JP6930092B2 - 電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び、電子機器 - Google Patents

電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び、電子機器 Download PDF

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Description

本発明は、電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び、電子機器に関する。
有機EL(electro luminescent)素子等の発光素子を含む電気光学装置において、カラー表示を実現するために、発光素子を覆う封止層の上に、所望の波長領域の光を透過するカラーフィルターが設けられた構成が知られている。例えば、特許文献1及び特許文献2には、発光素子を覆う封止層上に、赤色の光を透過させる赤色のカラーフィルターと、緑色の光を透過させる緑色のカラーフィルターと、青色の光を透過させる青色のカラーフィルターと、が設けられた構成が開示されている。
特開2010−237384号公報 特開2004−227851号公報
ところで、近年、電気光学装置に設けられる画素の狭ピッチ化が進み、例えば、画素のピッチが10μm以下となるような、画素のピッチの狭い電気光学装置が開発されている。そして、画素の狭ピッチ化が進むと、発光素子の間隔が狭くなり、また、各発光素子に対応して設けられるカラーフィルターの幅も狭くなる。このため、画素の狭ピッチ化が進むと、発光素子から出射された光のうち当該発光素子に対応して設けられるカラーフィルターを透過する光の進行方向とカラーフィルターに垂直な方向とのなす角の最大値が小さくなり、その結果、電気光学装置の視野角が狭くなる、という問題があった。
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、画素を狭ピッチ化する場合であっても十分な視野角を確保可能とする技術の提供を、解決課題の一つとする。
以上の課題を解決するために、本発明に係る電気光学装置は、互いに隣り合う第1の発光素子及び第2の発光素子を含む発光層と、前記第1の発光素子に対応して設けられた第1のカラーフィルター、及び、前記第2の発光素子に対応して設けられた第2のカラーフィルターを含むカラーフィルター層と、を備え、前記第1の発光素子及び前記第2の発光素子の間の素子間距離は、1.5μm以下であり、前記発光層及び前記カラーフィルター層の間の距離は、前記素子間距離の6倍以下である、ことを特徴とする。
本発明によれば、発光素子の間隔を1.5μm以下に狭める場合であっても、発光素子及びカラーフィルター層の間隔を、素子間距離の6倍以下に狭めるため、発光素子及びカラーフィルター層の間隔が、素子間距離の6倍よりも大きい場合と比較して、視野角特性を良好に維持することが可能となる。
上述した電気光学装置は、前記第1の発光素子を含み、第1の波長領域の光の強度を強める第1の共振器と、前記第2の発光素子を含み、第2の波長領域の光の強度を強める第2の共振器と、を備え、前記第1のカラーフィルターは、前記第1の波長領域の光を透過し、前記第2のカラーフィルターは、前記第2の波長領域の光を透過する、ことを特徴としてもよい。
この態様によれば、第1のカラーフィルターに対して第1の波長領域の光を入射させ、第2のカラーフィルターに対して第2の波長領域の光を入射させるため、第1のカラーフィルター及び第2のカラーフィルターに対して可視光の全ての波長領域の光を入射させる場合と比較して、電気光学装置における表示の色純度を高めることが可能となる。
上述した電気光学装置は、前記カラーフィルター層を覆う充填層と、前記充填層を覆う保護基板と、を備え、前記第1の発光素子から出射された光であって、前記第1のカラーフィルター及び前記充填層を透過した後に前記保護基板を透過した光の進行方向と、前記保護基板に垂直な方向と、のなす角の最大値は、10度以上である、ことを特徴としてもよい。
この態様によれば、10度以上の視野角を確保することができるため、10度未満の視野角しか確保できない場合と比較して、電気光学装置の利用者の利便性を向上させることができる。
上述した電気光学装置は、前記カラーフィルター層を覆う充填層を備え、前記発光層及び前記充填層の間の距離は、前記素子間距離の9倍以下である、ことを特徴としてもよい。
この態様によれば、発光素子及び充電層の間隔を、素子間距離の9倍以下に狭めるため、発光素子及び充電層の間隔が、素子間距離の9倍よりも大きい場合と比較して、視野角特性を良好に維持することが可能となる。
上述した電気光学装置において、前記第2のカラーフィルターは、前記第1のカラーフィルターの少なくとも一部の上に形成され、前記第1のカラーフィルターを透過する光は、前記第2のカラーフィルターを透過する光よりも視感度が高い、ことを特徴としてもよい。
第1のカラーフィルターを透過する光は、第2のカラーフィルターを透過する光よりも視感度が高いため、第1のカラーフィルターの剥離が色変化として視認される可能性は、第2のカラーフィルターの剥離が色変化として視認される可能性よりも高い。これに対して、本態様によれば、第1のカラーフィルターの少なくとも一部を、第2のカラーフィルターにより保護するため、第1のカラーフィルターが剥離する可能性を低減させることが可能となる。よって、本態様によれば、カラーフィルターの剥離に起因する色変化が視認される可能性を低減することができる。
上述した電気光学装置は、前記発光層及び前記カラーフィルター層の間に形成された封止層と、前記封止層及び前記カラーフィルター層の間であって、前記第1のカラーフィルター及び前記第2のカラーフィルターの間に形成された凸部と、を備える、ことを特徴としてもよい。
この態様によれば、第1のカラーフィルターを形成すべき位置と、第2のカラーフィルターを形成すべき位置との間に凸部を設けるため、第1のカラーフィルターを形成すべき位置に第2のカラーフィルターを誤って形成し、または、第2のカラーフィルターを形成すべき位置に第1のカラーフィルターを誤って形成する可能性を低減することができる。これにより、製造誤差に起因して電気光学装置の表示品位が劣化する可能性を小さく抑えることができる。
