WO2022044980A1 - 発光素子及び表示装置 - Google Patents

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WO2022044980A1
WO2022044980A1 PCT/JP2021/030503 JP2021030503W WO2022044980A1 WO 2022044980 A1 WO2022044980 A1 WO 2022044980A1 JP 2021030503 W JP2021030503 W JP 2021030503W WO 2022044980 A1 WO2022044980 A1 WO 2022044980A1
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light emitting
control means
emitting element
optical path
path control
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PCT/JP2021/030503
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English (en)
French (fr)
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康二 松崎
潔 金内
幸治 田中
陽介 元山
浩平 杉山
柱元 濱地
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ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • G02B3/0006Arrays
    • G02B3/0037Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0062Stacked lens arrays, i.e. refractive surfaces arranged in at least two planes, without structurally separate optical elements in-between
    • G02B3/0068Stacked lens arrays, i.e. refractive surfaces arranged in at least two planes, without structurally separate optical elements in-between arranged in a single integral body or plate, e.g. laminates or hybrid structures with other optical elements
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
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    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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    • GPHYSICS
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
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    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/30Devices specially adapted for multicolour light emission
    • H10K59/38Devices specially adapted for multicolour light emission comprising colour filters or colour changing media [CCM]

Definitions

  • This disclosure relates to a light emitting element and a display device.
  • organic EL display device organic electroluminescence (EL) element
  • EL organic electroluminescence
  • the light emitting element constituting this organic EL display device for example, an organic layer including at least a light emitting layer on a first electrode (lower electrode, for example, an anode electrode) formed separately for each pixel.
  • a second electrode upper electrode, for example, a cathode electrode
  • a red light emitting element in which an organic layer that emits white light or red light and a red color filter layer are combined
  • a green color in which an organic layer that emits white light or green light and a green color filter layer are combined.
  • Each of the light emitting element, the blue light emitting element in which the organic layer that emits white light or blue light and the blue color filter layer are combined is provided as a sub-pixel, and one pixel is composed of these sub-pixels.
  • Light from the organic layer is emitted to the outside through the second electrode (upper electrode).
  • a structure in which microlenses are provided for improving light extraction efficiency for example, a structure in which two microlenses are provided above and below, is well known from, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-177109.
  • an object of the present disclosure is to provide a light emitting element having a structure and a structure capable of further improving the front light extraction efficiency, and a display device including the light emitting element.
  • the light emitting device of the present disclosure for achieving the above object is Light emitting part with a light emitting area, A first optical path control means, which is incident with light emitted from a light emitting region and has positive optical power.
  • the second optical path control means which is incident with the light emitted from the first optical path control means and has positive optical power, and the second optical path control means, and A joining member interposed between the first optical path control means and the second optical path control means, Equipped with The optical axis of the first optical path control means and the optical axis of the second optical path control means are misaligned.
  • the display device of the present disclosure for achieving the above object is First board and second board, and A plurality of light emitting element units composed of a first light emitting element, a second light emitting element, and a third light emitting element provided on the first substrate. Equipped with Each light emitting element A light emitting unit provided above the first substrate and having a light emitting region, A first optical path control means, which is incident with light emitted from a light emitting region and has positive optical power.
  • the second optical path control means which is incident with the light emitted from the first optical path control means and has positive optical power, and the second optical path control means, and A joining member interposed between the first optical path control means and the second optical path control means, Equipped with The optical axis of the first optical path control means and the optical axis of the second optical path control means are misaligned.
  • the optical axis of the first optical path control means and the optical axis of the second optical path control means are deviated from each other in all the light emitting elements.
  • FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view of the light emitting element and the display device of the first embodiment.
  • FIG. 2A is a diagram schematically showing the arrangement relationship between the first optical path control means and the second optical path control means.
  • FIG. 2B is a diagram schematically showing the arrangement relationship between the first optical path control means and the second optical path control means.
  • FIG. 2C is a diagram schematically showing the arrangement relationship between the first optical path control means and the second optical path control means.
  • FIG. 9 is a schematic partial cross-sectional view of a modification 1 of the light emitting element and the display device of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic partial cross-sectional view of a modification 2 of the light emitting element and the display device of the first embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic partial cross-sectional view of a modification 3 of the light emitting element and the display device of the first embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic partial cross-sectional view of a modification 4 of the light emitting element and the display device of the first embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic partial cross-sectional view of a modified example 5 of the light emitting element and the display device of the first embodiment.
  • FIG. 14 is a schematic partial cross-sectional view of a modified example -6 of the light emitting element and the display device of the first embodiment.
  • FIG. 15 is a schematic partial cross-sectional view of a modified example -7 of the light emitting element and the display device of the first embodiment.
  • FIG. 16A is a diagram schematically showing an arrangement of light emitting elements in the display device of the first embodiment.
  • FIG. 16B is a diagram schematically showing an arrangement of light emitting elements in the display device of the first embodiment.
  • FIG. 16C is a diagram schematically showing an arrangement of light emitting elements in the display device of the first embodiment.
  • FIG. 16D is a diagram schematically showing an arrangement of light emitting elements in the display device of the first embodiment.
  • FIG. 16E is a diagram schematically showing an arrangement of light emitting elements in the display device of the first embodiment.
  • FIG. 17 is a schematic partial cross-sectional view of the light emitting element of the second embodiment.
  • FIG. 18 is a schematic partial cross-sectional view of a light emitting element for explaining the behavior of light from the light emitting element of the second embodiment.
  • FIG. 19A is a schematic partial end view of a modified example of the light emitting element of the second embodiment.
  • FIG. 19B is a schematic partial end view of a modified example of the light emitting element of the second embodiment.
  • FIG. 20A is a schematic partial end view of a substrate or the like for explaining the method of manufacturing the light emitting element of the second embodiment shown in FIG.
  • FIG. 20B is a schematic partial end view of a substrate or the like for explaining the method of manufacturing the light emitting element of the second embodiment shown in FIG. FIG.
  • FIG. 20C is a schematic partial end view of a substrate or the like for explaining the method of manufacturing the light emitting element of the second embodiment shown in FIG. Following FIG. 21A, it is a schematic partial end view of a substrate or the like for explaining the method of manufacturing the light emitting element of the second embodiment shown in FIG. 21B is a schematic partial end view of a substrate or the like for explaining the method of manufacturing the light emitting element of the second embodiment shown in FIG. 17, following FIG. 20C.
  • FIG. 22A is a schematic partial end view of a substrate or the like for explaining another manufacturing method of the light emitting element of the second embodiment shown in FIG.
  • FIG. 22B is a schematic partial end view of a substrate or the like for explaining another manufacturing method of the light emitting element of the second embodiment shown in FIG.
  • FIG. 23 is a schematic partial cross-sectional view of the display device of the third embodiment (including a schematic partial cross-sectional view of the light emitting element of the first embodiment).
  • FIG. 24A is a conceptual diagram of a light emitting device having the first example and the second example of the resonator structure in the third embodiment.
  • FIG. 24B is a conceptual diagram of a light emitting device having the first example and the second example of the resonator structure in the third embodiment.
  • FIG. 25A is a conceptual diagram of a light emitting device having the third example and the fourth example of the resonator structure in the third embodiment.
  • FIG. 25B is a conceptual diagram of a light emitting device having the third example and the fourth example of the resonator structure in the third embodiment.
  • FIG. 24A is a conceptual diagram of a light emitting device having the third example and the fourth example of the resonator structure in the third embodiment.
  • FIG. 25B is a conceptual diagram of a light emitting device having the third
  • FIG. 26A is a conceptual diagram of a light emitting device having the fifth example and the sixth example of the resonator structure in the third embodiment.
  • FIG. 26B is a conceptual diagram of a light emitting device having the fifth example and the sixth example of the resonator structure in the third embodiment.
  • FIG. 27A is a conceptual diagram of a light emitting device having a seventh example of the resonator structure in the third embodiment.
  • FIG. 27B is a conceptual diagram of a light emitting device having an eighth example of the resonator structure in the third embodiment.
  • FIG. 27C is a conceptual diagram of a light emitting device having an eighth example of the resonator structure in the third embodiment.
  • FIG. 28 is a schematic partial cross-sectional view of the light emitting element and the display device of the fourth embodiment.
  • FIG. 29A shows the normal line LN 0 passing through the center of the light emitting region, the normal line LN 1 passing through the center of the first optical path control means, and the normal line LN 3 passing through the center of the wavelength selection unit in the display device of the fourth embodiment. It is a conceptual diagram for explaining the relationship with.
  • FIG. 29B shows the normal line LN 0 passing through the center of the light emitting region, the normal line LN 1 passing through the center of the first optical path control means, and the normal line LN 3 passing through the center of the wavelength selection unit in the display device of the fourth embodiment. It is a conceptual diagram for explaining the relationship with.
  • FIG. 29A shows the normal line LN 0 passing through the center of the light emitting region, the normal line LN 1 passing through the center of the first optical path control means, and the normal line LN 3 passing through the center of the wavelength selection unit in the display device of the fourth
  • FIG. 29C shows the normal line LN 0 passing through the center of the light emitting region, the normal line LN 1 passing through the center of the first optical path control means, and the normal line LN 3 passing through the center of the wavelength selection unit in the display device of the fourth embodiment. It is a conceptual diagram for explaining the relationship with.
  • FIG. 30 shows the normal line LN 0 passing through the center of the light emitting region, the normal line LN 1 passing through the center of the first optical path control means, and the normal line LN 3 passing through the center of the wavelength selection unit in the display device of the fourth embodiment. It is a conceptual diagram for explaining the relationship with.
  • FIG. 30 shows the normal line LN 0 passing through the center of the light emitting region, the normal line LN 1 passing through the center of the first optical path control means, and the normal line LN 3 passing through the center of the wavelength selection unit in the display device of the fourth embodiment. It is a conceptual diagram for explaining the relationship with.
  • FIG. 30 shows the normal line LN 0 passing through the center of
  • FIG. 31A shows the normal line LN 0 passing through the center of the light emitting region, the normal line LN 1 passing through the center of the first optical path control means, and the normal line LN 3 passing through the center of the wavelength selection unit in the display device of the fourth embodiment. It is a conceptual diagram for explaining the relationship with.
  • FIG. 31B shows the normal line LN 0 passing through the center of the light emitting region, the normal line LN 1 passing through the center of the first optical path control means, and the normal line LN 3 passing through the center of the wavelength selection unit in the display device of the fourth embodiment. It is a conceptual diagram for explaining the relationship with.
  • FIG. 31B shows the normal line LN 0 passing through the center of the light emitting region, the normal line LN 1 passing through the center of the first optical path control means, and the normal line LN 3 passing through the center of the wavelength selection unit in the display device of the fourth embodiment. It is a conceptual diagram for explaining the relationship with.
  • FIG. 31B shows the normal line LN 0 passing through
  • FIG. 32 shows the normal line LN 0 passing through the center of the light emitting region, the normal line LN 1 passing through the center of the first optical path control means, and the normal line LN 3 passing through the center of the wavelength selection unit in the display device of the fourth embodiment. It is a conceptual diagram for explaining the relationship with.
  • FIG. 33 is a conceptual diagram of an image display device constituting the head-mounted display of the fifth embodiment.
  • FIG. 34 is a schematic view of the head-mounted display of Example 5 as viewed from above.
  • FIG. 35 is a schematic view of the head-mounted display of Example 5 as viewed from the front.
  • FIG. 36A is a schematic view of the head-mounted display of Example 5 viewed from the side, and a part of the reflective volume hologram diffraction grating in the head-mounted display of Example 5 is shown in an enlarged manner. It is a schematic cross-sectional view.
  • FIG. 36B is a schematic view of the head-mounted display of Example 5 viewed from the side, and a part of the reflective volume hologram diffraction grating in the head-mounted display of Example 5 is shown in an enlarged manner. It is a schematic cross-sectional view.
  • FIG. 37A is a front view of a digital still camera showing an example in which the display device of the present disclosure is applied to an interchangeable lens type mirrorless type digital still camera.
  • FIG. 37B is a rear view of a digital still camera showing an example in which the display device of the present disclosure is applied to an interchangeable lens type mirrorless type digital still camera.
  • FIG. 38 is an external view of a head-mounted display showing an example in which the display device of the present disclosure is applied to a head-mounted display.
  • FIG. 39A is a schematic plan view of a lens member having the shape of a truncated quadrangular pyramid.
  • FIG. 39B is a schematic plan perspective view of a lens member having the shape of a truncated quadrangular pyramid.
  • Example 1 Light emitting element of the present disclosure and display device of the present disclosure in general.
  • Example 2 Modification of Example 1 4.
  • Example 3 Modifications of Example 1 to Example 2) 5.
  • Example 4 Variations of Examples 1 to 3) 6.
  • Example 5 Application example of the display device of Examples 1 to 4) 7. others
  • the optical axis of the first light path control means and the optical axis of the second light path control means are The amount of deviation can be the same.
  • the direction of the deviation between the optical axis of the first optical path control means and the optical axis of the second optical path control means is the same. It can be in a certain form.
  • the optical axis of the first optical path control means and the optical axis of the second optical path control means may be changed.
  • the amount of deviation may be, but is not limited to, 6% to 14% of the size of the light emitting region (described later).
  • the size of the light emitting region is the diameter of a circle when the planar shape of the light emitting region is circular.
  • the planar shape of the light emitting region is a shape other than a circle, the planar shape of the light emitting region is transformed into a circle, and the diameter of this circle is defined as the size of the light emitting region.
  • the optical axis of the first optical path control means may be in the form of passing through the center of the light emitting region.
  • the present invention is not limited to this, and the optical axis of the first optical path control means and the center of the light emitting region may be deviated from each other depending on the position of the light emitting element on the display panel.
  • the amount of deviation between the optical axis of the optical path control means and the center of the light emitting region may be in a form that depends on the position of the light emitting element on the display panel.
  • the direction away from the light emitting portion is expressed as "upper”
  • the direction closer to the light emitting portion is expressed as "lower”.
  • a bonding member may be present between the top of the first optical path control means and the top of the second optical path control means. That is, the first optical path control means and the second optical path control means can be separated from each other.
  • the top of the first optical path control means and the top of the second optical path control means may be in contact with each other.
  • the top of the first optical path control means and the top of the second optical path control means may be in a point contact state or in a surface contact state.
  • a flat portion may be formed by a top portion in which the first optical path control means and the second optical path control means are in contact with each other.
  • the refractive index of the material constituting the first optical path control means is n 1
  • the refractive index of the material constituting the second optical path control means is n 2 .
  • the present invention is not limited to this, and a wavelength selection unit may be provided between the second substrate and the second optical path control means, or between the first optical path control means and the second optical path control means. It can also be in the form of having a wavelength selection unit. That is, the wavelength selection unit may be provided above the first substrate, but the wavelength selection unit may be provided on the first substrate side or the second substrate side. The size of the wavelength selection unit (for example, the color filter layer) may be appropriately changed according to the light emitted by the light emitting element.
  • a color filter layer can be mentioned as a wavelength selection unit.
  • the color filter layer include a color filter layer that transmits not only red, green, and blue but also specific wavelengths such as cyan, magenta, and yellow in some cases.
  • the color filter layer is composed of a resin (for example, a photocurable resin) to which a colorant composed of a desired pigment or dye is added. By selecting the pigment or dye, the target red, green, or blue color can be obtained. It is adjusted so that the light transmission rate in the wavelength range such as is high and the light transmission rate in other wavelength ranges is low.
  • a color filter layer may be made of a well-known color resist material.
  • a transparent filter layer may be provided for a light emitting element that emits white light, which will be described later.
  • the wavelength selection unit has a wavelength selection element to which a photonic crystal or plasmon is applied (for example, a conductor lattice structure in which a lattice-shaped hole structure is provided in a conductor thin film disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-177191).
  • the wavelength selection unit may be described as a representative of the color filter layer, but the wavelength selection unit is not limited to the color filter layer.
  • the light emitted from the light emitting unit can be in the form of passing through the wavelength selection unit, the first optical path control means, and the second optical path control means in this order, and the first optical path control means, the wavelength selection unit, and the like. It may be in the form of passing through the second optical path control means in this order, or may be in the form of passing through the first optical path control means, the second optical path control means, and the wavelength selection unit in this order.
  • the normal projection image of the first optical path control means can be in a form that matches the normal projection image of the wavelength selection unit.
  • the normal projection image of the first optical path control means may be in a form included in the normal projection image of the wavelength selection unit.
  • the normal projection image of the wavelength selection unit may be in a form included in the normal projection image of the first optical path control means.
  • the planar shape of the wavelength selection unit may be the same as the planar shape of the first optical path control means, may be a similar shape, may be an approximate shape, or may be different. ..
  • the normal projection image of the first optical path control means is included in the normal projection image of the wavelength selection unit, it is possible to reliably suppress the occurrence of color mixing between adjacent light emitting elements.
  • the planar shape of the wavelength selection unit may be the same as the planar shape of the light emitting region, may be a similar shape, may be an approximate shape, or may be different, but the wavelength may be different.
  • the selection section is preferably larger than the light emitting region.
  • the center of the wavelength selection unit (the center when orthographically projected onto the first substrate) may be in a form that passes through the center of the light emitting region, or may be in a form that does not pass through the center of the light emitting region. .. Even if the size of the wavelength selection unit is appropriately changed according to the distance (offset amount) d 0 (described later) between the normal line passing through the center of the light emitting region and the normal line passing through the center of the wavelength selection unit. good.
  • the various normals are vertical lines with respect to the first substrate.
  • the center of the wavelength selection unit refers to the area center of gravity point of the area occupied by the wavelength selection unit.
  • the planar shape of the wavelength selection part is circular, elliptical, square (including a square with rounded corners), rectangular (including a rectangle with rounded corners), and a regular polygon (corner part).
  • the center of these figures corresponds to the center of the wavelength selection part, and if a part of these figures is a notched figure, it is notched. If the center of the figure that complements the part corresponds to the center of the wavelength selection part and these figures are connected, the connected part is removed and the center of the figure that complements the removed part is the center of the wavelength selection part. Corresponds to the center.
  • the center of the first optical path control means refers to the area center of gravity point of the area occupied by the first optical path control means.
  • the planar shape of the first optical path control means is circular, elliptical, square (including a square with rounded corners), rectangular (including a rectangular with rounded corners), and a regular polygon (including a rectangular with rounded corners). When the corners include a rounded regular polygon), the center of these figures corresponds to the center of the first optical path control means.
  • the center of the light emitting region refers to the area center of gravity point of the region where the first electrode and the organic layer (these will be described later) are in contact with each other.
  • the first optical path control means comprises a first lens member such as a plano-convex lens having a convex shape in a direction away from the light emitting portion.
  • the two optical path control means may be in the form of a second lens member such as a plano-convex lens having a convex shape toward the light emitting portion. That is, the light emitting surface of the first optical path control means (first lens member) has a convex shape, and the light incident surface can be, for example, flat, and the second optical path control means (first lens member).
  • the light incident surface of the two lens members has a convex shape, and the light emitting surface can be, for example, flat.
  • the size of the second optical path control means and the size of the first optical path control means may be the same, the second optical path control means may be larger than the first optical path control means, and the first optical path control.
  • the means may be larger than the second optical path control means, but it is preferable that the second optical path control means is larger than the first optical path control means.
  • the size of the planar shape of the first optical path control means and the second optical path control means (hereinafter, these optical path control means may be collectively referred to as "optical path control means and the like").
  • optical path control means and the like May be changed depending on the light emitting element.
  • the size of the planar shape of the optical path control means or the like is the size of the three light emitting elements constituting one light emitting element unit.
  • the same value may be used in the above, the same value may be used in the two light emitting elements except for one light emitting element, or different values may be used in the three light emitting elements.
  • the refractive index of the material constituting the optical path control means or the like may be changed depending on the light emitting element. For example, when one light emitting element unit (pixel) is composed of three light emitting elements (sub-pixels), even if the refractive index of the material constituting the optical path control means or the like is the same value in the three light emitting elements. Alternatively, the values may be the same in the two light emitting elements except for one light emitting element, or may be different values in the three light emitting elements.
  • the first lens member and the second lens member (hereinafter, these lens members are collectively referred to as "these lens members" constituting the optical path control means and the like.
  • a lens member can be in a hemispherical shape or in a form composed of a part of a sphere, or, broadly, from a shape suitable for functioning as a lens. It can be in a configured form.
  • the lens member or the like can be composed of a convex lens member, specifically, a plano-convex lens.
  • the lens member may be a spherical lens or an aspherical lens.
  • the optical path control means or the like may be a refraction type lens or a diffraction type lens.
  • the optical path control means or the like assumes a rectangular parallelepiped having a square or rectangular bottom surface, and has a convex shape on four side surfaces and one top surface of the rectangular parallelepiped, and has a ridge where the side surfaces intersect with each other. The portion is rounded, and the portion of the ridge where the top surface and the side surface intersect is also rounded, and the lens member having a rounded three-dimensional shape as a whole can be used.
  • the lens member may have four sides and one top surface of the rectangular parallelepiped flat.
  • the portion of the ridge where the side surface and the side surface intersect is rounded, and in some cases, the portion of the ridge where the top surface and the side surface intersect may also have a rounded three-dimensional shape. ..
  • the lens member may be formed of a lens member having a rectangular or isosceles trapezoidal cross-sectional shape when cut in a virtual plane (vertical virtual plane) including the thickness direction.
  • the lens member can be in the form of a lens member whose cross-sectional shape is constant or changes along the thickness direction thereof.
  • the optical path control means and the like are derived from a light emission direction control member having a rectangular or isosceles trapezoidal cross-sectional shape when cut in a virtual plane (vertical virtual plane) including the thickness direction. It can also be in a configured form.
  • the optical path control means or the like can be in the form of a light emission direction control member whose cross-sectional shape is constant or changes along the thickness direction thereof.
  • the light emitting portion may have a shape having a convex cross-sectional shape toward the first substrate.
  • the light emitting portion can be in a form including an organic electroluminescence layer. That is, the light emitting element and the like of the present disclosure including the various preferable forms and configurations described above can be in the form of an organic electroluminescence element (organic EL element), and the display device and the like of the present disclosure can be configured. Can be in the form of an organic electroluminescence display device (organic EL display device).
  • the organic EL display device is The first board, the second board, and A plurality of light emitting elements arranged two-dimensionally between the first substrate and the second substrate, Equipped with Each light emitting element provided on the substrate formed on the first substrate is composed of the light emitting elements and the like of the present disclosure including the preferred embodiments described above.
  • Each light emitting element provided on the substrate formed on the first substrate includes a light emitting unit.
  • the light emitting part is 1st electrode, 2nd electrode and An organic layer (including a light emitting layer composed of an organic electroluminescence layer) sandwiched between a first electrode and a second electrode, At least have The light from the organic layer is emitted to the outside through the second substrate. That is, the display device of the present disclosure can be a top emission type (top emission type) display device (top emission type display device) that emits light from the second substrate.
  • the display device of the present disclosure includes, in other words, a first substrate, a second substrate, and an image display area (display panel) sandwiched between the first substrate and the second substrate.
  • a plurality of light emitting elements including the preferred forms and configurations described above are arranged in a two-dimensional matrix.
  • the first light emitting element may emit red light
  • the second light emitting element may emit green light
  • the third light emitting element may emit blue light.
  • a fourth light emitting element that emits white light, or a fourth light emitting element that emits light of a color other than red light, green light, and blue light can also be added.
  • a delta arrangement can be mentioned, or a stripe arrangement, a diagonal arrangement, a rectangle arrangement, a pentile arrangement, and a square arrangement can be mentioned.
  • the arrangement of the wavelength selection unit may also be a delta arrangement, a stripe arrangement, a diagonal arrangement, a rectangle arrangement, a pentile arrangement, or a square arrangement according to the arrangement of pixels (or sub-pixels).
  • the light emitting element and the like of the present disclosure include a first electrode, an organic layer formed on the first electrode, a second electrode formed on the organic layer, and a protection formed on the second electrode. It has a layer (flattening layer).
  • the first optical path control means is formed on the protective layer or above the protective layer. Then, the light from the organic layer passes through the second electrode, the protective layer, the first optical path control means, the joining member, the second optical path control means and the second substrate, or, in some cases, the second electrode, the protective layer. , Through the first optical path control means, the second optical path control means, and the second substrate, and when a wavelength selection unit is provided in these optical paths of the emitted light, or also, the inner surface of the second substrate.
  • the base layer is provided on (the surface facing the first substrate), the light is emitted to the outside via the wavelength selection unit and the base layer.
  • the first electrode is provided for each light emitting element.
  • An organic layer including a light emitting layer made of an organic light emitting material is provided for each light emitting element, or is provided in common with the light emitting element.
  • the second electrode is provided in common to a plurality of light emitting elements. That is, the second electrode is a so-called solid electrode and is a common electrode.
  • the first substrate is arranged below or below the substrate, and the second substrate is arranged above the second electrode.
  • a light emitting element is formed on the first substrate side, and the light emitting portion is provided on the substrate.
  • the light emitting unit is provided on a substrate formed on or above the first substrate.
  • the first electrode, the organic layer (including the light emitting layer) and the second electrode constituting the light emitting portion are sequentially formed on the substrate.
  • the first electrode may be configured to be in contact with a part of the organic layer, or the first electrode may be configured to be in contact with a part of the organic layer.
  • the first electrode can be configured to be in contact with the organic layer.
  • the size of the first electrode may be smaller than that of the organic layer, or the size of the first electrode may be the same as that of the organic layer. Alternatively, the size of the first electrode may be larger than that of the organic layer.
  • the insulating layer may be formed in a part between the first electrode and the organic layer.
  • the region where the first electrode and the organic layer are in contact is the light emitting region.
  • the size of the light emitting region is the size of the region where the first electrode and the organic layer are in contact with each other.
  • the size of the light emitting region may be changed according to the color of the light emitted by the light emitting element.
  • the organic layer is composed of a laminated structure of at least two light emitting layers that emit light of different colors, and the color of the light emitted in the laminated structure may be white light.
  • the organic layer constituting the red light emitting element (first light emitting element), the organic layer constituting the green light emitting element (second light emitting element), and the organic layer constituting the blue light emitting element (third light emitting element) are , It can be configured to emit white light.
  • the organic layer that emits white light may have a laminated structure of a red light emitting layer that emits red light, a green light emitting layer that emits green light, and a blue light emitting layer that emits blue light.
  • the organic layer that emits white light can be in the form of having a laminated structure of a blue light emitting layer that emits blue light and a yellow light emitting layer that emits yellow light, and a blue light emitting layer that emits blue light. And it can be in the form of having a laminated structure of an orange light emitting layer that emits orange light.
  • the organic layer includes a red light emitting layer that emits red light (wavelength: 620 nm to 750 nm), a green light emitting layer that emits green light (wavelength: 495 nm to 570 nm), and blue light (wavelength:).
  • a red light emitting element is configured by combining such an organic layer (light emitting unit) that emits white light and a wavelength selection unit (or a protective layer that functions as a red color filter layer) that allows red light to pass through.
  • a green light emitting element is configured by combining an organic layer (light emitting part) that emits white light and a wavelength selection unit (or a protective layer that functions as a green color filter layer) that allows green light to pass through, and emits white light.
  • a blue light emitting element is configured by combining an organic layer (light emitting unit) and a wavelength selection unit (or a protective layer that functions as a blue color filter layer) that allows blue light to pass through.
  • One pixel (light emitting element unit) is composed of a combination of sub-pixels such as a red light emitting element, a green light emitting element, and a blue light emitting element. In some cases, one pixel may be composed of a red light emitting element, a green light emitting element, a blue light emitting element, and a light emitting element that emits white light (or a light emitting element that emits complementary color light).
  • the light emitting layers that emit different colors may be mixed and not clearly separated into each layer.
  • the organic layer may be shared by a plurality of light emitting elements, or may be individually provided in each light emitting element.
  • the protective layer having a function as a color filter layer may be made of a well-known color resist material.
  • a transparent filter layer may be provided.
  • the protective layer also function as a color filter layer in this way, the organic layer and the protective layer (color filter layer) are close to each other, so it is effective to prevent color mixing even if the light emitted from the light emitting element is widened. The viewing angle characteristics are improved.
  • the organic layer can be in the form of one light emitting layer.
  • the light emitting element is, for example, a red light emitting element having an organic layer including a red light emitting layer, a green light emitting element having an organic layer including a green light emitting layer, or an organic layer including a blue light emitting layer. It can be composed of a blue light emitting element having. That is, the organic layer constituting the red light emitting element emits red light, the organic layer constituting the green light emitting element emits green light, and the organic layer constituting the blue light emitting element emits blue light. It can also be. Then, one pixel is composed of these three types of light emitting elements (sub-pixels). In the case of a color display display device, one pixel is composed of these three types of light emitting elements (sub-pixels). Although it is not necessary to form the color filter layer in principle, a color filter layer may be provided for improving the color purity.
  • the size of the light emitting region of the light emitting element may be changed depending on the light emitting element.
  • the size of the light emitting region of the third light emitting element blue light emitting element
  • the size of the light emitting region of the first light emitting element red light emitting element
  • the size of the second light emitting element green light emitting element.
  • the form can be larger than the size of the light emitting region of.
  • the amount of light emitted by the blue light emitting element can be made larger than the amount of light emitted by the red light emitting element and the amount of light emitted by the green light emitting element, or the amount of light emitted by the blue light emitting element, red.
  • the amount of light emitted by the light emitting element and the amount of light emitted by the green light emitting element can be optimized, and the image quality can be improved.
  • a light emitting element unit (1 pixel) including a white light emitting element that emits white light in addition to a red light emitting element, a green light emitting element, and a blue light emitting element is assumed, it is green from the viewpoint of luminance.
  • the size of the light emitting region of the light emitting element or the white light emitting element is larger than the size of the light emitting region of the red light emitting element or the blue light emitting element. Further, from the viewpoint of the life of the light emitting element, it is preferable that the size of the light emitting region of the blue light emitting element is larger than the size of the light emitting region of the red light emitting element, the green light emitting element, and the white light emitting element. However, it is not limited to these.
  • the first optical path control means and the second optical path control means can be made of, for example, a well-known transparent resin material such as an acrylic resin, and can be obtained by melt-flowing the transparent resin material, or also. It can be obtained by etching back, it can be obtained by a combination of photolithography technology and etching method using a gray tone mask or halftone mask based on an organic material or an inorganic material, and it is a transparent resin based on the nanoimprint method. It can also be obtained by forming the material into a lens shape. Examples of the external shape of the first optical path control means and the second optical path control means include, but are not limited to, a circle, an ellipse, a square, and a rectangle.
