 所具備之發光層產生之光之光譜之最大峰波長λG (綠色)以外、亦具有較λG 短之波長λG '之光於共振器內共振情形時。又,有時除藉由應顯示藍色之第3發光元件103 所具備之發光層產生之光之光譜之最大峰波長λB (藍色)以外、亦具有較λB 短之波長λB '之光於共振器內共振。通常,具有波長λG '、λB '之光自可見光之範圍偏離,因此顯示裝置之觀察者觀察不到。然而,有時具有波長λR '之光被顯示裝置之觀察者觀察到其為藍色。
因此,此種情形時,第2發光元件102 及第3發光元件103 無需設置波長選擇機構,較佳為第1發光元件101 設置有使出射之紅色光通過之波長選擇機構。而且,藉此,可藉由第1發光元件101 顯示色純度較高之圖像,第2發光元件102 、第3發光元件103 未設置有波長選擇機構,因此第2發光元件102 、第3發光元件103 可實現較高之發光效率。
共振器構造具體而言可由作為構成第1電極31之材料之、如上所述高效地反射光之材料所構成。又,於將光反射層37設置於較第1電極31更下方(第1基板41側)之情形時,作為構成第1電極31之材料,如上所述,可由透明導電材料所構成。於基體26之上設置光反射層37、於覆蓋光反射層37之層間絕緣層38之上設置第1電極31之情形時,可由上述材料構成光反射層37、層間絕緣層38。光反射層37可連接於接觸孔(接觸插塞)27(參照圖11),不連接亦可。
以下參照圖12A(第1例)、圖12B(第2例)、圖13A(第3例)、圖13B(第4例)、圖14A(第5例)、圖14B(第6例)、圖15A(第7例)、以及圖15B及圖15C(第8例),基於第1例~第8例對共振器構造進行說明。其中,於第1例~第4例、第7例中,第1電極及第2電極於各發光部具有相同厚度。另一方面,於第5例~第6例中,第1電極於各發光部具有不同厚度,第2電極於各發光部具有相同厚度。又,於第8例中,第1電極於各發光部有時具有不同厚度,有時具有相同厚度,第2電極於各發光部具有相同厚度。
再者,於以下說明中,將構成第1發光元件101 、第2發光元件102 及第3發光元件103 之發光部藉由參照編號301 、302 、303 表示,將第1電極藉由參照編號311 、312 、313 表示,將第2電極藉由參照編號321 、322 、323 表示,將有機層藉由參照編號331 、332 、333 表示,將光反射層藉由參照編號371 、372 、373 表示,將層間絕緣層藉由參照編號381 、382 、383 、381 '、382 '、383 '表示。於以下說明中,使用之材料係例示,可適當變更。
於圖示之例中,按照第1發光元件101 、第2發光元件102 、第3發光元件103 之順序,將自式(1-1)及式(1-2)導出之第1發光元件101 、第2發光元件102 及第3發光元件103 之共振器長縮短,然而並不限定於此,可藉由適當設定m1 、m2 之值而決定最佳之共振器長。
圖12A表示具有共振器構造之第1例之發光元件之概念圖,圖12B表示具有共振器構造之第2例之發光元件之概念圖,圖13A表示具有共振器構造之第3例之發光元件之概念圖,圖13B表示具有共振器構造之第4例之發光元件之概念圖。於第1例~第6例、第8例之一部分中,發光部30之第1電極31之下形成有層間絕緣層38、38',層間絕緣層38、38'之下形成有光反射層37。於第1例~第4例中,層間絕緣層38、38'之厚度於發光部301 、302 、303 中不同。而且,藉由適當設定層間絕緣層381 、382 、383 、381 '、382 '、383 '之厚度,可設定對發光部30之發光波長產生最佳共振之光學距離。
於第1例中,於發光部301 、302 、303 中,第1界面(圖式中藉由點線表示)設為相同水準,另一方面,第2界面(圖式中藉由單點鏈線表示)之水準於發光部301 、302 、303 中不同。又,於第2例中,於發光部301 、302 、303 中,第1界面設為不同之水準,另一方面,第2界面之水準於發光部301 、302 、303 中相同。
