TW202226582A - 發光元件及顯示裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種可謀求進而提高正面光取出效率之發光元件。
發光元件10包含：發光部30，其具備發光區域；第1光路控制機構71，其入射自發光區域出射之光，具有正光學功率；第2光路控制機構72，其入射自第1光路控制機構71出射之光，具有正光學功率；及接合構件35，其介置於第1光路控制機構71與第2光路控制機構件72之間；且第1光路控制機構71之光軸(LN
1)與第2光路控制機構72之光軸(LN
2)偏離。
Description
本揭示係關於一種發光元件及顯示裝置。
近年來，使用有機電場發光(EL：Electroluminescence：電致發光)元件作為發光元件之顯示裝置(有機EL顯示裝置)之開發不斷發展。構成該有機EL顯示裝置之發光元件中，例如於按每個像素分離形成之第1電極(下部電極，例如陽極電極)上，至少形成包含發光層之有機層及第2電極(上部電極，例如陰極電極)。且，例如組合發出白光或紅光之有機層與紅色彩色濾光片層之紅光發光元件、組合發出白光或綠光之有機層與綠色彩色濾光片層之綠光發光元件、組合發出白光或藍光之有機層與藍色彩色濾光片層之藍光發光元件之各者作為次像素設置，由該等次像素構成1個像素。來自有機層之光經由第2電極(上部電極)朝外部出射。且，為提高光取出效率，例如由日本專利特開2008-177109號公報而眾所周知一種設有微透鏡之構造，例如於上下設有2個微透鏡之構造。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2008-177109號公報
[發明所欲解決之問題]
如此，藉由於上下設置2個微透鏡，可提高自有機EL元件出射之光之利用效率。然而，謀求進而更提高自有機EL元件出射之光之利用效率的技術。
因此，本揭示之目的在於提供一種具有可謀求進而提高正面光取出效率之構成、構造之發光元件，及包含該發光元件之顯示裝置。
[解決問題之技術手段]
用以達成上述目的之本揭示之發光元件包含：
發光部，其具備發光區域；
第1光路控制機構，其入射自發光區域出射之光，具有正光學功率；
第2光路控制機構，其入射自第1光路控制機構出射之光，具有正光學功率；及
接合構件，其介置於第1光路控制機構與第2光路控制機構件之間；且
第1光路控制機構之光軸與第2光路控制機構之光軸偏離。
用以達成上述目的之本揭示之顯示裝置包含：
第1基板及第2基板；以及
複數個發光元件單元，其等包含設置於第1基板之第1發光元件、第2發光元件及第3發光元件而構成；
各發光元件包含：
發光部，其設置於第1基板之上方，具備發光區域；
第1光路控制機構，其入射自發光區域出射之光，具有正光學功率；
第2光路控制機構，其入射自第1光路控制機構出射之光，具有正光學功率；及
接合構件，其介置於第1光路控制機構與第2光路控制機構件之間；且
第1光路控制機構之光軸與第2光路控制機構之光軸偏離。
另，本揭示之顯示裝置中，所有發光元件中，第1光路控制機構之光軸與第2光路控制機構之光軸偏離。
以下，參照圖式，基於實施例說明本揭示，但本揭示並非限定於實施例，實施例中之各種數值或材料為例示。另，說明依照以下順序進行。
1.本揭示之發光元件及本揭示之顯示裝置全體相關之說明
2.實施例1(本揭示之發光元件及本揭示之顯示裝置)
3.實施例2(實施例1之變化)
4.實施例3(實施例1～實施例2之變化)
5.實施例4(實施例1～實施例3之變化)
6.實施例5(實施例1～實施例4之顯示裝置之應用例)
7.其他
＜本揭示之發光元件及本揭示之顯示裝置全體相關之說明＞
本揭示之顯示裝置中，各發光元件單元之第1發光元件、第2發光元件及第3發光元件中，可設為第1光路控制機構之光軸與第2光路控制機構之光軸之偏離量相同之形態。且，該情形時，各發光元件單元之第1發光元件、第2發光元件及第3發光元件中，可設為第1光路控制機構之光軸與第2光路控制機構之光軸之偏離方向相同之形態。又，亦可依存於發光元件單元佔據顯示裝置之圖像顯示區域(為方便起見，稱為『顯示面板』)之哪個區域，使第1光路控制機構之光軸與第2光路控制機構之光軸之偏離量變化。作為偏離量，並非限定者，可列舉發光區域(後述)之大小之6%至14%。此處，發光區域之平面形狀為圓形之情形時，發光區域之大小為圓之直徑。又，發光區域之平面形狀為圓形以外形狀之情形時，將發光區域之平面形狀變形為圓形，將該圓之直徑設為發光區域之大小。
本揭示之發光元件，及構成包含上述較佳形態之本揭示之顯示裝置之發光元件(以下，為方便起見，有將該等發光元件稱為『本揭示之發光元件等』之情形)中，可設為第1光路控制機構之光軸通過發光區域之中心之形態。但，並非限定於此，可設為依存於顯示面板中發光元件之位置，第1光路控制機構之光軸與發光區域之中心偏離之形態，亦可設為第1光路控制機構之光軸與發光區域之中心之偏離量依存於顯示面板中發光元件之位置之形態。另，本揭示之發光元件等之說明中，原則上將遠離發光部之方向表現為「上」，將靠近發光部之方向表現為「下」。
包含以上說明之較佳形態之本揭示之發光元件等中，可設為於第1光路控制機構之頂部與第2光路控制機構之頂部間存在接合構件之形態。即，可設為第1光路控制機構與第2光路控制機構分開之形態。又或者可設為第1光路控制機構之頂部與第2光路控制機構之頂部相接之形態。且，該情形時，第1光路控制機構之頂部與第2光路控制機構之頂部可設為處於點接觸狀態之形態，亦可設為處於面接觸狀態之形態。後者之情形時，亦可設為由第1光路控制機構與第2光路控制機構相接之頂部形成平坦部之形態。且，該情形時，可設為將第1光路控制機構與第2光路控制機構相接之平坦部之面積設為S
12，將發光區域之面積設為S
0時，滿足
0.5≦S
0/S
12≦1.2
之形態。又，將第1光路控制機構之部分之曲率半徑設為r
1，將除平坦部以外之第2光路控制機構之部分之曲率半徑設為r
2時，可為r
2=r
1，可為r
2＞r
1，亦可為r
2＜r
1。
再者，包含以上說明之較佳形態之本揭示之發光元件等中，亦可設為將構成第1光路控制機構之材料之折射率設為n
1，將構成第2光路控制機構之材料之折射率設為n
2，將構成接合構件之材料之折射率設為n
0時，
滿足n
1＞n
0，及
n
2＞n
0之形態。另，
可為n
2=n
1＞n
0，
可為n
2＞n
1＞n
0，
亦可為n
1＞n
2＞n
0。又，
較佳為滿足
n
1-n
0≧0.1
n
2-n
0≧0.1。
再者，包含以上說明之較佳形態之本揭示之發光元件等中，可設為於發光部與第1光路控制機構間具有波長選擇部之形態。但，並非限定於此，可設為於第2基板與第2光路控制機構間具有波長選擇部之形態，亦可設為於第1光路控制機構與第2光路控制機構間具有波長選擇部之形態。即，只要於第1基板之上方設置波長選擇部即可，但波長選擇部可設置於第1基板側，亦可設置於第2基板側。亦可與發光元件出射之光對應，適當改變波長選擇部(例如彩色濾光片層)之大小。
作為波長選擇部，可列舉彩色濾光片層。作為彩色濾光片層，可列舉不僅使紅色、綠色、藍色透過，亦根據情形不同，使藍綠色、品紅色、黃色等特定波長透過之彩色濾光片層。彩色濾光片層由添加有包含期望之顏料或染料之著色劑之樹脂(例如光硬化型樹脂)構成，藉由選擇顏料或染料，調整為提高目的之紅色、綠色、藍色等波長域之光透過率，降低其他波長域之光透過率。此種彩色濾光片層只要由眾所周知之彩色抗蝕劑材料構成即可。後述之出射白光之發光元件中，只要配設透明濾光片層即可。又或者作為波長選擇部，可列舉應用光子結晶或電漿子之波長選擇元件(例如，日本專利特開2008-177191號公報中揭示之具有於導體薄膜設有格柵狀之孔構造之導體格柵構造之波長選擇部，或基於使用繞射光柵之表面電漿子激發之波長選擇部)、利用藉由積層介電質薄膜，藉由薄膜內之多重反射而可使特定波長通過之介電質多層膜之波長選擇部、包含薄膜非晶矽等無機材料之薄膜、量子點。以下，有以彩色濾光片層代表波長選擇部進行說明之情形，但波長選擇部並非限定於彩色濾光片層。
如上所述，自發光部出射之光可設為依序通過波長選擇部、第1光路控制機構、第2光路控制機構之形態，亦可設為依序通過第1光路控制機構、波長選擇部、第2光路控制機構之形態，可設為依序通過第1光路控制機構、第2光路控制機構、波長選擇部之形態。
將正射影像設為相對於第1基板之正射影像時(以下亦同樣)，
(a)可設為第1光路控制機構之正射影像與波長選擇部之正射影像一致之形態，
(b)亦可設為第1光路控制機構之正射影像包含於波長選擇部之正射影像中之形態，
(c)亦可設為波長選擇部之正射影像包含於第1光路控制機構之正射影像中之形態。
即，波長選擇部之平面形狀可與第1光路控制機構之平面形狀相同，可為相似形狀，可為近似形狀，亦可為不同形狀。另，藉由採用第1光路控制機構之正射影像包含於波長選擇部之正射影像中之形態，可確實抑制相鄰之發光元件間之混色產生。
又，波長選擇部之平面形狀可與發光區域之平面形狀相同，可為相似形狀，可為近似形狀，亦可不同，但較佳為波長選擇部大於發光區域。亦可設為波長選擇部之中心(正射影至第1基板時之中心)通過發光區域之中心之形態，又或者，亦可設為不通過發光區域之中心之形態。亦可根據通過發光區域之中心之法線與通過波長選擇部之中心之法線間之距離(偏移量)d
0(後述)，適當改變波長選擇部之大小。此處，各種法線為相對於第1基板之垂直線。
此處，波長選擇部之中心是指波長選擇部佔據之區域之面積重心點。又或者，波長選擇部之平面形狀為圓形、橢圓形、正方形(包含角部帶有圓度之正方形)、長方形(包含角部帶有圓度之長方形)、正多角形(包含角部帶有圓度之正多角形)之情形時，該等圖形之中心相當於波長選擇部之中心，為該等圖形之一部分被切除之圖形之情形時，將切除部分補全之圖形之中心相當於波長選擇部之中心，為該等圖形連結成之圖形之情形時，去除連結部分，補全去除部分之圖形之中心相當於波長選擇部之中心。又，第1光路控制機構之中心是指第1光路控制機構佔據之區域之面積重心點。又或者，第1光路控制機構之平面形狀為圓形、橢圓形、正方形(包含角部帶有圓度之正方形)、長方形(包含角部帶有圓度之長方形)、正多角形(包含角部帶有圓度之正多角形)之情形時，該等圖形之中心相當於第1光路控制機構之中心。又，發光區域之中心是指第1電極與有機層(該等於下文敘述)相接之區域之面積重心點。
再者，包含以上說明之較佳形態之本揭示之發光元件等中，可設為以下形態：第1光路控制機構包含向遠離發光部之方向具有凸狀形狀之平凸透鏡之第1透鏡構件，第2光路控制機構包含向靠近發光部之方向具有凸狀形狀之平凸透鏡之第2透鏡構件。即，可設為第1光路控制機構(第1透鏡構件)之光出射面具有凸狀形狀，光入射面為例如平坦之形態，可設為第2光路控制機構(第2透鏡構件)之光入射面具有凸狀形狀，光出射面為例如平坦之形態。又，可為第2光路控制機構之大小與第1光路控制機構之大小相同，可為第2光路控制機構大於第1光路控制機構，亦可為第1光路控制機構大於第2光路控制機構，但較佳為第2光路控制機構大於第1光路控制機構。
本揭示之顯示裝置中，將第1光路控制機構及第2光路控制機構(以下，有將該等光路控制機構總稱為『光路控制機構等』之情形)之平面形狀之大小亦可取決於發光元件而改變。例如，1個發光元件單元(像素)由3個發光元件(次像素)構成之情形時，光路控制機構等之平面形狀之大小於構成1個發光元件單元之3個發光元件中可為相同值，亦可於除1個發光元件外之2個發光元件中為相同值，亦可於3個發光元件中為不同值。又，亦可取決於發光元件，改變構成光路控制機構等之材料之折射率。例如，1個發光元件單元(像素)由3個發光元件(次像素)構成之情形時，可為構成光路控制機構等之材料之折射率於3個發光元件中為相同值，亦可於除1個發光元件外之2個發光元件中為相同值，亦可於3個發光元件中為不同值。
包含以上說明之各種較佳形態、構成之本揭示之發光元件等中，構成光路控制機構等之第1透鏡構件及第2透鏡構件(以下，有將該等透鏡構件總稱為『透鏡構件等』之情形)可設為由半球狀或球之一部分構成之形態，又或者，廣泛而言，可設為由適於作為透鏡發揮功能之形狀構成之形態。具體而言，如上所述，透鏡構件等可由凸透鏡構件構成，具體而言由平凸透鏡構成。又或者，透鏡構件可設為球面透鏡，亦可設為非球面透鏡。又，光路控制機構等可設為折射型透鏡，亦可設為繞射型透鏡。
又或者，光路控制機構等亦可設為以下之透鏡構件：假設底面為正方形或長方形之長方體，該長方體之4個側面及1個頂面具有凸狀之形狀，且側面與側面相交之稜部分帶有圓度，頂面與側面相交之稜部分亦帶有圓度，具有全體帶有圓度之立體形狀。又或者，亦可設為假設底面為正方形或長方形之長方體(包含近似長方體之立方體)，該長方體之4個側面及1個頂面為平面狀之透鏡構件，該情形時，根據情形而定，亦可設為側面與側面相交之稜部分帶有圓度，又，根據情形而慶，亦可為頂面與側面相交之稜部分帶有圓度之立體形狀。又或者，透鏡構件亦可設為由以包含厚度方向之假想平面(垂直假想平面)切斷時之剖面形狀為矩形或等腰梯形之透鏡構件構成之形態。換言之，透鏡構件亦可設為由剖面形狀沿其厚度方向固定或變化之透鏡構件構成之形態。
又或者，本揭示之發光元件等中，光路控制機構等亦可設為由以包含厚度方向之假想平面(垂直假想平面)切斷時之剖面形狀為矩形或等腰梯形之光出射方向控制構件構成之形態。換言之，光路控制機構等亦可設為由剖面形狀沿其厚度方向固定或變化之光出射方向控制構件構成之形態。
再者，包含以上說明之較佳形態之本揭示之發光元件等中，發光部可設為向第1基板具有凸狀之剖面形狀之形態。
包含以上說明之各種較佳形態、構成之本揭示之發光元件等中，發光部(有機層)可設為包含有機電致發光層之形態。即，包含以上說明之各種較佳形態、構成之本揭示之發光元件等可設為由有機電致發光元件(有機EL元件)構成之形態，本揭示之顯示裝置等可設為由有機電致發光顯示裝置(有機EL顯示裝置)構成之形態。
有機EL顯示裝置包含：
第1基板及第2基板；以及
複數個發光元件，其等位於第1基板與第2基板間，並2維狀排列；
設置於在第1基板上形成之基體上之各發光元件由包含以上說明之較佳形態之本揭示之發光元件等構成，