また、本発明に係る電気光学装置の製造方法は、互いに隣り合う第1の発光素子及び第2の発光素子を含む発光層を形成するステップと、前記第1の発光素子に対応する第1のカラーフィルター、及び、前記第2の発光素子に対応する第2のカラーフィルターを含むカラーフィルター層を形成するステップと、を備え、前記第1の発光素子及び前記第2の発光素子の間の素子間距離は、1.5μm以下であり、前記発光層及び前記カラーフィルター層の間の距離は、前記素子間距離の6倍以下である、ことを特徴とする。
本発明によれば、発光素子の間隔を1.5μm以下に狭める場合であっても、発光素子及びカラーフィルター層の間隔を、素子間距離の6倍以下に狭めるため、発光素子及びカラーフィルター層の間隔が、素子間距離の6倍よりも大きい場合と比較して、視野角特性を良好に維持することが可能となる。
また、本発明は、電気光学装置のほか、当該電気光学装置を備える電子機器として概念することも可能である。電子機器としては、典型的にはヘッドマウント・ディスプレイ(HMD)や電子ビューファイダーのなどの表示装置が挙げられる。
本発明の実施形態に係る電気光学装置1の構成の一例を示すブロック図である。 画素Pxの構成の一例を示す等価回路図である。 表示部12の構成の一例を示す平面図である。 表示部12の構成の一例を示す部分断面図である。 発光素子3から出射される光Lxを説明するための説明図である。 電気光学装置1の製造方法の一例を示すフローチャートである。 電気光学装置1の製造方法の一例を説明するための説明図である。 電気光学装置1の製造方法の一例を説明するための説明図である。 電気光学装置1の製造方法の一例を説明するための説明図である。 変形例1に係る表示部12の構成の一例を示す平面図である。 変形例1に係る表示部12の構成の一例を示す部分断面図である。 本発明に係るヘッドマウントディスプレイ300の斜視図である。 本発明に係るパーソナルコンピューター400の斜視図である。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。ただし、各図において、各部の寸法及び縮尺は、実際のものと適宜に異ならせてある。また、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
<<A.実施形態>>
以下、本実施形態に係る電気光学装置1を説明する。
<<1.電気光学装置の概要>>
図1は、本実施形態に係る電気光学装置1の構成の一例を示すブロック図である。
図1に例示するように、電気光学装置1は、複数の画素Pxを有する表示パネル10と、表示パネル10の動作を制御する制御回路20とを備える。
制御回路20には、図示省略された上位装置より、デジタルの画像データVideoが同期信号に同期して供給される。ここで、画像データVideoとは、表示パネル10の各画素Pxが表示すべき階調レベルを規定するデジタルデータである。また、同期信号とは、垂直同期信号、水平同期信号、及び、ドットクロック信号等を含む信号である。
制御回路20は、同期信号に基づいて、表示パネル10の動作を制御するための制御信号Ctrを生成し、生成した制御信号Ctrを表示パネル10に対して供給する。また、制御回路20は、画像データVideoに基づいて、アナログの画像信号Vidを生成し、生成した画像信号Vidを表示パネル10に対して供給する。ここで、画像信号Vidとは、各画素Pxが画像データVideoの指定する階調を表示するように、当該画素Pxが備える発光素子の輝度を規定する信号である。
図1に例示するように、表示パネル10は、X方向に延在するM本の走査線13と、Y方向に延在するN本のデータ線14と、M行の走査線13とN列のデータ線14との交差に対応して、M行×N列にマトリクス状に配列されたM×N個の画素Pxを有する表示部12と、表示部12を駆動する駆動回路11と、を備える(Mは1以上の自然数。Nは3以上の自然数)。
なお、以下では、複数の画素Px、複数の走査線13、及び、複数のデータ線14を互いに区別するために、+Y方向から−Y方向(以下、+Y方向及び−Y方向を「Y軸方向」と総称する)に向けて順番に、第1行、第2行、…、第M行と称し、−X方向から+X方向(以下、+X方向及び−X方向を「X軸方向」と総称する)に向けて順番に、第1列、第2列、…、第N列と称する。
表示部12に設けられる複数の画素Pxは、赤色(R)を表示可能な画素PxRと、緑色(G)を表示可能な画素PxGと、青色(B)を表示可能な画素PxBと、が含まれる。そして、本実施形態では、kを、3≦k≦Nを満たす3の倍数の自然数を表す変数として、第1列〜第N列のうち、第(k−2)列には画素PxRが配置され、第(k−1)列には画素PxGが配置され、第k列には画素PxBが配置される場合を、一例として想定する。
図1に例示するように、駆動回路11は、走査線駆動回路111と、データ線駆動回路112と、を備える。
走査線駆動回路111は、第1行〜第M行の走査線13を順番に走査(選択)する。具体的には、走査線駆動回路111は、1フレームの期間において、第1行〜第M行の走査線13のそれぞれに対して出力する走査信号Gw[1]〜Gw[M]を、水平走査期間毎に順番に所定の選択電位に設定することで、走査線13を行単位に水平走査期間毎に順番に選択する。換言すれば、走査線駆動回路111は、1フレームの期間のうち、m番目の水平走査期間において、第m行の走査線13に出力する走査信号Gw[m]を、所定の選択電位に設定することで、第m行の走査線13を選択する(mは、1≦m≦Mを満たす自然数)。なお、1フレームの期間とは、電気光学装置1が1個の画像を表示する期間である。
データ線駆動回路112は、制御回路20より供給される画像信号Vid及び制御信号Ctrに基づいて、各画素Pxが表示すべき階調を規定するアナログのデータ信号Vd[1]〜Vd[N]を生成し、生成したデータ信号Vd[1]〜Vd[N]を、水平走査期間毎に、N本のデータ線14に対して出力する。換言すれば、データ線駆動回路112は、各水平走査期間において、第n列のデータ線14に対して、データ信号Vd[n]を出力する(nは、1≦n≦Nを満たす自然数)。
なお、本実施形態では、制御回路20が出力する画像信号Vidはアナログの信号であるが、制御回路20が出力する画像信号Vidはデジタルの信号であってもよい。この場合、データ線駆動回路112は、画像信号VidをD/A変換し、アナログのデータ信号Vd[1]〜Vd[N]を生成する。