於第2例中,層間絕緣層381 '、382 '、383 '係由光反射層37之表面經氧化之氧化膜所構成。包含氧化膜之層間絕緣層38'根據構成光反射層37之材料,例如由鋁氧化物、鉭氧化物、鈦氧化物、鎂氧化物、鋯氧化物等所構成。光反射層37之表面之氧化例如可藉由以下方法進行。即,將形成有光反射層37之第1基板41浸漬於填充於容器中之電解液中。又,以與光反射層37對向之方式配置陰極。繼而,將光反射層37作為陽極,對光反射層37進行陽極氧化。藉由陽極氧化所得之氧化膜之膜厚與作為陽極之光反射層37與陰極之電位差成比例。由此,於對光反射層371 、372 、373 之各者施加與發光部301 、302 、303 對應之電壓之狀態下進行陽極氧化。藉此,可將包含厚度不同之氧化膜之層間絕緣層381 '、382 '、383 '一起形成於光反射層37之表面。光反射層371 、372 、373 之厚度、層間絕緣層381 '、382 '、383 '之厚度根據發光部301 、302 、303 而不同。
於第3例中,光反射層37之下配設有基底膜39,基底膜39於發光部301 、302 、303 中具有不同之厚度。即,於圖示之例中,按照發光部301 、發光部302 、發光部303 之順序,基底膜39之厚度變厚。
於第4例中,成膜時之光反射層371 、372 、373 之厚度於發光部301 、302 、303 中不同。於第3例~第4例中,於發光部301 、302 、303 中,第2界面設為相同水準,另一方面,第1界面之水準於發光部301 、302 、303 中不同。
於第5例~第6例中,第1電極311 、312 、313 之厚度於發光部301 、302 、303 中不同。光反射層37於各發光部30中具有相同厚度。
於第5例中,第1界面之水準於發光部301 、302 、303 中相同,另一方面,第2界面之水準於發光部301 、302 、303 中不同。
於第6例中,光反射層37之下配設有基底膜39,基底膜39於發光部301 、302 、303 中具有不同厚度。即,於圖示之例中,按照發光部301 、發光部302 、發光部303 之順序,基底膜39之厚度變厚。於第6例中,於發光部301 、302 、303 中,第2界面設為相同水準,另一方面,第1界面之水準於發光部301 、302 、303 中不同。
於第7例中,第1電極311 、312 、313 兼作光反射層,構成第1電極311 、312 、313 之材料之光學常數(具體而言為相位偏移量)根據發光部301 、302 、303 而不同。例如,可由銅(Cu)構成發光部301 之第1電極311 ,可由鋁(Al)構成發光部302 之第1電極312 及發光部303 之第1電極313
又,於第8例中,第1電極311 、312 兼作光反射層,構成第1電極311 、312 之材料之光學常數(具體而言為相位偏移量)根據發光部301 、302 而不同。例如,可由銅(Cu)構成發光部301 之第1電極311 ,可由鋁(Al)構成發光部302 之第1電極312 及發光部303 之第1電極313 。於第8例中,例如發光部301 、302 應用第7例,發光部303 應用第1例。第1電極311 、312 、313 之厚度可不同亦可相同。 [實施例6]
於實施例6中,將實施例1~實施例5中說明之顯示裝置應用於頭部配戴型顯示器(HMD)。圖16表示構成實施例6之頭部配戴型顯示器之圖像顯示裝置之概念圖,圖17表示自上方觀察實施例6之頭部配戴型顯示器所得之模式圖,圖18表示自正面觀察實施例6之頭部配戴型顯示器所得之模式圖,圖19A表示自側面觀察實施例6之頭部配戴型顯示器所得之模式圖。又,圖19B表示對實施例6之顯示裝置之反射型體積全像繞射光柵之局部進行放大表示之模式性局部剖視圖。
實施例6之圖像顯示裝置100具備 包含實施例1~實施例4中說明之顯示裝置111之圖像形成裝置110、 導光板121、 安裝於導光板121之第1偏向機構131、及 安裝於導光板121之第2偏向機構132。 而且, 來自圖像形成裝置110之光於第1偏向機構131中偏向(或反射),藉由全反射於導光板121之內部傳播,於第2偏向機構132中偏向,朝向觀察者150之眼睛151出射。
