TW202405608A - 電子裝置 - Google Patents
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Abstract
提供一種雜散光少的電子裝置。一種包括顯示面板及光學設備的電子裝置,光學設備具有部分地降低顯示面板發射的光的亮度的功能。可以將穿透率從內側向外側連續地降低的半反射鏡或減光濾光片等用於光學設備。藉由使用這種結構,可以抑制在透鏡周邊部容易產生的雜散光,因此可以提高在顯示面板上顯示的影像的可見度。
Description
本發明的一個實施方式係關於一種包括光學設備的電子裝置。
注意,本發明的一個實施方式不侷限於上述技術領域。本說明書等所公開的發明的一個實施方式的技術領域係關於一種物體、方法或製造方法。另外,本發明的一個實施方式係關於一種製程(process)、機器(machine)、產品(manufacture)或者組合物(composition of matter)。由此,更明確而言,作為本說明書所公開的本發明的一個實施方式的技術領域的一個例子可以舉出半導體裝置、顯示裝置、液晶顯示裝置、發光裝置、照明設備、蓄電裝置、記憶體裝置、攝像裝置、這些裝置的工作方法或者這些裝置的製造方法。
注意,在本說明書等中,半導體裝置是指能夠藉由利用半導體特性而工作的所有裝置。電晶體、半導體電路為半導體裝置的一個實施方式。另外,記憶體裝置、顯示裝置、攝像裝置、電子裝置有時包括半導體裝置。
作為應用於虛擬實境(VR:Virtual Reality)或擴增實境(AR:Augmented Reality)等的電子裝置,已開發了護目鏡型裝置及眼鏡型裝置。
此外,作為可以應用於顯示器面板的顯示裝置,典型地可以舉出包括液晶元件的顯示裝置、包括有機EL(Electro Luminescence:電致發光)元件或發光二極體(LED:Light Emitting Diode)等的顯示裝置。
由於包括有機EL元件的顯示裝置不需要液晶顯示裝置所需要的背光源,所以可以實現薄型、輕量、高對比且低功耗的顯示裝置。例如,專利文獻1公開了使用有機EL元件的顯示裝置的一個例子。
[專利文獻1]日本專利申請公開第2018-107444號公報
應用於VR或AR等的電子裝置是可穿戴裝置之一,為了提高可攜性及佩戴性而需要為小型。因此,這種電子裝置中使用以縮小焦點距離的方式設計的光學設備。
該光學設備具有利用偏振及組件間的反射而確保光路長度的結構,有時產生起因於光學構件的非意圖性的表面反射光及偏振態破壞的光等。這些光遠離正常光路而入射到眼睛,被看到作為雜散光。雜散光是降低被看到的影像品質的原因之一。
因此,本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種雜散光少的電子裝置。另外,本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種被看到的影像品質高的電子裝置。另外,本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種小型且薄型的電子裝置。另外,本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種新穎電子裝置。
注意,這些目的的記載並不妨礙其他目的的存在。注意,本發明的一個實施方式並不需要實現所有上述目的。注意,可以從說明書、圖式、申請專利範圍等的記載得知並衍生上述以外的目的。
本發明的一個實施方式係關於一種雜散光少的電子裝置。
本發明的一個實施方式是一種電子裝置,包括顯示面板及光學設備,其中,光學設備具有集聚顯示面板發射的光來射出到用戶的眼睛的第一功能以及部分地降低顯示面板發射的光的亮度的第二功能,並且,可以從視野中心區域至視野邊緣連續地增加顯示面板發射的光的亮度降低率來看到影像。
光學設備可以包括具有穿透率從內側向外側連續地降低的區域的半反射鏡。
此外,光學設備可以包括具有穿透率從內側向外側連續地降低的區域的減光濾光片。
中心區域較佳為包括視野中心的20°以上且40°以下的範圍內。
在對應於中心區域的光學設備的穿透率為1時,對應於視野邊緣的光學設備的穿透率較佳為0.3以上且0.7以下。
顯示面板較佳為包括有機EL元件。
根據本發明的一個實施方式,可以提供一種雜散光少的電子裝置。另外,可以提供一種被看到的影像品質高的電子裝置。另外,可以提供一種薄型輕量的電子裝置。另外,可以提供一種新穎電子裝置。
注意,這些效果的記載並不妨礙其他效果的存在。本發明的一個實施方式並不需要具有所有上述效果。可以從說明書、圖式、申請專利範圍的記載中抽取上述效果以外的效果。
參照圖式對實施方式進行詳細說明。注意,本發明不侷限於下面說明,所屬技術領域的通常知識者可以很容易地理解一個事實就是其方式及詳細內容在不脫離本發明的精神及其範圍的情況下可以被變換為各種各樣的形式。因此,本發明不應該被解釋為僅限定在以下所示的實施方式所記載的內容中。注意,在下面所說明的發明的結構中,在不同的圖式中共同使用相同的元件符號來表示相同的部分或具有相同功能的部分,而省略其重複說明。注意,有時在不同的圖式中適當地省略或改變相同組件的陰影。
另外,即使在電路圖上為一個要素,如果在功能上沒有問題,該要素也可以使用多個要素構成。例如,有時用作開關的多個電晶體可以串聯或並聯連接。此外,有時對電容器進行分割並將其配置在多個位置上。
此外,有時一個導電體具有佈線、電極及端子等多個功能,在本說明書中,有時對同一要素使用多個名稱。此外,即使在電路圖上示出要素之間直接連接的情況,有時實際上該要素之間藉由一個以上的導電體連接,本說明書中這種結構也包括在直接連接的範疇內。
實施方式1
在本實施方式中,說明本發明的一個實施方式的電子裝置。
本發明的一個實施方式是一種護目鏡型裝置或眼鏡型裝置等電子裝置,包括顯示面板及光學設備。光學設備具有集聚顯示面板發射的光來射出到用戶的眼睛的功能。此外,光學設備具有部分地降低顯示面板發射的光的亮度的功能,因此可以減少雜散光。
雜散光是指遠離正常光路而入射到眼睛的光,雜散光以與正規的影像疊加的方式被看到。雜散光是降低用電子裝置被看到的顯示之品質的一個原因。因為雜散光出現在非意圖的位置上,所以有時也被稱為鬼影。
可以將穿透率從內側向外側連續地降低的半反射鏡或減光濾光片等用於光學設備。藉由使用這種構件,可以抑制在透鏡周邊部容易產生的雜散光,因此可以提高在顯示面板上顯示的影像的可見度。
注意,本發明的一個實施方式的電子裝置所包括的光學設備具有組合多個光學構件的結構。將該結構容納在外殼中的物件簡單地被稱為鏡頭。或者,由於具有薄型形狀也有時被稱為餅乾鏡頭(pancake lens)。
圖1A及圖1B是說明藉由光學設備看到顯示面板顯示的影像的狀態的圖。在此,圍繞影像的虛線表示視野邊緣。注意,在本實施方式中,使用對應一個顯示面板的一個眼睛的視野進行說明。此外,實際上的視野在水平方向和垂直方向之間不同且其形狀不明確,但是在此將視野假設為圓形狀進行說明。
圖1A示出使用容易產生雜散光的光學設備放大顯示面板顯示的影像而看到的狀態。雜散光導致可見狀態的品質降低諸如影像出現重影、輪廓模糊或雜散光作為亮點出現等。
雜散光比在視野中央更容易在視野的周邊被看到。這現象起因於利用偏振以及透鏡的曲率。小型護目鏡型裝置等採用為了縮短焦點距離可以進行利用偏振的選擇反射等的結構。偏振在正常光路中透過透鏡之後被反射偏光板等反射。但是,在透鏡的周邊部光入射角變大,因此有時偏振態破壞。這種偏振的一部分不被反射偏光板反射而遠離正常光路,由此成為雜散光。
圖1B示出使用本發明的一個實施方式的光學設備看到與圖1A同樣的影像的狀態。本發明的一個實施方式的光學設備具有在光路中部分地降低顯示面板發射的光的亮度的功能。明確而言,有如下作用:在包括視野中心的中心區域使亮度降低,從中心區域邊緣至視野邊緣使亮度連續地降低。換言之,可以說從中心區域邊緣至視野邊緣連續地增加顯示面板發射的光的亮度降低率。
圖1B示出如下情況:在中央部的區域不降低顯示面板發射的光的亮度且從中心區域邊緣至視野邊緣如使用漸變濾光片進行減光那樣連續地降低顯示面板發射的光的亮度。如上所述,在光學設備中的透鏡的周邊部容易產生雜散光,但是藉由降低與透鏡的周邊部對應的視野的周邊的亮度,可以減少所產生的雜散光的絕對量。此外,在後述的本發明的一個實施方式的光學設備中,可以減小相對於藉由正常光路的光的雜散光的比率。
在此,說明降低視野的周邊的亮度時的可見度。人眼視網膜上的中央凹及其附近具有高視覺解析度,而視網膜上距中央凹較遠的區域的視覺解析度就沒有中央凹那麼高。利用該人眼特徵提案了一種注視點渲染(Foveated Rendering)技術,該技術在影像顯示時追蹤用戶視線,中心視野以高解析度進行顯示,周邊視野以低解析度進行顯示。
在靜止狀態下,亮度的明暗也是同樣的,人眼的中心視野的敏感度高且周邊視野的敏感度低。也就是說,如本發明的一個實施方式那樣,即使向視野邊緣逐漸降低亮度人也不易察覺,所以沒有感到不自然。但是,在過度降低亮度時,人感覺視角很狹窄。由此,在周邊視野的亮度調整具有適當的範圍。
圖2是說明視角的圖。當本發明的一個實施方式的電子裝置的視野A的邊緣(構成視野A的外周的點中之一)為A1且與A1相對的視野A的邊緣為A2時,連接人眼10和A1的直線與連接人眼10和A2的直線所成的角為θ
F。θ
F被稱為視角。此外,當上述的中心區域B的邊緣(構成中心區域B的外周的點中之一)為B1且與B1相對的中心區域B的邊緣為B2時,連接人眼10和B1的直線與連接人眼10和B2的直線所成的角為θ
C。θ
C是規定與中心視野重疊的中心區域B的角度。中心區域B較佳為與中心視野相同或比中心視野大。
視角θ
F為電子裝置或人眼的固有值。根據感官測試已確認到:無論視角θ
F的大小,規定中心區域B的角度θ
C都較佳為20°以上且40°以下,更佳為25°以上且35°以下,典型的是,較佳為30°。
圖3是說明視野內的光學設備的穿透率的圖。在此,根據上述記載,規定中心區域B的角度θ
