CN102856349A - 显示装置和配备该显示装置的图像信息处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及显示装置和配备该显示装置的图像信息处理设备。在透镜阵列与第一电极之间设置具有与透镜对应的多个开口的光吸收层。该开口中的每一个的边缘被设置成使得沿基板的法线方向入射并穿过相应的透镜具有最大倾斜角的区域的光被阻挡。

Description

显示装置和配备该显示装置的图像信息处理设备

技术领域

本发明涉及显示装置，并且更特别地，涉及配备具有发光层的发光元件的显示装置，并涉及配备这种显示装置的图像信息处理设备。

背景技术

参照图13，在配备有机EL元件的显示装置（以下，称为“有机电致发光（EL）显示装置”）中，一般在设有驱动电路的基板100上布置多个有机EL元件，并且，各有机EL元件的表面被保护层600覆盖。各有机EL元件由第一电极200、第二电极500和插在这些电极之间的包含发光层的有机化合物层400构成。各有机EL元件的发光区域由分隔层300限定。有机EL元件被保护层600覆盖，以被保护免受由包含于外部空间中的水分和氧导致的劣化。

在图13所示的显示装置中，从有机EL元件以各种角度发射的光（发光光（luminescent light））主要在保护层600与外部空间之间的边界处经受全反射，这是有问题的，原因是发光光的一半或更多不能从有机EL显示装置向外面发射。并且，在从外面接收光（外部光）的环境中，入射到显示装置的外部光在构成驱动电路中的配线或第一反射性电极的多层膜或金属层的界面处被反射之后从该显示装置被向外发射。因此，观察者可观察到在显示装置内反射的外部光和向外面发射的发光光两者，这在降低视认性（legibility）（对比度和视角特性）方面是有问题的。

为了解决这些问题，日本专利公开No.2004-205849公开了如下这样的有机EL显示装置，其中在该装置的表面上布置由多个透镜构成的透镜阵列，在各透镜的表面上设置反射防止膜，并且在透镜的发光侧与基板平行地设置偏振器（polarizer）。通过该配置，可通过透镜阵列减少在显示装置和外部空间之间的边界出现的全反射，以便实现增加的发光效率。另外，也可通过反射防止膜和偏振器减少外部光的反射。

日本专利公开No.2004-127661公开了与有机EL元件对应地配备透镜的有机EL显示装置。在该有机EL显示装置中，具有与有机EL元件对应的多个开口的黑色掩模被设置在钝化层和透镜片之间。通过该配置，防止从某一有机EL元件发射的光入射到与相邻的有机EL元件对应设置的透镜，由此降低基板的法线方向以外的方向上的视认性。

圆偏振部件（偏振器）可将沿法线方向穿过圆偏振部件的光的成分消光，而不管光是从外面入射到显示装置的外部光还是在显示装置内反射以被重新发射到外面的外部光。但是，（相对于法线方向成角度地）斜着穿过圆偏振部件的光成分或已成角度地穿过圆偏振部件的光成分不能被消光。

由于常常从正面、即沿基板的法线方向观察显示装置，因此，需要法线方向上的高视认性。在根据日本专利公开No.2004-205849的显示装置的情况下，由于通过透镜的折射而成角度地入射到基板的外部光、即已成角度地穿过圆偏振部件的外部光在显示装置内被反射，以沿基板的法线方向被向外发射。当这样的外部光入射到显示装置时，由于外部光包含已成角度地穿过圆偏振部件的光的成分，因此，光沿法线方向从显示装置被向外发射而不被圆偏振部件充分地消光，由此导致视认性降低。换句话说，在日本专利公开No.2004-205849讨论的具有透镜的显示装置中，不能单独通过偏振器（圆偏振部件）充分地抑制在显示装置内反射的外部光。

日本专利公开No.2004-127661中的黑色掩模没有在考虑抑制在通过透镜入射到显示装置并在显示装置内被反射之后通过透镜沿基板的法线方向向外发射的外部光的情况下被定位。

发明内容

根据本发明，可以减少由于透镜的折射成角度地入射到基板上并在沿基板的法线方向被向外发射之前在显示装置内被反射的外部光，由此对于从显示装置的正面的观察实现高视认性显示。

为了解决上述的问题，根据本发明的一个方面的显示装置包括：布置于基板上的包含多个发光元件的发光元件阵列，各发光元件具有设置在第一电极与第二电极之间的发光层；和设置在发光元件阵列的发光侧并包含与所述多个发光元件对应地布置的多个透镜的透镜阵列。具有与所述多个透镜对应的多个开口的光吸收层被设置在所述透镜阵列与第一电极之间。该开口中的每一个的边缘被设置为使得沿基板的法线方向入射并穿过相应的透镜具有最大倾斜角的区域的光被所述光吸收层阻挡。

根据本发明，穿过各微透镜中的具有最大倾斜角的区域的入射光被设置在透镜与第一电极之间的光吸收层吸收。作为结果，本发明可提供减少由于透镜的折射导致的不能被光学偏振部件消光的外部光的反射的高视认性显示装置。