由導光板121及第2偏向機構132所構成之系統為半透射型(透視型)。
實施例6之頭部配戴型顯示器具備 (A)配戴於觀察者150之頭部之框架140(例如眼鏡型之框架140)、以及 (B)安裝於框架140之圖像顯示裝置100。 再者,將實施例6之頭部配戴型顯示器設為具體而言具備2個圖像顯示裝置之雙眼型,設為具備1個圖像顯示裝置之單眼型亦可。圖像顯示裝置100可固定安裝於框架140,亦可自由裝卸地安裝於框架140。頭部配戴型顯示器例如為對觀察者150之眼睛151直接描繪圖像之直接成像型之頭部配戴型顯示器。
導光板121具有來自圖像形成裝置110之光入射之第1面122、及與第1面122對向之第2面123。即,包含光學玻璃或塑膠材料之導光板121具有與光藉由全反射於導光板121之內部傳播之方向(X方向)平行地延伸之2個平行面(第1面122及第2面123)。第1面122與第2面123對向。而且,第1偏向機構131配置(具體而言為貼合)於導光板121之第2面123上,第2偏向機構132配置(具體而言為貼合)於導光板121之第2面123上。
第1偏向機構(第1繞射光柵構件)131包含全像繞射光柵、具體而言即反射型體積全像繞射光柵,第2偏向機構(第2繞射光柵構件)132亦包含全像繞射光柵、具體而言即反射型體積全像繞射光柵。於構成第1偏向機構131之全像繞射光柵之內部形成有第1干擾條紋,於構成第2偏向機構132之全像繞射光柵之內部形成有第2干擾條紋。
第1偏向機構131將自第2面123入射至導光板121之平行光以於導光板121之內部被全反射之方式進行繞射反射。第2偏向機構132以使因全反射而於導光板121之內部傳播之光進行繞射反射,並導向至觀察者150之眼睛151。藉由第2偏向機構132構成導光板121之虛像形成區域。第1偏向機構131及第2偏向機構132之軸線與X方向平行,法線與Z方向平行。包含光聚合物材料之各反射型體積全像繞射光柵係形成有與1種波長帶(或波長)對應之干擾條紋,且係藉由先前之方法所製作。形成於反射型體積全像繞射光柵之干擾條紋之間距一定,干擾條紋為直線狀,與Y方向平行。
圖19B表示放大了反射型體積全像繞射光柵之模式性局部剖視圖。反射型體積全像繞射光柵形成有具有傾斜角(傾角)ϕ之干擾條紋。其中,傾斜角ϕ係指反射型體積全像繞射光柵之表面與干擾條紋所成之角度。反射型體積全像繞射光柵之內部直至表面形成有干擾條紋。干擾條紋滿足布拉格條件。其中,布拉格條件係指滿足以下式(A)之條件。式(A)中,m意指正整數,λ意指波長,d意指晶格面之間距(包含干擾條紋之假想平面之法線方向之間隔),Θ意指對干擾條紋入射之角度之餘角。又,光以入射角ψ侵入繞射光柵構件之情形時,Θ、傾斜角ϕ、入射角ψ之關係如式(B)所示。
m・λ=2・d・sin(Θ)           (A) Θ=90°-(ϕ+ψ)             (B)
於實施例6中,構成圖像形成裝置110之顯示裝置111係包含實施例1~實施例6之顯示裝置。圖像形成裝置110整體收納於殼體112內。再者,為了控制自顯示裝置111出射之圖像之顯示尺寸、顯示位置等,還可配置供自顯示裝置111出射之圖像通過之光學系統。配置何種光學系統係取決於頭部配戴型顯示器或圖像形成裝置110所要求之規格。自1個顯示裝置111送出圖像至雙眼之形式之頭部配戴型顯示器或圖像形成裝置之情形時,可採用實施例1~實施例5之顯示裝置。
框架140包含:前框部141,其配置於觀察者150之前面;2個鏡腿部143,其等經由鉸鏈142自由旋動地安裝於前框部141之兩端;及掛耳部144(亦稱為腳套、耳托、耳墊),其安裝於各鏡腿部143之尾端部。又,安裝有鼻托140'。即,框架140及鼻托140'之組件基本具有與通常之眼鏡大致相同之構造。進而,各殼體112係藉由安裝構件149被安裝於鏡腿部143。框架140係由金屬或塑膠製作。再者,各殼體112亦可藉由安裝構件149自由裝卸地安裝於鏡腿部143。又,對於擁有、配戴眼鏡之觀察者,可將各殼體112藉由安裝構件149自由裝卸地安裝於觀察者擁有之眼鏡之框架140之鏡腿部143。各殼體112可安裝於鏡腿部143之外側,亦可安裝於鏡腿部143之內側。或者,還可將導光板121嵌入於前框部141所具備之邊圈。
