WO2023131998A1 - 発光装置、表示装置、撮像装置、及び電子機器 - Google Patents
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Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B33/00—Electroluminescent light sources
- H05B33/02—Details
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B33/00—Electroluminescent light sources
- H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
Definitions
- the present invention relates to light-emitting devices, display devices, imaging devices, and electronic devices having optical members such as microlenses.
- An organic light-emitting element is an element having a first electrode, a second electrode, and an organic compound layer disposed therebetween, and is a light-emitting device that emits light when carriers are injected from the first electrode and the second electrode. . BACKGROUND ART
- a method using an organic light-emitting element that emits white light and a color filter (hereinafter referred to as a white + CF method) is known for achieving higher definition of the display device. Since the white + CF method forms an organic layer over the entire surface of the substrate, compared to the method in which an organic layer is formed for each color using a metal mask, the pixel size and the pitch between pixels are comparatively high-definition. Easy.
- Patent Document 1 describes the use of a display device including an organic light-emitting element together with an optical system.
- FIG. 14 is a diagram schematically showing light rays from the organic light-emitting device to the user's eyeball when the organic light-emitting device is used with an optical system.
- the central area positioned at the center of the display area utilizes light rays directed toward the front of the display surface.
- the outer peripheral area located at the outer peripheral portion of the display area light directed obliquely to the display surface is used to form an image on the eyeball 130 .
- Patent Document 1 describes a display device in which viewing angle characteristics are improved by displacing the center of the light emitting surface of the light emitting portion and the center of the color filter relatively.
- Patent Document 2 describes a display device that has an outcoupling component that reduces this total reflection and extracts light with a wide viewing angle.
- Patent Document 1 and Patent Document 2 can use light with a wide viewing angle for display.
- the proportion of light that contributes to display is small, and the response to the chromaticity deviation differs depending on the wavelength of the light that is extracted. Therefore, there is room for improvement in the position of the lens and the size of the light emitting area.
- the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a light-emitting device in which, when a lens is used, the reduction in color shift due to the viewing angle is adjusted for each color.
- a substrate having a main surface, a first light emitting element, a second light emitting element, a third light emitting element, a fourth light emitting element, and a first light emitting element on which light emitted from the first light emitting element is incident.
- a light-emitting device that emits a second light that is In a cross section perpendicular to the main surface, the distance in the direction parallel to the main surface between the midpoint of the light emitting region of the second light emitting element and the vertex of the second lens is the light emission of the first light emitting element.
- a distance in a direction parallel to the main surface is greater than a distance in a direction parallel to the main surface between a midpoint of the light emitting region of the third light emitting element and a vertex of the third lens, and the second light emission
- the distance between the midpoint of the light emitting region of the device and the vertex of the second lens in the direction parallel to the main surface, and the distance between the midpoint of the light emitting region of the first light emitting device and the vertex of the first lens The difference between the distance in the direction parallel to the main surface is the distance in the direction parallel to the main surface between the midpoint of the light emitting region of the fourth light emitting element and the vertex of the fourth lens, and the third is less than or equal to the difference between the distance in the direction parallel to the main surface between the midpoint of the main surface between the midpoint of the
- the present invention it is possible to provide a light-emitting device in which, when lenses are used, the reduction in color shift due to viewing angles is adjusted for each color.
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first light-emitting element included in a light-emitting device according to one embodiment of the present invention
- FIG. 1B is a plan view showing the first light emitting element in FIG. 1A
- FIG. 1B is a plan view showing the first light emitting element in FIG. 1A
- FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a second light-emitting element included in the light-emitting device according to one embodiment of the present invention
- FIG. 2B is a plan view showing the second light emitting element in FIG. 2A
- FIG. 2B is a plan view showing the second light emitting element in FIG.
- FIG. 2A It is a cross-sectional schematic diagram of the light-emitting device which concerns on a comparative form.
- 1 is a plan view of a light emitting device according to one embodiment of the present invention
- FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line A-A' in FIG. 4A
- FIG. 4 is a graph showing the panel position and the degree of color shift of the light emitting device according to the embodiment of the present invention.
- 7 is a graph showing the panel position and the degree of color shift of a light emitting device according to a comparative example
- It is a cross-sectional schematic diagram of the light-emitting device which concerns on one Embodiment of this invention.
- FIG. 1 is a schematic diagram showing a display device according to an embodiment of the invention
- FIG. 1 is a schematic diagram showing an imaging device according to an embodiment of the present invention
- FIG. 1 is a mimetic diagram showing electronic equipment concerning one embodiment of the present invention.
- FIG. 1 is a schematic diagram representing a foldable display device; FIG.
- FIG. 1 is a schematic diagram of a lighting device according to an embodiment of the present invention
- FIG. 1 is a schematic diagram of a moving object according to an embodiment of the present invention
- FIG. 1 is a schematic diagram showing a wearable device according to one embodiment of the present invention
- FIG. 1 is a schematic diagram showing a form in which a wearable device according to one embodiment of the present invention has an imaging device
- FIG. It is a schematic diagram which shows the positional relationship of a lens, a light-emitting device, and an observer.
- a light-emitting device comprises a substrate having a main surface, a first light-emitting element, a second light-emitting element, a third light-emitting element, a fourth light-emitting element, and a light-emitting element arranged on the main surface.
- a first insulating layer defining a light emitting region of the first light emitting element, and a second insulating layer defining a light emitting region of the second light emitting element.
- a light emitting device that emits In a cross section perpendicular to the main surface, the distance in the direction parallel to the main surface between the midpoint of the light emitting region of the second light emitting element and the vertex of the second lens is the light emission of the first light emitting element.
- a distance in a direction parallel to the main surface is greater than a distance in a direction parallel to the main surface between a midpoint of the light emitting region of the third light emitting element and a vertex of the third lens, and the second light emission
- the distance between the midpoint of the light emitting region of the device and the vertex of the second lens in the direction parallel to the main surface, and the distance between the midpoint of the light emitting region of the first light emitting device and the vertex of the first lens The difference between the distance in the direction parallel to the main surface is the distance in the direction parallel to the main surface between the midpoint of the light emitting region of the fourth light emitting element and the vertex of the fourth lens, and the third is less than or equal to the difference between the distance in the direction parallel to the main surface between the midpoint of the main surface between the midpoint of the
- the light-emitting region of the second light-emitting element is smaller than the light-emitting region of the first light-emitting element, and the light-emitting region of the fourth light-emitting element is smaller than the light-emitting region of the third light-emitting element. you can Further, the light emitting region of the fourth light emitting element may be smaller than the light emitting region of the second light emitting element.
- the second light emitting element and the fourth light emitting element may be light emitting elements that emit light toward a wide angle of the display device.
- the lenses are shifted from the first light-emitting element in order to emit wide-angle light.
- the ratio of contribution of the second light emitting element and the fourth light emitting element to the light emission of the display device is smaller than that of the first light emitting element and the third light emitting element.
- the light emission of the first light emitting element and the third light emitting element contributes entirely to the light emission of the display device, whereas the light emission of the second light emitting element and the fourth light emitting element only partly contributes to the light emission of the display device. This is because it contributes to the light emission of
- the light-emitting region of the second light-emitting element and the fourth light-emitting element is larger than that of the first light-emitting element and the third light-emitting element in order to reduce the power of the light emission that does not contribute. is also small. Since the light emitting region is small, the light emission amount of the element is small, but the ratio of contribution to the light emission of the display device is increased. As a result, power consumption of the display device is reduced.
- the light emitting area of the fourth light emitting element is smaller than the light emitting area of the third light emitting element, the light emitting area of the first light emitting element and the light emitting area of the second light emitting element may be the same size. This is because the light emitting region of the fourth light emitting element is smaller than the light emitting region of the third light emitting element, so power consumption is reduced.
- the first light-emitting element and the second light-emitting element emit the first light, which is fluorescence.
- the third light emitting element and the fourth light emitting element emit second light having a wavelength different from that of the first light.
- the second light is phosphorescence. Since the wavelengths are different, the difference in the size of the light emitting regions in the first and second light emitting elements and the difference in the size of the light emitting regions in the third and fourth light emitting elements are different.
- the wavelength of the first light may be shorter than the wavelength of the second light, and the first light may emit blue light and the second light may emit green light.
- the amount of light emitted from the second light emitting element incident on the second lens may be smaller than the amount of light emitted from the first light emitting element incident on the first lens. It can also be said that the lens efficiency of the second lens is less than the lens efficiency of the first lens.
- the lens efficiency of the first lens is the ratio of the amount of light incident on the first lens to the amount of light emitted by the first light emitting region. Lens efficiency can be adjusted by changing the relative position of the light emitting region and the lens. When the position of the lens is determined, the position of the light emitting region with high lens efficiency is determined. The location where the lens efficiency is high can be called the sweet spot.
- the lens may be provided on the light extraction side of the light emitting device, and the convex direction of the lens may refer to the light extraction side.
- the light emitting device emits light from both the lower electrode side and the upper electrode side of the light emitting element, both directions can be said to be the light extraction side.
- the lens may be an optical member such as a so-called microlens.
- the lens shape may be spherical or aspherical.
- it may be a gradient index lens in which the refractive index changes radially outward from the center of the lens, or a so-called digital microlens in which a ring-shaped pattern of high refractive index material and low refractive index material is densely arranged. .
- FIGS. 1A to 1C are diagrams showing examples of a first light emitting element and a third light emitting element of a light emitting device according to the present invention.
- 1A is a cross-sectional view of the first light emitting device and the third light emitting device
- FIG. 1B is a plan view of the first light emitting device and the third light emitting device of FIG. 1A.
- the plan view of the first light emitting element and the plan view of the third light emitting element are such that the first light emitting element emits a first color and the third light emitting element is different from the first light emitting element.
- the first light-emitting element and the third light-emitting element are shown in one plan view because they are identical except that they emit a second color.
- the light emitting device of FIG. 1A includes a substrate 100, a lower electrode 101, a functional layer 102 including a light emitting layer, an upper electrode 103, a protective layer 104, a planarization film 105, a microlens 106, and an insulating layer 107 covering both ends of the lower electrode.
- the insulating layer is also called a pixel isolation film or bank.
- a planarization layer may be referred to as a resin layer when it is composed of a resin.
- the cross-sectional view of FIG. 1A is a cross-section perpendicular to the main surface of the substrate.
- the plan view of FIG. 1B is a plan view observed from a direction perpendicular to the main surface of the substrate.
- the edge of the lower electrode is covered with an insulating layer 107 in contact therewith.
- a portion of the lower electrode that is not in contact with the insulating layer may be in contact with the functional layer.
- a region where the lower electrode and the functional layer are in contact is a light emitting region 108a that emits light by applying an electric field between the lower electrode and the upper electrode.
- a luminescent region may be identified by observing from the same direction as in FIG. 1B that it emits light when an electric field is applied. 1A to 1C, the light emitting region extends from the edge of the first insulating layer covering the left edge of the lower electrode to the edge of the second insulating layer covering the right edge of the lower electrode. It may be identified by measuring the distance. The edge of the insulating layer may be the contact point between the insulating layer and the bottom electrode.
- the light emitting region 108a is surrounded by the insulating layer 107.
- the light emitting areas are hexagonal, but may be other shapes.
- FIG. 1C a circular example is shown.
- the shape of the light-emitting region may be an elliptical shape, or may be a stripe arrangement in which rectangular RGB light-emitting regions are arranged side by side to emit light.
- FIGS. 1A to 1C are diagrams showing the second light emitting element emitting the first color of the light emitting device according to the present invention.
- 2A is a cross-sectional view of a second light emitting device
- FIG. 2B is a plan view of the second light emitting device of FIG. 2A.
- Cross-sectional views and plan views are similar to FIGS. 1A to 1C.
- a circular illustration is shown in FIG. 2C.
- the fourth light emitting element also has the same configuration.
- the second light emitting element has the same configuration as the first light emitting element. In the direction parallel to the main surface of the substrate, the distance between the midpoint of the light emitting region 108b and the vertex of the microlens 106 in the second light emitting element is the same as the midpoint of the light emitting region 108a in the first light emitting element and the microlens 106. greater than the distance to the vertex of . Assuming that the position of the microlens in the first light emitting element is the normal position, it can be said that the position of the microlens in the second light emitting element is shifted.
- the vertex of the microlens 106 is the farthest position from the main surface of the substrate on the plane perpendicular to the main surface. In the case of a concave lens, it is the closest position to the main surface of the substrate on a plane perpendicular to the main surface.
- the vertex of the lens can also be said to be the center of the lens in the cross section parallel to the main surface of the substrate.
- the light emitting region 108b of the second light emitting element is smaller than the light emitting region 108a of the first light emitting element. That is, 108b in FIG. 2A is shorter as a line segment than 108a in FIG. 1A. It can also be said that this is because the area where the functional layer is in contact with the lower electrode is small.
- FIG. 2B shows one form of the light emitting region 108b.
- 108b has two sides on the left and right sides on the paper surface arranged inside the hexagon compared to 108a. That is, the light emitting region of the second light emitting element is hexagonal, and at least one side of the hexagon is arranged inside the hexagon compared to the light emitting region of the first light emitting element.
- the two sides of the hexagon are the set of sides that are farthest from each other among the sides of the hexagon.
- two sides of the hexagon are located inside the hexagon compared to 108a, but at least one side of the polygon is located closer to the light emitting region 108a of the first light emitting element. , should be placed inside the polygon.
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing a comparative form.
- the positional relationship between the light-emitting region of the second light-emitting element and the optical member is different from that of the first light-emitting element, but the light-emitting region of the second light-emitting element is the light-emitting region of the first light-emitting element. It is the same size as the region.
- the fact that the positional relationship of the optical members in the second light emitting element is different from that in the first light emitting element may mean that the optical members are out of alignment.
- the direction in which the optical member is shifted may be the direction in which it is desired to bend the light emitted from the light emitting layer.
- the light from the end of the light emitting region 108a is less likely to bend obliquely.
- the light from the central portion of the light emitting region 108a tends to bend in the oblique direction.
- the light directed to the left side of the figure is the light that contributes to the light emission of the display device.
- the left side of the figure is the outer peripheral side of the display area
- the outer peripheral area located at the outer peripheral portion of the display area utilizes light that travels in an oblique direction with respect to the display surface.
- Light other than that, that is, light marked with "x" in the figure is light that does not contribute to the light emission of the display device. Therefore, light is emitted only in a region where light can be bent in an oblique direction as shown in FIGS. equipment can be provided.
- a display device that utilizes light directed in an oblique direction with respect to the display surface in the outer peripheral region of the display device has a display unit and an optical system, and the user can visually recognize the display unit through the optical system. is often the case.
- not emitting light that is not used has the following additional effects. For example, if unused light enters the optical lens 120 in FIG. 14, it becomes stray light, which may degrade display quality.
- the light emitting element emitting the first light and the light emitting element emitting the second light have different sizes of light emitting regions.
- the light-emitting region that contributes little to the light emission of the display device can be made small like the second light-emitting element.
- the light emission of the second light emitting element and the light emission of the fourth light emitting element efficiently contribute to the light emission of the display device, so power consumption can be reduced.
- the fourth light emitting element emits light so that the difference between the viewing angle dependence of the luminance of the first color and the viewing angle dependence of the luminance of the second color different from the first color is reduced.
- the area is smaller than the light emitting area of the second light emitting element.
- the intensity of light emitted toward the wide angle of the display device of the fourth light emitting element with respect to the intensity of light emitted toward the front direction of the display device of the third light emitting element, and the intensity of light emitted from the first light emitting element The difference in the intensity of light emitted from the second light-emitting element toward the wide angle of the display device with respect to the intensity of light emitted from the second display device toward the front direction becomes small. That is, it is possible to provide a light-emitting device in which color shift due to power consumption and viewing angle is reduced.
- FIG. 4A and 4B are diagrams showing an example of a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 4A is a plan view of the light-emitting device from a direction perpendicular to the main surface of the substrate as in FIG. 1B.
- the display area 200 has a plurality of light emitting elements. The positional relationship between the light-emitting region and the microlens will be described using the central portion A' and the outer peripheral portion A.
- FIG. 4A is a plan view of the light-emitting device from a direction perpendicular to the main surface of the substrate as in FIG. 1B.
- the display area 200 has a plurality of light emitting elements. The positional relationship between the light-emitting region and the microlens will be described using the central portion A' and the outer peripheral portion A.
- FIG. 4A is a plan view of the light-emitting device from a direction perpendicular to the main surface of the substrate as in FIG. 1B.
- FIG. 4B is a partial cross-sectional view taken along line A-A' in FIG. 4A. A part of the light emitting element is omitted in the cross section.
- the positional relationship between the microlens 106, the light emitting region 108 emitting the first color, and the light emitting region 109 emitting the second color changes from A' to A.
- the positional relationship between the light emitting region 108a and the microlens 106 directly above the light emitting region 108a is used as a reference
- the positional relationship between the light emitting region 108b and the microlens directly above the light emitting region 108b is the microlens shift amount of 300a.
- the microlenses are relatively displaced to the left.
- the light emitting region 108b is smaller than the light emitting region 108a.
- light-emitting region 108c is smaller than light-emitting region 108b, and the microlenses immediately above light-emitting region 108c are relatively offset by 300b.
- the light emitting region 108d is smaller than the light emitting region 108c, and the microlenses directly above the light emitting region 108d are relatively displaced by 300c.
- 109a to 109d indicate light-emitting elements with smaller light-emitting regions.
- the light-emitting element located between 108a and 108b may be the same size as 108a, the same size as 108b, smaller than 108a, and larger than 108b.
- the plurality of light emitting elements arranged between 108a and 108b may have larger light emitting areas as they approach 108a and smaller light emitting areas as they approach 108b.
- 109 including a third light emitting element and a fourth light emitting element that emit a second color.
