IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ ソニー株式会社の特許一覧

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-12-09
(45)【発行日】2024-12-17
(54)【発明の名称】発光素子、表示装置及び面発光装置
(51)【国際特許分類】
   H10K 50/858 20230101AFI20241210BHJP
   F21S 2/00 20160101ALI20241210BHJP
   F21V 5/00 20180101ALI20241210BHJP
   G02B 3/00 20060101ALI20241210BHJP
   G02B 3/02 20060101ALI20241210BHJP
   G03B 21/14 20060101ALI20241210BHJP
   G09F 9/30 20060101ALI20241210BHJP
   H10K 50/852 20230101ALI20241210BHJP
   H10K 50/856 20230101ALI20241210BHJP
   H10K 59/121 20230101ALI20241210BHJP
   H10K 59/80 20230101ALI20241210BHJP
   H10K 59/95 20230101ALI20241210BHJP
   F21Y 115/15 20160101ALN20241210BHJP
【FI】
H10K50/858
F21S2/00
F21V5/00
G02B3/00
G02B3/02
G03B21/14
G09F9/30 365
H10K50/852
H10K50/856
H10K59/121
H10K59/80
H10K59/95
F21Y115:15
【請求項の数】 17
(21)【出願番号】P 2021558238
(86)(22)【出願日】2020-10-23
(86)【国際出願番号】 JP2020039912
(87)【国際公開番号】W WO2021100406
(87)【国際公開日】2021-05-27
【審査請求日】2023-08-31
(31)【優先権主張番号】P 2019211180
(32)【優先日】2019-11-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000002185
【氏名又は名称】ソニーグループ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100112874
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邊 薫
(72)【発明者】
【氏名】糸長 総一郎
(72)【発明者】
【氏名】金内 潔
(72)【発明者】
【氏名】外園 伸秋
【審査官】横川 美穂
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第2018/0284465(US,A1)
【文献】特開2011-076799(JP,A)
【文献】特開2001-265240(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2010/0060149(US,A1)
【文献】国際公開第2018/139171(WO,A1)
【文献】特開2019-133816(JP,A)
【文献】特開2018-107031(JP,A)
【文献】特開2012-014905(JP,A)
【文献】特開2000-284726(JP,A)
【文献】特開2003-317931(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H10K 50/00-102/20
H05B 33/00-33/28
F21S 2/00
F21V 5/00
G02B 3/00
G02B 3/02
G03B 21/14
G09F 9/30
F21Y 115/15
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の発光領域を有する発光部、及び、
各発光領域から出射された光の進行方向を制御する1又は複数のマイクロレンズ部材、
を備え
マイクロレンズ部材から出射された光の進行方向を制御する導光部を更に有し、
複数の導光部が積層された構造を有しており、
複数の導光部の軸線は、同一の直線状にはない発光素子。
【請求項2】
1つの発光領域を有する発光部、及び、
1つの発光領域から出射された光の進行方向を制御する複数のマイクロレンズ部材、
を備え
マイクロレンズ部材から出射された光の進行方向を制御する導光部を更に有し、
複数の導光部が積層された構造を有しており、
複数の導光部の軸線は、同一の直線状にはない発光素子。
【請求項3】
複数の発光領域を有する発光部、及び、
複数の発光領域から出射された光の進行方向を制御する1又は複数のマイクロレンズ部材、
を備え
マイクロレンズ部材から出射された光の進行方向を制御する導光部を更に有し、
複数の導光部が積層された構造を有しており、
複数の導光部の軸線は、同一の直線状にはない発光素子。
【請求項4】
複数の発光領域を有する発光部、及び、
各発光領域から出射された光の進行方向を制御する1又は複数のマイクロレンズ部材、
を備え
マイクロレンズ部材の光軸は、発光領域の中心を通過する中心線上に位置しておらず、
マイクロレンズ部材から出射された光の進行方向を制御する導光部を更に有し、
複数の導光部が積層された構造を有しており、
複数の導光部の軸線は、同一の直線状にはない発光素子。
【請求項5】
マイクロレンズ部材の平面形状は、コーナー部が丸みを帯びた矩形又は正方形である請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載の発光素子。
【請求項6】
マイクロレンズ部材の光軸が発光領域の中心を通過する中心線上に位置している場合、発光領域の正射影像は、マイクロレンズ部材の正射影像内に含まれる請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載の発光素子。
【請求項7】
マイクロレンズ部材から出射された光の進行方向を制御する第2のマイクロレンズ部材を更に有する請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載の発光素子。
【請求項8】
発光部は、
発光領域において共有された第1電極、
第1電極上に形成され、有機発光材料から成る発光層を含む有機層、及び、
有機層上に形成された第2電極、
を備えており、
更に、第1電極の下方に光反射層を備えており、
第2電極と有機層との界面と、光反射層との間で、発光層で発光した光を共振させて、光の一部を第2電極から出射させ、
第1電極と有機層との間には絶縁層が形成されており、
絶縁層には発光領域を規定する開口部が設けられている請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載の発光素子。
【請求項9】
発光部は、
発光領域において共有された第1電極、
第1電極上に形成され、有機発光材料から成る発光層を含む有機層、及び、
有機層上に形成された第2電極、
を備えており、
発光層は、同色を発光する複数の発光層が積層されて成り、
第1電極と有機層との間には絶縁層が形成されており、
絶縁層には発光領域を規定する開口部が設けられている請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載の発光素子。
【請求項10】
マイクロレンズ部材は正の光学パワーを有する請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載の発光素子。
【請求項11】
発光領域は、マイクロレンズ部材から離れる方向に凸状形状を有する請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の発光素子。
【請求項12】
マイクロレンズ部材は負の光学パワーを有する請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載の発光素子。
【請求項13】
複数の発光領域を有する発光部、及び、
各発光領域から出射された光の進行方向を制御する導光部、
を備えており、
発光領域は、導光部から離れる方向に凸状形状を有し、
複数の導光部が積層された構造を有しており、
複数の導光部の軸線は、同一の直線状にはない発光素子。
【請求項14】
複数の発光領域を有する発光部、及び、
各発光領域から出射された光の進行方向を制御する導光部、
を備えており、
発光領域は、導光部から離れる方向に凸状形状を有し、
発光領域は正の光学パワーを有し、
複数の導光部が積層された構造を有しており、
複数の導光部の軸線は、同一の直線状にはない発光素子。
【請求項15】
第1基板、
第2基板、及び、
第1基板と第2基板によって挟まれた、複数の発光素子、
を有するパネルを備えており、
各発光素子は、請求項1乃至請求項14のいずれか1項に記載の発光素子から構成されている表示装置。
【請求項16】
表示装置は投影型表示装置から成る請求項15に記載の表示装置。
【請求項17】
第1基板、
第2基板、及び、
第1基板と第2基板によって挟まれた、複数の発光素子、
を有するパネルを備えており、
各発光素子は、請求項1乃至請求項14のいずれか1項に記載の発光素子から構成されている面発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、発光素子、並びに、係る発光素子を備えた表示装置及び面発光装置に関し、より具体的には、自発光タイプの発光素子、並びに、係る自発光タイプの発光素子を備えた表示装置及び面発光装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、単に、有機EL素子と略称する)を発光素子として用いた照明装置や有機エレクトロルミネッセンス表示装置(以下、単に、有機EL表示装置と略称する)が普及しつつある。そして、有機EL表示装置にあっては、効率良く光を取り出す技術の開発が強く求められている。光取出し効率が低いと、有機EL素子における実際の発光量を有効に活用していないことになり、消費電力等の点で大きな損失を生じる要因となるからである。そして、有機EL素子において、共振器構造を導入することによって、発光色の色純度を向上させたり、発光効率を高めるなど、発光層で発生する光を制御する試みが行われてきている(例えば、国際公開第2001/039554号参照)。更には、共振器構造の中で発生する光と、それぞれの反射端部で反射して戻ってきた光とを互いに強め合う関係にすることで、発光強度を最大にすることができることが、例えば、特開2009-049135号公報に開示されている。
【0003】
また、従来の投影型表示装置は、例えば、光を出射する光源、この光源からの光を変調して画像を形成する空間変調器、及び、空間変調器からの画像を例えばスクリーンに投影する投影光学系から構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】国際公開第2001/039554号
【文献】特開2009-049135号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、光を出射する光源と画像を形成する空間変調器とが一体化された投影型表示装置、即ち、光源及び空間変調器の代わりに自発光タイプの発光素子によって画像を形成し得る投影型表示装置や面発光装置は、本発明者が調べた限りでは知られていない。
【0006】
従って、本開示の目的は、自発光タイプの発光素子によって画像を形成し得る投影型表示装置を含む表示装置、及び、自発光タイプの発光素子から構成された面発光装置、並びに、係る表示装置あるいは面発光装置での使用に適した発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の目的を達成するための本開示の第1の態様に係る発光素子は、
複数の発光領域を有する発光部、及び、
各発光領域から出射された光の進行方向を制御する1又は複数のマイクロレンズ部材、
を備えている。
【0008】
上記の目的を達成するための本開示の第2の態様に係る発光素子は、
1つの発光領域を有する発光部、及び、
1つの発光領域から出射された光の進行方向を制御する複数のマイクロレンズ部材、
を備えている。
【0009】
上記の目的を達成するための本開示の第3の態様に係る発光素子は、
複数の発光領域を有する発光部、及び、
複数の発光領域から出射された光の進行方向を制御する1又は複数のマイクロレンズ部材、
を備えている。
【0010】
上記の目的を達成するための本開示の第4の態様に係る発光素子は、
複数の発光領域を有する発光部、及び、
各発光領域から出射された光の進行方向を制御する導光部、
を備えており、
発光領域は、導光部から離れる方向に凸状形状を有する。
【0011】
上記の目的を達成するための本開示の表示装置は、
第1基板、
第2基板、及び、
第1基板と第2基板によって挟まれた、複数の発光素子、
を有するパネルを備えており、
各発光素子は、本開示の第1の態様~第4の態様に係る発光素子から構成されている。
【0012】
上記の目的を達成するための本開示の面発光装置は、
第1基板、
第2基板、及び、
第1基板と第2基板によって挟まれた、複数の発光素子、
を有するパネルを備えており、
各発光素子は、本開示の第1の態様~第4の態様に係る発光素子から構成されている。
【図面の簡単な説明】
【0013】
図1図1は、実施例1の発光素子及び実施例1の投影型表示装置を構成するパネルの模式的な一部断面図である。
図2図2A及び図2Bは、それぞれ、実施例1において、1つの発光素子における複数の発光領域を有する発光部の模式的な平面図、及び、複数のマイクロレンズ部材を有する発光部の模式的な平面図である。
