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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁表面上に発光素子が設けられた発光装置に関する。特に本発明は、発光装置に表示される画像の画質の向上、及び発光装置に設けられた発光素子から発せられる光の取り出し効率の向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、発光素子が用いられた画像表示装置（発光装置）の開発が進められている。画像表示装置（発光装置）は、大別してパッシブマトリクス型とアクティブマトリクス型に分類される。アクティブマトリクス型の画像表示装置（発光装置）は、絶縁表面上に発光素子と、該発光素子を制御するトランジスタとが設けられて形成される。ポリシリコン膜を用いたトランジスタは、従来のアモルファスシリコン膜を用いたトランジスタよりも電界効果移動度（モビリティともいう）が高く、高速動作が可能である。そのため、従来、基板外の駆動回路で行っていた画素の制御を、画素と同一の絶縁表面上に形成した駆動回路で行うことが可能となっている。このようなアクティブマトリクス型の発光装置は、同一の絶縁表面上に様々な回路や素子を作り込むことで製造コストの低減、発光装置の小型化、歩留まりの上昇、スループットの低減など、様々な利点が得られる。
【０００３】
なお、本明細書において、発光素子は一対の電極（陽極と陰極）間に有機化合物層が挟まれた構造とする。有機化合物層は、公知の発光材料を用いて作製することが出来る。また、有機化合物層には、単層構造と積層構造の二つの構造があるが、本発明はどちらの構造を用いてもよい。なお、有機化合物層におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（蛍光）と、三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（リン光）とがあるが、本発明はどちらの発光を用いた発光装置にも適用することが出来る。
【０００４】
図１６（Ａ）にアクティブマトリクス型の発光装置を示す。１０１０は絶縁表面を有する基板であり、該基板１０１０上に電流制御用トランジスタ１０２０が形成されている。そして、電流制御用トランジスタ１０２０のドレイン領域は、ドレイン配線と電気的に接続されており、該ドレイン配線に電気的に接続されるように、陽極１０３０が形成されている。そして、陽極１０３０に接するように有機化合物層１０４０が形成され、該有機化合物層１０４０に接するように陰極１０５０が形成されている。陽極１０３０と有機化合物層１０４０と陰極１０５０の積層体が発光素子１０６０である。発光素子１０６０から発せられた光は、基板１０１０を介して、空気１２の方へ取り出される。
【０００５】
なお、発光装置の作製においては、画素部に配線やトランジスタを形成した後に発光素子が形成される。有機化合物層は熱、光、水分、酸素等によって劣化が促進されることから、発光素子が形成された後、発光素子が設けられた基板とカバー材とを、発光素子が外気に曝されないように貼り合わせてシール材等により封止（パッケージング）する。パッケージング等の処理により気密性を高めたら、基板上に形成された発光素子又は回路から引き回された端子と外部信号端子とを接続するためのコネクター（ＦＰＣ、ＴＡＢ等）を取り付けて、アクティブマトリクス型の発光装置が完成する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記発光装置において、発光素子から発せられる光は、屈折率の異なる複数の媒質を通過して空気中に放射されることになる。よって光の屈折を考慮する必要がある。光の屈折の角度は、図１４に示すように入射光の角度（入射角）とその媒質の屈折率により決まる。さらに、この関係は以下の式（１）（スネルの法則）に従う。屈折率がｎ１である媒質８０１においてθａの角度で入射した光（入射光）が、屈折率がｎ２である媒質８０２に出射するとき、以下の数１を満たすような角度θｂの光（屈折光）となる。
【０００７】
【数１】
ｎ１＊ｓｉｎθａ＝ｎ２＊ｓｉｎθｂ・・・（１）
【０００８】
屈折光または透過光の角度θｂが９０°となるような入射角θａを臨界角とよぶ。また、媒質８０２に対する入射角θａが臨界角よりも大きくなるときに、入射光は全反射する。つまり、光が媒質８０１に閉じ込められることになる。
【０００９】
一例として、媒質８０１がガラス（ｎ１＝１．５２）であり、媒質８０２が空気（ｎ２＝１．００）である場合における、入射角と反射率の関係を図１５に示す。
【００１０】
図１５に示されているように、界面への反射率が３５°以上になると、反射率が急増していることが分かる。また、界面への入射角が４１°以上になると、光は全反射し、媒質８０１の外に光が出ることは出来ない。
【００１１】
なお、本明細書において、臨界角とは、光が媒質１と媒質２との界面で全反射する角度であり、該角度以上は全て全反射してしまう角度のことを示す。勿論、臨界角は、媒質によって異なる。例えば、媒質８０１がガラス（ｎ＝１．５２）であり、媒質８０２が空気（ｎ＝１．００）である場合は、臨界角は４１．１°になる。また、媒質８０１がアクリル（ｎ＝１．４９）であり、媒質８０２が空気（ｎ＝１．００）の場合は、臨界角は４２．２°になる。
【００１２】
図１６（Ｂ）を参照する。図１６（Ｂ）は、画素が絶縁体１０上に規則的に配列された発光装置の断面構造を示しており、該断面構造を二次元に示したものである。それぞれの画素は、発光素子１１と、発光素子１１を制御する１つ又は複数のトランジスタを有する。なお、本発明において、発光素子１１を制御するトランジスタの個数は特に限定されず、何個のトランジスタを有していてもよい。
【００１３】
なお、ここでは、説明を簡単にするために、絶縁体１０はガラス基板とする。そうすると、絶縁体１０の屈折率（ｎ１）は１．５２であり、空気１２の屈折率（ｎ２）は１．００となる。
【００１４】
画素Ａで発せられた光は、絶縁体１０と空気１２との界面に入射角０度で入射する。そして、空気１２側へ屈折角０度で出射される。そしてそれが観察者の目に入る。
【００１５】
一方、画素Ｂで発せられた光は、絶縁体１０と空気１２との界面に入射角θ１度で入射する。そして、空気１２側へ屈折角θ２度で入射する。この際、ガラスの屈折率（ｎ１）と空気の屈折率（ｎ２）の関係は、ｎ１＞ｎ２であるため、入射角θ１と出射角θ２の関係は、θ１＜θ２となる。
【００１６】
そして、屈折角θ２で入射した光が観察者の目に入る。観察者には、絶縁体１０と空気１２との界面において光が屈折したかどうかは把握できず、光線が入ってきた方向の延長線上、つまり、画素Ｃから発せられた光だと認識してしまう。つまり、観察者には、画素Ｂから発せられた光は、画素Ｂの隣の画素Ｃから発せられたように見えてしまう。
【００１７】
また、画素Ｄで発せられた光は、絶縁体１０と空気１２との界面に入射角θ３度で入射する。そして、空気１２側へ屈折角θ４度で出射される。この場合も入射角θ３と出射角θ４との関係は、θ３＞θ４となる。そして、屈折角θ４で入射した光が観察者の目に入る。観察者には、光線が入ってきた方向の延長線上、つまり、画素Ｄから画素２つ分離れた画素Ｅから発せられたように見えてしまう。
【００１８】
また、画素Ｆで発せられた光は、絶縁体１０と空気１２との界面に入射角θ５度で入射する。そして、空気１２側へ屈折角θ６度で出射される。この場合も入射角θ５と出射角θ６との関係は、θ５＞θ６となる。そして、屈折角θ６で入射した光が観察者の目に入る。観察者には、光線が入ってきた方向の延長線上、つまり、画素Ｆから離れた画素（図示せず）から発せられたように見えてしまう。
【００１９】
式（１）で示されるスネルの法則から分かるように、入射角と出射角の関係は、入射角が大きくなると、出射角も大きくなる。そして、入射角と出射角の差（ずれ）も大きくなる。そして、入射角が臨界角になると、屈折角は９０度となる。
【００２０】
図１６（Ｂ）に示されているように、大きい屈折角で空気１２側へ出射される光は、本来画素が存在する箇所から発せられた光ではなく、別の画素が存在する箇所から発せられた光であるように見えてしまう。そして、本来画素が存在する箇所と、別の画素が存在する箇所とのずれは、発光素子から発せられた光の入射角（絶縁体１０と空気１２との界面における）によりそれぞれ異なってしまう。その結果、観察者には、発光装置に表示されている画像が歪んで見えてしまう。
【００２１】
つまり、従来の発光装置は、必ずしも光の屈折による画像の歪みが考慮されていなかった。図１７を参照する。図１７には、発光装置１０２０と、発光装置１０２０に表示された画像を見る観察者Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれが認識する画像が簡単に示されている。なお、発光装置１０２０には、円の模様が規則的に配列された画像が表示されているとする。また、図１７（Ａ）〜図１７（Ｃ）は、それぞれ観察者Ａ〜Ｃが実際に認識する画像を示している。なお、図１７（Ａ）〜（Ｃ）に示す観察者が実際に認識する画像は、観察者が正常な画像として認識できる部分と歪んで見える部分の画像とが明確に分かれているが、実際には、観察者から離れる程に、発光装置に表示される画像の歪みは増してしまう。
【００２２】
観察者Ａは、発光装置１０２０の上端から、発光装置１０２０に表示された画像を観察している。図１７（Ａ）に示すように、観察者Ａは、画像の上端の部分は正常に認識することが出来るが、中央部分から下部の部分は歪んで見えてしまう。
【００２３】
観察者Ｂは、発光装置の中心に向かって、発光装置に表示された画像を観察している。図１７（Ｂ）に示すように、観察者Ａは、画像の中心部分は正常に認識することが出来るが、画像の上端及び下端の部分は歪んで見えてしまう。
【００２４】
観察者Ｃは、発光装置の下端から、発光装置に表示された画像を観察している。図１７（Ｃ）に示すように、観察者Ｃは、画像の下端の部分は正常に認識することが出来るが、上部の部分は歪んで見えてしまう。
【００２５】
本発明は、発光素子が設けられた基板において、該発光素子から発せられた光が全反射又は屈折することにより、発光装置に表示される画像が歪んで見えてしまうことを防止する。また、発光装置に表示された画像を観察者がどこの位置から見ても、歪みのないようにすることを課題とする。また、発光素子から発せられる光の取り出し効率の向上を課題とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、本発明の発光装置を図１及び図４に示す。
【００２７】
本発明の発光装置は、画素が形成される絶縁体として、光ファイバプレート１３を用いる。画素は、発光素子、及び該発光素子を制御するための１つ又は複数のトランジスタを有する。
【００２８】
本明細書では、光ファイバプレートとは、光ファイバを多数本集束したものを指す。なお、本発明で用いられる光ファイバには、反射層が設けられており、２つのタイプに分類される。一つはコアとクラッドと反射層の三重構造からなるタイプであり、他の一つはコアと反射層の二重構造からなるタイプとする。
【００２９】
コアとクラッドと反射層の三重構造の光ファイバは、公知の方法でコアとクラッドを作製した後に、該クラッドの表面に反射性の材料をコーティングすることにより作製される。また、本発明で用いるコアと反射層の二重構造の光ファイバは、公知の方法でコアを作製した後に、該クラッドの表面に反射性の材料をコーティングすることにより作製される。なお、反射層は、減衰率（光吸収率）よりも反射率の高い材料を用いて作製される。また、可視光領域における光の反射率が６０％以上あることが好ましく、さらに好ましくは８０％以上である材料を用いて作製されることが好ましい。具体的には、Ａｇ、Ａｌといった材料のことをいう。
【００３０】
発光素子から発せられる光は、光ファイバプレート１３に入射する。図１に示すように、画素Ａで発せられた光は、光ファイバプレート１３と空気１２との界面に入射角０度で入射する。そして、空気１２側へ屈折角０度で出射される。そしてそれが観察者の目に入る。
【００３１】
一方、画素Ｂで発せられた光は、光ファイバプレート１３に設けられた反射層１４に反射して、画素Ｂの真下の光ファイバプレート１３と空気１２との界面に達する。そして観察者には、画素Ｂの真下から発せられたように見える。また、画素Ｄで発せられた光は、光ファイバプレート１３に設けられた反射層１４に反射して、画素Ｄの真下の光ファイバプレート１３と空気１２との界面に達する。そして観察者には、画素Ｄの真下から発せられたように見える。また、画素Ｅも同様である。
【００３２】
つまり、画素が有する発光素子から発せられた光は、光ファイバプレート１３の反射層１４に反射し、反射を繰り返して光ファイバプレート１３と空気１２との界面に達する。その結果、実際に光が発せられた箇所が、実際に光を発した画素の真下の光ファイバプレート１３と空気１２との界面に移動したように見える。
【００３３】
本発明の発光装置は、光ファイバプレートを設けることにより、発光素子から発せられた光が、該発光素子が設けられた基板における全反射及び屈折を防ぐことが出来る。その結果、発光装置に表示される画像が歪んで見えてしまうことを防ぐことが出来る。また、観察者がどこの位置から画像を見ても、表示されている画像を正常な画像として認識することが出来る。
【００３４】
次いで、図４を参照する。図４には、光ファイバプレート３０に光散乱体４０を設けた本発明の発光装置が示されている。発光素子から発せられた光は、光ファイバ３１と空気１２との界面に達した際に、全反射してしまい、空気１２の方へ取り出すことが出来ず、光ファイバ３１に閉じこめられてしまう場合がある。図４に示す本発明の発光装置は、そのような光を防止するために光ファイバプレート３０と空気１２との界面に光散乱体４０を設ける。
【００３５】
光散乱体４０を設けることにより、光ファイバプレート３０と空気１２との界面において全反射する光を防ぐことが可能となり、発光素子から発せられる光の取り出し効率は向上する。また、発光素子から発せられた光が、該発光素子が設けられた基板と空気との界面において全反射することを防ぐことが出来る。その結果、発光装置に表示される画像が歪んで見えてしまうことを防ぐことが出来る。
【００３６】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図２に本発明の発光装置に用いられる光ファイバプレートの図を示す。図２（Ａ）は、光ファイバプレート３０を示し、図２（Ｂ）は光ファイバプレート３０の一部を拡大したものである。図２（Ｂ）から、光ファイバ３１が多数本集束しているのが分かる。光ファイバ３１は、コア３２と、クラッド３３と、クラッド３３の外周に反射層３４が設けられた三重構造となっているタイプと、コア３２と、コア３２の外周に反射層３４が設けられた二重構造となっている２つのタイプがある。
【００３７】
図３を参照する。図３には、コア３２とクラッド３３と反射層３４の三重構造からなる光ファイバ３１を多数本集束した光ファイバプレート３０を用いた本発明の発光装置を示す。
【００３８】
画素Ａで発せられた光は、光ファイバプレート３０と空気１２との界面に入射角０度で入射する。そして、空気１２側へ屈折角０度で出射される。そしてそれが観察者の目に入る。
【００３９】
一方、画素Ｂで発せられた光は、光ファイバプレート３０に設けられた反射層３４に反射して、画素Ｂの真下の光ファイバプレート３０と空気１２との界面に達する。そして観察者には、画素Ｂから発せられたように見える。
【００４０】
また、画素Ｄで発せられた光は、光ファイバプレート３０に設けられた反射層３４に反射して、画素Ｄの真下の光ファイバプレート３０と空気１２との界面に達する。そして観察者には、画素Ｄから発せられたように見える。また、画素Ｅも同様である。
【００４１】
なお、コアとクラッドのみで作製された光ファイバを有する光ファイバプレートは、コアとクラッドとの界面における入射角が臨界角θmax以上であると、複数本の光ファイバ内を伝搬していってしまう。しかし、本発明で用いる光ファイバプレートには、反射層が設けられている。図２（Ｃ）に示す光Ｈは、反射層３４に反射し、光ファイバ３１の内部を伝搬していくことが出来る。同様に、図３に示す画素Ａから発せられた光Ｉは、反射層３４が設けられていない場合は、複数本の光ファイバ３１を横断して伝搬していく。しかし、図３に示すように、反射層３４が設けられている場合は、光Ｉは反射層３４に反射して、光ファイバ３１の内部を伝搬していくことが出来る。
