CN110199572B - 显示装置、电子设备及制造显示装置的方法 - Google Patents

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Abstract

[问题]为进一步提升光提取效率。[解决方案]提供了一种显示装置，包括：第一基板；第二基板；以及填充在第一基板和第二基板之间的粘合层并且层压第一基板和第二基板，第一基板为硅基板，在其上形成多个发光元件，第二基板包括依次层叠在第二基板表面上的滤色器层和微透镜层，滤色器层具有阵列多个滤色器的配置，微透镜层具有阵列多个微透镜的配置，并且第二基板被提供给第一基板使得微透镜层面向多个发光元件。

Description

显示装置、电子设备及制造显示装置的方法
技术领域
本公开涉及显示装置、电子装置和制造显示装置的方法。
背景技术
在显示装置中，为了提高光提取效率，设计了一种结构，其中在每个像素的发光方向上为每个像素提供微透镜(ML)。例如，专利文献1和专利文献2公开了一种有机电致发光(EL)显示装置，其中为每个像素提供ML，有机EL显示装置通过与在其上形成多个发光元件的第一基板接合，与在其表面上形成多个ML的第二基板接合来生产，使得多个ML面对多个发光元件。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开第2014-120433号
专利文献2：日本专利申请公开第2015-69700号
发明内容
本发明要解决的问题
近年来，积极地进行了安装在电子装置上的超小型显示装置(也称为微显示器)的研发，电子装置例如是头戴式显示器(HMD)、数码相机的电子取景器(EVF)等。在这样的超小型显示装置中，为了获得期望的亮度，与更大的显示装置相比需要进一步提高光提取效率。因此，认为为每个像素提供ML的上述配置在这样的超小型显示装置中特别有效。
然而，上述专利文献1和专利文献2中描述的技术被认为是用于安装在电子装置上的中型显示装置，例如智能电话、平板个人计算机(PC)等，而不是用于超小型显示装置。因此，即使将上述专利文献1和专利文献2中描述的技术原样应用于超小型显示装置，也存在光提取效率不能有效提高的可能性。
因此，本公开设计了能够进一步提高光提取效率的新颖和改进的显示装置、电子装置和制造显示装置的方法。
问题的解决办法
根据本公开，提供了一种显示装置，包括：第一基板，其是硅基板并且在其上形成多个发光元件；第二基板，包括在表面上依次层叠的滤色器层和微透镜层，滤色器层包括多个排列的滤色器，微透镜层包括多个排列的微透镜，微透镜层被布置成相对于第一基板面向多个发光元件；以及粘合层，其填充第一基板和第二基板之间的间隙，用于将第一基板和第二基板接合在一起。
根据本公开，提供了一种包括基于图像信号执行显示的显示装置的电子装置，其中显示装置包括：第一基板，其是硅基板并且在其上形成多个发光元件；第二基板，包括在表面上依次层叠的滤色器层和微透镜层，滤色器层包括多个排列的滤色器，微透镜层包括多个排列的微透镜，微透镜层被布置成相对于第一基板面向多个发光元件；以及粘合层，其填充第一基板和第二基板之间的间隙，用于将第一基板和第二基板接合在一起。
此外，根据本公开，提供了一种制造显示装置的方法，包括：在作为硅基板的第一基板上形成多个发光元件；在第二基板上依次层叠包括多个排列的滤色器的滤色器层和包括多个排列的微透镜的微透镜层；以及将第一基板和第二基板接合在一起以使微透镜层面向多个发光元件。
根据本公开，提供了一种面向CF型显示装置。为了解决小型化，使用硅基板作为第一基板。此外，在显示装置中，在发光元件侧的第一基板和CF侧的第二基板接合在一起之前，在第二基板上形成ML。因此，不需要考虑热等对发光元件的影响，并且现有技术可以原样应用于形成ML的步骤。如上所述，根据本公开，在能够解决小型化的显示装置中，可以在不显著增加研发成本的情况下形成ML，并且可以提高光提取效率。
本发明的效果
如上所述，根据本公开，可以进一步提高光提取效率。注意，上述效果不一定受到限制，以及除了上述效果之外，或者代替上述效果，还可以显示本说明书中描述的任何效果，或者可以从本说明书中理解的其他效果。
附图说明
[图1]是示出通用OCCF型有机EL微显示器的配置的图。
[图2]是示出根据本实施例的显示装置的配置的图。
[图3]是示出根据本实施例的显示装置中紧接在接合步骤之前的第一基板的配置的图。
[图4]是示出根据本实施例的显示装置中紧接在接合步骤之前的第二基板的配置的图。
[图5]是示出作为阵列CF的方法的示例的三角形阵列中的CF阵列的俯视图。
[图6]是示出作为阵列CF的方法的另一示例的正方形阵列中的CF的阵列的俯视图。
[图7]是用于说明根据本实施例的显示装置中的ML的效果的图。
[图8]是用于说明在第二基板上形成ML层的方法的图。
[图9]是用于说明在第二基板上形成ML层的方法的图。
[图10]是用于说明在第二基板上形成ML层的方法的图。
[图11]是示出根据本实施例的用于有机EL微显示器的发射光的CIE XYZ颜色系统中的X、Y和Z的值的测量结果的图。
[图12]是示出根据本实施例的用于有机EL微显示器的发射光的亮度的测量结果的图。
[图13]是示出作为可以应用根据本实施例的显示装置的电子装置的示例的数码相机的外观的图。
[图14]是示出作为可以应用根据本实施例的显示装置的电子装置的示例的数码相机的外观的图。
[图15]是示出作为可以应用根据本实施例的显示装置的电子装置的另一示例的HMD的外观的图。
具体实施方式
下面将参考附图详细描述本公开的优选实施例。注意，在本说明书和附图中，具有基本相同功能配置的部件用相同的附图标记表示，并且省略了冗余说明。