  • Examples of the material constituting the joining member include heat-curable adhesives such as acrylic adhesives, epoxy adhesives, urethane adhesives, silicone adhesives, and cyanoacrylate adhesives, and ultraviolet curable adhesives. can.
  • the material constituting the protective layer (flattening layer)
  • acrylic resin, epoxy resin, various inorganic materials [for example, SiO 2 , SiN, SiON, SiC, amorphous silicon ( ⁇ -Si), Al 2 O 3 , TIO 2 ] can be exemplified.
  • the protective layer may be composed of a single layer or a plurality of layers, but in the latter case, in the light emitting element and the like of the present disclosure, from the light incident direction to the light emission direction, It is preferable to sequentially reduce the value of the refractive index of the material constituting the protective layer.
  • the protective layer As a method for forming the protective layer, it can be formed based on a known method such as various CVD methods, various coating methods, various PVD methods including a sputtering method and a vacuum vapor deposition method, and various printing methods such as a screen printing method. Further, as a method for forming the protective layer, an ALD (Atomic Layer Deposition) method can also be adopted.
  • the protective layer may be common to a plurality of light emitting elements, or may be individually provided in each light emitting element.
  • the first substrate or the second substrate may be a silicon semiconductor substrate, a high-strain point glass substrate, a soda glass (Na 2 O / CaO / SiO 2 ) substrate, or a borosilicate glass (Na 2 O / B 2 O 3 / SiO 2 ) substrate.
  • a silicon semiconductor substrate a high-strain point glass substrate
  • soda glass Na 2 O / CaO / SiO 2
  • a borosilicate glass Na 2 O / B 2 O 3 / SiO 2
  • Forsterite (2MgO ⁇ SiO 2 ) substrate lead glass (Na 2O ⁇ PbO ⁇ SiO 2 ) substrate, various glass substrates with insulating material layer formed on the surface, quartz substrate, insulating material layer formed on the surface.
  • Glass substrate polymethylmethacrylate (polymethylmethacrylate, PMMA), polyvinyl alcohol (PVA), polyvinylphenol (PVP), polyether sulfone (PES), polyimide, polycarbonate, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN)
  • PMMA polymethylmethacrylate
  • PVA polyvinyl alcohol
  • PVP polyvinylphenol
  • PES polyether sulfone
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • the materials constituting the first substrate and the second substrate may be the same or different. However, since it is a top light emitting type display device, the second substrate is required to be transparent to the light from the light emitting element.
  • the first electrode functions as an anode electrode as a material constituting the first electrode
  • platinum Pt
  • gold Au
  • silver Ag
  • chromium Cr
  • tungsten W
  • nickel Ni
  • Copper Cu
  • Iron Fe
  • Cobalt Co
  • Tantal Ta
  • other metals or alloys with high work functions for example, silver as the main component and 0.3% by mass to 1% by mass of palladium (for example).
  • Ag—Pd—Cu alloy containing Pd) and 0.3% by mass to 1% by mass of copper (Cu), Al—Nd alloy, Al—Cu alloy, Al—Cu—Ni alloy) can be mentioned. ..
  • hole injection is performed by providing an appropriate hole injection layer. By improving the characteristics, it can be used as an anode electrode.
  • a conductive material having a small work function value such as aluminum (Al) and an alloy containing aluminum and having a high light reflectance
  • hole injection is performed by providing an appropriate hole injection layer. By improving the characteristics, it can be used as an anode electrode.
  • the thickness of the first electrode 0.1 ⁇ m to 1 ⁇ m can be exemplified.
  • the first electrode is required to be transparent to the light from the light emitting element, and therefore, as a material constituting the first electrode, Indium oxide, indium-tin oxide (including ITO, Indium Tin Oxide, Sn-doped In 2 O 3 , crystalline ITO and amorphous ITO), indium-zinc oxide (IZO, Indium Zinc Oxide), indium-gallium oxidation.
  • IGO indium-doped gallium-zinc oxide
  • IGZO indium-doped gallium-zinc oxide
  • IFO F-doped In 2 O 3
  • ITOO Ti-doped In 2 O 3
  • InSn, InSnZnO oxidation.
  • a highly light-reflecting reflective film such as a dielectric multilayer film or aluminum (Al) or an alloy thereof (for example, Al—Cu—Ni alloy), an oxide of indium and tin (ITO) or indium and zinc. It is also possible to have a structure in which a transparent conductive material having excellent hole injection characteristics such as an oxide (IZO) of aluminum is laminated.
  • a transparent conductive material having excellent hole injection characteristics such as an oxide (IZO) of aluminum is laminated.
  • the first electrode functions as a cathode electrode, it is desirable that the first electrode is made of a conductive material having a small work function and a high light reflectance, but a conductive material having a high light reflectance used as an anode electrode is used. It can also be used as a cathode electrode by improving the electron injection characteristics by providing an appropriate electron injection layer.
  • the second electrode When the second electrode functions as a cathode electrode as a material (semi-light transmitting material or light transmitting material) constituting the second electrode, it transmits emitted light and efficiently transmits electrons to the organic layer (light emitting layer). It is desirable to construct it from a conductive material with a small work function value so that it can be injected into the alloy, for example, aluminum (Al), silver (Ag), magnesium (Mg), calcium (Ca), sodium (Na), strontium ( Sr), alkali metal or alkaline earth metal and silver (Ag) [for example, alloy of magnesium (Mg) and silver (Ag) (Mg-Ag alloy)], alloy of magnesium-calcium (Mg-Ca alloy) , Metals or alloys having a small work function such as alloys of aluminum (Al) and lithium (Li) (Al-Li alloy) can be mentioned.
  • a conductive material with a small work function value so that it can be injected into the alloy, for example
  • the thickness of the second electrode 4 nm to 50 nm, preferably 4 nm to 20 nm, and more preferably 6 nm to 12 nm can be exemplified.
  • at least one material selected from the group consisting of Ag-Nd-Cu, Ag-Cu, Au and Al-Cu can be mentioned.
  • the second electrode is laminated from the organic layer side with the above-mentioned material layer and a so-called transparent electrode made of, for example, ITO or IZO (for example, a thickness of 3 ⁇ 10 -8 m to 1 ⁇ 10 -6 m). It can also be a structure.
  • a bus electrode (auxiliary electrode) made of a low resistance material such as aluminum, aluminum alloy, silver, silver alloy, copper, copper alloy, gold, and gold alloy is provided for the second electrode to reduce the resistance of the second electrode as a whole. May be planned.
  • the average light transmittance of the second electrode is preferably 50% to 90%, preferably 60% to 90%.
  • the second electrode functions as an anode electrode, it is desirable that the second electrode is made of a conductive material that transmits emitted light and has a large work function value.
  • Examples of the method for forming the first electrode and the second electrode include an electron beam vapor deposition method, a hot filament vapor deposition method, a vapor deposition method including a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, a chemical vapor phase growth method (CVD method), a MOCVD method, and an ion. Combination of plating method and etching method; Various printing methods such as screen printing method, inkjet printing method, metal mask printing method; Plating method (electric plating method and electroless plating method); Lift-off method; Laser ablation method; Zol gel The law etc. can be mentioned. According to various printing methods and plating methods, it is possible to directly form the first electrode and the second electrode having a desired shape (pattern).
  • the second electrode When the second electrode is formed after the organic layer is formed, it may be formed based on a film forming method such as a vacuum vapor deposition method in which the energy of the formed particles is small, or a film forming method such as a MOCVD method. , It is preferable from the viewpoint of preventing the occurrence of damage to the organic layer.
  • a film forming method such as a vacuum vapor deposition method in which the energy of the formed particles is small
  • a film forming method such as a MOCVD method.
  • the organic layer includes a light emitting layer made of an organic light emitting material.
  • a physical vapor deposition method such as a vacuum vapor deposition method
  • a printing method such as a screen printing method or an inkjet printing method
  • a lamination of a laser absorption layer and an organic layer formed on a transfer substrate
  • PVD method physical vapor deposition method
  • a laser transfer method in which the organic layer on the laser absorption layer is separated by irradiating the structure with a laser and the organic layer is transferred, and various coating methods can be exemplified.
  • a so-called metal mask is used, and the organic layer can be obtained by depositing a material that has passed through an opening provided in the metal mask.
  • a substrate, an insulating layer, an interlayer insulating layer, and an interlayer insulating material layer are formed.
  • SiO 2 and NSG non-doped silicate
  • BPSG boron, phosphorus, silicate, glass
  • PSG, BSG, AsSG, SbSG, PbSG, SOG spin-on glass
  • LTO Low Temperature Oxide, low temperature CVD-SiO 2
  • low melting point glass glass paste
  • SiO X -based material material constituting a silicon-based oxide film
  • inorganic insulating materials such as (Nb 2 O 5 ), tin oxide (SnO 2 ), and vanadium oxide (VO x ).
  • fluorocarbon cycloperfluorocarbon polymer
  • benzocyclobutene cyclic fluororesin
  • polytetrafluoroethylene amorphous tetrafluoroethylene
  • polyaryl ether fluoride aryl ether
  • foot Polyimide (polyimide), amorphous carbon, parylene (polyparaxylylene), fullerene fluoride)
  • Silk a trademark of The Dow Chemical Co., a coating type low dielectric constant interlayer insulating film material
  • Flare It is a trademark of Honeywell Electronic Materials Co., and a polyallyl ether (PAE) -based material
  • PAE polyallyl ether
  • the insulating layer, the interlayer insulating layer, and the substrate may have a single-layer structure or a laminated structure.
  • various printing methods such as various CVD methods, various coating methods, various PVD methods including sputtering method and vacuum vapor deposition method, screen printing method, plating method, electrodeposition method, It can be formed based on a known method such as a dipping method or a sol-gel method.
  • An ultraviolet absorbing layer, a contamination prevention layer, a hard coat layer, and an antistatic layer may be formed on the outermost surface (specifically, the outer surface of the second substrate) that emits light from the display device, or a protective member (protective member).
  • a protective member protecting member
  • a cover glass may be arranged.
  • the light emitting element drive unit is, for example, a transistor (specifically, for example, MOSFET) formed on a silicon semiconductor substrate constituting the first substrate, or a thin film transistor (TFT) provided on various substrates constituting the first substrate. It is composed of.
  • the transistor or TFT constituting the light emitting element driving unit and the first electrode may be connected to each other via a contact hole (contact plug) formed in the substrate.
  • the light emitting element drive unit may have a well-known circuit configuration.
  • the second electrode is connected to the light emitting element driving unit via a contact hole (contact plug) formed in the substrate, for example, in the outer peripheral portion of the display device (specifically, the outer peripheral portion of the pixel array portion). Can be.
  • the organic EL display device preferably has a resonator structure in order to further improve the light extraction efficiency.
  • a first interface composed of an interface between the first electrode and the organic layer (or an interlayer insulating material layer is provided under the first electrode, and a light reflection layer is provided under the interlayer insulating material layer.
  • a light reflection layer is provided under the interlayer insulating material layer.
  • the optical distance from the maximum light emitting position of the light emitting layer to the first interface is OL 1
  • the optical distance from the maximum light emitting position of the light emitting layer to the second interface is OL 2
  • m 1 and m 2 are integers.
  • the configuration can satisfy the following equations (1-1) and (1-2).
  • Maximum peak wavelength of the spectrum of light generated in the light emitting layer (or the desired wavelength of the light generated in the light emitting layer)
  • ⁇ 1 Phase shift amount of light reflected at the first interface (unit: radian).
  • -2 ⁇ ⁇ 1 ⁇ 0 ⁇ 2 Phase shift amount of light reflected at the second interface (unit: radians).
  • the value of m 1 is a value of 0 or more
  • Distance from the maximum light emitting position of the light emitting layer to the first interface SD 1 refers to the actual distance (physical distance) from the maximum light emitting position of the light emitting layer to the first interface, and is the second from the maximum light emitting position of the light emitting layer.
  • Distance to interface SD 2 refers to the actual distance (physical distance) from the maximum light emitting position of the light emitting layer to the second interface.
  • the optical distance is also referred to as an optical path length, and generally refers to n ⁇ SD when a light ray passes through a medium having a refractive index n by a distance SD. The same applies to the following.
  • the average refractive index n ave is the sum of the products of the refractive index and the thickness of each layer constituting the organic layer (or the organic layer, the first electrode, and the interlayer insulating material layer), and the organic layer (or organic). It is divided by the thickness of the layer, the first electrode, and the interlayer insulating material layer).
  • the desired wavelength ⁇ (specifically, for example, the wavelength of red, the wavelength of green, and the wavelength of blue) in the light generated in the light emitting layer is determined, and the formulas (1-1) and (1-2) are used.
  • the light emitting element may be designed by obtaining various parameters such as OL 1 and OL 2 in the light emitting element based on the above.
  • the first electrode or the light reflecting layer and the second electrode absorb a part of the incident light and reflect the rest. Therefore, a phase shift occurs in the reflected light.
  • the phase shift amounts ⁇ 1 and ⁇ 2 the values of the real and imaginary parts of the complex refractive index of the material constituting the first electrode or the light reflecting layer and the second electrode are measured using, for example, an ellipsometer, and these are measured. It can be calculated by performing a calculation based on the value (see, for example, "Principles of Optic", Max Born and Emil Wolf, 1974 (PERGAMON PRESS)).
  • the refractive index of can also be determined by measuring with an ellipsometer.
  • Materials constituting the light reflecting layer include aluminum, aluminum alloy (for example, Al-Nd and Al-Cu), Al / Ti laminated structure, Al-Cu / Ti laminated structure, chromium (Cr), silver (Ag), and silver.
  • Examples include alloys (eg, Ag-Cu, Ag-Pd-Cu, Ag-Sm-Cu), copper, copper alloys, gold, and gold alloys, such as electron beam deposition, thermal filament deposition, and vacuum deposition.
  • It can be formed by a vapor deposition method including a method, a sputtering method, a CVD method, an ion plating method; a plating method (electric plating method or electroless plating method); a lift-off method; a laser ablation method; a sol-gel method or the like.
  • a vapor deposition method including a method, a sputtering method, a CVD method, an ion plating method; a plating method (electric plating method or electroless plating method); a lift-off method; a laser ablation method; a sol-gel method or the like.
  • a base layer made of, for example, TiN in order to control the crystal state of the light-reflecting layer to be formed.
  • the white light emitted by the organic layer is resonated to cause reddish light. (Light having a peak in the optical spectrum in the red region) is emitted from the second electrode. Further, in the light emitting portion constituting the green light emitting element, the white light emitted by the organic layer is resonated to emit greenish light (light having a peak in the optical spectrum in the green region) as the second electrode. Emit from. Further, in the light emitting portion constituting the blue light emitting element, the white light emitted by the organic layer is resonated to generate bluish light (light having a peak in the optical spectrum in the blue region).
  • the desired wavelength ⁇ (specifically, the wavelength of red, the wavelength of green, the wavelength of blue) in the light generated in the light emitting layer is determined, and equations (1-1) and (1-2) are used.
  • various parameters such as OL 1 and OL 2 in each of the red light emitting element, the green light emitting element, and the blue light emitting element may be obtained, and each light emitting element may be designed.
  • paragraph number [0041] of JP2012-216495 discloses an organic EL element having a resonator structure having an organic layer as a resonance portion, from a light emitting point (light emitting surface) to a reflecting surface.
  • the thickness of the organic layer is preferably 80 nm or more and 500 nm or less, and more preferably 150 nm or more and 350 nm or less so that the distance can be appropriately adjusted.
  • the thickness of the hole transport layer (hole supply layer) and the thickness of the electron transport layer (electron supply layer) are approximately equal.
  • the electron transport layer (electron supply layer) may be thicker than the hole transport layer (hole supply layer), which is necessary for high efficiency with a low drive voltage and sufficient for the light emitting layer.
  • Electronic supply is possible. That is, the hole supply can be increased by arranging the hole transport layer between the first electrode corresponding to the anode electrode and the light emitting layer and forming the hole transport layer with a film thickness thinner than that of the electron transport layer. It will be possible.
  • the light absorption layer (black matrix layer) can be formed above between the first optical path control means and the first optical path control means, whereby the adjacent light emission can be obtained.
  • the occurrence of color mixing between the elements can be reliably suppressed.
  • the light absorption layer (black matrix layer) is made of, for example, a black resin film (specifically, for example, a black polyimide resin) having an optical density of 1 or more mixed with a black colorant, or is also a thin film. It is composed of a thin film filter that utilizes the interference of.
  • the thin film filter is formed by stacking two or more thin films made of, for example, a metal, a metal nitride or a metal oxide, and attenuates light by utilizing the interference of the thin films.
  • Specific examples of the thin film filter include those in which Cr and chromium (III) oxide (Cr 2 O 3 ) are alternately laminated.
  • the size of the light absorption layer (black matrix layer) may be appropriately changed according to the light emitted by the light emitting element.
  • a light-shielding portion may be provided between the light-emitting element and the light-emitting element.
  • the light-shielding material constituting the light-shielding portion light such as titanium (Ti), chromium (Cr), tungsten (W), tantalum (Ta), aluminum (Al), and MoSi 2 can be shielded. Materials can be mentioned.
  • the light-shielding portion can be formed by an electron beam vapor deposition method, a hot filament vapor deposition method, a vapor deposition method including a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, a CVD method, an ion plating method, or the like.
  • the display device of the present disclosure can be used, for example, as a monitor device constituting a personal computer, and is a monitor incorporated in a television receiver, a mobile phone, a PDA (personal digital assistant), or a game device. It can be used as a display device built into a device or a projector. Alternatively, it can be applied to an electronic view finder (Electronic View Finder, EVF), a head-mounted display (Head Mounted Display, HMD), eyewear, AR glass, EVR, and for VR (Virtual Reality), MR. It can be applied to a display device for (Mixed Reality) or AR (Augmented Reality).
  • EVF Electronic View Finder
  • HMD head-mounted display
  • VR Virtual Reality
  • MR Virtual Reality
  • a display device can be configured.
  • the display device of the present disclosure can be used as a light emitting device to configure various lighting devices including a backlight device for a liquid crystal display device and a planar light source device.
  • Head-mounted displays are, for example, (B) The frame attached to the observer's head and (B) Image display device attached to the frame, Equipped with The image display device is (A) The display device of the present disclosure and (B) An optical device in which light emitted from the display device of the present disclosure is incident and emitted. Equipped with The optical device is (B-1) A light guide plate, which is emitted toward an observer after light incident from the display device of the present disclosure propagates inside by total reflection. (B-2) A first deflection means (for example, composed of a volume hologram diffraction grating film) that deflects the light incident on the light guide plate so that the light incident on the light guide plate is totally reflected inside the light guide plate.
  • a first deflection means for example, composed of a volume hologram diffraction grating film
  • a second deflection means (for example, for example, to deflect the light propagated by total reflection inside the light guide plate a plurality of times in order to emit the light propagated by total reflection inside the light guide plate from the light guide plate. (Consists of a volume hologram diffraction grating film), Consists of.
  • the first embodiment relates to the light emitting element of the present disclosure and the display device of the present disclosure.
  • a schematic partial cross-sectional view of the light emitting element and the display device of the first embodiment is shown in FIG. 1, and the arrangement relationship between the first optical path control means and the second optical path control means is schematically shown in FIGS. 2A, 2B and 2C. show.
  • the display device is composed of an organic electroluminescence display device (organic EL display device), and is an active matrix display device.
  • the light emitting element is composed of an electroluminescence element (organic EL element), and the light emitting layer includes an organic electroluminescence layer.
  • the display device of the first embodiment or the second to fourth embodiments described later is a top emission type (top light emitting type) display device (top light emitting type display device) that emits light from the second substrate. Further, in the light emitting element and the display device of the first embodiment, a color filter layer which is a wavelength selection unit is provided on the first substrate side.
  • the light emitting element 10 of the first embodiment is Light emitting unit 30 having a light emitting region, A first optical path control means (first optical path control unit, specifically, a first lens member) 71, in which light emitted from a light emitting region is incident and has positive optical power.
  • the second optical path control means (second optical path control unit, specifically, the second lens member) 72 which is incident with the light emitted from the first optical path control means 71 and has positive optical power, and A joining member 35 interposed between the first optical path control means 71 and the second optical path control means 72, Equipped with The optical axis of the first optical path control means 71 and the optical axis of the second optical path control means 72 are deviated from each other.
  • the display device of the first embodiment is First board 41 and second board 42, and A plurality of light emitting element units composed of a first light emitting element 10 1 , a second light emitting element 10 2 and a third light emitting element 10 3 provided on the first substrate 41. Equipped with Each light emitting element 10 A light emitting unit 30 provided above the first substrate 41 and having a light emitting region, First optical path control means (specifically, first lens member) 71, which is incident with light emitted from the light emitting region and has positive optical power.
  • First optical path control means specifically, first lens member
  • the second optical path control means (specifically, the second lens member) 72 which is incident with the light emitted from the first optical path control means 71 and has positive optical power, and A joining member 35 interposed between the first optical path control means 71 and the second optical path control means 72, Equipped with The optical axis of the first optical path control means 71 and the optical axis of the second optical path control means 72 are deviated from each other.
  • the optical axis of the first optical path control means 71 and the optical axis of the second optical path control means 72 are deviated from each other in all the light emitting elements 10. Further, in the first light emitting element 101, the second light emitting element 10 2 and the third light emitting element 10 3 in each light emitting element unit, the optical axis of the first optical path control means 71 and the optical axis of the second optical path control means 72 The direction of deviation is the same.
  • the optical axis of the first optical path control means 71 passes through the center of the light emitting region. Further, a bonding member (sealing resin layer) 35 exists between the top of the first optical path control means 71 and the top of the second optical path control means 72. That is, the first optical path control means 71 and the second optical path control means 72 are separated from each other.
  • the refractive index of the material constituting the first optical path control means 71 is n 1
  • the refractive index of the material constituting the second optical path control means 72 is refracted.
  • the ratio is n 2 and the refractive index of the material constituting the joining member 35 is n 0
  • the acrylic adhesive constituting the first optical path control means 71 and the second optical path control means 72 is different from the acrylic adhesive constituting the joining member 35.
  • the first optical path control means 71 and the second optical path control means 72 are bonded to each other by a joining member 35.
  • the light emitting element 10 has a wavelength selection unit (specifically, a color filter layer) CF between the light emitting unit 30 and the first optical path control means 71. That is, the light emitted from the light emitting unit 30 passes through the wavelength selection unit CF, the first optical path control means 71, and the second optical path control means 72 in this order.
  • the center of the wavelength selection unit (color filter layer) CF passes through the center of the light emitting region.
  • the wavelength selection unit CF is composed of color filter layers CFR, CFG, and CF B , and is provided on the first substrate side.
  • the color filter layer CF has an on-chip color filter layer structure (OCCF structure).
  • the first optical path control means 71 is composed of a first lens member such as a plano-convex lens having a convex shape toward a direction away from the light emitting unit 30, and the second optical path control means 72 is directed toward a direction closer to the light emitting unit 30. It is composed of a second lens member such as a plano-convex lens having a convex shape. That is, the light emitting surface 71b of the first optical path control means (first lens member) 71 has a convex shape, the light incident surface 71a is, for example, flat, and the second optical path control means (second lens member). ) 72 The light incident surface 72a has a convex shape, and the light emitting surface 72b is, for example, flat.
  • the outer shapes of the first optical path control means 71 and the second optical path control means 72 are circular, the outer shape is not limited to such a shape.
  • one light emitting element unit includes a first light emitting element (red light emitting element) 101 and a second light emitting element (green light emitting element).
  • 10 2 and the third light emitting element (blue light emitting element) 10 3 are composed of three light emitting elements (three sub-pixels).
  • the organic layer 33 constituting the first light emitting element 101, the organic layer 33 constituting the second light emitting element 10 2 , and the organic layer 33 constituting the third light emitting element 10 3 emit white light as a whole. That is, the first light emitting element 101 that emits red light is composed of a combination of an organic layer 33 that emits white light and a red color filter layer CFR .
  • the second light emitting element 10 2 that emits green light is composed of a combination of an organic layer 33 that emits white light and a green color filter layer CFG .
  • the third light emitting element 10 3 that emits blue light is composed of a combination of an organic layer 33 that emits white light and a blue color filter layer CF B.
  • white in addition to the first light emitting element (red light emitting element) 101, the second light emitting element (green light emitting element) 10 2 , and the third light emitting element (blue light emitting element) 10 3 , white (or the first).
  • a light emitting element unit (1 pixel) may be configured by a light emitting element (or a light emitting element that emits complementary color light) 10 4 that emits (4 colors).
  • the first light emitting element 10 1 , the second light emitting element 10 2 and the third light emitting element 10 3 exclude the configuration of the color filter layer, and in some cases, exclude the arrangement position of the light emitting layer in the thickness direction of the organic layer. , Has substantially the same configuration and structure.
  • the number of pixels is, for example, 1920 ⁇ 1080, one light emitting element (display element) 10 constitutes one sub-pixel, and the light emitting element (specifically, an organic EL element) 10 is three times the number of pixels.
  • the light emitting element is used. 1st electrode 31, The organic layer 33 formed on the first electrode 31, The second electrode 32 formed on the organic layer 33, The protective layer (flattening layer) 34 formed on the second electrode 32, and Color filter layer CF ( CFR, CFG, CF B ) formed on the protective layer 34, It is composed of.
  • the light emitting element 10 is formed on the first substrate side.
  • the color filter layer CF is arranged above the second electrode 32, and the second substrate 42 is arranged above the color filter layer CF. In principle, the following description can be appropriately applied to Examples 2 to 4 described later, except for the arrangement of the color filter layer CF.
  • the light from the organic layer 33 is emitted from the second electrode 32, the protective layer 34, the color filter layer CF, the first optical path control means 71, the joining member 35, the second optical path control means 72, the base layer 36, and the second substrate 42. It is emitted to the outside via.
  • a light emitting element drive unit (drive circuit) is provided below the substrate 26 made of an insulating material formed by the CVD method.
  • the light emitting element drive unit may have a well-known circuit configuration.
  • the light emitting element drive unit is composed of a transistor (specifically, a MOSFET) formed on a silicon semiconductor substrate corresponding to the first substrate 41.
  • the transistor 20 composed of the MOSFET includes a gate insulating layer 22 formed on the first substrate 41, a gate electrode 21 formed on the gate insulating layer 22, a source / drain region 24 formed on the first substrate 41, and a source /. It is composed of a channel forming region 23 formed between the drain regions 24, and an element separation region 25 surrounding the channel forming region 23 and the source / drain region 24.
  • the transistor 20 and the first electrode 31 are electrically connected to each other via a contact plug 27 provided on the substrate 26.
  • a contact plug 27 provided on the substrate 26.
  • one transistor 20 is shown for each light emitting element drive unit.
  • the insulating material constituting the substrate 26 include SiO 2 , SiN, and SiON.
  • the light emitting unit 30 is provided on the substrate 26. Specifically, a first electrode 31 of each light emitting element 10 is provided on the substrate 26. An insulating layer 28 having an opening 28'with the first electrode 31 exposed at the bottom thereof is formed on the substrate 26, and the organic layer 33 is at least the first electrode exposed at the bottom of the opening 28'. It is formed on top of 31. Specifically, the organic layer 33 is formed over the insulating layer 28 from above the first electrode 31 exposed at the bottom of the opening 28', and the insulating layer 28 is formed from the first electrode 31 to the substrate. It is formed over 26. The portion of the organic layer 33 that actually emits light is surrounded by the insulating layer 28.
  • the light emitting region is composed of the first electrode 31 and the region of the organic layer 33 formed on the first electrode 31, and is provided on the substrate 26.
  • the region of the organic layer 33 surrounded by the insulating layer 28 corresponds to the light emitting region.
  • the insulating layer 28 and the second electrode 32 are covered with a protective layer 34 made of SiN.
  • a wavelength selection unit CF color filter layer CFR, CFG, CF B ) made of a well-known material is formed on the protective layer 34 by a well-known method, and a first optical path control is performed on the protective layer 34. Means 71 are formed.
  • the first electrode 31 functions as an anode electrode
  • the second electrode 32 functions as a cathode electrode.
  • the first electrode 31 is composed of a light reflecting material layer, specifically, for example, an Al—Nd alloy layer, an Al—Cu alloy layer, or a laminated structure of an Al—Ti alloy layer and an ITO layer, and the second electrode 32. Is made of a transparent conductive material such as ITO.
  • the first electrode 31 is formed on the substrate 26 based on a combination of a vacuum vapor deposition method and an etching method.
  • the second electrode 32 is formed by a film forming method such as a vacuum vapor deposition method in which the energy of the formed particles is small, and is not patterned.
  • the organic layer 33 is also not patterned. That is, the organic layer 33 is commonly provided in the plurality of light emitting elements 10.
  • the first substrate 41 is made of a silicon semiconductor substrate
  • the second substrate 42 is made of a glass substrate.
  • the second electrode 32 is a common electrode in the plurality of light emitting elements 10. That is, the second electrode 32 is a so-called solid electrode.
  • the second electrode 32 is connected to a light emitting element drive unit via a contact hole (contact plug) (not shown) formed on the substrate 26 at the outer peripheral portion of the display device (specifically, the outer peripheral portion of the pixel array portion). ing.
  • a contact hole contact plug
  • an auxiliary electrode connected to the second electrode 32 may be provided below the second electrode 32, and the auxiliary electrode may be connected to the light emitting element driving unit.
  • the organic layer 33 includes a hole injection layer (HIL), a hole transport layer (HTL), a light emitting layer, an electron transport layer (ETL), and electron injection. It has a laminated structure of layers (EIL: Electron Injection Layer).
  • the light emitting layer is composed of at least two light emitting layers that emit different colors, and the light emitted from the organic layer 33 is white.
  • the organic layer has a structure in which three layers of a red light emitting layer that emits red light, a green light emitting layer that emits green light, and a blue light emitting layer that emits blue light are laminated.
  • the organic layer may have a structure in which two layers of a blue light emitting layer that emits blue light and a yellow light emitting layer that emits yellow light are laminated (white light is emitted as a whole), or blue light that emits blue light. It is also possible to have a structure in which two layers of a light emitting layer and an orange light emitting layer that emits orange light are laminated (white light is emitted as a whole).
