JP2021015732A - 表示装置および表示システム - Google Patents
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Abstract
Description
(表示装置の説明)
図1は、表示装置100を平面視した際の平面図を示している。平面視とは、半導体基板16の主面に対して垂直な方向(主面の法線方向)から表示装置100を視た際の配置である。平面視した場合に、重なっている部材については、透視可能であるものとする。
図2(A)は、有効画素領域11に設けられる各表示画素の2次元状配置例を示すものである。各画素はハニカム構造のデルタ配置で設けられている。フルカラーの表示装置の場合、R画素(赤色の発光画素)、G画素(緑色の発光画素)、B画素(青色の発光画素)の3つの画素で1セットとなるため、本実施形態で説明する各画素を、サブ画素あるいは副画素という場合もありうる。
XY平面において、中心Cと頂点Tがずれるように構成されたマイクロレンズ225、235、245、255、265、275が配置されている。これらのマイクロレンズ225〜275は、XY平面において、2回対称の形状を有さない非対称マイクロレンズとなっている。ここで、周辺側とは、有効画素領域11の中央部から見て、半導体基板16の端部の方向側のことをいう。
画素320、330、340が配置されている。画素320、330、340のそれぞれに対応して、マイクロレンズ325、335、345が設けられている。XY平面における各マイクロレンズの中心Cと頂点Tの距離について、距離336は距離326よりも大きく、距離346は距離336よりも大きくなっている。すなわち、発光層から垂直方向に放出された光束がマイクロレンズで屈折される角度は、有効画素領域の中央部から周辺側に離れるにつれて、増加している。これにより、より高い表示品位の表示が可能となる表示装置を提供することができる。
画素420、430、440が配置されている。画素420、430、440のそれぞれに対応して、マイクロレンズ425、435、445が設けられている。XY平面における各マイクロレンズの中心Cと頂点Tの距離について、距離436は距離426よりも大きく、距離446は距離436よりも大きくなっている。すなわち、発光層から垂直方向に放出された光束がマイクロレンズで屈折される角度は、有効画素領域の中央部から周辺側に離れるにつれて、増加している。これにより、より高い表示品位の表示が可能となる表示装置を提供することができる。
画素520、530、540が配置されている。画素520、530、540のそれぞれに対応して、マイクロレンズ525、535、545が設けられている。XY平面における各マイクロレンズの中心Cと頂点Tの距離について、距離536は距離526よりも大きく、距離546は距離536よりも大きくなっている。すなわち、発光層から垂直方向に放出された光束がマイクロレンズで屈折される角度は、有効画素領域の中央部から周辺側に離れるにつれて、増加している。これにより、より高い表示品位の表示が可能となる表示装置を提供することができる。
上記した非対称マイクロレンズについては、露光および現像プロセスで形成することが可能である。具体的には、マイクロレンズを形成するための材料による膜(フォトレジスト膜)を形成し、連続的な諧調変化を有するマスクを用いて、フォトレジスト膜を露光および現像を行う。このようなマスクとしては、グレーマスク、或いは、露光装置の解像度以下の遮光膜からなるドットの密度分布を変化させることで結像面に連続した階調を有する光照射を可能とする面積階調マスクを用いることが可能である。
図7(A)から(D)のそれぞれは、図2に示した画素210から240のそれぞれの画素構造を示す図である。図7(A)から(D)で異なるのは、マイクロレンズ215から245の形状であり、これらの違いについては上記の通りである。以下、図7(A)から(D)に共通する要素について説明する。
図7では、例えば、カラーフィルタ680は緑色の光を透過するカラーフィルタである。カラーフィルタは一部もしくは全部を省略してもよい。
図8(A)に、R画素、G画素、B画素を有する発光素子の構造を示す。R画素には赤色を選択的に透過するカラーフィルタ681、G画素には緑色を選択的に透過するカラーフィルタ682、B画素には、青色を選択的に透過するカラーフィルタ683が設けられている。
発光層から垂直方向に放出された光束がマイクロレンズで屈折される角度を有効画素領域の中央部から周辺側に離れるにつれて増加させるためには、特開2007−335723号の図2に示す非対称マイクロレンズを用いてもよい。この非対称マイクロレンズはティアドロップ型と呼ばれるものである。
図8(B)は、図8(A)と比較して、カラーフィルタ681〜683がマイクロレンズ245の上部に設けられている点が異なる。マイクロレンズ245とカラーフィルタ681〜683の間には、層700が設けられている。層700は、平坦化層としての機能と、カラーフィルタ681〜683とマイクロレンズ245とを接着する接着材としての機能を有するために、樹脂で構成されていてもよい。この場合の樹脂は単一層でもよいし、平坦化層用の樹脂層と、接着材用樹脂層とを機能分離して、別々の層としてもよい。あるいは、層700はエアギャップ層(気体層)としてもよい。層700をエアギャップ層とした場合、マイクロレンズ245と層700との屈折率差が確保できるため、マイクロレンズ245の屈折力(パワー)を強くすることができ、より高い表示品位の表示が可能となる表示装置を提供することができる。