【００４２】
その結果、実際に光が発せられた箇所が、実際に光を発した画素の真下の光ファイバプレート３０と空気１２との界面に移動したように見える。
【００４３】
本発明の発光装置は、光ファイバプレートを設けることにより、発光素子から発せられた光が、該発光素子が設けられた基板における全反射及び屈折を防ぐことが出来る。その結果、発光装置に表示される画像が歪んで見えてしまうことを防ぐことが出来る。また、観察者がどこの位置から画像を見ても、表示されている画像を正常な画像として認識することが出来る。さらに、反射層１４を設けることにより、今まで複数の光ファイバを伝搬していた光を外に取り出すことが出来るので、発光素子から発せられる光の取り出し効率が改善される。
【００４４】
（実施の形態２）
実施の形態１で説明した光ファイバプレート３０を用いると、光ファイバプレート３０と空気１２との界面において全反射する光が存在する。例えば、図３に示す画素Ｆから発せられた光Ｊは、光ファイバ３１のコア３２とクラッド３３との界面において、或いは、光ファイバ３１のクラッド３３と反射層３４との界面において全反射を繰り返しながら伝搬していき、光ファイバ３１と空気１２との界面に達した際に、全反射してしまい、空気１２の方へ取り出すことが出来ず、光ファイバ３１に閉じこめられてしまう。
【００４５】
本実施の形態では、上述したような光（光Ｊ）を防止するために、図２及び図３に示す光ファイバプレート３０と空気１２との界面に光散乱体４０を設ける。
【００４６】
図４に、一例として図２及び図３に示す光ファイバプレート３０に光散乱体４０を設けた本発明の発光装置を示す。図４に示すように、画素Ｆから発せられた光（光Ｋ）は、光ファイバ３１の内部を全反射しながら伝搬して、光散乱体４０に入射する。次いで、光散乱体４０と空気１２との界面において、空気１２側に出射する。これは、光散乱体４０を設けたことにより、光が光散乱体４０に入射したためである。また、画素Ｆから発せられた光（光Ｋ）の光散乱体４０と空気１２との界面における入射角が、光散乱体４０と空気１２との界面における臨界角以下であったためである。
【００４７】
なお、光散乱体４０は、透光性を有する材料でなる薄膜を、公知の方法を用いて形成すればよく、本実施の形態では、該薄膜をエッチングすることにより形成した。本明細書中でいう透光性とは、可視光に対して透明であることをいう。また、透光性を有する膜を形成する材料としては、アクリル樹脂などの有機樹脂、酸化インジウムなどからなる膜、ＳｉＯ2からなる無機膜及びそれらを組み合わせた化合物膜などを用いることができる。また、誘電体多層膜を用いることもできる。
【００４８】
光散乱体４０について、図５を用いて説明する。図５には、光ファイバプレート３０上に光散乱体４０が設けられた発光装置を示している。なお、説明を簡単にするために、図５（Ａ）には、光ファイバプレート３０と光散乱体４０のみが図示されている。
【００４９】
図５（Ａ）に示す光散乱体４０は、光ファイバプレート３０上に薄膜を形成し、該薄膜にコンタクトホールを作製するような方法を用いて、図５（Ａ）に示すような形状を作製した。
【００５０】
また、図５（Ｂ）に示すように、発光素子から発せられた光（光Ｌ、光Ｍ、光Ｎ）は、まず光ファイバ３０の内部を伝搬する。次いで、光ファイバプレート３０と光散乱体４０との界面において、光散乱体４０に入射する。そして、光散乱体４０と空気１２との界面において、空気１２側に出射する。
【００５１】
つまり、光散乱体４０を設けることにより、光ファイバプレート３０と空気１２との界面において全反射していた光は、空気１２側に出射することができるようになった。なお、本発明で用いる光散乱体４０は、図５（Ｂ）に示す形状に限定されず、図５（Ｃ）〜図５（Ｈ）に示すような形状のものを作成してもよい。つまり、光散乱体４０は、光散乱体４０と空気１２との界面において、凸凹な形状があればよく、凸凹な形状の作製方法は、エッチングなど公知の方法を用いて作製すればよい。或いは、金型などを用いて作製してもよい。
【００５２】
光散乱体４０を設けることにより、光ファイバプレート３０と空気１２との界面において全反射する光を防ぐことが可能となり、発光素子から発せられる光の取り出し効率は向上する。また、発光素子から発せられた光が、該発光素子が設けられた基板と空気との界面において全反射することを防ぐことが出来る。その結果、発光装置に表示される画像が歪んで見えてしまうことを防ぐことが出来る。
【００５３】
なお、本実施の形態は、実施の形態１と自由に組み合わせることが可能である。
【００５４】
（実施の形態３）
本実施の形態では、角柱状又は円柱状の光散乱体４０、及び角錐状又は円錐状の光散乱体４０が設けられた発光装置について説明する。
【００５５】
図６には、角柱状又は円柱状の光散乱体４０が設けられた発光装置の断面構造が示されている。角柱状又は円柱状の光散乱体４０の断面構造は、台形であり、本実施の形態では、該台形の上底と底辺とは平行であるものとする。
【００５６】
発光素子から発せられた光は、光ファイバプレート３０の内部を伝搬して、光散乱体４０に入射する。本実施の形態では、光ファイバプレート３０と光散乱体４０との界面における入射角が９０°である光が最も多いとして考えることにする。
【００５７】
図６において、θａは、光散乱体４０の傾斜角を示す。より詳細には、光ファイバプレート３０に対して垂直な線を引き、該垂直な線に対する光散乱体４０の傾斜角を示す。θｂとθｄは、光散乱体４０と空気１２との界面における入射角を示す。θｃは、光散乱体４０と空気１２との界面において反射した光の光散乱体４０の法線に対する角度を示す。
【００５８】
図６（Ａ）から、θａとθｂを足すと９０°になることが分かる。また、スネルの法則（反射の法則）から、θｂとθｃは同じ角度である。よって、以下の式（２）が求められる。
【００５９】
【数２】
θｂ＝θｃ＝９０−θａ・・・（２）
【００６０】
次いで、θｂとθｃとθｄを足すと、１８０°になることから、以下の式（３）が求められる。
【００６１】
【数３】
θｄ＝１８０−（θｂ＋θｃ）・・・（３）
【００６２】
式（３）に式（２）を代入すると以下の式（４）が求められる。
【００６３】
【数４】
θｄ＝２θａ・・・（４）
【００６４】
θｄは、光散乱体４０と空気１２との界面において、空気１２側への入射角を示す。該入射角（θｄ）が、光散乱体４０と空気１２との界面における臨界角（θｍａｘ）よりも大きい場合には、光は全反射してしまう。つまり、光散乱体４０と空気１２との界面において全反射する光を防止するためには、以下の式（５）を満たすことが必要となる。
【００６５】
【数５】
θｄ＝２θａ＜θｍａｘ・・・（５）
【００６６】
式（５）を整理すると、以下の式（６）が求められる。
【００６７】
【数６】
θａ＜（θｍａｘ/２）・・・（６）
【００６８】
角柱状又は円柱状の光散乱体４０を用いる場合は、式（６）を満たすように作製することが望ましい。
【００６９】
次に、図７を用いて、角錐状又は円錐状の光散乱体４０を設けた発光装置について説明する。本実施の形態では、説明を簡単にするために、角錐状又は円錐状の光散乱体４０の断面構造は、二等辺三角形であるものとする。
【００７０】
図７において、θｅは、光散乱体４０の傾斜角を示す。より詳細には、光ファイバプレート３０に対して垂直な線を引き、該垂直な線に対する光散乱体４０の傾斜角を示す。θｆは、光散乱体４０と空気１２との界面における入射角を示す。θｇは、光散乱体４０と空気１２との界面において反射した光の光散乱体４０の法線に対する角度を示す。θｉは、光散乱体４０と空気１２との界面における光の角度を示す。
【００７１】
なお、光散乱体４０と空気１２との界面における角度（θｉ）は、９０°より大きいことが望ましい。その理由を図７（Ａ）を用いて説明する。図７（Ａ）は、光散乱体４０と空気１２との界面における角度（θｉ）が９０°以上の場合の発光装置を示している。光散乱体４０と空気１２の界面における角度（θｉ）が９０°以上だと、光は上の方へ向き、いずれは空気１２の方へ取り出すことが出来る。
【００７２】
次いで、図７（Ｂ）を参照する。図７（Ｂ）は、光散乱体４０と空気１２との界面における角度（θｉ）が９０°以下の場合の発光装置を示している。光散乱体４０と空気１２の界面における角度（θｉ）が９０°以下だと、光は光ファイバプレート３０の方へ進んでおり、空気１２の方へ取り出すことが出来ない。
【００７３】
ここで、図７から、θｅとθｆを足すと９０°になることが分かる。また、スネルの法則（反射の法則）から、θｆとθｇは同じ角度であることから、以下の式（７）が求められる。
【００７４】
【数７】
θｆ＝θｇ＝９０−θｅ・・・（７）
【００７５】
次いで、θｆとθｇとθｈを足すと、１８０°になることから、以下の式（８）が求められる。
【００７６】
【数８】
θｈ＝１８０−（θｆ＋θｇ）・・・（８）
【００７７】
式（８）に式（７）を代入すると以下の式（９）が求められる。
【００７８】
【数９】
θｈ＝２θｅ・・・（９）
【００７９】
ここで、図７（Ｃ）を参照する。仮に光散乱体４０と空気１２との界面における角度（θｉ）が９０°だとする。そうすると、θｅとθｈを足すと９０°になることから、以下の式（１０）が求められる。
【００８０】
【数１０】
９０−θｈ＝θｅ・・・（１０）
【００８１】
式（１０）に、式（９）を代入して整理すると、以下の式（１１）が求められる。
【００８２】
【数１１】
θｅ＝３０・・・（１１）
【００８３】
光散乱体４０と空気１２との界面における角度（θｉ）が９０°以上であれば、光は空気１２の方へ取り出せることから、以下の式（１２）が求められる。
【００８４】
【数１２】
θｅ＜３０・・・（１２）
【００８５】
つまり、角柱状又は円柱状の光散乱体４０を用いる場合は、式（１２）を満たすように作製することが望ましい。
【００８６】
また、本発明で用いる光散乱体４０の光散乱体ピッチ（Ｓ）と、本発明の発光装置の画素の画素ピッチ（Ｗ）との関係は、以下の式（１３）を満たすことが好ましい。
【００８７】
【数１３】
Ｗ≧Ｓ・・・（１３）
【００８８】
これは、発光装置の画素の画素ピッチ（Ｗ）に対して、光散乱体４０の光散乱体ピッチ（Ｓ）の方が大きい場合には、一本の光ファイバに複数の画素から発せられた光が入射することになる。そうすると、観察者には、画素から発せられた光が、その画素の存在する箇所からずれた箇所から発せられているように感じてしまう光が存在してしまう。その結果、観察者には、発光装置に表示される画像が歪んでいるように感じてしまう。
【００８９】
また、光散乱体ピッチ（Ｓ）と光ファイバの直径（Ｈ）が同じ大きさの場合には、光散乱体ピッチ（Ｓ）と光ファイバの直径（Ｈ）が、１対１で対応し、画素と光ファイバがそれぞれ揃うように厳密に調整する必要がある。
【００９０】
上述したような形状の光散乱体４０を設けることにより、光ファイバプレート３０と空気１２との界面において全反射する光を防ぐことが可能となり、発光素子から発せられる光の取り出し効率は向上する。また、発光素子から発せられた光が、該発光素子が設けられた基板と空気との界面において全反射することを防ぐことが出来る。その結果、発光装置に表示される画像が歪んで見えてしまうことを防止することが出来る。
【００９１】
なお、本実施の形態は、実施の形態１および実施の形態２と自由に組み合わせることが可能である。
【００９２】
【実施例】
（実施例１）
開口数（Ｎ．Ａ．）は、光ファイバの特性を表す目安として用いられている。開口数（Ｎ．Ａ．）は、コアの屈折率をｎｂ、クラッドの屈折率をｎｃとすると、以下の式（１４）で表すことができる。
【００９３】
【数１４】
Ｎ．Ａ．＝（ｎｂ2−ｎｃ2）1/2・・・（１４）
【００９４】
一例として、旭ガラス社のファイバアレイプレートの開口数（Ｎ．Ａ．）は０．５７となっている。光が空気中から該光ファイバアレイプレートに入射する場合は、空気と光ファイバアレイプレートとの界面における入射角が３５°以下の場合は、複数の光ファイバを伝搬していってしまう。
【００９５】
つまり、空気と光ファイバプレートの界面における入射角によっては、複数の光ファイバを伝搬する光が存在する。開口数（Ｎ．Ａ．）が大きくなる程、複数の光ファイバを伝搬する光は多くなる。そのため、本発明で用いられる光ファイバプレートの開口数（Ｎ．Ａ．）は、式（１５）で示されるように、１．０以下であることが望ましい。
【００９６】
【数１５】
Ｎ．Ａ．≦１．０・・・（１５）
【００９７】
また、本発明で用いる光ファイバプレートの光ファイバの直径（Ｈ）と、本発明の発光装置の画素の画素ピッチ（Ｗ）との関係は、以下の式（１６）を満たすことが好ましい。
【００９８】
【数１６】
Ｗ≧Ｈ・・・（１６）
【００９９】
その理由としては、発光装置の画素の画素ピッチ（Ｗ）に対して、光ファイバの直径（Ｈ）の方が大きい場合には、一本の光ファイバに複数の画素から発せられた光が入射することになる。そうすると、観察者には、画素から発せられた光が、その画素の存在する箇所からずれた箇所から発せられているように感じてしまう光が存在してしまう。その結果、観察者には、発光装置に表示される画像が歪んでいるように感じてしまう。
【０１００】
また、画素ピッチ（Ｗ）と光ファイバの直径（Ｈ）が同じ大きさの場合には、画素ピッチ（Ｗ）と光ファイバの直径（Ｈ）が、１対１で対応し、画素と光ファイバがそれぞれ揃うように厳密に調整する必要がある。
【０１０１】
なお、現在作製されている発光装置の画素の画素ピッチは、殆どが約１００μｍ程度である。これに対して、主な光ファイバプレートの光ファイバの直径（Ｈ）は、２５μｍで作製されているものが殆どであり、最小で６μｍである。つまり、画素ピッチ（Ｗ）と光ファイバの直径（Ｈ）を比較すると、光ファイバの直径（Ｈ）の方が十分小さいので、特に問題はない。
【０１０２】
上述した式（１５）、式（１６）を満たすように発光装置を作製すると、発光素子から発せられる光が、反射層に反射して、空気の方に取り出すことが出来るようになる。その結果、光ファイバプレートと空気との界面において全反射する光を防ぐことが可能となり、発光素子から発せられる光の取り出し効率は向上する。また、発光素子から発せられた光が、該発光素子が設けられた基板における全反射及び屈折を防ぐことが出来る。その結果、発光装置に表示される画像が歪んで見えてしまうことを防ぐことが出来る。また、観察者がどこの位置から画像を見ても、表示されている画像を正常な画像として認識することが出来る。
【０１０３】
なお、本実施例は、実施の形態１乃至実施の形態３と自由に組み合わせることが可能である。
【０１０４】
（実施例２）
本実施例では、本発明の発光装置における画素部の断面構造を図８に示す。
【０１０５】
図８において、光ファイバプレート４５０１上に設けられた選択用トランジスタ４５０２は公知の方法で形成されたｎチャネル型トランジスタを用いる。なお、本実施例ではダブルゲート構造としているが、シングルゲート構造でも構わないし、トリプルゲート構造やそれ以上のゲート本数を持つマルチゲート構造でも構わない。また、公知の方法で形成されたｐチャネル型トランジスタを用いて形成しても構わない。
【０１０６】
駆動用トランジスタ４５０３は、公知の方法で形成されたｎチャネル型トランジスタを用いる。選択用トランジスタ４５０２のドレイン配線４５０４は配線（図示せず）によって駆動用トランジスタ４５０３のゲート電極４５０６に電気的に接続されている。
【０１０７】
駆動用トランジスタ４５０３は発光素子４５１０を流れる電流量を制御するための素子であるため、多くの電流が流れ、熱による劣化やホットキャリアによる劣化の危険性が高い素子でもある。そのため、駆動用トランジスタ４５０３のドレイン領域、あるいはソース領域とドレイン領域の両方に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極に重なるようにＬＤＤ領域を設ける構造は極めて有効である。図８においては、例として駆動用トランジスタ４５０３のソース領域とドレイン領域の両方にＬＤＤ領域を形成した例を示している。
【０１０８】
また、本実施例では駆動用トランジスタ４５０３をシングルゲート構造で図示しているが、複数のトランジスタを直列に接続したマルチゲート構造としても良い。さらに、複数のトランジスタを並列につなげて実質的にチャネル形成領域を複数に分割し、熱の放射を高い効率で行えるようにした構造としても良い。このような構造は熱による劣化対策として有効である。
【０１０９】