- the deviation of the microlenses may increase continuously from the central portion A' of the display area toward the outer peripheral portion A, or the deviation of the microlenses may increase stepwise.
- the light-emitting region continuously or stepwise in this manner, light that does not contribute to light emission of the display device can be reduced in the display region.
- the light emitting region 109 of the light emitting element that emits the second color smaller than the light emitting region 108 of the light emitting element that emits the first color, it is possible to reduce the difference in viewing angle characteristics of luminance for each color.
- the light emitting element closer to A than A' is the outer element. Further, it can be said that the light emitting element farther from A' is the outer light emitting element.
- the light-emitting device may be a light-emitting device in which the displacement between the microlenses and the light-emitting regions increases continuously.
- the light-emitting device includes a substrate having a main surface, first, second, third, and fourth light-emitting elements, a first lens into which light emitted from the first light-emitting element is incident, It has a second lens into which light emitted from the second light emitting element is incident, a third lens into which light emitted from the third light emitting element is incident, and a fourth lens into which light emitted from the fourth light emitting element is incident.
- the distance in the direction parallel to the main surface between the middle point of the light-emitting region of the second light-emitting element and the vertex of the second lens is the first is larger than the distance in the direction parallel to the main surface between the midpoint of the light emitting region of the light emitting element and the vertex of the first lens
- the midpoint of the light emitting region of the fourth light emitting element and the vertex of the fourth lens is greater than the distance between the midpoint of the light emitting region of the third light emitting element and the vertex of the third lens in the direction parallel to the main surface.
- the distance in the direction parallel to the main surface between the midpoint of the light emitting region of the second light emitting element and the vertex of the second lens, the midpoint of the light emitting region of the first light emitting element and the vertex of the first lens The difference between the distance in the direction parallel to the main surface and the distance in the direction parallel to the main surface between the midpoint of the light emitting region of the fourth light emitting element and the vertex of the fourth lens, and the third light emission It is equal to or less than the difference between the distance in the direction parallel to the main surface between the midpoint of the light emitting region of the element and the vertex of the third lens.
- the light emitting region of the second light emitting element is smaller than the light emitting region of the first light emitting element
- the light emitting region of the fourth light emitting element is smaller than the light emitting region of the third light emitting element
- the light emitting region of the fourth light emitting element is smaller than the light emitting region of the third light emitting element.
- the light emitting area of the element is smaller than the light emitting area of the second light emitting element.
- the first and second light emitting elements emit first light
- the third and fourth light emitting elements emit second light having a wavelength different from that of the first light.
- the second light can be said to be a different color than the first light.
- the distance in the direction parallel to the main surface between the midpoint of the light emitting region of the second light emitting element and the vertex of the second lens, the midpoint of the light emitting region of the first light emitting element and the vertex of the first lens The difference between the distance in the direction parallel to the principal surface and the distance in the direction parallel to the principal surface between the midpoint of the light emitting region of the fourth light emitting element and the vertex of the fourth lens, and the distance in the direction parallel to the principal surface of the third It may be equal to the difference between the distance in the direction parallel to the main surface between the midpoint of the light emitting region of the light emitting element and the vertex of the third lens.
- the light emitting element arranged between the light emitting elements 108a and 108b in this embodiment can also be expressed as a fifth light emitting element. That is, it further has a fifth light emitting element disposed between the first light emitting element and the second light emitting element and adjacent to the second light emitting element, and a fifth lens into which light emitted from the fifth light emitting element is incident. .
- the distance in the direction parallel to the main surface between the midpoint of the light emitting region of the fifth light emitting element and the vertex of the fifth lens is the second light emission It can be said that it is equal to the distance in the direction parallel to the main surface between the midpoint of the light emitting region of the element and the vertex of the second lens.
- the difference between the size of the light emitting region of the fifth light emitting element and the size of the light emitting region of the second light emitting element is the size of the light emitting region of the second light emitting element and the size of the light emitting region of the first light emitting element.
- the size of the light emitting region of the fifth light emitting element may be the same as the size of the light emitting region of the second light emitting element.
- a light-emitting element arranged outside the substrate from 108b, specifically, a light-emitting element arranged between 108b and 108c can be called a sixth light-emitting element. That is, the light-emitting device has a sixth light-emitting element adjacent to the second light-emitting element, a sixth lens into which the light emitted from the sixth light-emitting element is incident, and the second light-emitting element has the first light-emitting element and the second light-emitting element. It is arranged between the six light emitting elements.
- the distance between the middle point of the light emitting region of the sixth light emitting element and the vertex of the sixth lens in the direction parallel to the main surface is the distance of the light emitting region of the second light emitting element. It may be greater than the distance in the direction parallel to the main surface between the midpoint and the vertex of the second lens.
- the light emitting area of the sixth light emitting element may be smaller than the light emitting area of the second light emitting element.
- the light-emitting element that emits the second light can also be provided with a seventh light-emitting element and an eighth light-emitting element so that the above relationship exists. That is, it has a seventh light emitting element arranged between the third light emitting element and the fourth light emitting element and adjacent to the fourth light emitting element, and a seventh lens into which light emitted from the seventh light emitting element is incident.
- the distance in the direction parallel to the main surface between the midpoint of the light-emitting region of the seventh light-emitting element and the vertex of the seventh lens is the fourth It may be equal to the distance in the direction parallel to the main surface between the midpoint of the light emitting region of the light emitting element and the vertex of the seventh lens.
- the difference between the size of the light emitting region of the seventh light emitting element and the size of the light emitting region of the fourth light emitting element is the size of the light emitting region of the fourth light emitting element and the size of the light emitting region of the third light emitting element. It may be smaller than the difference between .
- the light-emitting device has an eighth light-emitting element adjacent to the fourth light-emitting element, an eighth lens into which light emitted from the eighth light-emitting element is incident, and the fourth light-emitting element It is arranged between the third light emitting element and the eighth light emitting element.
- the distance in the direction parallel to the main surface between the midpoint of the light emitting region of the eighth light emitting element and the vertex of the eighth lens is the fourth It may be larger than the distance in the direction parallel to the main surface between the midpoint of the light emitting region of the light emitting element and the vertex of the fourth lens.
- the light emitting area of the eighth light emitting element may be smaller than the light emitting area of the fourth light emitting element.
- the light emitting device may have a form in which the displacement of the microlenses increases continuously. That is, it has a fifth light emitting element disposed between the first light emitting element and the second light emitting element, adjacent to the second light emitting element, and a fifth lens into which light emitted from the fifth light emitting element is incident.
- the distance in the direction parallel to the main surface between the midpoint of the light-emitting region of the fifth light-emitting element and the vertex of the fifth lens is the second It may be smaller than the distance in the direction parallel to the main surface between the midpoint of the light emitting region of the light emitting element and the vertex of the second lens.
- the distance in the direction parallel to the main surface between the midpoint of the light emitting region of the fifth light emitting element and the vertex of the fifth lens is within the light emitting region of the first light emitting element. It may be greater than the distance in the direction parallel to the principal plane between the point and the vertex of the first lens.
- the light emitting area of the fifth light emitting element is larger than the light emitting area of the second light emitting element and smaller than the light emitting area of the first light emitting element.
- the light-emitting device has a sixth light-emitting element adjacent to the second light-emitting element, a sixth lens into which the light emitted from the sixth light-emitting element is incident, and the second light-emitting element It is arranged between the first light emitting element and the sixth light emitting element.
- the distance in the direction parallel to the main surface between the midpoint of the light-emitting region of the sixth light-emitting element and the vertex of the sixth lens is the second It may be larger than the distance in the direction parallel to the main surface between the midpoint of the light emitting region of the light emitting element and the vertex of the second lens.
- the light emitting area of the sixth light emitting element is smaller than the light emitting area of the second light emitting element.
- the seventh light-emitting element arranged between the third light-emitting element and the fourth light-emitting element and adjacent to the fourth light-emitting element, and the seventh light-emitting element emit light It has an incoming seventh lens.
- the distance between the midpoint of the light emitting region of the seventh light emitting element and the vertex of the seventh lens in the direction parallel to the main surface is the midpoint of the light emitting region of the fourth light emitting element. It is smaller than the distance in the direction parallel to the main surface to the vertex of the fourth lens.
- the distance in the direction parallel to the main surface between the midpoint of the light emitting region of the seventh light emitting element and the vertex of the seventh lens is the midpoint of the light emitting region of the third light emitting element. greater than the distance in the direction parallel to the principal surface to the vertex of the third lens;
- the light emitting area of the seventh light emitting element is smaller than the light emitting area of the third light emitting element and larger than the light emitting area of the fourth light emitting element.
- FIG. 5A and 5B are graphs normalizing the tristimulus values according to the position of the display area in the light emitting device.
- the vertical axis represents tristimulus values and the horizontal axis represents panel position.
- FIG. 5A is a graph normalizing the tristimulus values when the light emitting region 109 of the light emitting element emitting the second color is smaller than the light emitting region 108 of the light emitting element emitting the first color. Differences in tristimulus values are also reduced at the outer periphery of the display area, the right edge of the panel, and the left edge of the panel. That is, color misregistration is reduced.
- the difference in the viewing angle characteristics for each color is reduced, and the difference in viewing angle characteristics for each color within the display surface is reduced. Brightness differences are reduced.
- FIG. 5B is a graph normalizing the tristimulus values when the light emitting region 109 of the light emitting element emitting the second color and the light emitting region 108 of the light emitting element emitting the first color have the same size.
- tristimulus values at the outer periphery of the display area, the right edge of the panel, and the left edge of the panel. That is, the color shift cannot be reduced.
- the center area located at the center of the display area light rays directed in the front direction with respect to the display surface are used.
- the outer peripheral area located at the outer peripheral portion of the display area light directed obliquely with respect to the display surface is used. Due to the difference in viewing angle characteristics for each color, the luminance for each color differs within the display plane.
- FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a light emitting device according to one embodiment of the present invention.
- color filters 110 a - c are arranged on the planarization layer 105 .
- a pixel including each of the color filters 110a-c can be regarded as a sub-pixel, and three sub-pixels can be regarded as one main pixel.
- the sub-pixels are not limited to RGB.
- white light-emitting elements and yellow light-emitting elements may be provided.
- a transparent filter may be used as the color filter, or no filter may be provided.
- the sub-pixels preferably have three colors of red, green, and blue, and additive color mixture of these sub-pixels enables full-color display.
- the planar arrangement of sub-pixels may be any of the stripe arrangement, square arrangement, delta arrangement, and Bayer arrangement. Further, by arranging the main pixels in a matrix, a display device with a large number of pixels becomes possible.
- the color filters 110a to 110c are also arranged away from the center of the light emitting region 108b. At this time, the color filter 110b may be on the line connecting the vertex B of the microlens 106 and the end B' of the light emitting region on the side of the first light emitting element.
- the color filter 110b is on the line connecting the end C of the microlens and the end C' of the light emitting region. At least two types of color filters may be arranged on a line segment connecting the apex of the microlens directly above the light emitting region 108b and the light emitting region adjacent to the light emitting region 108b. This is to reduce light emission from the adjacent light emitting region from being emitted from an unintended microlens.
- Light emitted from the light-emitting region 108b passes through the color filter 110b, and can be bent in an oblique direction by the microlens 106. Since the light does not pass through the color filters 110a and 110c of other sub-pixels, the color purity can be increased. .
- FIG. 7 is a sectional view showing the relationship between the light emitting region 108 of the light emitting element emitting the first color, the light emitting element 109 emitting the second color, and the microlens 106 .
- a microlens 106 having a height of h, a radius of r, and a refractive index of n is formed.
- the size X of the light emitting region 108 is expressed by the equation (4).
- X r ⁇ h ⁇ tan[sin ⁇ 1 ⁇ sin( ⁇ 2+ ⁇ )/n ⁇ ] (4)
- Equation (5) the relationship between ⁇ 1, which is the angle of light emitted from the light emitting region 108, and Xshift, which is the amount of deviation from the vertex of the microlens 106 and the center of the light emitting region 108, is expressed by Equation (5).
- Table 1 shows the amount of deviation of the vertex of the microlens 106 and the light emitting element emitting the first color from the center of the light emitting region 108 and the aperture ratio of the light emitting region.
- Lens efficiency is the ratio of the luminance without a lens to the luminance with a lens at any angle. If the size of the light emitting area increases, the area that does not contribute to light emission increases and the lens efficiency decreases unless the sweet spot increases.
- Lens efficiency may be estimated at a 45 degree angle to the optical axis of the lens.
- the light-emitting device includes a substrate having a main surface, a first light-emitting element, a second light-emitting element, a third light-emitting element, a fourth light-emitting element, and the a first lens into which light emitted from one light emitting element is incident; a second lens into which light emitted from the second light emitting element is incident; a third lens into which light emitted from the third light emitting element is incident; A fourth lens into which light emitted from a light emitting element is incident, wherein the first light emitting element and the second light emitting element emit the first light, and the third light emitting element and the fourth light emitting element emit light.
- the element is a light-emitting device that emits second light having a wavelength different from that of the first light, and in a cross section perpendicular to the main surface, a middle point of a light-emitting region of the second light-emitting element and the second light-emitting element is greater than the distance in the direction parallel to the principal surface between the midpoint of the light emitting region of the first light emitting element and the vertex of the first lens
- the distance in the direction parallel to the main surface between the midpoint of the light emitting region of the fourth light emitting element and the vertex of the fourth lens is greater than the distance between the midpoint of the light emitting region of the third light emitting element and the third lens.
- the first light may have a shorter wavelength than the second light. That is, if the first light is blue, the second light may be green and red.
- An organic light-emitting device is provided by forming an insulating layer, a first electrode, an organic compound layer, and a second electrode on a substrate.
- Protective layers, color filters, microlenses, etc. may be provided over the cathode.
- a planarization layer may be provided between it and the protective layer.
- the planarizing layer can be made of acrylic resin or the like. The same applies to the case where a flattening layer is provided between the color filter and the microlens.
- substrates examples include quartz, glass, silicon wafers, resins, and metals.
- a switching element such as a transistor and wiring may be provided on the substrate, and an insulating layer may be provided thereon. Any material can be used for the insulating layer as long as a contact hole can be formed between the insulating layer and the first electrode, and insulation from unconnected wiring can be ensured.
- a resin such as polyimide, silicon oxide, silicon nitride, or the like can be used.
- a pair of electrodes can be used as the electrodes.
- the pair of electrodes may be an anode and a cathode.
- the electrode with the higher potential is the anode, and the other is the cathode.
- the electrode that supplies holes to the light-emitting layer is the anode, and the electrode that supplies electrons is the cathode.
- a material with a work function that is as large as possible is good for the constituent material of the anode.
- simple metals such as gold, platinum, silver, copper, nickel, palladium, cobalt, selenium, vanadium, tungsten, mixtures containing these, or alloys combining these, tin oxide, zinc oxide, indium oxide, tin oxide Metal oxides such as indium (ITO) and zinc indium oxide can be used.
- Conductive polymers such as polyaniline, polypyrrole and polythiophene can also be used.
- the anode may be composed of a single layer, or may be composed of a plurality of layers.
- chromium, aluminum, silver, titanium, tungsten, molybdenum, or alloys or laminates thereof can be used.
- the above material can also function as a reflective film that does not have a role as an electrode.
- a transparent conductive layer of an oxide such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide can be used, but is not limited to these.
- ITO indium tin oxide
- a photolithography technique can be used to form the electrodes.
- a material with a small work function is preferable as a constituent material of the cathode.
- alkali metals such as lithium, alkaline earth metals such as calcium, simple metals such as aluminum, titanium, manganese, silver, lead, and chromium, or mixtures thereof may be used.
- alloys obtained by combining these simple metals can also be used.
- magnesium-silver, aluminum-lithium, aluminum-magnesium, silver-copper, zinc-silver and the like can be used.
- Metal oxides such as indium tin oxide (ITO) can also be used. These electrode materials may be used singly or in combination of two or more.
- the cathode may be of a single-layer structure or a multi-layer structure.
- it is preferable to use silver and in order to reduce aggregation of silver, it is more preferable to use a silver alloy. Any alloy ratio is acceptable as long as aggregation of silver can be reduced.
- silver:other metal may be 1:1, 3:1, and the like.
- the cathode may be a top emission element using an oxide conductive layer such as ITO, or may be a bottom emission element using a reflective electrode such as aluminum (Al), and is not particularly limited.
- the method for forming the cathode is not particularly limited, but it is more preferable to use a direct current or alternating current sputtering method or the like because the film coverage is good and the resistance can be easily lowered.
- the organic compound layer may be formed with a single layer or with multiple layers. When it has multiple layers, it may be called a hole injection layer, a hole transport layer, an electron blocking layer, a light emitting layer, a hole blocking layer, an electron transport layer, or an electron injection layer, depending on its function.
- the organic compound layer is mainly composed of organic compounds, but may contain inorganic atoms and inorganic compounds. For example, it may have copper, lithium, magnesium, aluminum, iridium, platinum, molybdenum, zinc, and the like.
- the organic compound layer may be arranged between the first electrode and the second electrode, and may be arranged in contact with the first electrode and the second electrode.
- a protective layer may be provided over the cathode.
- a protective layer may be provided over the cathode.
- a passivation film such as silicon nitride may be provided on the cathode to reduce penetration of water or the like into the organic compound layer.
- a silicon nitride film having a thickness of 2 ⁇ m may be formed by a CVD method as a protective layer.
- a protective layer may be provided using an atomic deposition method (ALD method) after film formation by the CVD method.
- the material of the film formed by the ALD method is not limited, but may be silicon nitride, silicon oxide, aluminum oxide, or the like. Silicon nitride may be further formed by CVD on the film formed by ALD.
- a film formed by the ALD method may have a smaller film thickness than a film formed by the CVD method. Specifically, it may be 50% or less, further 10% or less.
- a color filter may be provided on the protective layer.