参照附图阅读示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清晰。

附图说明

图1A和图1B示意性地示出根据本发明的实施例的显示装置。

图2A和图2B是用于解释图1A和图1B所示的实施例中的光吸收层的优点的示意性截面图。

图3示意性示出以各种角度入射到具有微透镜阵列的显示装置的外部光的路径。

图4A和图4B是发光元件的示意性截面图，用于解释如何设计光吸收层中的各开口的边缘。

图5示出设有具有圆形开口的光吸收层的显示装置中的反射率与正面辉度比之间的关系。

图6示意性地示出设置光吸收层的区域。

图7A～7H示出根据本发明的实施例的显示装置的制造步骤。

图8是用于解释本发明的实施例的示意性截面图。

图9是用于解释本发明的实施例的示意性截面图。

图10是根据本发明的另一实施例的显示装置的示意性截面图。

图11是根据本发明的另一实施例的显示装置的示意性截面图。

图12示出配备根据本发明的显示装置的图像信息处理设备。

图13是现有技术中的显示装置的部分截面图。

具体实施方式

现在，将参照附图描述根据本发明的显示装置。虽然以下的描述针对有机电致发光（EL）显示装置的例子，但是，根据本发明的显示装置中的发光元件不限于有机EL元件，而可替代地可为无机EL元件或诸如LED的发光元件。

图1A和图1B是根据本发明的实施例的显示装置的显示区的部分示图。具体地，图1A是截面图，图1B是顶视图。首先，将描述显示装置的配置，并在后面将提供光吸收层7的详细描述。

在设有配线和用于驱动发光元件的驱动电路（未示出）的基板1上依次设置第一电极2、有机化合物层4和第二电极5。在本发明中，术语“有机EL元件”指的是具有第一电极2、第二电极5和被插在第一电极2与第二电极5之间的有机化合物层4的结构。在图1B中，SPIX是在显示装置的显示区中分配给各发光元件的区域，并且被称为子像素。

第一电极2是被设置在各发光元件中的单独的电极。有机化合物层4至少包含发光层，并且，除了发光层以外，在需要的情况下，还可包含诸如空穴注入层、空穴传输层、电子传输层和电子注入层的功能层。对于形成构成有机化合物层4的层中的每一个可使用已知的材料。连续地跨着多个发光元件（即，发光元件阵列）延伸的第二电极5被设置在有机化合物层4上，并用作共用电极。

一般地，由于是具有约10nm～100nm的厚度的薄层，因此，有机化合物层4不能覆盖第一电极2的边缘处的阶梯部（step）。这可导致第二电极5和第一电极2短路，从而可能导致有机EL元件不能发光。因此，优选设置具有覆盖第一电极2的边缘的斜面的分隔层3。分隔层3具有分别限定各发光元件的发光区域的开口。这种情况下的术语“发光区域”指的是被实线E（表示分隔层3中的各开口的边缘）包围的区域。在本实施例中，该区域是有机化合物层4和相应的第一电极2相互接触的区域。

虽然在各发光元件中设置第一电极2并且第二电极5被设置作为发光元件阵列的共用电极，但是，实施例不限于该配置，只要发光元件可被单独地驱动即可。对于第一电极2和第二电极5中的每一个，选择关于有机化合物层4具有良好的载流子注入性能的材料。并且，在各子像素SPIX中的第一电极2和第二电极5中，位于发光侧的电极由诸如氧化铟锡（ITO）膜、氧化铟锌膜或具有约1nm～10nm的厚度的薄金属膜的透明或半透明膜形成。另一电极优选是反射性电极，使得从有机化合物层4内发射并向基板1行进的光向着发光侧被输出。对于反射性电极，可以使用由诸如Ag或Al的具有高的反射率的金属构成的单层或包含金属层和由ITO或氧化铟锌构成的透明导电层的层叠件。在这种情况下，术语“透明”指的是关于可见光具有80%或更高的透射率的特性，并且，术语“半透明”指的是透射光的一部分并且反射剩余部分并且关于可见光具有大于20%但小于80%的透射率的特性。术语“反射性”指的是关于可见光具有80%或更高的反射率的特性。由于图1A中的显示装置是沿与基板1相反的方向（由箭头表示）发射光的顶发射型，因此，第一电极2是反射性的，而第二电极5是透明的或半透明的。

防止水分和氧进入发光元件的保护层6被设置在第二电极5上，并且，具有与发光元件的发光区域对应的开口的光吸收层7被设置在保护层6上。在这种情况下，开口中的每一个是被虚线F包围的在该处不设置光吸收层7的区域。图1B中的虚线F表示被设置在光吸收层7中的各开口的边缘。保护层6可由例如诸如氮化硅或氧氮化硅的无机绝缘材料构成，或者可由包含无机绝缘材料和有机绝缘材料的层叠件形成，但是，在顶发射型的显示装置的情况下，选择透明材料。光吸收层7由与诸如碳粒子的着色剂混合的树脂材料构成，以被给予黑色或近黑色。光吸收层7的各可见光区域中的光吸收率优选为90%或更高，或者更优选为95%或更高。

