JP2021136207A - 有機発光装置、表示装置、電子機器、照明装置、移動体 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明に係る発光装置の第一の発光素子を表す図である。図1(a)は第一の発光素子の断面図であり、図1(b)は、図1(a)の第一の発光素子の平面図である。
図3は、比較形態を表す断面図である。本形態においては、第二の発光素子の発光領域と光学部材との位置関係が第一の発光素子の位置関係と異なるが、第二の発光素子の発光領域が、第一の発光素子の発光領域と同じ大きさである形態を示す。第二の発光素子における光学部材の位置関係が第一の発光素子と異なることは光学部材がずれているとってもよい。光学部材がずれている方向は、発光層からの発光を曲げたい方向であってよい。
図4は、本発明の一実施形態に係る発光装置の一例を表す図である。図4(a)は、発光装置を図1(b)と同じように基板の主面に垂直な方向からの平面視した図である。表示領域200は、複数の発光素子を有している。中心部A’と外周部Aとを用いて、発光領域とマイクロレンズとの位置関係を説明する。
図5は、本発明の一実施形態に係る発光装置の一例である。図5(a)は、図1(a)と同様に基板の主面に垂直な断面である。図5(b)は、図1(b)と同じように基板の主面に垂直な方向からの平面視した図である。
図7は、本発明の一実施形態に係る発光装置の断面模式図である。実施形態1に加えて、平坦化層105上にカラーフィルタ109a乃至cが配されている。カラーフィルタ109a乃至cをそれぞれ含む画素を副画素とし、3つの副画素を一つの主画素と見なすことが可能である。画素がカラーフィルタを含むとは、カラーフィルタを通る光が、当該画素の発光層が発する光であることであってよい。副画素は、赤、緑、青の3種の色が特に好ましく、これら副画素の加法混色によりフルカラーの表示が可能となる。
式(1)をθ1について解くと、θ1は式(2)となる。
マイクロレンズ106の頂点と発光領域108の中心からのずれ量をXshiftとし、発光領域108からマイクロレンズ106までの距離をLとすると、発光領域Xの大きさは次式(3)で表される。
式(2)と式(3)から、発光領域108の大きさXは式(4)で表される。
このとき、発光領域108から出射される光の角度をθ1と、マイクロレンズ106の頂点と発光領域108の中心からのずれ量をXshiftとの関係は式(5)で表される。
波動光学シミュレーションによる計算では、マイクロレンズ106の頂点と発光領域108の中心からのずれ量と、発光領域の開口率が表1の結果となった。ただし、実際には、マイクロレンズ106と発光領域108の間にも保護膜104やカラーフィルタ109など他の部材が存在し、誤差を生じる可能性がある
(基板)
本明細書において、基板100は下部電極101、機能層102、上部電極103、を支持できる材料で形成されていればよく、例えば、ガラス、プラスチック、シリコンなどが好適である。プラスチックは、可撓性を有するものであってもよい。可撓性を有する基板は、例えば、樹脂、有機材料があげられ、具体的には、ポリイミド樹脂、ポリアクリル樹脂、PMMA等があげられる。基板100にはトランジスタ等のスイッチング素子や配線や層間絶縁膜(不図示)などが形成されていてもよい。
下部電極101は、発光効率の観点から可視光の反射率が50%以上の金属材料であってよい。具体的には、AlやAgなどの金属、それらにSi、Cu、Ni、Nd、Tiなどを添加した合金を使用できる。また反射電極は光出射側の表面にバリア層を有してもよい。バリア層の材料としては、Ti、W、Mo、Auの金属やその合金、またはITO、IZOなどの透明導電酸化物が好ましい。下部電極は、陽極であってよく、その場合上部電極が陰極であってよい。一方、下部電極が陰極である場合は、上部電極は陽極であってよい。
絶縁層107は、下部電極101の端を覆うように設けられていて、下部電極101の一部が露出するように開口部が設けられている。開口部を発光領域108としてよい。絶縁層107は、シリコン窒化物(SiN)、シリコン酸窒化物(SiON)、またはシリコン酸化物(SiO)など無機材料で形成される。絶縁層は、画素分離膜、バンクとも呼ばれる。