又或者，
設置於在第1基板上形成之基體上之各發光元件包含發光部，
發光部至少包含：
第1電極；
第2電極；及
有機層(含有包含有機電致發光層之發光層)，其夾於第1電極與第2電極間；
來自有機層之光經由第2基板朝外部出射。即，可將本揭示之顯示裝置設為自第2基板出射光之頂部發光方式(上面發光方式)之顯示裝置(上面發光型顯示裝置)。
又或者，本揭示之顯示裝置若設為其他表現，則包含第1基板、第2基板、及夾於第1基板與第2基板間之圖像顯示區域(顯示面板)，於圖像顯示區域，2維矩陣狀排列有複數個包含以上說明之較佳形態、構成之發光元件。
本揭示之顯示裝置中，可設為第1發光元件出射紅光，第2發光元件出射綠光，第3發光元件出射藍光之形態，再者，亦可加入發出白光之第4發光元件、又或者發出紅光、綠光、藍光以外色光之第4發光元件。
本揭示之顯示裝置中，作為像素(或次像素)之排列，可列舉三角狀排列，又或者，可列舉條狀排列、對角排列、矩形排列、像素排列、正方排列。波長選擇部之排列亦只要依據像素(或次像素)之排列，設為三角狀排列，又或者，條狀排列、對角排列、矩形排列、像素式(pentile)排列、正方排列即可。
即，本揭示之發光元件等具體而言，包含第1電極、形成於第1電極上之有機層、形成於有機層上之第2電極、及形成於第2電極上之保護層(平坦化層)。第1光路控制機構形成於保護層上或保護層之上方。且，來自有機層之光經由第2電極、保護層、第1光路控制機構、接合構件、第2光路控制機構及第2基板，又或者，根據情形，經由第2電極、保護層、第1光路控制機構、第2光路控制機構及第2基板，又，於出射光之該等光路內設有波長選擇部之情形時，又或者，於第2基板之內表面(與第1基板對向之面)設有基底層之情形時，亦經由波長選擇部或基底層，朝外部出射。
第1電極係對每個發光元件設置。含有包含有機發光材料之發光層之有機層係對每個發光元件設置，又或者，對發光元件共通設置。第2電極係對複數個發光元件共通設置。即，第2電極為所謂固體電極(solid electrode)，且為共通電極。於基體之下方或之下配置第1基板，於第2電極之上方配置第2基板。於第1基板側形成發光元件，發光部設置於基體上。具體而言，發光部設置於在第1基板之上或上方形成之基體之上。如上所述，構成發光部之第1電極、有機層(包含發光層)及第2電極依序形成於基體之上。
本揭示之發光元件等中，可設為第1電極與有機層之一部分相接之構成，又或者，可設為第1電極之一部分與有機層相接之構成，可設為第1電極與有機層相接之構成。該等情形時，具體而言，可設為第1電極之大小小於有機層之構成，又或者，可設為第1電極之大小與有機層為相同大小之構成，又或者，可設為第1電極之大小大於有機層之構成。又，亦可設為於第1電極與有機層間之一部分形成有絕緣層之構成。第1電極與有機層相接之區域為發光區域。發光區域之大小為第1電極與有機層相接區域之大小。亦可根據發光元件出射之光之顏色，改變發光區域之大小。
本揭示之發光元件等中，有機層可設為由發出不同色光之至少2層發光層之積層構造構成，積層構造中發出之光之顏色為白光之形態。即，構成紅光發光元件(第1發光元件)之有機層、構成綠光發光元件(第2發光元件)之有機層及構成藍光發光元件(第3發光元件)之有機層可設為發出白光之構成。且，該情形時，發出白光之有機層可設為具有發出紅光之紅光發光層、發出綠光之綠光發光層及發出藍光之藍光發光層之積層構造之形態。又或者，發出白光之有機層可設為具有發出藍光之藍光發光層及發出黃光之黃光發光層之積層構造之形態，可設為具有發出藍光之藍光發光層及發出橙光之橙光發光層之積層構造之形態。具體而言，有機層可設為發出紅光(波長：620 nm至750 nm)之紅光發光層、發出綠光(波長：495nm至570 nm)之綠光發光層及發出藍光(波長：450 nm至495 nm)之藍光發光層之3層積層而成之積層構造，以全體發出白光。且，藉由組合此種發出白光之有機層(發光部)與使紅光通過之波長選擇部(或作為紅色彩色濾光片層發揮功能之保護層)，而構成紅光發光元件，藉由組合發出白光之有機層(發光部)與使綠光通過之波長選擇部(或作為綠色彩色濾光片層發揮功能之保護層)，而構成綠光發光元件，藉由組合發出白光之有機層(發光部)與使藍光通過之波長選擇部(或作為藍色彩色濾光片層發揮功能之保護層)，而構成藍光發光元件。由紅光發光元件、綠光發光元件及藍光發光元件之次像素之組合，構成1個像素(發光元件單元)。根據情形，亦可由紅光發光元件、綠光發光元件、藍光發光元件及出射白光之發光元件(或出射補色光之發光元件)，構成1個像素。由發出不同色光之至少2層發光層構成之形態中，實際上有發出不同色光之發光層混合，各層未明確分離之情形。有機層可於複數個發光元件中共通化，亦可於各發光元件中個別設置。
如上所述，具有作為彩色濾光片層之功能之保護層只要由眾所周知之彩色抗蝕劑材料構成即可。出射白光之發光元件中，只要配設透明濾光片層即可。如此，藉由使保護層作為彩色濾光片層發揮功能，有機層與保護層(彩色濾光片層)接近，故可有效謀求即使使自發光元件出射之光廣角化亦能防止混色，視角特性提高。
又或者，有機層可設為由1層發光層構成之形態。該情形時，發光元件例如可由具有包含紅光發光層之有機層之紅光發光元件、具有包含綠光發光層之有機層之綠光發光元件、或具有包含藍光發光層之有機層之藍光發光元件構成。即，亦可設為構成紅光發光元件之有機層發出紅光，構成綠光發光元件之有機層發出綠光，構成藍光發光元件之有機層發出藍光之形態。且，由該等3種發光元件(次像素)構成1個像素。彩色顯示之顯示裝置之情形時，由該等3種發光元件(次像素)構成1個像素。另，原則上無須形成彩色濾光片層，但為提高色純度，亦可設置彩色濾光片層。
發光元件單元(1個像素)由複數個發光元件(次像素)構成之情形時，亦可根據發光元件改變發光元件之發光區域之大小。具體而言，可設為第3發光元件(藍光發光元件)之發光區域之大小大於第1發光元件(紅光發光元件)之發光區域之大小及第2發光元件(綠光發光元件)之發光區域之大小之形態。且，藉此，可使藍光發光元件之發光量多於紅光發光元件之發光量、綠光發光元件之發光量，又或者，可謀求藍光發光元件之發光量、紅光發光元件之發光量、綠光發光元件之發光量之適當化，可謀求畫質提高。又或者，假設除紅光發光元件、綠光發光元件、藍光發光元件外，亦包含出射白光之白光發光元件之發光元件單元(1個像素)之情形時，由亮度之觀點而言，較佳為使綠光發光元件或白光發光元件之發光區域之大小，大於紅光發光元件或藍光發光元件之發光區域之大小。又，由發光元件之壽命之觀點而言，較佳為使藍光發光元件之發光區域之大小，大於紅光發光元件或綠光發光元件、白光發光元件之發光區域之大小。但，並非限定於此。
第1光路控制機構、第2光路控制機構例如可由丙烯酸系樹脂等眾所周知之透明樹脂材料構成，可藉由使透明樹脂材料熔體流動獲得，又或者，可藉由回蝕獲得，可以使用基於有機材料或無機材料之灰階光罩或半色調光罩之光微影技術與蝕刻法之組合獲得，亦可藉由基於奈米壓印法，將透明樹脂材料形成為透鏡形狀之方法獲得。作為第1光路控制機構、第2光路控制機構之外形形狀，例如可列舉圓形或橢圓形、正方形或長方形，但並非限定於此。
作為構成接合構件之材料，可列舉丙烯酸系接著劑、環氧系接著劑、胺基甲酸酯系接著劑、矽氧系接著劑、氰基丙烯酸酯系接著劑等熱硬化型接著劑、或紫外線硬化型接著劑。
作為構成保護層(平坦化層)之材料，可例示丙烯酸系樹脂、環氧系樹脂、各種無機材料[例如SiO
2、SiN、SiON、SiC、非晶矽(α-Si)、Al
2O
3、TiO
2]。保護層可設為單層構成，亦可由複數層構成，後者之情形時，本揭示之發光元件等中，較佳為自光入射方向向光出射方向，依序減小構成保護層之材料之折射率之值。作為保護層之形成方法，可基於各種CVD(Chemical Vapor Deposition：化學汽相沈積)法、各種塗布法、包含濺鍍法或真空蒸鍍法之各種PVD(Physical Vapor Deposition：物理汽相沈積)法、絲網印刷法等各種印刷法等眾所周知之方法形成。又，作為保護層之形成方法，亦可進而採用ALD(Atomic Layer Deposition：原子層沈積)法。保護層可於複數個發光元件中共通化，亦可於各發光元件中個別設置。
第1基板或第2基板可由矽半導體基板、高應變點玻璃基板、鈉鈣玻璃(Na
2O·CaO·SiO
2)基板、硼矽酸玻璃(Na
2O·B
2O
3·SiO
2)基板、鎂橄欖石(2MgO·SiO
2)基板、鉛玻璃(Na
2O·PbO·SiO
2)基板、於表面形成有絕緣材料層之各種玻璃基板、石英基板、於表面形成有絕緣材料層之石英基板、由聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate，PMMA)或聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯酚(PVP)、聚醚碸(PES)、聚醯亞胺、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)所例示之有機聚合物(具有由高分子材料構成之具有可撓性之塑膠薄膜或塑膠薄片、塑膠基板等之高分子材料之形態)構成。構成第1基板與第2基板之材料可相同，亦可不同。但，由於為上面發光型顯示裝置，故要求第2基板對於來自發光元件之光為透明。
作為構成第1電極之材料，於使第1電極作為陽極電極發揮功能之情形時，可列舉例如鉑(Pt)、金(Au)、銀(Ag)、鉻(Cr)、鎢(W)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鉭(Ta)等之功函數較高之金屬或合金(例如，以銀為主成分，包含0.3質量%至1質量%之鈀(Pd)與0.3質量%至1質量%之銅(Cu)之Ag-Pd-Cu合金、或Al-Nd合金、Al-Cu合金、Al-Cu-Ni合金)。再者，使用鋁(Al)及包含鋁之合金等之功函數值較小，且光反射率較高之導電材料之情形時，藉由設置適當之電洞注入層等，提高電洞注入特性，而可作為陽極電極使用。作為第1電極之厚度，可例示0.1 μm至1 μm。又或者，設置構成後述之諧振器構造之光反射層之情形時，由於要求第1電極對於來自發光元件之光為透明，故作為構成第1電極之材料，可列舉以氧化銦、銦-錫氧化物(ITO，Indium Tin Oxide，摻雜Sn之In
2O
3、包含結晶性ITO及非晶ITO)、銦-鋅氧化物(IZO，Indium Zinc Oxide)、銦-鎵氧化物(IGO)、摻雜銦之鎵-鋅氧化物(IGZO，In-GaZnO
4)、IFO(摻雜F之In
2O
3)、ITiO(摻雜Ti之In
2O
3)、InSn、InSnZnO、氧化錫(SnO
2)、ATO(摻雜Sb之SnO
2)、FTO(摻雜F之SnO
2)、氧化鋅(ZnO)、摻雜氧化鋁之氧化鋅(AZO)、摻雜鎵之氧化鋅(GZO)、摻雜B之ZnO、AlMgZnO(摻雜氧化鋁及氧化鎂之氧化鋅)、氧化銻、氧化鈦、NiO、尖晶石型氧化物、具有YbFe
2O
4構造之氧化物、鎵氧化物、鈦氧化物、鈮氧化物、鎳氧化物等作為母層之透明導電性材料等各種透明導電材料。又或者，亦可設為於介電質多層膜或鋁(Al)或其合金(例如Al-Cu-Ni合金)等光反射性較高之反射膜上，積層有銦與錫之氧化物(ITO)、銦與鋅之氧化物(IZO)等電洞注入特性優異之透明導電材料之構造。另一方面，使第1電極作為陰極電極發揮功能之情形時，期望由功函數值較小，且光反射率較高之導電材料構成，但亦可藉由對用作陽極電極之光反射率較高之導電材料設置適當之電子注入層等，提高電子注入特性，而作為陰極電極使用。
作為構成第2電極之材料(半光透過材料或光透過材料)，於使第2電極作為陰極電極發揮功能之情形時，期望以能透過發光用光，且可對有機層(發光層)有效注入電子般之功函數值較小之導電材料構成，可列舉例如鋁(Al)、銀(Ag)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鈉(Na)、鍶(Sr)、鹼金屬或鹼土類金屬與銀(Ag)[例如鎂(Mg)與銀(Ag)之合金(Mg-Ag合金)]、鎂-鈣之合金(Mg-Ca合金)、鋁(Al)與鋰(Li)之合金(Al-Li合金)等功函數較小之金屬或合金，其中，較佳為Mg-Ag合金，作為鎂與銀之體積比，可例示Mg:Ag=5:1～30:1。又或者，作為鎂與鈣之體積比，可例示Mg:Ca=2:1～10:1。作為第2電極之厚度，可例示4 nm至50 nm，較佳為4 nm至20 nm，更佳為6 nm至12 nm。又或者，可列舉選自包含Ag-Nd-Cu、Ag-Cu、Ag及Al-Cu之群之至少1種材料。又或者，亦可將第2電極設為自有機層側，由上述材料層，與包含例如ITO或IZO之所謂透明電極(例如，厚度3×10
-8m至1×10
-6m)之積層構造。對於第2電極，亦可設置由鋁、鋁合金、銀、銀合金、銅、銅合金、金、金合金等低電阻材料所成之匯流排電極(輔助電極)，作為第2電極全體謀求低電阻化。期望第2電極之平均光透過率為50%至90%，較佳為60%至90%。另一方面，使第2電極作為陽極電極發揮功能之情形時，期望由可透過發光用光，且功函數值較大之導電材料構成。
作為第1電極或第2電極之形成方法，可列舉例如包含電子束蒸鍍法或熱燈絲蒸鍍法、真空蒸鍍法之蒸鍍法、濺鍍法、化學汽相沈積法(CVD法)或MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金屬化學汽相沈積)法、離子鍍敷法與蝕刻法之組合；絲網印刷法或噴墨印刷法、金屬罩印刷法等各種印刷法；鍍敷法(電鍍法或無電解鍍敷法)；剝離法；雷射剝蝕法；溶膠-凝膠法等。根據各種印刷法或鍍敷法，可直接形成具有期望形狀(圖案)之第1電極或第2電極。另，由防止有機層發生損傷之觀點而言，於形成有機層後，形成第2電極之情形時，尤其較佳係基於如真空蒸鍍法般之成膜粒子之能量較小之成膜方法，又或者，MOCVD法等成膜方法而形成。若有機層發生損傷時，則有產生因產生漏電流所致之稱為「消失點(vanishing point)」之非發光像素(或非發光次像素)之虞。