在保护层6和光吸收层7之上形成底涂层（undercoating layer）8。当要设有透镜阵列的表面（即，透镜形成表面）由诸如保护层6和光吸收层7的多种材料构成时，存在透镜可由于透镜形成表面与树脂材料之间的不同的湿润性而在形状方面变得不均匀的可能性。因此，底涂层8被设置为以均匀的材料形成透镜形成表面，由此减少微透镜的形状的变化。同时，可通过用底涂层8使透镜形成表面平坦化，使得透镜的形状更均匀。

多个透镜9（即，透镜阵列）被布置于底涂层8的发光侧。在这种情况下，各透镜9的中心优选沿法线方向与相应的发光区域的中心对准。在透镜9的发光侧，与基板1平行地设置圆偏振部件10。虽然圆偏振部件10可以为已知的类型，但是，具有从透镜侧起依次层叠的相位差部件和线性偏振部件的多层圆偏振部件是优选的。

下面，将参照图2A和图2B详细描述配备透镜阵列的显示装置中的光吸收层7的位置和优点。

图2A示意性地示出入射到设有透镜9但不设有光吸收层7的显示装置的外部光的路径。在透镜9的表面折射并入射到显示装置的外部光被显示装置内的反射性电极以及在位于与反射性电极相同或低于该反射性电极的层中的金属层中形成的配线的表面反射，并且在向外发射之前被透镜9的表面重新折射。光束A表示沿基板1的法线方向入射到显示装置、在显示装置内被反射并然后沿基板1的法线方向向外发射的外部光的路径。光束B表示向着基板1成角度地入射到显示装置、在显示装置内被反射并随后沿基板1的法线方向向外发射的外部光的路径。以这种方式，除了沿基板1的法线方向入射到显示装置的光束A沿基板1的法线方向被向外发射以外，成角度地入射到显示装置的光束B也沿基板1的法线方向被向外发射。这归因于具有不均匀的倾斜角的透镜9。各透镜9的倾斜角是在基板1的表面与和透镜表面上的特定点接触的平面之间形成的角度。

由于光束A沿基板1的法线方向入射到显示装置，因此，由于光束A在沿法线方向穿过圆偏振部件10时被圆偏振部件10吸收，因此，光束A的光量基本上减半。另外，穿过圆偏振部件10的光根据圆偏振部件10的特性沿顺时钟方向或逆时针方向被圆偏振。随后，光在显示装置内被反射以变得被沿相反方向圆偏振，并然后沿基板1的法线方向被发射。沿基板1的法线方向发射的光束A在它重新沿法线方向穿过圆偏振部件10时基本被圆偏振部件10吸收。换句话说，沿基板1的法线方向入射到显示装置并在显示装置内沿基板1的法线方向被反射的光束A那样的外部光可基本被消光，这是因为该光总是沿法线方向穿过圆偏振部件10。

另一方面，由于光束B向着基板1成角度地入射到显示装置，因此，光束B斜着穿过圆偏振部件10。在这种情况下，光的一部分根据入射角度被圆偏振部件10吸收，而剩余的部分穿过圆偏振部件10。已穿过圆偏振部件10的光包含被圆偏振的光和未被圆偏振的光。在这种情况下，入射角度越大，则在不被圆偏振部件10吸收的情况下穿过圆偏振部件10的光的比例越大，由此也导致更大比例的未被圆偏振的光。穿过圆偏振部件10的光被各透镜9折射，以入射到显示装置。然后，光在显示装置内被反射，被透镜9折射，沿基板1的法线方向被发射，并然后重新沿法线方向穿过圆偏振部件10。在重新穿过圆偏振部件10的光中，由于被圆偏振的光由于在显示装置内被反射而被沿相反的方向圆偏振，因此，被圆偏振的光在穿过圆偏振部件10时被其吸收。但是，未被圆偏振的光在不被圆偏振部件10吸收的情况下被直接向外发射。因此，不能单独通过圆偏振部件10充分地将光束B那样的成角度地入射到显示装置的外部光消光。

关于在配备透镜9的显示装置内被反射并向着显示装置的正面发射的外部光（具体是沿基板1的法线方向向外发射的外部光），现在将讨论其在基板1上的入射角度与通过圆偏振部件10的消光程度之间的关系。图3示出以各种角度入射到基板1上的外部光束如何在显示装置内被反射并在沿法线方向被向外发射之前被透镜9中的一个折射。附图标记X、Y和Z分别表示以0°、30°和45°倾斜角从透镜9的附近区域发射并随后沿法线方向从显示装置被向外发射的光束的简化路径。

从透镜9中的具有小的倾斜角的区域发射的光束X相对于基板1具有小的入射角和小的发射角两者。由于从透镜9中的具有相对较大的倾斜角的区域发射的光束Y和光束Z分别在基板1上具有大的入射角度并且还以大的角度被透镜9折射，因此，沿法线方向发射光束。

基本上沿基板1的法线方向入射到显示装置的光束X那样的外部光可基本被圆偏振部件10消光，这是因为即使在该光在显示装置内被反射之后该光也沿法线方向穿过圆偏振部件10。相反，关于光束Y和光束Z那样的在基板1上具有大的入射角度的外部光，未被圆偏振的光的比例随着入射角度的增加而增加，从而导致不能被圆偏振部件10消光的光增加。并且，在向正面发射的外部光中，穿过透镜9中的具有大的倾斜角的区域的外部光不能被圆偏振部件10消光，从而导致正面的视认性的劣化。