- a color filter considering the size of the organic light-emitting element may be provided on another substrate and then bonded to the substrate provided with the organic light-emitting element.
- a color filter may be patterned.
- the color filters may be composed of polymers.
- a planarization layer may be provided between the color filter and the protective layer.
- the planarization layer is provided for the purpose of reducing unevenness of the underlying layer. Without limiting its purpose, it may also be referred to as a material resin layer.
- the planarization layer may be composed of an organic compound, and may be a low-molecular or high-molecular compound, preferably a high-molecular compound.
- the planarization layer may be provided above and below the color filter, and the constituent materials thereof may be the same or different.
- Specific examples include polyvinylcarbazole resin, polycarbonate resin, polyester resin, ABS resin, acrylic resin, polyimide resin, phenol resin, epoxy resin, silicon resin, urea resin, and the like.
- the light emitting device may have an optical member such as a microlens on its light emitting side.
- the microlenses may be made of acrylic resin, epoxy resin, or the like.
- the purpose of the microlens may be to increase the amount of light extracted from the light-emitting device and to control the direction of the extracted light.
- the microlenses may have a hemispherical shape. When it has a hemispherical shape, among the tangents that are in contact with the hemisphere, there is a tangent that is parallel to the insulating layer, and the point of contact between the tangent and the hemisphere is the apex of the microlens.
- the apex of the microlens can be similarly determined in any cross-sectional view. That is, among the tangent lines that are tangent to the semicircle of the microlens in the sectional view, there is a tangent line that is parallel to the insulating layer, and the point of contact between the tangent line and the semicircle is the vertex of the microlens.
- a line segment from the end point of the arc shape to the end point of another arc shape is assumed, and the midpoint of the line segment can be called the midpoint of the microlens.
- a cross section that determines the vertex and the midpoint may be a cross section perpendicular to the insulating layer.
- a counter substrate may be provided over the planarization layer.
- the counter substrate is called the counter substrate because it is provided at a position corresponding to the substrate described above.
- the constituent material of the counter substrate may be the same as that of the aforementioned substrate.
- the opposing substrate may be the second substrate when the substrate described above is the first substrate.
- Organic layer The organic compound layers (hole injection layer, hole transport layer, electron blocking layer, light emitting layer, hole blocking layer, electron transport layer, electron injection layer, etc.) constituting the organic light emitting device according to one embodiment of the present invention are , is formed by the method described below.
- Dry processes such as vacuum vapor deposition, ionization vapor deposition, sputtering, and plasma can be used for the organic compound layer that constitutes the organic light-emitting device according to one embodiment of the present invention.
- a wet process in which a layer is formed by dissolving in an appropriate solvent and using a known coating method (for example, spin coating, dipping, casting method, LB method, inkjet method, etc.) can be used.
- the film when forming a film by a coating method, the film can be formed by combining with an appropriate binder resin.
- binder resin examples include polyvinylcarbazole resins, polycarbonate resins, polyester resins, ABS resins, acrylic resins, polyimide resins, phenol resins, epoxy resins, silicone resins, and urea resins, but are not limited to these. .
- binder resins may be used singly as homopolymers or copolymers, or two or more may be used in combination.
- additives such as known plasticizers, antioxidants, and ultraviolet absorbers may be used in combination.
- a light emitting device may have a pixel circuit connected to a light emitting element.
- the pixel circuit may be of an active matrix type that independently controls light emission of the first light emitting element and the second light emitting element. Active matrix circuits may be voltage programmed or current programmed.
- the drive circuit has a pixel circuit for each pixel.
- the pixel circuit includes a light emitting element, a transistor that controls the light emission luminance of the light emitting element, a transistor that controls the light emission timing, a capacitor that holds the gate voltage of the transistor that controls the light emission luminance, and a capacitor for connecting to GND without passing through the light emitting element. It may have a transistor.
- a light-emitting device has a display area and a peripheral area arranged around the display area.
- the display area has a pixel circuit
- the peripheral area has a display control circuit.
- the mobility of the transistors forming the pixel circuit may be lower than the mobility of the transistors forming the display control circuit.
- the gradient of the current-voltage characteristics of the transistors that make up the pixel circuit may be smaller than the gradient of the current-voltage characteristics of the transistors that make up the display control circuit.
- the slope of the current-voltage characteristic can be measured by the so-called Vg-Ig characteristic.
- a transistor that constitutes a pixel circuit is a transistor that is connected to a light emitting element such as a first light emitting element.
- the magnitude of the driving current may be determined according to the size of the light emitting region. Specifically, when the first light-emitting element and the second light-emitting element emit light with the same luminance, the current value flowing through the first light-emitting element is smaller than the current value flowing through the second light-emitting element. good too. This is because the required current may be small because the light emitting region is small.
- a light-emitting device has a plurality of pixels.
- a pixel has sub-pixels that emit different colors from each other.
- the sub-pixels may each have, for example, RGB emission colors.
- a pixel emits light in a region called a pixel aperture. This area is the same as the first area.
- the pixel aperture may be 15 ⁇ m or less and may be 5 ⁇ m or more. More specifically, it may be 11 ⁇ m, 9.5 ⁇ m, 7.4 ⁇ m, 6.4 ⁇ m, or the like.
- the distance between sub-pixels may be 10 ⁇ m or less, specifically 8 ⁇ m, 7.4 ⁇ m, and 6.4 ⁇ m.
- the pixels can take a known arrangement form in a plan view. Examples may be a stripe arrangement, a delta arrangement, a pentile arrangement, a Bayer arrangement.
- the shape of the sub-pixel in plan view may take any known shape. For example, a rectangle, a square such as a rhombus, a hexagon, and the like. Of course, if it is not an exact figure but has a shape close to a rectangle, it is included in the rectangle.
- a combination of sub-pixel shapes and pixel arrays can be used.
- An organic light-emitting device can be used as a constituent member of a display device or a lighting device.
- Other applications include exposure light sources for electrophotographic image forming apparatuses, backlights for liquid crystal display devices, and light emitting devices having color filters as white light sources.
- the display device has an image input unit for inputting image information from an area CCD, a linear CCD, a memory card, etc., has an information processing unit for processing the input information, and displays the input image on the display unit. It may be an image information processing apparatus that
- the display unit of the imaging device or inkjet printer may have a touch panel function.
- the driving method of this touch panel function may be an infrared method, a capacitive method, a resistive film method, or an electromagnetic induction method, and is not particularly limited.
- the display device may also be used as a display section of a multi-function printer.
- FIGS. 8A and 8B are cross-sectional schematic diagrams showing examples of display devices having an organic light-emitting element and a transistor connected to the organic light-emitting element.
- a transistor is an example of an active device.
- the transistors may be thin film transistors (TFTs).
- FIG. 8A is an example of a pixel that is a component of the display device according to this embodiment.
- the pixel has sub-pixels 10 .
- the sub-pixels are divided into 10R, 10G, and 10B according to their light emission.
- the emission color may be distinguished by the wavelength emitted from the emission layer, or the light emitted from the sub-pixel may be selectively transmitted or color-converted by a color filter or the like.
- Each sub-pixel has a reflective electrode 2 as a first electrode on an interlayer insulating layer 1, an insulating layer 3 covering the edge of the reflective electrode 2, an organic compound layer 4 covering the first electrode and the insulating layer, and a transparent electrode 5. , a protective layer 6 and a color filter 7 .
- the interlayer insulating layer 1 may have transistors and capacitive elements arranged under or inside it.
- the transistor and the first electrode may be electrically connected through a contact hole (not shown) or the like.
- the insulating layer 3 is also called a bank or a pixel separation film. It covers the edge of the first electrode and surrounds the first electrode. A portion where the insulating layer is not arranged is in contact with the organic compound layer 4 and becomes a light emitting region.
- the organic compound layer 4 has a hole injection layer 41 , a hole transport layer 42 , a first light emitting layer 43 , a second light emitting layer 44 and an electron transport layer 45 .
- the second electrode 5 may be a transparent electrode, a reflective electrode, or a transflective electrode.
- the protective layer 6 reduces penetration of moisture into the organic compound layer. Although the protective layer is shown as one layer, it may be multiple layers. Each layer may have an inorganic compound layer and an organic compound layer.
- the color filter 7 is divided into 7R, 7G, and 7B according to its color.
- the color filters may be formed on a planarizing film (not shown). Also, a resin protective layer (not shown) may be provided on the color filter. Also, a color filter may be formed on the protective layer 6 . Alternatively, after being provided on a counter substrate such as a glass substrate, they may be attached together.
- the display device 100 of FIG. 8B includes the organic light emitting element 26 and the TFT 18 as an example of the transistor.
- a substrate 11 made of glass, silicon or the like and an insulating layer 12 are provided thereon.
- An active element 18 such as a TFT is arranged on the insulating layer, and a gate electrode 13, a gate insulating film 14, and a semiconductor layer 15 of the active element are arranged.
- the TFT 18 is also composed of a semiconductor layer 15 , a drain electrode 16 and a source electrode 17 .
- An insulating film 19 is provided on the TFT 18 .
- An anode 21 and a source electrode 17 forming an organic light-emitting element 26 are connected through a contact hole 20 provided in the insulating film.
- the method of electrical connection between the electrodes (anode, cathode) included in the organic light-emitting element 26 and the electrodes (source electrode, drain electrode) included in the TFT is not limited to the mode shown in FIG. 1B. That is, it is sufficient that either one of the anode or the cathode is electrically connected to one of the TFT source electrode and the TFT drain electrode.
- TFT refers to a thin film transistor.
- the organic compound layer is illustrated as one layer, but the organic compound layer 22 may be multiple layers.
- a first protective layer 24 and a second protective layer 25 are provided on the cathode 23 to reduce deterioration of the organic light-emitting element.
- transistors are used as switching elements in the display device 100 of FIG. 8B, other switching elements may be used instead.
- the transistors used in the display device 100 of FIG. 8B are not limited to transistors using a single crystal silicon wafer, and may be thin film transistors having an active layer on the insulating surface of the substrate.
- active layers include non-single-crystal silicon such as single-crystal silicon, amorphous silicon, and microcrystalline silicon, and non-single-crystal oxide semiconductors such as indium zinc oxide and indium gallium zinc oxide.
- a thin film transistor is also called a TFT element.
- a transistor included in the display device 100 of FIG. 8B may be formed in a substrate such as a Si substrate.
- a substrate such as a Si substrate.
- formed in a substrate means that a substrate itself such as a Si substrate is processed to fabricate a transistor.
- having a transistor in a substrate can be regarded as forming the substrate and the transistor integrally.
- the organic light-emitting element according to the present embodiment is controlled in emission luminance by a TFT, which is an example of a switching element, and by providing the organic light-emitting elements in a plurality of planes, an image can be displayed with each emission luminance.
- the switching elements according to the present embodiment are not limited to TFTs, and may be transistors made of low-temperature polysilicon, or active matrix drivers formed on a substrate such as a Si substrate. On the substrate can also mean inside the substrate. Whether the transistor is provided in the substrate or the TFT is used is selected depending on the size of the display portion. For example, if the size is about 0.5 inch, it is preferable to provide the organic light emitting element on the Si substrate.
- FIG. 9 is a schematic diagram showing an example of the display device according to this embodiment.
- Display device 1000 may have touch panel 1003 , display panel 1005 , frame 1006 , circuit board 1007 , and battery 1008 between upper cover 1001 and lower cover 1009 .
- the touch panel 1003 and display panel 1005 are connected to flexible printed circuits FPC 1002 and 1004 .
- Transistors are printed on the circuit board 1007 .
- the battery 1008 may not be provided if the display device is not a portable device, or may be provided at another position even if the display device is a portable device.
- the display device may have color filters having red, green, and blue.
- the color filters may be arranged in a delta arrangement of said red, green and blue.
- the display device may be used in the display section of a mobile terminal. In that case, it may have both a display function and an operation function.
- Mobile terminals include mobile phones such as smart phones, tablets, head-mounted displays, and the like.
- the display device may be used in the display section of an imaging device having an optical section having a plurality of lenses and an imaging device that receives light that has passed through the optical section.
- the imaging device may have a display unit that displays information acquired by the imaging device.
- the display section may be a display section exposed to the outside of the imaging device, or may be a display section arranged within the viewfinder.
- the imaging device may be a digital camera or a digital video camera.
- FIG. 10A is a schematic diagram showing an example of an imaging device according to this embodiment.
- the imaging device 1100 may have a viewfinder 1101 , a rear display 1102 , an operation unit 1103 and a housing 1104 .
- the viewfinder 1101 may have a display device according to this embodiment.
- the display device may display not only the image to be captured, but also environmental information, imaging instructions, and the like.
- the environmental information may include the intensity of outside light, the direction of outside light, the moving speed of the subject, the possibility of the subject being blocked by a shield, and the like.
- a display device using the organic light-emitting device of the present invention Since the best time to take an image is a short amount of time, it is better to display the information as soon as possible. Therefore, it is preferable to use a display device using the organic light-emitting device of the present invention. This is because the organic light emitting device has a high response speed.
- a display device using an organic light-emitting element can be used more preferably than these devices and a liquid crystal display device, which require a high display speed.
- the imaging device 1100 has an optical unit (not shown).
- the optical unit has a plurality of lenses and forms an image on the imaging device housed in the housing 1104 .
- the multiple lenses can be focused by adjusting their relative positions. This operation can also be performed automatically.
- An imaging device may be called a photoelectric conversion device.
- the photoelectric conversion device can include, as an imaging method, a method of detecting a difference from a previous image, a method of extracting from an image that is always recorded, and the like, instead of sequentially imaging.
- FIG. 10B is a schematic diagram showing an example of the electronic device according to this embodiment.
- Electronic device 1200 includes display portion 1201 , operation portion 1202 , and housing 1203 .
- the housing 1203 may include a circuit, a printed board including the circuit, a battery, and a communication portion.
- the operation unit 1202 may be a button or a touch panel type reaction unit.
- the operation unit may be a biometric recognition unit that recognizes a fingerprint and performs unlocking or the like.
- An electronic device having a communication unit can also be called a communication device.
- the electronic device may further have a camera function by being provided with a lens and an imaging device. An image captured by the camera function is displayed on the display unit. Examples of electronic devices include smartphones, notebook computers, and the like.
- FIG. 11A and 11B are schematic diagrams showing an example of the display device according to the present embodiment.
- FIG. 11A shows a display device such as a television monitor or a PC monitor.
- a display device 1300 has a frame 1301 and a display portion 1302 .
- the light emitting device according to this embodiment may be used for the display unit 1302 .
- the base 1303 is not limited to the form of FIG. 11A.
- the lower side of the frame 1301 may also serve as the base.
- the frame 1301 and the display unit 1302 may be curved. Its radius of curvature may be between 5000 mm and 6000 mm.
- FIG. 11B is a schematic diagram showing another example of the display device according to this embodiment.
- a display device 1310 in FIG. 11B is a so-called foldable display device whose display surface is configured to be foldable.
- the display device 1310 has a first display portion 1311 , a second display portion 1312 , a housing 1313 and a bending point 1314 .
- the first display unit 1311 and the second display unit 1312 may have the light emitting device according to this embodiment.
- the first display portion 1311 and the second display portion 1312 may be a seamless display device.
- the first display portion 1311 and the second display portion 1312 can be separated at a bending point.
- the first display unit 1311 and the second display unit 1312 may display different images, or the first and second display units may display one image.
- FIG. 12A is a schematic diagram showing an example of the lighting device according to this embodiment.
- the illumination device 1400 may have a housing 1401 , a light source 1402 , a circuit board 1403 , an optical film 1404 and a light diffusion section 1405 .
- the light source may comprise an organic light emitting device according to this embodiment.
- the optical filter may be a filter that enhances the color rendering of the light source.
- the light diffusing portion can effectively diffuse the light from the light source such as lighting up and deliver the light over a wide range.
- the optical filter and the light diffusion section may be provided on the light exit side of the illumination. If necessary, a cover may be provided on the outermost part.
- a lighting device is, for example, a device that illuminates a room.
- the lighting device may emit white, neutral white, or any other color from blue to red. It may have a dimming circuit to dim them.
- the lighting device may have the organic light emitting device of the present invention and a power supply circuit connected thereto.
- a power supply circuit is a circuit that converts an AC voltage into a DC voltage. Further, white has a color temperature of 4200K, and neutral white has a color temperature of 5000K.
- the lighting device may have color filters.
- the lighting device according to the present embodiment may have a heat dissipation section.
- the heat radiating part is for radiating the heat inside the device to the outside of the device, and may be made of metal, liquid silicon, or the like, which has a high specific heat.
- FIG. 12B is a schematic diagram of an automobile, which is an example of a moving body according to this embodiment.
- the automobile has a tail lamp, which is an example of a lamp.
- the automobile 1500 may have a tail lamp 1501, and may be configured to turn on the tail lamp when a brake operation or the like is performed.
- the tail lamp 1501 may have the organic light emitting device according to this embodiment.
- the tail lamp may have a protective member that protects the organic EL element.
- the protective member may be made of any material as long as it has a certain degree of strength and is transparent, but is preferably made of polycarbonate or the like. A furandicarboxylic acid derivative, an acrylonitrile derivative, or the like may be mixed with the polycarbonate.
- a car 1500 may have a body 1503 and a window 1502 attached thereto.
- the window may be a transparent display unless it is a window for checking the front and rear of the automobile.
- the transparent display may comprise an organic light emitting device according to the present embodiments. In this case, constituent materials such as electrodes of the organic light-emitting element are made of transparent members.
- a mobile object may be a ship, an aircraft, a drone, or the like.
- the moving body may have a body and a lamp provided on the body.
- the lighting device may emit light to indicate the position of the aircraft.
- the lamp has the organic light-emitting element according to this embodiment.