図2は、各画素Pxと1対1に対応して設けられる画素回路100の構成の一例を示す等価回路図である。なお、本実施形態では、複数の画素Pxに対応する複数の画素回路100は、電気的には互いに同一の構成であることとする。図2では、第m行第n列の画素Pxに対応して設けられる画素回路100を例示して説明する。
画素回路100は、当該画素回路100に対応する画素Pxに含まれる発光素子3と、PチャネルMOS型のトランジスター41及び42と、保持容量43と、を備える。なお、トランジスター41及び42の一方または両方は、NチャネルMOS型のトランジスターであってもよい。また、トランジスター41及び42は、薄膜トランジスターや電界効果トランジスターであってもよい。
発光素子3は、画素電極31と、発光機能層32と、対向電極33とを備える。画素電極31は、発光機能層32に正孔を供給する陽極として機能する。対向電極33は、画素回路100の低電位側の電源電位である電位Vctに設定された給電線16に電気的に接続され、発光機能層32に電子を供給する陰極として機能する。そして、画素電極31から供給される正孔と、対向電極33から供給される電子とが発光機能層32で結合し、発光機能層32が白色に発光する。
なお、詳細は後述するが、画素PxRが有する発光素子3(以下、発光素子3Rと称する)には、赤色のカラーフィルター8Rが重ねて配置され、画素PxGが有する発光素子3(以下、発光素子3Gと称する)には、緑色のカラーフィルター8Gが重ねて配置され、画素PxBが有する発光素子3(以下、発光素子3Bと称する)には、青色のカラーフィルター8Bが重ねて配置される。このため、画素PxR、画素PxG、及び、画素PxBにより、フルカラーの表示が可能となる。
本実施形態において、発光素子3Gは、「第1の発光素子」の一例であり、発光素子3Gに対応して設けられるカラーフィルター8Gは、「第1のカラーフィルター」の一例である。また、第1の発光素子である発光素子3Gと+X方向に隣り合う発光素子3Bまたは−X方向に隣り合う発光素子3Rの一方は、「第2の発光素子」の一例であり、第2の発光素子に対応して設けられるカラーフィルター、すなわち、カラーフィルター8Bまたはカラーフィルター8Rの一方は、「第2のカラーフィルター」の一例である。
トランジスター41は、ゲートが、第m行の走査線13に電気的に接続され、ソースまたはドレインの一方が、第n列のデータ線14に電気的に接続され、ソースまたはドレインの他方が、トランジスター42のゲートと、保持容量43が有する2つの電極のうち一方の電極と、に電気的に接続されている。
トランジスター42は、ゲートが、トランジスター41のソースまたはドレインの他方と、保持容量43の一方の電極と、に電気的に接続され、ソースまたはドレインの一方が、画素回路100の高電位側の電源電位である電位Velに設定された給電線15に電気的に接続され、ソースまたはドレインの他方が、画素電極31に電気的に接続されている。
保持容量43は、保持容量43が有する2つの電極のうち一方の電極が、トランジスター41のソースまたはドレインの他方と、トランジスター42のゲートと、に電気的に接続され、保持容量43が有する2つの電極のうち他方の電極が、給電線15に電気的に接続されている。保持容量43は、トランジスター42のゲートの電位を保持する保持容量として機能する。
走査線駆動回路111が、走査信号Gw[m]を所定の選択電位に設定し、第m行の走査線13を選択すると、第m行第n列の画素Pxに設けられたトランジスター41がオンする。そして、トランジスター41がオンすると、第n列のデータ線14から、トランジスター42のゲートに対して、データ信号Vd[n]が供給される。この場合、トランジスター42は、発光素子3に対して、ゲートに供給されたデータ信号Vd[n]の電位(正確には、ゲート及びソース間の電位差)に応じた電流を供給する。そして、発光素子3は、トランジスター42から供給される電流の大きさに応じた輝度、すなわち、データ信号Vd[n]の電位に応じた輝度で発光する。
その後、走査線駆動回路111が、第m行の走査線13の選択を解除して、トランジスター41がオフした場合、トランジスター42のゲートの電位は、保持容量43により保持される。このため、発光素子3は、トランジスター41がオフした後も、データ信号Vd[n]に応じた輝度で発光することができる。
<<2.表示部の構成>>
以下、図3及び図4を参照しつつ、本実施形態に係る表示部12の構成を説明する。
図3は、本実施形態に係る表示部12の概略的な構造の一例を示す平面図である。
具体的には、図3は、電気光学装置1が光を出射する方向である+Z方向(以下、+Z方向及び−Z方向を「Z軸方向」と総称する)から、表示部12の一部を平面視した場合を例示している。なお、Z軸方向は、X軸方向及びY軸方向に交差する方向である。
図3に示すように、表示部12の第(k−1)列においてY軸方向に並ぶM個の画素PxGが有するM個の発光素子3Gの上(+Z方向)には、当該M個の発光素子3Gを覆うように、緑色のカラーフィルター8Gが配置される。カラーフィルター8Gは、緑色光、例えば、540nmの波長の光の輝度が最大となる光を透過する。また、表示部12の第k列においてY軸方向に並ぶM個の画素PxBが有するM個の発光素子3Bの上(+Z方向)には、当該M個の発光素子3Bを覆うように、青色のカラーフィルター8Bが配置される。カラーフィルター8Bは、青色光、例えば、470nmの波長の光の輝度が最大となる光を透過する。また、表示部12の第(k−2)列においてY軸方向に並ぶM個の画素PxRが有するM個の発光素子3Rの上(+Z方向)には、当該M個の発光素子3Rを覆うように、赤色のカラーフィルター8Rが配置される。カラーフィルター8Rは、赤色光、例えば、610nmの波長の光の輝度が最大となる光を透過する。
なお、第1のカラーフィルターの一例であるカラーフィルター8Gを透過する緑色光は、「第1の波長領域の光」の一例である。また、第2のカラーフィルターの一例であるカラーフィルター8Bまたはカラーフィルター8Rを透過する光、すなわち、青色光または赤色光の一方は、「第2の波長領域の光」の一例である。すなわち、本実施形態では、第1の波長領域の光は、第2の波長領域の光よりも、視感度が高い。
図4は、表示部12を、図3におけるE−e線で破断した部分断面図の一例であり、画素PxRの断面と画素PxGの断面と画素PxBの断面とを含む。
図4に示すように、表示部12は、素子基板5と、保護基板9と、素子基板5及び保護基板9の間に設けられた接着層90(「充填層」の一例)と、を備える。なお、本実施形態では、電気光学装置1が保護基板9側(+Z側)から光を出射するトップエミッション方式である場合を想定する。