進而,自一圖像形成裝置110延伸之配線(信號線或電源線等)145經由鏡腿部143及掛耳部144之內部自掛耳部144之頭端部向外部延伸,連接於控制裝置(控制電路、控制機構)148。進而,各圖像形成裝置110具備頭戴式耳機部146,自各圖像形成裝置110延伸之頭戴式耳機部用配線146'經由鏡腿部143及掛耳部144之內部自掛耳部144之頭端部向頭戴式耳機部146延伸。頭戴式耳機部用配線146'更具體而言,自掛耳部144之頭端部迴繞耳廓(耳殼)之後側向頭戴式耳機部146延伸。藉由設為此種構成,可不產生頭戴式耳機部146或頭戴式耳機部用配線146'雜亂配置之印象,可設為簡潔之頭部配戴型顯示器。
配線(信號線或電源線等)145如上所述連接於控制裝置(控制電路)148,於控制裝置148中進行用於圖像顯示之處理。控制裝置148可由周知之電路所構成。
於前框部141之中央部分141',視需要藉由適當之安裝構件(未圖示)安裝由包含CCD(Charge Coupled Device,電荷耦合器件)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor,互補金屬氧化物半導體)感測器之固體攝像元件與透鏡(該等未圖示)所構成之相機147。來自相機147之信號經由自相機147延伸之配線(未圖示)送出至控制裝置(控制電路)148。
於實施例6之圖像顯示裝置中,某一瞬間自顯示裝置111出射之光(例如相當於1像素量或1子像素量之大小)設為平行光。而且,該光到達觀察者150之眼睛151(具體而言為晶狀體),通過晶狀體之光最終於觀察者150之眼睛151之視網膜成像。
以上基於較佳之實施例對本發明進行了說明,然而本發明並不限定於該等實施例。實施例中說明之顯示裝置(有機EL顯示裝置)、發光元件(有機EL元件)之構成、構造之構成係例示,可適當變更,顯示裝置之製造方法亦是例示,可適當變更。
於實施例中,專門由包含白色發光元件與彩色濾光片層之組合之3個子像素構成1個像素,例如,可由追加出射白色光之發光元件所得之4個子像素構成1個像素。或者,發光元件設為有機層產生紅色之紅色發光元件、有機層產生綠色之綠色發光元件、有機層產生藍色之藍色發光元件,將該等3種發光元件(子像素)組合,藉此可構成1個像素。於實施例中,由MOSFET構成發光元件驅動部,發光元件驅動部亦可由TFT所構成。第1電極或第2電極可設為單層構造,亦可設為多層構造。
顯示裝置之模式性局部剖視圖(包含發光元件之模式性局部剖視圖)如圖20所示,亦可設為第2基板42與第2微透鏡52之間具有波長選擇機構(彩色濾光片層CF)之形態。再者,於圖20所示之例中,不設置基底層36,設置基底層36亦可。又,於第1微透鏡51與第2微透鏡52之間可設置波長選擇機構(彩色濾光片層CF)。
又,為了構成發散系統,可設為以下形態,即,於將構成第1微透鏡51之材料之折射率設為n1 、將構成第2微透鏡52之材料之折射率設為n2 、將構成接合構件35之材料之折射率設為n0 時,滿足n1 <n0 及n2 <n0
顯示裝置之模式性局部剖視圖(包含發光元件之模式性局部剖視圖)如圖21所示,亦可設為彩色濾光片層CF與彩色濾光片層CF之間具備黑矩陣層BM之形態。又,顯示裝置之模式性局部剖視圖(包含發光元件之模式性局部剖視圖)如圖22所示,亦可設為於位於彩色濾光片層CF與彩色濾光片層CF之間之下方之平坦化層34設置黑矩陣層BM之形態。進而,顯示裝置之模式性局部剖視圖(包含發光元件之模式性局部剖視圖)如圖23所示,亦可設為於位於第1微透鏡51與第1微透鏡51之間之彩色濾光片層CF之上設置黑矩陣層BM之形態。黑矩陣層BM例如包含混入有黑色著色劑之光學密度為1以上之黑色樹脂膜(具體而言,例如黑色聚醯亞胺系樹脂)。