- FIGS. 13A and 13B are examples of wearable devices to which the light emitting device according to one embodiment of the present invention is applied, and are schematic diagrams of eyeglass-type display devices.
- the display device can be applied to systems that can be worn as wearable devices such as smart glasses, HMDs, and smart contacts.
- An imaging display device used in such an application may include an imaging device capable of photoelectrically converting visible light and a display device capable of emitting visible light.
- FIG. 13A illustrates glasses 1600 (smart glasses) according to one application example.
- An imaging device 1602 such as a CMOS sensor or SPAD is provided on the surface side of lenses 1601 of spectacles 1600 . Further, the display device of each embodiment described above is provided on the rear surface side of the lens 1601 .
- the spectacles 1600 further include a control device 1603 .
- the control device 1603 functions as a power supply that supplies power to the imaging device 1602 and the display device according to each embodiment. Also, the control device 1603 controls operations of the imaging device 1602 and the display device.
- the lens 1601 is formed with an optical system for condensing light onto the imaging device 1602 .
- FIG. 13B illustrates glasses 1610 (smart glasses) according to one application.
- the glasses 1610 have a control device 1612, and the control device 1612 is equipped with an imaging device corresponding to the imaging device 1602 and a display device.
- An imaging device in the control device 1612 and an optical system for projecting light emitted from the display device are formed in the lens 1611 , and an image is projected onto the lens 1611 .
- the control device 1612 functions as a power source that supplies power to the imaging device and the display device, and controls the operation of the imaging device and the display device.
- the control device may have a line-of-sight detection unit that detects the line of sight of the wearer. Infrared rays may be used for line-of-sight detection.
- the infrared light emitting section emits infrared light to the eyeballs of the user who is gazing at the display image.
- a captured image of the eyeball is obtained by detecting reflected light of the emitted infrared light from the eyeball by an imaging unit having a light receiving element.
- the user's line of sight to the displayed image is detected from the captured image of the eyeball obtained by capturing infrared light.
- Any known method can be applied to line-of-sight detection using captured images of eyeballs.
- line-of-sight detection processing is performed based on the pupillary corneal reflection method.
- the user's line of sight is detected by calculating a line of sight vector representing the orientation (rotational angle) of the eyeball based on the pupil image and the Purkinje image included in the captured image of the eyeball using the pupillary corneal reflection method. be.
- a display device may have an imaging device having a light-receiving element, and may control a display image of the display device based on user's line-of-sight information from the imaging device.
- the display device determines, based on the line-of-sight information, a first visual field area that the user gazes at, and a second visual field area other than the first visual field area.
- the first viewing area and the second viewing area may be determined by the control device of the display device, or may be determined by an external control device.
- the display resolution of the first viewing area may be controlled to be higher than the display resolution of the second viewing area. That is, the resolution of the second viewing area may be lower than that of the first viewing area.
- the display area has a first display area and a second display area different from the first display area. is determined the region where is high.
- the first viewing area and the second viewing area may be determined by the control device of the display device, or may be determined by an external control device.
- the resolution of areas with high priority may be controlled to be higher than the resolution of areas other than areas with high priority. In other words, the resolution of areas with relatively low priority may be lowered.
- AI may be used to determine the first field of view area and areas with high priority.
- the AI is a model configured to estimate the angle of the line of sight from the eyeball image and the distance to the object ahead of the line of sight, using the image of the eyeball and the direction in which the eyeball of the image was actually viewed as training data. It can be.
- the AI program may be possessed by the display device, the imaging device, or the external device. If the external device has it, it is communicated to the display device via communication.
- display control When display control is performed based on visual recognition detection, it can be preferably applied to smart glasses that further have an imaging device that captures an image of the outside. Smart glasses can display captured external information in real time.
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Abstract
本開示は、主面を有する基板、第一の光または第二の光を発する第一乃至第四の発光素子、第一乃至第四のレンズ、を有する発光装置であって、第一の光と、第二の光とで、発光領域の大きさと、レンズの相対位置との関係が異なることで、視野角による色ずれを低減した、発光装置を提供する。
Description
本発明は、マイクロレンズ等の光学部材を有する発光装置、表示装置、撮像装置、及び電子機器に関する。
有機発光素子は、第一電極と第二電極と、その間に配置されている有機化合物層を有する素子であり、第一電極及び第二電極からキャリアが注入されることで発光する発光デバイスである。有機発光素子は、軽量かつ、フレキシブル化が可能なデバイスであるため、近年、有機発光素子を備える表示装置等が注目されている。この表示装置の高精細化のために、白色発光する有機発光素子とカラーフィルタとを用いる方式(以下、白+CF方式と呼ぶ)が知られている。白+CF方式は、有機層を基板全面に成膜するため、メタルマスクを用いて色ごとに有機層を成膜する方式と比較して、画素サイズや画素間のピッチなど高精細化が比較的容易である。
特許文献1には、有機発光素子を備えた表示装置を光学系とともに用いることが記載されている。
図14は、有機発光装置を光学系とともに使用する場合に、有機発光装置からユーザーの眼球までの光線の概略を示した図である。図14で示すように有機発光装置110を光学レンズ120とともに使用する場合、表示領域の中心部に位置する中心領域では、表示面に対して正面方向に向かう光線を利用する。これに対し、表示領域の外周部に位置する外周領域では表示面に対して斜め方向に向かう光を利用し、眼球130に結像している。
すなわち、外周領域に位置する有機発光素子においては、有機発光素子から出射する角度が広角である光を利用するため、有機発光素子の視野角特性の向上が求められる。特許文献1には光出射部の発光面の中心とカラーフィルタの中心とを相対的にずらして配置することにより視野角特性が向上された表示装置が記載されている。
特許文献2には、この全反射を低減し、広視野角の光を取り出すアウトカップリングコンポーネントを有する表示装置が記載されている。
特許文献1や特許文献2に記載された表示装置は、広視野角の光を表示に利用できる。
しかし、広視野角の光を発している有機発光素子の発光のうち、表示に寄与する光の割合は小さいものであり、かつ、取り出される光の波長に応じて、色度ずれの対応が異なるため、レンズの位置、発光領域の大きさに改善の余地があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、レンズを用いた場合に、視野角による色ずれの低減を色ごとに調整した発光装置を提供することである。
主面を有する基板、前記主面に配された第一の発光素子、第二の発光素子、第三の発光素子、第四の発光素子、前記第一の発光素子の発光が入射する第一のレンズ、前記第二の発光素子の発光が入射する第二のレンズ、前記第三の発光素子の発光が入射する第三のレンズ、前記第四の発光素子の発光が入射する第四のレンズ、を有し、前記第一の発光素子及び前記第二の発光素子は、第一の光を発し、前記第三の発光素子及び前記第四の発光素子は、前記第一の光と異なる波長である第二の光を発する発光装置であって、
前記主面に垂直な断面において、前記第二の発光素子の発光領域の中点と前記第二のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離が、前記第一の発光素子の発光領域の中点と前記第一のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離よりも大きく、前記第四の発光素子の発光領域の中点と前記第四のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離が、前記第三の発光素子の発光領域の中点と前記第三のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離よりも大きく、前記第二の発光素子の発光領域の中点と前記第二のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離と、前記第一の発光素子の発光領域の中点と前記第一のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離との差が、前記第四の発光素子の発光領域の中点と前記第四のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離と、前記第三の発光素子の発光領域の中点と前記第三のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離との差以下であり、前記第二の発光素子の発光領域の大きさが、前記第一の発光素子の発光領域の大きさ以下であり、前記第四の発光素子の発光領域の大きさが、前記第三の発光素子の発光領域の大きさよりも小さく、前記第二の発光素子の発光領域の大きさと前記第一の発光素子の発光領域の大きさの差が、前記第四の発光素子の発光領域の大きさと前記第三の発光素子の発光領域の大きさの差以下であることを特徴とする発光装置を提供する。
前記主面に垂直な断面において、前記第二の発光素子の発光領域の中点と前記第二のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離が、前記第一の発光素子の発光領域の中点と前記第一のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離よりも大きく、前記第四の発光素子の発光領域の中点と前記第四のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離が、前記第三の発光素子の発光領域の中点と前記第三のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離よりも大きく、前記第二の発光素子の発光領域の中点と前記第二のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離と、前記第一の発光素子の発光領域の中点と前記第一のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離との差が、前記第四の発光素子の発光領域の中点と前記第四のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離と、前記第三の発光素子の発光領域の中点と前記第三のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離との差以下であり、前記第二の発光素子の発光領域の大きさが、前記第一の発光素子の発光領域の大きさ以下であり、前記第四の発光素子の発光領域の大きさが、前記第三の発光素子の発光領域の大きさよりも小さく、前記第二の発光素子の発光領域の大きさと前記第一の発光素子の発光領域の大きさの差が、前記第四の発光素子の発光領域の大きさと前記第三の発光素子の発光領域の大きさの差以下であることを特徴とする発光装置を提供する。
本発明によれば、レンズを用いた場合に、視野角による色ずれの低減を色ごとに調整した発光装置を提供できる。
本発明の実施形態に係る発光装置は、主面を有する基板、前記主面に配された第一の発光素子、第二の発光素子、第三の発光素子、第四の発光素子、前記第一の発光素子の発光が入射する第一のレンズ、前記第二の発光素子の発光が入射する第二のレンズ、前記第三の発光素子の発光が入射する第三のレンズ、前記第四の発光素子の発光が入射する第四のレンズ、を有し、前記第一の発光素子の発光領域を規定する第一の絶縁層、前記第二の発光素子の発光領域を規定する第二の絶縁層、前記第三の発光素子の発光領域を規定する第三の絶縁層、前記第四の発光素子の発光領域を規定する第四の絶縁層、を有し、前記第一の発光素子及び前記第二の発光素子は、蛍光である第一の光を発し、前記第三の発光素子及び前記第四の発光素子は、前記第一の光と異なる波長かつ、燐光である第二の光を発する発光装置であって、
前記主面に垂直な断面において、前記第二の発光素子の発光領域の中点と前記第二のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離が、前記第一の発光素子の発光領域の中点と前記第一のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離よりも大きく、前記第四の発光素子の発光領域の中点と前記第四のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離が、前記第三の発光素子の発光領域の中点と前記第三のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離よりも大きく、前記第二の発光素子の発光領域の中点と前記第二のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離と、前記第一の発光素子の発光領域の中点と前記第一のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離との差が、前記第四の発光素子の発光領域の中点と前記第四のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離と、前記第三の発光素子の発光領域の中点と前記第三のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離との差以下であり、前記第二の発光素子の発光領域の大きさが、前記第一の発光素子の発光領域の大きさ以下であり、前記第四の発光素子の発光領域の大きさが、前記第三の発光素子の発光領域の大きさよりも小さく、前記第二の発光素子の発光領域の大きさと前記第一の発光素子の発光領域の大きさの差が、前記第四の発光素子の発光領域の大きさと前記第三の発光素子の発光領域の大きさの差以下であることを特徴とする。