接着層90は、素子基板5及び保護基板9を接着するための透明な樹脂層である。接着層90は、例えば、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等の透明な樹脂材料を用いて形成される。
保護基板9は、接着層90の+Z側に配置される透明な基板である。保護基板9としては、例えば、石英基板やガラス基板等を採用することができる。
素子基板5は、基板50と、基板50上に積層された、反射層51、距離調整層52、発光層30、封止層60、及び、カラーフィルター層8と、を備える。詳細は後述するが、発光層30は、上述した発光素子3(3R、3G、3B)を含む。発光素子3は、+Z方向及び−Z方向に対して光を出射する。また、カラーフィルター層8は、上述したカラーフィルター8R、カラーフィルター8G、及び、カラーフィルター8Gを含む。
基板50は、走査線13やデータ線14等の各種配線と、駆動回路11や画素回路100等の各種回路と、が実装された基板である。基板50は、各種配線及び各種回路を実装可能な基板であればよい。基板50としては、例えば、シリコン基板、石英基板、または、ガラス基板等を採用することができる。基板50の+Z側には、反射層51が積層される。
反射層51は、発光層30の発光素子3から出射された光を+Z方向側に反射するための構成要素である。反射層51は、反射率の高い材料、例えば、アルミニウムや銀等を用いて形成される。反射層51の+Z側には、距離調整層52が積層されている。
距離調整層52は、発光層30の発光素子3と反射層51との間の光学的距離を調整するための、絶縁性の透明層である。距離調整層52は、絶縁性の透明材料、例えば、酸化シリコン(SiOx)等を用いて形成される。距離調整層52の+Z側には、発光層30が積層されている。
発光層30は、距離調整層52上に積層された画素電極31と、距離調整層52及び画素電極31上に積層された絶縁膜34と、画素電極31及び絶縁膜34を覆うように積層された発光機能層32と、発光機能層32上に積層された対向電極33と、を有する。
画素電極31は、画素Px毎に個別に島状に形成された、導電性を有する透明層である。画素電極31は、導電性の透明材料、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)やIZO(Indium Zinc Oxide)等を用いて形成される。
絶縁膜34は、各画素電極31の周縁部を覆うように配置された、絶縁性の構成要素である。絶縁膜34は、絶縁性の材料、例えば、酸化シリコン等を用いて形成される。
対向電極33は、複数の画素Pxに跨るように配置された、光透過性と光反射性とを有する導電性の構成要素である。対向電極33は、例えば、MgとAgとの合金等を用いて形成される。
発光機能層32は、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、及び、電子輸送層を備え、複数の画素Pxに跨るように配置されている。上述のとおり、発光機能層32は、画素電極31のうち絶縁膜34により覆われていない部分から正孔が供給され、白色に発光する。すなわち、平面視した場合に、発光層30のうち、画素電極31が絶縁膜34により覆われていない部分が、発光素子3に該当する。換言すれば、絶縁膜34は、互いに隣り合う2個の発光素子3を区画する「区画部」として機能する。
また、本実施形態では、平面視した場合に、発光素子3が設けられる部分を、画素Pxと看做すこととする。換言すれば、平面視した場合に、絶縁膜34は、表示部12の有する複数の画素Pxを互いに区画するように配置される。なお、発光素子3から出射される白色の光とは、赤色の光、緑色の光、及び、青色の光を含む光である。
本実施形態では、反射層51と対向電極33とにより、光共振構造が形成されるように、距離調整層52の膜厚が調整される。そして、発光機能層32から出射された光は、反射層51と対向電極33との間で繰り返し反射され、反射層51と対向電極33との間の光学的距離に対応する波長の光の強度が強められ、当該強められた光が、対向電極33〜保護基板9を介して+Z側に出射される。
本実施形態では、一例として、画素PxRにおいては、610nmの波長の光の強度が強められ、画素PxGにおいては、540nmの波長の光の強度が強められ、画素PxBにおいては、470nmの波長の光の強度が強められるように、画素Px毎に距離調整層52の膜厚が設定される。このため、本実施形態において、画素PxRからは、610nmの波長の光の輝度が最大となる赤色光が出射され、画素PxGからは、540nmの波長の光の輝度が最大となる緑色光が出射され、画素PxBからは、470nmの波長の光の輝度が最大となる青色光が出射されることになる。
なお、画素PxGに設けられた光共振構造、すなわち、発光素子3Gと反射層51と距離調整層52とを含む光共振構造を、共振構造35Gと称する。共振構造35Gは、第1の発光素子を含み、第1の波長領域の光の強度を強める「第1の共振器」の一例である。また、画素PxBに設けられた光共振構造、すなわち、発光素子3Bと反射層51と距離調整層52とを含む光共振構造を、共振構造35Bと称する。また、画素PxRに設けられた光共振構造、すなわち、発光素子3Rと反射層51と距離調整層52とを含む光共振構造を、共振構造35Rと称する。共振構造35Bまたは共振構造35Rの一方は、第2の発光素子を含み、第2の波長領域の光の強度を強める「第2の共振器」の一例である。
封止層60は、対向電極33上に積層された下側封止層61と、下側封止層61上に積層された平坦化層62と、平坦化層62上に積層された上側封止層63と、を備える。
下側封止層61及び上側封止層63は、複数の画素Pxに跨るように配置された、絶縁性を有する透明層である。下側封止層61及び上側封止層63は、水分や酸素等の発光層30への侵入を抑止するための構成要素であり、例えば、酸化シリコン(SiOx)、窒化シリコン(SiNx)、または、酸化アルミニウム(AlxOy)等の無機材料を用いて形成される。
平坦化層62は、複数の画素Pxに跨るように配置された透明層であり、平坦な上面(+Z側の面)を提供するための構成要素である。平坦化層62は、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、若しくは、シリコン樹脂等の樹脂材料、または、シリコン酸化物等の無機材料を用いて形成される。