注意，在本说明书中，在描述某一层和另一层是分层的情况下，表达式可以表示这些层彼此直接接触的分层状态，并且还可以表示这些层之间插入另一层的分层状态。
注意，根据本公开的技术可以适当地应用于显示装置中尺寸具有小于中等尺寸的显示装置(所谓的小型显示装置和超小型显示装置)。因此，在下面的描述中，将以超小型显示装置为例描述本公开的实施例。
这里，在本说明书中，超小型显示装置是指具有例如约0.2英寸至约2英寸的面板尺寸的显示装置。超小型显示装置的像素尺寸例如可以等于或小于约20μm。如上所述，超小型显示装置可以适当地安装在例如HMD、EVF等上。此外，小型显示装置是指具有例如约2英寸至约7英寸的面板尺寸的显示装置。小型显示装置的像素尺寸可以是例如约30μm至70μm。此外，在本说明书中，中型显示装置是指具有例如约7英寸至约15英寸的面板尺寸的显示装置。中型显示装置的像素尺寸可以是例如约50μm至约100μm。小型或中型显示装置可以适当地安装在例如智能电话、平板PC等上。
此外，在下面的描述中，将有机EL显示装置作为示例描述。注意，超小型有机EL显示装置也称为有机EL微显示器、有机发光二极管(OLED)微显示器(MOLED)等。然而，本公开不限于这样的示例，并且只要显示装置具有可以为每个像素布置CF的配置，根据本公开的技术可以应用于另一类型的显示装置。
注意，将按以下顺序进行描述。
1.构思本公开的背景
2.显示装置的配置
3.形成ML层的方法
4.确认效果
4-1.ML厚度与光提取效率的关系
4-2.ML间的间隙与光提取效率的关系
5.应用示例
6.补充
(1.构思本公开的背景)
在描述本公开的优选实施例之前，将描述本发明人构思本公开的背景。
如上所述，近年来，积极地进行了安装在例如HMD、EVF等上的超小型显示装置的研发。首先，与液晶显示装置相比，有机EL显示装置能够实现高对比度和高速响应，使得作为安装在这种电子装置上的超小型显示装置，有机EL显示装置(有机EL微显示器)已经引起关注。
在有机EL微显示器中，像素尺寸的小型化已经取得进展以获得更高的清晰度，并且强烈要求提高光提取效率以实现期望的亮度。这里，例如，专利文献1和专利文献2描述了在有机EL显示装置中在发光元件正上方设置ML的配置。专利文献1和专利文献2中描述的技术被认为是用于中型显示装置；然而，通过将该技术应用于有机EL微显示器，可以提高光提取效率。此外，通过提供ML，可以抑制光泄漏到相邻像素中，换言之，也可以抑制混色的发生。
另一方面，在有机EL微显示器中，存在例如通过发光元件发射RGB的每种颜色的方法(所谓的RGB着色方法)，以及发光元件发射白光并且使用滤色器(CF)来实现例如发射RGB的每种颜色的方法。此外，作为具有CF的后一种有机EL微显示器，主流是通过片上滤色器(OCCF)方法产生，其中CF连续地形成在其上形成发光元件、发光元件的驱动电路等的基板上。
参照图1，将描述通过OCCF方法制造的通用有机EL微显示器(以下也称为OCCF型有机EL微显示器)的配置。图1是示出通用OCCF型有机EL微显示器的配置的图。图1示意性地示出了平行于OCCF型有机EL微显示器的分层方向(垂直方向)的剖面的状态。此外，图1所示的显示装置是顶部发射型有机EL微显示器。
如图1所示，作为OCCF型有机EL微显示器的显示装置2包括接合在一起的第一基板201和第二基板203，在第一基板201上形成多个发光元件(有机EL元件)，每个发光元件包括OLED并发射白光。
第一基板201例如包括玻璃、树脂等。在第一基板201上，形成包括用于驱动发光元件的驱动电路的驱动电路层205。
然后，在驱动电路上，形成包括多个排列的发光元件的发光元件层210，在发光元件层210和驱动电路之间插入绝缘层207。具体地说，在绝缘层207上，依次层叠用作阳极的第一电极209、包括有机发光材料的有机层211和用作阴极的第二电极213。为了简单起见，尽管未示出，但是第一电极209被图案化为彼此隔离以对应于每个像素。第一电极209、有机层211和第二电极213在对应于每个隔离图案的部分中的分层结构可以对应于一个发光元件(换言之，一个像素)。对于第一电极209的每个图案，驱动电路通过设置在绝缘层207中的通孔(未示出)适当地连接，并且驱动电路适当地向第一电极209施加电压，由此可以驱动每个发光元件。
注意，如上所述，一个像素可以由一个发光元件形成；然而，实际上，在显示装置2中，对应于任何颜色的一个子像素由一个发光元件形成，并且一个像素可由对应于每种颜色的多个子像素形成。然而，在本说明书中，为了便于说明，将包括一个发光元件的发光单元简单地称为像素。
在第二电极213上，层叠有包括树脂等的保护膜215。然后，在保护膜215上形成CF层217。在CF层217中，对应于每个发光元件形成RGB的各个颜色的任何CF(红色CF217R、绿色CF217G和蓝色CF217B)。
第二基板203与CF层217接合，其间夹有包含树脂等的密封树脂膜219，由此制造显示装置2。
在如上所述将ML安装在作为OCCF型有机EL微显示器的显示装置2上的情况下，在第一基板201上形成CF层217之前或在第一基板201上形成CF层217之后添加形成ML的步骤。
这里，在图像传感器中，广泛实践以在光电二极管(PD)正上方形成ML以提高PD上的光收集效率。具体地，作为在图像传感器中的基板上形成ML的方法，通常使用通过回流步骤将通过光刻技术图案化为球形的透镜材料处理的方法。如果可以将在这样的图像传感器中形成ML的方法应用于在显示装置2中形成ML的步骤，则不需要重新开发处理，因此从降低开发成本的观点来看是有用的。
然而，在作为OCCF型有机EL微显示器的显示装置2中，在通过上述图像传感器中使用的方法形成ML的情况下，可能出现以下问题。