  • the first light emitting element 10 1 that should display red is provided with a red color filter layer CFR
  • the second light emitting element 10 2 that should display green is provided with a green color filter layer C F G.
  • the third light emitting element 103 which should display blue, is provided with a blue color filter layer CF B.
  • the hole injection layer is a layer that enhances the hole injection efficiency and also functions as a buffer layer that prevents leaks, and has a thickness of, for example, about 2 nm to 10 nm.
  • the hole injection layer is composed of, for example, a hexaazatriphenylene derivative represented by the following formula (A) or formula (B).
  • R 1 to R 6 are independently hydrogen, halogen, hydroxy group, amino group, allulamino group, substituted or unsubstituted carbonyl group having 20 or less carbon atoms, substituted or non-substituted group having 20 or less carbon atoms, respectively.
  • the hole transport layer is a layer that enhances the hole transport efficiency to the light emitting layer.
  • the electron transport layer is a layer that enhances the electron transport efficiency to the light emitting layer
  • the electron injection layer is a layer that enhances the electron injection efficiency into the light emitting layer.
  • the hole transport layer is composed of, for example, 4,4', 4 "-tris (3-methylphenylphenylamino) triphenylamine (m-MTDATA) or ⁇ -naphthylphenyldiamine ( ⁇ NPD) having a thickness of about 40 nm. ..
  • the light emitting layer is a light emitting layer that produces white light by color mixing.
  • the light emitting layer is formed by laminating a red light emitting layer, a green light emitting layer, and a blue light emitting layer.
  • red light emitting layer when an electric field is applied, a part of the holes injected from the first electrode 31 and a part of the electrons injected from the second electrode 32 are recombinated, and red light is emitted. Occur.
  • a red light emitting layer contains, for example, at least one of a red light emitting material, a hole transporting material, an electron transporting material, and a bicharge transporting material.
  • the red light emitting material may be a fluorescent material or a phosphorescent material.
  • the red light emitting layer having a thickness of about 5 nm is, for example, 4,4-bis (2,2-diphenylvinyl) biphenyl (DPVBi) and 2,6-bis [(4'-methoxydiphenylamino) styryl]-. It consists of a mixture of 1,5-dicyanonaphthalene (BSN) in an amount of 30% by mass.
  • DPVBi 4,4-bis (2,2-diphenylvinyl) biphenyl
  • BSN 1,5-dicyanonaphthalene
  • Such a green light emitting layer contains, for example, at least one of a green light emitting material, a hole transporting material, an electron transporting material, and a bicharge transporting material.
  • the green light emitting material may be a fluorescent material or a phosphorescent material.
  • the green light emitting layer having a thickness of about 10 nm is made of, for example, DPVBi mixed with 5% by mass of coumarin 6.
  • Such a blue light emitting layer when an electric field is applied, a part of the holes injected from the first electrode 31 and a part of the electrons injected from the second electrode 32 are recombinated, and blue light is emitted. Occur.
  • a blue light emitting layer contains, for example, at least one kind of a blue light emitting material, a hole transporting material, an electron transporting material, and a bicharge transporting material.
  • the blue light emitting material may be a fluorescent material or a phosphorescent material.
  • DPAVBi 4,4'-bis [2- ⁇ 4- (N, N-diphenylamino) phenyl ⁇ vinyl] biphenyl
  • the electron transport layer having a thickness of about 20 nm is made of, for example, 8-hydroxyquinoline aluminum (Alq3).
  • the electron injection layer having a thickness of about 0.3 nm is made of, for example, LiF or Li 2 O.
  • the materials constituting each layer are examples, and are not limited to these materials.
  • the light emitting layer may be composed of a blue light emitting layer and a yellow light emitting layer, or may be composed of a blue light emitting layer and an orange light emitting layer.
  • the delta arrangement shown in FIG. 16A can be mentioned, the stripe arrangement as shown in FIG. 16B, and the diagonal arrangement shown in FIG. 16C can be used. However, it can also be a rectangle array.
  • the first light emitting element 101, the second light emitting element 10 2 , the third light emitting element 10 3 , and the fourth light emitting element 10 4 (or the fourth light emitting element 10 4 that emits complementary color light) emit white light. 4 light emitting elements) emit white light. 4 light emitting elements) may form one pixel.
  • a transparent filter layer may be provided instead of the color filter layer.
  • FIG. 16E it can be a square array as shown in FIG. 16E.
  • (area of the first light emitting element 101): (area of the second light emitting element 10 2 ) : (area of the third light emitting element 10 3 ) 1: 1: 2.
  • the arrangement of the first light emitting element 101, the second light emitting element 10 2 and the third light emitting element 10 3 is specifically referred to as a delta arrangement.
  • a schematic partial cross-sectional view of the display device shown in FIG. 1, FIG. 9, FIG. 10, FIG. 11, FIG. 12, FIG. 13, FIG. 14, FIG. 15, FIG. 23 and FIG. 28, which will be described later, is a light emitting element. It is different from the schematic partial cross-sectional view of the display device in which 10 is arranged in a delta arrangement in order to simplify the drawing.
  • the light emitting element 10 may have a resonator structure having an organic layer 33 as a resonance portion.
  • the thickness of the organic layer 33 is 8 ⁇ . It is preferably 10 -8 m or more and 5 ⁇ 10 -7 m or less, and more preferably 1.5 ⁇ 10 -7 m or more and 3.5 ⁇ 10 -7 m or less.
  • the first light emitting element (red light emitting element) 101 resonates the light emitted in the light emitting layer to cause reddish light (red).
  • Light having a peak in the optical spectrum in the region of) is emitted from the second electrode 32.
  • the second light emitting element (green light emitting element) 10 2 resonates the light emitted by the light emitting layer to emit greenish light (light having a peak in the light spectrum in the green region) to the second electrode 32.
  • the third light emitting element (blue light emitting element) 10 3 resonates the light emitted by the light emitting layer to emit bluish light (light having a peak in the optical spectrum in the blue region) to the second electrode. Emit from 32.
  • a light emitting element driving unit is formed on a silicon semiconductor substrate (first substrate 41) based on a known MOSFET manufacturing process.
  • the substrate 26 is formed on the entire surface based on the CVD method.
  • a connection hole is formed in a portion of the substrate 26 located above one source / drain region of the transistor 20 based on a photolithography technique and an etching technique.
  • a metal layer is formed on the substrate 26 including the connection hole by, for example, a sputtering method, and then the metal layer is patterned based on a photolithography technique and an etching technique to form a first on a part of the substrate 26.
  • One electrode 31 can be formed.
  • the first electrode 31 is separated for each light emitting element.
  • a contact hole (contact plug) 27 for electrically connecting the first electrode 31 and the transistor 20 can be formed in the connection hole.
  • the insulating layer 28 is formed on the entire surface, and then the opening 28'is formed in a part of the insulating layer 28 on the first electrode 31 based on the photolithography technique and the etching technique.
  • the first electrode 31 is exposed at the bottom of the opening 28'.
  • the organic layer 33 is formed on the first electrode 31 and the insulating layer 28 by a PVD method such as a vacuum vapor deposition method or a sputtering method, a coating method such as a spin coating method or a die coating method, or the like.
  • the second electrode 32 is formed on the entire surface based on, for example, a vacuum vapor deposition method. In this way, the organic layer 33 and the second electrode 32 can be formed on the first electrode 31. In some cases, the organic layer 33 may be patterned into a desired shape.
  • the protective layer 34 is formed on the entire surface by, for example, a CVD method or a PVD method, or also by a coating method, and the top surface of the protective layer 34 is flattened. Since the protective layer 34 can be formed based on the coating method, there are few restrictions on the processing process, the material selection range is wide, and a high refractive index material can be used. Then, a wavelength selection unit CF (color filter layer CFR , CFG , CFB) is formed on the protective layer 34 based on a well - known method.
  • CF color filter layer CFR , CFG , CFB
  • a first lens forming layer for forming the first optical path control means 71 is formed on the color filter layer CF ( CFR, CFG, CF B ) , and the first resist material layer is formed on the first lens forming layer. Form. Then, the first resist material layer is patterned and further heat-treated to form the first resist material layer into a lens shape. Next, by etching back the first resist material layer and the first lens forming layer, the shape formed in the first resist material layer is transferred to the first lens forming layer. In this way, the first optical path control means 71 (first lens member) can be obtained.
  • the base layer 36 is formed on the second substrate 42, the second lens forming layer for forming the second optical path control means 72 is formed on the base layer 36, and the second resist material layer is formed on the second lens forming layer. Form. Then, the second resist material layer is patterned and further heat-treated to form the second resist material layer into a lens shape. Next, by etching back the second resist material layer and the second lens forming layer, the shape formed in the second resist material layer is transferred to the second lens forming layer. In this way, the second optical path control means (second lens member) 72 can be obtained.
  • the first substrate 41 and the second substrate 42, specifically, the first optical path control means 71 and the second optical path control means 72 are bonded to each other via the bonding member (sealing resin layer) 35. ..
  • the display devices organic EL display devices
  • FIGS. 2A, 2B and 2C the solid circle indicates the first optical path control means 71
  • the dotted circle indicates the second optical path control means 72.
  • the optical axis of the second optical path control means is deviated from the optical axis of the first optical path control means in the first direction. Further, in the example shown in FIG.
  • FIGS. 2A, 2B and 2C show an equilateral triangle connecting the centers of the light emitting regions.
  • the arrangement of the light emitting elements is a delta arrangement, the distance between the center of the light emitting element and the center of the light emitting element is 8.0 ⁇ m, the planar shape of the light emitting region is a circle with a diameter of 7.6 ⁇ m, and the first optical path control is performed.
  • the height of the means 71 and the second optical path control means 72 is 1.9 ⁇ m, and the distance between the virtual horizontal plane including the top of the first optical path control means 71 and the virtual horizontal plane including the top of the second optical path control means 72 is 0.
  • FDTD wave analysis
  • D 01 and D 12 and d 0 and D 1 described later are as follows.
  • D 01 Distance (offset amount) between the normal line LN 0 passing through the center of the light emitting region and the normal line LN 1 passing through the center of the first optical path control means.
  • D 12 Distance (offset amount) between the normal line LN 1 passing through the center of the first optical path control means and the normal line LN 2 passing through the center of the second optical path control means.
  • d 0 Distance (offset amount) between the normal LN 0 passing through the center of the light emitting region and the normal LN 3 passing through the center of the wavelength selection unit.
  • D 1 Distance from the reference point (reference area) P to the normal LN 0 passing through the center of the light emitting area.
  • d 0 0 ⁇ m in all the light emitting elements 10.
  • FIG. 5 shows the results of obtaining the front luminance when the thickness is 5 ⁇ m and 1.0 ⁇ m.
  • FIGS. 6, 7 and 8 are virtual horizontal planes (light emission) at positions where the front luminance is obtained from the light emitting region.
  • the simulation result of the front luminance distribution in the normal horizontal plane (the virtual horizontal plane orthogonal to the normal LN 0 passing through the center of the region) is shown.
  • the horizontal axis is the distance along the first direction from the origin for which the front luminance is to be obtained (the unit is ⁇ m, which indicates a region of ⁇ 1 ⁇ m), and the vertical axis is the front.
  • the unit is ⁇ m, which indicates a region of ⁇ 1 ⁇ m.
  • the "origin" is a point where the normal LN 0 passing through the center of a predetermined light emitting region intersects the virtual horizontal plane, the distance along the first direction is 0 ⁇ m, and the distance along the second direction is 0 ⁇ m. It points to the point of 0 ⁇ m.
  • (A-2), (B-2), (C-2) and (D-2) of FIGS. 6, 7 and 8 are virtual vertical planes (light emitting regions) of the light emitted from the light emitting region.
  • the horizontal axis is the distance along the first direction from the origin for which the front luminance is to be obtained (the unit is ⁇ m, which indicates a region of ⁇ 10 ⁇ m), and the vertical axis is light emission. Indicates the distance from the area to the position where the front brightness is obtained.
  • the region shown in dark gray including the origins of (B-1), (C-1) and (D-1) in FIGS. 6, 7 and 8 (referred to as “high intensity distribution region” for convenience) is small. It can be seen that the value of the front luminance is increasing.
  • D 12 0.0 ⁇ m in each of the first direction, the second direction, or the first direction and the second direction, the high intensity distribution region is generally circular [FIG. 6, See (B-1) in FIGS. 7 and 8].
  • D 12 0.5 ⁇ m and 1.0 ⁇ m in the first direction
  • the high intensity distribution region is an ellipse with the long axis in the second direction and the short axis in the first direction [FIG. 6]. See (C-1) and (D-1)].
  • the optical axis of the first optical path control means (first lens member) and the optical axis of the second optical path control means (second lens member) are shifted. Thereby, the efficiency of extracting the front light can be improved.
  • the first optical path control means (first lens member) convex upward on the flat wavelength selection unit (color filter layer).
  • the second optical path control means convex upward on the flat base layer. (Second lens member) may be formed.
  • a first optical path control means convex upward is formed on the flat color filter layer, then a flattening layer is formed on the entire surface, and the flattening layer is further convex upward.
  • the manufacturing process of the light emitting element and the display device is not significantly increased, and the manufacturing process can be simplified.
  • FIGS. 9 and 10 schematic partial cross-sectional views of the light emitting element of the light emitting element of Example 1 are shown in FIGS. 9 and 10, the top of the first optical path control means 71 and the second optical path control means 72. It may be in contact with the top of the.
  • the top of the first optical path control means 71 and the top of the second optical path control means 72 are in a point contact state.
  • the top of the first optical path control means 71 and the top of the second optical path control means 72 are in a surface contact state. That is, a flat portion is formed by the apex where the first optical path control means 71 and the second optical path control means 72 are in contact with each other.
  • a schematic partial cross-sectional view of a modification 3 of the light emitting element of the first embodiment is shown in the second substrate 42 and the second optical path control means 72 (more specifically, the base layer 36).
  • a wavelength selection unit CF may be provided between the second optical path control means 72) and the second optical path control means 72).
  • a schematic partial cross-sectional view of a modified example -4 of the light emitting element of the first embodiment is a wavelength selection unit between the first optical path control means 71 and the second optical path control means 72.
  • CF may be provided.
  • a second protective layer 34A is formed on the second optical path control means 72 and the protective layer 34, and a wavelength selection unit CF is provided on the second protective layer 34A.
  • the wavelength selection unit CF and the second optical path control means 72 are bonded to each other by a joining member 35.
  • a schematic partial cross-sectional view of a modification-5 of the display device of the first embodiment is a light absorption layer (black matrix layer) between the wavelength selection portions CF of the adjacent light emitting elements. It can be in the form in which the BM is formed.
  • a schematic partial cross-sectional view of a modification of the display device of Example 1-6 is a light absorption layer (black matrix layer) BM below the wavelength selection section CF of the adjacent light emitting element. It can also be in the form in which is formed.
  • FIG. 13 a schematic partial cross-sectional view of a modification-5 of the display device of the first embodiment is a light absorption layer (black matrix layer) between the wavelength selection portions CF of the adjacent light emitting elements. It can be in the form in which the BM is formed.
  • a schematic partial cross-sectional view of a modification of the display device of Example 1-6 is a light absorption layer (black matrix layer) BM below the wavelength selection section CF of the adjacent light emitting element. It can also be in the form
  • a schematic partial cross-sectional view of a modified example -7 of the display device of the first embodiment shows light between the first optical path control means 71 and the first optical path control means 71 of the adjacent light emitting element.
  • an absorption layer (black matrix layer) BM is formed.
  • the black matrix layer BM is made of, for example, a black resin film (specifically, for example, a black polyimide resin) having an optical density of 1 or more mixed with a black colorant.
  • these modified examples-5, modified example-6, and modified example-7 can be appropriately applied to modified example-1, modified example-2, modified example-3, and modified example-4. ..
  • the protective layer can also be in the form of having a function as a color filter layer. That is, the protective layer having such a function may be made of a well-known color resist material.
  • the protective layer also function as a color filter layer in this way, the organic layer and the protective layer can be arranged close to each other, and even if the light emitted from the light emitting element is widened, it is effective in preventing color mixing. The viewing angle characteristics are improved.
  • Example 2 is a modification of Example 1.
  • FIG. 17 shows a schematic partial cross-sectional view of the light emitting element of the second embodiment
  • FIG. 18 shows a schematic partial cross-sectional view of the light emitting element for explaining the behavior of the light from the light emitting element of the second embodiment. show.
  • the light emitting unit 30 has a convex cross-sectional shape toward the first substrate 41.
  • a recess 29 is provided on the surface 26A of the substrate 26.
  • At least a part of the first electrode 31 is formed following the shape of the top surface of the recess 29.
  • the organic layer 33 is formed on the first electrode 31, at least a part thereof, following the shape of the top surface of the first electrode 31.
  • the second electrode 32 is formed on the organic layer 33 following the shape of the top surface of the organic layer 33.
  • the protective layer 34 is formed on the second electrode 32.
  • all of the first electrodes 31 are formed following the shape of the top surface of the recess 29, and all of the organic layer 33 is the first electrode. It is formed on the 31 following the shape of the top surface of the first electrode 31.
  • the third protective layer 34B is formed between the second electrode 32 and the protective layer 34.
  • the third protective layer 34B is formed following the shape of the top surface of the second electrode 32.
  • n 3 when the refractive index of the material constituting the protective layer (flattening layer) 34 is n 3 and the refractive index of the material constituting the third protective layer 34B is n 4 , n 3 > n 4 is satisfied.
  • the value of (n 3 -n 4 ) is not limited, but 0.1 to 0.6 can be exemplified.
  • a part of the light emitted from the organic layer 33 passes through the second electrode 32 and the third protective layer 34B, and the protective layer is formed.
  • a part of the light incident on the 34 and emitted from the organic layer 33 is reflected by the first electrode 31, passes through the second electrode 32 and the third protective layer 34B, and is incident on the protective layer 34.
  • the internal lens being formed by the third protective layer 34B and the protective layer 34, the light emitted from the organic layer 33 can be focused in the direction toward the central portion of the light emitting element.
  • the incident angle of the light emitted from the organic layer 33 and incident on the protective layer 34 via the second electrode 32 is ⁇ i , and the refraction of the light incident on the protective layer 34.
  • a part of the light emitted from the organic layer 33 passes through the second electrode 32, is incident on the protective layer 34, and is a part of the light emitted from the organic layer 33. Is reflected by the first electrode 31, passes through the second electrode 32, and is incident on the protective layer 34.
  • the light emitted from the organic layer 33 can be focused in the direction toward the central portion of the light emitting element.
  • the recesses it is possible to further improve the front light extraction efficiency as compared with the case where the first electrode, the organic layer, and the second electrode have a flat laminated structure. can.
  • a mask layer 61 made of SiN is formed on the substrate 26 made of SiO 2 , and the mask layer 61 is made on the mask layer 61.
  • a resist layer 62 having a shape for forming a recess is formed (see FIGS. 20A and 20B). Then, by etching back the resist layer 62 and the mask layer 61, the shape formed on the resist layer 62 is transferred to the mask layer 61 (see FIG. 20C). Next, after forming the resist layer 63 on the entire surface (see FIG.
  • the recess 29 can be formed in the substrate 26 by etching back the resist layer 63, the mask layer 61, and the substrate 26 (see FIG. 21B). .. Specifically, by appropriately selecting the material of the resist layer 63 and appropriately setting the etching conditions for etching back the resist layer 63, the mask layer 61, and the substrate 26, the resist layer 63 is etched. By selecting a material system and etching conditions whose rate is slower than the etching rate of the mask layer 61, the recess 29 can be formed in the substrate 26.
  • a resist layer 64 having an opening 65 is formed on the substrate 26 (see FIG. 22A). Then, by wet-etching the substrate 26 through the opening 65, the recess 29 can be formed in the substrate 26 (see FIG. 22B).
  • the third protective layer 34B may be formed on the entire surface.
  • the third protective layer 34B is formed on the second electrode 32 following the shape of the top surface of the second electrode 32, and has the same thickness in the recess 29.
  • the protective layer 34 may be formed on the entire surface, and then the top surface of the protective layer 34 may be flattened.
  • the concave portion is provided on the surface of the substrate, and the first electrode, the organic layer, and the second electrode are formed substantially following the shape of the top surface of the concave portion. ing. Since the concave portion is formed in this way, the concave portion can function as a kind of concave mirror, and as a result, the front light extraction efficiency can be further improved, and the current-luminous efficiency is significantly improved. Moreover, the manufacturing process does not increase significantly. Further, since the thickness of the organic layer is constant, the resonator structure can be easily formed. Furthermore, since the thickness of the first electrode is constant, phenomena such as coloring and brightness change of the first electrode depending on the viewing angle of the display device occur due to the change in the thickness of the first electrode. Can be suppressed.
  • the region other than the recess 29 is also composed of a laminated structure of the first electrode 32, the organic layer 33, and the second electrode 32, light is emitted from this region as well. This may result in a decrease in light collection efficiency and a decrease in monochromatic chromaticity due to light leakage from adjacent pixels.
  • the boundary between the insulating layer 28 and the first electrode 31 is the light emitting area end, the area where light is emitted may be optimized by optimizing this boundary.
  • the light emitting element of the second embodiment has further improved current-luminous efficiency as compared with the conventional light emitting element, and can realize a longer life and a higher brightness of the light emitting element and the display device.
  • the applications for eyewear, AR (Augmented Reality) glass, and EVR will be greatly expanded.
  • the depth of the recess is deep, it may be difficult to form an organic layer in the upper part of the recess.
  • the internal lens is formed by the third protective layer and the protective layer, even if the depth of the recess is shallow, the light reflected by the first electrode is focused in the direction toward the center of the light emitting element. This makes it possible to further improve the efficiency of front light extraction.
  • the internal lens is formed in a self-aligned manner with respect to the organic layer, there is no misalignment between the organic layer and the internal lens.
  • the angle of the light passing through the color filter layer with respect to the virtual plane of the substrate can be increased by forming the concave portion and the internal lens, it is possible to effectively prevent the occurrence of color mixing between adjacent pixels. As a result, the color gamut deterioration caused by the optical color mixing between the adjacent pixels is improved, so that the color gamut of the display device can be improved.
  • the closer the organic layer is to the lens the more efficiently the light can be spread over a wide angle.
  • the distance between the internal lens and the organic layer is very short, the design width and design freedom of the light emitting element Spreads.
  • the distance between the internal lens and the organic layer and the curvature of the internal lens can be changed, and the design width and design freedom of the light emitting element can be changed.
  • the degree is further expanded. Furthermore, since no heat treatment is required to form the internal lens, the organic layer is not damaged.
  • the cross-sectional shape of the recess 29 when the recess 29 is cut in the virtual plane including the axis AX of the recess 29 is a smooth curve, but as shown in FIG. 19A, the cross-sectional shape is trapezoidal. It can be part of, or it can be a combination of a straight slope 29A and a bottom 29B consisting of a smooth curve, as shown in FIG. 19B.
  • the second optical path control means 72 and the base layer 36 are not shown.
  • the inclination angle of the slope 29A can be increased, and as a result, even if the depth of the recess 29 is shallow, it is emitted from the organic layer 33 and is emitted from the first electrode. It is possible to improve the frontal extraction of the light reflected by 31.
  • Example 3 is a modification of Examples 1 and 2.
  • the light emitting device of the third embodiment has a resonator structure. That is, it is preferable that the organic EL display device has a resonator structure in order to further improve the light extraction efficiency.
  • the organic layer 33 may be a resonance portion and the resonator structure may be sandwiched between the first electrode 31 and the second electrode 32.
  • the resonator structure may be provided.
  • a light reflecting layer 37 is formed below the first electrode 31 (on the side of the first substrate 41), an interlayer insulating material layer 38 is formed between the first electrode 31 and the light reflecting layer 37, and the organic layer 33 and the organic layer 33 and the light reflecting layer 37 are formed.
  • the interlayer insulating material layer 38 may be used as a resonance portion, and the resonator structure may be sandwiched between the light reflecting layer 37 and the second electrode 32.
  • Each light emitting element 10 has a resonator structure.
  • the first light emitting element 10 1 emits red light
  • the second light emitting element 10 2 emits green light
  • the third light emitting element 10 3 emits blue light.
  • the first light emitting element 101 is provided with a wavelength selection unit for passing the emitted red light.
  • the second light emitting element 10 2 and the third light emitting element 10 3 are not provided with a wavelength selection unit.
  • First board 41 and second board 42 and A plurality of light emitting element units composed of a first light emitting element 10 1 , a second light emitting element 10 2 and a third light emitting element 10 3 provided on the first substrate 41.
  • Each light emitting element 10 includes a light emitting unit 30 provided above the first substrate 41.
  • Each light emitting element 10 has a resonator structure.
  • the first light emitting element 10 1 emits red light
  • the second light emitting element 10 2 emits green light
  • the third light emitting element 10 3 emits blue light.
  • the first light emitting element 101 is provided with a wavelength selection unit for passing the emitted red light.
  • the second light emitting element 10 2 and the third light emitting element 10 3 are not provided with a wavelength selection unit.
  • the red color filter layer CFR can be mentioned, but the present invention is not limited thereto. Further, in the second light emitting element 10 2 and the third light emitting element 10 3 , a transparent filter layer TF is provided instead of the color filter layer.
  • the first light emitting element 101 to display red the second light emitting element 10 2 to display green
  • the third light emitting element to display blue The optimum OL 1 and OL 2 may be obtained for each of the elements 10 3 and thereby an emission spectrum having a sharp peak in each light emitting element can be obtained.
  • the first light emitting element 10 1 , the second light emitting element 10 2 and the third light emitting element 10 3 have the same configuration and structure except for the color filter layer CFR , the filter layer TF, and the resonator structure (configuration of the light emitting layer). Has.
  • ⁇ B blue
  • ⁇ B'shorter than ⁇ B May resonate in the resonator.
  • light having wavelengths ⁇ G'and ⁇ B' is out of the visible light range and is not observed by the observer of the display device.
  • light having a wavelength of ⁇ R' may be observed by the observer of the display device as blue.
  • the wavelength selection unit in the second light emitting element 10 2 and the third light emitting element 10 3 , but the emitted red light is passed through the first light emitting element 10 1 . It is preferable to provide a wavelength selection unit. As a result, the first light emitting element 101 can display an image having high color purity, and the second light emitting element 10 2 and the third light emitting element 10 3 are not provided with the wavelength selection unit. High luminous efficiency can be achieved in the second light emitting element 10 2 and the third light emitting element 10 3 .
  • the resonator structure may be made of a material that reflects light with high efficiency, as described above, as the material that constitutes the first electrode 31.
  • the material constituting the first electrode 31 may be a transparent conductive material as described above.
  • the light reflecting layer 37 is provided on the substrate 26 and the first electrode 31 is provided on the interlayer insulating material layer 38 covering the light reflecting layer 37, the first electrode 31, the light reflecting layer 37, and the interlayer insulating material layer 38 are provided. , It may be composed of the above-mentioned materials.
  • the light reflecting layer 37 may or may not be connected to the contact hole (contact plug) 27 (see FIG. 23).
  • a green color filter layer CFG may be provided as a wavelength selection unit for passing green light emitted by the second light emitting element 10 2 , or a third light emitting element 10 3 may be provided.
  • a blue color filter layer CF B may be provided as a wavelength selection unit for passing the blue light emitted in the above.
  • FIG. 24A (1st example), FIG. 24B (2nd example), FIG. 25A (3rd example), FIG. 25B (4th example), FIG. 26A (5th example), FIG. 26B (6th example),
  • the resonator structure will be described with reference to FIGS. 27A (7th example) and 27B and 27C (8th example) based on the first to eighth examples.
  • the first electrode and the second electrode have the same thickness in each light emitting portion.
  • the first electrode has a different thickness in each light emitting portion
  • the second electrode has the same thickness in each light emitting portion.
  • the first electrode may have a different thickness in each light emitting portion or may have the same thickness
  • the second electrode may have the same thickness in each light emitting portion.
  • the light emitting units constituting the first light emitting element 101, the second light emitting element 10 2 and the third light emitting element 10 3 are represented by reference numbers 30 1 , 30 2 and 30 3 , and the first electrode is referred to.
  • Reference numbers 31 1 , 31 2 , 31 3 are used
  • the second electrode is represented by reference numbers 32 1 , 32 2 , 323
  • the organic layer is represented by reference numbers 33 1 , 332 , 333
  • the light reflecting layer is represented by reference numbers 331, 332, 333.
  • the interlayer insulating material layer is represented by reference numbers 38 1 , 38 2 , 383, 38 1 ' , 382 ', 383 '.
  • the materials used are examples and can be changed as appropriate.
  • the resonator lengths of the first light emitting element 101, the second light emitting element 10 2 and the third light emitting element 10 3 derived from the formula (1-1) and the formula (1-2) are set to the first light emission.
  • the element 10 1 , the second light emitting element 10 2 , and the third light emitting element 10 3 are shortened in this order, that is, the value of SD 12 is set to the first light emitting element 101 , the second light emitting element 102 , and the third light emitting element 10. It was shortened in the order of 3 , but it is not limited to this, and the optimum resonator length may be determined by setting the values of m 1 and m 2 as appropriate.
  • FIG. 24A A conceptual diagram of a light emitting element having a first example of the resonator structure is shown in FIG. 24A
  • FIG. 24B a conceptual diagram of a light emitting element having a second example of the resonator structure is shown in FIG. 24B
  • a light emitting element having a third example of the resonator structure is shown.
  • FIG. 25A A conceptual diagram of the element is shown in FIG. 25A
  • a conceptual diagram of a light emitting element having a fourth example of the resonator structure is shown in FIG. 25B.
  • the interlayer insulating material layer 38, 38' is formed under the first electrode 31 of the light emitting portion 30, and the interlayer insulating material layer 38, 38'is formed.
  • a light reflecting layer 37 is formed below.
  • the thicknesses of the interlayer insulating material layers 38 and 38' are different in the light emitting portions 30 1 , 30 2 and 30 3 . Then, by appropriately setting the thickness of the interlayer insulating material layer 381 , 382 , 383 , 381 ', 382 ' , 383', the optimum resonance with respect to the emission wavelength of the light emitting unit 30 is obtained. The resulting optical distance can be set.
  • the first interface in the light emitting units 30 1 , 30 2 , and 303, the first interface (indicated by the dotted line in the drawing) is at the same level, while the second interface (indicated by the alternate long and short dash line in the drawing) is set to the same level.