如上所述，雖有機層包含由有機發光材料所成之發光層，但具體而言，例如可由子下述構造構成：電洞輸送層、發光層與電子輸送層之積層構造；電洞輸送層與兼具電子輸送層之發光層之積層構造；電洞注入層、電洞輸送層、發光層、電子輸送層與電子注入層之積層構造等。作為有機層之形成方法，可例示真空蒸鍍法等物理汽相沈積法(PVD法)；絲網印刷法或噴墨印刷法等印刷法；藉由對形成於轉印用基板上之雷射吸收層與有機層之積層構造照射雷射，而將雷射吸收層上之有機層分離，並轉印有機層之雷射轉印法；各種塗佈法。基於真空蒸鍍法形成有機層之情形時，例如可藉由使用所謂之金屬罩，使通過設置於金屬罩之開口之材料堆積而獲得有機層。
本揭示之發光元件或顯示裝置中，形成基體或絕緣層、層間絕緣層、層間絕緣材料層(後述)，而作為構成該等之絕緣材料，可列舉SiO
2、NSG(Non-dope silicate glass：未摻雜之矽酸鹽玻璃)、BPSG(硼·磷·矽酸鹽玻璃)、PSG、BSG、AsSG、SbSG、PbSG、SOG(Spin-on glass ：旋塗玻璃)、LTO(Low Temperature Oxide：低溫氧化物)、低溫CVD-SiO
2)、低熔點玻璃、玻璃膏等SiO
X系材料(構成矽系氧化膜之材料)；包含SiON系材料之SiN系材料；SiOC；SiOF；SiCN。又或者，可列舉氧化鈦(TiO
2)、氧化鉭(Ta
2O
5)、氧化鋁(Al
2O
3)、氧化鎂(MgO)、氧化鉻(CrO
X)、氧化鋯(ZrO
2)、氧化鈮(Nb
2O
5)、氧化錫(SnO
2)、氧化釩(VO
X)等無機絕緣材料。又或者，可列舉聚醯亞胺系樹脂、環氧系樹脂、丙烯酸系樹脂等各種樹脂、或SiOCH、有機SOG、氟系樹脂等低介電常數絕緣材料(例如，介電常數k(=ε/ε
0)例如為3.5以下之材料，具體而言，例如氟碳化合物、環全氟碳聚合物、苯并環丁烯、環狀氟系樹脂、聚四氟乙烯、非晶四氟乙烯、聚芳醚、氟化芳醚、氟化聚醯亞胺、非結晶碳、聚對二甲苯基(聚對二甲苯)、氟化富勒烯)，亦可例示Silk(陶氏化學公司之商標，塗佈型低介電常數層間絕緣膜材料)、Flare(捷邁應用材料公司之商標，聚芳醚(PAE)系材料)。且，該等可單獨使用或適當組合使用。絕緣層或層間絕緣層、基體可具有單層構造，亦可具有積層構造。絕緣層或層間絕緣層、層間絕緣材料層、基體可基於各種CVD法、各種塗佈法、包含濺鍍法或真空蒸鍍法之各種PVD法、絲網印刷法等各種印刷法、鍍敷法、電沈積法、浸漬法、溶膠-凝膠法等眾所周知之方法形成。
可於顯示裝置之出射光之最外表面(具體而言，第2基板之外表面)，形成紫外線吸收層、防污染層、硬塗層、抗靜電層，亦可配置保護構件(例如覆蓋玻璃)。
雖未限定，但於基體之下或下方設有發光元件驅動部(驅動電路)。發光元件驅動部例如由形成於構成第1基板之矽半導體基板的電晶體(具體而言，例如MOSFET:Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，金屬氧化物半導體場效電晶體)、或設置於構成第1基板之各種基板的薄膜電晶體(TFT)構成。構成發光元件驅動部之電晶體或TFT與第1電極可設為經由形成於基體之接觸孔(接點插塞)連接之形態。發光元件驅動部可設為眾所周知之電路構成。第2電極可設為例如於顯示裝置之外周部(具體而言，像素陣列部之外周部)，經由形成於基體之接觸孔(接點插塞)與發光元件驅動部連接之形態。
為謀求進而更提高光取出效率，較佳為有機EL顯示裝置具有諧振器構造。具體而言，於由第1電極與有機層之界面構成之第1界面(或者，於第1電極之下設有層間絕緣材料層，於層間絕緣材料層之下設有光反射層之構造中，由光反射層與層間絕緣材料層之界面構成之第1界面)，及由第2電極與有機層之界面構成之第2界面間，使以發光層發光之光諧振，使其一部分自第2電極出射。且，可構成為將自發光層之最大發光位置至第1界面之光學距離設為OL
1，將自發光層之最大發光位置至第2界面之光學距離設為OL
2，將m
1及m
2設為整數時，滿足以下之式(1-1)及式(1-2)。
0.7{-ϕ
1/(2π)+m
1}≦2×OL
1/λ≦1.2{-ϕ
1/(2π)+m
1}
(1-1)
0.7{-ϕ
2/(2π)+m
2}≦2×OL
2/λ≦1.2{-ϕ
2/(2π)+m
2}
(1-2)
此處，
λ:發光層中產生之光之光譜之最大波峰波長(又或者，發光層中產生之光內之期望之波長)
ϕ
1：於第1界面反射之光之相移量(單位：弧度)。惟，-2π＜ϕ
1≦0
ϕ
2：於第2界面反射之光之相移量(單位：弧度)。惟，-2π＜ϕ
2≦0。
此處， m
1之值為0以上之值，m
2之值與m
1之值獨立，為0以上之值，但可例示(m
1、m
2)=(0、0)之形態，(m
1、m
2)=(0、1)之形態，(m
1、m
2)=(1、0)，(m
1、m
2)=(1、1)之形態。
自發光層之最大發光位置至第1界面之距離SD
1，是指自發光層之最大發光位置至第1界面之實際距離(物理性距離)，自發光層之最大發光位置至第2界面之距離SD
2，是指自發光層之最大發光位置至第2界面之實際距離(物理性距離)。又，光學距離亦稱為光路長，一般而言，是指光線以距離SD通過折射率n之介質中時之n×SD。以下亦同樣。因此，將平均折射率設為n
ave時，具有
OL
1=SD
1×n
aveOL
2=SD
2×n
ave之關係。此處，平均折射率n
ave係將構成有機層(或有機層、第1電極及層間絕緣材料層)之各層之折射率與厚度之乘積進行合計，並除以有機層(或有機層、第1電極及層間絕緣材料層)之厚度者。
決定發光層中產生之光內之期望波長λ(具體而言，例如紅色波長、綠色波長、藍色波長)，基於式(1-1)及式(1-2)求出發光元件之OL
1、OL
2等各種參數，設計發光元件即可。
第1電極或光反射層及第2電極吸收入射光之一部分，反射剩餘光。因此，於反射之光產生相移。該相移量ϕ
1、ϕ
2可使用例如橢圓偏光儀，測定構成第1電極或光反射層及第2電極之材料之複折射率之實數部分與虛數部分之值，基於該等值進行計算而求得(例如，參照"Principles of Optic", Max Born and Emil Wolf, 1974 (PERGAMON PRESS) )。有機層或層間絕緣材料層等之折射率亦，又或者，第1電極之折射率亦，又或者，第1電極吸收所入射之光之一部分，並反射剩餘光時之第1電極之折射率亦可藉由使用橢圓偏光儀測定而求得。
作為構成光反射層之材料，可列舉鋁、鋁合金(例如Al-Nd或Al-Cu)、Al/Ti積層構造、Al-Cu/Ti積層構造、鉻(Cr)、銀(Ag)、銀合金(例如Ag-Cu、Ag-Pd-Cu、Ag-Sm-Cu)、銅、銅合金、金、金合金，可藉由例如包含電子束蒸鍍法或熱燈絲蒸鍍法、真空蒸鍍法之蒸鍍法、濺鍍法、CVD法或離子鍍敷法；鍍敷法(電鍍法或無電解鍍敷法)；剝離法；雷射剝蝕法；溶膠-凝膠法等而形成。根據構成光反射層之材料，為了控制成膜之光反射層之結晶狀態，較佳為例如預先形成包含TiN之基底層。
如此，具有諧振器構造之有機EL顯示裝置中，實際上於構成紅光發光元件之發光部中，使於有機層中發出之白光諧振，自第2電極出射帶紅色之光(於紅色區域具有光譜波峰之光)。又，於構成綠光發光元件之發光部中，使於有機層中發出之白光諧振，自第2電極出射帶綠色之光(於綠色區域具有光譜波峰之光)。再者，於構成藍光發光元件之發光部中，使於有機層中發出之白光諧振，自第2電極出射帶有藍色之光(於藍色區域具有光譜波峰之光)。即，決定於發光層產生之光內之期望之波長λ(具體而言，紅色波長、綠色波長、藍色波長)，基於式(1-1)、式(1-2)，求得紅光發光元件、綠光發光元件、藍光發光元件之各者之OL
1、OL
2等各種參數，設計各發光元件即可。例如，日本專利特開2012-216495號公報之段落號[0041]中，揭示有具有將有機層設為諧振部之諧振器構造之有機EL元件，記載有為了可適當調整自發光點(發光面)至反射面之距離，有機層之膜厚較佳為80 nm以上500 nm以下，更佳為150 nm以上350 nm以下。通常，(SD
1+SD
2=SD
12)之值於紅光發光元件、綠光發光元件、藍光發光元件中不同。
有機EL顯示裝置中，期望電洞輸送層(電洞供給層)之厚度與電子輸送層(電子供給層)之厚度大致相等。又或者，電子輸送層(電子供給層)之厚度亦可厚於電洞輸送層(電洞供給層)，藉此，需要低驅動電壓且高效化，且可對發光層供給充分之電子。即，藉由於相當於陽極電極之第1電極與發光層間配置電洞輸送層，且以薄於電子輸送層之膜厚形成，可增大電洞之供給。且，藉此，電洞與電子不會過與不足，且可獲得載子供給量亦充分多之載子平衡，故可獲得較高之發光效率。又，因電洞與電子不會過與不足，故載子平衡不易瓦解，可抑制驅動劣化，延長發光壽命。
再者，包含以上說明之較佳形態、構成之本揭示之發光元件等中，可設為於波長選擇部與波長選擇部間，又或者，於波長選擇部與波長選擇部間之上方，又或者，於第1光路控制機構與第1光路控制機構間之上方，形成有光吸收層(黑矩陣層)之形態，藉此，可確實抑制相鄰之發光元件間之混色產生。光吸收層(黑矩陣層)例如包含混入黑色著色劑之光學密度為1以上之黑色之樹脂膜(具體而言，黑色之聚醯亞胺系樹脂)，又或者，由利用薄膜干涉之薄膜濾光片構成。薄膜濾光片例如將包含金屬、金屬氮化物或金屬氧化物之薄膜積層2層以上而構成，利用薄膜干涉使光衰減。作為薄膜濾光片，具體而言，可列舉交替積層有Cr與氧化鉻(III)(Cr
2O
3)者。亦可與發光元件出射之光對應，適當改變光吸收層(黑矩陣層)之大小。
又，亦可於發光元件與發光元件間設置遮光部。作為構成遮光部之遮光材料，具體而言，可列舉鈦(Ti)或鉻(Cr)、鎢(W)、鉭(Ta)、鋁(Al)、MoSi
2等之可遮蔽光之材料。遮光部可藉由包含電子束蒸鍍法或熱燈絲蒸鍍法、真空蒸鍍法之蒸鍍法、濺鍍法、CVD法或離子鍍敷法等形成。
本揭示之顯示裝置例如可作為構成個人電腦之監視器裝置使用，可作為組入於電視機或行動電話、PDA(可攜式資訊終端、個人數位助理(Personal Digital Assistant))、遊戲機器之監視器裝置、組入於投影儀之顯示裝置使用。又或者，可適用於電子取景器(Electronic View Finder，EVF)或頭戴型顯示器(Head Mounted Display，HMD)、眼鏡、AR(Augmented Reality：擴增實境) 眼鏡、EVR(Electronic Video Recorder：電子錄影機)，可適用於VR(Virtual Reality：虛擬實境)用、MR(Mixed Reality：混合實境)用、或AR用顯示裝置。又或者，可構成電子書、電子報紙等電子紙、告示牌、海報、黑板等佈告牌、代替印表機用紙之可重寫紙、家電製品之顯示部、點數卡等之卡片顯示部、電子廣告、電子POP(Printing-out Paper：印相紙))之圖像顯示裝置。可使用本揭示之顯示裝置作為發光裝置，構成包含液晶顯示裝置用背光裝置或面狀光源裝置之各種照明裝置。
頭戴型顯示器例如具備：
(一)戴於觀察者之頭部之框架；及
(二)安裝於框架之圖像顯示裝置，
圖像顯示裝置具備：
(A)本揭示之顯示裝置；及
(B)光學裝置，其供自本揭示之顯示裝置出射之光入射、出射；
光學裝置包含：
(B-1)導光板，其於自本揭示之顯示裝置入射之光於內部藉由全反射而傳播後，向觀察者出射；
(B-2)第1偏轉機構(例如，包含體積全像繞射光柵膜)，其以入射至導光板之光於導光板之內部全反射之方式，使入射至導光板之光偏轉；及
(B-3)第2偏轉機構(例如，包含體積全像繞射光柵膜)，其為了使於導管板之內部藉由全反射傳播之光自導光板出射，使於光板之內部藉由全反射傳播之光經過複數次偏轉。
[實施例1]
實施例1與本揭示之發光元件及本揭示之顯示裝置相關。圖1顯示實施例1之發光元件、顯示裝置之模式性部分剖視圖，圖2A、圖2B及圖2C模式性顯示第1光路控制機構與第2光路控制機構之配置關係。實施例1或後述之實施例2～實施例4中，顯示裝置由有機電致發光顯示裝置(有機EL顯示裝置)構成，又，為主動矩陣顯示裝置。發光元件由電致發光元件(有機EL元件)構成，發光層包含有機電致發光層。又，實施例1或後述之實施例2～實施例4之顯示裝置為自第2基板出射光之頂部發光方式(上面發光方式)之顯示裝置(上面發光型顯示裝置)。又，實施例1之發光元件、顯示裝置中，波長選擇部即彩色濾光片層係設置於第1基板側。
實施例1之發光元件10包含：
發光部30，其具有發光區域；
第1光路控制機構(第1光路控制部，具體而言，第1透鏡構件)71，其入射自發光區域出射之光，具有正光學功率；
第2光路控制機構(第2光路控制部，具體而言，第2透鏡構件)72，其入射自第1光路控制機構71出射之光，具有正光學功率；及
接合構件35，其介置於第1光路控制機構71與第2光路控制機構件72之間；且
第1光路控制機構71之光軸與第2光路控制機構72之光軸偏離。
又，實施例1之顯示裝置包含：
第1基板41及第2基板42；以及
複數個發光元件單元，其等由設置於第1基板41之第1發光元件10
1、第2發光元件10
2及第3發光元件10
3構成；
各發光元件10包含：
發光部30，其設置於第1基板41之上方，具備發光區域；
第1光路控制機構(具體而言，第1透鏡構件)71，其入射自發光區域出射之光，具有正光學功率；
第2光路控制機構(具體而言，第2透鏡構件)72，其入射自第1光路控制機構71出射之光，具有正光學功率；及
接合構件35，其介置於第1光路控制機構71與第2光路控制機構件72之間；且
第1光路控制機構71之光軸與第2光路控制機構72之光軸偏離。
此處，實施例1之顯示裝置中，所有發光元件10中，第1光路控制機構71之光軸與第2光路控制機構72之光軸偏離。又，各發光元件單元之第1發光元件10
1、第2發光元件10
2及第3發光元件10
3中，第1光路控制機構71之光軸與第2光路控制機構72之光軸之偏離方向相同。各發光元件單元之第1發光元件10
1、第2發光元件10
2及第3發光元件10