首先，第一个问题是发光元件的特性有可能由于回流步骤而劣化。例如，如果暴露于高温，作为发光元件的有机EL元件可能不再正常工作，并且通常需要在形成有机EL元件之后执行的步骤中将温度抑制在低于约100℃。然而，在通常用于图像传感器的处理中，ML形成期间的回流温度约为100℃至250℃。因此，当通过在如此高的温度下执行回流来形成ML时，存在有机EL元件的特性劣化的可能性。
其次，第二个问题是难以使ML的形状变为凹透镜形状。注意，在本说明书中，关于ML的形状，朝向发光元件突出的透镜的形状被称为凹透镜形状，以及朝向发光元件(换言之，发光方向侧)的相反侧突出的透镜的形状被称为凸透镜形状。
通常，氮化硅(SiN)通常用作保护膜215，以及其折射率约为2.0。另一方面，例如，当假定通常用于图像传感器的ML的材料时，作为ML的材料的透镜材料的折射率可以是约2.0至3.0。如上所述，当假定通用材料时，保护膜215的折射率变得小于ML的折射率，使得ML的形状优选设置为凹透镜形状，以有效地收集从发光元件发射的光。
然而，在通过使用用于图像传感器的上述方法在基板上形成ML的情况下，ML的形状变为突出到基板侧的相反侧的透镜形状。即，在显示装置2中，在通过使用用于图像传感器的现有方法原样在第一基板201上形成ML的情况下，ML的形状变为凸透镜形状。因此，不可能有效地收集来自发光元件的发射光。如果能够反转保护膜215的材料的折射率与ML的材料的折射率之间的幅度关系，则即使ML的形状是凸透镜形状，也能够有效地收集光；然而，这种保护膜215和ML的新开发导致开发成本的增加，并且不是优选的。
如上所述，从保护有机EL元件免受回流时的高温的观点出发，并且从ML的透镜形状的观点出发，在ML要安装在显示装置2上的情况下，很难照原样使用用于图像传感器的现有方法。如上所述，在要为OCCF型有机EL微显示器形成ML的情况下，有必要新开发用于形成ML的处理，或者新开发用于ML的材料，从而有可能导致开发成本的增加。注意，对于CF层217，类似地，当通过使用用于图像传感器的现有方法原样来形成CF层217时，有机EL元件暴露于高温，使得对于OCCF型有机EL微显示器，可能需要新开发也用于形成CF层217的工艺。
如上所述，很难说到目前为止已经充分研究了在有机EL微显示器上安装ML的方法。鉴于这种情况，作为对在有机EL微显示器上安装ML的方法进行深入研究的结果，本发明人构思了本公开。根据本公开，ML可以更合适地形成在有机EL微显示器中。因此，可以实现具有更高光提取效率的有机EL微显示器。以下，将描述本发明人构思的本公开的优选实施例。
(2.显示装置的配置)
参照图2，将描述根据本公开的实施例的显示装置的配置。图2是示出根据本实施例的显示装置的配置的图。图2示意性地示出了根据本实施例的显示装置的平行于分层方向(垂直方向)的剖面的状态。此外，图2所示的显示装置是顶部发射型显示装置。
参照图2，根据本实施例的显示装置1主要包括：第一基板101；发光元件层110，其形成在第一基板101上并且在其上形成多个发光元件，每个发光元件包括OLED并且发射白光；ML层121，设置在发光元件层110上方并且包括多个排列的ML 121a；CF层117，设置在ML层121上方并且包括多个排列的CF 117R、117B和117G；以及设置在CF层117上方并包括对来自多个发光元件的光透明的材料的第二基板103。
这里，在本实施例中，在形成有发光元件层110的第一基板101上接合表面上依次层叠有CF层117和ML层121的第二基板103，由此制造显示装置1。即，显示装置1是通过面向CF方法制造的有机EL微显示器(也称为面向CF型有机EL微显示器)。例如，显示装置1的面板尺寸可为约0.2英寸至约2英寸。此外，例如，显示装置1的像素尺寸可以等于或小于约20μm。
这里，图3是示出在根据本实施例的显示装置1中，紧接接合步骤之前的第一基板101的配置的图，以及图4是示出在根据本实施例的显示装置1中紧接接合步骤之前的第二基板103的配置的图。在下文中，将参照图3和图4，按照第一基板101和第二基板103的顺序描述配置。
(第一基板的配置)
第一基板101包括硅。在第一基板101上，形成包括用于驱动发光元件层110的发光元件的驱动电路的驱动电路层105。驱动电路包括例如薄膜晶体管(TFT)等。
这里，通常，在中型尺寸或更大尺寸的有机EL显示装置中，玻璃基板、树脂基板等通常用作在其上形成发光元件的第一基板。另一方面，如上所述，在有机EL微显示器中，已经进行了像素尺寸的小型化以获得更高的清晰度，并且与此同时，构成驱动电路的TFT的尺寸、布线层的布线间距等也正在小型化。在使用玻璃基板或树脂基板的情况下，这种高清晰度有机EL微显示器所需的精细处理是困难的。
另一方面，根据本实施例，通过使用硅基板(硅晶片)作为第一基板101，可以通过使用现有半导体工艺技术来更精细地处理TFT和布线。例如，可以形成几微米量级的TFT。如上所述，在显示装置1中，通过使用硅基板作为第一基板101，可以实现高清晰度有机EL微显示器。
在驱动电路层105上，形成发光元件层110，在发光元件层110和驱动电路层105之间插入绝缘层107。注意，绝缘层107可包括可用作通用有机EL显示器中的层间绝缘层的各种已知材料。例如，绝缘层107可以单独地或以适当的组合包括氧化硅(SiO2等)、SiN、绝缘树脂等。此外，形成绝缘层107的方法也没有特别限制，并且对于形成绝缘层107，可以使用公知的方法，诸如CVD方法、涂覆方法、溅射方法或各种印刷方法。
发光元件层110包括依次层叠在绝缘层107上的第一电极109、用作发光层的有机层111和第二电极113。为了简单起见，尽管未示出，但是第一电极109被图案化为彼此隔离以对应于每个像素。第一电极109、有机层111和第二电极113在对应于隔离图案的部分中的分层结构可以对应于一个发光元件(换言之，一个像素)。对于第一电极109的每个图案，驱动电路通过设置在绝缘层107中的通孔(未示出)适当地连接，并且驱动电路适当地向第一电极109施加电压，由此可以驱动每个发光元件。
