JP2024038479A - 発光素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】光取り出し効率、正面輝度の増加を図ることができる発光素子を提供する。【解決手段】発光部、前記発光部を覆う中間層、前記中間層の上又は上方に設けられたカラーフィルタ、前記カラーフィルタの上に設けられた光路制御手段、及び、少なくとも前記光路制御手段を覆う被覆層から構成されている発光素子を提供する。前記発光素子においては、前記発光部から出射された光は、前記中間層を通過し、前記光路制御手段に入射し、前記光路制御手段から出射し、前記被覆層は、第1被覆層から構成されており、前記第1被覆層は、前記光路制御手段の外面の前記中間層側の一部を覆っており、前記光路制御手段を構成する材料の屈折率の値n0と、前記第1被覆層を構成する材料の屈折率の値n1とは異なっており、前記光路制御手段の光出射面は、前記中間層の頂面を基準として凸状である。【選択図】図1
Description
本開示は、発光素子に関する。
近年、発光素子として有機電界発光(EL:Electroluminescence)素子を用いた表示装置(有機EL表示装置)の開発が進んでいる。この有機EL表示装置は、例えば、画素毎に分離して形成された第1電極(下部電極、例えば、アノード電極)の上に、少なくとも発光層を含む有機層、及び、第2電極(上部電極、例えば、カソード電極)が形成された発光素子を、複数、有する。そして、例えば、赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子のそれぞれが副画素として設けられ、これらの副画素から1画素が構成され、第2電極(上部電極)を介して発光層からの光が外部に出射される。
このような表示装置において、光取り出し効率を向上させ、また、正面輝度を増加させるために、各発光素子の光出射側にレンズ部材が配設されている。例えば、特開2013-058447号公報には、有機EL素子の光取り出し側に、色変換部材と、低屈折率層と、マイクロレンズとを、この順に設け、低屈折率層の屈折率が色変換部材及びマイクロレンズの屈折率よりも小さい有機EL発光装置が開示されている。
レンズ部材の光学的パワーの増加のためには、レンズ部材のレンズ面と、レンズ面と接する部材との間の屈折率差が重要である。しかしながら、上記の特許公開公報には、レンズ面と接する部材については、何ら、言及されていない。凹凸の加工処理を施した光学フィルム、及び、光学フィルムの凹凸面に粘接着剤層を有する光学積層シートであって、粘接着剤層が凹凸の加工処理された光学フィルムの凸部の一部に形成されており、凸部の高さの5%~90%が粘接着剤層で埋められている光学積層シートが、特開2012-007046号公報に開示されている。ここで、光学フィルムによってマイクロレンズが構成され、凸部と凸部との間には空気層が存在する。凸部と凸部との間に屈折率1の空気層が存在するが故に、レンズ部材の光学的パワーの増加を図ることができる。しかしながら、屈折率差が大きくなり過ぎ、有機EL表示装置に適用した場合、光取り出し効率、正面輝度の増加を図れなくなるといった問題がある。
従って、本開示の目的は、光取り出し効率、正面輝度の増加を図ることができる構成、構造を有する発光素子、係る発光素子を備えた表示装置を提供することにある。
上記の目的を達成するための本開示の第1の態様~第3の態様に係る発光素子は、
発光部、
発光部を覆う中間層、
中間層の上又は上方に設けられた光路制御手段、及び、
少なくとも光路制御手段を覆う被覆層、
から構成されており、
発光部から出射された光は、中間層を通過し、光路制御手段に入射し、光路制御手段から出射し、
被覆層は、第1被覆層及び第2被覆層から構成されている。
発光部、
発光部を覆う中間層、
中間層の上又は上方に設けられた光路制御手段、及び、
少なくとも光路制御手段を覆う被覆層、
から構成されており、
発光部から出射された光は、中間層を通過し、光路制御手段に入射し、光路制御手段から出射し、
被覆層は、第1被覆層及び第2被覆層から構成されている。
そして、本開示の第1の態様に係る発光素子において、
第1被覆層は、光路制御手段の外面の中間層側の一部を覆っており、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の外面の残部を覆っており、
光路制御手段を構成する材料の屈折率の値n0と、第1被覆層を構成する材料の屈折率の値n1と、第2被覆層を構成する材料の屈折率の値n2とは異なっている。
第1被覆層は、光路制御手段の外面の中間層側の一部を覆っており、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の外面の残部を覆っており、
光路制御手段を構成する材料の屈折率の値n0と、第1被覆層を構成する材料の屈折率の値n1と、第2被覆層を構成する材料の屈折率の値n2とは異なっている。
また、本開示の第2の態様に係る発光素子において、
第1被覆層は、光路制御手段の外面の中間層側の一部を覆っており、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の外面の残部を覆っており、
第1被覆層は、第2被覆層を構成する材料とは異なる材料から構成されている。
第1被覆層は、光路制御手段の外面の中間層側の一部を覆っており、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の外面の残部を覆っており、
第1被覆層は、第2被覆層を構成する材料とは異なる材料から構成されている。
更には、本開示の第3の態様に係る発光素子において、
第1被覆層は、光路制御手段の外面のうち、光路制御手段の外縁部側と接しており、
第2被覆層は、光路制御手段の外面のうち、光路制御手段の中央部側と接しており、
光路制御手段を構成する材料の屈折率の値n0と、第1被覆層を構成する材料の屈折率の値n1と、第2被覆層を構成する材料の屈折率の値n2とは異なっており、又は、
第1被覆層は、第2被覆層を構成する材料とは異なる材料から構成されている。
第1被覆層は、光路制御手段の外面のうち、光路制御手段の外縁部側と接しており、
第2被覆層は、光路制御手段の外面のうち、光路制御手段の中央部側と接しており、
光路制御手段を構成する材料の屈折率の値n0と、第1被覆層を構成する材料の屈折率の値n1と、第2被覆層を構成する材料の屈折率の値n2とは異なっており、又は、
第1被覆層は、第2被覆層を構成する材料とは異なる材料から構成されている。
上記の目的を達成するための本開示の第1の態様~第2の態様に係る表示装置は、
第1基板及び第2基板、並びに、
第1基板と第2基板との間に形成された複数の発光素子、
を備えた表示装置であって、
各発光素子は、
発光部、
発光部を覆う中間層、
中間層の上又は上方に設けられた光路制御手段、及び、
少なくとも光路制御手段を覆う被覆層、
から構成されており、
各発光素子において、発光部から出射された光は、中間層を通過し、光路制御手段に入射し、光路制御手段から出射し、
被覆層は、第1被覆層及び第2被覆層から構成されている。
第1基板及び第2基板、並びに、
第1基板と第2基板との間に形成された複数の発光素子、
を備えた表示装置であって、
各発光素子は、
発光部、
発光部を覆う中間層、
中間層の上又は上方に設けられた光路制御手段、及び、
少なくとも光路制御手段を覆う被覆層、
から構成されており、
各発光素子において、発光部から出射された光は、中間層を通過し、光路制御手段に入射し、光路制御手段から出射し、
被覆層は、第1被覆層及び第2被覆層から構成されている。
そして、本開示の第1の態様に係る表示装置にあっては、
各発光素子において、
第1被覆層は、光路制御手段の外面の中間層側の一部を覆っており、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の外面の残部を覆っており、
光路制御手段を構成する材料の屈折率の値n0と、第1被覆層を構成する材料の屈折率の値n1と、第2被覆層を構成する材料の屈折率の値n2とは異なっており、又は、
第1被覆層は、第2被覆層を構成する材料とは異なる材料から構成されている。
各発光素子において、
第1被覆層は、光路制御手段の外面の中間層側の一部を覆っており、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の外面の残部を覆っており、
光路制御手段を構成する材料の屈折率の値n0と、第1被覆層を構成する材料の屈折率の値n1と、第2被覆層を構成する材料の屈折率の値n2とは異なっており、又は、
第1被覆層は、第2被覆層を構成する材料とは異なる材料から構成されている。
また、本開示の第2の態様に係る表示装置にあっては、
各発光素子において、
第1被覆層は、光路制御手段の外面のうち、光路制御手段の外縁部側と接しており、
第2被覆層は、光路制御手段の外面のうち、光路制御手段の中央部側と接しており、
光路制御手段を構成する材料の屈折率の値n0と、第1被覆層を構成する材料の屈折率の値n1と、第2被覆層を構成する材料の屈折率の値n2とは異なっており、又は、
第1被覆層は、第2被覆層を構成する材料とは異なる材料から構成されている。
各発光素子において、
第1被覆層は、光路制御手段の外面のうち、光路制御手段の外縁部側と接しており、
第2被覆層は、光路制御手段の外面のうち、光路制御手段の中央部側と接しており、
光路制御手段を構成する材料の屈折率の値n0と、第1被覆層を構成する材料の屈折率の値n1と、第2被覆層を構成する材料の屈折率の値n2とは異なっており、又は、
第1被覆層は、第2被覆層を構成する材料とは異なる材料から構成されている。
以下、図面を参照して、実施例に基づき本開示を説明するが、本開示は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
1.本開示の第1の態様~第3の態様に係る発光素子、並びに、本開示の第1の態様~第2の態様に係る表示装置、全般に関する説明
2.実施例1(本開示の第1の態様~第3の態様に係る発光素子、並びに、本開示の第1の態様~第2の態様に係る表示装置)
3.実施例2(実施例1の変形)
4.実施例3(実施例1の別の変形)
5.実施例4(実施例1の更に別の変形)
6.実施例5(実施例1~実施例4の変形)
7.その他
1.本開示の第1の態様~第3の態様に係る発光素子、並びに、本開示の第1の態様~第2の態様に係る表示装置、全般に関する説明
2.実施例1(本開示の第1の態様~第3の態様に係る発光素子、並びに、本開示の第1の態様~第2の態様に係る表示装置)
3.実施例2(実施例1の変形)
4.実施例3(実施例1の別の変形)
5.実施例4(実施例1の更に別の変形)
6.実施例5(実施例1~実施例4の変形)
7.その他
〈本開示の第1の態様~第3の態様に係る発光素子、並びに、本開示の第1の態様~第2の態様に係る表示装置〉
本開示の第1の態様~第3の態様に係る発光素子、並びに、本開示の第1の態様~第2の態様に係る表示装置を構成する発光素子(以下、これらの発光素子を総称して、便宜上、『本開示の発光素子等』と呼ぶ場合がある)において、光路制御手段の光出射面は、中間層の頂面を基準として凸状である構成とすることができる。尚、このような構成を、便宜上、『第1構成の発光素子』と呼ぶ。
本開示の第1の態様~第3の態様に係る発光素子、並びに、本開示の第1の態様~第2の態様に係る表示装置を構成する発光素子(以下、これらの発光素子を総称して、便宜上、『本開示の発光素子等』と呼ぶ場合がある)において、光路制御手段の光出射面は、中間層の頂面を基準として凸状である構成とすることができる。尚、このような構成を、便宜上、『第1構成の発光素子』と呼ぶ。
第1構成の発光素子において、光路制御手段の光入射面は中間層の頂面と接している構成とすることができる。そして、このような好ましい構成を含む第1構成の発光素子において、
第1被覆層は、光路制御手段の光出射面の中間層側の一部を覆い、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の光出射面の残部を覆う構成とすることができ、更には、この場合、第1被覆層は、更に、中間層を覆う構成とすることができる。更には、これらの好ましい構成を含む第1構成の発光素子において、光路制御手段は正の光学的パワーを有する構成、あるいは又、光路制御手段は凸レンズ部材から成る構成とすることができる。第1被覆層は中間層上に形成されている。第2被覆層は第1被覆層よりも光出射側に位置しており、後述する第2構成の発光素子、第3構成の発光素子及び第4構成の発光素子においても同様である。
第1被覆層は、光路制御手段の光出射面の中間層側の一部を覆い、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の光出射面の残部を覆う構成とすることができ、更には、この場合、第1被覆層は、更に、中間層を覆う構成とすることができる。更には、これらの好ましい構成を含む第1構成の発光素子において、光路制御手段は正の光学的パワーを有する構成、あるいは又、光路制御手段は凸レンズ部材から成る構成とすることができる。第1被覆層は中間層上に形成されている。第2被覆層は第1被覆層よりも光出射側に位置しており、後述する第2構成の発光素子、第3構成の発光素子及び第4構成の発光素子においても同様である。
あるいは又、上記の好ましい形態を含む本開示の発光素子等において、光路制御手段の光入射面は、中間層の頂面に向かって凸状である構成とすることができる。尚、このような構成を、便宜上、『第2構成の発光素子』と呼ぶ。
第2構成の発光素子において、光路制御手段の光出射面は平坦である構成とすることができる。そして、このような好ましい構成を含む第2構成の発光素子において、
第1被覆層は、光路制御手段の光入射面の中間層側の一部を覆い、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の光入射面の残部を覆う構成とすることができ、更には、これらの好ましい構成を含む第2構成の発光素子において、光路制御手段は正の光学的パワーを有する構成、あるいは又、光路制御手段は凸レンズ部材から成る構成とすることができる。第1被覆層は中間層上に形成されており、光路制御手段は第1被覆層上に形成されている。
第1被覆層は、光路制御手段の光入射面の中間層側の一部を覆い、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の光入射面の残部を覆う構成とすることができ、更には、これらの好ましい構成を含む第2構成の発光素子において、光路制御手段は正の光学的パワーを有する構成、あるいは又、光路制御手段は凸レンズ部材から成る構成とすることができる。第1被覆層は中間層上に形成されており、光路制御手段は第1被覆層上に形成されている。
更には、以上に説明した各種の好ましい構成を含む第1構成の発光素子において、空気の屈折率をnairとしたとき、
nair<n1<n2<n0
を満足する形態とすることが好ましい。ここで、限定するものでないが、
0.25≦n0-n1≦0.50
0.15≦n0-n2≦0.30
0.10≦n2-n1≦0.30
を満足することが好ましい。また、以上に説明した各種の好ましい構成を含む第2構成の発光素子において、空気の屈折率をnairとしたとき、
nair<n2<n1<n0
を満足する形態とすることが好ましい。ここで、限定するものでないが、
0.25≦n0-n2≦0.50
0.15≦n0-n1≦0.30
0.10≦n1-n2≦0.30
を満足することが好ましい。
nair<n1<n2<n0
を満足する形態とすることが好ましい。ここで、限定するものでないが、
0.25≦n0-n1≦0.50
0.15≦n0-n2≦0.30
0.10≦n2-n1≦0.30
を満足することが好ましい。また、以上に説明した各種の好ましい構成を含む第2構成の発光素子において、空気の屈折率をnairとしたとき、
nair<n2<n1<n0
を満足する形態とすることが好ましい。ここで、限定するものでないが、
0.25≦n0-n2≦0.50
0.15≦n0-n1≦0.30
0.10≦n1-n2≦0.30
を満足することが好ましい。
あるいは又、上記の好ましい形態を含む本開示の発光素子等において、光路制御手段の光出射面は、中間層の頂面を基準として凹状である構成とすることができる。尚、このような構成を、便宜上、『第3構成の発光素子』と呼ぶ。
第3構成の発光素子において、光路制御手段の光入射面は中間層の頂面と接している構成とすることができる。そして、このような好ましい構成を含む第3構成の発光素子において、
第1被覆層は、光路制御手段の光出射面の中間層側の一部を覆い、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の光出射面の残部を覆う構成とすることができ、更には、これらの好ましい構成を含む第3構成の発光素子において、光路制御手段は負の光学的パワーを有する構成、あるいは又、光路制御手段は凹レンズ部材から成る構成とすることができる。
第1被覆層は、光路制御手段の光出射面の中間層側の一部を覆い、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の光出射面の残部を覆う構成とすることができ、更には、これらの好ましい構成を含む第3構成の発光素子において、光路制御手段は負の光学的パワーを有する構成、あるいは又、光路制御手段は凹レンズ部材から成る構成とすることができる。
あるいは又、上記の好ましい形態を含む本開示の発光素子等において、光路制御手段の光入射面は、中間層の頂面に向かって凹状である構成とすることができる。尚、このような構成を、便宜上、『第4構成の発光素子』と呼ぶ。
第4構成の発光素子において、光路制御手段の光出射面は平坦である構成とすることができる。そして、このような好ましい構成を含む第4構成の発光素子において、
第1被覆層は、光路制御手段の光入射面の中間層側の一部を覆い、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の光入射面の残部を覆う構成とすることができ、更には、これらの好ましい構成を含む第4構成の発光素子において、光路制御手段は負の光学的パワーを有する構成、あるいは又、光路制御手段は凹レンズ部材から成る構成とすることができる。第1被覆層は中間層上に形成されており、光路制御手段の一部も中間層上に形成されている。あるいは又、第1被覆層は中間層上に形成されており、光路制御手段は第1被覆層上に形成されている。
第1被覆層は、光路制御手段の光入射面の中間層側の一部を覆い、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の光入射面の残部を覆う構成とすることができ、更には、これらの好ましい構成を含む第4構成の発光素子において、光路制御手段は負の光学的パワーを有する構成、あるいは又、光路制御手段は凹レンズ部材から成る構成とすることができる。第1被覆層は中間層上に形成されており、光路制御手段の一部も中間層上に形成されている。あるいは又、第1被覆層は中間層上に形成されており、光路制御手段は第1被覆層上に形成されている。
更には、以上に説明した各種の好ましい構成を含む第3構成の発光素子において、空気の屈折率をnairとしたとき、
nair<n0<n1<n2
を満足する形態とすることが好ましい。ここで、限定するものでないが、
0.15≦n1-n0≦0.30
0.25≦n2-n0≦0.50
0.10≦n2-n1≦0.30
を満足することが好ましい。また、以上に説明した各種の好ましい構成を含む第4構成の発光素子において、空気の屈折率をnairとしたとき、
nair<n0<n2<n1
を満足する形態とすることが好ましい。ここで、限定するものでないが、
0.15≦n2-n0≦0.30
0.25≦n1-n0≦0.50
0.10≦n1-n2≦0.30
を満足することが好ましい。
nair<n0<n1<n2
を満足する形態とすることが好ましい。ここで、限定するものでないが、
0.15≦n1-n0≦0.30
0.25≦n2-n0≦0.50
0.10≦n2-n1≦0.30
を満足することが好ましい。また、以上に説明した各種の好ましい構成を含む第4構成の発光素子において、空気の屈折率をnairとしたとき、
nair<n0<n2<n1
を満足する形態とすることが好ましい。ここで、限定するものでないが、
0.15≦n2-n0≦0.30
0.25≦n1-n0≦0.50
0.10≦n1-n2≦0.30
を満足することが好ましい。
以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の発光素子等において、光路制御手段を構成する凸レンズ部材の光軸に沿った厚さ、あるいは、凹レンズ部材の光軸に沿った厚さ(凹レンズ部材の対向する2つのレンズ面の光軸に沿った距離)を、便宜上、『光路制御手段の高さ』と呼ぶとき、光路制御手段の高さH0と、隣接する発光素子を構成する光路制御手段の間の最小距離L0とは、
0≦L0/H0≦0.5
を満足する形態とすることができる。また、発光素子の大きさ(画素あるいは副画素の1辺の長さ)を1.00としたとき、L0は0.1以下であることが好ましい。
0≦L0/H0≦0.5
を満足する形態とすることができる。また、発光素子の大きさ(画素あるいは副画素の1辺の長さ)を1.00としたとき、L0は0.1以下であることが好ましい。
あるいは又、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の発光素子等において、隣接する発光素子を構成する光路制御手段と光路制御手段とは接している形態とすることができるし、隣接する発光素子を構成する光路制御手段と光路制御手段との間には隙間が存在する形態とすることができる。前者の場合、光路制御手段の平面形状を正六角形とするハニカム構造を採用すればよい。また、前者の場合、隣接する発光素子を構成する光路制御手段と光路制御手段とが重なるように接していてもよい。
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の発光素子等において、光路制御手段の高さH0と、光路制御手段の外面の中間層側の一部を覆う第1被覆層の厚さH1とは、
0.10≦H1/H0≦0.90
望ましくは、
0.30≦H1/H0≦0.70
を満足する形態とすることができる。
0.10≦H1/H0≦0.90
望ましくは、
0.30≦H1/H0≦0.70
を満足する形態とすることができる。
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の発光素子等において、中間層には波長選択部が含まれる形態とすることができるし、あるいは又、光路制御手段及び被覆層よりも光出射側に波長選択部が形成されている形態とすることができる。発光部に対する光路制御手段の正射影像は、発光部に対する波長選択部の正射影像と一致する形態とすることができるし、あるいは又、発光部に対する波長選択部の正射影像に含まれる形態とすることができる。後者の構成を採用することで、隣接した発光素子間における混色の発生を確実に抑制することができる。更には、これらの場合、距離D0(後述する)の値が0でない発光素子において、波長選択部の中心を通る法線と、発光部の中心を通る法線とは一致している形態とすることができ、あるいは又、距離D0の値が0でない発光素子において、波長選択部の中心を通る法線と、光路制御手段の中心を通る法線とは一致している形態とすることができる。後者の構成を採用することで、隣接した発光素子間における混色の発生を確実に抑制することができる。また、隣接する発光素子の波長選択部の間には光吸収層(ブラックマトリクス層)が形成されている形態とすることができる。波長選択部の中心とは、波長選択部が占める領域の面積重心点を指す。あるいは又、波長選択部の平面形状が、円形、楕円形、正方形、長方形、正多角形の場合、これらの図形の中心が波長選択部の中心に該当するし、これらの図形の一部が切り欠かれた図形である場合、切り欠かれた部分を補完した図形の中心が波長選択部の中心に該当するし、これらの図形が連結された図形である場合、連結部分を除去し、除去した部分を補完した図形の中心が波長選択部の中心に該当する。隣接する発光素子の波長選択部の間に光吸収層(ブラックマトリクス層)を形成することでも、隣接した発光素子間における混色の発生を確実に抑制することができる。波長選択部は、例えば、カラーフィルタ層から構成することができ、カラーフィルタ層は、所望の顔料や染料から成る着色剤を添加した樹脂によって構成されており、顔料や染料を選択することにより、目的とする赤色、緑色、青色等の波長域における光透過率が高く、他の波長域における光透過率が低くなるように調整されている。あるいは又、波長選択部は、フォトニック結晶や、プラズモンを応用した波長選択素子(導体薄膜に格子状の穴構造を設けた導体格子構造を有するカラーフィルタ層。例えば、特開2008-177191号公報参照)、アモルファスシリコン等の無機材料から成る薄膜、量子ドットから構成することもできる。以下、カラーフィルタ層で波長選択部を代表して説明を行うが、波長選択部はカラーフィルタ層に限定するものではない。尚、発光素子が出射する光に対応して、波長選択部(例えば、カラーフィルタ層)の大きさを、適宜、変えてもよいし、隣接する発光素子の波長選択部(例えば、カラーフィルタ層)の間に光吸収層(ブラックマトリクス層)が設けられている場合、発光素子が出射する光に対応して、光吸収層(ブラックマトリクス層)の大きさを、適宜、変えてもよい。また、波長選択部(例えば、カラーフィルタ層)の大きさを、発光部の中心を通る法線とカラーフィルタ層の中心を通る法線との間の距離(オフセット量)d0に応じて、適宜、変えてもよい。波長選択部(例えば、カラーフィルタ層)の平面形状は、光路制御手段の平面形状と同じであってもよいし、相似であってもよいし、異なっていてもよい。