C例如可以設為20°≤θ
C≤40°。該範圍包括與中心視野重疊的區域且是人眼的敏感度高的區域,所以對顯示影像的亮度降低率較佳為設為儘可能小的值。也就是說,光學設備的對應於中心區域B的區域具有不使用來減光的要素進入光路以使穿透率相對高的結構。
另外,作為光學設備使用偏振及半反射鏡,因此即使用來減光的要素不進入光路也穿透率有時降低到10%左右。根據結構而光學設備的穿透率不同,在此,對在中心區域B的穿透率為1時的相對穿透率進行說明。
從中心區域B的邊緣至視野A的邊緣,連續地增加顯示影像的亮度降低率。亦即,連續地減少光學設備的穿透率。在圖3中,以斜線表示從中心區域B的邊緣B1的距離最短的視野A的邊緣A1可得到的適當的穿透率範圍T1及從中心區域B的邊緣B2的距離最短的視野A的邊緣A2可得到的適當的穿透率範圍T2。
如圖3所示,較佳的是,在20°≤θ
C≤40°時中心區域B的邊緣B1及B2的穿透率為1時,以視野A的邊緣A1及A2的穿透率為0.3以上且0.7以下的方式連續地減少穿透率。根據感官測試的結果設定該範圍,在該範圍的外側用戶感覺到雜散光的不充分減少、視角很狹窄或者看到的顯示明暗不自然等。典型的是,在θ
C=30°時較佳為從θ
C到θ
F連續地減少穿透率且在視野A的邊緣A1及A2的穿透率為0.5。
此外,因為光學設備的正常光路包括半反射鏡的透過徑路及反射徑路,所以B1-A1間及B2-A2間的穿透率的減少方式容易呈非線形(二次函數的曲線),但也可以呈線性。此外,不侷限於連續的變化,也可以使穿透率以在看時沒有影響的方式分階段地變化。
接著,對具有連續地增加顯示面板發射的光的亮度降低率的功能的光學設備進行說明。這裡說明具有該功能的組件,後面將說明光學設備整體的結構及偏振態的詳細內容。此外,說明正常光路中的入射光的透過及反射以及雜散光的產生,而忽視各組件的主要作用以外的反射、透過及吸收等。
圖4A是不減少亮度的一部分等的光學設備的比較例子,也是示出容易看到雜散光的光學設備的組件的一部分的剖面圖。光學設備包括半反射鏡41、透鏡42、相位差板43、反射偏光板44及透鏡45。注意,示出半反射鏡41設置在透鏡42的一個面上的例子,但是也可以設置在與透鏡42不同的支撐體上。
入射光透過半反射鏡41及透鏡42而被反射偏光板44反射。此時,由於起因於透鏡42的偏振態的破壞,光的一部分透過反射偏光板44及透鏡45而成為雜散光。
在光學設備的中央附近(中心視野附近)產生的雜散光量I
G為入射光量I
0與半反射鏡的穿透率T與透過反射偏光板的光的比率X之積(I
G=I
0・T・X(數學式1))。
此外,在透鏡42的周邊的X值比中央附近高a倍(a>1)時,在透鏡的周邊產生的雜散光量I’
G為入射光量I
0與半反射鏡的穿透率T與透過反射偏光板的光的比率aX之積(I’
G=I
0・T・aX(數學式2))。
在反射偏光板44反射的藉由正常光路的光被半反射鏡41反射而偏振轉換,透過反射偏光板44及透鏡45。
在光學設備的中央附近,透過反射偏光板44的光量I(正常光路的光量)為入射光量I
0、半反射鏡的穿透率T與半反射鏡的反射率(1-T)之積(I=I
0・T・(1-T))。注意,實際上有相當於上述X的損失,但是X為很小的值,在此不考慮。
因為正常光路的光量不依賴於透鏡的位置,所以在透鏡42的周邊透過反射偏光板44的光量I’也是與光量I同樣的(I’=I
0・T・(1-T)(數學式3))。
在此,根據數學式1及數學式2,I’
G=aI
G,這意味著透鏡42的周邊的雜散光量比中央附近高a倍(a>1)。
此外,根據數學式2及數學式3,透鏡42的周邊的雜散光量與正常光路的光量之比為I’
G/I’=(I
0・T・aX)/(I
0・T・(1-T))=aX/(1-T)。
接著,作為本發明的一個實施方式的結構例子1,說明圖4B所示的結構。基本結構與圖4A同樣,不同之處在於:在圖4B的半反射鏡41中,周邊部的穿透率(T’)比相當於圖2及圖3所示的中心區域B的中央附近的穿透率(T)小(T>T’)。
為了使半反射鏡41具有上述穿透率,例如,採用如下結構即可:如圖6A的正面圖所示,將相當於中心區域B的區域C的穿透率設定為0.5,向邊緣連續地降低穿透率。注意,也可以藉由使半反射鏡41的穿透率向邊緣變得比0.5高,降低光學設備整體的穿透率,但是根據數學式2雜散光增加,因此半反射鏡41的穿透率向邊緣低於0.5的結構。
半反射鏡41的正常光路的光量為穿透率+反射率=1,即為穿透率T的二次函數,因此中點為極值。也就是說,在穿透率為0.5且反射率為0.5時區域C的穿透率最高。注意,圖2及圖3所示的視野A的邊緣不侷限於半反射鏡41的外周,也可以為半反射鏡41的內側。
上述半反射鏡可以使用灰色調光阻遮罩以在面內有厚度梯度的方式蝕刻在支撐體上形成的金屬膜或介電膜來製造。另外,也可以使用開口尺寸不同的金屬遮罩等多次進行沉積製程來製造。
與數學式1同樣地,在光學設備的中央附近產生的雜散光量I
G為I
G=I
0・T・X(數學式4)。
此外,在透鏡42的周邊X值比中央附近高a倍(a>1)時,雜散光量I’
G為I’
G=I
0・T’・aX(數學式5)。
在此,在基於T>T’而假設T’=mT(0<m<1)時,根據數學式4及數學式5,I’
G=I
0・mT・aX=amI
G。在圖4A所示的結構中I’
G=aI
G且m小於1,因此可以說圖4B所示的結構的在透鏡42的周邊產生的雜散光量少於圖4A所示的比較例子。
與圖4A的比較例子同樣地,在光學設備的中央附近,透過反射偏光板44的光量I(正常光路的光量)為I=I
0・T・(1-T)。
此外,在透鏡42的周邊透過反射偏光板44的光量I’為I’=I
0・T’・(1-T’)(數學式6)。
此外,根據數學式5及數學式6,在透鏡42的周邊的雜散光量與正常光路的光量之比為I’
G/I’=(I
0・T’・aX)/(I
0・T’・(1-T’))=aX/(1-T’)=aX/(1-mT)。在圖4A的結構中I’
G/I’=aX/(1-T)且m小於1,因此可以說圖4B所示的結構的在透鏡42的周邊的對正規光量的雜散光量的比率小於圖4A所示的比較例子。
就是說,可以在圖4B所示的結構中使透鏡42的周邊部的雜散光量少於圖4A所示的比較例子。此外,在周邊部的正常光路的光量少於比較例子,但是可以使對正常光路的光量的雜散光的比率小於比較例子。由此,可以提高顯示的可見度。
接著,作為本發明的一個實施方式的結構例子2,說明圖5A所示的結構。光學設備的基本結構是與圖4A同樣,使用以從中央附近至邊緣增加亮度降低率的方式加工原始影像的資料而得的顯示影像作為入射光。在此,在中央附近的入射光量為I
0且在周邊部的入射光量為I
1(I
0>I
1)。
與數學式1同樣地,在光學設備的中央附近產生的雜散光量I
G為I
G=I
0・T・X(數學式7)。
此外,在透鏡42的周邊X值比中央附近高a倍(a>1)時,雜散光量I’
G為I’
G=I
1・T・aX(數學式8)。
在此,在基於I
0>I
1而假設I
1=mI
0(0<m<1)時,根據數學式7及數學式8,I’
G=mI
0・T・aX=amI
G。在圖4A所示的比較例子中I’
G=aI
G且m小於1,因此可以說圖5A所示的結構的在透鏡42的周邊產生的雜散光量少於圖4A所示的比較例子。
與圖4A同樣地,在光學設備的中央附近,透過反射偏光板44的光量I(正常光路的光量)為I=I
0・T・(1-T)。
此外,在透鏡42的周邊透過反射偏光板44的光量I’為I’=I
1・T・(1-T)=mI
0・T・(1-T)(數學式9)。
此外,根據數學式8及數學式9,在透鏡42的周邊的雜散光量與正常光路的光量之比為I’
G/I’=(I
1・T・aX)/(I
1・T・(1-T))=aX/(1-T)。
就是說,可以在圖5A所示的結構中使透鏡42的周邊部的雜散光量少於圖4A所示的比較例子。此外,在透鏡42的周邊部的正常光路的光量少,但是可以使對正常光路的光量的雜散光的比率不增加而與比較例子相同。由此,可以提高顯示的可見度。
接著,作為本發明的一個實施方式的結構例子3,說明圖5B所示的結構。基本結構是對圖4A追加減光濾光片46的結構。減光濾光片46可以設置在半反射鏡41的入射面一側、反射偏光板44與透鏡45之間或透鏡45的射出面一側。圖5B示出減光濾光片46設置在半反射鏡41的入射面一側的例子。
注意,在減光濾光片46設置在透鏡42與相位差板43之間的情況下也可以得到減少雜散光量的效果。但是,雜散光在正常光路中多次透過減光濾光片,對正規光量的雜散光量的比率高於其他結構。由此,減光濾光片46較佳為設置在上述位置上。
在減光濾光片46中周邊部的穿透率(F’)小於中央附近的穿透率(F)(F>F’)。為了使減光濾光片46具有上述穿透率時,例如,如圖6B所示,採用相當於中心區域B的區域C的穿透率最高且向邊緣連續地降低穿透率的結構,即可。例如,在區域C的相對穿透率為1時,可以將邊緣的穿透率設定為小於1的值諸如0.5等。注意,圖2及圖3所示的視野A的端部不侷限於減光濾光片46的外周,也可以為減光濾光片46的內側。
在光學設備的中央附近產生的雜散光量I
G為I
G=I
0・F・T・X(數學式10)。
此外,在透鏡的周邊的透過反射偏光板的光的比例比中央附近高a倍(a>1)時,雜散光量I’
G為I’
G=I
0・F’・T・aX(數學式11)。
在此,在基於F>F’而假設為F’=mF(0<m<1)時,根據數學式10及數學式11,I’
G=I
0・mF・T・aX=amI
G。在圖4A所示的比較例子中I’
G=aI
G且m小於1,因此可以說圖5B所示的結構的在透鏡42的周邊產生的雜散光量少於比圖4A所示的比較例子。
在光學設備的中央附近,透過反射偏光板44的光量I(正常光路的光量)為I=I
0・F・T・(1-T)。
此外,在透鏡42的周邊透過反射偏光板44的光量I’為I’=I
0・F’・T・(1-T)=I
0・mF・T・(1-T)(數學式12)。
此外,根據數學式11及數學式12,在透鏡42的周邊的雜散光量與正常光路的光量之比為I’
G/I’=(I