由此，可以设置光吸收层，以阻挡关于基板1以大的入射角度入射到显示装置并通过透镜9中的具有最大倾斜角的区域被发射的光。以大的入射角度入射到显示装置并从透镜9中的具有最大倾斜角的区域沿基板1的法线方向被向外发射的光的路径与通过透镜9中的具有最大倾斜角的区域沿基板1的法线方向入射到显示装置的光的路径等同。因此，光吸收层7可至少被设置在它可阻挡通过透镜9中的具有最大倾斜角的区域沿基板1的法线方向入射到显示装置的光的位置。图2B示出入射到通过将根据本发明的实施例的光吸收层7添加到图2A中的配置而形成的显示装置的外部光的路径。在图2B中，由于光吸收层7被设置为阻挡通过透镜9中的具有最大倾斜角的区域沿基板1的法线方向入射到显示装置的光，因此，不能被圆偏振部件10消光的光束B被光吸收层7吸收以防止其被向外发射。通过在透镜9与和第一电极在相同的层中形成的反射性表面之间设置光吸收层7，可以减少导致不良的视认性的反射光。

光吸收层7优选地设有开口，使得通过发光元件产生的光（发光光）可尽可能多地被向外发射而不被阻挡。

详细地，在光吸收层7中设置开口，使得防止在发光元件的发光区域的边缘处产生并且通过透镜9的边缘向外发射的光被阻挡。以这种方式设置的光吸收层7允许通过发光元件产生的光没有妨碍地通过透镜9被向外发射，并且还可减少入射到显示装置并且在发光元件内的第一电极2的反射性表面处被反射之后从显示装置被向外发射的反射外部光。

通过制作显示装置的多个样品研究光吸收层7的优点。各样品是包含具有基本上为100%的光吸收率并具有圆形开口的光吸收层的显示装置，并且，各子像素的尺寸为3000μm²。并且，对于光吸收层中的开口样品具有不同的直径，这些直径为0μm、25μm、30μm、35μm和40μm。在样品中的每一个中，发光区域均具有8μm直径的圆形形状，分隔层3具有1μm的厚度，保护层6（具有1.96的折射率）具有5μm的厚度，光吸收层7具有1μm的厚度，并且，底涂层8（具有1.55的折射率）具有3.5μm的厚度。并且，透镜9中的每一个（具有1.68的折射率）具有39.95μm的直径，19μm的高度，以及20μm的曲率半径。括号中的折射率均表示550nm的波长的值。

以下的描述参照作为发光元件中的每一个的示意性截面图的图4A和图4B涉及如何设计光吸收层7中的各开口的边缘。在图4A和图4B中，将分隔层3的厚度与保护层6的厚度相加，并且，将光吸收层7的厚度与底涂层8的厚度相加。

首先，将参照图4A描述在考虑了在相应的发光元件的发光区域的边缘处产生并且通过相应的透镜9的边缘被向外发射的光的路径的情况下制作的各开口的边缘F的设计例子。由于光路的精确的计算由于透镜9中的像差的影响包含极复杂的方程，因此，作为近似使用从发光区域的边缘J发射并穿过透镜9的最近边缘K的光束。

可从图4A中的关系和斯涅耳（Snell）定律导出以下的三个式子。

${\mathrm{\θ}}_1=a\tan \frac{r_{\min }-r_1}{t_1}...\left(1\right)$

${\mathrm{\θ}}_2=a\tan \frac{r_2-r_{\min }}{t_2}...\left(2\right)$

n₁sinθ₁=n₂sinθ₂  (3)

在该式子中，r₁表示发光元件的半径，r₂表示透镜9的半径，n₁表示保护层6的折射率，n₂表示底涂层8的折射率，t₁表示保护层6和分隔层3的总厚度，t₂表示底涂层8和光吸收层7的总厚度，θ₁表示从发光区域的边缘J发射并穿过透镜9的边缘K的光束穿过保护层6的角度，并且θ₂表示光束穿过底涂层8的角度。

式（1）～（3）中，r_min表示在发光元件的发光区域的边缘J处产生的光在通过透镜9的边缘K被向外发射之前穿过的光吸收层形成表面上的点L1与光吸收层7中的开口的中心O之间的距离。具体地，通过将光吸收层7中的开口的中心O与开口的边缘F处的各点之间的最小距离r（即，如果开口是圆形的，则为开口的半径）设为大于r_min的值，光吸收层7可以设置为使得通过发光元件产生的光可在没有妨碍的情况下从显示装置被向外发射。

下面，将参照图4B描述在考虑了通过透镜9中的具有最大倾斜角的区域沿基板1的法线方向入射到显示装置的光的路径的情况下制作的各开口的边缘F的计算例子。与图4A类似，基于图4B中的关系和斯涅耳定律，由以下的两式表达通过透镜9中的具有最大倾斜角的区域M入射到显示装置的光穿过的光吸收层形成表面上的点L2与光吸收层7中的开口的中心O之间的距离r_max。

