JP2024079085A - 光学装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】薄く且つ色再現性に優れた光学装置の実現に有利な技術を提供する。【解決手段】光学装置ODは、基板1と、前記基板1の一方の主面上に設けられ、複数の貫通孔を有しているブラックマトリクスであって、前記主面への正射影は、複数の貫通孔の各々に対応した部分が、各角が丸められているか又は内側へ向けて凹んだ多角形状を有しているブラックマトリクス10と、前記複数の貫通孔内にそれぞれ配置された複数の着色部11A、11B及び11Cを含み、前記複数の着色部11A、11B及び11Cの各々の上面は、前記ブラックマトリクス10から全体が露出し且つ高さが前記ブラックマトリクス10の上面と等しいか又はそれよりも低いカラーフィルタ11とを備えている。【選択図】図1

Description

本発明は、光学装置に関する。
カラーフィルタは、例えば、白色光源を有する表示装置において、カラー画像を表示可能とするために使用される。表示装置において使用されるカラーフィルタは、一般に、赤色着色部、緑色着色部及び青色着色部を含んでいる。そのような表示装置において、これら着色部が、端面同士が接するように配置されている場合、例えば、赤色着色部を斜めに透過した光の一部は、その隣の緑色着色部又は青色着色部へ入射する。このような混色を生じる表示装置は、画面を斜め方向から観察した場合における色再現性に劣る。それ故、上記の表示装置には、隣り合った着色部間に各々が位置した黒色の隔壁からなるブラックマトリクスを設けることがある(特許文献1)。
特開2018-84781号公報
本発明は、薄く且つ色再現性に優れた光学装置の実現に有利な技術を提供することを目的とする。
本発明の一側面によると、基板と、前記基板の一方の主面上に設けられ、複数の貫通孔を有しているブラックマトリクスであって、前記主面への正射影は、複数の貫通孔の各々に対応した部分が、各角が丸められているか又は内側へ向けて凹んだ多角形状を有しているブラックマトリクスと、前記複数の貫通孔内にそれぞれ配置された複数の着色部を含み、前記複数の着色部の各々の上面は、前記ブラックマトリクスから全体が露出し且つ高さが前記ブラックマトリクスの上面と等しいか又はそれよりも低いカラーフィルタとを備えた光学装置が提供される。
本発明の他の側面によると、前記正射影のうち前記複数の貫通孔の各々に対応した前記部分の輪郭は、互いに平行な一対の第1対辺と、互いに平行であり且つ前記一対の第1対辺に対して垂直な一対の第2対辺と、各々が前記一対の第1対辺の1つの一端を前記一対の第2対辺の1つの一端へ接続した4つの接続部とからなる上記側面に係る光学装置が提供される。
本発明の更に他の側面によると、前記第1対辺の1つを含む直線を第1直線とし、前記第2対辺の1つを含む直線を第2直線とし、前記第1直線と前記第2直線との交点を第1交点とし、前記輪郭によって囲まれた領域の中心を前記第1交点へ結ぶ線分を第1線分とし、前記第1線分と前記4つの接続部の1つとの交点を第2交点とした場合、前記中心から前記第1交点までの距離DP0P1と、前記中心から前記第2交点までの距離DP0P2とは、下記式(1)に示す関係を満たす上記側面に係る光学装置が提供される。
本発明の更に他の側面によると、前記一対の第1対辺の各々の長さLOS1と前記一対の第2対辺間の距離DL2とは、下記式(2)に示す関係を満たし、前記一対の第2対辺の各々の長さLOS2と前記一対の第1対辺間の距離DL1とは、下記式(3)に示す関係を満たす上記側面の何れかに係る光学装置が提供される。
本発明の更に他の側面によると、前記4つの接続部の各々は、線分であるか、前記輪郭の全ての内角が鈍角になるように連なった複数の線分からなるか、又は前記輪郭の内側から前記輪郭の外側へ向けて突き出た凸曲線である上記側面の何れかに係る光学装置が提供される。
本発明の更に他の側面によると、前記第1対辺の1つを含む直線を第1直線とし、前記第2対辺の1つを含む直線を第2直線とし、前記第1直線と前記第2直線との交点を第1交点とし、前記輪郭によって囲まれた領域の中心を前記第1交点へ結ぶ線分を第1線分とし、前記4つの接続部のうち前記第1線分と交差するものの両端を結ぶ線分を第2線分とし、前記第1線分と前記接続部との交点を第2交点とし、前記第1線分と前記第2線分との交点を第3交点とした場合、前記第2交点から前記第3交点までの距離DP2P3と、前記第1交点から前記第3交点までの距離DP1P3とは、下記式(4)に示す関係を満たす上記側面の何れかに係る光学装置が提供される。