前記主面に垂直な断面において、前記第二の発光素子の発光領域の中点と前記第二のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離が、前記第一の発光素子の発光領域の中点と前記第一のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離よりも大きく、前記第四の発光素子の発光領域の中点と前記第四のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離が、前記第三の発光素子の発光領域の中点と前記第三のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離よりも大きく、前記第二の発光素子の発光領域の中点と前記第二のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離と、前記第一の発光素子の発光領域の中点と前記第一のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離との差が、前記第四の発光素子の発光領域の中点と前記第四のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離と、前記第三の発光素子の発光領域の中点と前記第三のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離との差以下であり、前記第二の発光素子の発光領域の大きさが、前記第一の発光素子の発光領域の大きさ以下であり、前記第四の発光素子の発光領域の大きさが、前記第三の発光素子の発光領域の大きさよりも小さく、前記第二の発光素子の発光領域の大きさと前記第一の発光素子の発光領域の大きさの差が、前記第四の発光素子の発光領域の大きさと前記第三の発光素子の発光領域の大きさの差以下であることを特徴とする。
前記第二の発光素子の発光領域が、前記第一の発光素子の発光領域よりも小さく、前記第四の発光素子の発光領域が、前記第三の発光素子の発光領域よりも小さい構成であってよい。また、前記第四の発光素子の発光領域が、前記第二の発光素子の発光領域よりも小さい構成であってよい。
第二の発光素子及び第四の発光素子は、表示装置の広角に向かって出射する光を発する発光素子であってよい。第二の発光素子及び第四の発光素子においては、広角の光を出射するためにレンズが第一の発光素子に比べて、ずれて配置されている。
この場合、第二の発光素子及び第四の発光素子が、表示装置の発光に寄与する割合は、第一の発光素子及び第三の発光素子に比べて小さい。第一の発光素子及び第三の発光素子の発光は、全体が表示装置の発光に寄与するのに対して、第二の発光素子及び第四の発光素子の発光は、一部のみが表示装置の発光に寄与しているからである。
第二の発光素子において、寄与していない発光分の電力を低減するために、第二の発光素子及び第四の発光素子は、発光領域が、第一の発光素子及び第三の発光素子よりも小さい。発光領域が小さい分、素子としての発光量は小さくなるものの、表示装置の発光に寄与する割合は増加する。その結果、表示装置の消費電力は低減される。第四の発光素子の発光領域が第三の発光素子の発光領域よりも小さい場合、第一の発光素子の発光領域と第二の発光素子の発光領域は同じ大きさであってもよい。第四の発光素子の発光領域が第三の発光素子の発光領域に比べて小さくなっているので、消費電力が低減されているからである。
第一の発光素子、第二の発光素子は、蛍光である第一の光を発光している。第三の発光素子、第四の発光素子は、第一の光とは異なる波長の第二の光を発光している。第二の光は燐光である。波長が異なるため、第一、第二の発光素子における発光領域の大きさの差と、第三、第四の発光素子における発光領域の大きさの差が異なる。第一の光の波長が第二の光の波長よりも短波長であってよく、第一の光が青色発光であり、第二の光が緑色発光であってよい。
また、第一の発光素子の発光が第一のレンズに入射する量に比べて第二の発光素子の発光が第二のレンズに入射する量が少なくてよい。第二のレンズのレンズ効率が、第一のレンズのレンズ効率よりも小さいということもできる。第一のレンズのレンズ効率は、第一の発光領域が発した光量のうち、第一のレンズに入射した光量の比率である。レンズ効率は、発光領域とレンズとの相対位置を変化させることで、調整することができる。レンズの位置が決まる場合、レンズ効率が高い発光領域の位置が決まる。レンズ効率が高い位置をスイートスポットと呼ぶことができる。
本明細書において、レンズは発光装置の光取り出し側に設けられてよく、レンズの凸方向は光取り出し側を指してよい。発光装置が発光素子の下部電極側、上部電極側の双方から光を出射する場合には、いずれの方向も光取り出し側ということができる。
本明細書において、レンズは、いわゆるマイクロレンズをはじめとする、光学部材であってよい。またレンズ形状は球面でも非球面でもよい。さらレンズの中心から半径方向外側に向かって屈折率が変化する屈折率分布レンズ、もしくは高屈折率材料と低屈折率材料のリング状のパターンを粗密に配置するいわゆるデジタルマイクロレンズであってもよい。
以下、図面を参照して実施形態を説明する。なお、以下の実施形態は本発明を限定するものでない。実施形態には複数の構成が記載されているが、これらの複数の構成の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の構成は任意に組み合わせられてもよい。図面においては、同一もしくは同様の構成に同一の符号を付し、重複する説明は省略することがある。
[実施形態1]
図1A~図1Cは、本発明に係る発光装置の第一の発光素子及び第三の発光素子の一例を表す図である。図1Aは第一の発光素子及び第三の発光素子の断面図であり、図1Bは、図1Aの第一の発光素子及び第三の発光素子の平面図である。本実施形態においては、第一の発光素子の平面図と第三の発光素子の平面図とは、第一の発光素子は第一の色を発し、第三の発光素子は第一とは異なる第二の色を発することを除いて、同じなので、第一の発光素子、第三の発光素子を1つの平面図で示す。
図1A~図1Cは、本発明に係る発光装置の第一の発光素子及び第三の発光素子の一例を表す図である。図1Aは第一の発光素子及び第三の発光素子の断面図であり、図1Bは、図1Aの第一の発光素子及び第三の発光素子の平面図である。本実施形態においては、第一の発光素子の平面図と第三の発光素子の平面図とは、第一の発光素子は第一の色を発し、第三の発光素子は第一とは異なる第二の色を発することを除いて、同じなので、第一の発光素子、第三の発光素子を1つの平面図で示す。
図1Aの発光装置は、基板100の上に下部電極101、発光層を含む機能層102、上部電極103、保護層104、平坦化膜105、マイクロレンズ106、下部電極の両端を覆う絶縁層107で構成されている。絶縁層は、画素分離膜やバンクとも呼ばれる。平坦化層は、樹脂で構成される場合には樹脂層と呼ばれてもよい。図1Aの断面図は、基板の主面に垂直な断面である。図1Bの平面図は、基板の主面に垂直な方向から観察した平面図である。
下部電極の端は絶縁層107が接して覆っている。下部電極のうち絶縁層が接していない部分は機能層が接してよい。下部電極と機能層とが接している領域が、下部電極と上部電極との間に電界を印加することで発光する発光領域108aである。
発光領域は、電界印加時に発光していることを図1Bと同じ方向から観察することで特定されてもよい。また、発光領域は、図1A~図1Cにおいて下部電極の左側の端を覆っている第一の絶縁層の端から、下部電極の右側の端を覆っている第二の絶縁層の端までの距離を測定することで特定されてもよい。絶縁層の端は絶縁層と下部電極との接点であってよい。
図1Bにおいては、発光領域108aが絶縁層107に囲まれている。本実施形態においては、発光領域は六角形であるが、他の形状であってよい。例えば、図1Cでは、円形の例が示される。発光領域の形状は他にも楕円形であっても、長方形のRGB発光領域を並べて発光させる、ストライプ配置であってもよい。
図2A~図2Cは、本発明に係る発光装置の第一の色を発する第二の発光素子を表す図である。図2Aは、第二の発光素子の断面図であり、図2Bは、図2Aの第二の発光素子の平面図である。断面図及び平面図は、図1A~図1Cと同様である。図2Cには、円形の例示が示される。第四の発光素子についても同様の構成である。
第二の発光素子は、第一の発光素子と同様の構成を有する。基板の主面と平行な方向において、第二の発光素子における、発光領域108bの中点とマイクロレンズ106の頂点との距離は、第一の発光素子における発光領域108aの中点とマイクロレンズ106の頂点との距離よりも大きい。第一の発光素子におけるマイクロレンズの位置が正位置とすると、第二の発光素子におけるマイクロレンズの位置がずれているということもできる。
マイクロレンズ106の頂点とは、凸レンズの場合は、基板の主面に垂直な平面において、当該主面から最も遠い位置である。凹レンズの場合は基板の主面に垂直な平面において、当該主面から最も近い位置である。レンズの頂点は、基板の主面に平行な断面におけるレンズの中心ということもできる。
第二の発光素子の発光領域108bは、第一の発光素子の発光領域108aよりも小さい。すなわち、図2Aにおける108bは、図1Aにおける108aよりも線分として短い。これは機能層が下部電極に接している面積が小さいということもできる。
このようにして、第二の発光素子の発光領域を小さくすることで、消費電力を低減する。
一方、図2Bで発光領域108bの一形態を表している。本実施形態において、108bは、108aに比べて、紙面上左右の2辺が六角形の内側に配されている。すなわち、第二の発光素子の発光領域が、六角形であり、六角形の少なくとも1辺は、第一の発光素子の発光領域に比べて、六角形の内側に配されている。そして、この六角形の2辺は、六角形の辺のうち、互いに他と最も離れている辺の組である。
本実施形態においては、六角形のうち2辺が、108aに比べて、六角形の内側に配されているが、多角形の少なくとも1辺が、第一の発光素子の発光領域108aに比べて、多角形の内側に配されていればよい。
図3は、比較形態を表す断面図である。本形態においては、第二の発光素子の発光領域と光学部材との位置関係が第一の発光素子の位置関係と異なるが、第二の発光素子の発光領域が、第一の発光素子の発光領域と同じ大きさである。第二の発光素子における光学部材の位置関係が第一の発光素子と異なることは光学部材がずれているとってもよい。光学部材がずれている方向は、発光層からの発光を曲げたい方向であってよい。
図3のように、発光領域108aの端部からの光は斜め方向に曲がりにくい。一方、発光領域108aの中心部の光は斜め方向に光を曲げやすい。
図の左側へ向かう光、すなわち、図において、「〇」と記載されている光が、表示装置の発光に寄与する光である。図の左側を表示領域の外周側とすると、表示領域の外周部に位置する外周領域では表示面に対して斜め方向に向かう光を利用する。それ以外の光、すなわち、図において、「×」と記載されている光、は表示装置の発光に寄与しない光である。そのため、実施形態1であげた、図1A~図1C及び図2A~図2Cの形態ように斜め方向に光を曲げることができる領域のみ発光させることで光利用効率を上げ、低消費電力の発光装置が提供できる。
なお、表示装置の外周領域において、表示面に対して斜め方向に向かう光を利用する表示装置は、表示部と、光学系を有していて、光学系を通してユーザーが表示部を視認する表示装置である場合が多い。このような表示装置の形態においては、利用しない光を発光させないことは、以下のようなさらなる効果がある。例えば、図14の光学レンズ120に、利用しない光が入ると迷光となり、表示の品質を落とす可能性がある。上記実施形態においては、表示に寄与しない光を発光させないため迷光を低減する効果もある。またこの効果は第一の光、第二の光において、異なるので、第一の光を発する発光素子と、第二の光を発する発光素子における発光領域の大きさの変化が異なっている。
このようにして、表示装置の発光に対して、寄与が小さい発光領域は、第二の発光素子のように、発光領域を小さくすることができる。
本実施形態によれば、第二の発光素子の発光、第四の発光素子の発光が効率よく、表示装置の発光に寄与するため、消費電力を低減することができる。
本実施形態では、第一の色の輝度の視野角依存性と、第一の色とは異なる第二の色の輝度の視野角依存性の差が小さくなるように第四の発光素子の発光領域を第二の発光素子の発光領域よりも小さなっている。
このようにして、第三の発光素子の表示装置の正面方向に向かって出射する光の強度に対する第四の発光素子の表示装置の広角に向かって出射する光の強度と、第一の発光素子の表示装置の正面方向に向かって出射する光の強度に対する第二の発光素子の表示装置の広角に向かって出射する光の強度の差が小さくなる。すなわち、消費電力と視野角による色ずれを低減した発光装置が提供できる。
[実施形態2]
図4A、図4Bは、本発明の一実施形態に係る発光装置の一例を表す図である。図4Aは、発光装置を図1Bと同じように基板の主面に垂直な方向からの平面視した図である。表示領域200は、複数の発光素子を有している。中心部A’と外周部Aとを用いて、発光領域とマイクロレンズとの位置関係を説明する。
図4A、図4Bは、本発明の一実施形態に係る発光装置の一例を表す図である。図4Aは、発光装置を図1Bと同じように基板の主面に垂直な方向からの平面視した図である。表示領域200は、複数の発光素子を有している。中心部A’と外周部Aとを用いて、発光領域とマイクロレンズとの位置関係を説明する。
図4Bは、図4AのA-A’を通る直線における断面図の一部である。断面においては、発光素子の一部が省略されている。A’からAに向かうにつれて、マイクロレンズ106と、第一の色を発する発光領域108、第二の色を発する発光領域109との位置関係が変化している。具体的には、発光領域108aと108aの直上のマイクロレンズ106との位置関係を基準とすると、発光領域108bと108bの直上のマイクロレンズとの位置関係は、マイクロレンズずらし量300a分、図中左方向に相対的にマイクロレンズがずれている。そして、発光領域108bは、発光領域108aよりも小さい。同様にして、発光領域108cは、発光領域108bよりも小さく、発光領域108cの直上のマイクロレンズは、300b分、相対的にずれている。さらに発光領域108dは、発光領域108cよりも小さく、発光領域108dの直上のマイクロレンズは、300c分、相対的にずれている。同様にして、109a乃至109dの順に発光領域が小さい発光素子が記載されている。
108aと108bとの間に配置されている発光素子は、108aと同じ大きさ、108bと同じ大きさ、108aより小さく、108bより大きくてよい。108aと108bとの間に配置されている複数の発光素子は、108aに近づくにつれて発光領域が大きくなり、108bに近づくにつれて発光領域が小さくなってよい。第二の色を発する第三の発光素子、第四の発光素子を含む109についても同様である。
表示領域の中心部A’から外周部Aに向かうほど連続的にマイクロレンズのずれが大きくなる形態であってよいし、段階的にマイクロレンズのずれが大きくなる形態であってよい。このように連続的または段階的に発光領域が小さくなることで、表示領域において表示装置の発光に寄与しない光を低減できる。さらに第二の色を発する発光素子の発光領域109が、第一の色を発する発光素子の発光領域108よりも小さくすることで、色ごとの輝度の視野角特性の違いが低減できる。
ここで、発光素子は、例えば、図4Aにおいて、A’よりもAに近い発光素子が、外側の素子である。またA’からより遠い発光素子が外側の発光素子であるといえる。
すなわち、本実施形態に係る発光装置は、連続的にマイクロレンズと発光領域とのずれが大きくなる発光装置であってよい。具体的には、本実施形態に係る発光装置は主面を有する基板、第一、第二、第三、第四の発光素子、第一の発光素子の発光が入射する第一のレンズ、第二の発光素子の発光が入射する第二のレンズ、第三の発光素子の発光が入射する第三のレンズ、第四の発光素子の発光が入射する第四のレンズ、を有する。本実施形態に係る発光装置は主面に垂直な断面において、第二の発光素子の発光領域の中点と第二のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離が、前記第一の発光素子の発光領域の中点と前記第一のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離よりも大きく、第四の発光素子の発光領域の中点と第四のレンズの頂点との主面に平行な方向における距離が、第三の発光素子の発光領域の中点と第三のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離よりも大きい。一方、第二の発光素子の発光領域の中点と第二のレンズの頂点との主面に平行な方向における距離と、第一の発光素子の発光領域の中点と第一のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離との差が、第四の発光素子の発光領域の中点と第四のレンズの頂点との主面に平行な方向における距離と、第三の発光素子の発光領域の中点と第三のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離との差以下である。さらに、第二の発光素子の発光領域が、第一の発光素子の発光領域よりも小さく、第四の発光素子の発光領域が、第三の発光素子の発光領域よりも小さく、第四の発光素子の発光領域が、第二の発光素子の発光領域よりも小さい。第一、第二の発光素子は、第一の光を発し、第三、第四の発光素子は、第一の光と異なる波長である第二の光を発する。第二の光は第一の光と異なる色であるということができる。
また、第二の発光素子の発光領域の中点と第二のレンズの頂点との主面に平行な方向における距離と、第一の発光素子の発光領域の中点と第一のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離と、の差が、第四の発光素子の発光領域の中点と第四のレンズの頂点との主面に平行な方向における距離と、第三の発光素子の発光領域の中点と第三のレンズの頂点との主面に平行な方向における距離と、の差と、等しくてよい。
本実施形態における、発光素子108aと108bとの間に配置されている発光素子を第五の発光素子と表現することもできる。すなわち、第一の発光素子と第二の発光素子の間に配され、第二の発光素子に隣接する第五の発光素子、第五の発光素子の発光が入射する第五のレンズをさらに有する。本実施形態に係る発光装置は主面に垂直な断面において、第五の発光素子の発光領域の中点と第五のレンズの頂点との主面に平行な方向における距離が、第二の発光素子の発光領域の中点と第二のレンズの頂点との主面に平行な方向における距離と等しいということができる。
この場合、第五の発光素子の発光領域の大きさと、第二の発光素子の発光領域の大きさと、の差は、第二の発光素子の発光領域の大きさと、第一の発光領域の大きさと、の差よりも小さくてよく、より具体的には、第五の発光素子の発光領域の大きさは、第二の発光素子の発光領域の大きさと同じであってよい。
108bよりも基板の外側に配される発光素子、具体的には、108bと108cとの間に配置されている発光素子は、第六の発光素子と呼ぶことができる。すなわち、発光装置は第二の発光素子に隣接する第六の発光素子、第六の発光素子の発光が入射する第六のレンズを有し、第二の発光素子が第一の発光素子と第六の発光素子の間に配されている。そして、主面に垂直な断面において、第六の発光素子の発光領域の中点と第六のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離が、第二の発光素子の発光領域の中点と第二のレンズの頂点との主面に平行な方向における距離よりも大きくてよい。
この場合、第六の発光素子の発光領域は、第二の発光素子の発光領域よりも小さくてよい。
第一の光を発する発光素子において、上記の関係にあるように、第二の光を発する発光素子においても、第七の発光素子、第八の発光素子を設けることができる。すなわち、第三の発光素子と前記第四の発光素子の間に配され、第四の発光素子に隣接する第七の発光素子、第七の発光素子の発光が入射する第七のレンズを有する形態であってよい。本実施形態に係る発光装置は、主面に垂直な断面において、第七の発光素子の発光領域の中点と第七のレンズの頂点との主面に平行な方向における距離が、第四の発光素子の発光領域の中点と第七のレンズの頂点との主面に平行な方向における距離と等しくてよい。
この場合、第七の発光素子の発光領域の大きさと、第四の発光素子の発光領域の大きさと、の差は、第四の発光素子の発光領域の大きさと、第三の発光領域の大きさと、の差よりも小さくてよい。
一方で、本実施形態に係る発光装置は、第四の発光素子に隣接する第八の発光素子、第八の発光素子の発光が入射する第八のレンズを有し、第四の発光素子が第三の発光素子と第八の発光素子の間に配されている。本実施形態に係る発光装置は、主面に垂直な断面において、第八の発光素子の発光領域の中点と第八のレンズの頂点との主面に平行な方向における距離が、第四の発光素子の発光領域の中点と第四のレンズの頂点との主面に平行な方向における距離よりも大きくてよい。
この場合、第八の発光素子の発光領域は、第四の発光素子の発光領域よりも小さい形態であってよい。
一方で、本実施形態に係る発光装置は、連続的にマイクロレンズのずれが大きくなる形態であってよい。すなわち、第一の発光素子と第二の発光素子の間に配され、第二の発光素子に隣接する第五の発光素子、第五の発光素子の発光が入射する第五のレンズを有する。本実施形態に係る発光装置は、主面に垂直な断面において、第五の発光素子の発光領域の中点と第五のレンズの頂点との主面に平行な方向における距離が、第二の発光素子の発光領域の中点と前記第二のレンズの頂点との主面に平行な方向における距離よりも小さくてよい。そして、主面に垂直な断面において、第五の発光素子の発光領域の中点と第五のレンズの頂点との主面に平行な方向における距離が、第一の発光素子の発光領域の中点と第一のレンズの頂点との主面に平行な方向における距離よりも大きくてよい。