図3図3A及び図3Bは、それぞれ、実施例1の変形例-1において、1つの発光素子における複数の発光領域を有する発光部の模式的な平面図、及び、複数のマイクロレンズ部材を有する発光部の模式的な平面図である。
図4図4A及び図4Bは、それぞれ、実施例1の変形例-2において、1つの発光素子における複数の発光領域を有する発光部の模式的な平面図、及び、複数のマイクロレンズ部材を有する発光部の模式的な平面図である。
図5図5A及び図5Bは、それぞれ、実施例1の変形例-3において、1つの発光素子における複数の発光領域を有する発光部の模式的な平面図、及び、複数のマイクロレンズ部材を有する発光部の模式的な平面図である。
図6図6A及び図6Bは、それぞれ、実施例1の変形例-4において、1つの発光素子における複数の発光領域を有する発光部の模式的な平面図、及び、複数のマイクロレンズ部材を有する発光部の模式的な平面図である。
図7図7A及び図7Bは、実施例1の投影型表示装置を構成する4枚のパネルの模式的な配置を示す図である。
図8図8は、図7Aに示した実施例1の投影型表示装置を構成する4枚のパネルの画像投影状態を模式的に示す図である。
図9図9は、図7Bに示した実施例1の投影型表示装置を構成する4枚のパネルの画像投影状態を模式的に示す図である。
図10図10は、実施例1の発光素子及び実施例1の投影型表示装置を構成するパネルの変形例-5の模式的な一部断面図である。
図11図11は、実施例1の発光素子及び実施例1の投影型表示装置を構成するパネルの変形例-6の模式的な一部断面図である。
図12図12は、実施例1の発光素子及び実施例1の投影型表示装置を構成するパネルの変形例-7の模式的な一部断面図である。
図13図13は、図12に示した実施例1の発光素子及び実施例1の投影型表示装置を構成するパネルにおける金属薄膜フィルタ層を模式的に示す平面図である。
図14図14は、実施例1の発光素子及び実施例1の投影型表示装置を構成するパネルの変形例-8の模式的な一部断面図である。
図15図15は、実施例1の投影型表示装置を構成するパネルの変形例-9の概念図である。
図16図16A及び図16Bは、実施例1の投影型表示装置を構成するパネルの変形例-10の概念図である。
図17図17は、実施例1の発光素子及び実施例1の投影型表示装置を構成するパネルの変形例-11の模式的な一部断面図である。
図18図18は、実施例1の発光素子及び実施例1の投影型表示装置を構成するパネルの変形例-12の模式的な一部断面図である。
図19図19は、発光素子からの光の出射状態を模式的に示す図である。
図20図20A及び図20Bは、それぞれ、実施例1及び実施例5の発光素子の模式的な一部断面図である。
図21図21A及び図21Bは、それぞれ、実施例2において、1つの発光素子における1つの発光領域を有する発光部の模式的な平面図、及び、複数のマイクロレンズ部材を有する発光部の模式的な平面図である。
図22図22A及び図22Bは、それぞれ、実施例3において、1つの発光素子における複数の発光領域を有する発光部の模式的な平面図、及び、1つのマイクロレンズ部材を有する発光部の模式的な平面図である。
図23図23A及び図23Bは、それぞれ、実施例3の変形例-1において、1つの発光素子における複数の発光領域を有する発光部の模式的な平面図、及び、3つのマイクロレンズ部材を有する発光部の模式的な平面図である。
図24図24は、実施例4の発光素子及び実施例4の投影型表示装置を構成するパネルにおける1つの発光部の模式的な一部断面図である。
図25図25は、実施例4の発光素子及び実施例4の投影型表示装置の変形例-1を構成するパネルにおける1つの発光部の模式的な一部断面図である。
図26図26は、実施例4の発光素子及び実施例4の投影型表示装置の変形例-2を構成するパネルにおける1つの発光部の模式的な一部断面図である。
図27図27は、実施例5の発光素子及び実施例5の投影型表示装置を構成するパネルの模式的な一部断面図である。
図28図28A図28B及び図28Cは、発光領域とマイクロレンズ部材の平面形状の関係を説明するための模式図である。
図29図29A図29B図29C及び図29Dは、F値の低いレンズ及び高いレンズを用いたときに得られる輝度等を説明するための模式図である。
図30図30A及び図30Bは、それぞれ、従来の有機エレクトロルミネッセンス表示装置の1画素を構成する3つの有機エレクトロルミネッセンス素子の模式的な配置図及び発光領域の模式的な配置図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本開示を説明するが、本開示は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
1.本開示の第1の態様~第4の態様に係る発光素子、本開示の表示装置、及び、本開示の面発光装置、全般に関する説明
2.実施例1(本開示の第1の態様に係る発光素子、第1形態の発光素子、及び、本開示の表示装置)
3.実施例2(本開示の第2の態様に係る発光素子)
4.実施例3(本開示の第3の態様に係る発光素子)
5.実施例4(本開示の第4の態様に係る発光素子)
6.実施例5(第2形態の発光素子)
7.実施例6(第1形態の発光素子と第2形態の発光素子との組合せ)
8.その他
【0015】
〈本開示の第1の態様~第4の態様に係る発光素子、本開示の表示装置、及び、本開示の面発光装置、全般に関する説明〉
本開示の第1の態様に係る発光素子、本開示の表示装置に備えられた本開示の第1の態様に係る発光素子、本開示の面発光装置に備えられた本開示の第1の態様に係る発光素子を総称して、『本開示の第1の態様に係る発光素子等』と呼ぶ場合がある。また、本開示の第2の態様に係る発光素子、本開示の表示装置に備えられた本開示の第2の態様に係る発光素子、本開示の面発光装置に備えられた本開示の第2の態様に係る発光素子を総称して、『本開示の第2の態様に係る発光素子等』と呼ぶ場合がある。更には、本開示の第3の態様に係る発光素子、本開示の表示装置に備えられた本開示の第3の態様に係る発光素子、本開示の面発光装置に備えられた本開示の第3の態様に係る発光素子を総称して、『本開示の第3の態様に係る発光素子等』と呼ぶ場合がある。また、本開示の第4の態様に係る発光素子、本開示の表示装置に備えられた本開示の第4の態様に係る発光素子、本開示の面発光装置に備えられた本開示の第4の態様に係る発光素子を総称して、『本開示の第4の態様に係る発光素子等』と呼ぶ場合がある。更には、本開示の第1の態様に係る発光素子等、本開示の第2の態様に係る発光素子等、本開示の第3の態様に係る発光素子等及び本開示の第4の態様に係る発光素子等を総称して、『本開示の発光素子等』と呼ぶ場合がある。
【0016】
本開示の第1の態様に係る発光素子等において、複数の発光領域を有する発光部、及び、各発光領域から出射された光の進行方向を制御する1又は複数のマイクロレンズ部材が備えられているが、例えば、発光部は、M個×N個(但し、M及びNは1以上の整数であり、M=1且つN=1の場合を除く)の発光領域を有しており、M個×N個の発光領域から出射された光の進行方向を制御するP個×Q個(但し、P=p×M、Q=q×Nであり、p及びqは1以上の整数)のマイクロレンズ部材が備えられている形態とすることができる。複数の発光領域は、所望の位置に配置されていればよく、規則正しく配列されていてもよいし(具体的には、例えば、発光領域の中心が仮想の格子の格子点上に配置されていてもよいし)、規則正しくは配列されていなくともよい。各発光領域から出射された光の進行方向を制御する1つのマイクロレンズ部材が備えられている場合、マイクロレンズ部材の光軸は、所望の位置に配置されていればよく、規則正しく配列されていてもよいし(具体的には、例えば、マイクロレンズ部材の光軸が仮想の格子の格子点上に配置されていてもよいし)、規則正しくは配列されていなくともよい。また、発光部における発光領域の大きさや形状は、表示装置あるいは面発光装置における発光部の配置位置に依存して変えてもよいし、一定としてもよい。複数のマイクロレンズ部材の大きさや形状、曲率半径、光学パワー等の諸物性、構成材料は、発光部における配置位置に依存して変えてもよいし、一定としてもよい。尚、仮想の格子として、限定するものではないが、正方形の格子、長方形の格子、正六角形の格子を例示することができる。以下においても同様である。
【0017】
本開示の第2の態様に係る発光素子等において、1つの発光領域から出射された光の進行方向を制御する複数のマイクロレンズ部材が備えられているが、例えば、1つの発光領域から出射された光の進行方向を制御するP個×Q個(但し、P及びQは1以上の整数であり、P=1且つQ=1の場合を除く)のマイクロレンズ部材が備えられている形態とすることができる。複数のマイクロレンズ部材は、所望の位置に配置されていればよく、規則正しく配列されていてもよいし(具体的には、例えば、マイクロレンズ部材の光軸が仮想の格子の格子点上に配置されていてもよいし)、規則正しくは配列されていなくともよい。複数のマイクロレンズ部材の大きさや形状、曲率半径、光学パワー等の諸物性、構成材料は、発光部における配置位置に依存して変えてもよいし、一定としてもよい。
【0018】
本開示の第3の態様に係る発光素子等において、発光部は複数の発光領域を有しており、複数の発光領域から出射された光の進行方向を制御する1又は複数のマイクロレンズ部材が備えられているが、例えば、発光部は、M個×N個(但し、M及びNは1以上の整数であり、M=1且つN=1の場合を除く)の発光領域を有しており、M個×N個の発光領域から出射された光の進行方向を制御するマイクロレンズ部材は、1つであってもよいし、複数であってもよく、例えば、複数のマイクロレンズ部材の個数をP’個×Q’個(但し、P’=M/p’、Q’=N/q’であり、p’及びq’は1以上の整数)とすることができる。複数の発光領域は、所望の位置に配置されていればよく、規則正しく配列されていてもよいし(具体的には、例えば、発光領域の中心が仮想の格子の格子点上に配置されていてもよいし)、規則正しくは配列されていなくともよい。複数のマイクロレンズ部材は、所望の位置に配置されていればよく、規則正しく配列されていてもよいし(具体的には、例えば、マイクロレンズ部材の光軸が仮想の格子の格子点上に配置されていてもよいし)、規則正しくは配列されていなくともよい。発光部における発光領域の大きさや形状は、表示装置あるいは面発光装置における発光部の配置位置に依存して変えてもよいし、一定としてもよい。複数のマイクロレンズ部材の大きさや形状、曲率半径、光学パワー等の諸物性、構成材料は、発光部における配置位置に依存して変えてもよいし、一定としてもよい。
【0019】
本開示の第4の態様に係る発光素子等において、発光部は、複数の発光領域を有しており、各発光領域から出射された光の進行方向を制御する導光部が備えられているが、例えば、発光部は、M個×N個(但し、M及びNは1以上の整数であり、M=1且つN=1の場合を除く)の発光領域を有しており、各発光領域から出射された光の進行方向を制御する導光部は、1つであってもよいし、複数であってもよい。即ち、複数の導光部の個数を、P個×Q個(但し、P=p×M、Q=q×Nであり、p及びqは1以上の整数)とすることができるし、あるいは又、P’個×Q’個(但し、P’=M/p’、Q’=N/q’であり、p’及びq’は1以上の整数)とすることができる。複数の発光領域は、所望の位置に配置されていればよく、規則正しく配列されていてもよいし(具体的には、例えば、発光領域の中心が仮想の格子の格子点上に配置されていてもよいし)、規則正しくは配列されていなくともよい。複数の導光部は、所望の位置に配置されていればよく、規則正しく配列されていてもよいし(具体的には、例えば、導光部の軸線が仮想の格子の格子点上に配置されていてもよいし)、規則正しくは配列されていなくともよい。発光部における発光領域の大きさや形状は、表示装置あるいは面発光装置における発光部の配置位置に依存して変えてもよいし、一定としてもよい。複数の導光部の大きさや形状等の諸物性、構成材料は、発光部における配置位置に依存して変えてもよいし、一定としてもよい。
【0020】
そして、本開示の第1の態様~第3の態様に係る発光素子等においては、マイクロレンズ部材(レンズ部材、オンチップレンズ)を備えているので、発光素子の発光領域から出射される光を、平行光等、所望の状態とすることができる。また、本開示の第4の態様に係る発光素子等においては、導光部(光反射部、リフレクター部)を備えているので、発光素子の発光領域から出射される光を、平行光等、所望の状態とすることができる。
【0021】
本開示の第1の態様に係る発光素子等において、マイクロレンズ部材の光軸は、発光領域の中心を通過する中心線上に位置していない形態とすることができる。勿論、本開示の第1の態様に係る発光素子等には、マイクロレンズ部材の光軸が、発光領域の中心を通過する中心線上に位置している形態が含まれる。具体的には、前述したとおり、複数の発光領域は、規則正しく配列されており(具体的には、例えば、発光領域の中心が仮想の格子の格子点上に配置されており)、マイクロレンズ部材の光軸はこの格子点上に位置しない形態とすることができるし、あるいは又、複数の発光領域は、規則正しく配列されておらず(具体的には、例えば、発光領域の中心は仮想の格子の格子点上に配置されておらず)、マイクロレンズ部材の光軸はこの格子点上に位置する形態とすることができるし、これらの形態の組合せとすることもできる。
【0022】
本開示の第1の態様~第3の態様に係る発光素子等において、マイクロレンズ部材の平面形状は、コーナー部が丸みを帯びた矩形又は正方形である形態とすることができる。尚、この場合、発光領域の平面形状として、矩形、正方形、多角形、コーナー部が丸みを帯びた矩形又は正方形、コーナー部が丸みを帯びた多角形、円形、楕円形を例示することができる。マイクロレンズ部材の平面形状を、特に、矩形や正方形とすることで、発光領域の平面形状の形状に拘わらず、また、マイクロレンズ部材と発光領域との位置関係に拘わらず、発光領域から出射された光の進行方向を効率的に制御することができる。マイクロレンズ部材は、球面レンズあるいは非球面レンズである。マイクロレンズ部材を、例えば、平凸レンズから構成する場合、マイクロレンズ部材は、発光領域から離れる方向に向かって凸状の面を有していてもよいし、発光領域に近づく方向に向かって凸状の面を有していてもよい。