${\mathrm{\θ}}_2={\sin }^{-1}\frac{n_3}{n_2}\sin (\mathrm{\θ}-{\sin }^{-1}\frac{n_4}{n_3}\sin \mathrm{\θ})...\left(4\right)$

r_max=r₂-t₂tanθ₂  (5)

在这种情况下，n₃表示透镜9的折射率，n₄表示外面（即，透镜9的外面）的折射率，θ表示透镜9的边缘处的透镜9的倾斜角。通过将各值代入以上的两式中，可以计算r_max。通过将光吸收层7中的开口的中心O与开口的边缘F处的各点之间的最小距离r（即，如果开口是圆形的，则为开口的半径）设为小于r_max，通过透镜9中的具有最大倾斜角的区域沿基板1的法线方向入射到显示装置的光可被阻挡和吸收。根据透镜9的形状，存在由于透镜9中的像差而导致r_max<r_min的情况。在这种情况下，可以设定光吸收层7中的开口的半径，使得r_min<r。

因此，在本发明的本实施例中，优选设计光吸收层7中的开口的中心O与开口的边缘F处的各点之间的最小距离r，使得r_min<r或r_min<r<r_max。通过将制造样品中的各参数值代入上式（1）～（5）中，获得r_min＝10.2μm和r_max＝14.8μm。

图5示出各样品的测量的反射率值。图5还示出表示具有与制造的样品的配置类似的配置并对于光吸收层7中的开口具有在25μm～40μm的直径范围内的不同的尺寸的多个模型的正面辉度（frontbrightness）与不具有光吸收层的显示装置模型的正面辉度之间的比（正面辉度比）的仿真值。

横轴表示由光吸收层7中的开口占据的面积相对于一个子像素尺寸的百分比。通过将光吸收层7中的开口的直径值0μm、25μm、30μm、35μm和40μm转换成由光吸收层7中的开口占据的面积相对于一个子像素尺寸的百分比，分别获得0%、16%、23.6%、32%和42%。在左纵轴提供的标尺表示正面辉度比，它是通过将设有光吸收层7的显示装置的正面辉度除以不设有光吸收层的显示装置的正面辉度而获得的值。在右纵轴上提供的标尺表示反射率，该反射率表示入射到显示装置的外部光中的在显示装置内被反射并被向外发射的光的百分比。

从图5可以清楚地看出，随着光吸收层7中的开口的尺寸减小，正面辉度比和反射率均趋于降低。与正面辉度比急剧降低的点P对应的横轴值基本上匹配作为以上计算的当r_min＝10.2μm时由开口占据的面积的百分比的10.4%。图6示出表示在发光元件的发光区域的边缘处产生并通过透镜9的边缘被向外发射的光束的线C。通过在线C外侧（例如，在区域SP外侧）设置光吸收层7的开口的边缘F使得该线C在光吸收层7的开口内延伸，在通过发光元件产生的光可在没有妨碍的情况下被向外发射的同时可降低反射率。

图5中的与反射率的降低速率增加的点Q对应的横轴值基本上匹配作为当r_max＝14.8μm时由开口占据的面积的百分比的22.9%。图6示出表示通过透镜9中的具有最大倾斜角的区域沿基板1的法线方向入射到显示装置的光束的线D。通过在线D内侧（例如，在区域SQ内侧）设置光吸收层7的开口的边缘F使得线D在光吸收层7的开口外侧延伸，可以有效地降低反射率。

因此，光吸收层7中的开口的边缘F优选被设置在图6中的线C外侧和线D内侧（即，向着发光元件）。具体地，光吸收层7中的开口的边缘F被设置在透镜9与第一电极2之间，并且最优选位于边缘F不阻挡通过发光元件产生并且通过透镜9的边缘被向外发射的光但阻挡通过透镜9中的具有最大倾斜角的区域沿基板1的法线方向入射到显示装置的光的位置。从式（1）～（5）可以理解，可通过使用诸如构成显示装置的各种材料的折射率和厚度以及透镜9的直径和曲率半径的值，设计光吸收层7中的开口的尺寸和定位。光吸收层7中的开口不必须是圆形的，并且可根据发光区域和透镜的形状被适当地设计。构成显示装置的各种材料的折射率可根据诸如组成和膜密度的成膜条件改变。例如，在使用适于保护层6的氮化硅的情况下，已知折射率关于具有550nm的波长的光在1.75～2.00的范围中改变。对于用于设计光吸收层7中的各开口的膜的折射率，可以使用通过在玻璃基板上形成单层膜并测量该膜的反射率获得的计算的折射率。作为替代方案，可事先研究诸如膜的密度和组成的性能与折射率之间的关系，使得可以使用从膜的密度和组成的测量值确定的折射率。作为另一替代方案，通过使用利用电子显微镜的电子能量损失分光法（TEM-ELLS），可在基板上一并层叠构成显示装置的多个类型的膜，使得可以使用从各膜的纳米级截面区计算的折射率。