また、駆動用トランジスタ４５０３のゲート電極４５０６を含む配線（図示せず）は、駆動用トランジスタ４５０３のドレイン配線４５１２と絶縁膜を介して一部で重なり、その領域では保持容量が形成される。この保持容量は駆動用トランジスタ４５０３のゲート電極４５０６にかかる電圧を保持する機能を有する。
【０１１０】
選択用トランジスタ４５０２および駆動用トランジスタ４５０３の上には第１の層間絶縁膜４５１４が設けられ、その上に樹脂絶縁膜でなる第２の層間絶縁膜４５１５が形成される。
【０１１１】
４５１７は反射性の高い導電膜でなる画素電極（発光素子の陽極）であり、駆動用トランジスタ４５０３のドレイン領域に一部が覆い被さるように形成され、電気的に接続される。画素電極４５１７としてはアルミニウム合金膜、銅合金膜または銀合金膜など低抵抗な導電膜またはそれらの積層膜を用いることが好ましい。勿論、他の導電膜との積層構造としても良い。
【０１１２】
次に有機樹脂膜４５１６を画素電極４５１７上に形成し、画素電極４５１７に面する部分をパターニングした後、有機化合物層４５１９が形成される。なおここでは図示していないが、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応した有機化合物層４５１９を作り分けても良い。有機化合物層４５１９とする発光材料としてはπ共役ポリマー系材料を用いる。代表的なポリマー系材料としては、ポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）系、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）系、ポリフルオレン系などが挙げられる。また、有機化合物層４５１９は、単層構造、積層構造の二つの構造があるが、本発明はどちらの構造を作製してもよい。公知の材料、及び構造を自由に組み合わせて有機化合物層４５１９（発光およびそのためのキャリアの移動を行わせるための層）を形成すれば良い。
【０１１３】
例えば、本実施例ではポリマー系材料を有機化合物層４５１９として用いる例を示したが、低分子系有機発光材料を用いても良い。また、電荷輸送層や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いることも可能である。これらの有機発光材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。
【０１１４】
陰極４５２３まで形成されると、発光素子４５１０が完成する。なお、ここでいう発光素子４５１０とは、画素電極４５１７と、有機化合物層４５１９と、正孔注入層４５２２および陰極４５２３で形成された積層体を示す。
【０１１５】
ところで、本実施例では、陰極４５２３の上にパッシベーション膜４５２４を設けている。パッシベーション膜４５２４としては窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜が好ましい。この目的は、外部と発光素子４５１０とを遮断することであり、発光材料の酸化による劣化を防ぐ意味と、有機発光材料からの脱ガスを抑える意味との両方を併せ持つ。これにより発光装置の信頼性が高められる。
【０１１６】
以上のように本実施例において説明してきた発光装置は図８のような構造の画素からなる画素部を有し、オフ電流値の十分に低い選択用トランジスタと、ホットキャリア注入に強い駆動用トランジスタとを有する。従って、高い信頼性を有し、且つ、良好な画像表示が可能な発光装置が得られる。
【０１１７】
本実施例において説明した構造を有する発光素子の場合、有機化合物層４５１９で発生した光は、矢印で示されるようにトランジスタが形成された光ファイバプレート４５０１の方向に向かって出射される。
【０１１８】
本発明の発光装置は、光ファイバプレート４５０１を設けることにより、発光素子から発せられた光が、該発光素子が設けられた基板における全反射及び屈折を防ぐことが出来る。その結果、発光装置に表示される画像が歪んで見えてしまうことを防ぐことが出来る。また、観察者がどこの位置から画像を見ても、表示されている画像を正常な画像として認識することが出来る。また、光ファイバプレート４５０１には、反射層が設けてあるため、今まで全反射していた光を外に取り出すことが可能となり、発光素子から発せられる光の取り出し効率が改善される。
【０１１９】
なお、本実施例は、実施の形態１乃至実施の形態３、実施例１と自由に組み合わせることが可能である。
【０１２０】
（実施例３）
本実施例では、本発明の発光装置を作製した例について説明する。
【０１２１】
図９（Ａ）は本発明を用いた発光装置の上面図であり、図９（Ａ）をＸ−Ｘ'面で切断した断面図を図９（Ｂ）に示す。図９（Ａ）において、４００１は光ファイバプレート、４００２は画素部、４００３はソース信号線側駆動回路、４００４はゲート信号線側駆動回路であり、それぞれの駆動回路は配線４００５、４００６、４００７を経てＦＰＣ４００８に至り、外部機器へと接続される。
【０１２２】
このとき、少なくとも画素部、好ましくは駆動回路および画素部を囲むようにしてカバー材４００９、密封材４０１０、シーリング材（ハウジング材ともいう）４０１１（図９（Ｂ）に図示）が設けられている。
【０１２３】
また、図９（Ｂ）は本実施例の発光装置の断面構造であり、光ファイバプレート４００１、下地膜４０１２の上に駆動回路用トランジスタ（但し、ここではｎチャネル型トランジスタとｐチャネル型トランジスタを組み合わせたＣＭＯＳ回路を図示している）４０１３および画素部用トランジスタ４０１４（但し、ここでは発光素子への電流を制御する駆動用トランジスタだけ図示している）が形成されている。これらのトランジスタは公知の構造（トップゲート構造あるいはボトムゲート構造）を用いれば良い。
【０１２４】
公知の作製方法を用いて駆動回路用トランジスタ４０１３、画素部用トランジスタ４０１４が完成したら、樹脂材料でなる層間絶縁膜（平坦化膜）４０１５の上に画素部用トランジスタ４０１４のドレインと電気的に接続する透明導電膜でなる画素電極４０１６を形成する。透明導電膜としては、酸化インジウムと酸化スズとの化合物（ＩＴＯと呼ばれる）または酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物を用いることができる。そして、画素電極４０１６を形成したら、絶縁膜４０１７を形成し、画素電極４０１６上に開口部を形成する。
【０１２５】
次に、有機化合物層４０１８を形成する。有機化合物層４０１８は公知の発光材料（正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層または電子注入層）を自由に組み合わせて積層構造または単層構造とすれば良い。どのような構造とするかは公知の技術を用いれば良い。また、発光材料には低分子系材料と高分子系（ポリマー系）材料がある。低分子系材料を用いる場合は蒸着法を用いるが、高分子系材料を用いる場合には、スピンコート法、印刷法またはインクジェット法等の簡易な方法を用いることが可能である。
【０１２６】
本実施例では、シャドウマスクを用いて蒸着法により有機化合物層４０１８を形成する。シャドウマスクを用いて画素毎に波長の異なる発光が可能な発光層（赤色発光層、緑色発光層および青色発光層）を形成することで、カラー表示が可能となる。その他にも、色変換層（ＣＣＭ）とカラーフィルタを組み合わせた方式、白色発光層とカラーフィルタを組み合わせた方式があるがいずれの方法を用いても良い。勿論、単色発光の発光装置とすることもできる。
【０１２７】
有機化合物層４０１８を形成したら、その上に陰極４０１９を形成する。陰極４０１９と有機化合物層４０１８の界面に存在する水分や酸素は極力排除しておくことが望ましい。従って、真空中で有機化合物層４０１８と陰極４０１９を連続成膜するか、有機化合物層４０１８を不活性雰囲気で形成し、大気解放しないで陰極４０１９を形成するといった工夫が必要である。本実施例ではマルチチャンバー方式（クラスターツール方式）の成膜装置を用いることで上述のような成膜を可能とする。
【０１２８】
なお、本実施例では陰極４０１９として、ＬｉＦ（フッ化リチウム）膜とＡｌ（アルミニウム）膜の積層構造を用いる。具体的には有機化合物層４０１８上に蒸着法で１ｎｍ厚のＬｉＦ（フッ化リチウム）膜を形成し、その上に３００ｎｍ厚のアルミニウム膜を形成する。勿論、公知の陰極材料であるＭｇＡｇ電極を用いても良い。そして陰極４０１９は４０２０で示される領域において配線４００７に接続される。配線４００７は陰極４０１９に所定の電圧を与えるための電源線であり、導電性ペースト材料４０２１を介してＦＰＣ４００８に接続される。
【０１２９】
４０２０に示された領域において陰極４０１９と配線４００７とを電気的に接続するために、層間絶縁膜４０１５および絶縁膜４０１７にコンタクトホールを形成する必要がある。これらは層間絶縁膜４０１５のエッチング時（画素電極用コンタクトホールの形成時）や絶縁膜４０１７のエッチング時（有機化合物層形成前の開口部の形成時）に形成しておけば良い。また、絶縁膜４０１７をエッチングする際に、層間絶縁膜４０１５まで一括でエッチングしても良い。この場合、層間絶縁膜４０１５と絶縁膜４０１７が同じ樹脂材料であれば、コンタクトホールの形状を良好なものとすることができる。
【０１３０】
このようにして形成された発光素子の表面を覆って、パッシベーション膜４０２２、充填材４０２３、カバー材４００９が形成される。
【０１３１】
さらに、発光素子部を囲むようにして、カバー材４００９と光ファイバプレート４００１の内側にシーリング材４０１１が設けられ、さらにシーリング材４０１１の外側には密封材（第２のシーリング材）４０１０が形成される。
【０１３２】
このとき、この充填材４０２３は、カバー材４００９を接着するための接着剤としても機能する。充填材４０２３としては、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）またはＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）を用いることができる。この充填材４０２３の内部に乾燥剤を設けておくと、吸湿効果を保持できるので好ましい。また充填材４０２３の内部に、酸素を捕捉する効果を有する酸化防止剤等を配置することで、有機化合物層の劣化を抑えても良い。
【０１３３】
また、充填材４０２３の中にスペーサーを含有させてもよい。このとき、スペーサーをＢａＯなどからなる粒状物質とし、スペーサー自体に吸湿性をもたせてもよい。なお、スペーサーを設けた場合、パッシベーション膜４０２２はスペーサー圧を緩和することができる。また、パッシベーション膜とは別に、スペーサー圧を緩和する樹脂膜などを設けてもよい。
【０１３４】
また、カバー材４００９としては、ガラス板、アルミニウム板、ステンレス板、ＦＲＰ（Fiberglass-Reinforced Plastics）板、ＰＶＦ（ポリビニルフルオライド）フィルム、マイラーフィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリルフィルムを用いることができる。なお、充填材４０２３としてＰＶＢやＥＶＡを用いる場合、数十μmのアルミニウムホイルをＰＶＦフィルムやマイラーフィルムで挟んだ構造のシートを用いることが好ましい。
【０１３５】
また、配線４００７はシーリング材４０１１および密封材４０１０と光ファイバプレート４００１との隙間を通ってＦＰＣ４００８に電気的に接続される。なお、ここでは配線４００７について説明したが、他の配線４００５、４００６も同様にしてシーリング材４０１１および密封材４０１０の下を通ってＦＰＣ４００８に電気的に接続される。
【０１３６】
本実施例では、充填材４０２３を設けてからカバー材４００９を接着し、充填材４０２３の側面（露呈面）を覆うようにシーリング材４０１１を取り付けているが、カバー材４００９およびシーリング材４０１１を取り付けてから、充填材４０２３を設けても良い。この場合、光ファイバプレート４００１、カバー材４００９およびシーリング材４０１１で形成されている空隙に通じる充填材の注入口を設ける。そして前記空隙を真空状態（１０-2Torr以下）にし、充填材の入っている水槽に注入口を浸してから、空隙の外の気圧を空隙の中の気圧よりも高くして、充填材を空隙の中に充填する。
【０１３７】
本発明の発光装置は、光ファイバプレート４００１を設けることにより、発光素子から発せられた光が、該発光素子が設けられた基板における全反射及び屈折を防ぐことが出来る。その結果、発光装置に表示される画像が歪んで見えてしまうことを防ぐことが出来る。また、観察者がどこの位置から画像を見ても、表示されている画像を正常な画像として認識することが出来る。また、光ファイバプレート４００１には、反射層が設けてあるため、今まで全反射していた光を外に取り出すことが可能となり、発光素子から発せられる光の取り出し効率が改善される。
【０１３８】
なお、本実施例は、実施の形態１乃至実施の形態３及び実施例１、２と組み合わせることが可能である。
【０１３９】
（実施例４）
本発明の発光装置は、絶縁表面上に、発光素子と該発光素子を制御する複数のトランジスタが設けられている。そして、発光素子と複数のトランジスタを一画素とし、複数の画素をアクティブマトリクス状に設けることにより画素部を形成する。画素部の周囲には、駆動回路が設けられている。本実施例では、画素に発光素子と該発光素子を制御する２つのトランジスタが設けられている例について図１０を用いて説明する。次いで、画素に発光素子と該発光素子を制御する３つのトランジスタが設けられている例について図１１を用いて説明する
【０１４０】
図１０は本発明の発光装置の画素部の回路図である。画素１５０は、選択用トランジスタ１５１、駆動用トランジスタ１５２、発光素子１５３、コンデンサ１５４を有している。
【０１４１】
画素部にはソース線（Ｓ１〜Ｓｘ）、電源線（Ｖ１〜Ｖｘ）、ゲート線（Ｇ１〜Ｇｙ）が形成されている。画素１５０はソース線（Ｓ１〜Ｓｘ）のいずれか１つと、電源線（Ｖ１〜Ｖｘ）のいずれか１つと、ゲート線（Ｇ１〜Ｇｙ）のいずれか１つとを有している。
【０１４２】
発光素子１５３は陽極と陰極と、陽極と陰極との間に設けられた有機化合物層とからなる。陽極が駆動用トランジスタ１５２のソース領域またはドレイン領域と接続している場合、陽極が画素電極となり、陰極が対向電極となる。逆に陰極が駆動用トランジスタ１５２のソース領域またはドレイン領域と接続している場合、陰極が画素電極となり、陽極が対向電極となる。
【０１４３】
選択用トランジスタ１５１のゲート電極はゲート線（Ｇ１〜Ｇｙ）のいずれか一つに接続されている。そして選択用トランジスタ１５１のソース領域とドレイン領域は、一方がソース線（Ｓ１〜Ｓｘ）に、もう一方が駆動用トランジスタ１５２のゲート電極に接続されている。選択用トランジスタ１５１は、画素１５０に信号を書き込むときのスイッチング素子として機能するトランジスタである。
【０１４４】
駆動用トランジスタ１５２のソース領域とドレイン領域は、一方が電源線（Ｖ１〜Ｖｘ）のいずれか一つに、もう一方が発光素子１５３に接続されている。コンデンサ１１８は駆動用トランジスタ１５２のゲート電極と電源供給線（Ｖ１〜Ｖｘ）に接続して設けられている。駆動用トランジスタ１５２は、発光素子１５３に供給する電流を制御するための素子（電流制御素子）として機能するトランジスタである。
【０１４５】
次に、図１０とは異なる画素部の回路図の例について、図１１を用いて説明する。画素２００は、選択用トランジスタ２０３、駆動用トランジスタ２０２、発光素子２０１、コンデンサ２０４、リセット用トランジスタ２０５を有している。
【０１４６】
画素部にはソース線（Ｓ１〜Ｓｘ）、電源線（Ｖ１〜Ｖｘ）、ゲート線（Ｇ１〜Ｇｙ）、リセット線（Ｒ１〜Ｒｘ）が形成されている。画素２００はソース線（Ｓ１〜Ｓｘ）のいずれか１つと、電源線（Ｖ１〜Ｖｘ）のいずれか１つと、ゲート線（Ｇ１〜Ｇｙ）のいずれか１つと、リセット線（Ｒ１〜Ｒｘ）のいずれか１つを有している。
【０１４７】
発光素子２０１は陽極と陰極と、陽極と陰極との間に設けられた有機化合物層とからなる。陽極が駆動用トランジスタ２０２のソース領域またはドレイン領域と接続している場合、陽極が画素電極となり、陰極が対向電極となる。逆に陰極が駆動用トランジスタ２０２のソース領域またはドレイン領域と接続している場合、陰極が画素電極となり、陽極が対向電極となる。
【０１４８】
選択用トランジスタ２０３のゲート電極はゲート線（Ｇ１〜Ｇｙ）のいずれか一つに接続されている。そして選択用トランジスタ２０３のソース領域とドレイン領域は、一方がソース線（Ｓ１〜Ｓｘ）に、もう一方が駆動用トランジスタ２０５のゲート電極に接続されている。選択用トランジスタ２０３は、画素２００に信号を書き込むときのスイッチング素子として機能するトランジスタである。