この場合、第五の発光素子の発光領域は、第二の発光素子の発光領域よりも大きく、かつ、第一の発光素子の発光領域よりも小さい。
一方で、本実施形態に係る発光装置は、第二の発光素子に隣接する第六の発光素子、第六の発光素子の発光が入射する第六のレンズを有し、第二の発光素子が前記第一の発光素子と第六の発光素子の間に配されている。本実施形態に係る発光装置は、主面に垂直な断面において、第六の発光素子の発光領域の中点と第六のレンズの頂点との主面に平行な方向における距離が、第二の発光素子の発光領域の中点と第二のレンズの頂点との主面に平行な方向における距離よりも大きくてよい。
この場合、第六の発光素子の発光領域は、第二の発光素子の発光領域よりも小さい。
第二の光を発する発光素子においては、第三の発光素子と第四の発光素子の間に配され、第四の発光素子に隣接する第七の発光素子、第七の発光素子の発光が入射する第七のレンズを有する。主面に垂直な断面において、第七の発光素子の発光領域の中点と第七のレンズの頂点との主面に平行な方向における距離が、第四の発光素子の発光領域の中点と第四のレンズの頂点との主面に平行な方向における距離よりも小さい。主面に垂直な断面において、第七の発光素子の発光領域の中点と第七のレンズの頂点との主面に平行な方向における距離が、第三の発光素子の発光領域の中点と前記第三のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離よりも大きい。
この場合、第七の発光素子の発光領域は、第三の発光素子の発光領域よりも小さく、かつ第四の発光素子の発光領域よりも大きい。
[本実施形態に係る色ずれ低減効果]
図5A、図5Bは発光装置内の表示領域の位置による三刺激値を規格化したグラフである。縦軸は三刺激値を表し、横軸はパネル位置を表す。図5Aは第二の色を発する発光素子の発光領域109が、第一の色を発する発光素子の発光領域108より小さい場合の三刺激値を規格化したグラフである。表示領域の外周部、パネル右端、パネル左端においても三刺激値の差が低減されている。すなわち、色ずれが低減されている。第二の色を発する発光素子の発光領域109が第一の色を発する発光素子の発光領域108より小さいことで、色ごとの視野角特性の違いが低減されて、表示面内の色ごとの輝度の差が低減される。
図5A、図5Bは発光装置内の表示領域の位置による三刺激値を規格化したグラフである。縦軸は三刺激値を表し、横軸はパネル位置を表す。図5Aは第二の色を発する発光素子の発光領域109が、第一の色を発する発光素子の発光領域108より小さい場合の三刺激値を規格化したグラフである。表示領域の外周部、パネル右端、パネル左端においても三刺激値の差が低減されている。すなわち、色ずれが低減されている。第二の色を発する発光素子の発光領域109が第一の色を発する発光素子の発光領域108より小さいことで、色ごとの視野角特性の違いが低減されて、表示面内の色ごとの輝度の差が低減される。
一方、図5Bは第二の色を発する発光素子の発光領域109と、第一の色を発する発光素子の発光領域108が同じ大きさのときの三刺激値を規格化したグラフである。表示領域の外周部、パネル右端、パネル左端において三刺激値に差がでている。すなわち、色ずれが低減できない。表示領域の中心部に位置する中心領域では、表示面に対して正面方向に向かう光線を利用する。これに対し、表示領域の外周部に位置する外周領域では表示面に対して斜め方向に向かう光を利用している。色ごとの視野角特性の違いにより、色ごとの輝度が表示面内で違いがある。
[実施形態3]
図6は、本発明の一実施形態に係る発光装置の断面模式図である。実施形態1に加えて、平坦化層105上にカラーフィルタ110a乃至cが配されている。カラーフィルタ110a乃至cをそれぞれ含む画素を副画素とし、3つの副画素を一つの主画素と見なすことが可能である。副画素はRGBに限られず、例えば、白色発光素子、黄色発光素子を設けてもよい。白色発光素子の場合には、カラーフィルタは透明のフィルタが用いられてもよいし、フィルタを設けなくてもよい。副画素は、赤、緑、青の3種の色が特に好ましく、これら副画素の加法混色によりフルカラーの表示が可能となる。
図6は、本発明の一実施形態に係る発光装置の断面模式図である。実施形態1に加えて、平坦化層105上にカラーフィルタ110a乃至cが配されている。カラーフィルタ110a乃至cをそれぞれ含む画素を副画素とし、3つの副画素を一つの主画素と見なすことが可能である。副画素はRGBに限られず、例えば、白色発光素子、黄色発光素子を設けてもよい。白色発光素子の場合には、カラーフィルタは透明のフィルタが用いられてもよいし、フィルタを設けなくてもよい。副画素は、赤、緑、青の3種の色が特に好ましく、これら副画素の加法混色によりフルカラーの表示が可能となる。
副画素の平面配列は、ストライブ配列、スクエア配列、デルタ配列、ベイヤー配列のいずれの方式でもよい。また主画素をマトリクス状に配置することにより、高画素数の表示装置が可能となる。
カラーフィルタ110a乃至cもマイクロレンズ106と同様に発光領域108bの中心からずれて配置されている。このときマイクロレンズ106の頂点Bと、発光領域の第一発光素子側の端部B’を結ぶ線上にカラーフィルタ110bがあってよい。
またマイクロレンズの端部Cと、発光領域の端部C’を結ぶ線上にカラーフィルタ110bがある。発光領域108bの直上のマイクロレンズの頂点と、発光領域108bの隣の発光領域とを結ぶ線分上には、少なくとも2種類のカラーフィルタが配置されてよい。隣の発光領域からの発光は、意図しないマイクロレンズから出射されることを低減するためである。
発光領域108bから出射する光がカラーフィルタ110bを通り、マイクロレンズ106で斜め方向に光を曲げることができ、他の副画素のカラーフィルタ110a、110cを通らないため色純度を高くすることができる。
[本実施形態に係るマイクロレンズの設計]
図7は第一の色を発する発光素子の発光領域108、第二の色を発する発光素子の109とマイクロレンズ106の関係を表した断面図である。
図7は第一の色を発する発光素子の発光領域108、第二の色を発する発光素子の109とマイクロレンズ106の関係を表した断面図である。
図7には高さをh、半径をr、屈折率nのマイクロレンズ106が形成されている。
第一の色を発する発光素子の発光領域108から角度θ1で光が出射され、マイクロレンズ106の点Aによってθ2の角度に光が曲げられている。このときの点Aにおけるマイクロレンズの接線に対する傾きを角度αとする。スネルの法則により、以下の式(1)が成り立つ。なお、図中では、α+θ1をβとして記載している箇所がある。
1×sin(θ2+α)=n×sin(α+θ1)・・・(1)
1×sin(θ2+α)=n×sin(α+θ1)・・・(1)
式(1)をθ1について解くと、θ1は式(2)となる。
θ1=sin-1{sin(θ2+α)/n}-α・・・(2)
θ1=sin-1{sin(θ2+α)/n}-α・・・(2)
マイクロレンズ106の頂点と発光領域108の中心からのずれ量をXshiftとし、発光領域108からマイクロレンズ106までの距離をLとすると、発光領域Xの大きさは次式(3)で表される。
X=r-h×tan(θ1)・・・(3)
X=r-h×tan(θ1)・・・(3)
式(2)と式(3)から、発光領域108の大きさXは式(4)で表される。
X=r-h×tan[sin-1{sin(θ2+α)/n}-α]・・・(4)
X=r-h×tan[sin-1{sin(θ2+α)/n}-α]・・・(4)
このとき、発光領域108から出射される光の角度をθ1と、マイクロレンズ106の頂点と発光領域108の中心からのずれ量をXshiftとの関係は式(5)で表される。
tan―1(Xshift/h+L)>θ1・・・(5)
tan―1(Xshift/h+L)>θ1・・・(5)
波動光学シミュレーションによる計算では、マイクロレンズ106の頂点と第一の色を発する発光素子の発光領域108の中心からのずれ量と、発光領域の開口率が表1の結果となった。第二の色を発する発光素子の発光領域109の中心からのずれ量と、発光領域の開口率は表1より小さい開口率にすることで、視野角による色ずれが低減される。
ただし、実際には、マイクロレンズ106と発光領域108の間にも保護膜104やカラーフィルタ109など他の部材が存在し、誤差を生じる可能性がある。
本実施形態に係る発光装置は、マイクロレンズの頂点と発光領域の中心との距離が小さいほど、開口率が大きい。そして、マイクレンズの頂点と発光領域の中心との距離が小さいほどレンズ効率が小さく、マイクレンズの頂点と発光領域の中心との距離が大きいほどレンズ効率が大きい。レンズ効率とは、任意の角度において、レンズを有さない場合の輝度と、レンズを有する場合の輝度の比である。発光領域の大きさが大きくなる場合にスイートスポットが増えなければ発光に寄与しない領域が増えてレンズ効率は小さくなる。広角の光において、レンズの頂点と、発光領域の中点との距離が大きくなる場合に、スイートスポットから外れればレンズ効率は小さくなる。レンズ効率は、レンズの光軸に対して45度の角度で見積もってよい。
すなわち、本実施形態に係る発光装置は、主面を有する基板、前記主面に配された第一の発光素子、第二の発光素子、第三の発光素子、第四の発光素子、前記第一の発光素子の発光が入射する第一のレンズ、前記第二の発光素子の発光が入射する第二のレンズ、前記第三の発光素子の発光が入射する第三のレンズ、前記第四の発光素子の発光が入射する第四のレンズ、を有し、前記第一の発光素子及び前記第二の発光素子は、第一の光を発し、前記第三の発光素子及び前記第四の発光素子は、前記第一の光と異なる波長である第二の光を発する発光装置であって、前記主面に垂直な断面において、前記第二の発光素子の発光領域の中点と前記第二のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離が、前記第一の発光素子の発光領域の中点と前記第一のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離よりも大きく、前記第四の発光素子の発光領域の中点と前記第四のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離が、前記第三の発光素子の発光領域の中点と前記第三のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離よりも大きく、前記第二の発光素子の発光領域の中点と前記第二のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離と、前記第一の発光素子の発光領域の中点と前記第一のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離との差が、前記第四の発光素子の発光領域の中点と前記第四のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離と、前記第三の発光素子の発光領域の中点と前記第三のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離との差以下であり、第一のレンズは、第二のレンズよりもレンズ効率が小さく、第三のレンズは第四のレンズよりもレンズ効率が小さく、第四のレンズは第二のレンズよりもレンズ効率が小さいということができる。第一の光は、第二の光よりも波長が短くてよい。すなわち、第一の光が青であれば、第二の光は緑、赤であってよい。
[実施形態における他の構成]
[有機発光素子の構成]
有機発光素子は、基板の上に、絶縁層、第一電極、有機化合物層、第二電極を形成して設けられる。陰極の上には、保護層、カラーフィルタ、マイクロレンズ等を設けてよい。カラーフィルタを設ける場合は、保護層との間に平坦化層を設けてよい。平坦化層はアクリル樹脂等で構成することができる。カラーフィルタとマイクロレンズとの間において、平坦化層を設ける場合も同様である。
[有機発光素子の構成]
有機発光素子は、基板の上に、絶縁層、第一電極、有機化合物層、第二電極を形成して設けられる。陰極の上には、保護層、カラーフィルタ、マイクロレンズ等を設けてよい。カラーフィルタを設ける場合は、保護層との間に平坦化層を設けてよい。平坦化層はアクリル樹脂等で構成することができる。カラーフィルタとマイクロレンズとの間において、平坦化層を設ける場合も同様である。
[基板]
基板は、石英、ガラス、シリコンウエハ、樹脂、金属等が挙げられる。また、基板上には、トランジスタなどのスイッチング素子や配線を備え、その上に絶縁層を備えてもよい。絶縁層としては、第一電極との間に配線が形成可能なように、コンタクトホールを形成可能で、かつ接続しない配線との絶縁を確保できれば、材料は問わない。例えば、ポリイミド等の樹脂、酸化シリコン、窒化シリコンなどを用いることができる。
基板は、石英、ガラス、シリコンウエハ、樹脂、金属等が挙げられる。また、基板上には、トランジスタなどのスイッチング素子や配線を備え、その上に絶縁層を備えてもよい。絶縁層としては、第一電極との間に配線が形成可能なように、コンタクトホールを形成可能で、かつ接続しない配線との絶縁を確保できれば、材料は問わない。例えば、ポリイミド等の樹脂、酸化シリコン、窒化シリコンなどを用いることができる。
[電極]
電極は、一対の電極を用いることができる。一対の電極は、陽極と陰極であってよい。有機発光素子が発光する方向に電界を印加する場合に、電位が高い電極が陽極であり、他方が陰極である。また、発光層にホールを供給する電極が陽極であり、電子を供給する電極が陰極であるということもできる。
電極は、一対の電極を用いることができる。一対の電極は、陽極と陰極であってよい。有機発光素子が発光する方向に電界を印加する場合に、電位が高い電極が陽極であり、他方が陰極である。また、発光層にホールを供給する電極が陽極であり、電子を供給する電極が陰極であるということもできる。
陽極の構成材料としては仕事関数がなるべく大きいものが良い。例えば、金、白金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、コバルト、セレン、バナジウム、タングステン、等の金属単体やこれらを含む混合物、あるいはこれらを組み合わせた合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫インジウム(ITO)、酸化亜鉛インジウム等の金属酸化物が使用できる。またポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性ポリマーも使用できる。
これらの電極物質は一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を併用して使用してもよい。また、陽極は一層で構成されていてもよく、複数の層で構成されていてもよい。
反射電極として用いる場合には、例えばクロム、アルミニウム、銀、チタン、タングステン、モリブデン、又はこれらの合金、積層したものなどを用いることができる。上記の材料にて、電極としての役割を有さない、反射膜として機能することも可能である。また、透明電極として用いる場合には、酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム亜鉛などの酸化物透明導電層などを用いることができるが、これらに限定されるものではない。電極の形成には、フォトリソグラフィ技術を用いることができる。
一方、陰極の構成材料としては仕事関数の小さなものがよい。例えばリチウム等のアルカリ金属、カルシウム等のアルカリ土類金属、アルミニウム、チタニウム、マンガン、銀、鉛、クロム等の金属単体またはこれらを含む混合物が挙げられる。あるいはこれら金属単体を組み合わせた合金も使用することができる。例えばマグネシウム-銀、アルミニウム-リチウム、アルミニウム-マグネシウム、銀-銅、亜鉛-銀等が使用できる。酸化錫インジウム(ITO)等の金属酸化物の利用も可能である。これらの電極物質は一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を併用して使用してもよい。また陰極は一層構成でもよく、多層構成でもよい。中でも銀を用いることが好ましく、銀の凝集を低減するため、銀合金とすることがさらに好ましい。銀の凝集が低減できれば、合金の比率は問わない。例えば、銀:他の金属が、1:1、3:1等であってよい。
陰極は、ITOなどの酸化物導電層を使用してトップエミッション素子としてもよいし、アルミニウム(Al)などの反射電極を使用してボトムエミッション素子としてもよいし、特に限定されない。陰極の形成方法としては、特に限定されないが、直流及び交流スパッタリング法などを用いると、膜のカバレッジがよく、抵抗を下げやすいためより好ましい。
[有機化合物層]
有機化合物層は、単層で形成されても、複数層で形成されてもよい。複数層を有する場合には、その機能によって、ホール注入層、ホール輸送層、電子ブロッキング層、発光層、ホールブロッキング層、電子輸送層、電子注入層、と呼ばれてよい。有機化合物層は、主に有機化合物で構成されるが、無機原子、無機化合物を含んでいてもよい。例えば、銅、リチウム、マグネシウム、アルミニウム、イリジウム、白金、モリブデン、亜鉛等を有してよい。有機化合物層は、第一電極と第二電極との間に配置されてよく、第一電極及び第二電極に接して配されてよい。
有機化合物層は、単層で形成されても、複数層で形成されてもよい。複数層を有する場合には、その機能によって、ホール注入層、ホール輸送層、電子ブロッキング層、発光層、ホールブロッキング層、電子輸送層、電子注入層、と呼ばれてよい。有機化合物層は、主に有機化合物で構成されるが、無機原子、無機化合物を含んでいてもよい。例えば、銅、リチウム、マグネシウム、アルミニウム、イリジウム、白金、モリブデン、亜鉛等を有してよい。有機化合物層は、第一電極と第二電極との間に配置されてよく、第一電極及び第二電極に接して配されてよい。
[保護層]
陰極の上に、保護層を設けてもよい。例えば、陰極上に吸湿剤を設けたガラスを接着することで、有機化合物層に対する水等の浸入を低減し、表示不良の発生を低減することができる。また、別の実施形態としては、陰極上に窒化ケイ素等のパッシベーション膜を設け、有機化合物層に対する水等の浸入を低減してもよい。例えば、陰極を形成後に真空を破らずに別のチャンバーに搬送し、CVD法で厚さ2μmの窒化ケイ素膜を形成することで、保護層としてもよい。CVD法の成膜の後で原子堆積法(ALD法)を用いた保護層を設けてもよい。ALD法による膜の材料は限定されないが、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸化アルミニウム等であってよい。ALD法で形成した膜の上に、さらにCVD法で窒化ケイ素を形成してよい。ALD法による膜は、CVD法で形成した膜よりも小さい膜厚であってよい。具体的には、50%以下、さらには、10%以下であってよい。
陰極の上に、保護層を設けてもよい。例えば、陰極上に吸湿剤を設けたガラスを接着することで、有機化合物層に対する水等の浸入を低減し、表示不良の発生を低減することができる。また、別の実施形態としては、陰極上に窒化ケイ素等のパッシベーション膜を設け、有機化合物層に対する水等の浸入を低減してもよい。例えば、陰極を形成後に真空を破らずに別のチャンバーに搬送し、CVD法で厚さ2μmの窒化ケイ素膜を形成することで、保護層としてもよい。CVD法の成膜の後で原子堆積法(ALD法)を用いた保護層を設けてもよい。ALD法による膜の材料は限定されないが、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸化アルミニウム等であってよい。ALD法で形成した膜の上に、さらにCVD法で窒化ケイ素を形成してよい。ALD法による膜は、CVD法で形成した膜よりも小さい膜厚であってよい。具体的には、50%以下、さらには、10%以下であってよい。
[カラーフィルタ]
保護層の上にカラーフィルタを設けてもよい。例えば、有機発光素子のサイズを考慮したカラーフィルタを別の基板上に設け、それと有機発光素子を設けた基板と貼り合わせてもよいし、上記で示した保護層上にフォトリソグラフィ技術を用いて、カラーフィルタをパターニングしてもよい。カラーフィルタは、高分子で構成されてよい。
保護層の上にカラーフィルタを設けてもよい。例えば、有機発光素子のサイズを考慮したカラーフィルタを別の基板上に設け、それと有機発光素子を設けた基板と貼り合わせてもよいし、上記で示した保護層上にフォトリソグラフィ技術を用いて、カラーフィルタをパターニングしてもよい。カラーフィルタは、高分子で構成されてよい。
[平坦化層]
カラーフィルタと保護層との間に平坦化層を有してもよい。平坦化層は、下の層の凹凸を低減する目的で設けられる。目的を制限せずに、材質樹脂層と呼ばれる場合もある。平坦化層は有機化合物で構成されてよく、低分子であっても、高分子であってもよいが、高分子であることが好ましい。
カラーフィルタと保護層との間に平坦化層を有してもよい。平坦化層は、下の層の凹凸を低減する目的で設けられる。目的を制限せずに、材質樹脂層と呼ばれる場合もある。平坦化層は有機化合物で構成されてよく、低分子であっても、高分子であってもよいが、高分子であることが好ましい。
平坦化層は、カラーフィルタの上下に設けられてもよく、その構成材料は同じであっても異なってもよい。具体的には、ポリビニルカルバゾール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ABS樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、尿素樹脂等があげられる。
[マイクロレンズ]
発光装置は、その光出射側にマイクロレンズ等の光学部材を有してよい。マイクロレンズは、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等で構成されうる。マイクロレンズは、発光装置から取り出す光量の増加、取り出す光の方向の制御を目的としてよい。マイクロレンズは、半球の形状を有してよい。半球の形状を有する場合、当該半球に接する接線のうち、絶縁層と平行になる接線があり、その接線と半球との接点がマイクロレンズの頂点である。マイクロレンズの頂点は、任意の断面図においても同様に決定することができる。つまり、断面図におけるマイクロレンズの半円に接する接線のうち、絶縁層と平行になる接線があり、その接線と半円との接点がマイクロレンズの頂点である。