【0023】
更には、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の第1の態様~第3の態様に係る発光素子等において、マイクロレンズ部材の光軸が発光領域の中心を通過する中心線上に位置している場合、発光領域の正射影像は、マイクロレンズ部材の正射影像内に含まれる形態とすることができる。具体的には、本開示の第1の態様に係る発光素子等において、マイクロレンズ部材の光軸が発光領域の中心を通過する中心線上に位置している場合、1つの発光領域の正射影像は、1つのマイクロレンズ部材の正射影像内に含まれる形態とすることができる。また、本開示の第2の態様に係る発光素子等において、マイクロレンズ部材の光軸が発光領域の中心を通過する中心線上に位置している場合、1つの発光領域の正射影像は、P個×Q個のマイクロレンズ部材、全体の正射影像内に含まれる形態とすることができる。更には、本開示の第3の態様に係る発光素子等において、マイクロレンズ部材の光軸が発光領域の中心を通過する中心線上に位置している場合、M個×N個の発光領域の正射影像は、1つのマイクロレンズ部材の正射影像内に含まれる形態とすることができる。
【0024】
更には、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の第1の態様~第3の態様に係る発光素子等において、マイクロレンズ部材から出射された光の進行方向を制御する第2のマイクロレンズ部材を更に有する形態とすることができる。
【0025】
更には、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の第1の態様~第3の態様に係る発光素子等において、マイクロレンズ部材から出射された光の進行方向を制御する導光部を更に有する形態とすることができる。発光領域の法線方向と直交する仮想平面で切断したときの導光部の内面(マイクロレンズ部材から出射された光が衝突する導光部の面)は、発光領域の法線方向と平行であってもよいし、非平行であってもよい。即ち、導光部の内面は、発光領域を基準としたとき、順テーパー状であってもよいし、逆テーパー状であってもよいが、集光といった観点からは、逆テーパー状であることが好ましい。更には、この場合、複数の導光部が積層された構造を有しており;複数の導光部の軸線は、同一の直線状にはない形態とすることができる。勿論、複数の導光部の軸線は、同一の直線状にある形態とすることもできる。また、発光領域に最も近い導光部の底部における軸線は、発光領域の中心を通過する中心線上に位置していない形態とすることができる。勿論、発光領域に最も近い導光部の底部における軸線が、発光領域の中心を通過する中心線上に位置している形態が含まれる。また、発光領域に最も近い導光部の底部における軸線が発光領域の中心を通過する中心線上に位置している場合、発光領域の正射影像は、導光部の底部の正射影像内に含まれる形態とすることができる。以上の説明は、本開示の第4の態様に係る発光素子等に適用することができる。ここで、導光部の内面が順テーパー状であるとは、発光領域から離れるに従い、導光部の内面が広がる形状(第2基板に向かって広がっている形状)を指し、導光部の内面が逆テーパー状であるとは、発光領域から離れるに従い、導光部の内面が広がる窄まる形状(第2基板に向かって窄まっている形状)を指す。
【0026】
更には、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の発光素子等において、
発光部は、
発光領域において共有された第1電極、
第1電極上に形成され、有機発光材料から成る発光層を含む有機層、及び、
有機層上に形成された第2電極、
を備えており、
更に、第1電極の下方に光反射層を備えており、
第2電極と有機層との界面と、光反射層との間で、発光層で発光した光を共振させて、光の一部を第2電極から出射させ、
第1電極と有機層との間には絶縁層が形成されており、
絶縁層には発光領域を規定する開口部が設けられている形態とすることができる。尚、このような形態の発光素子を、便宜上、『第1形態の発光素子』と呼ぶ場合がある。光反射層の第1電極側の面を、便宜上、『第1界面』と呼び、第2電極と有機層との界面を、便宜上、『第2界面』と呼ぶとき、第1界面と第2界面との間で共振器構造が形成される。あるいは又、
発光部は、
発光領域において共有された第1電極、
第1電極上に形成され、有機発光材料から成る発光層を含む有機層、及び、
有機層上に形成された第2電極、
を備えており、
発光層は、同色を発光する複数の発光層が積層されて成り、
第1電極と有機層との間には絶縁層が形成されており、
絶縁層には発光領域を規定する開口部が設けられている形態とすることができる。ここで、複数の発光層は同じ組成を有する形態とすることができる。尚、このような形態の発光素子を、便宜上、『第2形態の発光素子』と呼ぶ場合がある。
【0027】
更には、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の第1の態様~第3の態様に係る発光素子等において、マイクロレンズ部材は正の光学パワーを有する構成とすることができる。
【0028】
更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の第1の態様~第3の態様に係る発光素子等において、発光領域は、マイクロレンズ部材から離れる方向に凸状形状を有する構成とすることができる。
【0029】
あるいは又、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の第1の態様~第3の態様に係る発光素子等において、マイクロレンズ部材は負の光学パワーを有する構成とすることができる。
【0030】
更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の第4の態様に係る発光素子等において、発光領域は正の光学パワーを有する形態とすることができるし、更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の第4の態様に係る発光素子等において、複数の導光部が積層された構造を有しており;複数の導光部の軸線は、同一の直線状にはない形態とすることができる。勿論、複数の導光部の軸線が、同一の直線状にある形態も含まれる。
【0031】
更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置において、表示装置は投影型表示装置から成る形態とすることができる。
【0032】
マイクロレンズ部材は、例えば、アクリル系樹脂等の透明樹脂材料から構成することができ、透明樹脂材料を、メルトフローさせることで得ることができるし、あるいは又、エッチバックすることで得ることができるし、ナノプリント法に基づき透明樹脂材料をレンズ形状に形成するといった方法によって得ることもできる。
【0033】
導光部は、具体的には、発光領域あるいはマイクロレンズ部材から出射された光を反射する材料から構成すればよく、例えば、金属材料や合金材料、発光領域あるいはマイクロレンズ部材から出射された光が通過する媒質の屈折率よりも小さな屈折率を有する誘電体材料(絶縁材料)や誘電体材料の多層構成を挙げることができる。具体的には、金属材料や合金材料として、例えば、アルミニウム(Al)層、アルミニウム合金層(例えば、Al-Nd層)、クロム(Cr)層、銀(Ag)層、銀合金層(例えば、Ag-Cu層、Ag-Pd-Cu層、Ag-Sm-Cu層)を挙げることができ、例えば、電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法、真空蒸着法を含む蒸着法、スパッタリング法、CVD法やイオンプレーティング法;メッキ法(電気メッキ法や無電解メッキ法);リフトオフ法;レーザアブレーション法;ゾル・ゲル法等によって形成することができる。
【0034】
以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の発光素子等において、発光素子から出射される光の半値全幅(FWHM)の値は30nm以下である構成とすることができる。後述する従来の有機EL素子から出射される光の半値全幅(FWHM)の値は、屡々、60nm乃至100nmであり、本開示の発光素子等は、従来の有機EL素子よりも鋭い発光スペクトルを有する。
【0035】
更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の発光素子等において、発光素子の発光部中心を通る中心線における光強度(発光素子から出射される光の光強度)をI0、光反射層を備えていない発光素子の発光部中心を通る中心線における光強度(発光素子から出射される光の光強度)をIconvとしたとき、
0/Iconv≧5
を満足する形態とすることができる。
【0036】
更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の発光素子等において、発光素子の発光部中心を通る中心線における光強度(発光部から出射される光の光強度)を100%としたとき、50%の光強度(発光部から出射される光の光強度)となる中心線に対する方向と、中心線との成す角度である指向半値角は25度以下である形態とすることができる。尚、ランバーシアン放射における指向半値角は約70度である。即ち、本開示の発光素子等から出射される光は、後述する従来の有機EL素子よりも指向性の高い光であり、あるいは又、平行光に近い光である。従って、従来の投影型表示装置(プロジェクタ)の光源から空間変調器の間に屡々必要とされるテレセントリック光学系は不要であり、投影型表示装置の簡素化を図ることができる。また、本開示の発光素子等から出射される光は、指向性の高い光であり、あるいは又、平行光に近い光であるが故に、発光層で生成した光が、第1基板と第2基板との間で全反射を繰り返し、第1基板と第2基板の接合部(パネルの端面)から出射され、パネルから出射される光にロスが発生するといった現象の発生を防止することができる。
【0037】
第1界面と第2界面との間で共振器構造が形成されている第1形態の発光素子において、発光層の最大発光位置から第1界面までの光学距離をOL1、発光層の最大発光位置から第2界面までの光学距離をOL2とし、m1及びm2を整数としたとき、以下の式(1-1)及び式(1-2)を満たす構成とすることができる。
0.7{-Φ1/(2π)+m1}≦2×OL1/λ≦1.2{-Φ1/(2π)+m1} (1-1)
0.7{-Φ2/(2π)+m2}≦2×OL2/λ≦1.2{-Φ2/(2π)+m2} (1-2)
ここで、
λ :発光層で発生した光のスペクトルの最大ピーク波長(あるいは又、発光層で発生した光の内の所望の波長)
Φ1:第1界面で生じる反射光(第1界面で反射される光)の位相シフト量(単位:ラジアン)。但し、-2π<Φ1≦0
Φ2:第2界面で生じる反射光(第2界面で反射される光)の位相シフト量(単位:ラジアン)。但し、-2π<Φ2≦0
である。
【0038】
1の値は0以上の値であり、m2の値は、m1の値と独立して、0以上の値であるが、m1≧1,m2≧1を満足することが、有機層におけるポテンシャル設計といった観点、即ち、有機層におけるポテンシャルの最適化といった観点から好ましく、これによって、後に説明するが、発光素子から出射される光の半値全幅(FWHM)の値を小さくすることができる。
【0039】
発光層の最大発光位置から第1界面までの距離L1とは、発光層の最大発光位置から第1界面までの実際の距離(物理的距離)を指し、発光層の最大発光位置から第2界面までの距離L2とは、発光層の最大発光位置から第2界面までの実際の距離(物理的距離)を指す。また、光学距離とは、光路長とも呼ばれ、一般に、屈折率nの媒質中を距離Lだけ光線が通過したときのn×Lを指す。以下においても、同様である。従って、平均屈折率をnaveとしたとき、
OL1=L1×nave
OL2=L2×nave
の関係がある。ここで、平均屈折率naveとは、有機層(あるいは、有機層及び層間絶縁層、あるいは、有機層、第1電極及び層間絶縁層)を構成する各層の屈折率と厚さの積を合計し、有機層(あるいは、有機層及び層間絶縁層、あるいは、有機層、第1電極及び層間絶縁層)の厚さで除したものである。
【0040】
発光層で発生した光の内の所望の波長λ(具体的には、赤色の波長、緑色の波長、青色の波長)を決定し、式(1-1)及び式(1-2)に基づき発光素子におけるOL1,OL2等の各種パラメータを求めて、発光素子を設計すればよい。
【0041】
光反射層及び第2電極は入射した光の一部を吸収し、残りを反射する。従って、反射される光に位相シフトが生じる。この位相シフト量Φ1,Φ2は、光反射層及び第2電極を構成する材料の複素屈折率の実数部分と虚数部分の値を、例えばエリプソメータを用いて測定し、これらの値に基づく計算を行うことで求めることができる(例えば、"Principles of Optic", Max Born and Emil Wolf, 1974 (PERGAMON PRESS) 参照)。有機層や層間絶縁層等、第1電極の屈折率も、あるいは又、第1電極が入射した光の一部を吸収し、残りを反射する場合の第1電極の屈折率も、エリプソメータを用いて測定することで求めることができる。
【0042】
光反射層を構成する材料として、アルミニウム、アルミニウム合金(例えば、Al-NdやAl-Cu)、Al/Ti積層構造、Al-Cu/Ti積層構造、クロム(Cr)、銀(Ag)、銀合金(例えば、Ag-Cu、Ag-Pd-Cu、Ag-Sm-Cu)を挙げることができる。そして、例えば、電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法、真空蒸着法を含む蒸着法、スパッタリング法、CVD法やイオンプレーティング法;メッキ法(電気メッキ法や無電解メッキ法);リフトオフ法;レーザアブレーション法;ゾル・ゲル法等によって形成することができる。光反射層を構成する材料に依っては、成膜される光反射層の結晶状態の制御のために、例えば、TiNから成る下地膜を形成しておくことが好ましい。
