WO2022049723A1 - 表示装置 - Google Patents

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WO2022049723A1
WO2022049723A1 PCT/JP2020/033605 JP2020033605W WO2022049723A1 WO 2022049723 A1 WO2022049723 A1 WO 2022049723A1 JP 2020033605 W JP2020033605 W JP 2020033605W WO 2022049723 A1 WO2022049723 A1 WO 2022049723A1
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WO
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light emitting
layer
light
electrode
display device
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PCT/JP2020/033605
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English (en)
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章 大島
康 浅岡
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シャープ株式会社
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Publication date
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    • H10K59/30Devices specially adapted for multicolour light emission
    • H10K59/32Stacked devices having two or more layers, each emitting at different wavelengths

Definitions

  • This disclosure relates to a display device.
  • the mirror display described in Patent Document 1 is provided between a reflective layer in which a plurality of fine windows are formed so as to overlap the display surface of an image in the display unit, and the light from the display unit is finely divided. It has a lens array unit that collects light on a window.
  • the surface of the reflective layer is a mirror surface, so that the mirror functions as a mirror, and the light from the display portion forms a plurality of fine windows formed in the lens array portion and the reflective layer. By being transparent, it also functions as a display.
  • the light from the display unit is collected by passing through the lens array unit to each fine window.
  • the mirror display described in Patent Document 1 since the light from the display unit is transmitted through the lens array unit, the brightness of the light emitted from each fine window formed in the reflective layer is lowered. Resulting in.
  • the display device includes a substrate, a light emitting portion provided on the substrate, a first reflective layer that overlaps with the light emitting portion and reflects external light, and a light emitting portion adjacent to the light emitting portion.
  • the light emitting unit includes a first electrode, a first light emitting layer, and a second electrode, which are sequentially provided from the substrate side to the first reflecting layer side.
  • the light emitting portion has a first opening portion which is an opening of the first reflection layer and a second reflection layer which reflects light from the light emitting portion to the first opening portion.
  • a display device that improves the efficiency of extracting light from a light emitting element and also functions as a mirror.
  • FIG. 1 It is a top view which shows an example of the structure of the display device which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is sectional drawing which shows an example of the structure of the light emitting element of the display device which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a top view which shows an example of the structure of the light emitting element of the display device in Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the state of the refraction of light between the layers of the light emitting layer, the 2nd electrode, and the light guide layer in the light emitting element which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. 5 is an enlarged view of a plurality of irregularities on the surface of the third reflective layer in the light emitting element according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is an enlarged view of a plurality of irregularities on the surface of the transmissive portion in the light emitting element according to the second embodiment.
  • FIG. It is sectional drawing which shows an example of the structure of the light emitting element of the display device which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. It is a top view which shows an example of the structure of the light emitting element of the display device in Embodiment 3.
  • FIG. It is a figure which shows the process of forming the insulating layer which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. It is a figure which shows the process of forming the 2nd reflective layer and the 3rd reflective layer which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. It is a figure which shows the process of forming the transmission part which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. It is a figure which shows the process of forming the light emitting part which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. It is a figure which shows the process of forming the 1st reflective layer which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. It is a figure which shows the process of providing the transparent substrate which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. It is a figure which shows the process of providing the transparent substrate with the 1st reflective layer which concerns on the modification of Embodiment 3.
  • It is sectional drawing which shows an example of the structure of the light emitting element of the display device which concerns on Embodiment 4.
  • FIG. It is a figure which shows the process of forming the insulating layer which concerns on Embodiment 4.
  • FIG. It is a figure which shows the process of forming the 2nd reflective layer and the 3rd reflective layer which concerns on Embodiment 4.
  • FIG. It is a figure which shows the process of forming the light guide layer which concerns on Embodiment 4. It is a figure which shows the process of forming the transmission part which concerns on Embodiment 4. It is a figure which shows the process of forming the light emitting part and the reflective layer which concerns on Embodiment 4.
  • FIG. It is a figure which shows the process until the completion of the light emitting element which concerns on Embodiment 4.
  • lower layer means that it is formed by a process before the layer to be compared
  • upper layer means that it is formed by a process after the layer to be compared.
  • FIG. 1 is a plan view showing an example of the configuration of the display device 1 in the first embodiment.
  • FIG. 1 represents a plane of a part of a display area, which is an area for displaying an image, in the display device 1.
  • the display area in the display device 1 is an area in which a plurality of pixels composed of light emitting elements 5R, 5G, and 5B, which are a plurality of sub-pixels, are provided side by side.
  • the display device 1 has a frame area (not shown) surrounding the display area in addition to the display area.
  • the frame area is an area in which an image provided with circuit components such as various drivers is not displayed.
  • the display device 1 is a so-called mirror display that functions as a display for displaying an image and also functions as a mirror.
  • the display device 1 has a first reflective layer 20 provided in a display area for displaying an image.
  • the surface of the first reflective layer 20 is a mirror surface, and reflects external light Y, which is the ambient light of the display device 1.
  • the display device 1 functions as a mirror.
  • the mirror surface is a surface having high flatness, high reflectance, and small surface roughness.
  • the light emitting element 5G, the light emitting element 5R, and the light emitting element 5B provided in the display area of the display device 1 are visible light, respectively, and are light of different colors from each other. It emits light of the second color and light of the third color.
  • the light emitting element 5G emits light of the first color and has a first reflective layer 20 and a first opening 20aG which is an opening formed in the first reflective layer 20.
  • the light emitting element 5G emits green light XG as light of the first color, for example.
  • the region around the first opening 20aG is covered with the first reflective layer 20. Therefore, the green light XG emitted by the light emitting element 5G is emitted from the first opening 20aG adjacent to the first reflecting layer 20 to the outside of the first reflecting layer 20.
  • the light emitting element 5R emits light of a second color and has a first reflective layer 20 and a first opening 20aR which is an opening formed in the first reflective layer 20.
  • the light emitting element 5R emits red light XR as light of the second color, for example.
  • the region around the first opening 20aR is covered with the first reflective layer 20. Therefore, the red light XR emitted by the light emitting element 5R is emitted from the first opening 20aR adjacent to the first reflecting layer 20 to the outside of the first reflecting layer 20.
  • the light emitting element 5B emits light of a third color and has a first reflective layer 20 and a first opening 20aB which is an opening formed in the first reflective layer 20.
  • the light emitting element 5B emits blue light XB as, for example, a third color light.
  • the region around the first opening 20aB is covered with the first reflective layer 20. Therefore, the blue light XB emitted by the light emitting element 5B is emitted from the first opening 20aB adjacent to the first reflecting layer 20 to the outside of the first reflecting layer 20.
  • the display area of the display device 1 functions as a display by providing the plurality of first openings 20aB, 20aG, and 20aR side by side, and further, the surface of the first reflective layer 20 becomes a mirror surface. It also functions as a mirror. That is, the surface of the first reflective layer 20 is not only a mirror surface but also an image display surface.
  • the region where the surface of the first reflective layer 20 is mirror-processed may coincide with the display region, or may be a part of the display region. Alternatively, the area may be larger than the display area including the display area.
  • the first reflective layer 20 is not divided into a plurality of light emitting elements, but is continuously configured across a plurality of light emitting elements 5B, 5G, and 5R. Regions divided into a plurality of regions, such as for each light emitting element, may be aggregated and configured.
  • the light emitting elements 5B, 5G, and 5R when the light emitting elements 5B, 5G, and 5R are not distinguished, they are described as the light emitting element 5, and when the first openings 20aB, 20aG, and 20aR are not distinguished, they are described as the first opening 20a, which is blue.
  • the light XB, the green light XG, and the red light XR when the light emitting elements 5B, 5G, and 5R are not distinguished, they are described as the first opening 20a, which is blue.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the light emitting element 5 of the display device 1 according to the first embodiment.
  • the display device 1 has a substrate 2, a light emitting element 5 provided on the upper layer of the substrate 2, and a transparent substrate 3 provided on the upper layer of the light emitting element 5.
  • the light emitting element 5 is adjacent to the light emitting unit 10, the first reflective layer 20 provided on the upper layer of the light emitting unit 10, the third reflecting layer 30 provided on the lower layer of the light emitting unit 10, and the light emitting unit 10. It has a light emitting unit 40.
  • the light emitting unit 10 includes, for example, a light guide layer (first light guide layer) 11, a first electrode 12, and a light emitting layer (first light emitting layer), which are sequentially provided from the substrate 2 side to the first reflective layer 20 side. It has 13, a second electrode 14, and a light guide layer (first light guide layer) 15.
  • the light emitting portion 40 has, for example, a first opening portion 20a which is an opening of the first reflecting layer 20, an insulating layer 41, a second reflecting layer 42, and a transmitting portion 43.
  • the substrate 2 is an active matrix substrate in which a thin film transistor (TFT) is formed for each sub-pixel.
  • the substrate 2 includes, for example, an insulating substrate, a barrier layer formed on the upper layer of the insulating substrate, a TFT layer formed on the upper layer of the barrier layer, and the like.
  • the insulating substrate may have insulating properties, may be formed of an inorganic material such as glass or quartz, or may be formed of a resin material such as polyethylene terephthalate or a polyimide resin. good.
  • the barrier layer is a layer that prevents foreign substances such as water and oxygen from entering the TFT layer.
  • a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon nitride film, or a laminate thereof formed by a CVD method is used. It can be formed by a membrane.
  • the TFT layer includes a semiconductor film, an inorganic insulating film (gate insulating film) above the semiconductor film, a gate electrode and gate wiring above the inorganic insulating film, and an inorganic insulating film above the gate electrode and gate wiring.
  • the semiconductor film is composed of, for example, low-temperature polysilicon (LTPS) or an oxide semiconductor (for example, an In-Ga-Zn-O-based semiconductor), and the thin film transistor (TFT) is configured to include the semiconductor film and the gate electrode.
  • the thin film transistor may have a top gate structure or a bottom gate structure.
  • the gate electrode, gate wiring, capacitive electrode, and source wiring are composed of, for example, a single-layer film or a laminated film of a metal containing at least one of aluminum, tungsten, molybdenum, tantalum, chromium, titanium, and copper.
  • the inorganic insulating film can be formed, for example, by a silicon oxide (SiOx) film, a silicon nitride (SiNx) film, or a laminated film thereof formed by a CVD method.
  • the flattening film can be formed of a coatable organic material such as polyimide or acrylic.
  • the transparent substrate 3 is provided on the first reflective layer 20 and on the light emitting portion 40. As a protective layer, the transparent substrate 3 prevents oxygen and moisture from entering the light emitting unit 10 from the outside of the display device 1.
  • the transparent substrate 3 can be formed of a transparent insulating material.
  • the transparent substrate 3 is provided in common to all sub-pixels. The transparent substrate 3 may be provided as needed.
  • the light emitting unit 10 is provided between the first reflective layer 20 provided on the upper layer of the light emitting unit 10 and the third reflective layer 30 provided on the lower layer of the light emitting unit 10.
  • the light emitting unit 10 emits light X, and the emitted light X is adjacent to each other by being reflected by the first reflective layer 20 provided on the upper layer and the third reflective layer 30 provided on the lower layer. Guides light to the light emitting unit 40.
  • the light emitting unit 10 in the light emitting element 5 displays the emitted light X in the display device 1. It can also be expressed as a part that does not play a role of emitting light to the outside.
  • the first reflective layer 20 and the third reflective layer 30 are provided so as to face each other with the light emitting unit 10 interposed therebetween, and each of them reflects the light X emitted from the light emitting unit 10.
  • the first reflective layer 20 is provided on, for example, the light emitting unit 10.
  • the first reflective layer 20 overlaps with the light emitting unit 10, reflects the external light Y on the front surface, and reflects the light X emitted from the light emitting unit 10 on the back surface.
  • the third reflective layer 30 is provided, for example, on the substrate 2 and below the light emitting unit 10, and is provided for each light emitting element 5 (for each sub pixel).
  • the third reflective layer 30 reflects the light X emitted from the light emitting unit 10 on the front surface, and the back surface is in contact with the front surface of the substrate 2.