【０１４９】
駆動用トランジスタ２０２のソース領域とドレイン領域は、一方が電源線（Ｖ１〜Ｖｘ）のいずれか一つに、もう一方が発光素子２０１に接続されている。コンデンサ１１８は駆動用トランジスタ２０２のゲート電極と電源供給線（Ｖ１〜Ｖｘ）に接続して設けられている。駆動用トランジスタ２０２は、発光素子２０１に供給する電流を制御するための素子（電流制御素子）として機能するトランジスタである。
【０１５０】
リセット用トランジスタ２０５のソース領域とドレイン領域は、一方は電源線（Ｖ１〜Ｖｘ）に接続され、もう一方は駆動用トランジスタ２０２のゲート電極に接続されている。リセット用トランジスタ２０５のゲート電極は、リセット信号線（Ｒ１〜Ｒｘ）に接続されている。リセット用トランジスタ１１７は、画素２００に書き込まれた信号を消去（リセット）するための素子として機能するトランジスタである。
【０１５１】
なお、本実施例は、実施の形態１乃至実施の形態３、実施例１乃至実施例３と自由に組み合わせることが可能である。
【０１５２】
（実施例５）
本実施例では、本発明を適用することができる、発光素子と光電変換素子、並びに複数のトランジスタを一画素中に設けた発光装置について、図１２、図１３を用いて説明する。
【０１５３】
画素部１０３はソース信号線（Ｓ１〜Ｓｘ）、電源供給線（Ｖ１〜Ｖｘ）、選択信号線（ＥＧ１〜ＥＧｙ）、リセット信号線（ＥＲ１〜ＥＲｙ）、センサ選択信号線（ＳＧ１〜ＳＧｙ）、センサリセット信号線（ＳＲ１〜ＳＲｙ）、センサ用信号出力線（ＳＳ１〜ＳＳｘ）、センサ用電源線（ＶＢ1〜ＶＢｘ）を有している。
【０１５４】
画素部１０３は複数の画素１０２を有している。画素１０２は、ソース信号線（Ｓ１〜Ｓｘ）のいずれか１つと、電源供給線（Ｖ１〜Ｖｘ）のいずれか１つと、選択信号線（ＥＧ１〜ＥＧｙ）のいずれか１つと、リセット信号線（ＥＲ１〜ＥＲｙ）のいずれか１つと、センサ選択信号線（ＳＧ１〜ＳＧｙ）のいずれか１つと、センサリセット信号線（ＳＲ１〜ＳＲｙ）のいずれか１つと、センサ用信号出力線（ＳＳ１〜ＳＳｘ）のいずれか１つと、センサ用電源線（ＶＢ1〜ＶＢｘ）のいずれか１つを有している。また、画素１０２は、選択用トランジスタ１１６と、駆動用トランジスタ１１９と、リセット用トランジスタ１１７と、センサ選択用トランジスタ１１２と、増幅用トランジスタ１１３と、センサリセット用トランジスタ１１４とを有している。
【０１５５】
バイアス用トランジスタ１２０のソース領域およびドレイン領域は、一方はセンサ用信号出力線（ＳＳ１〜ＳＳｘ）に接続されており、もう一方は電源線１２２に接続されている。またバイアス用トランジスタ１２０のゲート電極は、バイアス用信号線（ＢＳ）に接続されている。
【０１５６】
図１２には、図１１で示した画素部におけるｉ行目ｊ列目の画素（ｉ、ｊ）を示す。
【０１５７】
フォトダイオード１１１は、ｎチャネル型端子、ｐチャネル型端子、およびｎチャネル型端子とｐチャネル型端子の間に設けられている光電変換層を有している。ｐチャネル型端子、ｎチャネル型端子の一方は、電源基準線１２１に接続されており、もう一方は増幅用トランジスタ１１３のゲート電極に接続されている。
【０１５８】
センサ選択用トランジスタ１１２のゲート電極はセンサ選択信号線（ＳＧｊ）に接続されている。そしてセンサ選択用トランジスタ１１２のソース領域とドレイン領域は、一方は増幅用トランジスタ１１３のソース領域に接続されており、もう一方はセンサ用信号出力線（ＳＳｉ）に接続されている。センサ選択用トランジスタ１１２は、フォトダイオード１１１の信号を出力するときのスイッチング素子として機能するトランジスタである。
【０１５９】
増幅用トランジスタ１１３のドレイン領域はセンサ用電源線（ＶＢｉ）に接続されている。そして増幅用トランジスタ１１３のソース領域はセンサ選択用トランジスタ１１２のソース領域又はドレイン領域に接続されている。増幅用トランジスタ１１３は、バイアス用トランジスタ１２０とソースフォロワ回路を形成する。そのため、増幅用トランジスタ１１３とバイアス用トランジスタ１２０の極性は同じである方がよい。
【０１６０】
センサリセット用トランジスタ１１４のゲート電極は、センサリセット信号線（ＳＲj）に接続されている。センサリセット用トランジスタ１１４のソース領域とドレイン領域は、一方はセンサ用電源線（ＶＢｉ）に接続されており、もう一方は、フォトダイオード１１１及び増幅用トランジスタ１１３のゲート電極に接続されている。センサリセット用トランジスタ１１４は、フォトダイオード１１１を初期化するための素子として機能するトランジスタである。
【０１６１】
発光素子１１５は陽極と陰極と、陽極と陰極との間に設けられた有機化合物層とからなる。陽極が駆動用トランジスタ１１６のソース領域またはドレイン領域と接続している場合、陽極が画素電極となり、また陰極が対向電極となる。逆に陰極が駆動用トランジスタ１１６のソース領域またはドレイン領域と接続している場合、陰極が画素電極となり、陽極が対向電極となる。
【０１６２】
選択用トランジスタ１１６のゲート電極は選択信号線（ＥＧｊ）に接続されている。そして選択用トランジスタ１１６のソース領域とドレイン領域は、一方がソース信号線（Ｓｉ）に、もう一方が駆動用トランジスタ１１６のゲート電極に接続されている。選択用トランジスタ１１６は、画素（ｉ、ｊ）に信号を書き込むときのスイッチング素子として機能するトランジスタである。
【０１６３】
駆動用トランジスタ１１６のソース領域とドレイン領域は、一方が電源供給線（Ｖｉ）に、もう一方が発光素子１１５に接続されている。コンデンサ１１８は駆動用トランジスタ１１６のゲート電極と電源供給線（Ｖｉ）に接続して設けられている。駆動用トランジスタ１１６は、発光素子１１５に供給する電流を制御するための素子（電流制御素子）として機能するトランジスタである。
【０１６４】
リセット用トランジスタ１１７のソース領域とドレイン領域は、一方は電源供給線（Ｖｉ）に接続され、もう一方は駆動用トランジスタ１１６のゲート電極に接続されている。リセット用トランジスタ１１７のゲート電極は、リセット信号線（ＥＲj）に接続されている。リセット用トランジスタ１１７は、画素（ｉ、ｊ）に書き込まれた信号を消去（リセット）するための素子として機能するトランジスタである。
【０１６５】
本実施例の発光装置は、光電変換素子と発光素子のそれぞれを制御するための複数のトランジスタが設けられている。光電変換素子により読み取られた被写体の情報は、同じ画素に設けられた発光素子により表示される。
【０１６６】
なお、本実施例は、実施の形態１乃至実施の形態３、実施例１乃至実施例４と自由に組み合わせることが可能である。
【０１６７】
（実施例６）
発光装置は自発光型であるため、液晶ディスプレイに比べ、明るい場所での視認性に優れ、視野角が広い。従って、様々な電子機器の表示部に用いることができる。
【０１６８】
本発明の発光装置を用いた電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置）などが挙げられる。特に、斜め方向から画面を見る機会が多い携帯情報端末は、視野角の広さが重要視されるため、発光装置を用いることが望ましい。それら電子機器の具体例を図１７に示す。
【０１６９】
図１８（Ａ）は発光装置であり、筐体３００１、支持台３００２、表示部３００３、スピーカー部３００４、ビデオ入力端子３００５等を含む。本発明の発光装置は表示部３００３に用いることができる。発光装置は自発光型であるためバックライトが必要なく、液晶ディスプレイよりも薄い表示部とすることができる。なお、発光装置は、パソコン用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用表示装置が含まれる。
【０１７０】
図１８（Ｂ）はデジタルスチルカメラであり、本体３１０１、表示部３１０２、受像部３１０３、操作キー３１０４、外部接続ポート３１０５、シャッター３１０６等を含む。本発明の発光装置は表示部３１０２に用いることができる。
【０１７１】
図１８（Ｃ）はノート型パーソナルコンピュータであり、本体３２０１、筐体３２０２、表示部３２０３、キーボード３２０４、外部接続ポート３２０５、ポインティングマウス３２０６等を含む。本発明の発光装置は表示部３２０３に用いることができる。
【０１７２】
図１８（Ｄ）はモバイルコンピュータであり、本体３３０１、表示部３３０２、スイッチ３３０３、操作キー３３０４、赤外線ポート３３０５等を含む。本発明の発光装置は表示部３３０２に用いることができる。
【０１７３】
図１８（Ｅ）は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり、本体３４０１、筐体３４０２、表示部Ａ３４０３、表示部Ｂ３４０４、記録媒体（ＤＶＤ等）読み込み部３４０５、操作キー３４０６、スピーカー部３４０７等を含む。表示部Ａ３４０３は主として画像情報を表示し、表示部Ｂ３４０４は主として文字情報を表示するが、本発明の発光装置はこれら表示部Ａ、Ｂ３４０３、３４０４に用いることができる。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。
【０１７４】
図１８（Ｆ）はゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）であり、本体３５０１、表示部３５０２、アーム部３５０３を含む。本発明の発光装置は表示部３５０２に用いることができる。
【０１７５】
図１８（Ｇ）はビデオカメラであり、本体３６０１、表示部３６０２、筐体３６０３、外部接続ポート３６０４、リモコン受信部３６０５、受像部３６０６、バッテリー３６０７、音声入力部３６０８、操作キー３６０９等を含む。本発明の発光装置は表示部３６０２に用いることができる。
【０１７６】
ここで図１８（Ｈ）は携帯電話であり、本体３７０１、筐体３７０２、表示部３７０３、音声入力部３７０４、音声出力部３７０５、操作キー３７０６、外部接続ポート３７０７、アンテナ３７０８等を含む。本発明の発光装置は表示部３７０３に用いることができる。なお、表示部３７０３は黒色の背景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電力を抑えることができる。
【０１７７】
なお、将来的に有機発光材料の発光輝度が高くなれば、出力した画像情報を含む光をレンズ等で拡大投影してフロント型若しくはリア型のプロジェクターに用いることも可能となる。
【０１７８】
また、上記電子機器はインターネットやＣＡＴＶ（ケーブルテレビ）などの電子通信回線を通じて配信された情報を表示することが多くなり、特に動画情報を表示する機会が増してきている。有機発光材料の応答速度は非常に高いため、発光装置は動画表示に好ましい。
【０１７９】
また、発光装置は発光している部分が電力を消費するため、発光部分が極力少なくなるように情報を表示することが望ましい。従って、携帯情報端末、特に携帯電話や音響再生装置のような文字情報を主とする表示部に発光装置を用いる場合には、非発光部分を背景として文字情報を発光部分で形成するように駆動することが望ましい。
【０１８０】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。また、本実施例の電子機器は実施形態および実施例１乃至実施例５に示したいずれの構成の発光装置を用いても良い。
【０１８１】
【発明の効果】
本発明により、該発光素子が設けられた基板における全反射及び屈折を防ぐことが出来る。その結果、発光装置に表示される画像が歪んで見えてしまうことを防ぐことが出来る。また、観察者がどこの位置から画像を見ても、表示されている画像を正常な画像として認識することが出来る。また、光ファイバプレートには、反射層が設けてあるため、今まで全反射していた光を外に取り出すことが可能となり、発光素子から発せられる光の取り出し効率が改善される。
【０１８２】
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の発光装置を示す図。
【図２】 本発明に用いられる光ファイバプレートを示す図。
【図３】 本発明の発光装置を示す図。
【図４】 本発明の発光装置を示す図。
【図５】 本発明に用いられる光散乱体を示す図。
【図６】 本発明に用いられる光散乱体を示す図。
【図７】 本発明に用いられる光散乱体を示す図。
【図８】 本発明の発光装置の断面構造を示す図。
【図９】 本発明の発光装置の上面図及び断面図。
【図１０】 本発明の発光装置の画素部の回路図を示す図。
【図１１】 本発明の発光装置の画素部の回路図を示す図。
【図１２】 本発明の発光装置の画素部の回路図を示す図。
【図１３】 本発明の発光装置の画素の回路図を示す図。
【図１４】 スネルの法則を説明する図。
【図１５】 入射角（°）と反射率（％）の関係を示す図。
【図１６】 従来の発光装置の図。
【図１７】 従来の発光装置の図。
【図１８】 本発明が適用される電子機器を示す図。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light emitting device in which a light emitting element is provided on an insulating surface. In particular, the present invention relates to improvement in image quality of an image displayed on a light emitting device, and improvement in extraction efficiency of light emitted from a light emitting element provided in the light emitting device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, development of image display devices (light-emitting devices) using light-emitting elements has been advanced. Image display devices (light emitting devices) are roughly classified into a passive matrix type and an active matrix type. An active matrix image display device (light-emitting device) is formed by providing a light-emitting element and a transistor for controlling the light-emitting element over an insulating surface. A transistor using a polysilicon film has higher field effect mobility (also referred to as mobility) than a conventional transistor using an amorphous silicon film, and can operate at high speed. Therefore, it is possible to control a pixel that has been conventionally performed by a drive circuit outside the substrate by a drive circuit formed on the same insulating surface as the pixel. Such an active matrix light-emitting device has various advantages such as manufacturing cost reduction, light-emitting device size reduction, yield increase, and throughput reduction by building various circuits and elements on the same insulating surface. Is obtained.