本発明の更に他の側面によると、前記輪郭は、各角が丸められた正方形状を有し、前記一対の第1対辺の各々の長さLOS1と、前記一対の第2対辺の各々の長さLOS2とは互いに等しく、前記第1対辺の1つを含む直線を第1直線とし、前記第2対辺の1つを含む直線を第2直線とし、前記第1直線と前記第2直線との交点を第1交点とし、前記輪郭によって囲まれた領域の中心を前記第1交点へ結ぶ線分を第1線分とし、前記第1線分と前記接続部との交点を第2交点とし、前記中心を前記第1線分と交差した前記接続部の一端へ結ぶ線分を第3線分とし、前記中心を前記第1線分と交差した前記接続部の他端へ結ぶ線分を第4線分とした場合、前記中心から前記第2交点までの距離DP0P2と、前記一対の第1対辺間の距離DL1と、前記第3線分と前記第4線分とがなす角度θとは、下記式(5)に示す関係を満たす上記側面の何れかに係る光学装置が提供される。
本発明の更に他の側面によると、前記第1対辺の1つを含む直線を第1直線とし、前記第2対辺の1つを含む直線を第2直線とした場合、前記4つの接続部の1つの上に位置した点のうち、前記第1直線からの距離DP4L1が0よりも大きいものの各々は、前記距離DP4L1が、この接続部と前記第1対辺との接続位置を通り且つ前記第2対辺に対して平行な第4直線からの距離DP4L4と等しいか又はこれよりも小さく、前記4つの接続部の1つの上に位置した点のうち、前記第2直線からの距離DP4L2が0よりも大きいものの各々は、前記距離DP4L2が、この接続部と前記第2対辺との接続位置を通り且つ前記第1対辺に対して平行な第3直線からの距離DP4L3と等しいか又はこれよりも小さい上記側面の何れかに係る光学装置が提供される。
本発明の更に他の側面によると、前記第1対辺の1つを含む直線を第1直線とし、前記第2対辺の1つを含む直線を第2直線とし、前記第1直線と前記第2直線との交点を第1交点とした場合、前記接続部と前記第1直線と前記第2直線とによって囲まれた領域の面積Sと、前記第1交点から前記第1直線が含む前記第1対辺までの距離DL2L4と、前記第1交点から前記第2直線が含む前記第2対辺までの距離DL1L3とは、下記式(6)に示す関係を満たす上記側面の何れかに係る光学装置が提供される。
本発明の更に他の側面によると、前記距離DL2L4と前記距離DL1L3とは互いに等しく、前記距離DL2L4と前記距離DL1L3とは下記式(7)に示す関係を満たす上記側面に係る光学装置が提供される。
本発明の更に他の側面によると、表示装置である上記側面の何れかに係る光学装置が提供される。
本発明の更に他の側面によると、有機エレクトロルミネッセンス素子を含んだ上記側面の何れかに係る光学装置が提供される。
本発明によると、薄く且つ色再現性に優れた光学装置の実現に有利な技術が提供される。
図1は、本発明の一実施形態に係る光学装置を概略的に示す断面図である。 図2は、図1の光学装置が含んでいる構造の一部を拡大して示す上面図である。 図3は、比較例に係る光学装置が含む理想的な構造を示す上面図である。 図4は、比較例に係る光学装置において生じ得る不具合を示す上面図である。 図5は、図1の光学装置が含んでいるブラックマトリクスの、基板の一方の主面への正射影のうち、ブラックマトリクスの貫通孔に対応した部分の輪郭を示す図である。 図6は、上記輪郭の一変形例を示す図である。 図7は、上記輪郭の他の変形例を示す図である。 図8は、上記輪郭に関して規定する寸法の一部を示す図である。 図9は、上記輪郭に関して規定する寸法の他の一部を示す図である。 図10は、上記輪郭に関して規定する寸法の更に他の一部を示す図である。 図11は、上記輪郭に関して規定する寸法の更に他の一部を示す図である。
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施形態は、上記側面の何れかをより具体化したものである。以下に記載する事項は、単独で又は複数を組み合わせて、上記側面の各々に組み入れることができる。
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための構成を例示するものであって、本発明の技術的思想は、下記の構成部材の材質、形状、及び構造等によって限定されるものではない。本発明の技術的思想には、請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
なお、同様又は類似した機能を有する要素については、以下で参照する図面において同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。また、図面は模式的なものであり、或る方向の寸法と別の方向の寸法との関係、及び、或る部材の寸法と他の部材の寸法との関係等は、現実のものとは異なり得る。
図1は、本発明の一実施形態に係る光学装置を概略的に示す断面図である。図1に示す光学装置ODは、有機EL型マイクロディスプレイである。このマイクロディスプレイは、アレイ基板3と、絶縁層16と、隔壁層4と、陰極5と、有機発光層(有機EL層)6と、陽極7と、無機封止層8と、平坦化層9と、ブラックマトリクス10と、カラーフィルタ11と、オーバーコート層12と、密着層13と、カバーガラス14とを含んでいる。