実施形態2は、実施形態1の図8(A)と比較して、遮光層が設けられている点が異なる。図11において、平坦化層670の上には、遮光層920が設けられており、遮光層920の上には、別の平坦化層930が設けられている。遮光層920は隣接する画素間に形成されている。遮光層920によって、隣接画素同士の混色を抑制することができる。遮光層920は、発光層としての有機層640から発光する光のうち、可視領域の波長成分を吸収する層であればよい。例えば、カラーフィルタと同様の感光性樹脂に顔料やカーボンブラックなどを分散させた構成とすることができる。また、遮光層920は、2種類以上のカラーフィルタを積層して遮光層としてもよい。遮光層920の配置は、画素の周囲を全て囲うように形成されてもよいし、一部を覆うように形成されてもよい。さらに、遮光層920は、可視領域の波長の光をすべて遮光する必要はなく、80%以上、好ましくは、90%以上の光を透過しないような構成とすればよい。
実施形態3は、実施形態1の図8(A)と比較して、有機層の下に光学調整層が設けられ、光学調整層の下に反射層が設けられている点が異なる。
図13を参照して、上述の各実施形態の表示装置の適用例について説明する。表示装置は、例えばスマートグラス、HMD、スマートコンタクトのようなウェアラブルデバイスとして装着可能なシステムに適用できる。このような適用例に使用される撮像表示装置は、可視光を光電変換可能な撮像装置と、可視光を発光可能な表示装置とを有する。
上記実施形態では、表示装置における画素の平面配置は、ハニカム構造のデルタ配置とした。しかし、ストライプ配列、スクエア配列、ペンタイル配列、ベイヤー配列のいずれの方式でもよい。
210、220、230、240 画素
215、225、235、245 マイクロレンズ
Claims (14)
- 複数の画素が2次元状に配された表示領域を備え、
前記複数の画素のそれぞれは、発光層と、前記発光層からの光を屈折させる光学部材と、を有し、
第1の画素が有する第1の光学部材は、前記第1の光学部材を前記発光層に対して正射影した場合に、前記第1の光学部材の頂点の位置と前記第1の光学部材の中心の位置とが、第1の距離で離れていることを特徴とする表示装置。 - 前記表示領域において、前記第1の画素よりも周辺側に位置する第2の画素を有し、
前記第2の画素が有する第2の光学部材は、前記第2の光学部材を前記発光層に対して正射影した場合に、前記第2の光学部材の頂点の位置と前記第2の光学部材の中心の位置とが、第2の距離で離れており、
前記第1の距離よりも、前記第2の距離の方が大きいことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 - 前記表示領域において、前記第2の画素よりも周辺側に位置する第3の画素を有し、
前記第3の画素が有する第3の光学部材は、前記第3の光学部材を前記発光層に対して正射影した場合に、前記第3の光学部材の頂点の位置と前記第3の光学部材の中心の位置とが、第3の距離で離れており、
前記第2の距離よりも、前記第3の距離の方が大きいことを特徴とする請求項2に記載の表示装置。 - 前記第1の画素と前記第2の画素は、第1の方向に配されており、
前記第1の光学部材の外縁は、前記第1の光学部材を前記発光層に対して正射影した場合に、前記第1の方向と交差する第2の方向に沿った辺を備えていることを特徴とする請求項2または3に記載の表示装置。 - 前記光学部材は、前記発光層に向かって凸形状を有することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記複数の画素は、ハニカム構造のデルタ配置で設けられていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記表示領域の中央部から周辺部に向かって、順に第1のブロック、第2のブロック、第3のブロックに区画されており、
前記第2のブロックに属する複数の画素には、前記第1の光学部材が設けられており、
前記第3のブロックに属する複数の画素には、前記第2の光学部材が設けられていることを特徴とする請求項2から4のいずれか1項に記載の表示装置。 - 前記発光層は、有機層であることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記発光層と前記光学部材の間にカラーフィルタが配置されていることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記発光層の上に封止層が形成されており、封止層はALD法で形成されていることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記第1の画素と、前記第1の画素と隣接する画素の間に遮光層が配されており、
前記遮光層は、前記発光層の上に形成されていることを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の表示装置。 - 前記第1の画素は、第1の色のカラーフィルタを有し、
前記第1の画素に隣接する画素は、第2の色のカラーフィルタを有し、
前記第1の画素に設けられている第1の光学調整層と、前記第1の画素に隣接する画素に設けられている第2の光学調整層の光学膜厚が異なることを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の表示装置。 - 請求項1から12のいずれか1項に記載の表示装置と、
前記表示装置から出射される光が入射する光学レンズ系と、を備えた
表示システム。 - 前記表示システムは、ウェアラブルデバイスとして装着可能に構成されていることを特徴とする請求項13に記載の表示システム。
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