[0003]
Note that in this specification, the light-emitting element has a structure in which an organic compound layer is sandwiched between a pair of electrodes (an anode and a cathode). The organic compound layer can be manufactured using a known light-emitting material. In addition, the organic compound layer has two structures, a single layer structure and a laminated structure, and either structure may be used in the present invention. Note that luminescence in the organic compound layer includes light emission (fluorescence) when returning from the singlet excited state to the ground state and light emission (phosphorescence) when returning from the triplet excited state to the ground state. Can be applied to a light-emitting device using either light emission.
[0004]
FIG. 16A illustrates an active matrix light-emitting device. Reference numeral 1010 denotes a substrate having an insulating surface, and a current control transistor 1020 is formed on the substrate 1010. The drain region of the current control transistor 1020 is electrically connected to the drain wiring, and an anode 1030 is formed so as to be electrically connected to the drain wiring. An organic compound layer 1040 is formed so as to be in contact with the anode 1030, and a cathode 1050 is formed so as to be in contact with the organic compound layer 1040. A stacked body of the anode 1030, the organic compound layer 1040, and the cathode 1050 is a light-emitting element 1060. Light emitted from the light emitting element 1060 is extracted toward the air 12 through the substrate 1010.
[0005]
Note that in manufacturing a light-emitting device, a light-emitting element is formed after a wiring or a transistor is formed in a pixel portion. Since deterioration of the organic compound layer is accelerated by heat, light, moisture, oxygen, etc., after the light emitting element is formed, the substrate provided with the light emitting element and the cover material are not exposed to the outside air. And then sealed (packaged) with a sealing material or the like. Once the airtightness has been improved by processing such as packaging, a connector (FPC, TAB, etc.) for connecting the terminal routed from the light emitting element or circuit formed on the substrate and the external signal terminal is attached and active. A matrix light-emitting device is completed.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the light emitting device, light emitted from the light emitting element passes through a plurality of media having different refractive indexes and is emitted into the air. Therefore, it is necessary to consider the refraction of light. The angle of light refraction is determined by the angle of incident light (incident angle) and the refractive index of the medium, as shown in FIG. Furthermore, this relationship follows the following formula (1) (Snell's law). When light (incident light) incident at an angle θa in a medium 801 having a refractive index n1 is emitted to a medium 802 having a refractive index n2, light (refracted light) satisfying the following formula 1 is satisfied. )
[0007]
[Expression 1]
n1 * sin θa = n2 * sin θb (1)
[0008]
The incident angle θa at which the angle θb of refracted light or transmitted light is 90 ° is called a critical angle. Further, when the incident angle θa with respect to the medium 802 becomes larger than the critical angle, the incident light is totally reflected. That is, light is confined in the medium 801.
[0009]
As an example, FIG. 15 shows the relationship between the incident angle and the reflectance when the medium 801 is glass (n1 = 1.52) and the medium 802 is air (n2 = 1.00).
[0010]
As shown in FIG. 15, it can be seen that when the reflectance to the interface is 35 ° or more, the reflectance increases rapidly. Further, when the incident angle to the interface is 41 ° or more, the light is totally reflected and cannot be emitted outside the medium 801.
[0011]
In the present specification, the critical angle is an angle at which light is totally reflected at the interface between the medium 1 and the medium 2, and indicates an angle at which all of the angle is totally reflected. Of course, the critical angle varies depending on the medium. For example, when the medium 801 is glass (n = 1.52) and the medium 802 is air (n = 1.00), the critical angle is 41.1 °. When the medium 801 is acrylic (n = 1.49) and the medium 802 is air (n = 1.00), the critical angle is 42.2 °.
[0012]
Reference is made to FIG. FIG. 16B shows a cross-sectional structure of a light-emitting device in which pixels are regularly arranged on the insulator 10, and the cross-sectional structure is two-dimensionally shown. Each pixel includes a light emitting element 11 and one or more transistors that control the light emitting element 11. Note that in the present invention, the number of transistors for controlling the light-emitting element 11 is not particularly limited, and any number of transistors may be provided.
[0013]
Here, in order to simplify the description, the insulator 10 is a glass substrate. Then, the refractive index (n1) of the insulator 10 is 1.52, and the refractive index (n2) of the air 12 is 1.00.
[0014]
The light emitted from the pixel A enters the interface between the insulator 10 and the air 12 at an incident angle of 0 degree. Then, the light is emitted toward the air 12 side with a refraction angle of 0 degree. And it enters the eyes of the observer.
[0015]
On the other hand, the light emitted from the pixel B enters the interface between the insulator 10 and the air 12 at an incident angle θ1 degree. And it injects into the air 12 side with the refraction angle (theta) 2 degree | times. At this time, since the relationship between the refractive index (n1) of the glass and the refractive index (n2) of the air is n1> n2, the relationship between the incident angle θ1 and the outgoing angle θ2 is θ1 <θ2.
[0016]
The light incident at the refraction angle θ2 enters the eyes of the observer. The observer cannot grasp whether or not the light is refracted at the interface between the insulator 10 and the air 12, and recognizes that the light is emitted from the pixel C on the extended line in the direction in which the light enters. End up. That is, to the observer, the light emitted from the pixel B appears to be emitted from the pixel C adjacent to the pixel B.
[0017]
Further, the light emitted from the pixel D is incident on the interface between the insulator 10 and the air 12 at an incident angle θ3 degrees. And it is radiate | emitted by the refraction angle (theta) 4 degree | times to the air 12 side. Also in this case, the relationship between the incident angle θ3 and the outgoing angle θ4 is θ3> θ4. Then, the light incident at the refraction angle θ4 enters the observer's eyes. To the observer, it appears as if the light is emitted from an extended line in the direction in which the light enters, that is, from a pixel E that is two pixels apart from the pixel D.
[0018]
Further, the light emitted from the pixel F enters the interface between the insulator 10 and the air 12 at an incident angle θ5 degrees. And it is radiate | emitted by the refraction angle (theta) 6 degree | times to the air 12 side. Also in this case, the relationship between the incident angle θ5 and the outgoing angle θ6 is θ5> θ6. The light incident at the refraction angle θ6 enters the observer's eyes. For the observer, it appears as if the light is emitted from an extended line in the direction in which the light enters, that is, from a pixel (not shown) away from the pixel F.
[0019]
As can be seen from Snell's law expressed by the equation (1), the relationship between the incident angle and the outgoing angle increases as the incident angle increases. And the difference (deviation) between the incident angle and the outgoing angle also increases. When the incident angle becomes a critical angle, the refraction angle becomes 90 degrees.
[0020]
As shown in FIG. 16B, light emitted toward the air 12 at a large refraction angle is not emitted from a place where a pixel originally exists, but emitted from a place where another pixel exists. It appears to be the light that was emitted. The difference between the location where the pixel originally exists and the location where another pixel exists differs depending on the incident angle of the light emitted from the light emitting element (at the interface between the insulator 10 and the air 12). As a result, the image displayed on the light emitting device appears distorted to the observer.
[0021]
That is, the conventional light emitting device does not necessarily take into account image distortion due to light refraction. Refer to FIG. FIG. 17 simply shows the light emitting device 1020 and the images recognized by each of the viewers A, B, and C who see the image displayed on the light emitting device 1020. Note that the light emitting device 1020 displays an image in which circular patterns are regularly arranged. FIGS. 17A to 17C show images actually recognized by the observers A to C, respectively. Note that the images actually recognized by the observer shown in FIGS. 17A to 17C are clearly divided into a part that the observer can recognize as a normal image and an image that looks distorted. As the distance from the viewer increases, the distortion of the image displayed on the light emitting device increases.
[0022]
The observer A observes the image displayed on the light emitting device 1020 from the upper end of the light emitting device 1020. As shown in FIG. 17A, the observer A can normally recognize the upper end portion of the image, but the lower portion from the central portion looks distorted.
[0023]
The observer B observes the image displayed on the light emitting device toward the center of the light emitting device. As shown in FIG. 17B, the observer A can normally recognize the central portion of the image, but the upper and lower end portions of the image appear distorted.
[0024]
The observer C observes the image displayed on the light emitting device from the lower end of the light emitting device. As shown in FIG. 17C, the observer C can normally recognize the lower end portion of the image, but the upper portion looks distorted.
[0025]
The present invention prevents an image displayed on a light-emitting device from being distorted due to total reflection or refraction of light emitted from the light-emitting element on a substrate provided with the light-emitting element. It is another object of the present invention to prevent distortion of an image displayed on the light emitting device no matter where the observer looks. Another object is to improve extraction efficiency of light emitted from the light emitting element.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and the light-emitting device of the present invention is shown in FIGS.
[0027]
The light emitting device of the present invention uses the optical fiber plate 13 as an insulator in which pixels are formed. The pixel includes a light emitting element and one or a plurality of transistors for controlling the light emitting element.
[0028]
In the present specification, the optical fiber plate refers to a bundle of a plurality of optical fibers. The optical fiber used in the present invention is provided with a reflective layer and is classified into two types. One is a type consisting of a triple structure of a core, a clad and a reflective layer, and the other is a type consisting of a dual structure of a core and a reflective layer.
[0029]
An optical fiber having a triple structure of a core, a clad, and a reflective layer is produced by producing a core and a clad by a known method and then coating the surface of the clad with a reflective material. In addition, the optical fiber having a dual structure of the core and the reflective layer used in the present invention is manufactured by coating the surface of the clad with a reflective material after preparing the core by a known method. The reflective layer is manufactured using a material having a higher reflectance than the attenuation rate (light absorption rate). In addition, the reflectance of light in the visible light region is preferably 60% or more, more preferably 80% or more. Specifically, it refers to materials such as Ag and Al.
[0030]
The light emitted from the light emitting element enters the optical fiber plate 13. As shown in FIG. 1, the light emitted from the pixel A enters the interface between the optical fiber plate 13 and the air 12 at an incident angle of 0 degree. Then, the light is emitted toward the air 12 side with a refraction angle of 0 degree. And it enters the eyes of the observer.
[0031]
On the other hand, the light emitted from the pixel B is reflected by the reflection layer 14 provided on the optical fiber plate 13 and reaches the interface between the optical fiber plate 13 and the air 12 directly below the pixel B. And it seems to the observer that it was emitted from right under the pixel B. Further, the light emitted from the pixel D is reflected by the reflection layer 14 provided on the optical fiber plate 13 and reaches the interface between the optical fiber plate 13 and the air 12 directly below the pixel D. And it looks to the observer as if it was emitted from directly below the pixel D. The same applies to the pixel E.
[0032]
That is, the light emitted from the light emitting element included in the pixel is reflected by the reflection layer 14 of the optical fiber plate 13 and is repeatedly reflected to reach the interface between the optical fiber plate 13 and the air 12. As a result, it appears that the location where light is actually emitted has moved to the interface between the optical fiber plate 13 and the air 12 directly below the pixel that actually emitted light.
[0033]
In the light emitting device of the present invention, by providing the optical fiber plate, the light emitted from the light emitting element can be prevented from being totally reflected and refracted on the substrate provided with the light emitting element. As a result, it is possible to prevent the image displayed on the light emitting device from being distorted. Further, no matter where the observer views the image, the displayed image can be recognized as a normal image.
[0034]
Reference is now made to FIG. FIG. 4 shows a light emitting device of the present invention in which a light scatterer 40 is provided on an optical fiber plate 30. When the light emitted from the light emitting element reaches the interface between the optical fiber 31 and the air 12, the light is totally reflected and cannot be taken out toward the air 12 and is confined in the optical fiber 31. There is. The light-emitting device of the present invention shown in FIG. 4 is provided with a light scatterer 40 at the interface between the optical fiber plate 30 and the air 12 in order to prevent such light.
[0035]
By providing the light scatterer 40, it is possible to prevent light totally reflected at the interface between the optical fiber plate 30 and the air 12, and the extraction efficiency of light emitted from the light emitting element is improved. In addition, light emitted from the light-emitting element can be prevented from being totally reflected at the interface between the substrate provided with the light-emitting element and air. As a result, it is possible to prevent the image displayed on the light emitting device from being distorted.
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
FIG. 2 shows a diagram of an optical fiber plate used in the light emitting device of the present invention. FIG. 2A shows the optical fiber plate 30, and FIG. 2B is an enlarged view of a part of the optical fiber plate 30. From FIG. 2B, it can be seen that many optical fibers 31 are focused. The optical fiber 31 includes a core 32, a clad 33, a type having a triple structure in which a reflection layer 34 is provided on the outer periphery of the clad 33, a core 32, and a reflection layer 34 provided on the outer periphery of the core 32. There are two types with a double structure.
[0037]
Please refer to FIG. FIG. 3 shows a light emitting device of the present invention using an optical fiber plate 30 in which a large number of optical fibers 31 having a triple structure of a core 32, a clad 33, and a reflective layer 34 are converged.
[0038]
The light emitted from the pixel A enters the interface between the optical fiber plate 30 and the air 12 at an incident angle of 0 degree. Then, the light is emitted toward the air 12 side with a refraction angle of 0 degree. And it enters the eyes of the observer.