カラーフィルター層8は、カラーフィルター8R、カラーフィルター8G、及び、カラーフィルター8Bを含む。
図4に示すように、カラーフィルター8Gは、発光素子3Gの+Z側において、平面視して発光素子3Gを覆うように、上側封止層63上に形成される。また、カラーフィルター8Bは、発光素子3Bの+Z側において、平面視して発光素子3Bを覆うように、上側封止層63とカラーフィルター8Gとの上に形成される。また、カラーフィルター8Rは、発光素子3Rの+Z側において、平面視して発光素子3Rを覆うように、上側封止層63とカラーフィルター8Gとカラーフィルター8Rとの上に形成される。
なお、カラーフィルター8Rは、赤色の色材を含む感光性樹脂材料から形成され、カラーフィルター8Gは、緑色の色材を含む感光性樹脂材料から形成され、カラーフィルター8Bは、青色の色材を含む感光性樹脂材料から形成される。
図4に示すように、カラーフィルター層8の+Z側には、カラーフィルター層8を覆うように接着層90が設けられ、接着層90の+Z側には、保護基板9が設けられる。
<<3.封止層及びカラーフィルター層の厚さと光の進行方向>>
以下、図5を参照しつつ、発光素子3から出射される光の進行方向と、カラーフィルター層8及び発光素子3の間隔と、の関係について説明する。
図5は、図4に示す部分断面図のうち、画素PxRの断面と画素PxGの断面とを含む部分を抜粋した図である。
なお、以下では、各画素Pxが備える封止層60のZ軸方向の厚さを厚さZaと称する。そして、RGBによる区別が必要な場合には、画素PxRに対応する厚さZaを厚さZaRと称し、画素PxGに対応する厚さZaを厚さZaGと称し、画素PxBに対応する厚さZaを厚さZaBと称する。
また、以下では、各画素Pxが備えるカラーフィルターのZ軸方向の厚さの最大値を厚さZcと称する。そして、RGBによる区別が必要な場合には、画素PxRに対応する厚さZcを厚さZcRと称し、画素PxGに対応する厚さZcを厚さZcGと称し、画素PxBに対応する厚さZcを厚さZcBと称する。
また、以下では、各画素Pxに対応する厚さZa及び厚さZcの和を厚さZtと称する。そして、RGBによる区別が必要な場合には、画素PxRに対応する厚さZtを厚さZtRと称し、画素PxGに対応する厚さZtを厚さZtGと称し、画素PxBに対応する厚さZtを厚さZtBと称する。
また、以下では、互いに隣り合う2個の発光素子3の間の間隔を間隔Xw(「素子間距離」の一例)と称する。そして、RGBによる区別が必要な場合には、互いに隣り合う発光素子3R及び発光素子3Gの間隔Xwを間隔XwRGと称し、互いに隣り合う発光素子3G及び発光素子3Bの間隔Xwを間隔XwGBと称し、互いに隣り合う発光素子3B及び発光素子3Rの間隔Xwを間隔XwBRと称する。
また、以下では、各画素Pxが備える発光素子3の+X側の端部から出射された光であって、当該画素Pxが備えるカラーフィルター及び保護基板9を透過する光のうち最も+X方向に広がる光、または、当該画素Pxが備える発光素子3の−X側の端部から出射された光であって、当該画素Pxが備えるカラーフィルター及び保護基板9を透過する光のうち最も−X方向に広がる光を、光Lxと称する。そして、RGBによる区別が必要な場合には、画素PxRに対応する光Lxを光LxRと称し、画素PxGに対応する光Lxを光LxGと称し、画素PxBに対応する光Lxを光LxBと称する。
また、以下では、各画素Pxから出射される光Lxが、当該画素Pxの備える発光素子3からZ軸方向に厚さZaだけ離れた位置に到達した場合の、当該位置と発光素子3と間のX軸方向の幅を幅Xaと称する。そして、RGBによる区別が必要な場合には、画素PxRに対応する幅Xaを幅XaRと称し、画素PxGに対応する幅Xaを幅XaGと称し、画素PxBに対応する幅Xaを幅XaBと称する。
また、以下では、発光素子3から出射された光LxとZ軸方向とのなす角を角度θaと称し、保護基板9を透過した後の光LxとZ軸方向とのなす各を角度θoと称する。そして、RGBによる区別が必要な場合には、画素PxRに対応する角度θa及び角度θoを、それぞれ、角度θaR及び角度θoRと称し、画素PxGに対応する角度θa及び角度θoを、それぞれ、角度θaG及び角度θoGと称し、画素PxBに対応する角度θa及び角度θoを、それぞれ、角度θaB及び角度θoBと称する。
本実施形態に係る電気光学装置1は、以下の2つの条件を充足することを特徴とする。
条件1: 隣り合う2個の発光素子3間の間隔Xwが1.5μm以下であること
条件2: 各画素Pxの視野角が10度以上であること
ここで、画素Pxの視野角とは、当該画素Pxが備える発光素子3から出射された光であって、当該画素Pxが備えるカラーフィルター及び保護基板9を透過する光の進行方向とZ軸方向とのなす角度の最大値である。
本実施形態では、説明の便宜上、画素Pxの角度θoを画素Pxの視野角と看做すことで、上述した条件2を以下の条件2Aとして具体化する。すなわち、本実施形態では、電気光学装置1が、条件1及び以下の条件2Aを充足することとする。
条件2A: 各画素Pxの角度θoが10度以上であること
以下、上述した条件1及び条件2Aを充足するために、間隔Xw及び厚さZaが満たすべき条件を検討する。
まず、厚さZaと幅Xaとの関係は、以下の式(1)で表される。
Figure 0006930092
本実施形態では、幅Xaが間隔Xwの半分以下であることとする。この場合、式(1)を、以下の式(2)に変形することができる。
Figure 0006930092
ここで、封止層60の絶対屈折率をNaとし、空気の絶対屈折率をNoとし、空気に対する封止層60の相対屈折率をNoa(=Na÷No)とする。このとき、スネルの法則より、以下の式(3)が成立し、式(3)を変形することで式(4)を得ることができる。
Figure 0006930092
また、tanθaは、以下の式(5)のようにsinθaを用いて表現することができる。このため、式(4)及び式(5)より式(6)を得ることができる。
Figure 0006930092
そして、式(2)及び式(6)より式(7)が導出される。
Figure 0006930092
ここで、厚さZaの間隔Xwに対する比率をα(=Za÷Xw)とすると、比率αは、式(7)を変形した式(8)で表される。
Figure 0006930092