0・F’・T・aX)/(I
0・F’・T・(1-T))=aX/(1-T)。
就是說,可以在圖5B所示的結構中使透鏡42的周邊部的雜散光量少於圖4A所示的比較例子。此外,在透鏡42的周邊部的正常光路的光量少,但是可以不增加對正常光路的光量的雜散光的比率而與比較例子相同。由此,可以提高顯示的可見度。
此外,在圖4A至圖5B中,說明透過反射偏光板44的雜散光(I
G、I’
G),但是有時如圖7A所示那樣在透鏡42的表面(第二面)反射的光I
SR也成為雜散光。當透鏡42的第一面上形成有半反射鏡41的情況下,在正常光路中光透過透鏡42的第二面上的次數為3次,因此容易受到表面反射的影響。
由此,如圖7B所示,在起因於光I
SR的雜散光多時,也可以在透鏡42的第二面上設置半反射鏡41。藉由採用圖7B所示的結構,光透過透鏡42的第二面上的次數為1次,因此不容易受到表面反射的影響,所以可以減少雜散光。圖7B所示的結構可以應用於圖4B至圖5C所示的結構。
圖8是說明包括顯示裝置30及光學設備40的電子裝置的圖,以虛線表示光路的一部分。另外,為了明確起見,分離示出可以以彼此接近的方式配置的幾個組件。注意,在此,主要對使用在圖4B中說明的結構的情況進行說明。
用戶藉由將眼睛10靠近光學設備40附近可以看到顯示裝置30所顯示的影像。用戶在藉由光學設備40增大了視角的狀態下看到該影像,由此可以得到沉浸感、真實感。
顯示裝置30具有顯示面板31、直線偏光板32和相位差板33以具有彼此重疊的區域的方式配置的結構。注意,在以下說明中,第一面是各組件所具有的一個面,第二面是與第一面相反一側的面。
例如,可以採用如下結構:顯示面板31的顯示部與直線偏光板32的第一面接近;以及直線偏光板32的第二面與相位差板33的第一面接近。注意,直線偏光板32和相位差板33的組合也被稱為將非偏振光轉換為圓偏振光的圓偏光板。
注意,直線偏光板32及相位差板33也可以不是顯示裝置30的組件而設置在顯示裝置30(顯示面板31)與光學設備40之間。或者,也可以配置在光學設備40的光入射面一側(半反射鏡41的入射面一側)作為光學設備40的組件。或者,直線偏光板32和相位差板33分別也可以是顯示裝置30和光學設備40的組件。
光學設備40具有半反射鏡41、透鏡42、相位差板43、反射偏光板44和透鏡45彼此重疊的區域。此外,透鏡42及透鏡45的光軸以與顯示面板31的顯示部垂直相交的方式配置。此外,在設置減光濾光片46時,較佳為設置在半反射鏡41的入射面一側、反射偏光板44與透鏡45之間或透鏡45的射出面一側。在圖8中,示出減光濾光片46設置在半反射鏡41的入射面一側的例子。
注意,“垂直”是指兩條直線形成85°以上且95°以下的角度的狀態。在此,兩條直線中的一方表示透鏡42及透鏡45的光軸,另一方表示平行於顯示部(顯示面)的直線。
例如,可以採用半反射鏡41的第一面與透鏡42的第一面接近的結構。另外,可以採用如下結構:相位差板43的第一面與反射偏光板44的第一面接近;以及反射偏光板44的第二面與透鏡45的第一面接近。
另外,為了確保所需的光路長度,也可以分離配置半反射鏡41和透鏡42。另外,也可以接近配置透鏡42和相位差板43。
注意,為了實現上述一個組件與另一個組件接近的結構,較佳為使用對所利用的光的波長(例如,可見光的波長範圍或者藍色光至紅色光的波長範圍)具有高穿透率並沒有特定偏振光的吸收及雙折射的光學黏合劑將各組件貼合在一起。或者,也可以藉由不用貼合而用塗佈等方法形成接觸於一個組件上的另一個組件。或者,也可以不在一個組件與另一個組件之間配置黏合劑等而接觸設置兩者。或者,也可以在兩者之間設置空隙。
注意,在如圖8所示地分離配置顯示裝置30及光學設備40的各組件時也可以得到本發明的一個實施方式的效果。
從顯示面板31發射的部分光透過直線偏光板32、相位差板33、半反射鏡41、透鏡42及相位差板43而被反射偏光板44反射。被反射偏光板44反射的光透過相位差板43及透鏡42,再被半反射鏡41反射。被半反射鏡41反射的光透過透鏡42、相位差板43、反射偏光板44及透鏡45,而被集聚且射出到眼睛10。
如此,藉由在光學設備40內反復進行反射可以確保光路長度,所以可以實現焦點距離短的光學系統。
作為顯示面板31可以使用包括液晶元件的液晶面板、包括有機EL元件的有機EL面板或包括Micro LED(Light Emitting Diode)的LED面板等。尤其較佳為使用自發光型且容易形成高清晰顯示部的有機EL面板。注意,在本說明書等中,Micro LED是指晶片面積為10000μm
2以下的發光二極體。另外,在LED面板中,不侷限於Micro LED,例如也可以使用晶片面積大於10000μm
2且為1mm
2以下的發光二極體(也稱為Mini LED)。
直線偏光板32可以從在360°全方向上振動的光提取一個直線偏振光。注意,在本實施方式中,以直線偏光板32的透過軸為0°進行說明,但是0°不是絕對值,而是基準值。也就是說,將由直線偏光板32提取的直線偏振光的偏振面作為0°。因此,例如,本實施方式中的90°直線偏振光是指將由直線偏光板32提取的直線偏振光的偏振面旋轉90°的直線偏振光。
相位差板33具有將直線偏振光轉換為圓偏振光的功能。在此,作為相位差板33使用λ/4片(1/4波片)。以λ/4片的慢軸與從直線偏光板32發射的直線偏振軸所成的角度為45°的方式將λ/4片重疊於直線偏光板32,由此成為右旋的圓偏振光(右圓偏振光)。另外,以λ/4片的慢軸與從直線偏光板32發射的直線偏振軸所成的角度為-45°的方式將λ/4片重疊於直線偏光板32,由此成為左旋的圓偏振光(左圓偏振光)。在本發明的一個實施方式中,只要與後述反射偏光板44的特性的組合妥當,就可以採用右圓偏振光或左圓偏振光。
作為半反射鏡41,例如可以採用如下結構:將可見光穿透率高的光學玻璃或光學樹脂材料用於支撐體;以及將設置金屬膜或介電質膜的面用作反射面。作為半反射鏡41可以使用圖6A中說明的結構。
另外,半反射鏡41的反射面較佳為具有正屈光力以使光向眼睛10的方向集聚。因此,用於半反射鏡41的反射作用的面較佳為凹曲面。這裡示出如下例子:將凸彎月透鏡用作透鏡42且其一個面設置有半反射鏡41。另外,半反射鏡41也可以設置在與透鏡42不同的支撐體。
作為透鏡42可以使用凸透鏡。雖然圖8示出作為透鏡42使用凸彎月透鏡的例子,但透鏡42不侷限於上述例子。例如,也可以由一個或多個平凸透鏡構成透鏡42。另外,作為透鏡42也可以使用雙凸透鏡。或者,作為透鏡42也可以採用組合選自雙凸透鏡、平凸透鏡、雙凹透鏡、平凹透鏡、凸彎月透鏡和凹彎月透鏡中的多個透鏡的結構。另外,透鏡42不侷限於球面透鏡,也可以是非球面透鏡。
注意,透鏡45也可以使用與透鏡42同樣的透鏡。另外,光學設備40中也可以設置有透鏡42、45以外的透鏡。
相位差板43具有可逆性地轉換直線偏振光和圓偏振光的功能。與相位差板33同樣,作為相位差板43可以使用λ/4片(1/4波片)。
反射偏光板44可以透過其振動方向與該反射偏光板44的透過軸一致的直線偏振光並反射其振動方向與該反射偏光板44的透過軸正交的直線偏振光。作為反射偏光板,例如可以使用線柵偏光板或介電多層膜等。
使用圖8所示的光路說明上述光學設備40的偏振態的詳細內容。
從顯示面板31發射的在360°全方向上振動的光入射到直線偏光板32。直線偏光板32的透過軸為0°,而從直線偏光板32發射0°直線偏振光。
從直線偏光板32發射的0°直線偏振光被相位差板33轉換為右圓偏振光。從相位差板33發射的右圓偏振光透過半反射鏡41入射到透鏡42。
從透鏡42發射的右圓偏振光被入射到相位差板43,而被轉換為0°直線偏振光。從相位差板43發射的0°直線偏振光被反射軸0°的反射偏光板44反射並被入射到相位差板43,而被轉換為右圓偏振光。
從相位差板43發射的右圓偏振光透過透鏡42被半反射鏡41反射而反轉為左圓偏振光。被半反射鏡41反轉的左圓偏振光透過透鏡42而入射到相位差板43,而被轉換為90°直線偏振光。從相位差板43發射的90°直線偏振光透過透過軸90°的反射偏光板44及透鏡45,而被入射到眼睛10。
如此,藉由利用直線偏振光和圓偏振光以及半反射鏡和反射偏光板,可以選擇性地進行反射及透過。由此,可以在有限的空間內確保光路長度,而可以縮短光學設備的焦點距離。
注意,雖然上面說明作為透過半反射鏡41而入射到透鏡42的光使用右圓偏振光的例子,但是也可以使用左圓偏振光。
注意,圖8所示的顯示裝置30及光學設備40的結構是一個例子,也可以採用其他結構。
圖9A是說明本發明的一個實施方式的電子裝置所包括的顯示面板31的圖。顯示面板31包括像素陣列74、電路75及電路76。像素陣列74包括配置在列方向及行方向上的像素70。
像素70可以包括多個子像素71。子像素71具有發射用來進行顯示的光的功能。
注意,在本說明書中,雖然為了方便起見將一個“像素”中進行獨立工作的最小單位定義為“子像素”而進行說明,但是也可以將“像素”換成“區域”,將“子像素”換成“像素”。
子像素71包括發射可見光的發光器件。作為發光器件,較佳為使用OLED(Organic Light Emitting Diode)或QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode)等EL元件。作為EL元件所包含的發光物質,可以舉出發射螢光的物質(螢光材料)、發射磷光的物質(磷光材料)、呈現熱活化延遲螢光的物質(熱活化延遲螢光(Thermally activated delayed fluorescence:TADF)材料)、無機化合物(量子點材料等)等。此外,作為發光器件,也可以使用Micro LED等LED。
電路75及電路76是用來驅動子像素71的驅動電路。電路75可以用作源極驅動電路,電路76可以用作閘極驅動電路。作為電路75及電路76,例如可以使用移位暫存器電路等。
另外,如圖9B所示,也可以採用如下結構:層77中設置有電路75及電路76;層78中設置有像素陣列74;以及層77與層78重疊。藉由採用該結構,可以形成邊框窄的顯示裝置。