更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置において、隣接する発光素子の光路制御手段の間には光吸収層(ブラックマトリクス層)が形成されている形態とすることができる。隣接する発光素子の光路制御手段の間に光吸収層(ブラックマトリクス層)を形成することでも、隣接した発光素子間における混色の発生を確実に抑制することができる。
これらの光吸収層(ブラックマトリクス層)は、例えば、黒色の着色剤を混入した光学濃度が1以上の黒色の樹脂膜(具体的には、例えば、黒色のポリイミド系樹脂)から成り、あるいは又、薄膜の干渉を利用した薄膜フィルタから構成されている。薄膜フィルタは、例えば、金属、金属窒化物あるいは金属酸化物から成る薄膜を2層以上積層して成り、薄膜の干渉を利用して光を減衰させる。薄膜フィルタとして、具体的には、Crと酸化クロム(III)(Cr2O3)とを交互に積層したものを挙げることができる。
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の発光素子等において、第1被覆層の頂面は、平坦である形態とすることができるし、あるいは又、中間層に向かって凹んでいる形態とすることができる。
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の発光素子等において、発光部は有機エレクトロルミネッセンス層を含む形態とすることができる。即ち、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置は有機エレクトロルミネッセンス表示装置(有機EL表示装置)から成る形態とすることができるし、発光素子は有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)から成る形態とすることができる。ここで、本開示の表示装置は、第2基板から光を出射するトップエミッション方式(上面発光方式)の表示装置(上面発光型表示装置)である。
以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の発光素子等において、光路制御手段は、上述したとおり、凸レンズ部材(オンチップマイクロ凸レンズ)から成り、あるいは又、凹レンズ部材(オンチップマイクロ凹レンズ)から成るだけでなく、光反射部材から構成することもできる。以下の説明において、凸レンズ部材及び凹レンズ部材を纏めて『レンズ部材』と呼ぶ場合がある。レンズ部材は、球面レンズとすることもできるし、非球面レンズとすることもできる。また、凸レンズ部材は平凸レンズから構成することができるし、凹レンズ部材は平凹レンズから構成することができる。更には、レンズ部材は、屈折型レンズとすることもできるし、回折型レンズとすることもできる。
そして、各発光素子において、発光部の中心を通る法線LNと光路制御手段の中心を通る法線LN’との間の距離(オフセット量)をD0としたとき、表示装置を構成する発光素子の少なくとも一部において、距離(オフセット量)D0の値は0でない形態とすることができる。また、表示装置にあっては、基準点(基準領域)が想定されており、距離D0は基準点(基準領域)から発光部の中心を通る法線LNまでの距離D1に依存する形態とすることができる。尚、基準点(基準領域)は或る程度の広がりを含み得る。ここで、各種の法線は、表示装置の光出射面に対する垂直線である。発光部の中心とは、第1電極と有機層(後述する)とが接する領域の面積重心点を指す。第1電極が有機層の一部と接している構成とすることができるし、有機層が第1電極の一部と接している構成とすることができる。具体的には、第1電極の大きさは有機層よりも小さい構成とすることができるし、あるいは又、第1電極の大きさは有機層と同じ大きさであるが、第1電極と有機層との間の一部分に絶縁層が形成されている構成とすることもできるし、あるいは又、第1電極の大きさは有機層より大きい構成とすることもできる。
表示装置の全体から出射される光(画像)を、集束系とするか、発散系とするかは、表示装置の仕様に依るし、表示装置にどの程度の視野角依存性、広視野角特性が要求されるかにも依存する。
以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の発光素子等において、光路制御手段を凸レンズ部材(オンチップマイクロ凸レンズ)から構成する場合、即ち、第1構成の発光素子あるいは第2構成の発光素子において、光路制御手段、第1被覆層及び第2被覆層を構成する材料として、以下の材料を挙げることができる。
[第1構成の発光素子]
光路制御手段
アクリル系透明樹脂(屈折率:1.54)
エポキシ系透明樹脂(屈折率:1.55)
TiO2分散アクリル系透明樹脂(屈折率:1.72)
SiN(屈折率:1.74)
第1被覆層
中空シリカ含有フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.25)
フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.38)
アクリル系透明樹脂(屈折率:1.54)
エポキシ系透明樹脂(屈折率:1.55)
第2被覆層
フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.38)
アクリル系透明樹脂(屈折率:1.54)
エポキシ系透明樹脂(屈折率:1.55)
Al2O3分散アクリル系透明樹脂(屈折率1.64)
[第2構成の発光素子]
光路制御手段
アクリル系透明樹脂(屈折率:1.54)
エポキシ系透明樹脂(屈折率:1.55)
TiO2分散アクリル系透明樹脂(屈折率:1.72)
SiN(屈折率:1.74)
第1被覆層
フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.38)
アクリル系透明樹脂(屈折率:1.54)
エポキシ系透明樹脂(屈折率:1.55)
Al2O3分散アクリル系透明樹脂(屈折率1.64)
第2被覆層
中空シリカ含有フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.25)
フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.38)
アクリル系透明樹脂(屈折率:1.54)
エポキシ系透明樹脂(屈折率:1.55)
[第1構成の発光素子]
光路制御手段
アクリル系透明樹脂(屈折率:1.54)
エポキシ系透明樹脂(屈折率:1.55)
TiO2分散アクリル系透明樹脂(屈折率:1.72)
SiN(屈折率:1.74)
第1被覆層
中空シリカ含有フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.25)
フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.38)
アクリル系透明樹脂(屈折率:1.54)
エポキシ系透明樹脂(屈折率:1.55)
第2被覆層
フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.38)
アクリル系透明樹脂(屈折率:1.54)
エポキシ系透明樹脂(屈折率:1.55)
Al2O3分散アクリル系透明樹脂(屈折率1.64)
[第2構成の発光素子]
光路制御手段
アクリル系透明樹脂(屈折率:1.54)
エポキシ系透明樹脂(屈折率:1.55)
TiO2分散アクリル系透明樹脂(屈折率:1.72)
SiN(屈折率:1.74)
第1被覆層
フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.38)
アクリル系透明樹脂(屈折率:1.54)
エポキシ系透明樹脂(屈折率:1.55)
Al2O3分散アクリル系透明樹脂(屈折率1.64)
第2被覆層
中空シリカ含有フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.25)
フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.38)
アクリル系透明樹脂(屈折率:1.54)
エポキシ系透明樹脂(屈折率:1.55)
一方、光路制御手段を凹レンズ部材(オンチップマイクロ凹レンズ)から構成する場合、即ち、第3構成の発光素子あるいは第4構成の発光素子において、光路制御手段、第1被覆層及び第2被覆層を構成する材料として、以下の材料を挙げることができる。
[第3構成の発光素子]
光路制御手段
中空シリカ含有フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.25)
フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.38)
SiO2(屈折率:1.52)
アクリル系透明樹脂(屈折率:1.54)
第1被覆層
フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.38)
アクリル系透明樹脂(屈折率:1.54)
エポキシ系透明樹脂(屈折率:1.55)
Al2O3分散アクリル系透明樹脂(屈折率1.64)
第2被覆層
アクリル系透明樹脂(屈折率:1.54)
エポキシ系透明樹脂(屈折率:1.55)
TiO2分散アクリル系透明樹脂(屈折率:1.72)
SiN(屈折率:1.74)
[第4構成の発光素子]
光路制御手段
中空シリカ含有フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.25)
フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.38)
SiO2(屈折率:1.52)
アクリル系透明樹脂(屈折率:1.54)
第1被覆層
アクリル系透明樹脂(屈折率:1.54)
エポキシ系透明樹脂(屈折率:1.55)
TiO2分散アクリル系透明樹脂(屈折率:1.72)
SiN(屈折率:1.74)
第2被覆層
フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.38)
アクリル系透明樹脂(屈折率:1.54)
エポキシ系透明樹脂(屈折率:1.55)
Al2O3分散アクリル系透明樹脂(屈折率1.64)
[第3構成の発光素子]
光路制御手段
中空シリカ含有フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.25)
フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.38)
SiO2(屈折率:1.52)
アクリル系透明樹脂(屈折率:1.54)
第1被覆層
フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.38)
アクリル系透明樹脂(屈折率:1.54)
エポキシ系透明樹脂(屈折率:1.55)
Al2O3分散アクリル系透明樹脂(屈折率1.64)
第2被覆層
アクリル系透明樹脂(屈折率:1.54)
エポキシ系透明樹脂(屈折率:1.55)
TiO2分散アクリル系透明樹脂(屈折率:1.72)
SiN(屈折率:1.74)
[第4構成の発光素子]
光路制御手段
中空シリカ含有フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.25)
フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.38)
SiO2(屈折率:1.52)
アクリル系透明樹脂(屈折率:1.54)
第1被覆層
アクリル系透明樹脂(屈折率:1.54)
エポキシ系透明樹脂(屈折率:1.55)
TiO2分散アクリル系透明樹脂(屈折率:1.72)
SiN(屈折率:1.74)
第2被覆層
フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.38)
アクリル系透明樹脂(屈折率:1.54)
エポキシ系透明樹脂(屈折率:1.55)
Al2O3分散アクリル系透明樹脂(屈折率1.64)
レンズ部材は、レンズ部材を構成する透明樹脂材料を、メルトフローさせることで得ることができるし、あるいは又、エッチバックすることで得ることができるし、グレートーンマスクを用いたフォトリソグラフィ技術とエッチング法の組合せで得ることもできるし、ナノインプリント法に基づき透明樹脂材料をレンズ形状に形成するといった方法によって得ることもできる。レンズ部材(マイクロレンズ)を構成する材料として、高屈折樹脂材料(凸レンズ用)、高屈折無機膜(凸レンズ用)、低屈折樹脂材料(凹レンズ用)、低屈折無機膜(凹レンズ用)を挙げることができる。
第1被覆層の形成方法として、スピンコート法、スプレーコート法、カーテンコート法、各種ロールコート法を挙げることができるし、第2被覆層の形成方法として、スピンコート法、スプレーコート法、カーテンコート法、各種ロールコート法、ディップコート法を挙げることができる。第1被覆層を塗布法に基づき形成する場合、粘度が低く、濡れ性の良い材料を選択することが好ましい。また、第1被覆層は、一定の強度を有することが、表示装置に強度を付与するといった観点から望ましい。第2被覆層は、高い封止性を有することが、表示装置に高い信頼性を付与するといった観点から望ましい。また、第2被覆層は封止樹脂層を兼ねることもでき、この場合、形成方法として、真空注入法や液晶滴下法を挙げることができる。
更には、第1構成の発光素子において、[光路制御手段を構成する材料,第1被覆層を構成する材料,第2被覆層を構成する材料]の組み合わせとして、限定するものではないが、
[アクリル系透明樹脂,中空シリカ含有フッ素系低屈折率透明樹脂,フッ素系低屈折率透明樹脂]
[エポキシ系透明樹脂,中空シリカ含有フッ素系低屈折率透明樹脂,フッ素系低屈折率透明樹脂]
[TiO2分散アクリル系透明樹脂,フッ素系低屈折率透明樹脂,アクリル系透明樹脂]
[SiN無機膜,フッ素系低屈折率透明樹脂,アクリル系透明樹脂]
を挙げることができるし、第2構成の発光素子において、[光路制御手段を構成する材料,第1被覆層を構成する材料,第2被覆層を構成する材料]の組み合わせとして、限定するものではないが、
[アクリル系透明樹脂,フッ素系低屈折率透明樹脂,中空シリカ含有フッ素系低屈折率透明樹脂]
[エポキシ系透明樹脂,フッ素系低屈折率透明樹脂,中空シリカ含有フッ素系低屈折率透明樹脂]
[TiO2分散アクリル系透明樹脂,アクリル系透明樹脂,フッ素系低屈折率透明樹脂]
[SiN無機膜,アクリル系透明樹脂,フッ素系低屈折率透明樹脂]
を挙げることができるし、第3構成の発光素子において、[光路制御手段を構成する材料,第1被覆層を構成する材料,第2被覆層を構成する材料]の組み合わせとして、
[フッ素系低屈折率透明樹脂,アクリル系透明樹脂,SiN無機膜]
[アクリル系透明樹脂,Al2O3分散アクリル系透明樹脂,TiO2分散アクリル系透明樹脂]
[SiO2無機膜,Al2O3分散アクリル系透明樹脂,SiN無機膜]
[中空シリカ含有フッ素系低屈折率透明樹脂,フッ素系低屈折率透明樹脂,アクリル系透明樹脂]
を挙げることができるし、第4構成の発光素子において、[光路制御手段を構成する材料,第1被覆層を構成する材料,第2被覆層を構成する材料]の組み合わせとして、限定するものではないが、
[フッ素系低屈折率透明樹脂,SiN無機膜,アクリル系透明樹脂]
[アクリル系透明樹脂,TiO2分散アクリル系透明樹脂,Al2O3分散アクリル系透明樹脂]
[SiO2無機膜,SiN無機膜,Al2O3分散アクリル系透明樹脂]
[中空シリカ含有フッ素系低屈折率透明樹脂,アクリル系透明樹脂,フッ素系低屈折率透明樹脂]
を挙げることができる。
[アクリル系透明樹脂,中空シリカ含有フッ素系低屈折率透明樹脂,フッ素系低屈折率透明樹脂]
[エポキシ系透明樹脂,中空シリカ含有フッ素系低屈折率透明樹脂,フッ素系低屈折率透明樹脂]
[TiO2分散アクリル系透明樹脂,フッ素系低屈折率透明樹脂,アクリル系透明樹脂]
[SiN無機膜,フッ素系低屈折率透明樹脂,アクリル系透明樹脂]
を挙げることができるし、第2構成の発光素子において、[光路制御手段を構成する材料,第1被覆層を構成する材料,第2被覆層を構成する材料]の組み合わせとして、限定するものではないが、
[アクリル系透明樹脂,フッ素系低屈折率透明樹脂,中空シリカ含有フッ素系低屈折率透明樹脂]
[エポキシ系透明樹脂,フッ素系低屈折率透明樹脂,中空シリカ含有フッ素系低屈折率透明樹脂]
[TiO2分散アクリル系透明樹脂,アクリル系透明樹脂,フッ素系低屈折率透明樹脂]
[SiN無機膜,アクリル系透明樹脂,フッ素系低屈折率透明樹脂]
を挙げることができるし、第3構成の発光素子において、[光路制御手段を構成する材料,第1被覆層を構成する材料,第2被覆層を構成する材料]の組み合わせとして、
[フッ素系低屈折率透明樹脂,アクリル系透明樹脂,SiN無機膜]
[アクリル系透明樹脂,Al2O3分散アクリル系透明樹脂,TiO2分散アクリル系透明樹脂]
[SiO2無機膜,Al2O3分散アクリル系透明樹脂,SiN無機膜]
[中空シリカ含有フッ素系低屈折率透明樹脂,フッ素系低屈折率透明樹脂,アクリル系透明樹脂]
を挙げることができるし、第4構成の発光素子において、[光路制御手段を構成する材料,第1被覆層を構成する材料,第2被覆層を構成する材料]の組み合わせとして、限定するものではないが、
[フッ素系低屈折率透明樹脂,SiN無機膜,アクリル系透明樹脂]
[アクリル系透明樹脂,TiO2分散アクリル系透明樹脂,Al2O3分散アクリル系透明樹脂]
[SiO2無機膜,SiN無機膜,Al2O3分散アクリル系透明樹脂]
[中空シリカ含有フッ素系低屈折率透明樹脂,アクリル系透明樹脂,フッ素系低屈折率透明樹脂]
を挙げることができる。
本開示の第2の態様に係る発光素子、本開示の第2の態様に係る表示装置を構成する発光素子において、光路制御手段を構成する光反射部材として、アルミニウム(Al)や銀(Ag)等の金属の単体又は合金、誘電体多層膜を挙げることができるし、本開示の発光素子等において、光反射部材として、発光部からの光が、中間層、被覆層を通過し、光反射部材と衝突したとき、光反射部材によって全反射されるような屈折率を有する材料を挙げることができる。具体的には、光路制御手段は、例えば、被覆層と被覆層との間を充填する光反射部材から構成されている構成とすることができる。光反射部材は、順テーパー状(光入射面側から光出射面側に向かって広がっている形状)とすることが好ましい。光反射部材の軸線を含む仮想平面で光反射部材を切断したときの順テーパー状の斜面の断面は、曲線から構成されていてもよいし、線分から構成されていてもよい。
本開示の表示装置において、画素(あるいは副画素)の配列として、デルタ配列を挙げることができるし、あるいは又、ストライプ配列、ダイアゴナル配列、レクタングル配列、ペンタイル配列を挙げることができる。波長選択部の配列も、画素(あるいは副画素)の配列に準拠して、デルタ配列、あるいは又、ストライプ配列、ダイアゴナル配列、レクタングル配列、ペンタイル配列とすればよい。
以下、発光部に着目し、発光素子を構成する発光部が有機エレクトロルミネッセンス層を含む形態に関して、即ち、本開示の表示装置が有機エレクトロルミネッセンス表示装置(有機EL表示装置)から成る形態に関して、説明を行う。
有機EL表示装置は、
第1基板、及び、第2基板、並びに、
第1基板と第2基板との間に位置し、2次元状に配列された複数の発光素子、
を備えており、
第1基板の上に形成された基体上に設けられた各発光素子は、
第1電極、
第2電極、及び、
第1電極と第2電極とによって挟まれた有機層(有機エレクトロルミネッセンス層から成る発光層を含む)、
を少なくとも備えており、
有機層からの光が、第2基板を介して外部に出射される。
第1基板、及び、第2基板、並びに、
第1基板と第2基板との間に位置し、2次元状に配列された複数の発光素子、
を備えており、
第1基板の上に形成された基体上に設けられた各発光素子は、
第1電極、
第2電極、及び、
第1電極と第2電極とによって挟まれた有機層(有機エレクトロルミネッセンス層から成る発光層を含む)、
を少なくとも備えており、
有機層からの光が、第2基板を介して外部に出射される。
第2電極の上には中間層が形成されており、中間層上には光路制御手段が設けられており、被覆層が少なくとも光路制御手段を覆っている。第1電極は、各発光素子毎に設けられている。有機層は、各発光素子毎に設けられており、あるいは又、発光素子に共通して設けられている。第2電極は、複数の発光素子において共通電極とされていてもよい。即ち、第2電極は、所謂ベタ電極とされていてもよい。基体の下方あるいは下には第1基板が配置されており、第2電極の上方に第2基板が配置されている。第1基板側に発光素子が形成されており、発光部は基体上に設けられている。
そして、有機層は白色光を出射する形態とすることができ、この場合、有機層は、異なる色を発光する少なくとも2層の発光層から構成されている形態とすることができる。具体的には、有機層は、赤色(波長:620nm乃至750nm)を発光する赤色発光層、緑色(波長:495nm乃至570nm)を発光する緑色発光層、及び、青色(波長:450nm乃至495nm)を発光する青色発光層の3層が積層された積層構造を有する形態とすることができ、全体として白色を発光する。あるいは又、有機層は、青色を発光する青色発光層、及び、黄色を発光する黄色発光層の2層が積層された構造とすることができ、全体として白色を発光する。あるいは又、有機層は、青色を発光する青色発光層、及び、橙色を発光する橙色発光層の2層が積層された構造とすることができ、全体として白色を発光する。有機層は、複数の発光素子において共通化されていてもよいし、各発光素子において個別に設けられていてもよい。このような白色を発光する有機層(発光部)と赤色カラーフィルタ層(あるいは赤色カラーフィルタ層として機能する中間層)とを組み合わせることで赤色発光素子が構成され、白色を発光する有機層(発光部)と緑色カラーフィルタ層(あるいは緑色カラーフィルタ層として機能する中間層)とを組み合わせることで緑色発光素子が構成され、白色を発光する有機層(発光部)と青色カラーフィルタ層(あるいは青色カラーフィルタ層として機能する中間層)とを組み合わせることで青色発光素子が構成される。赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子といった副画素の組合せによって1画素が構成される。場合によっては、赤色発光素子、緑色発光素子、青色発光素子及び白色(あるいは第4の色)を出射する発光素子(あるいは補色光を出射する発光素子)によって1画素を構成してもよい。異なる色を発光する少なくとも2層の発光層から構成されている形態にあっては、実際には、異なる色を発光する発光層が混合し、明確に各層に分離されていない場合がある。
あるいは又、有機層は、1層の発光層から構成されている形態とすることができる。この場合、発光素子を、例えば、赤色発光層を含む有機層を有する赤色発光素子、緑色発光層を含む有機層を有する緑色発光素子、あるいは、青色発光層を含む有機層を有する青色発光素子から構成することができる。カラー表示の表示装置の場合、これらの3種類の発光素子(副画素)から1画素が構成される。あるいは又、赤色発光層を含む有機層を有する赤色発光素子、緑色発光層を含む有機層を有する緑色発光素子、及び、青色発光層を含む有機層を有する青色発光素子の積層構造から構成することもできる。尚、カラーフィルタ層の形成は、原則、不要であるが、色純度向上のためにカラーフィルタ層を設けてもよい。
基体は第1基板の上あるいは上方に形成されている。基体を構成する材料として、絶縁材料、例えば、SiO2、SiN、SiONを例示することができる。基体は、基体を構成する材料に適した形成方法、具体的には、例えば、各種CVD法、各種塗布法、スパッタリング法や真空蒸着法を含む各種PVD法、スクリーン印刷法といった各種印刷法、メッキ法、電着法、浸漬法、ゾル-ゲル法等の公知の方法に基づき形成することができる。
基体の下あるいは下方には、限定するものではないが、発光素子駆動部が設けられている。発光素子駆動部は、例えば、第1基板を構成するシリコン半導体基板に形成されたトランジスタ(具体的には、例えば、MOSFET)や、第1基板を構成する各種基板に設けられた薄膜トランジスタ(TFT)から構成されている。発光素子駆動部を構成するトランジスタやTFTと第1電極とは、基体等に形成されたコンタクトホール(コンタクトプラグ)を介して接続されている形態とすることができる。発光素子駆動部は、周知の回路構成とすることができる。第2電極は、表示装置の外周部において、基体等に形成されたコンタクトホール(コンタクトプラグ)を介して発光素子駆動部と接続される。第1基板側に発光素子が形成されている。第2電極は、複数の発光素子において共通電極とされていてもよい。即ち、第2電極は、所謂ベタ電極とされていてもよい。