[0039]
On the other hand, the light emitted from the pixel B is reflected by the reflection layer 34 provided on the optical fiber plate 30 and reaches the interface between the optical fiber plate 30 directly below the pixel B and the air 12. And it looks to the observer as it is emitted from the pixel B.
[0040]
The light emitted from the pixel D is reflected by the reflection layer 34 provided on the optical fiber plate 30 and reaches the interface between the optical fiber plate 30 and the air 12 directly below the pixel D. And it looks to the observer as if it was emitted from the pixel D. The same applies to the pixel E.
[0041]
An optical fiber plate having an optical fiber made only of a core and a clad propagates in a plurality of optical fibers when the incident angle at the interface between the core and the clad is greater than or equal to the critical angle θmax. . However, the optical fiber plate used in the present invention is provided with a reflective layer. The light H shown in FIG. 2C is reflected by the reflective layer 34 and can propagate through the optical fiber 31. Similarly, the light I emitted from the pixel A shown in FIG. 3 propagates across a plurality of optical fibers 31 when the reflective layer 34 is not provided. However, as shown in FIG. 3, when the reflective layer 34 is provided, the light I is reflected by the reflective layer 34 and can propagate inside the optical fiber 31.
[0042]
As a result, it appears that the location where light is actually emitted has moved to the interface between the optical fiber plate 30 and the air 12 directly below the pixel that actually emitted light.
[0043]
In the light emitting device of the present invention, by providing the optical fiber plate, the light emitted from the light emitting element can be prevented from being totally reflected and refracted on the substrate provided with the light emitting element. As a result, it is possible to prevent the image displayed on the light emitting device from being distorted. Further, no matter where the observer views the image, the displayed image can be recognized as a normal image. Further, by providing the reflective layer 14, light that has been propagated through a plurality of optical fibers can be extracted to the outside, so that extraction efficiency of light emitted from the light emitting element is improved.
[0044]
(Embodiment 2)
When the optical fiber plate 30 described in the first embodiment is used, there is light that is totally reflected at the interface between the optical fiber plate 30 and the air 12. For example, the light J emitted from the pixel F shown in FIG. 3 repeats total reflection at the interface between the core 32 and the clad 33 of the optical fiber 31 or at the interface between the clad 33 and the reflective layer 34 of the optical fiber 31. However, when it reaches the interface between the optical fiber 31 and the air 12, it is totally reflected and cannot be taken out toward the air 12, and is confined to the optical fiber 31.
[0045]
In the present embodiment, in order to prevent the light (light J) as described above, the light scatterer 40 is provided at the interface between the optical fiber plate 30 and the air 12 shown in FIGS.
[0046]
FIG. 4 shows a light emitting device of the present invention in which a light scatterer 40 is provided on the optical fiber plate 30 shown in FIGS. 2 and 3 as an example. As shown in FIG. 4, the light (light K) emitted from the pixel F propagates through the optical fiber 31 while being totally reflected, and enters the light scatterer 40. Next, the light is emitted toward the air 12 at the interface between the light scatterer 40 and the air 12. This is because light is incident on the light scatterer 40 by providing the light scatterer 40. This is also because the incident angle of the light (light K) emitted from the pixel F at the interface between the light scatterer 40 and the air 12 is less than or equal to the critical angle at the interface between the light scatterer 40 and the air 12.
[0047]
Note that the light scatterer 40 may be formed by using a known method to form a thin film made of a light-transmitting material. In this embodiment, the light scatterer 40 is formed by etching the thin film. The translucency as used in this specification means that it is transparent with respect to visible light. As a material for forming a light-transmitting film, an organic resin such as an acrylic resin, a film made of indium oxide, SiO 2 2 An inorganic film made of these and a compound film combining them can be used. A dielectric multilayer film can also be used.
[0048]
The light scatterer 40 will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows a light emitting device in which the light scatterer 40 is provided on the optical fiber plate 30. For ease of explanation, only the optical fiber plate 30 and the light scatterer 40 are shown in FIG.
[0049]
The light scatterer 40 shown in FIG. 5A has a shape as shown in FIG. 5A by using a method in which a thin film is formed on the optical fiber plate 30 and a contact hole is formed in the thin film. Produced.
[0050]
Further, as shown in FIG. 5B, light (light L, light M, light N) emitted from the light emitting element first propagates inside the optical fiber 30. Next, the light is incident on the light scatterer 40 at the interface between the optical fiber plate 30 and the light scatterer 40. Then, the light is emitted toward the air 12 at the interface between the light scatterer 40 and the air 12.
[0051]
That is, by providing the light scatterer 40, the light totally reflected at the interface between the optical fiber plate 30 and the air 12 can be emitted to the air 12 side. In addition, the light-scattering body 40 used by this invention is not limited to the shape shown to FIG. 5 (B), You may produce the thing of a shape as shown to FIG.5 (C)-FIG.5 (H). That is, the light scatterer 40 only needs to have an uneven shape at the interface between the light scatterer 40 and the air 12, and a method for manufacturing the uneven shape may be prepared using a known method such as etching. Or you may produce using a metal mold | die etc.
[0052]
By providing the light scatterer 40, it is possible to prevent light totally reflected at the interface between the optical fiber plate 30 and the air 12, and the extraction efficiency of light emitted from the light emitting element is improved. In addition, light emitted from the light-emitting element can be prevented from being totally reflected at the interface between the substrate provided with the light-emitting element and air. As a result, it is possible to prevent the image displayed on the light emitting device from being distorted.
[0053]
Note that this embodiment mode can be freely combined with Embodiment Mode 1.
[0054]
(Embodiment 3)
In the present embodiment, a light emitting device provided with a prismatic or columnar light scatterer 40 and a pyramid or conical light scatterer 40 will be described.
[0055]
FIG. 6 shows a cross-sectional structure of a light-emitting device provided with a prismatic or cylindrical light scatterer 40. The cross-sectional structure of the prismatic or columnar light scatterer 40 is a trapezoid, and in this embodiment, the upper base and the bottom of the trapezoid are parallel to each other.
[0056]
The light emitted from the light emitting element propagates inside the optical fiber plate 30 and enters the light scatterer 40. In the present embodiment, it is assumed that there is the most light with an incident angle of 90 ° at the interface between the optical fiber plate 30 and the light scatterer 40.
[0057]
In FIG. 6, θa indicates the inclination angle of the light scatterer 40. More specifically, a line perpendicular to the optical fiber plate 30 is drawn, and the inclination angle of the light scatterer 40 with respect to the perpendicular line is shown. θb and θd indicate incident angles at the interface between the light scatterer 40 and the air 12. θc represents an angle of light reflected at the interface between the light scatterer 40 and the air 12 with respect to the normal line of the light scatterer 40.
[0058]
From FIG. 6A, it can be seen that adding θa and θb gives 90 °. Further, from Snell's law (reflection law), θb and θc are the same angle. Therefore, the following formula (2) is obtained.
[0059]
[Expression 2]
θb = θc = 90−θa (2)
[0060]
Next, when θb, θc, and θd are added, the angle becomes 180 °, so the following equation (3) is obtained.
[0061]
[Equation 3]
θd = 180− (θb + θc) (3)
[0062]
Substituting equation (2) into equation (3) yields the following equation (4).
[0063]
[Expression 4]
θd = 2θa (4)
[0064]
θd represents an incident angle on the air 12 side at the interface between the light scatterer 40 and the air 12. When the incident angle (θd) is larger than the critical angle (θmax) at the interface between the light scatterer 40 and the air 12, the light is totally reflected. That is, in order to prevent light totally reflected at the interface between the light scatterer 40 and the air 12, it is necessary to satisfy the following formula (5).
[0065]
[Equation 5]
θd = 2θa <θmax (5)
[0066]
When formula (5) is arranged, the following formula (6) is obtained.
[0067]
[Formula 6]
θa <(θmax / 2) (6)
[0068]
In the case of using a prismatic or columnar light scatterer 40, it is desirable to make it so as to satisfy the formula (6).
[0069]
Next, a light-emitting device provided with a pyramidal or conical light scatterer 40 will be described with reference to FIG. In the present embodiment, in order to simplify the description, the cross-sectional structure of the pyramidal or conical light scatterer 40 is assumed to be an isosceles triangle.
[0070]
In FIG. 7, θe indicates the inclination angle of the light scatterer 40. More specifically, a line perpendicular to the optical fiber plate 30 is drawn, and the inclination angle of the light scatterer 40 with respect to the perpendicular line is shown. θf represents an incident angle at the interface between the light scatterer 40 and the air 12. θg represents an angle of light reflected at the interface between the light scatterer 40 and the air 12 with respect to the normal line of the light scatterer 40. θi represents the angle of light at the interface between the light scatterer 40 and the air 12.
[0071]
The angle (θi) at the interface between the light scatterer 40 and the air 12 is preferably larger than 90 °. The reason will be described with reference to FIG. FIG. 7A shows a light emitting device in which the angle (θi) at the interface between the light scatterer 40 and the air 12 is 90 ° or more. When the angle (θi) at the interface between the light scatterer 40 and the air 12 is 90 ° or more, the light is directed upward, and any of the light can be extracted toward the air 12.
[0072]
Next, reference is made to FIG. FIG. 7B shows the light emitting device in the case where the angle (θi) at the interface between the light scatterer 40 and the air 12 is 90 ° or less. If the angle (θi) at the interface between the light scatterer 40 and the air 12 is 90 ° or less, the light travels toward the optical fiber plate 30 and cannot be extracted toward the air 12.
[0073]
Here, it can be seen from FIG. 7 that adding θe and θf results in 90 °. Further, from Snell's law (reflection law), θf and θg are the same angle, so the following equation (7) is obtained.
[0074]
[Expression 7]
θf = θg = 90−θe (7)
[0075]
Next, when θf, θg, and θh are added to obtain 180 °, the following equation (8) is obtained.
[0076]
[Equation 8]
θh = 180− (θf + θg) (8)
[0077]
Substituting equation (7) into equation (8) yields the following equation (9).
[0078]
[Equation 9]
θh = 2θe (9)
[0079]
Here, reference is made to FIG. It is assumed that the angle (θi) at the interface between the light scatterer 40 and the air 12 is 90 °. Then, since θe and θh are 90 °, the following equation (10) is obtained.
[0080]
[Expression 10]
90−θh = θe (10)
[0081]
Substituting equation (9) into equation (10) and rearranging results in the following equation (11).
[0082]
[Expression 11]
θe = 30 (11)
[0083]
If the angle (θi) at the interface between the light scatterer 40 and the air 12 is 90 ° or more, the light can be extracted toward the air 12, and therefore the following equation (12) is obtained.
[0084]
[Expression 12]
θe <30 (12)
[0085]
That is, when the prismatic or cylindrical light scatterer 40 is used, it is desirable to make it so as to satisfy Expression (12).
[0086]
Moreover, it is preferable that the relationship between the light scatterer pitch (S) of the light scatterer 40 used by this invention and the pixel pitch (W) of the pixel of the light-emitting device of this invention satisfy | fills the following formula | equation (13).
[0087]
[Formula 13]
W ≧ S (13)
[0088]
This was emitted from a plurality of pixels in one optical fiber when the light scatterer pitch (S) of the light scatterer 40 was larger than the pixel pitch (W) of the pixel of the light emitting device. Light will enter. As a result, the observer feels that the light emitted from the pixel feels as if the light is emitted from a location shifted from the location where the pixel exists. As a result, the viewer feels that the image displayed on the light emitting device is distorted.
[0089]
When the light scatterer pitch (S) and the diameter (H) of the optical fiber are the same, the light scatterer pitch (S) and the diameter (H) of the optical fiber correspond one-to-one. It is necessary to strictly adjust so that the pixel and the optical fiber are aligned.
[0090]
By providing the light scatterer 40 having the shape as described above, it is possible to prevent the light totally reflected at the interface between the optical fiber plate 30 and the air 12, and the extraction efficiency of the light emitted from the light emitting element is improved. In addition, light emitted from the light-emitting element can be prevented from being totally reflected at the interface between the substrate provided with the light-emitting element and air. As a result, an image displayed on the light emitting device can be prevented from being distorted.
[0091]
Note that this embodiment mode can be freely combined with Embodiment Mode 1 and Embodiment Mode 2.
[0092]
【Example】
(Example 1)
The numerical aperture (NA) is used as a standard indicating the characteristics of an optical fiber. The numerical aperture (NA) can be expressed by the following formula (14), where the refractive index of the core is nb and the refractive index of the cladding is nc.
[0093]
[Expression 14]
N. A. = (Nb 2 -Nc 2 ) 1/2 (14)
[0094]
As an example, the numerical aperture (NA) of the fiber array plate of Asahi Glass Co. is 0.57. When light enters the optical fiber array plate from the air, if the incident angle at the interface between the air and the optical fiber array plate is 35 ° or less, the light propagates through a plurality of optical fibers.
[0095]
That is, there is light propagating through a plurality of optical fibers depending on the incident angle at the interface between air and the optical fiber plate. The larger the numerical aperture (NA), the more light propagates through the plurality of optical fibers. Therefore, it is desirable that the numerical aperture (NA) of the optical fiber plate used in the present invention is 1.0 or less as shown by the equation (15).
[0096]
[Expression 15]
N. A. ≦ 1.0 (15)
[0097]
Moreover, it is preferable that the relationship between the diameter (H) of the optical fiber of the optical fiber plate used in the present invention and the pixel pitch (W) of the pixel of the light emitting device of the present invention satisfies the following formula (16).
[0098]
[Expression 16]
W ≧ H (16)
[0099]
The reason is that when the diameter (H) of the optical fiber is larger than the pixel pitch (W) of the pixel of the light emitting device, light emitted from a plurality of pixels is incident on one optical fiber. Will do. As a result, the observer feels that the light emitted from the pixel feels as if the light is emitted from a location shifted from the location where the pixel exists. As a result, the viewer feels that the image displayed on the light emitting device is distorted.
[0100]
Further, when the pixel pitch (W) and the diameter (H) of the optical fiber are the same, the pixel pitch (W) and the diameter (H) of the optical fiber correspond one-to-one, and the pixel and the optical fiber It is necessary to strictly adjust so that each is aligned.
[0101]
Note that the pixel pitch of the pixels of the currently manufactured light-emitting devices is almost about 100 μm. On the other hand, the diameter (H) of the optical fiber of the main optical fiber plate is mostly manufactured at 25 μm, and is 6 μm at the minimum. That is, when the pixel pitch (W) is compared with the diameter (H) of the optical fiber, there is no particular problem because the diameter (H) of the optical fiber is sufficiently smaller.
[0102]
When the light-emitting device is manufactured so as to satisfy the above-described formulas (15) and (16), light emitted from the light-emitting element is reflected by the reflective layer and can be extracted toward the air. As a result, it is possible to prevent the light totally reflected at the interface between the optical fiber plate and the air, and the extraction efficiency of the light emitted from the light emitting element is improved. Further, light emitted from the light emitting element can prevent total reflection and refraction at the substrate provided with the light emitting element. As a result, it is possible to prevent the image displayed on the light emitting device from being distorted. Further, no matter where the observer views the image, the displayed image can be recognized as a normal image.
[0103]
Note that this embodiment can be freely combined with Embodiment Modes 1 to 3.
