WO2023233231A1 - 電子機器 - Google Patents

電子機器 Download PDF

Info

Publication number
WO2023233231A1
WO2023233231A1 PCT/IB2023/055098 IB2023055098W WO2023233231A1 WO 2023233231 A1 WO2023233231 A1 WO 2023233231A1 IB 2023055098 W IB2023055098 W IB 2023055098W WO 2023233231 A1 WO2023233231 A1 WO 2023233231A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
light
light emitting
lens
display panel
Prior art date
Application number
PCT/IB2023/055098
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
廣瀬丈也
池田寿雄
初見亮
中村太紀
塚本洋介
Original Assignee
株式会社半導体エネルギー研究所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社半導体エネルギー研究所 filed Critical 株式会社半導体エネルギー研究所
Publication of WO2023233231A1 publication Critical patent/WO2023233231A1/ja

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/02Viewing or reading apparatus
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00Details of television systems
    • H04N5/64Constructional details of receivers, e.g. cabinets or dust covers
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00Electroluminescent light sources
    • H05B33/02Details
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00

Definitions

  • One embodiment of the present invention relates to an electronic device having an optical device.
  • one embodiment of the present invention is not limited to the above technical field.
  • the technical field of one embodiment of the invention disclosed in this specification and the like relates to products, methods, or manufacturing methods.
  • one aspect of the present invention relates to a process, machine, manufacture, or composition of matter. Therefore, more specifically, the technical fields of one embodiment of the present invention disclosed in this specification include semiconductor devices, display devices, liquid crystal display devices, light-emitting devices, lighting devices, power storage devices, storage devices, imaging devices, and the like.
  • An example may be a method of operation or a method of manufacturing them.
  • a semiconductor device refers to any device that can function by utilizing semiconductor characteristics.
  • a transistor and a semiconductor circuit are one embodiment of a semiconductor device.
  • storage devices, display devices, imaging devices, and electronic devices may include semiconductor devices.
  • typical display devices that can be applied to the display panel include display devices that include a liquid crystal element, organic EL (Electro Luminescence) elements, light emitting diodes (LEDs), and the like.
  • display devices that include a liquid crystal element, organic EL (Electro Luminescence) elements, light emitting diodes (LEDs), and the like.
  • a display device equipped with an organic EL element does not require a backlight, which is required in a liquid crystal display device, and therefore a display device that is thin, lightweight, high contrast, and consumes low power can be realized.
  • a display device using an organic EL element is described in Patent Document 1.
  • Electronic equipment applied to VR, AR, etc. is a type of wearable device, and is desired to be small in order to improve portability and wearability. Therefore, such electronic equipment is preferably compatible with the naked eye, and a diopter adjustment mechanism is used in the optical equipment. Diopter adjustment can be performed, for example, by changing the spacing between elements constituting the optical device.
  • optical equipment since optical equipment includes a plurality of lenses, a considerable amount of distortion occurs, causing a straight line to appear curved.
  • This distortion can be corrected by using an image deformed in a direction opposite to the direction of deformation due to the aberration. For example, if a pincushion-shaped distortion aberration occurs in which the visually recognized image is deformed so that it is constricted, the distortion can be corrected by using an image that has been corrected so that it bulges out into a barrel shape.
  • one object of one embodiment of the present invention is to provide an electronic device that can visually recognize an image with little distortion regardless of the diopter.
  • one of the purposes is to provide a thin and lightweight electronic device.
  • one of the purposes is to provide an electronic device with high quality visually recognized images.
  • one of the purposes is to provide a new electronic device.
  • One aspect of the present invention relates to an electronic device with little distortion.
  • One aspect of the present invention includes a display panel, a first lens, and a position adjustment mechanism, and the optical axis of the first lens intersects perpendicularly to the display portion of the display panel and is changed by the position adjustment mechanism.
  • This electronic device has a function of changing the size and distortion rate of an image displayed on a display section according to the distance between the first lens and the display section.
  • the position adjustment mechanism can have a cylindrical cam.
  • the position adjustment mechanism can include a stepping motor.
  • the position sensor mechanism can include a position sensor.
  • the position sensor can have a function of detecting the position of the first lens.
  • the display panel includes an organic EL element.
  • the electronic device further includes a linear polarizing plate, a first retardation plate, a half mirror, a second lens, a second retardation plate, and a reflective polarizing plate, and includes a display panel, a linear The polarizing plate, the first retardation plate, the half mirror, the second lens, the second retardation plate, the reflective polarizing plate, and the first lens are arranged in this order so that each has an overlapping area. I can do it.
  • the second lens is closer to the display panel than the first position. It is preferable that the size of the image displayed on the display unit be smaller than 1 and the distortion rate be larger than 1 when the image is in the position.
  • the image displayed on the display unit can be a rectangular image distorted into a barrel shape.
  • an electronic device that can visually recognize an image with little distortion regardless of diopter.
  • a thin and lightweight electronic device can be provided.
  • new electronic equipment can be provided.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a display device and optical equipment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the optical equipment.
  • 3A to 3C are diagrams illustrating the position of a virtual image in the optical system.
  • FIGS. 4A to 4C are diagrams illustrating the angle of incidence of a virtual image with respect to the eye.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating distortion aberration.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a corrected image and a visually recognized image for the lens position.
  • FIG. 7A is a diagram illustrating an effective area of an image.
  • FIG. 7B is a diagram illustrating the definition of image size.
  • FIG. 7C is a diagram illustrating the definition of image distortion rate.
  • FIGS. 8A and 8B are diagrams illustrating the position adjustment mechanism.
  • FIGS. 9A and 9B are diagrams illustrating the position adjustment mechanism.
  • FIGS. 10A and 10B are diagrams illustrating the position adjustment mechanism.
  • FIGS. 11A to 11C are diagrams illustrating automatic adjustment of diopter.
  • FIG. 12A is a block diagram illustrating the electronic device.
  • FIG. 12B is a flowchart illustrating generation and display of a corrected image.
  • 13A to 13C are diagrams illustrating a display device.
  • 14A and 14B are diagrams illustrating a glasses-type device.
  • 15A to 15C are diagrams illustrating configuration examples of a display panel.
  • 16A and 16B are diagrams illustrating a configuration example of a display panel.
  • FIGS. 17A to 17F are diagrams illustrating configuration examples of pixels.
  • FIGS. 18A and 18B are diagrams illustrating a configuration example of a display panel.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a configuration example of a display panel.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating a configuration example of a display panel.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating a configuration example of a display panel.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating a configuration example of a display panel.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a configuration example of a display panel.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating a configuration example of a display panel.
  • FIG. 25 is a diagram illustrating a configuration example of a display panel.
  • 26A to 26F are diagrams illustrating configuration examples of a light emitting device.
  • 27A to 27C are diagrams illustrating configuration examples of a light emitting device.
  • the element may be composed of a plurality of elements as long as there is no functional inconvenience.
  • a plurality of transistors that operate as switches may be connected in series or in parallel.
  • the capacitor may be divided and placed at multiple positions.
  • one conductor may have multiple functions such as wiring, electrodes, and terminals, and in this specification, multiple names may be used for the same element.
  • elements may actually be connected via one or more conductors. In this specification, such a configuration is also included in the category of direct connection.
  • One embodiment of the present invention is an electronic device such as a goggle-type device or a glasses-type device, which includes a display device and an optical device.
  • the optical device has a position adjustment mechanism, and the diopter can be adjusted by moving a specific lens closer to or farther away from the display panel.
  • the display device displays a corrected image in which the original image is distorted into a barrel shape in order to correct pincushion distortion of the lens.
  • the correction amount (image size and distortion rate) of the corrected image changes depending on the position of the lens moved by the position adjustment mechanism. Therefore, even if the position of the lens is moved to adjust the diopter, the image can be appropriately corrected, and the quality of the visually recognized image can be improved.
  • an electronic device has a configuration in which a plurality of optical components are combined.
  • a device in which the configuration is housed in a housing is also simply called a lens. It is also sometimes called a pancake lens because of its thin shape.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a display device and an optical device that can be used in an electronic device according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the display device 30 and the optical device 40 are spaced apart so that they have regions that overlap with each other.
  • the user can view the image displayed on the display device 30 by bringing the eye 10 close to the optical device 40. Since the user views the image with the viewing angle widened by the optical device 40, the user can experience a sense of immersion and realism.
  • a position adjustment mechanism 50 is connected to a part of the optical device 40 .
  • the position adjustment mechanism 50 can change the distance between elements of the optical device 40. This makes it possible to adjust the diopter, so that even if the user is myopic, for example, the user can clearly see the image. Note that the position adjustment mechanism 50 can also be used to change the distance between the display section of the display device 30 and a specific element included in the optical device 40.
  • the display device 30 has a configuration in which a display panel 31, a linear polarizing plate 32 (indicated by a broken line), and a retardation plate 33 (indicated by a broken line) are arranged so as to have an overlapping region with each other.
  • the first surface is one surface that each element has, and the second surface means the surface opposite to the first surface.
  • the first surface of the linear polarizing plate 32 is close to the display section 34 of the display panel 31, and the second surface of the linear polarizing plate 32 is close to the first surface of the retardation plate 33. They can be arranged in close proximity.
  • the combination of the linearly polarizing plate 32 and the retardation plate 33 is also called a circularly polarizing plate that converts non-polarized light into circularly polarized light.
  • the linear polarizing plate 32 and the retardation plate 33 do not have to be elements of the display device 30, and may be provided between the display device 30 (display panel 31) and the optical device 40. Alternatively, it may be placed as an element of the optical device 40 on the light incident surface side of the optical device 40 (on the incident surface side of the half mirror 41). Alternatively, the linear polarizing plate 32 may be an element of the display device 30 and the retardation plate 33 may be an element of the optical device 40.
  • FIG. 1 illustrates a corrected image in which a rectangular original image is distorted into a barrel shape in order to correct pincushion distortion of the optical device 40.
  • One aspect of the present invention is to use the position adjustment mechanism 50 to change the amount of correction of the corrected image in accordance with the degree of distortion that changes when the distance between elements included in the optical device 40 is changed. Therefore, even if the diopter is adjusted, an appropriate image with little distortion can be viewed.
  • the optical device 40 has a region where a half mirror 41, a lens 42, a retardation plate 43, a reflective polarizing plate 44, and a lens 45 overlap with each other. Furthermore, the optical axes 46 of the lenses 42 and 45 are arranged to intersect perpendicularly to the display section 34 of the display panel 31. Note that "perpendicular" refers to a state in which two straight lines form an angle of 85° or more and 95° or less. Here, one of the two straight lines points to the optical axis 46 of the lenses 42 and 45, and the other one points to a straight line parallel to the display section 34 (display surface).
  • a configuration may be adopted in which the first surface of the half mirror 41 is close to the first surface of the lens 42. Further, the first surface of the reflective polarizing plate 44 may be close to the first surface of the retardation plate 43, and the first surface of the lens 45 may be close to the second surface of the reflective polarizing plate 44. can.
  • the half mirror 41 and the lens 42 may be placed apart from each other.
  • FIG. 1 illustrates a configuration in which the lens 42 and the retardation plate 43 are placed apart from each other, they may be placed close to each other.
  • the wavelength of the light to be used (for example, the wavelength range of visible light or the wavelength range from blue light to red light) must be transparent. It is preferable to bond the elements together using an optical adhesive that has a high index and is free of specific polarization absorption and birefringence.
  • one element may be formed in contact with the other element using a method such as coating instead of bonding.
  • one element and the other element may be arranged so that they are in contact with each other without providing an adhesive or the like between them. Alternatively, a gap may be provided between the two.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an optical device according to one embodiment of the present invention, and a part of the optical path is shown with a broken line. Also, for clarity, some elements that are shown in close proximity in FIG. 1 are shown spaced apart. Note that the effects of one embodiment of the present invention can also be obtained by arranging each element of the display device 30 and the optical device 40 apart from each other as shown in FIG. 2 .
  • a part of the light emitted from the display panel 31 passes through the linearly polarizing plate 32 , the retardation plate 33 , the half mirror 41 , the lens 42 and the retardation plate 43 , and is reflected by the reflective polarizing plate 44 .
  • the light reflected by the reflective polarizing plate 44 passes through the retardation plate 43 and the lens 42, and is reflected again by the half mirror 41.
  • the light reflected by the half mirror 41 passes through the lens 42, the retardation plate 43, the reflective polarizing plate 44, and the lens 45, and enters the eye 10.
  • a liquid crystal panel having a liquid crystal element As the display panel 31, a liquid crystal panel having a liquid crystal element, an organic EL panel having an organic EL element, an LED panel having micro LEDs, or the like can be used. In particular, it is preferable to use an organic EL panel that is self-luminous and can easily form a high-definition display section.
  • a micro LED refers to a light emitting diode with a chip area of 10,000 ⁇ m 2 or less.
  • the LED panel is not limited to micro LEDs, and for example, light emitting diodes (also referred to as mini LEDs) with a chip area larger than 10000 ⁇ m 2 and less than 1 mm 2 may be used.
  • the linear polarizing plate 32 can extract one linearly polarized light from the light vibrating in all directions of 360 degrees. Note that in this embodiment, the explanation will be given assuming that the transmission axis of the linearly polarizing plate 32 is 0°, but 0° does not mean an absolute value but a reference value. That is, the polarization plane of the linearly polarized light extracted by the linearly polarizing plate 32 is treated as 0°. Therefore, for example, 90° linearly polarized light in this embodiment means linearly polarized light obtained by rotating the polarization plane of linearly polarized light extracted by the linear polarizing plate 32 by 90°.
  • the retardation plate 33 has a function of converting linearly polarized light into circularly polarized light.
  • a ⁇ /4 plate (1/4 wavelength plate) is used as the retardation plate 33.
  • the delay axis of the ⁇ /4 plate is set at 45° with respect to the axis of the linearly polarized light emitted from the linearly polarizing plate 32, and the ⁇ /4 plate is overlapped with the linearly polarized light, circularly polarized light rotates to the right (right-handed circularly polarized light).
  • the delay axis of the ⁇ /4 plate is set at ⁇ 45° with respect to the axis of the linearly polarized light emitted from the linearly polarizing plate 32 and the ⁇ /4 plate is overlapped with the linearly polarized light, it becomes counterclockwise circularly polarized light (left-handed circularly polarized light).
  • either right-handed circularly polarized light or left-handed circularly polarized light may be used as long as the combination with the characteristics of the reflective polarizing plate 44 described later is appropriate.
  • the half mirror 41 may have a configuration in which an optical glass or an optical resin material with high visible light transmittance is used as the substrate 41a, and a surface provided with a metal film or a dielectric film is the reflective surface 41b.
  • the transmittance and reflectance of the half mirror 41 for visible light can each be about 50%, for example, and it is preferable that one of the transmittance and reflectance is 40% or more and 60% or less.
  • the reflective surface 41b of the half mirror 41 has a positive refractive power in order to focus the light in the direction of the eye 10. Therefore, the substrate 41a preferably has a concave curved surface, and the reflective surface 41b is preferably formed on the concave curved surface.
  • the substrate 41a has a first surface as a convex curved surface and a second surface as a concave curved surface in a cross-sectional view, and the radius of curvature of the first surface is larger than the radius of curvature of the second surface.
  • the first surface and the second surface may have the same radius of curvature and may have a shape that does not form a lens.
  • a reflective surface 41b may be provided on the first surface of the substrate 41a.
  • the substrate 41a may have a flat shape, and the reflective surface 41b may be provided on the flat surface.
  • a convex lens can be used as the lens 42.
  • FIG. 2 shows an example in which a plano-convex lens is used as the lens 42, the present invention is not limited to this.
  • the lens 42 may be composed of a plurality of plano-convex lenses.
  • the lens 42 may be a biconvex lens.
  • the lens 42 may be a combination of lenses selected from a biconvex lens, a plano-convex lens, a biconcave lens, a plano-concave lens, a convex meniscus lens, and a concave meniscus lens.
  • the lens 42 is not limited to a spherical lens, but may be an aspherical lens.
  • the same lens as the lens 42 can be used for the lens 45 as well.
  • the optical device 40 may be provided with lenses other than the lenses 42 and 45.
  • the retardation plate 43 has a function of reversibly converting linearly polarized light and circularly polarized light.
  • a ⁇ /4 plate (1/4 wavelength plate) can be used as the retardation plate 43.
  • the reflective polarizing plate 44 can transmit linearly polarized light that coincides with the transmission axis, and can reflect linearly polarized light that is orthogonal to the transmission axis.
  • a wire grid polarizing plate or a dielectric multilayer film can be used as the reflective polarizing plate.
  • the linear polarizing plate 32 Light emitted from the display panel 31 and vibrating in all directions of 360° is incident on the linear polarizing plate 32 .
  • the transmission axis of the linearly polarizing plate 32 is 0°, and 0° linearly polarized light is emitted from the linearly polarizing plate 32.
  • the 0° linearly polarized light emitted from the linearly polarizing plate 32 is converted into right-handed circularly polarized light by the retardation plate 33 .
  • the right-handed circularly polarized light emitted from the retardation plate 33 passes through the half mirror 41 and enters the lens 42 .
  • the right-handed circularly polarized light emitted from the lens 42 enters the retardation plate 43 and is converted into 0° linearly polarized light.
  • the 0° linearly polarized light emitted from the retardation plate 43 is reflected by the reflective polarizing plate 44 whose reflection axis is 0°, enters the retardation plate 43, and is converted into right-handed circularly polarized light.
  • the right-handed circularly polarized light emitted from the retardation plate 43 is transmitted through the lens 42, reflected by the half mirror 41, and reversed into left-handed circularly polarized light.
  • the left-handed circularly polarized light that has been inverted by the half mirror 41 passes through the lens 42, enters the retardation plate 43, and is converted into 90° linearly polarized light.
  • the 90° linearly polarized light emitted from the retardation plate 43 passes through the reflective polarizing plate 44 with a transmission axis of 90° and the lens 45, and enters the eye 10.
  • right-handed circularly polarized light is used as the light that passes through the half mirror 41 and enters the lens 42, but left-handed circularly polarized light may also be used.
  • 3A to 3C are diagrams illustrating the position of the virtual image in the optical system.
  • the lens 42 of the optical device 40 shown in FIG. 2 light is reflected by the elements before and after the lens 42, so the light passes through the lens multiple times. This is the same as having a plurality of lenses arranged on the optical path.
  • the position of the virtual image will be explained when one lens is used and when two lenses are used.
  • FIG. 3A is a diagram illustrating the position of a virtual image when one lens is used.
  • F1 is the focal point of the lens L1
  • a line in which the optical path BM1 of the light that is parallel to the light source A and travels to the focal point F1 on the right side of the lens L1 is extended to the left side of the lens L1, and the light that travels from the light source A to the center of the lens L1
  • the position of the virtual image B is the intersection of the optical path BM2 with a line (indicated by a broken line) extending to the left side of the lens L1.
  • FIG. 3B shows a configuration in which the lens L2 is placed at a certain position on the right side of the lens L1.
  • F2 is the focal point of lens L2.
  • the lens L2 consider the virtual image B of the lens L1 as a light source.
  • the virtual image C1 of the lens L2 is located relatively far from the lens L1.
  • FIG. 3C assume that only the lens L2 is moved closer to the lens L1 from the state shown in FIG. 3B. At this time, the position of the virtual image C2 of the lens L2 moves closer to the lens L1 than the position of the virtual image C1.
  • FIGS. 3B and 3C show an example in which the lens L2 is moved to change the position of the virtual image, the lens L1 may also be moved.
  • S1 is the distance from the center of the lens L to the virtual image C1
  • S2 is the distance from the center of the lens to the imaging position
  • F is the focal point of the lens L.
  • the light enters the eye at a certain distance from the lens L, but as shown in FIG. 4A, since S4>S2, the light of the virtual image C2 is smaller than the incident angle ( ⁇ C1 ) of the light of the virtual image C1. It can be seen that the incident angle ( ⁇ C2 ) of ⁇ C2 becomes small.
  • the angle of incidence ( ⁇ C1 ) with respect to the eye 10 is relatively large.
  • the refractive power of the cornea and crystalline lens is greater than in the case of emmetropia, or the ocular axis is longer than in the case of emmetropia, so it cannot be adjusted so that the image is formed on the retina 11, and the image is focused in front of the retina 11. Image. Therefore, the image appears blurry.
  • the incident angle ( ⁇ C2 ) of the virtual image C2 located relatively close to the lens L is relatively small and becomes close to parallel light, so the incident angle to the eye 10 is smaller than that of the virtual image C1. also becomes smaller ( ⁇ C2 ⁇ C1 ). Therefore, since the image forming position is farther away than in the case of FIG. 4B, even in the case of myopia, the image can be formed on the retina 11, and the blurring of the image is corrected.
  • the diopter can be adjusted by changing the distance between the elements included in the optical device 40.
  • the distance between the elements included in the optical device 40 Note that although an example has been described above to accommodate myopia, it is also possible to accommodate farsightedness by changing the distance between the elements, contrary to the above.
  • Distortion aberration is a phenomenon that appears strongly at the periphery of the imaging plane, and a rectangular shape is distorted into a barrel or pincushion shape. This is because the image magnification at the center of the convex lens changes and the image magnification at the periphery, and the change in magnification appears as image distortion.
  • Distortion changes depending on the position of the aperture that adjusts the amount of light, and if the aperture is closer to the image than the lens, it becomes a positive distortion (pincushion type). Conversely, if the aperture is closer to the object (light source) than the lens, negative distortion (barrel shape) will occur.
  • the aperture can be considered to be near the pupil of the eye 10. Therefore, as shown in FIG. 5, when the display image on the display panel is a rectangular image (without correction), the image viewed through the lens has a pincushion shape. In such a case, if the display image is transformed into a barrel-shaped image (with correction), a rectangular image can be visually recognized.
  • distortion is an aberration unique to the optical system, and the degree of distortion changes by adjusting the diopter by moving the lens position as described above. In other words, a corrected image created according to a certain lens position will no longer have a sufficient correction contribution at other lens positions.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a corrected image assumed from the simulation results using some elements of the optical device 40 shown in FIG. FIG. Note that optical design analysis software CODE V manufactured by Synopsys was used for the simulation.
  • pincushion distortion aberration occurs in the optical device 40, and the displayed image is illustrated as a barrel-shaped image obtained by correcting a rectangular image.
  • the size and distortion rate of the corrected image are set to 1, with the image correction amount when the distance between the lens 42 and the lens 45 is D2 shown in the middle part of FIG. 6 as a reference.
  • the size of an image means the size of an effective area that makes sense of the image.
  • an area 82 that is displayed in black outside the corrected image near the end of the display unit 80 is not included in the valid area 83.
  • the size of the image can be expressed as, for example, the length a between opposite sides of the effective area 83, the length b of the diagonal of a rectangle inscribed in the effective area 83, or the area s of the effective area 83. Yes (see Figure 7B).
  • the distortion rate can be, for example, the ratio (d/c) of the length of the string to the arrow height d (distance between the center of the string and the center of the arc), and the larger the value, the more The distortion increases (see Figure 7C). Note that the shape of the distortion is not limited to a circular arc.
  • the size of the corrected image (IMA1) is larger than 1 and the distortion rate is smaller than 1. Shape. Note that the position of the lens 45 can be said to be farther from the display panel 31 than in the case shown in the middle row of FIG.
  • the position of the lens 45 is closer to the display panel 31 than in the case shown in the middle part of FIG.
  • the position of the visually recognized virtual image becomes closer to the eye 10. Therefore, by reducing the size of the corrected image as the distance between the lens 42 and the lens 45 becomes closer, the size of the visually recognized image can be made the same regardless of the position of the lens 42. Furthermore, since IMA1, IMA2, and IMA3 have different distortion rates, they do not have similar shapes.
  • FIG. 8A and 8B are diagrams illustrating an example of the position adjustment mechanism 50 of the form shown in FIG. 1.
  • 8A shows a state in which the lens 45 is in the front (a position close to the eye 10, see the upper part of FIG. 6)
  • FIG. 8B shows a state in which the lens 45 is in the rear (a position far from the eye 10, see the lower part in FIG. 6).
  • the position adjustment mechanism 50 shown in FIGS. 8A and 8B includes a cylinder 51, a pin 52, and a cylindrical cam 53, and can move the position of the lens 45. Moreover, it has a position sensor 54, and can indirectly detect the position of the lens 45.
  • the lens 45 is fixed to the inside of the cylinder 51, and the pin 52 and the ring 56 are fixed to the outside of the cylinder 51. Note that the ring 56 may be a part of the cylinder 51.
  • the pin 52 By fixing the cylindrical cam 53 and rotating the ring 56, the pin 52 can be moved along a groove provided diagonally on the side surface of the cylindrical cam 53. That is, by rotating the ring 56, the cylinder 51 and the lens 45 fixed to the pin 52 can be moved in the front-back direction.
  • the position sensor 54 can detect the position of the end of the cylinder 51, for example. Since the relative position of the end of the cylinder 51 and the lens 45 does not change, the position of the lens 45 can be indirectly detected by detecting the position of the end of the cylinder 51. Note that the position of the pin 52 or a marker provided on the surface of the cylinder 51 may be detected by the position sensor 54.
  • a contact type sensor can also be used as the position sensor 54.
  • the position adjustment mechanism for moving the lens 45 may have the form shown in FIG. 9A.
  • a cylinder 62 having a lens 45 fixed therein is connected via a support 61 to the position adjustment mechanism 60 shown in FIG. 9A. Note that the cylinder 62 may be directly connected to the position adjustment mechanism 60 without using the support 61.
  • a rack and pinion type mechanism can be used as the position adjustment mechanism 60.
  • the support column 61 is fixed to a rack 63, and the rack 63 can be slid by rotating a pinion 64.
  • a knob 66 is connected to the shaft 65 of the pinion 64.
  • a marker 55 is provided on the rack 63, and by detecting the marker with the position sensor 54, the position of the lens 45 can be indirectly detected.
  • the marker 55 may be provided on the shaft 65.
  • the position of the lens 45 may be indirectly detected by detecting the teeth of the rack 63 or the pinion 64.
  • any of the sensors described above can be used as the position sensor 54.
  • FIG. 9B shows a mode in which the knob 66 is manually rotated
  • a stepping motor 67 may be connected to the shaft 65 as shown in FIG. 10A. Since the rotation angle of the stepping motor 67 can be controlled by pulse signals, the position can be adjusted accurately. Further, when using the stepping motor 67, the position sensor 54 can be omitted.
  • a ball screw type mechanism may be used as the position adjustment mechanism 60, as shown in FIG. 10B.
  • the support column 61 is fixed to a nut 85, and the nut 85 can be slid by rotating the screw shaft 84.
  • a stepping motor 67 can be connected to the screw shaft 84, allowing accurate position adjustment.
  • the user can adjust the diopter by operating buttons, etc., and can also store the lens position at that time. If the position of the lens is registered as account information, for example, by logging into the electronic device, the diopter can be set without the user having to adjust the diopter.
  • the diopter adjustment operation may be performed automatically.
  • a light source 86 is arranged so that light is irradiated onto the eye 10 through a lens 45 that performs position adjustment, and a light sensor 87 can detect light reflected from the retina 11.
  • FIG. 11A shows a state in which the diopter is not adjusted
  • FIG. 11B shows a state in which the diopter is adjusted.
  • FIG. 11C shows the relationship between lens position and reflected light intensity.
  • the intensity of the reflected light is at its maximum (at the position shown in FIG. 11B), it can be considered that an image is formed on the retina 11 (reflective surface). Therefore, the diopter adjustment is completed by detecting the position where the intensity of the reflected light is maximum.
  • infrared light is invisible, and the diopter adjustment operation can be performed without being visually recognized.
  • FIG. 12A is a block diagram illustrating some elements of an electronic device according to one embodiment of the present invention.
  • the electronic device includes a control circuit 35, an arithmetic circuit 36, a communication device 37, a storage device M1, a storage device M2, and the like. These elements will be explained using a flowchart for generating and displaying a corrected image shown in FIG. 12B.
  • the lens position of the optical device 40 is determined according to the diopter of the user of the electronic device (S1).
  • the control circuit 35 reads lens position information from the optical device 40 (S2), and reads correction coefficients according to the lens position from a look-up table (LUT) stored in the storage device M2 (S3).
  • the control circuit 35 also reads image data to be displayed from the storage device M1 (S4).
  • the arithmetic circuit 36 generates corrected image data from the read correction coefficients and image data (S5), and displays the corrected image on the display device 30 (S6).
  • image data can be input from the outside to the storage device M1 via the communication device 37. Further, the corrected image data generated by the arithmetic circuit 36 may be once stored in the storage device M1, read out from the storage device M1, and displayed on the display device 30.
  • the correction coefficient is read out from the LUT stored in the storage device M2, but the function stored in the storage device M2 and the information on the lens position in the optical device 40 are read out, and the arithmetic circuit 36
  • the correction coefficient may be calculated using
  • FIG. 13A is a diagram illustrating a display panel 31 included in an electronic device according to one embodiment of the present invention.
  • the display panel 31 includes a pixel array 74, a circuit 75, and a circuit 76.
  • Pixel array 74 has pixels 70 arranged in column and row directions.
  • Pixel 70 can have multiple sub-pixels 71.
  • the subpixel 71 has a function of emitting light for display.
  • the subpixel 71 has a light emitting device that emits visible light.
  • an EL element such as an OLED (Organic Light Emitting Diode) or a QLED (Quantum-dot Light Emitting Diode).
  • the light-emitting substances included in the EL element include a substance that emits fluorescence (fluorescent material), a substance that emits phosphorescence (phosphorescent material), and a substance that exhibits thermally activated delayed fluorescence (thermally activated delayed fluorescence (TADF) material). ), inorganic compounds (such as quantum dot materials), etc.
  • an LED such as a micro LED (Light Emitting Diode) can also be used.
  • the circuit 75 and the circuit 76 are driver circuits for driving the subpixel 71.
  • the circuit 75 can function as a source driver circuit, and the circuit 76 can function as a gate driver circuit.
  • a shift register circuit or the like can be used for the circuit 75 and the circuit 76.
  • the circuit 75 and the circuit 76 may be provided on the layer 77, the pixel array 74 may be provided on the layer 78, and the layers 77 and 78 may overlap. With this configuration, a display device with a narrow frame can be formed.
  • the driver circuit in the lower layer of the pixel array 74, the wiring length can be shortened and the wiring capacitance can be reduced. Therefore, a display panel that can operate at high speed and with low power consumption can be provided.
  • the pixel array 74 can be partially driven. For example, partial image data of the pixel array 74 can be rewritten. Furthermore, the pixel array 74 can be operated at partially different operating frequencies.
  • circuit 75 and the circuit 76 shown in FIG. 13B are merely examples, and can be changed as appropriate. Furthermore, part of the circuit 75 and the circuit 76 can be formed in the same layer as the pixel array 74. Further, the layer 77 may be provided with circuits such as a memory circuit, an arithmetic circuit, and a communication circuit.
  • the layer 77 is provided on a single crystal silicon substrate
  • the circuit 75 and the circuit 76 are formed by transistors having silicon in the channel formation region (hereinafter referred to as Si transistors)
  • the pixels included in the pixel array 74 provided in the layer 78 are
  • the circuit can be formed using a transistor having a metal oxide in a channel formation region (hereinafter referred to as an OS transistor).
  • the OS transistor can be formed of a thin film, and can be formed by stacking it on a Si transistor.
  • a layer 79 in which an OS transistor is provided between the layer 77 and the layer 78 may be provided.
  • a part of the pixel circuit included in the pixel array 74 can be provided in the layer 79 using an OS transistor.
  • part of the circuit 75 and the circuit 76 can be provided using OS transistors.
  • some of the circuits that can be provided in the layer 77, such as a memory circuit, an arithmetic circuit, and a communication circuit, can be provided with OS transistors.
  • FIG. 14A and 14B are diagrams showing an example of a glasses-type device having the display device 30 and the optical device 40 shown in FIG. 1.
  • a combination of the display device 30 and the optical device 40 is represented by a broken line as a display unit 92.
  • the glasses-type device has two sets of display units 92, and may be called VR glasses or the like depending on the application.
  • the two sets of display units 92 are assembled into the housing 90 so that the surfaces of the lenses 45 are exposed on the inside.
  • One display unit 92 is for the right eye, and the other display unit 92 is for the left eye, and by displaying an image corresponding to parallax on each display unit 92, a three-dimensional effect of the image can be felt.
  • the housing 90 or the band 91 may be provided with an input terminal and an output terminal.
  • a cable for supplying a video signal from a video output device or the like or power for charging a battery provided in the housing 90 can be connected to the input terminal.
  • the output terminal functions as, for example, an audio output terminal, to which earphones, headphones, etc. can be connected. Note that if the configuration is such that audio data can be output via wireless communication, or if audio is output from an external video output device, the audio output terminal may not be provided.
  • a wireless communication module may be provided inside the housing 90 or the band 91.
  • the wireless communication module performs wireless communication, and the content to be viewed can be downloaded and stored in the storage module. This allows users to watch downloaded content offline whenever they want.
  • a line of sight detection sensor may be provided within the housing 90.
  • display operation buttons such as power on, power off, sleep, volume adjustment, channel change, menu display, selection, decision, return, etc.
  • operation buttons such as video playback, stop, pause, fast forward, fast backward. Each operation can be performed by visually confirming the corresponding operation button.
  • the electronic device 40 of one embodiment of the present invention can be small, thin, consume low power, and have high reliability.
  • This embodiment mode can be implemented by appropriately combining at least a part of it with other embodiment modes described in this specification.
  • One embodiment of the present invention is a display panel including a light-emitting element (also referred to as a light-emitting device).
  • the display panel has two or more pixels that emit light of different colors. Each pixel has a light emitting element. Each light emitting element has a pair of electrodes and an EL layer between them.
  • the light emitting device is preferably an organic EL device (organic electroluminescent device). Two or more light emitting elements that emit light of different colors each have an EL layer containing a different light emitting material.
  • a full-color display panel can be realized by having three types of light emitting elements that each emit red (R), green (G), or blue (B) light.
  • each layer containing at least a light emitting material (light emitting layer) into an island shape.
  • a method is known in which an island-shaped organic film is formed by a vapor deposition method using a shadow mask such as a metal mask.
  • a shadow mask such as a metal mask.
  • island-like organic Since the shape and position of the film deviate from the design, it is difficult to achieve high definition and a high aperture ratio of the display panel. Also, during vapor deposition, the outline of the layer may become blurred and the thickness at the edges may become thinner.
  • the thickness of the island-shaped light emitting layer may vary depending on the location. Furthermore, when manufacturing a large-sized, high-resolution, or high-definition display panel, there is a concern that the manufacturing yield will be low due to low dimensional accuracy of the metal mask and deformation due to heat or the like. Therefore, measures have been taken to artificially increase the definition (also called pixel density) by adopting special pixel arrangement methods such as pen tile arrangement.
  • the term “island-like” refers to a state in which two or more layers formed using the same material in the same process are physically separated.
  • an island-shaped light emitting layer indicates that the light emitting layer and an adjacent light emitting layer are physically separated.
  • an EL layer is processed into a fine pattern using a photolithography method without using a shadow mask such as a fine metal mask (FMM).
  • FMM fine metal mask
  • the EL layers can be created separately, a display panel with extremely bright colors, high contrast, and high display quality can be realized.
  • the EL layer may be processed into a fine pattern using both a metal mask and a photolithography method.
  • part or all of the EL layer can be physically divided. Thereby, it is possible to suppress leakage current between the light emitting elements via a layer commonly used between adjacent light emitting elements (also referred to as a common layer). This makes it possible to prevent crosstalk caused by unintended light emission, and to realize a display panel with extremely high contrast. In particular, a display panel with high current efficiency at low brightness can be realized.
  • One embodiment of the present invention can also be a display panel that combines a light-emitting element that emits white light and a color filter.
  • light-emitting elements having the same configuration can be applied to the light-emitting elements provided in pixels (sub-pixels) that emit light of different colors, and all the layers can be made into a common layer. Further, part or all of each EL layer may be divided by a process using a photolithography method. This suppresses leakage current through the common layer, making it possible to realize a display panel with high contrast.