第1基板あるいは第2基板を、シリコン半導体基板、高歪点ガラス基板、ソーダガラス(Na2O・CaO・SiO2)基板、硼珪酸ガラス(Na2O・B2O3・SiO2)基板、フォルステライト(2MgO・SiO2)基板、鉛ガラス(Na2O・PbO・SiO2)基板、表面に絶縁材料層が形成された各種ガラス基板、石英基板、表面に絶縁材料層が形成された石英基板、ポリメチルメタクリレート(ポリメタクリル酸メチル,PMMA)やポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルフェノール(PVP)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)に例示される有機ポリマー(高分子材料から構成された可撓性を有するプラスチックフィルムやプラスチックシート、プラスチック基板といった高分子材料の形態を有する)から構成することができる。第1基板と第2基板を構成する材料は、同じであっても、異なっていてもよい。但し、上面発光型表示装置であるが故に、第2基板は発光素子からの光に対して透明であることが要求される。
第1電極を構成する材料として、第1電極をアノード電極として機能させる場合、例えば、白金(Pt)、金(Au)、銀(Ag)、クロム(Cr)、タングステン(W)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、タンタル(Ta)といった仕事関数の高い金属あるいは合金(例えば、銀を主成分とし、0.3質量%乃至1質量%のパラジウム(Pd)と0.3質量%乃至1質量%の銅(Cu)とを含むAg-Pd-Cu合金や、Al-Nd合金、Al-Cu合金、Al-Cu-Ni合金)を挙げることができる。更には、アルミニウム(Al)及びアルミニウムを含む合金等の仕事関数の値が小さく、且つ、光反射率の高い導電材料を用いる場合には、適切な正孔注入層を設けるなどして正孔注入特性を向上させることで、アノード電極として用いることができる。第1電極の厚さとして、0.1μm乃至1μmを例示することができる。あるいは又、後述する光反射層を設ける場合、第1電極を構成する材料として、酸化インジウム、インジウム-錫酸化物(ITO,Indium Tin Oxide,SnドープのIn2O3、結晶性ITO及びアモルファスITOを含む)、インジウム-亜鉛酸化物(IZO,Indium Zinc Oxide)、インジウム-ガリウム酸化物(IGO)、インジウム・ドープのガリウム-亜鉛酸化物(IGZO,In-GaZnO4)、IFO(FドープのIn2O3)、ITiO(TiドープのIn2O3)、InSn、InSnZnO、酸化錫(SnO2)、ATO(SbドープのSnO2)、FTO(FドープのSnO2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化アルミニウム・ドープの酸化亜鉛(AZO)、ガリウム・ドープの酸化亜鉛(GZO)、BドープのZnO、AlMgZnO(酸化アルミニウム及び酸化マグネシウム・ドープの酸化亜鉛)、酸化アンチモン、酸化チタン、NiO、スピネル型酸化物、YbFe2O4構造を有する酸化物、ガリウム酸化物、チタン酸化物、ニオブ酸化物、ニッケル酸化物等を母層とする透明導電性材料といった各種透明導電材料を挙げることができる。あるいは又、誘電体多層膜やアルミニウム(Al)あるいはその合金(例えば、Al-Cu-Ni合金)といった光反射性の高い反射膜上に、インジウムとスズの酸化物(ITO)や、インジウムと亜鉛の酸化物(IZO)等の正孔注入特性に優れた透明導電材料を積層した構造とすることもできる。一方、第1電極をカソード電極として機能させる場合、仕事関数の値が小さく、且つ、光反射率の高い導電材料から構成することが望ましいが、アノード電極として用いられる光反射率の高い導電材料に適切な電子注入層を設けるなどして電子注入特性を向上させることで、カソード電極として用いることもできる。
第2電極を構成する材料(半光透過材料あるいは光透過材料)として、第2電極をカソード電極として機能させる場合、発光光を透過し、しかも、有機層(発光層)に対して電子を効率的に注入できるように仕事関数の値の小さな導電材料から構成することが望ましく、例えば、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ナトリウム(Na)、ストロンチウム(Sr)、アルカリ金属又はアルカリ土類金属と銀(Ag)[例えば、マグネシウム(Mg)と銀(Ag)との合金(Mg-Ag合金)]、マグネシウム-カルシウムとの合金(Mg-Ca合金)、アルミニウム(Al)とリチウム(Li)の合金(Al-Li合金)等の仕事関数の小さい金属あるいは合金を挙げることができ、中でも、Mg-Ag合金が好ましく、マグネシウムと銀との体積比として、Mg:Ag=5:1~30:1を例示することができる。あるいは又、マグネシウムとカルシウムとの体積比として、Mg:Ca=2:1~10:1を例示することができる。第2電極の厚さとして、4nm乃至50nm、好ましくは、4nm乃至20nm、より好ましくは6nm乃至12nmを例示することができる。あるいは又、Ag-Nd-Cu、Ag-Cu、Au及びAl-Cuから成る群から選択された少なくとも1種類の材料を挙げることができる。あるいは又、第2電極を、有機層側から、上述した材料層と、例えばITOやIZOから成る所謂透明電極(例えば、厚さ3×10-8m乃至1×10-6m)との積層構造とすることもできる。第2電極に対して、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金、銅、銅合金、金、金合金等の低抵抗材料から成るバス電極(補助電極)を設け、第2電極全体として低抵抗化を図ってもよい。第2電極の平均光透過率は50%乃至90%、好ましくは60%乃至90%であることが望ましい。一方、第2電極をアノード電極として機能させる場合、発光光を透過し、しかも、仕事関数の値の大きな導電材料から構成することが望ましい。
第1電極や第2電極の形成方法として、例えば、電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法、真空蒸着法を含む蒸着法、スパッタリング法、化学的気相成長法(CVD法)やMOCVD法、イオンプレーティング法とエッチング法との組合せ;スクリーン印刷法やインクジェット印刷法、メタルマスク印刷法といった各種印刷法;メッキ法(電気メッキ法や無電解メッキ法);リフトオフ法;レーザアブレーション法;ゾル・ゲル法等を挙げることができる。各種印刷法やメッキ法によれば、直接、所望の形状(パターン)を有する第1電極や第2電極を形成することが可能である。尚、有機層を形成した後、第2電極を形成する場合、特に真空蒸着法のような成膜粒子のエネルギーが小さな成膜方法、あるいは又、MOCVD法といった成膜方法に基づき形成することが、有機層のダメージ発生を防止するといった観点から好ましい。有機層にダメージが発生すると、リーク電流の発生による「滅点」と呼ばれる非発光画素(あるいは非発光副画素)が生じる虞がある。
有機層は有機発光材料を含む発光層を備えているが、具体的には、例えば、正孔輸送層と発光層と電子輸送層との積層構造、正孔輸送層と電子輸送層を兼ねた発光層との積層構造、正孔注入層と正孔輸送層と発光層と電子輸送層と電子注入層との積層構造等から構成することができる。有機層の形成方法として、真空蒸着法等の物理的気相成長法(PVD法);スクリーン印刷法やインクジェット印刷法といった印刷法;転写用基板上に形成されたレーザ吸収層と有機層の積層構造に対してレーザを照射することでレーザ吸収層上の有機層を分離して、有機層を転写するといったレーザ転写法、各種の塗布法を例示することができる。有機層を真空蒸着法に基づき形成する場合、例えば、所謂メタルマスクを用い、係るメタルマスクに設けられた開口を通過した材料を堆積させることで有機層を得ることができる。
発光素子と発光素子との間に遮光部を設けてもよい。遮光部を構成する遮光材料として、具体的には、チタン(Ti)やクロム(Cr)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、アルミニウム(Al)、MoSi2等の光を遮光することができる材料を挙げることができる。遮光部は、電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法、真空蒸着法を含む蒸着法、スパッタリング法、CVD法やイオンプレーティング法等によって形成することができる。
前述したとおり、第2電極と第2基板との間には中間層(保護層とも呼ばれる)が形成されている。場合によっては、前述したとおり、中間層はカラーフィルタ層としての機能を有する形態とすることもできる。このような中間層は、周知のカラーレジスト材料から構成すればよい。白色を出射する発光素子にあっては透明なフィルタ層を配設すればよい。このように中間層をカラーフィルタ層としても機能させることで、有機層と中間層とは近接しているので、発光素子から出射する光を広角化させても混色の防止を効果的に図ることができ、視野角特性が向上する。但し、カラーフィルタ層を、中間層とは別に、独立して、中間層上あるいは上方に設けてもよい。
中間層(保護層)を構成する材料として、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、各種無機材料(例えば、SiN、SiON、SiO、Al2O3、TiO2)を例示することができる。中間層の形成方法として、各種CVD法、各種塗布法、スパッタリング法や真空蒸着法を含む各種PVD法、スクリーン印刷法といった各種印刷法等の公知の方法に基づき形成することができる。中間層は、複数の発光素子において共通化されていてもよいし、各発光素子において個別に設けられていてもよい。
表示装置の光を出射する最外面(具体的には、例えば、第2基板の外面)には、紫外線吸収層、汚染防止層、ハードコート層、帯電防止層を形成してもよいし、保護部材(例えば、カバーガラス)を配してもよい。
表示装置においては、絶縁層や層間絶縁層が形成されるが、これらを構成する絶縁材料として、SiO2、NSG(ノンドープ・シリケート・ガラス)、BPSG(ホウ素・リン・シリケート・ガラス)、PSG、BSG、AsSG、SbSG、PbSG、SOG(スピンオングラス)、LTO(Low Temperature Oxide、低温CVD-SiO2)、低融点ガラス、ガラスペースト等のSiOX系材料(シリコン系酸化膜を構成する材料);SiON系材料を含むSiN系材料;SiOC;SiOF;SiCNを挙げることができる。あるいは又、酸化チタン(TiO2)、酸化タンタル(Ta2O5)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化クロム(CrOx)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化ニオブ(Nb2O5)、酸化スズ(SnO2)、酸化バナジウム(VOx)といった無機絶縁材料を挙げることができる。あるいは又、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂といった各種樹脂や、SiOCH、有機SOG、フッ素系樹脂といった低誘電率絶縁材料(例えば、誘電率k(=ε/ε0)が例えば3.5以下の材料であり、具体的には、例えば、フルオロカーボン、シクロパーフルオロカーボンポリマー、ベンゾシクロブテン、環状フッ素系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、アモルファステトラフルオロエチレン、ポリアリールエーテル、フッ化アリールエーテル、フッ化ポリイミド、アモルファスカーボン、パリレン(ポリパラキシリレン)、フッ化フラーレン)を挙げることができるし、Silk(The Dow Chemical Co. の商標であり、塗布型低誘電率層間絶縁膜材料)、Flare(Honeywell Electronic Materials Co. の商標であり、ポリアリルエーテル(PAE)系材料)を例示することもできる。そして、これらを、単独あるいは適宜組み合わせて使用することができる。場合によっては、基体を、以上に説明した材料から構成してもよい。絶縁層や層間絶縁層、基体は、各種CVD法、各種塗布法、スパッタリング法や真空蒸着法を含む各種PVD法、スクリーン印刷法といった各種印刷法、メッキ法、電着法、浸漬法、ゾル-ゲル法等の公知の方法に基づき形成することができる。
有機EL表示装置は、更に一層の光取り出し効率の向上を図るために、共振器構造を有することが好ましい。具体的には、第1電極と有機層との界面(あるいは、第1電極の下に層間絶縁層が設けられ、層間絶縁層の下に光反射層が設けられた構造にあっては、光反射層と層間絶縁層との界面によって構成された界面)によって構成された第1界面と、第2電極と有機層との界面によって構成された第2界面との間で、発光層で発光した光を共振させて、その一部を第2電極から出射させる。そして、発光層の最大発光位置から第1界面までの距離をL1、光学距離をOL1、発光層の最大発光位置から第2界面までの距離をL2、光学距離をOL2とし、m1及びm2を整数としたとき、以下の式(1-1)及び式(1-2)を満たす構成とすることができる。
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)
ここで、
λ :発光層で発生した光のスペクトルの最大ピーク波長(あるいは又、発光層で発生し た光の内の所望の波長)
Φ1:第1界面で反射される光の位相シフト量(単位:ラジアン)。但し、-2π<Φ1≦0
Φ2:第2界面で反射される光の位相シフト量(単位:ラジアン)。但し、-2π<Φ2≦0
である。
0.7{-Φ2/(2π)+m2}≦2×OL2/λ≦1.2{-Φ2/(2π)+m2} (1-2)
ここで、
λ :発光層で発生した光のスペクトルの最大ピーク波長(あるいは又、発光層で発生し た光の内の所望の波長)
Φ1:第1界面で反射される光の位相シフト量(単位:ラジアン)。但し、-2π<Φ1≦0
Φ2:第2界面で反射される光の位相シフト量(単位:ラジアン)。但し、-2π<Φ2≦0
である。
ここで、m1の値は0以上の値であり、m2の値は、m1の値と独立して、0以上の値であるが、(m1,m2)=(0,0)である形態、(m1,m2)=(0,1)である形態、(m1,m2)=(1,0)である形態、(m1,m2)=(1,1)である形態を例示することができる。
発光層の最大発光位置から第1界面までの距離L1とは、発光層の最大発光位置から第1界面までの実際の距離(物理的距離)を指し、発光層の最大発光位置から第2界面までの距離L2とは、発光層の最大発光位置から第2界面までの実際の距離(物理的距離)を指す。また、光学距離とは、光路長とも呼ばれ、一般に、屈折率nの媒質中を距離Lだけ光線が通過したときのn×Lを指す。以下においても、同様である。従って、平均屈折率をnaveとしたとき、
OL1=L1×nave
OL2=L2×nave
の関係がある。ここで、平均屈折率naveとは、有機層(あるいは、有機層、第1電極及び層間絶縁層)を構成する各層の屈折率と厚さの積を合計し、有機層(あるいは、有機層、第1電極及び層間絶縁層)の厚さで除したものである。
OL1=L1×nave
OL2=L2×nave
の関係がある。ここで、平均屈折率naveとは、有機層(あるいは、有機層、第1電極及び層間絶縁層)を構成する各層の屈折率と厚さの積を合計し、有機層(あるいは、有機層、第1電極及び層間絶縁層)の厚さで除したものである。
発光層で発生した光の内の所望の波長λ(具体的には、例えば、赤色の波長、緑色の波長、青色の波長)を決定し、式(1-1)及び式(1-2)に基づき発光素子におけるOL1,OL2等の各種パラメータを求めて、発光素子を設計すればよい。
第1電極又は光反射層及び第2電極は入射した光の一部を吸収し、残りを反射する。従って、反射される光に位相シフトが生じる。この位相シフト量Φ1,Φ2は、第1電極又は光反射層及び第2電極を構成する材料の複素屈折率の実数部分と虚数部分の値を、例えばエリプソメータを用いて測定し、これらの値に基づく計算を行うことで求めることができる(例えば、"Principles of Optic", Max Born and Emil Wolf, 1974 (PERGAMON PRESS) 参照)。有機層や層間絶縁層等の屈折率も、あるいは又、第1電極が入射した光の一部を吸収し、残りを反射する場合、エリプソメータを用いて測定することで求めることができる。
光反射層を構成する材料として、アルミニウム、アルミニウム合金(例えば、Al-NdやAl-Cu)、Al/Ti積層構造、Al-Cu/Ti積層構造、クロム(Cr)、銀(Ag)、銀合金(例えば、Ag-Cu、Ag-Pd-Cu、Ag-Sm-Cu)を挙げることができる。そして、例えば、電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法、真空蒸着法を含む蒸着法、スパッタリング法、CVD法やイオンプレーティング法;メッキ法(電気メッキ法や無電解メッキ法);リフトオフ法;レーザアブレーション法;ゾル・ゲル法等によって形成することができる。光反射層を構成する材料に依っては、成膜される光反射層の結晶状態の制御のために、例えば、TiNから成る下地層を形成しておくことが好ましい。
このように、共振器構造を有する有機EL表示装置にあっては、実際には、白色光を発光する有機層から構成された赤色発光素子[場合によっては、白色光を発光する有機層と赤色カラーフィルタ層(あるいは赤色カラーフィルタ層として機能する中間層)とを組み合わせることで構成された赤色発光素子]は、発光層で発光した赤色光を共振させて、赤味がかった光(赤色の領域に光スペクトルのピークを有する光)を第2電極から出射する。また、白色光を発光する有機層から構成された緑色発光素子[場合によっては、白色光を発光する有機層と緑色カラーフィルタ層(あるいは緑色カラーフィルタ層として機能する中間層)とを組み合わせることで構成された緑色発光素子]は、発光層で発光した緑色光を共振させて、緑味がかった光(緑色の領域に光スペクトルのピークを有する光)を第2電極から出射する。更には、白色光を発光する有機層から構成された青色発光素子[場合によっては、白色光を発光する有機層と青色カラーフィルタ層(あるいは青色カラーフィルタ層として機能する中間層)とを組み合わせることで構成された青色発光素子]は、発光層で発光した青色光を共振させて、青味がかった光(青色の領域に光スペクトルのピークを有する光)を第2電極から出射する。即ち、発光層で発生した光の内の所望の波長λ(具体的には、赤色の波長、緑色の波長、青色の波長)を決定し、式(1-1)及び式(1-2)に基づき、赤色発光素子、緑色発光素子、青色発光素子のそれぞれにおけるOL1,OL2等の各種パラメータを求めて、各発光素子を設計すればよい。例えば、特開2012-216495号公報の段落番号[0041]には、有機層を共振部とした共振器構造を有する有機EL素子が開示されており、発光点(発光面)から反射面までの距離を適切に調整することが可能となるため、有機層の膜厚は、80nm以上、500nm以下であることが好ましく、150nm以上、350nm以下であることがより好ましいと記載されている。通常、(L1+L2=L0)の値は、赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子において異なる。
有機EL表示装置にあっては、正孔輸送層(正孔供給層)の厚さと電子輸送層(電子供給層)の厚さは、概ね等しいことが望ましい。あるいは又、正孔輸送層(正孔供給層)よりも電子輸送層(電子供給層)を厚くしてもよく、これによって、低い駆動電圧で高効率化に必要、且つ、発光層への十分な電子供給が可能となる。即ち、アノード電極に相当する第1電極と発光層との間に正孔輸送層を配置し、しかも、電子輸送層よりも薄い膜厚で形成することで、正孔の供給を増大させることが可能となる。そして、これにより、正孔と電子の過不足がなく、且つ、キャリア供給量も十分多いキャリアバランスを得ることができるため、高い発光効率を得ることができる。また、正孔と電子の過不足がないことで、キャリアバランスが崩れ難く、駆動劣化が抑制され、発光寿命を長くすることができる。
表示装置は、例えば、パーソナルコンピュータを構成するモニタ装置として使用することができるし、テレビジョン受像機や携帯電話、PDA(携帯情報端末,Personal Digital Assistant)、ゲーム機器に組み込まれたモニタ装置、プロジェクタに組み込まれた表示装置として使用することができる。あるいは又、電子ビューファインダ(Electronic View Finder,EVF)や頭部装着型ディスプレイ(Head Mounted Display,HMD)に適用することができるし、VR(Virtual Reality)用、MR(Mixed Reality)用、あるいは、AR(Augmented Reality)用の表示装置に適用することができる。あるいは又、電子ブック、電子新聞等の電子ペーパー、看板、ポスター、黒板等の掲示板、プリンター用紙代替のリライタブルペーパー、家電製品の表示部、ポイントカード等のカード表示部、電子広告、電子POPにおける画像表示装置を構成することができる。本開示の表示装置を発光装置として使用し、液晶表示装置用のバックライト装置や面状光源装置を含む各種照明装置を構成することができる。
実施例1は、本開示の第1の態様~第3の態様に係る発光素子、並びに、本開示の第1の態様~第2の態様に係る表示装置に関し、より具体的には、第1構成の発光素子に関する。実施例1の表示装置の模式的な一部断面図を図1に示し、発光部から出射された光線の挙動を説明するための、発光部から出射された光線の挙動を説明するための、実施例1の発光素子の模式的な一部断面図を図2に示す。尚、図2あるいは後述する図4、図6及び図8において、ハッチング線は省略した。
実施例1あるいは後述する実施例2~実施例5の発光素子10(10R,10G,10B)は、本開示の第1の態様~第2の態様に係る発光素子に則って説明すれば、
発光部30、
発光部30を覆う中間層34、
中間層34の上又は上方に設けられた光路制御手段50、及び、
少なくとも光路制御手段50を覆う被覆層、
から構成されており、
発光部30から出射された光は、中間層34を通過し、光路制御手段50に入射し、光路制御手段50から出射し、
被覆層は、第1被覆層35及び第2被覆層36から構成されており、
第1被覆層35は、光路制御手段50の外面の中間層34側の一部を覆っており、
第2被覆層36は、第1被覆層35及び光路制御手段50の外面の残部を覆っている。
発光部30、
発光部30を覆う中間層34、
中間層34の上又は上方に設けられた光路制御手段50、及び、
少なくとも光路制御手段50を覆う被覆層、
から構成されており、
発光部30から出射された光は、中間層34を通過し、光路制御手段50に入射し、光路制御手段50から出射し、
被覆層は、第1被覆層35及び第2被覆層36から構成されており、
第1被覆層35は、光路制御手段50の外面の中間層34側の一部を覆っており、
第2被覆層36は、第1被覆層35及び光路制御手段50の外面の残部を覆っている。
そして、光路制御手段50を構成する材料の屈折率の値n0と、第1被覆層35を構成する材料の屈折率の値n1と、第2被覆層36を構成する材料の屈折率の値n2とは異なっており、又は、第1被覆層35は、第2被覆層36を構成する材料とは異なる材料から構成されている。
あるいは又、実施例1あるいは後述する実施例2~実施例5の発光素子10(10R,10G,10B)は、本開示の第3の態様に係る発光素子に則って説明すれば、
発光部30、
発光部30を覆う中間層34、
中間層34の上又は上方に設けられた光路制御手段50、及び、
少なくとも光路制御手段50を覆う被覆層、
から構成されており、
発光部30から出射された光は、中間層34を通過し、光路制御手段50に入射し、光路制御手段50から出射し、
被覆層は、第1被覆層35及び第2被覆層36から構成されており、
第1被覆層35は、光路制御手段50の外面のうち、光路制御手段50の外縁部側と接しており、
第2被覆層36は、光路制御手段50の外面のうち、光路制御手段50の中央部側と接している。そして、光路制御手段50を構成する材料の屈折率の値n0と、第1被覆層35を構成する材料の屈折率の値n1と、第2被覆層36を構成する材料の屈折率の値n2とは異なっており、又は、第1被覆層35は、第2被覆層36を構成する材料とは異なる材料から構成されている。
発光部30、
発光部30を覆う中間層34、
中間層34の上又は上方に設けられた光路制御手段50、及び、
少なくとも光路制御手段50を覆う被覆層、
から構成されており、
発光部30から出射された光は、中間層34を通過し、光路制御手段50に入射し、光路制御手段50から出射し、
被覆層は、第1被覆層35及び第2被覆層36から構成されており、
第1被覆層35は、光路制御手段50の外面のうち、光路制御手段50の外縁部側と接しており、
第2被覆層36は、光路制御手段50の外面のうち、光路制御手段50の中央部側と接している。そして、光路制御手段50を構成する材料の屈折率の値n0と、第1被覆層35を構成する材料の屈折率の値n1と、第2被覆層36を構成する材料の屈折率の値n2とは異なっており、又は、第1被覆層35は、第2被覆層36を構成する材料とは異なる材料から構成されている。
実施例1あるいは後述する実施例2~実施例5の発光素子10(10R,10G,10B)において、有機層全体として屈折率1.8を有する発光部30は、有機エレクトロルミネッセンス層(発光層)33を含む。即ち、表示装置は有機エレクトロルミネッセンス表示装置(有機EL表示装置)から成り、発光素子は有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)から成る。また、表示装置は、屈折率1.45を有する第2基板12から光を出射するトップエミッション方式(上面発光方式)の表示装置(上面発光型表示装置)である。発光部30は、更に、第1電極31及び第2電極32を含んでいる。