另外,藉由將驅動電路設置在像素陣列74的下層,可以縮短佈線長度並減小佈線電容。由此,可以實現能夠實現高速工作和低功耗工作的顯示面板。
另外,如圖9B所示,藉由分割配置電路75及電路76,可以部分驅動像素陣列74。例如,可以在像素陣列74中部分改寫影像資料。另外,可以以不同的工作頻率對像素陣列74的一部分進行工作。
注意,圖9B所示的電路75及電路76的配置、面積只是一個例子,可以適當地改變。另外,電路75及電路76的一部分也可以形成在與像素陣列74相同的層中。另外,層77也可以設置有記憶體電路、運算電路及通訊電路等電路。
在該結構中,例如可以層77設置在單晶矽基板,電路75及電路76可以使用通道形成區域中包含矽的電晶體(以下,Si電晶體)形成,並且設置在層78中的像素陣列74所包括的像素電路可以使用通道形成區域中包含金屬氧化物的電晶體(以下,OS電晶體)形成。OS電晶體可以使用薄膜並層疊形成在Si電晶體上。
注意,如圖9C所示,也可以在層77與層78之間包括設置有OS電晶體的層79。在層79中可以使用OS電晶體形成像素陣列74所包括的像素電路的一部分。或者,可以使用OS電晶體形成電路75及電路76的一部分。或者,可以使用OS電晶體形成可設置在層77中的記憶體電路、運算電路及通訊電路等電路的一部分。
圖10A及圖10B是示出包括圖1所示的顯示裝置30及光學設備40的眼鏡型裝置的例子的圖。在此,將顯示裝置30和光學設備40組合為顯示單元92並以虛線表示。眼鏡型裝置包括兩個顯示單元92,根據用途有時也被稱為VR眼鏡等。
兩個顯示單元92以透鏡45的表面露出於內側的方式安裝在外殼90中。一個顯示單元92是右眼顯示單元,另一個顯示單元92是左眼顯示單元,藉由用各顯示單元92分別顯示對應於視差的影像,用戶可以感到影像的立體感。
另外,外殼90或帶子91也可以設置有輸入端子及輸出端子。可以將供應來自影像輸出設備等的影像信號或用於對設置在外殼90內的電池進行充電的電力等的電纜連線到輸入端子。輸出端子例如被用作聲音輸出端子,可以與耳機或頭戴式耳機等連接。另外,在能夠藉由無線通訊輸出聲音資料的情況或從外部的影像輸出設備輸出聲音的情況下,也可以不設置該聲音輸出端子。
另外,外殼90或帶子91的內部也可以設置有無線通訊模組及記憶體模組等。可以藉由無線通訊模組進行無線通訊下載收看的內容而將其儲存於記憶體模組。由此,用戶可以在離線下隨時收看已下載的內容。
另外,外殼90內也可以設置有視線檢測感測器。例如,顯示如電源開啟、電源關閉、休眠、音量調節、頻道改變、功能表顯示、選擇、決定、返回等操作按鈕以及如視頻的播放、停止、暫停、快進、快退等操作按鈕而給用戶看到該操作按鈕,由此可以進行各操作。
藉由將本發明的一個實施方式的光學設備40用於眼鏡型裝置,可以實現小型、薄型、功耗低且可靠性高的電子裝置。
本實施方式的至少一部分可以與本說明書所記載的其他實施方式適當地組合而實施。
實施方式2
在本實施方式中,說明可用於本發明的一個實施方式的電子裝置的顯示面板的結構例子。以下所示的顯示面板可以被用作實施方式1的顯示面板31。
本發明的一個實施方式是包括發光元件(也稱為發光器件)的顯示面板。顯示面板包括發光顏色不同的兩個以上的像素。像素各自包括發光元件。發光元件各自包括一對電極及該一對電極間的EL層。發光元件較佳為有機EL元件(有機電場發光元件)。發光顏色不同的兩個以上的發光元件各自包括包含不同發光材料的EL層。例如,藉由包括分別發射紅色(R)、綠色(G)或藍色(B)的光的三種發光元件,可以實現全彩色顯示面板。
在製造包括發光顏色不同的多個發光元件的顯示面板時,需要將至少包含發光材料的層(發光層)分別形成為島狀。這裡,已知在分別形成EL層的一部分或全部時,利用使用金屬遮罩等陰影遮罩的蒸鍍法形成島狀有機膜的方法。然而,這方法由於金屬遮罩的精度、金屬遮罩與基板的錯位、金屬遮罩的撓曲以及蒸氣散射等所導致的沉積了的膜的輪廓變大等的各種影響,而島狀有機膜的形狀及位置與設計時的形狀及位置產生偏差,難以實現顯示面板的高清晰化及高開口率化。此外,在蒸鍍中,有時因層的輪廓模糊而端部的膜厚度變小。就是說,有時根據位置而島狀發光層的膜厚度不同。另外,當製造大型且高解析度或高清晰的顯示面板時,有如下擔擾:由於金屬遮罩的低尺寸精度及熱等所引起的變形,製造良率下降。因此,已進行如下措施:藉由採用Pentile排列等特殊像素排列方式而類比地提高清晰度(也稱為像素密度)。
注意,在本說明書等中,島狀是指同一製程中使用同一材料形成的兩個以上的層物理分離的狀態。例如,島狀發光層是指該發光層與相鄰的發光層物理分離的狀態。
在本發明的一個實施方式中,不使用高精細金屬遮罩(FMM:Fine Metal Mask)等陰影遮罩而利用光微影法將EL層加工為微細圖案。因此,可以實現目前難以實現的具有高清晰度和高開口率的顯示面板。另外,由於可以分別製造EL層,所以可以實現非常鮮明且對比度高的顯示品質高的顯示面板。另外,例如,也可以使用金屬遮罩和光微影法的兩者將EL層加工為微細圖案。
另外,可以物理性地分離EL層的一部分或全部。由此,可以抑制經由相鄰的發光元件共通使用的層(也稱為共用層)的發光元件間的洩漏電流。因此,可以抑制因非意圖性的發光而發生的串擾,從而可以實現對比度非常高的顯示面板。尤其是,可以實現在低亮度下電流效率高的顯示面板。
本發明的一個實施方式也可以實現組合白色發光的發光元件和濾色片的顯示面板。在此情況下,可以將相同結構的發光元件用於發射不同顏色的光的像素(子像素)中的各發光元件,各發光元件中的所有層都可以用作共用層。再者,也可以藉由利用光微影法的製程分離各EL層的一部分或全部。由此,可以抑制經由共用層的洩漏電流而可以實現對比度高的顯示面板。尤其是,在具有隔著導電性高的中間層層疊多個發光層的串聯結構的元件中,可以有效地防止經由該中間層的洩漏電流,所以可以實現兼具高亮度、高清晰度及高對比的顯示面板。
當利用光微影法加工EL層時,有時因發光層的一部分露出導致劣化。因此,較佳為設置至少覆蓋島狀發光層的側面的絕緣層。該絕緣層也可以覆蓋島狀EL層的頂面的一部分。該絕緣層較佳為使用對水及氧具有阻擋性的材料。例如,可以使用不容易使水或氧擴散的無機絕緣膜。由此,可以抑制EL層的劣化而可以實現可靠性高的顯示面板。
另外,在相鄰的兩個發光元件間有不設置有各發光元件的EL層的區域(凹部)。在以覆蓋該凹部的方式形成共用電極或者共用電極及共用層的情況下,有時發生共用電極因EL層端部的步階而分離的現象(也稱為斷開),導致EL層上的共用電極被絕緣。於是,較佳為採用使用被用作平坦化膜的樹脂層填充位於相鄰的兩個發光元件間的局部性的步階的結構(也稱為LFP:Local Filling Planarization)。該樹脂層被用作平坦化膜。由此,可以抑制共用層或共用電極的斷開而可以實現可靠性高的顯示面板。
以下,參照圖式說明本發明的一個實施方式的顯示面板的更具體的結構例子。
[結構例子1]
圖11A示出本發明的一個實施方式的顯示面板100的俯視示意圖。顯示面板100在基板101上包括多個呈現紅色的發光元件110R、多個呈現綠色的發光元件110G及多個呈現藍色的發光元件110B。在圖11A中為了便於區別各發光元件,在各發光元件的發光區域內附上符號“R”、“G”、“B”。
發光元件110R、發光元件110G及發光元件110B都以矩陣狀排列。圖11A示出同一顏色的發光元件在一個方向上排列的所謂條紋排列。注意,發光元件的排列方法不侷限於此,還可以使用S條紋排列、Delta排列、拜耳排列、鋸齒形(zigzag)排列等排列方法,也可以使用Pentile排列、Diamond排列等。
作為發光元件110R、發光元件110G、發光元件110B,較佳為使用OLED(Organic Light Emitting Diode:有機發光二極體)或QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode:量子點發光二極體)。作為EL元件所包含的發光物質,除了有機化合物之外還可以使用無機化合物(量子點材料等)。
另外,圖11A示出與共用電極113電連接的連接電極111C。連接電極111C被供應用來對共用電極113供應的電位(例如,陽極電位或陰極電位)。連接電極111C設置在發光元件110R等排列的顯示區域的外側。
連接電極111C可以沿著顯示區域的外周設置。例如,既可以沿著顯示區域的外周的一個邊設置,又可以橫跨顯示區域的外周的兩個以上的邊設置。就是說,在顯示區域的頂面形狀為長方形的情況下,連接電極111C的頂面形狀可以為帶狀(長方形)、L字狀、“冂”字狀(方括號狀)或四角形等。注意,在本說明書等中,頂面形狀是指看平面時的形狀,即從上方看的形狀。
圖11B、圖11C分別是對應於圖11A中的點劃線A1-A2及點劃線A3-A4的剖面示意圖。圖11B示出發光元件110R、發光元件110G及發光元件110B的剖面示意圖,圖11C示出連接電極111C與共用電極113連接的連接部140的剖面示意圖。
發光元件110R包括像素電極111R、有機層112R、共用層114及共用電極113。發光元件110G包括像素電極111G、有機層112G、共用層114及共用電極113。發光元件110B包括像素電極111B、有機層112B、共用層114及共用電極113。發光元件110R、發光元件110G、發光元件110B共通使用共用層114及共用電極113。
發光元件110R所包括的有機層112R包含至少發射紅色光的發光有機化合物。發光元件110G所包括的有機層112G包含至少發射綠色光的發光有機化合物。發光元件110B所包括的有機層112B包含至少發射藍色光的發光有機化合物。有機層112R、有機層112G及有機層112B各自也可以被稱為EL層,至少包括具有發光物質的層(發光層)。
以下,在說明發光元件110R、發光元件110G及發光元件110B之間共同的內容時有時將其稱為發光元件110進行說明。同樣地,在說明有機層112R、有機層112G及有機層112B等用字母進行區別的組件之間共同的內容時,有時用省略字母的符號進行說明。