  • the level of is different in the light emitting units 30 1 , 30 2 , 30 3 .
  • the first interface is set to a different level in the light emitting units 30 1 , 30 2 and 30 3
  • the level of the second interface is the same in the light emitting units 30 1 , 30 2 and 30 3 . be.
  • the interlayer insulating material layer 381' , 382', 383' is composed of an oxide film in which the surface of the light reflecting layer 37 is oxidized.
  • the interlayer insulating material layer 38'consisting of an oxide film is composed of, for example, aluminum oxide, tantalum oxide, titanium oxide, magnesium oxide, zirconium oxide and the like, depending on the material constituting the light reflecting layer 37.
  • Oxidation of the surface of the light reflecting layer 37 can be performed by, for example, the following method. That is, the first substrate 41 on which the light reflecting layer 37 is formed is immersed in the electrolytic solution filled in the container. Further, the cathode is arranged so as to face the light reflecting layer 37.
  • the light reflecting layer 37 is anodized with the light reflecting layer 37 as an anode.
  • the film thickness of the oxide film due to anodization is proportional to the potential difference between the light reflecting layer 37, which is the anode, and the cathode. Therefore, anodization is performed in a state where the voltage corresponding to the light emitting units 30 1 , 30 2 and 30 3 is applied to the light reflecting layers 37 1 , 37 2 and 37 3 , respectively.
  • the interlayer insulating material layers 381', 382 ', 383' made of oxide films having different thicknesses can be collectively formed on the surface of the light reflecting layer 37 .
  • the thicknesses of the light reflecting layers 371, 372 , and 373 and the thicknesses of the interlayer insulating material layers 381 ', 382 ' , and 383' differ depending on the light emitting portions 30 1 , 302 , and 303.
  • the base film 39 is disposed under the light reflecting layer 37, and the base film 39 has different thicknesses in the light emitting portions 30 1 , 30 2 , and 30 3 . That is, in the illustrated example, the thickness of the base film 39 is thicker in the order of the light emitting unit 30 1 , the light emitting unit 30 2 , and the light emitting unit 30 3 .
  • the thicknesses of the light reflecting layers 371, 372 , and 373 at the time of film formation are different in the light emitting portions 30 1 , 302 , and 303 .
  • the second interface is set to the same level in the light emitting units 30 1 , 30 2 , 30 3
  • the level of the first interface is set to the same level in the light emitting units 30 1 , 30 2 , 30 3 . different.
  • the thicknesses of the first electrodes 31 1 , 31 2 and 31 3 are different in the light emitting portions 30 1 , 30 2 and 30 3 .
  • the light reflecting layer 37 has the same thickness in each light emitting portion 30.
  • the level of the first interface is the same in the light emitting units 30 1 , 30 2 and 30 3 , while the level of the second interface is different in the light emitting parts 30 1 , 30 2 and 30 3 .
  • the base film 39 is disposed under the light reflecting layer 37, and the base film 39 has different thicknesses in the light emitting portions 30 1 , 30 2 , and 30 3 . That is, in the illustrated example, the thickness of the base film 39 is thicker in the order of the light emitting unit 30 1 , the light emitting unit 30 2 , and the light emitting unit 30 3 .
  • the second interface is set to the same level, while the level of the first interface is different in the light emitting units 30 1 , 30 2 , 303.
  • the first electrodes 31 1 , 31 2 , 31 3 also serve as a light reflecting layer, and the optical constants (specifically, the phases) of the materials constituting the first electrodes 31 1 , 31 2 , 31 3 are phased.
  • the shift amount) is different in the light emitting units 30 1 , 30 2 , and 30 3 .
  • the first electrode 31 1 of the light emitting unit 30 1 is made of copper (Cu)
  • the first electrode 31 2 of the light emitting unit 30 2 and the first electrode 31 3 of the light emitting unit 30 3 are made of aluminum (Al). Just do it.
  • the first electrodes 31 1 and 31 2 also serve as a light reflecting layer, and the optical constants (specifically, the phase shift amount) of the materials constituting the first electrodes 31 1 and 3 12 are determined.
  • the light emitting units 30 1 and 30 2 are different.
  • the first electrode 31 1 of the light emitting unit 30 1 is made of copper (Cu)
  • the first electrode 31 2 of the light emitting unit 30 2 and the first electrode 31 3 of the light emitting unit 30 3 are made of aluminum (Al).
  • the seventh example is applied to the light emitting units 30 1 and 302
  • the first example is applied to the light emitting unit 30 3 .
  • the thicknesses of the first electrodes 31 1 , 31 2 and 31 3 may be different or the same.
  • Example 4 is a modification of Examples 1 to 3.
  • FIG. 28 shows a schematic partial cross-sectional view of the light emitting element and the display device of the fourth embodiment.
  • the normal LN 3 passing through the center of the wavelength selection unit and the normal LN 1 passing through the center of the first optical path control means may not match.
  • the values of d 0 and D 01 may be the same in the three sub-pixels constituting one pixel, except for one sub-pixel.
  • the two sub-pixels may have the same value, or the three sub-pixels may have different values.
  • the normal line LN 0 passing through the center of the light emitting region and the normal line LN 3 passing through the center of the wavelength selection unit coincide with each other, but pass through the center of the light emitting region.
  • a normal line LN 0 passing through the center of the light emitting region a normal line LN 3 passing through the center of the wavelength selection unit, and a normal line LN 1 passing through the center of the first optical path control means 71.
  • a normal line LN 0 passing through the center of the light emitting region a normal line LN 3 passing through the center of the wavelength selection unit, and a normal line LN 1 passing through the center of the first optical path control means 71.
  • the normal LN 1 passing through the center of the first optical path control means 71 coincides with the normal LN 0 passing through the center of the light emitting region and the normal LN 3 passing through the center of the wavelength selection unit. It may not be.
  • the center of the wavelength selection unit (indicated by the black square mark in FIG.
  • the distance from the center of the light emitting region in the thickness direction to the center of the wavelength selection unit is LL 1
  • the distance from the center of the wavelength selection unit in the thickness direction to the center of the first optical path control means 71 is LL 2 .
  • a normal line LN 0 passing through the center of the light emitting region a normal line LN 3 passing through the center of the wavelength selection unit, and a normal line LN 1 passing through the center of the first optical path control means 71.
  • a normal line LN 0 passing through the center of the light emitting region a normal line LN 3 passing through the center of the wavelength selection unit, and a normal line LN 1 passing through the center of the first optical path control means 71.
  • the normal LN 1 passing through the center of the first optical path control means 71 coincides with the normal LN 0 passing through the center of the light emitting region and the normal LN 3 passing through the center of the wavelength selection unit. It may not be.
  • the center of the wavelength selection unit is located on the straight line LL connecting the center of the light emitting region and the center of the first optical path control means 71.
  • the distance from the center of the light emitting region in the thickness direction to the center of the wavelength selection unit is LL 1
  • the first optical path is controlled from the center of the wavelength selection unit in the thickness direction.
  • the distance to the center of the means 71 is LL 2 .
  • d 0 > D 01 > 0 Therefore, considering the variation in manufacturing, D 01 : d 0 LL 2 : (LL 1 + LL 2 ) It is preferable to satisfy.
  • Example 5 the display devices described in Examples 1 to 4 were applied to a head-mounted display (HMD).
  • a conceptual diagram of an image display device constituting the head-mounted display of the fifth embodiment is shown in FIG. 33, and a schematic view of the head-mounted display of the fifth embodiment as viewed from above is shown in FIG. 34 and viewed from the front.
  • a schematic diagram is shown in FIG. 35, and a schematic diagram viewed from the side is shown in FIG. 36A.
  • FIG. 36B shows a schematic partial cross-sectional view showing a part of the reflective volume hologram diffraction grating in the display device of Example 5 in an enlarged manner.
  • the image display device 100 of the fifth embodiment is The image forming apparatus 110, which comprises the display apparatus 111 described in Examples 1 to 4.
  • the system composed of the light guide plate 121 and the second deflection means 132 is a semi-transmissive type (see-through type).
  • the head-mounted display of Example 5 is (A) A frame 140 (for example, a spectacle-shaped frame 140) mounted on the head of the observer 150, and (B) An image display device 100 attached to the frame 140, It is equipped with.
  • the head-mounted display of Example 5 is specifically a binocular type equipped with two image display devices, but may be a monocular type provided with one.
  • the image display device 100 may be fixedly attached to the frame 140, or may be detachably attached to the frame 140.
  • the head-mounted display is, for example, a direct-drawing type head-mounted display that draws an image directly on the pupil 151 of the observer 150.
  • the light guide plate 121 has a first surface 122 into which light from the image forming apparatus 110 is incident, and a second surface 123 facing the first surface 122. That is, the light guide plate 121 made of optical glass or a plastic material has two parallel planes (first plane 122 and second plane 123) extending in parallel with the light propagation direction (X direction) due to total internal reflection of the light guide plate 121. is doing.
  • the first surface 122 and the second surface 123 face each other.
  • the first deflection means 131 is arranged on the second surface 123 of the light guide plate 121 (specifically, they are bonded together), and the second deflection means 132 is the second surface 123 of the light guide plate 121. It is placed on top (specifically, it is pasted together).
  • the first deflection means (first diffraction grating member) 131 is composed of a hologram diffraction grating, specifically, a reflective volume hologram diffraction grating
  • the second deflection means (second diffraction grating member) 132 is also a hologram diffraction grating, Specifically, it consists of a reflective volume hologram diffraction grating.
  • a first interference fringe is formed inside the hologram diffraction grating constituting the first deflection means 131, and a second interference fringe is formed inside the hologram diffraction grating constituting the second deflection means 132.
  • the first deflection means 131 is diffracted and reflected so that the parallel light incident on the light guide plate 121 from the second surface 123 is totally reflected inside the light guide plate 121.
  • the second deflection means 132 diffracts and reflects the light propagated inside the light guide plate 121 by total internal reflection, and guides the light to the pupil 151 of the observer 150.
  • the second deflection means 132 constitutes a virtual image forming region in the light guide plate 121.
  • the axes of the first deflection means 131 and the second deflection means 132 are parallel to the X direction, and the normals are parallel to the Z direction.
  • Interference fringes corresponding to one type of wavelength band (or wavelength) are formed on each reflective volume hologram diffraction grating made of a photopolymer material, and are manufactured by a conventional method.
  • the pitch of the interference fringes formed on the reflective volume hologram diffraction grating is constant, and the interference fringes are linear and parallel to the Y direction.
  • FIG. 36B shows an enlarged schematic partial cross-sectional view of the reflective volume hologram diffraction grating.
  • Interference fringes having an inclination angle (slant angle) ⁇ are formed on the reflection type volume hologram diffraction grating.
  • the inclination angle ⁇ refers to the angle formed by the interference fringes with the surface of the reflective volume hologram diffraction grating.
  • the interference fringes are formed from the inside of the reflective volume hologram diffraction grating to the surface.
  • the interference fringes satisfy the Bragg condition.
  • the Bragg condition refers to a condition that satisfies the following equation (A).
  • m is a positive integer
  • is the wavelength
  • d is the pitch of the lattice plane (the interval in the normal direction of the virtual plane including the interference fringes)
  • is the margin of the angle incident on the interference fringes. do.
  • the relationship between ⁇ , the inclination angle ⁇ , and the incident angle ⁇ when light enters the diffraction grating member at the incident angle ⁇ is as shown in the equation (B).
  • the display device 111 constituting the image forming apparatus 110 is composed of the display devices of the first to fourth embodiments.
  • the entire image forming apparatus 110 is housed in the housing 112.
  • An optical system through which the image emitted from the display device 111 passes may be arranged in order to control the display dimension, the display position, and the like of the image emitted from the display device 111. What kind of optical system is arranged depends on the specifications required for the head-mounted display and the image forming apparatus 110.
  • the display devices of Examples 1 to 4 may be adopted.
  • the frame 140 has a front portion 141 arranged in front of the observer 150, two temple portions 143 rotatably attached to both ends of the front portion 141 via hinges 142, and a tip portion of each temple portion 143. It consists of 144 modern parts (also known as hinges, earmuffs, and earpads) attached to. Further, a nose pad 140'is attached. That is, the assembly of the frame 140 and the nose pad 140'has basically the same structure as ordinary eyeglasses. Further, each housing 112 is attached to the temple portion 143 by the attachment member 149.
  • the frame 140 is made of metal or plastic. Each housing 112 may be detachably attached to the temple portion 143 by the attachment member 149.
  • each housing 112 may be detachably attached to the temple portion 143 of the frame 140 of the spectacles owned by the observer by the attachment member 149.
  • Each housing 112 may be attached to the outside of the temple portion 143 or may be attached to the inside of the temple portion 143.
  • the light guide plate 121 may be fitted into the rim provided on the front portion 141.
  • each image forming apparatus 110 includes a headphone portion 146, and a headphone portion wiring 146'extending from each image forming apparatus 110 passes through the inside of the temple portion 143 and the modern portion 144, and the tip of the modern portion 144. It extends from the portion to the headphone portion 146.
  • the headphone portion wiring 146' extends from the tip portion of the modern portion 144 to the headphone portion 146 so as to wrap around the back side of the pinna (auricle). With such a configuration, it is possible to obtain a neat head-mounted display without giving the impression that the headphone portion 146 and the wiring for the headphone portion 146'are arranged randomly.
  • the wiring (signal line, power line, etc.) 145 is connected to the control device (control circuit) 148, and the control device 148 performs processing for displaying an image.
  • the control device 148 can be configured from a well-known circuit.
  • a camera 147 composed of a solid-state image sensor consisting of a CCD or CMOS sensor and a lens (these are not shown), if necessary, is an appropriate mounting member (not shown). ) Is attached.
  • the signal from the camera 147 is sent to the control device (control circuit) 148 via a wiring (not shown) extending from the camera 147.
  • the light emitted from the display device 111 at a certain moment is regarded as parallel light. Then, this light reaches the pupil 151 (specifically, the crystalline lens) of the observer 150, and the light that has passed through the crystalline lens is finally imaged in the retina of the pupil 151 of the observer 150.
  • the present disclosure has been described above based on preferable examples, the present disclosure is not limited to these examples.
  • the configuration and structure of the display device (organic EL display device) and the light emitting element (organic EL element) described in the examples are examples, which can be appropriately changed, and the manufacturing method of the display device is also an example. , Can be changed as appropriate.
