JP6816780B2 - 有機エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法、ヘッドマウントディスプレイおよび電子機器 - Google Patents
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Description
1−1.第1実施形態
図1は、第1実施形態における有機EL装置を示す斜視図である。なお、以下では、説明の便宜上、図1に示す互いに直交するx軸、y軸およびz軸を適宜用いて説明する。以下では、z軸のうち矢印の方向が+z方向でありこれを「上側」とし、z軸のうち矢印とは反対方向が−z方向でありこれを「下側」とする。後述の基板11の表面がx−y平面に平行であり、後述の表示パネル10が有する複数層の積層方向がz方向である。
図1に示す有機EL装置1は、単色で表現される画像を表示する有機EL表示装置である。なお、当該画像には、文字情報のみを表示するものを含む。本実施形態における有機EL装置1は、具体的には例えば、緑色で表現される画像を表示する装置、または橙色で表現される画像を表示する装置である。なお、有機EL装置1は、緑色および橙色以外の他の色に対応した装置であってもよい。また、有機EL装置1は、例えば、ヘッドマウントディスプレイにおいて例えば文字情報など単色表示を行うマイクロディスプレイとして用いられる。なお、ヘッドマウントディスプレイについては後で詳述する。
図2は、第1実施形態における表示パネルの電気的な構成を示すブロック図である。以下では、説明の便宜上、図2に示す互いに直交するX軸およびY軸を適宜用いて説明する。
次に、表示パネル10の構成を簡単に説明する。図4は、第1実施形態における表示パネルのサブ画素における部分断面を模式的に示す図である。ここで、以下の説明において、光透過性とは、可視光に対する透過性を意味し、好ましくは可視光の透過率が50%以上であることをいう。また、光反射性とは、可視光に対する反射性を意味し、好ましくは可視光の反射率が50%以上であることをいう。
基板11は、例えばシリコンで構成される基板本体と、複数の電子部品および配線等を含む配線層と、例えばシリコン窒化膜またはシリコン酸化膜で構成され、配線層を覆う複数の層間絶縁膜とを含む。なお、基板本体の構成材料は、シリコンに限定されず、例えば、ガラス、樹脂およびセラミック等であってもよい。また、表示パネル10はトップエミッション型であるため、基板11は光透過性を有していてもいなくてもよい。また、配線層は、前述の走査線13およびデータ線14を含む。
基板11の+z側の表面には、所定の波長域の光を共振させる発光部2が基板11の上に配置される。発光部2は、反射層21と、共振調整層22と、発光素子20とを有する。発光素子20は、前述のように、陽極23と、有機層24と、陰極25とを有する。
陰極25と誘電体多層膜4との間には、発光層240を保護する保護膜51が陰極25と誘電体多層膜4とに接して配置される。本実施形態では、保護膜51は、陰極25上に配置され、発光部2を封止する。保護膜51を備えることで発光層240を大気中の水分や酸素等から保護できる。そのため、保護膜51を備えていない場合に比べ、表示パネル10の品質を高めることができる。
保護膜51上には、誘電体多層膜4が配置される。誘電体多層膜4は、屈折率n1である複数の低屈折率膜41と、屈折率n1よりも高い屈折率n2である複数の高屈折率膜42とを有する。低屈折率膜41と高屈折率膜42とは、交互に繰り返し積層される。保護膜51上には低屈折率膜41が配置されている。つまり、誘電体多層膜4のうちの最下層は、低屈折率膜41であるが、高屈折率膜42であってもよい。誘電体多層膜4のうちの最上層は、高屈折率膜42であるが、低屈折率膜41であってもよい。
誘電体多層膜4上には、カラーフィルター61が配置される。カラーフィルター61は、所定の波長域の光に対応しており、所定の波長域の光を選択的に透過させる。
カラーフィルター61上には、接着層62を介してカバー63が配置される。カバー63は、光透過性を有しており、例えばガラス基板または石英基板で構成される。接着層62は、カラーフィルター61にカバー63を接着でき、かつ光透過性を有していれば如何なる材料で構成されてもよく、例えばエポキシ樹脂およびアクリル樹脂等の透明な樹脂材料で構成される。
{(2L0)/λ0+Φ}/(2π)=m0(m0は整数)・・・・・[1]
{(2Ln)/λn+Φ}/(2π)=m(mは整数)・・・・・[2]
次に、有機EL装置1が有する表示パネル10の製造方法について説明する。図6は、第1実施形態における表示パネル10の製造方法を示すフローチャートである。図6に示すように、表示パネル10の製造方法は、基板形成工程S11、発光部形成工程S12、保護膜形成工程S13、誘電体多層膜形成工程S14、カラーフィルター形成工程S15、およびカバー接着工程S16を有する。これら各工程を順に行うことにより表示パネル10が製造される。表示パネル10は、図4に示す有機EL装置1を基板11からカバー63に向かって順に積層することにより形成される。