アレイ基板3は、基板1とアレイ部2とを含んでいる。基板1は、ここでは、シリコン基板などの半導体基板である。アレイ部2は、画素回路と、画素回路へ信号及び電力を供給する配線とを含んでいる。画素回路は、駆動素子及びスイッチとしてのトランジスタ、キャパシタ、及びそれらを互いに接続する配線を含んでいる。トランジスタは、例えば、基板1の表面領域の一部を、ソース領域、チャネル領域及びドレイン領域として含んだ電界効果トランジスタである。基板1は、ガラス基板などの絶縁基板であってもよい。
なお、各図において、X方向は基板1の一方の主面に平行な方向であり、Y方向は先の主面に平行であり且つX方向に対して交差する方向である。ここでは、一例として、Y方向は、X方向に対して垂直であるとする。また、Z方向は、X方向及びY方向に対して垂直な方向、即ち、基板1の厚さ方向である。
絶縁層16は、アレイ部2上に設けられている。絶縁層16は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。絶縁層16は、例えば、パッシベーション膜及び平坦化層の少なくとも一方である。
隔壁層4は、絶縁層16上に設けられている。隔壁層4には、画素回路に対応して複数の貫通孔が設けられている。隔壁層4は、少なくとも表面が絶縁体からなる。
陰極5は、絶縁層16上であって、隔壁層4に設けられた貫通孔の位置に配置されている。陰極5は、画素に対応して、X方向及びY方向へ配列している。陰極5は、絶縁層16に設けられた貫通孔を介して、画素回路へ接続されている。一例によれば、陰極5は、アルミニウムなどの金属又は合金からなる。
有機発光層6は、陰極5上に設けられている。有機発光層6は、電荷の注入によって白色に発光するものである。
陽極7は、隔壁層4の露出部及び有機発光層6を被覆している。陽極7は、アレイ部に設けられた給電線へ接続されている。陰極5と、その上に設けられた有機発光層6と、陽極7のうち有機発光層6を間に挟んで陰極5と向き合った部分とは、光学素子である有機EL素子を構成している。
無機封止層8は、陽極7上に設けられている。無機封止層8は、一般的に水分に極めて弱いという有機EL素子の課題を解決するために設けられる。無機封止層8は、例えば、無機酸化物及び無機窒化物等の無機化合物からなる。無機封止層8は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。
平坦化層9は、無機封止層8上に設けられている。平坦化層9は、ブラックマトリクス10及びカラーフィルタ11へ平坦な下地を提供する。平坦化層9は、有機EL素子が射出する白色光を透過させる。平坦化層9は、例えば、光透過性樹脂からなるか、又は、光透過性粒子とこれらを分散させた光透過性樹脂とを含んだ複合材からなる。
ブラックマトリクス10は、平坦化層9上に設けられている。ブラックマトリクス10は、黒色の遮光層である。ブラックマトリクス32は、例えば、バインダ樹脂と着色剤とを含んだ混合物からなる。着色剤は、例えば、黒色顔料であるか、又は、減法混色によって黒色を呈する顔料の混合物、例えば、青色顔料、緑色顔料及び赤色顔料を含んだ混合物である。
ブラックマトリクス10は、隔壁層4に設けられた貫通孔の位置、即ち、有機EL素子の位置に、貫通孔を有している。ブラックマトリクス10に設けられた貫通孔については、後で詳述する。
カラーフィルタ11は、平坦化層9上に設けられている。カラーフィルタ11は、ブラックマトリクス10に設けられた貫通孔内にそれぞれ配置された複数の着色部を含んでいる。ここでは、カラーフィルタ11は、第1着色部11A、第2着色部11B及び第3着色部11Cを含んでいる。一例によれば、第1着色部11A、第2着色部11B及び第3着色部11Cは、それぞれ、青色着色層、緑色着色層及び赤色着色層である。白色光が青色着色層、緑色着色層及び赤色着色層へ入射すると、それらは、青色光、緑色光及び赤色光をそれぞれ透過させる。
第1着色部11A、第2着色部11B及び第3着色部11Cの各々は、無機封止層8及び平坦化層9を間に挟んで、何れかの有機EL素子と向き合っている。第1着色部11A、第2着色部11B及び第3着色部11Cは、ストライプ配列を形成している。第1着色部11A、第2着色部11B及び第3着色部11Cは、デルタ配列及びモザイク配列などの他の配列を形成していてもよい。
第1着色部11A、第2着色部11B及び第3着色部11Cは、着色感光性樹脂組成物を用いたフォトリソグラフィにより形成することができる。即ち、第1着色部11A、第2着色部11B及び第3着色部11Cの各々は、着色感光性樹脂組成物の塗工と、着色感光性樹脂組成物からなる塗膜のパターン露光と、露光後の塗膜の現像と、現像後の塗膜のベークとを含むプロセスによって形成することができる。着色感光性樹脂組成物としては、例えば、顔料、透明樹脂、光重合性モノマー、光開始剤及び溶剤を含んだものを使用することができる。着色感光性樹脂組成物は、ネガ型感光性樹脂組成物及びポジ型感光性樹脂組成物の何れであってもよい。
カラーフィルタ11が含む着色部の各々の上面は、ブラックマトリクス10から全体が露出し且つ高さがブラックマトリクス10の上面と等しいか又はそれよりも低い。ブラックマトリクス10の上面の高さと、カラーフィルタ11が含む着色部の各々の上面の高さとの差は、0.1μm以下であることが好ましく、0.05μm以下であることがより好ましい。ここでは、第1着色部11A、第2着色部11B及び第3着色部11Cの各々の上面は、ブラックマトリクス10の上面に対して面一である。このような構造は、薄い光学装置ODを実現するうえで有利である。