3中，第1光路控制機構71之光軸與第2光路控制機構72之光軸之偏離量於所有發光元件單元中相同，不依存於發光元件單元佔據顯示面板之哪個區域，於所有發光元件單元中，第1光路控制機構71之光軸與第2光路控制機構72之光軸之偏離量相同。第1光路控制機構71之光軸與通過第1光路控制機構之中心之法線LN
1一致，第2光路控制機構72之光軸與通過第2光路控制機構之中心之法線LN
2一致。
第1光路控制機構71之光軸通過發光區域之中心。又，於第1光路控制機構71之頂部與第2光路控制機構72之頂部間存在接合構件(密封樹脂層)35。即，第1光路控制機構71與第2光路控制機構72分開。
再者，實施例1或後述之實施例2～實施例4之發光元件中，將構成第1光路控制機構71之材料之折射率設為n
1，將構成第2光路控制機構72之材料之折射率設為n
2，將構成接合構件35之材料之折射率設為n
0時，滿足
n
1＞n
0及
n
2＞n
0。具體而言，第1光路控制機構71及第2光路控制機構72包含折射率n
1=n
2=1.55之丙烯酸系接著劑。又，接合構件35包含折射率n
0=1.35之丙烯酸系接著劑。另，構成第1光路控制機構71及第2光路控制機構72之丙烯酸系接著劑，與構成接合構件35之丙烯酸系接著劑不同。且，第1光路控制機構71與第2光路控制機構72藉由接合構件35貼合。
再者，發光元件10於發光部30與第1光路控制機構71間具有波長選擇部(具體而言，彩色濾光片層)CF。即，自發光部30出射之光依序通過波長選擇部CF、第1光路控制機構71、第2光路控制機構72。波長選擇部(彩色濾光片層)CF之中心通過發光區域之中心。波長選擇部CF具體而言，由彩色濾光片層CF
R、CF
G、CF
B構成，設置於第1基板側。如此，彩色濾光片層CF具有晶載彩色濾光片層構造(OCCF構造)。且，藉此，可縮短有機層33與波長選擇部CF間之距離，可抑制自有機層33出射之光入射至相鄰之其他色之波長選擇部CF而產生混色。
又，第1光路控制機構71包含向遠離發光部30之方向具有凸狀形狀之平凸透鏡等第1透鏡構件，第2光路控制機構72包含向靠近發光部30之方向具有凸狀形狀之平凸透鏡等第2透鏡構件。即，第1光路控制機構(第1透鏡構件)71之光出射面71b具有凸狀形狀，光入射面71a為例如平坦，第2光路控制機構(第2透鏡構件)72之光入射面72a具有凸狀形狀，光出射面72b為例如平坦。雖將第1光路控制機構71及第2光路控制機構72之外形形狀設為圓形，但並非限定於此種形狀。
實施例1或後述之實施例2～實施例4之顯示裝置中，1個發光元件單元(像素)由第1發光元件(紅光發光元件)10
1、第2發光元件(綠光發光元件)10
2及第3發光元件(藍光發光元件)10
3之3個發光元件(3個次像素)構成。構成第1發光元件10
1之有機層33、構成第2發光元件10
2之有機層33及構成第3發光元件10
3之有機層33全體發出白光。即，出射紅光之第1發光元件10
1由發出白光之有機層33與紅色彩色濾光片層CF
R之組合構成。出射綠光之第2發光元件10
2由發出白光之有機層33與綠色彩色濾光片層CF
G之組合構成。出射藍光之第3發光元件10
3由發出白光之有機層33與藍色彩色濾光片層CF
B之組合構成。根據情形，亦可除第1發光元件(紅光發光元件)10
1、第2發光元件(綠光發光元件)10
2及第3發光元件(藍光發光元件)10
3外，又由出射白色(或第4色)之發光元件(或出射補色光之發光元件)10
4構成發光元件單元(1個像素)。第1發光元件10
1、第2發光元件10
2及第3發光元件10
3除彩色濾光片層之構成以外，又根據情形，除有機層之厚度方向之發光層之配置位置以外，實質上具有相同之構成、構造。像素數例如為1920×1080，1個發光元件(顯示元件)10構成1個次像素，為發光元件(具體而言，有機EL元件)10之像素數之3倍。
實施例1或後述之實施例2～實施例4之圖像顯示裝置中，發光元件具體而言，由
第1電極31、
形成於第1電極31上之有機層33、
形成於有機層33上之第2電極32、
形成於第2電極32上之保護層(平坦化層)34、及
形成於保護層34上之彩色濾光片層CF(CF
R、CF
G、CF
B)構成。於第1基板側形成有發光元件10。且，如此，於第2電極32之上方配置有彩色濾光片層CF，於彩色濾光片層CF之上方配置有第2基板42。另，以下之說明除彩色濾光片層CF之配置以外，原則上可適當適用於後述之實施例2～實施例4。
且，來自有機層33之光經由第2電極32、保護層34、彩色濾光片層CF、第1光路控制機構71、接合構件35、第2光路控制機構72、基底層36及第2基板42，朝外部出射。
於由基於CVD法形成之絕緣材料所成之基體26之下方，設有發光元件驅動部(驅動電路)。發光元件驅動部可設為眾所周知之電路構成。發光元件驅動部由形成於相當於第1基板41之矽半導體基板之電晶體(具體而言，MOSFET)構成。由MOSFET所成之電晶體20由形成於第1基板41上之閘極絕緣層22、形成於閘極絕緣層22上之閘極電極21、形成於第1基板41之源極/汲極區域24、形成於源極/汲極區域24間之通道形成區域23、以及包圍通道形成區域23及源極/汲極區域24之元件分離區域25構成。電晶體20與第1電極31經由設置於基體26之接點插塞27電性連接。另，於圖式中，對於1個發光元件驅動部，圖示1個電晶體20。作為構成基體26之絕緣材料，可例示例如SiO
2、SiN、SiON。
又，發光部30設置於基體26之上。具體而言，於基體26之上，設有各發光元件10之第1電極31。且，於底部具有使第1電極31露出之開口部28’之絕緣層28形成於基體26之上，有機層33至少形成於在開口部28’之底部露出之第1電極31之上。具體而言，有機層33從自開口部28’之底部露出之第1電極31之上遍及絕緣層28之上形成，絕緣層28自第1電極31遍及基體26之上形成。有機層33之實際發光之部分由絕緣層28包圍。即，發光區域由第1電極31與形成於第1電極31上之有機層33之區域構成，設置於基體26之上。換言之，由絕緣層28包圍之有機層33之區域相當於發光區域。絕緣層28及第2電極32被由SiN所成之保護層34覆蓋。於保護層34之上，以眾所周知之方法，形成有自眾所周知之材料所成之波長選擇部CF(彩色濾光片層CF
R、CF
G、CF
B)，於保護層34之上形成有第1光路控制機構71。
第1電極31作為陽極電極發揮功能，第2電極32作為陰極電極發揮功能。第1電極31包含光反射材料層，具體而言，例如Al-Nd合金層、Al-Cu合金層、或Al-Ti合金層與ITO層之積層構造，第2電極32包含ITO等透明導電材料。第1電極31基於真空蒸鍍法與蝕刻法之組合，形成於基體26之上。又，第2電極32尤其是藉由如真空蒸鍍法般之成膜粒子之能量較小之成膜方法成膜，未經圖案化。有機層33亦未經圖案化。即，有機層33對複數個發光元件10共通設置。但，並非限定於此。第1基板41包含矽半導體基板，第2基板42包含玻璃基板。
第2電極32於複數個發光元件10中設為共通電極。即，第2電極32為所謂固體電極。第2電極32於顯示裝置之外周部(具體而言，像素陣列部之外周部)，經由形成於基體26之未圖示之接觸孔(接點插塞)與發光元件驅動部連接。另，顯示裝置之外周部中，於第2電極32之下方設置連接於第2電極32之輔助電極，亦可將輔助電極與發光元件驅動部連接。
實施例1中，有機層33具有電洞注入層(HIL：Hole Injection Layer)、電洞輸送層(HTL：Hole Transport Layer)、發光層、電子輸送層(ETL：Electron Transport Layer)及電子注入層(EIL：Electron InjectionLayer)之積層構造。發光層由發出不同色光之至少2層發光層構成，自有機層33出射之光為白色。具體而言，有機層具有發出紅光之紅光發光層、發出綠光之綠光發光層、發出藍光之藍光發光層之3層積層而成之構造。可將有機層設為發出藍光之藍光發光層及發出黃光之黃色光發光層之2層積層而成之構造(全體發出白光)，亦可設為發出藍光之藍光發光層及發出橙光之橙光發光層之2層積層而成之構造(全體發出白光)。如上所述，應顯示紅色之第1發光元件10
1具備紅色彩色濾光片層CF
R，應顯示綠色之第2發光元件10
2具備綠色彩色濾光片層CF
G，應顯示藍色之第3發光元件10
3具備藍色彩色濾光片層CF
B。
電洞注入層為提高電洞注入效率之層，且作為防止洩漏之緩衝層發揮功能，厚度為例如2 nm至10 nm左右。電洞注入層例如包含以下之式(A)或式(B)所示之六氮聯三伸苯衍生物。另，若變為電洞注入層之端面與第2電極相接之狀態，則成為產生像素間之亮度不均之主要原因，引起顯示畫質降低。
此處，R
1～R
6分別獨立為氫、鹵素、羥基、胺基、芳胺基、碳數20以下之取代或無取代羰基、碳數20以下之取代或無取代羰酯基、碳數20以下之取代或無取代烷基、碳數20以下之取代或無取代烯基、碳數20以下之取代或無取代烷氧基、碳數30以下之取代或無取代芳基、碳數30以下之取代或無取代雜環基、腈基、氰基、硝基，又或者，為選自矽烷基之取代基，相鄰之R
m(m=1～6)亦可經由環狀構造互相結合。又，X
1～X
6分別獨立為碳或氮原子。
電洞輸送層為提高對發光層之電洞輸送效率之層。發光層中，若施加電場則產生電子與電洞之再結合，產生光。電子輸送層為提高對發光層之電子輸送效率之層，電子注入層為提高對發光層之電子注入效率之層。
電洞輸送層例如包含厚度40 nm左右之4,4',4'-三(3-甲基苯基苯基胺基)三苯基胺(m-MTDATA)或α-萘基苯基二胺(αNPD)。
發光層為藉由混色而產生白光之發光層，例如如上所述，由紅光發光層、綠光發光層及藍光發光層積層而成。
紅光發光層中，藉由施加電場，自第1電極31注入之電洞之一部分與自第2電極32注入之電子之一部分再結合，產生紅光。此種紅光發光層例如包含紅色發光材料、電洞輸送性材料、電子輸送性材料及兩電荷輸送性材料中之至少1種材料。紅色發光材料可為螢光性材料，亦可為燐光性材料。厚度為5 nm左右之紅光發光層例如係由於4,4'-雙(2,2-二苯乙烯基)聯苯 (DPVBi)中，混合有30質量%之2,6-雙[(4’- 甲氧基二苯基胺基)苯乙烯基 ]-1,5-二氰基萘(BSN)者而成。
綠光發光層中，藉由施加電場，自第1電極31注入之電洞之一部分與自第2電極32注入之電子之一部分再結合，產生綠光。此種綠光發光層例如包含綠色發光材料、電洞輸送性材料、電子輸送性材料及兩電荷輸送性材料中之至少1種材料。綠色發光材料可為螢光性材料，亦可為燐光性材料。厚度為10 nm左右之綠光發光層例如係由於DPVBi中混合有5質量%之香豆素6者而成。
藍光發光層中，藉由施加電場，自第1電極31注入之電洞之一部分與自第2電極32注入之電子之一部分再結合，產生藍光。此種藍光發光層例如包含藍色發光材料、電洞輸送性材料、電子輸送性材料及兩電荷輸送性材料中之至少1種材料。藍色發光材料可為螢光性材料，亦可為燐光性材料。厚度為30 nm左右之藍光發光層例如係由於DPVBi中混合有2.5質量%之4,4'-雙[2-{4-(N,N-二苯基胺基)苯基}乙烯基]聯苯(DPAVBi)者而成。
厚度為20 nm左右之電子輸送層例如由8-羥基喹啉鋁(Alq3)而成。厚度為0.3 nm左右之電子注入層例如由LiF或Li
2O等而成。
但，構成各層之材料為例示，並非限定於該等材料。又，例如發光層可由藍光發光層與黃光發光層構成，亦可由藍光發光層與橙光發光層構成。
實施例1之顯示裝置中，作為次像素之排列，可列舉圖16A所示之三角狀排列，可設為如圖16B所示之條狀排列、圖16C所示之對角排列，亦可設為矩形排列。根據情形，如圖16D所示，亦可由第1發光元件10
1、第2發光元件10
2、第3發光元件10
3及出射白光之第4發光元件10
4(或出射補色光之第4發光元件)構成1個像素。出射白光之第4發光元件10
4中，只要取代設置彩色濾光片層，而設置透明薄膜層即可。又或者，亦可設為如圖16E所示之正方排列。另，圖16E所示之例中，設為(第1發光元件10
1之面積)：(第2發光元件10
2之面積)：(第3發光元件10
3之面積)=1：1：2，但亦可設為1：1：1。
實施例1或後述之實施例2～實施例4之顯示裝置中，將第1發光元件10
1、第2發光元件10
2及第3發光元件10
3之排列具體設為三角狀排列，但並非限定於此。另，圖1、後述之圖9、圖10、圖11、圖12、圖13、圖14、圖15、圖23及圖28所示之顯示裝置之模式性部分剖視圖，與發光元件10設為三角狀排列之顯示裝置之模式性部分剖視圖，因簡化圖式故而不同。
實施例1或後述之實施例2～實施例4中，發光元件10亦可具有將有機層33設為諧振部之諧振器構造。為適當調整自發光面至反射面之距離(具體而言，例如自發光面至第1電極31及第2電極32之距離)，有機層33之厚度較佳為8×10
-8m以上，5×10
-7m以下，更佳為1.5×10
-7m以上，3.5×10
-7m以下。具有諧振器構造之有機EL顯示裝置中，實際上，第1發光元件(紅光發光元件)10
1使於發光層發出之光諧振，自第2電極32出射帶有紅色之光(於紅色區域具有光譜波峰之光)。又，第2發光元件(綠光發光元件)10
2使於發光層發出之光諧振，自第2電極32出射帶有綠色之光(於綠色區域具有光譜波峰之光)。再者，第3發光元件(藍光發光元件)10
3使於發光層發出之光諧振，自第2電極32出射帶有藍色之光(於藍色區域具有光譜波峰之光)。
以下，說明圖1所示之實施例1之發光元件之製造方法之概要。
[步驟-100]
首先，基於眾所周知之MOSFET製造製程，於矽半導體基板(第1基板41)形成發光元件驅動部。
[步驟-110]
接著，基於CVD法，於全面形成基體26。
[步驟-120]
接著，於位於電晶體20之一源極/汲極區域之上方之基體26之部分，基於光微影技術及蝕刻技術形成連接孔。其後，基於例如濺鍍法，於包含連接孔之基體26之上形成金屬層，接著，基於光微影技術及蝕刻技術，將金屬層圖案化，藉此可於基體26之一部分之上形成第1電極31。第1電極31對每個發光元件分離。可一併形成於連接孔內將第1電極31與電晶體20電性連接之接觸孔(接點插塞)27。
[步驟-130]