機能層102は、発光層を有しており、下部電極101上に配置される。機能層は、蒸着法やスピンコート法など公知の技術により形成することができる。
上部電極103、機能層102上に配置されていて、透光性を有している。上部電極103はその表面に到達した光の一部を透過するとともに他の一部を反射する性質(すなわち半透過反射性)を持った半透過材料であってもよい。上部電極103を構成する材料は、例えば、透明導電酸化物のような透明材料、アルミニウム、銀、金などの単体金属、リチウム、セシウムなどのアルカリ金属、マグネシウム、カルシウム、バリウムなどのアルカリ土類金属、これらの金属材料を含んだ合金材料からなる半透過材料から構成される。
保護層104は発光素子を覆うように形成され、透光性を有する。保護層は、外部からの酸素や水分の透過性が低い無機材料を含むことが好ましい。具体的には、シリコン窒化物(SiN)、シリコン酸窒化物(SiON)、シリコン酸化物(SiOx)、アルミニウム酸化物(Al2O3)、チタン酸化物(TiO2)などがあげられる。保護性能の面において、SiN、SiON,Al2O3の無機材料が好ましい。保護層104の形成には化学気相堆積法(CVD法)、原子層堆積法(ALD法)、スパッタリング法を用いてよい。保護層104は十分な水分遮断性能があれば、単層構造であっても、上記材料や形成手法を組み合わせた積層構造であってもよい。例えば、ALD法で形成された層と、スパッタリング法で形成された層との積層構造であってもよい。また、CVD法で形成された層、ALD法で形成された層、CVD法で形成された層、をこの順で設けられていてもよい。
平坦化層105は、保護層104上に配される。平坦化層105は透光性を有する材料で形成されていればよく、無機材料および有機材料のどちらでも構わない。平坦化層は、保護層が形成している凹凸を低減する層である。保護層が形成している凹凸が小さい場合、また、保護層自体を研磨するなどして平坦化する場合には、設けなくてもよい。
光学部材106は、平坦化層105の上に形成される。光学部材は、レンズ等であってよく、具体的にはマイクロレンズであってよい。マイクロレンズは、径の小さいレンズであってよい。マイクロレンズは、露光および現像プロセスで形成することが可能であり、リフロー法、面積階調法、エッチバック法等で形成されてよい。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、連続的な階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。
カラーフィルタは、保護層の上に設けられてもよい。例えば、発光素子のサイズを考慮したカラーフィルタを別の基板上に設け、それと発光素子を設けた基板と貼り合わせてもよいし、上記で示した保護層上にフォトリソグラフィ技術を用いて、カラーフィルタをパターニングしてもよい。カラーフィルタは、高分子で構成されてよい。カラーフィルタは典型的には赤、緑、青の光をそれぞれ透過するフィルタを用いてよい。すなわち、2以上のカラーフィルタを有し、第一のカラーフィルタと第二のカラーフィルタは、互いに他と異なる波長の光を透過するフィルタである。さらに第一のカラーフィルタ及び第二のカラーフィルタのいずれとも異なる波長の光を透過する第三のカラーフィルタを有してよい。
上記の部材の上には、対向基板を有してよい。対向基板は、前述の基板と対応する位置に設けられるため、対向基板と呼ばれる。対向基板の構成材料は、前述の基板と同じであってよい。対向基板は、前述の基板を第一基板とした場合、第二基板であってよい。
本発明の一実施形態に係る発光装置は、表示装置や照明装置の構成部材として用いることができる。他にも、電子写真方式の画像形成装置の露光光源や液晶表示装置のバックライト、白色光源にカラーフィルタを有する発光装置等の用途がある。
20 光学系
30 眼球
100 基板
101 下部電極
102 機能層
103 上部電極
104 保護膜
105 平坦化膜
106 マイクロレンズ
107 絶縁層
108 発光領域
109 カラーフィルタ
200 表示領域
300 マイクロレンズずらし量
1000 表示装置
1001 上部カバー
1002 フレキシブルプリント回路
1003 タッチパネル
1004 フレキシブルプリント回路
1005 表示パネル
1006 フレーム