基板形成工程S11では、シリコン板等で構成される基板本体を用意し、基板本体上に配線層および層間絶縁膜を形成する。配線層は、例えば、スパッタリング法または蒸着法により金属膜を形成し、フォトリソグラフィー法により当該金属膜をパターニングすることにより形成される。また、層間絶縁膜は、蒸着法等により絶縁膜を形成し、当該絶縁膜に対してCMP(chemical mechanical polishing)法等の研磨法等による平坦化処理を施すことにより形成される。
図7は、第1実施形態における発光部形成工程S12を説明するための図である。発光部形成工程S12では、図7に示すように、基板11上に発光部2を形成する。
保護膜形成工程S13では、詳細な図示はしないが、例えばプラズマを用いたCVD法により陰極25上にシリコン窒化膜を形成する。この処理により、保護膜51が形成される。また、CVD法を用いることで、ALD法を用いる場合に比べ、成膜速度を早くすることができるので、保護膜51の成膜時間を短くすることができる。また、CVD法においてプラズマを用いることで、用いない場合に比べ、より低温で低応力の保護膜51を形成できる。よって、保護膜51にクラック等が生じるおそれを低減できる。
図8および図9は、第1実施形態における誘電体多層膜形成工程S14を説明するための図である。誘電体多層膜形成工程S14では、まず、図8に示すように、例えばプラズマを用いたALD法により保護膜51上に低屈折率膜41を形成する。低屈折率膜41が酸化ケイ素で構成されるである場合、低屈折率膜41を構成するための原料は、アミノシラン系材料であることが好ましい。具体的には、例えば、原料としては、トリスジメチルアミノシラン(SiH[N(CH3)2]3)、およびSAM24:H2Si[N(C2H5)2]2等が挙げられる。なお、SAM24は、登録商標である。
カラーフィルター形成工程S15では、詳細な図示はしないが、誘電体多層膜4上にカラーフィルター61を成膜する。具体的には、まず、例えば、誘電体多層膜4上に、所望の単色の色材を含む感光性樹脂をスピンコート法で塗布して乾燥させることにより、単色の樹脂層を形成する。その後、当該樹脂層のうちを露光して当該樹脂層に対してアルカリ現像液等を吐出することにより未露光の部分を除去する。その後、当該樹脂層を硬化させることにより、カラーフィルター61形成される。
カバー接着工程S16では、詳細な図示はしないが、カラーフィルター61上に透明な樹脂材料を塗布して、塗布された樹脂材料上にガラス基板等で構成されたカバー63を配置し、押圧する。この際、例えば、樹脂材料が感光性樹脂である場合、カバー63を介して光を照射して当該感光性樹脂を硬化させる。この硬化によって、樹脂材料の硬化物で構成される接着層62が得られる。また、接着層62によってカバー63がカラーフィルター61に接着される。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。図10は、第2実施形態における表示パネルの部分断面を模式的に示す図である。本実施形態は、第2保護膜52を備えることが第1実施形態と異なる。なお、第2実施形態において第1実施形態と同様の事項については、第1実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜省略する。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。図11は、第3実施形態における表示パネルを示す概略平面図である。図12は、第3実施形態における表示パネルのサブ画素における部分断面を模式的に示す図である。本実施形態は、フルカラー表示が可能であることが第1実施形態と異なる。なお、第2実施形態において第1実施形態と同様の事項については、第1実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜省略する。
2−1.第4実施形態
図13は、第4実施形態における虚像表示装置の一部を模式的に示す平面図である。図13に示す虚像表示装置100は、観察者の頭部に装着されて画像の表示を行うヘッドマウントディスプレイ(HMD)である。虚像表示装置100は、前述した有機EL装置1と、コリメーター71と、導光体72と、第1反射型体積ホログラム73と、第2反射型体積ホログラム74とを備える。なお、有機EL装置1は、例えば、第1実施形態における表示パネル10を備える。なお、有機EL装置1から出射される光は、映像光LLとして出射される。
図15は、第5実施形態における虚像表示装置の一部を模式的に示す平面図である。本実施形態は、光合成素子75を備えることが第4実施形態と異なる。なお、第5実施形態において第4実施形態と同様の事項については、第4実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜省略する。
前述の実施形態の有機EL装置1は、各種の電子機器に適用することができる。
Claims (9)
- 発光材料を含む発光層と、
前記発光層で発生する光を反射する第1反射層と、
前記発光層からみて前記第1反射層とは反対側に配置され、前記第1反射層との間で、前記発光層で発生する光のうち第1波長域の光を共振させる光反射性および光透過性を有する第2反射層と、
前記第2反射層からみて前記発光層とは反対側に配置され、酸化ケイ素を含む低屈折率膜と酸化アルミニウムを含む高屈折率膜とを含む誘電体多層膜と、