有機層112及共用層114可以分別獨立包括電子注入層、電子傳輸層、電洞注入層和電洞傳輸層中的一個以上。例如,有機層112從像素電極111一側層疊有電洞注入層、電洞傳輸層、發光層、電子傳輸層的疊層結構,並且共用層114包括電子注入層。
像素電極111R、像素電極111G及像素電極111B都設置在每個發光元件中。另外,共用電極113及共用層114設置為各發光元件共通使用的一個層。作為各像素電極和共用電極113中的任一方使用對可見光具有透光性的導電膜且另一方使用具有反射性的導電膜。藉由使各像素電極具有透光性且使共用電極113具有反射性可以實現底面發射型(底部發射結構)的顯示面板,與此相反,藉由使各像素電極具有反射性且使共用電極113具有透光性可以實現頂面發射型(頂部發射結構)的顯示面板。另外,藉由使各像素電極和共用電極113的兩者具有透光性,也可以實現雙面發射型(雙面發射結構)的顯示面板。
在共用電極113上以覆蓋發光元件110R、發光元件110G及發光元件110B的方式設置保護層121。保護層121具有防止水等的雜質從上方擴散到各發光元件的功能。
像素電極111的端部較佳為具有錐形形狀。在像素電極111的端部具有錐形形狀時,沿著像素電極111的端部設置的有機層112也可以具有錐形形狀。藉由使像素電極111的側面具有錐形形狀,可以提高跨著像素電極111的端部設置的有機層112的覆蓋性。另外,藉由使像素電極111的側面具有錐形形狀,可以藉由洗滌處理等容易去除製程中的異物(例如,灰塵或微粒等),所以是較佳的。
注意,在本說明書等中,錐形形狀是指組件的側面的至少一部分相對於基板面傾斜地設置的形狀。例如,較佳為具有傾斜的側面和基板面(也稱為錐角)小於90°的區域。
有機層112利用光微影法被加工為島狀。因此,有機層112在其端部具有頂面與側面所成的角近於90°的形狀。另一方面,使用FMM等形成的有機膜的膜厚度有越接近端部越減薄的傾向,例如其頂面在1μm以上且10μm以下的範圍中形成為坡狀,因此難以區別頂面與側面。
相鄰的兩個發光元件間設置有絕緣層125、樹脂層126及層128。
在相鄰的兩個發光元件間,各有機層112的側面隔著樹脂層126彼此相對。樹脂層126位於相鄰的兩個發光元件間且以填充各有機層112的端部和兩個有機層112間的區域的方式設置。樹脂層126的頂面具有平滑的凸狀形狀,以覆蓋樹脂層126的頂面的方式設置共用層114及共用電極113。
樹脂層126被用作填充位於相鄰的兩個發光元件間的步階的平坦化膜。藉由設置樹脂層126,可以防止共用電極113因有機層112的端部的步階被分離的現象(也稱為斷開)導致有機層112上的共用電極113被絕緣。
作為樹脂層126,可以適合使用包含有機材料的絕緣層。例如,作為樹脂層126可以使用丙烯酸樹脂、聚醯亞胺樹脂、環氧樹脂、亞胺樹脂、聚醯胺樹脂、聚醯亞胺醯胺樹脂、矽酮樹脂、矽氧烷樹脂、苯并環丁烯類樹脂、酚醛樹脂及上述樹脂的前驅物等。另外,作為樹脂層126,也可以使用聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇縮丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚甘油、普魯蘭、水溶性纖維素或者醇可溶性聚醯胺樹脂等有機材料。
另外,作為樹脂層126,也可以使用感光性樹脂。作為感光性樹脂也可以使用光阻劑。感光性樹脂可以使用正型材料或負型材料。
樹脂層126也可以包含吸收可見光的材料。例如,樹脂層126本身可以由吸收可見光的材料構成,樹脂層126也可以包含吸收可見光的顏料。作為樹脂層126,例如可以使用如下樹脂:能夠用於可被用作透過紅色、藍色或綠色的光且吸收其他光的濾色片的樹脂;或者作為顏料包含碳黑且被用作黑矩陣的樹脂;等。
絕緣層125與有機層112的側面接觸。另外,絕緣層125覆蓋有機層112的上端部。另外,絕緣層125的一部分與基板101的頂面接觸。
絕緣層125位於樹脂層126與有機層112間且被用作防止樹脂層126接觸於有機層112的保護膜。在有機層112與樹脂層126接觸時,有可能由於形成樹脂層126時使用的有機溶劑等而有機層112被溶解。因此,藉由在有機層112與樹脂層126間設置絕緣層125,可以保護有機層112的側面。
絕緣層125可以為包含無機材料的絕緣層。作為絕緣層125,可以使用氧化絕緣膜、氮化絕緣膜、氧氮化絕緣膜及氮氧化絕緣膜等無機絕緣膜。絕緣層125可以為單層結構,也可以為疊層結構。作為氧化絕緣膜,可以舉出氧化矽膜、氧化鋁膜、氧化鎂膜、銦鎵鋅氧化物膜、氧化鎵膜、氧化鍺膜、氧化釔膜、氧化鋯膜、氧化鑭膜、氧化釹膜、氧化鉿膜及氧化鉭膜等。作為氮化絕緣膜,可以舉出氮化矽膜及氮化鋁膜等。作為氧氮化絕緣膜,可以舉出氧氮化矽膜、氧氮化鋁膜等。作為氮氧化絕緣膜,可以舉出氮氧化矽膜、氮氧化鋁膜等。尤其是,藉由將利用ALD法形成的氧化鋁膜、氧化鉿膜等氧化金屬膜、氧化矽膜等無機絕緣膜用於絕緣層125,可以形成針孔較少且保護EL層功能優異的絕緣層125。
在本說明書等中,“氧氮化物”是指在其組成中氧含量多於氮含量的材料,而“氮氧化物”是指在其組成中氮含量多於氧含量的材料。例如,在記載為“氧氮化矽”時指在其組成中氧含量多於氮含量的材料,而在記載為“氮氧化矽”時指在其組成中氮含量多於氧含量的材料。
絕緣層125可以利用濺射法、CVD法、PLD法、ALD法等形成。絕緣層125較佳為利用覆蓋性良好的ALD法形成。
另外,也可以藉由在絕緣層125與樹脂層126之間設置反射膜(例如,包含選自銀、鈀、銅、鈦和鋁等中的一個或多個的金屬膜)而使上述反射膜反射發光層所發射的光。由此,可以進一步提高光提取效率。
層128是用來在蝕刻有機層112時保護有機層112的保護層(也稱為遮罩層、犧牲層)的一部分殘留的部分。層128可以使用可用於上述絕緣層125的材料。尤其是,層128及絕緣層125較佳為都使用相同材料,由此可以使用相同的用來進行加工的裝置等。
尤其是,由於利用ALD法形成的氧化鋁膜、氧化鉿膜等氧化金屬膜、氧化矽膜等無機絕緣膜是針孔較少的膜,所以保護EL層的功能優異,因此可以適合用於絕緣層125及層128。
保護層121例如可以具有至少包括無機絕緣膜的單層結構或疊層結構。作為無機絕緣膜,例如可以舉出氧化矽膜、氧氮化矽膜、氮氧化矽膜、氮化矽膜、氧化鋁膜、氧氮化鋁膜、氧化鉿膜等的氧化物膜或氮化物膜。或者,作為保護層121也可以使用銦鎵氧化物、銦鋅氧化物、銦錫氧化物、銦鎵鋅氧化物等的半導體材料或導電材料。
作為保護層121也可以使用無機絕緣膜與有機絕緣膜的疊層膜。例如,較佳為在一對無機絕緣膜間夾持有機絕緣膜。另外,有機絕緣膜較佳為被用作平坦化膜。因此,可以使有機絕緣膜的頂面平坦,所以其上的無機絕緣膜的覆蓋性提高,由此可以提高阻擋性。另外,保護層121的頂面變平坦,所以當在保護層121的上方設置結構物(例如,濾色片、觸控感測器的電極或透鏡陣列等)時可以減少起因於下方結構的凹凸形狀的影響,所以是較佳的。
圖11C示出連接電極111C與共用電極113電連接的連接部140。在連接部140中,在連接電極111C上,絕緣層125及樹脂層126中設置有開口部。在該開口部,連接電極111C與共用電極113電連接。
注意,圖11C示出連接電極111C與共用電極113電連接的連接部140,但是也可以在連接電極111C上隔著共用層114設置共用電極113。尤其是,在作為共用層114使用載子注入層的情況等下,用於該共用層114的材料的電阻率充分低且其膜厚度也很薄,所以在很多情況下共用層114位於連接部140也沒有問題。由此,可以使用相同陰影遮罩形成共用電極113及共用層114,所以可以降低製造成本。
[結構例子2]
以下,說明部分結構與上述結構例子1不同的顯示面板。注意,關於與上述結構例子1相同的部分有時參照上述結構例子1而省略說明。
圖12A是顯示面板100a的剖面示意圖。顯示面板100a與顯示面板100的主要不同之處在於:發光元件的結構;以及前者包括彩色層。
顯示面板100a包括呈現白色光的發光元件110W。發光元件110W包括像素電極111、有機層112W、共用層114及共用電極113。有機層112W呈現白色發光。例如,有機層112W可以包含發光顏色處於補色關係的兩種以上的發光材料。例如,有機層112W可以包含發射紅色光的發光有機化合物、發射綠色光的發光有機化合物以及發射藍色光的發光有機化合物。另外,也可以包含發射藍色光的發光有機化合物以及發射黃色光的發光有機化合物。
在相鄰的兩個發光元件110W之間,各有機層112W分離。由此,可以抑制藉由有機層112W流過相鄰的發光元件110W間的洩漏電流,而可以抑制起因於該洩漏電流的串擾。因此,可以實現對比度及顏色再現性高的顯示面板。
保護層121上設置有用作平坦化膜的絕緣層122,絕緣層122上設置有彩色層116R、彩色層116G及彩色層116B。
作為絕緣層122,可以使用有機樹脂膜或頂面被平坦化的無機絕緣膜。因為絕緣層122為彩色層116R、彩色層116G及彩色層116B的被形成面,所以在絕緣層122的頂面平坦時可以使彩色層116R等的厚度均勻,由此可以提高的色純度。注意,當彩色層116R等的厚度不均勻時,吸光量根據彩色層116R的中的區域而不同,由此有可能導致色純度下降。
[結構例子3]
圖12B是顯示面板100b的剖面示意圖。
發光元件110R包括像素電極111、導電層115R、有機層112W及共用電極113。發光元件110G包括像素電極111、導電層115G、有機層112W及共用電極113。發光元件110B包括像素電極111、導電層115B、有機層112W及共用電極113。導電層115R、導電層115G及導電層115B都具有透光性並被用作光學調整層。