有机层111包括有机发光材料，并且能够发射白光。有机层111的特定配置不受限制，并且可以是各种已知配置。例如，有机层111可以具有：空穴传输层、发光层和电子传输层的分层结构；空穴传输层和也用作电子传输层的发光层的分层结构；空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层的分层结构等。此外，在这些分层结构等是“串联单元”的情况下，有机层111可以具有两级串联结构，其中第一串联单元、连接层和第二串联单元被层叠。或者，有机层111可以具有三个或更多级的串联结构，其中三个或更多级串联单元被层叠。在有机层111包括多个串联单元的情况下，通过针对每个串联单元改变发光层的红色、绿色和蓝色的发射颜色，可以获得整体发射白色的有机层111。
例如，有机层111通过有机材料的真空蒸发形成。然而，本实施例不限于这样的示例，并且有机层111可以通过各种已知方法形成。可用作形成有机层111的方法的方法示例包括：诸如真空蒸发方法的物理气相沉积方法(PVD方法)；诸如丝网印刷方法的印刷方法和喷墨印刷方法；激光转移方法，其通过将激光发射到激光吸收层和有机层的层状结构来分离形成在转移基板上的激光吸收层上的有机层，而转移有机层；多种涂覆方法等。
第一电极109用作阳极。由于显示装置1是顶部发射型，所以第一电极109包括能够反射来自有机层111的光的材料。例如，第一电极109包括铝和钕的合金(Al-Nd合金)。此外，第一电极109的膜厚例如约为0.1μm至1μm。然而，本实施例不限于这样的示例，并且第一电极109可以包括用作通用有机EL显示装置中用作阳极的光反射侧电极的材料的各种已知材料。此外，第一电极109的膜厚度不限于上述示例，并且第一电极109可以在有机EL显示装置中通常采用的膜厚度的范围内适当地形成。
例如，第一电极109可以包括具有高功函数的金属，诸如铂(Pt)、金(Au)、银(Ag)、铬(Cr)、钨(W)、镍(Ni)、铜(Cu)、铁(Fe)、钴(Co)或钽(Ta)，或者合金(例如，包含银作为主要成分、0.3质量％至1质量％的钯(Pd)和0.3质量％至1质量％的铜的Ag-Pd-Cu合金、或者Al-Nd合金)。或者，作为第一电极109，可以使用具有低功函数值和高光反射率的导电材料，诸如铝或含铝的合金。在这种情况下，优选通过在第一电极109上设置适当的空穴注入层等来改善空穴注入性能。或者，第一电极109可以具有这样的结构，其中具有优异空穴注入特性的透明导电材料(诸如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO))被层压在介电多层膜上，或者具有高光反射率的反射膜(诸如铝)上。
第二电极113用作阴极。由于显示装置1是顶部发射型，所以第二电极113包括能够透射来自有机层111的光的材料。例如，第二电极113包括镁和银的合金(Mg-Ag合金)。此外，第二电极113的膜厚度例如为约10nm。然而，本实施例不限于这样的示例，并且第二电极113可以包括用作通用有机EL显示装置中用作阴极的透光侧电极的材料的各种已知材料。此外，第二电极113的厚度不限于上述示例，并且第二电极113可以在有机EL显示装置中通常采用的膜厚度的范围内适当地形成。
例如，第二电极113可以包括铝、银、镁、钙(Ca)、钠(Na)、锶(Sr)、碱金属和银的合金、碱土金属和银的合金(例如，镁和银的合金(Mg-Ag合金))、镁和钙的合金(Mg-Ca合金)、铝和锂的合金(Al-Li合金)等。在这些材料用作单层的情况下，第二电极113的膜厚度例如约为4nm至50nm。可选地，第二电极113可以具有这样的结构，其中上述材料层和透明电极(例如，从大约30nm到1μm的厚度)包括例如ITO或IZO从有机层111侧分层。在这种分层结构的情况下，上述材料层的厚度也可以减小到例如约1nm至4nm。或者，第二电极113可以仅包括透明电极。或者，对于第二电极113，可以提供包括低电阻材料(诸如铝、铝合金、银、银合金、铜、铜合金、金、金合金等)的总线电极(辅助电极)，以实现第二电极113整体的低电阻。
例如，第一电极109和第二电极113通过真空蒸发法沉积具有预定厚度的材料，以及然后通过蚀刻法图案化膜来形成。然而，本实施例不限于这样的示例，并且第一电极109和第二电极113可以通过各种已知方法形成。形成第一电极109和第二电极113的方法的示例包括：蒸发方法，包括电子束蒸发方法、热灯丝蒸发方法和真空蒸发方法；溅射法；化学气相沉积法(CVD法)；金属有机化学气相沉积法(MOCVD法)；离子镀方法和蚀刻方法的组合；各种印刷方法(例如，丝网印刷方法、喷墨印刷方法、金属掩模印刷方法等)；电镀方法(电镀方法、化学镀方法等)；剥离法；激光消融法；溶胶-凝胶法等。
(第二基板的配置)
第二基板103包括石英玻璃。然而，本实施例不限于这样的示例，并且可以使用各种已知材料作为第二基板103。例如，第二基板103可以包括各种玻璃基板、有机聚合物基板等。然而，由于显示装置1是顶部发射型，所以第二基板103可以包括具有高透光率的材料，该材料能够适当地透射来自发光元件的发射光。
在第二基板103上，形成CF层117。CF层117的膜厚度例如约为0.5μm至约2.0μm。在CF层117中，在将第一基板101和第二基板103接合在一起之后，在对应于每个发光元件的部分处形成RGB的各个颜色(红色CF 117R、绿色CF 117G和蓝色CF 117B)的任何CF。即，在将第一基板101和第二基板103接合在一起之后，将CF 117R、CF 117G和CF 117B中的任一个布置为用于一个发光元件。注意，在下面的描述中，在不需要彼此区分CF 117R、CF 117G和CF117B的情况下，它们中的一个或多个也被简单地称为CF 117a。