前記第2反射層と前記誘電体多層膜との間、かつ、前記第2反射層と接するように配置され、窒化ケイ素または酸窒化ケイ素を含む第1保護膜と、
を備え、
前記第1保護膜の厚さは、100nm以上1500nm以下であり、
前記第2反射層と前記低屈折率膜との間および前記第2反射層と前記高屈折率膜との間で、それぞれ前記第1波長域の光を共振させる、
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。 - 前記誘電体多層膜からみて前記第2反射層とは反対側に配置され、前記発光層を保護する第2保護膜をさらに備える請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
- 発光材料を含む発光層、前記発光層で発生する光を反射する第1反射層、および、前記発光層からみて前記第1反射層とは反対側に配置され、前記第1反射層との間で、前記発光層で発生する光のうち第1波長域の光を共振させる光反射性および光透過性を有する第2反射層を形成する工程と、
前記第2反射層と接するように配置され、窒化ケイ素または酸窒化ケイ素を含む第1保護膜を形成する工程と、
前記第1保護膜からみて前記第2反射層とは反対側にされ、酸化ケイ素を含む低屈折率膜と酸化アルミニウムを含む高屈折率膜とを含む誘電体多層膜を形成するする工程と、
を有し、
前記第1保護膜の厚さは、100nm以上1500nm以下であり、
前記第2反射層と前記低屈折率膜との間および前記第2反射層と前記高屈折率膜との間で、それぞれ前記第1波長域の光を共振させる、
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。 - 前記誘電体多層膜を形成する工程では、プラズマを用いた原子層堆積法により前記誘電体多層膜を構成する複数の誘電体膜を形成する請求項3に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
- 請求項1または2に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えるヘッドマウントディスプレイ。
- 前記有機エレクトロルミネッセンス装置から出射される光を回折させる回折光学素子をさらに備え、
前記誘電体多層膜による共振波長域と前記回折光学素子が回折させる光の波長域とは、重なる請求項5に記載のヘッドマウントディスプレイ。 - 光を合成し、合成光を出射する光合成素子をさらに備え、
前記有機エレクトロルミネッセンス装置は、複数であり、
前記複数の有機エレクトロルミネッセンス装置は、それぞれ、前記発光層、前記第1反射層、前記第2反射層および前記誘電体多層膜を有し、
前記第1反射層と前記第2反射層との間の共振波長域、または前記誘電体多層膜による共振波長域は、前記複数の有機エレクトロルミネッセンス装置で互いに異なり、
前記光合成素子は、前記複数の有機エレクトロルミネッセンス装置のそれぞれから出射される光を合成する請求項5または6に記載のヘッドマウントディスプレイ。 - 第1有機エレクトロルミネッセンス装置と、
第2有機エレクトロルミネッセンス装置と、
前記第1有機エレクトロルミネッセンス装置から出射される第1波長域の光および前記第2有機エレクトロルミネッセンス装置から出射される第2波長域の光を合成する光合成素子と、
を備え、
前記第1有機エレクトロルミネッセンス装置および前記第2有機エレクトロルミネッセンス装置は、それぞれ、
発光材料を含む発光層と、
前記発光層で発生する光を反射する第1反射層と、
前記発光層からみて前記第1反射層とは反対側に配置される光反射性および光透過性を有する第2反射層と、
前記第2反射層からみて前記発光層とは反対側に配置され、酸化ケイ素を含む低屈折率膜と酸化アルミニウムを含む高屈折率膜とが交互に繰り返し積層される誘電体多層膜と、
前記第2反射層と前記誘電体多層膜との間、かつ、前記第2反射層と接するように配置され、窒化ケイ素または酸窒化ケイ素を含み、厚さが100nm以上1500nm以下である第1保護膜と、
を有し、
前記第1有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記第1反射層と前記第2反射層との間で、前記第1波長域の光を共振させるとともに、前記第2反射層と前記低屈折率膜との間および前記第2反射層と前記高屈折率膜との間で、それぞれ前記第1波長域の光を共振させ、
前記第2有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記第1反射層と前記第2反射層との間で、前記第2波長域の光を共振させるとともに、前記第2反射層と前記低屈折率膜との間および前記第2反射層と前記高屈折率膜との間で、それぞれ前記第2波長域の光を共振させ、
前記第1波長域は、前記第2波長域とは異なる
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。 - 請求項1または2に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置を備える電子機器。
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