  • leakage current through the intermediate layer can be effectively prevented, resulting in high brightness and high definition. , and a display panel with high contrast can be realized.
  • an insulating layer that covers at least the side surfaces of the island-shaped light emitting layer.
  • the insulating layer may cover a part of the upper surface of the island-shaped EL layer.
  • the insulating layer it is preferable to use a material that has barrier properties against water and oxygen. For example, an inorganic insulating film that does not easily diffuse water or oxygen can be used. Thereby, deterioration of the EL layer can be suppressed and a highly reliable display panel can be realized.
  • a phenomenon occurs in which the common electrode is divided by the step at the end of the EL layer (also called step breakage), and the common electrode on the EL layer may become insulated. Therefore, it is preferable to use a structure in which a local step between two adjacent light emitting elements is filled with a resin layer that functions as a planarization film (also referred to as LFP: local filling planarization).
  • LFP local filling planarization
  • FIG. 15A shows a schematic top view of a display panel 100 according to one embodiment of the present invention.
  • the display panel 100 includes, on the substrate 101, a plurality of light emitting elements 110R that exhibit red color, a plurality of light emitting elements 110G that exhibit green color, and a plurality of light emitting elements 110B that exhibit blue color.
  • the symbols R, G, and B are attached to the light emitting region of each light emitting element.
  • the light emitting elements 110R, 110G, and 110B are each arranged in a matrix.
  • FIG. 15A shows a so-called stripe arrangement in which light emitting elements of the same color are arranged in one direction.
  • the arrangement method of the light emitting elements is not limited to this, and an arrangement method such as an S stripe arrangement, a delta arrangement, a Bayer arrangement, a zigzag arrangement, etc. may be applied, and a pentile arrangement, a diamond arrangement, etc. may also be used.
  • the light-emitting element 110R, the light-emitting element 110G, and the light-emitting element 110B it is preferable to use, for example, an OLED (Organic Light Emitting Diode) or a QLED (Quantum-dot Light Emitting Diode).
  • OLED Organic Light Emitting Diode
  • QLED Quadantum-dot Light Emitting Diode
  • the light-emitting substance included in the EL element not only organic compounds but also inorganic compounds (such as quantum dot materials) can be used.
  • FIG. 15A shows a connection electrode 111C that is electrically connected to the common electrode 113.
  • the connection electrode 111C is given a potential (for example, an anode potential or a cathode potential) to be supplied to the common electrode 113.
  • the connection electrode 111C is provided outside the display area where the light emitting elements 110R and the like are arranged.
  • the connection electrode 111C can be provided along the outer periphery of the display area. For example, it may be provided along one side of the outer periphery of the display area, or may be provided over two or more sides of the outer periphery of the display area. That is, when the top surface shape of the display area is a rectangle, the top surface shape of the connection electrode 111C can be a strip shape (rectangle), an L shape, a U shape (square bracket shape), or a square shape. . Note that in this specification and the like, the top shape refers to the shape in plan view, that is, the shape seen from above.
  • FIG. 15B and 15C are schematic cross-sectional views corresponding to the dashed-dotted line A1-A2 and the dashed-dotted line A3-A4 in FIG. 15A, respectively.
  • FIG. 15B shows a schematic cross-sectional view of the light-emitting element 110R, the light-emitting element 110G, and the light-emitting element 110B
  • FIG. 15C shows a schematic cross-sectional view of the connection part 140 where the connection electrode 111C and the common electrode 113 are connected. ing.
  • the light emitting element 110R includes a pixel electrode 111R, an organic layer 112R, a common layer 114, and a common electrode 113.
  • the light emitting element 110G includes a pixel electrode 111G, an organic layer 112G, a common layer 114, and a common electrode 113.
  • the light emitting element 110B has a pixel electrode 111B, an organic layer 112B, a common layer 114, and a common electrode 113.
  • the common layer 114 and the common electrode 113 are provided in common to the light emitting element 110R, the light emitting element 110G, and the light emitting element 110B.
  • the organic layer 112R included in the light emitting element 110R includes a luminescent organic compound that emits at least red light.
  • the organic layer 112G included in the light emitting element 110G includes a luminescent organic compound that emits at least green light.
  • the organic layer 112B included in the light emitting element 110B includes a luminescent organic compound that emits at least blue light.
  • the organic layer 112R, the organic layer 112G, and the organic layer 112B can each be called an EL layer, and each has a layer (light-emitting layer) containing at least a light-emitting substance.
  • the light emitting element 110 when explaining matters common to the light emitting element 110R, the light emitting element 110G, and the light emitting element 110B, they may be referred to as the light emitting element 110.
  • constituent elements that are distinguished by alphabets such as the organic layer 112R, organic layer 112G, and organic layer 112B, when explaining matters common to these components, the symbols omitting the alphabet may be used. be.
  • the organic layer 112 and the common layer 114 can each independently have one or more of an electron injection layer, an electron transport layer, a hole injection layer, and a hole transport layer.
  • the organic layer 112 may have a stacked structure of a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer from the pixel electrode 111 side, and the common layer 114 may have an electron injection layer. .
  • the pixel electrode 111R, the pixel electrode 111G, and the pixel electrode 111B are provided for each light emitting element. Further, the common electrode 113 and the common layer 114 are provided as a continuous layer common to each light emitting element. A conductive film that is transparent to visible light is used for one of each pixel electrode and the common electrode 113, and a conductive film that is reflective is used for the other. By making each pixel electrode translucent and the common electrode 113 reflective, a bottom emission type display panel can be obtained.On the other hand, each pixel electrode is reflective and the common electrode 113 is transparent. By making it optical, it can be made into a top emission type (top emission type) display panel. Note that by making both each pixel electrode and the common electrode 113 transparent, a double-emission type (dual emission type) display panel can be obtained.
  • a protective layer 121 is provided on the common electrode 113, covering the light emitting element 110R, the light emitting element 110G, and the light emitting element 110B.
  • the protective layer 121 has a function of preventing impurities such as water from diffusing into each light emitting element from above.
  • the end of the pixel electrode 111 has a tapered shape.
  • the organic layer 112 provided along the end of the pixel electrode 111 can also have a tapered shape.
  • the coverage of the organic layer 112 provided over the end of the pixel electrode 111 can be improved.
  • the side surfaces of the pixel electrodes 111 be tapered because foreign matter (for example, also referred to as dust or particles) during the manufacturing process can be easily removed by processing such as cleaning.
  • tapeered shape refers to a shape in which at least a part of the side surface of the structure is inclined with respect to the substrate surface. For example, it is preferable to have a region where the angle between the inclined side surface and the substrate surface (also referred to as a taper angle) is less than 90°.
  • the organic layer 112 is processed into an island shape using a photolithography method. Therefore, the organic layer 112 has a shape in which the angle between the top surface and the side surface is close to 90 degrees at the end thereof.
  • organic films formed using FMM (Fine Metal Mask) etc. tend to gradually become thinner as they get closer to the edges. As a result, the top surface and side surfaces are difficult to distinguish.
  • An insulating layer 125, a resin layer 126, and a layer 128 are provided between two adjacent light emitting elements.
  • the resin layer 126 is located between two adjacent light emitting elements, and is provided so as to fill the ends of each organic layer 112 and the region between the two organic layers 112.
  • the resin layer 126 has a smooth convex upper surface shape, and the common layer 114 and the common electrode 113 are provided to cover the upper surface of the resin layer 126.
  • the resin layer 126 functions as a flattening film that fills a step between two adjacent light emitting elements. Providing the resin layer 126 prevents a phenomenon in which the common electrode 113 is separated by a step at the end of the organic layer 112 (also referred to as step breakage), and the common electrode on the organic layer 112 from being insulated. be able to.
  • the resin layer 126 can also be called LFP (Local Filling Planarization).
  • an insulating layer containing an organic material can be suitably used.
  • acrylic resin, polyimide resin, epoxy resin, imide resin, polyamide resin, polyimide amide resin, silicone resin, siloxane resin, benzocyclobutene resin, phenol resin, precursors of these resins, etc. are applied. can do.
  • an organic material such as polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl butyral, polyvinylpyrrolidone, polyethylene glycol, polyglycerin, pullulan, water-soluble cellulose, or alcohol-soluble polyamide resin may be used.
  • a photosensitive resin can be used as the resin layer 126.
  • a photoresist may be used as the photosensitive resin.
  • As the photosensitive resin a positive type material or a negative type material can be used.
  • the resin layer 126 may include a material that absorbs visible light.
  • the resin layer 126 itself may be made of a material that absorbs visible light, or the resin layer 126 may contain a pigment that absorbs visible light.
  • the resin layer 126 include a resin that can be used as a color filter that transmits red, blue, or green light and absorbs other light, or a resin that contains carbon black as a pigment and functions as a black matrix. can be used.
  • the insulating layer 125 is provided in contact with the side surface of the organic layer 112. Further, the insulating layer 125 is provided to cover the upper end portion of the organic layer 112. Further, a portion of the insulating layer 125 is provided in contact with the upper surface of the substrate 101.
  • the insulating layer 125 is located between the resin layer 126 and the organic layer 112 and functions as a protective film to prevent the resin layer 126 from coming into contact with the organic layer 112.
  • the organic layer 112 may be dissolved by the organic solvent used when forming the resin layer 126. Therefore, by providing the insulating layer 125 between the organic layer 112 and the resin layer 126, it is possible to protect the side surfaces of the organic layer 112.
  • the insulating layer 125 can be an insulating layer containing an inorganic material.
  • an inorganic insulating film such as an oxide insulating film, a nitride insulating film, an oxynitride insulating film, and a nitride oxide insulating film can be used.
  • the insulating layer 125 may have a single layer structure or a laminated structure.
  • oxide insulating films include silicon oxide film, aluminum oxide film, magnesium oxide film, indium gallium zinc oxide film, gallium oxide film, germanium oxide film, yttrium oxide film, zirconium oxide film, lanthanum oxide film, neodymium oxide film, and oxide film.
  • Examples include hafnium film and tantalum oxide film.
  • Examples of the nitride insulating film include a silicon nitride film and an aluminum nitride film.
  • Examples of the oxynitride insulating film include a silicon oxynitride film, an aluminum oxynitride film, and the like.
  • Examples of the nitride oxide insulating film include a silicon nitride oxide film, an aluminum nitride oxide film, and the like.
  • a metal oxide film such as an aluminum oxide film or a hafnium oxide film formed by an ALD method, or an inorganic insulating film such as a silicon oxide film to the insulating layer 125, there are fewer pinholes and the function of protecting the EL layer is improved.
  • An excellent insulating layer 125 can be formed.
  • oxynitride refers to a material whose composition contains more oxygen than nitrogen
  • nitrided oxide refers to a material whose composition contains more nitrogen than oxygen.
  • silicon oxynitride refers to a material whose composition contains more oxygen than nitrogen
  • silicon nitride oxide refers to a material whose composition contains more nitrogen than oxygen. shows.
  • the insulating layer 125 can be formed using a sputtering method, a CVD method, a PLD method, an ALD method, or the like.
  • the insulating layer 125 is preferably formed using an ALD method that provides good coverage.
  • a reflective film for example, a metal film containing one or more selected from silver, palladium, copper, titanium, aluminum, etc.
  • a reflective film is provided between the insulating layer 125 and the resin layer 126, so that the light emitting layer A configuration may also be adopted in which the emitted light is reflected by the reflective film. Thereby, light extraction efficiency can be improved.
  • the layer 128 is a portion of a protective layer (also referred to as a mask layer or sacrificial layer) remaining for protecting the organic layer 112 when the organic layer 112 is etched.
  • a protective layer also referred to as a mask layer or sacrificial layer
  • a material that can be used for the insulating layer 125 described above can be used.
  • metal oxide films such as aluminum oxide films and hafnium oxide films formed by the ALD method, or inorganic insulating films such as silicon oxide films have fewer pinholes, so they have an excellent function of protecting the EL layer. It can be suitably used for.
  • the protective layer 121 can have, for example, a single layer structure or a laminated structure including at least an inorganic insulating film.
  • the inorganic insulating film include oxide films or nitride films such as a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, a silicon nitride oxide film, a silicon nitride film, an aluminum oxide film, an aluminum oxynitride film, and a hafnium oxide film.
  • a semiconductor material or a conductive material such as indium gallium oxide, indium zinc oxide, indium tin oxide, or indium gallium zinc oxide may be used as the protective layer 121.
  • a laminated film of an inorganic insulating film and an organic insulating film can also be used.
  • the organic insulating film functions as a planarization film.
  • the upper surface of the organic insulating film can be made flat, so that the coverage of the inorganic insulating film thereon can be improved, and the barrier properties can be improved.
  • the upper surface of the protective layer 121 is flat, when a structure (for example, a color filter, an electrode of a touch sensor, or a lens array) is provided above the protective layer 121, uneven shapes due to the structure below can be formed. This is preferable because it can reduce the impact.
  • a structure for example, a color filter, an electrode of a touch sensor, or a lens array
  • FIG. 15C shows a connection portion 140 where the connection electrode 111C and the common electrode 113 are electrically connected.
  • the connection portion 140 an opening is provided in the insulating layer 125 and the resin layer 126 above the connection electrode 111C. In the opening, the connection electrode 111C and the common electrode 113 are electrically connected.
  • FIG. 15C shows a connection portion 140 where the connection electrode 111C and the common electrode 113 are electrically connected, even if the common electrode 113 is provided on the connection electrode 111C via the common layer 114, good.
  • the electrical resistivity of the material used for the common layer 114 is sufficiently low and the thickness can be made thin, so that the common layer 114 is located at the connection portion 140. In most cases, no problems occur. This allows the common electrode 113 and the common layer 114 to be formed using the same shielding mask, thereby reducing manufacturing costs.
  • FIG. 16A shows a schematic cross-sectional view of the display panel 100a.
  • the display panel 100a is mainly different from the display panel 100 in that the structure of the light emitting elements is different and that it has a colored layer.
  • the display panel 100a includes a light emitting element 110W that emits white light.
  • the light emitting element 110W includes a pixel electrode 111, an organic layer 112W, a common layer 114, and a common electrode 113.
  • the organic layer 112W emits white light.
  • the organic layer 112W can be configured to include two or more types of light emitting materials whose emitted light colors are complementary colors.
  • the organic layer 112W may have a structure including a luminescent organic compound that emits red light, a luminescent organic compound that emits green light, and a luminescent organic compound that emits blue light. can. Further, a structure including a luminescent organic compound that emits blue light and a luminescent organic compound that emits yellow light may be used.
  • Each organic layer 112W is separated between two adjacent light emitting elements 110W. Thereby, leakage current flowing between adjacent light emitting elements 110W via the organic layer 112W can be suppressed, and crosstalk caused by the leakage current can be suppressed. Therefore, a display panel with high contrast and color reproducibility can be realized.
  • An insulating layer 122 functioning as a planarization film is provided on the protective layer 121, and a colored layer 116R, a colored layer 116G, and a colored layer 116B are provided on the insulating layer 122.
  • the insulating layer 122 an organic resin film or an inorganic insulating film whose upper surface is flattened can be used. Since the insulating layer 122 forms the surface on which the colored layer 116R, the colored layer 116G, and the colored layer 116B are formed, the thickness of the colored layer 116R etc. can be made uniform by having a flat upper surface of the insulating layer 122. Color purity can be increased. Note that if the thickness of the colored layer 116R or the like is non-uniform, the amount of light absorbed varies depending on the location of the colored layer 116R, which may reduce the color purity.
  • FIG. 16B shows a schematic cross-sectional view of the display panel 100b.
  • the light emitting element 110R includes a pixel electrode 111, a conductive layer 115R, an organic layer 112W, and a common electrode 113.
  • the light emitting element 110G includes a pixel electrode 111, a conductive layer 115G, an organic layer 112W, and a common electrode 113.
  • the light emitting element 110B includes a pixel electrode 111, a conductive layer 115B, an organic layer 112W, and a common electrode 113.
  • the conductive layer 115R, the conductive layer 115G, and the conductive layer 115B each have light-transmitting properties and function as optical adjustment layers.
  • a microresonator (microcavity) structure is realized. be able to.
  • a microresonator (microcavity) structure is realized. be able to.
  • the light-emitting element 110R, the light-emitting element 110G, and the light-emitting element 110B can each obtain intensified light having different wavelengths.
  • an insulating layer 123 is provided to cover the ends of the pixel electrode 111, the conductive layer 115R, the conductive layer 115G, and the conductive layer 115B. It is preferable that the insulating layer 123 has a tapered end. By providing the insulating layer 123, coverage by the organic layer 112W, the common electrode 113, the protective layer 121, and the like formed thereon can be improved.
  • the organic layer 112W and the common electrode 113 are each provided as a continuous film in common to each light emitting element. Such a configuration is preferable because it can greatly simplify the manufacturing process of the display panel.
  • the end portion of the pixel electrode 111 has a nearly vertical shape.
  • a part with a steep slope can be formed on the surface of the insulating layer 123, and a thin part can be formed in a part of the organic layer 112W covering this part, or a part of the organic layer 112W can be formed with a small thickness. can be divided. Therefore, leakage current generated between adjacent light emitting elements via the organic layer 112W can be suppressed without processing the organic layer 112W using a photolithography method or the like.
  • top shape of the sub-pixel examples include polygons such as triangles, quadrilaterals (including rectangles and squares), and pentagons, shapes with rounded corners of these polygons, ellipses, and circles.
  • the top surface shape of the subpixel corresponds to the top surface shape of the light emitting region of the light emitting element.
  • Pixel 150 shown in FIG. 17A is composed of three subpixels: light emitting elements 110a, 110b, and 110c.
  • the light emitting element 110a may be a blue light emitting element
  • the light emitting element 110b may be a red light emitting element
  • the light emitting element 110c may be a green light emitting element.
  • the pixel 150 shown in FIG. 17B includes a light emitting element 110a having a top surface shape of a substantially trapezoidal or substantially triangular shape with rounded corners, a light emitting device 110b having a top surface shape of a substantially trapezoidal or substantially triangular shape having rounded corners, and a light emitting device 110b having a top surface shape of a substantially trapezoidal or substantially triangular shape with rounded corners.
  • a light emitting element 110c having a substantially hexagonal upper surface shape.
  • the light emitting element 110a has a wider light emitting area than the light emitting element 110b. In this way, the shape and size of each light emitting element can be determined independently. For example, the more reliable a light emitting element is, the smaller its size can be.
  • the light emitting element 110a may be a green light emitting element
  • the light emitting element 110b may be a red light emitting element
  • the light emitting element 110c may be a blue light emitting element.
  • FIG. 17C shows an example in which a pixel 124a having a light emitting element 110a and a light emitting element 110b and a pixel 124b having a light emitting element 110b and a light emitting element 110c are arranged alternately.
  • the light emitting element 110a may be a red light emitting element
  • the light emitting element 110b may be a green light emitting element
  • the light emitting element 110c may be a blue light emitting element.
  • the pixel 124a has two light emitting elements (light emitting elements 110a, 110b) in the upper row (first row), and one light emitting element (light emitting element 110c) in the lower row (second row).
  • the pixel 124b has one light emitting element (light emitting element 110c) in the upper row (first row) and two light emitting elements (light emitting elements 110a and 110b) in the lower row (second row).
  • the light emitting element 110a may be a red light emitting element
  • the light emitting element 110b may be a green light emitting element
  • the light emitting element 110c may be a blue light emitting element.
  • FIG. 17D shows an example in which each light emitting element has a substantially rectangular upper surface shape with rounded corners
  • FIG. 17E shows an example in which each light emitting element has a circular upper surface shape.
  • FIG. 17F is an example in which light emitting elements of each color are arranged in a zigzag pattern. Specifically, when viewed from above, the positions of the upper sides of two light emitting elements arranged in the column direction (for example, the light emitting element 110a and the light emitting element 110b, or the light emitting element 110b and the light emitting element 110c) are shifted.
  • the light emitting element 110a may be a red light emitting element
  • the light emitting element 110b may be a green light emitting element
  • the light emitting element 110c may be a blue light emitting element.
  • the top surface shape of the light emitting element may be a polygon with rounded corners, an ellipse, or a circle.
  • the EL layer is processed into an island shape using a resist mask.
  • the resist film formed on the EL layer needs to be cured at a temperature lower than the allowable temperature limit of the EL layer. Therefore, depending on the heat resistance temperature of the material of the EL layer and the curing temperature of the resist material, curing of the resist film may be insufficient.
  • a resist film that is insufficiently cured may take a shape that deviates from the desired shape during processing.
  • the top surface shape of the EL layer may be a polygon with rounded corners, an ellipse, or a circle. For example, when attempting to form a resist mask with a square top surface shape, a resist mask with a circular top surface shape is formed, and the top surface shape of the EL layer may become circular.
  • a technique (Optical Proximity Correction) technique is used to correct the mask pattern in advance so that the design pattern and the transferred pattern match. ) may be used. Specifically, in the OPC technique, a correction pattern is added to a corner of a figure on a mask pattern.
  • This embodiment mode can be implemented by appropriately combining at least a part of it with other embodiment modes described in this specification.
  • the display panel of this embodiment is a high-definition display panel, and is used particularly for a display section of a VR device such as a head-mounted display, and a wearable device that can be worn on the head such as a glasses-type AR device. That is suitable.
  • FIG. 18A shows a perspective view of display module 280.
  • the display module 280 includes a display panel 200A and an FPC 290. Note that the display panel included in the display module 280 is not limited to the display panel 200A, and may be any one of the display panels 200B to 200F described later.
  • Display module 280 has a substrate 291 and a substrate 292.
  • the display module 280 has a display section 281.
  • the display section 281 is an area that displays images.
  • FIG. 18B shows a perspective view schematically showing the configuration of the substrate 291 side.
  • a circuit section 282 On the substrate 291, a circuit section 282, a pixel circuit section 283 on the circuit section 282, and a pixel section 284 on the pixel circuit section 283 are stacked. Further, a terminal portion 285 for connecting to the FPC 290 is provided in a portion of the substrate 291 that does not overlap with the pixel portion 284.
  • the terminal section 285 and the circuit section 282 are electrically connected by a wiring section 286 made up of a plurality of wires.
  • the pixel section 284 includes a plurality of pixels 284a arranged periodically. An enlarged view of one pixel 284a is shown on the right side of FIG. 18B.
  • the pixel 284a includes a light emitting element 110R that emits red light, a light emitting element 110G that emits green light, and a light emitting element 110B that emits blue light.
  • the pixel circuit section 283 includes a plurality of pixel circuits 283a arranged periodically.
  • One pixel circuit 283a is a circuit that controls light emission of three light emitting devices included in one pixel 284a.
  • One pixel circuit 283a may have a configuration in which three circuits that control light emission of one light emitting device are provided.
  • the pixel circuit 283a can be configured to include at least one selection transistor, one current control transistor (drive transistor), and a capacitor for each light emitting device. At this time, a gate signal is input to the gate of the selection transistor, and a source signal is input to the source. As a result, an active matrix type display panel is realized.
  • the circuit section 282 has a circuit that drives each pixel circuit 283a of the pixel circuit section 283.
  • a gate line drive circuit and a source line drive circuit may include at least one of an arithmetic circuit, a memory circuit, a power supply circuit, and the like.
  • a transistor provided in the circuit portion 282 may constitute part of the pixel circuit 283a. That is, the pixel circuit 283a may include a transistor included in the pixel circuit section 283 and a transistor included in the circuit section 282.
  • the FPC 290 functions as wiring for supplying video signals, power supply potential, etc. to the circuit section 282 from the outside. Further, an IC may be mounted on the FPC 290.
  • the display module 280 can have a configuration in which one or both of the pixel circuit section 283 and the circuit section 282 are provided under the pixel section 284, so that the aperture ratio (effective display area ratio) of the display section 281 is reduced. can be made extremely high.
  • the aperture ratio of the display section 281 can be set to 40% or more and less than 100%, preferably 50% or more and 95% or less, and more preferably 60% or more and 95% or less.
  • the pixels 284a can be arranged at extremely high density, and the definition of the display section 281 can be extremely high.
  • pixels 284a may be arranged in the display section 281 with a resolution of 2000 ppi or more, preferably 3000 ppi or more, more preferably 5000 ppi or more, and still more preferably 6000 ppi or more, and 20000 ppi or less, or 30000 ppi or less. preferable.
  • a display module 280 has extremely high definition, it can be suitably used for VR equipment such as a head-mounted display, or glasses-type AR equipment. For example, even if the display section of the display module 280 is configured to be visible through a lens, the display module 280 has an extremely high-definition display section 281, so even if the display section is enlarged with a lens, the pixels will not be visible. , it is possible to perform a highly immersive display. Furthermore, the display module 280 is not limited to this, and can be suitably used in electronic equipment having a relatively small display section. For example, it can be suitably used in a display section of a wearable electronic device such as a wristwatch.
  • a display panel 200A shown in FIG. 19 includes a substrate 301, light emitting elements 110R, 110G, 110B, a capacitor 240, and a transistor 310.
  • Substrate 301 corresponds to substrate 291 in FIGS. 18A and 18B.
  • the transistor 310 is a transistor that has a channel formation region in the substrate 301.
  • the substrate 301 for example, a semiconductor substrate such as a single crystal silicon substrate can be used.
  • the transistor 310 includes a portion of a substrate 301, a conductive layer 311, a low resistance region 312, an insulating layer 313, and an insulating layer 314.
  • the conductive layer 311 functions as a gate electrode.
  • the insulating layer 313 is located between the substrate 301 and the conductive layer 311 and functions as a gate insulating layer.
  • the low resistance region 312 is a region in which the substrate 301 is doped with impurities, and functions as either a source or a drain.
  • the insulating layer 314 is provided to cover the side surface of the conductive layer 311.
  • an element isolation layer 315 is provided between two adjacent transistors 310 so as to be embedded in the substrate 301 .
  • an insulating layer 261 is provided to cover the transistor 310, and a capacitor 240 is provided on the insulating layer 261.
  • Capacitor 240 includes a conductive layer 241, a conductive layer 245, and an insulating layer 243 located between them.
  • the conductive layer 241 functions as one electrode of the capacitor 240
  • the conductive layer 245 functions as the other electrode of the capacitor 240
  • the insulating layer 243 functions as a dielectric of the capacitor 240.
  • the conductive layer 241 is provided on the insulating layer 261 and embedded in the insulating layer 254.
  • the conductive layer 241 is electrically connected to either the source or the drain of the transistor 310 by a plug 271 embedded in the insulating layer 261.
  • An insulating layer 243 is provided to cover the conductive layer 241.
  • the conductive layer 245 is provided in a region overlapping with the conductive layer 241 with the insulating layer 243 interposed therebetween.
  • An insulating layer 255a is provided to cover the capacitor 240, an insulating layer 255b is provided on the insulating layer 255a, and an insulating layer 255c is provided on the insulating layer 255b.
  • An inorganic insulating film can be suitably used for each of the insulating layer 255a, the insulating layer 255b, and the insulating layer 255c.
  • the insulating layer 255b can function as an etching protection film.
  • an example is shown in which a portion of the insulating layer 255c is etched to form a recess, but the insulating layer 255c does not need to be provided with a recess.
  • a light emitting element 110R, a light emitting element 110G, and a light emitting element 110B are provided on the insulating layer 255c.
  • Embodiment 2 can be referred to for the configurations of the light emitting element 110R, the light emitting element 110G, and the light emitting element 110B.
  • the display panel 200A has separate light emitting devices for each color of emitted light, the change in chromaticity between light emission at low brightness and light emission at high brightness is small. Further, since the organic layers 112R, 112G, and 112B are separated from each other, it is possible to suppress the occurrence of crosstalk between adjacent subpixels even in a high-definition display panel. Therefore, a display panel with high definition and high display quality can be realized.
  • An insulating layer 125, a resin layer 126, and a layer 128 are provided in the region between adjacent light emitting elements.
  • the pixel electrode 111R, the pixel electrode 111G, and the pixel electrode 111B of the light emitting element include the plug 256 embedded in the insulating layer 255a, the insulating layer 255b, and the insulating layer 255c, the conductive layer 241 embedded in the insulating layer 254, and , is electrically connected to either the source or the drain of the transistor 310 by a plug 271 embedded in the insulating layer 261.
  • the height of the top surface of the insulating layer 255c and the height of the top surface of the plug 256 match or approximately match.
  • Various conductive materials can be used for the plug.
  • a protective layer 121 is provided on the light emitting elements 110R, 110G, and 110B.
  • a substrate 170 is bonded onto the protective layer 121 with an adhesive layer 171.
  • An insulating layer covering the upper end of the pixel electrode 111 is not provided between two adjacent pixel electrodes 111. Therefore, the interval between adjacent light emitting elements can be made extremely narrow. Therefore, a high-definition or high-resolution display panel can be obtained.
  • a display panel 200B shown in FIG. 20 has a structure in which a transistor 310A and a transistor 310B, each having a channel formed in a semiconductor substrate, are stacked. Note that in the following description of the display panel, description of parts similar to those of the display panel described above may be omitted.
  • the display panel 200B has a structure in which a substrate 301B provided with a transistor 310B, a capacitor 240, and a light emitting device is bonded to a substrate 301A provided with a transistor 310A.
  • an insulating layer 345 is provided on the lower surface of the substrate 301B, and an insulating layer 346 is provided on the insulating layer 261 provided on the substrate 301A.
  • the insulating layers 345 and 346 are insulating layers that function as protective layers, and can suppress diffusion of impurities into the substrate 301B and the substrate 301A.
  • an inorganic insulating film that can be used for the protective layer 121 or the insulating layer 332 can be used.
  • a plug 343 that penetrates the substrate 301B and the insulating layer 345 is provided on the substrate 301B.
  • a conductive layer 342 is provided below the substrate 301B with an insulating layer 345 interposed therebetween.
  • the conductive layer 342 is embedded in the insulating layer 335, and the lower surfaces of the conductive layer 342 and the insulating layer 335 are flattened. Further, the conductive layer 342 is electrically connected to the plug 343.
  • a conductive layer 341 is provided on an insulating layer 346 on the substrate 301A.
  • the conductive layer 341 is embedded in the insulating layer 336, and the upper surfaces of the conductive layer 341 and the insulating layer 336 are flattened.
  • the same conductive material as the conductive layer 341 and the conductive layer 342.
  • a metal film containing an element selected from Al, Cr, Cu, Ta, Ti, Mo, and W, or a metal nitride film containing the above-mentioned elements (titanium nitride film, molybdenum nitride film, tungsten nitride film) etc. can be used.
  • copper it is preferable to use copper for the conductive layer 341 and the conductive layer 342. This makes it possible to apply a Cu-Cu (copper-copper) direct bonding technique (a technique for achieving electrical continuity by connecting Cu (copper) pads).
  • a display panel 200C shown in FIG. 21 has a configuration in which a conductive layer 341 and a conductive layer 342 are bonded via bumps 347.
  • the conductive layer 341 and the conductive layer 342 can be electrically connected.
  • the bump 347 can be formed using a conductive material containing, for example, gold (Au), nickel (Ni), indium (In), tin (Sn), or the like. Further, for example, solder may be used as the bumps 347 in some cases. Further, an adhesive layer 348 may be provided between the insulating layer 345 and the insulating layer 346. Further, when the bump 347 is provided, a structure may be adopted in which the insulating layer 335 and the insulating layer 336 are not provided.
  • Display panel 200D The display panel 200D shown in FIG. 22 differs from the display panel 200A mainly in the structure of transistors.
  • the transistor 320 is a transistor (OS transistor) in which a metal oxide (also referred to as an oxide semiconductor) is applied to a semiconductor layer in which a channel is formed.
  • OS transistor a transistor in which a metal oxide (also referred to as an oxide semiconductor) is applied to a semiconductor layer in which a channel is formed.
  • the transistor 320 includes a semiconductor layer 321, an insulating layer 323, a conductive layer 324, a pair of conductive layers 325, an insulating layer 326, and a conductive layer 327.
  • Substrate 331 corresponds to substrate 291 in FIGS. 18A and 18B.
  • An insulating layer 332 is provided on the substrate 331.
  • the insulating layer 332 functions as a barrier layer that prevents impurities such as water or hydrogen from diffusing from the substrate 331 into the transistor 320 and preventing oxygen from desorbing from the semiconductor layer 321 to the insulating layer 332 side.
  • a film in which hydrogen or oxygen is more difficult to diffuse than a silicon oxide film such as an aluminum oxide film, a hafnium oxide film, or a silicon nitride film, can be used.
  • a conductive layer 327 is provided over the insulating layer 332, and an insulating layer 326 is provided to cover the conductive layer 327.
  • the conductive layer 327 functions as a first gate electrode of the transistor 320, and part of the insulating layer 326 functions as a first gate insulating layer.
  • An oxide insulating film such as a silicon oxide film is preferably used for at least a portion of the insulating layer 326 that is in contact with the semiconductor layer 321.
  • the upper surface of the insulating layer 326 is preferably flattened.
  • the semiconductor layer 321 is provided on the insulating layer 326.
  • the semiconductor layer 321 preferably includes a metal oxide (also referred to as oxide semiconductor) film that exhibits semiconductor characteristics.
  • a pair of conductive layers 325 are provided on and in contact with the semiconductor layer 321, and function as a source electrode and a drain electrode.
  • An insulating layer 328 is provided to cover the upper and side surfaces of the pair of conductive layers 325, the side surfaces of the semiconductor layer 321, and the like, and the insulating layer 264 is provided on the insulating layer 328.
  • the insulating layer 328 functions as a barrier layer that prevents impurities such as water or hydrogen from diffusing into the semiconductor layer 321 from the insulating layer 264 and the like, and prevents oxygen from desorbing from the semiconductor layer 321.
  • an insulating film similar to the above-described insulating layer 332 can be used.
  • Openings reaching the semiconductor layer 321 are provided in the insulating layer 328 and the insulating layer 264.
  • An insulating layer 323 in contact with the upper surface of the semiconductor layer 321 and a conductive layer 324 are embedded inside the opening.
  • the conductive layer 324 functions as a second gate electrode, and the insulating layer 323 functions as a second gate insulating layer.
  • the upper surface of the conductive layer 324, the upper surface of the insulating layer 323, and the upper surface of the insulating layer 264 are planarized so that their heights match or approximately match, and the insulating layer 329 and the insulating layer 265 are provided to cover these. ing.
  • Insulating layer 264 and insulating layer 265 function as interlayer insulating layers.
  • the insulating layer 329 functions as a barrier layer that prevents impurities such as water or hydrogen from diffusing into the transistor 320 from the insulating layer 265 or the like.
  • As the insulating layer 329 an insulating film similar to the above-described insulating layer 328 and insulating layer 332 can be used.
  • a plug 274 electrically connected to one of the pair of conductive layers 325 is provided so as to be embedded in the insulating layer 265, the insulating layer 329, and the insulating layer 264.
  • the plug 274 includes a conductive layer 274a that covers the side surfaces of the openings of the insulating layer 265, the insulating layer 329, the insulating layer 264, and the insulating layer 328, and a part of the upper surface of the conductive layer 325; It is preferable to have a conductive layer 274b in contact with the upper surface. At this time, it is preferable to use a conductive material in which hydrogen and oxygen are difficult to diffuse as the conductive layer 274a.
  • the structure of the transistor included in the display panel of this embodiment is not particularly limited.
  • a planar transistor, a staggered transistor, an inverted staggered transistor, or the like can be used.
  • either a top gate type or a bottom gate type transistor structure may be used.
  • gates may be provided above and below the semiconductor layer in which the channel is formed.
  • the transistor 320 has a structure in which a semiconductor layer in which a channel is formed is sandwiched between two gates.
  • the transistor may be driven by connecting the two gates and supplying them with the same signal.
  • the threshold voltage of the transistor may be controlled by applying a potential for controlling the threshold voltage to one of the two gates and applying a driving potential to the other.
  • the crystallinity of the semiconductor material used for the semiconductor layer of the transistor is not particularly limited, and may be an amorphous semiconductor, a single crystal semiconductor, a semiconductor with crystallinity other than single crystal, (a microcrystalline semiconductor, a polycrystalline semiconductor, or a partially (a semiconductor having a crystalline region) may be used. It is preferable to use a single crystal semiconductor or a semiconductor having crystallinity because deterioration of transistor characteristics can be suppressed.
  • the band gap of the metal oxide used in the semiconductor layer of the transistor is preferably 2 eV or more, more preferably 2.5 eV or more.
  • the metal oxide preferably contains at least indium or zinc, more preferably indium and zinc.
  • metal oxides include indium and M (M is gallium, aluminum, yttrium, tin, silicon, boron, copper, vanadium, beryllium, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium). , hafnium, tantalum, tungsten, magnesium, and cobalt) and zinc.
  • the semiconductor layer of the transistor may include silicon.