  • the first reflective layer 20 and the third reflective layer 30 are formed of a material having high reflectance, such as a metal material such as silver or aluminum. As described above, in particular, the surface of the first reflective layer 20 is mirror-finished and functions as a mirror.
  • the third reflective layer 30 may be continuously formed over a plurality of light emitting elements 5 (a plurality of sub-pixels).
  • the first electrode 12 and the second electrode 14 are provided so as to face each other with the light emitting layer 13 interposed therebetween, and even if they are transparent electrodes using a transparent electrode material, they are either a reflective electrode using a reflective electrode material or a reflective electrode. It may be an electrode having a reflective layer.
  • the transparent electrode material include indium tin oxide (ITO), tin oxide (SnO 2 ), indium zinc oxide (IZO), gallium-added zinc oxide (GZO) and the like.
  • the reflective electrode material include a black electrode material such as tantalum (Ta) or carbon (C), an Al, Ag, Au, Al-Li alloy, an Al-neodium (Nd) alloy, or an Al-silicon (Si) alloy. And so on.
  • the first electrode 12 and the second electrode 14 are both transparent electrodes.
  • the first electrode 12 is, for example, a pixel electrode formed in an island shape for each light emitting element 5 (for each sub-pixel), and is provided in a layer below the first electrode 12 (light guide layer 11 and third reflective layer 30). It is connected to the thin film transistor formed on the TFT layer in the substrate 2 through the contact hole formed.
  • the second electrode 14 is an electrode paired with the first electrode 12 in order to make the light emitting layer 13 emit light.
  • the second electrode 14 is, for example, a common electrode.
  • the second electrode 14 may be formed in an island shape for each light emitting element 5 (for each sub pixel), or may be continuously formed across a plurality of light emitting elements 5 (a plurality of sub pixels). ..
  • first electrode 12 and the second electrode 14 functions as an anode, and the other functions as a cathode.
  • the first electrode 12 may be a cathode and the second electrode 14 may be an anode.
  • the first electrode 12 may be the anode and the second electrode 14 may be the cathode.
  • the light emitting layer 13 is provided between the first electrode 12 and the second electrode 14.
  • the light emitting layer 13 is a layer that emits light X based on holes (holes) injected from the anode side and electrons injected from the cathode side.
  • the light emitting layer 13 may have a single-layer structure or a multi-layer structure composed of a plurality of layers.
  • the light emitting element 5 including the light emitting layer 13 may be an OLED (organic light emitting diode) or a QLED (light emitting diode using a quantum dot (Quantun Dot)). It may be a Micro LED or it may be a Micro LED.
  • the light emitting element 5 When the light emitting element 5 is an OLED, holes and electrons are recombined in the light emitting layer 13 due to a driving current between the anode and the cathode, and light is emitted in the process of transitioning the resulting excitons to the ground state.
  • the light emitting element 5 When the light emitting element 5 is a QLED, holes and electrons are recombinated in the light emitting layer 13 by the driving current between the anode and the cathode, and the excitons generated by this recombine from the conduction band level of the quantum dot to the valence band level. Light (fluorescence) is emitted in the process of transitioning to the position.
  • the material (that is, the light emitting substance) of the light emitting layer 13 various known light emitting materials can be used, and the light emitting material is not particularly limited, but preferably, the light emitting efficiency of a small molecule fluorescent dye, a metal complex or the like. A high luminous material is used.
  • luminescent materials include, for example, anthracene, naphthalene, inden, phenanthrene, pyrene, naphthacene, triphenylene, perylene, pisen, fluorantene, acephenanthrene, pentaphen, pentacene, coronene, butadiene, coumarin, acridin, stilben, and the like.
  • the light guide layer 11 is provided below the light emitting layer 13, and is provided between, for example, the third reflective layer 30 and the first electrode 12.
  • the light guide layer 15 is provided above the light emitting layer 13, and is provided between, for example, the first reflective layer 20 and the second electrode 14.
  • the light guide layer 11 and the light guide layer 15 are layers that guide the light X emitted from the light emitting layer 13 to the light emitting portion 40, and are each made of a transparent material such as a transparent resin material. Further, the light guide layer 11 or the light guide layer 15 may be a gas.
  • the light guide layer 11 and the light guide layer 15 may each have a single-layer structure or a multi-layer structure formed by laminating a plurality of layers. At least one of the light guide layer 11 and the light guide layer 15 may be omitted.
  • the light guide layer 11 may be provided between the light emitting layer 13 and the first electrode 12. However, when the light guide layer 11 is provided between the light emitting layer 13 and the first electrode 12, the light guide layer 11 needs to have conductivity, and therefore contains a conductive material. Further, the light guide layer 15 may be provided between the light emitting layer 13 and the second electrode 14. However, when the light guide layer 15 is provided between the light emitting layer 13 and the second electrode 14, the light guide layer 15 needs to have conductivity, and therefore contains a conductive material.
  • the light guide layer 11 is refracted according to the refractive index of the light emitting layer 13 and the refractive index of the first electrode 12 so that the light X emitted from the light emitting layer 13 can be efficiently guided to the light emitting unit 40. It is preferable that the rate is adjusted.
  • the light guide layer 15 is refracted according to the refractive index of the light emitting layer 13 and the refractive index of the second electrode 14 so that the light X emitted from the light emitting layer 13 can be efficiently guided to the light emitting unit 40. It is preferable that the rate is adjusted. In FIG.
  • the light X emitted from the light emitting layer 13 is totally reflected at the interface between the second electrode 14 and the light guide layer 15, and is totally reflected at the interface between the first electrode 12 and the light guide layer 11. It shows how it is doing. The details of the refractive indexes of the light guide layer 11 and the light guide layer 15 will be described later.
  • the light emitting unit 10 may further include a functional layer between the first electrode 12 and the light emitting layer 13 and between the light emitting layer 13 and the second electrode 14, if necessary.
  • the functional layer include a hole injection layer, a hole transport layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and the like.
  • the hole injection layer is a layer containing a hole injecting material and having a function of increasing the hole injection efficiency from the anode to the light emitting layer 13.
  • the hole transport layer is a layer containing a hole transport material and having a function of increasing the hole transport efficiency to the light emitting layer 13.
  • the electron injection layer is a layer containing an electron injection material and having a function of increasing the electron injection efficiency from the cathode to the light emitting layer 13.
  • the electron transport layer is a layer containing an electron transport material and having a function of increasing the electron transport efficiency to the light emitting layer 13.
  • the hole injection layer and the hole transport layer may be formed as layers independent of each other, or may be integrated as a hole injection layer and a hole transport layer.
  • the electron injection layer and the electron transport layer may be formed as layers independent of each other, or may be integrated as an electron injection layer and an electron transport layer. Only one of the hole injection layer and the hole transport layer may be provided. Similarly, only one of the electron injection layer and the electron transport layer may be provided.
  • a carrier block layer, an intermediate layer, or the like may be provided.
  • the materials such as these functional layers are not limited, and conventionally known materials can be used as each layer. Further, these functional layers and the like are not essential layers, and the layer thickness thereof is not particularly limited. Therefore, in this embodiment, the description thereof will be omitted.
  • the insulating layer 41 is provided on the substrate 2 so that the side surface has a forward taper shape (a shape in which the width widens from the top surface to the substrate 2 side).
  • the insulating layer 41 is formed of an insulating material such as resin.
  • the second reflective layer 42 reflects the light X emitted from the light emitting layer 13 in the direction of the first opening 20a, so that the light X is emitted to the outside of the light emitting element 5 through the first opening 20a.
  • the second reflective layer 42 is provided on the insulating layer 41.
  • the second reflective layer 42 is provided so as to be inclined with respect to the substrate 2 so as to be separated from the light emitting portion 10 from the end portion on the side closer to the substrate 2 to the end portion on the far side.
  • the angle at which the second reflective layer 42 is inclined with respect to the substrate 2 is defined as the angle ⁇ 1.
  • the angle ⁇ 1 may be any angle, but is preferably about 45 degrees or less. Further, the angle ⁇ 1 is more preferably about 30 to 45 degrees.
  • the light X emitted from the light emitting layer 13 can be efficiently reflected in the direction of the first opening 20a and emitted to the outside.
  • the angle ⁇ 1 larger than, for example, 45 °, the area of the first opening 20a can be reduced, and thereby the external light reflection caused by the first opening 20a can be suppressed. ..
  • the surface of the second reflective layer 42 may be a flat surface, a curved surface, or may be formed by a combination of a curved surface and a plurality of flat surfaces.
  • the transmitting portion 43 transmits the light X reflected by the second reflecting layer 42, and emits the light X from the surface.
  • the transmission portion 43 is provided on the second reflective layer 42.
  • the transmission portion 43 can be formed of, for example, a transparent resin material.
  • the light emitting unit 40 included in the light emitting element 5 of interest may be referred to as a light emitting unit 40a, and the light emitting unit 40 included in the light emitting element 5 adjacent to the light emitting element 5 of interest may be referred to as a light emitting unit 40b. be.
  • the light emitting unit 10 included in the light emitting element 5 of interest is provided between the light emitting unit 40a and the light emitting unit 40b.
  • FIG. 3 is a plan view showing an example of the configuration of the light emitting element 5 of the display device 1 in the first embodiment.
  • the transparent substrate 3 and the layers provided on the light emitting element 5 are not shown.
  • a bank 7a and a bank 7b are provided via the light emitting element 5.
  • Banks 7a and 7b extend in one direction, respectively.
  • the banks 7a and 7b are formed of, for example, a resin material.
  • the light emitting layer 13 has a light emitting region 13a which is a region for emitting light X.
  • the light emitting region 13a emits light X by overlapping with both the first electrode 12 and the second electrode 14.
  • the light emitting region 13a corresponds to each light emitting element 5 among the first electrode 12 and the second electrode 14 corresponding to an island-shaped electrode (for example, a pixel electrode) formed for each light emitting element 5 (for each sub pixel). It is a region formed (for each sub-pixel).
  • the light emitting region 13a has a first side 13a1 in contact with the light emitting portion 40a, a second side 13a2 in contact with the bank 7a, a third side 13a3 in contact with the bank 7b, and a fourth side in contact with the light emitting portion 40b. It is an area surrounded by 13a4.
  • the second side 13a2 and the third side 13b3 are sides adjacent to the first side 13a1.
  • the fourth side 13a4 is a side adjacent to the second side 13a2 and the third side 13a3 and facing the first side 13a1.
  • the light emitting portion 40a, the bank 7a, the bank 7b, and the light emitting portion 40b are partition walls surrounding the light emitting region 13a, and the light emitting region 13a is a light emitting layer 13 in a plan view. It is an internal area surrounded by a partition wall.
  • the partition wall portion is formed in a frame shape so as to overlap the edge of an island-shaped electrode (for example, a pixel electrode) formed in an island shape for each light emitting element 5 (for each sub pixel) among the first electrode 12 and the second electrode 14. There is.
  • the light emitting portion 40a is provided along the first side 13a1 in the light emitting region 13a. As a result, the light X emitted from the light emitting region 13a can be emitted to the outside from the light emitting portion 40a adjacent to the light emitting region 13a.
  • the second side 13a2 and the third side 13a3 are from the end on the side close to the fourth side 13a4 to the end on the side close to the first side 13a1.
  • the width of each other gradually expands toward the part.
  • the angle formed by the first side 13a1 and the second side 13a2 is defined as the angle ⁇ 13a1
  • the angle formed by the first side 13a1 and the third side 13a3 is defined as the angle ⁇ 13a2
  • the second side 13a2 and the fourth side 13a4 are formed.
  • the angle formed is the angle ⁇ 13a3, and the angle formed by the third side 13a3 and the fourth side 13a4 is defined as the angle ⁇ 13a4.
  • the angle ⁇ 13a1 and the angle ⁇ 13a2 are smaller than 90 degrees, respectively, and the angle 13 ⁇ a3 and the angle 13 ⁇ a4 are larger than 90 degrees, respectively.
  • the sides facing each other are formed so as not to be parallel to each other.