発光装置は、その光出射側にマイクロレンズ等の光学部材を有してよい。マイクロレンズは、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等で構成されうる。マイクロレンズは、発光装置から取り出す光量の増加、取り出す光の方向の制御を目的としてよい。マイクロレンズは、半球の形状を有してよい。半球の形状を有する場合、当該半球に接する接線のうち、絶縁層と平行になる接線があり、その接線と半球との接点がマイクロレンズの頂点である。マイクロレンズの頂点は、任意の断面図においても同様に決定することができる。つまり、断面図におけるマイクロレンズの半円に接する接線のうち、絶縁層と平行になる接線があり、その接線と半円との接点がマイクロレンズの頂点である。
また、マイクロレンズの中点を定義することもできる。マイクロレンズの断面において、円弧の形状が終了する点から別の円弧の形状が終了する点までの線分を仮想し、当該線分の中点がマイクロレンズの中点と呼ぶことができる。頂点、中点を判別する断面は、絶縁層に垂直な断面であってよい。
[対向基板]
平坦化層の上には、対向基板を有してよい。対向基板は、前述の基板と対応する位置に設けられるため、対向基板と呼ばれる。対向基板の構成材料は、前述の基板と同じであってよい。対向基板は、前述の基板を第一基板とした場合、第二基板であってよい。
平坦化層の上には、対向基板を有してよい。対向基板は、前述の基板と対応する位置に設けられるため、対向基板と呼ばれる。対向基板の構成材料は、前述の基板と同じであってよい。対向基板は、前述の基板を第一基板とした場合、第二基板であってよい。
[有機層]
本発明の一実施形態に係る有機発光素子を構成する有機化合物層(正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層等)は、以下に示す方法により形成される。
本発明の一実施形態に係る有機発光素子を構成する有機化合物層(正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層等)は、以下に示す方法により形成される。
本発明の一実施形態に係る有機発光素子を構成する有機化合物層は、真空蒸着法、イオン化蒸着法、スパッタリング、プラズマ等のドライプロセスを用いることができる。またドライプロセスに代えて、適当な溶媒に溶解させて公知の塗布法(例えば、スピンコーティング、ディッピング、キャスト法、LB法、インクジェット法等)により層を形成するウェットプロセスを用いることもできる。
ここで真空蒸着法や溶液塗布法等によって層を形成すると、結晶化等が起こりにくく経時安定性に優れる。また塗布法で成膜する場合は、適当なバインダー樹脂と組み合わせて膜を形成することもできる。
上記バインダー樹脂としては、ポリビニルカルバゾール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ABS樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、尿素樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
また、これらバインダー樹脂は、ホモポリマー又は共重合体として一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を混合して使用してもよい。さらに必要に応じて、公知の可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤を併用してもよい。
[画素回路]
発光装置は、発光素子に接続されている画素回路を有してよい。画素回路は、第一の発光素子、第二の発光素子をそれぞれ独立に発光制御するアクティブマトリックス型であってよい。アクティブマトリックス型の回路は電圧プログラミングであっても、電流プログラミングであってもよい。駆動回路は、画素毎に画素回路を有する。画素回路は、発光素子、発光素子の発光輝度を制御するトランジスタ、発光タイミングを制御するトランジスタ、発光輝度を制御するトランジスタのゲート電圧を保持する容量、発光素子を介さずにGNDに接続するためのトランジスタを有してよい。
発光装置は、発光素子に接続されている画素回路を有してよい。画素回路は、第一の発光素子、第二の発光素子をそれぞれ独立に発光制御するアクティブマトリックス型であってよい。アクティブマトリックス型の回路は電圧プログラミングであっても、電流プログラミングであってもよい。駆動回路は、画素毎に画素回路を有する。画素回路は、発光素子、発光素子の発光輝度を制御するトランジスタ、発光タイミングを制御するトランジスタ、発光輝度を制御するトランジスタのゲート電圧を保持する容量、発光素子を介さずにGNDに接続するためのトランジスタを有してよい。
発光装置は、表示領域と、表示領域の周囲に配されている周辺領域とを有する。表示領域には画素回路を有し、周辺領域には表示制御回路を有する。画素回路を構成するトランジスタの移動度は、表示制御回路を構成するトランジスタの移動度よりも小さくてよい。
画素回路を構成するトランジスタの電流電圧特性の傾きは、表示制御回路を構成するトランジスタの電流電圧特性の傾きよりも小さくてよい。電流電圧特性の傾きは、いわゆるVg-Ig特性により測定できる。
画素回路を構成するトランジスタは、第一の発光素子など、発光素子に接続されているトランジスタである。
発光領域の大きさに合わせて、駆動電流の大きさが決定されてよい。具体的には、第一の発光素子、第二の発光素子を同じ輝度で発光させる場合に、第一の発光素子に流される電流値は、第二の発光素子に流される電流値より小さくてもよい。発光領域が小さいので必要な電流が小さい場合があるためである。
[画素]
発光装置は、複数の画素を有する。画素は互いに他と異なる色を発光する副画素を有する。副画素は、例えば、それぞれRGBの発光色を有してよい。
発光装置は、複数の画素を有する。画素は互いに他と異なる色を発光する副画素を有する。副画素は、例えば、それぞれRGBの発光色を有してよい。
画素は、画素開口とも呼ばれる領域が、発光する。この領域は第一領域と同じである。画素開口は15μm以下であってよく、5μm以上であってよい。より具体的には、11μm、9.5μm、7.4μm、6.4μm等であってよい。
副画素間は、10μm以下であってよく、具体的には、8μm、7.4μm、6.4μmであってよい。
画素は、平面図において、公知の配置形態をとりうる。例えは、ストライプ配置、デルタ配置、ペンタイル配置、ベイヤー配置であってよい。副画素の平面図における形状は、公知のいずれの形状をとってもよい。例えば、長方形、ひし形等の四角形、六角形、等である。もちろん、正確な図形ではなく、長方形に近い形をしていれば、長方形に含まれる。副画素の形状と、画素配列と、を組み合わせて用いることができる。
[本発明の一実施形態に係る有機発光素子の用途]
本発明の一実施形態に係る有機発光素子は、表示装置や照明装置の構成部材として用いることができる。他にも、電子写真方式の画像形成装置の露光光源や液晶表示装置のバックライト、白色光源にカラーフィルタを有する発光装置等の用途がある。
本発明の一実施形態に係る有機発光素子は、表示装置や照明装置の構成部材として用いることができる。他にも、電子写真方式の画像形成装置の露光光源や液晶表示装置のバックライト、白色光源にカラーフィルタを有する発光装置等の用途がある。
表示装置は、エリアCCD、リニアCCD、メモリーカード等からの画像情報を入力する画像入力部を有し、入力された情報を処理する情報処理部を有し、入力された画像を表示部に表示する画像情報処理装置でもよい。
また、撮像装置やインクジェットプリンタが有する表示部は、タッチパネル機能を有していてもよい。このタッチパネル機能の駆動方式は、赤外線方式でも、静電容量方式でも、抵抗膜方式であっても、電磁誘導方式であってもよく、特に限定されない。また表示装置はマルチファンクションプリンタの表示部に用いられてもよい。
次に、図面を参照しながら本実施形態に係る表示装置について説明する。
図8A、図8Bは、有機発光素子とこの有機発光素子に接続されるトランジスタとを有する表示装置の例を示す断面模式図である。トランジスタは、能動素子の一例である。トランジスタは薄膜トランジスタ(TFT)であってもよい。
図8Aは、本実施形態に係る表示装置の構成要素である画素の一例である。画素は、副画素10を有している。副画素はその発光により、10R、10G、10Bに分けられている。発光色は、発光層から発光される波長で区別されても、副画素から出社する光がカラーフィルタ等により、選択的透過または色変換が行われてもよい。それぞれの副画素は、層間絶縁層1の上に第一電極である反射電極2、反射電極2の端を覆う絶縁層3、第一電極と絶縁層とを覆う有機化合物層4、透明電極5、保護層6、カラーフィルタ7を有している。
層間絶縁層1は、その下層または内部にトランジスタ、容量素子を配されていてよい。トランジスタと第一電極は不図示のコンタクトホール等を介して電気的に接続されていてよい。
絶縁層3は、バンク、画素分離膜とも呼ばれる。第一電極の端を覆っており、第一電極を囲って配されている。絶縁層の配されていない部分が、有機化合物層4と接し、発光領域となる。
有機化合物層4は、正孔注入層41、正孔輸送層42、第一発光層43、第二発光層44、電子輸送層45を有する。
第二電極5は、透明電極であっても、反射電極であっても、半透過電極であってもよい。
保護層6は、有機化合物層に水分が浸透することを低減する。保護層は、一層のように図示されているが、複数層であってよい。層ごとに無機化合物層、有機化合物層があってよい。
カラーフィルタ7は、その色により7R、7G、7Bに分けられる。カラーフィルタは、不図示の平坦化膜上に形成されてよい。また、カラーフィルタ上に不図示の樹脂保護層を有してよい。また、カラーフィルタは、保護層6上に形成されてよい。またはガラス基板等の対向基板上に設けられた後に、貼り合わせられてよい。
図8Bの表示装置100は、有機発光素子26とトランジスタの一例としてTFT18が記載されている。ガラス、シリコン等の基板11とその上部に絶縁層12が設けられている。絶縁層の上には、TFT等の能動素子18が配されており、能動素子のゲート電極13、ゲート絶縁膜14、半導体層15が配置されている。TFT18は、他にも半導体層15とドレイン電極16とソース電極17とで構成されている。TFT18の上部には絶縁膜19が設けられている。絶縁膜に設けられたコンタクトホール20を介して有機発光素子26を構成する陽極21とソース電極17とが接続されている。
なお、有機発光素子26に含まれる電極(陽極、陰極)とTFTに含まれる電極(ソース電極、ドレイン電極)との電気接続の方式は、図1Bに示される態様に限られるものではない。つまり陽極又は陰極のうちいずれか一方とTFTソース電極またはドレイン電極のいずれか一方とが電気接続されていればよい。TFTは、薄膜トランジスタを指す。
図8Bの表示装置100では有機化合物層を1つの層の如く図示をしているが、有機化合物層22は、複数層であってもよい。陰極23の上には有機発光素子の劣化を低減するための第一の保護層24や第二の保護層25が設けられている。
図8Bの表示装置100ではスイッチング素子としてトランジスタを使用しているが、これに代えて他のスイッチング素子として用いてもよい。
また図8Bの表示装置100に使用されるトランジスタは、単結晶シリコンウエハを用いたトランジスタに限らず、基板の絶縁性表面上に活性層を有する薄膜トランジスタでもよい。活性層として、単結晶シリコン、アモルファスシリコン、微結晶シリコンなどの非単結晶シリコン、インジウム亜鉛酸化物、インジウムガリウム亜鉛酸化物等の非単結晶酸化物半導体が挙げられる。なお、薄膜トランジスタはTFT素子とも呼ばれる。
図8Bの表示装置100に含まれるトランジスタは、Si基板等の基板内に形成されていてもよい。ここで基板内に形成されるとは、Si基板等の基板自体を加工してトランジスタを作製することを意味する。つまり、基板内にトランジスタを有することは、基板とトランジスタとが一体に形成されていると見ることもできる。
本実施形態に係る有機発光素子はスイッチング素子の一例であるTFTにより発光輝度が制御され、有機発光素子を複数面内に設けることでそれぞれの発光輝度により画像を表示することができる。なお、本実施形態に係るスイッチング素子は、TFTに限られず、低温ポリシリコンで形成されているトランジスタ、Si基板等の基板上に形成されたアクティブマトリクスドライバーであってもよい。基板上とは、その基板内ということもできる。基板内にトランジスタを設けるか、TFTを用いるかは、表示部の大きさによって選択され、例えば0.5インチ程度の大きさであれば、Si基板上に有機発光素子を設けることが好ましい。
図9は、本実施形態に係る表示装置の一例を表す模式図である。表示装置1000は、上部カバー1001と、下部カバー1009と、の間に、タッチパネル1003、表示パネル1005、フレーム1006、回路基板1007、バッテリー1008、を有してよい。タッチパネル1003および表示パネル1005は、フレキシブルプリント回路FPC1002、1004が接続されている。回路基板1007には、トランジスタがプリントされている。バッテリー1008は、表示装置が携帯機器でなければ、設けなくてもよいし、携帯機器であっても、別の位置に設けてもよい。
本実施形態に係る表示装置は、赤色、緑色、青色を有するカラーフィルタを有してよい。カラーフィルタは、当該赤色、緑色、青色がデルタ配列で配置されてよい。
本実施形態に係る表示装置は、携帯端末の表示部に用いられてもよい。その際には、表示機能と操作機能との双方を有してもよい。携帯端末としては、スマートフォン等の携帯電話、タブレット、ヘッドマウントディスプレイ等が挙げられる。
本実施形態に係る表示装置は、複数のレンズを有する光学部と、当該光学部を通過した光を受光する撮像素子とを有する撮像装置の表示部に用いられてよい。撮像装置は、撮像素子が取得した情報を表示する表示部を有してよい。また、表示部は、撮像装置の外部に露出した表示部であっても、ファインダ内に配置された表示部であってもよい。撮像装置は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラであってよい。
図10Aは、本実施形態に係る撮像装置の一例を表す模式図である。撮像装置1100は、ビューファインダ1101、背面ディスプレイ1102、操作部1103、筐体1104を有してよい。ビューファインダ1101は、本実施形態に係る表示装置を有してよい。その場合、表示装置は、撮像する画像のみならず、環境情報、撮像指示等を表示してよい。環境情報には、外光の強度、外光の向き、被写体の動く速度、被写体が遮蔽物に遮蔽される可能性等であってよい。
撮像に好適なタイミングはわずかな時間なので、少しでも早く情報を表示した方がよい。したがって、本発明の有機発光素子を用いた表示装置を用いるのが好ましい。有機発光素子は応答速度が速いからである。有機発光素子を用いた表示装置は、表示速度が求められる、これらの装置、液晶表示装置よりも好適に用いることができる。
撮像装置1100は、不図示の光学部を有する。光学部は複数のレンズを有し、筐体1104内に収容されている撮像素子に結像する。複数のレンズは、その相対位置を調整することで、焦点を調整することができる。この操作を自動で行うこともできる。撮像装置は光電変換装置と呼ばれてもよい。光電変換装置は逐次撮像するのではなく、前画像からの差分を検出する方法、常に記録されている画像から切り出す方法等を撮像の方法として含むことができる。
図10Bは、本実施形態に係る電子機器の一例を表す模式図である。電子機器1200は、表示部1201と、操作部1202と、筐体1203を有する。筐体1203には、回路、当該回路を有するプリント基板、バッテリー、通信部、を有してよい。操作部1202は、ボタンであってもよいし、タッチパネル方式の反応部であってもよい。操作部は、指紋を認識してロックの解除等を行う、生体認識部であってもよい。通信部を有する電子機器は通信機器ということもできる。電子機器は、レンズと、撮像素子とを備えることでカメラ機能をさらに有してよい。カメラ機能により撮像された画像が表示部に映される。電子機器としては、スマートフォン、ノートパソコン等があげられる。
図11A、図11Bは、本実施形態に係る表示装置の一例を表す模式図である。図11Aは、テレビモニタやPCモニタ等の表示装置である。表示装置1300は、額縁1301を有し表示部1302を有する。表示部1302には、本実施形態に係る発光装置が用いられてよい。
額縁1301と、表示部1302を支える土台1303を有している。土台1303は、図11Aの形態に限られない。額縁1301の下辺が土台を兼ねてもよい。
また、額縁1301および表示部1302は、曲がっていてもよい。その曲率半径は、5000mm以上6000mm以下であってよい。
図11Bは本実施形態に係る表示装置の他の例を表す模式図である。図11Bの表示装置1310は、表示面が折り曲げ可能に構成されており、いわゆるフォルダブルな表示装置である。表示装置1310は、第一表示部1311、第二表示部1312、筐体1313、屈曲点1314を有する。第一表示部1311と第二表示部1312とは、本実施形態に係る発光装置を有してよい。第一表示部1311と第二表示部1312とは、つなぎ目のない1枚の表示装置であってよい。第一表示部1311と第二表示部1312とは、屈曲点で分けることができる。第一表示部1311、第二表示部1312は、それぞれ異なる画像を表示してもよいし、第一および第二表示部とで一つの画像を表示してもよい。
図12Aは、本実施形態に係る照明装置の一例を表す模式図である。照明装置1400は、筐体1401と、光源1402と、回路基板1403と、光学フィルム1404と、光拡散部1405と、を有してよい。光源は、本実施形態に係る有機発光素子を有してよい。光学フィルタは光源の演色性を向上させるフィルタであってよい。光拡散部は、ライトアップ等、光源の光を効果的に拡散し、広い範囲に光を届けることができる。光学フィルタ、光拡散部は、照明の光出射側に設けられてよい。必要に応じて、最外部にカバーを設けてもよい。
照明装置は例えば室内を照明する装置である。照明装置は白色、昼白色、その他青から赤のいずれの色を発光するものであってよい。それらを調光する調光回路を有してよい。照明装置は本発明の有機発光素子とそれに接続される電源回路を有してよい。電源回路は、交流電圧を直流電圧に変換する回路である。また、白とは色温度が4200Kで昼白色とは色温度が5000Kである。照明装置はカラーフィルタを有してもよい。
また、本実施形態に係る照明装置は、放熱部を有していてもよい。放熱部は装置内の熱を装置外へ放出するものであり、比熱の高い金属、液体シリコン等が挙げられる。
図12Bは、本実施形態に係る移動体の一例である自動車の模式図である。当該自動車は灯具の一例であるテールランプを有する。自動車1500は、テールランプ1501を有し、ブレーキ操作等を行った際に、テールランプを点灯する形態であってよい。
テールランプ1501は、本実施形態に係る有機発光素子を有してよい。テールランプは、有機EL素子を保護する保護部材を有してよい。保護部材はある程度高い強度を有し、透明であれば材料は問わないが、ポリカーボネート等で構成されることが好ましい。ポリカーボネートにフランジカルボン酸誘導体、アクリロニトリル誘導体等を混ぜてよい。
自動車1500は、車体1503、それに取り付けられている窓1502を有してよい。窓は、自動車の前後を確認するための窓でなければ、透明なディスプレイであってもよい。当該透明なディスプレイは、本実施形態に係る有機発光素子を有してよい。この場合、有機発光素子が有する電極等の構成材料は透明な部材で構成される。
本実施形態に係る移動体は、船舶、航空機、ドローン等であってよい。移動体は、機体と当該機体に設けられた灯具を有してよい。灯具は、機体の位置を知らせるための発光をしてよい。灯具は本実施形態に係る有機発光素子を有する。
図13A、図13Bは、本発明の一実施形態に係る発光装置を適用したウェアラブルデバイスの一例であり、眼鏡型の表示装置の模式図である。表示装置は、例えばスマートグラス、HMD、スマートコンタクトのようなウェアラブルデバイスとして装着可能なシステムに適用できる。このような適用例に使用される撮像表示装置は、可視光を光電変換可能な撮像装置と、可視光を発光可能な表示装置とを有してよい。
図13Aは、1つの適用例に係る眼鏡1600(スマートグラス)を説明する。眼鏡1600のレンズ1601の表面側に、CMOSセンサやSPADのような撮像装置1602が設けられている。また、レンズ1601の裏面側には、上述した各実施形態の表示装置が設けられている。
眼鏡1600は、制御装置1603をさらに備える。制御装置1603は、撮像装置1602と各実施形態に係る表示装置に電力を供給する電源として機能する。また、制御装置1603は、撮像装置1602と表示装置の動作を制御する。レンズ1601には、撮像装置1602に光を集光するための光学系が形成されている。
図13Bは、1つの適用例に係る眼鏡1610(スマートグラス)を説明する。眼鏡1610は、制御装置1612を有しており、制御装置1612に、撮像装置1602に相当する撮像装置と、表示装置が搭載される。レンズ1611には、制御装置1612内の撮像装置と、表示装置からの発光を投影するための光学系が形成されており、レンズ1611には画像が投影される。制御装置1612は、撮像装置および表示装置に電力を供給する電源として機能するとともに、撮像装置および表示装置の動作を制御する。制御装置は、装着者の視線を検知する視線検知部を有してもよい。視線の検知は赤外線を用いてよい。赤外発光部は、表示画像を注視しているユーザーの眼球に対して、赤外光を発する。発せられた赤外光の眼球からの反射光を、受光素子を有する撮像部が検出することで眼球の撮像画像が得られる。平面視における赤外発光部から表示部への光を低減する低減手段を有することで、画像品位の低下を低減する。