  • silicon examples include amorphous silicon and crystalline silicon (low temperature polysilicon, single crystal silicon, etc.).
  • metal oxides examples include indium oxide, gallium oxide, and zinc oxide. Moreover, it is preferable that the metal oxide has two or three kinds selected from indium, element M, and zinc.
  • Element M is gallium, aluminum, silicon, boron, yttrium, tin, copper, vanadium, beryllium, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, hafnium, tantalum, tungsten, and magnesium.
  • the element M is preferably one or more selected from aluminum, gallium, yttrium, and tin.
  • an oxide containing indium, gallium, and zinc also referred to as IGZO
  • an oxide containing indium, tin, and zinc also referred to as ITZO (registered trademark)
  • ITZO oxide containing indium, gallium, tin, and zinc
  • IAZO oxide containing indium, aluminum, and zinc
  • IAGZO oxide containing indium, aluminum, gallium, and zinc
  • the atomic ratio of In in the In-M-Zn oxide is preferably equal to or higher than the atomic ratio of M.
  • the semiconductor layer may have two or more metal oxide layers having different compositions.
  • a first metal oxide layer having a composition of In:M:Zn 1:3:4 [atomic ratio] or a composition close to that, and In:M:Zn provided on the first metal oxide layer.
  • a laminated structure with a second metal oxide layer having an atomic ratio of 1:1:1 or a composition close to this can be suitably used.
  • gallium or aluminum it is particularly preferable to use gallium or aluminum as the element M.
  • a laminated structure of one selected from indium oxide, indium gallium oxide, and IGZO and one selected from IAZO, IAGZO, and ITZO (registered trademark) may be used. It's okay.
  • oxide semiconductor having crystallinity examples include CAAC (c-axis-aligned crystalline)-OS, nc (nanocrystalline)-OS, and the like.
  • OS transistors have extremely high field effect mobility compared to transistors using amorphous silicon.
  • OS transistors have extremely low source-drain leakage current (also referred to as off-state current) in the off state, making it possible to retain the charge accumulated in the capacitor connected in series with the transistor for a long period of time. It is. Further, by applying an OS transistor, power consumption of the display panel can be reduced.
  • the amount of current flowing through the light emitting device when increasing the luminance of light emitted by a light emitting device included in a pixel circuit, it is necessary to increase the amount of current flowing through the light emitting device. For this purpose, it is necessary to increase the source-drain voltage of the drive transistor included in the pixel circuit. Since an OS transistor has a higher breakdown voltage between the source and drain than a Si transistor, a high voltage can be applied between the source and drain of the OS transistor. Therefore, by using an OS transistor as the drive transistor included in the pixel circuit, the amount of current flowing through the light emitting device can be increased, and the luminance of the light emitting device can be increased.
  • the OS transistor when the transistor operates in a saturation region, the OS transistor has a smaller change in source-drain current with respect to a change in gate-source voltage than a Si transistor. Therefore, by applying an OS transistor as a drive transistor included in a pixel circuit, the current flowing between the source and drain can be precisely determined by changing the gate-source voltage, so the amount of current flowing through the light emitting device can be controlled. can be controlled. Therefore, the number of gradations in the pixel circuit can be increased.
  • OS transistors allow a more stable current (saturation current) to flow than Si transistors even when the source-drain voltage gradually increases. be able to. Therefore, by using an OS transistor as a drive transistor, a stable current can be passed through the light emitting device even if, for example, variations occur in the current-voltage characteristics of the EL device. That is, when the OS transistor operates in the saturation region, the source-drain current does not substantially change even if the source-drain voltage is increased, so that the luminance of the light-emitting device can be stabilized.
  • OS transistors as drive transistors included in pixel circuits, it is possible to reduce power consumption, increase luminance, increase gradation, suppress variations in light-emitting devices, etc. can be achieved.
  • Display panel 200E The display panel 200E shown in FIG. 23 has a structure in which a transistor 320A and a transistor 320B each having an oxide semiconductor as a semiconductor in which a channel is formed are stacked.
  • the display panel 200D can be referred to.
  • the structure is not limited to this.
  • a structure in which three or more transistors are stacked may be used.
  • a display panel 200F shown in FIG. 24 has a structure in which a transistor 310 in which a channel is formed in a substrate 301 and a transistor 320 in which a semiconductor layer in which a channel is formed includes a metal oxide are stacked.
  • An insulating layer 261 is provided to cover the transistor 310, and a conductive layer 251 is provided over the insulating layer 261. Further, an insulating layer 262 is provided covering the conductive layer 251, and the conductive layer 252 is provided on the insulating layer 262. The conductive layer 251 and the conductive layer 252 each function as a wiring. Further, an insulating layer 263 and an insulating layer 332 are provided to cover the conductive layer 252, and a transistor 320 is provided over the insulating layer 332. Further, an insulating layer 265 is provided to cover the transistor 320, and a capacitor 240 is provided on the insulating layer 265. Capacitor 240 and transistor 320 are electrically connected through plug 274 .
  • the transistor 320 can be used as a transistor included in a pixel circuit. Further, the transistor 310 can be used as a transistor included in a pixel circuit or a transistor included in a driver circuit (gate line driver circuit, source line driver circuit) for driving the pixel circuit. Further, the transistor 310 and the transistor 320 can be used as transistors included in various circuits such as an arithmetic circuit or a memory circuit.
  • a display panel 200G shown in FIG. 25 has a structure in which a transistor 310 in which a channel is formed in a substrate 301, a transistor 320A in which a semiconductor layer in which a channel is formed includes a metal oxide, and a transistor 320B are stacked.
  • the transistor 320A can be used as a transistor configuring a pixel circuit.
  • the transistor 310 can be used as a transistor included in a pixel circuit or a transistor included in a driver circuit (gate line driver circuit, source line driver circuit) for driving the pixel circuit.
  • the transistor 320B may be used as a transistor configuring a pixel circuit, or may be used as a transistor configuring the driver circuit. Further, the transistor 310, the transistor 320A, and the transistor 320B can be used as transistors included in various circuits such as an arithmetic circuit or a memory circuit.
  • This embodiment mode can be implemented by appropriately combining at least a part of it with other embodiment modes described in this specification.
  • a device manufactured using a metal mask or an FMM may be referred to as a device with an MM (metal mask) structure.
  • a device manufactured without using a metal mask or FMM may be referred to as a device with an MML (metal maskless) structure.
  • SBS Side By Side
  • materials and configurations can be optimized for each light-emitting device, which increases the degree of freedom in selecting materials and configurations, making it easier to improve brightness and reliability.
  • holes or electrons may be referred to as “carriers.”
  • a hole injection layer or an electron injection layer is called a “carrier injection layer”
  • a hole transport layer or an electron transport layer is called a “carrier transport layer”
  • a hole blocking layer or an electron blocking layer is called a “carrier injection layer.”
  • the block layer Sometimes called the “block layer”.
  • the above-described carrier injection layer, carrier transport layer, and carrier block layer may not be clearly distinguishable depending on their respective cross-sectional shapes or characteristics.
  • one layer may serve as two or three functions among a carrier injection layer, a carrier transport layer, and a carrier block layer.
  • a light emitting device (also referred to as a light emitting element) has an EL layer between a pair of electrodes.
  • the EL layer has at least a light emitting layer.
  • the layers (also referred to as functional layers) included in the EL layer include a light emitting layer, a carrier injection layer (a hole injection layer and an electron injection layer), a carrier transport layer (a hole transport layer and an electron transport layer), and Examples include carrier block layers (hole block layers and electron block layers).
  • the light emitting device it is preferable to use, for example, an OLED (Organic Light Emitting Diode) or a QLED (Quantum-dot Light Emitting Diode). Further, as the light emitting device, an LED such as a micro LED (Light Emitting Diode) can also be used.
  • OLED Organic Light Emitting Diode
  • QLED Quadantum-dot Light Emitting Diode
  • an LED such as a micro LED (Light Emitting Diode) can also be used.
  • the emitted light color of the light emitting device can be infrared, red, green, blue, cyan, magenta, yellow, white, or the like. Furthermore, color purity can be increased by providing a light emitting device with a microcavity structure.
  • the light emitting device has an EL layer 763 between a pair of electrodes (a lower electrode 761 and an upper electrode 762).
  • the EL layer 763 can be composed of multiple layers such as a layer 780, a light emitting layer 771, and a layer 790.
  • the light-emitting layer 771 includes at least a light-emitting substance (also referred to as a light-emitting material).
  • the layer 780 includes a layer containing a substance with high hole injection property (hole injection layer), a layer containing a substance with high hole transport property (hole injection layer), and a layer containing a substance with high hole transport property (hole injection layer). hole transport layer) and a layer containing a substance with high electron blocking properties (electron blocking layer).
  • the layer 790 also includes a layer containing a substance with high electron injection property (electron injection layer), a layer containing a substance with high electron transport property (electron transport layer), and a layer containing a substance with high hole blocking property (electron injection layer). pore blocking layer).
  • the layers 780 and 790 have the opposite configuration to each other.
  • a structure having layer 780, light-emitting layer 771, and layer 790 provided between a pair of electrodes can function as a single light-emitting unit, and the structure of FIG. 26A is referred to herein as a single structure.
  • FIG. 26B shows a modification of the EL layer 763 included in the light emitting device shown in FIG. 26A.
  • the light emitting device shown in FIG. 26B includes a layer 781 on the lower electrode 761, a layer 782 on the layer 781, a light emitting layer 771 on the layer 782, a layer 791 on the light emitting layer 771, and a layer 791 on the layer 781. an upper layer 792 and an upper electrode 762 on layer 792.
  • the layer 781 is a hole injection layer
  • the layer 782 is a hole transport layer
  • the layer 791 is an electron transport layer
  • the layer 792 is an electron injection layer.
  • the layer 781 is an electron injection layer
  • the layer 782 is an electron transport layer
  • the layer 791 is a hole transport layer
  • the layer 792 is a hole injection layer.
  • FIGS. 26C and 26D a structure in which a plurality of light emitting layers (light emitting layers 771, 772, 773) are provided between the layer 780 and the layer 790 is also a variation of the single structure.
  • FIGS. 26C and 26D show an example having three light emitting layers, the light emitting layer in a single structure light emitting device may have two layers, or four or more layers.
  • the single structure light emitting device may have a buffer layer between two light emitting layers.
  • the buffer layer can be formed using, for example, a material that can be used for a hole transport layer or an electron transport layer.
  • tandem structure a configuration in which a plurality of light emitting units (a light emitting unit 763a and a light emitting unit 763b) are connected in series through a charge generation layer 785 (also referred to as an intermediate layer) is herein described. It is called tandem structure. Note that the tandem structure may also be referred to as a stack structure. By forming a tandem structure, a light emitting device capable of emitting high-intensity light can be obtained. Further, compared to a single structure, the tandem structure can reduce the current required to obtain the same brightness, so reliability can be improved.
  • FIGS. 26D and 26F are examples in which the display panel includes a layer 764 that overlaps with the light-emitting device.
  • FIG. 26D is an example in which layer 764 overlaps the light emitting device shown in FIG. 26C
  • FIG. 26F is an example in which layer 764 overlaps the light emitting device shown in FIG. 26E.
  • the layer 764 one or both of a color conversion layer and a color filter (colored layer) can be used.
  • the light-emitting layer 771, the light-emitting layer 772, and the light-emitting layer 773 may use a light-emitting substance that emits light of the same color, or even the same light-emitting substance.
  • a light-emitting substance that emits blue light may be used for the light-emitting layer 771, the light-emitting layer 772, and the light-emitting layer 773.
  • a subpixel that emits blue light can extract blue light emitted by a light emitting device.
  • a color conversion layer is provided as a layer 764 shown in FIG. 26D to convert the blue light emitted by the light emitting device into light with a longer wavelength. It can extract red or green light.
  • the light-emitting layer 771, the light-emitting layer 772, and the light-emitting layer 773 may each use light-emitting substances that emit light of different colors.
  • white light emission is obtained.
  • a single structure light emitting device preferably has a light emitting layer containing a light emitting substance that emits blue light and a light emitting layer containing a light emitting substance that emits visible light with a longer wavelength than blue light.
  • a light-emitting layer containing a light-emitting substance that emits red (R) light a light-emitting layer containing a light-emitting substance that emits green (G) light, and a light-emitting layer containing a light-emitting substance that emits green (G) light
  • R red
  • G green
  • G light-emitting layer
  • B light-emitting layer containing a light-emitting substance that emits light
  • the stacking order of the light emitting layers may be R, G, B from the anode side, or R, B, G from the anode side.
  • a buffer layer may be provided between R and G or B.
  • a single-structure light emitting device may have a light emitting layer containing a light emitting substance that emits blue (B) light and a light emitting layer containing a light emitting substance that emits yellow light. is preferred. This configuration is sometimes referred to as BY single.
  • a color filter may be provided as the layer 764 shown in FIG. 26D. By transmitting white light through a color filter, light of a desired color can be obtained.
  • a light emitting device that emits white light preferably contains two or more types of light emitting substances.
  • two or more light-emitting substances may be selected such that each of the light-emitting substances has a complementary color relationship. For example, by making the light emitting color of the first light emitting layer and the light emitting color of the second light emitting layer complementary, a light emitting device that emits white light as a whole can be obtained. The same applies to a light emitting device having three or more light emitting layers.
  • the light-emitting layer 771 and the light-emitting layer 772 may use a light-emitting substance that emits light of the same color, or even the same light-emitting substance.
  • a light-emitting substance that emits blue light may be used for the light-emitting layer 771 and the light-emitting layer 772, respectively.
  • a subpixel that emits blue light can extract blue light emitted by a light emitting device.
  • a color conversion layer is provided as a layer 764 shown in FIG. 26F to convert the blue light emitted by the light emitting device into light with a longer wavelength. It can extract red or green light.
  • a light emitting device having the configuration shown in FIG. 26E or 26F when a light emitting device having the configuration shown in FIG. 26E or 26F is used for subpixels that emit light of each color, different light emitting substances may be used depending on the subpixel. Specifically, in a light emitting device included in a subpixel that emits red light, a light emitting substance that emits red light may be used for the light emitting layer 771 and the light emitting layer 772, respectively. Similarly, in a light emitting device included in a subpixel that emits green light, a light emitting substance that emits green light may be used for the light emitting layer 771 and the light emitting layer 772, respectively.
  • a light-emitting substance that emits blue light may be used for the light-emitting layer 771 and the light-emitting layer 772, respectively.
  • a display panel having such a configuration has a tandem structure light emitting device applied thereto, and can be said to have an SBS structure. Therefore, it is possible to have both the advantages of the tandem structure and the advantages of the SBS structure. Thereby, it is possible to realize a highly reliable light emitting device that can emit light with high brightness.
  • the light-emitting layer 771 and the light-emitting layer 772 may use light-emitting substances that emit light of different colors.
  • white light emission is obtained.
  • a color filter may be provided as the layer 764 shown in FIG. 26F. By transmitting white light through a color filter, light of a desired color can be obtained.
  • FIGS. 26E and 26F show an example in which the light emitting unit 763a has one light emitting layer 771 and the light emitting unit 763b has one light emitting layer 772, the present invention is not limited to this.
  • the light emitting unit 763a and the light emitting unit 763b may each have two or more light emitting layers.
  • FIGS. 26E and 26F a light emitting device having two light emitting units is illustrated in FIGS. 26E and 26F, the present invention is not limited thereto.
  • the light emitting device may have three or more light emitting units.
  • FIG. 27A shows a configuration including three light emitting units. Note that a configuration having two light emitting units may be referred to as a two-stage tandem structure, and a configuration having three light emitting units may be referred to as a three-stage tandem structure.
  • a plurality of light emitting units are each connected in series via a charge generation layer 785.
  • the light emitting unit 763a includes a layer 780a, a light emitting layer 771, and a layer 790a
  • the light emitting unit 763b includes a layer 780b, a light emitting layer 772, and a layer 790b
  • the light emitting unit 763c includes a layer 780b, a light emitting layer 772, and a layer 790b.
  • a layer 780c, a light emitting layer 773, and a layer 790c are each connected in series via a charge generation layer 785.
  • the light emitting unit 763a includes a layer 780a, a light emitting layer 771, and a layer 790a
  • the light emitting unit 763b includes a layer 780b, a light emitting layer 772, and a layer 790b
  • the light emitting unit 763c includes a layer 780b, a light
  • the light-emitting layer 771, the light-emitting layer 772, and the light-emitting layer 773 each contain a light-emitting substance that emits light of the same color.
  • the light-emitting layer 771, the light-emitting layer 772, and the light-emitting layer 773 each have a red (R) light-emitting substance (so-called R ⁇ R ⁇ R three-stage tandem structure), the light-emitting layer 771, the light-emitting layer 772 and the light-emitting layer 773 each have a green (G) light-emitting substance (so-called G ⁇ G ⁇ G three-stage tandem structure), or the light-emitting layer 771, the light-emitting layer 772, and the light-emitting layer 773 each have a blue light-emitting substance.
  • a structure having the light emitting substance (B) (so-called B ⁇ B ⁇ B three-stage tandem structure) can be used.
  • FIG. 27B shows a configuration in which a plurality of light emitting units (a light emitting unit 763a and a light emitting unit 763b) are connected in series via a charge generation layer 785.
  • the light emitting unit 763a includes a layer 780a, a light emitting layer 771a, a light emitting layer 771b, a light emitting layer 771c, and a layer 790a
  • the light emitting unit 763b includes a layer 780b, a light emitting layer 772a, a light emitting layer 772b, and a light-emitting layer 772c and a layer 790b.
  • the light-emitting layer 771a, the light-emitting layer 771b, and the light-emitting layer 771c are configured to be capable of emitting white light (W) by selecting light-emitting substances having complementary colors. Further, the light-emitting layer 772a, the light-emitting layer 772b, and the light-emitting layer 772c are configured to emit white light (W) by selecting light-emitting substances having complementary colors. That is, the configuration shown in FIG. 27C has a two-stage tandem structure of W ⁇ W.
  • the stacking order of the light-emitting substances that have a complementary color relationship among the light-emitting layer 771a, the light-emitting layer 771b, and the light-emitting layer 771c.
  • the operator can select the optimal stacking order as appropriate.
  • a three-stage tandem structure of W ⁇ W ⁇ W or a tandem structure of four or more stages may also be used.
  • a two-stage tandem structure of B ⁇ Y having a light emitting unit that emits yellow (Y) light and a light emitting unit that emits blue (B) light
  • a three-stage tandem structure of B ⁇ Y ⁇ B which has a light emitting unit that emits Y) light and a light emitting unit that emits blue (B) light in this order, a light emitting unit that emits blue (B) light, and a light emitting unit that emits yellow (B) light.
  • a three-stage tandem structure of B ⁇ YG ⁇ B which has a light emitting unit that emits green (YG) light and a light emitting unit that emits blue (B) light in this order, and a light emitting unit that emits blue (B) light.
  • a three-stage tandem structure of B ⁇ G ⁇ B which has a light emitting unit that emits green (G) light and a light emitting unit that emits blue (B) light in this order.
  • a light-emitting unit having one light-emitting substance and a light-emitting unit having a plurality of light-emitting substances may be combined.
  • a plurality of light emitting units are each connected in series via a charge generation layer 785.
  • the light emitting unit 763a includes a layer 780a, a light emitting layer 771, and a layer 790a
  • the light emitting unit 763b includes a layer 780b, a light emitting layer 772a, a light emitting layer 772b, a light emitting layer 772c, and a layer 790b.
  • the light emitting unit 763c has a layer 780c, a light emitting layer 773, and a layer 790c.
  • the light emitting unit 763a is a light emitting unit that emits blue (B) light
  • the light emitting unit 763b is a light emitting unit that emits red (R), green (G), and yellow-green (YG) light
  • a three-stage tandem structure of B ⁇ R, G, and YG ⁇ B, in which the light emitting unit 763c is a light emitting unit that emits blue (B) light, can be applied.
  • the number of stacked layers and the order of colors of the light-emitting units are: a two-tiered structure of B and Y, a two-tiered structure of B and the light-emitting unit X, a three-tiered structure of B, Y, and B, and a three-tiered structure of B, , B, and the order of the number and color of the light emitting layers in the light emitting unit It may have a two-layer structure, a three-layer structure of G, R, and G, or a three-layer structure of R, G, and R, or the like. Further, another layer may be provided between the two light emitting layers.
  • the layer 780 and the layer 790 may each independently have a laminated structure consisting of two or more layers.
  • the light emitting unit 763a has a layer 780a, a light emitting layer 771, and a layer 790a
  • the light emitting unit 763b has a layer 780b, a light emitting layer 772, and a layer 790b.
  • layer 780a and layer 780b each include one or more of a hole injection layer, a hole transport layer, and an electron blocking layer. Further, the layer 790a and the layer 790b each include one or more of an electron injection layer, an electron transport layer, and a hole blocking layer.
  • the layers 780a and 790a have the opposite configurations, and the layers 780b and 790b also have the opposite configurations.
  • the layer 780a has a hole injection layer and a hole transport layer on the hole injection layer, and further has a hole transport layer. It may have an electronic blocking layer on top of the layer.
  • the layer 790a includes an electron transport layer, and may further include a hole blocking layer between the light emitting layer 771 and the electron transport layer.
  • the layer 780b includes a hole transport layer, and may further include an electron blocking layer on the hole transport layer.
  • the layer 790b includes an electron transport layer, an electron injection layer over the electron transport layer, and may further include a hole blocking layer between the light emitting layer 772 and the electron transport layer.
  • the layer 780a has an electron injection layer, an electron transport layer on the electron injection layer, and a positive electrode on the electron transport layer. It may also have a pore blocking layer.
  • the layer 790a includes a hole transport layer, and may further include an electron blocking layer between the light emitting layer 771 and the hole transport layer.
  • the layer 780b includes an electron transport layer and may further include a hole blocking layer on the electron transport layer.
  • the layer 790b includes a hole transport layer, a hole injection layer on the hole transport layer, and further includes an electron blocking layer between the light emitting layer 772 and the hole transport layer. Good too.
  • charge generation layer 785 has at least a charge generation region.
  • the charge generation layer 785 has a function of injecting electrons into one of the two light emitting units and injecting holes into the other when a voltage is applied between the pair of electrodes.
  • a conductive film that transmits visible light is used for the electrode on the side from which light is taken out. Further, it is preferable to use a conductive film that reflects visible light for the electrode on the side from which light is not extracted.
  • a conductive film that transmits visible light and infrared light is used for the electrode on the side from which light is extracted, and a conductive film that transmits visible light and infrared light is used for the electrode on the side from which light is not extracted. It is preferable to use a conductive film that reflects visible light and infrared light.
  • a conductive film that transmits visible light may also be used for the electrode on the side from which light is not extracted.
  • the electrode is preferably disposed between the reflective layer and the EL layer 763. That is, the light emitted from the EL layer 763 may be reflected by the reflective layer and extracted from the display panel.
  • the material for forming the pair of electrodes of the light emitting device metals, alloys, electrically conductive compounds, mixtures thereof, and the like can be used as appropriate.
  • the materials include aluminum, titanium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, gallium, zinc, indium, tin, molybdenum, tantalum, tungsten, palladium, gold, platinum, silver, yttrium, Examples include metals such as neodymium, and alloys containing appropriate combinations of these metals.
  • such materials include indium tin oxide (In-Sn oxide, also referred to as ITO), In-Si-Sn oxide (also referred to as ITSO), indium zinc oxide (In-Zn oxide), and In-Si-Sn oxide (also referred to as ITSO).
  • ITO indium tin oxide
  • ITSO In-Si-Sn oxide
  • ITSO indium zinc oxide
  • ITSO In-Si-Sn oxide
  • -W-Zn oxide etc. can be mentioned.
  • such materials include alloys containing aluminum (aluminum alloys) such as alloys of aluminum, nickel, and lanthanum (Al-Ni-La), and alloys of silver, palladium, and copper (Ag-Pd-Cu, APC ) can be mentioned.
  • such materials include elements belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table of elements (for example, lithium, cesium, calcium, strontium), rare earth metals such as europium and ytterbium, and appropriate combinations of these.
  • elements belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table of elements for example, lithium, cesium, calcium, strontium
  • rare earth metals such as europium and ytterbium
  • Examples include alloys containing carbon dioxide, graphene, and the like.
  • a micro optical resonator (microcavity) structure is applied to the light emitting device. Therefore, one of the pair of electrodes included in the light emitting device is preferably an electrode that is transparent and reflective for visible light (semi-transparent/semi-reflective electrode), and the other is an electrode that is reflective for visible light ( A reflective electrode) is preferable. Since the light emitting device has a microcavity structure, the light emitted from the light emitting layer can resonate between both electrodes, and the light emitted from the light emitting device can be intensified.
  • the semi-transparent/semi-reflective electrode has a laminated structure of a conductive layer that can be used as a reflective electrode and a conductive layer that can be used as an electrode that is transparent to visible light (also referred to as a transparent electrode). I can do it.
  • the light transmittance of the transparent electrode is 40% or more.
  • an electrode that has a transmittance of visible light (light with a wavelength of 400 nm or more and less than 750 nm) of 40% or more as a transparent electrode of a light-emitting device.
  • the visible light reflectance of the semi-transparent/semi-reflective electrode is 10% or more and 95% or less, preferably 30% or more and 80% or less.
  • the visible light reflectance of the reflective electrode is 40% or more and 100% or less, preferably 70% or more and 100% or less.
  • the resistivity of these electrodes is preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 2 ⁇ cm or less.
  • a light emitting device has at least a light emitting layer.
  • the light emitting device may contain a material with high hole injection property, a substance with high hole transport property, a hole blocking material, a substance with high electron transport property, an electron block material, a material with high electron injection property, as a layer other than the light emitting layer. It may further include a layer containing a substance, a bipolar substance (a substance with high electron transport properties and hole transport properties), or the like.
  • the light emitting device has one or more of a hole injection layer, a hole transport layer, a hole blocking layer, a charge generation layer, an electron block layer, an electron transport layer, and an electron injection layer. It can be configured as follows.
  • the light-emitting device can use either a low-molecular compound or a high-molecular compound, and may also contain an inorganic compound.
  • the layers constituting the light emitting device can be formed by a method such as a vapor deposition method (including a vacuum vapor deposition method), a transfer method, a printing method, an inkjet method, a coating method, or the like.
  • the light-emitting layer has one or more types of light-emitting substances.
  • the luminescent substance a substance exhibiting a luminescent color such as blue, violet, blue-violet, green, yellow-green, yellow, orange, or red is appropriately used.
  • a substance that emits near-infrared light can also be used as the light-emitting substance.
  • luminescent material examples include fluorescent materials, phosphorescent materials, TADF materials, quantum dot materials, and the like.
  • fluorescent materials include pyrene derivatives, anthracene derivatives, triphenylene derivatives, fluorene derivatives, carbazole derivatives, dibenzothiophene derivatives, dibenzofuran derivatives, dibenzoquinoxaline derivatives, quinoxaline derivatives, pyridine derivatives, pyrimidine derivatives, phenanthrene derivatives, and naphthalene derivatives. Can be mentioned.
  • the phosphorescent material examples include organometallic complexes (especially iridium complexes) having a 4H-triazole skeleton, 1H-triazole skeleton, imidazole skeleton, pyrimidine skeleton, pyrazine skeleton, or pyridine skeleton, and phenylpyridine derivatives having an electron-withdrawing group.
  • organometallic complexes especially iridium complexes
  • platinum complexes and rare earth metal complexes.
  • the light-emitting layer may contain one or more types of organic compounds (host material, assist material, etc.) in addition to the light-emitting substance (guest material).
  • the one or more organic compounds one or both of a substance with high hole-transporting properties (hole-transporting material) and a substance with high electron-transporting property (electron-transporting material) can be used.
  • a substance with high hole-transporting properties that can be used for a hole-transporting layer, which will be described later
  • the electron-transporting material a substance with high electron-transporting properties that can be used for an electron-transporting layer, which will be described later, can be used.
  • a bipolar material or a TADF material may be used as one or more kinds of organic compounds.
  • the light-emitting layer preferably includes, for example, a phosphorescent material and a hole-transporting material and an electron-transporting material that are a combination that tends to form an exciplex.
  • ExTET Exciplex-Triplet Energy Transfer
  • a combination that forms an exciplex that emits light that overlaps with the wavelength of the lowest energy absorption band of the light-emitting substance energy transfer becomes smoother and luminescence can be efficiently obtained.
  • high efficiency, low voltage drive, and long life of the light emitting device can be achieved at the same time.
  • the hole injection layer is a layer that injects holes from the anode to the hole transport layer, and is a layer containing a substance with high hole injection properties.
  • substances with high hole injection properties include aromatic amine compounds and composite materials containing a hole transporting material and an acceptor material (electron accepting material).
  • the hole-transporting material a substance with high hole-transporting properties that can be used for a hole-transporting layer, which will be described later, can be used.
  • oxides of metals belonging to Groups 4 to 8 in the periodic table of elements can be used.
  • specific examples include molybdenum oxide, vanadium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, chromium oxide, tungsten oxide, manganese oxide, and rhenium oxide.
  • molybdenum oxide is particularly preferred because it is stable in the atmosphere, has low hygroscopicity, and is easy to handle.
  • an organic acceptor material containing fluorine can also be used.
  • organic acceptor materials such as quinodimethane derivatives, chloranil derivatives, and hexaazatriphenylene derivatives can also be used.
  • a material containing a hole-transporting material and an oxide of a metal belonging to Groups 4 to 8 in the periodic table of elements is used. May be used.
  • the hole transport layer is a layer that transports holes injected from the anode to the light emitting layer by the hole injection layer.
  • the hole transport layer is a layer containing a hole transporting material.
  • a hole transporting material a substance having a hole mobility of 1 ⁇ 10 ⁇ 6 cm 2 /Vs or more is preferable. Note that materials other than these can also be used as long as they have a higher transportability for holes than for electrons.
  • Examples of hole-transporting materials include substances with high hole-transporting properties such as ⁇ -electron-rich heteroaromatic compounds (for example, carbazole derivatives, thiophene derivatives, furan derivatives, etc.) and aromatic amines (compounds having an aromatic amine skeleton). is preferred.
  • the electron block layer is provided in contact with the light emitting layer.
  • the electron blocking layer is a layer containing a material that has hole transport properties and is capable of blocking electrons.
  • a material having electron blocking properties among the above-mentioned hole transporting materials can be used.
  • the electron block layer has hole transport properties, it can also be called a hole transport layer. Further, among the hole transport layers, a layer having electron blocking properties can also be referred to as an electron blocking layer.
  • the electron transport layer is a layer that transports electrons injected from the cathode by the electron injection layer to the light emitting layer.
  • the electron transport layer is a layer containing an electron transport material.
  • As the electron transporting material a substance having an electron mobility of 1 ⁇ 10 ⁇ 6 cm 2 /Vs or more is preferable. Note that materials other than these can also be used as long as they have a higher transportability for electrons than for holes.
  • electron-transporting materials include metal complexes having a quinoline skeleton, metal complexes having a benzoquinoline skeleton, metal complexes having an oxazole skeleton, metal complexes having a thiazole skeleton, as well as oxadiazole derivatives, triazole derivatives, imidazole derivatives, ⁇ -electron deficient, including oxazole derivatives, thiazole derivatives, phenanthroline derivatives, quinoline derivatives with quinoline ligands, benzoquinoline derivatives, quinoxaline derivatives, dibenzoquinoxaline derivatives, pyridine derivatives, bipyridine derivatives, pyrimidine derivatives, and other nitrogen-containing heteroaromatic compounds Substances with high electron transport properties such as heteroaromatic compounds can be used.
  • the hole blocking layer is provided in contact with the light emitting layer.
  • the hole blocking layer is a layer containing a material that has electron transport properties and is capable of blocking holes.
  • a material having hole blocking properties among the above electron transporting materials can be used.
  • the hole blocking layer has an electron transporting property, it can also be called an electron transporting layer. Further, among the electron transport layers, a layer having hole blocking properties can also be referred to as a hole blocking layer.
  • the electron injection layer is a layer that injects electrons from the cathode to the electron transport layer, and is a layer containing a substance with high electron injection properties.
  • a substance with high electron injection properties alkali metals, alkaline earth metals, or compounds thereof can be used.
  • a composite material containing an electron transporting material and a donor material (electron donating material) can also be used.
  • the difference between the LUMO level of the substance having high electron injection properties and the work function value of the material used for the cathode is small (specifically, 0.5 eV or less).
  • the electron injection layer examples include lithium, cesium, ytterbium, lithium fluoride (LiF), cesium fluoride (CsF), calcium fluoride (CaF x , where X is an arbitrary number), and 8-(quinolinolato) lithium (abbreviation: Liq), 2-(2-pyridyl)phenolatlithium (abbreviation: LiPP), 2-(2-pyridyl)-3-pyridinolatlithium (abbreviation: LiPPy), 4-phenyl-2-(2-pyridyl)pheno Alkali metals, alkaline earth metals, or compounds thereof, such as latium (abbreviation: LiPPP), lithium oxide (LiO x ), cesium carbonate, etc., can be used.
  • the electron injection layer may have a laminated structure of two or more layers.
  • the laminated structure includes, for example, a structure in which lithium fluoride is used in the first layer and ytterbium is provided
  • the electron injection layer may include an electron transporting material.
  • an electron transporting material for example, a compound having a lone pair of electrons and an electron-deficient heteroaromatic ring can be used as the electron-transporting material.
  • a compound having at least one of a pyridine ring, a diazine ring (pyrimidine ring, pyrazine ring, pyridazine ring), and a triazine ring can be used.
  • the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) level of the organic compound having a lone pair of electrons is preferably ⁇ 3.6 eV or more and ⁇ 2.3 eV or less.
  • the highest occupied molecular orbital (HOMO) level and LUMO level of organic compounds are generally measured by CV (cyclic voltammetry), photoelectron spectroscopy, optical absorption spectroscopy, inverse photoelectron spectroscopy, etc. can be estimated.
  • BPhen 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline
  • NBPhen 2,9-di(naphthalen-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline
  • mPPhen2P 2,9-di(naphthalen-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline
  • mPPhen2P 2,9-di(naphthalen-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline
  • mPPhen2P 2,9-di(naphthalen-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline
  • mPPhen2P 2,4-tris[3'-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl]-1,3,5-triazine
  • TmPPPyTz 2,4,6-tris[3'-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl]
  • the charge generation layer has at least a charge generation region.
  • the charge generation region preferably contains an acceptor material, for example, preferably contains a hole transport material and an acceptor material that can be applied to the hole injection layer described above.
  • the charge generation layer preferably has a layer containing a substance with high electron injection properties.
  • This layer can also be called an electron injection buffer layer.
  • the electron injection buffer layer is preferably provided between the charge generation region and the electron transport layer. By providing the electron injection buffer layer, the injection barrier between the charge generation region and the electron transport layer can be relaxed, so that electrons generated in the charge generation region can be easily injected into the electron transport layer.
  • the electron injection buffer layer preferably contains an alkali metal or an alkaline earth metal, and can be configured to contain, for example, an alkali metal compound or an alkaline earth metal compound.
  • the electron injection buffer layer preferably has an inorganic compound containing an alkali metal and oxygen, or an inorganic compound containing an alkaline earth metal and oxygen, and an inorganic compound containing lithium and oxygen (oxidized It is more preferable to include lithium (such as lithium (Li 2 O)).
  • materials applicable to the above-mentioned electron injection layer can be suitably used for the electron injection buffer layer.
  • the charge generation layer preferably has a layer containing a substance with high electron transport properties. This layer can also be called an electronic relay layer.
  • the electron relay layer is provided between the charge generation region and the electron injection buffer layer.
  • an electron relay layer is preferably provided between the charge generation region and the electron transport layer.
  • the electron relay layer has the function of preventing interaction between the charge generation region and the electron injection buffer layer (or electron transport layer) and smoothly transferring electrons.
  • a phthalocyanine-based material such as copper (II) phthalocyanine (abbreviation: CuPc), or a metal complex having a metal-oxygen bond and an aromatic ligand.
  • charge generation region electron injection buffer layer, and electron relay layer described above may not be clearly distinguishable depending on their cross-sectional shape or characteristics.
  • the charge generation layer may have a donor material instead of an acceptor material.
  • the charge generation layer may include a layer containing an electron transporting material and a donor material that can be applied to the above-described electron injection layer.
  • This embodiment mode can be implemented by appropriately combining at least a part of it with other embodiment modes described in this specification.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)