【0043】
更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む第1形態の発光素子において、隣接する発光素子のマイクロレンズ部材あるいは導光部の間には光吸収層(ブラックマトリクス層)が形成されている形態とすることができる。隣接する発光素子のマイクロレンズ部材あるいは導光部の間に光吸収層(ブラックマトリクス層)を形成することで、隣接した発光素子間における微小画像の重複の発生を確実に抑制することができる。即ち、或る発光素子によって形成される単位画像と、この或る発光素子に隣接した、あるいは又、近傍に位置する発光素子によって形成される単位画像が部分的に重複するといった現象(以下、便宜上、『単位画素の部分的重複』と呼ぶ)の発生を確実に抑制することができる。光吸収層は、例えば、黒色の着色剤を混入した光学濃度が1以上の黒色の樹脂膜(具体的には、例えば、黒色のポリイミド系樹脂)から成り、あるいは又、薄膜の干渉を利用した薄膜フィルタから構成されている。薄膜フィルタは、例えば、金属、金属窒化物あるいは金属酸化物から成る薄膜を2層以上積層して成り、薄膜の干渉を利用して光を減衰させる。薄膜フィルタとして、具体的には、Crと酸化クロム(III)(Cr23)とを交互に積層したものを挙げることができる。
【0044】
更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む第1形態の発光素子において、第1電極と光反射層とは、遮光部によって囲まれている形態とすることができる。即ち、発光素子と発光素子との間に遮光部を設けてもよい。このような形態を採用することで、単位画素の部分的重複の発生を確実に防止することができる。遮光部を構成する遮光材料として、具体的には、チタン(Ti)やクロム(Cr)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、アルミニウム(Al)、MoSi2等の光を遮光することができる材料を挙げることができる。遮光部は、電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法、真空蒸着法を含む蒸着法、スパッタリング法、CVD法やイオンプレーティング法等によって形成することができる。
【0045】
更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む第1形態の発光素子において、第1電極と光反射層との間には、更に、金属薄膜フィルタ層が形成されている形態とすることができる。金属薄膜フィルタ層は、例えば、金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、タングステン(W)、あるいは、これらの材料を含む合金から成り、例えば200nm程度の大きさの平面形状が円形や楕円形、矩形、「コ」の字、十文字等の平面形状を有する空孔が、多数、形成され、2次元状に配列されており(例えば、格子点上に配置されており、あるいは又、千鳥状に配置されており)、あるいは又、スリットが、多数、形成されている。尚、金属薄膜フィルタ層は、例えば、特開2015-232599号公報に開示されている。金属薄膜フィルタ層にあっては、金属表面の自由電子が電磁波と結合した表面プラズモンポラリトン(SPR)を媒介として特定の波長の光のみが透過する。このような周期的な微細加工が施された金属薄膜フィルタ層は、プラズモニックフィルタ(ホールアレイフィルタ)とも呼ばれている。金属薄膜フィルタ層は撮像装置の分野において広く知られているが、自発光タイプの発光素子を備えた投影型表示装置における使用は、本発明者が調べた限りでは知られていない。発光素子が出射する光の波長に依存するが(例えば、発光素子が赤外線を出射する場合)、光反射層の代わりに以上に説明した金属薄膜フィルタ層を形成し、金属薄膜フィルタ層によって光を反射させてもよい。
【0046】
第2電極を構成する材料(半光透過材料あるいは光透過材料)として、第2電極をカソード電極として機能させる場合、発光光を透過し、しかも、有機層(発光層)に対して電子を効率的に注入できるように仕事関数の値の小さな導電材料から構成することが望ましく、Ag、Ag-Mg、Ag-Nd-Cu、Ag-Cu、Au、Al及びAl-Cuから成る群から選択された少なくとも1種類の材料から成る形態とすることができる。あるいは又、例えば、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ナトリウム(Na)、ストロンチウム(Sr)、アルカリ金属又はアルカリ土類金属と銀(Ag)の合金[例えば、マグネシウム(Mg)と銀(Ag)の合金(Mg-Ag合金)]、マグネシウム-カルシウムの合金(Mg-Ca合金)、アルミニウム(Al)とリチウム(Li)の合金(Al-Li合金)等の仕事関数の小さい金属あるいは合金を挙げることができ、中でも、Mg-Ag合金が好ましく、マグネシウムと銀との体積比として、Mg:Ag=5:1~30:1を例示することができる。あるいは又、マグネシウムとカルシウムとの体積比として、Mg:Ca=2:1~10:1を例示することができる。あるいは又、第2電極を、有機層側から、上述した材料層と、例えばITOやIZOから成る所謂透明電極(例えば、厚さ3×10-8m乃至1×10-6m)との積層構造とすることもできる。第2電極に対して、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金、銅、銅合金、金、金合金等の低抵抗材料から成るバス電極(補助電極)を設け、第2電極全体として低抵抗化を図ってもよい。一方、第2電極をアノード電極として機能させる場合、発光光を透過し、しかも、仕事関数の値の大きな導電材料から構成することが望ましい。第2電極の厚さとして、4nm乃至50nm、好ましくは、4nm乃至20nm、より好ましくは6nm乃至12nmを例示することができる。第2電極の平均光透過率は50%乃至90%、好ましくは60%乃至90%であることが望ましい。
【0047】
第1電極に透明性が要求されない場合、第1電極を構成する材料として、第1電極をアノード電極として機能させる場合には、例えば、白金(Pt)、金(Au)、銀(Ag)、クロム(Cr)、タングステン(W)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、タンタル(Ta)といった仕事関数の高い金属あるいは合金(例えば、銀を主成分とし、0.3質量%乃至1質量%のパラジウム(Pd)と0.3質量%乃至1質量%の銅(Cu)とを含むAg-Pd-Cu合金や、Al-Nd合金、Al-Cu合金、Al-Cu-Ni合金)を挙げることができる。更には、アルミニウム(Al)及びアルミニウムを含む合金等の仕事関数の値が小さく、且つ、光反射率の高い導電材料を用いる場合には、適切な正孔注入層を設けるなどして正孔注入特性を向上させることで、アノード電極として用いることができる。第1電極の厚さとして、0.1μm乃至1μmを例示することができる。あるいは又、誘電体多層膜やアルミニウム(Al)あるいはその合金(例えば、Al-Cu-Ni合金)といった光反射性の高い反射膜上に、インジウムとスズの酸化物(ITO)や、インジウムと亜鉛の酸化物(IZO)等の正孔注入特性に優れた透明導電材料を積層した構造とすることもできる。
【0048】
第1電極に透明性が要求される場合、第1電極を構成する材料として、インジウム-錫酸化物(ITO,Indium Tin Oxide,SnドープのIn23、結晶性ITO及びアモルファスITOを含む)、インジウム-亜鉛酸化物(IZO,Indium Zinc Oxide)以外にも、酸化インジウム、インジウム-ガリウム酸化物(IGO)、インジウム・ドープのガリウム-亜鉛酸化物(IGZO,In-GaZnO4)、IFO(FドープのIn23)、ITiO(TiドープのIn23)、InSn、InSnZnO、酸化錫(SnO2)、ATO(SbドープのSnO2)、FTO(FドープのSnO2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化アルミニウム・ドープの酸化亜鉛(AZO)、ガリウム・ドープの酸化亜鉛(GZO)、BドープのZnO、AlMgZnO(酸化アルミニウム及び酸化マグネシウム・ドープの酸化亜鉛)、酸化アンチモン、酸化チタン、NiO、スピネル型酸化物、YbFe24構造を有する酸化物、ガリウム酸化物、チタン酸化物、ニオブ酸化物、ニッケル酸化物等を母層とする透明導電性材料といった各種透明導電材料を挙げることができる。尚、第1電極をカソード電極として機能させる場合、仕事関数の値が小さく、且つ、光反射率の高い導電材料から構成することが望ましいが、アノード電極として用いられる光反射率の高い導電材料に適切な電子注入層を設けるなどして電子注入特性を向上させることで、カソード電極として用いることもできる。
【0049】
第1電極や第2電極の形成方法として、例えば、電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法、真空蒸着法を含む蒸着法、スパッタリング法、化学的気相成長法(CVD法)やMOCVD法、イオンプレーティング法とエッチング法との組合せ;スクリーン印刷法やインクジェット印刷法、メタルマスク印刷法といった各種印刷法;メッキ法(電気メッキ法や無電解メッキ法);リフトオフ法;レーザアブレーション法;ゾル・ゲル法等を挙げることができる。各種印刷法やメッキ法によれば、直接、所望の形状(パターン)を有する第1電極や第2電極を形成することが可能である。尚、有機層を形成した後、第2電極を形成するので、特に真空蒸着法のような成膜粒子のエネルギーが小さな成膜方法、あるいは又、MOCVD法といった成膜方法に基づき形成することが、有機層のダメージ発生を防止するといった観点から好ましい。有機層にダメージが発生すると、リーク電流の発生による「滅点」と呼ばれる非発光画素(あるいは非発光副画素)が生じる虞がある。
【0050】
第2形態の発光素子において、発光層と発光層との間に中間層(電荷発生層)が形成されている形態とすることができる。ここで、中間層を構成する材料として、リチウム(Li)、カルシウム(Ca)、ナトリウム(Na)、セシウム(Cs)、酸化モリブデン(MoO3)、酸化バナジウム(V25)及び酸化タングステン(WO3)から成る群から選択された少なくとも1種類の材料を挙げることができるし、広くは、導電性を有する金属材料、合金材料、金属化合物を挙げることができる。中間層の成膜に起因して発光層に損傷が発生することを防止しなければならない。中間層は、有機材料から成る発光層の上に、例えば、スパッタリング法に基づき成膜されるが、中間層の成膜温度が、例えば、100゜Cを超えると、発光層に損傷が生じる虞がある。従って、スパッタリング法に基づき中間層を成膜する場合、中間層を構成する材料は、成膜温度を100゜C以下とすることができる材料から選択する必要がある。中間層の厚さとして、限定するものではないが、2nm乃至10nmを挙げることができる。
【0051】
第2形態の発光素子において、
更に、光反射層を備えており、
第2電極と有機層との第2界面と、光反射層との間で、発光層で発光した光を共振させて、光の一部を第2電極から出射させる形態とすることができる。ここで、光反射層は、第1電極の下方に配設された形態とすることもできるし、第1電極の上方であって、発光層の下方に配設された構成とすることもできる。尚、第2形態の発光素子の好ましいこのような構成は、上記の第1形態の発光素子を包含することができるが、この場合、同色を発光する複数の発光層が積層されて成る発光層における発光層の最大発光位置とは、複数の発光層の平均な厚さ方向の位置を指す。具体的には、第1電極と有機層の界面(第1界面)と各発光層の厚さ方向中心との間の距離の平均値に相当する位置を、最大発光位置とする。光反射層が第1電極よりも上方であって、発光層の下方に配設された構成にあっては、第1電極は、必ずしも、透明性を要求されない。また、場合によっては、光反射層の形成を省略して、第1電極が光反射層を兼ねる形態とすることもでき、この場合、発光層の最大発光位置から第1電極までの距離をL1、光学距離をOL1とし、第1電極で生じる反射光(光反射層で反射される光)の位相シフト量をΦ1とする。
【0052】
第2形態の発光素子において、発光層の数(NL)は2以上であるが、限定するものではないが、上限値として「4」を例示することができる。中間層の層数は(NL-1)である。一般に、発光層の層数NLが多くなると、発光素子を駆動するための電圧が高くなるので、発光層の層数NLは、発光素子を駆動するための電圧、更には、発光素子駆動部の耐圧によって制限される。
【0053】
本開示の表示装置(例えば、投影型表示装置)、あるいは、本開示の面発光装置において、パネルは、単色光[例えば、赤色光(波長:620nm乃至750nmの範囲内に発光スペクトルピークを有する)、緑色光(波長:495nm乃至570nmの範囲内に発光スペクトルピークを有する)、青色光(波長:450nm乃至495nmの範囲内に発光スペクトルピークを有する)]を出射する。
【0054】
本開示の表示装置(例えば、投影型表示装置)は、
赤色光を出射する1枚の赤色光出射パネル、
緑色光を出射する1枚の緑色光出射パネル、及び、
青色光を出射する1枚の青色光出射パネルの3枚のパネルから構成されている形態とすることができる。更には、この場合、青色光を出射する1枚の青色光出射パネルあるいは緑色光を出射する1枚の緑色光出射パネルを更に有し、4枚のパネルから構成されている形態とすることができる。そして、この場合、4枚のパネルがアレイ状(1×4の状態)に配列されている構成とすることもできるし、4枚のパネルが2×2の状態に配列されている構成とすることもできる。
【0055】
上記の好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置、具体的には、投影型表示装置にあっては、更に、光出射側に投影レンズ系を備えている形態とすることができる。あるいは又、