其後，例如基於CVD法，於全面形成絕緣層28後，基於光微影技術及蝕刻技術，於第1電極31上之絕緣層28之一部分形成開口部28’。第1電極31於開口部28’之底部露出。
[步驟-140]
接著，於第1電極31及絕緣層28之上，藉由例如真空蒸鍍法或濺鍍法等PVD法、旋塗法或模嘴塗佈法等塗佈法等，成膜有機層33。接著，基於例如真空蒸鍍法等，於全面形成第2電極32。如此，可於第1電極31上形成有機層33及第2電極32。根據情形，亦可將有機層33圖案化成期望之形狀。
[步驟-150]
其後，藉由例如CVD法或PVD法，又或者，塗佈法，於全面形成保護層34，將保護層34之頂面進行平坦化處理。由於可基於塗佈法形成保護層34，故可使用加工製程之限制較少，材料選擇幅度較廣之高折射率材料。且，於保護層34之上，基於眾所周知之方法，形成波長選擇部CF(彩色濾光片層CF
R、CF
G、CF
B)。
[步驟-160]
接著，於彩色濾光片層CF(CF
R、CF
G、CF
B)之上，形成用以形成第1光路控制機構71之第1透鏡形成層，於其上形成第1抗蝕劑材料層。且，將第1抗蝕劑材料層圖案化，進而實施加熱處理，藉此將第1抗蝕劑材料層作成透鏡形狀。接著，藉由將第1抗蝕劑材料層及第1透鏡形成層回蝕，而將形成於第1抗蝕劑材料層之形狀轉印於第1透鏡形成層。如此，可獲得第1光路控制機構71(第1透鏡構件)。
[步驟-170]
另一方面，於第2基板42形成基底層36，於基底層36之上，形成用以形成第2光路控制機構72之第2透鏡形成層，於其上形成第2抗蝕劑材料層。且，將第2抗蝕劑材料層圖案化，進而實施加熱處理，藉此將第2抗蝕劑材料層作成透鏡形狀。接著，藉由將第2抗蝕劑材料層及第2透鏡形成層回蝕，而將形成於第2抗蝕劑材料層之形狀轉印於第2透鏡形成層。如此，可獲得第2光路控制機構(第2透鏡構件)72。
[步驟-180]
如此，經由接合構件(密封樹脂層)35，將第1基板41與第2基板42，具體而言，將第1光路控制機構71與第2光路控制機構72貼合。如此，可獲得圖1及圖2A、圖2B及圖2C所示之顯示裝置(有機EL顯示裝置)。另，圖2A、圖2B及圖2C中，實線之圓形表示第1光路控制機構71，虛線之圓形表示第2光路控制機構72。圖2A所示之例中，第2光路控制機構之光軸相對於第1光路控制機構之光軸於第1方向偏離。又，圖2B所示之例中，第2光路控制機構之光軸相對於第1光路控制機構之光軸於第2方向偏離。再者，圖2C所示之例中，第2光路控制機構之光軸相對於第1光路控制機構之光軸於第1方向及第2方向偏離。又，圖2A、圖2B及圖2C顯示連結發光區域之中心之正三角形。
將發光元件(次像素)之排列設為三角狀排列，將發光元件之中心與發光元件之中心間之距離設為8.0 μm，將發光區域之平面形狀設為直徑7.6 μm之圓形，將第1光路控制機構71及第2光路控制機構72之高度設為1.9 μm，將第1光路控制機構71之包含頂部之假想水平面與第2光路控制機構72之包含頂部之假想水平面間之距離設為0.3 μm，將自發光區域至第1光路控制機構71之頂部之距離設為5.4 μm，將自發光區域至求出正面亮度之位置之距離設為10 μm。且，設為D
01=0 μm，D
12=0 μm、0.5 μm、1.0 μm，基於波動分析(FDTD)進行求出正面亮度之模擬。
另，D
01及D
12以及後述之d
0及D
1如下所述。
D
01：通過發光區域之中心之法線LN
0與通過第1光路控制機構之中心之法線LN
1間之距離(偏離量)
D
12：通過第1光路控制機構之中心之法線LN
1與通過第2光路控制機構之中心之法線LN
2間之距離(偏離量)
d
0：通過發光區域之中心之法線LN
0與通過波長選擇部之中心之法線LN
3間之距離(偏離量)
D
1：自基準點(基準區域)P至通過發光區域之中心之法線LN
0之距離
此處，圖示之例中，全部發光元件10中，d
0=0 μm。
圖3顯示求出於第1方向上設為D
01=0 μm，D
12=0 μm、0.5 μm、1.0 μm時之正面亮度之結果，圖4顯示於求出第2方向上設為D
01=0 μm，D
12=0 μm、0.5 μm、1.0 μm時之正面亮度之結果，圖5顯示求出於第1方向及第2方向之各者上設為D
01=0 μm，D
12=0 μm、0.5 μm、1.0 μm時之正面亮度之結果。另，圖3、圖4及圖5中，「A」表示未設置光路控制機構等時之正面亮度，「B」表示D
01=0 μm時之正面亮度，「C」表示D
01=0.5 μm時之正面亮度，「D」表示D
01=1.0 μm時之正面亮度。又，圖3、圖4及圖5中，橫軸為與求出正面亮度之原點(後述)之距離(單位：μm，範圍為±40μm)，縱軸為將未設置光路控制機構等時之正面亮度值設為「1.0」時之正面亮度之相對值。
再者，
圖6之(A-1)、(A-2)顯示於第1方向上設為D
01=0 μm時之模擬結果，
圖6之(B-1)、(B-2)顯示於第1方向上設為D
12=0 μm時之模擬結果，
圖6之(C-1)、(C-2)顯示於第1方向上設為D
12=0.5 μm時之模擬結果，
圖6之(D-1)、(D-2)顯示於第1方向上設為D
12=1.0 μm時之模擬結果。又，
圖7之(A-1)、(A-2)顯示於第2方向上設為D
01=0 μm時之模擬結果，
圖7之(B-1)、(B-2)顯示於第2方向上設為D
12=0 μm時之模擬結果，
圖7之(C-1)、(C-2)顯示於第2方向上設為D
12=0.5 μm時之模擬結果，
圖7之(D-1)、(D-2)顯示於第2方向上設為D
12=1.0 μm時之模擬結果，再者，
圖8之(A-1)、(A-2)顯示於第1方向及第2方向上設為D
01=0 μm時之模擬結果，
圖8之(B-1)、(B-2)顯示於第1方向及第2方向上設為D
12=0 μm時之模擬結果，
圖8之(C-1)、(C-2)顯示於第1方向及第2方向之各者上設為D
12=0.5 μm時之模擬結果，
圖8之(D-1)、(D-2)顯示於第1方向及第2方向之各者上設為D
12=1.0 μm時之模擬結果。
此處，圖6、圖7及圖8之(A-1)、(B-1)、(C-1)、(D-1)顯示自發光區域至求出正面亮度之假想水平面(與通過發光區域之中心之法線LN
0正交之假想水平面)內之亮度分佈之模擬結果。顯示該等模擬結果之圖中，橫軸為距離求出正面亮度之原點之沿第1方向之距離(單位為μm，表示±1 μm之區域)，縱軸為距離求出正面亮度之原點之沿第2方向之距離(單位為μm，表示±1 μm之區域)。此處，「原點」是指通過特定之發光區域之中心之法線LN
0與假想水平面交叉之點，沿第1方向之距離為0 μm，沿第2方向之距離為0 μm之地點。又，圖6、圖7及圖8之(A-2)、(B-2)、(C-2)及(D-2)為顯示自發光區域出射之光於假想垂直面(包含通過發光區域之中心之法線LN
0之假想垂直面)內之光之動作之模擬結果。顯示該等模擬結果之圖中，橫軸為距離求出正面亮度之原點之沿第1方向之距離(單位為μm，表示±10 μm之區域)，縱軸表示自發光區域朝向求出正面亮度之位置之距離。
根據模擬結果，將無光路控制機構等情形之正面亮度設為1.0時，成為以下之表1、表2及表3所示之結果。
[表1]
| D 12 | 0.0 μm | 0.5 μm | 1.0 μm |
| 正面亮度 | 2.1倍 | 3.2倍 | 3.3倍 |
[表2]
| D 12 | 0.0 μm | 0.5 μm | 1.0 μm |
| 正面亮度 | 2.1倍 | 3.5倍 | 3.4倍 |
[表3]
| D 12 | 0.0 μm | 0.5 μm | 1.0 μm |
| 正面亮度 | 2.1倍 | 5.0倍 | 4.7倍 |
根據表1、表2及表3，與無光路控制機構等之情形相比，D
12=0.0 μm之情形時，正面亮度增加2.1倍。另一方面獲知，於第1方向或第2方向上，設為D
12=0.5 μm、1.0 μm之情形時(參照圖2A及圖2B)，正面亮度增加3倍強至4倍弱，於第1方向及第2方向之各者上設為D
12=0.5 μm、1.0 μm之情形時(參照圖2C)，正面亮度增加5倍左右。D
12之值非0.0 μm之情形時，為何正面亮度大幅增加，目前尚未充分了解，但認為與自發光區域出射之光與D
12之值為0.0 μm之情形相比，聚光至小區域，結果可實現正面亮度之增加。
獲知圖6、圖7及圖8之(B-1)、(C-1)及(D-1)之包含原點之深灰色所示之區域(為方便起見，稱為『高強度分佈區域』)愈小，正面亮度值愈增加。於第1方向或第2方向，或第1方向及第2方向之各者上設為D
12=0.0 μm之情形時，高強度分佈區域為大致圓形[參照圖6、圖7及圖8之(B-1)]。另一方面，於第1方向上設為D
12=0.5 μm、1.0 μm之情形時，高強度分佈區域係長軸為第2方向，短軸為第1方向之橢圓形[參照圖6之(C-1)、(D-1)]。又，於第2方向上設為D
12=0.5 μm、1.0 μm之情形時，高強度分佈區域係長軸為第1方向，短軸為第2方向之橢圓形[參照圖7之(C-1)、(D-1)]。再者，於第1方向及第2方向之各者上設為D
12=0.5 μm、1.0 μm之情形時，高強度分佈區域成為更小之圓形[參照圖8之(C-1)、(D-1)]。
如上所述，實施例1之發光元件或顯示裝置中，藉由將第1光路控制機構(第1透鏡構件)之光軸與第2光路控制機構(第2透鏡構件)之光軸錯開，可實現正面光取出效率之提高。並且，發光元件之製造步驟中，上述之[步驟-160]中，只要於平坦之波長選擇部(彩色濾光片層)之上，形成上凸之第1光路控制機構(第1透鏡構件)即可，又，與第1光路控制機構之形成獨立地，於上述之[步驟-170]中，只要於平坦之基底層之上，形成上凸之第2光路控制機構(第2透鏡構件)即可。因此，相較於假設例如於平坦之彩色濾光片層之上形成上凸之第1光路控制機構，接著於全面形成平坦化層，且於平坦化層之上，進而形成上凸之第2光路控制機構之步驟，不會大幅增加發光元件、顯示裝置之製造步驟，而可實現製造步驟之簡化。
實施例1之發光元件之變化例-1及變化例-2之模式性部分剖視圖如圖9及圖10所示，第1光路控制機構71之頂部與第2光路控制機構72之頂部亦可相接。圖9所示之例中，第1光路控制機構71之頂部與第2光路控制機構72之頂部為點接觸狀態。又，圖10所示之例中，第1光路控制機構71之頂部與第2光路控制機構72之頂部為面接觸狀態。即，藉由第1光路控制機構71與第2光路控制機構72相接之頂部而形成平坦部。
又，實施例1之發光元件之變化例-3之模式性部分剖視圖如圖11所示，亦可於第2基板42與第2光路控制機構72(更具體而言，為基底層36與第2光路控制機構72)之間設置波長選擇部CF。又或者，實施例1之發光元件之變化例-4之模式性部分剖視圖如圖12所示，亦可於第1光路控制機構71與第2光路控制機構72之間設置波長選擇部CF。具體而言，於第2光路控制機構72及保護層34之上形成有第2保護層34A，於第2保護層34A之上設有波長選擇部CF。波長選擇部CF與第2光路控制機構72藉由接合構件35貼合。
又或者，實施例1之顯示裝置之變化例-5之模式性部分剖視圖如圖13所示，可設為於相鄰之發光元件之波長選擇部CF之間形成光吸收層(黑矩陣層)BM之形態。實施例1之顯示裝置之變化例-6之模式性部分剖視圖如圖14所示，亦可設為於相鄰之發光元件之波長選擇部CF之間之下方形成光吸收層(黑矩陣層)BM之形態。實施例1之顯示裝置之變化例-7之模式性部分剖視圖如圖15所示，亦可設為於相鄰之發光元件之第1光路控制機構71與第1光路控制機構71之間形成光吸收層(黑矩陣層)BM之形態。黑矩陣層BM例如係由混入有黑色著色劑之光學密度為1以上之黑色樹脂膜(具體而言，例如黑色之聚醯亞胺系樹脂)構成。另，可將該等變化例-5、變化例-6、變化例-7適當應用於變化例-1、變化例-2、變化例-3、變化例-4。
保護層亦可設為具有作為彩色濾光片層之功能之形態。即，只要由眾所周知之彩色抗蝕劑材料構成具有此種功能之保護層即可。如此，藉由使保護層作為彩色濾光片層發揮功能，可將有機層與保護層接近配置，可有效實現即使使自發光元件出射之光廣角化，亦防止混色，視角特性提高。
[實施例2]
實施例2係實施例1之變化。圖17顯示實施例2之發光元件之模式性部分剖視圖，圖18顯示用以說明來自實施例2之發光元件之光的動作之發光元件之模式性部分剖視圖。
實施例2之發光元件10中，發光部30’具有朝向第1基板41之凸狀之剖面形狀。具體而言，
於基體26之表面26A設有凹部29，
第1電極31之至少一部分依循凹部29頂面之形狀而形成，
有機層33於第1電極31上，至少一部分依循第1電極31頂面之形狀而形成，
第2電極32於有機層33上，依循有機層33頂面之形狀而形成，
保護層34形成於第2電極32上。
實施例2之發光元件中，於凹部29內，第1電極31全部依循凹部29頂面之形狀而形成，有機層33全部於第1電極31上，依循第1電極31頂面之形狀形成。
實施例2之發光元件10中，於第2電極32與保護層34間形成第3保護層34B。第3保護層34B依循第2電極32頂面之形狀而形成。此處，將構成保護層(平坦化層)34之材料之折射率設為n
3，將構成第3保護層34B之材料之折射率設為n
4時，滿足n
3＞n
4。作為(n
3-n
4)之值，並未限定，可例示0.1至0.6。具體而言，構成保護層34之材料係由於由丙烯酸樹脂所成之母材中添加TiO
2，經調整(提高)折射率之材料，又或者，於由與彩色抗蝕劑材料同種之材料(但，未添加顏料之無色透明材料)所成之母材中添加TiO
2，經調整(提高)折射率之材料而成，構成第3保護層34B之材料係由SiN、SiON、Al
2O
3或者TiO
2而成。另，例如
n
3=2.0
n
4=1.6。
藉由形成此種第3保護層34B，如圖18所示，自有機層33出射之光之一部分通過第2電極32及第3保護層34B，入射至保護層34，自有機層33出射之光之一部分經第1電極31反射，通過第2電極32及第3保護層34B，入射至保護層34。如此，藉由第3保護層34B及保護層34，形成內部透鏡，結果可將自有機層33出射之光向朝發光元件之中央部側之方向聚光。
又或者，實施例1之發光元件中，將自有機層33出射，經由第2電極32入射至保護層34時之光之入射角設為θ