Abstract

歪みの少ない画像を視認することができる電子機器を提供する。 表示装置、光学機器を有する電子機器である。光学機器は位置調整機構を有し、視度調整をするこ とができる。表示装置には、レンズの歪曲収差を補正するために元画像を樽型歪曲した補正画像を 表示させる。補正画像は、位置調整機構によって動かすレンズの位置に応じて補正量(画像の大き さおよび歪曲率)を変化させる。これにより、視度調整のためにレンズの位置を動かしても常に最 適な状態に画像を補正することができ、視認される画像の品質を高めることができる。

Description

電子機器
本発明の一態様は、光学機器を有する電子機器に関する。
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物(コンポジション・オブ・マター)に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、照明装置、蓄電装置、記憶装置、撮像装置、それらの動作方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。
なお、本明細書等において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。トランジスタ、半導体回路は半導体装置の一態様である。また、記憶装置、表示装置、撮像装置、電子機器は、半導体装置を有する場合がある。
仮想現実(VR:Virtual Reality)、または拡張現実(AR:Augmented Reality)向けなどの電子機器として、ゴーグル型デバイスおよび眼鏡型デバイスが開発されている。
また、ディスプレイパネルに適用可能な表示装置としては、代表的には液晶素子を備える表示装置、有機EL(Electro Luminescence)素子または発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)等を備える表示装置が挙げられる。
有機EL素子が備えられた表示装置は、液晶表示装置で必要であったバックライトが不要なため、薄型、軽量、高コントラストで且つ低消費電力な表示装置を実現できる。例えば、有機EL素子を用いた表示装置の一例が、特許文献1に記載されている。
特開2002−324673号公報
VRまたはAR等に適用される電子機器はウェアラブルデバイスの一種であり、携帯性および装着性を向上させるために、小型であることが望まれる。そのため、このような電子機器は裸眼対応であることが好ましく、光学機器に視度調整機構が用いられている。視度調整は、例えば、光学機器を構成する要素の間隔を変えることなどにより行うことができる。
また、光学機器は、複数のレンズを備えており、直線が曲がって見える歪曲収差が少なからず発生する。この歪曲収差は、収差による変形方向とは逆の方向に変形させた画像を用いることで補正することができる。例えば、視認される像が括れるように変形する糸巻き型の歪曲収差が出る場合は、樽型に膨らむように補正した画像を用いることで、歪みを補正することができる。
しかしながら、視度調整により光学機器を構成する要素の間隔を変えると歪曲収差の程度が変わるため、補正画像の効果が十分でなくなってしまう問題があった。
したがって、本発明の一態様は、視度によらず、歪みの少ない画像を視認することができる電子機器を提供することを目的の一つとする。または、薄型軽量の電子機器を提供することを目的の一つとする。または、視認される画像の品質の高い電子機器を提供することを目的の一つとする。または、新規な電子機器を提供することを目的の一つとする。
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
本発明の一態様は、歪曲収差の少ない電子機器に関する。
本発明の一態様は、表示パネルと、第1のレンズと、位置調整機構と、を有し、第1のレンズの光軸は表示パネルの表示部と垂直に交わり、位置調整機構によって変化させられる第1のレンズと表示部との距離に応じて、表示部に表示する画像の大きさおよび歪曲率が変化する機能を有する電子機器である。
位置調整機構は、円筒カムを有することができる。または、位置調整機構は、ステッピングモータを有することができる。
位置センサ機構は位置センサを有することができる。位置センサは、第1のレンズの位置を検出する機能を有することができる。
表示パネルは、有機EL素子を有することが好ましい。
上記電子機器は、さらに直線偏光板と、第1の位相差板と、ハーフミラーと、第2のレンズと、第2の位相差板と、反射偏光板と、を有し、表示パネル、直線偏光板、第1の位相差板、ハーフミラー、第2のレンズ、第2の位相差板、反射偏光板および第1のレンズは、それぞれが互いに重なる領域を有するように当該順序で配置することができる。
第1のレンズが第1の位置にあるときの表示部に表示される画像の大きさおよび歪曲率を1としたとき、第1のレンズが第1の位置よりも表示パネルに近い第2の位置にあるとき、表示部に表示される画像の大きさは1よりも小さく、歪曲率は1よりも大きくすることが好ましい。
表示部に表示される画像は、矩形画像を樽型に歪曲した画像とすることができる。
本発明の一態様により、視度によらず、歪みの少ない画像を視認することができる電子機器を提供することができる。または、薄型軽量の電子機器を提供することができる。または、視認される画像の品質の高い電子機器を提供することができる。または、新規な電子機器を提供することができる。
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
図1は、表示装置および光学機器を説明する図である。
図2は、光学機器を説明する図である。
図3A乃至図3Cは、光学系における虚像の位置を説明する図である。
図4A乃至図4Cは、虚像の眼に対する入射角を説明する図である。
図5は、歪曲収差を説明する図である。
図6は、レンズ位置に対する補正画像と視認される画像を説明する図である。
図7Aは、画像の有効な領域を説明する図である。図7Bは、画像の大きさの定義を説明する図である。図7Cは、画像の歪曲率の定義を説明する図である。
図8Aおよび図8Bは、位置調整機構を説明する図である。
図9Aおよび図9Bは、位置調整機構を説明する図である。
図10Aおよび図10Bは、位置調整機構を説明する図である。
図11A乃至図11Cは、視度の自動調整を説明する図である。
図12Aは、電子機器を説明するブロック図である。図12Bは、補正画像の生成および表示を説明するフローチャートである。
図13A乃至図13Cは、表示装置を説明する図である。
図14Aおよび図14Bは、眼鏡型デバイスを説明する図である。
図15A乃至図15Cは、表示パネルの構成例を説明する図である。
図16Aおよび図16Bは、表示パネルの構成例を説明する図である。
図17A乃至図17Fは、画素の構成例を説明する図である。
図18Aおよび図18Bは、表示パネルの構成例を説明する図である。
図19は、表示パネルの構成例を説明する図である。
図20は、表示パネルの構成例を説明する図である。
図21は、表示パネルの構成例を説明する図である。
図22は、表示パネルの構成例を説明する図である。
図23は、表示パネルの構成例を説明する図である。
図24は、表示パネルの構成例を説明する図である。
図25は、表示パネルの構成例を説明する図である。
図26A乃至図26Fは、発光デバイスの構成例を説明する図である。
図27A乃至図27Cは、発光デバイスの構成例を説明する図である。
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略することがある。なお、図を構成する同じ要素のハッチングを異なる図面間で適宜省略または変更する場合もある。
また、回路図上では単一の要素として図示されている場合であっても、機能的に不都合がなければ、当該要素が複数で構成されてもよい。例えば、スイッチとして動作するトランジスタは、複数が直列または並列に接続されてもよい場合がある。また、キャパシタを分割して複数の位置に配置する場合もある。
また、一つの導電体が、配線、電極および端子などの複数の機能を併せ持っている場合があり、本明細書においては、同一の要素に対して複数の呼称を用いる場合がある。また、回路図上で要素間が直接接続されているように図示されている場合であっても、実際には当該要素間が一つ以上の導電体を介して接続されている場合があり、本明細書ではこのような構成でも直接接続の範疇に含める。
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器について説明する。
本発明の一態様は、ゴーグル型デバイスまたは眼鏡型デバイスなどの電子機器であって、表示装置、光学機器を有する。光学機器は位置調整機構を有し、特定のレンズの位置を表示パネルに近づける、または遠ざけることで視度調整をすることができる。
表示装置には、レンズの糸巻き型歪曲収差を補正するために元画像を樽型に歪曲させた補正画像を表示させる。補正画像は、位置調整機構によって動かすレンズの位置に応じて補正量(画像の大きさおよび歪曲率)を変化させる。これにより、視度調整のためにレンズの位置を動かしても適切に画像を補正することができ、視認される画像の品質を高めることができる。
なお、本発明の一態様の電子機器は、複数の光学部品が組み合わされた構成を有する。当該構成が筐体に収められたものは、単にレンズとも呼ばれる。または、薄型である形状からパンケーキレンズと呼ばれることもある。
図1は、本発明の一態様の電子機器に用いることができる表示装置および光学機器を説明する斜視図である。図1に示すように、表示装置30および光学機器40は、互いに重なる領域を有するように、離隔して配置される。
使用者は、光学機器40近傍に眼10を近づけることで、表示装置30で表示される画像を見ることができる。使用者は、光学機器40によって視野角が広げられた状態で当該画像を視認することから、没入感、臨場感を得ることができる。
光学機器40の一部には位置調整機構50が接続される。位置調整機構50は、光学機器40が有する要素間の距離を変えることができる。これにより視度調整を行うことができ、例えば使用者が近視である場合でも画像を明瞭に視認することができる。なお、位置調整機構50によって、表示装置30の表示部と光学機器40が有する特定の要素との距離を変えるということもできる。
表示装置30は、表示パネル31、直線偏光板32(破線で図示)および位相差板33(破線で図示)が互いに重なる領域を有するように配置された構成を有する。なお、以下の説明における第1の面とは各要素が有する一つの面であり、第2の面とは第1の面とは反対側の面を意味する。
例えば、図1に示すように、表示パネル31の表示部34に直線偏光板32の第1の面が近接し、直線偏光板32の第2の面が位相差板33の第1の面に近接する構成とすることができる。なお、直線偏光板32および位相差板33の組み合わせは、非偏光を円偏光に変換する円偏光板とも呼ばれる。
なお、直線偏光板32および位相差板33は、表示装置30の要素でなくてもよく、表示装置30(表示パネル31)と光学機器40との間に設けられていてもよい。または、光学機器40の要素として、光学機器40の光の入射面側(ハーフミラー41の入射面側)に配置されていてもよい。または、直線偏光板32が表示装置30の要素であって、位相差板33が光学機器40の要素であってもよい。
ここで、表示パネル31の表示部34には、光学機器40の歪曲収差を補正するために元画像を変形した画像が表示される。図1では、光学機器40の糸巻き型歪曲収差を補正するために、元画像である矩形の画像を樽型に歪曲した補正画像を例示している。
本発明の一態様は、位置調整機構50により、光学機器40が有する要素間の距離を変えたときに変化する歪曲収差の程度に応じて補正画像の補正量を変化させる。したがって、視度調整を行っても、歪みの少ない適切な画像を視認することができる。
光学機器40は、ハーフミラー41と、レンズ42と、位相差板43と、反射偏光板44と、レンズ45が互いに重なる領域を有する。また、レンズ42およびレンズ45の光軸46は、表示パネル31の表示部34と垂直に交わるように配置される。なお、「垂直」とは、二つの直線が85°以上95°以下の角度を成す状態をいう。ここで、二つの直線の一方はレンズ42およびレンズ45の光軸46を指し、他方は表示部34(表示面)に平行な直線を指す。
例えば、図1に示すように、ハーフミラー41の第1の面がレンズ42の第1の面に近接する構成とすることができる。また、位相差板43の第1の面に反射偏光板44の第1の面が近接し、反射偏光板44の第2の面にレンズ45の第1の面が近接する構成とすることができる。
また、必要な光路長を確保するため、ハーフミラー41とレンズ42とは離隔して配置してもよい。また、図1では、レンズ42と位相差板43を離隔して配置した構成を例示しているが、両者を近接して配置してもよい。
なお、上述した一方の要素と他方の要素とが近接する構成とするには、利用する光の波長(例えば、可視光の波長範囲、または青色光から赤色光までの波長範囲)に対して透過率が高く、かつ特定の偏光の吸収および複屈折のない光学接着剤を用いて、互いの要素を貼り合わせることが好ましい。または、貼り合わせではなく、塗布などの方法を用いて、一方の要素上に他方の要素を接して形成してもよい。または、一方の要素と他方の要素との間に接着剤などを設けず、両者が接するように配置させてもよい。または、両者の間に空隙が設けられていてもよい。
図2は、本発明の一態様の光学機器を説明する図であり、光路の一部を破線で示している。また、明瞭化のため、図1では近接して図示しているいくつかの要素を離隔して図示している。なお、図2のように、表示装置30および光学機器40が有する各要素を離隔して配置することでも、本発明の一態様の効果を得ることができる。
表示パネル31から射出された一部の光は、直線偏光板32、位相差板33、ハーフミラー41、レンズ42および位相差板43を透過し、反射偏光板44で反射される。反射偏光板44で反射された光は、位相差板43およびレンズ42を透過し、ハーフミラー41で再び反射される。ハーフミラー41で反射された光は、レンズ42、位相差板43、反射偏光板44およびレンズ45を透過し、眼10に入射される。
このように、光学機器40内で反射を繰り返すことで光路長を確保することができるため、焦点距離の短い光学系とすることができる。
表示パネル31としては、液晶素子を有する液晶パネル、有機EL素子を有する有機ELパネル、またはマイクロLEDを有するLEDパネルなどを用いることができる。特に、自発光型で高精細な表示部を形成しやすい有機ELパネルを用いることが好ましい。なお、本明細書等において、マイクロLEDとは、チップ面積が10000μm以下の発光ダイオードを表す。なお、LEDパネルについては、マイクロLEDに限定されず、例えば、チップ面積が10000μmよりも大きく1mm以下の発光ダイオード(ミニLEDとも呼称する)を用いてもよい。
直線偏光板32は、360°全方向に振動する光から1つの直線偏光を取り出すことができる。なお、本実施の形態では、直線偏光板32の透過軸を0°として説明を行うが、0°とは絶対的な値ではなく、基準となる値を意味する。つまり、直線偏光板32で取り出される直線偏光の偏光面を0°として取り扱う。したがって、例えば、本実施の形態における90°直線偏光とは、直線偏光板32で取り出される直線偏光の偏光面が90°回転した直線偏光を意味する。
位相差板33は、直線偏光を円偏光に変換する機能を有する。ここで、位相差板33には、λ/4板(1/4波長板)が用いられる。直線偏光板32から射出される直線偏光の軸に対してλ/4板の遅延軸を45°にして重ねると右回転の円偏光(右円偏光)となる。また、直線偏光板32から射出される直線偏光の軸に対してλ/4板の遅延軸を−45°にして重ねると左回転の円偏光(左円偏光)となる。本発明の一態様では、後述する反射偏光板44の特性との組み合わせが適切であれば、右円偏光および左円偏光のどちらを用いてもよい。
ハーフミラー41には、例えば、可視光の透過率の高い光学ガラスまたは光学樹脂材料を基板41aに用い、金属膜または誘電体膜を設けた面を反射面41bとする構成を用いることができる。また、ハーフミラー41の可視光に対する透過率および反射率は、例えば、それぞれ約50%とすることができ、透過率および反射率の一方は40%以上60%以下であることが好ましい。
また、ハーフミラー41の反射面41bは、光を眼10の方向に集束させるために正の屈折力を有することが好ましい。そのため、基板41aは凹曲面を有し、当該凹曲面に反射面41bが形成されていることが好ましい。
なお、図2では、基板41aは、断面視において、第1の面が凸曲面、第2の面が凹曲面であって、第1の面の曲率半径が第2の面の曲率半径よりも小さい凸メニスカスレンズの形態を示しているが、第1の面と第2の面の曲率半径が等しく、レンズとならない形状であってもよい。この場合、基板41aの第1の面に反射面41bを設けてもよい。
なお、光学機器40が有するハーフミラー41以外の要素で眼10の方向に光を集束することができれば、基板41aは平面を有する形状とし、当該平面に反射面41bを設けてもよい。
レンズ42には、凸レンズを用いることができる。図2ではレンズ42に平凸レンズを用いる例を示しているが、これに限らない。例えば、レンズ42を複数の平凸レンズで構成してもよい。また、レンズ42に両凸レンズを用いてもよい。または、レンズ42を両凸レンズ、平凸レンズ、両凹レンズ、平凹レンズ、凸メニスカスレンズ、凹メニスカスレンズから選ばれたレンズを組み合わせた構成とすることもできる。また、レンズ42は、球面レンズに限らず、非球面レンズであってもよい。
なお、レンズ45にもレンズ42と同様のレンズを用いることができる。また、光学機器40には、レンズ42、45以外のレンズが設けられていてもよい。
位相差板43は、直線偏光と円偏光を可逆的に変換する機能を有する。位相差板43としては、位相差板33と同様に、λ/4板(1/4波長板)を用いることができる。
反射偏光板44は、透過軸と一致する直線偏光を透過し、透過軸と直交する直線偏光を反射することができる。反射偏光板としては、例えば、ワイヤグリッド偏光板、または誘電体多層膜などを使用することができる。
上述した光学機器40における偏光状態の詳細について、図2に示す光路を用いて説明する。
表示パネル31から発せられた360°全方向に振動する光は、直線偏光板32に入射される。直線偏光板32の透過軸は0°であり、直線偏光板32からは0°直線偏光が射出される。
直線偏光板32から射出された0°直線偏光は、位相差板33で右円偏光に変換される。位相差板33から射出された右円偏光は、ハーフミラー41を透過してレンズ42に入射される。
レンズ42から射出された右円偏光は、位相差板43に入射され、0°直線偏光に変換される。位相差板43から射出された0°直線偏光は、反射軸0°の反射偏光板44で反射されて位相差板43に入射され、右円偏光に変換される。
位相差板43から射出された右円偏光は、レンズ42を透過してハーフミラー41で反射され、左円偏光に反転される。ハーフミラー41で反転された左円偏光は、レンズ42を透過し、位相差板43に入射され、90°直線偏光に変換される。位相差板43から射出された90°直線偏光は、透過軸90°の反射偏光板44、およびレンズ45を透過し、眼10に入射される。
このように、直線偏光および円偏光、ならびにハーフミラーおよび反射偏光板を利用することで、反射および透過を選択的に行うことができる。したがって、限られた空間内で光路長を確保することができ、光学機器の焦点距離を短くすることができる。
なお、上記では、ハーフミラー41を透過してレンズ42に入射する光に右円偏光を用いる例を説明したが、左円偏光を用いてもよい。
なお、図1および図2に示す表示装置30および光学機器40の構成は一例であり、他の構成を用いることもできる。
次に、視度調整について説明する。図3A乃至図3Cは、光学系における虚像の位置について説明する図である。図2に示す光学機器40のレンズ42では、その前後の要素で光の反射が行われるため、複数回に亘って光が透過する。これは、光路上において、複数のレンズが配置されていることと同意である。ここでは、1つのレンズを用いた場合と2つのレンズを用いた場合における虚像の位置を説明する。
図3Aは、1つのレンズを用いた場合における虚像の位置を説明する図である。ここで、F1はレンズL1の焦点であり、レンズL1の左側に光源Aがあるとする。図3Aにおいて、光源Aに平行であってレンズL1の右側の焦点F1に進む光の光路BM1をレンズL1の左側に延長した線(破線で図示)と、光源AからレンズL1の中心に進む光の光路BM2をレンズL1の左側に延長した線(破線で図示)との交点が虚像Bの位置となる。
次に、2つのレンズを用いた場合における虚像の位置を説明する。図3Bは、レンズL1の右側のある位置にレンズL2を配置した構成である。F2はレンズL2の焦点である。ここで、レンズL2においては、レンズL1の虚像Bを光源として考える。このとき、レンズL2の虚像C1は、レンズL1から比較的遠くに位置する。
次に、図3Cに示すように、図3Bの状態からレンズL2のみをレンズL1に近づけたとする。このとき、レンズL2の虚像C2の位置は、虚像C1の位置よりもレンズL1の近くに移動する。なお、図3B、図3Cでは、虚像の位置を変化させるためにレンズL2を移動させた例を示したが、レンズL1を移動させてもよい。
次に、レンズの公式を用いて、光の眼への入り方を説明する。図4Aは、レンズの公式(1/S1)+(1/S2)=1/Fに虚像C1および虚像C2のそれぞれの位置を適用したときの結像位置を示す図である。なお、2つのレンズを用いた場合でも焦点Fは大きく変わらないと仮定し、レンズは一つに簡略化して図示している。ここで、S1はレンズLの中心から虚像C1までの距離、S2はレンズの中心から結像位置までの距離、FはレンズLの焦点である。
上記と同様に、レンズLの中心から虚像C2までの距離をS3(S3<S1)としたとき、レンズの中心から虚像C2までの距離S4は、S2よりも長くなる(S4>S2)。
ここで、光はレンズLからある距離の位置において眼に入射されるが、図4Aに示すように、S4>S2であるから、虚像C1の光の入射角(θC1)より虚像C2の光の入射角(θC2)が小さくなることがわかる。
図4Bに示すように、レンズLから比較的遠い位置にある虚像C1では、眼10に対する入射角(θC1)が比較的大きくなる。近視の場合は、角膜および水晶体の屈折力が正視の場合よりも大きい、または正視の場合よりも眼軸が長すぎるため、網膜11で結像するように調節できず、網膜11の手前で結像する。したがって、像がぼやけて見える。
一方、図4Cに示すように、レンズLから比較的近い位置にある虚像C2では、入射角(θC2)が比較的小さく平行光に近くなるため、眼10に対する入射角が虚像C1の場合よりも小さくなる(θC2<θC1)。したがって、図4Bの場合より結像位置が遠くなるため、近視の場合でも網膜11上で結像することができるようになり、像のぼやけが矯正される。
以上の説明のように、光学機器40が有する要素間の距離を変化させることで、視度調整を行うことができる。なお、上記では近視に対応させる例を説明したが、上記とは逆に要素間の距離を変化させることで遠視にも対応させることができる。
次に、レンズの歪曲収差について説明する。歪曲収差は結像面の周辺部に強く現れ、矩形形状が樽型または糸巻き型に歪む現象である。これは、凸レンズ中心部の像倍率と周辺での像倍率が変わることに起因し、倍率の変化が像の歪みとして現れる。
歪曲収差は光量を調整する絞りの位置で変化し、絞りがレンズより像側にあれば正の歪曲収差(糸巻き型)となる。逆に、絞りがレンズより物体(光源)側にあれば負の歪曲収差(樽型)となる。
図2に示す光学系において、絞りは眼10の瞳孔近辺とみなすことができる。したがって、図5に示すように、表示パネルの表示画像が矩形の画像(補正なし)であるとき、レンズを介して視認される画像は糸巻き型になる。このような場合は、表示画像を樽型に変形させた画像(補正あり)とすると、矩形の画像を視認することができる。
しかしながら、歪曲収差は光学系固有の収差であり、前述したレンズ位置を動かす視度調整により、歪曲収差の程度が変化する。つまり、あるレンズ位置に応じて作成された補正画像は、他のレンズ位置では補正の寄与が十分でなくなってしまう。
したがって、本発明の一態様では、視度調整のために動かすレンズの位置に応じて、表示パネルで表示する補正画像を適切に変化させる。図6は、図2に示す光学機器40の一部要素を用いたシミュレーション結果から想定される補正画像を説明する図であり、レンズ45の位置と表示パネル31の表示画像(補正画像の形状)との関係を示す図である。なお、シミュレーションには、Synopsys社製光学設計解析ソフトウェアCODE Vを用いた。
なお、光学機器40においては、糸巻き型の歪曲収差が発生することとし、表示画像としては、矩形の画像を補正した樽型の画像を例示している。
ここで、図6の中段に示すレンズ42とレンズ45との間隔がD2であるときの画像の補正量を基準とし、補正画像(IMA2)の大きさおよび歪曲率を1とする。
なお、画像の大きさとは、画像の意味を成す有効な領域の大きさを意味する。例えば、図7Aに示すように、表示部80の端部近傍において、補正画像の外側で黒表示をしている領域82は有効な領域83に含まれない。また、画像の大きさは、例えば、有効な領域83の対辺間の長さa、有効な領域83に内接する矩形の対角線の長さb、有効な領域83の面積sのいずれかと言い換えることができる(図7B参照)。また、歪曲率とは、例えば、弦の長さcと矢高d(弦の中心と弧の中心との距離)の長さの比(d/c)とすることができ、その数値が大きいほど歪みが大きくなる(図7C参照)。なお、歪みの形状は円弧に限らない。
図6の上段に示すように、レンズ42とレンズ45との間隔をD1(D1>D2)としたときの補正画像(IMA1)の大きさは、1より大きく、歪曲率は1より小さい適切な形状とする。なお、レンズ45の位置は、図6の中段に示す場合よりも表示パネル31から遠いと換言することができる。
また、図6の下段に示すように、レンズ42とレンズ45との間隔をD3(D3<D2)としたときの補正画像(IMA3)の大きさは1より小さく、歪曲率は1より大きい適切な形状とする。なお、レンズ45の位置は、図6の中段に示す場合よりも表示パネル31に近いと換言することができる。
レンズ42とレンズ45との間隔が近くなるほど視認される虚像の位置は眼10に近くなる。したがって、レンズ42とレンズ45との間隔が近くなるほど補正画像の大きさを小さくすることで、レンズ42の位置によらず、視認される画像の大きさを同等とすることができる。また、IMA1、IMA2およびIMA3は、それぞれ歪曲率が異なるため、相似形とはならない。
このようにレンズの位置に応じて補正画像の補正量を変化させることで、矩形の画像を視認することができる。すなわち、視度調整を行った場合においても歪みが補正された画像を視認することができる。
次に、位置調整機構50について説明する。図8A、図8Bは、図1に示す形態の位置調整機構50の一例を説明する図である。図8Aはレンズ45が前方(眼10に近い位置、図6上段参照)にある状態、図8Bはレンズ45が後方(眼10から遠い位置、図6下段参照)にある状態を示している。
図8A、図8Bに示す位置調整機構50は、円筒51、ピン52、円筒カム53を有し、レンズ45の位置を動かすことができる。また、位置センサ54を有し、レンズ45の位置を間接的に検出することができる。レンズ45は円筒51の内側に固定され、円筒51の外側にはピン52およびリング56が固定される。なお、リング56は円筒51の一部であってもよい。
円筒カム53を固定し、リング56を回転させることによってピン52を円筒カム53の側面に斜めに設けられた溝に沿って移動させることができる。すなわち、リング56を回転させることによって、ピン52に固定された円筒51およびレンズ45を前後方向に移動させることができる。
位置センサ54では、例えば、円筒51の端部の位置を検出することができる。円筒51の端部とレンズ45の相対的な位置は変化しないため、円筒51の端部の位置を検出することでレンズ45の位置を間接的に検出することができる。なお、ピン52の位置、または円筒51の表面に設けたマーカーなどを位置センサ54で検出してもよい。位置センサ54としては、光電センサ、変位センサ、測長センサ、画像センサ、近接センサ、超音波センサなどの非接触センサの他、接触型のセンサを用いることもできる。
レンズ45を動かすための位置調整機構は、図9Aに示す形態であってもよい。図9Aに示す位置調整機構60には、レンズ45が内側に固定された円筒62が支柱61を介して接続される。なお、円筒62が支柱61を介さずに位置調整機構60に直接接続されていてもよい。
位置調整機構60としては、例えば、図9Bに示すように、ラックアンドピニオン式の機構とすることができる。支柱61はラック63に固定され、ピニオン64を回転させることによりラック63をスライドさせることができる。ピニオン64の軸65にはノブ66が接続される。
ラック63にはマーカー55が設けられ、位置センサ54でマーカーを検出することによって、レンズ45の位置を間接的に検出することができる。なお、マーカー55は、軸65に設けられていてもよい。また、マーカー55の代わりに、ラック63の歯またはピニオン64の歯を検出することにより、レンズ45の位置を間接的に検出してもよい。また、位置センサ54には前述したいずれかのセンサを用いることができる。
なお、図9Bでは、ノブ66を手動で回転させる形態を図示しているが、図10Aに示すように、軸65にステッピングモータ67を接続してもよい。ステッピングモータ67は、パルス信号によって回転角度を制御することができるため、位置調整を正確に行うことができる。また、ステッピングモータ67を用いる場合は、位置センサ54を省くこともできる。
また、位置調整機構60には、図10Bに示すように、ボールねじ式の機構を用いてもよい。支柱61はナット85に固定され、ねじ軸84を回転させることによりナット85をスライドさせることができる。ねじ軸84にはステッピングモータ67を接続することができ、位置調整を正確に行うことができる。
図10A、図10Bに示す位置調整機構60を用いれば、使用者はボタン操作などで視度調整を行うことができ、そのときのレンズ位置を記憶させておくこともできる。レンズの位置をアカウント情報として登録しておけば、例えば、電子機器にログインすることで、使用者の視度調整動作を伴うことなく、視度の設定を行うことができる。
また、視度調整の動作は自動で行われてもよい。例えば、図11A、図11Bに示すように、位置調整を行うレンズ45を介して眼10に光が照射されるように光源86を配置し、光センサ87で網膜11からの反射光を検出できる構成とする。ここで、図11Aは視度が調整されていない状態、図11Bは視度が調整されている状態を示している。
光センサで反射光の強度を検出しながら位置調整機構60でレンズ45を動かすと、検出光の強度が増減する。図11Cにレンズ位置と反射光強度との関係を示す。このように、反射光の強度が最大となったとき(図11Bの位置のとき)、網膜11(反射面)で結像しているとみなすことができる。したがって、反射光の強度が最大となる位置を検出することで視度調整が完了する。ここで、光源には赤外光を用いることが好ましい。赤外光は不可視であり、視認されることなく視度調整動作を行うことができる。
図12Aは、本発明の一態様の電子機器の一部要素を説明するブロック図である。電子機器は、前述した表示装置30および光学機器40の他、制御回路35、演算回路36、通信装置37、記憶装置M1、記憶装置M2等を有する。これらの要素を図12Bに示す補正画像を生成、表示するためのフローチャートを用いて説明する。
まず、電子機器の使用者の視度に応じて光学機器40のレンズ位置を確定させる(S1)。制御回路35は、光学機器40からレンズ位置の情報を読み出し(S2)、記憶装置M2に格納されたルックアップテーブル(LUT)からレンズ位置に従った補正係数を読み出す(S3)。また、制御回路35は、表示の対象となる画像データを記憶装置M1から読み出す(S4)。演算回路36は、読み出された補正係数および画像データから補正画像データを生成し(S5)、表示装置30で補正画像を表示する(S6)。
なお、画像データは、外部から通信装置37を介して記憶装置M1に入力することができる。また、演算回路36で生成された補正画像データは、一度記憶装置M1に格納され、記憶装置M1から読み出されて表示装置30で表示されてもよい。
また、上記では、記憶装置M2に格納されたLUTから補正係数を読み出す形態を説明したが、記憶装置M2に格納された関数、および光学機器40におけるレンズ位置の情報をそれぞれ読み出して、演算回路36で補正係数を算出してもよい。
図13Aは、本発明の一態様の電子機器が有する表示パネル31を説明する図である。表示パネル31は、画素アレイ74と、回路75と、回路76を有する。画素アレイ74は、列方向および行方向に配置された画素70を有する。
画素70は、複数の副画素71を有することができる。副画素71は、表示用の光を発する機能を有する。
なお、本明細書では、一つの「画素」の中で独立した動作が行われる最小単位を便宜的に「副画素」と定義して説明を行うが、「画素」を「領域」と置き換え、「副画素」を「画素」と置き換えてもよい。