複数のパネルから出射された画像を1つの画像に合成する画像合成手段(例えば、無偏光ダイクロイックプリズム又はフィリップス・プリズム)、及び、
画像合成手段(例えば、無偏光ダイクロイックプリズム又はフィリップス・プリズム)の光出射側に投影レンズ系を備えている形態とすることができ、この場合、投影型表示装置を構成する3枚のパネルあるいは4枚のパネルは、画像合成手段において最適な位置に配置すればよい。
【0056】
投影レンズ系を構成するレンズとして、高Fナンバー、高被写界深度(DOF)のレンズを用いることが好ましい。また、投影レンズ系あるいは画像合成手段に入射する光は、レンズの近軸領域においてレンズの光軸に対して平行光であることが好ましい。尚、高Fナンバーのレンズを用いる場合、発光素子から出射される光の発散角(指向半値角)を小さくする必要があるが、そのために、発光素子の光出射側に、マイクロレンズ部材が設けられており、あるいは又、導光部が設けられているし、例えば、共振器構造の最適化が図られている。
【0057】
更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置にあっては、パネルは、平坦である形態とすることができるだけでなく、湾曲している形態とすることもできる。
【0058】
以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置、具体的には、投影型表示装置において、複数のパネルから出射された画像を1つの画像に合成する手段を備えていない場合、複数のパネルからの画像を、例えば、スクリーン上において適切に表示(合成)するために、複数のパネルの適切な位置合わせを行うと同時に、スクリーンに形成する画像の台形補正、歪み補正、倍率補正等の各種の補正をソフトウェアを用いて行えばよい。複数のパネルからの画像を、例えば、スクリーン上において適切に表示(合成)するために、複数のパネルからの画像の画素が完全に重なっておらず、部分的に重なった状態であってもよい。観察者の目の解像限界以下であれば画素がずれていても問題は生じない。
【0059】
以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の発光素子等において、発光素子を構成する発光部は、有機エレクトロルミネッセンス層を含む形態とすることができる。即ち、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置(例えば、投影型表示装置)を構成するパネルや面発光装置は有機エレクトロルミネッセンス・パネル(有機ELパネル)から成る形態とすることができるし、発光素子は有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)から成る形態とすることができるし、有機層は有機エレクトロルミネッセンス層から成る形態とすることができる。また、有機ELパネルは、第2基板から光を出射するトップエミッション方式(上面発光方式)の有機ELパネル(上面発光型有機ELパネル)とすることができ、有機層からの光が第2基板を介して外部に出射される。
【0060】
以下、発光素子を構成する発光部が有機エレクトロルミネッセンス層を含む形態に関して、また、パネルがトップエミッション方式有機ELパネルから成る形態に関して、説明を行う。
【0061】
発光素子における発光部は、第1電極、有機層及び第2電極から構成される。そして、第1電極が有機層の一部と接している構成とすることができるし、あるいは又、有機層が第1電極の一部と接している構成とすることができる。具体的には、第1電極の大きさは有機層よりも小さい構成とすることができるし、あるいは又、第1電極の大きさは有機層と同じ大きさであるが、第1電極と有機層との間の一部分に絶縁層が形成されている構成とすることもできるし、あるいは又、第1電極の大きさは有機層より大きい構成とすることもできる。第1電極と有機層とが接する領域であって、絶縁層に設けられた開口部の領域が、発光領域である。あるいは又、第1電極と有機層とが接する領域が、発光領域である。
【0062】
第1電極は、発光素子毎に設けられている。有機層は、発光素子毎に設けられており、あるいは又、発光素子に共通して設けられている。第2電極は、複数の発光素子において共通電極とされていてもよい。即ち、第2電極は、所謂ベタ電極とされていてもよい。基体の下方あるいは下には第1基板が配置されており、第2電極の上方に第2基板が配置されている。発光領域は基体上に設けられている。第1基板側に発光素子が形成されている。
【0063】
基体を構成する材料として、絶縁材料、例えば、SiO2、SiN、SiONを例示することができる。基体は、基体を構成する材料に適した形成方法、具体的には、例えば、各種CVD法、各種塗布法、スパッタリング法や真空蒸着法を含む各種PVD法、スクリーン印刷法といった各種印刷法、メッキ法、電着法、浸漬法、ゾル-ゲル法等の公知の方法に基づき形成することができる。
【0064】
基体の下あるいは下方には、限定するものではないが、発光素子駆動部が設けられている。発光素子駆動部は、例えば、第1基板を構成するシリコン半導体基板に形成されたトランジスタ(具体的には、例えば、MOSFET)や、第1基板を構成する各種基板に設けられた薄膜トランジスタ(TFT)から構成されている。発光素子駆動部を構成するトランジスタやTFTと第1電極とは、基体等に形成されたコンタクトホール(コンタクトプラグ)を介して接続されている形態とすることができる。発光素子駆動部は、周知の回路構成とすることができる。第2電極は、有機ELパネルの外周部において、基体等に形成されたコンタクトホール(コンタクトプラグ)を介して発光素子駆動部と接続される。
【0065】
第1基板あるいは第2基板を、シリコン半導体基板、高歪点ガラス基板、ソーダガラス(Na2O・CaO・SiO2)基板、硼珪酸ガラス(Na2O・B23・SiO2)基板、フォルステライト(2MgO・SiO2)基板、鉛ガラス(Na2O・PbO・SiO2)基板、表面に絶縁材料層が形成された各種ガラス基板、石英基板、表面に絶縁材料層が形成された石英基板、ポリメチルメタクリレート(ポリメタクリル酸メチル,PMMA)やポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルフェノール(PVP)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート(PET)に例示される有機ポリマー(高分子材料から構成された可撓性を有するプラスチックフィルムやプラスチックシート、プラスチック基板といった高分子材料の形態を有する)から構成することができる。第1基板と第2基板を構成する材料は、同じであっても、異なっていてもよい。但し、発光素子からの光を透過する基板は、発光素子からの光に対して透明であることが要求される。
【0066】
有機層は有機発光材料から成る発光層を備えているが、具体的には、例えば、正孔輸送層と発光層と電子輸送層との積層構造、正孔輸送層と電子輸送層を兼ねた発光層との積層構造、正孔注入層と正孔輸送層と発光層と電子輸送層と電子注入層との積層構造等から構成することができる。有機層の形成方法として、真空蒸着法等の物理的気相成長法(PVD法);スクリーン印刷法やインクジェット印刷法といった印刷法;転写用基板上に形成されたレーザ吸収層と有機層の積層構造に対してレーザを照射することでレーザ吸収層上の有機層を分離して、有機層を転写するといったレーザ転写法、各種の塗布法を例示することができる。有機層を真空蒸着法に基づき形成する場合、例えば、所謂メタルマスクを用い、係るメタルマスクに設けられた開口を通過した材料を堆積させることで有機層を得ることができる。
【0067】
第2電極と第2基板との間には保護層(平坦化層)が形成されていることが好ましい。保護層を構成する材料として、アクリル系樹脂を例示することができるし、SiN、SiON、SiC、アモルファスシリコン(α-Si)、Al23、TiO2を例示することもできる。保護層の形成方法として、各種CVD法、各種塗布法、スパッタリング法や真空蒸着法を含む各種PVD法、スクリーン印刷法といった各種印刷法等の公知の方法に基づき形成することができる。また、保護層の形成方法として、更には、ALD(Atomic Layer Deposition)法を採用することもできる。保護層は、複数の発光素子において共通化されていてもよいし、各発光素子において個別に設けられていてもよい。保護層と第2基板とは、例えば、樹脂層(封止樹脂層)を介して接合される。樹脂層(封止樹脂層)を構成する材料として、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコン系接着剤、シアノアクリレート系接着剤といった熱硬化型接着剤や、紫外線硬化型接着剤を挙げることができる。
【0068】
有機ELパネルの光を出射する最外面(具体的には、第2基板の外面)には、紫外線吸収層、汚染防止層、ハードコート層、帯電防止層を形成してもよいし、保護部材(例えば、カバーガラス)を配してもよい。
【0069】
有機ELパネルにおいては、基体や絶縁層、層間絶縁層が形成されるが、これらを構成する絶縁材料として、SiO2、NSG(ノンドープ・シリケート・ガラス)、BPSG(ホウ素・リン・シリケート・ガラス)、PSG、BSG、AsSG、SbSG、PbSG、SOG(スピンオングラス)、LTO(Low Temperature Oxide、低温CVD-SiO2)、低融点ガラス、ガラスペースト等のSiOX系材料(シリコン系酸化膜を構成する材料);SiON系材料を含むSiN系材料;SiOC;SiOF;SiCNを挙げることができる。あるいは又、酸化チタン(TiO2)、酸化タンタル(Ta25)、酸化アルミニウム(Al23)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化クロム(CrOx)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化ニオブ(Nb25)、酸化スズ(SnO2)、酸化バナジウム(VOx)といった無機絶縁材料を挙げることができる。あるいは又、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂といった各種樹脂や、SiOCH、有機SOG、フッ素系樹脂といった低誘電率絶縁材料(例えば、誘電率k(=ε/ε0)が例えば3.5以下の材料であり、具体的には、例えば、フルオロカーボン、シクロパーフルオロカーボンポリマー、ベンゾシクロブテン、環状フッ素系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、アモルファステトラフルオロエチレン、ポリアリールエーテル、フッ化アリールエーテル、フッ化ポリイミド、アモルファスカーボン、パリレン(ポリパラキシリレン)、フッ化フラーレン)を挙げることができるし、Silk(The Dow Chemical Co. の商標であり、塗布型低誘電率層間絶縁膜材料)、Flare(Honeywell Electronic Materials Co. の商標であり、ポリアリルエーテル(PAE)系材料)を例示することもできる。そして、これらを、単独あるいは適宜組み合わせて使用することができる。絶縁層や層間絶縁層、基体は、各種CVD法、各種塗布法、スパッタリング法や真空蒸着法を含む各種PVD法、スクリーン印刷法といった各種印刷法、メッキ法、電着法、浸漬法、ゾル-ゲル法等の公知の方法に基づき形成することができる。
【0070】
有機ELパネルにあっては、正孔輸送層(正孔供給層)の厚さと電子輸送層(電子供給層)の厚さは、概ね等しいことが望ましい。あるいは又、正孔輸送層(正孔供給層)よりも電子輸送層(電子供給層)を厚くしてもよく、これによって、低い駆動電圧で高効率化に必要、且つ、発光層への十分な電子供給が可能となる。即ち、アノード電極に相当する第1電極と発光層との間に正孔輸送層を配置し、しかも、電子輸送層よりも薄い膜厚で形成することで、正孔の供給を増大させることが可能となる。そして、これにより、正孔と電子の過不足がなく、且つ、キャリア供給量も十分多いキャリアバランスを得ることができるため、高い発光効率を得ることができる。また、正孔と電子の過不足がないことで、キャリアバランスが崩れ難く、駆動劣化が抑制され、発光寿命を長くすることができる。
【実施例1】
【0071】
実施例1は、本開示の第1の態様に係る発光素子及び本開示の表示装置に関し、また、第1形態の発光素子に関する。実施例1の発光素子及び実施例1の表示装置(具体的には、投影型表示装置)を構成するパネルの模式的な一部断面図を図1に示し、1つの発光素子における複数(M個×N個)の発光領域を有する発光部の模式的な平面図を図2Aに示し、複数(P個×Q個)のマイクロレンズ部材を有する発光部の模式的な平面図を図2Bに示す。また、実施例1の投影型表示装置を構成する4枚のパネルの模式的な配置を図7A及び図7Bに示し、図7A及び図7Bに示す実施例1の投影型表示装置を構成する4枚のパネルの画像投影状態を模式的に図8及び図9に示す。更には、実施例1の発光素子の模式的な一部断面図を図20Aに示す。
【0072】
尚、図2A図3A図4A図5A図6A図21A図22A及び図23Aにおいて、1つの発光領域を実線で示し、図2B図3B図4B図5B図6B図21B図22B及び図23Bにおいて、1つのマイクロレンズ部材を実線で示し、1つの発光領域を一点鎖線で示し、図2A図2B図3A図3B図4A図4B図5A図5B図6A図6B図21A図21B図22A図22B図23A及び図23Bにおいて、1つの発光部を二点鎖線で囲み、1つの発光領域を含む領域を点線で囲んだ。また、発光領域の中心を通過する中心線を白丸で示し、マイクロレンズ部材の光軸を黒丸で示す。
【0073】
実施例1の発光素子10は、
複数の発光領域30’を有する発光部30、及び、
各発光領域30’から出射された光の進行方向を制御する1又は複数のマイクロレンズ部材60、
を備えている。
【0074】