为了形成CF层117，可以应用各种已知材料和工艺用于在图像传感器中形成CF。例如，可以通过光刻技术曝光和显影预定形状的抗蚀剂材料来形成CF层117。
注意，阵列CF 117a的方法不受限制。例如，排列方法可以是各种已知的阵列方法，诸如条形阵列、三角形阵列、正方形阵列等。图5是示出作为阵列CF 117a的方法的示例的三角形阵列中的CF 117a的阵列的俯视图。图6是示出作为阵列CF 117a的方法的另一示例的正方形阵列中的CF 117a的阵列的俯视图。在正方形阵列中，一个像素可以包括对应于一个子像素的红色CF 117R、对应于一个子像素的绿色CF 117G和对应于两个子像素的蓝色CF117B。
在CF层117上层叠平坦化膜119。平坦化膜119包括树脂基材料(例如，酚醛树脂和丙烯酸树脂、丙烯酸树脂、苯乙烯树脂等的混合物)。
然后，在平坦化膜119上形成ML层121。在ML层121中，形成ML 121a使得ML 121a定位在对应于CF层117的相应CF 117a的部分处。即，为一个CF 117a布置一个ML 121a。
例如，在本实施例中，每个ML 121a可以形成为从上方观看时基本上刻入对应的CF117a的形状。在这种情况下，相邻ML 121a形成为彼此接触。然而，本实施例不限于这样的示例，并且从上面看，ML 121a不必完全刻在CF 117a中，并且它可以形成得稍微小一些。在这种情况下，在相邻ML 121a之间存在间隙；然而，作为本发明人的研究结果，即使存在这样的间隙，只要间隙在预定范围内，已经发现ML 121a充分地执行收集发射光的功能(下面将描述细节(4.确认效果))。因此，在本实施例中，如上所述，即使每个ML 121a形成为使得ML121a之间存在间隙，间隙也被适当地调节，由此可以获得提高光提取效率的效果。
注意，根据阵列CF 117a的方法，每个CF 117a的形状与从上方观察时不同，使得ML121a的形状也不同。例如，在三角形阵列的情况下，对于每种颜色，CF 117a的形状基本上是正六边形。因此，在这种情况下，ML 121a的形状基本上可以是与CF 117a的形状相对应的完美的圆。另一方面，例如，在条形阵列的情况下，对于每种颜色，CF 117a的形状基本上是矩形的。因此，在这种情况下，对应于CF 117a的形状，ML 121a的形状基本上可以是椭圆形的。此外，ML 121a的形状不限于圆形，并且基本上可以是正方形形状或者接近正方形形状(其中每个顶点被圆化的矩形)的形状。由于认为能够获得高光收集效率的最佳ML 121a的形状根据CF 117a的形状而变化，换言之，像素的形状，因此可以根据CF 117a的形状适当地确定ML 121a的形状。
例如，为了形成ML层121(换言之，形成ML 121a)，可以应用各种已知的材料和工艺用于在图像传感器中形成ML。例如，作为ML层121的材料，使用在图像传感器中使用的熔体流动型微透镜抗蚀剂材料，并且ML层121可以通过光刻和回流步骤的图案化来形成。因此，在第二基板103上，ML 121a具有朝向第二基板103的相反侧突出的凸起形状。注意，稍后将描述平坦化膜119和ML层121的形成方法的细节。
在直到如图3所示的发光元件层110的每一层形成在第一基板101上以及直到ML层121的每一层形成在第二基板103上的状态下，第一基板101和第二基板103通过粘合层115接合在一起，粘合层115包括介于它们之间的填料，使得ML层121面向发光元件层110。结果，产生了显示装置1。在这种情况下，如上所述，在第二基板103上，由于每个ML 121a形成为具有朝向第二基板103的相反侧突出的凸起形状，所以在第一基板101和第二基板103接合在一起之后，每个ML 121a具有朝向每个对应发光元件突出的透镜形状(换言之，凹透镜形状)。
注意，作为粘合层115的填料，使用折射率低于ML层121的折射率的材料。例如，在使用上述熔体流动型微透镜抗蚀剂材料作为ML层121的材料的情况下，由于抗蚀剂材料的折射率约为3.0，所以使用折射率约为1.5的例如环氧树脂、丙烯酸树脂等的树脂基材料作为填料。
已经在上面描述了根据本实施例的显示装置1的配置。如上所述，显示装置1是面向CF型有机EL微显示器，并且ML层121形成在其上形成有CF层117的第二基板103上。因此，即使通过相对高温回流步骤形成ML层121，该步骤也不影响发光元件层110的发光元件。因此，ML层121可以通过使用现有材料和方法(例如，用于图像传感器的材料和方法等)来形成，从而可以显著降低开发成本。此外，例如，也可以通过应用用于图像传感器的材料、方法等来形成CF层117，从而可以进一步降低开发成本。如上所述，根据本实施例，在抑制开发成本的同时，通过ML层121提高光提取效率的显示装置1可以实现。此外，设置ML层121，由此抑制光泄漏到相邻像素中，从而也可以抑制混色的发生。
注意，作为在诸如显示装置1的面向CF型有机EL微显示器中提高光提取效率的方法，可以想到薄CF层。然而，当CF层被简单地减薄时，色度降低，并且颜色再现性降低。对于这种情况，在本实施例中，CF层117被减薄到例如等于或小于约2.0μm，并且也形成ML层121。结果，来自每个发光元件的发射光被每个ML 121a收集并且穿过与发光元件相对应的CF117a，使得在不降低颜色再现性的情况下，可以提高光提取效率。