副画素71は、可視光を発する発光デバイスを有する。発光デバイスとしては、OLED(Organic Light Emitting Diode)またはQLED(Quantum−dot Light Emitting Diode)などのEL素子を用いることが好ましい。EL素子が有する発光物質としては、蛍光を発する物質(蛍光材料)、燐光を発する物質(燐光材料)、熱活性化遅延蛍光を示す物質(熱活性化遅延蛍光(Thermally activated delayed fluorescence:TADF)材料)、無機化合物(量子ドット材料など)などが挙げられる。また、発光デバイスとして、マイクロLED(Light Emitting Diode)などのLEDを用いることもできる。
回路75および回路76は、副画素71を駆動するためのドライバ回路である。回路75はソースドライバ回路、回路76はゲートドライバ回路としての機能を有することができる。回路75および回路76には、例えば、シフトレジスタ回路などを用いることができる。
なお、図13Bに示すように、回路75および回路76を層77に設け、画素アレイ74を層78に設け、層77と層78が重なる構成としてもよい。当該構成とすることで、狭額縁の表示装置を形成することができる。
また、ドライバ回路を画素アレイ74の下層に設けることで配線長を短く、配線容量を小さくすることができる。したがって、高速動作ができ、かつ低消費電力で動作する表示パネルとすることができる。
また、図13Bに示すように、回路75および回路76を分割配置することで、画素アレイ74を部分的に駆動することができる。例えば、画素アレイ74の部分的な画像データの書き換えを行うことができる。また、画素アレイ74を部分的に異なる動作周波数で動作させることができる。
なお、図13Bに示す回路75および回路76の配置、面積は一例であり、適宜変更することができる。また、回路75および回路76の一部は、画素アレイ74と同一の層に形成することもできる。また、層77には、記憶回路、演算回路、および通信回路などの回路が設けられていてもよい。
当該構成は、例えば、層77を単結晶シリコン基板に設け、回路75および回路76をチャネル形成領域にシリコンを有するトランジスタ(以下、Siトランジスタ)で形成し、層78に設ける画素アレイ74が有する画素回路をチャネル形成領域に金属酸化物を有するトランジスタ(以下、OSトランジスタ)で形成することができる。OSトランジスタは薄膜で形成することができ、Siトランジスタ上に積層して形成することができる。
なお、図13Cに示すように、層77と層78との間にOSトランジスタが設けられる層79を有する構成としてもよい。層79には、画素アレイ74が有する画素回路の一部をOSトランジスタで設けることができる。または、回路75および回路76の一部をOSトランジスタで設けることができる。または、層77に設けることができる記憶回路、演算回路、および通信回路などの回路の一部をOSトランジスタで設けることができる。
図14A、図14Bは、図1に示す表示装置30および光学機器40を有する眼鏡型のデバイスの例を示す図である。ここでは、表示装置30および光学機器40の組み合わせを表示ユニット92として、破線で示している。眼鏡型のデバイスは表示ユニット92を2組有し、用途によってはVRグラスなどと呼ばれる場合もある。
2組の表示ユニット92は、レンズ45の表面が内側に露出するように筐体90に組み込まれる。一方の表示ユニット92は右眼用、他方の表示ユニット92は左眼用になり、それぞれの表示ユニット92で視差に対応した画像を表示することで、画像の立体感を感じることができる。
また、筐体90またはバンド91に入力端子および出力端子が設けられていてもよい。入力端子には映像出力機器等からの映像信号、または筐体90内に設けられるバッテリーを充電するための電力等を供給するケーブルを接続することができる。出力端子としては、例えば音声出力端子として機能し、イヤフォン、ヘッドフォン等を接続することができる。なお、無線通信により音声データを出力可能な構成とする場合、または外部の映像出力機器から音声を出力する場合には、当該音声出力端子を設けなくてもよい。
また、筐体90またはバンド91の内部に無線通信モジュールおよび記憶モジュールなどが設けられていてもよい。無線通信モジュールにより無線通信を行い、視聴するコンテンツをダウンロードして記憶モジュールに保存しておくことができる。これにより、ユーザーは好きなときにダウンロードしたコンテンツをオフラインで視聴することができる。
また、筐体90内に視線検知センサが設けられていてもよい。例えば、電源オン、電源オフ、スリープ、音量調整、チャンネル変更、メニュー表示、選択、決定、戻る、などの操作ボタン、および動画の再生、停止、一時停止、早送り、早戻しなどの操作ボタンを表示させ、当該操作ボタンを視認することで、それぞれの操作を行うことができる。
眼鏡型デバイスに本発明の一態様の光学機器40を用いることにより、小型かつ薄型で消費電力が低く、信頼性の高い電子機器とすることができる。
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器に適用することのできる表示パネルの構成例について説明する。以下で例示する表示パネルは、上記実施の形態1の表示パネル31に適用することができる。
本発明の一態様は、発光素子(発光デバイスともいう)を有する表示パネルである。表示パネルは、発光色の異なる2つ以上の画素を有する。画素は、それぞれ発光素子を有する。発光素子は、それぞれ一対の電極と、その間にEL層を有する。発光素子は、有機EL素子(有機電界発光素子)であることが好ましい。発光色の異なる2つ以上の発光素子は、それぞれ異なる発光材料を含むEL層を有する。例えば、それぞれ赤色(R)、緑色(G)、または青色(B)の光を発する3種類の発光素子を有することで、フルカラーの表示パネルを実現できる。
発光色がそれぞれ異なる複数の発光素子を有する表示パネルを作製する場合、少なくとも発光材料を含む層(発光層)をそれぞれ島状に形成する必要がある。EL層の一部または全部を作り分ける場合、メタルマスクなどのシャドーマスクを用いた蒸着法により島状の有機膜を形成する方法が知られている。しかしながらこの方法では、メタルマスクの精度、メタルマスクと基板との位置ずれ、メタルマスクのたわみ、および蒸気の散乱などによる成膜される膜の輪郭の広がりなど、様々な影響により、島状の有機膜の形状および位置に設計からのずれが生じるため、表示パネルの高精細化、および高開口率化が困難である。また、蒸着の際に、層の輪郭がぼやけて、端部の厚さが薄くなることがある。つまり、島状の発光層は場所によって厚さにばらつきが生じることがある。また、大型、高解像度、または高精細な表示パネルを作製する場合、メタルマスクの寸法精度の低さ、および熱などによる変形により、製造歩留まりが低くなる懸念がある。そのため、ペンタイル配列などの特殊な画素配列方式を採用することなどにより、疑似的に精細度(画素密度ともいう)を高める対策が取られていた。
なお、本明細書等において、島状とは、同一工程において同一材料を用いて形成された2以上の層が物理的に分離されている状態であることを示す。例えば、島状の発光層とは、当該発光層と、隣接する発光層とが、物理的に分離されている状態であることを示す。
本発明の一態様は、EL層をファインメタルマスク(FMM)などのシャドーマスクを用いることなく、フォトリソグラフィ法を用いて、微細なパターンに加工する。これにより、これまで実現が困難であった高い精細度と、大きな開口率を有する表示パネルを実現できる。さらに、EL層を作り分けることができるため、極めて鮮やかで、コントラストが高く、表示品位の高い表示パネルを実現できる。なお、例えば、EL層をメタルマスクと、フォトリソグラフィ法と、の双方を用いて微細なパターンに加工してもよい。
また、EL層の一部または全部を物理的に分断することができる。これにより、隣接する発光素子間で共通に用いる層(共通層ともいう)を介した、発光素子間のリーク電流を抑制することができる。これにより、意図しない発光に起因したクロストークを防ぐことができ、コントラストの極めて高い表示パネルを実現できる。特に、低輝度における電流効率の高い表示パネルを実現できる。
本発明の一態様は、白色発光の発光素子と、カラーフィルタとを組み合わせた表示パネルとすることもできる。この場合、異なる色の光を呈する画素(副画素)に設けられる発光素子に、それぞれ同じ構成の発光素子を適用することができ、全ての層を共通層とすることができる。さらに、それぞれのEL層の一部または全部を、フォトリソグラフィ法を用いた工程で分断してもよい。これにより、共通層を介したリーク電流が抑制され、コントラストの高い表示パネルを実現できる。特に、導電性の高い中間層を介して、複数の発光層を積層したタンデム構造を有する素子では、当該中間層を介したリーク電流を効果的に防ぐことができるため、高い輝度、高い精細度、および高いコントラストを兼ね備えた表示パネルを実現できる。
EL層をフォトリソグラフィ法を用いて加工する場合、発光層の一部が露出し、劣化の要因となる場合がある。そのため、少なくとも島状の発光層の側面を覆う絶縁層を設けることが好ましい。当該絶縁層は、島状のEL層の上面の一部を覆う構成としてもよい。当該絶縁層としては、水および酸素に対してバリア性を有する材料を用いることが好ましい。例えば、水または酸素を拡散しにくい、無機絶縁膜を用いることができる。これにより、EL層の劣化を抑制し、信頼性の高い表示パネルを実現できる。
さらに、隣接する2つの発光素子間には、いずれの発光素子のEL層も設けられない領域(凹部)を有する。当該凹部を覆って共通電極、または共通電極および共通層を形成する場合、共通電極がEL層の端部の段差により分断されてしまう現象(段切れともいう)が生じ、EL層上の共通電極が絶縁してしまう場合がある。そこで、隣接する2つの発光素子間に位置する局所的な段差を、平坦化膜として機能する樹脂層により埋める構成(LFP:Local Filling Planarizationともいう)とすることが好ましい。当該樹脂層は、平坦化膜としての機能を有する。これにより、共通層または共通電極の段切れを抑制し、信頼性の高い表示パネルを実現できる。
以下では、本発明の一態様の表示パネルの、より具体的な構成例について、図面を参照して説明する。
[構成例1]
図15Aに、本発明の一態様の表示パネル100の上面概略図を示す。表示パネル100は、基板101上に、赤色を呈する発光素子110R、緑色を呈する発光素子110G、および青色を呈する発光素子110Bをそれぞれ複数有する。図15Aでは、各発光素子の区別を簡単にするため、各発光素子の発光領域内にR、G、Bの符号を付している。
発光素子110R、発光素子110G、および発光素子110Bは、それぞれマトリクス状に配列している。図15Aは、一方向に同一の色の発光素子が配列する、いわゆるストライプ配列を示している。なお、発光素子の配列方法はこれに限られず、Sストライプ配列、デルタ配列、ベイヤー配列、ジグザグ配列などの配列方法を適用してもよいし、ペンタイル配列、ダイヤモンド配列などを用いることもできる。
発光素子110R、発光素子110G、および発光素子110Bとしては、例えばOLED(Organic Light Emitting Diode)、またはQLED(Quantum−dot Light Emitting Diode)を用いることが好ましい。EL素子が有する発光物質としては、有機化合物だけでなく、無機化合物(量子ドット材料など)を用いることができる。
また、図15Aには、共通電極113と電気的に接続する接続電極111Cを示している。接続電極111Cは、共通電極113に供給するための電位(例えばアノード電位、またはカソード電位)が与えられる。接続電極111Cは、発光素子110Rなどが配列する表示領域の外に設けられる。
接続電極111Cは、表示領域の外周に沿って設けることができる。例えば、表示領域の外周の一辺に沿って設けられていてもよいし、表示領域の外周の2辺以上にわたって設けられていてもよい。すなわち、表示領域の上面形状が長方形である場合には、接続電極111Cの上面形状は、帯状(長方形)、L字状、コの字状(角括弧状)、または四角形などとすることができる。なお、本明細書等において、上面形状とは、平面視における形状、つまり、上から見た形状のことをいう。
図15B、図15Cはそれぞれ、図15A中の一点鎖線A1−A2、一点鎖線A3−A4に対応する断面概略図である。図15Bには、発光素子110R、発光素子110G、および発光素子110Bの断面概略図を示し、図15Cには、接続電極111Cと共通電極113とが接続される接続部140の断面概略図を示している。
発光素子110Rは、画素電極111R、有機層112R、共通層114、および共通電極113を有する。発光素子110Gは、画素電極111G、有機層112G、共通層114、および共通電極113を有する。発光素子110Bは、画素電極111B、有機層112B、共通層114、および共通電極113を有する。共通層114と共通電極113は、発光素子110R、発光素子110G、および発光素子110Bに共通に設けられる。
発光素子110Rが有する有機層112Rは、少なくとも赤色の光を発する発光性の有機化合物を有する。発光素子110Gが有する有機層112Gは、少なくとも緑色の光を発する発光性の有機化合物を有する。発光素子110Bが有する有機層112Bは、少なくとも青色の光を発する発光性の有機化合物を有する。有機層112R、有機層112G、および有機層112Bは、それぞれEL層とも呼ぶことができ、少なくとも発光性の物質を含む層(発光層)を有する。
以下では、発光素子110R、発光素子110G、および発光素子110Bに共通する事項を説明する場合には、発光素子110と呼称して説明する場合がある。同様に、有機層112R、有機層112G、および有機層112Bなど、アルファベットで区別する構成要素についても、これらに共通する事項を説明する場合には、アルファベットを省略した符号を用いて説明する場合がある。
有機層112、および共通層114は、それぞれ独立に電子注入層、電子輸送層、正孔注入層、および正孔輸送層のうち、一以上を有することができる。例えば、有機層112が、画素電極111側から正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層の積層構造を有し、共通層114が電子注入層を有する構成とすることができる。
画素電極111R、画素電極111G、および画素電極111Bは、それぞれ発光素子毎に設けられている。また、共通電極113および共通層114は、各発光素子に共通な一続きの層として設けられている。各画素電極と共通電極113のいずれか一方に可視光に対して透光性を有する導電膜を用い、他方に反射性を有する導電膜を用いる。各画素電極を透光性、共通電極113を反射性とすることで、下面射出型(ボトムエミッション型)の表示パネルとすることができ、反対に各画素電極を反射性、共通電極113を透光性とすることで、上面射出型(トップエミッション型)の表示パネルとすることができる。なお、各画素電極と共通電極113の双方を透光性とすることで、両面射出型(デュアルエミッション型)の表示パネルとすることもできる。
共通電極113上には、発光素子110R、発光素子110G、および発光素子110Bを覆って、保護層121が設けられている。保護層121は、上方から各発光素子に水などの不純物が拡散することを防ぐ機能を有する。
画素電極111の端部はテーパ形状を有することが好ましい。画素電極111の端部がテーパ形状を有する場合、画素電極111の端部に沿って設けられる有機層112も、テーパ形状とすることができる。画素電極111の端部をテーパ形状とすることで、画素電極111の端部を乗り越えて設けられる有機層112の被覆性を高めることができる。また、画素電極111の側面をテーパ形状とすることで、作製工程中の異物(例えば、ゴミ、またはパーティクルなどともいう)を、洗浄などの処理により除去することが容易となり好ましい。
なお、本明細書等において、テーパ形状とは、構造の側面の少なくとも一部が、基板面に対して傾斜して設けられている形状のことを指す。例えば、傾斜した側面と基板面とがなす角(テーパ角ともいう)が90°未満である領域を有すると好ましい。
有機層112は、フォトリソグラフィ法を用いて島状に加工されている。そのため、有機層112は、その端部において、上面と側面との成す角が90度に近い形状となる。一方、FMM(Fine Metal Mask)などを用いて形成された有機膜は、その厚さが端部に近いほど徐々に薄くなる傾向があり、例えば1μm以上10μm以下の範囲にわたって、上面がスロープ状に形成されるため、上面と側面の区別が困難な形状となる。
隣接する2つの発光素子間には、絶縁層125、樹脂層126および層128を有する。
隣接する2つの発光素子間において、互いの有機層112の側面が樹脂層126を挟んで対向して設けられている。樹脂層126は、隣接する2つの発光素子の間に位置し、それぞれの有機層112の端部、および2つの有機層112の間の領域を埋めるように設けられている。樹脂層126は、滑らかな凸状の上面形状を有しており、樹脂層126の上面を覆って、共通層114および共通電極113が設けられている。
樹脂層126は、隣接する2つの発光素子間に位置する段差を埋める平坦化膜として機能する。樹脂層126を設けることにより、共通電極113が有機層112の端部の段差により分断されてしまう現象(段切れともいう)が生じ、有機層112上の共通電極が絶縁してしまうことを防ぐことができる。樹脂層126は、LFP(Local Filling Planarization)ともいうことができる。
樹脂層126としては、有機材料を有する絶縁層を好適に用いることができる。例えば、樹脂層126として、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、イミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、シリコーン樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、フェノール樹脂、およびこれら樹脂の前駆体等を適用することができる。また、樹脂層126として、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリグリセリン、プルラン、水溶性のセルロース、またはアルコール可溶性のポリアミド樹脂などの有機材料を用いてもよい。
また、樹脂層126として、感光性の樹脂を用いることができる。感光性の樹脂としてはフォトレジストを用いてもよい。感光性の樹脂は、ポジ型の材料、またはネガ型の材料を用いることができる。
樹脂層126は、可視光を吸収する材料を含んでいてもよい。例えば、樹脂層126自体が可視光を吸収する材料により構成されていてもよいし、樹脂層126が、可視光を吸収する顔料を含んでいてもよい。樹脂層126としては、例えば、赤色、青色、または緑色の光を透過し、他の光を吸収するカラーフィルタとして用いることのできる樹脂、またはカーボンブラックを顔料として含み、ブラックマトリクスとして機能する樹脂などを用いることができる。
絶縁層125は、有機層112の側面に接して設けられている。また絶縁層125は、有機層112の上端部を覆って設けられている。また絶縁層125の一部は、基板101の上面に接して設けられている。
絶縁層125は、樹脂層126と有機層112との間に位置し、樹脂層126が有機層112に接することを防ぐための保護膜として機能する。有機層112と樹脂層126とが接すると、樹脂層126の形成時に用いられる有機溶媒などにより有機層112が溶解する可能性がある。そのため、有機層112と樹脂層126との間に絶縁層125を設ける構成とすることで、有機層112の側面を保護することが可能となる。
絶縁層125としては、無機材料を有する絶縁層とすることができる。絶縁層125には、例えば、酸化絶縁膜、窒化絶縁膜、酸化窒化絶縁膜、および窒化酸化絶縁膜などの無機絶縁膜を用いることができる。絶縁層125は単層構造であってもよく積層構造であってもよい。酸化絶縁膜としては、酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化マグネシウム膜、インジウムガリウム亜鉛酸化物膜、酸化ガリウム膜、酸化ゲルマニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ランタン膜、酸化ネオジム膜、酸化ハフニウム膜、および酸化タンタル膜などが挙げられる。窒化絶縁膜としては、窒化シリコン膜および窒化アルミニウム膜などが挙げられる。酸化窒化絶縁膜としては、酸化窒化シリコン膜、酸化窒化アルミニウム膜などが挙げられる。窒化酸化絶縁膜としては、窒化酸化シリコン膜、窒化酸化アルミニウム膜などが挙げられる。特にALD法により形成した酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜などの酸化金属膜、または酸化シリコン膜などの無機絶縁膜を絶縁層125に適用することで、ピンホールが少なく、EL層を保護する機能に優れた絶縁層125を形成することができる。
なお、本明細書などにおいて、酸化窒化物とは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多い材料を指し、窒化酸化物とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い材料を指す。例えば、酸化窒化シリコンと記載した場合は、その組成として窒素よりも酸素の含有量が多い材料を指し、窒化酸化シリコンと記載した場合は、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い材料を示す。
絶縁層125の形成は、スパッタリング法、CVD法、PLD法、ALD法などを用いることができる。絶縁層125は、被覆性が良好なALD法を用いて形成することが好ましい。
また、絶縁層125と、樹脂層126との間に、反射膜(例えば、銀、パラジウム、銅、チタン、およびアルミニウムなどの中から選ばれる一または複数を含む金属膜)を設け、発光層から射出される光を上記反射膜により反射させる構成としてもよい。これにより、光取り出し効率を向上させることができる。
層128は、有機層112のエッチング時に、有機層112を保護するための保護層(マスク層、犠牲層ともいう)の一部が残存したものである。層128には、上記絶縁層125に用いることのできる材料を用いることができる。特に、層128と絶縁層125とに同じ材料を用いると、加工のための装置等を共通に用いることができるため、好ましい。
特にALD法により形成した酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜などの酸化金属膜、または酸化シリコン膜などの無機絶縁膜はピンホールが少ないため、EL層を保護する機能に優れ、絶縁層125および層128に好適に用いることができる。
保護層121としては、例えば、少なくとも無機絶縁膜を含む単層構造または積層構造とすることができる。無機絶縁膜としては、例えば、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜などの酸化物膜または窒化物膜が挙げられる。または、保護層121としてインジウムガリウム酸化物、インジウム亜鉛酸化物、インジウムスズ酸化物、インジウムガリウム亜鉛酸化物などの半導体材料または導電性材料を用いてもよい。
保護層121としては、無機絶縁膜と、有機絶縁膜の積層膜を用いることもできる。例えば、一対の無機絶縁膜の間に、有機絶縁膜を挟んだ構成とすることが好ましい。さらに有機絶縁膜が平坦化膜として機能することが好ましい。これにより、有機絶縁膜の上面を平坦なものとすることができるため、その上の無機絶縁膜の被覆性が向上し、バリア性を高めることができる。また、保護層121の上面が平坦となるため、保護層121の上方に構造物(例えばカラーフィルタ、タッチセンサの電極、またはレンズアレイなど)を設ける場合に、下方の構造に起因する凹凸形状の影響を軽減できるため好ましい。
図15Cには、接続電極111Cと共通電極113とが電気的に接続する接続部140を示している。接続部140では、接続電極111C上において、絶縁層125および樹脂層126に開口部が設けられる。当該開口部において、接続電極111Cと共通電極113とが電気的に接続されている。
なお、図15Cには、接続電極111Cと共通電極113とが電気的に接続する接続部140を示しているが、接続電極111C上に共通層114を介して共通電極113が設けられていてもよい。特に共通層114にキャリア注入層を用いた場合などでは、当該共通層114に用いる材料の電気抵抗率が十分に低く、且つ厚さも薄く形成できるため、共通層114が接続部140に位置していても問題は生じない場合が多い。これにより、共通電極113と共通層114とを同じ遮蔽マスクを用いて形成することができるため、製造コストを低減できる。
[構成例2]
以下では、上記構成例1とは一部の構成が異なる表示パネルについて説明する。なお、上記構成例1と共通する部分はこれを参照し、説明を省略する場合がある。
図16Aに、表示パネル100aの断面概略図を示す。表示パネル100aは、発光素子の構成が異なる点、および着色層を有する点で、表示パネル100と主に相違している。
表示パネル100aは、白色光を呈する発光素子110Wを有する。発光素子110Wは、画素電極111、有機層112W、共通層114、および共通電極113を有する。有機層112Wは、白色発光を呈する。例えば、有機層112Wは、発光色が補色の関係となる2種類以上の発光材料を含む構成とすることができる。例えば、有機層112Wは、赤色の光を発する発光性の有機化合物と、緑色の光を発する発光性の有機化合物と、青色の光を発する発光性の有機化合物と、を有する構成とすることができる。また、青色の光を発する発光性の有機化合物と、黄色の光を発する発光性の有機化合物と、を有する構成としてもよい。
隣接する2つの発光素子110W間において、それぞれの有機層112Wは分断されている。これにより、有機層112Wを介して隣接する発光素子110W間に流れるリーク電流を抑制することができ、当該リーク電流に起因したクロストークを抑制できる。そのため、コントラスト、および色再現性の高い表示パネルを実現できる。
保護層121上には、平坦化膜として機能する絶縁層122が設けられ、絶縁層122上には着色層116R、着色層116G、および着色層116Bが設けられている。
絶縁層122としては、有機樹脂膜、または上面が平坦化された無機絶縁膜を用いることができる。絶縁層122は、着色層116R、着色層116G、および着色層116Bの被形成面を成すため、絶縁層122の上面が平坦であることで、着色層116R等の厚さを均一にできるため、色純度を高めることができる。なお、着色層116R等の厚さが不均一であると、光の吸収量が着色層116Rの場所によって変わるため、色純度が低下してしまう恐れがある。
[構成例3]
図16Bに、表示パネル100bの断面概略図を示す。
発光素子110Rは、画素電極111、導電層115R、有機層112W、および共通電極113を有する。発光素子110Gは、画素電極111、導電層115G、有機層112W、および共通電極113を有する。発光素子110Bは、画素電極111、導電層115B、有機層112W、および共通電極113を有する。導電層115R、導電層115G、および導電層115Bはそれぞれ透光性を有し、光学調整層として機能する。
画素電極111に、可視光を反射する膜を用い、共通電極113に、可視光に対して反射性と透過性の両方を有する膜を用いることにより、微小共振器(マイクロキャビティ)構造を実現することができる。このとき、導電層115R、導電層115G、および導電層115Bの厚さをそれぞれ、最適な光路長となるように調整することで、白色発光を呈する有機層112を用いた場合であっても、発光素子110R、発光素子110G、および発光素子110Bからは、それぞれ異なる波長の光が強められた光を得ることができる。
さらに、発光素子110R、発光素子110G、および発光素子110Bの光路上には、それぞれ着色層116R、着色層116G、着色層116Bが設けられることで、色純度の高い光を得ることができる。
また、画素電極111、導電層115R、導電層115G、および導電層115Bの端部を覆う絶縁層123が設けられている。絶縁層123は、端部がテーパ形状を有していることが好ましい。絶縁層123を設けることで、その上に形成される有機層112W、共通電極113、および保護層121などによる被覆性を高めることができる。
有機層112Wおよび共通電極113は、それぞれ一続きの膜として、各発光素子に共通して設けられている。このような構成とすることで、表示パネルの作製工程を大幅に簡略化できるため好ましい。
ここで、画素電極111は、その端部が垂直に近い形状であることが好ましい。これにより、絶縁層123の表面に傾斜が急峻な部分を形成することができ、この部分を被覆する有機層112Wの一部に厚さの薄い部分を形成すること、または有機層112Wの一部を分断することができる。そのため、フォトリソグラフィ法などを用いた有機層112Wの加工を行うことなく、隣接する発光素子間に生じる有機層112Wを介したリーク電流を抑制することができる。
以上が、表示パネルの構成例についての説明である。
[画素のレイアウト]
以下では、主に、図15Aとは異なる画素レイアウトについて説明する。発光素子(副画素)の配列に特に限定はなく、様々な方法を適用することができる。
また、副画素の上面形状としては、例えば、三角形、四角形(長方形、正方形を含む)、五角形などの多角形、これら多角形の角が丸い形状、楕円形、または円形などが挙げられる。ここで、副画素の上面形状は、発光素子の発光領域の上面形状に相当する。
図17Aに示す画素150には、Sストライプ配列が適用されている。図17Aに示す画素150は、発光素子110a、110b、110cの、3つの副画素から構成される。例えば、発光素子110aを青色の発光素子とし、発光素子110bを赤色の発光素子とし、発光素子110cを緑色の発光素子としてもよい。
図17Bに示す画素150は、角が丸い略台形または略三角形の上面形状を有する発光素子110aと、角が丸い略台形または略三角形の上面形状を有する発光素子110bと、角が丸い略四角形または略六角形の上面形状を有する発光素子110cと、を有する。また、発光素子110aは、発光素子110bよりも発光面積が広い。このように、各発光素子の形状およびサイズはそれぞれ独立に決定することができる。例えば、信頼性の高い発光素子ほど、サイズを小さくすることができる。例えば、発光素子110aを緑色の発光素子とし、発光素子110bを赤色の発光素子とし、発光素子110cを青色の発光素子としてもよい。
図17Cに示す画素124a、124bには、ペンタイル配列が適用されている。図17Cでは、発光素子110aおよび発光素子110bを有する画素124aと、発光素子110bおよび発光素子110cを有する画素124bと、が交互に配置されている例を示す。例えば、発光素子110aを赤色の発光素子とし、発光素子110bを緑色の発光素子とし、発光素子110cを青色の発光素子としてもよい。
図17Dおよび図17Eに示す画素124a、124bは、デルタ配列が適用されている。画素124aは上の行(1行目)に、2つの発光素子(発光素子110a、110b)を有し、下の行(2行目)に、1つの発光素子(発光素子110c)を有する。画素124bは上の行(1行目)に、1つの発光素子(発光素子110c)を有し、下の行(2行目)に、2つの発光素子(発光素子110a、110b)を有する。例えば、発光素子110aを赤色の発光素子とし、発光素子110bを緑色の発光素子とし、発光素子110cを青色の発光素子としてもよい。
図17Dは、各発光素子が、角が丸い略四角形の上面形状を有する例であり、図17Eは、各発光素子が、円形の上面形状を有する例である。
図17Fは、各色の発光素子がジグザグに配置されている例である。具体的には、上面視において、列方向に並ぶ2つの発光素子(例えば、発光素子110aと発光素子110b、または、発光素子110bと発光素子110c)の上辺の位置がずれている。例えば、発光素子110aを赤色の発光素子とし、発光素子110bを緑色の発光素子とし、発光素子110cを青色の発光素子としてもよい。
フォトリソグラフィ法では、加工するパターンが微細になるほど、光の回折の影響を無視できなくなるため、露光によりフォトマスクのパターンを転写する際に忠実性が損なわれ、レジストマスクを所望の形状に加工することが困難になる。そのため、フォトマスクのパターンが矩形であっても、角が丸まったパターンが形成されやすい。したがって、発光素子の上面形状が、多角形の角が丸い形状、楕円形、または円形などになることがある。
さらに、本発明の一態様の表示パネルの作製方法では、レジストマスクを用いてEL層を島状に加工する。EL層上に形成したレジスト膜は、EL層の耐熱温度よりも低い温度で硬化する必要がある。そのため、EL層の材料の耐熱温度およびレジスト材料の硬化温度によっては、レジスト膜の硬化が不十分になる場合がある。硬化が不十分なレジスト膜は、加工時に所望の形状から離れた形状をとることがある。その結果、EL層の上面形状が、多角形の角が丸い形状、楕円形、または円形などになることがある。例えば、上面形状が正方形のレジストマスクを形成しようとした場合に、円形の上面形状のレジストマスクが形成され、EL層の上面形状が円形になることがある。