藉由將反射可見光的膜用作像素電極111並將對可見光具有反射性和透過性的兩者的膜用作共用電極113,可以實現微腔諧振器(微腔)結構。此時,藉由以實現最合適的光路長度的方式調整導電層115R、導電層115G及導電層115B的厚度,即便使用呈現白色發光的有機層112也可以從發光元件110R、發光元件110G和發光元件110B分別提取不同的波長的光得到加強的光。
並且,藉由在發光元件110R、發光元件110G和發光元件110B的光路上分別設置彩色層116R、彩色層116G和彩色層116B,可以提取色純度高的光。
另外,設置有覆蓋像素電極111、導電層115R、導電層115G及導電層115B的端部的絕緣層123。絕緣層123的端部較佳為具有錐形形狀。藉由設置絕緣層123,可以提高形成在其上的有機層112W、共用電極113及保護層121等的覆蓋性。
有機層112W及共用電極113分別作為一連續的膜共同設置在各發光元件中。藉由採用這種結構,可以大幅度簡化顯示面板的製程,所以是較佳的。
在此,像素電極111的端部較佳為具有幾乎垂直的形狀。由此,可以在絕緣層123的表面形成傾斜陡峭的部分,而可以在覆蓋該部分的有機層112W的一部分形成厚度薄的部分,或者可以分離有機層112W的一部分。由此,可以不進行利用光微影法等的有機層112W的加工而抑制藉由有機層112W產生在相鄰的發光元件間的洩漏電流。
以上說明顯示面板的結構例子。
[像素的佈局]
以下,主要說明與圖11A不同的像素佈局。對發光元件(子像素)的排列沒有特別的限制,可以採用各種排列方法。
作為子像素的頂面形狀,例如可以舉出三角形、四角形(包括長方形、正方形)、五角形等多角形、這些多角形的帶圓角的形狀、橢圓形或圓形等。在此,子像素的頂面形狀相當於發光元件的發光區域的頂面形狀。
圖13A所示的像素150採用S條紋排列。圖13A所示的像素150由發光元件110a、110b、110c這三個子像素構成。例如,發光元件110a、發光元件110b及發光元件110c可以分別為藍色的發光元件、紅色的發光元件及綠色的發光元件。
圖13B所示的像素150包括具有帶圓角的近似梯形或近似三角形的頂面形狀的發光元件110a、具有帶圓角的近似梯形或近似三角形的頂面形狀的發光元件110b以及具有帶圓角的近似四角形或近似六角形的頂面形狀的發光元件110c。此外,發光元件110a的發光面積比發光元件110b大。如此,各發光元件的形狀及尺寸可以分別獨立決定。例如,包括可靠性高的發光元件的尺寸可以更小。例如,發光元件110a、發光元件110b及發光元件110c可以分別為綠色的發光元件、紅色的發光元件及藍色的發光元件。
圖13C所示的像素124a、124b採用Pentile排列。圖13C示出交替配置包括發光元件110a及發光元件110b的像素124a及包括發光元件110b及發光元件110c的像素124b的例子。例如,發光元件110a、發光元件110b及發光元件110c也可以分別為紅色的發光元件、綠色的發光元件及藍色的發光元件。
圖13D及圖13E所示的像素124a、124b採用Delta排列。像素124a在上行(第一行)包括兩個發光元件(發光元件110a、110b),在下行(第二行)包括一個發光元件(發光元件110c)。像素124b在上行(第一行)包括一個發光元件(發光元件110c),在下行(第二行)包括兩個發光元件(發光元件110a、110b)。例如,發光元件110a、發光元件110b及發光元件110c也可以分別為紅色的發光元件、綠色的發光元件及藍色的發光元件。
圖13D示出各發光元件具有帶圓角的近似四角形的頂面形狀的例子,圖13E示出各發光元件具有圓形的頂面形狀的例子。
圖13F示出各顏色的發光元件配置為鋸齒形狀的例子。明確而言,在俯視圖中,在列方向上排列的兩個發光元件(例如,發光元件110a及發光元件110b或發光元件110b及發光元件110c)的上邊的位置不一致。例如,發光元件110a、發光元件110b及發光元件110c也可以分別為紅色的發光元件、綠色的發光元件及藍色的發光元件。
在光微影法中,被加工的圖案越微細越不能忽視光的繞射所帶來的影響,所以在藉由曝光轉移光罩的圖案時其保真度下降,難以將光阻遮罩加工為所希望的形狀。因此,即使光罩的圖案為矩形,也易於形成帶圓角的圖案。因此,發光元件的頂面形狀有時呈帶圓角的多角形形狀、橢圓形或圓形等。
再者,在本發明的一個實施方式的顯示面板的製造方法中,使用光阻遮罩將EL層加工為島狀。形成在EL層上的光阻膜需要以低於EL層的耐熱溫度的溫度固化。因此,根據EL層的材料的耐熱溫度及光阻劑材料的固化溫度而有時光阻膜的固化不充分。固化不充分的光阻膜在被加工時有時呈遠離所希望的形狀的形狀。其結果是,EL層的頂面形狀有時呈帶圓角的多角形形狀、橢圓形或圓形等。例如,當要形成頂面形狀為正方形的光阻遮罩時,有時形成圓形頂面形狀的光阻遮罩而EL層的頂面形狀呈圓形。
為了使EL層的頂面形狀呈所希望的形狀,也可以利用以設計圖案與轉移圖案一致的方式預先校正遮罩圖案的技術(OPC(Optical Proximity Correction:光學鄰近效應修正)技術)。明確而言,在OPC技術中,對遮罩圖案上的圖形角部等追加校正用圖案。
以上說明了像素的佈局。
本實施方式的至少一部分可以與本說明書所記載的其他實施方式適當地組合而實施。
實施方式3
在本實施方式中,說明可用於本發明的一個實施方式的電子裝置的顯示面板的其他結構例子。
本實施方式的顯示面板是高清晰顯示面板,這特別適合用於頭戴顯示器等VR用設備以及眼鏡型AR用設備等可戴在頭上的可穿戴裝置的顯示部。
[顯示模組]
圖14A示出顯示模組280的立體圖。顯示模組280包括顯示面板200A及FPC290。注意,顯示模組280所包括的顯示面板不侷限於顯示面板200A,也可以是將在後面說明的顯示面板200B至顯示面板200F中的任一個。
顯示模組280包括基板291及基板292。顯示模組280包括顯示部281。顯示部281是顯示影像的區域。
圖14B示出基板291一側的結構的立體示意圖。基板291上層疊有電路部282、電路部282上的像素電路部283及該像素電路部283上的像素部284。此外,基板291的不與像素部284重疊的部分上設置有用來連接到FPC290的端子部285。端子部285與電路部282藉由由多個佈線構成的佈線部286電連接。
像素部284包括週期性地排列的多個像素284a。圖14B的右側示出一個像素284a的放大圖。像素284a包括發射紅色光的發光元件110R、發射綠色光的發光元件110G以及發射藍色光的發光元件110B。
像素電路部283包括週期性地排列的多個像素電路283a。一個像素電路283a控制一個像素284a所包括的三個發光器件的發光。一個像素電路283a可以包括控制一個發光器件的發光的三個電路。例如,像素電路283a可以採用對於一個發光器件至少具有一個選擇電晶體、一個電流控制用電晶體(驅動電晶體)和電容器的結構。此時,選擇電晶體的閘極被輸入閘極信號,源極被輸入源極信號。由此,可以實現主動矩陣型顯示面板。
電路部282包括用於驅動像素電路部283的各像素電路283a的電路。例如,較佳為包括閘極線驅動電路和源極線驅動電路中的一者或兩者。此外,還可以具有運算電路、記憶體電路和電源電路等中的至少一個。另外,設置在電路部282中的電晶體也可以構成像素電路283a的一部分。就是說,也可以由像素電路部283所包括的電晶體及電路部282所包括的電晶體構成像素電路283a。
FPC290用作從外部向電路部282供應視頻信號或電源電位等的佈線。此外,也可以在FPC290上安裝IC。
顯示模組280可以採用像素部284的下側重疊設置有像素電路部283和電路部282中的一者或兩者的結構,所以可以使顯示部281具有極高的開口率(有效顯示面積比)。例如,顯示部281的開口率可以為40%以上且低於100%,較佳為50%以上且95%以下,更佳為60%以上且95%以下。此外,能夠極高密度地配置像素284a,由此可以使顯示部281具有極高的清晰度。例如,顯示部281較佳為以2000ppi以上、更佳為3000ppi以上、進一步較佳為5000ppi以上、更進一步較佳為6000ppi以上且20000ppi以下或30000ppi以下的清晰度配置像素284a。
這種顯示模組280非常清晰,所以適合用於頭戴式顯示器等VR用設備或眼鏡型AR用設備。例如,因為顯示模組280具有清晰度極高的顯示部281,所以在透過透鏡觀看顯示模組280的顯示部的結構中,即使用透鏡放大顯示部也用戶看不到像素,由此可以實現具有高度沉浸感的顯示。此外,顯示模組280還可以應用於具有相對較小型的顯示部的電子裝置。例如,適合用於手錶型裝置等可穿戴式電子裝置的顯示部。
[顯示面板200A]
圖15所示的顯示面板200A包括基板301、發光元件110R、110G、110B、電容器240及電晶體310。
基板301相當於圖14A及圖14B中的基板291。
電晶體310是在基板301中具有通道形成區域的電晶體。作為基板301,例如可以使用如單晶矽基板等半導體基板。電晶體310包括基板301的一部分、導電層311、低電阻區域312、絕緣層313及絕緣層314。導電層311被用作閘極電極。絕緣層313位於基板301與導電層311之間,並被用作閘極絕緣層。低電阻區域312是基板301中摻雜有雜質的區域,並被用作源極和汲極中的一個。絕緣層314覆蓋導電層311的側面。
此外,在相鄰的兩個電晶體310之間,以嵌入基板301的方式設置有元件分離層315。
此外,以覆蓋電晶體310的方式設置有絕緣層261,並絕緣層261上設置有電容器240。
電容器240包括導電層241、導電層245及位於它們之間的絕緣層243。導電層241用作電容器240的一個電極,導電層245用作電容器240的另一個電極,並且絕緣層243用作電容器240的介電質。
導電層241設置在絕緣層261上,並嵌入絕緣層254中。導電層241藉由嵌入絕緣層261中的插頭271與電晶體310的源極和汲極中的一個電連接。絕緣層243覆蓋導電層241而設置。導電層245設置在隔著絕緣層243與導電層241重疊的區域中。