虽然以下将参照图7A～7H描述根据本发明的实施例的显示装置的制造方法，但是，可适当地应用已知的制造过程。

图7A～7H是表示根据本实施例的显示装置的制造步骤的示意性截面图。首先，参照图7A，在由硅构成的半导体基板1上或在具有由玻璃或树脂构成的绝缘表面并设有通过已知的方法在上面形成的有源矩阵驱动电路的基板1上形成多个顶发射型的有机EL元件。通过从基板1起依次层叠作为第一电极的阳极电极2、分隔层3、有机化合物层4和作为第二电极的阴极电极5，形成有机EL元件。各第一电极通过设置在基板1中的层间电介质膜和平坦化膜（未示出）中的接触孔与驱动电路（未示出）电连接。

然后，形成保护层6，以使其至少覆盖设置有机EL元件的整个显示区。设置保护层6是为了防止水分进入有机EL元件。优选保护层6具有90%或更高的高的透光率，并由具有高的防潮性的材料构成。虽然在图7A中保护层6具有符合阴极电极5的形状的表面，但是，保护层6可替代性地具有平坦的表面。

随后，参照图7B，在保护层6之上形成光吸收层7，以使其覆盖整个显示区。对于光吸收层7，优选使用具有90%或更高的光吸收率的材料，或者，更优选地，使用具有95%或更高的光吸收率的材料。详细地，包含通过接收光而固化的感光粘接剂和黑色着色剂的黑色抗蚀剂适于光吸收层7。光吸收层7优选具有10nm～10μm的厚度，使得可以获得足够的光吸收率。

在通过旋涂完整地在显示区之上形成黑色抗蚀剂之后，通过使用光掩模18将要在适当位置残留光吸收层7的区域中的黑色抗蚀剂曝光，并随后如图7C所示的那样执行显影过程，由此如图7D所示的那样在光吸收层7中形成开口。作为替代方案，可通过分配方法或印刷方法形成光吸收层7中的开口。随后，如图7E所示，在整个显示区之上形成底涂层8。设置底涂层8是为了使透镜阵列形成表面与透镜材料9′之间的湿润性均匀化，并且，该底涂层8还具有用于调整透镜阵列与发光层之间的光学距离的功能。为了调整光学距离，底涂层8形成为10nm～100μm的厚度。

随后，如图7F和图7G所示，透镜材料层9′在整个显示区之上形成，并且通过光刻法在有机EL元件之上被构图为圆柱形状。然后，透镜材料层9′通过加热熔融并变形为希望的透镜形状，并随后固化，由此在发光侧形成凸透镜的阵列。可通过诸如将模具压在具有均匀的厚度的树脂层上或将树脂层暴露于沿面内方向分布的光的其它已知的方法形成透镜阵列。透镜阵列由诸如环氧树脂或丙烯酸树脂的具有90%或更高、更优选95%或更高的可见光透射率的材料构成。相邻的透镜不必须相互分开。并且，为了防止由吸收导致的光量的衰减，透镜的高度优选为100μm。

对于本发明中的透镜9中的每一个，如图8所示，可以适当地使用对于中心和边缘具有不同的曲率半径的透镜。在图8所示的透镜9中的每一个中，具有最大的倾斜角的区域位于透镜表面的拐点附近。图8中的透镜9中的具有最大倾斜角的区域由圆圈表示。除了球形形状和图8所示的形状，透镜形状还可以为圆锥台状或圆柱状。通过这些透镜形状中的任一个，可以通过以与图7A～7H所示的透镜配置类似的方式设置光吸收层有效地抑制外部光的反射。作为如图7A～7H那样设置在发光侧的具有集光功能的凸透镜的替代，本发明可被应用于图9所示的在发光侧设置具有光散射功能的凹透镜的情况。

虽然作为图7A～7H中的制造过程的结果制造的显示装置在与保护层6的表面接触的位置设有光吸收层7，但是，分隔层3由具有与用于上述的光吸收层7的低透光率材料的透光率类似的透光率的材料构成的图10所示的替代性的配置也是优选的。由于该配置使得不需要在另一层中制造光吸收层7，因此，可简化制造过程，并且，也可降低材料成本。作为另一替代方案，如图11所示，可在分隔层3与有机化合物层4之间设置光吸收层7。

根据本发明的显示装置适用于诸如数字照相机的后监视器或移动电话的显示器的移动装置，对于这些移动装置，通过高辉度显示提高视认性在诸如户外的外部光强的环境中是重要的。以下将描述在图像信息处理设备中使用根据本发明的显示装置的例子。图12是应用本发明的用作图像信息处理设备的数字静物照相机系统的框图。在图12中，附图标记11表示数字静物照相机系统，12表示图像获取单元，13表示图像信号处理电路，14表示根据本发明的显示装置，15表示存储器，16表示中央处理单元（CPU），17表示操作部。

在图12中，通过图像获取单元12获取的图像或存储于存储器15中的图像信息通过图像信号处理电路13被信号处理，使得产生图像信号，由此可在显示装置14上显示图像。控制器包含基于来自操作部17的输入控制图像获取单元12、存储器15和图像信号处理电路13的CPU 16，并且执行适于条件的图像获取、记录、再现或显示。并且，显示装置14也可被用作其它类型的图像信息处理设备中的显示器，并适用于在户外经常使用的便携式电子装置中。