[0104]
(Example 2)
In this embodiment, a cross-sectional structure of a pixel portion in a light emitting device of the present invention is shown in FIG.
[0105]
In FIG. 8, an n-channel transistor formed by a known method is used as the selection transistor 4502 provided on the optical fiber plate 4501. Although the double gate structure is used in this embodiment, a single gate structure may be used, and a triple gate structure or a multi-gate structure having more gates may be used. Alternatively, a p-channel transistor formed by a known method may be used.
[0106]
As the driving transistor 4503, an n-channel transistor formed by a known method is used. A drain wiring 4504 of the selection transistor 4502 is electrically connected to a gate electrode 4506 of the driving transistor 4503 by a wiring (not shown).
[0107]
Since the driving transistor 4503 is an element for controlling the amount of current flowing through the light-emitting element 4510, a large amount of current flows, and the driving transistor 4503 is also an element with a high risk of deterioration due to heat or hot carriers. Therefore, a structure in which an LDD region is provided in the drain region of the driving transistor 4503 or in both the source region and the drain region so as to overlap with the gate electrode through the gate insulating film is extremely effective. FIG. 8 shows an example in which LDD regions are formed in both the source region and the drain region of the driving transistor 4503 as an example.
[0108]
In this embodiment, the driving transistor 4503 is illustrated with a single gate structure, but a multi-gate structure in which a plurality of transistors are connected in series may be used. Further, a structure may be employed in which a plurality of transistors are connected in parallel to substantially divide a channel formation region into a plurality of portions so that heat can be emitted with high efficiency. Such a structure is effective as a countermeasure against deterioration due to heat.
[0109]
A wiring (not shown) including the gate electrode 4506 of the driving transistor 4503 partially overlaps with the drain wiring 4512 of the driving transistor 4503 through an insulating film, and a storage capacitor is formed in that region. This storage capacitor has a function of holding a voltage applied to the gate electrode 4506 of the driving transistor 4503.
[0110]
A first interlayer insulating film 4514 is provided over the selection transistor 4502 and the driving transistor 4503, and a second interlayer insulating film 4515 made of a resin insulating film is formed thereover.
[0111]
Reference numeral 4517 denotes a pixel electrode (anode of a light emitting element) made of a highly reflective conductive film, which is formed so as to partially cover the drain region of the driving transistor 4503 and is electrically connected thereto. As the pixel electrode 4517, a low-resistance conductive film such as an aluminum alloy film, a copper alloy film, or a silver alloy film or a stacked film thereof is preferably used. Of course, a laminated structure with another conductive film may be used.
[0112]
Next, after an organic resin film 4516 is formed over the pixel electrode 4517 and a portion facing the pixel electrode 4517 is patterned, an organic compound layer 4519 is formed. Although not shown here, an organic compound layer 4519 corresponding to each color of R (red), G (green), and B (blue) may be separately formed. As a light-emitting material for the organic compound layer 4519, a π-conjugated polymer material is used. Typical polymer materials include polyparaphenylene vinylene (PPV), polyvinyl carbazole (PVK), and polyfluorene. In addition, the organic compound layer 4519 has two structures of a single layer structure and a stacked structure, but the present invention may produce either structure. An organic compound layer 4519 (a layer for performing light emission and carrier movement therefor) may be formed by freely combining known materials and structures.
[0113]
For example, although an example in which a polymer material is used as the organic compound layer 4519 is described in this embodiment, a low molecular organic light emitting material may be used. It is also possible to use an inorganic material such as silicon carbide for the charge transport layer or the charge injection layer. Known materials can be used for these organic light emitting materials and inorganic materials.
[0114]
When the cathode 4523 is formed, the light emitting element 4510 is completed. Note that the light-emitting element 4510 here refers to a stacked body including a pixel electrode 4517, an organic compound layer 4519, a hole injection layer 4522, and a cathode 4523.
[0115]
By the way, in this embodiment, a passivation film 4524 is provided on the cathode 4523. As the passivation film 4524, a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film is preferable. This purpose is to cut off the light emitting element 4510 from the outside, and has both the meaning of preventing deterioration due to oxidation of the light emitting material and the meaning of suppressing degassing from the organic light emitting material. This increases the reliability of the light emitting device.
[0116]
As described above, the light-emitting device described in this embodiment includes a pixel portion including a pixel having a structure as shown in FIG. 8, a selection transistor having a sufficiently low off-current value, and a driving transistor resistant to hot carrier injection. And have. Therefore, a light emitting device having high reliability and capable of displaying a good image can be obtained.
[0117]
In the case of the light-emitting element having the structure described in this embodiment, light generated in the organic compound layer 4519 is emitted in the direction of the optical fiber plate 4501 where a transistor is formed as indicated by an arrow.
[0118]
In the light emitting device of the present invention, by providing the optical fiber plate 4501, the light emitted from the light emitting element can be prevented from being totally reflected and refracted on the substrate provided with the light emitting element. As a result, it is possible to prevent the image displayed on the light emitting device from being distorted. Further, no matter where the observer views the image, the displayed image can be recognized as a normal image. Further, since the optical fiber plate 4501 is provided with a reflective layer, it is possible to extract the light that has been totally reflected until now, and the extraction efficiency of the light emitted from the light emitting element is improved.
[0119]
Note that this embodiment can be freely combined with Embodiment Modes 1 to 3 and Embodiment 1.
[0120]
(Example 3)
In this example, an example in which the light-emitting device of the present invention is manufactured will be described.
[0121]
FIG. 9A is a top view of a light-emitting device using the present invention, and FIG. 9B shows a cross-sectional view of FIG. 9A taken along the line XX ′. 9A, reference numeral 4001 denotes an optical fiber plate, 4002 denotes a pixel portion, 4003 denotes a source signal line side driver circuit, 4004 denotes a gate signal line side driver circuit, and each driver circuit includes wirings 4005, 4006, and 4007. Then, it reaches the FPC 4008 and is connected to an external device.
[0122]
At this time, a cover member 4009, a sealing member 4010, and a sealing member (also referred to as a housing member) 4011 (illustrated in FIG. 9B) are provided so as to surround at least the pixel portion, preferably the driver circuit and the pixel portion.
[0123]
FIG. 9B shows a cross-sectional structure of the light-emitting device of this embodiment. A driver circuit transistor (here, an n-channel transistor and a p-channel transistor are provided on an optical fiber plate 4001 and a base film 4012). A combined CMOS circuit is shown 4013 and a pixel portion transistor 4014 (however, only the driving transistor for controlling the current to the light emitting element is shown here). These transistors may have a known structure (top gate structure or bottom gate structure).
[0124]
When the driver circuit transistor 4013 and the pixel portion transistor 4014 are completed using a known manufacturing method, the drain is electrically connected to the drain of the pixel portion transistor 4014 on an interlayer insulating film (planarization film) 4015 made of a resin material. A pixel electrode 4016 made of a transparent conductive film is formed. As the transparent conductive film, a compound of indium oxide and tin oxide (referred to as ITO) or a compound of indium oxide and zinc oxide can be used. Then, after the pixel electrode 4016 is formed, an insulating film 4017 is formed, and an opening is formed over the pixel electrode 4016.
[0125]
Next, an organic compound layer 4018 is formed. The organic compound layer 4018 may have a stacked structure or a single-layer structure by freely combining known light-emitting materials (hole injection layer, hole transport layer, light-emitting layer, electron transport layer, or electron injection layer). A known technique may be used to determine the structure. The light emitting material includes a low molecular weight material and a high molecular weight (polymer) material. When a low molecular material is used, a vapor deposition method is used. When a high molecular material is used, a simple method such as a spin coating method, a printing method, or an ink jet method can be used.
[0126]
In this embodiment, the organic compound layer 4018 is formed by a vapor deposition method using a shadow mask. Color display is possible by forming a light emitting layer (a red light emitting layer, a green light emitting layer, and a blue light emitting layer) capable of emitting light having different wavelengths for each pixel using a shadow mask. In addition, there are a method in which a color conversion layer (CCM) and a color filter are combined, and a method in which a white light-emitting layer and a color filter are combined. Needless to say, a single color light emitting device can also be provided.
[0127]
After the organic compound layer 4018 is formed, a cathode 4019 is formed thereon. It is desirable to exclude moisture and oxygen present at the interface between the cathode 4019 and the organic compound layer 4018 as much as possible. Therefore, it is necessary to devise such that the organic compound layer 4018 and the cathode 4019 are continuously formed in vacuum, or the organic compound layer 4018 is formed in an inert atmosphere and the cathode 4019 is formed without being released to the atmosphere. In this embodiment, the above-described film formation is possible by using a multi-chamber type (cluster tool type) film formation apparatus.
[0128]
In this embodiment, as the cathode 4019, a stacked structure of a LiF (lithium fluoride) film and an Al (aluminum) film is used. Specifically, a 1 nm thick LiF (lithium fluoride) film is formed on the organic compound layer 4018 by vapor deposition, and a 300 nm thick aluminum film is formed thereon. Of course, you may use the MgAg electrode which is a well-known cathode material. The cathode 4019 is connected to the wiring 4007 in the region indicated by 4020. A wiring 4007 is a power supply line for applying a predetermined voltage to the cathode 4019 and is connected to the FPC 4008 through a conductive paste material 4021.
[0129]
In order to electrically connect the cathode 4019 and the wiring 4007 in the region indicated by 4020, it is necessary to form contact holes in the interlayer insulating film 4015 and the insulating film 4017. These may be formed when the interlayer insulating film 4015 is etched (when the pixel electrode contact hole is formed) or when the insulating film 4017 is etched (when the opening before the organic compound layer is formed). In addition, when the insulating film 4017 is etched, the interlayer insulating film 4015 may be etched all at once. In this case, if the interlayer insulating film 4015 and the insulating film 4017 are the same resin material, the shape of the contact hole can be improved.
[0130]
A passivation film 4022, a filler 4023, and a cover material 4009 are formed so as to cover the surface of the light emitting element thus formed.
[0131]
Further, a sealing material 4011 is provided inside the cover material 4009 and the optical fiber plate 4001 so as to surround the light emitting element portion, and a sealing material (second sealing material) 4010 is formed outside the sealing material 4011.
[0132]
At this time, the filler 4023 also functions as an adhesive for bonding the cover material 4009. As the filler 4023, PVC (polyvinyl chloride), epoxy resin, silicon resin, PVB (polyvinyl butyral), or EVA (ethylene vinyl acetate) can be used. It is preferable to provide a desiccant inside the filler 4023 because a moisture absorption effect can be maintained. In addition, deterioration of the organic compound layer may be suppressed by disposing an antioxidant or the like having an effect of capturing oxygen inside the filler 4023.
[0133]
Further, a spacer may be contained in the filler 4023. At this time, the spacer may be a granular material made of BaO or the like, and the spacer itself may be hygroscopic. Note that in the case where a spacer is provided, the passivation film 4022 can relieve the spacer pressure. In addition to the passivation film, a resin film for relaxing the spacer pressure may be provided.
[0134]
As the cover member 4009, a glass plate, an aluminum plate, a stainless steel plate, a FRP (Fiberglass-Reinforced Plastics) plate, a PVF (polyvinyl fluoride) film, a mylar film, a polyester film, or an acrylic film can be used. Note that when PVB or EVA is used as the filler 4023, it is preferable to use a sheet having a structure in which an aluminum foil of several tens of μm is sandwiched between PVF films or mylar films.
[0135]
The wiring 4007 is electrically connected to the FPC 4008 through a gap between the sealing material 4011 and the sealing material 4010 and the optical fiber plate 4001. Note that although the wiring 4007 is described here, the other wirings 4005 and 4006 are also electrically connected to the FPC 4008 under the sealing material 4011 and the sealing material 4010 in the same manner.
[0136]
In this embodiment, the cover material 4009 is bonded after the filler 4023 is provided, and the sealing material 4011 is attached so as to cover the side surface (exposed surface) of the filler 4023. However, the cover material 4009 and the sealing material 4011 are attached. Then, the filler 4023 may be provided. In this case, an inlet for a filler that leads to a gap formed by the optical fiber plate 4001, the cover material 4009, and the sealing material 4011 is provided. The voids are in a vacuum state (10 -2 Torr or less), immerse the inlet in the water tank containing the filler, and then set the pressure outside the gap higher than the pressure inside the gap, and fill the gap with the filler.
[0137]
In the light emitting device of the present invention, by providing the optical fiber plate 4001, the light emitted from the light emitting element can be prevented from being totally reflected and refracted on the substrate provided with the light emitting element. As a result, it is possible to prevent the image displayed on the light emitting device from being distorted. Further, no matter where the observer views the image, the displayed image can be recognized as a normal image. Further, since the optical fiber plate 4001 is provided with a reflective layer, it is possible to extract the light that has been totally reflected so far, and the extraction efficiency of the light emitted from the light emitting element is improved.
[0138]
Note that this embodiment can be combined with Embodiment Modes 1 to 3 and Embodiments 1 and 2.
[0139]
Example 4
In the light-emitting device of the present invention, a light-emitting element and a plurality of transistors for controlling the light-emitting element are provided over an insulating surface. Then, a pixel portion is formed by using a light emitting element and a plurality of transistors as one pixel and providing the plurality of pixels in an active matrix. A drive circuit is provided around the pixel portion. In this embodiment, an example in which a pixel is provided with a light-emitting element and two transistors for controlling the light-emitting element will be described with reference to FIGS. Next, an example in which a pixel includes a light-emitting element and three transistors for controlling the light-emitting element will be described with reference to FIGS.
[0140]
FIG. 10 is a circuit diagram of a pixel portion of the light emitting device of the present invention. The pixel 150 includes a selection transistor 151, a driving transistor 152, a light emitting element 153, and a capacitor 154.
[0141]
In the pixel portion, source lines (S1 to Sx), power supply lines (V1 to Vx), and gate lines (G1 to Gy) are formed. The pixel 150 includes any one of the source lines (S1 to Sx), any one of the power supply lines (V1 to Vx), and any one of the gate lines (G1 to Gy).
[0142]
The light emitting element 153 includes an anode, a cathode, and an organic compound layer provided between the anode and the cathode. In the case where the anode is connected to the source region or the drain region of the driving transistor 152, the anode serves as a pixel electrode and the cathode serves as a counter electrode. Conversely, when the cathode is connected to the source region or drain region of the driving transistor 152, the cathode serves as a pixel electrode and the anode serves as a counter electrode.
[0143]
The gate electrode of the selection transistor 151 is connected to any one of the gate lines (G1 to Gy). One of the source region and the drain region of the selection transistor 151 is connected to the source lines (S1 to Sx), and the other is connected to the gate electrode of the driving transistor 152. The selection transistor 151 is a transistor that functions as a switching element when a signal is written to the pixel 150.
[0144]
One of a source region and a drain region of the driving transistor 152 is connected to one of the power supply lines (V 1 to Vx), and the other is connected to the light emitting element 153. The capacitor 118 is provided connected to the gate electrode of the driving transistor 152 and the power supply lines (V1 to Vx). The driving transistor 152 is a transistor that functions as an element (current control element) for controlling a current supplied to the light emitting element 153.
[0145]
Next, an example of a circuit diagram of a pixel portion different from that in FIG. 10 is described with reference to FIG. The pixel 200 includes a selection transistor 203, a drive transistor 202, a light emitting element 201, a capacitor 204, and a reset transistor 205.