即ち、実施例1あるいは後述する実施例2~実施例5の表示装置は、
第1基板11及び第2基板12、並びに、
第1基板11と第2基板12との間に形成された複数の発光素子(具体的には、2次元状に配列された複数の発光素子)、
を備えた表示装置であって、
各発光素子は、実施例1あるいは後述する実施例2~実施例5の発光素子10(10R,10G,10B)から成る。
第1基板11及び第2基板12、並びに、
第1基板11と第2基板12との間に形成された複数の発光素子(具体的には、2次元状に配列された複数の発光素子)、
を備えた表示装置であって、
各発光素子は、実施例1あるいは後述する実施例2~実施例5の発光素子10(10R,10G,10B)から成る。
そして、第1基板11の上に形成された基体26上に設けられた各発光素子(10R,10G,10B)は、
第1電極31、
第2電極32、及び、
第1電極31と第2電極32とによって挟まれた有機層(有機エレクトロルミネッセンス層から成る発光層を含む)33、
を少なくとも備えており、
実施例1にあっては、有機層33からの光が、第2基板12を介して外部に出射される。発光部30は、上述したとおり、第1電極31、有機層33及び第2電極32を含んでいる。
第1電極31、
第2電極32、及び、
第1電極31と第2電極32とによって挟まれた有機層(有機エレクトロルミネッセンス層から成る発光層を含む)33、
を少なくとも備えており、
実施例1にあっては、有機層33からの光が、第2基板12を介して外部に出射される。発光部30は、上述したとおり、第1電極31、有機層33及び第2電極32を含んでいる。
実施例1において、光路制御手段50は中間層34の上に設けられている。
実施例1の発光素子10(10R,10G,10B)において、空気の屈折率をnairとしたとき、
nair<n1<n2<n0
を満足する。ここで、具体的には、
0.25≦n0-n1≦0.50
0.15≦n0-n2≦0.30
0.10≦n2-n1≦0.30
を満足する。具体的には、実施例1の発光素子10(10R,10G,10B)において、光路制御手段50は、アクリル系透明樹脂(屈折率:1.54)から成り、第1被覆層35は、中空シリカ含有フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.25)から成り、第2被覆層36は、フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.38)から成る。
nair<n1<n2<n0
を満足する。ここで、具体的には、
0.25≦n0-n1≦0.50
0.15≦n0-n2≦0.30
0.10≦n2-n1≦0.30
を満足する。具体的には、実施例1の発光素子10(10R,10G,10B)において、光路制御手段50は、アクリル系透明樹脂(屈折率:1.54)から成り、第1被覆層35は、中空シリカ含有フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.25)から成り、第2被覆層36は、フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.38)から成る。
実施例1の発光素子10aにおいて、光路制御手段50の光出射面(外面)51は、中間層34の頂面を基準として凸状である。光路制御手段50の光入射面52は中間層34の頂面と接している。第1被覆層35は、光路制御手段50の光出射面(外面)51の中間層側の一部を覆っており、第2被覆層36は、第1被覆層35及び光路制御手段50の光出射面(外面)51の残部を覆っている。あるいは又、第1被覆層35は、光路制御手段50の外面のうち、光路制御手段50の外縁部側と接しており、第2被覆層36は、光路制御手段50の外面のうち、光路制御手段50の中央部側と接している。第2被覆層36は第1被覆層35よりも光出射側に位置する。第1被覆層35は、更に、中間層34を覆っている。また、光路制御手段50は正の光学的パワーを有し、あるいは又、光路制御手段50は凸レンズ部材(オンチップマイクロ凸レンズ)、具体的には、平凸レンズから成る。光出射面(外面)51はレンズ面を構成する。第1被覆層35は中間層34の上に形成されている。
実施例1の発光素子10aにおいて、第2電極32の上に形成された中間層34には、周知の材料から成るカラーフィルタ層CF(赤色カラーフィルタ層CFR、緑色カラーフィルタ層CFG、青色カラーフィルタ層CFB)が含まれる。即ち、中間層34は、カラーフィルタ層CFから成る上層中間層、及び、カラーフィルタ層CFの下に設けられた下層中間層34’から構成されている。下層中間層34’はアクリル系樹脂から成る。上層中間層を構成するカラーフィルタ層CFR,CFG,CFBの上には、光路制御手段(レンズ部材、オンチップマイクロ凸レンズ)50が設けられている。実施例2の発光素子10b、実施例3の発光素子10c及び実施例4の発光素子10dにおいても同様とすることができる。
屈折率
第2基板12 1.45
光路制御手段50 1.54(=n0)
第1被覆層35 1.25(=n1)
第2被覆層36 1.38(=n2)
カラーフィルタ層CF 1.7
下層中間層34 1.8
有機層 1.8
第2基板12 1.45
光路制御手段50 1.54(=n0)
第1被覆層35 1.25(=n1)
第2被覆層36 1.38(=n2)
カラーフィルタ層CF 1.7
下層中間層34 1.8
有機層 1.8
第2被覆層36は、第2基板12に封止樹脂層38を介して貼り合わされている。封止樹脂層38を構成する材料として、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤、シアノアクリレート系接着剤といった熱硬化型接着剤や、紫外線硬化型接着剤を挙げることができる。カラーフィルタ層CFR,CFG,CFBは、第1基板側に形成されたOCCF(オンチップカラーフィルタ層)である。そして、これによって、有機層33とカラーフィルタ層CFとの間の距離を短くすることができ、有機層33から出射した光が隣接する他色のカラーフィルタ層CFに入射して混色が生じることを抑制することができるし、光路制御手段50の幅広いレンズ設計が可能となる。
有機EL素子から成る実施例1の発光素子10において、有機層33は、赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層の積層構造を有する。1つの画素は、赤色発光素子10R、緑色発光素子10G及び青色発光素子10Bの3つの発光素子から構成されている。発光素子10を構成する有機層33は白色光を発光し、各発光素子10R,10G,10Bは、白色光を発光する有機層33とカラーフィルタ層CFR,CFG,CFBとの組合せから構成されている。赤色を表示すべき赤色発光素子10Rには赤色カラーフィルタ層CFRが備えられており、緑色を表示すべき緑色発光素子10Gには緑色カラーフィルタ層CFGが備えられており、青色を表示すべき青色発光素子10Bには青色カラーフィルタ層CFBが備えられている。赤色発光素子10R、緑色発光素子10G及び青色発光素子10Bは、カラーフィルタ層、発光層の位置を除き、同じ構成、構造を有する。画素数は、例えば1920×1080であり、1つの発光素子(表示素子)は1つの副画素を構成し、発光素子(具体的には有機EL素子)は画素数の3倍である。実施例1の表示装置にあっては、副画素の配列として、図17Aに示すデルタ配列を挙げることができる。但し、図17B、図17Cに示すようなストライプ配列等とすることもできる。場合によっては、図17Dに示すように、赤色発光素子10R、緑色発光素子10G、青色発光素子10B及び白色を出射する発光素子10W(あるいは補色光を出射する発光素子)によって1画素を構成してもよい。白色を出射する発光素子10Wにあっては、カラーフィルタ層を設ける代わりに、透明なフィルタ層を設ければよい。
CVD法に基づき形成されたSiO2から成る基体(層間絶縁層)26の下方には、発光素子駆動部が設けられている。発光素子駆動部は周知の回路構成とすることができる。発光素子駆動部は、第1基板11に相当するシリコン半導体基板に形成されたトランジスタ(具体的には、MOSFET)から構成されている。MOSFETから成るトランジスタ20は、第1基板11上に形成されたゲート絶縁層22、ゲート絶縁層22上に形成されたゲート電極21、第1基板11に形成されたソース/ドレイン領域24、ソース/ドレイン領域24の間に形成されたチャネル形成領域23、並びに、チャネル形成領域23及びソース/ドレイン領域24を取り囲む素子分離領域25から構成されている。トランジスタ20と第1電極31とは、基体26に設けられたコンタクトプラグ27を介して電気的に接続されている。尚、図面においては、1つの発光素子駆動部につき、1つのトランジスタ20を図示した。
第2電極32は、表示装置の外周部において、基体(層間絶縁層)26に形成された図示しないコンタクトホール(コンタクトプラグ)を介して発光素子駆動部と接続されている。表示装置の外周部において、第2電極32の下方に第2電極32に接続された補助電極を設け、補助電極を発光素子駆動部と接続してもよい。
第1電極31はアノード電極として機能し、第2電極32はカソード電極として機能する。第1電極31は、光反射材料層、具体的には、例えば、Al-Nd合金層、Al-Cu合金層、Al-Ti合金層とITO層の積層構造から成り、第2電極32は、ITO等の透明導電材料から成る。第1電極31は、真空蒸着法とエッチング法との組合せに基づき、基体(層間絶縁層)26の上に形成されている。また、第2電極32は、特に真空蒸着法のような成膜粒子のエネルギーが小さい成膜方法によって成膜されており、パターニングされていない。有機層33もパターニングされていない。但し、これに限定するものではなく、有機層33をパターニングしてもよい。即ち、有機層33を副画素毎に塗り分け、赤色発光素子の有機層33を赤色を発光する有機層から構成し、緑色発光素子の有機層33を緑色を発光する有機層から構成し、青色発光素子の有機層33を青色を発光する有機層から構成してもよい。
実施例1において、有機層33は、正孔注入層(HIL:Hole Injection Layer)、正孔輸送層(HTL:Hole Transport Layer)、発光層、電子輸送層(ETL:Electron Transport Layer)、及び、電子注入層(EIL:Electron InjectionLayer)の積層構造を有する。発光層は、異なる色を発光する少なくとも2層の発光層から構成されており、前述したとおり、有機層33から出射される光は白色である。具体的には、有機層は、赤色を発光する赤色発光層、緑色を発光する緑色発光層、及び、青色を発光する青色発光層の3層が積層された構造を有する。有機層を、青色を発光する青色発光層、及び、黄色を発光する黄色発光層の2層が積層された構造とすることもできるし、青色を発光する青色発光層、及び、橙色を発光する橙色発光層の2層が積層された構造とすることができる。
正孔注入層は、正孔注入効率を高める層であると共に、リークを防止するバッファ層として機能し、厚さは、例えば2nm乃至10nm程度である。正孔注入層は、例えば、以下の式(A)又は式(B)で表されるヘキサアザトリフェニレン誘導体から成る。尚、正孔注入層の端面が第2電極と接した状態になると、画素間の輝度バラツキ発生の主たる原因となり、表示画質の低下につながる。
ここで、R1~R6は、それぞれ、独立に、水素、ハロゲン、ヒドロキシ基、アミノ基、アルールアミノ基、炭素数20以下の置換あるいは無置換のカルボニル基、炭素数20以下の置換あるいは無置換のカルボニルエステル基、炭素数20以下の置換あるいは無置換のアルキル基、炭素数20以下の置換あるいは無置換のアルケニル基、炭素数20以下の置換あるいは無置換のアルコキシ基、炭素数30以下の置換あるいは無置換のアリール基、炭素数30以下の置換あるいは無置換の複素環基、ニトリル基、シアノ基、ニトロ基、又は、シリル基から選ばれる置換基であり、隣接するRm(m=1~6)は環状構造を介して互いに結合してもよい。また、X1~X6は、それぞれ、独立に、炭素又は窒素原子である。
正孔輸送層は発光層への正孔輸送効率を高める層である。発光層では、電界が加わると電子と正孔との再結合が起こり、光を発生する。電子輸送層は発光層への電子輸送効率を高める層であり、電子注入層は発光層への電子注入効率を高める層である。
正孔輸送層は、例えば、厚さが40nm程度の4,4’,4”-トリス(3-メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(m-MTDATA)又はα-ナフチルフェニルジアミン(αNPD)から成る。
発光層は、混色により白色光を生じる発光層であり、例えば、上述したとおり、赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層が積層されて成る。
赤色発光層では、電界が加わることにより、第1電極31から注入された正孔の一部と、第2電極32から注入された電子の一部とが再結合して、赤色の光が発生する。このような赤色発光層は、例えば、赤色発光材料、正孔輸送性材料、電子輸送性材料及び両電荷輸送性材料の内、少なくとも1種類の材料を含んでいる。赤色発光材料は、蛍光性の材料であってもよいし、燐光性の材料であってもよい。厚さが5nm程度の赤色発光層は、例えば、4,4-ビス(2,2-ジフェニルビニン)ビフェニル(DPVBi)に、2,6-ビス[(4’-メトキシジフェニルアミノ)スチリル]-1,5-ジシアノナフタレン(BSN)を30質量%混合したものから成る。
緑色発光層では、電界が加わることにより、第1電極31から注入された正孔の一部と、第2電極32から注入された電子の一部とが再結合して、緑色の光が発生する。このような緑色発光層は、例えば、緑色発光材料、正孔輸送性材料、電子輸送性材料及び両電荷輸送性材料の内、少なくとも1種類の材料を含んでいる。緑色発光材料は、蛍光性の材料であってもよいし、燐光性の材料であってもよい。厚さが10nm程度の緑色発光層は、例えば、DPVBiに、クマリン6を5質量%混合したものから成る。
青色発光層では、電界が加わることにより、第1電極31から注入された正孔の一部と、第2電極32から注入された電子の一部とが再結合して、青色の光が発生する。このような青色発光層は、例えば、青色発光材料、正孔輸送性材料、電子輸送性材料及び両電荷輸送性材料の内、少なくとも1種類の材料を含んでいる。青色発光材料は、蛍光性の材料であってもよいし、燐光性の材料であってもよい。厚さが30nm程度の青色発光層は、例えば、DPVBiに、4,4’-ビス[2-{4-(N,N-ジフェニルアミノ)フェニル}ビニル]ビフェニル(DPAVBi)を2.5質量%混合したものから成る。
厚さが20nm程度の電子輸送層は、例えば、8-ヒドロキシキノリンアルミニウム(Alq3)から成る。厚さが0.3nm程度の電子注入層は、例えば、LiFあるいはLi2O等から成る。
但し、各層を構成する材料は例示であり、これらの材料に限定するものではない。また、例えば、発光層は、青色発光層と黄色発光層から構成されていてもよいし、青色発光層と橙色発光層から構成されていてもよい。
発光素子10は、有機層33を共振部とした共振器構造を有している。発光面から反射面までの距離(具体的には、発光面から第1電極31及び第2電極32までの距離)を適切に調整するために、有機層33の厚さは、8×10-8m以上、5×10-7m以下であることが好ましく、1.5×10-7m以上、3.5×10-7m以下であることがより好ましい。共振器構造を有する有機EL表示装置にあっては、実際には、赤色発光素子10Rは、発光層で発光した赤色光を共振させて、赤味がかった光(赤色の領域に光スペクトルのピークを有する光)を第2電極32から出射する。また、緑色発光素子10Gは、発光層で発光した緑色光を共振させて、緑味がかった光(緑色の領域に光スペクトルのピークを有する光)を第2電極32から出射する。更には、青色発光素子10Bは、発光層で発光した青色光を共振させて、青味がかった光(青色の領域に光スペクトルのピークを有する光)を第2電極32から出射する。
以下、図1に示した実施例1の発光素子10の製造方法の概要を説明する。
[工程-100]
先ず、シリコン半導体基板(第1基板11)に発光素子駆動部を公知のMOSFET製造プロセスに基づき形成する。
先ず、シリコン半導体基板(第1基板11)に発光素子駆動部を公知のMOSFET製造プロセスに基づき形成する。
[工程-110]
次いで、CVD法に基づき全面に基体(層間絶縁層)26を形成する。
次いで、CVD法に基づき全面に基体(層間絶縁層)26を形成する。
[工程-120]
そして、トランジスタ20の一方のソース/ドレイン領域の上方に位置する基体26の部分に、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき接続孔を形成する。次いで、接続孔を含む基体26の上に金属層を、例えば、スパッタリング法に基づき形成した後、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき金属層をパターニングすることで、基体26の一部分の上に第1電極31を形成することができる。第1電極31は、各発光素子毎に分離されている。併せて、接続孔内に第1電極31とトランジスタ20とを電気的に接続するコンタクトホール(コンタクトプラグ)27を形成することができる。
そして、トランジスタ20の一方のソース/ドレイン領域の上方に位置する基体26の部分に、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき接続孔を形成する。次いで、接続孔を含む基体26の上に金属層を、例えば、スパッタリング法に基づき形成した後、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき金属層をパターニングすることで、基体26の一部分の上に第1電極31を形成することができる。第1電極31は、各発光素子毎に分離されている。併せて、接続孔内に第1電極31とトランジスタ20とを電気的に接続するコンタクトホール(コンタクトプラグ)27を形成することができる。
[工程-130]
次に、例えば、CVD法に基づき、全面に絶縁層28を形成した後、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき、第1電極31と第1電極31との間の基体26の上に絶縁層28を残す。
次に、例えば、CVD法に基づき、全面に絶縁層28を形成した後、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき、第1電極31と第1電極31との間の基体26の上に絶縁層28を残す。
[工程-140]
その後、第1電極31及び絶縁層28の上に、有機層33を、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法といったPVD法、スピンコート法やダイコート法等のコーティング法等によって成膜する。場合によっては、有機層33を所望の形状にパターニングしてもよい。
その後、第1電極31及び絶縁層28の上に、有機層33を、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法といったPVD法、スピンコート法やダイコート法等のコーティング法等によって成膜する。場合によっては、有機層33を所望の形状にパターニングしてもよい。
[工程-150]
次いで、例えば真空蒸着法等に基づき、全面に第2電極32を形成する。場合によっては、第2電極32を所望の形状にパターニングしてもよい。このようにして、第1電極31上に、有機層33及び第2電極32を形成することができる。
次いで、例えば真空蒸着法等に基づき、全面に第2電極32を形成する。場合によっては、第2電極32を所望の形状にパターニングしてもよい。このようにして、第1電極31上に、有機層33及び第2電極32を形成することができる。
[工程-160]
その後、塗布法に基づき全面に下層中間層34’を形成した後、下層中間層34’の頂面を平坦化処理する。塗布法に基づき下層中間層34’を形成することができるので、加工プロセスの制約が少なく、材料選択幅が広く、高屈折率材料の使用が可能となる。その後、周知の方法で、下層中間層34’上に、上層中間層を構成するカラーフィルタ層CFR,CFG,CFBを形成し、更に、カラーフィルタ層CF(CFR,CFG,CFB)の上に光路制御手段50を形成する。具体的には、図18Aに示すように、カラーフィルタ層CFの上に、光路制御手段50を形成するためのレンズ部材形成層60を形成し、その上にレジスト材料層61を形成する。そして、レジスト材料層61をパターニングし、更に、加熱処理を施すことで、レジスト材料層61をレンズ部材形状とする(図18B参照)。次いで、レジスト材料層61及びレンズ部材形成層60をエッチバックすることで、レジスト材料層61に形成された形状をレンズ部材形成層60に転写する(図18C参照)。こうして、光路制御手段50を得ることができる。
その後、塗布法に基づき全面に下層中間層34’を形成した後、下層中間層34’の頂面を平坦化処理する。塗布法に基づき下層中間層34’を形成することができるので、加工プロセスの制約が少なく、材料選択幅が広く、高屈折率材料の使用が可能となる。その後、周知の方法で、下層中間層34’上に、上層中間層を構成するカラーフィルタ層CFR,CFG,CFBを形成し、更に、カラーフィルタ層CF(CFR,CFG,CFB)の上に光路制御手段50を形成する。具体的には、図18Aに示すように、カラーフィルタ層CFの上に、光路制御手段50を形成するためのレンズ部材形成層60を形成し、その上にレジスト材料層61を形成する。そして、レジスト材料層61をパターニングし、更に、加熱処理を施すことで、レジスト材料層61をレンズ部材形状とする(図18B参照)。次いで、レジスト材料層61及びレンズ部材形成層60をエッチバックすることで、レジスト材料層61に形成された形状をレンズ部材形成層60に転写する(図18C参照)。こうして、光路制御手段50を得ることができる。
[工程-170]
そして、カラーフィルタ層CFR,CFG,CFB及び光路制御手段50の上に、第1被覆層35、第2被覆層36を、順次、形成し、第2被覆層36に平坦化処理を施す。第1被覆層35をスピンコート法に基づき形成し、第2被覆層36をスピンコート法に基づき形成する。第1被覆層35の頂面(第1被覆層35と第2被覆層36との界面37)は平坦である。次いで、第2被覆層36と第2基板12とをアクリル系接着剤から成る封止樹脂層38によって貼り合わせる。こうして、図1に示した発光素子(有機EL素子)10a、実施例1の表示装置を得ることができる。このように、第2基板側にカラーフィルタ層CFを設けるのではなく、第1基板側にカラーフィルタ層CFを設ける、所謂OCCF型とすることで、有機層33とカラーフィルタ層CFとの間の距離を短くすることができ、光路制御手段50の設計幅、設計自由度が広がるし、所謂OCCF型とするので、有機層33との間の位置合わせに問題が生じる可能性が少ない。
そして、カラーフィルタ層CFR,CFG,CFB及び光路制御手段50の上に、第1被覆層35、第2被覆層36を、順次、形成し、第2被覆層36に平坦化処理を施す。第1被覆層35をスピンコート法に基づき形成し、第2被覆層36をスピンコート法に基づき形成する。第1被覆層35の頂面(第1被覆層35と第2被覆層36との界面37)は平坦である。次いで、第2被覆層36と第2基板12とをアクリル系接着剤から成る封止樹脂層38によって貼り合わせる。こうして、図1に示した発光素子(有機EL素子)10a、実施例1の表示装置を得ることができる。このように、第2基板側にカラーフィルタ層CFを設けるのではなく、第1基板側にカラーフィルタ層CFを設ける、所謂OCCF型とすることで、有機層33とカラーフィルタ層CFとの間の距離を短くすることができ、光路制御手段50の設計幅、設計自由度が広がるし、所謂OCCF型とするので、有機層33との間の位置合わせに問題が生じる可能性が少ない。
実施例1の発光素子10aにおいては、図2に示すように、例えば、発光部30の中心から出射し、光路制御手段50の周縁部近傍に向かう光線Ray1(点線で示す)は、光路制御手段50と第1被覆層35との界面(光路制御手段50の光出射面(外面)51)において、n0>n1であるが故に、光路制御手段50の中心に向かう方向に曲げられる。光路制御手段50の形状にも依存するが、光路制御手段50の周縁部近傍に向かう光線Ray1は、光路制御手段50と第1被覆層35との界面(光路制御手段50の光出射面(外面)51)に対して入射角が大きくなるが、n0-n1の屈折率差が大きいが故に、光路制御手段50の中心に向かう方向に大きく曲げられる。以上の結果として、発光部30の中心から出射し、光路制御手段50の周縁部近傍に向かう光線Ray1は、一層、光路制御手段50の中心に向かう方向に曲げられる。