オーバーコート層12は、ブラックマトリクス10及びカラーフィルタ11上に設けられている。オーバーコート層12は、カラーフィルタ11が透過させた着色光を透過させる。オーバーコート層12は、平坦化層としての役割を果たす。オーバーコート層12は、樹脂などの有機物からなる。
密着層13は、オーバーコート層12上に設けられている。密着層13は、カラーフィルタ11及びオーバーコート層12が透過させた着色光を透過させる。密着層13は、例えば、接着剤からなる。
カバーガラス14は、密着層13上に設けられている。カバーガラス14は、カラーフィルタ11、オーバーコート層12及び密着層13が透過させた着色光を透過させる。カバーガラス14は、有機EL素子やカラーフィルタ11等を損傷等から保護する。
以上のように構成された光学装置ODでは、有機EL素子が射出した白色光をカラーフィルタ11が着色光へと変換する。この光学装置ODは、これにより、高い色再現性でカラー画像を表示することができる。また、この光学装置ODは、例えば、ヘッドマウントディスプレイや電子ビューファインダでの使用に適している。
次に、光学装置ODが含んでいるブラックマトリクス10について、更に詳細に説明する。
図2は、図1の光学装置が含んでいる構造の一部を拡大して示す上面図である。図2には、光学装置ODのうち、ブラックマトリクス10及び第1着色部11Aのみを描いている。
図2に示すように、光学装置ODでは、基板1のブラックマトリクス10が設けられた主面へのブラックマトリクス10の正射影は、ブラックマトリクス10に設けられた貫通孔の各々に対応した部分が、各角が丸められた多角形状を有している。ここでは、上記正射影の各貫通孔に対応した部分は、各角が丸められた直角四角形状を有している。このような構造は、以下に説明するように、色再現性に優れた光学装置の実現に有利である。
図3は、比較例に係る光学装置が含む理想的な構造を示す上面図である。図4は、比較例に係る光学装置において生じ得る不具合を示す上面図である。
カラーフィルタ11が含む着色部の各々の上面が、ブラックマトリクス10から全体が露出し且つ高さがブラックマトリクス10の上面と等しいか又はそれよりも低い構造を採用した場合、例えば、オーバーコート層12を厚く形成する必要がない。それ故、この構造は、薄い光学装置ODを実現するうえで有利である。
しかしながら、そのような構造を採用した場合、例えば、カラーフィルタ11を形成するために行うベークの際に加わる熱によって、着色部が収縮することに起因して、ブラックマトリクス10に設けられた貫通孔の側壁から、着色部の端面が剥離することがある。例えば、図3に示すように、ブラックマトリクス10に設ける貫通孔の開口形状が矩形状である場合、上記の剥離は、図4に示すように角部において生じ易い。
角部において剥離を生じ易い理由は、着色部の角部は、他の部分と比較して、その中心からの距離が長いことにある。即ち、着色部が熱収縮した場合に、角部は、他の部分と比較して、中心へ向けてより大きな力が加わる。そのため、角部において剥離を生じ易い。
また、角部において剥離を生じ易い他の理由は、角部の位置では、他の位置と比較して、着色部とその下地との間に気泡が存在している可能性が高いことにある。着色部を形成するための塗工工程では、ブラックマトリクス10に設けられた貫通孔が形成する凹部の底部全体を塗工液で充填することが理想的である。しかしながら、凹部の底部と塗膜との間に気泡を生じることがある。この気泡は、上記の角部の位置において特に生じ易い。この気泡は、着色部と平坦化層9又はブラックマトリクス10との密着力を低下させ、それ故、着色部が熱収縮した場合に剥離を生じ易くする。従って、このような理由でも、角部において剥離を生じ易い。
図4に示すように、例えば、第1着色部11Aの端面が、その角部において、ブラックマトリクス10に設けた貫通孔の側壁から剥離すると、これら角部の位置で、第1着色部11Aとブラックマトリクス10との間に隙間Gを生じる。有機EL素子が射出した光のうち、隙間Gを透過したものは、着色されることなしに表示に利用されることになる。このような光漏れは、色再現性の低下を招く。
図2に示す構造では、上記の通り、基板1のブラックマトリクス10が設けられた主面へのブラックマトリクス10の正射影は、ブラックマトリクス10に設けられた貫通孔の各々に対応した部分が、各角が丸められた多角形状を有している。このような構造を採用した場合、カラーフィルタ11が含む各着色部も、各角部が丸められた多角形状を有することになる。そのような着色部は、各角部が丸められていない着色部と比較して、中心から角部までの距離がより短い。それ故、この構造を採用した場合、着色部が熱収縮したときに角部へ加わる中心向きの力をより小さくすることができる。