本发明不限于上述的配置，并且，允许各种应用和修改，只要它们不背离上述的本发明的精神即可。

例子

第一例子

在本例子中，制造图1所示的显示装置。通过在玻璃基板1之上形成由低温多晶硅TFT构成的像素电路（未示出）并然后在像素电路之上依次形成由氮化硅（SIN）构成的层间电介质膜和由丙烯酸树脂构成的平坦化膜，制造图7A所示的电路基板。通过溅射在电路基板之上依次形成具有38nm的厚度的氧化铟锡（ITO）膜和具有100nm的厚度的铝钕（AlNd）膜。随后，以逐个像素的方式将ITO膜和AlNd膜构图，使得形成多个阳极电极2。

丙烯酸树脂在阳极电极2之上被旋涂并被预烘烤。预烘烤的丙烯酸树脂层的厚度为1μm。然后，丙烯酸树脂层通过光刻法被构图，使得在形成阳极电极2的区域中形成开口。通过后烘烤使丙烯酸树脂层固化，由此形成分隔层3。这些开口与有机EL元件的发光区域对应。

以60μm的间距布置分隔层3中的开口，并且，通过开口露出的阳极电极2的区域分别具有8μm的直径。在通过使用异丙醇（IPA）超声清洗上面形成有包含分隔层3的层的基板之后，通过煮沸处理清洗基板并随后使其变干。并且，在通过UV/臭氧清洗基板之后，通过真空沉积在其上面形成有机化合物层4。

有机化合物层4如下地形成。首先，通过经真空沉积使α-NPD沉积到87nm的厚度，形成被所有子像素共享的空穴传输层。在沉积过程中，真空度为1×10^-4Pa，并且，沉积速率为0.2nm/sec。然后，通过使用具有与发光区域即阳极电极2的露出区域对应的开口的遮光掩模，红光发射层、绿光发射层和蓝光发射层分别根据子像素形成为30nm、40nm和25nm的厚度。随后，通过经真空沉积将红菲咯啉（Bphen）沉积到10nm的厚度，形成被所有子像素共享的电子传输层。在沉积过程中，真空度为1×10^-4Pa，并且，沉积速率为0.2nm/sec。然后，通过经共蒸镀（co-evaporation）使Bphen和Cs₂Co₃沉积到40nm的厚度（重量比为90:10），形成被所有子像素共享的电子注入层。在沉积过程中，真空度为3×10^-4Pa，并且，沉积速率为0.2nm/sec。

在保持真空环境的同时，设有有机化合物层4的基板被移动到溅射装置。通过溅射装置，依次形成作为阴极电极5的10nm厚超薄Ag层和由氧化铟和氧化锌的混合物构成的50nm厚透明电极层，由此形成布置于基板上的具有多个发光元件的发光元件阵列。

随后，通过使用SiH₄气体、N₂气体和H₂气体的等离子化学气相沉积（CVD）方法，由氮化硅构成的保护层6形成为5μm的厚度（参见图7A）。保护层6的折射率为1.96。

上面形成有包含保护层6的层的基板被取出到开放空气（openair）中，并且，由分散于感光树脂中的碳粒子形成的黑色抗蚀剂通过使用旋涂器被施加到整个保护层6上并且被预烘烤（参见图7B）。这种情况下的膜厚为1μm。随后，在对准具有以60μm的间距布置的25μm直径点的光掩模之后，将黑色抗蚀剂层曝光并使其显影。然后，黑色抗蚀剂层被后烘烤并固化，由此形成具有开口的光吸收层7（参见图7C和图7D）。

随后，通过使用旋涂器，施加具有2000mPa·s粘度和在550nm波长为1.55的折射率的紫外固化树脂。然后，紫外固化树脂被曝光并固化，由此形成具有3.5μm的厚度的底涂层8（参见图7E）。

然后，在具有60°C露点温度的氮气气氛中，通过使用旋涂器，施加具有3000mPa·s粘度和在550nm波长为1.68的折射率的热固性树脂材料（环氧树脂）。热固性树脂材料随后被预烘烤，由此在整个显示区之上形成16μm厚透镜材料层9′（参见图7F）。然后，通过光刻法将透镜材料层9′构图，使得在各有机EL元件上方形成由透镜材料层9′形成的40μm直径圆柱（参见图7G）。透镜材料层9′然后通过加热熔融并变形成希望的透镜形状，并随后固化，由此在发光侧形成凸透镜。各透镜具有39.95μm的直径、19μm的高度和20μm的曲率半径。

为了确定本例子中的光吸收层7中的各开口的尺寸，通过将本例子中的各材料的数值代入上式（1）～（3）中，计算开口的最小半径，并且，通过将本例子中的各材料的数值代入上式（4）和（5）中，计算最大半径。作为结果，通过本例子中的配置，光吸收层7中的各开口的半径r的优选范围如下：10.2μm<r<14.8μm。在直径方面，20.4μm<2r<29.6μm。在本例子中，给予各开口25μm的直径，以满足该条件。