  • the planar shape of the light emitting layer 13 and the planar shape of the light emitting region 13a are described as being the same, but the light emitting region 13a is a partial region of the light emitting layer 13.
  • the region outside the light emitting region 13a may, for example, ride on the banks 7a and 7b.
  • the planar shape of the light emitting layer 13 and the planar shape of the light emitting region 13a may be different. Thereby, for example, even when the light emitting layer 13 is patterned by vapor deposition using a mask, the light emitting layer 13 (in other words, the light emitting region 13a) can be formed with high accuracy.
  • FIG. 4 is a diagram showing the state of refraction of light X between the layers of the light emitting layer 13, the second electrode 14, and the light guide layer 15 in the light emitting element 5 according to the first embodiment.
  • the light generated in the light emitting layer 13 travels toward the second electrode 14 as shown by, for example, the light X in FIG.
  • a part of the light that is not totally reflected between the light emitting layer 13 and the second electrode 14 travels into the second electrode 14 as shown in FIG.
  • the light X is described so as to travel linearly between the light emitting layer 13 and the second electrode 14, but the light X is the light emitting layer 13 and the second electrode 14. Refracts according to the refractive index of.
  • the light X that has traveled into the second electrode 14 is totally reflected at the interface between the second electrode 14 and the light guide layer 15 and propagates laterally according to the refractive index of the second electrode 14 and the light guide layer 15. Then, it reaches the light emitting unit 40.
  • the light guide layer 11, the first electrode 12, the second electrode 14, and the light guide layer 15 are the layers farthest from the light emitting layer 13 to the light emitting layer 13. It is preferable that the layers are laminated so as to have a low refractive index.
  • the refractive index of the light guide layer 11 located between the first electrode 12 and the substrate 2 is preferably lower than the refractive index of the first electrode 12.
  • the refractive index of the light guide layer 15 located between the second electrode 14 and the first reflective layer 20 is preferably lower than the refractive index of the second electrode 14.
  • the light incident on the interface between the second electrode 14 and the light guide layer 15 at an angle of the critical angle ⁇ 2 or more is the interface.
  • the light emitting layer 13 has a refractive index of 2
  • the second electrode 14 is made of indium tin oxide having a refractive index of 2
  • the light guide layer 15 is made of methyl polymethacrylate having a refractive index of 1.5.
  • the critical angle ⁇ 2 is 49 °.
  • the light (about 46%) incident on the interface between the second electrode 14 and the light guide layer 15 at an angle of 49 ° or more is totally reflected at the interface between the layers. And propagates laterally.
  • light incident at an angle of less than 49 ° passes through the light guide layer 15, reaches the first reflective layer 20, and is reflected by the first reflective layer 20 but reciprocates in the light guide layer 15.
  • the optical path becomes longer and the amount of light is lost.
  • at least about 46% of the light X emitted by the light emitting layer 13 can be guided to the transmitting portion 43 by total reflection.
  • FIG. 5 is a diagram showing the state of light refraction between the layers of the light emitting layer, the second electrode, and the plurality of light guide layers in the light emitting element according to the first embodiment.
  • the plurality of light guide layers are sequentially arranged from the light guide layer closest to the light emitting layer 13 toward the light guide layer farthest from the light emitting layer 13.
  • the refractive index of the light guide layer, which is laminated so as to have a low refractive index and is closest to the light emitting layer 13, is preferably equal to or lower than the refractive index of the light emitting layer 13.
  • the light guide layer 15 has a plurality of light guide layers 15a1 and 15a2 stacked in order, the light guide layer 15a1 is provided on the second electrode 14, and the light guide layer 15a2 is on the light guide layer 15a1. It is assumed that the first reflective layer 20 is provided on the light guide layer 15a2.
  • the refractive index of the light guide layer 15a2 is smaller than that of the light guide layer 15a1, and the refractive index of the light guide layer 15a2 is smaller than that of the light emitting layer 13 and smaller than that of the second electrode 14.
  • the light incident on the interface between the second electrode 14 and the light guide layer 15a1 at an angle of the critical angle ⁇ 3 or more is totally reflected at this interface and is laterally reflected.
  • light incident on the interface between the light guide layer 15a1 and the light guide layer 15a2 at an angle of a critical angle ⁇ 4 or more is totally reflected at this interface and propagates in the lateral direction.
  • the light emitting layer 13 has a refractive index of 2
  • the second electrode 14 is made of indium tin oxide having a refractive index of 2
  • the light guide layer 15a1 is made of methyl polymethacrylate having a refractive index of 1.7
  • the light guide layer 15a2 is made of methyl polymethacrylate having a refractive index of 1.5.
  • the critical angle ⁇ 3 is 58 °
  • the critical angle ⁇ 4 is 62 °.
  • the light (about 35%) incident on the interface between the second electrode 14 and the light guide layer 15a1 at an angle of 58 ° or more is totally reflected at the interface between the layers. Propagate laterally.
  • the light X2 incident at an angle of less than 58 ° travels in the light guide layer 15a1 and reaches the interface with the light guide layer 15a2.
  • the light (about 20%) incident on the interface at an angle of 62 ° or more is totally reflected at the interface between the layers and propagates in the lateral direction.
  • about 55% of the light X1 emitted by the light emitting layer 13 can be guided to the transmission portion 43 by total reflection.
  • the light extraction efficiency can be further improved.
  • the light extraction efficiency can be further improved.
  • the first electrode 12 and the second electrode 14 is a transparent electrode having a refractive index smaller than that of the light emitting layer 13
  • a part of the light generated in the light emitting layer 13 is formed between the light emitting layer 13 and the transparent electrode. It is totally reflected at the interface and propagates in the lateral direction, reaches the light emitting portion 40, and emits light from the first opening 20a.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the light emitting element 5A of the display device 1A according to the second embodiment.
  • the display device 1A has a light emitting element 5A instead of the light emitting element 5 provided in the display device 1 (FIG. 2).
  • the light emitting element 5A includes a third reflecting layer 30A and a transmitting portion 43A in place of the third reflecting layer 30 and the transmitting portion 43 provided in the light emitting element 5 (FIG. 2).
  • Other configurations of the light emitting element 5A are the same as those of the light emitting element 5.
  • the third reflective layer 30A has a configuration in which a plurality of irregularities (first uneven portions) 30Aa are formed on the surface of the third reflective layer 30 (FIG. 2).
  • the surface of the third reflective layer 30A on which the plurality of irregularities 30Aa are formed is the surface on which the light emitting portions 10 are laminated in the example shown in FIG.
  • the transmission portion 43A has a configuration in which a plurality of irregularities (second uneven portion) 43Aa are formed on the surface of the transmission portion 43 (FIG. 2).
  • the surface of the transmission portion 43A on which the plurality of irregularities 43Aa are formed is a surface that overlaps with the first opening portion 20a in a plan view.
  • both the back surface of the first reflective layer and the front surface of the third reflective layer which are surfaces facing the light emitting layer, are flat surfaces on which unevenness is not formed, that is, the back surface of the first reflective layer and the third surface. It is assumed that the surface of the reflective layer is parallel. In this case, among the light emitted from the light emitting layer, the light in the direction perpendicular to the back surface of the first reflecting layer and the surface of the third reflecting layer is not totally reflected and is between the first reflecting layer and the third reflecting layer. May repeat reflections. Such light can cause a decrease in the efficiency of extracting light from the light emitting element.
  • a plurality of irregularities 30Aa are formed on the surface of the third reflective layer 30A, which is the surface of the third reflective layer 30A on the side facing the light emitting layer 13.
  • the back surface of the first reflective layer 20 and the front surface of the third reflective layer 30A, which are surfaces facing each other via the light emitting layer 13, are not parallel to each other due to the plurality of irregularities 30Aa.
  • XA for example, light in the direction perpendicular to the back surface of the first reflection layer 20
  • XA is light XA that is reflected by a plurality of irregularities 30Aa on the surface of the third reflection layer 30A and travels at an angle at which total reflection occurs.
  • the light XA emitted by the light emitting layer 13 can be guided to the light emitting unit 40 more efficiently than in the case where there are no plurality of irregularities 30Aa.
  • the plurality of irregularities 43Aa are formed on the surface of the transmissive portion 43A, the light XA emitted from the light emitting layer 13 and reflected by the second reflective layer 42 is scattered by the plurality of irregularities 43Aa on the surface of the transmissive portion 43A. Ru.
  • the light XA reflected by the second reflective layer 42 can be scattered and emitted to the outside as compared with the case where the plurality of irregularities 43Aa are not present.
  • the viewing angle can be widened as compared with the case where there are no plurality of irregularities 43Aa.
  • FIG. 7 is an enlarged view of a plurality of irregularities 30Aa on the surface of the third reflective layer 30A.
  • FIG. 8 is an enlarged view of a plurality of irregularities 43Aa on the surface of the transmissive portion 43A.
  • the plurality of irregularities 30Aa may be formed so that the distance P1 between the adjacent convex portions is larger than the distance P2 between the adjacent convex portions in the plurality of irregularities 43Aa.
  • the distance P2 between the adjacent convex portions is equal to or less than the length of the wavelength of the light XA from the light emitting layer 13. According to this, the light XA emitted from the light emitting layer 13 and reflected by the second reflective layer 42 can be further scattered by the plurality of unevenness 43Aa and emitted to the outside.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the light emitting element 5B1 of the display device 1B according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a plan view showing an example of the configuration of the light emitting element 5B1 of the display device 1B in the third embodiment.
  • the display device 1B has a light emitting element 5B1 instead of the light emitting element 5 provided in the display device 1 (FIG. 3).
  • the light emitting element 5B1 includes a frame-shaped light emitting unit 40B instead of the light emitting unit 40 provided in the light emitting element 5 (FIG. 3), and the planar shape of the light emitting region 13a is different.
  • Other configurations of the light emitting element 5B1 are the same as those of the light emitting element 5.
  • the light emitting portion 40B has, for example, a first opening portion 20Ba which is an opening of the first reflecting layer 20, an insulating layer 41B, a second reflecting layer 42B, and a transmitting portion 43B.
  • the light emitting portion 40B is formed in a frame shape so as to surround the light emitting region 13a. That is, the light emitting portion 40B is provided along each of the first side 13a1, the second side 13a2, the third side 13a3, and the fourth side 13a4 in the light emitting region 13a.
  • the frame-shaped light emitting portion 40B is a partition wall portion.
  • the light emitting region 13a is rectangular in a plan view. That is, in the light emitting region 13a, the angle ⁇ 13a1, the angle ⁇ 13a2, the angle ⁇ 13a3, and the angle ⁇ 13a4 are each approximately 90 degrees.
  • the light emitting unit 40B is provided adjacent to all of the first side 13a1, the second side 13a2, the third side 13a3, and the fourth side 13a4 in the light emitting region 13a, but of the four sides. It may be configured to be provided adjacent to any two or three sides of the above.
  • the waveguide distance of the light XB emitted from the light emitting layer 13 can be shortened. This makes it possible to reduce the loss due to attenuation during propagation.
  • FIG. 11 is a diagram showing a step of forming the insulating layer 41B according to the third embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram showing a step of forming the second reflective layer 42B and the third reflective layer 30 according to the third embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing a step of forming the transmission portion 43B according to the third embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram showing a step of forming a light emitting portion according to the third embodiment.
  • FIG. 15 is a diagram showing a step of forming the first reflective layer 20 according to the third embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram showing a step of providing the transparent substrate 3 according to the third embodiment.
  • the insulating material 41B having a forward taper shape is formed on the substrate 2 by ashing and dry etching the insulating material.
  • a third reflective layer 30 is formed on the substrate 2 by sputtering, vapor deposition, coating, or the like, and the second reflective layer 42B is formed on the insulating layer 41B.
  • a transparent resin material is ashed and dry-etched to form a transmission portion 43B on the second reflective layer 42B.
  • the light guide layer 11, the first electrode 12, the light emitting layer 13, the second electrode 14, and the light guide layer 15 are laminated in this order on the third reflective layer 30. As a result, the light emitting unit 10 is formed.