また、この構造を採用した場合、角部の位置に気泡が残留する可能性を小さくすることができる。それ故、気泡に起因した上記密着力の低下を抑制することができる。
従って、光学装置ODについて上述した構造を採用した場合、着色部の端面は、その角部において、ブラックマトリクス10に設けた貫通孔の側壁からの剥離を生じ難く、それ故、上記の隙間Gに起因した光漏れも生じ難い。即ち、光学装置ODについて上述した構造は、薄く且つ色再現性に優れた光学装置の実現に有利である。
上記の正射影のうち、ブラックマトリクス10の貫通孔に対応した部分の輪郭は、以下の要件を満たしていることが好ましい。
図5は、図1の光学装置が含んでいるブラックマトリクスの、基板の一方の主面への正射影のうち、ブラックマトリクスの貫通孔に対応した部分の輪郭を示す図である。
図5において、上記の正射影のうち、ブラックマトリクス10の貫通孔に対応した部分の輪郭OLは、互いに平行な一対の第1対辺OS1と、互いに平行であり且つ第1対辺OS1に対して垂直な一対の第2対辺OS2と、各々が第1対辺OS1の1つの一端を第2対辺OS2の1つの一端へ接続した4つの接続部CPとからなる。ここでは、第1対辺OS1は、長さ方向がY方向に対して平行であり、X方向へ配列している。また、第2対辺OS2は、長さ方向がX方向に対して平行であり、Y方向へ配列している。第1対辺OS1は長さが互いに等しく、第2対辺OS2は長さが互いに等しい。接続部CPの各々は、輪郭OLの内側から輪郭OLの外側へ向けて突き出た凸曲線である。
より具体的には、ここでは、輪郭OLは、各角が円弧状に丸められた直角四角形状を有している。輪郭OLは、好ましくは、Y方向に対して平行な直線に対して対称であるとともに、X方向に対して平行な直線に対して対称な図形である。
図5には、第1直線L1、第2直線L2、中心P0、第1交点P1、第1線分LS1、及び第2交点P2を更に示している。第1直線L1の各々は、第1対辺OS1の1つを含む直線である。第2直線L2の各々は、第2対辺OS2の1つを含む直線である。第1交点P1は、第1直線L1と第2直線L2との交点である。中心P0は、輪郭OLによって囲まれた領域の中心である。第1線分LS1は、中心P0を第1交点P1へ結ぶ線分である。第2交点P2は、第1線分LS1と接続部CPの1つとの交点である。
中心P0から第1交点P1までの距離DP0P1と、中心P0から第2交点P2までの距離DP0P2とは、下記式(1)に示す関係を満たしていることが好ましい。距離DP0P2と距離DP0P1との比DP0P2/DP0P1は、0.69乃至0.90の範囲内にあることがより好ましい。
比DP0P2/DP0P1を小さくすると、第1交点P1から第2交点P2までの距離DP1P2が長くなる。即ち、着色部のうち剥離を生じ易い部分が減少する。その結果、上記の剥離をより生じ難くなる。但し、比DP0P2/DP0P1を小さくすると、光取り出し効率が低下する。
第1対辺OS1の各々の長さLOS1と第2対辺OS2間の距離DL2とは、下記式(2)に示す関係を満たし、第2対辺OS2の各々の長さLOS2と第1対辺OS1間の距離DL1とは、下記式(3)に示す関係を満たしていることが好ましい。長さLOS1と距離DL2との比LOS1/DL2は0.74乃至0.87の範囲内にあり、長さLOS2と距離DL1との比LOS2/DL1は0.74乃至0.87の範囲内にあることがより好ましい。
比LOS1/DL2及び比LOS2/DL1を小さくすると、上記の剥離をより生じ難くなる。但し、比LOS1/DL2及び比LOS2/DL1を小さくすると、光取り出し効率が低下する。
距離DL1及び距離DL2は、2.0μm乃至5.5μmの範囲内にあることが好ましく、4.0μm乃至5.0μmの範囲内にあることがより好ましい。
図5に示す輪郭OLは、接続部CPが円弧状である。以下に説明するように、接続部CPは様々な形状を有し得る。
図6は、上記輪郭の一変形例を示す図である。図6に示す輪郭OL1は、以下の点を除き、図5に示す輪郭OLと同様である。即ち、輪郭OL1では、接続部CPの各々は、輪郭OL1の全ての内角が鈍角になるように連なった複数の線分からなる。ここでは、接続部CPの各々は、輪郭OL1の全ての内角が鈍角になるように連なった2つの線分からなる。
図7は、上記輪郭の他の変形例を示す図である。図7に示す輪郭OL2は、以下の点を除き、図5に示す輪郭OLと同様である。即ち、輪郭OL2では、接続部CPの各々は線分である。
図6又は図7に示す構造を採用した場合も、図1、図2及び図5を参照しながら説明したのとほぼ同様の効果を奏し得る。即ち、ブラックマトリクス10の基板1の主面への正射影のうち、ブラックマトリクス10に設けられた貫通孔の各々に対応した部分が、各角が丸められた多角形状を有していれば、着色部が熱収縮したときに角部へ加わる中心向きの力をより小さくすることができるとともに、角部の位置に気泡が残留する可能性を小さくすることができ、気泡に起因した上記密着力の低下を抑制することができる。