このように、式(7)または式(8)を満たすように、厚さZaまたは比率αを決定することで、各画素Pxから出射される光Lxの角度θoを所望の角度以上の角度に設定することができる。
ところで、一般的に、封止層60の相対屈折率Noaは、「1.4≦Noa≦1.9」の範囲となる。本実施形態では、封止層60の相対屈折率Noaを、「1.8」とする。この場合、条件2Aを満たすための比率αは、「5.1」以下である。よって、本実施形態では、角度θoを10度以上とするために、「α≦5」、すなわち、厚さZaを間隔Xwの5倍以下とする。そして、本実施形態では、条件1(Xw≦1.5μm)を充足する必要があるため、厚さZaは「Za≦7.5μm」となる。
また、本実施形態では、カラーフィルターの厚さZcは、「0.5*Xw≦Zc≦3.0*Xw」の範囲となるように定められる。更に、本実施形態では、厚さZcR、厚さZcG、及び、厚さZcBが、「ZcG<ZcB<ZcR」を満たすように定められる。このため、本実施形態において、厚さZtは、間隔Xwの8倍以下となり、且つ、「ZtG<ZtB<ZtR」を満たすように定められる。
なお、本実施形態では、画素Pxが備える発光素子3の端部から出射される光Lxの進行方向を示す角度θoを、画素Pxの視野角と看做した。しかし、実際には、画素Pxが備える発光素子3のうち端部以外の位置から出射される光が、カラーフィルター及び保護基板9を透過することがある。このため、視野角は、角度θoよりも例えば「2度」程度大きくなる場合がある。よって、条件2を、以下の条件2Bとして具体化してもよい。
条件2B: 各画素Pxの角度θoが8度以上であること
相対屈折率Noaが「1.8」の場合、条件2Bを満たすための比率αは「6.4」以下である。よって、各画素Pxの視野角を10度以上とするために、「α≦6」、すなわち、厚さZaを間隔Xwの6倍以下としてもよい。そして、この場合、条件1(Xw≦1.5μm)を充足するために、厚さZaは「Za≦9μm」となる。また、この場合、厚さZtは、間隔Xwの9倍以下となり、且つ、「ZtG<ZtB<ZtR」を満たすように定められる。
<<4.電気光学装置の製造方法>>
以下、図6乃至図9を参照しつつ、本実施形態に係る電気光学装置1の製造方法の一例を説明する。
図6は、電気光学装置1の製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。図6に示すように、電気光学装置1の製造方法は、基板50上に反射層51を形成する工程(S1)と、反射層51上に距離調整層52を形成する工程(S2)と、距離調整層52上に発光素子3R、発光素子3G、及び、発光素子3Bを含む発光層30を形成する工程(S3)と、発光層30上に封止層60を形成する工程(S4)と、封止層60の上側封止層63上であって、発光層30が有する発光素子3Gの+Z側にカラーフィルター8Gを形成する工程(S5)と、上側封止層63上、及び、カラーフィルター8G上であって、発光層30が有する発光素子3Bの+Z側にカラーフィルター8Bを形成する工程(S6)と、上側封止層63上、カラーフィルター8G上、及び、カラーフィルター8B上であって、発光層30が有する発光素子3Rの+Z側にカラーフィルター8Rを形成する工程(S7)と、カラーフィルター層8上に接着層90を形成し、接着層90によって、素子基板5及び保護基板9を接着する工程(S8)と、を含む。
以下では、上記ステップS1〜S8のうち、カラーフィルター層8の製造工程であるステップS5〜S7の一例について説明する。
ステップS5の工程では、まず、上側封止層63上に、緑色の色材を含む感光性樹脂材料をスピンコート法で塗布して、乾燥させることにより、緑色の感光性樹脂層を形成する。次に、緑色の感光性樹脂層のうち、カラーフィルター8Gを形成する部分に光を照射して露光し、当該感光性樹脂層に対して現像液等を吐出することにより、未露光の感光性樹脂層を除去する。その後、緑色の感光性樹脂層を焼成し、硬化させることで、図7に示すように、上側封止層63上に、カラーフィルター8Gを形成する。
ステップS6の工程では、まず、上側封止層63上、及び、カラーフィルター8G上に、青色の色材を含む感光性樹脂材料をスピンコート法で塗布して、乾燥させることにより、青色の感光性樹脂層を形成する。次に、青色の感光性樹脂層のうち、カラーフィルター8Bを形成する部分に光を照射して露光し、当該感光性樹脂層に対して現像液等を吐出することにより、未露光の感光性樹脂層を除去する。その後、青色の感光性樹脂層を焼成し、硬化させることで、図8に示すように、上側封止層63上及びカラーフィルター8G上に、カラーフィルター8Bを形成する。
ステップS7の工程では、まず、上側封止層63上、カラーフィルター8G上、及び、カラーフィルター8B上に、赤色の色材を含む感光性樹脂材料をスピンコート法で塗布して、乾燥させることにより、赤色の感光性樹脂層を形成する。次に、赤色の感光性樹脂層のうち、カラーフィルター8Rを形成する部分に光を照射して露光し、当該感光性樹脂層に対して現像液等を吐出することにより、未露光の感光性樹脂層を除去する。その後、赤色の感光性樹脂層を焼成し、硬化させることで、図9に示すように、上側封止層63上、カラーフィルター8G上、及び、カラーフィルター8B上に、カラーフィルター8Rを形成する。
<<5.実施形態の効果>>
以上において説明したように、本実施形態では、発光素子3の間隔Xwを1.5μm以下とし、発光素子3及びカラーフィルター層8の間の封止層60の厚さZaを、間隔Xwの5倍以下または6倍以下とする。このため、本実施形態に係る電気光学装置1においては、各画素Pxにおいて10度以上の視野角を確保することが可能となる。すなわち、本実施形態によれば、画素Pxを狭ピッチで設ける場合であっても、十分な視野角を確保することが可能となる。
<<B.変形例>>
以上の各形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された2以上の態様は、相互に矛盾しない範囲内で適宜に併合され得る。なお、以下に例示する変形例において作用や機能が実施形態と同等である要素については、以上の説明で参照した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
<<変形例1>>
上述した実施形態では、表示部12において、カラーフィルター層8が封止層60の全部を覆うように形成されるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、表示部12において、封止層60及びカラーフィルター層8の間に、凸状パターン7(「凸部」の一例)を形成してもよい。