具体的には、実施例1の発光素子10は、
M個×N個(但し、M及びNは1以上の整数であり、M=1且つN=1の場合を除く)の発光領域30’を有する発光部30、及び、
M個×N個の発光領域30’から出射された光の進行方向を制御するP個×Q個(但し、P=p×M、Q=q×Nであり、p及びqは1以上の整数)のマイクロレンズ部材60、
を備えている。
【0075】
また、実施例1、あるいは、後述する実施例2~実施例6の表示装置、具体的には、投影型表示装置(プロジェクタ)は、
第1基板11、
第2基板41、及び、
第1基板11と第2基板41によって挟まれた、複数の発光素子、
を有するパネルを備えており、
各発光素子は、実施例1、あるいは、後述する実施例2~実施例6の発光素子10から構成されている。
【0076】
そして、実施例1の発光素子10は第1形態の発光素子であり、
発光部30は、
発光領域30’において共有された第1電極31、
第1電極31上に形成され、有機発光材料から成る発光層33Aを含む有機層33、及び、
有機層33上に形成された第2電極32、
を備えており、
更に、第1電極31の下方に光反射層50を備えており、
第2電極32と有機層33との界面と、光反射層50との間で、発光層33Aで発光した光を共振させて、光の一部を第2電極32から出射させる。また、
第1電極31と有機層33との間には絶縁層28が形成されており、
絶縁層28には発光領域30’を規定する開口部29が設けられている。そして、光反射層50の第1電極31側の面(第1界面)と、第2電極32と有機層33との界面(第2界面)との間で共振器構造が形成される。
【0077】
ここで、実施例1にあっては、具体的には、M=N=3、P=Q=3、p=q=1とした。限定するものではないが、1つの発光部30の大きさを7.8μm×7.8μmとし、1つの開口部29(1つの発光領域30’)の大きさを2.2μm×2.2μmとし、1つの発光領域30’を含む領域の大きさを2.6μm×2.6μmとした。1つの開口部29(1つの発光領域30’)の平面形状は正方形である。また、マイクロレンズ部材60の平面形状は、コーナー部が丸みを帯びた正方形であり、大きさは、例えば、2.2μm×2.2μmである。尚、開口部29(発光領域30’)よりもマイクロレンズ部材60が大きい方が望ましい。発光部30から出射される光は発散角を有するので、その発散角をカバーするマイクロレンズ部材60の方が集光効率の向上を図ることができるためである。マイクロレンズ部材60は、一種の非球面レンズであり、平凸レンズから構成されており、発光領域30’から離れる方向に向かって凸状の面を有している。図2A及び図2Bに示した例では、マイクロレンズ部材60の光軸が発光領域30’の中心を通過する中心線上に位置しており、発光領域30’の正射影像は、マイクロレンズ部材60の正射影像内に含まれる。具体的には、1つの発光領域30’の正射影像は、1つのマイクロレンズ部材60の正射影像内に含まれる。マイクロレンズ部材60は正の光学パワーを有する。複数の発光領域30’は、所望の位置に配置されていればよく、具体的には、規則正しく配列されている。即ち、例えば、発光領域30’の中心は、仮想の格子(正方形の格子)の格子点上に配置されている。
【0078】
発光領域130’の平面形状が正方形であり、マイクロレンズ部材160’の平面形状が円形である場合、発光領域130’から出射された光を通過させるためのマイクロレンズ部材160’の大きさは、図28Bに示すように、発光領域130’に対して大きくなる。あるいは又、図28Cに示すように、発光領域130’の隅の領域において発光した光をマイクロレンズ部材160’は効率良く集光することが困難である。一方、発光領域130’の平面形状が正方形であり、マイクロレンズ部材160の平面形状が正方形である場合、発光領域130’から出射された光を通過させるためのマイクロレンズ部材160の大きさは、図28Aに示すように余り大きくはならないし、発光領域130’の隅の領域において発光した光をマイクロレンズ部材160は効率良く集光することができる。以上のとおり、発光領域130’の平面形状が正方形であり、マイクロレンズ部材160の平面形状が正方形である場合、マイクロレンズ部材160の占める面積を縮小化することができ、しかも、発光領域130’からの光を効率良く集光することができる。
【0079】
実施例1あるいは後述する実施例2~実施例6において、投影型表示装置を構成するパネルは有機ELパネルから成り、発光素子10は有機EL素子から成り、有機層33は有機エレクトロルミネッセンス層から成る。また、有機ELパネルは、第2基板41から光を出射するトップエミッション方式の有機ELパネルであり、有機層33からの光が第2基板41を介して外部に出射される。
【0080】
そして、実施例1あるいは後述する実施例2~実施例6の投影型表示装置は、
赤色光を出射する1枚の赤色光出射パネル(第1パネル1R)、
緑色光を出射する1枚の緑色光出射パネル(第2パネル1G)、及び、
青色光を出射する1枚の青色光出射パネル(第3パネル1B1)から構成されており、更には、青色光を出射する1枚の青色光出射パネル(第4パネル1B2)を更に有し、4枚のパネル1R,1G,1B1,1B2から構成されている。そして、投影型表示装置の光出射側に投影レンズ系70を備えている。図7A及び図8に示すように、4枚のパネルがアレイ状(1×4の状態)に配列されていてもよいし、図7B及び図9に示すように、4枚のパネルが2×2の状態に配列されていてもよい。尚、図8及び図9において、パネルから出射される光線を点線及び一点鎖線で示す。パネルの画素数は、例えば1920×1080であり、1つの発光素子10は1つの画素を構成する。また、パネルの大きさは、例えば、10mm×10mmである。
【0081】
各パネルは単色光を出射する。第1パネル1Rを構成する発光素子における発光層は赤色を発光する赤色光発光層から成り、第1パネル1Rが出射する光は、赤色光(波長:620nm乃至750nmの範囲内に発光スペクトルピークを有する)であり、具体的には、ピーク波長λRは以下の表1のとおりである。また、第2パネル1Gを構成する発光素子における発光層は緑色を発光する緑色光発光層から成り、第2パネル1Gが出射する光は、緑色光(波長:495nm乃至570nmの範囲内に発光スペクトルピークを有する)であり、具体的には、ピーク波長λGは以下の表1のとおりである。更には、第3パネル1B1及び第4パネル1B2を構成する発光素子における発光層は青色を発光する青色光発光層から成り、第3パネル1B1及び第4パネル1B2が出射する光は、青色光(波長:450nm乃至495nmの範囲内に発光スペクトルピークを有する)であり、ピーク波長λBは以下の表1のとおりである。
【0082】
ここで、実施例1の発光素子10にあっては、前述した式(1-1)及び式(1-2)を満足する。具体的には、m1=m2=1とした。但し、これらの値に限定されるものではなく、例えば、m1=m2=0とすることもできる。式(1-1)及び式(1-2)から求めた光学距離(OL1+OL2)の値を以下の表1に示す。
【0083】
〈表1〉
12 ピーク波長λ OL1+OL2
第1パネル 1 1 530nm 280nm
第2パネル 1 1 630nm 230nm
第3パネル/第4パネル 1 1 440nm 170nm
【0084】
第2電極32は、アクリル系樹脂から成る保護層(平坦化層)34で覆われている。有機層33の光出射側にマイクロレンズ部材60が配設されている。即ち、保護層34の上には、周知の方法で、周知の材料から成るマイクロレンズ部材60が形成されている。マイクロレンズ部材60から出射される光は平行光(テレセントリックな光)とされる。保護層34及びマイクロレンズ部材60は、第2基板41に封止樹脂層35を介して亙って貼り合わされている。封止樹脂層35を構成する材料として、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコン系接着剤、シアノアクリレート系接着剤といった熱硬化型接着剤や、紫外線硬化型接着剤を挙げることができる。
【0085】
CVD法に基づき形成されたSiO2から成る基体(層間絶縁層)26の内部には、Al-Cuや、Ag、Ag-Cuから成る光反射層50が形成されている。即ち、基体(層間絶縁層)26は下層層間絶縁層26Aと上層層間絶縁層26Bの2層から構成されており、光反射層50は下層層間絶縁層26Aと上層層間絶縁層26Bとの間に形成されている。光反射層50を銀(Ag)から構成する場合、成膜される光反射層50の結晶状態の制御のために、例えば、TiNから成る下地膜を下層層間絶縁層26Aの上に形成しておくことが好ましい。光反射層50の上にTiN層を形成する必要はない。また、下層層間絶縁層と上層層間絶縁層とを、同じ材料から構成してもよいし、OL1を適切な値とするために、異なる材料から構成してもよい。
【0086】
また、基体(層間絶縁層)26の下方には、発光素子駆動部が設けられている。発光素子駆動部は周知の回路構成とすることができる。発光素子駆動部は、第1基板11に相当するシリコン半導体基板に形成されたトランジスタ(具体的には、MOSFET)から構成されている。MOSFETから成るトランジスタ20は、第1基板11上に形成されたゲート絶縁層22、ゲート絶縁層22上に形成されたゲート電極21、第1基板11に形成されたソース/ドレイン領域24、ソース/ドレイン領域24の間に形成されたチャネル形成領域23、並びに、チャネル形成領域23及びソース/ドレイン領域24を取り囲む素子分離領域25から構成されている。トランジスタ20と第1電極31とは、基体26に設けられたコンタクトプラグ27を介して電気的に接続されている。尚、図面においては、1つの発光素子駆動部につき、1つのトランジスタ20を図示した。
【0087】
第2電極32は、有機ELパネルの外周部において、基体(層間絶縁層)26に形成された図示しないコンタクトホール(コンタクトプラグ)を介して発光素子駆動部と接続されている。有機ELパネルの外周部において、第2電極32の下方に第2電極32に接続された補助電極を設け、補助電極を発光素子駆動部と接続してもよい。
【0088】
第1電極31はアノード電極として機能し、第2電極32はカソード電極として機能する。そして、第1電極31は光透過材料から成り、第2電極32は半光透過材料から成る。具体的には、第1電極31は、透明導電性材料層、より具体的には、ITOやIZOから成り、第2電極32は、銀(Ag)から成る。第1電極31は、真空蒸着法とエッチング法との組合せに基づき、基体(層間絶縁層)26の上に形成されている。また、第2電極32は、特に真空蒸着法のような成膜粒子のエネルギーが小さい成膜方法によって成膜されており、パターニングされていない。有機層33もパターニングされていない。但し、これに限定するものではなく、有機層33をパターニングしてもよい。
【0089】
実施例1において、有機層33は、例えば、正孔注入層(HIL:Hole Injection Layer)、正孔輸送層(HTL:Hole Transport Layer)、発光層33A、電子輸送層(ETL:Electron Transport Layer)、及び、電子注入層(EIL:Electron InjectionLayer)の積層構造を有する。図20Aにおいて、正孔注入層及び正孔輸送層を纏めて参照番号33Cで示し、電子輸送層及び電子注入層を纏めて参照番号33Eで示す。
【0090】
正孔注入層は、正孔注入効率を高める層であると共に、リークを防止するバッファ層として機能し、厚さは、例えば2nm乃至10nm程度である。正孔注入層は、例えば、以下の式(A)又は式(B)で表されるヘキサアザトリフェニレン誘導体から成る。尚、正孔注入層の端面が第2電極と接した状態になると、画素間の輝度バラツキ発生の主たる原因となり、表示画質の低下につながる。
【0091】
【0092】
ここで、R1~R6は、それぞれ、独立に、水素、ハロゲン、ヒドロキシ基、アミノ基、アルールアミノ基、炭素数20以下の置換あるいは無置換のカルボニル基、炭素数20以下の置換あるいは無置換のカルボニルエステル基、炭素数20以下の置換あるいは無置換のアルキル基、炭素数20以下の置換あるいは無置換のアルケニル基、炭素数20以下の置換あるいは無置換のアルコキシ基、炭素数30以下の置換あるいは無置換のアリール基、炭素数30以下の置換あるいは無置換の複素環基、ニトリル基、シアノ基、ニトロ基、又は、シリル基から選ばれる置換基であり、隣接するRm(m=1~6)は環状構造を介して互いに結合してもよい。また、X1~X6は、それぞれ、独立に、炭素又は窒素原子である。
【0093】
【0094】
正孔輸送層は発光層33Aへの正孔輸送効率を高める層である。発光層33Aでは、電界が加わると電子と正孔との再結合が起こり、光を発生する。電子輸送層は発光層33Aへの電子輸送効率を高める層であり、電子注入層は発光層33Aへの電子注入効率を高める層である。
【0095】
正孔輸送層は、例えば、厚さが40nm程度の4,4’,4”-トリス(3-メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(m-MTDATA)又はα-ナフチルフェニルジアミン(αNPD)から成る。
【0096】
赤色光発光層では、電界が加わることにより、第1電極31から注入された正孔の一部と、第2電極32から注入された電子の一部とが再結合して、赤色の光が発生する。このような赤色光発光層は、例えば、赤色光発光材料、正孔輸送性材料、電子輸送性材料及び両電荷輸送性材料の内、少なくとも1種類の材料を含んでいる。赤色光発光材料は、蛍光性の材料であってもよいし、燐光性の材料であってもよい。厚さが5nm程度の赤色光発光層は、例えば、4,4-ビス(2,2-ジフェニルビニル)ビフェニル(DPVBi)に、2,6-ビス[(4’-メトキシジフェニルアミノ)スチリル]-1,5-ジシアノナフタレン(BSN)を30質量%混合したものから成る。
【0097】