赤外光の撮像により得られた眼球の撮像画像から表示画像に対するユーザーの視線を検出する。眼球の撮像画像を用いた視線検出には任意の公知の手法が適用できる。一例として、角膜での照射光の反射によるプルキニエ像に基づく視線検出方法を用いることができる。
より具体的には、瞳孔角膜反射法に基づく視線検出処理が行われる。瞳孔角膜反射法を用いて、眼球の撮像画像に含まれる瞳孔の像とプルキニエ像とに基づいて、眼球の向き(回転角度)を表す視線ベクトルが算出されることにより、ユーザーの視線が検出される。
本発明の一実施形態に係る表示装置は、受光素子を有する撮像装置を有し、撮像装置からのユーザーの視線情報に基づいて表示装置の表示画像を制御してよい。
具体的には、表示装置は、視線情報に基づいて、ユーザーが注視する第一の視界領域と、第一の視界領域以外の第二の視界領域とを決定される。第一の視界領域、第二の視界領域は、表示装置の制御装置が決定してもよいし、外部の制御装置が決定したものを受信してもよい。表示装置の表示領域において、第一の視界領域の表示解像度を第二の視界領域の表示解像度よりも高く制御してよい。つまり、第二の視界領域の解像度を第一の視界領域よりも低くしてよい。
また、表示領域は、第一の表示領域、第一の表示領域とは異なる第二の表示領域とを有し、視線情報に基づいて、第一の表示領域および第二の表示領域から優先度が高い領域を決定される。第一の視界領域、第二の視界領域は、表示装置の制御装置が決定してもよいし、外部の制御装置が決定したものを受信してもよい。優先度の高い領域の解像度を、優先度が高い領域以外の領域の解像度よりも高く制御してよい。つまり優先度が相対的に低い領域の解像度を低くしてよい。
なお、第一の視界領域や優先度が高い領域の決定には、AIを用いてもよい。AIは、眼球の画像と当該画像の眼球が実際に視ていた方向とを教師データとして、眼球の画像から視線の角度、視線の先の目的物までの距離を推定するよう構成されたモデルであってよい。AIプログラムは、表示装置が有しても、撮像装置が有しても、外部装置が有してもよい。外部装置が有する場合は、通信を介して、表示装置に伝えられる。
視認検知に基づいて表示制御する場合、外部を撮像する撮像装置を更に有するスマートグラスに好ましく適用できる。スマートグラスは、撮像した外部情報をリアルタイムで表示することができる。
以上説明した通り、本実施形態に係る有機発光素子を用いた装置を用いることにより、良好な画質で、長時間表示にも安定な表示が可能になる。
本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。
1 層間絶縁層
2 反射電極
3 絶縁層
4 有機化合物層
5 透明電極
6 保護層
7 カラーフィルタ
10 副画素
11 基板
12 絶縁層
13 ゲート電極
14 ゲート絶縁膜
15 半導体層
16 ドレイン電極
17 ソース電極
18 薄膜トランジスタ
19 絶縁膜
20 コンタクトホール
21 下部電極
22 有機化合物層
23 上部電極
24 第一保護層
25 第二保護層
26 有機発光素子
100 表示装置
110 発光装置
120 光学レンズ
130 眼球
1000 表示装置
1001 上部カバー
1002 フレキシブルプリント回路
1003 タッチパネル
1004 フレキシブルプリント回路
1005 表示パネル
1006 フレーム
1007 回路基板
1008 バッテリー
1009 下部カバー
1100 撮像装置
1101 ビューファインダ
1102 背面ディスプレイ
1103 操作部
1104 筐体
1200 電子機器
1201 表示部
1202 操作部
1203 筐体
1300 表示装置
1301 額縁
1302 表示部
1303 土台
1310 表示装置
1311 第一表示部
1312 第二表示部
1313 筐体
1314 屈曲点
1400 照明装置
1401 筐体
1402 光源
1403 回路基板
1404 光学フィルム
1405 光拡散部
1500 自動車
1501 テールランプ
1502 窓
1503 車体
1600 スマートグラス
1601 レンズ
1602 撮像装置
1603 制御装置
1610 スマートグラス
1611 レンズ
1612 制御装置
2 反射電極
3 絶縁層
4 有機化合物層
5 透明電極
6 保護層
7 カラーフィルタ
10 副画素
11 基板
12 絶縁層
13 ゲート電極
14 ゲート絶縁膜
15 半導体層
16 ドレイン電極
17 ソース電極
18 薄膜トランジスタ
19 絶縁膜
20 コンタクトホール
21 下部電極
22 有機化合物層
23 上部電極
24 第一保護層
25 第二保護層
26 有機発光素子
100 表示装置
110 発光装置
120 光学レンズ
130 眼球
1000 表示装置
1001 上部カバー
1002 フレキシブルプリント回路
1003 タッチパネル
1004 フレキシブルプリント回路
1005 表示パネル
1006 フレーム
1007 回路基板
1008 バッテリー
1009 下部カバー
1100 撮像装置
1101 ビューファインダ
1102 背面ディスプレイ
1103 操作部
1104 筐体
1200 電子機器
1201 表示部
1202 操作部
1203 筐体
1300 表示装置
1301 額縁
1302 表示部
1303 土台
1310 表示装置
1311 第一表示部
1312 第二表示部
1313 筐体
1314 屈曲点
1400 照明装置
1401 筐体
1402 光源
1403 回路基板
1404 光学フィルム
1405 光拡散部
1500 自動車
1501 テールランプ
1502 窓
1503 車体
1600 スマートグラス
1601 レンズ
1602 撮像装置
1603 制御装置
1610 スマートグラス
1611 レンズ
1612 制御装置
Claims (27)
- 主面を有する基板、前記主面に配された第一の発光素子、第二の発光素子、第三の発光素子、第四の発光素子、前記第一の発光素子の発光が入射する第一のレンズ、前記第二の発光素子の発光が入射する第二のレンズ、前記第三の発光素子の発光が入射する第三のレンズ、前記第四の発光素子の発光が入射する第四のレンズ、を有し、
前記第一の発光素子の発光領域を規定する第一の絶縁層、前記第二の発光素子の発光領域を規定する第二の絶縁層、前記第三の発光素子の発光領域を規定する第三の絶縁層、前記第四の発光素子の発光領域を規定する第四の絶縁層、を有し、
前記第一の発光素子及び前記第二の発光素子は、蛍光発光である第一の光を発し、前記第三の発光素子及び前記第四の発光素子は、前記第一の光と異なる波長、かつ燐光発光である第二の光を発する発光装置であって、
前記主面に垂直な断面において、前記第二の発光素子の発光領域の中点と前記第二のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離が、前記第一の発光素子の発光領域の中点と前記第一のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離よりも大きく、
前記第四の発光素子の発光領域の中点と前記第四のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離が、前記第三の発光素子の発光領域の中点と前記第三のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離よりも大きく、
前記第二の発光素子の発光領域の中点と前記第二のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離と、前記第一の発光素子の発光領域の中点と前記第一のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離との差が、前記第四の発光素子の発光領域の中点と前記第四のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離と、前記第三の発光素子の発光領域の中点と前記第三のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離との差以下であり、
前記第二の発光素子の発光領域の大きさが、前記第一の発光素子の発光領域の大きさ以下であり、
前記第四の発光素子の発光領域の大きさが、前記第三の発光素子の発光領域の大きさよりも小さく、
前記第二の発光素子の発光領域の大きさと前記第一の発光素子の発光領域の大きさの差が、
前記第四の発光素子の発光領域の大きさと前記第三の発光素子の発光領域の大きさの差以下であることを特徴とする発光装置。 - 前記第四の発光素子の発光領域が、前記第二の発光素子の発光領域よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 前記第三の発光素子の発光領域の大きさが、前記第一の発光素子の発光領域の大きさよりも小さいこと特徴とする請求項1または2に記載の発光装置。
- 前記第二の発光素子の発光領域の大きさと前記第一の発光素子の発光領域の大きさとが同じであることを特徴とする請求項1または2に記載の発光装置。
- 前記第一の光の波長は、前記第二の光の波長よりも短いことを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 前記第一の光が青色発光であり、前記第二の光が赤色または緑色発光であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記第二の発光素子の発光領域の中点と、前記第二のレンズの頂点との距離が、前記第四の発光素子の発光領域の中点と前記第四のレンズの頂点との距離と等しいことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記第二の発光素子の発光領域の中点と前記第二のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離と、前記第一の発光素子の発光領域の中点と前記第一のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離と、の差が、前記第四の発光素子の発光領域の中点と前記第四のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離と、前記第三の発光素子の発光領域の中点と前記第三のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離と、の差と、等しいことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記第一の発光素子と前記第二の発光素子の間に配され、前記第二の発光素子に隣接する第五の発光素子、前記第五の発光素子の発光が入射する第五のレンズをさらに有し、
前記主面に垂直な断面において、前記第五の発光素子の発光領域の中点と前記第五のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離が、前記第二の発光素子の発光領域の中点と前記第二のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離と等しいことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の発光装置。 - 前記第五の発光素子の発光領域の大きさと、前記第二の発光素子の発光領域の大きさと、の差は、前記第二の発光素子の発光領域の大きさと、前記第一の発光領域の大きさと、の差よりも小さいことを特徴とする請求項9に記載の発光装置。
- 前記第二の発光素子に隣接する第六の発光素子、前記第六の発光素子の発光が入射する第六のレンズを有し、前記第二の発光素子が前記第一の発光素子と前記第六の発光素子の間に配されており、
前記主面に垂直な断面において、前記第六の発光素子の発光領域の中点と前記第六のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離が、前記第二の発光素子の発光領域の中点と前記第二のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離よりも大きいことを特徴とする請求項9または10に記載の発光装置。 - 前記第六の発光素子の発光領域は、前記第二の発光素子の発光領域よりも小さいことを特徴とする請求項11に記載の発光装置。
- 前記第三の発光素子と前記第四の発光素子の間に配され、前記第四の発光素子に隣接する第七の発光素子、前記第七の発光素子の発光が入射する第七のレンズをさらに有し、
前記主面に垂直な断面において、前記第七の発光素子の発光領域の中点と前記第七のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離が、前記第四の発光素子の発光領域の中点と前記第四のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離と等しいことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか一項に記載の発光装置。 - 前記第七の発光素子の発光領域の大きさと、前記第四の発光素子の発光領域の大きさと、の差は、前記第四の発光素子の発光領域の大きさと、前記第三の発光領域の大きさと、の差よりも小さいことを特徴とする請求項13に記載の発光装置。
- 前記第四の発光素子に隣接する第八の発光素子、前記第八の発光素子の発光が入射する第八のレンズを有し、前記第四の発光素子が前記第三の発光素子と前記第八の発光素子の間に配されており、
前記主面に垂直な断面において、前記第八の発光素子の発光領域の中点と前記第八のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離が、前記第四の発光素子の発光領域の中点と前記第四のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離よりも大きいことを特徴とする請求項13または14に記載の発光装置。 - 前記第八の発光素子の発光領域は、前記第四の発光素子の発光領域よりも小さいことを特徴とする請求項15に記載の発光装置。
- 前記第一の発光素子と前記第二の発光素子の間に配され、前記第二の発光素子に隣接する第五の発光素子、前記第五の発光素子の発光が入射する第五のレンズをさらに有し、
前記主面に垂直な断面において、前記第五の発光素子の発光領域の中点と前記第五のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離が、前記第二の発光素子の発光領域の中点と前記第二のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離よりも小さく、
前記主面に垂直な断面において、前記第五の発光素子の発光領域の中点と前記第五のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離が、前記第一の発光素子の発光領域の中点と前記第一のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離よりも大きいことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の発光装置。 - 前記第五の発光素子の発光領域は、前記第二の発光素子の発光領域よりも大きく、かつ、前記第一の発光素子の発光領域よりも小さいことを特徴とする請求項17に記載の発光装置。
- 前記第二の発光素子に隣接する第六の発光素子、前記第六の発光素子の発光が入射する第六のレンズを有し、前記第二の発光素子が前記第一の発光素子と前記第六の発光素子の間に配されており、
前記主面に垂直な断面において、前記第六の発光素子の発光領域の中点と前記第六のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離が、前記第二の発光素子の発光領域の中点と前記第二のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離よりも大きいことを特徴とする請求項17または18に記載の発光装置。 - 前記第六の発光素子の発光領域は、前記第二の発光素子の発光領域よりも小さいことを特徴とする請求項19に記載の発光装置。
- 前記第三の発光素子と前記第四の発光素子の間に配され、前記第四の発光素子に隣接する第七の発光素子、前記第七の発光素子の発光が入射する第七のレンズをさらに有し、
前記主面に垂直な断面において、前記第七の発光素子の発光領域の中点と前記七のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離が、前記第四の発光素子の発光領域の中点と前記第四のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離よりも小さく、
前記主面に垂直な断面において、前記第七の発光素子の発光領域の中点と前記第七のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離が、前記第三の発光素子の発光領域の中点と前記第三のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離よりも大きいことを特徴とする請求項17乃至20のいずれか一項に記載の発光装置。 - 前記第七の発光素子の発光領域は、前記第三の発光素子の発光領域よりも小さく、かつ、前記第四の発光素子の発光領域よりも大きいことを特徴とする請求項21に記載の発光装置。
- 主面を有する基板、前記主面に配された第一の発光素子、第二の発光素子、第三の発光素子、第四の発光素子、前記第一の発光素子の発光が入射する第一のレンズ、前記第二の発光素子の発光が入射する第二のレンズ、前記第三の発光素子の発光が入射する第三のレンズ、前記第四の発光素子の発光が入射する第四のレンズ、を有し、
前記第一の発光素子及び前記第二の発光素子は、第一の光を発し、前記第三の発光素子及び前記第四の発光素子は、前記第一の光と異なる波長である第二の光を発する発光装置であって、
前記主面に垂直な断面において、前記第二の発光素子の発光領域の中点と前記第二のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離が、前記第一の発光素子の発光領域の中点と前記第一のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離よりも大きく、
前記第四の発光素子の発光領域の中点と前記第四のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離が、前記第三の発光素子の発光領域の中点と前記第三のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離よりも大きく、
前記第二の発光素子の発光領域の中点と前記第二のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離と、前記第一の発光素子の発光領域の中点と前記第一のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離との差が、前記第四の発光素子の発光領域の中点と前記第四のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離と、前記第三の発光素子の発光領域の中点と前記第三のレンズの頂点との前記主面に平行な方向における距離との差以下であり、
前記第一のレンズのレンズ効率は、前記第二のレンズのレンズ効率よりも小さく前記第三のレンズのレンズ効率は、前記第四のレンズのレンズ効率よりも小さく、前記第四のレンズのレンズ効率は前記第二のレンズのレンズ効率よりも小さいことを特徴とする発光装置。 - 主面を有する基板、前記主面に配され、
第一の色を発する、第一の発光素子及び第二の発光素子と、前記第一の発光素子の発光が入射する第一のレンズと、前記第二の発光素子の発光が入射する第二のレンズと、
第一の色とは異なる第二の色を発する、第三の発光素子及び第四の発光素子と、前記第三の発光素子の発光が入射する第三のレンズと、前記第四の発光素子の発光が入射する第四のレンズと、を有し、
前記主面に対して平行な方向において、前記第二の発光素子の発光領域の中点と前記第二のレンズの頂点との距離が、第一の発光素子の発光領域の中点と前記第一のレンズの頂点との距離よりも大きく、
前記主面に対して平行な方向において、前記第四の発光素子の発光領域の中点と前記第四のレンズの頂点との距離が、第三の発光素子の発光領域の中点と前記第三のレンズの頂点との距離よりも大きく、
前記第二の発光素子の発光領域の中点と前記第二のレンズの頂点との距離が、前記第四の発光素子の発光領域の中点と前記第四のレンズの頂点との距離と等しい発光装置であって、
前記第三の発光素子の発光領域が、前記第一の発光素子の発光領域よりも大きく、
前記第四の発光素子の発光領域が、前記第二の発光素子の発光領域よりも大きいことを特徴とする発光装置。 - 複数の画素を有し、前記複数の画素の少なくとも一つが、請求項1乃至24のいずれか一項に記載の発光装置と、前記発光装置の表示を制御する表示制御手段と、を有することを特徴とする表示装置。
- 複数のレンズを有する光学部と、前記光学部を通過した光を受光する撮像素子と、前記撮像素子が撮像した画像を表示する表示部と、を有し、
前記表示部は請求項1乃至24のいずれか一項に記載の発光装置を有することを特徴とする撮像装置。 - 請求項1乃至24のいずれか一項に記載の発光装置を有する表示部と、前記表示部が設けられた筐体と、前記筐体に設けられ、外部と通信する通信部と、を有することを特徴とする電子機器。
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