覆蓋電容器240設置有絕緣層255a,絕緣層255a上設置有絕緣層255b,絕緣層255b上設置有絕緣層255c。
絕緣層255a、絕緣層255b及絕緣層255c可以適當地使用無機絕緣膜。例如,較佳的是,作為絕緣層255a及絕緣層255c使用氧化矽膜,作為絕緣層255b使用氮化矽膜。由此,絕緣層255b可以用作蝕刻保護膜。雖然在本實施方式中示出絕緣層255c的一部分被蝕刻而設置有凹部的例子,但是也可以不在絕緣層255c中設置凹部。
絕緣層255c上設置有發光元件110R、發光元件110G及發光元件110B發光元件110R、發光元件110G及發光元件110B的結構可以參照實施方式2。
顯示面板200A按每個發光顏色分別形成發光元件,所以低亮度的發光和高亮度的發光之間的色度變化小。另外,有機層112R、112G、112B彼此分離,所以即使採用高清晰顯示面板也可以抑制在相鄰的子像素間發生串擾。因此,可以實現高清晰且顯示品質高的顯示面板。
相鄰的發光元件間的區域設置有絕緣層125、樹脂層126及層128。
發光元件的像素電極111R、像素電極111G及像素電極111B藉由嵌入於絕緣層255a、絕緣層255b及絕緣層255c中的插頭256、嵌入於絕緣層254中的導電層241以及嵌入於絕緣層261中的插頭271與電晶體310的源極和汲極中的一個電連接。絕緣層255c的頂面的高度與插頭256的頂面的高度一致或大致一致。作為插頭可以使用各種導電材料。
另外,發光元件110R、110G及110B上設置有保護層121。保護層121上由黏合層171貼合有基板170。
相鄰的兩個像素電極111間不設置有覆蓋像素電極111的頂面端部的絕緣層。因此,可以使相鄰的發光元件間的間隔非常小。因此,可以實現高清晰或高解析度的顯示面板。
[顯示面板200B]
圖16所示的顯示面板200B具有層疊有分別在半導體基板中形成通道的電晶體310A及電晶體310B的結構。注意,在後述的顯示面板的說明中,有時省略說明與先前說明的顯示面板同樣的部分。
顯示面板200B具有如下結構:貼合設置有電晶體310B、電容器240、發光器件的基板301B與設置有電晶體310A的基板301A。
這裡,基板301B的底面設置有絕緣層345,設置在基板301A上的絕緣層261上設置有絕緣層346。絕緣層345、346為用作保護層的絕緣層,可以抑制雜質擴散到基板301B及基板301A。作為絕緣層345、346,可以使用能夠用於保護層121或絕緣層332的無機絕緣膜。
基板301B中設置有穿過基板301B及絕緣層345的插頭343。這裡,較佳為覆蓋插頭343的側面設置用作保護層的絕緣層344。
另外,基板301B中絕緣層345的下側設置有導電層342。導電層342嵌入於絕緣層335,導電層342及絕緣層335的底面被平坦化。另外,導電層342與插頭343電連接。
另一方面,基板301A在絕緣層346上設置有導電層341。導電層341嵌入於絕緣層336,導電層341及絕緣層336的頂面被平坦化。
作為導電層341及導電層342較佳為使用相同的導電材料。例如,可以使用包含選自Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、W中的元素的金屬膜或以上述元素為成分的金屬氮化物膜(氮化鈦膜、氮化鉬膜、氮化鎢膜)等。尤其較佳的是,作為導電層341及導電層342使用銅。由此,可以採用Cu-Cu(銅-銅)直接接合技術(藉由彼此連接Cu(銅)的焊盤來進行電導通的技術)。
[顯示面板200C]
圖17所示的顯示面板200C具有導電層341及導電層342藉由凸塊347接合的結構。
如圖17所示,藉由在導電層341與導電層342之間設置凸塊347,可以使導電層341與導電層342電連接。凸塊347例如可以使用包含金(Au)、鎳(Ni)、銦(In)、錫(Sn)等的導電材料形成。此外,例如,有時作為凸塊347使用焊料。此外,也可以在絕緣層345與絕緣層346之間設置黏合層348。此外,在設置凸塊347時,也可以不設置絕緣層335及絕緣層336。
[顯示面板200D]
圖18所示的顯示面板200D與顯示面板200A的主要不同之處在於電晶體的結構。
電晶體320是在形成通道的半導體層中使用金屬氧化物(也稱為氧化物半導體)的電晶體(OS電晶體)。
電晶體320包括半導體層321、絕緣層323、導電層324、一對導電層325、絕緣層326及導電層327。
基板331相當於圖14A及圖14B中的基板291。
在基板331上設置有絕緣層332。絕緣層332用作阻擋層,該阻擋層防止水或氫等雜質從基板331擴散到電晶體320且防止氧從半導體層321向絕緣層332一側脫離。作為絕緣層332,例如可以使用與氧化矽膜相比氫或氧不容易擴散的膜諸如氧化鋁膜、氧化鉿膜、氮化矽膜等。
在絕緣層332上設置有導電層327,並以覆蓋導電層327的方式設置有絕緣層326。導電層327用作電晶體320的第一閘極電極,絕緣層326的一部分用作第一閘極絕緣層。絕緣層326中的至少接觸半導體層321的部分較佳為使用氧化矽膜等氧化物絕緣膜。絕緣層326的頂面較佳為被平坦化。
半導體層321設置在絕緣層326上。半導體層321較佳為含有呈現半導體特性的金屬氧化物(也稱為氧化物半導體)膜。一對導電層325接觸於半導體層321上並用作源極電極及汲極電極。
以覆蓋一對導電層325的頂面及側面以及半導體層321的側面等的方式設置有絕緣層328,絕緣層328上設置有絕緣層264。絕緣層328被用作阻擋層,該阻擋層防止水或氫等雜質從絕緣層264等擴散到半導體層321以及氧從半導體層321脫離。作為絕緣層328,可以使用與上述絕緣層332同樣的絕緣膜。
絕緣層328及絕緣層264中設置有到達半導體層321的開口。該開口的內部嵌入有接觸於半導體層321的頂面的絕緣層323、以及導電層324。導電層324被用作第二閘極電極,絕緣層323被用作第二閘極絕緣層。
導電層324的頂面、絕緣層323的頂面及絕緣層264的頂面被進行平坦化處理以它們的高度都一致或大致一致,並以覆蓋它們的方式設置有絕緣層329及絕緣層265。
絕緣層264及絕緣層265被用作層間絕緣層。絕緣層329被用作阻擋層,該阻擋層防止水或氫等雜質從絕緣層265等擴散到電晶體320。絕緣層329可以使用與上述絕緣層328及絕緣層332同樣的絕緣膜。
與一對導電層325中的一方電連接的插頭274嵌入絕緣層265、絕緣層329及絕緣層264。在此,插頭274較佳為具有覆蓋絕緣層265、絕緣層329、絕緣層264及絕緣層328各自的開口的側面及導電層325的頂面的一部分的導電層274a以及與導電層274a的頂面接觸的導電層274b。此時,作為導電層274a,較佳為使用不容易擴散氫及氧的導電材料。
對本實施方式的顯示面板所包括的電晶體的結構沒有特別的限制。例如,可以使用平面型電晶體、交錯型電晶體或反交錯型電晶體等。此外,還可以採用頂閘極型或底閘極型的電晶體結構。或者,也可以在形成通道的半導體層上下設置有閘極。
作為電晶體320,採用兩個閘極夾持形成通道的半導體層的結構。此外,也可以連接兩個閘極,並藉由對該兩個閘極供應同一信號,來驅動電晶體。或者,也可以藉由對兩個閘極中的一個施加用來控制臨界電壓的電位,並對另一個施加用來進行驅動的電位,來控制電晶體的臨界電壓。
對用於電晶體的半導體層的半導體材料的結晶性也沒有特別的限制,可以使用非晶半導體、單晶半導體或者單晶半導體以外的具有結晶性的半導體(微晶半導體、多晶半導體或其一部分具有結晶區域的半導體)。當使用單晶半導體或具有結晶性的半導體時可以抑制電晶體的特性劣化,所以是較佳的。
用於電晶體的半導體層的金屬氧化物的能帶間隙較佳為2eV以上,更佳為2.5eV以上。藉由使用能帶間隙較寬的金屬氧化物,可以減小OS電晶體的關態電流(off-state current)。
金屬氧化物較佳為至少包含銦或鋅,更佳為包含銦及鋅。例如,金屬氧化物較佳為包含銦、M(M為選自鎵、鋁、釔、錫、矽、硼、銅、釩、鈹、鈦、鐵、鎳、鍺、鋯、鉬、鑭、鈰、釹、鉿、鉭、鎢、鎂和鈷中的一種或多種)及鋅。
或者,電晶體的半導體層也可以包含矽。作為矽,可以舉出非晶矽、結晶矽(低溫多晶矽、單晶矽等)等。
作為能夠用於半導體層的金屬氧化物,例如可以舉出銦氧化物、鎵氧化物及鋅氧化物。此外,金屬氧化物較佳為包含選自銦、元素M和鋅中的兩種或三種。元素M是選自鎵、鋁、矽、硼、釔、錫、銅、釩、鈹、鈦、鐵、鎳、鍺、鋯、鉬、鑭、鈰、釹、鉿、鉭、鎢和鎂中的一種或多種。尤其是,元素M較佳為選自鋁、鎵、釔及錫中的一種或多種。
尤其是,作為用於半導體層的金屬氧化物,較佳為使用包含銦、鎵及鋅的氧化物(也記為IGZO)。或者,較佳為使用包含銦、錫及鋅的氧化物(也記為ITZO(註冊商標))。或者,較佳為使用包含銦、鎵、錫及鋅的氧化物。或者,較佳為使用包含銦、鋁及鋅的氧化物(也稱為IAZO)。或者,較佳為使用包含銦、鋁、鎵及鋅的氧化物(也稱為IAGZO)。
在用於半導體層的金屬氧化物為In-M-Zn氧化物時,該In-M-Zn氧化物中的In的原子數比較佳為M的原子數比以上。作為這種In-M-Zn氧化物的金屬元素的原子數比,例如可以舉出In:M:Zn=1:1:1或其附近的組成、In:M:Zn=1:1:1.2或其附近的組成、In:M:Zn=1:3:2或其附近的組成、In:M:Zn=1:3:4或其附近的組成、In:M:Zn=2:1:3或其附近的組成、In:M:Zn=3:1:2或其附近的組成、In:M:Zn=4:2:3或其附近的組成、In:M:Zn=4:2:4.1或其附近的組成、In:M:Zn=5:1:3或其附近的組成、In:M:Zn=5:1:6或其附近的組成、In:M:Zn=5:1:7或其附近的組成、In:M:Zn=5:1:8或其附近的組成、In:M:Zn=6:1:6或其附近的組成、In:M:Zn=5:2:5或其附近的組成。注意,附近的組成包括所希望的原子數比的±30%的範圍。