  • one pixel is configured from three sub-pixels exclusively from the combination of the white light emitting element and the color filter layer, but for example, one from four sub-pixels including a light emitting element that emits white light. Pixels may be configured.
  • the light emitting element is a red light emitting element in which the organic layer produces red, a green light emitting element in which the organic layer produces green, and a blue light emitting element in which the organic layer produces blue, and these three types of light emission.
  • One pixel may be formed by combining elements (sub-pixels).
  • the light emitting element drive unit (drive circuit) is configured from the MOSFET, but it can also be configured from the TFT.
  • the first electrode and the second electrode may have a single-layer structure or a multi-layer structure.
  • a light-shielding portion may be provided between the light emitting element and the light emitting element, and the groove may be embedded with a light shielding material to form a light shielding portion.
  • the light-shielding portion By providing the light-shielding portion in this way, it is possible to reduce the rate at which the light emitted from the light-emitting portion constituting a certain light-emitting element penetrates into the adjacent light-emitting element, color mixing occurs, and the chromaticity of the entire pixel is desired. It is possible to suppress the occurrence of a phenomenon such as deviation from the chromaticity of. Since the color mixing can be prevented, the color purity when the pixel is made to emit a single color is increased, and the chromaticity point is deepened. Therefore, the color gamut is widened, and the range of color expression of the display device is widened.
  • the light-shielding material constituting the light-shielding portion light such as titanium (Ti), chromium (Cr), tungsten (W), tantalum (Ta), aluminum (Al), and MoSi 2 can be shielded. Materials can be mentioned.
  • the light-shielding layer can be formed by an electron beam vapor deposition method, a hot filament vapor deposition method, a vapor deposition method including a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, a CVD method, an ion plating method, or the like. Further, a color filter layer is arranged for each pixel in order to increase the color purity.
  • the color filter layer can be thinned or the color filter layer can be omitted, and the color filter layer can be omitted. It becomes possible to take out the light absorbed in the above, and as a result, the light emission efficiency is improved.
  • the black matrix layer BM may be imparted with light-shielding properties.
  • the display device of the present disclosure can be applied to a mirrorless type digital still camera with interchangeable lenses.
  • a front view of the digital still camera is shown in FIG. 37A, and a rear view is shown in FIG. 37B.
  • This interchangeable lens mirrorless type digital still camera has, for example, an interchangeable photographing lens unit (interchangeable lens) 212 on the front right side of the camera body (camera body) 211, and is gripped by the photographer on the front left side. It has a grip portion 213 for the purpose.
  • a monitor device 214 is provided substantially in the center of the back surface of the camera body 211.
  • An electronic viewfinder (eyepiece window) 215 is provided above the monitor device 214.
  • the photographer can visually recognize the optical image of the subject guided from the photographing lens unit 212 and determine the composition.
  • the display device of the present disclosure can be used as the electronic viewfinder 215.
  • the display device of the present disclosure can be applied to a head-mounted display.
  • the head-mounted display 300 is composed of a transmissive head-mounted display having a main body portion 301, an arm portion 302, and a lens barrel 303.
  • the main body 301 is connected to the arm 302 and the glasses 310.
  • the end portion of the main body portion 301 in the long side direction is attached to the arm portion 302.
  • one side of the side surface of the main body 301 is connected to the glasses 310 via a connecting member (not shown).
  • the main body 301 may be directly attached to the head of the human body.
  • the main body 301 has a built-in control board and display for controlling the operation of the head-mounted display 300.
  • the arm portion 302 supports the lens barrel 303 with respect to the main body 301 by connecting the main body 301 and the lens barrel 303. Specifically, the arm portion 302 is coupled to the end portion of the main body portion 301 and the end portion of the lens barrel 303 to fix the lens barrel 303 to the main body portion 301. Further, the arm portion 302 has a built-in signal line for communicating data related to an image provided from the main body portion 301 to the lens barrel 303.
  • the lens barrel 303 projects the image light provided from the main body portion 301 via the arm portion 302 through the lens 311 of the spectacles 310 toward the eyes of the user who wears the head-mounted display 300.
  • the display device of the present disclosure can be used as the display unit built in the main body unit 301.
  • the planar shapes of the optical path control means and the like 71 and 72 are circular, but the present invention is not limited to this, and the lens member may be a truncated quadrangular pyramid as shown in FIGS. 39A and 39B.
  • FIG. 39A is a schematic plan view of a lens member having the shape of a truncated quadrangular pyramid
  • FIG. 39B is a schematic perspective view.
  • the present disclosure may also have the following structure.
  • ⁇ Light emitting element >> Light emitting part with a light emitting area, A first optical path control means, which is incident with light emitted from a light emitting region and has positive optical power.
  • the second optical path control means which is incident with the light emitted from the first optical path control means and has positive optical power, and the second optical path control means, and A joining member interposed between the first optical path control means and the second optical path control means, Equipped with A light emitting element in which the optical axis of the first optical path control means and the optical axis of the second optical path control means are deviated from each other.
  • the first optical path control means comprises a plano-convex lens having a convex shape toward a direction away from the light emitting portion.
  • the light emitting element according to any one of [A01] to [A06], wherein the second optical path control means includes a plano-convex lens having a convex shape toward the light emitting portion.
  • ⁇ Display device >> First board and second board, and A plurality of light emitting element units composed of a first light emitting element, a second light emitting element, and a third light emitting element provided on the first substrate.
  • Each light emitting element A light emitting unit provided above the first substrate and having a light emitting region,
  • the first optical path control means having positive optical power, the light emitted from the first optical path control means is incident, and the light emitted from the first optical path control means is incident, and the second optical path control means has positive optical power.
  • a joining member interposed between the first optical path control means and the second optical path control means Equipped with A display device in which the optical axis of the first optical path control means and the optical axis of the second optical path control means are misaligned.
  • the amount of deviation between the optical axis of the first optical path control means and the optical axis of the second optical path control means is the same [A09]. A08].
  • First optical path control means (first optical path control unit), 71a ... Light incident surface of the first optical path control means, 71b ... Light emission surface of the first optical path control means, 72 ... Second optical path control means (second optical path control unit), 72a ... Second optical path control means 72b ... Light emitting surface of the second light path control means, 73, 74 ... Light emitting direction control member, 73a, 74a ...
  • pupil 211 ... camera body (camera body), 212 ... shooting lens unit (interchangeable lens), 213 ... grip, 214 ... monitor device, 215 ... electronic view Finder (eyepiece window), 300 ... head-mounted display, 301 ... main body, 302 ... arm, 303 ... lens barrel, 310 ... glasses

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Abstract

発光素子(10)は、発光領域を備えた発光部(30)、発光領域から出射された光が入射し、正の光学的パワーを有する第1光路制御手段(71)、第1光路制御手段(71)から出射された光が入射し、正の光学的パワーを有する第2光路制御手段(72)、及び、第1光路制御手段(71)と第2光路制御手段(72)との間に介在する接合部材(35)を備えており、第1光路制御手段(71)の光軸(LN1)と第2光路制御手段(72)の光軸(LN2)とはズレている。

Description

発光素子及び表示装置
 本開示は、発光素子及び表示装置に関する。
 近年、発光素子として有機電界発光(EL:Electroluminescence)素子を用いた表示装置(有機EL表示装置)の開発が進んでいる。この有機EL表示装置を構成する発光素子にあっては、例えば、画素毎に分離して形成された第1電極(下部電極、例えば、アノード電極)の上に、少なくとも発光層を含む有機層、及び、第2電極(上部電極、例えば、カソード電極)が形成されている。そして、例えば、白色光あるいは赤色光を発光する有機層と赤色カラーフィルタ層とが組み合わされた赤色光発光素子、白色光あるいは緑色光を発光する有機層と緑色カラーフィルタ層とが組み合わされた緑色光発光素子、白色光あるいは青色光を発光する有機層と青色カラーフィルタ層とが組み合わされた青色光発光素子のそれぞれが、副画素として設けられ、これらの副画素から1画素が構成される。第2電極(上部電極)を介して、有機層からの光が外部に出射される。そして、光取出し効率の向上のために、マイクロレンズが設けられている構造、例えば、2つのマイクロレンズが上下に設けられた構造が、例えば、特開2008-177109号公報から周知である。
特開2008-177109号公報
 このように、2つのマイクロレンズを上下に設けることで、有機EL素子から出射された光の利用効率を高めることができる。しかしながら、更に一層、有機EL素子から出射された光の利用効率を高める技術が求められている。
 従って、本開示の目的は、正面光取出し効率の一層の向上を図ることができる構成、構造を有する発光素子、及び、係る発光素子を備えた表示装置を提供することにある。
 上記の目的を達成するための本開示の発光素子は、
 発光領域を備えた発光部、
 発光領域から出射された光が入射し、正の光学的パワーを有する第1光路制御手段、
 第1光路制御手段から出射された光が入射し、正の光学的パワーを有する第2光路制御手段、及び、
 第1光路制御手段と第2光路制御手段との間に介在する接合部材、
を備えており、
 第1光路制御手段の光軸と第2光路制御手段の光軸とはズレている。
 上記の目的を達成するための本開示の表示装置は、
 第1基板及び第2基板、並びに、
 第1基板に設けられた第1発光素子、第2発光素子及び第3発光素子から構成された発光素子ユニットの複数、
を備えており、
 各発光素子は、
 第1基板の上方に設けられ、発光領域を備えた発光部、
 発光領域から出射された光が入射し、正の光学的パワーを有する第1光路制御手段、
 第1光路制御手段から出射された光が入射し、正の光学的パワーを有する第2光路制御手段、及び、
 第1光路制御手段と第2光路制御手段との間に介在する接合部材、
を備えており、
 第1光路制御手段の光軸と第2光路制御手段の光軸とはズレている。
 尚、本開示の表示装置にあっては、全ての発光素子において、第1光路制御手段の光軸と第2光路制御手段の光軸とはズレている。
図1は、実施例1の発光素子、表示装置の模式的な一部断面図である。 図2Aは、第1光路制御手段と第2光路制御手段の配置関係を模式的に示す図である。 図2Bは、第1光路制御手段と第2光路制御手段の配置関係を模式的に示す図である。 図2Cは、第1光路制御手段と第2光路制御手段の配置関係を模式的に示す図である。 図3は、第1の方向にD01=0μm、D12=0μm、0.5μm、1.0μmとしたときの正面輝度を求めたシミュレーション結果を示す図である。 図4は、第2の方向にD01=0μm、D12=0μm、0.5μm、1.0μmとしたときの正面輝度を求めたシミュレーション結果を示す図である。 図5は、第1の方向及び第2の方向のそれぞれにD01=0μm、D12=0μm、0.5μm、1.0μmとしたときの正面輝度を求めたシミュレーション結果を示す図である。 図6は、第1の方向にD01=0μm、D12=0μm、D12=0.5μm及びD121.=0μmとしたときのシミュレーション結果を示す図である。 図7は、第2の方向にD01=0μm、D12=0μm、D12=0.5μm及びD121.=0μmとしたときのシミュレーション結果を示す図である。 図8は、第1の方向及び第2の方向のそれぞれにD01=0μm、D12=0μm、D12=0.5μm及びD121.=0μmとしたときのシミュレーション結果を示す図である。 図9は、実施例1の発光素子、表示装置の変形例-1の模式的な一部断面図である。 図10は、実施例1の発光素子、表示装置の変形例-2の模式的な一部断面図である。 図11は、実施例1の発光素子、表示装置の変形例-3の模式的な一部断面図である。 図12は、実施例1の発光素子、表示装置の変形例-4の模式的な一部断面図である。 図13は、実施例1の発光素子、表示装置の変形例-5の模式的な一部断面図である。 図14は、実施例1の発光素子、表示装置の変形例-6の模式的な一部断面図である。 図15は、実施例1の発光素子、表示装置の変形例-7の模式的な一部断面図である。 図16Aは、実施例1の表示装置における発光素子の配列を模式的に示す図である。 図16Bは、実施例1の表示装置における発光素子の配列を模式的に示す図である。 図16Cは、実施例1の表示装置における発光素子の配列を模式的に示す図である。 図16Dは、実施例1の表示装置における発光素子の配列を模式的に示す図である。 図16Eは、実施例1の表示装置における発光素子の配列を模式的に示す図である。 図17は、実施例2の発光素子の模式的な一部断面図である。 図18は、実施例2の発光素子からの光の挙動を説明するための発光素子の模式的な一部断面図である。 図19Aは、実施例2の発光素子の変形例の模式的な一部端面図である。 図19Bは、実施例2の発光素子の変形例の模式的な一部端面図である。 図20Aは、図17に示した実施例2の発光素子の製造方法を説明するための基体等の模式的な一部端面図である。 図20Bは、図17に示した実施例2の発光素子の製造方法を説明するための基体等の模式的な一部端面図である。 図20Cは、図17に示した実施例2の発光素子の製造方法を説明するための基体等の模式的な一部端面図である。 図21Aに引き続き、図17に示した実施例2の発光素子の製造方法を説明するための基体等の模式的な一部端面図である。 図21Bは、図20Cに引き続き、図17に示した実施例2の発光素子の製造方法を説明するための基体等の模式的な一部端面図である。 図22Aは、図17に示した実施例2の発光素子の別の製造方法を説明するための基体等の模式的な一部端面図である。 図22Bは、図17に示した実施例2の発光素子の別の製造方法を説明するための基体等の模式的な一部端面図である。 図23は、実施例3の表示装置の模式的な一部断面図(実施例1の発光素子の模式的な一部断面図を含む)である。 図24Aは、実施例3において、共振器構造の第1例及び第2例を有する発光素子の概念図である。 図24Bは、実施例3において、共振器構造の第1例及び第2例を有する発光素子の概念図である。 図25Aは、実施例3において、共振器構造の第3例及び第4例を有する発光素子の概念図である。 図25Bは、実施例3において、共振器構造の第3例及び第4例を有する発光素子の概念図である。 図26Aは、実施例3において、共振器構造の第5例及び第6例を有する発光素子の概念図である。 図26Bは、実施例3において、共振器構造の第5例及び第6例を有する発光素子の概念図である。 図27Aは、実施例3において、共振器構造の第7例を有する発光素子の概念図である。 図27Bは、実施例3において、共振器構造の第8例を有する発光素子の概念図である。 図27Cは、実施例3において、共振器構造の第8例を有する発光素子の概念図である。 図28は、実施例4の発光素子、表示装置の模式的な一部断面図である。 図29Aは、実施例4の表示装置における、発光領域の中心を通る法線LN0と、第1光路制御手段の中心を通る法線LN1と、波長選択部の中心を通る法線LN3との関係を説明するための概念図である。 図29Bは、実施例4の表示装置における、発光領域の中心を通る法線LN0と、第1光路制御手段の中心を通る法線LN1と、波長選択部の中心を通る法線LN3との関係を説明するための概念図である。 図29Cは、実施例4の表示装置における、発光領域の中心を通る法線LN0と、第1光路制御手段の中心を通る法線LN1と、波長選択部の中心を通る法線LN3との関係を説明するための概念図である。 図30は、実施例4の表示装置における、発光領域の中心を通る法線LN0と、第1光路制御手段の中心を通る法線LN1と、波長選択部の中心を通る法線LN3との関係を説明するための概念図である。 図31Aは、実施例4の表示装置における、発光領域の中心を通る法線LN0と、第1光路制御手段の中心を通る法線LN1と、波長選択部の中心を通る法線LN3との関係を説明するための概念図である。 図31Bは、実施例4の表示装置における、発光領域の中心を通る法線LN0と、第1光路制御手段の中心を通る法線LN1と、波長選択部の中心を通る法線LN3との関係を説明するための概念図である。 図32は、実施例4の表示装置における、発光領域の中心を通る法線LN0と、第1光路制御手段の中心を通る法線LN1と、波長選択部の中心を通る法線LN3との関係を説明するための概念図である。 図33は、実施例5の頭部装着型ディスプレイを構成する画像表示装置の概念図である。 図34は、実施例5の頭部装着型ディスプレイを上方から眺めた模式図である。 図35は、実施例5の頭部装着型ディスプレイを正面から眺めた模式図である。 図36Aは、それぞれ、実施例5の頭部装着型ディスプレイを側方から眺めた模式図、及び、実施例5の頭部装着型ディスプレイにおける反射型体積ホログラム回折格子の一部を拡大して示す模式的な断面図である。 図36Bは、それぞれ、実施例5の頭部装着型ディスプレイを側方から眺めた模式図、及び、実施例5の頭部装着型ディスプレイにおける反射型体積ホログラム回折格子の一部を拡大して示す模式的な断面図である。 図37Aは、本開示の表示装置をレンズ交換式ミラーレスタイプのデジタルスチルカメラに適用した例を示す、デジタルスチルカメラの正面図である。 図37Bは、本開示の表示装置をレンズ交換式ミラーレスタイプのデジタルスチルカメラに適用した例を示す、デジタルスチルカメラ背面図である。 図38は、本開示の表示装置をヘッドマウントディスプレイに適用した例を示すヘッドマウントディスプレイの外観図である。 図39Aは、切頭四角錐の形状を有するレンズ部材の模式的な平面図である。 図39Bは、切頭四角錐の形状を有するレンズ部材の模式的な平面斜視図である。
 以下、図面を参照して、実施例に基づき本開示を説明するが、本開示は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
1.本開示の発光素子及び本開示の表示装置、全般に関する説明
2.実施例1(本開示の発光素子及び本開示の表示装置)
3.実施例2(実施例1の変形)
4.実施例3(実施例1~実施例2の変形)
5.実施例4(実施例1~実施例3の変形)
6.実施例5(実施例1~実施例4の表示装置の応用例)
7.その他
〈本開示の発光素子及び本開示の表示装置、全般に関する説明〉
 本開示の表示装置にあっては、各発光素子ユニットにおける第1発光素子、第2発光素子及び第3発光素子において、第1光路制御手段の光軸と第2光路制御手段の光軸とのズレ量は同じである形態とすることができる。そして、この場合、各発光素子ユニットにおける第1発光素子、第2発光素子及び第3発光素子において、第1光路制御手段の光軸と第2光路制御手段の光軸のズレの方向は同じである形態とすることができる。また、表示装置の画像表示領域(便宜上、『表示パネル』と呼ぶ)のどの領域を発光素子ユニットが占めるかに依存して、第1光路制御手段の光軸と第2光路制御手段の光軸とのズレ量を変化させてもよい。ズレ量として、限定するものではないが、発光領域(後述する)の大きさの6%乃至14%を挙げることができる。ここで、発光領域の大きさは、発光領域の平面形状が円形の場合、円の直径である。また、発光領域の平面形状が円形以外の形状の場合、発光領域の平面形状を円形に変形し、この円の直径を発光領域の大きさとする。
 本開示の発光素子、及び、上記の好ましい形態を含む本開示の表示装置を構成する発光素子(以下、これらの発光素子を、便宜上、『本開示の発光素子等』と呼ぶ場合がある)において、第1光路制御手段の光軸は発光領域の中心を通過する形態とすることができる。但し、これに限定するものではなく、表示パネルにおける発光素子の位置に依存して、第1光路制御手段の光軸と発光領域の中心とはズレている形態とすることができるし、第1光路制御手段の光軸と発光領域の中心とのズレ量は、表示パネルにおける発光素子の位置に依存する形態とすることもできる。尚、本開示の発光素子等の説明において、原則として、発光部から離れる方向を「上」と表現し、発光部に近づく方向を「下」と表現する。
 以上に説明した好ましい形態を含む本開示の発光素子等において、第1光路制御手段の頂部と第2光路制御手段の頂部との間には接合部材が存在する形態とすることができる。即ち、第1光路制御手段と第2光路制御手段とは離間している形態とすることができる。あるいは又、第1光路制御手段の頂部と第2光路制御手段の頂部とは接している形態とすることができる。そして、この場合、第1光路制御手段の頂部と第2光路制御手段の頂部とは、点接触状態にある形態とすることもできるし、面接触状態にある形態とすることもできる。後者の場合、第1光路制御手段と第2光路制御手段とが接した頂部によって平坦部が形成される形態とすることもできる。そして、この場合、第1光路制御手段と第2光路制御手段とが接した平坦部の面積をS12、発光領域の面積をS0としたとき、
0.5≦S0/S12≦1.2
を満足する形態とすることができる。また、第1光路制御手段の部分の曲率半径をr1、平坦部を除く第2光路制御手段の部分の曲率半径をr2としたとき、r2=r1であってもよいし、r2>r1であってもよいし、r2<r1であってもよい。
 更には、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の発光素子等において、第1光路制御手段を構成する材料の屈折率をn1、第2光路制御手段を構成する材料の屈折率をn2、接合部材を構成する材料の屈折率をn0としたとき、
1>n0
及び、
2>n0
を満足する形態とすることができる。尚、
2=n1>n0
であってもよいし、
2>n1>n0
であってもよいし、
1>n2>n0
であってもよい。また、
1-n0≧0.1
2-n0≧0.1
を満足することが好ましい。
 更には、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の発光素子等において、発光部と第1光路制御手段との間に波長選択部を有する形態とすることができる。但し、これに限定するものではなく、第2基板と第2光路制御手段との間に波長選択部を有する形態とすることもできるし、第1光路制御手段と第2光路制御手段との間に波長選択部を有する形態とすることもできる。即ち、第1基板の上方に波長選択部を設ければよいが、波長選択部は、第1基板側に設けられていてもよいし、第2基板側に設けられていてもよい。発光素子が出射する光に対応して、波長選択部(例えば、カラーフィルタ層)の大きさを、適宜、変えてもよい。
 波長選択部として、カラーフィルタ層を挙げることができる。カラーフィルタ層として、赤色、緑色、青色だけでなく、場合によっては、シアン色、マゼンダ色、黄色等の特定の波長を透過させるカラーフィルタ層を挙げることができる。カラーフィルタ層は、所望の顔料や染料から成る着色剤を添加した樹脂(例えば、光硬化型の樹脂)によって構成されており、顔料や染料を選択することにより、目的とする赤色、緑色、青色等の波長域における光透過率が高く、他の波長域における光透過率が低くなるように調整されている。このようなカラーフィルタ層は、周知のカラーレジスト材料から構成すればよい。後述する白色光を出射する発光素子にあっては、透明なフィルタ層を配設すればよい。あるいは又、波長選択部として、フォトニック結晶や、プラズモンを応用した波長選択素子(例えば、特開2008-177191号公報に開示された導体薄膜に格子状の穴構造を設けた導体格子構造を有する波長選択部や、回折格子を用いた表面プラズモン励起に基づく波長選択部)、誘電体薄膜を積層することで薄膜内での多重反射により特定の波長を通過させることが可能な誘電体多層膜を利用した波長選択部、薄膜アモルファスシリコン等の無機材料から成る薄膜、量子ドットを挙げることができる。以下、カラーフィルタ層で波長選択部を代表して説明を行う場合があるが、波長選択部はカラーフィルタ層に限定するものではない。
 上述したとおり、発光部から出射された光は、波長選択部、第1光路制御手段、第2光路制御手段の順に通過する形態とすることができるし、第1光路制御手段、波長選択部、第2光路制御手段の順に通過する形態とすることもできるし、第1光路制御手段、第2光路制御手段、波長選択部の順に通過する形態とすることができる。
 正射影像を第1基板に対する正射影像とするとき(以下においても同様)、
(a)第1光路制御手段の正射影像は、波長選択部の正射影像と一致する形態とすることができるし、
(b)第1光路制御手段の正射影像は、波長選択部の正射影像に含まれる形態とすることもできるし、
(c)波長選択部の正射影像は、第1光路制御手段の正射影像に含まれる形態とすることもできる。
 即ち、波長選択部の平面形状は、第1光路制御手段の平面形状と同じであってもよいし、相似形であってもよいし、近似形であってもよいし、異なっていてもよい。尚、第1光路制御手段の正射影像が波長選択部の正射影像に含まれる形態を採用することで、隣接した発光素子間における混色の発生を確実に抑制することができる。
 また、波長選択部の平面形状は、発光領域の平面形状と同じであってもよいし、相似形であってもよいし、近似形であってもよいし、異なっていてもよいが、波長選択部は発光領域よりも大きいことが好ましい。波長選択部の中心(第1基板に正射影したときの中心)は、発光領域の中心を通過する形態とすることもできるし、あるいは又、発光領域の中心を通過しない形態とすることもできる。波長選択部の大きさを、発光領域の中心を通る法線と波長選択部の中心を通る法線との間の距離(オフセット量)d0(後述する)に応じて、適宜、変えてもよい。ここで、各種の法線は、第1基板に対する垂直線である。
 ここで、波長選択部の中心とは、波長選択部が占める領域の面積重心点を指す。あるいは又、波長選択部の平面形状が、円形、楕円形、正方形(コーナー部が丸みを帯びた正方形を含む)、長方形(コーナー部が丸みを帯びた長方形を含む)、正多角形(コーナー部が丸みを帯びた正多角形を含む)の場合、これらの図形の中心が波長選択部の中心に該当するし、これらの図形の一部が切り欠かれた図形である場合、切り欠かれた部分を補完した図形の中心が波長選択部の中心に該当するし、これらの図形が連結された図形である場合、連結部分を除去し、除去した部分を補完した図形の中心が波長選択部の中心に該当する。また、第1光路制御手段の中心とは、第1光路制御手段が占める領域の面積重心点を指す。あるいは又、第1光路制御手段の平面形状が、円形、楕円形、正方形(コーナー部が丸みを帯びた正方形を含む)、長方形(コーナー部が丸みを帯びた長方形を含む)、正多角形(コーナー部が丸みを帯びた正多角形を含む)の場合、これらの図形の中心が第1光路制御手段の中心に該当する。また、発光領域の中心とは、第1電極と有機層(これらは後述する)とが接する領域の面積重心点を指す。