一方、発光部30の中心から出射し、光路制御手段50の周縁部近傍よりも光路制御手段50の中心側に向かう光線Ray2(点線で示す)は、光路制御手段50と第2被覆層36との界面(光路制御手段50の光出射面(外面)51)において、n0>n2であるが故に、光路制御手段50の中心に向かう方向に曲げられる。光路制御手段50の形状にも依存するが、光路制御手段50の中心側に向かう光線Ray2は、光路制御手段50と第2被覆層36との界面(光路制御手段50の光出射面(外面)51)に対して入射角がそれほど大きくないが故に、n0-n2の屈折率差が大きくなくとも、十分に光路制御手段50の中心に向かう方向に曲げられる。以上の結果として、発光部30の中心から出射し、光路制御手段50の周縁部近傍に向かう光線Ray2は、一層、光路制御手段50の中心に向かう方向に曲げられる。
画素の大きさを6.8μm×6.8μmとし、図17Dに示すように、1画素を4つの副画素(赤色発光の副画素10R、緑色発光の副画素10G、青色発光の副画素10B及び白色発光の副画素10W)から構成し、1つの副画素の大きさを3.4μm×3.4μmとし、隣接する副画素における発光素子を構成する光路制御手段50と光路制御手段50と間に隙間Lspaceが存在するとして、1画素の正面輝度をシミュレーションに基づき求めた。前述したとおり、n0=1.54、n1=1.25、n2=1.38とした。隙間Lspace=0.00μmとは、隙間が無いことを意味する。また、光路制御手段50を構成する凸レンズ部材の光軸に沿った厚さ(光路制御手段50の高さ)H0を1.7μmとし、第1被覆層35の厚さ(H1)を0.7μmとし、光路制御手段50の底面の平面形状を楕円(短軸/長軸=0.78)とした。正面輝度は、被覆層を屈折率1.38の1層から構成した比較例1の場合の正面輝度の値を1.00としたときの、規格化された値である。求められた正面輝度の値を表1に示す。また、n0=1.54、n1=1.00(空気層を想定)、n2=1.38とした比較例2の発光素子における規格化された正面輝度も表1に示す。レンズ面(光出射面(外面)51)の形状は、下記式のaをa=2.5とし、レンズ底面の短軸(X)を3.40μm(-1.70μm≦X≦1.70μm)、レンズ底面の長軸(X)を4.36μm(-2.18μm≦X≦2.18μm)、レンズの最大高さ(Ymax)を1.70μmとして決定した。レンズの高さ(Y)は、0.00μm≦Y≦1.70μmである。
t=(1/2)[1+[{1-exp(-a(2x-1))}/{1+exp(-a(2x-1))}]×[{1+exp(-a)}/{1-exp(-a)}]]
但し、0≦x≦1であり、
y=-2t3+3t2
X=x-1
Y=y-0.5
但し、0≦X≦0.5の範囲と-0.5X≦0の範囲とはY軸に対称である。
t=(1/2)[1+[{1-exp(-a(2x-1))}/{1+exp(-a(2x-1))}]×[{1+exp(-a)}/{1-exp(-a)}]]
但し、0≦x≦1であり、
y=-2t3+3t2
X=x-1
Y=y-0.5
但し、0≦X≦0.5の範囲と-0.5X≦0の範囲とはY軸に対称である。
〈表1〉
Lspace 実施例1 比較例2
0.68μm 1.03 0.97
0.34μm 1.05 1.03
0.00μm 1.06 1.04
Lspace 実施例1 比較例2
0.68μm 1.03 0.97
0.34μm 1.05 1.03
0.00μm 1.06 1.04
表1から、n0、n1及びn2の値を適切に選択することで、正面輝度の増加を図ることができることが判るし、隙間Lspaceの値が小さい程、正面輝度の増加を図ることができることが判る。しかしながら、n1の値が低すぎては、正面輝度の増加を図ることができないことも判る。
即ち、光路制御手段50の高さをH0、隣接する発光素子を構成する光路制御手段50の間の最小距離をL0(隙間Lspaceに相当する)としたとき、
0≦L0/H0≦0.5
を満足することが好ましい。また、第1被覆層35の厚さH1を種々変えたシミュレーションを行った結果
0.10≦H1/H0≦0.90
望ましくは、
0.30≦H1/H0≦0.70
を満足することが好ましいことが判った。
0≦L0/H0≦0.5
を満足することが好ましい。また、第1被覆層35の厚さH1を種々変えたシミュレーションを行った結果
0.10≦H1/H0≦0.90
望ましくは、
0.30≦H1/H0≦0.70
を満足することが好ましいことが判った。
以上のとおり、実施例1の発光素子あるいは実施例1の表示装置を構成する発光素子にあっては、光路制御手段を構成する材料の屈折率の値n0と、第1被覆層を構成する材料の屈折率の値n1と、第2被覆層を構成する材料の屈折率の値n2とは異なっている。従って、発光部において発光した光は、中間層を通過し、光路制御手段に入射し、光路制御手段から出射するが、光路制御手段、第1被覆層及び第2被覆層の屈折率n1,n2,n3の値を適切に選択することで、具体的には、n0>n2>n1>nairとすることで、第1被覆層及び第2被覆層を通過する光の光路、並びに、第2被覆層を通過する光の光路の適切化を図ることができる結果、発光素子あるいは表示装置の光取り出し効率、正面輝度の増加を図ることができるし、混色の発生を抑制することができる。
あるいは又、実施例1の発光素子あるいは実施例1の表示装置を構成する発光素子において、第1被覆層は、第2被覆層を構成する材料とは異なる材料から構成されている。従って、発光部において発光した光は、中間層を通過し、光路制御手段に入射し、光路制御手段から出射するが、第1被覆層及び第2被覆層を構成する材料を適切に選択することで、光路制御手段から出射され、第1被覆層及び第2被覆層を通過する光の光路、並びに、第2被覆層を通過する光の光路の適切化を図ることができる結果、発光素子あるいは表示装置の光取り出し効率、正面輝度の増加を図ることができるし、混色の発生を抑制することができる。
実施例2は、実施例1の変形であるが、第2構成の発光素子に関する。実施例2の表示装置の模式的な一部断面図を図3に示し、発光部から出射された光線の挙動を説明するための、実施例2の発光素子の模式的な一部断面図を図4に示す。
実施例2の発光素子において、光路制御手段50の光入射面(外面)53は、中間層34の頂面に向かって凸状である。実施例2の発光素子において、光路制御手段50の光出射面54は平坦である。第1被覆層35は、光路制御手段50の光入射面(外面)53の中間層側の一部を覆っており、第2被覆層36は、第1被覆層35及び光路制御手段50の光入射面(外面)53の残部を覆っている。第1被覆層35は中間層34の上に形成されており、光路制御手段50は第1被覆層35の上に形成されている。更には、光路制御手段50は正の光学的パワーを有し、あるいは又、光路制御手段50は凸レンズ部材から成る。光入射面(外面)53はレンズ面を構成する。
実施例2の発光素子10(10R,10G,10B)においては、
nair<n2<n1<n0
を満足する。ここで、具体的には、
0.25≦n0-n2≦0.50
0.15≦n0-n1≦0.30
0.10≦n1-n2≦0.30
を満足する。具体的には、実施例2の発光素子10(10R,10G,10B)において、光路制御手段50は、アクリル系透明樹脂(屈折率:1.54)から成り、第1被覆層35は、フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.38)から成り、2被覆層36は、中空シリカ含有フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.25)から成る。
nair<n2<n1<n0
を満足する。ここで、具体的には、
0.25≦n0-n2≦0.50
0.15≦n0-n1≦0.30
0.10≦n1-n2≦0.30
を満足する。具体的には、実施例2の発光素子10(10R,10G,10B)において、光路制御手段50は、アクリル系透明樹脂(屈折率:1.54)から成り、第1被覆層35は、フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.38)から成り、2被覆層36は、中空シリカ含有フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.25)から成る。
実施例2の発光素子10bにおいては、図4に示すように、例えば、発光部30の中心から出射し、光路制御手段50の周縁部近傍に向かう光線Ray1(点線で示す)は、光路制御手段50と第2被覆層36との界面(光路制御手段50の光入射面(外面)53)において、n0>n2であるが故に、光路制御手段50の中心に向かう方向に曲げられる。光路制御手段50の形状にも依存するが、光路制御手段50の周縁部近傍に向かう光線Ray1は、光路制御手段50と第2被覆層36との界面(光路制御手段50の光入射面(外面)53)に対して入射角が大きくなるが、n0-n2の屈折率差が大きいが故に、光路制御手段50の中心に向かう方向に大きく曲げられる。以上の結果として、発光部30の中心から出射し、光路制御手段50の周縁部近傍に向かう光線Ray1は、一層、光路制御手段50の中心に向かう方向に曲げられる。
一方、発光部30の中心から出射し、光路制御手段50の周縁部近傍よりも光路制御手段50の中心側に向かう光線Ray2(点線で示す)は、光路制御手段50と第1被覆層35との界面(光路制御手段50の光入射面(外面)53)において、n0>n1であるが故に、光路制御手段50の中心に向かう方向に曲げられる。光路制御手段50の形状にも依存するが、光路制御手段50の中心側に向かう光線Ray2は、光路制御手段50と第1被覆層35との界面(光路制御手段50の光入射面(外面)53)に対して入射角がそれほど大きくないが故に、n0-n1の屈折率差が大きくなくとも、十分に光路制御手段50の中心に向かう方向に曲げられる。以上の結果として、発光部30の中心から出射し、光路制御手段50の周縁部近傍に向かう光線Ray2は、一層、光路制御手段50の中心に向かう方向に曲げられる。
実施例3も、実施例1の変形であるが、第3構成の発光素子に関する。実施例3の表示装置の模式的な一部断面図を図5に示し、発光部から出射された光線の挙動を説明するための、実施例3の発光素子の模式的な一部断面図を図6に示す。
実施例3の発光素子10(10R,10G,10B)において、空気の屈折率をnairとしたとき、
nair<n0<n1<n2
を満足する。ここで、具体的には、
0.15≦n1-n0≦0.30
0.25≦n2-n0≦0.50
0.10≦n2-n1≦0.30
を満足する。実施例3の発光素子10(10R,10G,10B)において、光路制御手段50’は、フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.38)から成り、第1被覆層35は、アクリル系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.54)から成り、第2被覆層36は、SiN(屈折率:1.74)から成る。
nair<n0<n1<n2
を満足する。ここで、具体的には、
0.15≦n1-n0≦0.30
0.25≦n2-n0≦0.50
0.10≦n2-n1≦0.30
を満足する。実施例3の発光素子10(10R,10G,10B)において、光路制御手段50’は、フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.38)から成り、第1被覆層35は、アクリル系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.54)から成り、第2被覆層36は、SiN(屈折率:1.74)から成る。
実施例3の発光素子において、光路制御手段50’の光出射面(外面)55は、中間層34の頂面を基準として凹状である。光路制御手段50’の光入射面56は中間層34の頂面と接している。第1被覆層35は、光路制御手段50’の光出射面(外面)55の中間層側の一部を覆っており、第2被覆層36は、第1被覆層35及び光路制御手段50’の光出射面(外面)55の残部を覆っている。更には、光路制御手段50’は負の光学的パワーを有し、あるいは又、光路制御手段50’は凹レンズ部材から成る。光出射面(外面)55はレンズ面を構成する。
実施例3の発光素子10cにおいては、図6に示すように、例えば、発光部30の中心から出射し、光路制御手段50’の周縁部近傍に向かう光線Ray1(点線で示す)は、光路制御手段50’と第2被覆層36との界面(光路制御手段50’の光出射面(外面)55)において、n2>n0であるが故に、光路制御手段50’の中心に向かう方向に曲げられる。光路制御手段50’の形状にも依存するが、光路制御手段50’の周縁部近傍に向かう光線Ray1は、光路制御手段50’と第2被覆層36との界面(光路制御手段50’の光出射面(外面)55)に対して入射角が大きくなるが、n2-n0の屈折率差が大きいが故に、光路制御手段50’の中心に向かう方向に大きく曲げられる。以上の結果として、発光部30の中心から出射し、光路制御手段50’の周縁部近傍に向かう光線Ray1は、一層、光路制御手段50’の中心に向かう方向に曲げられる。
一方、発光部30の中心から出射し、光路制御手段50’の周縁部近傍よりも光路制御手段50’の中心側に向かう光線Ray2(点線で示す)は、光路制御手段50’と第1被覆層35との界面(光路制御手段50’の光出射面(外面)55)において、n1>n0であるが故に、光路制御手段50’の中心に向かう方向に曲げられる。光路制御手段50’の形状にも依存するが、光路制御手段50’の中心側に向かう光線Ray2は、光路制御手段50’と第1被覆層35との界面(光路制御手段50’の光出射面(外面)55)に対して入射角がそれほど大きくないが故に、n1-n0の屈折率差が大きくなくとも、十分に光路制御手段50’の中心に向かう方向に曲げられる。以上の結果として、発光部30の中心から出射し、光路制御手段50’の中心側に向かう光線Ray2は、一層、光路制御手段50’の中心に向かう方向に曲げられる。
実施例4も、実施例1の変形であるが、第4構成の発光素子に関する。実施例4の表示装置の模式的な一部断面図を図7に示し、発光部から出射された光線の挙動を説明するための、実施例4の発光素子の模式的な一部断面図を図8に示す。
実施例4の発光素子10(10R,10G,10B)において、空気の屈折率をnairとしたとき、
nair<n0<n2<n1
を満足する。ここで、具体的には、
0.15≦n2-n0≦0.30
0.25≦n1-n0≦0.50
0.10≦n1-n2≦0.30
を満足する。実施例4の発光素子10(10R,10G,10B)において、光路制御手段50’は、フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.38)から成り、第1被覆層35は、SiN(屈折率:1.74)から成り、第2被覆層36は、アクリル系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.54)から成る。
nair<n0<n2<n1
を満足する。ここで、具体的には、
0.15≦n2-n0≦0.30
0.25≦n1-n0≦0.50
0.10≦n1-n2≦0.30
を満足する。実施例4の発光素子10(10R,10G,10B)において、光路制御手段50’は、フッ素系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.38)から成り、第1被覆層35は、SiN(屈折率:1.74)から成り、第2被覆層36は、アクリル系低屈折率透明樹脂(屈折率:1.54)から成る。
実施例4の発光素子において、光路制御手段50’の光入射面(外面)57は、中間層34の頂面に向かって凹状である。光路制御手段50’の光出射面58は平坦である。更には、第1被覆層35は、光路制御手段50’の光入射面(外面)57の中間層側の一部を覆っており、第2被覆層36は、第1被覆層35及び光路制御手段50’の光入射面(外面)57の残部を覆っている。第1被覆層35は中間層34の上に形成されており、光路制御手段50の一部も中間層34の上に形成されている。場合によっては、第1被覆層35は中間層34の上に形成されており、光路制御手段50は第1被覆層35の上に形成されていてもよい。更には、光路制御手段50’は負の光学的パワーを有し、あるいは又、光路制御手段50’は凹レンズ部材から成る。光入射面(外面)57はレンズ面を構成する。
実施例4の発光素子10dにおいては、図8に示すように、例えば、発光部30の中心から出射し、光路制御手段50’の周縁部近傍に向かう光線Ray1(点線で示す)は、第1被覆層35と光路制御手段50’との界面(光路制御手段50’の光入射面(外面)57)において、n1>n0であるが故に、光路制御手段50’の中心に向かう方向に曲げられる。光路制御手段50’の形状にも依存するが、光路制御手段50’の周縁部近傍に向かう光線Ray1は、光路制御手段50’と第1被覆層35との界面(光路制御手段50’の光入射面(外面)57)に対して入射角が大きくなるが、n1-n0の屈折率差が大きいが故に、光路制御手段50’の中心に向かう方向に大きく曲げられる。以上の結果として、発光部30の中心から出射し、光路制御手段50’の周縁部近傍に向かう光線Ray1は、一層、光路制御手段50’の中心に向かう方向に曲げられる。
一方、発光部30の中心から出射し、光路制御手段50’の周縁部近傍よりも光路制御手段50’の中心側に向かう光線Ray2(点線で示す)は、第1被覆層35と第2被覆層36との界面37において、n1>n2であるが故に、光路制御手段50’の中心に向かう方向に曲げられる。そして、更に、光路制御手段50’と第2被覆層36との界面(光路制御手段50’の光入射面(外面)57)において、n2>n0であるが故に、光路制御手段50’の中心に向かう方向に曲げられる。光路制御手段50’の形状にも依存するが、光路制御手段50’の中心側に向かう光線Ray2は、光路制御手段50’と第2被覆層36との界面(光路制御手段50’の光入射面(外面)57)に対して入射角がそれほど大きくないが故に、n2-n0の屈折率差が大きくなくとも、十分に光路制御手段50’の中心に向かう方向に曲げられる。以上の結果として、発光部30の中心から出射し、光路制御手段50’の中心側に向かう光線Ray2は、一層、光路制御手段50’の中心に向かう方向に曲げられる。
実施例5は、実施例1~実施例4の変形である。実施例5にあっては、発光部の中心を通る法線LNと、光路制御手段の中心を通る法線LN’と、波長選択部の中心を通る法線LN”との関係、及び、その変形例を説明する。
実施例5の表示装置を構成する表示パネルにあっては、基準点(基準領域)Pが想定されており、距離D0は、基準点(基準領域)Pから発光部の中心を通る法線LNまでの距離D1に依存する。
そして、基準点Pは表示装置を構成する表示パネル内に想定されている構成とすることができ、この場合、基準点Pは表示パネルの中心領域に位置していない構成とすることができるし、あるいは又、基準点Pは表示パネルの中心領域に位置している構成とすることができるし、更には、これらの場合、1つの基準点Pが想定されている構成とすることができるし、あるいは又、複数の基準点Pが想定されている構成とすることができる。そして、これらの場合、一部の発光素子において距離D0の値は0であり、残りの発光素子において距離D0の値は0でない構成とすることができる。
あるいは又、基準点Pが1つ想定されている場合、基準点Pは表示パネルの中心領域には含まれない構成とすることができるし、あるいは又、基準点Pは表示パネルの中心領域に含まれる構成とすることができる。また、基準点Pが複数想定されている場合、少なくとも1つの基準点Pは表示パネルの中心領域には含まれない構成とすることができる。
あるいは又、基準点Pは表示パネルの外側(外部)に想定されている構成とすることができ、この場合、1つの基準点Pが想定されている構成とすることができるし、あるいは又、複数の基準点Pが想定されている構成とすることができる。そして、これらの場合、全ての発光素子において距離D0の値は0でない構成とすることができる。
更には、各発光素子から出射され、光路制御手段を通過した光は、表示装置の外部の空間の或る領域に収束する(集光される)形態とすることができるし、あるいは又、各発光素子から出射され、光路制御手段を通過した光は、表示装置の外部の空間において発散する形態とすることができるし、あるいは又、各発光素子から出射され、光路制御手段を通過した光は、平行光である形態とすることができる。
更には、実施例5の表示装置にあっては、発光素子が表示パネルを占める位置に応じて距離(オフセット量)D0の値が異なる形態とすることができる。具体的には、
基準点Pが設定されており、
複数の発光素子は、第1の方向及び第1の方向とは異なる第2の方向に配列されており、
基準点Pから発光部の中心を通る法線LNまでの距離をD1とし、距離D0の第1の方向及び第2の方向のそれぞれの値をD0-X,D0-Yとし、距離D1の第1の方向及び第2の方向のそれぞれの値をD1-X,D1-Yとしたとき、
D1-Xの変化に対してD0-Xは線形に変化し、D1-Yの変化に対してD0-Yは線形に変化し、又は、
D1-Xの変化に対してD0-Xは線形に変化し、D1-Yの変化に対してD0-Yは非線形に変化し、又は、
D1-Xの変化に対してD0-Xは非線形に変化し、D1-Yの変化に対してD0-Yは線形に変化し、又は、
D1-Xの変化に対してD0-Xは非線形に変化し、D1-Yの変化に対してD0-Yは非線形に変化する形態とすることができる。
基準点Pが設定されており、
複数の発光素子は、第1の方向及び第1の方向とは異なる第2の方向に配列されており、
基準点Pから発光部の中心を通る法線LNまでの距離をD1とし、距離D0の第1の方向及び第2の方向のそれぞれの値をD0-X,D0-Yとし、距離D1の第1の方向及び第2の方向のそれぞれの値をD1-X,D1-Yとしたとき、
D1-Xの変化に対してD0-Xは線形に変化し、D1-Yの変化に対してD0-Yは線形に変化し、又は、
D1-Xの変化に対してD0-Xは線形に変化し、D1-Yの変化に対してD0-Yは非線形に変化し、又は、
D1-Xの変化に対してD0-Xは非線形に変化し、D1-Yの変化に対してD0-Yは線形に変化し、又は、
D1-Xの変化に対してD0-Xは非線形に変化し、D1-Yの変化に対してD0-Yは非線形に変化する形態とすることができる。
あるいは又、実施例5の表示装置において、
基準点Pが設定されており、
基準点Pから発光部の中心を通る法線LNまでの距離をD1としたとき、距離D1の値が増加するに従い、距離D0の値が増加する形態とすることができる。
基準点Pが設定されており、
基準点Pから発光部の中心を通る法線LNまでの距離をD1としたとき、距離D1の値が増加するに従い、距離D0の値が増加する形態とすることができる。
ここで、D1-Xの変化に対してD0-Xは線形に変化し、D1-Yの変化に対してD0-Yは線形に変化するとは、
D0-X=kX・D1-X
D0-Y=kY・D1-Y
が成立することを意味する。但し、kX,kYは定数である。即ち、D0-X,D0-Yは、1次関数に基づき変化する。一方、D1-Xの変化に対してD0-Xは非線形に変化し、D1-Yの変化に対してD0-Yは線形に変化するとは、
D0-X=fX(D1-X)
D0-Y=fY(D1-Y)
が成立することを意味する。ここで、fX,fYは、1次関数ではない関数(例えば、2次関数)である。
D0-X=kX・D1-X
D0-Y=kY・D1-Y
が成立することを意味する。但し、kX,kYは定数である。即ち、D0-X,D0-Yは、1次関数に基づき変化する。一方、D1-Xの変化に対してD0-Xは非線形に変化し、D1-Yの変化に対してD0-Yは線形に変化するとは、
D0-X=fX(D1-X)
D0-Y=fY(D1-Y)
が成立することを意味する。ここで、fX,fYは、1次関数ではない関数(例えば、2次関数)である。
あるいは又、D1-Xの変化に対するD0-Xの変化、D1-Yの変化に対するD0-Yの変化を、階段状の変化とすることもできる。そして、この場合、階段状の変化を全体として眺めたとき、変化が線形に変化する形態とすることもできるし、変化が非線形に変化する形態とすることもできる。更には、表示パネルをM×Nの領域に区分したとき、1つの領域内では、D1-Xの変化に対するD0-Xの変化、D1-Yの変化に対するD0-Yの変化を、不変としてもよいし、一定の変化としてもよい。1つの領域内の発光素子の数として、限定するものではないが、10×10を挙げることができる。
更には、実施例5の表示装置において、光路制御手段の正射影像は、波長選択部の正射影像と一致し、又は、波長選択部の正射影像に含まれる形態とすることができる。後者の構成を採用することで、隣接した発光素子間における混色の発生を確実に抑制することができる。更には、これらの場合、距離D0の値が0でない発光素子において、
(a)波長選択部の中心を通る法線LN”と、発光部の中心を通る法線LNとは一致している形態
(b)波長選択部の中心を通る法線LN”と、光路制御手段の中心を通る法線LN’とは一致している形態
(c)波長選択部の中心を通る法線LN”と、発光部の中心を通る法線LNとは一致しておらず、波長選択部の中心を通る法線LN”と、光路制御手段の中心を通る法線LN’とは一致していない形態
とすることができる。(b)あるいは(c)後者の構成を採用することで、隣接した発光素子間における混色の発生を確実に抑制することができる。
(a)波長選択部の中心を通る法線LN”と、発光部の中心を通る法線LNとは一致している形態
(b)波長選択部の中心を通る法線LN”と、光路制御手段の中心を通る法線LN’とは一致している形態