  • a metal layer is formed on the entire display region, and among the formed metal layers, a first opening 20Ba is formed in a portion covering the second reflective layer 42B and the transmissive portion 43B. As a result, the first reflection layer 20 is formed on the light guide layer 15, and the light emitting portion 40B adjacent to the light emitting portion 10 is formed.
  • the transparent substrate 3 is attached. As a result, the light emitting element 5B1 is completed, and the display device 1B is completed.
  • FIG. 17 is a diagram showing a step of providing the transparent substrate 3 with the first reflective layer 20 according to the modified example of the third embodiment.
  • FIG. 18 is a diagram showing a state in which the display device 1B according to the modified example of the third embodiment is completed.
  • the first reflective layer 20 is formed in advance on the transparent substrate 3. Then, the transparent substrate 3 with the first reflective layer 20 is attached to the substrate on which the second electrode 14 is formed on the substrate 2. As a result, as shown in FIG. 18, the light emitting element 5B1 in which the light guide layer 15 made of air, which is the gap between the second electrode 14 and the first reflective layer 20, is formed is completed, and the display device 1B is completed. do.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the light emitting element 5C of the display device 1C according to the fourth embodiment.
  • the display device 1C has a light emitting element 5C instead of the light emitting element 5 provided in the display device 1 (FIG. 2).
  • the light emitting element 5C includes light emitting units 10G, 10R, and 10B in place of the light emitting unit 10 provided in the light emitting element 5 (FIG. 2), and further includes reflection layers 51, 52, and 53, and a light guide layer 15C. I have.
  • a light emitting unit 10G is provided on the substrate 2 adjacent to the light emitting unit 40, a light guide layer 15C is provided on the light emitting unit 10G, a light emitting unit 10R is provided on the reflecting layer 52, and reflection is performed on the light emitting unit 10R.
  • a layer 53 is provided, a light emitting unit 10B is provided on the reflective layer 53, and a first reflective layer 20 is provided on the light emitting unit 10B.
  • the light emitting unit 10G emits light XG, and the emitted light XG is reflected by the reflection layer 52 provided on the upper layer and the third reflection layer 30 provided on the lower layer, so that the light emitting unit 10G is adjacent to each other. Guide to 40.
  • the light emitting unit 10G includes a light guide layer (first light guide layer) 11G, a first electrode 12G, a light emitting layer (first light emitting layer) 13G, a second electrode 14G, and a light guide layer (first light emitting layer) 11G laminated in this order.
  • a first light guide layer) 15G is provided.
  • One of the first electrode 12G and the second electrode 14G functions as an anode for causing the light emitting unit 10G to emit light XG, and the other functions as a cathode.
  • the light emitting layer 13G is provided so as to overlap the light emitting layer 13R and the light emitting layer 13B in a plan view, and emits light XG different from the light XR emitted by the light emitting layer 13R and the light XB emitted by the light emitting layer 13B.
  • the light emitting layer 13G is provided below the light emitting layer 13R and the light emitting layer 13B.
  • the light guide layer 11G is provided between the light emitting layer 13G and the third reflective layer 30.
  • the light guide layer 15G is provided between the light emitting layer 13G and the light emitting layer 13R, in other words, between the light emitting layer 13G and the reflecting layer 52.
  • the light guide layers 11G and 15G are layers that guide the light XG emitted by the light emitting layer 13G to the light emitting unit 40.
  • the light emitting unit 10R emits light XR and reflects the emitted light XR by the reflection layer 53 provided on the upper layer and the reflection layer 52 provided on the lower layer to the adjacent light emitting unit 40. Guide light.
  • the light emitting unit 10R includes a light guide layer 11R, a first electrode 12R, a light emitting layer (second light emitting layer) 13R, a second electrode 14R, and a light guide layer (second light guide layer) 15R, which are laminated in this order. And have.
  • One of the first electrode 12R and the second electrode 14R functions as an anode for causing the light emitting unit 10R to emit light XR, and the other functions as a cathode.
  • the light emitting layer 13R is provided so as to overlap the light emitting layer 13G and the light emitting layer 13B in a plan view, and emits a light XR different from the light XG emitted by the light emitting layer 13G and the light XB emitted by the light emitting layer 13B.
  • the light emitting layer 13R is an upper layer than the light emitting layer 13G and is provided below the light emitting layer 13B.
  • the light guide layer 11R is provided between the light emitting layer 13R and the light emitting layer 13G, in other words, between the light emitting layer 13R and the reflective layer 52.
  • the light guide layer 15R is provided between the light emitting layer 13R and the light emitting layer 13B, in other words, between the light emitting layer 13R and the reflecting layer 53.
  • the light guide layers 11R and 15R are layers that guide the light XR emitted by the light emitting layer 13R to the light emitting unit 40.
  • the light emitting unit 10B emits light XB, and the emitted light XB is reflected by the first reflection layer 20 provided on the upper layer and the reflection layer 53 provided on the lower layer, so that the light emitting unit 10B is adjacent to each other.
  • the light emitting unit 10B includes a light guide layer (second light guide layer) 11B, a first electrode 12B, a light emitting layer (third light emitting layer) 13B, a second electrode 14B, and a light guide layer 15B, which are laminated in this order. And have.
  • One of the first electrode 12B and the second electrode 14B functions as an anode for causing the light emitting unit 10B to emit light XB, and the other functions as a cathode.
  • the light emitting layer 13B is provided so as to overlap the light emitting layer 13G and the light emitting layer 13R in a plan view, and emits light XB different from the light XG emitted by the light emitting layer 13G and the light XR emitted by the light emitting layer 13R.
  • the light emitting layer 13B is provided above the light emitting layer 13G and the light emitting layer 13R.
  • the light guide layer 11B is provided between the light emitting layer 13B and the light emitting layer 13R, in other words, between the light emitting layer 13B and the reflective layer 53.
  • the light guide layer 15B is provided between the light emitting layer 13B and the first reflective layer 20.
  • the light guide layers 11B and 15B are layers that guide the light XB emitted by the light emitting layer 13B to the light emitting unit 40.
  • the light guide layer 15C is laminated with end portions of each of the light emitting portions 10G, 10R, and 10B on the side close to the other light emitting elements adjacent to the light emitting element 5C so as to connect the light guide layer 11G and the light guide layer 15B. Covering in the direction.
  • the reflective layer 51 is adjacent to the light emitting element 5C of each of the light emitting units 10G, 10R, and 10 so as to connect the first reflective layer 20 and the third reflective layer 30, and the light guide layer 11G and the light guide layer 15B.
  • the end portion of the light emitting element on the side close to the light emitting element is covered with the light guide layer 15C in the stacking direction.
  • the light guide layers 11G / 11R / 11B and the light guide layers 15G / 15R / 15B / 15C are formed of the same material as the light guide layers 11/15 (FIG. 2), and the first electrodes 12R / 12R / 12b are the first electrodes.
  • the second electrodes 14G, 14R, and 14B are formed of the same material as the second electrode 14 (FIG. 2), and the reflective layers 51, 52, and 53 are formed of the same material as the second electrode 14 (FIG. 2). And is formed of the same material as the third reflective layer 30.
  • the light emitting units 10G, 10R, and 10B can individually control the light emission.
  • the stacking order of the light emitting units 10G, 10R, and 10B can be arbitrarily changed.
  • the pixel density can be increased.
  • FIG. 20 is a diagram showing a step of forming the insulating layer 41 according to the fourth embodiment.
  • FIG. 21 is a diagram showing a step of forming the second reflective layer 42B and the third reflective layer 30 according to the fourth embodiment.
  • FIG. 22 is a diagram showing a step of forming the light guide layer 11G according to the fourth embodiment.
  • FIG. 23 is a diagram showing a step of forming the transmission portion 43 according to the fourth embodiment.
  • FIG. 24 is a diagram showing a step of forming the light emitting unit 10G and the reflective layer 52 according to the fourth embodiment.
  • FIG. 25 is a diagram showing a process until the completion of the light emitting element 5C according to the fourth embodiment.
  • an insulating layer 41 having a forward taper shape is formed on the substrate 2 by ashing and dry etching the insulating material.
  • a third reflective layer 30 is formed on the substrate 2 by sputtering, vapor deposition, coating, or the like, and a second reflective layer 30 is formed on one side surface of the insulating layer 41.
  • the reflective layer 42 is formed, and the reflective layer 51 is formed on the other side surface of the insulating layer 41.
  • the light guide layer 11G is formed on the third reflective layer 30 and the light guide layer 15C is formed on the reflective layer 51 by ashing and dry etching the transparent resin material. do.
  • FIG. 21 is formed on the third reflective layer 30 and the light guide layer 15C is formed on the reflective layer 51 by ashing and dry etching the transparent resin material. do.
  • the transparent resin material is ashed and dry-etched to form the transmission portion 43 on the second reflective layer 42.
  • the first electrode 12G, the light emitting layer 13G, the second electrode 14G, and the reflection layer 52 are laminated in this order on the light guide layer 11G. As a result, the light emitting unit 10G is formed.
  • the light emitting portion 10R is formed by laminating the light guide layer 11R, the first electrode 12R, the light emitting layer 13R, and the second electrode 14R on the reflective layer 52 in this order.
  • the light emitting portion 10B is formed by laminating the reflective layer 51, the light guide layer 11B, the first electrode 12B, the light emitting layer 13B, and the second electrode 14B in this order.
  • a metal layer is formed on the entire surface of the display region, and the first opening 20a is formed in a portion of the formed metal layer that covers the second reflective layer 42 and the transmissive portion 43.
  • the first reflective layer 20 is formed on the light guide layer 15B, and the light emitting portion 40 adjacent to the light emitting portions 10G, 10R, and 10B is formed. Then, the transparent substrate 3 is attached. As a result, the light emitting element 5C is completed, and the display device 1C is completed.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the different embodiments are also included in the technical scope of the present invention. Further, by combining the technical means disclosed in each embodiment, new technical features can be formed.