 更には、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の発光素子等において、第1光路制御手段は、発光部から離れる方向に向かって凸状形状を有する平凸レンズといった第1レンズ部材から成り、第2光路制御手段は、発光部に近づく方向に向かって凸状形状を有する平凸レンズといった第2レンズ部材から成る形態とすることができる。即ち、第1光路制御手段(第1レンズ部材)の光出射面は凸状形状を有し、光入射面は、例えば、平坦である形態とすることができるし、第2光路制御手段(第2レンズ部材)の光入射面は凸状形状を有し、光出射面は、例えば、平坦である形態とすることができる。また、第2光路制御手段の大きさと第1光路制御手段の大きさとは同じであってもよいし、第2光路制御手段は第1光路制御手段よりも大きくてもよいし、第1光路制御手段は第2光路制御手段よりも大きくてもよいが、第2光路制御手段は第1光路制御手段よりも大きいことが好ましい。
 本開示の表示装置において、第1光路制御手段及び第2光路制御手段(以下、これらの光路制御手段を総称して、『光路制御手段等』と呼ぶ場合がある)の平面形状の大きさを、発光素子に依って変えてもよい。例えば、1つの発光素子ユニット(画素)が3つの発光素子(副画素)から構成されている場合、光路制御手段等の平面形状の大きさは、1つの発光素子ユニットを構成する3つの発光素子において同じ値であってもよいし、1つの発光素子を除き、2つの発光素子において同じ値であってもよいし、3つの発光素子において異なった値であってもよい。また、光路制御手段等を構成する材料の屈折率を、発光素子に依って変えてもよい。例えば、1つの発光素子ユニット(画素)が3つの発光素子(副画素)から構成されている場合、光路制御手段等を構成する材料の屈折率は、3つの発光素子において同じ値であってもよいし、1つの発光素子を除き、2つの発光素子において同じ値であってもよいし、3つの発光素子において異なった値であってもよい。
 以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の発光素子等において、光路制御手段等を構成する第1レンズ部材及び第2レンズ部材(以下、これらのレンズ部材を、総称して、『レンズ部材等』と呼ぶ場合がある)は、半球状、あるいは、球の一部から構成されている形態とすることができるし、あるいは又、広くは、レンズとして機能するのに適した形状から構成されている形態とすることができる。具体的には、上述したとおり、レンズ部材等は、凸レンズ部材、具体的には、平凸レンズから構成することができる。あるいは又、レンズ部材は、球面レンズとすることもできるし、非球面レンズとすることもできる。また、光路制御手段等は、屈折型レンズとすることもできるし、回折型レンズとすることもできる。
 あるいは又、光路制御手段等は、底面が正方形あるいは長方形の直方体を想定し、この直方体の4つの側面及び1つの頂面が凸状の形状を有し、且つ、側面と側面とが交わる稜の部分は丸みを帯びており、頂面と側面とが交わる稜の部分も丸みを帯びており、全体として丸みを帯びた立体形状を有するレンズ部材とすることもできる。あるいは又、底面が正方形あるいは長方形である直方体(直方体に近似した立方体を含む)を想定し、この直方体の4つの側面及び1つの頂面が平面状であるレンズ部材とすることもでき、この場合、場合によっては、側面と側面とが交わる稜の部分は丸みを帯びており、また、場合によっては、頂面と側面とが交わる稜の部分も丸みを帯びている立体形状とすることもできる。あるいは又、レンズ部材は、厚さ方向を含む仮想平面(垂直仮想平面)で切断したときの断面形状が矩形や等脚台形であるレンズ部材から構成されている形態とすることもできる。云い換えれば、レンズ部材は、断面形状が、その厚さ方向に沿って、一定であり、又は、変化するレンズ部材から構成されている形態とすることができる。
 あるいは又、本開示の発光素子等において、光路制御手段等は、厚さ方向を含む仮想平面(垂直仮想平面)で切断したときの断面形状が矩形や等脚台形である光出射方向制御部材から構成されている形態とすることもできる。云い換えれば、光路制御手段等は、断面形状が、その厚さ方向に沿って、一定であり、又は、変化する光出射方向制御部材から構成されている形態とすることができる。
 更には、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の発光素子等において、発光部は、第1基板に向かって凸状の断面形状を有する形態とすることができる。
 以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の発光素子等において、発光部(有機層)は有機エレクトロルミネッセンス層を含む形態とすることができる。即ち、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の発光素子等は、有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)から構成されている形態とすることができるし、本開示の表示装置等は、有機エレクトロルミネッセンス表示装置(有機EL表示装置)から構成されている形態とすることができる。
 有機EL表示装置は、
 第1基板、及び、第2基板、並びに、
 第1基板と第2基板との間に位置し、2次元状に配列された複数の発光素子、
を備えており、
 第1基板の上に形成された基体上に設けられた各発光素子は、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の発光素子等から構成されており、
 あるいは又、
 第1基板の上に形成された基体上に設けられた各発光素子は、発光部を備えており、
 発光部は、
 第1電極、
 第2電極、及び、
 第1電極と第2電極とによって挟まれた有機層(有機エレクトロルミネッセンス層から成る発光層を含む)、
を少なくとも備えており、
 有機層からの光が、第2基板を介して外部に出射される。即ち、本開示の表示装置を、第2基板から光を出射するトップエミッション方式(上面発光方式)の表示装置(上面発光型表示装置)とすることができる。
 あるいは又、本開示の表示装置は、別の表現をすれば、第1基板、第2基板、及び、第1基板と第2基板とによって挟まれた画像表示領域(表示パネル)を備えており、画像表示領域には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む発光素子が、複数、2次元マトリクス状に配列されている。
 本開示の表示装置において、第1発光素子は赤色光を出射し、第2発光素子は緑色光を出射し、第3発光素子は青色光を出射する形態とすることができるし、更には、白色光を発光する第4発光素子、あるいは又、赤色光、緑色光、青色光以外の色の光を発光する第4発光素子を加えることもできる。
 本開示の表示装置において、画素(あるいは副画素)の配列として、デルタ配列を挙げることができるし、あるいは又、ストライプ配列、ダイアゴナル配列、レクタングル配列、ペンタイル配列、正方配列を挙げることができる。波長選択部の配列も、画素(あるいは副画素)の配列に準拠して、デルタ配列、あるいは又、ストライプ配列、ダイアゴナル配列、レクタングル配列、ペンタイル配列、正方配列とすればよい。
 即ち、本開示の発光素子等は、具体的には、第1電極、第1電極上に形成された有機層、有機層上に形成された第2電極、第2電極上に形成された保護層(平坦化層)を備えている。第1光路制御手段は保護層の上にあるいは保護層の上方に形成されている。そして、有機層からの光が第2電極、保護層、第1光路制御手段、接合部材、第2光路制御手段及び第2基板を介して、あるいは又、場合によっては、第2電極、保護層、第1光路制御手段、第2光路制御手段及び第2基板を介して、また、出射光のこれらの光路内に波長選択部が設けられている場合には、あるいは又、第2基板の内面(第1基板と対向する面)に下地層が設けられている場合には、波長選択部や下地層も経由して、外部に出射される。
 第1電極は、発光素子毎に設けられている。有機発光材料から成る発光層を含む有機層は、発光素子毎に設けられており、あるいは又、発光素子に共通して設けられている。第2電極は、複数の発光素子に共通して設けられている。即ち、第2電極は、所謂ベタ電極であるし、共通電極である。基体の下方あるいは下には第1基板が配置されており、第2電極の上方に第2基板が配置されている。第1基板側に発光素子が形成されており、発光部は基体上に設けられている。具体的には、発光部は、第1基板の上あるいは上方に形成された基体の上に設けられている。以上のとおり、発光部を構成する第1電極、有機層(発光層を含む)及び第2電極が、基体の上に、順次、形成されている。
 本開示の発光素子等において、第1電極は有機層の一部と接している構成とすることができるし、あるいは又、第1電極の一部は有機層と接している構成とすることができるし、第1電極は有機層と接している構成とすることができる。これらの場合、具体的には、第1電極の大きさは有機層よりも小さい構成とすることができるし、あるいは又、第1電極の大きさは有機層と同じ大きさである構成とすることができるし、あるいは又、第1電極の大きさは有機層より大きい構成とすることもできる。また、第1電極と有機層との間の一部分に絶縁層が形成されている構成とすることもできる。第1電極と有機層とが接する領域が、発光領域である。発光領域の大きさとは、第1電極と有機層が接している領域の大きさである。発光素子の出射する光の色に応じて発光領域の大きさを変えてもよい。
 本開示の発光素子等において、有機層は、異なる色を発光する少なくとも2層の発光層の積層構造から構成されており、積層構造において発光する光の色は白色光である形態とすることができる。即ち、赤色光発光素子(第1発光素子)を構成する有機層、緑色光発光素子(第2発光素子)を構成する有機層及び青色光発光素子(第3発光素子)を構成する有機層は、白色光を発光する構成とすることができる。そして、この場合、白色光を発光する有機層は、赤色を発光する赤色光発光層、緑色を発光する緑色光発光層及び青色を発光する青色光発光層の積層構造を有する形態とすることができる。あるいは又、白色光を発光する有機層は、青色を発光する青色光発光層及び黄色を発光する黄色光発光層の積層構造を有する形態とすることができるし、青色を発光する青色光発光層及び橙色を発光する橙色光発光層の積層構造を有する形態とすることができる。具体的には、有機層は、赤色光(波長:620nm乃至750nm)を発光する赤色光発光層、緑色光(波長:495nm乃至570nm)を発光する緑色光発光層、及び、青色光(波長:450nm乃至495nm)を発光する青色光発光層の3層が積層された積層構造とすることができ、全体として白色光を発光する。そして、このような白色光を発光する有機層(発光部)と赤色光を通過させる波長選択部(あるいは赤色カラーフィルタ層として機能する保護層)とを組み合わせることで赤色光発光素子が構成され、白色光を発光する有機層(発光部)と緑色光を通過させる波長選択部(あるいは緑色カラーフィルタ層として機能する保護層)とを組み合わせることで緑色光発光素子が構成され、白色光を発光する有機層(発光部)と青色光を通過させる波長選択部(あるいは青色カラーフィルタ層として機能する保護層)とを組み合わせることで青色光発光素子が構成される。赤色光発光素子、緑色光発光素子及び青色光発光素子といった副画素の組合せによって1画素(発光素子ユニット)が構成される。場合によっては、赤色光発光素子、緑色光発光素子、青色光発光素子及び白色光を出射する発光素子(あるいは補色光を出射する発光素子)によって1画素を構成してもよい。異なる色を発光する少なくとも2層の発光層から構成されている形態にあっては、実際には、異なる色を発光する発光層が混合し、明確に各層に分離されていない場合がある。有機層は、複数の発光素子において共通化されていてもよいし、各発光素子において個別に設けられていてもよい。
 上述したとおり、カラーフィルタ層としての機能を有する保護層は、周知のカラーレジスト材料から構成すればよい。白色を出射する発光素子にあっては透明なフィルタ層を配設すればよい。このように保護層をカラーフィルタ層としても機能させることで、有機層と保護層(カラーフィルタ層)とが近接するので、発光素子から出射する光を広角化させても混色の防止を効果的に図ることができ、視野角特性が向上する。
 あるいは又、有機層は、1層の発光層から構成されている形態とすることができる。この場合、発光素子を、例えば、赤色光発光層を含む有機層を有する赤色光発光素子、緑色光発光層を含む有機層を有する緑色光発光素子、あるいは、青色光発光層を含む有機層を有する青色光発光素子から構成することができる。即ち、赤色光発光素子を構成する有機層は赤色光を発光し、緑色光発光素子を構成する有機層は緑色光を発光し、青色光発光素子を構成する有機層は青色光を発光する形態とすることもできる。そして、これらの3種類の発光素子(副画素)から1画素が構成される。カラー表示の表示装置の場合、これらの3種類の発光素子(副画素)から1画素が構成される。尚、カラーフィルタ層の形成は、原則、不要であるが、色純度向上のためにカラーフィルタ層を設けてもよい。
 発光素子ユニット(1画素)が複数の発光素子(副画素)から構成されている場合、発光素子の発光領域の大きさを、発光素子によって変えてもよい。具体的には、第3発光素子(青色光発光素子)の発光領域の大きさは、第1発光素子(赤色光発光素子)の発光領域の大きさ及び第2発光素子(緑色光発光素子)の発光領域の大きさよりも大きい形態とすることができる。そして、これによって、青色光発光素子の発光量を、赤色光発光素子の発光量、緑色光発光素子の発光量よりも多くすることができるし、あるいは又、青色光発光素子の発光量、赤色光発光素子の発光量、緑色光発光素子の発光量の適切化を図ることができ、画質の向上を図ることができる。あるいは又、赤色光発光素子、緑色光発光素子及び青色光発光素子に加えて白色光を出射する白色光発光素子から成る発光素子ユニット(1画素)を想定した場合、輝度の観点からは、緑色光発光素子や白色光発光素子の発光領域の大きさを、赤色光発光素子や青色光発光素子の発光領域の大きさよりも大きくすることが好ましい。また、発光素子の寿命の観点からは、青色光発光素子の発光領域の大きさを、赤色光発光素子や緑色光発光素子、白色光発光素子の発光領域の大きさよりも大きくすることが好ましい。但し、これらに限定するものではない。
 第1光路制御手段、第2光路制御手段は、例えば、アクリル系樹脂等の周知の透明樹脂材料から構成することができ、透明樹脂材料を、メルトフローさせることで得ることができるし、あるいは又、エッチバックすることで得ることができるし、有機材料や無機材料に基づきグレートーンマスクやハーフトーンマスクを用いたフォトリソグラフィ技術とエッチング法の組合せで得ることができるし、ナノインプリント法に基づき透明樹脂材料をレンズ形状に形成するといった方法によって得ることもできる。第1光路制御手段、第2光路制御手段の外形形状として、例えば、円形や楕円形、正方形や長方形を挙げることができるが、これに限定するものではない。
 接合部材を構成する材料として、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤、シアノアクリレート系接着剤といった熱硬化型接着剤や、紫外線硬化型接着剤を挙げることができる。
 保護層(平坦化層)を構成する材料として、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、各種無機材料[例えば、SiO2、SiN、SiON、SiC、アモルファスシリコン(α-Si)、Al23、TiO2]を例示することができる。保護層は、単層構成とすることもできるし、複数層から構成することもできるが、後者の場合、本開示の発光素子等にあっては、光入射方向から光出射方向に向かって、保護層を構成する材料の屈折率の値を、順次、小さくすることが好ましい。保護層の形成方法として、各種CVD法、各種塗布法、スパッタリング法や真空蒸着法を含む各種PVD法、スクリーン印刷法といった各種印刷法等の公知の方法に基づき形成することができる。また、保護層の形成方法として、更には、ALD(Atomic Layer Deposition)法を採用することもできる。保護層は、複数の発光素子において共通化されていてもよいし、各発光素子において個別に設けられていてもよい。
 第1基板あるいは第2基板を、シリコン半導体基板、高歪点ガラス基板、ソーダガラス(Na2O・CaO・SiO2)基板、硼珪酸ガラス(Na2O・B23・SiO2)基板、フォルステライト(2MgO・SiO2)基板、鉛ガラス(Na2O・PbO・SiO2)基板、表面に絶縁材料層が形成された各種ガラス基板、石英基板、表面に絶縁材料層が形成された石英基板、ポリメチルメタクリレート(ポリメタクリル酸メチル,PMMA)やポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルフェノール(PVP)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)に例示される有機ポリマー(高分子材料から構成された可撓性を有するプラスチックフィルムやプラスチックシート、プラスチック基板といった高分子材料の形態を有する)から構成することができる。第1基板と第2基板を構成する材料は、同じであっても、異なっていてもよい。但し、上面発光型表示装置であるが故に、第2基板は発光素子からの光に対して透明であることが要求される。
 第1電極を構成する材料として、第1電極をアノード電極として機能させる場合、例えば、白金(Pt)、金(Au)、銀(Ag)、クロム(Cr)、タングステン(W)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、タンタル(Ta)といった仕事関数の高い金属あるいは合金(例えば、銀を主成分とし、0.3質量%乃至1質量%のパラジウム(Pd)と0.3質量%乃至1質量%の銅(Cu)とを含むAg-Pd-Cu合金や、Al-Nd合金、Al-Cu合金、Al-Cu-Ni合金)を挙げることができる。更には、アルミニウム(Al)及びアルミニウムを含む合金等の仕事関数の値が小さく、且つ、光反射率の高い導電材料を用いる場合には、適切な正孔注入層を設けるなどして正孔注入特性を向上させることで、アノード電極として用いることができる。第1電極の厚さとして、0.1μm乃至1μmを例示することができる。あるいは又、後述する共振器構造を構成する光反射層を設ける場合、発光素子からの光に対して透明であることが第1電極には要求されるので、第1電極を構成する材料として、酸化インジウム、インジウム-錫酸化物(ITO,Indium Tin Oxide,SnドープのIn23、結晶性ITO及びアモルファスITOを含む)、インジウム-亜鉛酸化物(IZO,Indium Zinc Oxide)、インジウム-ガリウム酸化物(IGO)、インジウム・ドープのガリウム-亜鉛酸化物(IGZO,In-GaZnO4)、IFO(FドープのIn23)、ITiO(TiドープのIn23)、InSn、InSnZnO、酸化錫(SnO2)、ATO(SbドープのSnO2)、FTO(FドープのSnO2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化アルミニウム・ドープの酸化亜鉛(AZO)、ガリウム・ドープの酸化亜鉛(GZO)、BドープのZnO、AlMgZnO(酸化アルミニウム及び酸化マグネシウム・ドープの酸化亜鉛)、酸化アンチモン、酸化チタン、NiO、スピネル型酸化物、YbFe24構造を有する酸化物、ガリウム酸化物、チタン酸化物、ニオブ酸化物、ニッケル酸化物等を母層とする透明導電性材料といった各種透明導電材料を挙げることができる。あるいは又、誘電体多層膜やアルミニウム(Al)あるいはその合金(例えば、Al-Cu-Ni合金)といった光反射性の高い反射膜上に、インジウムとスズの酸化物(ITO)や、インジウムと亜鉛の酸化物(IZO)等の正孔注入特性に優れた透明導電材料を積層した構造とすることもできる。一方、第1電極をカソード電極として機能させる場合、仕事関数の値が小さく、且つ、光反射率の高い導電材料から構成することが望ましいが、アノード電極として用いられる光反射率の高い導電材料に適切な電子注入層を設けるなどして電子注入特性を向上させることで、カソード電極として用いることもできる。
 第2電極を構成する材料(半光透過材料あるいは光透過材料)として、第2電極をカソード電極として機能させる場合、発光光を透過し、しかも、有機層(発光層)に対して電子を効率的に注入できるように仕事関数の値の小さな導電材料から構成することが望ましく、例えば、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ナトリウム(Na)、ストロンチウム(Sr)、アルカリ金属又はアルカリ土類金属と銀(Ag)[例えば、マグネシウム(Mg)と銀(Ag)との合金(Mg-Ag合金)]、マグネシウム-カルシウムとの合金(Mg-Ca合金)、アルミニウム(Al)とリチウム(Li)の合金(Al-Li合金)等の仕事関数の小さい金属あるいは合金を挙げることができ、中でも、Mg-Ag合金が好ましく、マグネシウムと銀との体積比として、Mg:Ag=5:1~30:1を例示することができる。あるいは又、マグネシウムとカルシウムとの体積比として、Mg:Ca=2:1~10:1を例示することができる。第2電極の厚さとして、4nm乃至50nm、好ましくは、4nm乃至20nm、より好ましくは6nm乃至12nmを例示することができる。あるいは又、Ag-Nd-Cu、Ag-Cu、Au及びAl-Cuから成る群から選択された少なくとも1種類の材料を挙げることができる。あるいは又、第2電極を、有機層側から、上述した材料層と、例えばITOやIZOから成る所謂透明電極(例えば、厚さ3×10-8m乃至1×10-6m)との積層構造とすることもできる。第2電極に対して、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金、銅、銅合金、金、金合金等の低抵抗材料から成るバス電極(補助電極)を設け、第2電極全体として低抵抗化を図ってもよい。第2電極の平均光透過率は50%乃至90%、好ましくは60%乃至90%であることが望ましい。一方、第2電極をアノード電極として機能させる場合、発光光を透過し、しかも、仕事関数の値の大きな導電材料から構成することが望ましい。
 第1電極や第2電極の形成方法として、例えば、電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法、真空蒸着法を含む蒸着法、スパッタリング法、化学的気相成長法(CVD法)やMOCVD法、イオンプレーティング法とエッチング法との組合せ;スクリーン印刷法やインクジェット印刷法、メタルマスク印刷法といった各種印刷法;メッキ法(電気メッキ法や無電解メッキ法);リフトオフ法;レーザアブレーション法;ゾル・ゲル法等を挙げることができる。各種印刷法やメッキ法によれば、直接、所望の形状(パターン)を有する第1電極や第2電極を形成することが可能である。尚、有機層を形成した後、第2電極を形成する場合、特に真空蒸着法のような成膜粒子のエネルギーが小さな成膜方法、あるいは又、MOCVD法といった成膜方法に基づき形成することが、有機層のダメージ発生を防止するといった観点から好ましい。有機層にダメージが発生すると、リーク電流の発生による「滅点」と呼ばれる非発光画素(あるいは非発光副画素)が生じる虞がある。
 前述したとおり、有機層は有機発光材料から成る発光層を備えているが、具体的には、例えば、正孔輸送層と発光層と電子輸送層との積層構造、正孔輸送層と電子輸送層を兼ねた発光層との積層構造、正孔注入層と正孔輸送層と発光層と電子輸送層と電子注入層との積層構造等から構成することができる。有機層の形成方法として、真空蒸着法等の物理的気相成長法(PVD法);スクリーン印刷法やインクジェット印刷法といった印刷法;転写用基板上に形成されたレーザ吸収層と有機層の積層構造に対してレーザを照射することでレーザ吸収層上の有機層を分離して、有機層を転写するといったレーザ転写法、各種の塗布法を例示することができる。有機層を真空蒸着法に基づき形成する場合、例えば、所謂メタルマスクを用い、係るメタルマスクに設けられた開口を通過した材料を堆積させることで有機層を得ることができる。
 本開示の発光素子あるいは表示装置においては、基体や絶縁層、層間絶縁層、層間絶縁材料層(後述する)が形成されるが、これらを構成する絶縁材料として、SiO2、NSG(ノンドープ・シリケート・ガラス)、BPSG(ホウ素・リン・シリケート・ガラス)、PSG、BSG、AsSG、SbSG、PbSG、SOG(スピンオングラス)、LTO(Low Temperature Oxide、低温CVD-SiO2)、低融点ガラス、ガラスペースト等のSiOX系材料(シリコン系酸化膜を構成する材料);SiON系材料を含むSiN系材料;SiOC;SiOF;SiCNを挙げることができる。あるいは又、酸化チタン(TiO2)、酸化タンタル(Ta25)、酸化アルミニウム(Al23)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化クロム(CrOx)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化ニオブ(Nb25)、酸化スズ(SnO2)、酸化バナジウム(VOx)といった無機絶縁材料を挙げることができる。あるいは又、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂といった各種樹脂や、SiOCH、有機SOG、フッ素系樹脂といった低誘電率絶縁材料(例えば、誘電率k(=ε/ε0)が例えば3.5以下の材料であり、具体的には、例えば、フルオロカーボン、シクロパーフルオロカーボンポリマー、ベンゾシクロブテン、環状フッ素系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、アモルファステトラフルオロエチレン、ポリアリールエーテル、フッ化アリールエーテル、フッ化ポリイミド、アモルファスカーボン、パリレン(ポリパラキシリレン)、フッ化フラーレン)を挙げることができるし、Silk(The Dow Chemical Co. の商標であり、塗布型低誘電率層間絶縁膜材料)、Flare(Honeywell Electronic Materials Co. の商標であり、ポリアリルエーテル(PAE)系材料)を例示することもできる。そして、これらを、単独あるいは適宜組み合わせて使用することができる。絶縁層や層間絶縁層、基体は、単層構造を有していてもよいし、積層構造を有していてもよい。絶縁層や層間絶縁層、層間絶縁材料層、基体は、各種CVD法、各種塗布法、スパッタリング法や真空蒸着法を含む各種PVD法、スクリーン印刷法といった各種印刷法、メッキ法、電着法、浸漬法、ゾル-ゲル法等の公知の方法に基づき形成することができる。
 表示装置の光を出射する最外面(具体的には、第2基板の外面)には、紫外線吸収層、汚染防止層、ハードコート層、帯電防止層を形成してもよいし、保護部材(例えば、カバーガラス)を配してもよい。
 基体の下あるいは下方には、限定するものではないが、発光素子駆動部(駆動回路)が設けられている。発光素子駆動部は、例えば、第1基板を構成するシリコン半導体基板に形成されたトランジスタ(具体的には、例えば、MOSFET)や、第1基板を構成する各種基板に設けられた薄膜トランジスタ(TFT)から構成されている。発光素子駆動部を構成するトランジスタやTFTと第1電極とは、基体に形成されたコンタクトホール(コンタクトプラグ)を介して接続されている形態とすることができる。発光素子駆動部は、周知の回路構成とすることができる。第2電極は、例えば、表示装置の外周部(具体的には、画素アレイ部の外周部)において、基体に形成されたコンタクトホール(コンタクトプラグ)を介して発光素子駆動部と接続される形態とすることができる。
 有機EL表示装置は、更に一層の光取出し効率の向上を図るために、共振器構造を有することが好ましい。具体的には、第1電極と有機層との界面によって構成された第1界面(あるいは、第1電極の下に層間絶縁材料層が設けられ、層間絶縁材料層の下に光反射層が設けられた構造にあっては、光反射層と層間絶縁材料層との界面によって構成された第1界面)と、第2電極と有機層との界面によって構成された第2界面との間で、発光層で発光した光を共振させて、その一部を第2電極から出射させる。そして、発光層の最大発光位置から第1界面までの光学距離をOL1、発光層の最大発光位置から第2界面までの光学距離をOL2とし、m1及びm2を整数としたとき、以下の式(1-1)及び式(1-2)を満たす構成とすることができる。
0.7{-Φ1/(2π)+m1}≦2×OL1/λ≦1.2{-Φ1/(2π)+m1}     (1-1)
0.7{-Φ2/(2π)+m2}≦2×OL2/λ≦1.2{-Φ2/(2π)+m2}     (1-2)
ここで、
λ :発光層で発生した光のスペクトルの最大ピーク波長(あるいは又、発光層で発生した光の内の所望の波長)
Φ1:第1界面で反射される光の位相シフト量(単位:ラジアン)。但し、-2π<Φ1≦0
Φ2:第2界面で反射される光の位相シフト量(単位:ラジアン)。但し、-2π<Φ2≦0
である。
 ここで、m1の値は0以上の値であり、m2の値は、m1の値と独立して、0以上の値であるが、(m1,m2)=(0,0)である形態、(m1,m2)=(0,1)である形態、(m1,m2)=(1,0)である形態、(m1,m2)=(1,1)である形態を例示することができる。
 発光層の最大発光位置から第1界面までの距離SD1とは、発光層の最大発光位置から第1界面までの実際の距離(物理的距離)を指し、発光層の最大発光位置から第2界面までの距離SD2とは、発光層の最大発光位置から第2界面までの実際の距離(物理的距離)を指す。また、光学距離とは、光路長とも呼ばれ、一般に、屈折率nの媒質中を距離SDだけ光線が通過したときのn×SDを指す。以下においても、同様である。従って、平均屈折率をnaveとしたとき、
OL1=SD1×nave
OL2=SD2×nave
の関係がある。ここで、平均屈折率naveとは、有機層(あるいは、有機層、第1電極及び層間絶縁材料層)を構成する各層の屈折率と厚さの積を合計し、有機層(あるいは、有機層、第1電極及び層間絶縁材料層)の厚さで除したものである。
 発光層で発生した光の内の所望の波長λ(具体的には、例えば、赤色の波長、緑色の波長、青色の波長)を決定し、式(1-1)及び式(1-2)に基づき発光素子におけるOL1,OL2等の各種パラメータを求めて、発光素子を設計すればよい。
 第1電極又は光反射層及び第2電極は入射した光の一部を吸収し、残りを反射する。従って、反射される光に位相シフトが生じる。この位相シフト量Φ1,Φ2は、第1電極又は光反射層及び第2電極を構成する材料の複素屈折率の実数部分と虚数部分の値を、例えばエリプソメータを用いて測定し、これらの値に基づく計算を行うことで求めることができる(例えば、"Principles of Optic", Max Born and Emil Wolf, 1974 (PERGAMON PRESS)参照)。有機層や層間絶縁材料層等の屈折率も、あるいは又、第1電極の屈折率も、あるいは又、第1電極が入射した光の一部を吸収し、残りを反射する場合の第1電極の屈折率も、エリプソメータを用いて測定することで求めることができる。
 光反射層を構成する材料として、アルミニウム、アルミニウム合金(例えば、Al-NdやAl-Cu)、Al/Ti積層構造、Al-Cu/Ti積層構造、クロム(Cr)、銀(Ag)、銀合金(例えば、Ag-Cu、Ag-Pd-Cu、Ag-Sm-Cu)、銅、銅合金、金、金合金を挙げることができ、例えば、電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法、真空蒸着法を含む蒸着法、スパッタリング法、CVD法やイオンプレーティング法;メッキ法(電気メッキ法や無電解メッキ法);リフトオフ法;レーザアブレーション法;ゾル・ゲル法等によって形成することができる。光反射層を構成する材料に依っては、成膜される光反射層の結晶状態の制御のために、例えば、TiNから成る下地層を形成しておくことが好ましい。
 このように、共振器構造を有する有機EL表示装置において、実際には、赤色光発光素子を構成する発光部にあっては、有機層で発光した白色光を共振させて、赤味がかった光(赤色の領域に光スペクトルのピークを有する光)を第2電極から出射する。また、緑色光発光素子を構成する発光部にあっては、有機層で発光した白色光を共振させて、緑味がかった光(緑色の領域に光スペクトルのピークを有する光)を第2電極から出射する。更には、青色光発光素子を構成する発光部にあっては、有機層で発光した白色光を共振させて、青味がかった光(青色の領域に光スペクトルのピークを有する光)を第2電極から出射する。即ち、発光層で発生した光の内の所望の波長λ(具体的には、赤色の波長、緑色の波長、青色の波長)を決定し、式(1-1)、式(1-2)に基づき、赤色光発光素子、緑色光発光素子、青色光発光素子のそれぞれにおけるOL1,OL2等の各種パラメータを求めて、各発光素子を設計すればよい。例えば、特開2012-216495号公報の段落番号[0041]には、有機層を共振部とした共振器構造を有する有機EL素子が開示されており、発光点(発光面)から反射面までの距離を適切に調整することが可能となるため、有機層の膜厚は、80nm以上、500nm以下であることが好ましく、150nm以上、350nm以下であることがより好ましいと記載されている。通常、(SD1+SD2=SD12)の値は、赤色光発光素子、緑色光発光素子及び青色光発光素子において異なる。
 有機EL表示装置にあっては、正孔輸送層(正孔供給層)の厚さと電子輸送層(電子供給層)の厚さは、概ね等しいことが望ましい。あるいは又、正孔輸送層(正孔供給層)よりも電子輸送層(電子供給層)を厚くしてもよく、これによって、低い駆動電圧で高効率化に必要、且つ、発光層への十分な電子供給が可能となる。即ち、アノード電極に相当する第1電極と発光層との間に正孔輸送層を配置し、しかも、電子輸送層よりも薄い膜厚で形成することで、正孔の供給を増大させることが可能となる。そして、これにより、正孔と電子の過不足がなく、且つ、キャリア供給量も十分多いキャリアバランスを得ることができるため、高い発光効率を得ることができる。また、正孔と電子の過不足がないことで、キャリアバランスが崩れ難く、駆動劣化が抑制され、発光寿命を長くすることができる。
 更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の発光素子等において、波長選択部と波長選択部との間には、あるいは又、波長選択部と波長選択部との間の上方には、あるいは又、第1光路制御手段と第1光路制御手段との間の上方には、光吸収層(ブラックマトリクス層)が形成されている形態とすることができ、これによって、隣接した発光素子間における混色の発生を確実に抑制することができる。光吸収層(ブラックマトリクス層)は、例えば、黒色の着色剤を混入した光学濃度が1以上の黒色の樹脂膜(具体的には、例えば、黒色のポリイミド系樹脂)から成り、あるいは又、薄膜の干渉を利用した薄膜フィルタから構成されている。薄膜フィルタは、例えば、金属、金属窒化物あるいは金属酸化物から成る薄膜を2層以上積層して成り、薄膜の干渉を利用して光を減衰させる。薄膜フィルタとして、具体的には、Crと酸化クロム(III)(Cr23)とを交互に積層したものを挙げることができる。発光素子が出射する光に対応して、光吸収層(ブラックマトリクス層)の大きさを、適宜、変えてもよい。
 また、発光素子と発光素子との間に遮光部を設けてもよい。遮光部を構成する遮光材料として、具体的には、チタン(Ti)やクロム(Cr)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、アルミニウム(Al)、MoSi2等の光を遮光することができる材料を挙げることができる。遮光部は、電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法、真空蒸着法を含む蒸着法、スパッタリング法、CVD法やイオンプレーティング法等によって形成することができる。
 本開示の表示装置は、例えば、パーソナルコンピュータを構成するモニタ装置として使用することができるし、テレビジョン受像機や携帯電話、PDA(携帯情報端末,Personal Digital Assistant)、ゲーム機器に組み込まれたモニタ装置、プロジェクタに組み込まれた表示装置として使用することができる。あるいは又、電子ビューファインダ(Electronic View Finder,EVF)や頭部装着型ディスプレイ(Head Mounted Display,HMD)、アイウエア、ARグラス、EVRに適用することができるし、VR(Virtual Reality)用、MR(Mixed Reality)用、あるいは、AR(Augmented Reality)用の表示装置に適用することができる。あるいは又、電子ブック、電子新聞等の電子ペーパー、看板、ポスター、黒板等の掲示板、プリンター用紙代替のリライタブルペーパー、家電製品の表示部、ポイントカード等のカード表示部、電子広告、電子POPにおける画像表示装置を構成することができる。本開示の表示装置を発光装置として使用し、液晶表示装置用のバックライト装置や面状光源装置を含む各種照明装置を構成することができる。
 頭部装着型ディスプレイは、例えば、
 (イ)観察者の頭部に装着されるフレーム、及び、
 (ロ)フレームに取り付けられた画像表示装置、
を備えており、
 画像表示装置は、
 (A)本開示の表示装置、及び、
 (B)本開示の表示装置から出射された光が入射され、出射される光学装置、
を備えており、
 光学装置は、
 (B-1)本開示の表示装置から入射された光が内部を全反射により伝播した後、観察者に向けて出射される導光板、
 (B-2)導光板に入射された光が導光板の内部で全反射されるように、導光板に入射された光を偏向させる第1偏向手段(例えば、体積ホログラム回折格子膜から成る)、及び、
 (B-3)導光板の内部を全反射により伝播した光を導光板から出射させるために、導光板の内部を全反射により伝播した光を複数回に亙り偏向させる第2偏向手段(例えば、体積ホログラム回折格子膜から成る)、
から成る。
 実施例1は、本開示の発光素子及び本開示の表示装置に関する。実施例1の発光素子、表示装置の模式的な一部断面図を図1に示し、第1光路制御手段と第2光路制御手段の配置関係を図2A、図2B及び図2Cに模式的に示す。実施例1あるいは後述する実施例2~実施例4において、表示装置は、有機エレクトロルミネッセンス表示装置(有機EL表示装置)から構成されており、また、アクティブマトリクス表示装置である。発光素子はエレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)から構成されており、発光層は有機エレクトロルミネッセンス層を含む。また、実施例1あるいは後述する実施例2~実施例4の表示装置は、第2基板から光を出射するトップエミッション方式(上面発光方式)の表示装置(上面発光型表示装置)である。また、実施例1の発光素子、表示装置にあっては、波長選択部であるカラーフィルタ層が第1基板側に設けられている。
 実施例1の発光素子10は、
 発光領域を備えた発光部30、
 発光領域から出射された光が入射し、正の光学的パワーを有する第1光路制御手段(第1光路制御部、具体的には、第1レンズ部材)71、
 第1光路制御手段71から出射された光が入射し、正の光学的パワーを有する第2光路制御手段(第2光路制御部、具体的には、第2レンズ部材)72、及び、
 第1光路制御手段71と第2光路制御手段72との間に介在する接合部材35、
を備えており、
 第1光路制御手段71の光軸と第2光路制御手段72の光軸とはズレている。
 また、実施例1の表示装置は、
 第1基板41及び第2基板42、並びに、