上記の正射影は、ブラックマトリクス10に設けられた貫通孔の各々に対応した部分が、各角が内側へ向けて凹んだ多角形状を有していてもよい。この場合、角部の位置における気泡の残留を抑制する効果は小さいものの、着色部が熱収縮したときに角部へ加わる中心向きの力を小さくすることはできる。
上記の輪郭は、以下に記載する要件を満たしていることも好ましい。
図8は、上記輪郭に関して規定する寸法の一部を示す図である。図8には、図5に示す輪郭OLの一部を拡大して示している。
図8には、第2線分LS2及び第3交点P3を更に示している。第2線分LS2は、接続部CPのうち第1線分LS1と交差するものの両端を結ぶ線分である。第3交点P3は、第1線分LS1と第2線分LS2との交点である。
第2交点P2から第3交点P3までの距離DP2P3と、第1交点P1から第3交点P3までの距離DP1P3とは、下記式(4)に示す関係を満たしていることが好ましい。距離DP2P3と距離DP1P3との比DP2P3/DP1P3は、0.50乃至0.99の範囲内にあることがより好ましい。
比DP2P3/DP1P3を大きくすると、着色部が熱収縮したときに角部へ加わる中心向きの力を低減する効果、及び、角部の位置に気泡が残留する可能性を低減する効果が小さくなる。比DP2P3/DP1P3を小さくすると、光取り出し効率が小さくなる。
図9は、上記輪郭に関して規定する寸法の他の一部を示す図である。図9には、図5に示す輪郭OLの一部を拡大して示している。ここでは、輪郭OLは、各角が丸められた正方形状を有している。また、第1対辺OS1の各々の長さLOS1と、第2対辺OS2の各々の長さLOS2とは互いに等しい。
図9には、第3線分LS3と第4線分LS4と角度θとを更に示している。第3線分LS3は、中心P0を、第1線分LS1と交差した接続部CPの一端へ結ぶ線分である。第4線分LS4は、中心P0を、第1線分LS1と交差した接続部CPの他端へ結ぶ線分である。角度θは、第3線分LS3と第4線分LS4とがなす角度である。
距離DP0P2と距離DL1と角度θとは、下記式(5)に示す関係を満たしていることが好ましい。
距離DP0P2と距離DL1と角度θとは、式(5)に示す関係を満たしている場合、第2交点P2は、中心P0からの距離が、第1交点P1と比較してより短く且つ第3交点P3と同じであるか又はそれよりも長い。即ち、図8を参照しながら説明した比DP2P3/DP1P3が0以上1未満の範囲内にある。図5の輪郭OL、図6の輪郭OL1及び図7の輪郭OL2は、この要件を満たしている。例えば、距離DL1及び距離DL2が4.5μmであり、長さLOS1及び長さLOS2が1.68μmである場合、距離DP0P2は2.20μm以上3.18μm未満の範囲内にあることが好ましい。
図10は、上記輪郭に関して規定する寸法の更に他の一部を示す図である。図10には、図5に示す輪郭OLの一部を拡大して示している。
図10には、第3直線L3と第4直線L4と点P4とを更に示している。第3直線L3は、接続部CPと第1対辺OS1との接続位置を通り且つ第2対辺OS2に対して平行な直線である。第4直線L4は、接続部CPと第2対辺OS2との接続位置を通り且つ第1対辺OS1に対して平行な直線である。点P4は、接続部CP上に位置した点である。
点P4のうち、第1直線L1からの距離DP4L1が0よりも大きいものの各々は、距離DP4L1が第4直線L4からの距離DP4L4と等しいか又はこれよりも小さく、点P4のうち、第2直線L2からの距離DP4L2が0よりも大きいものの各々は、距離DP4L2が第3直線L3からの距離DP4L3と等しいか又はこれよりも小さいことが好ましい。この場合、接続部CPは、その全体が、図8に示す、第1直線L1、第2直線L2及び第2線分LS2によって囲まれた領域内に位置することになる。例えば、第1直線L1から第3直線L3までの距離、及び、第2直線L2から第4直線L4までの距離の各々が0.57μmである場合、点P4のうち距離DP4L1が0よりも大きいものの各々は、距離DP4L1が0.29μm以下であり、点P4のうち距離DP4L2が0よりも大きいものの各々は、距離DP4L2が0.29μm以下であることが好ましい。
図11は、上記輪郭に関して規定する寸法の更に他の一部を示す図である。図10には、図5に示す輪郭OLの一部を拡大して示している。
図11には、領域Rを更に示している。領域Rは、接続部CPと第1直線L1と第2直線L2とによって囲まれた領域である。領域Rの面積Sと、第1交点P1から第1直線L1が含む第1対辺OS1までの距離DL2L4と、第1交点P1から第2直線L2が含む第2対辺OS2までの距離DL1L3とは、下記式(6)に示す関係を満たしていることが好ましい。
この場合、領域Rの面積は、0より大きく、且つ、図11において、第1直線L1と第2直線L2と第3直線L3と第4直線L4とによって囲まれた領域の面積の1/2以下である。図5の輪郭OL、図6の輪郭OL1及び図7の輪郭OL2は、この要件を満たしている。
また、この場合、距離DL2L4と距離DL1L3とは互いに等しく、距離DL2L4と距離DL1L3とは下記式(7)に示す関係を満たしていることが好ましい。