此外，在第二基板103上形成ML层121时，如果ML层121通过使用现有方法(例如回流等)形成，则ML 121a具有朝向第二基板103的相反侧突出的形状。当在其上形成ML层121的第二基板103接合到第一基板101使得ML层121面向发光元件层110时，ML 121a因此具有凹透镜形状。如上所述，在显示装置1中，可以通过使用现有方法容易地形成具有凹透镜形状的ML 121a。
此时，在本实施例中，选择构成粘合层115的填料和ML层121的材料，使得作为发光元件和ML 121a之间的层的粘合层115的折射率变得低于ML 121a的折射率。由此，形成具有凹透镜形状的ML 121a，由此，如图7所示，能够通过ML 121a有效地收集来自发光元件的光。即，提高了光提取效率。图7是用于说明根据本实施例的显示装置1中的ML 121a的效果的图。在图7中，提取并示出图2所示的显示装置1的一部分，以及通过箭头示意性地示出了一种状态，其中来自发光元件的发射光由ML 121a收集，并且透射通过与发光元件和第二基板103相对应的CF 117R、117G或117B，并且被朝向外部提取。
注意，通常，在面向CF型有机EL显示装置中，当在其上形成发光元件的基板和在其上形成CF的基板接合在一起时，发光元件和CF之间的对准精度可能是问题。为了以高精度执行对准，可以说OCCF方法是优选的，其中发光元件和CF形成在同一基板上。然而，在超小型有机EL显示装置的情况下，即使使用面向CF方法，面板的尺寸也较小，使得与例如中型或更大的有机EL显示装置相比，能够以高精度执行发光元件和CF的对准。如上所述，由于显示装置1是超小型有机EL显示装置，所以即使显示装置1是通过面向CF方法制造的，也能够保持发光元件与CF 117a之间的对准精度。换言之，上述面向CF方法的有机EL显示装置的配置可以适当地应用于诸如显示装置1的超小型有机EL显示装置。
(3.形成ML层的方法)
将参考图8至图10更详细地描述在上述第二基板103上形成ML层121的方法。图8至10是用于说明在第二基板103上形成ML层121的方法的图。在图8至图10中，以配置的制造方法中的步骤的顺序示意性地示出了平行于第二基板103的配置的分层方向(垂直方向)的剖面，并且示出了制造方法中的工艺流程。
如上所述，当在第二基板103上形成CF层117时，在其上层叠平坦化膜119(图8)。平坦化膜119的膜厚度例如等于或小于约10μm。此外，平坦化膜119包括折射率例如约为1.0至2.5的材料。能够实现这种折射率的平坦化膜119的材料的示例包括酚醛树脂和丙烯酸树脂、丙烯酸树脂、苯乙烯树脂等的混合物。注意，在CF层117形成为具有足够平坦度的情况下，平坦化膜119不必分层。
接着，在平坦化膜119上沉积ML 121a的材料(透镜材料)。由于透镜材料的膜厚度是能够确定ML 121a的高度和曲率的因素，所以适当地确定膜厚度，使得能够实现ML 121a的形状以获得期望的光收集效率。例如，可以在0.1μm至5.0μm的范围内适当地确定透镜材料的膜厚度。此外，作为透镜材料，可以按原样应用用于图像传感器的ML的材料。例如，作为透镜材料，可以使用在图像传感器中使用的熔体流动型微透镜抗蚀剂材料。如上所述，抗蚀剂材料的折射率约为3.0。
接下来，利用光刻技术，通过仅留下形成ML 121a的部分(换言之，每个CF 117a正上方的部分)来图案化沉积的透镜材料123(图9)。具体地，在执行曝光步骤和显影步骤之后，通过UV光执行感光材料的漂白处理。在曝光步骤中，例如，执行i射线曝光。
注意，通过在透镜材料123的图案化步骤中调整透镜材料123的图案，可以控制从上方观察形成之后的ML 121a的形状以及相邻ML 121a之间的间隙。如后所述，通过预测回流步骤中的形状变化，对透镜材料123进行图案化，以获得ML 121a的期望形状和ML 121a之间的间隙。
接着，对图案化的透镜材料123进行回流，由此形成ML 121a(换言之，ML层121)(图10)。回流温度约为100℃至250℃。此外，回流还可以通过多级热处理或升温处理来执行。
注意，在ML 121a形成之后，可以在其表面上形成氧化膜。例如，可以在等于或小于1000nm的范围内沉积氧化膜。氧化膜用作抑制ML 121a处的光反射的低反射膜。设置这样的氧化膜，由此降低来自发光元件的发射光在ML 121a的表面上反射的速率，并且可以进一步提高光提取效率。
形成ML层121的方法如上所述。注意，在上述描述中，ML层121通过使用回流的所谓的熔体流动方法形成；然而，在本实施例中，形成ML层121的方法不限于这样的示例，并且通常可以应用在图像传感器中用于形成ML的各种已知方法。例如，ML层121可以通过回蚀法形成。在回蚀方法中，在沉积透镜材料之后，在其上形成反射透镜121a形状(例如，半球形形状)的抗蚀剂，并且通过执行回蚀来形成透镜121a。
(4.确认效力)
(4-1.ML厚度与光提取效率的关系)
将描述由本发明人进行的实验的结果，以确认通过根据上述本实施例的显示装置1提高光提取效率的效果。在实验中，制备具有与根据图2所示的本实施例的显示装置1的配置类似的配置的有机EL微显示器的样品。实际上该样品被驱动，并且关于从显示表面发射的光，测量了CIE XYZ颜色系统中的X、Y和Z的值(注意，Y的值对应于亮度)。在该样品中，像素为7.8μm×7.8μm。CF的阵列是正方形阵列，并且一个像素由一个红色子像素、一个绿色子像素和两个蓝色子像素的总共四个子像素形成。通过熔体流动方法形成ML层。相邻ML之间的间隙为1000nm。
在该实验中，制备具有相互不同的ML层厚度(换言之，ML的高度，在下文中也称为ML厚度)的多个样品，并且针对每个样品测量X、Y和Z的值。结果如图11所示。图11是示出根据本实施例的用于有机EL微显示器的发射光的CIE XYZ颜色系统中的X、Y和Z的值的测量结果的图。在图11中，横轴表示ML厚度，以及纵轴表示X、Y和Z的测量值，并且绘制ML厚度与测量值之间的关系。注意，作为垂直轴的值，假设在未设置ML层的情况下该值为1，则绘制相对值。可以说，纵轴的值指示光提取效率的提升率(效率提升率)，以未设置ML层的情况下的值作为参考。