なお、EL層の上面形状を所望の形状とするために、設計パターンと、転写パターンとが、一致するように、あらかじめマスクパターンを補正する技術(OPC(Optical Proximity Correction:光近接効果補正)技術)を用いてもよい。具体的には、OPC技術では、マスクパターン上の図形コーナー部などに補正用のパターンを追加する。
以上が、画素のレイアウトに関する説明である。
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器に適用することのできる表示パネルの他の構成例について説明する。
本実施の形態の表示パネルは、高精細な表示パネルであり、特にヘッドマウントディスプレイなどのVR向け機器、および、メガネ型のAR向け機器などの頭部に装着可能なウェアラブル機器の表示部に用いることが適している。
[表示モジュール]
図18Aに、表示モジュール280の斜視図を示す。表示モジュール280は、表示パネル200Aと、FPC290と、を有する。なお、表示モジュール280が有する表示パネルは表示パネル200Aに限られず、後述する表示パネル200B乃至表示パネル200Fのいずれかであってもよい。
表示モジュール280は、基板291および基板292を有する。表示モジュール280は、表示部281を有する。表示部281は、画像を表示する領域である。
図18Bに、基板291側の構成を模式的に示した斜視図を示している。基板291上には、回路部282と、回路部282上の画素回路部283と、画素回路部283上の画素部284と、が積層されている。また、基板291上の画素部284と重ならない部分に、FPC290と接続するための端子部285が設けられている。端子部285と回路部282とは、複数の配線により構成される配線部286により電気的に接続されている。
画素部284は、周期的に配列した複数の画素284aを有する。図18Bの右側に、1つの画素284aの拡大図を示している。画素284aは、赤色の光を発する発光素子110R、緑色の光を発する発光素子110G、および、青色の光を発する発光素子110Bを有する。
画素回路部283は、周期的に配列した複数の画素回路283aを有する。1つの画素回路283aは、1つの画素284aが有する3つの発光デバイスの発光を制御する回路である。1つの画素回路283aには、1つの発光デバイスの発光を制御する回路が3つ設けられる構成としてもよい。例えば、画素回路283aは、1つの発光デバイスにつき、1つの選択トランジスタと、1つの電流制御用トランジスタ(駆動トランジスタ)と、容量素子と、を少なくとも有する構成とすることができる。このとき、選択トランジスタのゲートにはゲート信号が、ソースにはソース信号が、それぞれ入力される。これにより、アクティブマトリクス型の表示パネルが実現されている。
回路部282は、画素回路部283の各画素回路283aを駆動する回路を有する。例えば、ゲート線駆動回路、および、ソース線駆動回路の一方または双方を有することが好ましい。このほか、演算回路、メモリ回路、および電源回路等の少なくとも一つを有していてもよい。また、回路部282に設けられるトランジスタが画素回路283aの一部を構成してもよい。すなわち、画素回路283aが、画素回路部283が有するトランジスタと、回路部282が有するトランジスタと、により構成されていてもよい。
FPC290は、外部から回路部282にビデオ信号および電源電位等を供給するための配線として機能する。また、FPC290上にICが実装されていてもよい。
表示モジュール280は、画素部284の下側に画素回路部283および回路部282の一方または双方が重ねて設けられた構成とすることができるため、表示部281の開口率(有効表示面積比)を極めて高くすることができる。例えば表示部281の開口率は、40%以上100%未満、好ましくは50%以上95%以下、より好ましくは60%以上95%以下とすることができる。また、画素284aを極めて高密度に配置することが可能で、表示部281の精細度を極めて高くすることができる。例えば、表示部281には、2000ppi以上、好ましくは3000ppi以上、より好ましくは5000ppi以上、さらに好ましくは6000ppi以上であって、20000ppi以下、または30000ppi以下の精細度で、画素284aが配置されることが好ましい。
このような表示モジュール280は、極めて高精細であることから、ヘッドマウントディスプレイなどのVR向け機器、またはメガネ型のAR向け機器に好適に用いることができる。例えば、レンズを通して表示モジュール280の表示部を視認する構成の場合であっても、表示モジュール280は極めて高精細な表示部281を有するためにレンズで表示部を拡大しても画素が視認されず、没入感の高い表示を行うことができる。また、表示モジュール280はこれに限られず、比較的小型の表示部を有する電子機器に好適に用いることができる。例えば腕時計などの装着型の電子機器の表示部に好適に用いることができる。
[表示パネル200A]
図19に示す表示パネル200Aは、基板301、発光素子110R、110G、110B、容量240、および、トランジスタ310を有する。
基板301は、図18Aおよび図18Bにおける基板291に相当する。
トランジスタ310は、基板301にチャネル形成領域を有するトランジスタである。基板301としては、例えば単結晶シリコン基板などの半導体基板を用いることができる。トランジスタ310は、基板301の一部、導電層311、低抵抗領域312、絶縁層313、および、絶縁層314を有する。導電層311は、ゲート電極として機能する。絶縁層313は、基板301と導電層311の間に位置し、ゲート絶縁層として機能する。低抵抗領域312は、基板301に不純物がドープされた領域であり、ソースまたはドレインの一方として機能する。絶縁層314は、導電層311の側面を覆って設けられる。
また、基板301に埋め込まれるように、隣接する2つのトランジスタ310の間に素子分離層315が設けられている。
また、トランジスタ310を覆って絶縁層261が設けられ、絶縁層261上に容量240が設けられている。
容量240は、導電層241と、導電層245と、これらの間に位置する絶縁層243を有する。導電層241は、容量240の一方の電極として機能し、導電層245は、容量240の他方の電極として機能し、絶縁層243は、容量240の誘電体として機能する。
導電層241は絶縁層261上に設けられ、絶縁層254に埋め込まれている。導電層241は、絶縁層261に埋め込まれたプラグ271によってトランジスタ310のソースまたはドレインの一方と電気的に接続されている。絶縁層243は導電層241を覆って設けられる。導電層245は、絶縁層243を介して導電層241と重なる領域に設けられている。
容量240を覆って、絶縁層255aが設けられ、絶縁層255a上に絶縁層255bが設けられ、絶縁層255b上に絶縁層255cが設けられている。
絶縁層255a、絶縁層255b、および絶縁層255cには、それぞれ無機絶縁膜を好適に用いることができる。例えば、絶縁層255aおよび絶縁層255cに酸化シリコン膜を用い、絶縁層255bに窒化シリコン膜を用いることが好ましい。これにより、絶縁層255bは、エッチング保護膜として機能させることができる。本実施の形態では、絶縁層255cの一部がエッチングされ、凹部が形成されている例を示すが、絶縁層255cに凹部が設けられていなくてもよい。
絶縁層255c上に発光素子110R、発光素子110G、および、発光素子110Bが設けられている。発光素子110R、発光素子110G、および、発光素子110Bの構成は、実施の形態2を参照できる。
表示パネル200Aは、発光色ごとに、発光デバイスを作り分けているため、低輝度での発光と高輝度での発光で色度の変化が小さい。また、有機層112R、112G、112Bがそれぞれ離隔しているため、高精細な表示パネルであっても、隣接する副画素間におけるクロストークの発生を抑制することができる。したがって、高精細であり、かつ、表示品位の高い表示パネルを実現することができる。
隣り合う発光素子の間の領域には、絶縁層125、樹脂層126、および層128が設けられる。
発光素子の画素電極111R、画素電極111G、および、画素電極111Bは、絶縁層255a、絶縁層255b、および、絶縁層255cに埋め込まれたプラグ256、絶縁層254に埋め込まれた導電層241、および、絶縁層261に埋め込まれたプラグ271によってトランジスタ310のソースまたはドレインの一方と電気的に接続されている。絶縁層255cの上面の高さと、プラグ256の上面の高さは、一致または概略一致している。プラグには各種導電材料を用いることができる。
また、発光素子110R、110G、および110B上には保護層121が設けられている。保護層121上には、接着層171によって基板170が貼り合わされている。
隣接する2つの画素電極111間には、画素電極111の上面端部を覆う絶縁層が設けられていない。そのため、隣り合う発光素子の間隔を極めて狭くすることができる。したがって、高精細、または、高解像度の表示パネルとすることができる。
[表示パネル200B]
図20に示す表示パネル200Bは、それぞれ半導体基板にチャネルが形成されるトランジスタ310Aと、トランジスタ310Bとが積層された構成を有する。なお、以降の表示パネルの説明では、先に説明した表示パネルと同様の部分については説明を省略することがある。
表示パネル200Bは、トランジスタ310B、容量240、発光デバイスが設けられた基板301Bと、トランジスタ310Aが設けられた基板301Aとが、貼り合された構成を有する。
ここで、基板301Bの下面に絶縁層345が設けられ、基板301A上に設けられた絶縁層261の上には絶縁層346が設けられている。絶縁層345、346は、保護層として機能する絶縁層であり、基板301Bおよび基板301Aに不純物が拡散することを抑制することができる。絶縁層345、346としては、保護層121または絶縁層332に用いることができる無機絶縁膜を用いることができる。
基板301Bには、基板301Bおよび絶縁層345を貫通するプラグ343が設けられる。ここで、プラグ343の側面を覆って、保護層として機能する絶縁層344を設けることが好ましい。
また、基板301Bの下側に、絶縁層345を介して導電層342が設けられる。導電層342は、絶縁層335に埋め込まれており、導電層342と絶縁層335の下面は平坦化されている。また、導電層342はプラグ343と電気的に接続されている。
一方、基板301Aには、絶縁層346上に導電層341が設けられている。導電層341は、絶縁層336に埋め込まれており、導電層341と絶縁層336の上面は平坦化されている。
導電層341および導電層342としては、同じ導電材料を用いることが好ましい。例えば、Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、Wから選ばれた元素を含む金属膜、または上述した元素を成分とする金属窒化物膜(窒化チタン膜、窒化モリブデン膜、窒化タングステン膜)等を用いることができる。特に、導電層341および導電層342に、銅を用いることが好ましい。これにより、Cu−Cu(カッパー・カッパー)直接接合技術(Cu(銅)のパッド同士を接続することで電気的導通を図る技術)を適用することができる。
[表示パネル200C]
図21に示す表示パネル200Cは、導電層341と導電層342を、バンプ347を介して接合する構成を有する。
図21に示すように、導電層341と導電層342の間にバンプ347を設けることで、導電層341と導電層342を電気的に接続することができる。バンプ347は、例えば、金(Au)、ニッケル(Ni)、インジウム(In)、錫(Sn)などを含む導電材料を用いて形成することができる。また例えば、バンプ347として半田を用いる場合がある。また、絶縁層345と絶縁層346の間に、接着層348を設けてもよい。また、バンプ347を設ける場合、絶縁層335および絶縁層336を設けない構成にしてもよい。
[表示パネル200D]
図22に示す表示パネル200Dは、トランジスタの構成が異なる点で、表示パネル200Aと主に相違する。
トランジスタ320は、チャネルが形成される半導体層に、金属酸化物(酸化物半導体ともいう)が適用されたトランジスタ(OSトランジスタ)である。
トランジスタ320は、半導体層321、絶縁層323、導電層324、一対の導電層325、絶縁層326、および、導電層327を有する。
基板331は、図18Aおよび図18Bにおける基板291に相当する。
基板331上に、絶縁層332が設けられている。絶縁層332は、基板331から水または水素などの不純物がトランジスタ320に拡散すること、および半導体層321から絶縁層332側に酸素が脱離することを防ぐバリア層として機能する。絶縁層332としては、例えば酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、窒化シリコン膜などの、酸化シリコン膜よりも水素または酸素が拡散しにくい膜を用いることができる。
絶縁層332上に導電層327が設けられ、導電層327を覆って絶縁層326が設けられている。導電層327は、トランジスタ320の第1のゲート電極として機能し、絶縁層326の一部は、第1のゲート絶縁層として機能する。絶縁層326の少なくとも半導体層321と接する部分には、酸化シリコン膜等の酸化物絶縁膜を用いることが好ましい。絶縁層326の上面は、平坦化されていることが好ましい。
半導体層321は、絶縁層326上に設けられる。半導体層321は、半導体特性を示す金属酸化物(酸化物半導体ともいう)膜を有することが好ましい。一対の導電層325は、半導体層321上に接して設けられ、ソース電極およびドレイン電極として機能する。
一対の導電層325の上面および側面、並びに半導体層321の側面等を覆って絶縁層328が設けられ、絶縁層328上に絶縁層264が設けられている。絶縁層328は、半導体層321に絶縁層264等から水または水素などの不純物が拡散すること、および半導体層321から酸素が脱離することを防ぐバリア層として機能する。絶縁層328としては、上記絶縁層332と同様の絶縁膜を用いることができる。
絶縁層328および絶縁層264に、半導体層321に達する開口が設けられている。当該開口の内部に、半導体層321の上面に接する絶縁層323と、導電層324とが埋め込まれている。導電層324は、第2のゲート電極として機能し、絶縁層323は第2のゲート絶縁層として機能する。
導電層324の上面、絶縁層323の上面、および絶縁層264の上面は、それぞれ高さが一致または概略一致するように平坦化処理され、これらを覆って絶縁層329および絶縁層265が設けられている。
絶縁層264および絶縁層265は、層間絶縁層として機能する。絶縁層329は、トランジスタ320に絶縁層265等から水または水素などの不純物が拡散することを防ぐバリア層として機能する。絶縁層329としては、上記絶縁層328および絶縁層332と同様の絶縁膜を用いることができる。
一対の導電層325の一方と電気的に接続するプラグ274は、絶縁層265、絶縁層329、および絶縁層264に埋め込まれるように設けられている。ここで、プラグ274は、絶縁層265、絶縁層329、絶縁層264、および絶縁層328のそれぞれの開口の側面、および導電層325の上面の一部を覆う導電層274aと、導電層274aの上面に接する導電層274bとを有することが好ましい。このとき、導電層274aとして、水素および酸素が拡散しにくい導電材料を用いることが好ましい。
なお、本実施の形態の表示パネルが有するトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、プレーナ型のトランジスタ、スタガ型のトランジスタ、逆スタガ型のトランジスタ等を用いることができる。また、トップゲート型またはボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。または、チャネルが形成される半導体層の上下にゲートが設けられていてもよい。
トランジスタ320には、チャネルが形成される半導体層を2つのゲートで挟持する構成が適用されている。2つのゲートを接続し、これらに同一の信号を供給することによりトランジスタを駆動してもよい。または、2つのゲートのうち、一方に閾値電圧を制御するための電位を与え、他方に駆動のための電位を与えることで、トランジスタの閾値電圧を制御してもよい。
トランジスタの半導体層に用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、単結晶半導体、または単結晶以外の結晶性を有する半導体、(微結晶半導体、多結晶半導体、または一部に結晶領域を有する半導体)のいずれを用いてもよい。単結晶半導体または結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
トランジスタの半導体層に用いる金属酸化物のバンドギャップは、2eV以上が好ましく、2.5eV以上がより好ましい。バンドギャップの大きい金属酸化物を用いることで、OSトランジスタのオフ電流を低減することができる。
金属酸化物は、少なくともインジウムまたは亜鉛を有することが好ましく、インジウムおよび亜鉛を有することがより好ましい。例えば、金属酸化物は、インジウムと、M(Mは、ガリウム、アルミニウム、イットリウム、スズ、シリコン、ホウ素、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、マグネシウム、およびコバルトから選ばれた一種または複数種)と、亜鉛と、を有することが好ましい。
または、トランジスタの半導体層は、シリコンを有していてもよい。シリコンとしては、アモルファスシリコン、結晶性のシリコン(低温ポリシリコン、単結晶シリコンなど)などが挙げられる。
半導体層に用いることのできる金属酸化物としては、例えば、インジウム酸化物、ガリウム酸化物、および亜鉛酸化物が挙げられる。また、金属酸化物は、インジウムと、元素Mと、亜鉛と、の中から選ばれる二種または三種を有することが好ましい。なお、元素Mは、ガリウム、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、スズ、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、およびマグネシウムから選ばれた一種または複数種である。特に、元素Mは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、およびスズから選ばれた一種または複数種であることが好ましい。
特に、半導体層に用いる金属酸化物として、インジウム、ガリウム、および亜鉛を含む酸化物(IGZOとも記す)を用いることが好ましい。または、インジウム、スズ、および亜鉛を含む酸化物(ITZO(登録商標)とも記す)を用いることが好ましい。または、インジウム、ガリウム、スズ、および亜鉛を含む酸化物を用いることが好ましい。または、インジウム、アルミニウム、および亜鉛を含む酸化物(IAZOとも記す)を用いることが好ましい。または、インジウム、アルミニウム、ガリウム、および亜鉛を含む酸化物(IAGZOとも記す)を用いることが好ましい。
半導体層に用いる金属酸化物がIn−M−Zn酸化物の場合、当該In−M−Zn酸化物におけるInの原子数比はMの原子数比以上であることが好ましい。このようなIn−M−Zn酸化物の金属元素の原子数比として、例えば、In:M:Zn=1:1:1またはその近傍の組成、In:M:Zn=1:1:1.2またはその近傍の組成、In:M:Zn=1:3:2またはその近傍の組成、In:M:Zn=1:3:4またはその近傍の組成、In:M:Zn=2:1:3またはその近傍の組成、In:M:Zn=3:1:2またはその近傍の組成、In:M:Zn=4:2:3またはその近傍の組成、In:M:Zn=4:2:4.1またはその近傍の組成、In:M:Zn=5:1:3またはその近傍の組成、In:M:Zn=5:1:6またはその近傍の組成、In:M:Zn=5:1:7またはその近傍の組成、In:M:Zn=5:1:8またはその近傍の組成、In:M:Zn=6:1:6またはその近傍の組成、および、In:M:Zn=5:2:5またはその近傍の組成が挙げられる。なお、近傍の組成とは、所望の原子数比の±30%の範囲を含む。
例えば、原子数比がIn:Ga:Zn=4:2:3またはその近傍の組成と記載する場合、Inを4としたとき、Gaが1以上3以下であり、Znが2以上4以下である場合を含む。また、原子数比がIn:Ga:Zn=5:1:6またはその近傍の組成と記載する場合、Inを5としたときに、Gaが0.1より大きく2以下であり、Znが5以上7以下である場合を含む。また、原子数比がIn:Ga:Zn=1:1:1またはその近傍の組成と記載する場合、Inを1としたときに、Gaが0.1より大きく2以下であり、Znが0.1より大きく2以下である場合を含む。
また、半導体層は、組成が異なる2層以上の金属酸化物層を有していてもよい。例えば、In:M:Zn=1:3:4[原子数比]もしくはその近傍の組成の第1の金属酸化物層と、当該第1の金属酸化物層上に設けられるIn:M:Zn=1:1:1[原子数比]もしくはその近傍の組成の第2の金属酸化物層と、の積層構造を好適に用いることができる。また、元素Mとして、ガリウムまたはアルミニウムを用いることが特に好ましい。
また、例えばインジウム酸化物、インジウムガリウム酸化物、およびIGZOの中から選ばれるいずれか一と、IAZO、IAGZO、およびITZO(登録商標)の中から選ばれるいずれか一と、の積層構造などを用いてもよい。
結晶性を有する酸化物半導体としては、CAAC(c−axis−aligned crystalline)−OS、nc(nanocrystalline)−OS等が挙げられる。
OSトランジスタは、非晶質シリコンを用いたトランジスタと比較して電界効果移動度が極めて高い。また、OSトランジスタは、オフ状態におけるソース−ドレイン間のリーク電流(オフ電流ともいう)が著しく小さく、当該トランジスタと直列に接続された容量に蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。また、OSトランジスタを適用することで、表示パネルの消費電力を低減することができる。
また、画素回路に含まれる発光デバイスの発光輝度を高くする場合、発光デバイスに流す電流量を大きくする必要がある。そのためには、画素回路に含まれている駆動トランジスタのソース−ドレイン間電圧を高くする必要がある。OSトランジスタは、Siトランジスタと比較して、ソース−ドレイン間において耐圧が高いため、OSトランジスタのソース−ドレイン間には高い電圧を印加することができる。したがって、画素回路に含まれる駆動トランジスタをOSトランジスタとすることで、発光デバイスに流れる電流量を大きくし、発光デバイスの発光輝度を高くすることができる。
また、トランジスタが飽和領域で動作する場合において、OSトランジスタは、Siトランジスタよりも、ゲート−ソース間電圧の変化に対して、ソース−ドレイン間電流の変化が小さい。このため、画素回路に含まれる駆動トランジスタとしてOSトランジスタを適用することによって、ゲート−ソース間電圧の変化によって、ソース−ドレイン間に流れる電流を細かく定めることができるため、発光デバイスに流れる電流量を制御することができる。このため、画素回路における階調数を多くすることができる。
また、トランジスタが飽和領域で動作するときに流れる電流の飽和特性において、OSトランジスタは、ソース−ドレイン間電圧が徐々に高くなった場合においても、Siトランジスタよりも安定した電流(飽和電流)を流すことができる。そのため、OSトランジスタを駆動トランジスタとして用いることで、例えば、ELデバイスの電流−電圧特性にばらつきが生じた場合においても、発光デバイスに安定した電流を流すことができる。つまり、OSトランジスタは、飽和領域で動作する場合において、ソース−ドレイン間電圧を高くしても、ソース−ドレイン間電流がほぼ変化しないため、発光デバイスの発光輝度を安定させることができる。
上記のとおり、画素回路に含まれる駆動トランジスタにOSトランジスタを用いることで、「消費電力の低減」、「発光輝度の上昇」、「多階調化」、「発光デバイスのばらつきの抑制」などを図ることができる。
[表示パネル200E]
図23に示す表示パネル200Eは、それぞれチャネルが形成される半導体に酸化物半導体を有するトランジスタ320Aと、トランジスタ320Bとが積層された構成を有する。
トランジスタ320A、トランジスタ320B、およびその周辺の構成については、上記表示パネル200Dを参照することができる。
なお、ここでは、酸化物半導体を有するトランジスタを2つ積層する構成としたが、これに限られない。例えば3つ以上のトランジスタを積層する構成としてもよい。
[表示パネル200F]
図24に示す表示パネル200Fは、基板301にチャネルが形成されるトランジスタ310と、チャネルが形成される半導体層に金属酸化物を含むトランジスタ320とが積層された構成を有する。
トランジスタ310を覆って絶縁層261が設けられ、絶縁層261上に導電層251が設けられている。また導電層251を覆って絶縁層262が設けられ、絶縁層262上に導電層252が設けられている。導電層251および導電層252は、それぞれ配線として機能する。また、導電層252を覆って絶縁層263および絶縁層332が設けられ、絶縁層332上にトランジスタ320が設けられている。また、トランジスタ320を覆って絶縁層265が設けられ、絶縁層265上に容量240が設けられている。容量240とトランジスタ320とは、プラグ274により電気的に接続されている。
トランジスタ320は、画素回路を構成するトランジスタとして用いることができる。また、トランジスタ310は、画素回路を構成するトランジスタ、または当該画素回路を駆動するための駆動回路(ゲート線駆動回路、ソース線駆動回路)を構成するトランジスタとして用いることができる。また、トランジスタ310およびトランジスタ320は、演算回路または記憶回路などの各種回路を構成するトランジスタとして用いることができる。
このような構成とすることで、発光デバイスの直下に画素回路だけでなく駆動回路等を形成することができるため、表示領域の周辺に駆動回路を設ける場合に比べて、表示パネルを小型化することが可能となる。
[表示パネル200G]
図25に示す表示パネル200Gは、基板301にチャネルが形成されるトランジスタ310と、チャネルが形成される半導体層に金属酸化物を含むトランジスタ320Aと、トランジスタ320Bとが積層された構成を有する。
トランジスタ320Aは、画素回路を構成するトランジスタとして用いることができる。トランジスタ310は、画素回路を構成するトランジスタ、または当該画素回路を駆動するための駆動回路(ゲート線駆動回路、ソース線駆動回路)を構成するトランジスタとして用いることができる。トランジスタ320Bは、画素回路を構成するトランジスタとして用いてもよいし、上記駆動回路を構成するトランジスタとして用いてもよい。また、トランジスタ310、トランジスタ320A、およびトランジスタ320Bは、演算回路または記憶回路などの各種回路を構成するトランジスタとして用いることができる。
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示パネルに用いることができる発光デバイス(発光素子)について説明する。
本明細書等において、メタルマスク、またはFMM(ファインメタルマスク、高精細なメタルマスク)を用いて作製されるデバイスをMM(メタルマスク)構造のデバイスと呼称する場合がある。また、本明細書等において、メタルマスク、またはFMMを用いることなく作製されるデバイスをMML(メタルマスクレス)構造のデバイスと呼称する場合がある。
本明細書等では、発光波長が異なる発光デバイスで少なくとも発光層を作り分ける構造をSBS(Side By Side)構造と呼ぶ場合がある。SBS構造は、発光デバイスごとに材料および構成を最適化することができるため、材料および構成の選択の自由度が高まり、輝度の向上および信頼性の向上を図ることが容易となる。
本明細書等において、正孔または電子を、「キャリア」といって示す場合がある。具体的には、正孔注入層または電子注入層を「キャリア注入層」といい、正孔輸送層または電子輸送層を「キャリア輸送層」といい、正孔ブロック層または電子ブロック層を「キャリアブロック層」という場合がある。なお、上述のキャリア注入層、キャリア輸送層、およびキャリアブロック層は、それぞれ、断面形状、または特性などによって明確に区別できない場合がある。また、1つの層が、キャリア注入層、キャリア輸送層、およびキャリアブロック層のうち2つまたは3つの機能を兼ねる場合がある。
本明細書等において、発光デバイス(発光素子ともいう)は、一対の電極間にEL層を有する。EL層は、少なくとも発光層を有する。ここで、EL層が有する層(機能層ともいう)としては、発光層、キャリア注入層(正孔注入層および電子注入層)、キャリア輸送層(正孔輸送層および電子輸送層)、および、キャリアブロック層(正孔ブロック層および電子ブロック層)などが挙げられる。
発光デバイスとしては、例えば、OLED(Organic Light Emitting Diode)、またはQLED(Quantum−dot Light Emitting Diode)を用いることが好ましい。また、発光デバイスとして、マイクロLED(Light Emitting Diode)などのLEDを用いることもできる。
発光デバイスの発光色は、赤外、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、黄、または白などとすることができる。また、発光デバイスにマイクロキャビティ構造を付与することにより色純度を高めることができる。
図26Aに示すように、発光デバイスは、一対の電極(下部電極761および上部電極762)の間に、EL層763を有する。EL層763は、層780、発光層771、および、層790などの複数の層で構成することができる。
発光層771は、少なくとも発光物質(発光材料ともいう)を有する。
下部電極761が陽極であり、上部電極762が陰極である場合、層780は、正孔注入性の高い物質を含む層(正孔注入層)、正孔輸送性の高い物質を含む層(正孔輸送層)、および、電子ブロック性の高い物質を含む層(電子ブロック層)のうち一つまたは複数を有する。また、層790は、電子注入性の高い物質を含む層(電子注入層)、電子輸送性の高い物質を含む層(電子輸送層)、および、正孔ブロック性の高い物質を含む層(正孔ブロック層)のうち一つまたは複数を有する。下部電極761が陰極であり、上部電極762が陽極である場合、層780と層790は互いに上記と逆の構成になる。
一対の電極間に設けられた層780、発光層771、および層790を有する構成は単一の発光ユニットとして機能することができ、本明細書では図26Aの構成をシングル構造と呼ぶ。
また、図26Bは、図26Aに示す発光デバイスが有するEL層763の変形例である。具体的には、図26Bに示す発光デバイスは、下部電極761上の層781と、層781上の層782と、層782上の発光層771と、発光層771上の層791と、層791上の層792と、層792上の上部電極762と、を有する。
下部電極761が陽極であり、上部電極762が陰極である場合、例えば、層781を正孔注入層、層782を正孔輸送層、層791を電子輸送層、層792を電子注入層とすることができる。また、下部電極761が陰極であり、上部電極762が陽極である場合、層781を電子注入層、層782を電子輸送層、層791を正孔輸送層、層792を正孔注入層とすることができる。このような層構造とすることで、発光層771に効率よくキャリアを注入し、発光層771内におけるキャリアの再結合の効率を高めることができる。
なお、図26Cおよび図26Dに示すように、層780と層790との間に複数の発光層(発光層771、772、773)が設けられる構成もシングル構造のバリエーションである。なお、図26Cおよび図26Dでは、発光層を3層有する例を示すが、シングル構造の発光デバイスにおける発光層は、2層であってもよく、4層以上であってもよい。また、シングル構造の発光デバイスは、2つの発光層の間に、バッファ層を有していてもよい。バッファ層は、例えば、正孔輸送層または電子輸送層に用いることができる材料を用いて形成することができる。
また、図26Eおよび図26Fに示すように、複数の発光ユニット(発光ユニット763aおよび発光ユニット763b)が電荷発生層785(中間層ともいう)を介して直列に接続された構成を本明細書ではタンデム構造と呼ぶ。なお、タンデム構造をスタック構造と呼んでもよい。タンデム構造とすることで、高輝度発光が可能な発光デバイスとすることができる。また、タンデム構造は、シングル構造と比べて、同じ輝度を得るために必要な電流を低減できるため、信頼性を高めることができる。