図5の輪郭OLは、接続部CPが四分円である場合に、この要件を満たす。例えば、距離DL2L4及び距離DL1L3が0.57μmである場合、面積Sは0.16μm以下であることが好ましい。
上述した光学装置ODは有機EL型マイクロディスプレイであるが、ここで説明した技術は、他の光学装置及びその製造に適用することができる。例えば、光学装置は、光学素子として発光ダイオードを含んだマイクロLEDディスプレイ、又は、光学素子としてフォトダイオードを含んだ撮像装置であってもよい。
以下に、本発明に関連して行った試験について記載する。
<試験1>
(実施例1)
ガラス基板の一方の主面上に、ブラックマトリクス及びカラーフィルタを順次形成した。ブラックマトリクス及びカラーフィルタには、図1及び図2を参照しながら説明した構造を採用した。ブラックマトリクスの貫通孔は、図5を参照しながら説明した輪郭OLにおいて、接続部CPの各々が四分円になるように形成した。また、図5に示す距離DL1及び距離DL2の各々は4.5μmとし、図11に示す距離DL1L3及び距離DL2L4の各々は0.57μmとした。
このようにして得られた構造体に対して、その一方の主面を白色光で照明しながら、他方の主面を撮像した。その結果、ブラックマトリクスに設けた貫通孔の全ての位置で、上述した光漏れは生じていなかった。
(比較例1)
ブラックマトリクスの貫通孔に、図3を参照しながら説明した設計を採用したこと以外は、上記の実施例1と同様の方法により、ガラス基板の一方の主面上に、ブラックマトリクス及びカラーフィルタを順次形成した。本例においても、ブラックマトリクスは、各貫通孔の開口が、一辺の長さが4.5μmである正方形状を有するように形成した。
このようにして得られた構造体に対して、その一方の主面を白色光で照明しながら、他方の主面を撮像した。その結果、ブラックマトリクスに設けた貫通孔の多くの位置で、上述した光漏れは生じていた。
<試験2>
(実施例2)
ガラス基板の一方の主面上に、ブラックマトリクス及びカラーフィルタを順次形成した。ブラックマトリクス及びカラーフィルタには、図1及び図2を参照しながら説明した構造を採用した。ブラックマトリクスの貫通孔は、図5を参照しながら説明した輪郭OLにおいて、接続部CPの各々が四分円になるように形成した。また、図5に示す距離DL1及び距離DL2の各々は4.50μmとし、距離DP0P1及び距離DP0P2はそれぞれ3.18μm及び1.90μmとした。即ち、本例では、比DP0P2/距離DP0P1を0.60とした。
(実施例3)
距離DP0P2を2.20μmとしたこと以外は、上記の実施例2と同様の方法により、ガラス基板の一方の主面上に、ブラックマトリクス及びカラーフィルタを順次形成した。即ち、本例では、比DP0P2/距離DP0P1を0.69とした。
(実施例4)
距離DP0P2を2.70μmとしたこと以外は、上記の実施例2と同様の方法により、ガラス基板の一方の主面上に、ブラックマトリクス及びカラーフィルタを順次形成した。即ち、本例では、比DP0P2/距離DP0P1を0.85とした。
(比較例2)
ブラックマトリクスの貫通孔を、各々の開口が正方形状となるように形成したこと以外は、上記の実施例2と同様の方法により、ガラス基板の一方の主面上に、ブラックマトリクス及びカラーフィルタを順次形成した。即ち、本例では、比DP0P2/距離DP0P1を1.00とした。
(評価)
実施例2乃至4及び比較例2において得られた構造体の各々に対して、その一方の主面を白色光で照明しながら、他方の主面を撮像した。
その結果、比較例2において得られた構造体では、ブラックマトリクスに設けた貫通孔の多くの位置で、上述した光漏れは生じていた。これに対し、実施例2乃至4において得られた構造体では、ブラックマトリクスに設けた貫通孔の全ての位置で、上述した光漏れは生じていなかった。
また、実施例3において得られた構造体は、実施例2において得られた構造体と比較して、より高い輝度を達成した。そして、実施例4において得られた構造体は、実施例3において得られた構造体と比較して、更に高い輝度を達成した。
1…基板、2…アレイ部、3…アレイ基板、4…隔壁層、5…陰極、6…有機発光層、7…陽極、8…無機封止層、9…平坦化層、10…ブラックマトリクス、11…カラーフィルタ、11A…第1着色部、11B…第2着色部、11C…第3着色部、12…オーバーコート層、13…密着層、14…カバーガラス、16…絶縁層、CP…接続部、G…隙間、L1…第1直線、L2…第2直線、L3…第3直線、L4…第4直線、LS1…第1線分、LS2…第2線分、LS3…第3線分、LS4…第4線分、OD…光学装置、OL…輪郭、OL1…輪郭、OL2…輪郭、OS1…第1対辺、OS2…第2対辺、P0…中心、P1…第1交点、P2…第2交点、P3…第3交点、P4…点、R…領域、θ…角度。

Claims (12)

  1. 基板と、
    前記基板の一方の主面上に設けられ、複数の貫通孔を有しているブラックマトリクスであって、前記主面への正射影は、複数の貫通孔の各々に対応した部分が、各角が丸められているか又は内側へ向けて凹んだ多角形状を有しているブラックマトリクスと、