参照图11，可以确认，通过形成ML层，在至少等于或小于约2000nm的ML厚度范围内，提高了光提取效率。特别地，在本实验中使用的样品中，在ML厚度约为1000nm的点和ML厚度约为1800nm的点确认效率提升率中的峰值。具体地说，聚焦于白光发射(X+Y+Z)，与未设置ML层的情况相比，确认在ML厚度约1000nm的点和ML厚度约1800nm的点处光提取效率分别提高1.2倍和1.3倍。结果表明，光提取效率与ML厚度有关，并且峰值存在于特定ML厚度处。根据该结果，在制造根据本实施例的显示装置1时，考虑光提取效率与ML厚度的关系，ML层被设计为其厚度是适当的值，由此可以进一步提高光提取效率。
此外，如图11所示，在本实验中使用的样品中，在ML厚度约为2400nm的点处，可看出X、Y和Z的值显著降低。特别地，X的值低于未设置ML层的情况下的值。结果表明，当ML厚度过大时，很难获得提高光提取效率的效果，并且光提取效率随发射光的颜色而降低。结果表明，在根据本实施例的显示装置1中，通过考虑每种颜色的光发射的ML厚度的这样的上限来设计ML层，可以更有效地提高光提取效率。
(4-2.ML间的间隙与光提取效率的关系)
将描述由本发明人进行的实验的结果，以确认根据本实施例的显示装置1中相邻ML 121a之间的间隙对光提取效率的影响。在实验中，制备具有与根据图2所示的本实施例的显示装置1的配置类似的配置的有机EL微显示器的样品。实际上样品被驱动，并且关于从显示表面发射的光，测量亮度。在样品中，像素为7.8μm×7.8μm。CF的阵列是正方形阵列，并且一个像素由一个红色子像素、一个绿色子像素和两个蓝色子像素的总共四个子像素形成。通过熔体流动方法形成ML层。
在该实验中，制备具有相互不同的ML间的间隙的多个样品，并且测量每个样品的亮度。结果如图12所示。图12是示出根据本实施例的有机EL微显示器的发射光的亮度的测量结果的图。在图12中，横轴表示ML之间的间隙，纵轴表示亮度的测量值，并且绘制间隙与测量值之间的关系。此外，在该实验中，对于具有ML之间的预定间隙的每个样品，也制备从上方观察ML形状改变的样品，并且对于这些样品也类似地测量亮度。在图12中，作为实验结果的示例，用正方形标记绘制ML形状大致为正方形的样品的结果，以及用圆形标记绘制ML形状大致为完美圆的样品的结果。
参照图12，在ML形状大致为正方形的样品和ML形状大致为完美圆的样品中，可以确认即使ML之间的间隙改变，亮度也不会显著改变。结果表明，即使ML之间的间隙在预定范围内改变，光提取效率也不会显著改变。然而，尽管在图15中未示出，如果ML之间的间隙变为很大，则平面中ML的尺寸相应减小，使得来自发光元件的发射光变得难以进入ML，并且认为亮度降低。由此，在制造本实施例的显示装置1时，通过考虑光提取效率与ML之间的间隙之间的关系，将ML层设计为使ML之间的间隙落在能够可靠地获得提高光提取效率的效果的适当范围内是重要的。
(5.应用示例)
将描述根据上述本实施例的显示装置1的应用示例。这里，将描述可以应用上述显示装置1的电子装置的一些示例。
图13和图14分别是示出作为可以应用根据本实施例的显示装置1的电子装置的示例的数码相机的外观的图。图13示出了从正面(被摄体侧)观看的数码相机的外观；以及图14示出了从后面观看的数码相机的外观。如图13和图14所示，数码相机311包括主体(相机主体)313、可互换镜头单元315、在拍摄时由用户握持的握持部317、显示各种信息的监视器319和显示在拍摄时由用户观察的直通图像的EVF 321。EVF 321可以包括根据本实施例的显示装置1。
图15是示出作为可以应用根据本实施例的显示装置1的电子装置的另一示例的HMD的外观的图。如图15所示，HMD 331包括显示各种信息的眼镜状显示单元333和在佩戴时钩住用户耳朵的耳钩单元335。显示单元333可以包括根据本实施例的显示装置1。
上面已经描述了可以应用根据本实施例的显示装置1的电子装置的一些示例。注意，可以应用显示装置1的电子装置不限于上面示例的那些，并且只要它是可以安装所谓的微显示器的电子装置，例如眼镜形状的可佩戴装置等，显示装置1可以应用为任何电子装置的显示装置。
(6.补充)
以上已经参考附图详细描述了本公开的优选实施例；然而，本公开的技术范围不限于这些示例。显然，在本公开的技术领域中具有普通知识的人员可以在权利要求描述的技术思想的范围内构思各种修改示例或校正示例，并且应当理解，修改示例或校正示例也属于本公开的技术范围。
例如，在上述实施例中，在显示装置1中，为一个像素布置一个ML 121a；然而，根据本公开的技术不限于这样的示例。例如，可以为一个像素布置多个ML 121a。
此外，例如，在上述实施例中，显示装置1是有机EL微显示器；然而，根据本公开的技术不限于这样的示例。例如，根据本公开的显示装置可以是小型有机EL显示装置。在根据本公开的显示装置是小型有机EL显示装置的情况下，显示装置可以被安装为诸如智能电话、平板PC、数码相机、电子书、个人数字助理(PDA)或游戏装置的电子装置的监视器。根据本公开的显示装置还可以应用于安装在任何领域的电子装置上的显示装置，其中基于从外部输入的图像信号或在内部生成的图像信号来执行显示。
此外，本说明书中描述的效果仅仅是说明性的或示例性的，而不是限制性的。也就是说，根据本公开的技术可以显示从本说明书的描述连同上述效果或代替上述效果对本领域技术人员显而易见的其它效果。
注意，以下配置也属于本公开的技术范围。
(1)
一种显示装置，包括：
第一基板，是硅基板并且在其上形成多个发光元件；