図10は、変形例1に係る表示部12の概略的な構造の一例を示す平面図である。
図10に示すように、本変形例に係る表示部12には、X軸方向に隣り合う2個の発光素子3の間に、Y軸方向に延在する複数の凸状パターン7が設けられる。より具体的には、本変形例に係る表示部12には、第1列から第N列のN列の画素Pxを互いに区分するように、(N−1)列の凸状パターン7が設けられる。但し、第1列よりも−X側、及び、第N列よりも+X側のうち、一方または双方に凸状パターン7を設けてもよい。
図11は、変形例1に係る表示部12を、図10におけるE−e線で破断した部分断面図の一例であり、画素PxRの断面と、画素PxGの断面と、画素PxBの断面とを含む。
凸状パターン7は、封止層60上に形成される、透明な構成要素であり、封止層60に接する平坦な底面71と、カラーフィルター層8に接する曲面状の上面72と、を有する。なお、図11に示す凸状パターン7の形状は一例であり、凸状パターン7の上面72は、多面体であってもよく、角を有する形状であってもよい。
凸状パターン7は、色材を含まない透明な感光性樹脂材料、例えば、アクリル系樹脂を用いて形成される。つまり、凸状パターン7の材料として採用される感光性樹脂材料は、カラーフィルター層8の主材料と同一の材料である。
本変形例において、カラーフィルター8Gは、図11に示すように、上側封止層63上と凸状パターン7上とに形成される。また、カラーフィルター8Bは、上側封止層63上と凸状パターン7上とカラーフィルター8G上とに形成される。また、カラーフィルター8Rは、上側封止層63上と凸状パターン7上とカラーフィルター8G上とカラーフィルター8B上とに形成される。
このように、本変形例では、封止層60及びカラーフィルター層8の間に、凸状パターン7を設ける。上述のとおり、凸状パターン7は、色材を含まない感光性樹脂材料を主成分とする。一般的に、色材を含まない樹脂材料の接着強度は、色材を含む樹脂材料の接着強度よりも強い。よって、本変形例のように、封止層60上に形成される構成要素(以下、「封止層上構成物」と称する)が、色材を含むカラーフィルター層8に加えて色材を含まない凸状パターン7を有する場合、色材を含むカラーフィルター層8のみから構成される場合と比較して、封止層上構成物の封止層60に対する接着強度を強くすることができる。このため、本変形例によれば、電気光学装置1の製造工程等において、カラーフィルター層8等の封止層上構成物が封止層60から剥離する可能性を低減させることが可能となる。
また、本変形例では、凸状パターン7及びカラーフィルター層8を、同一の感光性樹脂材料を主成分として形成する。一般的に、主成分が同一の構成要素同士の接着強度は、主成分が異なる構成要素同士の接着強度に比べて強い。このため、カラーフィルター層8及び凸状パターン7の間の接着強度は、カラーフィルター層8及び封止層60の間の接着強度よりも強い。よって、本変形例のように、封止層上構成物が凸状パターン7を有することで、カラーフィルター層8が封止層60から剥離する可能性を低減させることが可能となる。
また、本変形例では、凸状パターン7を、上面72が曲面となるように形成する。そして、凸状パターン7の上面72が曲面である場合、凸状パターン7の上面72が多面体のような角を有する形状である場合と比較して、上面72上に形成されるカラーフィルター層8と凸状パターン7との間の密着性が高くなる。このため、本変形例によれば、凸状パターン7の上面72が角を有する場合と比較して、凸状パターン7及びカラーフィルター層8の接着強度を強くすることができる。これにより、カラーフィルター層8が凸状パターン7及び封止層60から剥離する可能性を低減させることが可能となる。
<<変形例2>>
上述した実施形態及び変形例では、カラーフィルター8Gを形成した後に、カラーフィルター8Bを形成し、カラーフィルター8Bを形成した後に、カラーフィルター8Rを形成するが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、カラーフィルター8R、8G、8Bの形成順は任意である。
<<変形例3>>
上述した実施形態及び変形例では、緑色光を第1の波長領域の光の一例とし、青色光または赤色光を第2の波長領域の光の一例としたが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、第1の波長領域の光及び第2の波長領域の光は、互いに異なる色を有する可視光であればよい。そして、第1の発光素子を含む第1の共振器は、第1の波長領域の光を出射する光共振構造であればよく、第2の発光素子を含む第2の共振器は、第2の波長領域の光を出射する光共振構造であればよい。また、第1のカラーフィルターは、第1の波長領域の光を透過するカラーフィルターであればよく、第2のカラーフィルターは、第2の波長領域の光を透過するカラーフィルターであればよい。
<<変形例4>>
上述した実施形態及び変形例では、「条件1」として、隣り合う発光素子3間の間隔Xwが1.5μm以下であることとしたが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、間隔Xwが1.0μm以下であることを「条件1」としてもよいし、間隔Xwが0.7μm以下であることを「条件1」としてもよい。例えば、間隔Xwが1.0μm以下である場合、厚さZaは、少なくとも6.0μm以下であることが必要であり、5.0μm以下であることが好ましい。間隔Xwが0.7μm以下である場合、厚さZaは、少なくとも4.2μm以下であることが必要であり、3.5μm以下であることが好ましい。
なお、間隔XwRG、間隔XwGB、及び、間隔XwBRが互いに異なる長さであってもよい。
<<C.応用例>>
上述した実施形態及び変形例に係る電気光学装置1は、各種の電子機器に適用することができる。以下、本発明に係る電子機器について説明する。
図12は本発明の電気光学装置1を採用した電子機器としてのヘッドマウントディスプレイ300の外観を示す斜視図である。図12に示されるように、ヘッドマウントディスプレイ300は、テンプル310、ブリッジ320、投射光学系301L、及び、投射光学系301Rを備える。そして、図12において、投射光学系301Lの奥には左眼用の電気光学装置1(図示省略)が設けられ、投射光学系301Rの奥には右眼用の電気光学装置1(図示省略)が設けられる。