(c)波長選択部の中心を通る法線LN”と、発光部の中心を通る法線LNとは一致しておらず、波長選択部の中心を通る法線LN”と、光路制御手段の中心を通る法線LN’とは一致していない形態
とすることができる。(b)あるいは(c)後者の構成を採用することで、隣接した発光素子間における混色の発生を確実に抑制することができる。
実施例5の表示装置の模式的な一部断面図を図9に示す。
実施例5にあっては、発光部の中心を通る法線LNと光路制御手段50の中心を通る法線LN’との間の距離(オフセット量)をD0としたとき、表示装置を構成する表示パネルに備えられた発光素子10eの少なくとも一部において、距離(オフセット量)D0の値は0でない。表示装置にあっては、基準点(基準領域)が想定されており、距離D0は基準点(基準領域)から発光部の中心を通る法線LNまでの距離D1に依存する。
実施例5の表示装置において、基準点Pは表示パネル内に想定されている。但し、基準点Pは表示パネルの中心領域に位置していない(含まれない)。図20A、図20B、図21A、図21Bにおいては、表示パネルの中心領域を黒三角印で示し、発光素子10eを四角印で示し、発光部30の中心を黒四角印で示し、基準点Pを黒丸で示す。そして、発光素子10eと基準点Pとの位置関係を模式的に図20Aに示すが、1つの基準点Pが想定されている。基準点Pは或る程度の広がりを含み得るので、一部の発光素子10e(具体的には、基準点Pに含まれる1又は複数の発光素子10e)において距離D0の値は0であり、残りの発光素子10eにおいて距離D0の値は0でない。発光素子が表示パネルに占める位置に応じて距離(オフセット量)D0の値は異なる。
実施例の表示装置において、各発光素子10eから出射され、光路制御手段50を通過した光は、表示装置の外部の空間の或る領域に収束する(集光される)。あるいは又、各発光素子10eから出射され、光路制御手段50を通過した光は、表示装置の外部の空間において発散する。あるいは又、各発光素子10eから出射され、光路制御手段50を通過した光は、平行光である。光路制御手段50を通過した光を、収束光とするか、発散光とするか、平行光とするかは、表示装置に要求される仕様に基づく。そして、この仕様に基づき、光路制御手段50のパワー等を設計すればよい。光路制御手段50を通過した光が収束光である場合、表示装置から出射された画像が形成される空間の位置は、基準点Pの法線上にある場合もあるし、無い場合もあり、表示装置に要求される仕様に依存する。表示装置から出射された画像の表示寸法、表示位置等を制御するために表示装置から出射された画像が通過する光学系を配置してもよい。如何なる光学系を配置するかも表示装置に要求される仕様に依存するが、例えば、結像レンズ系を例示することができる。
また、実施例5の表示装置において、基準点Pが設定されており、複数の発光素子10eは、第1の方向(具体的には、X方向)及び第1の方向とは異なる第2の方向(具体的には、Y方向)に配列されている。そして、基準点Pから発光部30の中心を通る法線LNまでの距離をD1とし、距離D0の第1の方向(X方向)及び第2の方向(Y方向)のそれぞれの値をD0-X,D0-Yとし、距離D1の第1の方向(X方向)及び第2の方向(Y方向)のそれぞれの値をD1-X,D1-Yとしたとき、
[A]D1-Xの変化に対してD0-Xは線形に変化し、D1-Yの変化に対してD0-Yは線形に変化するように設計してもよいし、
[B]D1-Xの変化に対してD0-Xは線形に変化し、D1-Yの変化に対してD0-Yは非線形に変化するように設計してもよいし、
[C]D1-Xの変化に対してD0-Xは非線形に変化し、D1-Yの変化に対してD0-Yは線形に変化するように設計してもよいし、
[D]D1-Xの変化に対してD0-Xは非線形に変化し、D1-Yの変化に対してD0-Yは非線形に変化するように設計してもよい。
[A]D1-Xの変化に対してD0-Xは線形に変化し、D1-Yの変化に対してD0-Yは線形に変化するように設計してもよいし、
[B]D1-Xの変化に対してD0-Xは線形に変化し、D1-Yの変化に対してD0-Yは非線形に変化するように設計してもよいし、
[C]D1-Xの変化に対してD0-Xは非線形に変化し、D1-Yの変化に対してD0-Yは線形に変化するように設計してもよいし、
[D]D1-Xの変化に対してD0-Xは非線形に変化し、D1-Yの変化に対してD0-Yは非線形に変化するように設計してもよい。
図22A、図22B、図22C、図22D、図23A、図23B、図23C、図23D、図24A、図24B、図24C、図24D、図25A、図25B、図25C及び図25Dに、D1-Xの変化に対するD0-Xの変化、D1-Yの変化に対するD0-Yの変化を模式的に示す。これらの図において、白抜きの矢印は線形の変化を示し、黒矢印は非線形の変化を示す。また、矢印が表示パネルの外側に向かっている場合、光路制御手段50を通過した光が発散光であることを示し、矢印が表示パネルの内部に向かっている場合、光路制御手段50を通過した光が収束光あるいは平行光であることを示す。
あるいは又、基準点Pが設定されており、基準点Pから発光部30の中心を通る法線LNまでの距離をD1としたとき、距離D1の値が増加するに従い、距離D0の値が増加するように設計してもよい。
即ち、D1-X,D1-Yの変化に依存したD0-X,D0-Yの変化は、表示装置に要求される仕様に基づき決定すればよい。
実施例5の表示装置において、複数の基準点Pが想定されている構成とすることもできる。尚、複数の基準点Pは、表示パネルの表示領域内に配置されている。発光素子10eと基準点P1,P2との位置関係を模式的に図20Bに示すが、図示した例では、2つの基準点P1,P2が想定されている。具体的には、表示パネルの中心を対称点として、2つの基準点P1,P2は2回・回転対称に配置されている。ここで、少なくとも1つの基準点Pは表示パネルの中心領域には含まれない。図示した例では、2つの基準点P1,P2は、表示パネルの中心領域には含まれない。一部の発光素子(具体的には、基準点Pに含まれる1又は複数の発光素子)において距離D0の値は0であり、残りの発光素子において距離D0の値は0でない。基準点Pから発光部30の中心を通る法線LNまでの距離D1に関しては、或る発光部30の中心を通る法線LNからより近い基準点Pとの間の距離を距離D1とする。
実施例5の変形例の表示装置において、基準点Pは表示パネルの外側に想定されている。発光素子10eと基準点P,P1,P2との位置関係を模式的に図21A及び図21Bに示すが、1つの基準点Pが想定されている構成とすることができるし(図21A参照)、あるいは又、複数の基準点P(図21Bには2つの基準点P1,P2を示す)が想定されている構成とすることもできる。表示パネルの中心を対称点として、2つの基準点P1,P2は2回・回転対称に配置されている。全ての発光素子において距離D0の値は0でない。基準点Pから発光部30の中心を通る法線LNまでの距離D1に関しては、或る発光部30の中心を通る法線LNからより近い基準点Pとの間の距離を距離D1とする。そして、これらの場合、各発光素子10eから出射され、光路制御手段50を通過した光は、表示装置の外部の空間の或る領域に収束する(集光される)。あるいは又、各発光素子10eから出射され、光路制御手段50を通過した光は、表示装置の外部の空間において発散する。
概念図を図26Aに示すように、発光部の中心を通る法線LNと波長選択部の中心を通る法線LN”と光路制御手段50の中心を通る法線LN’とは一致している場合がある。即ち、D0=d0=0である。尚、d0は、前述したとおり、発光部の中心を通る法線LNと波長選択部の中心を通る法線LN”との間の距離(オフセット量)である。
また、図9に示した例では、概念図を図26Bに示すように、発光部の中心を通る法線LNと波長選択部の中心を通る法線LN”とは一致しているが、発光部の中心を通る法線LN及び波長選択部の中心を通る法線LN”と光路制御手段50の中心を通る法線LN’とは一致していない。即ち、D0≠d0=0である。
更には、概念図を図26Cに示すように、発光部の中心を通る法線LNと波長選択部の中心を通る法線LN”及び光路制御手段50の中心を通る法線LN’とは一致しておらず、波長選択部の中心を通る法線LN”と光路制御手段50の中心を通る法線LN’とは一致している場合もある。即ち、D0=d0>0である。
また、概念図を図27に示すように、発光部の中心を通る法線LNと波長選択部の中心を通る法線LN”及び光路制御手段50の中心を通る法線LN’とは一致しておらず、光路制御手段50の中心を通る法線LN’は、発光部の中心を通る法線LN及び波長選択部の中心を通る法線LN”とは一致していない場合もある。ここで、発光部の中心と光路制御手段50の中心(図27において黒丸で示す)とを結ぶ直線LL上に、波長選択部の中心(図27において黒四角で示す)が位置することが好ましい。具体的には、厚さ方向の発光部の中心から波長選択部の中心までの距離をLL1、厚さ方向の波長選択部の中心から光路制御手段50の中心までの距離をLL2としたとき、
D0>d0>0
であり、製造上のバラツキを考慮した上で、
d0:D0=LL1:(LL1+LL2)
を満足することが好ましい。
D0>d0>0
であり、製造上のバラツキを考慮した上で、
d0:D0=LL1:(LL1+LL2)
を満足することが好ましい。
あるいは又、概念図を図28Aに示すように、発光部の中心を通る法線LNと波長選択部の中心を通る法線LN”と光路制御手段50の中心を通る法線LN’とは一致している場合もある。即ち、D0=d0=0である。
また、概念図を図28Bに示すように、発光部の中心を通る法線LNと波長選択部の中心を通る法線LN”及び光路制御手段50の中心を通る法線LN’とは一致しておらず、波長選択部の中心を通る法線LN”と光路制御手段50の中心を通る法線LN’とは一致している場合もある。即ち、D0=d0>0である。
更には、概念図を図29に示すように、発光部の中心を通る法線LNと波長選択部の中心を通る法線LN”及び光路制御手段50の中心を通る法線LN’とは一致しておらず、光路制御手段50の中心を通る法線LN’は、発光部の中心を通る法線LN及び波長選択部の中心を通る法線LN”とは一致していない場合もある。ここで、発光部の中心と光路制御手段50の中心とを結ぶ直線LL上に、波長選択部の中心が位置することが好ましい。具体的には、厚さ方向の発光部の中心から波長選択部の中心(図29において黒四角で示す)までの距離をLL1、厚さ方向の波長選択部の中心から光路制御手段50の中心(図29において黒丸で示す)までの距離をLL2としたとき、
d0>D0>0
であり、製造上のバラツキを考慮した上で、
D0:d0=LL2:(LL1+LL2)
を満足することが好ましい。
d0>D0>0
であり、製造上のバラツキを考慮した上で、
D0:d0=LL2:(LL1+LL2)
を満足することが好ましい。
共振器構造を設ける場合、前述したとおり、有機層33を共振部とし、第1電極31と第2電極32とによって挟まれた共振器構造としてもよいし、第1電極31よりも下方に(第1基板11側に)光反射層40を形成し、有機層33を共振部とし、光反射層40と第2電極32とによって挟まれた共振器構造としてもよい。即ち、基体26の上に光反射層40を設け、光反射層40の上に層間絶縁層41を設け、層間絶縁層41の上に第1電極31を設ける場合、第1電極31、光反射層40、層間絶縁層41を、前述した材料から構成すればよい。光反射層40は、コンタクトホール(コンタクトプラグ)27に接続されていてもよいし、接続されていなくともよい。
以下、図30A(第1例)、図30B(第2例)、図31A(第3例)、図31B(第4例)、図32A(第5例)、図32B(第6例)、図33A(第7例)、並びに、図33B及び図33C(第8例)を参照して、第1例~第8例に基づき共振器構造について説明する。ここで、第1例~第4例、第7例において、第1電極及び第2電極は、各発光部において同じ厚さを有する。一方、第5例~第6例において、第1電極は、各発光部において異なる厚さを有し、第2電極は、各発光部において同じ厚さを有する。また、第8例において、第1電極は、各発光部において異なる厚さを有する場合もあるし、同じ厚さを有する場合もあり、第2電極は、各発光部において同じ厚さを有する。
尚、以下の説明において、第1発光素子10e1、第2発光素子10e2及び第3発光素子10e3を構成する発光部を参照番号301,302,303で表し、第1電極を参照番号311,312,313で表し、第2電極を参照番号321,322,323で表し、有機層を参照番号331,332,333で表し、光反射層を参照番号401、402、403で表し、層間絶縁層を参照番号411,412,413,411’,412’,413’で表す。以下の説明において、使用する材料は例示であり、適宜、変更することができる。
図示した例では、式(1-1)及び式(1-2)から導かれる第1発光素子10e1、第2発光素子10e2及び第3発光素子10e3の共振器長を、第1発光素子10e1、第2発光素子10e2、第3発光素子10e3の順で短くしたが、即ち、L0の値を、第1発光素子10e1、第2発光素子10e2、第3発光素子10e3の順で短くしたが、これに限定するものではなく、m1,m2の値を、適宜、設定することで最適な共振器長を決定すればよい。
共振器構造の第1例を有する発光素子の概念図を図30Aに示し、共振器構造の第2例を有する発光素子の概念図を図30Bに示し、共振器構造の第3例を有する発光素子の概念図を図31Aに示し、共振器構造の第4例を有する発光素子の概念図を図31Bに示す。第1例~第6例、第8例の一部において、発光部30の第1電極31の下に層間絶縁層41,41’が形成されており、層間絶縁層41,41’の下に光反射層40が形成されている。第1例~第4例において、層間絶縁層41,41’の厚さは、発光部301,302,303において異なる。そして、層間絶縁層411,412,413,411’,412’,413’の厚さを適切に設定することで、発光部30の発光波長に対して最適な共振を生ずる光学的距離を設定することができる。
第1例では、発光部301,302,303において、第1界面(図面においては、点線で示す)は同じレベルとされる一方、第2界面(図面においては、一点鎖線で示す)のレベルは、発光部301,302,303において異なる。また、第2例では、発光部301,302,303において、第1界面は異なるレベルとされる一方、第2界面のレベルは、発光部301,302,303において同じである。
第2例において、層間絶縁層411’,412’,413’は、光反射層40の表面が酸化された酸化膜から構成されている。酸化膜から成る層間絶縁層41’は、光反射層40を構成する材料に依存して、例えば、アルミニウム酸化物、タンタル酸化物、チタン酸化物、マグネシウム酸化物、ジルコニウム酸化物等から構成される。光反射層40の表面の酸化は、例えば、以下の方法で行うことができる。即ち、容器の中に充填された電解液中に、光反射層40が形成された第1基板11を浸漬する。また、光反射層40と対向するように陰極を配置する。そして、光反射層40を陽極として、光反射層40を陽極酸化する。陽極酸化による酸化膜の膜厚は、陽極である光反射層40と陰極との電位差に比例する。それ故、光反射層401、402、403のそれぞれに発光部301,302,303に応じた電圧を印加した状態で陽極酸化を行う。これによって、厚さの異なる酸化膜から成る層間絶縁層411’,412’,413’を、一括して、光反射層40の表面に形成することができる。光反射層401、402、403の厚さ、層間絶縁層411’,412’,413’の厚さは、発光部301,302,303において異なる。
第3例にあっては、光反射層40の下に下地膜42が配設されており、下地膜42は、発光部301,302,303において、異なる厚さを有する。即ち、図示した例では、発光部301、発光部302、発光部303の順に、下地膜42の厚さは厚い。
第4例にあっては、成膜時の光反射層401,402,403の厚さが、発光部301,302,303において異なる。第3例~第4例では、発光部301,302,303において、第2界面は同じレベルとされる一方、第1界面のレベルは、発光部301,302,303において異なる。
第5例~第6例においては、第1電極311,312,313の厚さが、発光部301,302,303において異なる。光反射層40は各発光部30において同じ厚さを有する。
第5例において、第1界面のレベルは、発光部301,302,303において同じである一方、第2界面のレベルは、発光部301,302,303において異なる。
第6例においては、光反射層40の下に下地膜42が配設されており、下地膜42は、発光部301,302,303において、異なる厚さを有する。即ち、図示した例では、発光部301、発光部302、発光部303の順に、下地膜42の厚さは厚い。第6例では、発光部301,302,303において、第2界面は同じレベルとされる一方、第1界面のレベルは、発光部301,302,303において異なる。
第7例において、第1電極311,312,313は光反射層を兼ねており、第1電極311,312,313を構成する材料の光学定数(具体的には、位相シフト量)が、発光部301,302,303において異なる。例えば、発光部301の第1電極311を銅(Cu)から構成し、発光部302の第1電極312と発光部303の第1電極313をアルミニウム(Al)から構成すればよい。
また、第8例において、第1電極311,312は光反射層を兼ねており、第1電極311,312を構成する材料の光学定数(具体的には、位相シフト量)が、発光部301,302において異なる。例えば、発光部301の第1電極311を銅(Cu)から構成し、発光部302の第1電極312と発光部303の第1電極313をアルミニウム(Al)から構成すればよい。第8例では、例えば、発光部301,302に第7例を適用し、発光部303に第1例を適用している。第1電極311,312,313の厚さは、異なっていてもよいし、同じであってよい。
以上、本開示を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示はこれらの実施例に限定するものではない。実施例において説明した表示装置(有機EL表示装置)、発光素子(有機EL素子)の構成、構造の構成は例示であり、適宜、変更することができるし、表示装置の製造方法も例示であり、適宜、変更することができる。場合によっては、第2構成の発光素子あるいは第4構成の発光素子において、第2基板側に光路制御手段を設け、第1基板と第2基板とを貼り合わせてもよい。実施例においては、発光素子駆動部をMOSFETから構成したが、TFTから構成することもできる。第1電極や第2電極を、単層構造としてもよいし、多層構造としてもよい。
実施例1の変形例-1として、模式的な一部断面図を図10に示すように、隣接する発光素子を構成する光路制御手段と光路制御手段とは接している形態とすることができる。場合によっては、実施例1の変形例-2として、模式的な一部断面図を図11に示すように、隣接する発光素子を構成する光路制御手段と光路制御手段とは重なり合っている形態とすることができる。
実施例においては、第1被覆層35の頂面(第1被覆層35と第2被覆層36との界面37)は平坦である形態を説明したが、第1被覆層35を構成する材料あるいは第1被覆層35の形成方法によっては、実施例1の変形例-3の模式的な一部断面図を図12に示すように、第1被覆層35の頂面(界面37)は中間層34に向かって凹んでいる形態とすることができる。この場合、レベリング剤の添加量を調整した中空シリカ含有フッ素系低屈折率透明樹脂から成る第1被覆層35をスピンコート法に基づき形成し、フッ素系低屈折率透明樹脂から成る第2被覆層36をスピンコート法に基づき形成することで、第1被覆層35の頂面(界面37)が中間層34に向かって凹んでいる状態を得ることができる。
実施例1の変形例-4の模式的な一部断面図を図13に示すように、光路制御手段50及び被覆層35,36よりも光出射側にカラーフィルタ層CFが形成されている形態とすることができる。光路制御手段50及び第1被覆層35は、中間層34上に形成されている。
実施例1の表示装置の変形例-5を構成する発光素子の模式的な一部断面図を図14に示すように、隣接する発光素子のカラーフィルタ層CFの間には光吸収層(ブラックマトリクス層)BMが形成されている形態とすることができる。ブラックマトリクス層BMは、例えば、黒色の着色剤を混入した光学濃度が1以上の黒色の樹脂膜(具体的には、例えば、黒色のポリイミド系樹脂)から成る。また、実施例1の表示装置の変形例-6を構成する発光素子の模式的な一部断面図を図15に示すように、隣接する発光素子の光路制御手段50の間には光吸収層(ブラックマトリクス層)BM’が形成されている形態とすることもできる。また、これらの変形例-5及び変形例-6を組み合わせることもできる。
以上に説明した変形例は、実施例2~実施例4に対しても適用することができる。
模式的な一部断面図を図16に示すように、光路制御手段を光反射部材50”から構成することもできる。光反射部材50”として、アルミニウム(Al)や銀(Ag)等の金属の単体又は合金、誘電体多層膜を挙げることができる。あるいは又、光反射部材50”として、発光部30からの光が、中間層34、第1被覆層35あるいは第1被覆層35及び第2被覆層36を通過し、光反射部材50”と衝突したとき、光反射部材50”によって全反射されるような屈折率n3を有する材料(例えば、n3=1.52のSiO2)を挙げることができる。具体的には、光路制御手段を構成する光反射部材50”は、被覆層35,36と被覆層35,36との間を充填している。光反射部材50”は、順テーパー状(光入射面側から光出射面側に向かって広がっている形状)である。光反射部材50”の軸線を含む仮想平面で光反射部材50”を切断したときの順テーパー状の斜面の断面は、曲線から構成されていてもよいし、図16に示すように線分から構成されていてもよい。
実施例においては、1つの発光部に対して1つの光路制御手段を設けたが、場合によっては、複数の発光素子で1つの光路制御手段を共有してもよい。例えば、正三角形の頂点のそれぞれに発光素子を配置し(合計3つの発光素子を配置し)、これらの3つの発光素子で1つの光路制御手段を共有してもよいし、矩形の頂点のそれぞれに発光素子を配置し(合計4つの発光素子を配置し)、これらの4つの発光素子で1つの光路制御手段を共有してもよい。あるいは又、1つの発光部に対して複数の光路制御手段を設けてもよい。
或る発光素子に隣接した発光素子に、或る発光素子から出射した光が侵入し、光学的クロストークが発生することを防止するために、発光素子と発光素子との間に遮光部を設けてもよい。即ち、発光素子と発光素子との間に溝部を形成し、この溝部を遮光材料で埋め込んで遮光部を形成してもよい。このように遮光部を設ければ、或る発光素子から出射した光が隣接発光素子に侵入する割合を低減させることができ、混色が発生し、画素全体の色度が所望の色度からずれてしまうといった現象の発生を抑制することができる。そして、混色を防止することができるので、画素を単色発光させたときの色純度が増加し、色度点が深くなる。それ故、色域が広くなり、表示装置の色表現の幅が広がる。また、色純度を向上させるため各画素に対してカラーフィルタ層を配置しているが、発光素子の構成に依っては、カラーフィルタ層の薄膜化若しくはカラーフィルタ層の省略が可能となり、カラーフィルタ層で吸収されていた光を取り出すことが可能となり、結果として発光効率の向上につながる。あるいは又、光吸収層(ブラックマトリクス層)に遮光性を付与してもよい。
本開示の表示装置をレンズ交換式ミラーレスタイプのデジタルスチルカメラに適用することができる。デジタルスチルカメラの正面図を図19Aに示し、背面図を図19Bに示す。このレンズ交換式ミラーレスタイプのデジタルスチルカメラは、例えば、カメラ本体部(カメラボディ)211の正面右側に交換式の撮影レンズユニット(交換レンズ)212を有し、正面左側に撮影者が把持するためのグリップ部213を有している。そして、カメラ本体部211の背面略中央にはモニタ装置214が設けられている。モニタ装置214の上部には、電子ビューファインダ(接眼窓)215が設けられている。撮影者は、電子ビューファインダ215を覗くことによって、撮影レンズユニット212から導かれた被写体の光像を視認して構図決定を行うことが可能である。このような構成のレンズ交換式ミラーレスタイプのデジタルスチルカメラにおいて、電子ビューファインダ215として本開示の表示装置を用いることができる。
尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
[A01]《発光素子:第1の態様》
発光部、
発光部を覆う中間層、
中間層の上又は上方に設けられた光路制御手段、及び、
少なくとも光路制御手段を覆う被覆層、
から構成されており、
発光部から出射された光は、中間層を通過し、光路制御手段に入射し、光路制御手段から出射し、
被覆層は、第1被覆層及び第2被覆層から構成されており、
第1被覆層は、光路制御手段の外面の中間層側の一部を覆っており、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の外面の残部を覆っており、
光路制御手段を構成する材料の屈折率の値n0と、第1被覆層を構成する材料の屈折率の値n1と、第2被覆層を構成する材料の屈折率の値n2とは異なっている発光素子。
[A02]《第1構成の発光素子》
光路制御手段の光出射面は、中間層の頂面を基準として凸状である[A01]に記載の発光素子。