  • 1.1A / 1B / 1C Display device, 5.5B / 5G / 5R / 5A / 5B1 / 5C: Light emitting element, 10 / 10B / 10G / 10R: Light emitting part, 11 / 11B / 11G / 11R: Light guide layer , 12 / 12B / 12G / 12R: 1st electrode, 13 / 13B / 13G / 13R: light emitting layer, 13a: light emitting region, 13a1: 1st side, 13a2: 2nd side, 13a3: 3rd side, 13a4: 1st 4 sides, 14.14B / 14G / 14R: 2nd electrode, 15 / 15B / 15G / 15R: light guide layer, 20: 1st reflective layer, 20a: 1st opening, 30: 3rd reflective layer, 30Aa: Concavo-convex (first concavo-convex portion), 40 / 40B: light emitting portion

Abstract

表示装置は、基板と、前記基板に設けられ、発光部、前記発光部と重なり外光を反射する第1反射層、及び、前記発光部に隣接している出光部を有する発光素子と、を備え、前記発光部は、前記基板側から前記第1反射層側へ順に設けられた、第1電極と、第1発光層と、第2電極とを有し、前記出光部は、前記第1反射層の開口である第1開口部と、前記発光部からの光を前記第1開口部へ反射する第2反射層とを有する。

Description

表示装置
 本開示は、表示装置に関する。
 特許文献1に記載のミラーディスプレイは、ディスプレイ部の画像の表示面に重なり複数の微細窓が形成された反射層と、表示面と反射層との間に設けられディスプレイ部からの光を各微細窓へ集光するレンズアレイ部と、を有する。特許文献1に記載のミラーディスプレイによると、反射層の表面が鏡面とされていることで鏡として機能すると共に、ディスプレイ部からの光がレンズアレイ部及び反射層に形成された複数の微細窓を透過することで、ディスプレイとしても機能する。
特開2016-166917号公報
 特許文献1に記載のミラーディスプレイによると、ディスプレイ部からの光を、レンズアレイ部を透過させることで、各微細窓へ集光している。このように、特許文献1に記載のミラーディスプレイによると、ディスプレイ部からの光を、レンズアレイ部を透過させているため、反射層に形成された各微細窓から出射した光は、輝度が低下してしまう。本開示の一態様によると、発光素子からの光の取り出し効率を向上させ、かつ、鏡としても機能する表示装置を提供することを目的とする。
 本開示の一態様に係る表示装置は、基板と、前記基板に設けられ、発光部、前記発光部と重なり外光を反射する第1反射層、及び、前記発光部に隣接している出光部を有する発光素子と、を備え、前記発光部は、前記基板側から前記第1反射層側へ順に設けられた、第1電極と、第1発光層と、第2電極とを有し、前記出光部は、前記第1反射層の開口である第1開口部と、前記発光部からの光を前記第1開口部へ反射する第2反射層とを有する。
 本開示の一態様によると、発光素子からの光の取り出し効率を向上させ、かつ、鏡としても機能する表示装置を提供することができる。
実施形態1に係る表示装置の構成の一例を表す平面図である。 実施形態1に係る表示装置の発光素子の構成の一例を表す断面図である。 実施形態1における表示装置の発光素子の構成の一例を表す平面図である。 実施形態1に係る発光素子における、発光層、第2電極、及び、導光層それぞれの層間における光の屈折の様子を表す図である。 実施形態1に係る発光素子における、発光層、第2電極、及び、複数の導光層それぞれの層間における光の屈折の様子を表す図である。 実施形態2に係る表示装置の発光素子の構成の一例を表す断面図である。 実施形態2に係る発光素子における第3反射層の表面の複数の凹凸を拡大した図である。 実施形態2に係る発光素子における透過部の表面の複数の凹凸を拡大した図である。 実施形態3に係る表示装置の発光素子の構成の一例を表す断面図である。 実施形態3における表示装置の発光素子の構成の一例を表す平面図である。 実施形態3に係る絶縁層を形成する工程を表す図である。 実施形態3に係る第2反射層及び第3反射層を形成する工程を表す図である。 実施形態3に係る透過部を形成する工程を表す図である。 実施形態3に係る発光部を形成する工程を表す図である。 実施形態3に係る第1反射層を形成する工程を表す図である。 実施形態3に係る透明基板を設ける工程を表す図である。 実施形態3の変形例に係る第1反射層付き透明基板を設ける工程を表す図である。 実施形態3の変形例に係る表示装置が完成した様子を表す図である。 実施形態4に係る表示装置の発光素子の構成の一例を表す断面図である。 実施形態4に係る絶縁層を形成する工程を表す図である。 実施形態4に係る第2反射層及び第3反射層を形成する工程を表す図である。 実施形態4に係る導光層を形成する工程を表す図である。 実施形態4に係る透過部を形成する工程を表す図である。 実施形態4に係る発光部及び反射層を形成する工程を表す図である。 実施形態4に係る発光素子の完成までの工程を表す図である。
 以下においては、「下層」とは、比較対象の層よりも先のプロセスで形成されていることを意味し、「上層」とは比較対象の層よりも後のプロセスで形成されていることを意味する。以下、説明の便宜上、特定の実施形態にて説明した構成と同様の構成については、同一の符号を付記し、その説明を省略する場合がある。
 〔実施形態1〕
 図1は、実施形態1における表示装置1の構成の一例を表す平面図である。図1では、表示装置1のうち、画像を表示する領域である表示領域の一部の平面を表している。表示装置1における表示領域は、複数のサブ画素である発光素子5R・5G・5Bにより構成される画素が複数並んで設けられている領域である。なお、図示しないが、表示装置1は、表示領域に加え、表示領域の周囲を囲む額縁領域(不図示)を有する。額縁領域は、各種ドライバ等の回路部品が設けられた画像を表示しない領域である。
 例えば、表示装置1は、画像を表示するディスプレイとして機能し、さらに、鏡としても機能する、いわゆる、ミラーディスプレイである。例えば、表示装置1は、画像を表示する表示領域に設けられた第1反射層20を有する。第1反射層20の表面は、鏡面となっており、表示装置1の周囲の光である外光Yを反射する。これにより、表示装置1は鏡として機能する。なお、鏡面とは、平坦性が高く、高反射率であり、表面粗さが小さい面である。
 また、表示装置1の表示領域に設けられた、発光素子5Gと、発光素子5Rと、発光素子5Bとは、それぞれ、可視光であり、互いに異なる色の光である、第1色の光、第2色の光、及び、第3色の光を発光する。
 発光素子5Gは、第1色の光を発光し、第1反射層20と、第1反射層20に形成された開口である第1開口部20aGとを有する。発光素子5Gは、例えば、第1色の光として緑色の光XGを発光する。発光素子5Gのうち、第1開口部20aGの周囲の領域は第1反射層20に覆われている。このため、発光素子5Gが発光した緑色の光XGは、第1反射層20に隣接する第1開口部20aGから第1反射層20の外部へと出射される。
 発光素子5Rは、第2色の光を発光し、第1反射層20と、第1反射層20に形成された開口である第1開口部20aRとを有する。発光素子5Rは、例えば、第2色の光として赤色の光XRを発光する。発光素子5Rのうち、第1開口部20aRの周囲の領域は第1反射層20に覆われている。このため、発光素子5Rが発光した赤色の光XRは、第1反射層20に隣接する第1開口部20aRから第1反射層20の外部へと出射される。
 発光素子5Bは、第3色の光を発光し、第1反射層20と、第1反射層20に形成された開口である第1開口部20aBとを有する。発光素子5Bは、例えば、第3色の光として青色の光XBを発光する。発光素子5Bのうち、第1開口部20aBの周囲の領域は第1反射層20に覆われている。このため、発光素子5Bが発光した青色の光XBは、第1反射層20に隣接する第1開口部20aBから第1反射層20の外部へと出射される。
 このように、表示装置1の表示領域は、複数の第1開口部20aB・20aG・20aRが並んで設けられることでディスプレイとして機能し、さらに、第1反射層20の表面が鏡面となることで鏡としても機能する。すなわち、第1反射層20の表面は、鏡面であると共に、画像の表示面でもある。なお、第1反射層20の表面が鏡面加工されている領域(すなわち鏡として機能する領域)は、表示領域と一致していてもよいし、表示領域のうちの一部の領域であってもよいし、表示領域を含む表示領域より大きい領域であってもよい。
 第1反射層20は、本実施形態では、複数に分割されずに複数の発光素子5B・5G・5Rに跨って連続して構成されているが、これに限らず、例えば、一又は複数の発光素子毎等、複数に分割された領域が集合して構成されていてもよい。
 なお、以下の説明では、発光素子5B・5G・5Rを区別しない場合は発光素子5として説明し、第1開口部20aB・20aG・20aRを区別しない場合は第1開口部20aとして説明し、青色の光XB、緑色の光XG及び赤色の光XRを区別しない場合は光Xとして説明する。
 図2は、実施形態1に係る表示装置1の発光素子5の構成の一例を表す断面図である。図2に示すように、表示装置1は、基板2と、基板2の上層に設けられた発光素子5と、発光素子5の上層に設けられた透明基板3とを有する。発光素子5は、発光部10と、発光部10の上層に設けられた第1反射層20と、発光部10の下層に設けられた第3反射層30と、発光部10に隣接している出光部40とを有する。
 発光部10は、例えば、基板2側から第1反射層20側へ順に設けられた、導光層(第1導光層)11と、第1電極12と、発光層(第1発光層)13と、第2電極14と、導光層(第1導光層)15とを有する。出光部40は、例えば、第1反射層20の開口である第1開口部20aと、絶縁層41と、第2反射層42と、透過部43とを有する。
 基板2は、サブ画素毎に薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)が形成されたアクティブマトリクス基板である。基板2は、例えば、絶縁性基板と、絶縁性基板の上層に形成されたバリア層と、バリア層の上層に形成されたTFT層等と、を含む。絶縁性基板は、絶縁性を有していればよく、ガラス、又は、石英等の無機材料により形成されていてもよく、ポリエチレンテレフタレート、又は、ポリイミド樹脂等の樹脂材料等により形成されていてもよい。
 バリア層は、水、酸素等の異物がTFT層に侵入することを防ぐ層であり、例えば、CVD法により形成される、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、あるいは酸窒化シリコン膜、又はこれらの積層膜により形成することができる。
 TFT層は、半導体膜と、半導体膜よりも上層の無機絶縁膜(ゲート絶縁膜)と、無機絶縁膜よりも上層のゲート電極及びゲート配線と、ゲート電極及びゲート配線よりも上層の無機絶縁膜と、無機絶縁膜よりも上層の容量電極と、容量電極よりも上層の無機絶縁膜と、無機絶縁膜よりも上層のソース配線と、ソース配線よりも上層の平坦化膜(層間絶縁膜)とを含む。
 半導体膜は、例えば低温ポリシリコン(LTPS)あるいは酸化物半導体(例えばIn-Ga-Zn-O系の半導体)で構成され、半導体膜及びゲート電極を含むように薄膜トランジスタ(TFT)が構成される。薄膜トランジスタは、トップゲート構造であっても、ボトムゲート構造でもよい。
 ゲート電極、ゲート配線、容量電極、及びソース配線は、例えば、アルミニウム、タングステン、モリブデン、タンタル、クロム、チタン、銅の少なくとも1つを含む金属の単層膜あるいは積層膜によって構成される。
 無機絶縁膜は、例えば、CVD法によって形成された、酸化シリコン(SiOx)膜あるいは窒化シリコン(SiNx)膜又はこれらの積層膜によって形成することができる。平坦化膜は、例えば、ポリイミド、アクリル等の塗布可能な有機材料によって形成することができる。
 透明基板3は、第1反射層20上、及び、出光部40上に設けられている。透明基板3は、保護層として、酸素及び水分が、表示装置1の外部から発光部10へ浸入することを防止する。透明基板3は、透明な絶縁材料により形成することができる。透明基板3は、全てのサブ画素に共通して設けられる。なお、透明基板3は、必要に応じて設けられていればよい。
 発光部10は、発光部10の上層に設けられた第1反射層20と、発光部10の下層に設けられた第3反射層30との間に設けられている。発光部10は、光Xを発光し、発光した光Xを、上層に設けられた第1反射層20と、下層に設けられた第3反射層30とで反射させることで、隣接している出光部40へ導光する。