1007 回路基板
1008 バッテリー
1009 下部カバー
1100 撮像装置
1101 ビューファインダ
1102 背面ディスプレイ
1103 操作部
1104 筐体
1200 電子機器
1201 表示部
1202 操作部
1203 筐体
1300 表示装置
1301 額縁
1302 表示部
1303 土台
1310 表示装置
1311 第一表示部
1312 第二表示部
1313 筐体
1314 屈曲点
1400 照明装置
1401 筐体
1402 光源
1403 回路基板
1404 光学フィルム
1405 光拡散部
1500 自動車
1501 テールランプ
1502 窓
1503 車体
1600 スマートグラス
1601 レンズ
1602 撮像装置
1603 制御装置
1610 スマートグラス
1611 レンズ
1612 制御装置
Claims (21)
- 主面を有する基板、前記主面に配されている第一の発光素子及び第二の発光素子と、前記第一の発光素子の発光が入射する第一のレンズと、前記第二の発光素子の発光が入射する第二のレンズと、を有し、
前記主面に対して平行な方向において、前記第二の発光素子の発光領域の中点と前記第二のレンズの頂点との距離が、第一の発光素子の発光領域の中点と前記第一のレンズの頂点との距離よりも大きい発光装置であって、
前記第二の発光素子の発光領域が、前記第一の発光素子の発光領域よりも小さいこと特徴とする発光装置。 - 第三の発光素子と、前記第三の発光素子の発光が入射する第三のレンズとを有し、
前記主面に平行な方向において、前記第三の発光素子の発光領域の中点と前記第三のレンズの頂点との距離が、第二の発光素子の発光領域の中点と前記第二のレンズの頂点との距離よりも大きく、
前記第三の発光素子の発光領域が、前記第二の発光素子の発光領域よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の発光装置。 - 前記第一の発光素子は、下部電極、発光層、上部電極、をこの順で有し、前記下部電極の両端をそれぞれ覆う第一の絶縁層と第二の絶縁層とを有し、
前記第一の発光素子の発光領域の前記中点は、前記第一の絶縁層の端と前記第二の絶縁層の端とを結ぶ線分の中点であることを特徴とする請求項1または2に記載の発光装置。 - 前記第一のレンズ及び前記第二のレンズは、前記第一の発光素子及び前記第二の発光素子よりも前記発光装置の光取り出し側に設けられていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の発光装置。
- 発光装置の発光領域は、第一の発光領域、前記第一の発光領域を囲っている第二の発光領域を含み、
前記第一の発光素子は、前記第一の発光領域に配され、前記第二の発光素子は前記第二の発光領域に配されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の発光装置。 - 前記第一の発光素子及び前記第二の発光素子の発光領域は、それぞれ、多角形であり、
前記第二の発光素子の発光領域は、前記多角形の少なくとも1辺は、前記第一の発光素子の発光領域よりも前記多角形の内側に配されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の発光装置。 - 前記第二の発光素子の発光領域において、前記第一の発光素子の発光領域よりも前記多角形の内側に配されている辺が前記多角形のうちの2つの辺であり、
前記2つの辺は、前記多角形の辺のうち、互いに他と最も離れている辺であることを特徴とする請求項6に記載の発光装置。 - 前記第一の素子は前記発光装置の第一の発光領域に含まれ、前記第二の発光素子は前記第一の発光領域を囲っている第二の発光領域に含まれ、
前記第二の発光素子の発光領域において、前記第一の発光素子の発光領域よりも前記多角形の内側に配されている辺が前記多角形のうちの1つの辺であり、
前記1つの辺は、前記多角形の辺のうち、前記第一の発光領域に最も近い辺であることを特徴とする請求項6に記載の発光装置。 - 前記発光装置の発光領域は、第一の発光領域、前記第一の発光領域を囲っている第二の発光領域を含み、
前記第一の発光素子は、前記第一の発光領域に配され、前記第二の発光素子は前記第二の発光領域に配されており、