通过在以这种方式制造的有机EL显示装置的发光侧与基板平行设置具有从透镜阵列侧依次层叠的相位差部件和线性偏振部件的圆偏振部件（未示出），评价正面辉度和反射率。通过制造除了光吸收层7的直径为处于本发明中的优选范围之外的40μm以外与第一例子类似的有机EL显示装置并然后显示并比较相同图像，执行评价。根据第一例子的显示装置实现与比较例类似的正面辉度，但是，与根据比较例的显示装置中的外部光反射率（1.6%）相比，有利地实现0.5%的降低的外部光反射率。

第二例子

在本例子中，制造图11所示的显示装置。除了在形成分隔层3之后并在形成有机EL层之前形成光吸收层7以外，制造方法与第一例子类似。

在以与第一例子类似的方式形成分隔层3之后，由与第一例子中的用于形成光吸收层7的材料相同的材料构成的黑色抗蚀剂通过使用旋涂器被施加，并被预烘烤。这种情况下的膜厚为1μm。然后，通过使用具有以60μm的间距布置的15μm直径点的光掩模，黑色抗蚀剂层被曝光并被显影，并随后固化。由于随后的步骤与第一例子中的那些相同，因此，省略它们的描述。

为了确定本例子中的光吸收层7中的各开口的尺寸，除了将光吸收层7的厚度与保护层6相加以外，以与第一例子类似的方式计算尺寸。基于式（1）～（5），光吸收层7中的各开口的半径r的优选范围如下：4μm<r<11.5μm。在直径方面，8μm<2r<23μm。在本例子中，给予光吸收层7中的各开口15μm的直径，以满足该条件。

与第一例子类似，将以这种方式制造的有机EL显示装置与除了光吸收层7的直径为处于本发明中的优选范围之外的30μm以外以与此例子相同的方式制造的有机EL显示装置相比。获得的结果与第一例子类似，根据本例子的显示装置的正面辉度与比较例类似，但是，与比较例相比，有利地，实现降低的反射率。

第三例子

与第一例子不同，如图10所示的那样形成光吸收层。由于除了通过使用黑色抗蚀剂形成分隔层3并且不设置光吸收层7以外直到透镜9的形成的步骤与第一例子中的那些类似，因此省略它们的描述。由于分隔层3在本例子中用作光吸收层，因此，各发光区域具有与光吸收层中的相应的开口相同的尺寸。

在本例子中，通过压印（embossing）形成透镜9。首先，在具有60°C露点温度的氮气气氛中，通过使用精确呈现分配器（产品名称：SHOT MINI SL，制造商：Musashi Engineering,Inc.），施加具有3000mPa·s粘度和1.68的折射率的热固性树脂材料（环氧树脂）。然后，在树脂材料热固化之前，如图7G所示，将用于形成单独设置的透镜9的模具压到树脂材料的表面上。当执行压制过程时，通过使在模具中形成的对准标记对准在基板中形成的对准标记，执行定位。作为结果，与像素对准地形成透镜9。模具具有以与像素间距相同的间距布置的凹部，并且，各凹部的表面涂有作为模具释放剂的基于Teflon（注册商标）的树脂。凹部（即透镜9）分别具有38μm的直径和20μm的曲率半径。

通过压在树脂材料（环氧树脂）上的模具，在真空环境中在100°C的温度将树脂材料加热15分钟，以使其固化。随后，从树脂释放模具，由此形成近半球透镜9。透镜阵列的高度为约10μm。

与第一例子类似，将以这种方式制造的有机EL显示装置与除了光吸收层由与在现有技术中使用的透明材料相同的透明材料构成以外以与此例子相同的方式制造的有机EL显示装置相比。获得的结果与第一例子类似，根据本例子的显示装置的正面辉度与比较例类似，但是，与比较例相比，有利地，实现降低的反射率。

虽然已参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有的这样的变更方式、等同的结构和功能。

Claims (7)

1.一种显示装置，包括：

布置于基板上的包含多个发光元件的发光元件阵列，各发光元件具有设置在第一电极与第二电极之间的发光层；和

设置在发光元件阵列的发光侧并包含与所述多个发光元件对应地布置的多个透镜的透镜阵列，

其中，具有与所述多个透镜对应的多个开口的光吸收层被设置在透镜阵列与第一电极之间，并且，

其中，该多个开口中的每一个的边缘被设置为使得沿基板的法线方向入射并穿过相应的透镜具有最大倾斜角的区域的光被光吸收层阻挡。

2.根据权利要求1的显示装置，还包括在第二电极与该多个透镜之间的保护层，

其中，光吸收层被设置在保护层和透镜阵列之间。

3.根据权利要求1的显示装置，其中，光吸收层具有覆盖第一电极的边缘的倾斜部并限定各发光元件的发光区域。

4.根据权利要求1的显示装置，还包括在透镜阵列上的圆偏振部件，

其中，圆偏振部件从透镜阵列起依次包含相位差部件和线性偏振部件。

5.根据权利要求1的显示装置，其中，发光元件是有机电致发光元件。

6.根据权利要求1的显示装置，其中，第二电极是透明的。

7.一种图像信息处理设备，包括：

存储图像信息的存储器；

通过对图像信息进行信号处理以产生图像信号的图像信号处理电路；

接收图像信号并显示图像的显示装置；和

控制图像信号处理电路和显示装置的中央处理单元，

其中，显示装置是根据权利要求1～6中的任一项的显示装置。

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