なお、図26Dおよび図26Fは、表示パネルが、発光デバイスと重なる層764を有する例である。図26Dは、層764が、図26Cに示す発光デバイスと重なる例であり、図26Fは、層764が、図26Eに示す発光デバイスと重なる例である。
層764としては、色変換層およびカラーフィルタ(着色層)の一方または双方を用いることができる。
図26Cおよび図26Dにおいて、発光層771、発光層772、および発光層773に、同じ色の光を発する発光物質、さらには、同じ発光物質を用いてもよい。例えば、発光層771、発光層772、および発光層773に、青色の光を発する発光物質を用いてもよい。青色の光を呈する副画素においては、発光デバイスが発する青色の光を取り出すことができる。また、赤色の光を呈する副画素および緑色の光を呈する副画素においては、図26Dに示す層764として色変換層を設けることで、発光デバイスが発する青色の光をより長波長の光に変換し、赤色または緑色の光を取り出すことができる。
また、発光層771、発光層772、および発光層773に、それぞれ発光色の異なる発光物質を用いてもよい。発光層771、発光層772、および発光層773がそれぞれ発する光が補色の関係である場合、白色発光が得られる。例えば、シングル構造の発光デバイスは、青色の光を発する発光物質を有する発光層、および、青色よりも長波長の可視光を発する発光物質を有する発光層を有することが好ましい。
例えば、シングル構造の発光デバイスが3層の発光層を有する場合、赤色(R)の光を発する発光物質を有する発光層、緑色(G)の光を発する発光物質を有する発光層、および、青色(B)の光を発する発光物質を有する発光層を有することが好ましい。発光層の積層順としては、陽極側から、R、G、B、または、陽極側からR、B、Gなどとすることができる。このとき、RとGまたはBとの間にバッファ層が設けられていてもよい。
また、例えば、シングル構造の発光デバイスが2層の発光層を有する場合、青色(B)の光を発する発光物質を有する発光層、および、黄色の光を発する発光物質を有する発光層を有することが好ましい。当該構成をBYシングルと呼称する場合がある。
図26Dに示す層764として、カラーフィルタを設けてもよい。白色光がカラーフィルタを透過することで、所望の色の光を得ることができる。
白色の光を発する発光デバイスは、2種類以上の発光物質を含むことが好ましい。白色発光を得るには、2以上の発光物質の各々の発光が補色の関係となるような発光物質を選択すればよい。例えば、第1の発光層の発光色と第2の発光層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光デバイス全体として白色発光する発光デバイスを得ることができる。また、発光層を3つ以上有する発光デバイスの場合も同様である。
また、図26Eおよび図26Fにおいて、発光層771と、発光層772とに、同じ色の光を発する発光物質、さらには、同じ発光物質を用いてもよい。
例えば、各色の光を呈する副画素が有する発光デバイスにおいて、発光層771と、発光層772に、それぞれ青色の光を発する発光物質を用いてもよい。青色の光を呈する副画素においては、発光デバイスが発する青色の光を取り出すことができる。また、赤色の光を呈する副画素および緑色の光を呈する副画素においては、図26Fに示す層764として色変換層を設けることで、発光デバイスが発する青色の光をより長波長の光に変換し、赤色または緑色の光を取り出すことができる。
また、各色の光を呈する副画素に、図26Eまたは図26Fに示す構成の発光デバイスを用いる場合、副画素によって、異なる発光物質を用いてもよい。具体的には、赤色の光を呈する副画素が有する発光デバイスにおいて、発光層771と、発光層772に、それぞれ赤色の光を発する発光物質を用いてもよい。同様に、緑色の光を呈する副画素が有する発光デバイスにおいて、発光層771と、発光層772に、それぞれ緑色の光を発する発光物質を用いてもよい。青色の光を呈する副画素が有する発光デバイスにおいて、発光層771と、発光層772に、それぞれ青色の光を発する発光物質を用いてもよい。このような構成の表示パネルは、タンデム構造の発光デバイスが適用されており、かつ、SBS構造であるといえる。そのため、タンデム構造のメリットと、SBS構造のメリットの両方を併せ持つことができる。これにより、高輝度発光が可能であり、信頼性の高い発光デバイスを実現することができる。
また、図26Eおよび図26Fにおいて、発光層771と、発光層772とに、発光色の異なる発光物質を用いてもよい。発光層771が発する光と、発光層772が発する光が補色の関係である場合、白色発光が得られる。図26Fに示す層764として、カラーフィルタを設けてもよい。白色光がカラーフィルタを透過することで、所望の色の光を得ることができる。
なお、図26Eおよび図26Fにおいて、発光ユニット763aが1層の発光層771を有し、発光ユニット763bが1層の発光層772を有する例を示すが、これに限られない。発光ユニット763aおよび発光ユニット763bは、それぞれ、2層以上の発光層を有していてもよい。
また、図26Eおよび図26Fでは、発光ユニットを2つ有する発光デバイスを例示したが、これに限られない。発光デバイスは、発光ユニットを3つ以上有していてもよい。
具体的には、図27A乃至図27Cに示す発光デバイスの構成が挙げられる。
図27Aは、発光ユニットを3つ有する構成である。なお、発光ユニットを2つ有する構成を2段タンデム構造と、発光ユニットを3つ有する構成を3段タンデム構造と、それぞれ呼称してもよい。
また、図27Aに示すように、複数の発光ユニット(発光ユニット763a、発光ユニット763b、および発光ユニット763c)が電荷発生層785を介して、それぞれ直列に接続された構成である。また、発光ユニット763aは、層780aと、発光層771と、層790aと、を有し、発光ユニット763bは、層780bと、発光層772と、層790bと、を有し、発光ユニット763cは、層780cと、発光層773と、層790cと、を有する。
なお、図27Aに示す構成においては、発光層771、発光層772、および発光層773は、それぞれ同じ色の光を発する発光物質を有すると好ましい。具体的には、発光層771、発光層772、および発光層773が、それぞれ赤色(R)の発光物質を有する構成(いわゆるR\R\Rの3段タンデム構造)、発光層771、発光層772、および発光層773が、それぞれ緑色(G)の発光物質を有する構成(いわゆるG\G\Gの3段タンデム構造)、または発光層771、発光層772、および発光層773が、それぞれ青色(B)の発光物質を有する構成(いわゆるB\B\Bの3段タンデム構造)とすることができる。
なお、それぞれ同じ色の光を発する発光物質としては、上記の構成に限定されない。例えば、図27Bに示すように、複数の発光物質を有する発光ユニットを積層したタンデム型の発光デバイスとしてもよい。図27Bは、複数の発光ユニット(発光ユニット763a、および発光ユニット763b)が電荷発生層785を介して、それぞれ直列に接続された構成である。また、発光ユニット763aは、層780aと、発光層771a、発光層771b、および発光層771cと、層790aと、を有し、発光ユニット763bは、層780bと、発光層772a、発光層772b、および発光層772cと、層790bと、を有する。
図27Bに示す構成においては、発光層771a、発光層771b、および発光層771cを、補色の関係となる発光物質を選択し白色発光(W)が可能な構成とする。また、発光層772a、発光層772b、および発光層772cを、補色の関係となる発光物質を選択し白色発光(W)が可能な構成とする。すなわち、図27Cに示す構成においては、W\Wの2段タンデム構造である。なお、発光層771a、発光層771b、および発光層771cの補色の関係となる発光物質の積層順については、特に限定はない。実施者が適宜最適な積層順を選択することができる。また、図示しないが、W\W\Wの3段タンデム構造、または4段以上のタンデム構造としてもよい。
また、タンデム構造の発光デバイスを用いる場合、黄色(Y)の光を発する発光ユニットと、青色(B)の光を発する発光ユニットとを有するB\Yの2段タンデム構造、赤色(R)と緑色(G)の光を発する発光ユニットと、青色(B)の光を発する発光ユニットとを有するR・G\Bの2段タンデム構造、青色(B)の光を発する発光ユニットと、黄色(Y)の光を発する発光ユニットと、青色(B)の光を発する発光ユニットとをこの順で有するB\Y\Bの3段タンデム構造、青色(B)の光を発する発光ユニットと、黄緑色(YG)の光を発する発光ユニットと、青色(B)の光を発する発光ユニットとをこの順で有するB\YG\Bの3段タンデム構造、青色(B)の光を発する発光ユニットと、緑色(G)の光を発する発光ユニットと、青色(B)の光を発する発光ユニットとをこの順で有するB\G\Bの3段タンデム構造などが挙げられる。
また、図27Cに示すように、1つの発光物質を有する発光ユニットと、複数の発光物質を有する発光ユニットと、を組み合わせてもよい。
具体的には、図27Cに示す構成においては、複数の発光ユニット(発光ユニット763a、発光ユニット763b、および発光ユニット763c)が電荷発生層785を介して、それぞれ直列に接続された構成である。また、発光ユニット763aは、層780aと、発光層771と、層790aと、を有し、発光ユニット763bは、層780bと、発光層772a、発光層772b、および発光層772cと、層790bと、を有し、発光ユニット763cは、層780cと、発光層773と、層790cと、を有する。
例えば、図27Cに示す構成において、発光ユニット763aが青色(B)の光を発する発光ユニットであり、発光ユニット763bが赤色(R)、緑色(G)、および黄緑色(YG)の光を発する発光ユニットであり、発光ユニット763cが青色(B)の光を発する発光ユニットである、B\R・G・YG\Bの3段タンデム構造などを適用することができる。
例えば、発光ユニットの積層数と色の順番としては、陽極側から、B、Yの2段構造、Bと発光ユニットXとの2段構造、B、Y、Bの3段構造、B、X、Bの3段構造が挙げられ、発光ユニットXにおける発光層の積層数と色の順番としては、陽極側から、R、Yの2層構造、R、Gの2層構造、G、Rの2層構造、G、R、Gの3層構造、または、R、G、Rの3層構造などとすることができる。また、2つの発光層の間に他の層が設けられていてもよい。
なお、図26C、図26Dにおいても、図26Bに示すように、層780と、層790とを、それぞれ独立に、2層以上の層からなる積層構造としてもよい。
また、図26Eおよび図26Fにおいて、発光ユニット763aは、層780a、発光層771、および、層790aを有し、発光ユニット763bは、層780b、発光層772、および、層790bを有する。
下部電極761が陽極であり、上部電極762が陰極である場合、層780aおよび層780bは、それぞれ、正孔注入層、正孔輸送層、および、電子ブロック層のうち一つまたは複数を有する。また、層790aおよび層790bは、それぞれ、電子注入層、電子輸送層、および、正孔ブロック層のうち一つまたは複数を有する。下部電極761が陰極であり、上部電極762が陽極である場合、層780aと層790aは互いに上記と逆の構成になり、層780bと層790bも互いに上記と逆の構成になる。
下部電極761が陽極であり、上部電極762が陰極である場合、例えば、層780aは、正孔注入層と、正孔注入層上の正孔輸送層と、を有し、さらに、正孔輸送層上の電子ブロック層を有していてもよい。また、層790aは、電子輸送層を有し、さらに、発光層771と電子輸送層との間の正孔ブロック層を有していてもよい。また、層780bは、正孔輸送層を有し、さらに、正孔輸送層上の電子ブロック層を有していてもよい。また、層790bは、電子輸送層と、電子輸送層上の電子注入層と、を有し、さらに、発光層772と電子輸送層との間の正孔ブロック層を有していてもよい。下部電極761が陰極であり、上部電極762が陽極である場合、例えば、層780aは、電子注入層と、電子注入層上の電子輸送層と、を有し、さらに、電子輸送層上の正孔ブロック層を有していてもよい。また、層790aは、正孔輸送層を有し、さらに、発光層771と正孔輸送層との間の電子ブロック層を有していてもよい。また、層780bは、電子輸送層を有し、さらに、電子輸送層上の正孔ブロック層を有していてもよい。また、層790bは、正孔輸送層と、正孔輸送層上の正孔注入層と、を有し、さらに、発光層772と正孔輸送層との間の電子ブロック層を有していてもよい。
また、タンデム構造の発光デバイスを作製する場合、2つの発光ユニットは、電荷発生層785を介して積層される。電荷発生層785は、少なくとも電荷発生領域を有する。電荷発生層785は、一対の電極間に電圧を印加したときに、2つの発光ユニットの一方に電子を注入し、他方に正孔を注入する機能を有する。
次に、発光デバイスに用いることができる材料について説明する。
下部電極761と上部電極762のうち、光を取り出す側の電極には、可視光を透過する導電膜を用いる。また、光を取り出さない側の電極には、可視光を反射する導電膜を用いることが好ましい。また、表示パネルが赤外光を発する発光デバイスを有する場合には、光を取り出す側の電極には、可視光および赤外光を透過する導電膜を用い、光を取り出さない側の電極には、可視光および赤外光を反射する導電膜を用いることが好ましい。
また、光を取り出さない側の電極にも可視光を透過する導電膜を用いてもよい。この場合、反射層と、EL層763との間に当該電極を配置することが好ましい。つまり、EL層763の発光は、当該反射層によって反射されて、表示パネルから取り出されてもよい。
発光デバイスの一対の電極を形成する材料としては、金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを適宜用いることができる。当該材料としては、具体的には、アルミニウム、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ガリウム、亜鉛、インジウム、スズ、モリブデン、タンタル、タングステン、パラジウム、金、白金、銀、イットリウム、ネオジムなどの金属、およびこれらを適宜組み合わせて含む合金が挙げられる。また、当該材料としては、インジウムスズ酸化物(In−Sn酸化物、ITOともいう)、In−Si−Sn酸化物(ITSOともいう)、インジウム亜鉛酸化物(In−Zn酸化物)、およびIn−W−Zn酸化物などを挙げることができる。また、当該材料としては、アルミニウム、ニッケル、およびランタンの合金(Al−Ni−La)等のアルミニウムを含む合金(アルミニウム合金)、および、銀とパラジウムと銅の合金(Ag−Pd−Cu、APCとも記す)が挙げられる。その他、当該材料としては、上記例示のない元素周期表の第1族または第2族に属する元素(例えば、リチウム、セシウム、カルシウム、ストロンチウム)、ユウロピウム、イッテルビウムなどの希土類金属およびこれらを適宜組み合わせて含む合金、グラフェン等が挙げられる。
発光デバイスには、微小光共振器(マイクロキャビティ)構造が適用されていることが好ましい。したがって、発光デバイスが有する一対の電極の一方は、可視光に対する透過性および反射性を有する電極(半透過・半反射電極)であることが好ましく、他方は、可視光に対する反射性を有する電極(反射電極)であることが好ましい。発光デバイスがマイクロキャビティ構造を有することで、発光層から得られる発光を両電極間で共振させ、発光デバイスから射出される光を強めることができる。
なお、半透過・半反射電極は、反射電極として用いることができる導電層と、可視光に対する透過性を有する電極(透明電極ともいう)として用いることができる導電層と、の積層構造とすることができる。
透明電極の光の透過率は、40%以上とする。例えば、発光デバイスの透明電極には、可視光(波長400nm以上750nm未満の光)の透過率が40%以上である電極を用いることが好ましい。半透過・半反射電極の可視光の反射率は、10%以上95%以下、好ましくは30%以上80%以下とする。反射電極の可視光の反射率は、40%以上100%以下、好ましくは70%以上100%以下とする。また、これらの電極の抵抗率は、1×10−2Ωcm以下が好ましい。
発光デバイスは少なくとも発光層を有する。また、発光デバイスは、発光層以外の層として、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物質、電子ブロック材料、電子注入性の高い物質、またはバイポーラ性の物質(電子輸送性および正孔輸送性が高い物質)等を含む層をさらに有していてもよい。例えば、発光デバイスは、発光層の他に、正孔注入層、正孔輸送層、正孔ブロック層、電荷発生層、電子ブロック層、電子輸送層、および電子注入層のうち1層以上を有する構成とすることができる。
発光デバイスには低分子化合物および高分子化合物のいずれを用いることもでき、無機化合物を含んでいてもよい。発光デバイスを構成する層は、それぞれ、蒸着法(真空蒸着法を含む)、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。
発光層は、1種または複数種の発光物質を有する。発光物質としては、青色、紫色、青紫色、緑色、黄緑色、黄色、橙色、または赤色などの発光色を呈する物質を適宜用いる。また、発光物質として、近赤外光を発する物質を用いることもできる。
発光物質としては、蛍光材料、燐光材料、TADF材料、および量子ドット材料などが挙げられる。
蛍光材料としては、例えば、ピレン誘導体、アントラセン誘導体、トリフェニレン誘導体、フルオレン誘導体、カルバゾール誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、キノキサリン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、フェナントレン誘導体、およびナフタレン誘導体などが挙げられる。
燐光材料としては、例えば、4H−トリアゾール骨格、1H−トリアゾール骨格、イミダゾール骨格、ピリミジン骨格、ピラジン骨格、またはピリジン骨格を有する有機金属錯体(特にイリジウム錯体)、電子吸引基を有するフェニルピリジン誘導体を配位子とする有機金属錯体(特にイリジウム錯体)、白金錯体、および希土類金属錯体等が挙げられる。
発光層は、発光物質(ゲスト材料)に加えて、1種または複数種の有機化合物(ホスト材料、アシスト材料等)を有していてもよい。1種または複数種の有機化合物としては、正孔輸送性の高い物質(正孔輸送性材料)および電子輸送性の高い物質(電子輸送性材料)の一方または双方を用いることができる。正孔輸送性材料としては、後述の、正孔輸送層に用いることができる正孔輸送性の高い物質を用いることができる。電子輸送性材料としては、後述の、電子輸送層に用いることができる電子輸送性の高い物質を用いることができる。また、1種または複数種の有機化合物として、バイポーラ性材料、またはTADF材料を用いてもよい。
発光層は、例えば、燐光材料と、励起錯体を形成しやすい組み合わせである正孔輸送性材料および電子輸送性材料と、を有することが好ましい。このような構成とすることにより、励起錯体から発光物質(燐光材料)へのエネルギー移動であるExTET(Exciplex−Triplet Energy Transfer)を用いた発光を効率よく得ることができる。発光物質の最も低エネルギー側の吸収帯の波長と重なるような発光を呈する励起錯体を形成するような組み合わせを選択することで、エネルギー移動がスムーズとなり、効率よく発光を得ることができる。この構成により、発光デバイスの高効率、低電圧駆動、長寿命を同時に実現できる。
正孔注入層は、陽極から正孔輸送層に正孔を注入する層であり、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、芳香族アミン化合物、および、正孔輸送性材料とアクセプター性材料(電子受容性材料)とを含む複合材料などが挙げられる。
正孔輸送性材料としては、後述の、正孔輸送層に用いることができる正孔輸送性の高い物質を用いることができる。
アクセプター性材料としては、例えば、元素周期表における第4族乃至第8族に属する金属の酸化物を用いることができる。具体的には、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化タングステン、酸化マンガン、および、酸化レニウムが挙げられる。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。また、フッ素を含む有機アクセプター性材料を用いることもできる。また、キノジメタン誘導体、クロラニル誘導体、および、ヘキサアザトリフェニレン誘導体などの有機アクセプター性材料を用いることもできる。
例えば、正孔注入性の高い物質として、正孔輸送性材料と、上述の元素周期表における第4族乃至第8族に属する金属の酸化物(代表的には酸化モリブデン)とを含む材料を用いてもよい。
正孔輸送層は、正孔注入層によって陽極から注入された正孔を発光層に輸送する層である。正孔輸送層は、正孔輸送性材料を含む層である。正孔輸送性材料としては、1×10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質が好ましい。なお、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものも用いることができる。正孔輸送性材料としては、π電子過剰型複素芳香族化合物(例えばカルバゾール誘導体、チオフェン誘導体、フラン誘導体など)、芳香族アミン(芳香族アミン骨格を有する化合物)等の正孔輸送性の高い物質が好ましい。
電子ブロック層は、発光層に接して設けられる。電子ブロック層は、正孔輸送性を有し、かつ、電子をブロックすることが可能な材料を含む層である。電子ブロック層には、上記正孔輸送性材料のうち、電子ブロック性を有する材料を用いることができる。
電子ブロック層は、正孔輸送性を有するため、正孔輸送層と呼ぶこともできる。また、正孔輸送層のうち、電子ブロック性を有する層を、電子ブロック層と呼ぶこともできる。
電子輸送層は、電子注入層によって陰極から注入された電子を発光層に輸送する層である。電子輸送層は、電子輸送性材料を含む層である。電子輸送性材料としては、1×10−6cm/Vs以上の電子移動度を有する物質が好ましい。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものも用いることができる。電子輸送性材料としては、キノリン骨格を有する金属錯体、ベンゾキノリン骨格を有する金属錯体、オキサゾール骨格を有する金属錯体、チアゾール骨格を有する金属錯体等の他、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、オキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、キノリン配位子を有するキノリン誘導体、ベンゾキノリン誘導体、キノキサリン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、ピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、その他含窒素複素芳香族化合物を含むπ電子不足型複素芳香族化合物等の電子輸送性の高い物質を用いることができる。
正孔ブロック層は、発光層に接して設けられる。正孔ブロック層は、電子輸送性を有し、かつ、正孔をブロックすることが可能な材料を含む層である。正孔ブロック層には、上記電子輸送性材料のうち、正孔ブロック性を有する材料を用いることができる。
正孔ブロック層は、電子輸送性を有するため、電子輸送層と呼ぶこともできる。また、電子輸送層のうち、正孔ブロック性を有する層を、正孔ブロック層と呼ぶこともできる。
電子注入層は、陰極から電子輸送層に電子を注入する層であり、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入性の高い物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を用いることができる。電子注入性の高い物質としては、電子輸送性材料とドナー性材料(電子供与性材料)とを含む複合材料を用いることもできる。
また、電子注入性の高い物質のLUMO準位は、陰極に用いる材料の仕事関数の値との差が小さい(具体的には0.5eV以下)であることが好ましい。
電子注入層には、例えば、リチウム、セシウム、イッテルビウム、フッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF、Xは任意数)、8−(キノリノラト)リチウム(略称:Liq)、2−(2−ピリジル)フェノラトリチウム(略称:LiPP)、2−(2−ピリジル)−3−ピリジノラトリチウム(略称:LiPPy)、4−フェニル−2−(2−ピリジル)フェノラトリチウム(略称:LiPPP)、リチウム酸化物(LiO)、炭酸セシウム等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはこれらの化合物を用いることができる。また、電子注入層は、2以上の積層構造としてもよい。当該積層構造としては、例えば、1層目にフッ化リチウムを用い、2層目にイッテルビウムを設ける構成が挙げられる。
電子注入層は、電子輸送性材料を有していてもよい。例えば、非共有電子対を備え、電子不足型複素芳香環を有する化合物を、電子輸送性材料に用いることができる。具体的には、ピリジン環、ジアジン環(ピリミジン環、ピラジン環、ピリダジン環)、トリアジン環の少なくとも1つを有する化合物を用いることができる。
なお、非共有電子対を備える有機化合物の最低空軌道(LUMO:Lowest Unoccupied Molecular Orbital)準位は、−3.6eV以上−2.3eV以下であると好ましい。また、一般にCV(サイクリックボルタンメトリ)、光電子分光法、光吸収分光法、逆光電子分光法等により、有機化合物の最高被占有軌道(HOMO:Highest Occupied Molecular Orbital)準位およびLUMO準位を見積もることができる。
例えば、4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(略称:BPhen)、2,9−ジ(ナフタレン−2−イル)−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(略称:NBPhen)、2,2’−(1,3−フェニレン)ビス(9−フェニル−1,10−フェナントロリン)(略称:mPPhen2P)、ジキノキサリノ[2,3−a:2’,3’−c]フェナジン(略称:HATNA)、2,4,6−トリス[3’−(ピリジン−3−イル)ビフェニル−3−イル]−1,3,5−トリアジン(略称:TmPPPyTz)等を、非共有電子対を備える有機化合物に用いることができる。なお、NBPhenはBPhenと比較して、高いガラス転移点(Tg)を備え、耐熱性に優れる。
電荷発生層は、上述の通り、少なくとも電荷発生領域を有する。電荷発生領域は、アクセプター性材料を含むことが好ましく、例えば、上述の正孔注入層に適用可能な、正孔輸送性材料とアクセプター性材料とを含むことが好ましい。
また、電荷発生層は、電子注入性の高い物質を含む層を有することが好ましい。当該層は、電子注入バッファ層と呼ぶこともできる。電子注入バッファ層は、電荷発生領域と電子輸送層との間に設けられることが好ましい。電子注入バッファ層を設けることで、電荷発生領域と電子輸送層との間の注入障壁を緩和することができるため、電荷発生領域で生じた電子を電子輸送層に容易に注入することができる。
電子注入バッファ層は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含むことが好ましく、例えば、アルカリ金属の化合物またはアルカリ土類金属の化合物を含む構成とすることができる。具体的には、電子注入バッファ層は、アルカリ金属と酸素とを含む無機化合物、または、アルカリ土類金属と酸素とを含む無機化合物を有することが好ましく、リチウムと酸素とを含む無機化合物(酸化リチウム(LiO)など)を有することがより好ましい。その他、電子注入バッファ層には、上述の電子注入層に適用可能な材料を好適に用いることができる。
電荷発生層は、電子輸送性の高い物質を含む層を有することが好ましい。当該層は、電子リレー層と呼ぶこともできる。電子リレー層は、電荷発生領域と電子注入バッファ層との間に設けられることが好ましい。電荷発生層が電子注入バッファ層を有さない場合、電子リレー層は、電荷発生領域と電子輸送層との間に設けられることが好ましい。電子リレー層は、電荷発生領域と電子注入バッファ層(または電子輸送層)との相互作用を防いで、電子をスムーズに受け渡す機能を有する。
電子リレー層としては、銅(II)フタロシアニン(略称:CuPc)などのフタロシアニン系の材料、または、金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体を用いることが好ましい。
なお、上述の電荷発生領域、電子注入バッファ層、および電子リレー層は、断面形状、または特性などによって明確に区別できない場合がある。
なお、電荷発生層は、アクセプター性材料の代わりに、ドナー性材料を有していてもよい。例えば、電荷発生層としては、上述の電子注入層に適用可能な、電子輸送性材料とドナー性材料とを含む層を有していてもよい。
発光ユニットを積層する際、2つの発光ユニットの間に電荷発生層を設けることで、駆動電圧の上昇を抑制することができる。
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
10:眼、11:網膜、30:表示装置、31:表示パネル、32:直線偏光板、33:位相差板、34:表示部、35:制御回路、36:演算回路、37:通信装置、40:光学機器、41a:基板、41b:反射面、41:ハーフミラー、42:レンズ、43:位相差板、44:反射偏光板、45:レンズ、46:光軸、50:位置調整機構、51:円筒、52:ピン、53:円筒カム、54:位置センサ、55:マーカー、56:リング、60:位置調整機構、61:支柱、62:円筒、63:ラック、64:ピニオン、65:軸、66:ノブ、67:ステッピングモータ、70:画素、71:副画素、74:画素アレイ、75:回路、76:回路、77:層、78:層、79:層、80:表示部、82:領域、83:領域、84:ねじ軸、85:ナット、86:光源、87:光センサ、90:筐体、91:バンド、92:表示ユニット、100a:表示パネル、100b:表示パネル、100W:発光素子、100:表示パネル、101:基板、110a:発光素子、110B:発光素子、110b:発光素子、110c:発光素子、110G:発光素子、110R:発光素子、110:発光素子、111B:画素電極、111C:接続電極、111G:画素電極、111R:画素電極、111:画素電極、112B:有機層、112G:有機層、112R:有機層、112W:有機層、112:有機層、113:共通電極、114:共通層、115B:導電層、115G:導電層、115R:導電層、115:光学調整層、116B:着色層、116G:着色層、116R:着色層、121:保護層、122:絶縁層、123:絶縁層、124a:画素、124b:画素、125:絶縁層、126:樹脂層、128:層、140:接続部、150:画素、170:基板、171:接着層、200A:表示パネル、200B:表示パネル、200C:表示パネル、200D:表示パネル、200E:表示パネル、200F:表示パネル、200G:表示パネル、240:容量、241:導電層、243:絶縁層、245:導電層、251:導電層、252:導電層、254:絶縁層、255a:絶縁層、255b:絶縁層、255c:絶縁層、256:プラグ、261:絶縁層、262:絶縁層、263:絶縁層、264:絶縁層、265:絶縁層、271:プラグ、274a:導電層、274b:導電層、274:プラグ、280:表示モジュール、281:表示部、282:回路部、283a:画素回路、283:画素回路部、284a:画素、284:画素部、285:端子部、286:配線部、290:FPC、291:基板、292:基板、301A:基板、301B:基板、301:基板、310A:トランジスタ、310B:トランジスタ、310:トランジスタ、311:導電層、312:低抵抗領域、313:絶縁層、314:絶縁層、315:素子分離層、320A:トランジスタ、320B:トランジスタ、320:トランジスタ、321:半導体層、323:絶縁層、324:導電層、325:導電層、326:絶縁層、327:導電層、328:絶縁層、329:絶縁層、331:基板、332:絶縁層、335:絶縁層、336:絶縁層、341:導電層、342:導電層、343:プラグ、344:絶縁層、345:絶縁層、346:絶縁層、347:バンプ、348:接着層、761:下部電極、762:上部電極、763a:発光ユニット、763b:発光ユニット、763c:発光ユニット、763:EL層、764:層、771a:発光層、771b:発光層、771c:発光層、771:発光層、772a:発光層、772b:発光層、772c:発光層、772:発光層、773:発光層、780a:層、780b:層、780c:層、780:層、781:層、782:層、785:電荷発生層、790a:層、790b:層、790c:層、790:層、791:層、792:層