 第1基板41に設けられた第1発光素子101、第2発光素子102及び第3発光素子103から構成された発光素子ユニットの複数、
を備えており、
 各発光素子10は、
 第1基板41の上方に設けられ、発光領域を備えた発光部30、
 発光領域から出射された光が入射し、正の光学的パワーを有する第1光路制御手段(具体的には、第1レンズ部材)71、
 第1光路制御手段71から出射された光が入射し、正の光学的パワーを有する第2光路制御手段(具体的には、第2レンズ部材)72、及び、
 第1光路制御手段71と第2光路制御手段72との間に介在する接合部材35、
を備えており、
 第1光路制御手段71の光軸と第2光路制御手段72の光軸とはズレている。
 ここで、実施例1の表示装置にあっては、全ての発光素子10において、第1光路制御手段71の光軸と第2光路制御手段72の光軸とはズレている。また、各発光素子ユニットにおける第1発光素子101、第2発光素子102及び第3発光素子103において、第1光路制御手段71の光軸と第2光路制御手段72の光軸とのズレの方向は同じである。各発光素子ユニットにおける第1発光素子101、第2発光素子102及び第3発光素子103において、第1光路制御手段71の光軸と第2光路制御手段72の光軸とのズレ量は、全ての発光素子ユニットにおいて同じであるし、表示パネルのどの領域を発光素子ユニットが占めるかに依存すること無く、全ての発光素子ユニットにおいて、第1光路制御手段71の光軸と第2光路制御手段72の光軸とのズレ量は同じである。第1光路制御手段71の光軸と第1光路制御手段の中心を通る法線LN1とは一致しており、第2光路制御手段72の光軸と第2光路制御手段の中心を通る法線LN2とは一致している。
 第1光路制御手段71の光軸は発光領域の中心を通過する。また、第1光路制御手段71の頂部と第2光路制御手段72の頂部との間には接合部材(封止樹脂層)35が存在する。即ち、第1光路制御手段71と第2光路制御手段72とは、離間している。
 更には、実施例1あるいは後述する実施例2~実施例4の発光素子において、第1光路制御手段71を構成する材料の屈折率をn1、第2光路制御手段72を構成する材料の屈折率をn2、接合部材35を構成する材料の屈折率をn0としたとき、
1>n0
及び、
2>n0
を満足する。具体的には、第1光路制御手段71及び第2光路制御手段72は、屈折率n1=n2=1.55のアクリル系接着剤から成る。また、接合部材35は、屈折率n0=1.35のアクリル系接着剤から成る。尚、第1光路制御手段71及び第2光路制御手段72を構成するアクリル系接着剤と、接合部材35を構成するアクリル系接着剤とは異なる。そして、第1光路制御手段71と第2光路制御手段72とは、接合部材35によって貼り合わされている。
 更には、発光素子10は、発光部30と第1光路制御手段71との間に波長選択部(具体的には、カラーフィルタ層)CFを有する。即ち、発光部30から出射された光は、波長選択部CF、第1光路制御手段71、第2光路制御手段72の順に通過する。波長選択部(カラーフィルタ層)CFの中心は、発光領域の中心を通過する。波長選択部CFは、具体的には、カラーフィルタ層CFR,CFG,CFBから構成されており、第1基板側に設けられている。このように、カラーフィルタ層CFは、オンチップカラーフィルタ層構造(OCCF構造)を有する。そして、これによって、有機層33と波長選択部CFとの間の距離を短くすることができ、有機層33から出射した光が隣接する他色の波長選択部CFに入射して混色が生じることを抑制することができる。
 また、第1光路制御手段71は、発光部30から離れる方向に向かって凸状形状を有する平凸レンズといった第1レンズ部材から成り、第2光路制御手段72は、発光部30に近づく方向に向かって凸状形状を有する平凸レンズといった第2レンズ部材から成る。即ち、第1光路制御手段(第1レンズ部材)71の光出射面71bは凸状形状を有し、光入射面71aは、例えば、平坦であるし、第2光路制御手段(第2レンズ部材)72の光入射面72aは凸状形状を有し、光出射面72bは、例えば、平坦である。第1光路制御手段71及び第2光路制御手段72の外形形状を円形としたが、このような形状に限定されるものではない。
 実施例1あるいは後述する実施例2~実施例4の表示装置において、1つの発光素子ユニット(画素)は、第1発光素子(赤色光発光素子)101、第2発光素子(緑色光発光素子)102及び第3発光素子(青色光発光素子)103の3つの発光素子(3つの副画素)から構成されている。第1発光素子101を構成する有機層33、第2発光素子102を構成する有機層33及び第3発光素子103を構成する有機層33は、全体として白色光を発光する。即ち、赤色光を出射する第1発光素子101は、白色光を発光する有機層33と赤色カラーフィルタ層CFRとの組合せから構成されている。緑色光を出射する第2発光素子102は、白色光を発光する有機層33と緑色カラーフィルタ層CFGとの組合せから構成されている。青色光を出射する第3発光素子103は、白色光を発光する有機層33と青色カラーフィルタ層CFBとの組合せから構成されている。場合によっては、第1発光素子(赤色光発光素子)101、第2発光素子(緑色光発光素子)102及び第3発光素子(青色光発光素子)103に加えて、白色(あるいは第4の色)を出射する発光素子(あるいは補色光を出射する発光素子)104によって、発光素子ユニット(1画素)を構成してもよい。第1発光素子101、第2発光素子102及び第3発光素子103は、カラーフィルタ層の構成を除き、また、場合によっては、有機層の厚さ方向における発光層の配置位置を除き、実質的に同じ構成、構造を有する。画素数は、例えば1920×1080であり、1つの発光素子(表示素子)10は1つの副画素を構成し、発光素子(具体的には有機EL素子)10は画素数の3倍である。
 実施例1あるいは後述する実施例2~実施例4の表示装置において、発光素子は、具体的には、
 第1電極31、
 第1電極31上に形成された有機層33、
 有機層33上に形成された第2電極32、
 第2電極32上に形成された保護層(平坦化層)34、及び、
 保護層34上に形成されたカラーフィルタ層CF(CFR,CFG,CFB)、
から構成されている。第1基板側に発光素子10が形成されている。そして、このように、第2電極32の上方にカラーフィルタ層CFが配されており、カラーフィルタ層CFの上方に第2基板42が配置されている。尚、以下の説明は、カラーフィルタ層CFの配置を除き、原則として、後述する実施例2~実施例4に、適宜、適用することができる。
 そして、有機層33からの光が、第2電極32、保護層34、カラーフィルタ層CF、第1光路制御手段71、接合部材35、第2光路制御手段72、下地層36及び第2基板42を介して外部に出射される。
 CVD法に基づき形成された絶縁材料から成る基体26の下方には、発光素子駆動部(駆動回路)が設けられている。発光素子駆動部は周知の回路構成とすることができる。発光素子駆動部は、第1基板41に相当するシリコン半導体基板に形成されたトランジスタ(具体的には、MOSFET)から構成されている。MOSFETから成るトランジスタ20は、第1基板41上に形成されたゲート絶縁層22、ゲート絶縁層22上に形成されたゲート電極21、第1基板41に形成されたソース/ドレイン領域24、ソース/ドレイン領域24の間に形成されたチャネル形成領域23、並びに、チャネル形成領域23及びソース/ドレイン領域24を取り囲む素子分離領域25から構成されている。トランジスタ20と第1電極31とは、基体26に設けられたコンタクトプラグ27を介して電気的に接続されている。尚、図面においては、1つの発光素子駆動部につき、1つのトランジスタ20を図示した。基体26を構成する絶縁材料として、例えば、SiO2、SiN、SiONを例示することができる。
 また、発光部30は基体26の上に設けられている。具体的には、基体26の上には、各発光素子10の第1電極31が設けられている。そして、底部に第1電極31が露出した開口部28’を有する絶縁層28が基体26の上に形成されており、有機層33は、少なくとも、開口部28’の底部に露出した第1電極31の上に形成されている。具体的には、有機層33は、開口部28’の底部に露出した第1電極31の上から絶縁層28の上に亙り形成されているし、絶縁層28は、第1電極31から基体26の上に亙り形成されている。有機層33の実際に発光する部分は、絶縁層28によって囲まれている。即ち、発光領域は、第1電極31と第1電極31上に形成された有機層33の領域とから構成されており、基体26の上に設けられている。云い換えれば、絶縁層28によって囲まれた有機層33の領域が発光領域に相当する。絶縁層28及び第2電極32は、SiNから成る保護層34によって覆われている。保護層34の上に、周知の方法で、周知の材料から成る波長選択部CF(カラーフィルタ層CFR,CFG,CFB)が形成されており、保護層34の上に第1光路制御手段71が形成されている。
 第1電極31はアノード電極として機能し、第2電極32はカソード電極として機能する。第1電極31は、光反射材料層、具体的には、例えば、Al-Nd合金層、Al-Cu合金層、あるいは、Al-Ti合金層とITO層の積層構造から成り、第2電極32は、ITO等の透明導電材料から成る。第1電極31は、真空蒸着法とエッチング法との組合せに基づき、基体26の上に形成されている。また、第2電極32は、特に真空蒸着法のような成膜粒子のエネルギーが小さい成膜方法によって成膜されており、パターニングされていない。有機層33もパターニングされていない。即ち、有機層33は、複数の発光素子10に共通して設けられている。但し、これに限定するものではない。第1基板41はシリコン半導体基板から成り、第2基板42はガラス基板から成る。
 第2電極32は、複数の発光素子10において共通電極とされている。即ち、第2電極32は、所謂ベタ電極である。第2電極32は、表示装置の外周部(具体的には、画素アレイ部の外周部)において、基体26に形成された図示しないコンタクトホール(コンタクトプラグ)を介して発光素子駆動部と接続されている。尚、表示装置の外周部において、第2電極32の下方に第2電極32に接続された補助電極を設け、補助電極を発光素子駆動部と接続してもよい。
 実施例1において、有機層33は、正孔注入層(HIL:Hole Injection Layer)、正孔輸送層(HTL:Hole Transport Layer)、発光層、電子輸送層(ETL:Electron Transport Layer)及び電子注入層(EIL:Electron InjectionLayer)の積層構造を有する。発光層は、異なる色を発光する少なくとも2層の発光層から構成されており、有機層33から出射される光は白色である。具体的には、有機層は、赤色を発光する赤色光発光層、緑色を発光する緑色光発光層及び青色を発光する青色光発光層の3層が積層された構造を有する。有機層を、青色を発光する青色光発光層及び黄色を発光する黄色光発光層の2層が積層された構造(全体として白色光を発光)とすることもできるし、青色を発光する青色光発光層及び橙色を発光する橙色光発光層の2層が積層された構造(全体として白色光を発光)とすることもできる。前述したとおり、赤色を表示すべき第1発光素子101には赤色カラーフィルタ層CFRが備えられており、緑色を表示すべき第2発光素子102には緑色カラーフィルタ層CFGが備えられており、青色を表示すべき第3発光素子103には青色カラーフィルタ層CFBが備えられている。
 正孔注入層は、正孔注入効率を高める層であると共に、リークを防止するバッファ層として機能し、厚さは、例えば2nm乃至10nm程度である。正孔注入層は、例えば、以下の式(A)又は式(B)で表されるヘキサアザトリフェニレン誘導体から成る。尚、正孔注入層の端面が第2電極と接した状態になると、画素間の輝度バラツキ発生の主たる原因となり、表示画質の低下につながる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 ここで、R1~R6は、それぞれ、独立に、水素、ハロゲン、ヒドロキシ基、アミノ基、アルールアミノ基、炭素数20以下の置換あるいは無置換のカルボニル基、炭素数20以下の置換あるいは無置換のカルボニルエステル基、炭素数20以下の置換あるいは無置換のアルキル基、炭素数20以下の置換あるいは無置換のアルケニル基、炭素数20以下の置換あるいは無置換のアルコキシ基、炭素数30以下の置換あるいは無置換のアリール基、炭素数30以下の置換あるいは無置換の複素環基、ニトリル基、シアノ基、ニトロ基、又は、シリル基から選ばれる置換基であり、隣接するRm(m=1~6)は環状構造を介して互いに結合してもよい。また、X1~X6は、それぞれ、独立に、炭素又は窒素原子である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 正孔輸送層は発光層への正孔輸送効率を高める層である。発光層では、電界が加わると電子と正孔との再結合が起こり、光を発生する。電子輸送層は発光層への電子輸送効率を高める層であり、電子注入層は発光層への電子注入効率を高める層である。
 正孔輸送層は、例えば、厚さが40nm程度の4,4’,4”-トリス(3-メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(m-MTDATA)又はα-ナフチルフェニルジアミン(αNPD)から成る。
 発光層は、混色により白色光を生じる発光層であり、例えば、上述したとおり、赤色光発光層、緑色光発光層及び青色光発光層が積層されて成る。
 赤色光発光層では、電界が加わることにより、第1電極31から注入された正孔の一部と、第2電極32から注入された電子の一部とが再結合して、赤色の光が発生する。このような赤色光発光層は、例えば、赤色発光材料、正孔輸送性材料、電子輸送性材料及び両電荷輸送性材料の内、少なくとも1種類の材料を含んでいる。赤色発光材料は、蛍光性の材料であってもよいし、燐光性の材料であってもよい。厚さが5nm程度の赤色光発光層は、例えば、4,4-ビス(2,2-ジフェニルビニル)ビフェニル(DPVBi)に、2,6-ビス[(4’-メトキシジフェニルアミノ)スチリル]-1,5-ジシアノナフタレン(BSN)を30質量%混合したものから成る。
 緑色光発光層では、電界が加わることにより、第1電極31から注入された正孔の一部と、第2電極32から注入された電子の一部とが再結合して、緑色の光が発生する。このような緑色光発光層は、例えば、緑色発光材料、正孔輸送性材料、電子輸送性材料及び両電荷輸送性材料の内、少なくとも1種類の材料を含んでいる。緑色発光材料は、蛍光性の材料であってもよいし、燐光性の材料であってもよい。厚さが10nm程度の緑色光発光層は、例えば、DPVBiに、クマリン6を5質量%混合したものから成る。
 青色光発光層では、電界が加わることにより、第1電極31から注入された正孔の一部と、第2電極32から注入された電子の一部とが再結合して、青色の光が発生する。このような青色光発光層は、例えば、青色発光材料、正孔輸送性材料、電子輸送性材料及び両電荷輸送性材料の内、少なくとも1種類の材料を含んでいる。青色発光材料は、蛍光性の材料であってもよいし、燐光性の材料であってもよい。厚さが30nm程度の青色光発光層は、例えば、DPVBiに、4,4’-ビス[2-{4-(N,N-ジフェニルアミノ)フェニル}ビニル]ビフェニル(DPAVBi)を2.5質量%混合したものから成る。
 厚さが20nm程度の電子輸送層は、例えば、8-ヒドロキシキノリンアルミニウム(Alq3)から成る。厚さが0.3nm程度の電子注入層は、例えば、LiFあるいはLi2O等から成る。
 但し、各層を構成する材料は例示であり、これらの材料に限定するものではない。また、例えば、発光層は、青色光発光層と黄色光発光層から構成されていてもよいし、青色光発光層と橙色光発光層から構成されていてもよい。
 実施例1の表示装置にあっては、副画素の配列として、図16Aに示すデルタ配列を挙げることができるし、図16Bに示すようなストライプ配列、図16Cに示すダイアゴナル配列とすることもできるし、レクタングル配列とすることもできる。場合によっては、図16Dに示すように、第1発光素子101、第2発光素子102、第3発光素子103及び白色を出射する第4発光素子104(あるいは補色光を出射する第4発光素子)によって1画素を構成してもよい。白色を出射する第4発光素子104にあっては、カラーフィルタ層を設ける代わりに、透明なフィルタ層を設ければよい。あるいは又、図16Eに示すような正方配列とすることもできる。尚、図16Eに示した例では、(第1発光素子101の面積):(第2発光素子102の面積):(第3発光素子103の面積)=1:1:2としたが、1:1:1としてもよい。
 実施例1あるいは後述する実施例2~実施例4の表示装置において、第1発光素子101、第2発光素子102及び第3発光素子103の配列を、具体的には、デルタ配列としたが、これに限定するものではない。尚、図1、後述する図9、図10、図11、図12、図13、図14、図15、図23及び図28に示した表示装置の模式的な一部断面図は、発光素子10がデルタ配列とされた表示装置の模式的な一部断面図とは、図面を簡素化するために、異なっている。
 実施例1あるいは後述する実施例2~実施例4において、発光素子10は、有機層33を共振部とした共振器構造を有していてもよい。発光面から反射面までの距離(具体的には、例えば、発光面から第1電極31及び第2電極32までの距離)を適切に調整するために、有機層33の厚さは、8×10-8m以上、5×10-7m以下であることが好ましく、1.5×10-7m以上、3.5×10-7m以下であることがより好ましい。共振器構造を有する有機EL表示装置にあっては、実際には、第1発光素子(赤色光発光素子)101は、発光層で発光した光を共振させて、赤味がかった光(赤色の領域に光スペクトルのピークを有する光)を第2電極32から出射する。また、第2発光素子(緑色光発光素子)102は、発光層で発光した光を共振させて、緑味がかった光(緑色の領域に光スペクトルのピークを有する光)を第2電極32から出射する。更には、第3発光素子(青色光発光素子)103は、発光層で発光した光を共振させて、青味がかった光(青色の領域に光スペクトルのピークを有する光)を第2電極32から出射する。
 以下、図1に示した実施例1の発光素子の製造方法の概要を説明する。
  [工程-100]
 先ず、シリコン半導体基板(第1基板41)に発光素子駆動部を公知のMOSFET製造プロセスに基づき形成する。
  [工程-110]
 次いで、CVD法に基づき全面に基体26を形成する。
  [工程-120]
 次に、トランジスタ20の一方のソース/ドレイン領域の上方に位置する基体26の部分に、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき接続孔を形成する。その後、接続孔を含む基体26の上に金属層を、例えば、スパッタリング法に基づき形成し、次いで、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき金属層をパターニングすることで、基体26の一部分の上に第1電極31を形成することができる。第1電極31は、発光素子毎に分離されている。併せて、接続孔内に第1電極31とトランジスタ20とを電気的に接続するコンタクトホール(コンタクトプラグ)27を形成することができる。
  [工程-130]
 その後、例えば、CVD法に基づき、全面に絶縁層28を形成した後、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき、第1電極31上の絶縁層28の一部に開口部28’を形成する。開口部28’の底部に第1電極31が露出している。
  [工程-140]
 次いで、第1電極31及び絶縁層28の上に、有機層33を、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法といったPVD法、スピンコート法やダイコート法等のコーティング法等によって成膜する。次いで、例えば真空蒸着法等に基づき、全面に第2電極32を形成する。このようにして、第1電極31上に、有機層33及び第2電極32を形成することができる。場合によっては、有機層33を所望の形状にパターニングしてもよい。
  [工程-150]
 その後、例えばCVD法又はPVD法によって、あるいは又、コーティング法によって、全面に保護層34を形成し、保護層34の頂面を平坦化処理する。塗布法に基づき保護層34を形成することができるので、加工プロセスの制約が少なく、材料選択幅が広く、高屈折率材料の使用が可能となる。そして、保護層34の上に、周知の方法に基づき、波長選択部CF(カラーフィルタ層CFR,CFG,CFB)を形成する。
  [工程-160]
 次に、カラーフィルタ層CF(CFR,CFG,CFB)の上に、第1光路制御手段71を形成するための第1レンズ形成層を形成し、その上に第1レジスト材料層を形成する。そして、第1レジスト材料層をパターニングし、更に、加熱処理を施すことで、第1レジスト材料層をレンズ形状とする。次いで、第1レジスト材料層及び第1レンズ形成層をエッチバックすることで、第1レジスト材料層に形成された形状を第1レンズ形成層に転写する。こうして、第1光路制御手段71(第1レンズ部材)を得ることができる。
  [工程-170]
 一方、第2基板42に下地層36を形成し、下地層36の上に、第2光路制御手段72を形成するための第2レンズ形成層を形成し、その上に第2レジスト材料層を形成する。そして、第2レジスト材料層をパターニングし、更に、加熱処理を施すことで、第2レジスト材料層をレンズ形状とする。次いで、第2レジスト材料層及び第2レンズ形成層をエッチバックすることで、第2レジスト材料層に形成された形状を第2レンズ形成層に転写する。こうして、第2光路制御手段(第2レンズ部材)72を得ることができる。
  [工程-180]
 そして、接合部材(封止樹脂層)35を介して、第1基板41と第2基板42とを、具体的には、第1光路制御手段71と第2光路制御手段72とを、貼り合わせる。こうして、図1、及び、図2A、図2B及び図2Cに示した表示装置(有機EL表示装置)を得ることができる。尚、図2A、図2B及び図2Cにおいて、実線の円形は第1光路制御手段71を示し、点線の円形は第2光路制御手段72を示す。図2Aに示した例では、第1光路制御手段の光軸に対して、第2光路制御手段の光軸は、第1の方向にズレている。また、図2Bに示した例では、第1光路制御手段の光軸に対して、第2光路制御手段の光軸は、第2の方向にズレている。更には、図2Cに示した例では、第1光路制御手段の光軸に対して、第2光路制御手段の光軸は、第1の方向及び第2の方向にズレている。また、図2A、図2B及び図2Cには発光領域の中心を結んだ正三角形を示した。
 発光素子(副画素)の配列をデルタ配列とし、発光素子の中心と発光素子の中心との間の距離を8.0μm、発光領域の平面形状を直径7.6μmの円形とし、第1光路制御手段71及び第2光路制御手段72の高さを1.9μm、第1光路制御手段71の頂部を含む仮想水平面と第2光路制御手段72の頂部を含む仮想水平面との間の距離を0.3μm、発光領域から第1光路制御手段71の頂部までの距離を5.4μm、発光領域から正面輝度を求める位置までの距離を10μmとした。そして、D01=0μm、D12=0μm、0.5μm、1.0μmとして、正面輝度を求めるシミュレーションを、波動解析(FDTD)に基づき行った。
 尚、D01及びD12、並びに、後述するd0及びD1は、以下のとおりである。
01:発光領域の中心を通る法線LN0と第1光路制御手段の中心を通る法線LN1との間の距離(オフセット量)
12:第1光路制御手段の中心を通る法線LN1と第2光路制御手段の中心を通る法線LN2との間の距離(オフセット量)
0:発光領域の中心を通る法線LN0と波長選択部の中心を通る法線LN3との間の距離(オフセット量)
1:基準点(基準領域)Pから発光領域の中心を通る法線LN0までの距離
 ここで、図示した例では、全ての発光素子10において、d0=0μmである。
 第1の方向にD01=0μm、D12=0μm、0.5μm、1.0μmとしたときの正面輝度を求めた結果を図3に示し、第2の方向にD01=0μm、D12=0μm、0.5μm、1.0μmとしたときの正面輝度を求めた結果を図4に示し、第1の方向及び第2の方向のそれぞれにD01=0μm、D12=0μm、0.5μm、1.0μmとしたときの正面輝度を求めた結果を図5に示す。尚、図3、図4及び図5において、「A」は光路制御手段等を設けない場合の正面輝度、「B」はD01=0μmの場合の正面輝度、「C」はD01=0.5μmとした場合の正面輝度、「D」はD01=1.0μmとした場合の正面輝度を示す。また、図3、図4及び図5において、横軸は、正面輝度を求める原点(後述する)からの距離(単位:μmであり、範囲は±40μm)であり、縦軸は、光路制御手段等を設けない場合の正面輝度の値を「1.0」としたときの、正面輝度の相対値である。
 更には、
 第1の方向にD01=0μmとしたときのシミュレーション結果を図6の(A-1)、(A-2)に示し、
 第1の方向にD12=0μmとしたときのシミュレーション結果を図6の(B-1)、(B-2)に示し、
 第1の方向にD12=0.5μmとしたときのシミュレーション結果を図6の(C-1)、(C-2)に示し、
  第1の方向にD12=1.0μmとしたときのシミュレーション結果を図6の(D-1)、(D-2)に示す。また、
 第2の方向にD01=0μmとしたときのシミュレーション結果を図7の(A-1)、(A-2)に示し、
 第2の方向にD12=0μmとしたときのシミュレーション結果を図7の(B-1)、(B-2)に示し、
 第2の方向にD12=0.5μmとしたときのシミュレーション結果を図7の(C-1)、(C-2)に示し、
 第2の方向にD12=1.0μmとしたときのシミュレーション結果を図7の(D-1)、(D-2)に示す。更には、
 第1の方向及び第2の方向にD01=0μmとしたときのシミュレーション結果を図8の(A-1)、(A-2)に示し、
 第1の方向及び第2の方向にD12=0μmとしたときのシミュレーション結果を図8の(B-1)、(B-2)に示し、
 第1の方向及び第2の方向のそれぞれにD12=0.5μmとしたときのシミュレーション結果を図8の(C-1)、(C-2)に示し、
 第1の方向及び第2の方向のそれぞれにD12=1.0μmとしたときのシミュレーション結果を図8の(D-1)、(D-2)に示す。
 ここで、図6、図7及び図8の(A-1)、(B-1)、(C-1)及び(D-1)は、発光領域から正面輝度を求める位置における仮想水平面(発光領域の中心を通る法線LN0に直交する仮想水平面)内の正面輝度分布のシミュレーション結果を示す。これらのシミュレーション結果を示す図において、横軸は、正面輝度を求める原点からの第1の方向に沿った距離(単位はμmであり、±1μmの領域を示す)であり、縦軸は、正面輝度を求める原点からの第2の方向に沿った距離(単位はμmであり、±1μmの領域を示す)である。ここで、「原点」とは、所定の発光領域の中心を通る法線LN0が仮想水平面と交わる点であり、第1の方向に沿った距離が0μm、第2の方向に沿った距離が0μmの地点を指す。また、図6、図7及び図8の(A-2)、(B-2)、(C-2)及び(D-2)は、発光領域から出射された光の仮想垂直面(発光領域の中心を通る法線LN0を含む仮想垂直面)内の光の挙動を示すシミュレーション結果である。これらのシミュレーション結果を示す図において、横軸は、正面輝度を求める原点からの第1の方向に沿った距離(単位はμmであり、±10μmの領域を示す)であり、縦軸は、発光領域から正面輝度を求める位置に向かっての距離を示す。
 シミュレーション結果から、光路制御手段等が無い場合の正面輝度を1.0としたとき、以下の表1、表2及び表3に示す結果となった。
[表1]
12    0.0μm  0.5μm  1.0μm
正面輝度  2.1倍   3.2倍   3.3倍
[表2]
12    0.0μm  0.5μm  1.0μm
正面輝度  2.1倍   3.5倍   3.4倍
[表3]
12    0.0μm  0.5μm  1.0μm
正面輝度  2.1倍   5.0倍   4.7倍
 表1、表2及び表3から、光路制御手段等が無い場合と比較して、D12=0.0μmの場合、正面輝度は2.1倍、増加する。一方、第1の方向あるいは第2の方向にD12=0.5μm、1.0μmとした場合(図2A及び図2B参照)、正面輝度は3倍強乃至4倍弱増加し、第1の方向及び第2の方向のそれぞれにD12=0.5μm、1.0μmとした場合(図2C参照)、正面輝度は5倍程度増加することが判った。D12の値が0.0μmでない場合、何故、正面輝度が大きく増加するのか、現時点では十分に解明されていないが、発光領域から出射された光が、D12の値が0.0μmである場合と比較して、小さな領域に集束される結果、正面輝度の増加を図ることができたと考えられる。
 図6、図7及び図8の(B-1)、(C-1)及び(D-1)の原点を含む濃い灰色で示される領域(便宜上、『高強度分布領域』と呼ぶ)が小さいほど、正面輝度の値が増加していることが判る。第1の方向、又は、第2の方向、又は、第1の方向及び第2の方向のそれぞれにD12=0.0μmとした場合、高強度分布領域は、概ね円形である[図6、図7及び図8の(B-1)参照]。一方、第1の方向にD12=0.5μm、1.0μmとした場合、高強度分布領域は、長軸が第2の方向、短軸が第1の方向の楕円形である[図6の(C-1)、(D-1)参照]。また、第2の方向にD12=0.5μm、1.0μmとした場合、高強度分布領域は、長軸が第1の方向、短軸が第2の方向の楕円形である[図7の(C-1)、(D-1)参照]。更には、第1の方向及び第2の方向のそれぞれにD12=0.5μm、1.0μmとした場合、高強度分布領域は、より小さな円形となる[図8の(C-1)、(D-1)参照]。
 以上のとおり、実施例1の発光素子あるいは表示装置にあっては、第1光路制御手段(第1レンズ部材)の光軸と第2光路制御手段(第2レンズ部材)の光軸とをずらすことによって、正面光取出し効率の向上を図ることができる。しかも、発光素子の製造工程において、上記の[工程-160]にあっては、平坦な波長選択部(カラーフィルタ層)の上に、上に凸の第1光路制御手段(第1レンズ部材)を形成すればよく、また、第1光路制御手段の形成とは独立して、上記の[工程-170]にあっては、平坦な下地層の上に、上に凸の第2光路制御手段(第2レンズ部材)を形成すればよい。それ故、例えば、平坦なカラーフィルタ層の上に、上に凸の第1光路制御手段を形成し、次いで、全面に平坦化層を形成し、平坦化層の上に、更に、上に凸の第2光路制御手段を形成するといった工程を想定した場合と比較して、発光素子、表示装置の製造工程が大幅に増加することがなく、製造工程の簡素化を図ることができる。
 実施例1の発光素子の変形例-1及び変形例-2の模式的な一部断面図を図9及び図10に示すように、第1光路制御手段71の頂部と第2光路制御手段72の頂部とは接していてもよい。図9に示す例では、第1光路制御手段71の頂部と第2光路制御手段72の頂部とは、点接触状態にある。また、図10に示す例では、第1光路制御手段71の頂部と第2光路制御手段72の頂部とは、面接触状態にある。即ち、第1光路制御手段71と第2光路制御手段72とが接した頂部によって平坦部が形成される。
 また、実施例1の発光素子の変形例-3の模式的な一部断面図を図11に示すように、第2基板42と第2光路制御手段72(より具体的には、下地層36と第2光路制御手段72)との間に波長選択部CFを設けてもよい。あるいは又、実施例1の発光素子の変形例-4の模式的な一部断面図を図12に示すように、第1光路制御手段71と第2光路制御手段72との間に波長選択部CFを設けてもよい。具体的には、第2光路制御手段72及び保護層34の上には第2保護層34Aが形成されており、第2保護層34Aの上に波長選択部CFが設けられている。波長選択部CFと第2光路制御手段72とは、接合部材35によって貼り合わされている。
 あるいは又、実施例1の表示装置の変形例-5の模式的な一部断面図を図13に示すように、隣接する発光素子の波長選択部CFの間に光吸収層(ブラックマトリクス層)BMが形成されている形態とすることができる。実施例1の表示装置の変形例-6の模式的な一部断面図を図14に示すように、隣接する発光素子の波長選択部CFの間の下方に光吸収層(ブラックマトリクス層)BMが形成されている形態とすることもできる。実施例1の表示装置の変形例-7の模式的な一部断面図を図15に示すように、隣接する発光素子の第1光路制御手段71と第1光路制御手段71との間に光吸収層(ブラックマトリクス層)BMが形成されている形態とすることもできる。ブラックマトリクス層BMは、例えば、黒色の着色剤を混入した光学濃度が1以上の黒色の樹脂膜(具体的には、例えば、黒色のポリイミド系樹脂)から成る。尚、これらの変形例-5、変形例-6、変形例-7を、適宜、変形例-1、変形例-2、変形例-3、変形例-4に、適宜、適用することができる。
 保護層がカラーフィルタ層としての機能を有する形態とすることもできる。即ち、このような機能を有する保護層を、周知のカラーレジスト材料から構成すればよい。このように保護層をカラーフィルタ層としても機能させることで、有機層と保護層とを近接して配置することが可能となり、発光素子から出射する光を広角化させても混色の防止を効果的に図ることができ、視野角特性が向上する。
 実施例2は、実施例1の変形である。実施例2の発光素子の模式的な一部断面図を図17に示し、実施例2の発光素子からの光の挙動を説明するための発光素子の模式的な一部断面図を図18に示す。
 実施例2の発光素子10において、発光部30’は、第1基板41に向かって凸状の断面形状を有する。具体的には、
 基体26の表面26Aには凹部29が設けられており、
 第1電極31の少なくとも一部分は、凹部29の頂面の形状に倣って形成されており、
 有機層33は、第1電極31上に、少なくとも一部分が第1電極31の頂面の形状に倣って形成されており、
 第2電極32は、有機層33上に、有機層33の頂面の形状に倣って形成されており、
 保護層34は、第2電極32上に形成されている。
 実施例2の発光素子にあっては、凹部29内において、第1電極31の全部が、凹部29の頂面の形状に倣って形成されているし、有機層33の全部が、第1電極31上に、第1電極31の頂面の形状に倣って形成されている。
 実施例2の発光素子10にあっては、第2電極32と保護層34との間に第3保護層34Bが形成されている。第3保護層34Bは、第2電極32の頂面の形状に倣って形成されている。ここで、保護層(平坦化層)34を構成する材料の屈折率をn3、第3保護層34Bを構成する材料の屈折率をn4としたとき、n3>n4を満足する。(n3-n4)の値として、限定するものではないが、0.1乃至0.6を例示することができる。具体的には、保護層34を構成する材料は、アクリル系樹脂から成る母材にTiO2を添加して屈折率を調整した(高めた)材料、あるいは又、カラーレジスト材料と同種の材料(但し、顔料は添加しない無色透明材料)から成る母材にTiO2を添加して屈折率を調整した(高めた)材料から成り、第3保護層34Bを構成する材料は、SiN、SiON、Al23、あるいは、TiO2から成る。尚、例えば、
3=2.0
4=1.6
である。このような第3保護層34Bを形成することで、図18に示すように、有機層33から出射された光の一部は、第2電極32及び第3保護層34Bを通過し、保護層34に入射するし、有機層33から出射された光の一部は、第1電極31で反射され、第2電極32及び第3保護層34Bを通過し、保護層34に入射する。このように、第3保護層34B及び保護層34によって内部レンズが形成される結果、有機層33から出射された光を発光素子の中央部側に向かう方向に集光することができる。
 あるいは又、実施例1の発光素子において、有機層33から出射され、第2電極32を介して保護層34に入射するときの光の入射角をθi、保護層34に入射した光の屈折角をθrとしたとき、|θr|≠0の場合、
|θi|>|θr
を満足する。このような条件を満足することで、有機層33から出射された光の一部は、第2電極32を通過し、保護層34に入射するし、有機層33から出射された光の一部は、第1電極31で反射され、第2電極32を通過し、保護層34に入射する。このように内部レンズが形成される結果、有機層33から出射された光を発光素子の中央部側に向かう方向に集光することができる。
 以上のとおり、凹部を形成することで、第1電極、有機層、第2電極が平坦な積層構造を有している場合と比較して、正面光取出し効率の更に一層の向上を図ることができる。
 発光素子を形成すべき基体26の部分に、凹部29を形成ためには、具体的には、SiO2から成る基体26の上にSiNから成るマスク層61を形成し、マスク層61の上に、凹部を形成するための形状を付与したレジスト層62を形成する(図20A及び図20B参照)。そして、レジスト層62及びマスク層61をエッチバックすることで、レジスト層62に形成された形状をマスク層61に転写する(図20C参照)。次いで、全面にレジスト層63を形成した後(図21A参照)、レジスト層63、マスク層61及び基体26をエッチバックすることで、基体26に凹部29を形成することができる(図21B参照)。レジスト層63の材料を、適宜、選択し、しかも、レジスト層63、マスク層61及び基体26をエッチバックするときのエッチング条件を適切に設定することで、具体的には、レジスト層63のエッチング速度がマスク層61のエッチング速度よりも遅い材料系及びエッチング条件を選択することで、基体26に凹部29を形成することができる。
 あるいは又、基体26の上に開口部65を有するレジスト層64を形成する(図22A参照)。そして、開口部65を介して基体26をウェットエッチングすることで、基体26に凹部29を形成することができる(図22B参照)。
 また、例えばALD法に基づき、全面に第3保護層34Bを形成すればよい。第3保護層34Bは、第2電極32上に、第2電極32の頂面の形状に倣って形成されており、凹部29内においては同じ厚さを有する。次いで、塗布法に基づき、全面に保護層34を形成した後、保護層34の頂面を平坦化処理すればよい。
 このように、実施例2の発光素子にあっては、基体の表面に凹部が設けられ、第1電極、有機層、第2電極は、実質的に凹部の頂面の形状に倣って形成されている。そして、このように凹部が形成されているので、凹部を一種の凹面鏡として機能させることができる結果、正面光取出し効率の一層の向上を図ることが可能となり、電流-発光効率が格段に向上し、しかも、製造工程が大幅に増加することがない。また、有機層の厚さが一定の厚さであるので、共振器構造を容易に形成することができる。更には、第1電極の厚さが一定の厚さであるので、第1電極の厚さ変化に起因して、表示装置を眺める角度に依存した第1電極の色付きや輝度変化といった現象の発生を抑制することができる。
 尚、凹部29以外の領域も、第1電極32、有機層33及び第2電極32の積層構造から構成されているので、この領域からも光が出射される。これによって、集光効率の低下、隣接画素からの光漏れによる単色色度の低下が生じる可能性がある。ここで、絶縁層28と第1電極31との境界が発光エリア端となるので、この境界を最適化することで光が出射される領域の最適化を図ればよい。
 特に画素ピッチの小さいマイクロディスプレイにおいては、凹部の深さを浅くして有機層を凹部内に形成しても、高い正面光取出し効率を達成することができるので、今後のモバイル向け用途への適用に適している。実施例2の発光素子は、従来の発光素子と比較して電流―発光効率が一層向上し、発光素子、表示装置の長寿命化、高輝度化が実現可能である。また、アイウエア、AR(拡張現実,Augmented Reality)グラス、EVRへの用途が格段に広がる。