i，將入射至保護層34之光之折射角設為θ
r時，｜θ
r｜≠0之情形時，
滿足｜θ
i｜＞｜θ
r｜。
藉由滿足此種條件，自有機層33出射之光之一部分通過第2電極32，入射至保護層34，自有機層33出射之光之一部分經第1電極反射，通過第2電極32，入射至保護層34。如此，形成內部透鏡，結果可將自有機層33出射之光向朝發光元件之中央部側之方向聚光。
如上所述，藉由形成凹部，與第1電極、有機層、第2電極具有平坦之積層構造之情形相比，可實現正面光取出效率之進而提高。
為了於應形成發光元件之基體26之部分形成凹部29，具體而言，於由SiO
2所成之基體26之上形成由SiN所成之遮罩層61，於遮罩層61之上，形成賦予用以形成凹部之形狀之抗蝕劑層62(參照圖20A及圖20B)。且，藉由將抗蝕劑層62及遮罩層61回蝕，將形成於抗蝕劑層62之形狀轉印於遮罩層61(參照圖20C)。接著，於全面形成抗蝕劑層63後(參照圖21A)，藉由將抗蝕劑層63、遮罩層61及基體26回蝕，可於基體26形成凹部29(參照圖21B)。藉由適當選擇抗蝕劑層63之材料，且適當設定回蝕抗蝕劑層63、遮罩層61及基體26時之蝕刻條件，具體而言，藉由選擇抗蝕劑層63之蝕刻速度慢於遮罩層61之蝕刻速度之材料系及蝕刻條件，可於基體26形成凹部29。
又或者，於基體26之上形成具有開口部65之抗蝕劑層64(參照圖22A)。且，藉由經由開口部65回蝕基體26，可於基體26形成凹部29(參照圖22B)。
又，例如基於ALD法，於全面形成第3保護層34B即可。第3保護層34B於第2電極32上，依循第2電極32之頂面形狀而形成，於凹部29內具有相同厚度。接著，基於塗佈法，於全面形成保護層34後，將保護層34之頂面進行平坦化處理即可。
如此，實施例2之發光元件中，於基體之表面設置凹部，第1電極、有機層、第2電極實質上依循凹部之頂面形狀而形成。且，由於如此形成凹部，故可使凹部作為一種凹面鏡發揮功能，結果可實現正面光取出效率之進而提高，電流-發光效率顯著提高，且製造步驟不會大幅增加。又，由於有機層之厚度為固定厚度，故可容易形成諧振器構造。再者，由於第1電極之厚度為固定厚度，故可抑制因第1電極之厚度變化而產生依存於觀察顯示裝置之角度之第1電極之著色或亮度變化等現象。
另，由於凹部29以外之區域亦由第1電極32、有機層33及第2電極32之積層構造構成，故亦自該區域出射光。藉此，有產生聚光效率降低、因來自相鄰像素之光洩漏所致之單色色度降低之可能性。此處，由於絕緣層28與第1電極31之邊界成為發光區域端，故藉由將該邊界最佳化，實現出射光之區域之最佳化即可。
尤其像素間距較小之微顯示器中，即使將凹部之深度變淺，將有機層形成於凹部內，亦可達成較高之正面光取出效率，故可適用於將來以移動裝置為對象之用途。實施例2之發光元件與先前之發光元件相比，電流-發光效率進而提高，可實現發光元件、顯示裝置之長壽命化、高亮度化。又，對眼鏡、AR(擴增實境，Augmented Reality)眼鏡、EVR之用途顯著擴大。
凹部之深度愈深，自有機層出射，藉由第1電極反射之光愈可向朝發光元件之中央部側之方向聚光。然而，凹部之深度較深之情形時，有難以於凹部之上部形成有機層之情形。然而，由於藉由第3保護層及保護層形成內部透鏡，故即使凹部之深度較淺，亦可將藉由第1電極反射之光向朝發光元件之中央部側之方向聚光，可實現正面光取出效率之進而提高。然而，由於內部透鏡對於有機層自對準地(Self-aligned)形成，故於有機層與內部透鏡間對位，不會產生偏差。又，藉由形成凹部及內部透鏡，可增大通過彩色濾光片層之光相對於基體假想平面之角度，故可有效防止相鄰像素間之混色產生。且，藉此，改善因相鄰像素間之光學混色所致之色域降低，故可實現顯示裝置之色域提高。又，一般而言，愈使有機層與透鏡靠近，愈可效率良好地將光廣角擴大，但由於內部透鏡與有機層間之距離非常短，故發光元件之設計幅度、設計自由度較廣。並且，藉由適當選擇保護層或第3保護層之厚度或材料，可改變內部透鏡與有機層間之距離或內部透鏡之曲率，使發光元件之設計幅度、設計自由度更廣。再者，由於形成內部透鏡時無需熱處理，故有機層不會產生損傷。
圖17所示之例中，將以凹部29之包含軸線AX之假想平面切斷凹部29時之凹部29之剖面形狀設為平順曲線，但如圖19A所示，亦可將剖面形狀設為梯形之一部分，又或者，如圖19B所示，亦可設為直線狀斜面29A與由平順曲線所成之底部29B之組合。另，圖19A及圖19B中，省略第2光路控制機構72或基底層36之圖示。藉由將凹部29之剖面形狀設為該等形狀，可增大斜面29A之傾斜角，結果，即使為凹部29之深度較淺之形狀，亦可提高自有機層33出射，並經第1電極31反射之光向正面方向之取出。
[實施例3]
實施例3為實施例1～實施例2之變化。實施例3之發光元件具有諧振器構造。即，為了實現進而更提高光取出效率，較佳為有機EL顯示裝置具有諧振器構造。設置諧振器構造之情形時，如上所述，亦可設為將有機層33作為諧振部，並夾於第1電極31與第2電極32間之諧振器構造，如實施例3所說明，亦可設為以下之諧振器構造：於較第1電極31下方(第1基板41側)形成光反射層37，於第1電極31與光反射層37間形成層間絕緣材料層38，將有機層33及層間絕緣材料層38作為諧振部，並夾於光反射層37與第2電極32間。
即，圖23顯示實施例3之發光元件、顯示裝置之模式性部分剖視圖，但實施例3之顯示裝置中，
各發光元件10具有諧振器構造，
第1發光元件10
1出射紅光，第2發光元件10
2出射綠光，第3發光元件10
3出射藍光。
於第1發光元件10
1，設有使出射之紅光通過之波長選擇部，
於第2發光元件10
2及第3發光元件10
3，未設置波長選擇部。
又或者，
包含：第1基板41及第2基板42；以及
複數個發光元件單元，其等由設置於第1基板41之第1發光元件10
1、第2發光元件10
2及第3發光元件10
3構成，
各發光元件10包含設置於第1基板41上方之發光部30，
各發光元件10具有諧振器構造，
第1發光元件10
1出射紅光，第2發光元件10
2出射綠光，第3發光元件10
3出射藍光，
於第1發光元件10
1，設有使出射之紅光通過之波長選擇部，
於第2發光元件10
2及第3發光元件10
3，未設置波長選擇部。
此處，作為使出射之紅光通過之波長選擇部，可列舉紅色彩色濾光片層CF
R，但不限定於此。又，第2發光元件10
2及第3發光元件10
3中，設有透明濾光片層TF，替代彩色濾光片層。
基於上述之式(1-1)、式(1-2)，於應顯示紅色之第1發光元件10
1、應顯示綠色之第2發光元件10
2、應顯示藍色之第3發光元件10
3之各者中，求得最佳之OL
1、OL
2即可，藉此，各個發光元件中可獲得具有尖銳波峰之發光光譜。第1發光元件10
1、第2發光元件10
2及第3發光元件10
3除彩色濾光片層CF
R、濾光片層TF及諧振器構造(發光層之構造)以外，具有相同構成、構造。
然而，有依存於m
1、m
2之設定，除了於應顯示紅色之第1發光元件10
1所包含之發光層產生之光之光譜之最大波峰波長λ
R(紅色)以外，具有短於λ
R之波長λ
R’之光亦於諧振器內諧振之情形。同樣地，有除了於應顯示綠色之第2發光元件10
2所包含之發光層產生之光之光譜之最大波峰波長λ
G(綠色)以外，具有短於λ
G之波長λ
G’之光亦於諧振器內諧振之情形。又，有除了於應顯示藍色之第3發光元件10
3所包含之發光層產生之光之光譜之最大波峰波長λ
B(藍色)以外，具有短於λ
B之波長λ
B’之光亦於諧振器內諧振之情形。通常，由於具有波長λ
G’、λ
B’之光偏離可見光之範圍，故顯示裝置之觀察者觀察不到。然而，有顯示裝置之觀察者觀察到具有波長λ
R’之光為藍色之情形。
因此，此種情形時，無須於第2發光元件10
2及第3發光元件10
3設置波長選擇部，但較佳為於第1發光元件10
1設置使出射之紅光通過之波長選擇部。且，藉此，可藉由第1發光元件10
1顯示色純度較高之圖像，由於未於第2發光元件10
2、第3發光元件10
3設置波長選擇部，故第2發光元件10
2、第3發光元件10
3中可達成較高之發光效率。
諧振器構造具體而言，作為構成第1電極31之材料，如上所述，由以高效率反射光之材料構成即可。又，於較第1電極31下方(第1基板41側)設置光反射層37之情形時，作為構成第1電極31之材料，如上所述，只要由透明導電材料構成即可。於基體26之上設置光反射層37，於覆蓋光反射層37之層間絕緣材料層38之上設置第1電極31之情形時，只要由上述材料構成第1電極31、光反射層37、層間絕緣材料層38即可。光反射層37可連接於接觸孔(接點插塞)27(參照圖23)，亦可不連接。
根據情形，亦可替代濾光片層TF，設置綠色彩色濾光片層CF
G作為使於第2發光元件10
2中出射之綠色光通過之波長選擇部，亦可設置藍色彩色濾光片層CF
B作為使於第3發光元件10
3中出射之藍色光通過之波長選擇部。
以下，參照圖24A(第1例)、圖24B(第2例)、圖25A(第3例)、圖25B(第4例)、圖26A(第5例)、圖26B(第6例)、圖27A(第7例)、以及圖27B及圖27C(第8例)，基於第1例～第8例，對諧振器構造進行說明。此處，第1例～第4例、第7例中，第1電極及第2電極於各發光部中具有相同厚度。另一方面，第5例～第6例中，第1電極於各發光部中具有不同厚度，第2電極於各發光部中具有相同厚度。又，第8例中，有第1電極於各發光部中具有不同厚度之情形，亦有具有相同厚度之情形，第2電極於各發光部中具有相同厚度。
另，以下之說明中，構成第1發光元件10
1、第2發光元件10
2及第3發光元件10
3之發光部以參照序號30
1、30
2、30
3表示，第1電極以參照序號31
1、31
2、31
3表示，第2電極以參照序號32
1、32
2、32
3表示，有機層以參照序號33
1、33
2、33
3表示，光反射層以參照序號37
1、37
2、37
3表示，層間絕緣材料層以參照序號38
1、38
2、38
3、38
1’、38
2’、38
3’表示。以下之說明中，使用之材料為例示，可適當變更。
圖示之例中，使由式(1-1)及式(1-2)導出之第1發光元件10
1、第2發光元件10
2及第3發光元件10
3之諧振器長依第1發光元件10
1、第2發光元件10
2、第3發光元件10
3之順序變短，即，使SD
12之值依第1發光元件10
1、第2發光元件10
2、第3發光元件10
3之順序變短，但並非限定於此，只要藉由適當設定m
1、m
2之值，決定最佳之諧振器長即可。
圖24A顯示具有諧振器構造之第1例之發光元件之概念圖，圖24B顯示具有諧振器構造之第2例之發光元件之概念圖，圖25A顯示具有諧振器構造之第3例之發光元件之概念圖，圖25B顯示具有諧振器構造之第4例之發光元件之概念圖。第1例～第6例、第8例之一部分中，於發光部30之第1電極31之下形成層間絕緣材料層38、38’，於層間絕緣材料層38、38’之下形成有光反射層37。第1例～第4例中，層間絕緣材料層38、38’之厚度於發光部30
1、30
2、30
3中不同。且，藉由適當設定層間絕緣材料層38
1、38
2、38
3、38
1’、38
2’、38
3’之厚度，可設定產生對於發光部30之發光波長最佳之諧振之光學距離。
第1例中，發光部30
1、30
2、30
3中，第1界面(圖式中，以虛線表示)設為相同位準，另一方面，第2界面(圖式中，以一點鏈線表示)之位準於發光部30
1、30
2、30
3中不同。又，第2例中，發光部30
1、30
2、30
3中，第1界面設為不同位準，另一方面，第2界面之位準於發光部30
1、30
2、30
3中相同。
第2例中，層間絕緣材料層38
1’、38
2’、38
3’由光反射層37之表面經氧化之氧化膜構成。由氧化膜所成之層間絕緣材料層38’依存於構成光反射層37之材料，例如由鋁氧化物、鉭氧化物、鈦氧化物、鎂氧化物、鋯氧化物等構成。光反射層37之表面之氧化例如可由以下方法進行。即，於填充於容器中之電解液中，浸漬形成有光反射層37之第1基板41。又，以與光反射層37對向之方式配置陰極。且，將光反射層37設為陽極，將光反射層37陽極氧化。陽極氧化之氧化膜之膜厚與陽極即光反射層37與陰極之電位差成比例。因此，以對光反射層37
1、37
2、37
3之各者施加與發光部30
1、30
2、30
3對應之電壓之狀態，進行陽極氧化。藉此，可將由不同厚度之氧化膜所成之層間絕緣材料層38
1’、38
2’、38
3’一併形成於光反射層37之表面。光反射層37
1、37
2、37
3之厚度、層間絕緣材料層38
1’、38
2’、38
3’之厚度根據發光部30
1、30
2、30
3而不同。
第3例中，於光反射層37之下配設有基底膜39，基底膜39於發光部30
1、30
2、30
3中具有不同厚度。即，圖示之例中，基底膜39之厚度依發光部30
1、發光部30
2、發光部30
3之順序變厚。
第4例中，成膜時之光反射層37
1、37
2、37
3之厚度於發光部30
1、30
2、30
3中不同。第3例～第4例中，發光部30
1、30
2、30
3中，第2界面設為相同位準，另一方面，第1界面之位準於發光部30
1、30
2、30
3中不同。
第5例～第6例中，第1電極31
1、31
2、31
3之厚度於發光部30
1、30
2、30
3中不同。光反射層37於各發光部30中具有相同厚度。
第5例中，第1界面之位準於發光部30
1、30
2、30
3中相同，另一方面，第2界面之位準於發光部30
1、30
2、30
3中不同。
第6例中，於光反射層37之下配設有基底膜39，基底膜39於發光部30
1、30
2、30
3中具有不同厚度。即，圖示之例中，基底膜39之厚度依發光部30
1、發光部30
2、發光部30
3之順序變厚。第6例中，發光部30
1、30
2、30
3中，第2界面設為相位位準，另一方面，第1界面之位準於發光部30
1、30
2、30
3中不同。
第7例中，第1電極31
1、31
2、31
3兼具光反射層，構成第1電極31
1、31
2、31