緑色光発光層では、電界が加わることにより、第1電極31から注入された正孔の一部と、第2電極32から注入された電子の一部とが再結合して、緑色の光が発生する。このような緑色光発光層は、例えば、緑色光発光材料、正孔輸送性材料、電子輸送性材料及び両電荷輸送性材料の内、少なくとも1種類の材料を含んでいる。緑色光発光材料は、蛍光性の材料であってもよいし、燐光性の材料であってもよい。厚さが10nm程度の緑色光発光層は、例えば、DPVBiに、クマリン6を5質量%混合したものから成る。
【0098】
青色光発光層では、電界が加わることにより、第1電極31から注入された正孔の一部と、第2電極32から注入された電子の一部とが再結合して、青色の光が発生する。このような青色光発光層は、例えば、青色光発光材料、正孔輸送性材料、電子輸送性材料及び両電荷輸送性材料の内、少なくとも1種類の材料を含んでいる。青色光発光材料は、蛍光性の材料であってもよいし、燐光性の材料であってもよい。厚さが30nm程度の青色光発光層は、例えば、DPVBiに、4,4’-ビス[2-{4-(N,N-ジフェニルアミノ)フェニル}ビニル]ビフェニル(DPAVBi)を2.5質量%混合したものから成る。
【0099】
厚さが20nm程度の電子輸送層は、例えば、8-ヒドロキシキノリンアルミニウム(Alq3)から成る。厚さが0.3nm程度の電子注入層は、例えば、LiFあるいはLi2O等から成る。
【0100】
但し、各層を構成する材料は例示であり、これらの材料に限定するものではない。発光層33Aを燐光性の材料から構成すれば、蛍光性の材料から構成した場合と比較して2.5倍~3倍程度の輝度増加を図ることができる。また、発光層33Aを、熱活性化遅延蛍光(TADF,Thermally Activated Delayed Fluorescence)材料から構成することもできる。
【0101】
以下、図1に示した実施例1の発光素子10の製造方法の概要を説明する。
【0102】
[工程-100]
先ず、シリコン半導体基板(第1基板11)に発光素子駆動部を公知のMOSFET製造プロセスに基づき形成する。
【0103】
[工程-110]
次いで、全面に基体(層間絶縁層)26を形成する。具体的には、先ず、CVD法に基づき下層層間絶縁層26Aを形成し、下層層間絶縁層26Aの上にスパッタリング法に基づき光反射層50を形成し、エッチング法に基づき光反射層50をパターニングし、更に、下層層間絶縁層26A及び光反射層50の上にCVD法に基づき上層層間絶縁層26Bを形成する。図示した層間絶縁層26は、下層層間絶縁層26A及び上層層間絶縁層26Bから構成されている。
【0104】
[工程-120]
そして、トランジスタ20の一方のソース/ドレイン領域の上方に位置する基体26の部分(光反射層50を含む)に、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき接続孔を形成する。そして、接続孔を含む基体26の上に金属層を、例えば、スパッタリング法に基づき形成し、次いで、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき金属層をパターニングすることで、基体26の一部分の上に第1電極31を形成することができる。第1電極31は、発光素子毎に分離されている。併せて、接続孔内に第1電極31とトランジスタ20とを電気的に接続するコンタクトホール(コンタクトプラグ)27を形成することができる。コンタクトホール(コンタクトプラグ)27は、例えば、タングステン(W)から成る。光反射層50はコンタクトホール(コンタクトプラグ)27に接続されている。
【0105】
[工程-130]
次に、例えば、CVD法に基づき、全面に絶縁層28を形成した後、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき、第1電極31と第1電極31との間の基体26の上に絶縁層28を残す。また、第1電極31の上の絶縁層28に開口部29を形成する。
【0106】
[工程-140]
その後、開口部29の底部に露出した第1電極31及び絶縁層28の上に、有機層33を、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法といったPVD法、スピンコート法やダイコート法等のコーティング法等によって成膜する。場合によっては、有機層33を所望の形状にパターニングしてもよい。
【0107】
[工程-150]
次いで、例えば真空蒸着法等に基づき、全面に第2電極32を形成する。場合によっては、第2電極32を所望の形状にパターニングしてもよい。このようにして、第1電極31上に、有機層33及び第2電極32を形成することができる。
【0108】
[工程-160]
その後、塗布法に基づき、全面に保護層34を形成した後、保護層34の頂面を平坦化処理する。塗布法に基づき保護層34を形成することができるので、加工プロセスの制約が少なく、材料選択幅が広い。その後、保護層34の上に、開口部29に対向したマイクロレンズ部材60を形成する。マイクロレンズ部材60の形成は、周知の方法に準じて行えばよい。即ち、保護層34の上に、例えば、平面形状が正方形のレジスト材料を設け、このレジスト材料を加熱処理することで、コーナー部が丸みを帯びた正方形の平面形状を有するマイクロレンズ部材60を得ることができる。
【0109】
[工程-170]
そして、保護層34及びマイクロレンズ部材60と第2基板41とをアクリル系接着剤から成る封止樹脂層35によって貼り合わせる。こうして、図1に示した発光素子(有機EL素子)10、実施例1の有機ELパネルを得ることができる。
【0110】
発光素子10からの光の出射状態を模式的に図19に示すが、光線を矢印で示し、指向半値角を「θhalf」で表す。
【0111】
ここで、従来の有機EL素子では、有機EL素子を構成する発光層を、例えば、赤色光発光層、緑色光発光層及び青色光発光層を積層することで構成し、白色光を出射させ、赤色カラーフィルタ層を設けることで赤色光有機EL素子100Rとし、緑色カラーフィルタ層を設けることで緑色光有機EL素子100Gとし、青色カラーフィルタ層を設けることで青色光有機EL素子100Bとする。このような赤色光発光層、緑色光発光層及び青色光発光層の積層構造を、以下、便宜上、『RGB積層構造』と呼ぶ場合がある。また、共振器構造が採用されており、通常、式(1-1)及び式(1-2)におけるm1,m2の値のそれぞれを「0」あるいは「1」としているが、これらの値に限定するものではない。
【0112】
実施例1の発光素子10において、発光素子10の発光部30の中心を通る中心線における光強度(発光素子10から出射される光の光強度)をI0、光反射層50を備えていない発光素子10の発光部30の中心を通る中心線における光強度(発光素子10から出射される光の光強度)をIconvとしたとき、
0/Iconv≧5
を満足する。
【0113】
図30A及び図30Bに、従来の有機EL素子におけるカラーフィルタ層の模式的な配置図及び発光領域の模式的な配置図を示す。正方形の平面形状を有する1画素の一辺の長さを「a」とする。赤色光有機EL素子100R、緑色光有機EL素子100G及び青色光有機EL素子100Bの占める面積は(1/3)a2である。また、赤色光有機EL素子100R、緑色光有機EL素子100G及び青色光有機EL素子100Bは、相互に離間して設けられているので、発光領域は、例えば、(1/3)×0.75=0.25a2となる。赤色光有機EL素子100R、緑色光有機EL素子100G及び青色光有機EL素子100Bの発光のためにこれらの有機EL素子に流す電流を「1.00」としたとき、例えば緑色光有機EL素子100Gに流す電流の割合は、例えば「0.38」である。また、赤色光有機EL素子100R、緑色光有機EL素子100G及び青色光有機EL素子100Bのそれぞれにはカラーフィルタ層が設けられており、有機EL素子の発光層において発光した光は10%程度がカラーフィルタ層によって吸収される。従って、従来の緑色光有機EL素子100Gにおける輝度効率は、
(緑色光有機EL素子100Gに流す電流の割合)×(カラーフィルタ層の光透過率)×(1画素中の緑色光有機EL素子100Gの発光領域が占める割合)
=0.38×0.9×0.25a2
=0.0855×a2
となる。
【0114】
一方、実施例1の発光素子10にあっては、発光素子10に流す電流の割合は1.00であるし、カラーフィルタ層は設けられておらず、1画素中の発光素子10が占める面積はa2である。従って、実施例1の発光素子10の輝度効率は、従来の緑色光有機EL素子Gにおける輝度効率と比較して、
1/0.0855=12倍
となる。このように、実施例1の発光素子10にあっては、従来の有機EL素子と比較して、非常に高い輝度効率を達成することができる。
【0115】
また、従来の有機EL素子にあっては、発光層における最大発光位置の設計や、発光層の製造時の最大発光位置制御に困難を伴う。また、青色光発光層を構成する材料は、赤色光発光層及び緑色光発光層を構成する材料と比較して、一般に、寿命が短い。従って、青色光発光層の発光状態が劣化すると白色の色度点が所望の色度点から移動してしまい、パネルが使用不可となる。即ち、RGB積層構造を有する発光素子の寿命は、青色光発光層を構成する材料によって規定されてしまう。また、RGB積層構造としたとき、意図しない干渉が発生する虞がある。
【0116】
一方、実施例1の投影型表示装置は、赤色光を出射する1枚の赤色光出射パネル、緑色光を出射する1枚の緑色光出射パネル、及び、青色光を出射する2枚の青色光出射パネルの4枚のパネルから構成されているので、青色光出射パネルにおける駆動電流を低減させることができる結果、青色光出射パネルの長寿命化を図ることができる。しかも、青色光出射パネルの長寿命化を図ることができるので、赤色光出射パネル、緑色光出射パネルを構成する発光素子の発光層を構成する材料の選択幅、選択自由度が高くなる。そして、以上に説明したとおり、実施例1にあっては、自発光タイプの発光素子によって画像を形成し得る投影型表示装置、及び、係る投影型表示装置あるいは面発光装置での使用に適した発光素子を提供することができる。また、従来の有機EL素子よりも有機層を構成する層の層数を低減することができるので、発光素子の駆動電圧の低電圧化を図ることができる。
【0117】
従来の有機EL素子はランバーシアン放射であり、ランバーシアン放射における指向半値角は約70度である。従って、従来の表示装置において、広視野角化のためには、即ち、視野角依存性を少なくするためには、ランバーシアン放射を有する有機EL素子を用いることが好ましい。
【0118】
ところで、投影型表示装置にあっては、図29Aに概念図を示すように、投影レンズ系70を構成する開口数NAが小さいレンズ(例えば、F=1.8。以下、便宜上、『レンズ-A』と呼ぶ)を用いる場合、有機EL素子200から出射された光(小さな矢印で示す)の相当の部分はレンズ-Aに入射しない。一方、図29Cに概念図を示すように、投影レンズ系70を構成する開口数NAが大きいレンズ(例えば、F=1.1。以下、便宜上、『レンズ-B』と呼ぶ)を用いる場合、有機EL素子200から出射された光の相当の部分がレンズ-Bに入射する。このように開口数NAが大きいレンズ-Bを用いれば、従来の有機EL素子200から出射される光の利用効率は高い。しかしながら、開口数NAが大きいレンズ-Bは、高価であるし、大きく、重たいし、被写界深度(DOF)が浅い。
【0119】
一方、実施例1の発光素子10にあっては、発光部30は複数の発光領域30’を有しており、各発光領域30’に対応してマイクロレンズ部材60が設けられているので、発光素子10から出射される光の方向の精密で細かい制御(光線角度の制御)、光の平行性の制御(光線発散角度の制御)を、容易に、且つ、確実に行うことができるし、高輝度を達成することができる。それ故、自発光タイプの発光素子10によって画像を形成し得る高輝度の表示装置を提供することができる。
【0120】
即ち、図29B図29Dに示すように、マイクロレンズ部材260を配設することで、有機EL素子200から出射される光の光線発散角度の制御を行うことができる。図29A図29B図29C及び図29Dに示す状態における有機EL素子200の指向半値角、有機EL素子200の輝度及び表示装置の正面照度を表2に示す。尚、表2では、指向半値角を「θhalf」(単位:度)、有機EL素子200の輝度の相対値を「相対輝度」、表示装置の照度の相対値を「相対照度」で示す。ここで、相対輝度aは、図29Bで示した例におけるマイクロレンズ部材260を備えた有機EL素子200の輝度(マイクロレンズ部材260から出射される光の輝度)の値を、図29Aで示した例における有機EL素子200の輝度の値で除した値である。また、相対輝度bは、図29Dで示した例におけるマイクロレンズ部材260を備えた有機EL素子200の輝度(マイクロレンズ部材260から出射される光の輝度)の値を、図29Cで示した例における有機EL素子200の輝度の値で除した値である。また、相対照度Aは、図29Bで示した例における表示装置の照度の値を、図29Aで示した例における表示装置の照度の値で除した値であるし、相対照度Bは、図29Dで示した例における表示装置の照度の値を、図29Cで示した例における表示装置の照度の値で除した値である。
【0121】
〈表2〉
θhalf 相対輝度 相対照度
レンズ-A(図29A参照) 60 --- ---
レンズ-A(図29B参照) 19 a=2 A=1.7
レンズ-B(図29C参照) 60 --- ---
レンズ-A(図29B参照) 19 b=2 B=1.07
【0122】
表2から、発光領域にマイクロレンズ部材60を配設することで、発光部の輝度を増加させることが可能であることを導くことができる。そして、暗いレンズ-Aを用いた場合、発光領域にマイクロレンズ部材60を配設することで、1.7倍の照度向上を図ることができることが判る。一方、明るいレンズ-Bを用いた場合、発光領域にマイクロレンズ部材60を配設しても、1.07倍の照度向上しか図ることができない。以上のとおり、暗いレンズ-Aを用いる場合であっても、発光領域にマイクロレンズ部材60を配設することで、発光領域にマイクロレンズ部材60を配設しない場合と比較して、表示装置の照度の大幅な増加を達成することができることが判る。