    前記複数の貫通孔内にそれぞれ配置された複数の着色部を含み、前記複数の着色部の各々の上面は、前記ブラックマトリクスから全体が露出し且つ高さが前記ブラックマトリクスの上面と等しいか又はそれよりも低いカラーフィルタと
    を備えた光学装置。
  2. 前記正射影のうち前記複数の貫通孔の各々に対応した前記部分の輪郭は、互いに平行な一対の第1対辺と、互いに平行であり且つ前記一対の第1対辺に対して垂直な一対の第2対辺と、各々が前記一対の第1対辺の1つの一端を前記一対の第2対辺の1つの一端へ接続した4つの接続部とからなる請求項1に記載の光学装置。
  3. 前記第1対辺の1つを含む直線を第1直線とし、前記第2対辺の1つを含む直線を第2直線とし、前記第1直線と前記第2直線との交点を第1交点とし、前記輪郭によって囲まれた領域の中心を前記第1交点へ結ぶ線分を第1線分とし、前記第1線分と前記4つの接続部の1つとの交点を第2交点とした場合、前記中心から前記第1交点までの距離DP0P1と、前記中心から前記第2交点までの距離DP0P2とは、下記式(1)に示す関係を満たす請求項2に記載の光学装置。
  4. 前記一対の第1対辺の各々の長さLOS1と前記一対の第2対辺間の距離DL2とは、下記式(2)に示す関係を満たし、前記一対の第2対辺の各々の長さLOS2と前記一対の第1対辺間の距離DL1とは、下記式(3)に示す関係を満たす請求項2に記載の光学装置。
  5. 前記4つの接続部の各々は、線分であるか、前記輪郭の全ての内角が鈍角になるように連なった複数の線分からなるか、又は前記輪郭の内側から前記輪郭の外側へ向けて突き出た凸曲線である請求項2に記載の光学装置。
  6. 前記第1対辺の1つを含む直線を第1直線とし、前記第2対辺の1つを含む直線を第2直線とし、前記第1直線と前記第2直線との交点を第1交点とし、前記輪郭によって囲まれた領域の中心を前記第1交点へ結ぶ線分を第1線分とし、前記4つの接続部のうち前記第1線分と交差するものの両端を結ぶ線分を第2線分とし、前記第1線分と前記接続部との交点を第2交点とし、前記第1線分と前記第2線分との交点を第3交点とした場合、前記第2交点から前記第3交点までの距離DP2P3と、前記第1交点から前記第3交点までの距離DP1P3とは、下記式(4)に示す関係を満たす請求項5に記載の光学装置。
  7. 前記輪郭は、各角が丸められた正方形状を有し、
    前記一対の第1対辺の各々の長さLOS1と、前記一対の第2対辺の各々の長さLOS2とは互いに等しく、
    前記第1対辺の1つを含む直線を第1直線とし、前記第2対辺の1つを含む直線を第2直線とし、前記第1直線と前記第2直線との交点を第1交点とし、前記輪郭によって囲まれた領域の中心を前記第1交点へ結ぶ線分を第1線分とし、前記第1線分と前記接続部との交点を第2交点とし、前記中心を前記第1線分と交差した前記接続部の一端へ結ぶ線分を第3線分とし、前記中心を前記第1線分と交差した前記接続部の他端へ結ぶ線分を第4線分とした場合、前記中心から前記第2交点までの距離DP0P2と、前記一対の第1対辺間の距離DL1と、前記第3線分と前記第4線分とがなす角度θとは、下記式(5)に示す関係を満たす請求項2に記載の光学装置。
  8. 前記第1対辺の1つを含む直線を第1直線とし、前記第2対辺の1つを含む直線を第2直線とした場合、前記4つの接続部の1つの上に位置した点のうち、前記第1直線からの距離DP4L1が0よりも大きいものの各々は、前記距離DP4L1が、この接続部と前記第1対辺との接続位置を通り且つ前記第2対辺に対して平行な第4直線からの距離DP4L4と等しいか又はこれよりも小さく、前記4つの接続部の1つの上に位置した点のうち、前記第2直線からの距離DP4L2が0よりも大きいものの各々は、前記距離DP4L2が、この接続部と前記第2対辺との接続位置を通り且つ前記第1対辺に対して平行な第3直線からの距離DP4L3と等しいか又はこれよりも小さい請求項2に記載の光学装置。
  9. 前記第1対辺の1つを含む直線を第1直線とし、前記第2対辺の1つを含む直線を第2直線とし、前記第1直線と前記第2直線との交点を第1交点とした場合、前記接続部と前記第1直線と前記第2直線とによって囲まれた領域の面積Sと、前記第1交点から前記第1直線が含む前記第1対辺までの距離DL2L4と、前記第1交点から前記第2直線が含む前記第2対辺までの距離DL1L3とは、下記式(6)に示す関係を満たす請求項2に記載の光学装置。
  10. 前記距離DL2L4と前記距離DL1L3とは互いに等しく、前記距離DL2L4と前記距離DL1L3とは下記式(7)に示す関係を満たす請求項9に記載の光学装置。
  11. 表示装置である請求項1乃至10の何れか1項に記載の光学装置。
  12. 有機エレクトロルミネッセンス素子を含んだ請求項11に記載の光学装置。
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