3之材料之光學常數(具體而言，相移量)於發光部30
1、30
2、30
3中不同。例如，發光部30
1之第1電極31
1由銅(Cu)構成，發光部30
2之第1電極31
2與發光部30
3之第1電極31
3由鋁(Al)構成即可。
又，第8例中，第1電極31
1、31
2兼具光反射層，構成第1電極31
1、31
2之材料之光學常數(具體而言，相移量)於發光部30
1、30
2中不同。例如，發光部30
1之第1電極31
1由銅(Cu)構成，發光部30
2之第1電極31
2與發光部30
3之第1電極31
3由鋁(Al)構成即可。第8例中，例如對發光部30
1、30
2適用第7例，對發光部30
3適用第1例。第1電極31
1、31
2、31
3之厚度可不同，亦可相同。
[實施例4]
實施例4為實施例1～實施例3之變化。圖28顯示實施例4之發光元件、顯示裝置之模式性部分剖視圖。
實施例4中，針對發光區域、波長選擇部及第1光路控制機構之配置關係進行說明。此處，距離D
01之值非0之發光元件中，可設為
(a)通過波長選擇部之中心之法線LN
3與通過發光區域之中心之法線LN
0一致之形態
(b)通過波長選擇部之中心之法線LN
3與通過第1光路控制機構之中心之法線LN
1一致之形態
(c)通過波長選擇部之中心之法線LN
3與通過發光區域之中心之法線LN
0不一致，通過波長選擇部之中心之法線LN
3與通過第1光路控制機構之中心之法線LN
1不一致之形態。
藉由採用(b)或(c)之後者之構成，可確實抑制相鄰之發光元件間之混色產生。
如圖29A之概念圖所示，有通過發光區域之中心之法線LN
0、通過波長選擇部之中心之法線LN
3、通過第1光路控制機構71之中心之法線LN
1一致之情形。即，D
01=d
0=0。又，如上所述，d
0係通過發光區域之中心之法線LN
0與通過波長選擇部之中心之法線LN
3間之距離(偏移量)。
例如，1個像素由3個次像素構成之情形時，d
0、D
01之值可為於構成1個像素之3個次像素中為相同值，亦可為於1個次像素除外之2個次像素中為相同值，亦可為於3個次像素中為不同值。
又，如圖29B之概念圖所示，亦有通過發光區域之中心之法線LN
0與通過波長選擇部之中心之法線LN
3一致，但通過發光區域之中心之法線LN
0及通過波長選擇部之中心之法線LN
3與通過第1光路控制機構71之中心之法線LN
1不一致情形。即，D
01≠d
0=0。
再者，如圖29C之概念圖所示，亦有通過發光區域之中心之法線LN
0與通過波長選擇部之中心之法線LN
3及通過第1光路控制機構71之中心之法線LN
1不一致，通過波長選擇部之中心之法線LN
3與通過第1光路控制機構71之中心之法線LN
1不一致之情形。即，D
01=d
0＞0。
又，如圖30之概念圖所示，亦有通過發光區域之中心之法線LN
0與通過波長選擇部之中心之法線LN
3及通過第1光路控制機構71之中心之法線LN
1不一致，通過第1光路控制機構71之中心之法線LN
1與通過發光區域之中心之法線LN
0及通過波長選擇部之中心之法線LN
3不一致之情形。此處，較佳為波長選擇部之中心(圖30中以黑方塊標記表示)位於將發光區域之中心與第1光路控制機構71之中心(圖30中以黑圓表示)連結之直線LL上。具體而言，將自厚度方向之發光區域之中心至波長選擇部之中心之距離設為LL
1，將厚度方向之自波長選擇部之中心至第1光路控制機構71之中心之距離設為LL
2時，D
01＞d
0＞0，考慮製造上之偏差時，
較佳為滿足d
0:D
01=LL
1:(LL
1+LL
2)。
又或者，如圖31A之概念圖所示，亦有通過發光區域之中心之法線LN
0與通過波長選擇部之中心之法線LN
3與通過第1光路控制機構71之中心之法線LN
1一致之情形。即，D
01=d
0=0。
又，如圖31B之概念圖所示，亦有通過發光區域之中心之法線LN
0與通過波長選擇部之中心之法線LN
3及通過第1光路控制機構71之中心之法線LN
1不一致，通過波長選擇部之中心之法線LN
3與通過第1光路控制機構71之中心之法線LN
1一致之情形。即，D
01=d
0＞0。
再者，如圖32之概念圖所示，亦有通過發光區域之中心之法線LN
0與通過波長選擇部之中心之法線LN
3及通過第1光路控制機構71之中心之法線LN
1不一致，通過第1光路控制機構71之中心之法線LN
1與通過發光區域之中心之法線LN
0及通過波長選擇部之中心之法線LN
3不一致之情形。此處，較佳為波長選擇部之中心位於將發光區域之中心與第1光路控制機構71之中心連結之直線LL上。具體而言，將厚度方向之自發光區域之中心至波長選擇部之中心(圖32中以黑方塊標記表示)之距離設為LL
1，將厚度方向之自波長選擇部之中心至第1光路控制機構71之中心(圖32中以黑圓表示)之距離設為LL
2時，
d
0＞D
01＞0，
考慮製造上之偏差時，
較佳為滿足D
01:d
0=LL
2:(LL
1+LL
2)。
[實施例5]
實施例5中，將實施例1～實施例4中說明之顯示裝置適用於頭戴型顯示器(HMD)。圖33顯示構成實施例5之頭戴型顯示器之圖像顯示裝置之概念圖，圖34顯示自上方觀察實施例5之頭戴型顯示器之模式圖，圖35顯示自正面觀察之模式圖，圖36A顯示自側面觀察之模式圖。又，圖36B顯示將實施例5之顯示裝置之反射型體積全像繞射光柵之一部分放大顯示之模式性部分剖視圖。
實施例5之圖像顯示裝置100包含：
由實施例1～實施例4中說明之顯示裝置111所成之圖像形成裝置110；
導光板121；
安裝於導光板121之第1偏轉機構131；及
安裝於導光板121之第2偏轉機構132。且，
來自圖像形成裝置110之光於第1偏轉機構131中偏轉(或反射)，於導光板121之內部藉由全反射而傳播，於第2偏轉機構132中偏轉，向觀察者150之瞳孔151出射。
由導光板121及第2偏轉機構132構成之系統為半透過型(透視型)。
實施例5之頭戴型顯示器包含：
(A)戴於觀察者150之頭部之框架140(例如，眼鏡型框架140)；以及
(B)安裝於框架140之圖像顯示裝置100。
另，具體而言，將實施例5之頭戴型顯示器設為包含2個圖像顯示裝置之雙眼型，但亦可設為包含1個之單眼型。圖像顯示裝置100可固定安裝於框架140，亦可裝卸自如地安裝於框架140。頭戴型顯示器例如為對觀察者150之通孔151直接描繪圖像之直描型頭戴型顯示器。
導光板121具有供來自圖像形成裝置110之光入射之第1面122，及與第1面122對向之第2面123。即，由光學玻璃或塑膠材料所成之導光板121具有與藉由導光板121之內部全反射之光傳播方向(X方向)平行地延伸之2個平行面(第1面122及第2面123)。第1面122與第2面123對向。且，第1偏轉機構131配置(具體而言，貼合)於導光板121之第2面123上，第2偏轉機構132配置(具體而言，貼合)於導光板121之第2面123上。
第1偏轉機構(第1繞射光柵構件)131由全像繞射光柵，具體而言，由反射型體積全像繞射光柵而成，第2偏轉機構(第2繞射光柵構件)132亦由全像繞射光柵，具體而言，由反射型體積全像繞射光柵而成。於構成第1偏轉機構131之全像繞射光柵之內部，形成第1干涉條紋，於構成第2偏轉機構132之全像繞射光柵之內部，形成第2干涉條紋。
第1偏轉機構131以自第2面123入射至導光板121之平行光於導光板121之內部全反射之方式，繞射反射。第2偏轉機構132將於導光板121之內部藉由全反射傳播之光繞射反射，導向觀察者150之瞳孔151。藉由第2偏轉機構132構成導光板121之虛像形成區域。第1偏轉機構131及第2偏轉機構132之軸線與X方向平行，法線與Z方向平行。於由光聚合物材料而成之各反射型體積全像繞射光柵，形成與1種波長頻帶(或波長)對應之干涉條紋，以先前之方法製作。形成於反射型體積全像繞射光柵之干涉條紋之間距固定，干涉條紋為直線狀，且與Y方向平行。
圖36B顯示反射型體積全像繞射光柵放大之模式性部分剖視圖。於反射型體積全像繞射光柵，形成具有傾斜角(slant angle)φ之干涉條紋。此處，傾斜角φ是指反射型體積全像繞射光柵之表面與干涉條紋所成之角度。干涉條紋自反射型體積全像繞射光柵之內部遍及表面而形成。干涉條紋滿足布拉格(Bragg)條件。此處，布拉格條件是指滿足以下式(A)之條件。式(A)中，m意指正整數，λ意指波長，d意指光柵面之間距(包含干涉條紋之假想平面之法線方向之間隔)，Θ意指向干涉條紋入射之角度之餘角。又，光以入射角ψ穿透至繞射光柵構件之情形之Θ、傾斜角φ、入射角ψ之關係如式(B)。
m·λ＝2·d·sin(Θ) (A)
Θ＝90°－(φ＋ψ) (B)
實施例5中，構成圖像形成裝置110之顯示裝置111由實施例1～實施例4之顯示裝置構成。圖像形成裝置110之全體納入殼體112內。另，為了控制自顯示裝置111出射之圖像之顯示尺寸、顯示位置等，亦可配置供自顯示裝置111出射之圖像通過之光學系統。配置怎樣的光學系統依存於頭戴型顯示器或圖像形成裝置110所要求之規格。自1個顯示裝置111朝雙眼送出圖像之形式之頭戴型顯示器或圖像形成裝置中，採用實施例1～實施例4之顯示裝置即可。
框架140包含：前面部141，其配置於觀察者150之正面；2個鏡腳部143，其經由鉸鏈142轉動自如地安裝於前面部141之兩端；及耳掛部(亦稱為耳勾、耳罩、耳墊)144，其安裝於各鏡腳部143之前端部。又，安裝有鼻墊140'。即，框架140及鼻墊140'之組裝體基本上具有與通常之眼鏡大致相同之構造。再者，將各殼體112藉由安裝構件149安裝於鏡腳部143。框架140係以金屬或塑膠製作而成。各殼體112亦可藉由安裝構件149裝卸自如地安裝於鏡腳部143。又，對於擁有、佩戴眼鏡之觀察者，亦可藉由安裝構件149將各殼體112裝卸自如地安裝於觀察者所擁有之眼鏡之框架140之鏡腳部143。可將各殼體112安裝於鏡腳部143之外側，亦可安裝於鏡腳部143之內側。又或者，亦可對配備於前面部141之鏡框嵌入導光板121。
再者，自一圖像形成裝置110延伸之配線(信號線或電源線等)145經由鏡腳部143及耳掛部144之內部，自耳掛部144之前端部延伸至外部，並連接於控制裝置(控制電路、控制機構)148。再者，各圖像形成裝置110包含耳機部146，自各圖像形成裝置1110延伸之耳機部用配線146’經由鏡腳部143及耳掛部144之內部，自耳掛部144之前端部向耳機部146延伸。更具體而言，耳機部用配線146’自耳掛部144之前端部以在耳廓(耳殼)之後側回繞之方式向耳機部146延伸。藉由採用此種構成，不會留下耳機部146或耳機部用配線146’雜亂配置之印象，可製成簡潔之頭戴型顯示器。
配線(信號線或電源線)145如上所述，連接於控制裝置(控制電路) 148，於控制裝置148中完成用以圖像顯示之處理。控制裝置148可由眾所周知之電路構成。
於前面部141之中央部分141’，視需要，藉由適當之安裝構件(未圖示)，安裝有由包含CCD(Charge Coupled Device：電荷耦合裝置)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互補金屬氧化物半導體)感測器之固體攝像元件與透鏡(該等皆未圖示)構成之相機147。來自相機147之信號經由自相機147延伸之配線(未圖示)，朝控制裝置(控制電路)148送出。
實施例5之圖像顯示裝置中，某瞬間自顯示裝置111出射之光(例如，相當於1個像素量或1個次像素量之大小)為平行光。且，該光到達觀察者150之瞳孔151(具體而言，晶狀體)，通過晶狀體之光最終於觀察者150之瞳孔151之視網膜上成像。
以上，基於較佳之實施例說明了本揭示，但本揭示並非限定於該等實施例。實施例中說明之顯示裝置(有機EL顯示裝置)、發光元件(有機EL元件)之構成、構造之構成為例示，可適當變更，顯示裝置之製造方法亦為例示，可適當變更。
實施例中，主要基於白光發光元件與彩色濾光片層之組合由3個次像素構成1個像素，但例如亦可由加入有出射白光之發光元件之4個次像素構成1個像素。又或者，發光元件為有機層產生紅色之紅光發光元件，有機層產生綠色之綠光發光元件，有機層產生藍色之藍光發光元件，亦可藉由組合該等3種發光元件(次像素)，構成1個像素。實施例中，發光元件驅動部(驅動電路)由MOSFET構成，但亦可由TFT構成。第1電極或第2電極可設為單層構造，但亦可設為多層構造。
為防止自構成某發光元件之發光部出射之光穿透至與某發光元件相鄰之發光元件，產生光學串擾，亦可於發光元件與發光元件間設置遮光部。即，亦可於發光元件與發光元件間形成槽部，以遮光材料嵌入該槽部，形成遮光部。若如此設置遮光部，則可減少自構成某發光元件之發光部出射之光穿透至相鄰發光元件之比例，可抑制混色產生、像素全體之色度與期望之色度偏離等現象產生。且，由於可防止混色，故使像素單色發光時之色純度增加，色度點變深。因此，色域變廣，顯示裝置之色表示幅度較廣。作為構成遮光部之遮光材料，具體而言，列舉鈦(Ti)或鉻(Cr)、鎢(W)、鉭(Ta)、鋁(Al)、MoSi
2等之可遮蔽光之材料。遮光層藉由包含電子束蒸鍍法或熱燈絲蒸鍍法、真空蒸鍍法之蒸鍍法、濺鍍法、CVD法或離子鍍敷法等形成。又，為提高色純度，對各像素配置彩色濾光片層，但根據發光元件之構成，可將彩色濾光片層薄膜化或省略彩色濾光片層，可取出經彩色濾光片層吸收之光，結果發光效率提高。又或者，亦可由黑矩陣層BM賦予遮光性。
可將本揭示之顯示裝置適用於透鏡更換式無反光鏡型數位靜態相機。圖37A顯示數位靜態相機之前視圖，圖37B顯示後視圖。該透鏡更換式無反光鏡型數位靜態相機例如於相機本體部(相機主體)211之正面右側具有更換式攝影透鏡單元(更換透鏡)212，於正面左側具有攝影者用以握持之握柄部213。且，於相機本體部211之背面大致中央設有監視器裝置214。於監視器裝置214之上部，設有電子取景器(目鏡窗)215。攝影者藉由窺視電子取景器215，可視認自攝影透鏡單元212導入之被攝體之光像，進行構圖決定。此種構成之透鏡更換式無反光鏡型數位靜態相機中，可使用本揭示之顯示裝置作為電子取景器215。