[0146]
In the pixel portion, source lines (S1 to Sx), power supply lines (V1 to Vx), gate lines (G1 to Gy), and reset lines (R1 to Rx) are formed. The pixel 200 includes one of source lines (S1 to Sx), one of power supply lines (V1 to Vx), one of gate lines (G1 to Gy), and a reset line (R1 to Rx). One of them.
[0147]
The light emitting element 201 includes an anode, a cathode, and an organic compound layer provided between the anode and the cathode. When the anode is connected to the source region or the drain region of the driving transistor 202, the anode serves as a pixel electrode and the cathode serves as a counter electrode. Conversely, when the cathode is connected to the source region or drain region of the driving transistor 202, the cathode serves as a pixel electrode and the anode serves as a counter electrode.
[0148]
The gate electrode of the selection transistor 203 is connected to any one of the gate lines (G1 to Gy). One of the source region and the drain region of the selection transistor 203 is connected to the source lines (S1 to Sx), and the other is connected to the gate electrode of the driving transistor 205. The selection transistor 203 is a transistor that functions as a switching element when a signal is written to the pixel 200.
[0149]
One of a source region and a drain region of the driving transistor 202 is connected to one of the power supply lines (V1 to Vx), and the other is connected to the light emitting element 201. The capacitor 118 is provided connected to the gate electrode of the driving transistor 202 and the power supply line (V1 to Vx). The driving transistor 202 is a transistor that functions as an element (current control element) for controlling a current supplied to the light emitting element 201.
[0150]
One of the source region and the drain region of the reset transistor 205 is connected to the power supply lines (V1 to Vx), and the other is connected to the gate electrode of the drive transistor 202. The gate electrode of the reset transistor 205 is connected to reset signal lines (R1 to Rx). The reset transistor 117 is a transistor that functions as an element for erasing (resetting) a signal written in the pixel 200.
[0151]
Note that this embodiment can be freely combined with Embodiment Modes 1 to 3 and Embodiments 1 to 3.
[0152]
(Example 5)
In this embodiment, a light-emitting device to which the present invention can be applied, a light-emitting element, a photoelectric conversion element, and a plurality of transistors provided in one pixel will be described with reference to FIGS.
[0153]
The pixel portion 103 includes source signal lines (S1 to Sx), power supply lines (V1 to Vx), selection signal lines (EG1 to EGy), reset signal lines (ER1 to ERy), sensor selection signal lines (SG1 to SGy), It has sensor reset signal lines (SR1 to SRy), sensor signal output lines (SS1 to SSx), and sensor power supply lines (VB1 to VBx).
[0154]
The pixel portion 103 has a plurality of pixels 102. The pixel 102 includes any one of the source signal lines (S1 to Sx), any one of the power supply lines (V1 to Vx), any one of the selection signal lines (EG1 to EGy), and a reset signal line ( ER1 to ERy), any one of the sensor selection signal lines (SG1 to SGy), any one of the sensor reset signal lines (SR1 to SRy), and sensor signal output lines (SS1 to SSx) And any one of sensor power lines (VB1 to VBx). The pixel 102 includes a selection transistor 116, a driving transistor 119, a resetting transistor 117, a sensor selection transistor 112, an amplification transistor 113, and a sensor resetting transistor 114.
[0155]
One of the source region and the drain region of the bias transistor 120 is connected to the sensor signal output lines (SS 1 to SSx), and the other is connected to the power supply line 122. The gate electrode of the bias transistor 120 is connected to the bias signal line (BS).
[0156]
FIG. 12 shows a pixel (i, j) in the i-th row and the j-th column in the pixel portion shown in FIG.
[0157]
The photodiode 111 includes an n-channel terminal, a p-channel terminal, and a photoelectric conversion layer provided between the n-channel terminal and the p-channel terminal. One of the p-channel terminal and the n-channel terminal is connected to the power supply reference line 121, and the other is connected to the gate electrode of the amplifying transistor 113.
[0158]
The gate electrode of the sensor selection transistor 112 is connected to the sensor selection signal line (SGj). One of the source region and the drain region of the sensor selection transistor 112 is connected to the source region of the amplification transistor 113, and the other is connected to the sensor signal output line (SSi). The sensor selection transistor 112 is a transistor that functions as a switching element when a signal from the photodiode 111 is output.
[0159]
The drain region of the amplifying transistor 113 is connected to the sensor power supply line (VBi). The source region of the amplification transistor 113 is connected to the source region or drain region of the sensor selection transistor 112. The amplifying transistor 113 forms a source follower circuit with the biasing transistor 120. Therefore, the polarity of the amplifying transistor 113 and the biasing transistor 120 should be the same.
[0160]
The gate electrode of the sensor reset transistor 114 is connected to the sensor reset signal line (SRj). One of the source region and the drain region of the sensor reset transistor 114 is connected to the sensor power supply line (VBi), and the other is connected to the photodiode 111 and the gate electrode of the amplification transistor 113. The sensor reset transistor 114 is a transistor that functions as an element for initializing the photodiode 111.
[0161]
The light emitting element 115 includes an anode, a cathode, and an organic compound layer provided between the anode and the cathode. When the anode is connected to the source region or the drain region of the driving transistor 116, the anode serves as a pixel electrode and the cathode serves as a counter electrode. Conversely, when the cathode is connected to the source region or the drain region of the driving transistor 116, the cathode serves as a pixel electrode and the anode serves as a counter electrode.
[0162]
The gate electrode of the selection transistor 116 is connected to the selection signal line (EGj). One of the source region and the drain region of the selection transistor 116 is connected to the source signal line (Si), and the other is connected to the gate electrode of the driving transistor 116. The selection transistor 116 is a transistor that functions as a switching element when a signal is written to the pixel (i, j).
[0163]
One of a source region and a drain region of the driving transistor 116 is connected to the power supply line (Vi) and the other is connected to the light emitting element 115. The capacitor 118 is connected to the gate electrode of the driving transistor 116 and the power supply line (Vi). The driving transistor 116 is a transistor that functions as an element (current control element) for controlling a current supplied to the light emitting element 115.
[0164]
One of the source region and the drain region of the reset transistor 117 is connected to the power supply line (Vi), and the other is connected to the gate electrode of the drive transistor 116. The gate electrode of the reset transistor 117 is connected to the reset signal line (ERj). The reset transistor 117 is a transistor that functions as an element for erasing (resetting) a signal written to the pixel (i, j).
[0165]
In the light-emitting device of this embodiment, a plurality of transistors for controlling each of the photoelectric conversion element and the light-emitting element are provided. Information on the subject read by the photoelectric conversion element is displayed by a light emitting element provided in the same pixel.
[0166]
Note that this embodiment can be freely combined with any of Embodiment Modes 1 to 3 and Embodiments 1 to 4.
[0167]
(Example 6)
Since the light-emitting device is a self-luminous type, it has excellent visibility in a bright place and a wide viewing angle compared to a liquid crystal display. Therefore, it can be used for display portions of various electronic devices.
[0168]
As an electronic device using the light emitting device of the present invention, a video camera, a digital camera, a goggle type display (head mounted display), a navigation system, a sound reproduction device (car audio, audio component, etc.), a notebook type personal computer, a game device, A portable information terminal (mobile computer, mobile phone, portable game machine, electronic book, or the like), an image playback device equipped with a recording medium (specifically, a playback medium such as a digital video disc (DVD)) A device having a display capable of displaying). In particular, it is desirable to use a light-emitting device for a portable information terminal that often has an opportunity to see a screen from an oblique direction because the wide viewing angle is important. Specific examples of these electronic devices are shown in FIGS.
[0169]
FIG. 18A illustrates a light-emitting device, which includes a housing 3001, a support base 3002, a display portion 3003, speaker portions 3004, a video input terminal 3005, and the like. The light emitting device of the present invention can be used for the display portion 3003. Since the light-emitting device is a self-luminous type, a backlight is not necessary and a display portion thinner than a liquid crystal display can be obtained. Note that the light emitting device includes all display devices for displaying information such as for personal computers, for receiving TV broadcasts, and for displaying advertisements.
[0170]
FIG. 18B illustrates a digital still camera, which includes a main body 3101, a display portion 3102, an image receiving portion 3103, operation keys 3104, an external connection port 3105, a shutter 3106, and the like. The light emitting device of the present invention can be used for the display portion 3102.
[0171]
FIG. 18C illustrates a laptop personal computer, which includes a main body 3201, a housing 3202, a display portion 3203, a keyboard 3204, an external connection port 3205, a pointing mouse 3206, and the like. The light emitting device of the present invention can be used for the display portion 3203.
[0172]
FIG. 18D illustrates a mobile computer, which includes a main body 3301, a display portion 3302, a switch 3303, operation keys 3304, an infrared port 3305, and the like. The light-emitting device of the present invention can be used for the display portion 3302.
[0173]
FIG. 18E illustrates a portable image reproducing device (specifically, a DVD reproducing device) provided with a recording medium, which includes a main body 3401, a housing 3402, a display portion A3403, a display portion B3404, and a recording medium (DVD or the like). A reading unit 3405, an operation key 3406, a speaker unit 3407, and the like are included. Although the display portion A 3403 mainly displays image information and the display portion B 3404 mainly displays character information, the light-emitting device of the present invention can be used for the display portions A, B 3403, and 3404. Note that an image reproducing device provided with a recording medium includes a home game machine and the like.
[0174]
FIG. 18F illustrates a goggle type display (head mounted display), which includes a main body 3501, a display portion 3502, and an arm portion 3503. The light emitting device of the present invention can be used for the display portion 3502.
[0175]
FIG. 18G illustrates a video camera, which includes a main body 3601, a display portion 3602, a housing 3603, an external connection port 3604, a remote control receiving portion 3605, an image receiving portion 3606, a battery 3607, an audio input portion 3608, operation keys 3609, and the like. . The light-emitting device of the present invention can be used for the display portion 3602.
[0176]
Here, FIG. 18H illustrates a mobile phone, which includes a main body 3701, a housing 3702, a display portion 3703, an audio input portion 3704, an audio output portion 3705, operation keys 3706, an external connection port 3707, an antenna 3708, and the like. The light-emitting device of the present invention can be used for the display portion 3703. Note that the display portion 3703 can suppress power consumption of the mobile phone by displaying white characters on a black background.
[0177]
If the light emission luminance of the organic light emitting material is increased in the future, the light including the output image information can be enlarged and projected by a lens or the like and used in a front type or rear type projector.
[0178]
In addition, the electronic devices often display information distributed through electronic communication lines such as the Internet and CATV (cable television), and in particular, opportunities to display moving image information are increasing. Since the organic light emitting material has a very high response speed, the light emitting device is preferable for displaying moving images.
[0179]
In addition, since the light emitting device consumes power in the light emitting portion, it is desirable to display information so that the light emitting portion is minimized. Therefore, when a light emitting device is used for a display unit mainly including character information, such as a portable information terminal, particularly a mobile phone or a sound reproduction device, it is driven so that character information is formed by the light emitting part with the non-light emitting part as the background It is desirable to do.
[0180]
As described above, the applicable range of the present invention is so wide that it can be used for electronic devices in various fields. In addition, the electronic device of this example may use the light-emitting device having any structure shown in the embodiment mode and Examples 1 to 5.
[0181]
【The invention's effect】
According to the present invention, total reflection and refraction at a substrate provided with the light emitting element can be prevented. As a result, it is possible to prevent the image displayed on the light emitting device from being distorted. Further, no matter where the observer views the image, the displayed image can be recognized as a normal image. Further, since the optical fiber plate is provided with a reflective layer, it is possible to extract the light that has been totally reflected so far, and the efficiency of extracting the light emitted from the light emitting element is improved.
[0182]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a light-emitting device of the present invention.
FIG. 2 is a view showing an optical fiber plate used in the present invention.
FIG. 3 shows a light-emitting device of the present invention.
FIG. 4 shows a light-emitting device of the present invention.
FIG. 5 shows a light scatterer used in the present invention.
FIG. 6 shows a light scatterer used in the present invention.
FIG. 7 shows a light scatterer used in the present invention.
FIG. 8 shows a cross-sectional structure of a light-emitting device of the present invention.
9A and 9B are a top view and a cross-sectional view of a light-emitting device of the present invention.
FIG. 10 is a circuit diagram of a pixel portion of a light emitting device of the present invention.
FIG. 11 is a circuit diagram of a pixel portion of a light emitting device of the present invention.
12 is a circuit diagram of a pixel portion of a light emitting device of the present invention. FIG.
FIG. 13 is a circuit diagram of a pixel of a light emitting device of the present invention.
FIG. 14 is a diagram for explaining Snell's law.
FIG. 15 is a diagram showing a relationship between an incident angle (°) and reflectance (%).
FIG. 16 is a diagram of a conventional light emitting device.
FIG. 17 is a diagram of a conventional light emitting device.
FIG. 18 illustrates an electronic device to which the present invention is applied.

Claims (5)

複数の光ファイバを集束した基板と、
前記基板の第１の面上に設けられた複数の画素と、を有し、
前記基板の前記第１の面に対向する第２の面上に設けられた光散乱体と、を有し、
前記複数の画素はそれぞれ、第１のトランジスタ及び前記第１のトランジスタと電気的に接続する発光素子を有し、
前記発光素子から発せられる光は、前記光ファイバの内部を伝搬して外に出射され、
前記光ファイバの直径は、前記画素のピッチよりも小さいことを特徴とする画像表示装置。A substrate on which a plurality of optical fibers are focused;
A plurality of pixels provided on the first surface of the substrate;
A light scatterer provided on a second surface facing the first surface of the substrate,
Each of the plurality of pixels includes a first transistor and a light emitting element electrically connected to the first transistor;
The light emitted from the light emitting element propagates inside the optical fiber and is emitted outside,
The diameter of the said optical fiber is smaller than the pitch of the said pixel, The image display apparatus characterized by the above-mentioned. 請求項１において、
前記光散乱体は円柱状又は角柱状であり、
前記光散乱体の傾斜角（θａ）と、前記光散乱体の臨界角（θｍａｘ）は、θａ＜（θｍａｘ／２）を満たすことを特徴とする画像表示装置。In claim 1 ,
The light scatterer is cylindrical or prismatic,
An image display device characterized in that an inclination angle (θa) of the light scatterer and a critical angle (θmax) of the light scatterer satisfy θa <(θmax / 2). 請求項１において、
前記光散乱体は円錐状又は角錐状であり、
前記光散乱体の傾斜角（θａ）は、３０°以下であることを特徴とする画像表示装置。In claim 1 ,
The light scatterer is conical or pyramidal,
The image display apparatus according to claim 1, wherein an inclination angle (θa) of the light scatterer is 30 ° or less. 請求項１において、
前記光散乱体の光散乱体ピッチ（Ｓ）と、前記画素のピッチ（Ｗ）は、Ｗ≧Ｓを満たすことを特徴とする画像表示装置。In claim 1 ,
And the light scatterer of the light scatterer pitch (S), the pixel of the pitch (W) to an image display, and satisfies the W ≧ S. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記複数の画素はそれぞれ、光電変換素子と、第２のトランジスタとを有することを特徴とする画像表示装置。In any one of Claims 1 thru | or 4 ,
Each of the plurality of pixels includes a photoelectric conversion element and a second transistor.
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