 なお、発光部10から発光された光Xは、発光部10と隣接する出光部40を介して外部へ出光されるため、発光素子5において発光部10は、発光した光Xを表示装置1の外部へ出光する役割を担わない部分であると表現することもできる。
 第1反射層20及び第3反射層30は、発光部10を間に介在させて対向するように設けられており、それぞれ、発光部10から発光された光Xを反射する。第1反射層20は、例えば、発光部10上に設けられている。第1反射層20は、発光部10と重なり、外光Yを表面で反射し、発光部10から発光された光Xを裏面で反射する。第3反射層30は、例えば、基板2上であって発光部10下に設けられており、発光素子5毎(サブ画素毎)に設けられている。第3反射層30は、発光部10から発光された光Xを表面で反射し、裏面は基板2の表面と接触している。
 第1反射層20及び第3反射層30は、例えば、銀、アルミニウム等の金属材料のように、反射率が高い材料により形成される。上述のように、特に第1反射層20の表面は、鏡面加工がされており、鏡として機能する。なお、第3反射層30は、複数の発光素子5(複数のサブ画素)に跨って連続して形成されていてもよい。
 第1電極12及び第2電極14は、発光層13を介して対向して設けられており、それぞれ透明電極材料を使用した透明電極であっても、反射電極材料を使用した反射電極、もしくは、反射層を有する電極であってもよい。透明電極材料としては、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化スズ(SnO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、ガリウム添加酸化亜鉛(GZO)等が挙げられる。反射電極材料としては、例えば、タンタル(Ta)又は炭素(C)等の黒色電極材料、Al、Ag、Au、Al-Li合金、Al-ネオジウム(Nd)合金、又はAl-シリコン(Si)合金等が挙げられる。
 光の取り出し効率が高まるため、第1電極12及び第2電極14の少なくとも1つは、透明電極であることが好ましい。本実施形態では、例えば、第1電極12及び第2電極14は、両方とも透明電極である。
 第1電極12は、例えば、発光素子5毎(サブ画素毎)に島状に形成された画素電極であり、第1電極12よりも下層(導光層11及び第3反射層30)に設けられたコンタクトホールを介して、基板2におけるTFT層に形成された薄膜トランジスタと接続されている。
 第2電極14は、発光層13を発光させるために第1電極12と一対となる電極である。第2電極14は、例えば、共通電極である。第2電極14は、発光素子5毎(サブ画素毎)に島状に形成されていてもよいし、複数の発光素子5(複数のサブ画素)に跨って連続して形成されていてもよい。
 第1電極12と、第2電極14とは、一方が陽極として機能し、他方が陰極として機能する。第1電極12が陰極であり、第2電極14が陽極であってもよい。逆に、第1電極12が陽極であり、第2電極14が陰極であってもよい。陽極と陰極とが反転する場合は、それに応じて、後述の機能層の積層順又はキャリア移動度(キャリア輸送性、つまり、正孔輸送性と電子輸送性と)が反転する。
 発光層13は、第1電極12と第2電極14との間に設けられている。発光層13は、陽極側から注入されたホール(正孔)と陰極側から注入された電子とに基づいて光Xを発光する層である。発光層13は単層構成であっても、複数の層からなる多層構成であってもよい。
 例えば、発光層13を含む発光素子5は、OLED(有機発光ダイオード:Organic Light Emitting Diode)であってもよいし、QLED(量子ドット(Quantun Dot)を用いた発光ダイオード(Light Emitting Diode))であってもよいし、マイクロ(Micro)LEDであってもよい。
 発光素子5がOLEDである場合、陽極及び陰極間の駆動電流によって正孔と電子が発光層13内で再結合し、これによって生じたエキシトンが基底状態に遷移する過程で光が放出される。発光素子5がQLEDである場合、陽極及び陰極間の駆動電流によって正孔と電子が発光層13内で再結合し、これによって生じたエキシトンが、量子ドットの伝導帯準位から価電子帯準位に遷移する過程で光(蛍光)が放出される。
 発光層13の材料(すなわち、発光物質)としては、公知の各種発光材料を使用することができ、特に限定されるものではないが、好適には、低分子蛍光色素、金属錯体等の発光効率が高い発光材料が用いられる。
 発光材料の一例としては、例えば、アントラセン、ナフタレン、インデン、フェナントレン、ピレン、ナフタセン、トリフェニレン、ペリレン、ピセン、フルオランテン、アセフェナントリレン、ペンタフェン、ペンタセン、コロネン、ブタジエン、クマリン、アクリジン、スチルベン、及びこれらの誘導体、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム錯体、ビス(ベンゾキノリノラト)ベリリウム錯体、トリ(ジベンゾイルメチル)フェナントロリンユーロピウム錯体、ジトルイルビニルビフェニル、または、InP、CdSeなどの蛍光体を含むナノ結晶等が挙げられる。
 導光層11は、発光層13よりも下層に設けられており、例えば、第3反射層30と第1電極12との間に設けられている。導光層15は、発光層13よりも上層に設けられており、例えば、第1反射層20と第2電極14との間に設けられている。導光層11及び導光層15は、発光層13から発光された光Xを出光部40へ導く層であり、それぞれ、透明樹脂材料など、透明な材料により形成されている。また、導光層11又は導光層15は気体であってもよい。導光層11及び導光層15は、それぞれ、単層構成であっても、複数の層の積層により形成される多層構成であってもよい。なお、導光層11及び導光層15の少なくとも一方を省略してもよい。
 導光層11は、発光層13と第1電極12との間に設けられていてもよい。ただし、導光層11が発光層13と第1電極12との間に設けられている場合、導光層11は、導電性を有する必要があるため、導電性材料を含有する。また、導光層15は、発光層13と第2電極14との間に設けられていてもよい。ただし、導光層15が発光層13と第2電極14との間に設けられている場合、導光層15は、導電性を有する必要があるため、導電性材料を含有する。
 導光層11は、発光層13から発光された光Xを効率よく出光部40へ導くことができるように、発光層13の屈折率、及び、第1電極12の屈折率に応じて、屈折率が調整されていることが好ましい。導光層15は、発光層13から発光された光Xを効率よく出光部40へ導くことができるように、発光層13の屈折率、及び、第2電極14の屈折率に応じて、屈折率が調整されていることが好ましい。図2では、一例として、発光層13から発光された光Xが、第2電極14と導光層15との界面で全反射し、第1電極12と導光層11との界面で全反射している様子を表している。導光層11及び導光層15それぞれの屈折率の詳細については後述する。
 また、発光部10は、さらに、第1電極12と発光層13との間、及び、発光層13と第2電極14との間に、必要に応じて機能層を含んでいてもよい。機能層としては、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、及び、電子注入層等が挙げられる。
 正孔注入層は、正孔注入性材料を含み、陽極から発光層13への正孔注入効率を高める機能を有する層である。また、正孔輸送層は、正孔輸送性材料を含み、発光層13への正孔輸送効率を高める機能を有する層である。電子注入層は、電子注入材料を含み、陰極から発光層13への電子注入効率を高める機能を有する層である。電子輸送層は、電子輸送材料を含み、発光層13への電子輸送効率を高める機能を有する層である。
 なお、正孔注入層と正孔輸送層とは、互いに独立した層として形成されていてもよく、正孔注入層兼正孔輸送層として一体化されていてもよい。同様に、電子注入層と電子輸送層とは、互いに独立した層として形成されていてもよく、電子注入層兼電子輸送層として一体化されていてもよい。正孔注入層と正孔輸送層とは、いずれか一方のみが設けられていてもよい。同様に、電子注入層と電子輸送層とは、いずれか一方のみが設けられていてもよい。
 また、上記の機能層以外に、キャリアブロック層や中間層等を備えていてもよい。なお、これらの機能層等の材料も、限定されるものではなく、各層として従来公知の材料を使用することができる。また、これらの機能層等は、必須の層ではなく、その層厚も特に限定されるものではない。このため、本実施形態では、その説明を省略する。
 絶縁層41は、側面が順テーパー形状となる(頭頂面から基板2側へかけて幅が広がっていく形状)ように、基板2上に設けられている。絶縁層41は、樹脂など絶縁材料により形成される。
 第2反射層42は、発光層13から発光された光Xを、第1開口部20aの方向へ反射することで第1開口部20aを介して発光素子5の外部へ出射させる。第2反射層42は、絶縁層41上に設けられている。第2反射層42は、基板2に近い側の端部から遠い側の端部にかけて、発光部10から離れるように、基板2に対して傾斜して設けられている。
 第2反射層42が、基板2に対して傾斜する角度を角度θ1とする。角度θ1は、任意の角度であってもよいが、45度以下程度であることが好ましい。さらには、角度θ1は30度から45度程度であることがより好ましい。これにより、効率よく、発光層13から発光された光Xを第1開口部20aの方向へ反射し、外部へ出射させることができる。一方、角度θ1を、例えば、45°より大きくすることにより、第1開口部20aの面積を小さくすることができ、これにより、第1開口部20aに起因する外光反射を抑制することができる。
 第2反射層42の表面は、平面であってもよいし、曲面であってもよいし、曲面と複数の平面との組み合わせにより形成されていてもよい。
 透過部43は、第2反射層42が反射した光Xを透過し、表面から光Xを出射する。透過部43は、第2反射層42上に設けられている。透過部43は、例えば、透明な樹脂材料により形成することができる。
 ここで、以下では、着目する発光素子5に含まれる出光部40を、出光部40aと称し、着目する発光素子5に隣接する発光素子5に含まれる出光部40を出光部40bと称する場合がある。本実施形態では、着目する発光素子5に含まれる発光部10は、出光部40aと出光部40bとの間に設けられている。
 図3は、実施形態1における表示装置1の発光素子5の構成の一例を表す平面図である。なお、図3では、透明基板3、及び、発光素子5上に設けられた各層の図示を省略している。
 図3に示すように、発光素子5を介して、バンク7aと、バンク7bとが設けられている。バンク7a、及び、バンク7bは、例えば、それぞれ、一方向に伸びている。バンク7a、及び、バンク7bは、例えば、樹脂材料などにより形成される。
 発光層13は、光Xを発光する領域である発光領域13aを有する。発光領域13aは第1電極12及び第2電極14の両方と重なることで、光Xを発光する。換言すると、発光領域13aは、第1電極12及び第2電極14のうち、発光素子5毎(サブ画素毎)に形成された島状の電極(例えば画素電極)に対応して発光素子5毎(サブ画素毎)に形成された領域である。
 すなわち、発光領域13aは、平面視において、出光部40aと接する第1辺13a1と、バンク7aと接する第2辺13a2と、バンク7bと接する第3辺13a3と、出光部40bと接する第4辺13a4とに囲まれた領域である。第2辺13a2及び第3辺13b3は、第1辺13a1と隣接する辺である。第4辺13a4は、第2辺13a2及び第3辺13a3と隣接し、第1辺13a1と対向する辺である。
 さらに言い換えると、出光部40aと、バンク7aと、バンク7bと、出光部40bとは、発光領域13aの周囲を囲む隔壁部であり、発光領域13aは、発光層13のうち、平面視において、隔壁部に周囲を囲まれた内部の領域である。隔壁部は、第1電極12及び第2電極14のうち、発光素子5毎(サブ画素毎)に島状に形成された電極(例えば画素電極)の縁と重なるように枠状に形成されている。
 本実施形態では、出光部40aは、発光領域13aにおける第1辺13a1に沿って、設けられている。これにより、発光領域13aから発光された光Xを、発光領域13aに隣接する出光部40aから外部へ出射させることができる。
 また、本実施形態では、平面視において、例えば、発光領域13aは、第2辺13a2及び第3辺13a3は、第4辺13a4に近い側の端部から、第1辺13a1に近い側の端部にかけて、次第に、互いの幅が広がっている。
 換言すると、第1辺13a1と第2辺13a2とが成す角度を角度θ13a1とし、第1辺13a1と第3辺13a3とが成す角度を角度θ13a2とし、第2辺13a2と第4辺13a4とが成す角度を角度θ13a3とし、第3辺13a3と第4辺13a4とが成す角度を角度θ13a4とする。本実施形態では、角度θ13a1及び角度θ13a2は、それぞれ90度より小さく、角度13θa3、及び、角度13θa4は、それぞれ、90度より大きい。
 言い換えると、図3に示される第2辺13a2及び第3辺13a3のように互いに向かい合う辺が平行にならないように形成されている。