又或者，可將本揭示之顯示裝置應用於頭戴式顯示器。如圖38之外觀圖所示，頭戴式顯示器300由具有本體部301、臂部302及鏡筒303之透過式頭戴式顯示器構成。本體部301與臂部302及眼鏡310連接。具體而言，本體部301之長邊方向之端部安裝於臂部302。又，本體部301之側面之一側經由連接構件(未圖示)連結於眼鏡310。另，本體301亦可直接佩戴於人體之頭部。本體部301內置有用以控制頭戴式顯示器300之動作之控制基板或顯示部。臂部302藉由將本體部301與鏡筒303連結，而將鏡筒303對本體部301支撐。具體而言，藉由臂部302與本體部301之端部及鏡筒303之端部結合，而對本體部301固定鏡筒303。又，臂部302內置有用以將自本體部301提供給鏡筒303之圖像之資料進行通信之信號線。鏡筒303使眼鏡310之透鏡311透過自本體部301經由臂部302提供之圖像光，向佩戴頭戴式顯示器300之使用者之眼睛投射。上述構成之頭戴式顯示器300中，作為內置於本體部301之顯示部，可使用本揭示之顯示裝置。
實施例中，將光路控制機構等71、72之平面形狀設為圓形，但並非限定於此，如圖39A及圖39B所示，亦可將透鏡構件設為截頭四角錐。另，圖39A係具有截頭四角錐形狀之透鏡構件之模式性俯視圖，圖39B係模式性立體圖。
另，本揭示亦可採取如下之構成。
[A01]《發光元件》
一種發光元件，其包含：
發光部，其具備發光區域；
第1光路控制機構，其入射自發光區域出射之光，具有正光學功率；
第2光路控制機構，其入射自第1光路控制機構出射之光，具有正光學功率；及
接合構件，其介置於第1光路控制機構與第2光路控制機構件之間；且
第1光路控制機構之光軸與第2光路控制機構之光軸偏離。
[A02]如[A01]之發光元件，其中第1光路控制機構之光軸通過發光區域之中心。
[A03]如[A01]或[A02]之發光元件，其中於第1光路控制機構之頂部與第2光路控制機構之頂部之間存在接合構件。
[A04]如[A01]或[A02]之發光元件，其中第1光路控制機構之頂部與第2光路控制機構之頂部相接。
[A05]如[A01]至[A04]中任一項之發光元件，其中將構成第1光路控制機構之材料之折射率設為n
1，將構成第2光路控制機構之材料之折射率設為n
2，將構成接合構件之材料之折射率設為n
0時，
滿足
n
1＞n
0，及
n
2＞n
0。
[A06]如[A01]至[A05]中任一項之發光元件，其中於發光部與第1光路控制機構間具有波長選擇部。
[A07]如[A01]至[A06]中任一項之發光元件，其中第1光路控制機構包含朝向遠離發光部之方向具有凸狀形狀之平凸透鏡，
第2光路控制機構包含朝向靠近發光部之方向具有凸狀形狀之平凸透鏡。
[A08]《顯示裝置》
一種顯示裝置，其包含：
第1基板及第2基板；以及
複數個發光元件單元，其等由設置於第1基板之第1發光元件、第2發光元件及第3發光元件構成；
各發光元件包含：
發光部，其設置於第1基板之上方，具備發光區域；
第1光路控制機構，其入射自發光區域出射之光，具有正光學功率；第2光路控制機構，其入射自第1光路控制機構出射之光，具有正光學功率；及
接合構件，其介置於第1光路控制機構與第2光路控制機構件之間；且
第1光路控制機構之光軸與第2光路控制機構之光軸偏離。
[A09]如[A08]之顯示裝置，其中於各發光元件單元之第1發光元件、第2發光元件及第3發光元件中，第1光路控制機構之光軸與第2光路控制機構之光軸之偏離量相同。
10:發光元件
10
1:發光元件
10
2:發光元件
10
3:發光元件
20:電晶體
21:閘極電極
22:閘極絕緣層
23:通道形成區域
24:源極/汲極區域
25:元件分離區域
26:基體
26A:基體之表面
27:接點插塞
28:絕緣層
28’:開口部
29:凹部
29A:凹部之斜面
29B:凹部之底部
30:發光部
30
1:發光部
30
2:發光部
30
3:發光部
30’:發光部
31:第1電極
31
1:第1電極
31
2:第1電極
31
3:第1電極
32:第2電極
32
1:第2電極
32
2:第2電極
32
3:第2電極
33:有機層
33
1:有機層
33
2:有機層
33
3:有機層
34:保護層(平坦化層)
34A:第2保護層
34B:第3保護層
35:接合構件
36:基底層
37:光反射層
37
1:光反射層
37
2:光反射層
37
3:光反射層
38
1:層間絕緣材料層
38
2:層間絕緣材料層
38
3:層間絕緣材料層
38’:層間絕緣材料層
38
1’:層間絕緣材料層
38
2’:層間絕緣材料層
38
3’:層間絕緣材料層
39:基底膜
41:第1基板
42:第2基板
61:遮罩層
62:抗蝕劑層
63:抗蝕劑層
64:抗蝕劑層
65:開口部
71:第1光路控制機構(第1光路控制部)
71a:第1光路控制機構之光入射面
71b:第1光路控制機構之光出射面
72:第2光路控制機構(第2光路控制部)
72a:第2光路控制機構之光入射面
72b:第2光路控制機構之光出射面
73:光出射方向控制構件
74:光出射方向控制構件
73a:光出射方向控制構件之光入射面
74a:光出射方向控制構件之光入射面
73b:光出射方向控制構件之光出射面
74b:光出射方向控制構件之光出射面
100:圖像顯示裝置
110:圖像形成裝置
111:顯示裝置
112:殼體
121:導光板
122:導光板之第1面
123:導光板之第2面
131:第1偏轉機構
132:第2偏轉機構
140:框架
140’:鼻墊
141:前面部
141’:前面部之中央部分
142:鉸鏈
143:鏡腳部
144:耳掛部(耳勾、耳罩、耳墊)
145:配線(信號線或電源線等)
146:耳機部
146’:耳機部用配線
147:相機
148:控制裝置(控制電路、控制機構)
149:安裝部
150:觀察者
151:瞳孔
211:相機本體部(相機主體)
212:攝影透鏡單元(更換透鏡)
213:握柄部
214:監視器裝置
215:電子取景器(目鏡窗)
300:頭戴式顯示器
301:本體部
302:臂部
303:鏡筒
310:眼鏡
311:透鏡
AX:軸線
BM:黑矩陣層
CF:彩色濾光片層(波長選擇部)
CF
B:彩色濾光片層(波長選擇部)
CF
G:彩色濾光片層(波長選擇部)
CF
R:彩色濾光片層(波長選擇部)
d
0:距離
D
01:距離
D
12:距離
LN
0:通過發光區域之中心之法線
LN
1:第1光路控制機構之光軸
LN
2:第2光路控制機構之光軸
LN
3:通過波長選擇部之中心之法線
TF:透明濾光片層
圖1係實施例1之發光元件、顯示裝置之模式性部分剖視圖。
圖2A、圖2B及圖2C係模式性顯示第1光路控制機構與第2光路控制機構之配置關係之圖。
圖3係顯示求出於第1方向上設為D
01=0 μm，D
12=0 μm、0.5 μm、1.0 μm時之正面亮度之模擬結果之圖。
圖4係顯示求出於第2方向上設為D
01=0 μm，D
12=0 μm、0.5 μm、1.0 μm時之正面亮度之模擬結果之圖。
圖5係顯示求出於第1方向及第2方向之各者上設為D
01=0 μm，D
12=0 μm、0.5 μm、1.0 μm時之正面亮度之模擬結果之圖。
圖6係顯示求出於第1方向上設為D
01=0 μm，D
12=0 μm，D
12=0.5 μm及D
12=1.0 μm時之模擬結果之圖。
圖7係顯示求出於第2方向上設為D
01=0 μm，D
12=0 μm，D
12=0.5 μm及D
12=1.0 μm時之模擬結果之圖。
圖8係顯示求出於第1方向及第2方向之各者上設為D
01=0 μm，D
12=0 μm，D
12=0.5 μm及D
12=1.0 μm時之模擬結果之圖。
圖9係實施例1之發光元件、顯示裝置之變化例-1之模式性部分剖視圖。
圖10係實施例1之發光元件、顯示裝置之變化例-2之模式性部分剖視圖。
圖11係實施例1之發光元件、顯示裝置之變化例-3之模式性部分剖視圖。
圖12係實施例1之發光元件、顯示裝置之變化例-4之模式性部分剖視圖。
圖13係實施例1之發光元件、顯示裝置之變化例-5之模式性部分剖視圖。
圖14係實施例1之發光元件、顯示裝置之變化例-6之模式性部分剖視圖。
圖15係實施例1之發光元件、顯示裝置之變化例-7之模式性部分剖視圖。
圖16A、圖16B、圖16C、圖16D及圖16E係模式性顯示實施例1之顯示裝置中之發光元件之排列之圖。
圖17係實施例2之發光元件之模式性部分剖視圖。
圖18係用以說明來自實施例2之發光元件之光之動作的發光元件之模式性部分剖視圖。
圖19A及圖19B係實施例2之發光元件之變化例之模式性部分端面圖。
圖20A、圖20B及圖20C係用以說明圖17所示之實施例2之發光元件之製造方法之基體等之模式性部分端面圖。
圖21A及圖21B係繼圖20C之後，用以說明圖17所示之實施例2之發光元件之製造方法之基體等之模式性部分端面圖。
圖22A及圖22B係用以說明圖17所示之實施例2之發光元件之另一製造方法之基體等之模式性部分端面圖。
圖23係實施例3之顯示裝置之模式性部分剖視圖(包含實施例1之發光元件之模式性部分剖視圖)。
圖24A及圖24B係實施例3中，具有諧振器構造之第1例及第2例之發光元件之概念圖。
圖25A及圖25B係實施例3中，具有諧振器構造之第3例及第4例之發光元件之概念圖。
圖26A及圖26B係實施例3中，具有諧振器構造之第5例及第6例之發光元件之概念圖。
圖27A係實施例3中，具有諧振器構造之第7例之發光元件之概念圖，圖27B及圖27C係實施例3中，具有諧振器構造之第8例之發光元件之概念圖。
圖28係實施例4之發光元件、顯示裝置之模式性部分剖視圖。
圖29A、圖29B及圖29C係用以說明實施例4之顯示裝置中，通過發光區域之中心之法線LN
0、通過第1光路控制機構之中心之法線LN
1、通過波長選擇部之中心之法線LN
3之關係之概念圖。
圖30係用以說明實施例4之顯示裝置中，通過發光區域之中心之法線LN
0、通過第1光路控制機構之中心之法線LN
1、通過波長選擇部之中心之法線LN
3之關係之概念圖。
圖31A及圖31B係用以說明實施例4之顯示裝置中，通過發光區域之中心之法線LN
0、通過第1光路控制機構之中心之法線LN
1、通過波長選擇部之中心之法線LN
3之關係之概念圖。
圖32係用以說明實施例4之顯示裝置中，通過發光區域之中心之法線LN
0、通過第1光路控制機構之中心之法線LN
1、通過波長選擇部之中心之法線LN
3之關係之概念圖。
圖33係構成實施例5之頭戴型顯示器之圖像顯示裝置之概念圖。
圖34係自上方觀察實施例5之頭戴型顯示器之模式圖。
圖35係自正面觀察實施例5之頭戴型顯示器之模式圖。
圖36A係自側方觀察實施例5之頭戴型顯示器之模式圖，圖36B係將實施例5之頭戴型顯示器之反射型體積全像繞射光柵之一部分放大顯示之模式性剖視圖。
圖37A及圖37B顯示將本揭示之顯示裝置適用於透鏡更換式無反光鏡型數位靜態相機之例，圖37A顯示數位靜態相機之前視圖，圖37B顯示後視圖。
圖38係顯示將本揭示之顯示裝置應用於頭戴式顯示器之例之頭戴式顯示器之外觀圖。
圖39A及圖39B係具有截頭四角錐形狀之透鏡構件之模式性俯視圖，及模式性立體圖。
101:發光元件
102:發光元件
103:發光元件
20:電晶體
21:閘極電極
22:閘極絕緣層
23:通道形成區域
24:源極/汲極區域
25:元件分離區域
26:基體
27:接點插塞
28:絕緣層
28’:開口部
30:發光部
31:第1電極
32:第2電極
33:有機層
34:保護層(平坦化層)
35:接合構件
36:基底層
41:第1基板
42:第2基板
71:第1光路控制機構(第1光路控制部)
71a:第1光路控制機構之光入射面
71b:第1光路控制機構之光出射面
72:第2光路控制機構(第2光路控制部)
72a:第2光路控制機構之光入射面
72b:第2光路控制機構之光出射面
CFB:彩色濾光片層(波長選擇部)
CFG:彩色濾光片層(波長選擇部)
CFR:彩色濾光片層(波長選擇部)
D12:距離
LN0:通過發光區域之中心之法線
LN1:第1光路控制機構之光軸
LN2:第2光路控制機構之光軸
LN3:通過波長選擇部之中心之法線
Claims (9)
- 一種發光元件，其包含： 發光部，其具備發光區域； 第1光路控制機構，其入射自發光區域出射之光，具有正光學功率； 第2光路控制機構，其入射自第1光路控制機構出射之光，具有正光學功率；及 接合構件，其介置於第1光路控制機構與第2光路控制機構件之間；且 第1光路控制機構之光軸與第2光路控制機構之光軸偏離。
- 如請求項1之發光元件，其中第1光路控制機構之光軸通過發光區域之中心。
- 如請求項1之發光元件，其中於第1光路控制機構之頂部與第2光路控制機構之頂部之間存在接合構件。
- 如請求項1之發光元件，其中第1光路控制機構之頂部與第2光路控制機構之頂部相接。
- 如請求項1之發光元件，其中將構成第1光路控制機構之材料之折射率設為n 1，將構成第2光路控制機構之材料之折射率設為n 2，將構成接合構件之材料之折射率設為n 0時， 滿足 n 1＞n 0，及 n 2＞n 0。
- 如請求項1之發光元件，其中於發光部與第1光路控制機構間具有波長選擇部。
- 如請求項1之發光元件，其中第1光路控制機構包含朝向遠離發光部之方向具有凸狀形狀之平凸透鏡， 第2光路控制機構包含朝向靠近發光部之方向具有凸狀形狀之平凸透鏡。
- 一種顯示裝置，其包含： 第1基板及第2基板；以及 複數個發光元件單元，其等包含設置於第1基板之第1發光元件、第2發光元件及第3發光元件而構成； 各發光元件包含： 發光部，其設置於第1基板之上方，具備發光區域； 第1光路控制機構，其入射自發光區域出射之光，具有正光學功率；第2光路控制機構，其入射自第1光路控制機構出射之光，具有正光學功率；及 接合構件，其介置於第1光路控制機構與第2光路控制機構件之間；且 第1光路控制機構之光軸與第2光路控制機構之光軸偏離。
- 如請求項8之顯示裝置，其中於各發光元件單元之第1發光元件、第2發光元件及第3發光元件中，第1光路控制機構之光軸與第2光路控制機構之光軸之偏離量相同。
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