Claims (8)

  1.  表示パネルと、第1のレンズと、位置調整機構と、を有し、
     前記第1のレンズの光軸は前記表示パネルの表示部と垂直に交わり、
     前記位置調整機構は、前記第1のレンズと接続され、
     前記位置調整機構によって変化させられる前記第1のレンズと前記表示部との距離に応じて、前記表示部に表示する画像の大きさおよび歪曲率が変化する機能を有する電子機器。
  2.  請求項1において、
     前記位置調整機構は、円筒カムを有する電子機器。
  3.  請求項1において、
     前記位置調整機構は、ステッピングモータを有する電子機器。
  4.  請求項1において、
     前記表示パネルは、有機EL素子を有する電子機器。
  5.  請求項1において、
     前記位置調整機構は位置センサを有し、
     前記位置センサは、前記第1のレンズの位置を検出する機能を有する電子機器。
  6.  請求項1乃至5のいずれか一項において、
     直線偏光板と、第1の位相差板と、ハーフミラーと、第2のレンズと、第2の位相差板と、反射偏光板と、を有し、
     前記表示パネル、前記直線偏光板、前記第1の位相差板、前記ハーフミラー、前記第2のレンズ、前記第2の位相差板、前記反射偏光板および前記第1のレンズは、それぞれが互いに重なる領域を有するように当該順序で配置されている電子機器。
  7.  請求項1乃至5のいずれか一項において、
     前記第1のレンズが第1の位置にあるときの前記表示部に表示される画像の大きさおよび歪曲率を1としたとき、
     前記第1のレンズが前記第1の位置よりも前記表示パネルに近い第2の位置にあるとき、前記表示部に表示される画像の大きさは1よりも小さく、歪曲率は1よりも大きい電子機器。
  8.  請求項7において、
     前記表示部に表示される画像は、矩形の画像を樽型に歪曲した画像である電子機器。
PCT/IB2023/055098 2022-06-03 2023-05-18 電子機器 WO2023233231A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022-090766 2022-06-03
JP2022090766 2022-06-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023233231A1 true WO2023233231A1 (ja) 2023-12-07

Family

ID=89025859

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/IB2023/055098 WO2023233231A1 (ja) 2022-06-03 2023-05-18 電子機器

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023233231A1 (ja)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06194598A (ja) * 1992-12-25 1994-07-15 Olympus Optical Co Ltd 頭部装着型ディスプレイ装置
JPH08136853A (ja) * 1994-11-08 1996-05-31 Nintendo Co Ltd 両眼視画像表示装置
JP2005223752A (ja) * 2004-02-06 2005-08-18 Olympus Corp 視度調整用レンズ付頭部装着型カメラ
WO2015008531A1 (ja) * 2013-07-16 2015-01-22 ソニー株式会社 表示装置
WO2017136043A1 (en) * 2016-02-04 2017-08-10 Google Inc. Compact near-eye display optics for higher optical performance
US20190018236A1 (en) * 2017-07-13 2019-01-17 Google Inc. Varifocal aberration compensation for near-eye displays
US20200051320A1 (en) * 2017-02-12 2020-02-13 Lemnis Technologies Pte. Ltd. Methods, devices and systems for focus adjustment of displays
JP2021056369A (ja) * 2019-09-30 2021-04-08 セイコーエプソン株式会社 ヘッドマウントディスプレイ
WO2021106048A1 (ja) * 2019-11-25 2021-06-03 カラーリンク・ジャパン 株式会社 光学装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06194598A (ja) * 1992-12-25 1994-07-15 Olympus Optical Co Ltd 頭部装着型ディスプレイ装置
JPH08136853A (ja) * 1994-11-08 1996-05-31 Nintendo Co Ltd 両眼視画像表示装置
JP2005223752A (ja) * 2004-02-06 2005-08-18 Olympus Corp 視度調整用レンズ付頭部装着型カメラ
WO2015008531A1 (ja) * 2013-07-16 2015-01-22 ソニー株式会社 表示装置
WO2017136043A1 (en) * 2016-02-04 2017-08-10 Google Inc. Compact near-eye display optics for higher optical performance
US20200051320A1 (en) * 2017-02-12 2020-02-13 Lemnis Technologies Pte. Ltd. Methods, devices and systems for focus adjustment of displays
US20190018236A1 (en) * 2017-07-13 2019-01-17 Google Inc. Varifocal aberration compensation for near-eye displays
JP2021056369A (ja) * 2019-09-30 2021-04-08 セイコーエプソン株式会社 ヘッドマウントディスプレイ
WO2021106048A1 (ja) * 2019-11-25 2021-06-03 カラーリンク・ジャパン 株式会社 光学装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107852787B (zh) 显示装置
US11271045B2 (en) Electroluminescent display device
JP7456548B2 (ja) 表示装置
WO2023233231A1 (ja) 電子機器
WO2023126740A1 (ja) 光学機器および電子機器
WO2023161759A1 (ja) 光学機器および電子機器
US20210028239A1 (en) Light-emitting device, and electronic apparatus
WO2023119041A1 (ja) 電子機器
JP2023138468A (ja) 光学機器および電子機器
WO2023148573A1 (ja) 電子機器
WO2023152587A1 (ja) 電子機器
WO2023203430A1 (ja) 表示装置および電子機器
WO2023073473A1 (ja) 表示装置、及び表示装置の作製方法
WO2023139445A1 (ja) 電子機器
WO2023126739A1 (ja) 電子機器
US20230228970A1 (en) Electronic Device and Method For Operating The Electronic Device
WO2023111790A1 (ja) 電子機器
WO2023073478A1 (ja) 表示装置
WO2023100022A1 (ja) 表示装置、及び表示装置の作製方法
WO2024018322A1 (ja) 電子機器
US20230113155A1 (en) Electronic device
WO2023126749A1 (ja) 表示装置、表示モジュール、及び、電子機器
WO2023052906A1 (ja) 表示装置
WO2023073472A1 (ja) 表示装置、表示モジュール、電子機器、及び、表示装置の作製方法
KR102618977B1 (ko) 표시장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23815374

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1