[A03]光路制御手段の光入射面は、中間層の頂面と接している[A02]に記載の発光素子。
[A04]第1被覆層は、光路制御手段の光出射面の中間層側の一部を覆い、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の光出射面の残部を覆う[A02]又は[A03]に記載の発光素子。
[A05]第1被覆層は、更に、中間層を覆う[A04]に記載の発光素子。
[A06]光路制御手段は、正の光学的パワーを有する[A02]乃至[A05]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A07]光路制御手段は、凸レンズ部材から成り、又は、凸レンズ状である[A02]乃至[A05]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A08]《第2構成の発光素子》
光路制御手段の光入射面は、中間層の頂面に向かって凸状である[A01]に記載の発光素子。
[A09]光路制御手段の光出射面は、平坦である[A08]に記載の発光素子。
[A10]第1被覆層は、光路制御手段の光入射面の中間層側の一部を覆い、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の光入射面の残部を覆う[A08]又は[A09]に記載の発光素子。
[A11]光路制御手段は、正の光学的パワーを有する[A08]乃至[A10]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A12]光路制御手段は、凸レンズ部材から成り、又は、凸レンズ状である[A08]乃至[A10]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A13]空気の屈折率をnairとしたとき、光路制御手段の光出射面が中間層の頂面を基準として凸状である場合、
nair<n1<n2<n0
を満足し、
光路制御手段の光入射面が中間層の頂面に向かって凸状である場合、
nair<n2<n1<n0
を満足する[A02]乃至[A12]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A14]光路制御手段の光出射面が中間層の頂面を基準として凸状である場合、
0.25≦n0-n1≦0.50
0.15≦n0-n2≦0.30
0.10≦n2-n1≦0.30
を満足し、光路制御手段の光入射面が中間層の頂面に向かって凸状である場合、
0.25≦n0-n2≦0.50
0.15≦n0-n1≦0.30
0.10≦n1-n2≦0.30
を満足する[A13]に記載の発光素子。
[A15]《第3構成の発光素子》
光路制御手段の光出射面は、中間層の頂面を基準として凹状である[A01]に記載の発光素子。
[A16]光路制御手段の光入射面は、中間層の頂面と接している[A15]に記載の発光素子。
[A17]第1被覆層は、光路制御手段の光出射面の中間層側の一部を覆い、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の光出射面の残部を覆う[A15]又は[A16]に記載の発光素子。
[A18]光路制御手段は、負の光学的パワーを有する[A15]乃至[A17]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A19]光路制御手段は、凹レンズ部材から成り、又は、凹レンズ状である[A15]乃至[A17]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A20]《第4構成の発光素子》
光路制御手段の光入射面は、中間層の頂面に向かって凹状である[A01]に記載の発光素子。
[A21]光路制御手段の光出射面は、平坦である[A20]に記載の発光素子。
[A22]第1被覆層は、光路制御手段の光入射面の中間層側の一部を覆い、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の光入射面の残部を覆う[A20]又は[21]に記載の発光素子。
[A23]光路制御手段は、負の光学的パワーを有する[A20]乃至[A22]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A24]光路制御手段は、凹レンズ部材から成り、又は、凹レンズ状である[A20]乃至[A22]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A25]空気の屈折率をnairとしたとき、光路制御手段の光出射面が中間層の頂面を基準として凹状である場合、
nair<n0<n1<n2
を満足し、光路制御手段の光入射面が中間層の頂面に向かって凹状である場合、
nair<n0<n2<n1
を満足する[A15]乃至[A24]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A26]光路制御手段の光出射面が中間層の頂面を基準として凹状である場合、
0.15≦n1-n0≦0.30
0.25≦n2-n0≦0.50
0.10≦n2-n1≦0.30
を満足し、光路制御手段の光入射面が中間層の頂面に向かって凹状である場合、
0.15≦n2-n0≦0.30
0.25≦n1-n0≦0.50
0.10≦n1-n2≦0.30
を満足する[A25]に記載の発光素子。
[A27]光路制御手段の高さをH0、隣接する発光素子を構成する光路制御手段の間の最小距離をL0としたとき、
0≦L0/H0≦0.5
を満足する[A01]乃至[A26]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A28]発光素子の大きさを1.00としたとき、隣接する発光素子を構成する光路制御手段の間の最小距離L0は0.1以下である[A01]乃至[A27]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A29]光路制御手段の高さをH0、光路制御手段の外面の中間層側の一部を覆う第1被覆層の厚さをH1としたとき、
0.10≦H1/H0≦0.90
望ましくは、
0.30≦H1/H0≦0.70
を満足する[A01]乃至[A28]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A30]発光部は、有機エレクトロルミネッセンス層を含む[A01]乃至[A29]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A31]隣接する発光素子を構成する光路制御手段と光路制御手段とは接している[A01]乃至[A30]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A32]隣接する発光素子を構成する光路制御手段と光路制御手段とは離間されている[A01]乃至[A30]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A33]中間層にはカラーフィルタ層が含まれる[A01]乃至[A32]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A34]光路制御手段及び被覆層よりも光出射側にはカラーフィルタ層が形成されている[A01]乃至[A32]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A35]第1被覆層の頂面は、平坦であり、又は、中間層に向かって凹んでいる[A01]乃至[A34]のいずれか1項に記載の発光素子。
[B01]《発光素子:第2の態様》
発光部、
発光部を覆う中間層、
中間層の上又は上方に設けられた光路制御手段、及び、
少なくとも光路制御手段を覆う被覆層、
から構成されており、
発光部から出射された光は、中間層を通過し、光路制御手段に入射し、光路制御手段から出射し、
被覆層は、第1被覆層及び第2被覆層から構成されており、
第1被覆層は、光路制御手段の外面の中間層側の一部を覆っており、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の外面の残部を覆っており、
第1被覆層は、第2被覆層を構成する材料とは異なる材料から構成されている発光素子。
[B02]《発光素子:第3の態様》
発光部、
発光部を覆う中間層、
中間層の上又は上方に設けられた光路制御手段、及び、
少なくとも光路制御手段を覆う被覆層、
から構成されており、
発光部から出射された光は、中間層を通過し、光路制御手段に入射し、光路制御手段から出射し、
被覆層は、第1被覆層及び第2被覆層から構成されており、
第1被覆層は、光路制御手段の外面のうち、光路制御手段の外縁部側と接しており、
第2被覆層は、光路制御手段の外面のうち、光路制御手段の中央部側と接しており、
光路制御手段を構成する材料の屈折率の値n0と、第1被覆層を構成する材料の屈折率の値n1と、第2被覆層を構成する材料の屈折率の値n2とは異なっており、又は、
第1被覆層は、第2被覆層を構成する材料とは異なる材料から構成されている発光素子。
[C01]《第1構成の発光素子》
光路制御手段の光出射面は、中間層の頂面を基準として凸状である[B01]又は[B02]に記載の発光素子。
[C02]光路制御手段の光入射面は、中間層の頂面と接している[C01]に記載の発光素子。
[C03]第1被覆層は、光路制御手段の光出射面の中間層側の一部を覆い、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の光出射面の残部を覆う[C01]又は[C02]に記載の発光素子。
[C04]第1被覆層は、更に、中間層を覆う[C03]に記載の発光素子。
[C05]光路制御手段は、正の光学的パワーを有する[C01]乃至[C04]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C06]光路制御手段は、凸レンズ部材から成り、又は、凸レンズ状である[C01]乃至[C04]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C07]《第2構成の発光素子》
光路制御手段の光入射面は、中間層の頂面に向かって凸状である[B01]又は[B02]に記載の発光素子。
[C08]光路制御手段の光出射面は、平坦である[C07]に記載の発光素子。
[C09]第1被覆層は、光路制御手段の光入射面の中間層側の一部を覆い、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の光入射面の残部を覆う[C07]又は[C08]に記載の発光素子。
[C10]光路制御手段は、正の光学的パワーを有する[C07]乃至[C09]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C11]光路制御手段は、凸レンズ部材から成り、又は、凸レンズ状である[C07]乃至[C09]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C12]空気の屈折率をnairとしたとき、光路制御手段の光出射面が中間層の頂面を基準として凸状である場合、
nair<n1<n2<n0
を満足し、光路制御手段の光入射面が中間層の頂面に向かって凸状である場合、
nair<n2<n1<n0
を満足する[C01]乃至[C11]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C13]光路制御手段の光出射面が中間層の頂面を基準として凸状である場合、
0.25≦n0-n1≦0.50
0.15≦n0-n2≦0.30
0.10≦n2-n1≦0.30
を満足し、光路制御手段の光入射面が中間層の頂面に向かって凸状である場合、
0.25≦n0-n2≦0.50
0.15≦n0-n1≦0.30
0.10≦n1-n2≦0.30
を満足する[C12]に記載の発光素子。
[C14]《第3構成の発光素子》
光路制御手段の光出射面は、中間層の頂面を基準として凹状である[B01]又は[B02]に記載の発光素子。
[C15]光路制御手段の光入射面は、中間層の頂面と接している[C14]に記載の発光素子。
[C16]第1被覆層は、光路制御手段の光出射面の中間層側の一部を覆い、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の光出射面の残部を覆う[C14]又は[C15]に記載の発光素子。
[C17]光路制御手段は、負の光学的パワーを有する[C14]乃至[C16]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C18]光路制御手段は、凹レンズ部材から成り、又は、凹レンズ状である[C14]乃至[C16]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C19]《第4構成の発光素子》
光路制御手段の光入射面は、中間層の頂面に向かって凹状である[B01]又は[B02]に記載の発光素子。
[C20]光路制御手段の光出射面は、平坦である[C19]に記載の発光素子。
[C21]第1被覆層は、光路制御手段の光入射面の中間層側の一部を覆い、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の光入射面の残部を覆う[C19]又は[C20]に記載の発光素子。
[C22]光路制御手段は、負の光学的パワーを有する[C19]乃至[C21]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C23]光路制御手段は、凹レンズ部材から成り、又は、凹レンズ状である[C19]乃至[C21]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C24]空気の屈折率をnairとしたとき、光路制御手段の光出射面が中間層の頂面を基準として凹状である場合、
nair<n0<n1<n2
を満足し、光路制御手段の光入射面が中間層の頂面に向かって凹状である場合、
nair<n0<n2<n1
を満足する[C14]乃至[C23]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C25]光路制御手段の光出射面が中間層の頂面を基準として凹状である場合、
0.15≦n1-n0≦0.30
0.25≦n2-n0≦0.50
0.10≦n2-n1≦0.30
を満足し、光路制御手段の光入射面が中間層の頂面に向かって凹状である場合、
0.15≦n2-n0≦0.30
0.25≦n1-n0≦0.50
0.10≦n1-n2≦0.30
を満足する[C24]に記載の発光素子。
[C26]光路制御手段の高さをH0、隣接する発光素子を構成する光路制御手段の間の最小距離をL0としたとき、
0≦L0/H0≦0.5
を満足する[B01]乃至[C25]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C27]発光素子の大きさを1.00としたとき、隣接する発光素子を構成する光路制御手段の間の最小距離L0は0.1以下である[B01]乃至[C26]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C28]光路制御手段の高さをH0、光路制御手段の外面の中間層側の一部を覆う第1被覆層の厚さをH1としたとき、
0.10≦H1/H0≦0.90
望ましくは、
0.30≦H1/H0≦0.70
を満足する[B01]乃至[C27]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C29]発光部は、有機エレクトロルミネッセンス層を含む[B01]乃至[C28]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C30]隣接する発光素子を構成する光路制御手段と光路制御手段とは接している[B01]乃至[C29]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C31]隣接する発光素子を構成する光路制御手段と光路制御手段とは離間されている[B01]乃至[C29]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C32]中間層にはカラーフィルタ層が含まれる[B01]乃至[C31]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C33]光路制御手段及び被覆層よりも光出射側にはカラーフィルタ層が形成されている[B01]乃至[C31]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C34]第1被覆層の頂面は、平坦であり、又は、中間層に向かって凹んでいる[B01]乃至[C33]のいずれか1項に記載の発光素子。
[D01]《表示装置:第1の態様》
第1基板及び第2基板、並びに、
第1基板と第2基板との間に形成された複数の発光素子、
を備えた表示装置であって、
各発光素子は、
発光部、
発光部を覆う中間層、
中間層の上又は上方に設けられた光路制御手段、及び、
少なくとも光路制御手段を覆う被覆層、
から構成されており、
各発光素子において、発光部から出射された光は、中間層を通過し、光路制御手段に入射し、光路制御手段から出射し、
被覆層は、第1被覆層及び第2被覆層から構成されており、
第1被覆層は、光路制御手段の外面の中間層側の一部を覆っており、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の外面の残部を覆っており、
光路制御手段を構成する材料の屈折率の値n0と、第1被覆層を構成する材料の屈折率の値n1と、第2被覆層を構成する材料の屈折率の値n2とは異なっており、又は、
第1被覆層は、第2被覆層を構成する材料とは異なる材料から構成されている表示装置。
[D02]《表示装置:第2の態様》
第1基板及び第2基板、並びに、
第1基板と第2基板との間に形成された複数の発光素子、
を備えた表示装置であって、
各発光素子は、
発光部、
発光部を覆う中間層、
中間層の上又は上方に設けられた光路制御手段、及び、
少なくとも光路制御手段を覆う被覆層、
から構成されており、
各発光素子において、発光部から出射された光は、中間層を通過し、光路制御手段に入射し、光路制御手段から出射し、
被覆層は、第1被覆層及び第2被覆層から構成されており、
第1被覆層は、光路制御手段の外面のうち、光路制御手段の外縁部側と接しており、
第2被覆層は、光路制御手段の外面のうち、光路制御手段の中央部側と接しており、
光路制御手段を構成する材料の屈折率の値n0と、第1被覆層を構成する材料の屈折率の値n1と、第2被覆層を構成する材料の屈折率の値n2とは異なっており、又は、
第1被覆層は、第2被覆層を構成する材料とは異なる材料から構成されている表示装置。
[D03]《表示装置:第3の態様》
第1基板及び第2基板、並びに、
第1基板と第2基板との間に形成された複数の発光素子、
を備えた表示装置であって、
各発光素子は、[A01]乃至[C34]のいずれか1項に記載の発光素子から成る表示装置。
[E01]発光部の中心を通る法線と光路制御手段の中心を通る法線との間の距離をD0としたとき、表示パネルに備えられた発光素子の少なくとも一部において、距離D0の値は0でない[D03]に記載の表示装置。
[E02]基準点Pが想定されており、距離D0は基準点Pから発光部の中心を通る法線までの距離D1に依存する[E01]に記載の表示装置。
[E03]基準点Pは表示パネル内に想定されている[E01]又は[E02]に記載の表示装置。
[E04]基準点Pは、表示パネルの中心領域に位置していない[E03]に記載の表示装置。
[E05]複数の基準点Pが想定されている[E03]又は[E04]に記載の表示装置。
[E06]基準点Pが1つ想定されている場合、基準点Pは表示パネルの中心領域には含まれず、基準点Pが複数想定されている場合、少なくとも1つの基準点Pは表示パネルの中心領域には含まれない[E03]に記載の表示装置。
[E07]基準点Pは表示パネルの外側に想定されている[E01]又は[E02]に記載の表示装置。
[E08]複数の基準点Pが想定されている[E07]に記載の表示装置。
[E09]各発光素子から出射され、光路制御手段を通過した光は、表示装置の外部の空間の或る領域に収束する[E01]乃至[E08]のいずれか1項に記載の表示装置。
[E10]各発光素子から出射され、光路制御手段を通過した光は、表示装置の外部の空間において発散する[E01]乃至[E08]のいずれか1項に記載の表示装置。
[E11]各発光素子から出射され、光路制御手段を通過した光は、平行光である[E01]乃至[E06]のいずれか1項に記載の表示装置。
[E12]基準点Pが設定されており、
複数の発光素子は、第1の方向及び第1の方向とは異なる第2の方向に配列されており、
基準点Pから発光部の中心を通る法線までの距離をD1とし、距離D0の第1の方向及び第2の方向のそれぞれの値をD0-X,D0-Yとし、距離D1の第1の方向及び第2の方向のそれぞれの値をD1-X,D1-Yとしたとき、
D1-Xの変化に対してD0-Xは線形に変化し、D1-Yの変化に対してD0-Yは線形に変化し、又は、
D1-Xの変化に対してD0-Xは線形に変化し、D1-Yの変化に対してD0-Yは非線形に変化し、又は、
D1-Xの変化に対してD0-Xは非線形に変化し、D1-Yの変化に対してD0-Yは線形に変化し、又は、
D1-Xの変化に対してD0-Xは非線形に変化し、D1-Yの変化に対してD0-Yは非線形に変化する[E01]乃至[E11]のいずれか1項に記載の表示装置。
[E13]基準点Pが設定されており、
基準点Pから発光部の中心を通る法線までの距離をD1としたとき、距離D1の値が増加するに従い、距離D0の値が増加する[E01]乃至[E12]のいずれか1項に記載の表示装置。
[E14]光路制御手段の光入射側又は光出射側には、波長選択部が設けられている[E01]乃至[E13]のいずれか1項に記載の表示装置。
[E15]光路制御手段の正射影像は、波長選択部の正射影像と一致し、又は、波長選択部の正射影像に含まれる[E14]に記載の表示装置。
[E16]距離D0の値が0でない発光素子において、波長選択部の中心を通る法線と、発光部の中心を通る法線とは一致している[E14]又は[E15]に記載の表示装置。
[E17]距離D0の値が0でない発光素子において、波長選択部の中心を通る法線と、光路制御手段の中心を通る法線とは一致している[E14]又は[E15]に記載の表示装置。
[E18]光路制御手段の正射影像は、波長選択部の正射影像に含まれ、
距離D0の値が0でない発光素子において、波長選択部の中心を通る法線と、発光部の中心を通る法線とは一致している[E14]に記載の表示装置。
[E19]光路制御手段の正射影像は、波長選択部の正射影像に含まれ、
距離D0の値が0でない発光素子において、波長選択部の中心を通る法線と、光路制御手段の中心を通る法線とは一致している[E14]に記載の表示装置。
[E20]光路制御手段の正射影像は、波長選択部の正射影像と一致し、
距離D0の値が0でない発光素子において、波長選択部の中心を通る法線と、光路制御手段の中心を通る法線とは一致している[E14]に記載の表示装置。
[E21]隣接する発光素子の波長選択部の間には光吸収層が形成されている[E14]乃至[E17]のいずれか1項に記載の表示装置。
[E22]隣接する光路制御手段の間には光吸収層が形成されている[E01]乃至[E21]のいずれか1項に記載の表示装置。
[A01]《発光素子:第1の態様》
発光部、
発光部を覆う中間層、
中間層の上又は上方に設けられた光路制御手段、及び、
少なくとも光路制御手段を覆う被覆層、
から構成されており、
発光部から出射された光は、中間層を通過し、光路制御手段に入射し、光路制御手段から出射し、
被覆層は、第1被覆層及び第2被覆層から構成されており、
第1被覆層は、光路制御手段の外面の中間層側の一部を覆っており、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の外面の残部を覆っており、
光路制御手段を構成する材料の屈折率の値n0と、第1被覆層を構成する材料の屈折率の値n1と、第2被覆層を構成する材料の屈折率の値n2とは異なっている発光素子。
[A02]《第1構成の発光素子》
光路制御手段の光出射面は、中間層の頂面を基準として凸状である[A01]に記載の発光素子。
[A03]光路制御手段の光入射面は、中間層の頂面と接している[A02]に記載の発光素子。
[A04]第1被覆層は、光路制御手段の光出射面の中間層側の一部を覆い、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の光出射面の残部を覆う[A02]又は[A03]に記載の発光素子。
[A05]第1被覆層は、更に、中間層を覆う[A04]に記載の発光素子。
[A06]光路制御手段は、正の光学的パワーを有する[A02]乃至[A05]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A07]光路制御手段は、凸レンズ部材から成り、又は、凸レンズ状である[A02]乃至[A05]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A08]《第2構成の発光素子》