前記第二の発光素子の発光が入射する第二のカラーフィルタと、前記第二の発光素子の隣に配されている第四の発光素子と、前記第四の発光素子の発光が入射し、前記カラーフィルタとは異なる波長の光を透過する第四のカラーフィルタをさらに有し、
前記第二の光学部材の前記第一の発光素子側の端と、前記第四の発光素子の発光領域の前記第一の発光素子側の端と、を結ぶ線分上に、前記第二のカラーフィルタ及び前記第四のカラーフィルタが配されていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の発光装置。 - 前記第二のレンズの高さをh、半径をr、屈折率n、
前記第二の発光領域から出射される光の角度をθ1、
前記第二の発光領域から出射される光が前記第二のレンズによって曲げられる点の前記第二のレンズの角度と、曲げられる光の角度をα、θ2、
前記第二のレンズの頂点と前記第二の発光領域の中心からのずれ量をXshift、
前記第二の発光領域から前記第二のレンズまでの距離をLとすると、
前記第二の発光領域の幅をXとして、次式で表されることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の発光装置。
X=r−h×tan[sin−1{sin(θ2+α)/n}―α]
tan―1(Xshift/h+L)>θ1 - 主面を有する基板と、前記主面に配されている第一の発光素子を含む第一の発光領域と、前記主面に配されている第二の発光素子を含み、前記第一の発光領域を囲っている第二の発光領域と、を有する発光装置であって、
前記第二の発光素子の発光領域は、前記第一の発光素子の発光領域よりも小さいことを特徴とする発光装置。 - 前記第一の発光素子と前記第二の発光素子は、互いに同じ色を発光することを特徴とする請求項11に記載の発光装置。
- 前記第一の発光素子の発光が入射する第一のレンズと、前記第二の発光素子の発光が入射する第二のレンズと、を有し、
前記主面に平行な方向において、前記第二の発光素子の発光領域の中点と前記第二のレンズの頂点との距離が、第一の発光素子の発光領域の中点と前記第一のレンズの頂点との距離よりも大きいことを特徴とする請求項11または12に記載の発光装置。 - 前記第一のレンズ及び前記第二のレンズは、前記第一の発光素子及び前記第二の発光素子よりも、前記発光装置の光取り出し側に設けられていることを特徴とする請求項11乃至13のいずれか一項に記載の発光装置。
- 主面を有する基板、前記主面に配されている第一の発光素子及び第二の発光素子と、前記第一の発光素子の発光が入射する第一の光学部材と、前記第二の発光素子の発光が入射する第二の光学部材と、を有し、
前記主面に平行な方向において、前記第二の発光素子の発光領域の中点と前記第二の光学部材の中点との距離が、第一の発光素子の発光領域の中点と前記第一の光学部材の中点との距離よりも大きい発光装置であって、
前記第二の発光素子の発光領域が、前記第一の発光素子の発光領域よりも小さいこと特徴とする発光装置。 - 前記第一及び前記第二の光学部材が第一のレンズ及び前記第二のレンズであり、前記第一及び前記第二の光学部材の中点は、前記第一及び前記第二のレンズの頂点であることを特徴とする請求項15に記載の発光装置。
- 請求項1乃至16のいずれか一項に記載の発光装置と、前記発光装置の表示を制御する制御部とを有することを特徴とする表示装置。
- 複数のレンズを有する光学部と、前記光学部を通過した光を受光する撮像素子と、前記撮像素子が撮像した画像を表示する表示部と、を有し、
前記表示部は請求項1乃至16のいずれか一項に記載の発光装置を有することを特徴とする撮像装置。 - 請求項1乃至16のいずれか一項に記載の発光装置を有する表示部と、前記表示部が設けられた筐体と、前記筐体に設けられ、外部と通信する通信部と、を有することを特徴とする電子機器。
- 請求項1乃至16のいずれか一項に記載の発光装置を有する光源と、前記光源が発する光を透過する光拡散部または光学フィルムと、を有することを特徴とする照明装置。
- 請求項1乃至16のいずれか一項に記載の発光装置を有する灯具と、前記灯具が設けられた機体と、を有することを特徴とする移動体。
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