 これにより、発光層13で生じた光が向かい合う辺(第2辺13a2及び第3辺13a3)の間で反射を繰り返すことを防ぐことができる。このため、効率よく、光Xを出光部40aの方向に導くことができる。これにより、出光部40aの第1開口部20aから外部へ、光Xを効率よく出射させることができる。
 なお、本実施形態では、発光層13の平面形状と、発光領域13aの平面形状は同じであるものとして説明しているが、発光領域13aは、発光層13のうちの一部領域であり、発光領域13aより外側の領域は、例えば、バンク7a・7b上に乗り上げるなどしていてもよい。このように、発光層13の平面形状と、発光領域13aの平面形状とを異ならせてもよい。これにより、例えば、マスクを用いた蒸着により発光層13をパターン形成する場合であっても、精度よく、発光層13(換言すると発光領域13a)を形成することができる。
 図4は、実施形態1に係る発光素子5における、発光層13、第2電極14、及び、導光層15それぞれの層間における光Xの屈折の様子を表す図である。
 発光層13で生じた光(図4中の丸で表示)は、例えば図4の光Xに示すように第2電極14に向かって進む。その後、発光層13と第2電極14との間で全反射しない光の一部は、図4に示されるように第2電極14内に進む。図4及び後述される図5では便宜的に発光層13と第2電極14との間で光Xが直線状に進むように記載されているが、光Xは発光層13と第2電極14との屈折率に応じて屈折する。第2電極14内に進んだ光Xは、第2電極14と導光層15との屈折率に応じて、第2電極14と導光層15との界面で全反射して横方向に伝搬し、出光部40に到達する。
 ここで、全反射を生じさせるために、導光層11、第1電極12、第2電極14、及び、導光層15は、発光層13に最も近い層から、発光層13に最も遠い層に向かって、屈折率が低くなるように積層されることが好ましい。
 例えば、第1電極12と基板2との間に位置する導光層11の屈折率は、第1電極12の屈折率より低いことが好ましい。同様に、第2電極14と第1反射層20との間に位置する導光層15の屈折率は、第2電極14の屈折率より低いことが好ましい。
 これにより、図4に示すように、発光層13から発光された光Xのうち、第2電極14と導光層15との界面に、臨界角θ2以上の角度で入射する光は、この界面で全反射して横方向に伝搬する。
 一例として、発光層13の屈折率は2であり、第2電極14は屈折率2の酸化インジウムスズからなり、導光層15は屈折率1.5のポリメタクリル酸メチルからなる。このとき、臨界角θ2は、49°である。
 したがって、発光層13から発光された光Xのうち、第2電極14と導光層15との界面に、49°以上の角度で入射する光(約46%)は、層間の界面で全反射して横方向に伝搬する。一方、49°未満の角度で入射する光は、導光層15内を透過し、第1反射層20に到達し、第1反射層20に反射されるものの導光層15内を往復する分だけ光路が長くなり光量が損失する。この態様において、発光層13が発光した光Xのうち、少なくとも約46%の光を、全反射により、透過部43に導くことができる。
 次に、図5に基づいて、導光層15が、透明樹脂からなる複数の導光層を有する場合の発光層13で発生した光の移動を以下に説明する。図5は、実施形態1に係る発光素子における、発光層、第2電極、及び、複数の導光層それぞれの層間における光の屈折の様子を表す図である。
 導光層15が、順に積層された複数の導光層を有する場合、複数の導光層は、発光層13に最も近い導光層から、発光層13に最も遠い導光層に向かって順に、屈折率が低くなるように積層され、発光層13に最も近い導光層の屈折率は、発光層13の屈折率以下であることが好ましい。
 例えば、導光層15は、順に積層された複数の導光層15a1・15a2を有し、導光層15a1は第2電極14上に設けられており、導光層15a2は導光層15a1上に設けられており、導光層15a2上に第1反射層20が設けられているとする。
 導光層15a2の屈折率は、導光層15a1の屈折率より小さく、導光層15a2の屈折率は、発光層13の屈折率より小さく、第2電極14の屈折率より小さい。
 これにより、発光層13で発生した光X1のうち、第2電極14と導光層15a1との界面に、臨界角θ3以上の角度で入射する光は、この界面で全反射して横方向に伝搬する。また、導光層15a1と導光層15a2との界面に、臨界角θ4以上の角度で入射する光は、この界面で全反射して横方向に伝搬する。
 より具体的には、発光層13の屈折率が2であり、第2電極14が、屈折率2の酸化インジウムスズからなり、導光層15a1が、屈折率1.7のポリメタクリル酸メチルからなり、導光層15a2が、屈折率1.5のポリメタクリル酸メチルからなる。このとき、臨界角θ3は58°であり、臨界角θ4は62°である。
 したがって、発光層13が発光した光X1のうち、第2電極14と導光層15a1との界面に、58°以上の角度で入射する光(約35%)は、層間の界面で全反射して横方向に伝搬する。一方、58°未満の角度で入射する光X2は、導光層15a1内を進み、導光層15a2との界面に到達する。ここで、当該界面に、62°以上の角度で入射する光(約20%)は、層間の界面で全反射して横方向に伝搬する。この態様において、発光層13が発光した光X1のうち、約55%の光を、全反射により、透過部43に導くことができる。
 導光層15の層数を増やすことにより、光の取り出し効率をさらに高めることができる。また、同様に導光層11の層数を増やすことにより、光の取り出し効率をさらに高めることができる。
 第1電極12及び第2電極14の少なくとも1つが、発光層13より小さい屈折率を有する透明電極であることにより、発光層13で発生した光の一部が、発光層13と透明電極との界面で全反射して横方向に伝搬し、出光部40に到達し、第1開口部20aから出光する。
 〔実施形態2〕
 図6は、実施形態2に係る表示装置1Aの発光素子5Aの構成の一例を表す断面図である。表示装置1Aは、表示装置1(図2)が備えていた発光素子5に換えて発光素子5Aを有する。発光素子5Aは、発光素子5(図2)が備えていた第3反射層30及び透過部43に換えて、第3反射層30A及び透過部43Aを備える。発光素子5Aの他の構成は発光素子5と同様である。
 第3反射層30Aは、第3反射層30(図2)の表面に複数の凹凸(第1凹凸部)30Aaが形成された構成である。複数の凹凸30Aaが形成された第3反射層30Aの表面とは、図6に示す例では、発光部10が積層されている面である。
 透過部43Aは透過部43(図2)の表面に複数の凹凸(第2凹凸部)43Aaが形成された構成である。複数の凹凸43Aaが形成された透過部43Aの表面とは、図6に示す例では、平面視において第1開口部20aと重なる面である。
 ここで、発光層に対向する側の面である第1反射層の裏面と第3反射層の表面との両方とも、凹凸が形成されていない平面、すなわち、第1反射層の裏面と第3反射層の表面とが平行であるとする。この場合、発光層から発光された光のうち、第1反射層の裏面および第3反射層の表面に対する垂直方向の光は全反射せずに第1反射層と第3反射層との間で反射を繰り返す可能性がある。このような光は、発光素子からの光の取り出し効率を下げる原因となり得る。
 一方、本実施形態に係る表示装置1Aにおいては、第3反射層30Aのうち、発光層13に対向する側の面である第3反射層30Aの表面に複数の凹凸30Aaが形成されている。換言すると、発光層13を介して互いに対向する面である、第1反射層20の裏面と、第3反射層30Aの表面とは、複数の凹凸30Aaにより非平行となっている。
 これにより、発光層13から発光された光XAのうち、第1電極12と導光層11との界面で全反射せずに第1電極12から導光層11内へ至った一部の光XA(例えば、第1反射層20の裏面に対する垂直方向の光)は、第3反射層30Aにおける表面の複数の凹凸30Aaによって反射され、全反射が生じる角度に進む光XAとなる。これにより、全反射せずに第1反射層と第3反射層との間で反射を繰り返す光を減少させることができる。これにより、複数の凹凸30Aaが無い場合と比べて、より効率よく、発光層13が発光した光XAを出光部40へ導くことができる。
 透過部43Aの表面に複数の凹凸43Aaが形成されていることで、発光層13から発光されて第2反射層42が反射した光XAは、透過部43Aにおける表面の複数の凹凸43Aaによって散乱される。これにより、複数の凹凸43Aaが無い場合と比べて、第2反射層42が反射した光XAを、散乱させて、外部へ出射させることができる。これにより、複数の凹凸43Aaが無い場合と比べて、視野角を広げることができる。
 図7は、第3反射層30Aの表面の複数の凹凸30Aaを拡大した図である。図8は、透過部43Aの表面の複数の凹凸43Aaを拡大した図である。例えば、複数の凹凸30Aaは、隣接する凸部間の距離P1が、複数の凹凸43Aaにおける隣接する凸部間の距離P2よりも大きく形成してもよい。
 また、例えば、複数の凹凸43Aaは、隣接する凸部間の距離P2が、発光層13からの光XAの波長の長さ以下であることが好ましい。これによると、発光層13から発光されて第2反射層42が反射した光XAを、複数の凹凸43Aaによって、より、散乱させて外部へ出射させることができる。
 〔実施形態3〕
 図9は、実施形態3に係る表示装置1Bの発光素子5B1の構成の一例を表す断面図である。図10は、実施形態3における表示装置1Bの発光素子5B1の構成の一例を表す平面図である。
 図9及び図10に示すように、表示装置1Bは、表示装置1(図3)が備えていた発光素子5に換えて発光素子5B1を有する。発光素子5B1は、発光素子5(図3)が備えていた出光部40に換えて枠状の出光部40Bを備え、発光領域13aの平面形状が異なる。発光素子5B1の他の構成は発光素子5と同様である。
 出光部40Bは、例えば、第1反射層20の開口である第1開口部20Baと、絶縁層41Bと、第2反射層42Bと、透過部43Bとを有する。出光部40Bは、発光領域13aの周りを囲むように枠状に形成されている。すなわち、出光部40Bは、発光領域13aにおける、第1辺13a1、第2辺13a2、第3辺13a3、及び、第4辺13a4それぞれに沿って設けられている。これにより、発光領域13aから発光された光XBを、発光領域13aに隣接する出光部40Bから枠状に外部へ出射させることができる。本実施形態においては、枠状の出光部40Bが隔壁部である。
 本実施形態では、発光領域13aは、平面視において矩形である。すなわち、発光領域13aにおいて、角度θ13a1、角度θ13a2、角度θ13a3、及び、角度θ13a4は、それぞれ略90度である。
 なお、出光部40Bは、発光領域13aにおける、第1辺13a1、第2辺13a2、第3辺13a3、及び、第4辺13a4の全てに隣接して設けられているが、4つの辺のうちのいずれか2辺又は3辺に隣接して設けられる構成であってもよい。
 出光部40Bを、発光層13の4つの辺の2辺以上に隣接して設けることにより、発光層13から発光した光XBの導波距離を短くすることができる。これにより、伝搬中の減衰等によるロスを低減することができる。
 図11から図16を用いて、表示装置1Bの製造方法について説明する。図11は、実施形態3に係る絶縁層41Bを形成する工程を表す図である。図12は、実施形態3に係る第2反射層42B及び第3反射層30を形成する工程を表す図である。図13は、実施形態3に係る透過部43Bを形成する工程を表す図である。図14は、実施形態3に係る発光部を形成する工程を表す図である。図15は、実施形態3に係る第1反射層20を形成する工程を表す図である。図16は、実施形態3に係る透明基板3を設ける工程を表す図である。
 図11に示すように、基板2上に、絶縁材料をアッシング及びドライエッチングすることで、順テーパー形状である絶縁層41Bを形成する。次に、図12に示すように、金属材料を、スパッタ及び、蒸着、及び、塗布する等により、基板2上に第3反射層30を形成し、絶縁層41B上に第2反射層42Bを形成する。次に、図13に示すように、透明な樹脂材料を、アッシング及びドライエッチングする等により、第2反射層42B上に透過部43Bを形成する。次に、図14に示すように、第3反射層30上に、導光層11、第1電極12、発光層13、第2電極14、及び、導光層15を、この順に積層する。これにより、発光部10が形成される。
 次に、図15に示すように、表示領域全面に金属層を形成し、形成した金属層のうち、第2反射層42B及び透過部43Bを覆う部分に第1開口部20Baを形成する。これにより、導光層15上に第1反射層20が形成されると共に、発光部10に隣接する出光部40Bが形成される。次に、図16に示すように、透明基板3を貼り付ける。これにより、発光素子5B1が完成し、表示装置1Bが完成する。
 図17及び図18を用いて、実施形態3の変形例に係る表示装置1Bの製造方法について説明する。図17は、実施形態3の変形例に係る第1反射層20付き透明基板3を設ける工程を表す図である。図18は、実施形態3の変形例に係る表示装置1Bが完成した様子を表す図である。
 図17に示すように、導光層15を空気層とする場合、透明基板3に、予め、第1反射層20をパターン形成しておく。そして、基板2に第2電極14まで形成した基板に、第1反射層20付きの透明基板3を貼り合わせる。これにより、図18に示すように、第2電極14と第1反射層20との間の隙間である空気からなる導光層15が形成された発光素子5B1が完成し、表示装置1Bが完成する。