図13は、電気光学装置1を採用した可搬型のパーソナルコンピューター400の斜視図である。パーソナルコンピューター400は、各種の画像を表示する電気光学装置1と、電源スイッチ401及びキーボード402が設けられた本体部403と、を備える。
なお、本発明に係る電気光学装置1が適用される電子機器としては、図12及び図13に例示した機器のほか、携帯電話機、スマートフォン、携帯情報端末(PDA:Personal Digital Assistants)、デジタルスチルカメラ、テレビ、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置、車載用の表示器(インパネ)、電子手帳、電子ペーパー、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、POS端末等が挙げられる。更に、本発明に係る電気光学装置1は、プリンター、スキャナー、複写機、及び、ビデオプレーヤー等の電子機器に設けられる表示部として適用することができる。
1…電気光学装置、3…発光素子、5…素子基板、7…凸状パターン、8…カラーフィルター層、8R…カラーフィルター、8G…カラーフィルター、8B…カラーフィルター、9…保護基板、10…表示パネル、11…駆動回路、12…表示部、13…走査線、14…データ線、30…発光層、31…画素電極、32…発光機能層、33…対向電極、34…絶縁膜、50…基板、51…反射層、52…距離調整層、60…封止層、61…下側封止層、62…平坦化層、63…上側封止層、20…制御回路、90…接着層、Px…画素。

Claims (8)

  1. 互いに隣り合う第1の発光素子及び第2の発光素子を含む発光層と、
    前記第1の発光素子及び前記第2の発光素子から出射された光を反射する反射層と、
    前記第1の発光素子と前記反射層との間に設けられ、前記第1の発光素子の陰極と前記反射層との間の距離を調整する第1の距離調整層と、
    前記第2の発光素子と前記反射層との間に設けられ、前記第2の発光素子の陰極と前記反射層との間の距離を調整する前記第1の距離調整層よりも厚い第2の距離調整層と、
    前記第1の発光素子に対応して設けられた第1のカラーフィルター、及び、前記第2の発光素子に対応して設けられた第2のカラーフィルターを含むカラーフィルター層と、
    を備え、
    前記第1の発光素子に対応する第1の画素の面積は、前記第2の発光素子に対応する第2の画素の面積と異なり、
    平面視で前記第1の画素と前記第2の画素との間において、前記第1のカラーフィルターの端部は、前記第2のカラーフィルターの端部と重なっており、
    前記第1の発光素子及び前記第2の発光素子の間の素子間距離は、1.5μm以下であり、
    前記発光層及び前記カラーフィルター層の間の距離は、前記素子間距離の6倍以下である、
    ことを特徴とする電気光学装置。
  2. 前記第1の発光素子を含み、第1の波長領域の光の強度を強める第1の共振器と、
    前記第2の発光素子を含み、第2の波長領域の光の強度を強める第2の共振器と、
    を備え、
    前記第1のカラーフィルターは、前記第1の波長領域の光を透過し、
    前記第2のカラーフィルターは、前記第2の波長領域の光を透過する、
    ことを特徴とする、請求項1に記載の電気光学装置。
  3. 前記カラーフィルター層を覆う充填層と、
    前記充填層を覆う保護基板と、
    を備え、
    前記第1の発光素子から出射された光であって、前記第1のカラーフィルター及び前記充填層を透過した後に前記保護基板を透過した光の進行方向と、前記保護基板に垂直な方向と、のなす角の最大値は、10度以上である、
    ことを特徴とする、請求項1または2に記載の電気光学装置。
  4. 前記カラーフィルター層を覆う充填層を備え、
    前記発光層及び前記充填層の間の距離は、前記素子間距離の9倍以下である、
    ことを特徴とする、請求項1乃至3のうち何れか1項に記載の電気光学装置。
  5. 前記第2のカラーフィルターは、前記第1のカラーフィルターの少なくとも一部の上に形成され、
    前記第1のカラーフィルターを透過する光は、前記第2のカラーフィルターを透過する光よりも視感度が高い、
    ことを特徴とする、請求項1乃至4のうち何れか1項に記載の電気光学装置。
  6. 前記発光層及び前記カラーフィルター層の間に形成された封止層と、
    前記封止層及び前記カラーフィルター層の間であって、前記第1のカラーフィルター及び前記第2のカラーフィルターの間に形成された凸部と、
    を備える、
    ことを特徴とする、請求項1乃至5のうち何れか1項に記載の電気光学装置。
  7. 互いに隣り合う第1の発光素子及び第2の発光素子を含む発光層を形成するステップと、
    前記第1の発光素子及び前記第2の発光素子から出射された光を反射する反射層を形成するステップと、
    前記第1の発光素子と前記反射層との間に設けられ、前記第1の発光素子の陰極と前記反射層との間の距離を調整する第1の距離調整層を形成するステップと、
    前記第2の発光素子と前記反射層との間に設けられ、前記第2の発光素子の陰極と前記反射層との間の距離を調整する前記第1の距離調整層よりも厚い第2の距離調整層を形成するステップと、
    前記第1の発光素子に対応する第1のカラーフィルター、及び、前記第2の発光素子に対応する第2のカラーフィルターを含むカラーフィルター層を形成するステップと、
    を備え、
    前記第1の発光素子に対応する第1の画素の面積は、前記第2の発光素子に対応する第2の画素の面積と異なり、
    平面視で前記第1の画素と前記第2の画素との間において、前記第1のカラーフィルターの端部は、前記第2のカラーフィルターの端部と重なっており、
    前記第1の発光素子及び前記第2の発光素子の間の素子間距離は、1.5μm以下であり、
    前記発光層及び前記カラーフィルター層の間の距離は、前記素子間距離の6倍以下である、
    ことを特徴とする電気光学装置の製造方法。
  8. 請求項1乃至7のうち何れか1項に記載の電気光学装置を備える、
    ことを特徴とする電子機器。
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