例如,當記載為原子數比為In:Ga:Zn=4:2:3或其附近的組成時包括如下情況:In為4時,Ga為1以上且3以下,Zn為2以上且4以下。此外,當記載為原子數比為In:Ga:Zn=5:1:6或其附近的組成時包括如下情況:In為5時,Ga大於0.1且為2以下,Zn為5以上且7以下。此外,當記載為原子數比為In:Ga:Zn=1:1:1或其附近的組成時包括如下情況:In為1時,Ga大於0.1且為2以下,Zn大於0.1且為2以下。
半導體層也可以包括組成不同的兩層以上的金屬氧化物層。例如,可以適當地使用In:M:Zn=1:3:4[原子數比]或其附近的組成的第一金屬氧化物層以及設置於該第一金屬氧化物層上的In:M:Zn=1:1:1[原子數比]或其附近的組成的第二金屬氧化物層的疊層結構。此外,作為元素M尤其較佳為使用鎵或鋁。
另外,例如,也可以使用選自銦氧化物、銦鎵氧化物和IGZO中的任一個與選自IAZO、IAGZO和ITZO(註冊商標)中的任一個的疊層結構等。
作為具有結晶性的氧化物半導體,可以舉出CAAC(c-axis-aligned crystalline)-OS、nc(nanocrystalline)-OS等。
與使用非晶矽的電晶體相比,OS電晶體的場效移動率非常高。另外,OS電晶體的關閉狀態下的源極-汲極間的洩漏電流(也稱為關態電流)極低,可以長期間保持與該電晶體串聯連接的電容器中儲存的電荷。另外,藉由使用OS電晶體,可以降低顯示面板的功耗。
另外,在提高像素電路所包括的發光器件的發光亮度時,需要增大流過發光器件的電流量。為此,需要提高像素電路所包括的驅動電晶體的源極-汲極間電壓。因為OS電晶體的源極-汲極間的耐壓比Si電晶體高,所以可以對OS電晶體的源極-汲極間施加高電壓。由此,藉由作為像素電路所包括的驅動電晶體使用OS電晶體,可以增大流過發光器件的電流量而提高發光器件的發光亮度。
另外,當電晶體在飽和區域中工作時,與Si電晶體相比,OS電晶體的對於閘極-源極間電壓的變化的源極-汲極間電流的變化細小。因此,藉由作為像素電路所包括的驅動電晶體使用OS電晶體,可以根據閘極-源極間電壓的變化詳細決定流過源極-汲極間的電流,所以可以控制流過發光器件的電流量。由此,可以增大像素電路的灰階數。
另外,關於電晶體在飽和區域中工作時流過的電流的飽和特性,與Si電晶體相比,OS電晶體即使逐漸地提高源極-汲極間電壓也可以使穩定的電流(飽和電流)流過。因此,藉由將OS電晶體用作驅動電晶體,即使例如EL器件的電流-電壓特性發生不均勻,也可以使穩定的電流流過發光器件。也就是說,OS電晶體當在飽和區域中工作時即使提高源極-汲極間電壓,源極-汲極間電流也幾乎不變,因此可以使發光器件的發光亮度穩定。
如上所述,藉由作為像素電路所包括的驅動電晶體使用OS電晶體,可以實現“功耗的降低”、“發光亮度的上升”、“多灰階化”、“發光器件不均勻的抑制”等。
[顯示面板200E]
圖19所示的顯示面板200E具有層疊有分別在形成通道的半導體中含有氧化物半導體的電晶體320A及電晶體320B的結構。
電晶體320A、電晶體320B及其周邊的結構可以參照上述顯示面板200D。
注意,在此,採用層疊兩個包括氧化物半導體的電晶體的結構,但是不侷限於該結構。例如,也可以採用層疊三個以上的電晶體的結構。
[顯示面板200F]
在圖20所示的顯示面板200F中,層疊有通道形成於基板301的電晶體310及形成通道的半導體層含有金屬氧化物的電晶體320。
以覆蓋電晶體310的方式設置有絕緣層261,並且絕緣層261上設置有導電層251。此外,以覆蓋導電層251的方式設置有絕緣層262,並且絕緣層262上設置有導電層252。導電層251及導電層252都被用作佈線。此外,以覆蓋導電層252的方式設置有絕緣層263及絕緣層332,並且絕緣層332上設置有電晶體320。此外,以覆蓋電晶體320的方式設置有絕緣層265,並且在絕緣層265上設置有電容器240。電容器240與電晶體320藉由插頭274電連接。
電晶體320可以用作構成像素電路的電晶體。此外,電晶體310可以用作構成像素電路的電晶體或構成用來驅動該像素電路的驅動電路(閘極線驅動電路、源極線驅動電路)的電晶體。此外,電晶體310及電晶體320可以用作構成運算電路或記憶體電路等各種電路的電晶體。
借助於這種結構,在發光器件正下不但可以形成像素電路還可以形成驅動電路等,因此與在顯示區域的周圍設置驅動電路的情況相比,可以使顯示面板小型化。
[顯示面板200G]
在圖21所示的顯示面板200G中,層疊有通道形成於基板301的電晶體310、形成通道的半導體層含有金屬氧化物的電晶體320A及電晶體320B。
電晶體320A可以用作構成像素電路的電晶體。電晶體310可以用作構成像素電路的電晶體或構成用來驅動該像素電路的驅動電路(閘極線驅動電路、源極線驅動電路)的電晶體。電晶體320B可以用作構成像素電路的電晶體,也可以用作構成上述驅動電路的電晶體。此外,電晶體310、電晶體320A及電晶體320B可以用作構成運算電路或記憶體電路等各種電路的電晶體。
本實施方式的至少一部分可以與本說明書所記載的其他實施方式適當地組合而實施。
10:眼睛
30:顯示裝置
31:顯示面板
32:直線偏光板
33:相位差板
40:光學設備
41:半反射鏡
42:透鏡
43:相位差板
44:反射偏光板
45:透鏡
46:減光濾光片
70:像素
71:子像素
74:像素陣列
75:電路
76:電路
77:層
78:層
79:層
90:外殼
91:帶子
92:顯示單元
100a:顯示面板
100b:顯示面板
100:顯示面板
101:基板
110a:發光元件
110B:發光元件
110b:發光元件
110c:發光元件
110G:發光元件
110R:發光元件
110W:發光元件
110:發光元件
111B:像素電極
111C:連接電極
111G:像素電極
111R:像素電極
111:像素電極
112B:有機層
112G:有機層
112R:有機層
112W:有機層
112:有機層
113:共用電極
114:共用層
115B:導電層
115G:導電層
115R:導電層
116B:彩色層
116G:彩色層
116R:彩色層
121:保護層
122:絕緣層
123:絕緣層
124a:像素
124b:像素
125:絕緣層
126:樹脂層
128:層
140:連接部
150:像素
170:基板
171:黏合層
200A:顯示面板
200B:顯示面板
200C:顯示面板
200D:顯示面板
200E:顯示面板
200F:顯示面板
200G:顯示面板
240:電容器
241:導電層
243:絕緣層
245:導電層
251:導電層
252:導電層
254:絕緣層
255a:絕緣層
255b:絕緣層
255c:絕緣層
256:插頭
261:絕緣層
262:絕緣層
263:絕緣層
264:絕緣層
265:絕緣層
271:插頭
274a:導電層
274b:導電層
274:插頭
280:顯示模組
281:顯示部
282:電路部
283a:像素電路
283:像素電路部
284a:像素
284:像素部
285:端子部
286:佈線部
290:FPC
291:基板
292:基板
301A:基板
301B:基板
301:基板
310A:電晶體
310B:電晶體
310:電晶體
311:導電層
312:低電阻區域
313:絕緣層
314:絕緣層
315:元件分離層
320A:電晶體
320B:電晶體
320:電晶體
321:半導體層
323:絕緣層
324:導電層
325:導電層
326:絕緣層
327:導電層
328:絕緣層
329:絕緣層
331:基板
332:絕緣層
335:絕緣層
336:絕緣層
341:導電層
342:導電層
343:插頭
344:絕緣層
345:絕緣層
346:絕緣層
347:凸塊
348:黏合層
[圖1A]及[圖1B]是說明藉由光學設備看到顯示面板顯示的影像的狀態的圖。
[圖2]是說明視角的圖。
[圖3]是說明光學設備的穿透率的圖。
[圖4A]及[圖4B]是說明光學設備的圖。
[圖5A]及[圖5B]是說明光學設備的圖。
[圖6A]是說明半反射鏡的圖。[圖6B]是說明減光濾光片的圖。
[圖7A]及[圖7B]是說明光學設備的圖。
[圖8]是說明電子裝置的圖。
[圖9A]至[圖9C]是說明顯示裝置的圖。
[圖10A]及[圖10B]是說明眼鏡型裝置的圖。
[圖11A]至[圖11C]是說明顯示面板的結構例子的圖。
[圖12A]及[圖12B]是說明顯示面板的結構例子的圖。
[圖13A]至[圖13F]是說明像素的結構例子的圖。
[圖14A]及[圖14B]是說明顯示面板的結構例子的圖。
[圖15]是說明顯示面板的結構例子的圖。
[圖16]是說明顯示面板的結構例子的圖。
[圖17]是說明顯示面板的結構例子的圖。
[圖18]是說明顯示面板的結構例子的圖。
[圖19]是說明顯示面板的結構例子的圖。
[圖20]是說明顯示面板的結構例子的圖。
[圖21]是說明顯示面板的結構例子的圖。
Claims (6)
- 一種電子裝置,包括: 顯示面板;以及 光學設備, 其中,該光學設備具有: 集聚該顯示面板發射的光來射出到用戶的眼睛的第一功能;以及 部分地降低該顯示面板發射的光的亮度的第二功能, 並且,可以從視野中心區域至視野邊緣連續地增加該顯示面板發射的光的亮度降低率來看到影像。
- 如請求項1之電子裝置, 其中該光學設備包括半反射鏡, 並且該半反射鏡具有穿透率從內側向外側連續地降低的區域。
- 如請求項1之電子裝置, 其中該光學設備包括減光濾光片, 並且該減光濾光片具有穿透率從內側向外側連續地降低的區域。
- 如請求項1至3中任一項之電子裝置, 其中該中心區域為包括視野中心的20°以上且40°以下的範圍。
- 如請求項1至3中任一項之電子裝置, 其中在對應於該中心區域的該光學設備的穿透率為1時,對應於該視野邊緣的該光學設備的穿透率為0.3以上且0.7以下。
- 如請求項1至3中任一項之電子裝置, 其中該顯示面板包括有機EL元件。
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