為了防止自某發光元件出射之光侵入與某發光元件相鄰之發光元件、光學串擾產生,可於發光元件與發光元件之間設置遮光層。即,可於發光元件與發光元件之間形成槽部,將遮光材料嵌於該槽部形成遮光層。若如此設置遮光層,則可降低自某發光元件出射之光侵入相鄰發光元件之比率,可抑制混色產生、像素整體之色度偏離所需之色度之現象之產生。而且,由於可防止混色,故而使像素單色發光時之色純度增加,色度點變深。由此,色域變廣,顯示裝置之色表達之寬變廣。作為構成遮光層之遮光材料,具體而言,可例舉鈦(Ti)或鉻(Cr)、鎢(W)、鉭(Ta)、鋁(Al)、MoSi2 等可遮光之材料。遮光層可藉由包含電子束蒸鍍法或熱絲蒸鍍法、真空蒸鍍法在內之蒸鍍法、濺鍍法、CVD法或離子電鍍法等形成。又,為了提高色純度對各像素配置彩色濾光片層,根據發光元件之構成,彩色濾光片層可薄膜化或彩色濾光片層可省略,可提取藉由彩色濾光片層吸收之光,其結果,發光效率提高。或者,可賦予黑矩陣層BM遮光性。
可將本發明之顯示裝置應用於透鏡交換式單眼反光型之數位靜態相機。圖27A表示數位靜態相機之前視圖,圖27B表示數位靜態相機之後視圖。該透鏡交換式單眼反光型之數位靜態相機例如於相機本體部(相機本體)211之正面右側具有交換式之攝影透鏡單元(可交換透鏡)212,於正面左側具有攝影者抓握之抓握部213。而且,於相機本體部211之背面大致中央設置有監視器214。於監視器214之上部設置有電子觀景窗(目鏡窗)215。攝影者可藉由窺視電子觀景窗215,而視認出自攝影透鏡單元212導出之被攝體之圖像,進行取景決定。於此種構成之透鏡交換式單眼反光型之數位靜態相機中,可使用本發明之顯示裝置作為電子觀景窗215。
或者,可將本發明之顯示裝置應用於頭戴式顯示器。外觀圖如圖28所示,頭戴式顯示器300係由具有本體部301、臂部302及鏡筒303之透射式頭戴式顯示器所構成。本體部301與臂部302及眼鏡310連接。具體而言,本體部301之長度方向之端部安裝於臂部302。又,本體部301之側面之一側經由連接構件(未圖示)與眼鏡310連結。再者,本體部301可直接配戴於人體之頭部。本體部301內置用於控制頭戴式顯示器300之動作之控制基板或顯示部。臂部302藉由連結本體部301與鏡筒303,將鏡筒303支持於本體部301。具體而言,臂部302藉由與本體部301之端部及鏡筒303之端部結合,將鏡筒303固定於本體部301。又,臂部302內置用於對自本體部301向鏡筒303提供之圖像之相關資料進行通訊之信號線。鏡筒303將自本體部301經由臂部302提供之圖像光透過眼鏡310之透鏡311,向配戴頭戴式顯示器300之用戶之眼投射。於上述構成之頭戴式顯示器300中,可使用本發明之顯示裝置作為內置於本體部301之顯示部。
再者,本發明亦可採取如下之構成。 [A01]《發光元件・・・第1態樣》 一種發光元件,其具備 第1基板及第2基板; 發光部,其設置於第1基板之上方; 第1微透鏡,其形成於發光部之上方且朝向第2基板具有凸狀形狀; 第2微透鏡,其設置於第2基板且朝向第1微透鏡具有凸狀形狀;以及 接合構件,其介置於第1微透鏡與第2微透鏡之間。 [A02]如[A01]所記載之發光元件,其中第1微透鏡之頂部與第2微透鏡之頂部相接。 [A03]如[A02]所記載之發光元件,其中藉由第1微透鏡與第2微透鏡相接之頂部形成平坦部。 [A04]如[A03]所記載之發光元件,其 於將第1微透鏡與第2微透鏡相接之平坦部之面積設為S12 、將發光部之發光區域之面積設為S0 時,滿足 0.5≦S0 /S12 ≦1.2。 [A05]如[A03]或[A04]所記載之發光元件,其 於將第1微透鏡之除平坦部以外之部分之曲率半徑設為r1 、將第2微透鏡之除平坦部以外之部分之曲率半徑設為r2 時,滿足 r2 /r1 >1。 [A06]如[A01]至[A05]中任一項所記載之發光元件,其中自發光部之發光區域之中央部出射之光相對於第2基板之出射角θout 為10度以下,上述自發光部之發光區域之中央部出射之光係自第1微透鏡之除平坦部以外之部分出射,通過接合構件,入射至第2微透鏡之除平坦部以外之部分,並自第2基板出射之光。 [A07]如[A01]至[A06]中任一項所記載之發光元件,其 於將構成第1微透鏡之材料之折射率設為n1 、將構成第2微透鏡之材料之折射率設為n2 、將構成接合構件之材料之折射率設為n0 時,滿足 n1 >n0 及 n2 >n0 。 [A08]如[A07]所記載之發光元件,其滿足 n1 =n2 >n0 。 [A09]如[A01]至[A06]中任一項所記載之發光元件,其 於將構成第1微透鏡之材料之折射率設為n1 、將構成第2微透鏡之材料之折射率設為n2 、將構成接合構件之材料之折射率設為n0 時,滿足 n1 <n0 及 n2 <n0 。 [A10]如[A01]至[A09]中任一項所記載之發光元件,其中發光部朝向第1基板具有凸狀之剖面形狀。 [A11]如[A01]至[A10]中任一項所記載之發光元件,其於發光部與第1微透鏡之間具有波長選擇機構。 [A12]如[A01]至[A10]中任一項所記載之發光元件,其於第2基板與第2微透鏡之間具有波長選擇機構。 [A13]《顯示裝置》 一種顯示裝置,其具備: 第1基板及第2基板;以及 複數個發光元件單元,該發光元件單元包含設置於第1基板之第1發光元件、第2發光元件及第3發光元件,且 各發光元件具備: 發光部,其設置於第1基板之上方; 第1微透鏡,其形成於發光部之上方且朝向第2基板具有凸狀形狀; 第2微透鏡,其設置於第2基板且朝向第1微透鏡具有凸狀形狀;以及 接合構件,其介置於第1微透鏡與第2微透鏡之間。 [A14]如[A13]所記載之顯示裝置,其中各發光元件具有共振器構造, 第1發光元件出射紅色光,第2發光元件出射綠色光,第3發光元件出射藍色光, 第1發光元件設置有使出射之紅色光通過之波長選擇機構, 第2發光元件及第3發光元件未設置有波長選擇機構。 [A15]《顯示裝置之製造方法》 一種顯示裝置之製造方法,其具備以下各步驟: 準備上方設置有複數個發光部及第1微透鏡之第1基板,上述第1微透鏡形成於發光部之上方且朝向遠離第1基板之方向具有凸狀形狀; 準備具備第2微透鏡之第2基板,上述第2微透鏡朝向遠離第2基板之方向具有凸狀形狀; 於第1基板之設置有第1微透鏡之面、或第2基板之設置有第2微透鏡之面、或第1基板之設置有第1微透鏡之面及第2基板之設置有第2微透鏡之面上形成接合構件; 將第1基板與第2基板以第1微透鏡與第2微透鏡介隔接合構件對向之方式進行配置; 藉由對第1基板及第2基板施加壓力,而使第1微透鏡之頂面與第2微透鏡之頂面接觸,從而形成平坦部;以及 將第1基板與第2基板對準後,藉由接合構件將第1微透鏡與第2微透鏡貼合。
10, 101, 102, 103:發光元件 20:電晶體 21:閘極電極 22:閘極絕緣層 23:通道形成區域 24:源極/汲極區域 25:元件分離區域 26:基體 26A:基體之表面 27:接觸插塞 28:絕緣層 28':開口部 29:凹部 29A:凹部之斜面 29B:凹部之底部 30, 301, 302, 303, 30':發光部 31, 311, 312, 313:第1電極 32, 321, 322, 323:第2電極 33, 331, 332, 333:有機層 34:保護層(平坦化層) 34':保護膜 35:接合構件 36:基底層 37, 371, 372, 373:光反射層 38, 381, 382, 383, 38', 381', 382', 383':層間絕緣層 39:基底膜 41:第1基板 42:第2基板 51:第1微透鏡 51A:第1微透鏡之一部分(周緣部) 52:第2微透鏡 52A:第2微透鏡之一部分(周緣部) 53:平坦部 61:遮罩層 62, 63, 64:抗蝕層 65:開口部 100:圖像顯示裝置 110:圖像形成裝置 111:顯示裝置 112:殼體 121:導光板 122:導光板之第1面 123:導光板之第2面 131:第1偏向機構 132:第2偏向機構 140:框架 140':鼻托 141:前框部 141':前框部之中央部分 142:鉸鏈 143:鏡腿部 144:掛耳部(腳套、耳托、耳墊) 145:配線(信號線或電源線等) 