光路制御手段の光入射面は、中間層の頂面に向かって凸状である[A01]に記載の発光素子。
[A09]光路制御手段の光出射面は、平坦である[A08]に記載の発光素子。
[A10]第1被覆層は、光路制御手段の光入射面の中間層側の一部を覆い、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の光入射面の残部を覆う[A08]又は[A09]に記載の発光素子。
[A11]光路制御手段は、正の光学的パワーを有する[A08]乃至[A10]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A12]光路制御手段は、凸レンズ部材から成り、又は、凸レンズ状である[A08]乃至[A10]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A13]空気の屈折率をnairとしたとき、光路制御手段の光出射面が中間層の頂面を基準として凸状である場合、
nair<n1<n2<n0
を満足し、
光路制御手段の光入射面が中間層の頂面に向かって凸状である場合、
nair<n2<n1<n0
を満足する[A02]乃至[A12]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A14]光路制御手段の光出射面が中間層の頂面を基準として凸状である場合、
0.25≦n0-n1≦0.50
0.15≦n0-n2≦0.30
0.10≦n2-n1≦0.30
を満足し、光路制御手段の光入射面が中間層の頂面に向かって凸状である場合、
0.25≦n0-n2≦0.50
0.15≦n0-n1≦0.30
0.10≦n1-n2≦0.30
を満足する[A13]に記載の発光素子。
[A15]《第3構成の発光素子》
光路制御手段の光出射面は、中間層の頂面を基準として凹状である[A01]に記載の発光素子。
[A16]光路制御手段の光入射面は、中間層の頂面と接している[A15]に記載の発光素子。
[A17]第1被覆層は、光路制御手段の光出射面の中間層側の一部を覆い、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の光出射面の残部を覆う[A15]又は[A16]に記載の発光素子。
[A18]光路制御手段は、負の光学的パワーを有する[A15]乃至[A17]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A19]光路制御手段は、凹レンズ部材から成り、又は、凹レンズ状である[A15]乃至[A17]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A20]《第4構成の発光素子》
光路制御手段の光入射面は、中間層の頂面に向かって凹状である[A01]に記載の発光素子。
[A21]光路制御手段の光出射面は、平坦である[A20]に記載の発光素子。
[A22]第1被覆層は、光路制御手段の光入射面の中間層側の一部を覆い、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の光入射面の残部を覆う[A20]又は[21]に記載の発光素子。
[A23]光路制御手段は、負の光学的パワーを有する[A20]乃至[A22]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A24]光路制御手段は、凹レンズ部材から成り、又は、凹レンズ状である[A20]乃至[A22]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A25]空気の屈折率をnairとしたとき、光路制御手段の光出射面が中間層の頂面を基準として凹状である場合、
nair<n0<n1<n2
を満足し、光路制御手段の光入射面が中間層の頂面に向かって凹状である場合、
nair<n0<n2<n1
を満足する[A15]乃至[A24]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A26]光路制御手段の光出射面が中間層の頂面を基準として凹状である場合、
0.15≦n1-n0≦0.30
0.25≦n2-n0≦0.50
0.10≦n2-n1≦0.30
を満足し、光路制御手段の光入射面が中間層の頂面に向かって凹状である場合、
0.15≦n2-n0≦0.30
0.25≦n1-n0≦0.50
0.10≦n1-n2≦0.30
を満足する[A25]に記載の発光素子。
[A27]光路制御手段の高さをH0、隣接する発光素子を構成する光路制御手段の間の最小距離をL0としたとき、
0≦L0/H0≦0.5
を満足する[A01]乃至[A26]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A28]発光素子の大きさを1.00としたとき、隣接する発光素子を構成する光路制御手段の間の最小距離L0は0.1以下である[A01]乃至[A27]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A29]光路制御手段の高さをH0、光路制御手段の外面の中間層側の一部を覆う第1被覆層の厚さをH1としたとき、
0.10≦H1/H0≦0.90
望ましくは、
0.30≦H1/H0≦0.70
を満足する[A01]乃至[A28]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A30]発光部は、有機エレクトロルミネッセンス層を含む[A01]乃至[A29]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A31]隣接する発光素子を構成する光路制御手段と光路制御手段とは接している[A01]乃至[A30]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A32]隣接する発光素子を構成する光路制御手段と光路制御手段とは離間されている[A01]乃至[A30]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A33]中間層にはカラーフィルタ層が含まれる[A01]乃至[A32]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A34]光路制御手段及び被覆層よりも光出射側にはカラーフィルタ層が形成されている[A01]乃至[A32]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A35]第1被覆層の頂面は、平坦であり、又は、中間層に向かって凹んでいる[A01]乃至[A34]のいずれか1項に記載の発光素子。
[B01]《発光素子:第2の態様》
発光部、
発光部を覆う中間層、
中間層の上又は上方に設けられた光路制御手段、及び、
少なくとも光路制御手段を覆う被覆層、
から構成されており、
発光部から出射された光は、中間層を通過し、光路制御手段に入射し、光路制御手段から出射し、
被覆層は、第1被覆層及び第2被覆層から構成されており、
第1被覆層は、光路制御手段の外面の中間層側の一部を覆っており、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の外面の残部を覆っており、
第1被覆層は、第2被覆層を構成する材料とは異なる材料から構成されている発光素子。
[B02]《発光素子:第3の態様》
発光部、
発光部を覆う中間層、
中間層の上又は上方に設けられた光路制御手段、及び、
少なくとも光路制御手段を覆う被覆層、
から構成されており、
発光部から出射された光は、中間層を通過し、光路制御手段に入射し、光路制御手段から出射し、
被覆層は、第1被覆層及び第2被覆層から構成されており、
第1被覆層は、光路制御手段の外面のうち、光路制御手段の外縁部側と接しており、
第2被覆層は、光路制御手段の外面のうち、光路制御手段の中央部側と接しており、
光路制御手段を構成する材料の屈折率の値n0と、第1被覆層を構成する材料の屈折率の値n1と、第2被覆層を構成する材料の屈折率の値n2とは異なっており、又は、
第1被覆層は、第2被覆層を構成する材料とは異なる材料から構成されている発光素子。
[C01]《第1構成の発光素子》
光路制御手段の光出射面は、中間層の頂面を基準として凸状である[B01]又は[B02]に記載の発光素子。
[C02]光路制御手段の光入射面は、中間層の頂面と接している[C01]に記載の発光素子。
[C03]第1被覆層は、光路制御手段の光出射面の中間層側の一部を覆い、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の光出射面の残部を覆う[C01]又は[C02]に記載の発光素子。
[C04]第1被覆層は、更に、中間層を覆う[C03]に記載の発光素子。
[C05]光路制御手段は、正の光学的パワーを有する[C01]乃至[C04]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C06]光路制御手段は、凸レンズ部材から成り、又は、凸レンズ状である[C01]乃至[C04]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C07]《第2構成の発光素子》
光路制御手段の光入射面は、中間層の頂面に向かって凸状である[B01]又は[B02]に記載の発光素子。
[C08]光路制御手段の光出射面は、平坦である[C07]に記載の発光素子。
[C09]第1被覆層は、光路制御手段の光入射面の中間層側の一部を覆い、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の光入射面の残部を覆う[C07]又は[C08]に記載の発光素子。
[C10]光路制御手段は、正の光学的パワーを有する[C07]乃至[C09]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C11]光路制御手段は、凸レンズ部材から成り、又は、凸レンズ状である[C07]乃至[C09]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C12]空気の屈折率をnairとしたとき、光路制御手段の光出射面が中間層の頂面を基準として凸状である場合、
nair<n1<n2<n0
を満足し、光路制御手段の光入射面が中間層の頂面に向かって凸状である場合、
nair<n2<n1<n0
を満足する[C01]乃至[C11]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C13]光路制御手段の光出射面が中間層の頂面を基準として凸状である場合、
0.25≦n0-n1≦0.50
0.15≦n0-n2≦0.30
0.10≦n2-n1≦0.30
を満足し、光路制御手段の光入射面が中間層の頂面に向かって凸状である場合、
0.25≦n0-n2≦0.50
0.15≦n0-n1≦0.30
0.10≦n1-n2≦0.30
を満足する[C12]に記載の発光素子。
[C14]《第3構成の発光素子》
光路制御手段の光出射面は、中間層の頂面を基準として凹状である[B01]又は[B02]に記載の発光素子。
[C15]光路制御手段の光入射面は、中間層の頂面と接している[C14]に記載の発光素子。
[C16]第1被覆層は、光路制御手段の光出射面の中間層側の一部を覆い、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の光出射面の残部を覆う[C14]又は[C15]に記載の発光素子。
[C17]光路制御手段は、負の光学的パワーを有する[C14]乃至[C16]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C18]光路制御手段は、凹レンズ部材から成り、又は、凹レンズ状である[C14]乃至[C16]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C19]《第4構成の発光素子》
光路制御手段の光入射面は、中間層の頂面に向かって凹状である[B01]又は[B02]に記載の発光素子。
[C20]光路制御手段の光出射面は、平坦である[C19]に記載の発光素子。
[C21]第1被覆層は、光路制御手段の光入射面の中間層側の一部を覆い、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の光入射面の残部を覆う[C19]又は[C20]に記載の発光素子。
[C22]光路制御手段は、負の光学的パワーを有する[C19]乃至[C21]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C23]光路制御手段は、凹レンズ部材から成り、又は、凹レンズ状である[C19]乃至[C21]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C24]空気の屈折率をnairとしたとき、光路制御手段の光出射面が中間層の頂面を基準として凹状である場合、
nair<n0<n1<n2
を満足し、光路制御手段の光入射面が中間層の頂面に向かって凹状である場合、
nair<n0<n2<n1
を満足する[C14]乃至[C23]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C25]光路制御手段の光出射面が中間層の頂面を基準として凹状である場合、
0.15≦n1-n0≦0.30
0.25≦n2-n0≦0.50
0.10≦n2-n1≦0.30
を満足し、光路制御手段の光入射面が中間層の頂面に向かって凹状である場合、
0.15≦n2-n0≦0.30
0.25≦n1-n0≦0.50
0.10≦n1-n2≦0.30
を満足する[C24]に記載の発光素子。
[C26]光路制御手段の高さをH0、隣接する発光素子を構成する光路制御手段の間の最小距離をL0としたとき、
0≦L0/H0≦0.5
を満足する[B01]乃至[C25]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C27]発光素子の大きさを1.00としたとき、隣接する発光素子を構成する光路制御手段の間の最小距離L0は0.1以下である[B01]乃至[C26]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C28]光路制御手段の高さをH0、光路制御手段の外面の中間層側の一部を覆う第1被覆層の厚さをH1としたとき、
0.10≦H1/H0≦0.90
望ましくは、
0.30≦H1/H0≦0.70
を満足する[B01]乃至[C27]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C29]発光部は、有機エレクトロルミネッセンス層を含む[B01]乃至[C28]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C30]隣接する発光素子を構成する光路制御手段と光路制御手段とは接している[B01]乃至[C29]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C31]隣接する発光素子を構成する光路制御手段と光路制御手段とは離間されている[B01]乃至[C29]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C32]中間層にはカラーフィルタ層が含まれる[B01]乃至[C31]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C33]光路制御手段及び被覆層よりも光出射側にはカラーフィルタ層が形成されている[B01]乃至[C31]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C34]第1被覆層の頂面は、平坦であり、又は、中間層に向かって凹んでいる[B01]乃至[C33]のいずれか1項に記載の発光素子。
[D01]《表示装置:第1の態様》
第1基板及び第2基板、並びに、
第1基板と第2基板との間に形成された複数の発光素子、
を備えた表示装置であって、
各発光素子は、
発光部、
発光部を覆う中間層、
中間層の上又は上方に設けられた光路制御手段、及び、
少なくとも光路制御手段を覆う被覆層、
から構成されており、
各発光素子において、発光部から出射された光は、中間層を通過し、光路制御手段に入射し、光路制御手段から出射し、
被覆層は、第1被覆層及び第2被覆層から構成されており、
第1被覆層は、光路制御手段の外面の中間層側の一部を覆っており、
第2被覆層は、第1被覆層及び光路制御手段の外面の残部を覆っており、
光路制御手段を構成する材料の屈折率の値n0と、第1被覆層を構成する材料の屈折率の値n1と、第2被覆層を構成する材料の屈折率の値n2とは異なっており、又は、
第1被覆層は、第2被覆層を構成する材料とは異なる材料から構成されている表示装置。
[D02]《表示装置:第2の態様》
第1基板及び第2基板、並びに、
第1基板と第2基板との間に形成された複数の発光素子、
を備えた表示装置であって、
各発光素子は、
発光部、
発光部を覆う中間層、
中間層の上又は上方に設けられた光路制御手段、及び、
少なくとも光路制御手段を覆う被覆層、
から構成されており、
各発光素子において、発光部から出射された光は、中間層を通過し、光路制御手段に入射し、光路制御手段から出射し、
被覆層は、第1被覆層及び第2被覆層から構成されており、
第1被覆層は、光路制御手段の外面のうち、光路制御手段の外縁部側と接しており、
第2被覆層は、光路制御手段の外面のうち、光路制御手段の中央部側と接しており、
光路制御手段を構成する材料の屈折率の値n0と、第1被覆層を構成する材料の屈折率の値n1と、第2被覆層を構成する材料の屈折率の値n2とは異なっており、又は、
第1被覆層は、第2被覆層を構成する材料とは異なる材料から構成されている表示装置。
[D03]《表示装置:第3の態様》
第1基板及び第2基板、並びに、
第1基板と第2基板との間に形成された複数の発光素子、
を備えた表示装置であって、
各発光素子は、[A01]乃至[C34]のいずれか1項に記載の発光素子から成る表示装置。
[E01]発光部の中心を通る法線と光路制御手段の中心を通る法線との間の距離をD0としたとき、表示パネルに備えられた発光素子の少なくとも一部において、距離D0の値は0でない[D03]に記載の表示装置。
[E02]基準点Pが想定されており、距離D0は基準点Pから発光部の中心を通る法線までの距離D1に依存する[E01]に記載の表示装置。
[E03]基準点Pは表示パネル内に想定されている[E01]又は[E02]に記載の表示装置。
[E04]基準点Pは、表示パネルの中心領域に位置していない[E03]に記載の表示装置。
[E05]複数の基準点Pが想定されている[E03]又は[E04]に記載の表示装置。
[E06]基準点Pが1つ想定されている場合、基準点Pは表示パネルの中心領域には含まれず、基準点Pが複数想定されている場合、少なくとも1つの基準点Pは表示パネルの中心領域には含まれない[E03]に記載の表示装置。
[E07]基準点Pは表示パネルの外側に想定されている[E01]又は[E02]に記載の表示装置。
[E08]複数の基準点Pが想定されている[E07]に記載の表示装置。
[E09]各発光素子から出射され、光路制御手段を通過した光は、表示装置の外部の空間の或る領域に収束する[E01]乃至[E08]のいずれか1項に記載の表示装置。
[E10]各発光素子から出射され、光路制御手段を通過した光は、表示装置の外部の空間において発散する[E01]乃至[E08]のいずれか1項に記載の表示装置。
[E11]各発光素子から出射され、光路制御手段を通過した光は、平行光である[E01]乃至[E06]のいずれか1項に記載の表示装置。
[E12]基準点Pが設定されており、
複数の発光素子は、第1の方向及び第1の方向とは異なる第2の方向に配列されており、
基準点Pから発光部の中心を通る法線までの距離をD1とし、距離D0の第1の方向及び第2の方向のそれぞれの値をD0-X,D0-Yとし、距離D1の第1の方向及び第2の方向のそれぞれの値をD1-X,D1-Yとしたとき、
D1-Xの変化に対してD0-Xは線形に変化し、D1-Yの変化に対してD0-Yは線形に変化し、又は、
D1-Xの変化に対してD0-Xは線形に変化し、D1-Yの変化に対してD0-Yは非線形に変化し、又は、
D1-Xの変化に対してD0-Xは非線形に変化し、D1-Yの変化に対してD0-Yは線形に変化し、又は、
D1-Xの変化に対してD0-Xは非線形に変化し、D1-Yの変化に対してD0-Yは非線形に変化する[E01]乃至[E11]のいずれか1項に記載の表示装置。
[E13]基準点Pが設定されており、
基準点Pから発光部の中心を通る法線までの距離をD1としたとき、距離D1の値が増加するに従い、距離D0の値が増加する[E01]乃至[E12]のいずれか1項に記載の表示装置。
[E14]光路制御手段の光入射側又は光出射側には、波長選択部が設けられている[E01]乃至[E13]のいずれか1項に記載の表示装置。
[E15]光路制御手段の正射影像は、波長選択部の正射影像と一致し、又は、波長選択部の正射影像に含まれる[E14]に記載の表示装置。
[E16]距離D0の値が0でない発光素子において、波長選択部の中心を通る法線と、発光部の中心を通る法線とは一致している[E14]又は[E15]に記載の表示装置。
[E17]距離D0の値が0でない発光素子において、波長選択部の中心を通る法線と、光路制御手段の中心を通る法線とは一致している[E14]又は[E15]に記載の表示装置。
[E18]光路制御手段の正射影像は、波長選択部の正射影像に含まれ、
距離D0の値が0でない発光素子において、波長選択部の中心を通る法線と、発光部の中心を通る法線とは一致している[E14]に記載の表示装置。
[E19]光路制御手段の正射影像は、波長選択部の正射影像に含まれ、
距離D0の値が0でない発光素子において、波長選択部の中心を通る法線と、光路制御手段の中心を通る法線とは一致している[E14]に記載の表示装置。
[E20]光路制御手段の正射影像は、波長選択部の正射影像と一致し、
距離D0の値が0でない発光素子において、波長選択部の中心を通る法線と、光路制御手段の中心を通る法線とは一致している[E14]に記載の表示装置。
[E21]隣接する発光素子の波長選択部の間には光吸収層が形成されている[E14]乃至[E17]のいずれか1項に記載の表示装置。
[E22]隣接する光路制御手段の間には光吸収層が形成されている[E01]乃至[E21]のいずれか1項に記載の表示装置。
10,10R,10G,10B,10W,10a,10b,10c,10d,10e・・・発光素子、11・・・第1基板、12・・・第2基板、20・・・トランジスタ、21・・・ゲート電極、22・・・ゲート絶縁層、23・・・チャネル形成領域、24・・・ソース/ドレイン領域、25・・・素子分離領域、26・・・基体(層間絶縁層)、27・・・コンタクトプラグ、28・・・絶縁層、30・・・発光部、31・・・第1電極、32・・・第2電極、33・・・有機エレクトロルミネッセンス層(発光層)、34・・・中間層、35・・・第1被覆層、36・・・第2被覆層、37・・・第1被覆層と第2被覆層との界面、38・・・封止樹脂層、40・・・光反射層、41・・・層間絶縁層、42・・・下地膜、50,50’・・・光路制御手段、50”・・・光路制御手段(光反射部材)、51・・・実施例1の発光素子における光路制御手段の光出射面(外面)、52・・・実施例1の発光素子における光路制御手段の光入射面、53・・・実施例2の発光素子における光路制御手段の光入射面(外面)、54・・・実施例2の発光素子における光路制御手段の光出射面、55・・・実施例3の発光素子における光路制御手段の光出射面(外面)、56・・・実施例3の発光素子における光路制御手段の光入射面、57・・・実施例4の発光素子における光路制御手段の光入射面(外面)、58・・・実施例4の発光素子における光路制御手段の光出射面、60・・・レンズ部材形成層、61・・・レジスト材料層、CF,CFR,CFG,CFB・・・カラーフィルタ層
Claims (3)
- 発光部、前記発光部を覆う中間層、前記中間層の上又は上方に設けられたカラーフィルタ、前記カラーフィルタの上に設けられた光路制御手段、及び、少なくとも前記光路制御手段を覆う被覆層から構成されており、
前記発光部から出射された光は、前記中間層を通過し、前記光路制御手段に入射し、前記光路制御手段から出射し、
前記被覆層は、第1被覆層から構成されており、
前記第1被覆層は、前記光路制御手段の外面の前記中間層側の一部を覆っており、
前記光路制御手段を構成する材料の屈折率の値n0と、前記第1被覆層を構成する材料の屈折率の値n1とは異なっており、
前記光路制御手段の光出射面は、前記中間層の頂面を基準として凸状である、
発光素子。 - 前記光路制御手段は、前記カラーフィルタに接するように設けられている、請求項1に記載の発光素子。
- 前記被覆層は、第2被覆層を含んでおり、
前記第2被覆層は、前記第1被覆層及び前記光路制御手段の外面の残部を覆っており、
前記光路制御手段を構成する材料の屈折率の値n0と、前記第1被覆層を構成する材料の屈折率の値n1と、前記第2被覆層を構成する材料の屈折率の値n2とは異なっている、
請求項1に記載の発光素子。
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