第二基板，包括在表面上依次层叠的滤色器层和微透镜层，滤色器层包括多个排列的滤色器，微透镜层包括多个排列的微透镜，微透镜层被布置成相对于第一基板面向多个发光元件；以及
粘合层，填充第一基板和第二基板之间的间隙，用于将第一基板和第二基板粘合在一起。
(2)
根据(1)的显示装置，其中
每个微透镜具有朝向相应发光元件中的一个突出的凸起形状。
(3)
根据(1)或(2)的显示装置，其中
粘合层材料的折射率小于微透镜层材料的折射率。
(4)
根据(1)至(3)中任一项的显示装置，其中
显示装置是具有约0.2英寸至约2英寸的面板尺寸的微显示器。
(5)
根据(1)至(4)中任一项的显示装置，其中
显示装置的像素尺寸等于或小于约20μm。
(6)
根据(1)至(5)中任一项的显示装置，其中
滤色器的阵列是正方形阵列。
(7)
根据(1)至(5)中任一项的显示装置，其中
滤色器的阵列是一个三角形阵列。
(8)
根据(1)至(7)中任一项的显示装置，其中
从分层方向观察的每个微透镜的形状大致为完美圆。
(9)
根据(1)至(7)中任一项的显示装置，其中
从分层方向观察的每个微透镜的形状大致为正方形形状。
(10)
一种电子装置，包括
基于图像信号执行显示的显示装置，其中
显示装置包括
第一基板，其是硅基板并且在其上形成多个发光元件，
第二基板，包括在表面上依次层叠的滤色器层和微透镜层，滤色器层包括多个排列的滤色器，微透镜层包括多个排列的微透镜，微透镜层被布置成相对于第一基板面向多个发光元件，以及
粘合层，填充第一基板和第二基板之间的间隙，用于将第一基板和第二基板接合在一起。
(11)
一种制造显示装置的方法，包括：
在作为硅基板的第一基板上形成多个发光元件；
在第二基板上依次层叠包括多个排列的滤色器的滤色器层和包括多个排列的微透镜的微透镜层；以及
将第一基板和第二基板接合在一起以使微透镜层面向多个发光元件。
参考符号列表
1、2显示装置
101、201第一基板
103、203第二基板
105、205驱动电路层
107、207绝缘层
109、209第一电极
110、210发光元件层
111、211有机层
113、213第二电极
115粘合层
117、217 CF层
119平坦化膜
121 ML层
121a ML
123透镜材料
215保护膜
219密封树脂膜。

Claims (10)

1.一种显示装置，包括：
第一基板，所述第一基板是硅基板并且在所述第一基板上形成多个发光元件；
第二基板，在所述第二基板表面上包括滤色器层、形成在所述滤色器层上的平坦化层以及形成在所述平坦化层上的微透镜层，所述滤色器层包括多个排列的滤色器，且所述微透镜层包括多个排列的微透镜，所述第二基板相对于所述第一基板设置，使得所述微透镜层面向所述多个发光元件，在所述微透镜层的表面上形成氧化膜，其中，所述微透镜层的厚度大于等于500nm且小于等于2000nm；以及
粘合层，所述粘合层填充所述第一基板和所述第二基板之间的间隙，用于将所述多个发光元件和所述微透镜层接合在一起，
其中，所述粘合层的材料的折射率小于所述微透镜层的材料的折射率，
所述微透镜层通过回蚀法形成，
所述平坦化层包括折射率为1.0至2.5的材料。
2.根据权利要求1所述的显示装置，
所述微透镜中的每一个具有朝向所述发光元件中的相应一个突出的凸起形状。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其中，
所述显示装置是具有0.2英寸至2英寸的面板尺寸的微显示器。
4.根据权利要求3所述的显示装置，其中，
所述显示装置的像素尺寸等于或小于20μm。
5.根据权利要求1所述的显示装置，其中，
所述滤色器的阵列是正方形阵列。
6.根据权利要求1所述的显示装置，其中，
所述滤色器的阵列是三角形阵列。
7.根据权利要求1所述的显示装置，其中，
所述微透镜中的每一个的形状从堆叠方向看呈正圆形。
8.根据权利要求1所述的显示装置，其中，
所述微透镜中的每一个的形状从堆叠方向看呈方形。
9.一种电子装置，具有：
基于图像信号执行显示的显示装置，其中，
所述显示装置包括：
第一基板，所述第一基板是硅基板并且在所述第一基板上形成多个发光元件，
第二基板，在所述第二基板表面上包括滤色器层、形成在所述滤色器层上的平坦化层以及形成在所述平坦化层上的微透镜层，所述滤色器层包括多个排列的滤色器，且所述微透镜层包括多个排列的微透镜，所述第二基板相对于所述第一基板设置，使得所述微透镜层面向所述多个发光元件，在所述微透镜层的表面上形成氧化膜，其中，所述微透镜层的厚度大于等于500nm且小于等于2000nm；以及
粘合层，所述粘合层填充所述第一基板和所述第二基板之间的间隙，用于将所述多个发光元件和所述微透镜层接合在一起，
其中，所述粘合层的材料的折射率小于所述微透镜层的材料的折射率，
所述微透镜层通过回蚀法形成，
所述平坦化层包括折射率为1.0至2.5的材料。
10.一种制造显示装置方法，包括：
在作为硅基板的第一基板上形成多个发光元件；
在第二基板上层叠滤色器层，在所述滤色器层上层叠平坦化层以及在所述平坦化层上层叠微透镜层，所述滤色器层包括多个排列的滤色器，并且所述微透镜层包括多个排列的微透镜，在所述微透镜层的表面上形成氧化膜，其中，所述微透镜层的厚度大于等于500nm且小于等于2000nm；并且
通过粘合层填充所述第一基板和所述第二基板之间的间隙，用于将所述多个发光元件和所述微透镜层接合在一起，使得所述微透镜层面向所述多个发光元件，
其中，所述粘合层的材料的折射率小于所述微透镜层的材料的折射率，
所述微透镜层通过回蚀法形成，
所述平坦化层包括折射率为1.0至2.5的材料。
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