146:頭戴式耳機部 146':頭戴式耳機部用配線 147:相機 148:控制裝置(控制電路、控制機構) 149:安裝構件 150:觀察者 151:眼睛 211:相機本體部(相機本體) 212:攝影透鏡單元(可交換透鏡) 213:抓握部 214:監視器 215:電子觀景窗(目鏡窗) 300:頭戴式顯示器 301:本體部 302:臂部 303:鏡筒 310:眼鏡 311:透鏡 AX:軸線 BM:黑矩陣層 CF, CFR, CFG, CFB:彩色濾光片層(波長選擇機構) d:晶格面之間距(包含干擾條紋之假想平面之法線方向之間隔) D0, D1:距離 H1:第1微透鏡之高度 H2:第2微透鏡之高度 LN:發光區域之中心 LN':第1微透鏡之光軸 LN":第2微透鏡之光軸 O:中央部r1:第1微透鏡之除平坦部以外之部分之曲率半徑 r2:第2微透鏡之除平坦部以外之部分之曲率半徑 S0:發光部之發光區域之面積 S12:平坦部之面積 TF:透明濾光片層 Θ:對干擾條紋入射之角度之餘角 θout:自發光部之發光區域之中央部出射之光相對於第2基板之出射角 ψ:入射角 ϕ:傾斜角(傾角)
圖1係實施例1之顯示裝置之模式性局部剖視圖(包含實施例1之發光元件之模式性局部剖視圖)。 圖2係實施例2之顯示裝置之模式性局部剖視圖(包含實施例2之發光元件之模式性局部剖視圖)。 圖3係實施例2之發光元件之模式性局部剖視圖。 圖4係實施例2之顯示裝置之變化例-1之模式性局部剖視圖。 圖5係實施例3之發光元件之模式性局部剖視圖。 圖6係用於說明來自實施例3之發光元件之光之行為之、發光元件之模式性局部剖視圖。 圖7A及圖7B係實施例3之發光元件之變化例之模式性局部剖面圖。 圖8係實施例4之顯示裝置之模式性局部剖視圖。 圖9係實施例4之顯示裝置之變化例-1之模式性局部剖視圖。 圖10係實施例4之顯示裝置之變化例-2之模式性局部剖視圖。 圖11係實施例5之顯示裝置之模式性局部剖視圖(包含實施例1之發光元件之模式性局部剖視圖)。 圖12A及圖12B係實施例5中具有共振器構造之第1例及第2例之發光元件之概念圖。 圖13A及圖13B係實施例5中具有共振器構造之第3例及第4例之發光元件之概念圖。 圖14A及圖14B係實施例5中具有共振器構造之第5例及第6例之發光元件之概念圖。 圖15A係實施例5中具有共振器構造之第7例之發光元件之概念圖,圖15B及圖15C係實施例5中具有共振器構造之第8例之發光元件之概念圖。 圖16係構成實施例6之頭部配戴型顯示器之圖像顯示裝置之概念圖。 圖17係自上方觀察實施例6之頭部配戴型顯示器所得之模式圖。 圖18係自正面觀察實施例6之頭部配戴型顯示器所得之模式圖。 圖19A及圖19B分別為自側面觀察實施例6之頭部配戴型顯示器所得之模式圖、及對實施例6之頭部配戴型顯示器之反射型體積全像繞射光柵之局部進行放大表示之模式性剖視圖。 圖20係實施例1之顯示裝置之變化例-1之模式性局部剖視圖。 圖21係實施例1之顯示裝置之變化例-2之模式性局部剖視圖。 圖22係實施例1之顯示裝置之變化例-3之模式性局部剖視圖。 圖23係實施例1之顯示裝置之變化例-4之模式性局部剖視圖。 圖24A、圖24B及圖24C係用於說明圖5所示之實施例3之發光元件之製造方法之基體等之模式性局部端面圖。 圖25A及圖25B係用於接著圖24C說明圖5所示之實施例3之發光元件之製造方法之基體等之模式性局部端面圖。 圖26A及圖26B係用於說明圖5所示之實施例3之發光元件之另一製造方法之基體等之模式性局部端面圖。 圖27A及圖27B係表示將本發明之顯示裝置應用於透鏡交換式單眼反光型之數位靜態相機之例,圖27A表示數位靜態相機之前視圖,圖27B表示數位靜態相機之後視圖。 圖28係表示將本發明之顯示裝置應用於頭戴式顯示器之例的頭戴式顯示器之外觀圖。
101,102,103:發光元件
20:電晶體
21:閘極電極
22:閘極絕緣層
23:通道形成區域
24:源極/汲極區域
25:元件分離區域
26:基體
27:接觸插塞
28:絕緣層
28':開口部
30:發光部
31:第1電極