 凹部の深さは深いほど、有機層から出射され、第1電極によって反射された光を発光素子の中央部側に向かう方向に集光することができる。しかしながら、凹部の深さが深い場合、凹部の上部における有機層の形成が困難となる場合がある。然るに、第3保護層及び保護層によって内部レンズが形成されているので、凹部の深さが浅くとも、第1電極によって反射された光を発光素子の中央部側に向かう方向に集光することができ、正面光取出し効率の一層の向上を図ることができる。しかも、内部レンズは有機層に対して自己整合的に(セルフ・アラインで)形成されるが故に、有機層と内部レンズとの間に位置合わせバラツキが生じることがない。また、凹部及び内部レンズの形成により、カラーフィルタ層を通過する光の基体仮想平面に対する角度を大きくすることができるので、隣接画素間の混色発生を効果的に防止することができる。そして、これによって、隣接画素間の光学混色に起因した色域低下が改善されるため、表示装置の色域の向上を図ることができる。また、一般に、有機層とレンズとを近づけるほど、効率良く広角に光を広げることができるが、内部レンズと有機層との間の距離が非常に短いので、発光素子の設計幅、設計自由度が広がる。しかも、保護層や第3保護層の厚さや材料を適切に選択することで、内部レンズと有機層との間の距離や内部レンズの曲率を変えることができ、発光素子の設計幅、設計自由度が一層広がる。更には、内部レンズの形成には熱処理が不要であるので、有機層にダメージが生じることもない。
 図17に示した例では、凹部29の軸線AXを含む仮想平面で凹部29を切断したときの凹部29の断面形状を滑らかな曲線としたが、図19Aに示すように、断面形状を、台形の一部とすることもできるし、あるいは又、図19Bに示すように、直線状の斜面29Aと滑らかな曲線から成る底部29Bとの組み合わせとすることもできる。尚、図19A及び図19Bにおいては、第2光路制御手段72や下地層36の図示を省略した。凹部29の断面形状をこれらの形状とすることで、斜面29Aの傾斜角を大きくすることができる結果、凹部29の深さが浅い形状であっても、有機層33から出射され、第1電極31で反射される光の正面方向への取り出しを向上させることができる。
 実施例3は、実施例1~実施例2の変形である。実施例3の発光素子は、共振器構造を有する。即ち、有機EL表示装置は、更に一層の光取出し効率の向上を図るために、共振器構造を有することが好ましい。共振器構造を設ける場合、前述したとおり、有機層33を共振部とし、第1電極31と第2電極32とによって挟まれた共振器構造としてもよいし、実施例3において説明するように、第1電極31よりも下方に(第1基板41側に)光反射層37を形成し、第1電極31と光反射層37との間に層間絶縁材料層38を形成し、有機層33及び層間絶縁材料層38を共振部とし、光反射層37と第2電極32とによって挟まれた共振器構造としてもよい。
 即ち、実施例3の発光素子、表示装置の模式的な一部断面図を図23に示が、実施例3の表示装置において、
 各発光素子10は、共振器構造を有しており、
 第1発光素子101は赤色光を出射し、第2発光素子102は緑色光を出射し、第3発光素子103は青色光を出射し、
 第1発光素子101には、出射された赤色光を通過させる波長選択部が設けられており、
 第2発光素子102及び第3発光素子103には、波長選択部が設けられていない。
 あるいは又、
 第1基板41及び第2基板42、並びに、
 第1基板41に設けられた第1発光素子101、第2発光素子102及び第3発光素子103から構成された発光素子ユニットの複数、
を備えており、
 各発光素子10は、第1基板41の上方に設けられた発光部30を備えており、
 各発光素子10は、共振器構造を有しており、
 第1発光素子101は赤色光を出射し、第2発光素子102は緑色光を出射し、第3発光素子103は青色光を出射し、
 第1発光素子101には、出射された赤色光を通過させる波長選択部が設けられており、
 第2発光素子102及び第3発光素子103には、波長選択部が設けられていない。
 ここで、出射された赤色光を通過させる波長選択部として、赤色カラーフィルタ層CFRを挙げることができるが、これに限定するものではない。また、第2発光素子102及び第3発光素子103においては、カラーフィルタ層の代わりに、透明なフィルタ層TFが設けられている。
 前述した式(1-1)、式(1-2)に基づき、赤色を表示すべき第1発光素子101、緑色を表示すべき第2発光素子102、青色を表示すべき第3発光素子103のそれぞれにおいて、最適なOL1,OL2を求めればよく、これによって、それぞれの発光素子において鋭いピークを有する発光スペクトルを得ることができる。第1発光素子101、第2発光素子102及び第3発光素子103は、カラーフィルタ層CFR、フィルタ層TF、及び、共振器構造(発光層の構成)を除き、同じ構成、構造を有する。
 ところで、m1,m2の設定に依存して、赤色を表示すべき第1発光素子101に備えられた発光層で発生した光のスペクトルの最大ピーク波長λR(赤色)以外にも、λRよりも短い波長λR’を有する光が共振器内で共振する場合がある。同様に、緑色を表示すべき第2発光素子102に備えられた発光層で発生した光のスペクトルの最大ピーク波長λG(緑色)以外にも、λGよりも短い波長λG’を有する光が共振器内で共振する場合がある。また、青色を表示すべき第3発光素子103に備えられた発光層で発生した光のスペクトルの最大ピーク波長λB(青色)以外にも、λBよりも短い波長λB’を有する光が共振器内で共振する場合がある。通常、波長λG’,λB’を有する光は、可視光の範囲から外れるので、表示装置の観察者によって観察されない。しかしながら、波長λR’を有する光は、青色として表示装置の観察者によって観察される場合がある。
 従って、このような場合、第2発光素子102及び第3発光素子103には、波長選択部を設ける必要が無いが、第1発光素子101には、出射された赤色光を通過させる波長選択部を設けることが好ましい。そして、これによって、第1発光素子101によって色純度の高い画像を表示することができるし、第2発光素子102、第3発光素子103には波長選択部が設けられていないので、第2発光素子102、第3発光素子103では高い発光効率を達成することができる。
 共振器構造は、具体的には、第1電極31を構成する材料として、前述したように、高効率で光を反射する材料から構成すればよい。また、第1電極31よりも下方に(第1基板41側に)光反射層37を設ける場合、第1電極31を構成する材料として、前述したとおり、透明導電材料から構成すればよい。基体26の上に光反射層37を設け、光反射層37を覆う層間絶縁材料層38の上に第1電極31を設ける場合、第1電極31、光反射層37、層間絶縁材料層38を、前述した材料から構成すればよい。光反射層37は、コンタクトホール(コンタクトプラグ)27に接続されていてもよいし(図23参照)、接続されていなくともよい。
 場合によっては、フィルタ層TFの代わりに、第2発光素子102において出射された緑色光を通過させる波長選択部として、緑色カラーフィルタ層CFGを設けてもよいし、第3発光素子103において出射された青色光を通過させる波長選択部として、青色カラーフィルタ層CFBを設けてもよい。
 以下、図24A(第1例)、図24B(第2例)、図25A(第3例)、図25B(第4例)、図26A(第5例)、図26B(第6例)、図27A(第7例)、並びに、図27B及び図27C(第8例)を参照して、第1例~第8例に基づき共振器構造について説明する。ここで、第1例~第4例、第7例において、第1電極及び第2電極は、各発光部において同じ厚さを有する。一方、第5例~第6例において、第1電極は、各発光部において異なる厚さを有し、第2電極は、各発光部において同じ厚さを有する。また、第8例において、第1電極は、各発光部において異なる厚さを有する場合もあるし、同じ厚さを有する場合もあり、第2電極は、各発光部において同じ厚さを有する。
 尚、以下の説明において、第1発光素子101、第2発光素子102及び第3発光素子103を構成する発光部を参照番号301,302,303で表し、第1電極を参照番号311,312,313で表し、第2電極を参照番号321,322,323で表し、有機層を参照番号331,332,333で表し、光反射層を参照番号371、372、373で表し、層間絶縁材料層を参照番号381,382,383,381’,382’,383’で表す。以下の説明において、使用する材料は例示であり、適宜、変更することができる。
 図示した例では、式(1-1)及び式(1-2)から導かれる第1発光素子101、第2発光素子102及び第3発光素子103の共振器長を、第1発光素子101、第2発光素子102、第3発光素子103の順に短くしたが、即ち、SD12の値を、第1発光素子101、第2発光素子102、第3発光素子103の順で短くしたが、これに限定するものではなく、m1,m2の値を、適宜、設定することで最適な共振器長を決定すればよい。
 共振器構造の第1例を有する発光素子の概念図を図24Aに示し、共振器構造の第2例を有する発光素子の概念図を図24Bに示し、共振器構造の第3例を有する発光素子の概念図を図25Aに示し、共振器構造の第4例を有する発光素子の概念図を図25Bに示す。第1例~第6例、第8例の一部において、発光部30の第1電極31の下に層間絶縁材料層38,38’が形成されており、層間絶縁材料層38,38’の下に光反射層37が形成されている。第1例~第4例において、層間絶縁材料層38,38’の厚さは、発光部301,302,303において異なる。そして、層間絶縁材料層381,382,383,381’,382’,383’の厚さを適切に設定することで、発光部30の発光波長に対して最適な共振を生ずる光学的距離を設定することができる。
 第1例では、発光部301,302,303において、第1界面(図面においては、点線で示す)は同じレベルとされる一方、第2界面(図面においては、一点鎖線で示す)のレベルは、発光部301,302,303において異なる。また、第2例では、発光部301,302,303において、第1界面は異なるレベルとされる一方、第2界面のレベルは、発光部301,302,303において同じである。
 第2例において、層間絶縁材料層381’,382’,383’は、光反射層37の表面が酸化された酸化膜から構成されている。酸化膜から成る層間絶縁材料層38’は、光反射層37を構成する材料に依存して、例えば、アルミニウム酸化物、タンタル酸化物、チタン酸化物、マグネシウム酸化物、ジルコニウム酸化物等から構成される。光反射層37の表面の酸化は、例えば、以下の方法で行うことができる。即ち、容器の中に充填された電解液中に、光反射層37が形成された第1基板41を浸漬する。また、光反射層37と対向するように陰極を配置する。そして、光反射層37を陽極として、光反射層37を陽極酸化する。陽極酸化による酸化膜の膜厚は、陽極である光反射層37と陰極との電位差に比例する。それ故、光反射層371,372,373のそれぞれに発光部301,302,303に応じた電圧を印加した状態で陽極酸化を行う。これによって、厚さの異なる酸化膜から成る層間絶縁材料層381’,382’,383’を、一括して、光反射層37の表面に形成することができる。光反射層371、372、373の厚さ、層間絶縁材料層381’,382’,383’の厚さは、発光部301,302,303によって異なる。
 第3例にあっては、光反射層37の下に下地膜39が配設されており、下地膜39は、発光部301,302,303において、異なる厚さを有する。即ち、図示した例では、発光部301、発光部302、発光部303の順に、下地膜39の厚さは厚い。
 第4例にあっては、成膜時の光反射層371,372,373の厚さが、発光部301,302,303において異なる。第3例~第4例では、発光部301,302,303において、第2界面は同じレベルとされる一方、第1界面のレベルは、発光部301,302,303において異なる。
 第5例~第6例においては、第1電極311,312,313の厚さが、発光部301,302,303において異なる。光反射層37は各発光部30において同じ厚さを有する。
 第5例において、第1界面のレベルは、発光部301,302,303において同じである一方、第2界面のレベルは、発光部301,302,303において異なる。
 第6例においては、光反射層37の下に下地膜39が配設されており、下地膜39は、発光部301,302,303において、異なる厚さを有する。即ち、図示した例では、発光部301、発光部302、発光部303の順に、下地膜39の厚さは厚い。第6例では、発光部301,302,303において、第2界面は同じレベルとされる一方、第1界面のレベルは、発光部301,302,303において異なる。
 第7例において、第1電極311,312,313は光反射層を兼ねており、第1電極311,312,313を構成する材料の光学定数(具体的には、位相シフト量)が、発光部301,302,303において異なる。例えば、発光部301の第1電極311を銅(Cu)から構成し、発光部302の第1電極312と発光部303の第1電極313をアルミニウム(Al)から構成すればよい。
 また、第8例において、第1電極311,312は光反射層を兼ねており、第1電極311,312を構成する材料の光学定数(具体的には、位相シフト量)が、発光部301,302において異なる。例えば、発光部301の第1電極311を銅(Cu)から構成し、発光部302の第1電極312と発光部303の第1電極313をアルミニウム(Al)から構成すればよい。第8例では、例えば、発光部301,302に第7例を適用し、発光部303に第1例を適用している。第1電極311,312,313の厚さは、異なっていてもよいし、同じであってもよい。
 実施例4は、実施例1~実施例3の変形である。実施例4の発光素子、表示装置の模式的な一部断面図を図28に示す。
 実施例4においては、発光領域、波長選択部及び第1光路制御手段の配置関係について説明する。ここで、距離D01の値が0でない発光素子において、
(a)波長選択部の中心を通る法線LN3と、発光領域の中心を通る法線LN0とは一致している形態
(b)波長選択部の中心を通る法線LN3と、第1光路制御手段の中心を通る法線LN1とは一致している形態
(c)波長選択部の中心を通る法線LN3と、発光領域の中心を通る法線LN0とは一致しておらず、波長選択部の中心を通る法線LN3と、第1光路制御手段の中心を通る法線LN1とは一致していない形態
とすることができる。(b)あるいは(c)後者の構成を採用することで、隣接した発光素子間における混色の発生を確実に抑制することができる。
 概念図を図29Aに示すように、発光領域の中心を通る法線LN0と波長選択部の中心を通る法線LN3と第1光路制御手段71の中心を通る法線LN1とは一致している場合がある。即ち、D01=d0=0である。尚、d0は、前述したとおり、発光領域の中心を通る法線LN0と波長選択部の中心を通る法線LN3との間の距離(オフセット量)である。
 例えば、1画素が3つの副画素から構成されている場合、d0、D01の値は、1画素を構成する3つの副画素において同じ値であってもよいし、1つの副画素を除き2つの副画素において同じ値であってもよいし、3つの副画素において異なった値であってもよい。
 また、概念図を図29Bに示すように、発光領域の中心を通る法線LN0と波長選択部の中心を通る法線LN3とは一致しているが、発光領域の中心を通る法線LN0及び波長選択部の中心を通る法線LN3と第1光路制御手段71の中心を通る法線LN1とは一致していない場合もある。即ち、D01≠d0=0である。
 更には、概念図を図29Cに示すように、発光領域の中心を通る法線LN0と波長選択部の中心を通る法線LN3及び第1光路制御手段71の中心を通る法線LN1とは一致しておらず、波長選択部の中心を通る法線LN3と第1光路制御手段71の中心を通る法線LN1とは一致している場合もある。即ち、D01=d0>0である。
 また、概念図を図30に示すように、発光領域の中心を通る法線LN0と波長選択部の中心を通る法線LN3及び第1光路制御手段71の中心を通る法線LN1とは一致しておらず、第1光路制御手段71の中心を通る法線LN1は、発光領域の中心を通る法線LN0及び波長選択部の中心を通る法線LN3とは一致していない場合もある。ここで、発光領域の中心と第1光路制御手段71の中心(図30において黒丸で示す)とを結ぶ直線LL上に、波長選択部の中心(図30において黒四角印で示す)が位置することが好ましい。具体的には、厚さ方向の発光領域の中心から波長選択部の中心までの距離をLL1、厚さ方向の波長選択部の中心から第1光路制御手段71の中心までの距離をLL2としたとき、D01>d0>0
であり、製造上のバラツキを考慮した上で、
0:D01=LL1:(LL1+LL2
を満足することが好ましい。
 あるいは又、概念図を図31Aに示すように、発光領域の中心を通る法線LN0と波長選択部の中心を通る法線LN3と第1光路制御手段71の中心を通る法線LN1とは一致している場合もある。即ち、D01=d0=0である。
 また、概念図を図31Bに示すように、発光領域の中心を通る法線LN0と波長選択部の中心を通る法線LN3及び第1光路制御手段71の中心を通る法線LN1とは一致しておらず、波長選択部の中心を通る法線LN3と第1光路制御手段71の中心を通る法線LN1とは一致している場合もある。即ち、D01=d0>0である。
 更には、概念図を図32に示すように、発光領域の中心を通る法線LN0と波長選択部の中心を通る法線LN3及び第1光路制御手段71の中心を通る法線LN1とは一致しておらず、第1光路制御手段71の中心を通る法線LN1は、発光領域の中心を通る法線LN0及び波長選択部の中心を通る法線LN3とは一致していない場合もある。ここで、発光領域の中心と第1光路制御手段71の中心とを結ぶ直線LL上に、波長選択部の中心が位置することが好ましい。具体的には、厚さ方向の発光領域の中心から波長選択部の中心(図32において黒四角印で示す)までの距離をLL1、厚さ方向の波長選択部の中心から第1光路制御手段71の中心(図32において黒丸で示す)までの距離をLL2としたとき、
0>D01>0
であり、製造上のバラツキを考慮した上で、
01:d0=LL2:(LL1+LL2
を満足することが好ましい。
 実施例5においては、実施例1~実施例4において説明した表示装置を、頭部装着型ディスプレイ(HMD)に適用した。実施例5の頭部装着型ディスプレイを構成する画像表示装置の概念図を図33に示し、実施例5の頭部装着型ディスプレイを上方から眺めた模式図を図34に示し、正面から眺めた模式図を図35に示し、側方から眺めた模式図を図36Aに示す。また、実施例5の表示装置における反射型体積ホログラム回折格子の一部を拡大して示す模式的な一部断面図を図36Bに示す。
 実施例5の画像表示装置100は、
 実施例1~実施例4において説明した表示装置111から成る画像形成装置110、
 導光板121、
 導光板121に取り付けられた第1偏向手段131、及び、
 導光板121に取り付けられた第2偏向手段132、
を備えている。そして、
 画像形成装置110からの光は、第1偏向手段131において偏向され(あるいは反射され)、導光板121の内部を全反射により伝播し、第2偏向手段132において偏向され、観察者150の瞳151に向けて出射される。
 導光板121及び第2偏向手段132から構成された系は、半透過型(シースルー型)である。
 実施例5の頭部装着型ディスプレイは、
 (A)観察者150の頭部に装着されるフレーム140(例えば、眼鏡型のフレーム140)、並びに、
 (B)フレーム140に取り付けられた画像表示装置100、
を備えている。尚、実施例5の頭部装着型ディスプレイを、具体的には、2つの画像表示装置を備えた両眼型としたが、1つ備えた片眼型としてもよい。画像表示装置100は、フレーム140に、固定して取り付けられていてもよいし、着脱自在に取り付けられていてもよい。頭部装着型ディスプレイは、例えば、観察者150の瞳151に、直接、画像を描画する直描タイプの頭部装着型ディスプレイである。
 導光板121は、画像形成装置110からの光が入射する第1面122、及び、第1面122と対向する第2面123を有している。即ち、光学ガラスやプラスチック材料から成る導光板121は、導光板121の内部全反射による光伝播方向(X方向)と平行に延びる2つの平行面(第1面122及び第2面123)を有している。第1面122と第2面123とは対向している。そして、第1偏向手段131は、導光板121の第2面123上に配置されており(具体的には、貼り合わされており)、第2偏向手段132は、導光板121の第2面123上に配置されている(具体的には、貼り合わされている)。
 第1偏向手段(第1回折格子部材)131は、ホログラム回折格子、具体的には、反射型体積ホログラム回折格子から成り、第2偏向手段(第2回折格子部材)132も、ホログラム回折格子、具体的には、反射型体積ホログラム回折格子から成る。第1偏向手段131を構成するホログラム回折格子の内部には第1の干渉縞が形成されており、第2偏向手段132を構成するホログラム回折格子の内部には第2の干渉縞が形成されている。
 第1偏向手段131は、第2面123から導光板121に入射された平行光が導光板121の内部で全反射されるように、回折反射する。第2偏向手段132は、導光板121の内部を全反射により伝播した光を回折反射し、観察者150の瞳151へと導く。第2偏向手段132によって導光板121における虚像形成領域が構成される。第1偏向手段131及び第2偏向手段132の軸線はX方向と平行であり、法線はZ方向と平行である。フォトポリマー材料から成る各反射型体積ホログラム回折格子には、1種類の波長帯域(あるいは、波長)に対応する干渉縞が形成されており、従来の方法で作製されている。反射型体積ホログラム回折格子に形成された干渉縞のピッチは一定であり、干渉縞は直線状であり、Y方向に平行である。
 図36Bに反射型体積ホログラム回折格子の拡大した模式的な一部断面図を示す。反射型体積ホログラム回折格子には、傾斜角(スラント角)φを有する干渉縞が形成されている。ここで、傾斜角φとは、反射型体積ホログラム回折格子の表面と干渉縞の成す角度を指す。干渉縞は、反射型体積ホログラム回折格子の内部から表面に亙り、形成されている。干渉縞は、ブラッグ条件を満たしている。ここで、ブラッグ条件とは、以下の式(A)を満足する条件を指す。式(A)中、mは正の整数、λは波長、dは格子面のピッチ(干渉縞を含む仮想平面の法線方向の間隔)、Θは干渉縞へ入射する角度の余角を意味する。また、入射角ψにて回折格子部材に光が侵入した場合の、Θ、傾斜角φ、入射角ψの関係は、式(B)のとおりである。
m・λ=2・d・sin(Θ)  (A)
Θ=90°-(φ+ψ)     (B)
 実施例5において、画像形成装置110を構成する表示装置111は、実施例1~実施例4の表示装置から構成される。画像形成装置110の全体は筐体112内に納められている。尚、表示装置111から出射された画像の表示寸法、表示位置等を制御するために表示装置111から出射された画像が通過する光学系を配置してもよい。如何なる光学系を配置するかは、頭部装着型ディスプレイや画像形成装置110に要求される仕様に依存する。1つの表示装置111から両眼に画像を送出する形式の頭部装着型ディスプレイや画像形成装置にあっては、実施例1~実施例4の表示装置を採用すればよい。
 フレーム140は、観察者150の正面に配置されるフロント部141と、フロント部141の両端に蝶番142を介して回動自在に取り付けられた2つのテンプル部143と、各テンプル部143の先端部に取り付けられたモダン部(先セル、耳あて、イヤーパッドとも呼ばれる)144から成る。また、ノーズパッド140’が取り付けられている。即ち、フレーム140及びノーズパッド140’の組立体は、基本的には、通常の眼鏡と略同じ構造を有する。更には、各筐体112が、取付け部材149によってテンプル部143に取り付けられている。フレーム140は、金属又はプラスチックから作製されている。尚、各筐体112は、取付け部材149によってテンプル部143に着脱自在に取り付けられていてもよい。また、眼鏡を所有し、装着している観察者に対しては、観察者の所有する眼鏡のフレーム140のテンプル部143に、各筐体112を取付け部材149によって着脱自在に取り付けてもよい。各筐体112を、テンプル部143の外側に取り付けてもよいし、テンプル部143の内側に取り付けてもよい。あるいは又、フロント部141に備えられたリムに、導光板121を嵌め込んでもよい。
 更には、一方の画像形成装置110から延びる配線(信号線や電源線等)145が、テンプル部143及びモダン部144の内部を介して、モダン部144の先端部から外部に延び、制御装置(制御回路、制御手段)148に接続されている。更には、各画像形成装置110はヘッドホン部146を備えており、各画像形成装置110から延びるヘッドホン部用配線146’が、テンプル部143及びモダン部144の内部を介して、モダン部144の先端部からヘッドホン部146へと延びている。ヘッドホン部用配線146’は、より具体的には、モダン部144の先端部から、耳介(耳殻)の後ろ側を回り込むようにしてヘッドホン部146へと延びている。このような構成にすることで、ヘッドホン部146やヘッドホン部用配線146’が乱雑に配置されているといった印象を与えることがなく、すっきりとした頭部装着型ディスプレイとすることができる。
 配線(信号線や電源線等)145は、上述したとおり、制御装置(制御回路)148に接続されており、制御装置148において画像表示のための処理がなされる。制御装置148は周知の回路から構成することができる。
 フロント部141の中央部分141’に、必要に応じて、CCDあるいはCMOSセンサから成る固体撮像素子とレンズ(これらは図示せず)とから構成されたカメラ147が、適切な取付部材(図示せず)によって取り付けられている。カメラ147からの信号は、カメラ147から延びる配線(図示せず)を介して制御装置(制御回路)148に送出される。
 実施例5の画像表示装置にあっては、或る瞬間に表示装置111から出射された光(例えば、1画素分あるいは1副画素分の大きさに相当する)は、平行光とされる。そして、この光は、観察者150の瞳151(具体的には、水晶体)に到達し、水晶体を通過した光は、最終的に、観察者150の瞳151の網膜において結像する。
 以上、本開示を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示はこれらの実施例に限定するものではない。実施例において説明した表示装置(有機EL表示装置)、発光素子(有機EL素子)の構成、構造の構成は例示であり、適宜、変更することができるし、表示装置の製造方法も例示であり、適宜、変更することができる。
 実施例においては、専ら、白色光発光素子とカラーフィルタ層の組合せから3つの副画素から1つの画素を構成したが、例えば、白色光を出射する発光素子を加えた4つの副画素から1つの画素を構成してもよい。あるいは又、発光素子は、有機層が赤色を生じさせる赤色光発光素子、有機層が緑色を生じさせる緑色光発光素子、有機層が青色を生じさせる青色光発光素子とし、これらの3種類の発光素子(副画素)を組み合わせることで、1つの画素を構成してもよい。実施例においては、発光素子駆動部(駆動回路)をMOSFETから構成したが、TFTから構成することもできる。第1電極や第2電極を、単層構造としてもよいし、多層構造としてもよい。
 或る発光素子に隣接した発光素子に、或る発光素子を構成する発光部から出射した光が侵入し、光学的クロストークが発生することを防止するために、発光素子と発光素子との間に遮光部を設けてもよい。即ち、発光素子と発光素子との間に溝部を形成し、この溝部を遮光材料で埋め込んで遮光部を形成してもよい。このように遮光部を設ければ、或る発光素子を構成する発光部から出射した光が隣接発光素子に侵入する割合を低減させることができ、混色が発生し、画素全体の色度が所望の色度からずれてしまうといった現象の発生を抑制することができる。そして、混色を防止することができるので、画素を単色発光させたときの色純度が増加し、色度点が深くなる。それ故、色域が広くなり、表示装置の色表現の幅が広がる。遮光部を構成する遮光材料として、具体的には、チタン(Ti)やクロム(Cr)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、アルミニウム(Al)、MoSi2等の光を遮光することができる材料を挙げることができる。遮光層は、電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法、真空蒸着法を含む蒸着法、スパッタリング法、CVD法やイオンプレーティング法等によって形成することができる。また、色純度を上げるため各画素に対してカラーフィルタ層を配置しているが、発光素子の構成に依っては、カラーフィルタ層の薄膜化若しくはカラーフィルタ層の省略が可能となり、カラーフィルタ層で吸収されていた光を取り出すことが可能となり、結果として発光効率の向上につながる。あるいは又、ブラックマトリクス層BMに遮光性を付与してもよい。
 本開示の表示装置をレンズ交換式ミラーレスタイプのデジタルスチルカメラに適用することができる。デジタルスチルカメラの正面図を図37Aに示し、背面図を図37Bに示す。このレンズ交換式ミラーレスタイプのデジタルスチルカメラは、例えば、カメラ本体部(カメラボディ)211の正面右側に交換式の撮影レンズユニット(交換レンズ)212を有し、正面左側に撮影者が把持するためのグリップ部213を有している。そして、カメラ本体部211の背面略中央にはモニタ装置214が設けられている。モニタ装置214の上部には、電子ビューファインダ(接眼窓)215が設けられている。撮影者は、電子ビューファインダ215を覗くことによって、撮影レンズユニット212から導かれた被写体の光像を視認して構図決定を行うことが可能である。このような構成のレンズ交換式ミラーレスタイプのデジタルスチルカメラにおいて、電子ビューファインダ215として本開示の表示装置を用いることができる。
 あるいは又、本開示の表示装置をヘッドマウントディスプレイに適用することができる。図38に外観図を示すように、ヘッドマウントディスプレイ300は、本体部301、アーム部302及び鏡筒303を有する透過式ヘッドマウントディスプレイから構成されている。本体部301は、アーム部302及び眼鏡310と接続されている。具体的には、本体部301の長辺方向の端部はアーム部302に取り付けられている。また、本体部301の側面の一方の側は、接続部材(図示せず)を介して眼鏡310に連結されている。尚、本体部301は、直接的に人体の頭部に装着されてもよい。本体部301は、ヘッドマウントディスプレイ300の動作を制御するための制御基板や表示部を内蔵している。アーム部302は、本体部301と鏡筒303とを連結させることで、本体部301に対して鏡筒303を支える。具体的には、アーム部302は、本体部301の端部及び鏡筒303の端部と結合されることで、本体部301に対して鏡筒303を固定する。また、アーム部302は、本体部301から鏡筒303に提供される画像に係るデータを通信するための信号線を内蔵している。鏡筒303は、本体部301からアーム部302を経由して提供される画像光を、眼鏡310のレンズ311を透して、ヘッドマウントディスプレイ300を装着するユーザの目に向かって投射する。上記の構成のヘッドマウントディスプレイ300において、本体部301に内蔵される表示部として、本開示の表示装置を用いることができる。
 実施例においては、光路制御手段等71,72の平面形状を円形としたが、これに限定するものではなく、図39A及び図39Bに示すように、レンズ部材を切頭四角錐とすることもできる。尚、図39Aは、切頭四角錐の形状を有するレンズ部材の模式的な平面図であり、図39Bは、模式的な斜視図である。
 尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
[A01]《発光素子》
 発光領域を備えた発光部、
 発光領域から出射された光が入射し、正の光学的パワーを有する第1光路制御手段、
 第1光路制御手段から出射された光が入射し、正の光学的パワーを有する第2光路制御手段、及び、
 第1光路制御手段と第2光路制御手段との間に介在する接合部材、
を備えており、
 第1光路制御手段の光軸と第2光路制御手段の光軸とはズレている発光素子。
[A02]第1光路制御手段の光軸は発光領域の中心を通過する[A01]に記載の発光素子。
[A03]第1光路制御手段の頂部と第2光路制御手段の頂部との間には接合部材が存在する[A01]又は[A02]に記載の発光素子。
[A04]第1光路制御手段の頂部と第2光路制御手段の頂部とは接している[A01]又は[A02]に記載の発光素子。
[A05]第1光路制御手段を構成する材料の屈折率をn1、第2光路制御手段を構成する材料の屈折率をn2、接合部材を構成する材料の屈折率をn0としたとき、
1>n0
及び、
2>n0
を満足する[A01]乃至[A04]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A06]発光部と第1光路制御手段との間に波長選択部を有する[A01]乃至[A05]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A07]第1光路制御手段は、発光部から離れる方向に向かって凸状形状を有する平凸レンズから成り、
 第2光路制御手段は、発光部に近づく方向に向かって凸状形状を有する平凸レンズから成る[A01]乃至[A06]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A08]《表示装置》
 第1基板及び第2基板、並びに、
 第1基板に設けられた第1発光素子、第2発光素子及び第3発光素子から構成された発光素子ユニットの複数、
を備えており、
 各発光素子は、
 第1基板の上方に設けられ、発光領域を備えた発光部、
 発光領域から出射された光が入射し、正の光学的パワーを有する第1光路制御手段、 第1光路制御手段から出射された光が入射し、正の光学的パワーを有する第2光路制御手段、及び、
 第1光路制御手段と第2光路制御手段との間に介在する接合部材、
を備えており、
 第1光路制御手段の光軸と第2光路制御手段の光軸とはズレている表示装置。
[A09]各発光素子ユニットにおける第1発光素子、第2発光素子及び第3発光素子において、第1光路制御手段の光軸と第2光路制御手段の光軸とのズレ量は同じである[A08]に記載の表示装置。
10,101,102,103・・・発光素子、20・・・トランジスタ、21・・・ゲート電極、22・・・ゲート絶縁層、23・・・チャネル形成領域、24・・・ソース/ドレイン領域、25・・・素子分離領域、26・・・基体、26A・・・基体の表面、27・・・コンタクトプラグ、28・・・絶縁層、28’・・・開口部、29・・・凹部、29A・・・凹部の斜面、29B・・・凹部の底部、30,301,302,303,30’・・・発光部、31,311,312,313・・・第1電極、32,321,322,323・・・第2電極、33,331,332,333・・・有機層、34・・・保護層(平坦化層)、34A・・・第2保護層、34B・・・第3保護層、35・・・接合部材、36・・・下地層、37,371、372、373・・・光反射層、381,382,383,38’,381’,382’,383’・・・層間絶縁材料層、39・・・下地膜、41・・・第1基板、42・・・第2基板、61・・・マスク層、62,63,64・・・レジスト層、65・・・開口部、71・・・第1光路制御手段(第1光路制御部)、71a・・・第1光路制御手段の光入射面、71b・・・第1光路制御手段の光出射面、72・・・第2光路制御手段(第2光路制御部)、72a・・・第2光路制御手段の光入射面、72b・・・第2光路制御手段の光出射面、73,74・・・光出射方向制御部材、73a,74a・・・光出射方向制御部材の光入射面、73b,74b・・・光出射方向制御部材の光出射面、CF,CFR,CFG,CFB・・・カラーフィルタ層(波長選択部)、TF・・・透明なフィルタ層、BM・・・ブラックマトリクス層、LN0・・・発光領域の中心を通る法線、LN1・・・第1光路制御手段の光軸、LN2・・・第2光路制御手段の光軸、LN3・・・波長選択部の中心を通る法線、100・・・画像表示装置、110・・・画像形成装置、111・・・表示装置、112・・・筐体、121・・・導光板、122・・・導光板の第1面、123・・・導光板の第2面、131・・・第1偏向手段、132・・・第2偏向手段、140・・・フレーム、140’・・・ノーズパッド、141・・・フロント部、141’・・・フロント部の中央部分、142・・・蝶番、143・・・テンプル部、144・・・モダン部(先セル、耳あて、イヤーパッド)、145・・・配線(信号線や電源線等)、146・・・ヘッドホン部、146’・・・ヘッドホン部用配線、147・・・カメラ、148・・・制御装置(制御回路、制御手段)、149・・・取付け部材、150・・・観察者、151・・・瞳、211・・・カメラ本体部(カメラボディ)、212・・・撮影レンズユニット(交換レンズ)、213・・・グリップ部、214・・・モニタ装置、215・・・電子ビューファインダ(接眼窓)、300・・・ヘッドマウントディスプレイ、301・・・本体部、302・・・アーム部、303・・・鏡筒、310・・・眼鏡

Claims (9)

  1.  発光領域を備えた発光部、
     発光領域から出射された光が入射し、正の光学的パワーを有する第1光路制御手段、
     第1光路制御手段から出射された光が入射し、正の光学的パワーを有する第2光路制御手段、及び、
     第1光路制御手段と第2光路制御手段との間に介在する接合部材、
    を備えており、
     第1光路制御手段の光軸と第2光路制御手段の光軸とはズレている発光素子。
  2.  第1光路制御手段の光軸は発光領域の中心を通過する請求項1に記載の発光素子。
  3.  第1光路制御手段の頂部と第2光路制御手段の頂部との間には接合部材が存在する請求項1に記載の発光素子。
  4.  第1光路制御手段の頂部と第2光路制御手段の頂部とは接している請求項1に記載の発光素子。
  5.  第1光路制御手段を構成する材料の屈折率をn1、第2光路制御手段を構成する材料の屈折率をn2、接合部材を構成する材料の屈折率をn0としたとき、
    1>n0
    及び、
    2>n0
    を満足する請求項1に記載の発光素子。
  6.  発光部と第1光路制御手段との間に波長選択部を有する請求項1に記載の発光素子。
  7.  第1光路制御手段は、発光部から離れる方向に向かって凸状形状を有する平凸レンズから成り、
     第2光路制御手段は、発光部に近づく方向に向かって凸状形状を有する平凸レンズから成る請求項1に記載の発光素子。
  8.  第1基板及び第2基板、並びに、
     第1基板に設けられた第1発光素子、第2発光素子及び第3発光素子から構成された発光素子ユニットの複数、
    を備えており、
     各発光素子は、
     第1基板の上方に設けられ、発光領域を備えた発光部、
     発光領域から出射された光が入射し、正の光学的パワーを有する第1光路制御手段、
     第1光路制御手段から出射された光が入射し、正の光学的パワーを有する第2光路制御手段、及び、
     第1光路制御手段と第2光路制御手段との間に介在する接合部材、
    を備えており、
     第1光路制御手段の光軸と第2光路制御手段の光軸とはズレている表示装置。
  9.  各発光素子ユニットにおける第1発光素子、第2発光素子及び第3発光素子において、第1光路制御手段の光軸と第2光路制御手段の光軸とのズレ量は同じである請求項8に記載の表示装置。
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