 〔実施形態4〕
 図19は、実施形態4に係る表示装置1Cの発光素子5Cの構成の一例を表す断面図である。表示装置1Cは、表示装置1(図2)が備えていた発光素子5に換えて発光素子5Cを有する。発光素子5Cは、発光素子5(図2)が備えていた発光部10に換えて、発光部10G・10R・10Bを備え、さらに、反射層51・52・53、及び、導光層15Cを備えている。
 出光部40に隣接して、基板2上に発光部10Gが設けられ、発光部10G上に導光層15Cが設けられ、反射層52上に発光部10Rが設けられ、発光部10R上に反射層53が設けられ、反射層53上に発光部10Bが設けられ、発光部10B上に第1反射層20が設けられている。
 発光部10Gは、光XGを発光し、発光した光XGを、上層に設けられた反射層52と、下層に設けられた第3反射層30とで反射させることで、隣接している出光部40へ導光する。発光部10Gは、順に積層された、導光層(第1導光層)11Gと、第1電極12Gと、発光層(第1発光層)13Gと、第2電極14Gと、導光層(第1導光層)15Gとを備えている。第1電極12G及び第2電極14Gは、一方が発光部10Gに光XGを発光させるための陽極として機能し、他方が陰極として機能する。
 発光層13Gは、平面視において発光層13R及び発光層13Bと重なって設けられ、発光層13Rが出射する光XR及び発光層13Bが出射する光XBとは異なる光XGを出射する。発光層13Gは、本実施形態では、発光層13R及び発光層13Bよりも下層に設けられている。
 導光層11Gは発光層13Gと第3反射層30との間に設けられている。導光層15Gは発光層13Gと発光層13Rとの間、換言すると、発光層13Gと反射層52との間に設けられている。導光層11G・15Gは、発光層13Gが発光した光XGを出光部40へ導く層である。
 発光部10Rは、光XRを発光し、発光した光XRを、上層に設けられた反射層53と、下層に設けられた反射層52とで反射させることで、隣接している出光部40へ導光する。発光部10Rは、順に積層された、導光層11Rと、第1電極12Rと、発光層(第2発光層)13Rと、第2電極14Rと、導光層(第2導光層)15Rとを備えている。第1電極12R及び第2電極14Rは、一方が発光部10Rに光XRを発光させるための陽極として機能し、他方が陰極として機能する。
 発光層13Rは、平面視において発光層13G及び発光層13Bと重なって設けられ、発光層13Gが出射する光XG及び発光層13Bが出射する光XBとは異なる光XRを出射する。発光層13Rは、本実施形態では、発光層13Gよりも上層であり、発光層13Bよりも下層に設けられている。
 導光層11Rは発光層13Rと発光層13Gとの間、換言すると、発光層13Rと反射層52との間に設けられている。導光層15Rは発光層13Rと発光層13Bとの間、換言すると、発光層13Rと反射層53との間に設けられている。導光層11R・15Rは、発光層13Rが発光した光XRを出光部40へ導く層である。
 発光部10Bは、光XBを発光し、発光した光XBを、上層に設けられた第1反射層20と、下層に設けられた反射層53とで反射させることで、隣接している出光部40へ導光する。発光部10Bは、順に積層された、導光層(第2導光層)11Bと、第1電極12Bと、発光層(第3発光層)13Bと、第2電極14Bと、導光層15Bとを備えている。第1電極12B及び第2電極14Bは、一方が発光部10Bに光XBを発光させるための陽極として機能し、他方が陰極として機能する。
 発光層13Bは、平面視において発光層13G及び発光層13Rと重なって設けられ、発光層13Gが出射する光XG及び発光層13Rが出射する光XRとは異なる光XBを出射する。発光層13Bは、本実施形態では、発光層13G及び発光層13Rよりも上層に設けられている。
 導光層11Bは発光層13Bと発光層13Rとの間、換言すると、発光層13Bと反射層53との間に設けられている。導光層15Bは発光層13Bと第1反射層20との間に設けられている。導光層11B・15Bは、発光層13Bが発光した光XBを出光部40へ導く層である。
 導光層15Cは、導光層11Gと導光層15Bとを接続するように、発光部10G・10R・10Bそれぞれの、発光素子5Cと隣接する他の発光素子に近い側の端部を積層方向に覆っている。
 反射層51は、第1反射層20と第3反射層30、導光層11Gと導光層15Bとを接続するように、発光部10G・10R・10それぞれの、発光素子5Cと隣接する他の発光素子に近い側の端部を、導光層15Cを介して積層方向に覆っている。
 導光層11G・11R・11B、導光層15G・15R・15B・15Cは、導光層11・15(図2)と同一材料により形成され、第1電極12R・12R・12bは第1電極12(図2)と同一材料により形成され、第2電極14G・14R・14Bは第2電極14(図2)と同一材料により形成され、反射層51・52・53は、第1反射層20及び第3反射層30と同一材料により形成される。発光部10G・10R・10Bはそれぞれ、個別に発光の制御が可能である。なお、発光部10G・10R・10Bの積層順は任意に変更可能である。
 このように、発光部10G・10R・10Bを積層することで、画素を高密度化することができる。
 図20から図25を用いて、表示装置1Cの製造方法について説明する。図20は、実施形態4に係る絶縁層41を形成する工程を表す図である。図21は、実施形態4に係る第2反射層42B及び第3反射層30を形成する工程を表す図である。図22は、実施形態4に係る導光層11Gを形成する工程を表す図である。図23は、実施形態4に係る透過部43を形成する工程を表す図である。図24は、実施形態4に係る発光部10G及び反射層52を形成する工程を表す図である。図25は、実施形態4に係る発光素子5Cの完成までの工程を表す図である。
 図20に示すように、基板2上に、絶縁材料をアッシング及びドライエッチングすることで、順テーパー形状である絶縁層41を形成する。次に、図21に示すように、金属材料を、スパッタ及び、蒸着、及び、塗布する等により、基板2上に第3反射層30を形成し、絶縁層41の一方の側面上に第2反射層42を形成し、絶縁層41の他方の側面上に反射層51を形成する。次に、図22に示すように、透明な樹脂材料を、アッシング及びドライエッチングする等により、第3反射層30上に導光層11Gを形成し、反射層51上に導光層15Cを形成する。次に、図23に示すように、透明な樹脂材料を、アッシング及びドライエッチングする等により、第2反射層42上に透過部43を形成する。次に、図24に示すように、導光層11G上に、第1電極12G、発光層13G、第2電極14G、及び、反射層52を、この順に積層する。これにより、発光部10Gが形成される。
 次に、図25に示すように、反射層52上に、導光層11R、第1電極12R、発光層13R、第2電極14Rを、この順に積層することで発光部10Rを形成する。さらに、反射層51、導光層11B、第1電極12B、発光層13B、第2電極14Bを、この順に積層することで発光部10Bを形成する。さらに、表示領域全面に金属層を形成し、形成した金属層のうち、第2反射層42及び透過部43を覆う部分に第1開口部20aを形成する。これにより、導光層15B上に第1反射層20が形成されると共に、発光部10G・10R・10Bに隣接する出光部40が形成される。そして、透明基板3を貼り付ける。これにより、発光素子5Cが完成し、表示装置1Cが完成する。
 本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
1・1A・1B・1C:表示装置、5・5B・5G・5R・5A・5B1・5C:発光素子、10・10B・10G・10R:発光部、11・11B・11G・11R:導光層、12・12B・12G・12R:第1電極、13・13B・13G・13R:発光層、13a:発光領域、13a1:第1辺、13a2:第2辺、13a3:第3辺、13a4:第4辺、14・14B・14G・14R:第2電極、15・15B・15G・15R:導光層、20:第1反射層、20a:第1開口部、30:第3反射層、30Aa:凹凸(第1凹凸部)、40・40B:出光部、41・41B:絶縁層、42・42B:第2反射層、43・43A・43B:透過部、43Aa:凹凸(第2凹凸部)、51・52・53:反射層

Claims (17)

  1.  基板と、
     前記基板に設けられ、発光部、前記発光部と重なり外光を反射する第1反射層、及び、前記発光部に隣接している出光部を有する発光素子と、を備え、
     前記発光部は、前記基板側から前記第1反射層側へ順に設けられた、第1電極と、第1発光層と、第2電極とを有し、
     前記出光部は、前記第1反射層の開口である第1開口部と、前記発光部からの光を前記第1開口部へ反射する第2反射層とを有する、表示装置。
  2.  前記第2反射層は、前記基板に対して傾斜している、請求項1に記載の表示装置。
  3.  前記発光部は、前記基板と前記第1電極との間、前記第1電極と前記第1発光層との間、前記第1発光層と前記第2電極との間、及び、前記第2電極と前記第1反射層との間、のうち少なくとも何れかに設けられ、前記第1発光層からの光を前記出光部へ導く第1導光層を備える、請求項1に記載の表示装置。
  4.  前記第1導光層は、前記第1電極と前記第1発光層との間、及び、前記第1発光層と前記第2電極との間のうち少なくとも何れかに設けられ、導電性を有する、請求項3に記載の表示装置。
  5.  前記第1導光層は前記第1発光層より屈折率が低い、請求項3又は4に記載の表示装置。
  6.  前記第1導光層は、順に積層された複数の層を有し、
     前記複数の層は、前記第1発光層に最も近い層から、前記第1発光層に最も遠い層へかけて、屈折率が順に小さく、
     前記複数の層のうち、前記第1発光層に最も近い層の屈折率は、前記第1発光層の屈折率以下である、請求項3~5の何れか1項に記載の表示装置。
  7.  前記基板と前記第1電極との間に設けられ、前記第1発光層からの光を反射する第3反射層を備える、請求項1~6の何れか1項に記載の表示装置。
  8.  前記第1電極及び前記第2電極のうち少なくとも一方は、島状に形成されており、
     さらに、前記出光部を含み、前記第1電極及び前記第2電極のうち島状に形成された電極の縁と重なって枠状に形成された隔壁部を有し、
     前記第1発光層は、平面視において、前記隔壁部に周囲を囲まれた内部の領域である発光領域を有し、
     平面視において、前記第1開口部は、前記発光領域における少なくとも1辺に沿って設けられている、請求項1~7の何れか1項に記載の表示装置。
  9.  平面視において、前記発光領域は、第1辺と、前記第1辺に隣接する第2辺及び第3辺とを有し、
     前記第1開口部は前記第1辺に沿って設けられ、
     前記第1辺と前記第2辺とが成す角度、及び、前記第1辺と前記第3辺とが成す角度は、それぞれ90度より小さい、請求項8に記載の表示装置。
  10.  前記第3反射層は、前記第1電極と対向する面に設けられた複数の第1凹凸部を有する、請求項7に記載の表示装置。
  11.  前記出光部は、さらに、前記第2反射層上に設けられて前記第2反射層が反射した光を透過し、平面視において前記第1開口部と重なる面に設けられた複数の第2凹凸部を含む透過部を有する、請求項1~10の何れか1項に記載の表示装置。
  12.  前記第3反射層は、前記第1電極と対向する面に設けられた複数の第1凹凸部を有し、
     前記出光部は、さらに、前記第2反射層上に設けられて前記第2反射層が反射した光を透過し、平面視において前記第1開口部と重なる面に設けられた複数の第2凹凸部を含む透過部を有し、
     前記複数の第1凹凸部における隣接する凸部間の距離は、前記複数の第2凹凸部における隣接する凸部間の距離より大きい、請求項7に記載の表示装置。
  13.  前記複数の第2凹凸部における隣接する凸部間の距離は、前記第1発光層からの光の波長の長さ以下である、請求項12に記載の表示装置。
  14.  平面視において、前記第1開口部は、前記発光領域の周囲を囲っている、請求項8に記載の表示装置。
  15.  さらに、平面視において前記第1発光層と重なって設けられ、前記第1発光層が出射する第1色の光とは異なる第2色の光を出射する第2発光層と、
     平面視において前記第1発光層及び前記第2発光層と重なって設けられ、前記第1色の光、及び、前記第2色の光とは異なる第3色の光を出射する第3発光層とを有する、請求項1~14の何れか1項に記載の表示装置。
  16.  さらに、前記第2発光層と、前記第3発光層との間に設けられ、前記第2色の光、及び、前記第3色の光のうち少なくとも一方を、前記出光部へ導く第2導光層を備える、請求項15に記載の表示装置。
  17.  前記第1反射層の表面は鏡面である、請求項1~16の何れか1項に記載の表示装置。
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