32:第2電極
33:有機層
34:保護層(平坦化層)
35:接合構件
36:基底層
41:第1基板
42:第2基板
51:第1微透鏡
52:第2微透鏡
CFR,CFG,CFB:彩色濾光片層(波長選擇機構)
LN:發光區域之中心
LN':第1微透鏡之光軸
LN":第2微透鏡之光軸

Claims (15)

  1. 一種發光元件,其具備: 第1基板及第2基板; 發光部,其設置於第1基板之上方; 第1微透鏡,其形成於發光部之上方且朝向第2基板具有凸狀形狀; 第2微透鏡,其設置於第2基板且朝向第1微透鏡具有凸狀形狀;以及 接合構件,其介置於第1微透鏡與第2微透鏡之間。
  2. 如請求項1之發光元件,其中第1微透鏡之頂部與第2微透鏡之頂部相接。
  3. 如請求項2之發光元件,其中藉由第1微透鏡與第2微透鏡相接之頂部形成平坦部。
  4. 如請求項3之發光元件,其 於將第1微透鏡與第2微透鏡相接之平坦部之面積設為S12 、將發光部之發光區域之面積設為S0 時,滿足 0.5≦S0 /S12 ≦1.2。
  5. 如請求項3之發光元件,其 於將第1微透鏡之除平坦部以外之部分之曲率半徑設為r1 、將第2微透鏡之除平坦部以外之部分之曲率半徑設為r2 時,滿足 r2 /r1 >1。
  6. 如請求項1之發光元件,其中自發光部之發光區域之中央部出射之光相對於第2基板之出射角θout 為10度以下,上述自發光部之發光區域之中央部出射之光係自第1微透鏡之除平坦部以外之部分出射,通過接合構件,入射至第2微透鏡之除平坦部以外之部分,並自第2基板出射之光。
  7. 如請求項1之發光元件,其 於將構成第1微透鏡之材料之折射率設為n1 、將構成第2微透鏡之材料之折射率設為n2 、將構成接合構件之材料之折射率設為n0 時,滿足 n1 >n0 及 n2 >n0
  8. 如請求項7之發光元件,其滿足 n1 =n2 >n0
  9. 如請求項1之發光元件,其 於將構成第1微透鏡之材料之折射率設為n1 、將構成第2微透鏡之材料之折射率設為n2 、將構成接合構件之材料之折射率設為n0 時,滿足 n1 <n0 及 n2 <n0
  10. 如請求項1之發光元件,其中發光部朝向第1基板具有凸狀之剖面形狀。
  11. 如請求項1之發光元件,其於發光部與第1微透鏡之間具有波長選擇機構。
  12. 如請求項1之發光元件,其於第2基板與第2微透鏡之間具有波長選擇機構。
  13. 一種顯示裝置,其具備: 第1基板及第2基板;以及 複數個發光元件單元,該發光元件單元包含設置於第1基板之第1發光元件、第2發光元件及第3發光元件,且 各發光元件具備: 發光部,其設置於第1基板之上方; 第1微透鏡,其形成於發光部之上方且朝向第2基板具有凸狀形狀; 第2微透鏡,其設置於第2基板且朝向第1微透鏡具有凸狀形狀;以及 接合構件,其介置於第1微透鏡與第2微透鏡之間。
  14. 如請求項13之顯示裝置,其中各發光元件具有共振器構造, 第1發光元件出射紅色光,第2發光元件出射綠色光,第3發光元件出射藍色光, 第1發光元件設置有使出射之紅色光通過之波長選擇機構, 第2發光元件及第3發光元件未設置有波長選擇機構。
  15. 一種顯示裝置之製造方法,其具備以下各步驟: 準備上方設置有複數個發光部及第1微透鏡之第1基板,上述第1微透鏡形成於發光部之上方且朝向遠離第1基板之方向具有凸狀形狀; 準備具備第2微透鏡之第2基板,上述第2微透鏡朝向遠離第2基板之方向具有凸狀形狀; 於第1基板之設置有第1微透鏡之面、或第2基板之設置有第2微透鏡之面、或第1基板之設置有第1微透鏡之面及第2基板之設置有第2微透鏡之面上形成接合構件; 將第1基板與第2基板以第1微透鏡與第2微透鏡介隔接合構件對向之方式進行配置; 藉由對第1基板及第2基板施加壓力,而使第1微透鏡之頂面與第2微透鏡之頂面接觸,從而形成平坦部;以及 將第1基板與第2基板對準後,藉由接合構件將第1微透鏡與第2微透鏡貼合。
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