【0123】
以上に説明したとおり、投影レンズ系を構成するレンズとして、高Fナンバー、高被写界深度(DOF)のレンズを用いることが、発光領域にマイクロレンズ部材を配設することで、可能となる。また、投影レンズ系あるいは画像合成手段に入射する光は、レンズの近軸領域においてレンズの光軸に対して平行光であることが好ましいし、高Fナンバーのレンズを用いる場合、発光素子から出射される光の発散角(指向半値角)を小さくする必要があるが、そのために、発光素子の光出射側にはマイクロレンズ部材が設けられており、また、共振器構造の最適化が図られている。特に、パネルの周辺部から出射される光はレンズの周辺部に入射するので、このような光の投影レンズ系を構成するレンズへの入射の最適化を、マイクロレンズ部材を設けることで達成することができる。即ち、実施例1の発光素子を用いることで、高Fナンバー、高被写界深度(DOF)のレンズを用いることが可能となる。そして、発光素子の製造時、共振器構造におけるOL1、OL2の値にバラツキが生じた場合であっても、マイクロレンズ部材を設けることで、共振器構造におけるバラツキによる影響を抑制することができる。
【0124】
また、1つの発光部において複数のマイクロレンズ部材を設けることによって、マイクロレンズ部材が、例えば、平凸レンズから構成されている場合、平凸レンズの底面の面積を小さくできるので、平凸レンズの底面からの凸レンズ面の頂面の高さを高くでき、凸レンズ面の曲率半径を小さくすることができる。従って、マイクロレンズ部材の光学パワーの最適化を容易に行うことができる。また、1つの発光部において複数の発光領域を設けることで、発光部の外縁部の上方に向かう光の光量を減少させることが可能となるので、発光部、全体として、発光効率の増加を図ることができる。そして、発光効率が増加すれば、低い電流値で発光素子を駆動することでも高輝度化を達成することができる結果、発光素子の長寿命化を達成することが可能となる。
【0125】
実施例1の変形例-1及び変形例-2において、1つの発光素子10における複数(M個×N個)の発光領域30’を有する発光部30の模式的な平面図を図3A及び図4Aに示し、複数(P個×Q個)のマイクロレンズ部材60を有する発光部30の模式的な平面図を図3B及び図4Bに示す。実施例1の変形例-1において、マイクロレンズ部材60は、図2Bに示したマイクロレンズ部材60と同じ位置に位置する。一方、発光領域30’は、図2Aに示した発光素子10における発光領域30’よりも、発光部30の外側に向かって位置している。このように、実施例1の変形例-1にあっては、マイクロレンズ部材60の光軸は、発光領域30’の中心を通過する中心線上に位置しておらず、これによって、1つの発光部30から出射される光の向かう方向を所望の方向とすることができる。また、実施例1の変形例-2にあっては、発光領域30’は、図2Aに示した発光領域30’と同じ位置に位置する。一方、マイクロレンズ部材60は、図2Bに示した発光素子10におけるマイクロレンズ部材60よりも、発光部30の外側に向かって位置している。このように、実施例1の変形例-2にあっても、マイクロレンズ部材60の光軸は、発光領域30’の中心を通過する中心線上に位置しておらず、これによって、1つの発光部30から出射される光の向かう方向を所望の方向とすることができる。これらの変形例-1及び変形例-2にあっては、1つの発光部30において、中央に位置する発光領域30’の上方に向かって、周辺に位置する発光領域30’から出射された光が集まる。
【0126】
実施例1の変形例-3において、1つの発光素子10における複数(M個×N個)の発光領域30’を有する発光部30の模式的な平面図を図5Aに示し、複数(P個×Q個)のマイクロレンズ部材60を有する発光部30の模式的な平面図を図5Bに示す。この変形例-3にあっては、P=p×M、Q=q×Nにおいて、M=N=3、p=q=3、P=Q=9である。このようにp、qの値を2以上の値とすることで、即ち、1つの発光領域30’に対して複数のマイクロレンズ部材60を配設することで、発光領域30’とマイクロレンズ部材60との間の位置合わせに高い精度が要求されなくなる。それ故、表示装置の製造工程の簡素化を図ることができるし、表示装置の製造コストの低減を図ることができる。
【0127】
実施例1の変形例-4において、1つの発光部30は正六角形の平面形状を有し、1つの発光部30には6個の発光領域30’が設けられており(図6Aの模式的な平面図を参照)、6個のマイクロレンズ部材60が、6個の発光領域30’に対向して設けられている(図6Bの模式的な平面図を参照)。
【0128】
マイクロレンズ部材60は負の光学パワーを有する形態とすることもでき、これによって、広角の表示装置を提供することが可能になる。あるいは又、マイクロレンズ部材60及び発光領域30’の配置を変形例-1及び変形例-2とは逆にすることで、1つの発光部30において、中央に位置する発光領域30’の上方から離れる方向に向かって、発光領域30’から出射された光が発散する構成とすることもできる。
【0129】
実施例1の発光素子10及び実施例1の投影型表示装置を構成するパネルの変形例-5の模式的な一部断面図を図10に示す。図1に示した実施例1の発光素子10にあっては、光反射層50がコンタクトホール(コンタクトプラグ)27に接続されていたが、この変形例-5の発光素子10にあっては、光反射層50はコンタクトホール(コンタクトプラグ)27に接続されていない。
【0130】
実施例1の発光素子10及び実施例1の投影型表示装置を構成するパネルの変形例-6の模式的な一部断面図を図11に示す。この変形例-6にあっては、第1電極31及び光反射層50は、遮光部又は光反射部(リフレクター部)によって囲まれている。発光素子10と発光素子10との間に遮光部51が設けられており、あるいは又、光反射部51が設けられている。遮光部51あるいは光反射部51は、光反射層50及び第1電極31と接続されている。
【0131】
実施例1の発光素子10及び実施例1の投影型表示装置を構成するパネルの変形例-7の模式的な一部断面図を図12に示し、実施例1の発光素子10及び実施例1の投影型表示装置を構成するパネルにおける金属薄膜フィルタ層を模式的に示す平面図を図13に示す。この変形例-7にあっては、第1電極31と光反射層50との間に、更に、金属薄膜フィルタ層52が形成されている。金属薄膜フィルタ層52は、例えば、金(Au)薄膜や銀(Ag)薄膜から構成され、これらの薄膜に200nm程度の空孔53が、多数、形成されており、2次元状に配列されている。
【0132】
実施例1の発光素子10及び実施例1の投影型表示装置を構成するパネルの変形例-8の模式的な一部断面図を図14に示す。この変形例-8にあっては、隣接する発光素子10のマイクロレンズ部材60の間には光吸収層(ブラックマトリクス層)54が形成されている。これによって、単位画素の部分的重複の発生を確実に抑制することができる。
【0133】
実施例1の投影型表示装置を構成するパネルの変形例-9の概念図を図15に示すが、この変形例-9にあっては、複数(具体的には3枚)のパネル1R,1G,1Bから出射された画像を1つの画像に合成する画像合成手段71(具体的には、無偏光ダイクロイックプリズム72)、及び、画像合成手段71の光出射側に投影レンズ系70を備えている。あるいは又、実施例1の投影型表示装置を構成するパネルの変形例-10の概念図を図16A及び図16Bに示すが、この変形例-10にあっては、複数(具体的には、3枚あるいは4枚)のパネル1R,1G,1B(図16A参照)あるいはパネル1R,1G,1B1,1B2図16B参照)から出射された画像を1つの画像に合成する画像合成手段71(具体的には、フィリップス・プリズム73)、及び、画像合成手段71の光出射側に投影レンズ系70を備えている。フィリップス・プリズム73にあっては2つのプリズムの間にエアーギャップが設けられているが、エアーギャップの無いギャップレスとすることもできる。ここで、画像合成手段71に入射する光は平行光であることが好ましく、これによって、明るい光を画像合成手段71に入射させることができ、3枚あるいは4枚のパネルを1つのモジュールに纏めることができる。
【0134】
図17は、実施例1の発光素子10及び実施例1の投影型表示装置を構成するパネルの変形例-11の模式的な一部断面図である。図1に示した例では、マイクロレンズ部材60は、一種の非球面レンズであり、平凸レンズから構成されており、発光領域30’から離れる方向に向かって凸状の面を有している。一方、図17に示す変形例-11では、マイクロレンズ部材60は、一種の非球面レンズであり、平凸レンズから構成されているが、発光領域30’に近づく方向に向かって凸状の面を有している。具体的には、第2基板41の内面に下地層36が形成されており、下地層36の上にマイクロレンズ部材60が形成されている。マイクロレンズ部材60及び下地層36と保護層34とは、封止樹脂層35によって貼り合わされている。
【0135】
マイクロレンズ部材60から出射された光の進行方向を制御する第2のマイクロレンズ部材60’を、マイクロレンズ部材60の上方に配設してもよい。第2のマイクロレンズ部材60’は、マイクロレンズ部材60に対向して設けてもよいし、即ち、P×Q個のマイクロレンズ部材60に対して、P×Q個の第2のマイクロレンズ部材60’を配設してもよいし、P×Q個のマイクロレンズ部材60に対して、1つの第2のマイクロレンズ部材60’を配設してもよい。具体的には、図1図17に図示した例の組合せを、実施例1の投影型表示装置を構成するパネルの変形例-12の概念図として、図18に示す。
【実施例2】
【0136】
実施例2は、本開示の第2の態様に係る発光素子に関し、また、第1形態の発光素子に関する。実施例2において、1つの発光素子における1つの発光領域を有する発光部の模式的な平面図を図21Aに示し、複数(M個×N個)のマイクロレンズ部材を有する発光部の模式的な平面図を図21Bに示す。
【0137】
実施例2の発光素子は、
1つの発光領域30’を有する発光部30、及び、
1つの発光領域30’から出射された光の進行方向を制御する複数のマイクロレンズ部材60、
を備えている。具体的には、実施例2の発光素子は、
1つの発光領域30’を有する発光部30、及び、
1つの発光領域30’から出射された光の進行方向を制御するP個×Q個(但し、P及びQは1以上の整数であり、P=1且つQ=1の場合を除く)のマイクロレンズ部材60、
を備えている。
【0138】
このように、実施例2の発光素子にあっては、発光部に複数のマイクロレンズ部材が設けられているので、発光素子から出射される光の方向の精密で細かい制御(光線角度の制御)、光の平行性の制御(光線発散角度の制御)を、容易に、且つ、確実に行うことができるし、高輝度を達成することができる。それ故、自発光タイプの発光素子によって画像を形成し得る高輝度の表示装置を提供することができる。
【0139】
尚、マイクロレンズ部材60の光軸が発光領域30’の中心を通過する中心線上に位置している場合、1つの発光領域30’の正射影像は、P個×Q個のマイクロレンズ部材60、全体の正射影像内に含まれる形態とすることができる。
【0140】
以上の点を除き、実施例2の発光素子、表示装置の構成、構造は、実質的に、実施例1の発光素子、表示装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【実施例3】
【0141】
実施例3は、本開示の第3の態様に係る発光素子に関し、また、第1形態の発光素子に関する。実施例3において、1つの発光素子における複数(M×N個)の発光領域を有する発光部の模式的な平面図を図22Aに示し、1又は複数(P個×Q個の)のマイクロレンズ部材を有する発光部の模式的な平面図を図22Bに示す。
【0142】
実施例3の発光素子は、
複数の発光領域30’を有する発光部30、及び、
複数の発光領域30’から出射された光の進行方向を制御する1又は複数のマイクロレンズ部材60(図示した例では、1つマイクロレンズ部材60)、
を備えている。具体的には、実施例3の発光素子は、
M個×N個(但し、M及びNは1以上の整数であり、M=1且つN=1の場合を除く)の発光領域30’を有する発光部30、及び、
M個×N個の発光領域30’から出射された光の進行方向を制御する1つのマイクロレンズ部材60、
を備えている。
【0143】
このように、実施例3の発光素子10にあっては、発光部30は複数の発光領域を有しているので、発光素子から出射される光の方向の精密で細かい制御(光線角度の制御)、光の平行性の制御(光線発散角度の制御)を、容易に、且つ、確実に行うことができるし、高輝度を達成することができる。それ故、自発光タイプの発光素子によって画像を形成し得る高輝度の表示装置を提供することができる。
【0144】
尚、マイクロレンズ部材60の光軸が発光領域30’の中心を通過する中心線上に位置している場合、M個×N個の発光領域30’の正射影像は、1つのマイクロレンズ部材60の正射影像内に含まれる形態とすることができる。
【0145】
以上の点を除き、実施例3の発光素子、表示装置の構成、構造は、実質的に、実施例1の発光素子、表示装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【0146】
実施例3の変形例-1において、1つの発光素子における複数(M個×N個)の発光領域30’を有する発光部30の模式的な平面図を図23Aに示し、3つのマイクロレンズ部材60を有する発光部30の模式的な平面図を、図23Bに示す。この実施例3の変形例-1にあっては、
複数の発光領域30’を有する発光部30、及び、
複数の発光領域30’から出射された光の進行方向を制御する1又は複数のマイクロレンズ部材60(図示した例では、3つマイクロレンズ部材60)、
を備えている。即ち、複数のマイクロレンズ部材60の個数をP’個×Q’個(但し、P’=M/p’、Q’=N/q’であり、p’及びq’は1以上の整数)とすることができる。ここで、M=N=3、P’=1、p’=3、Q’=3、q’=1である。
【実施例4】
【0147】
実施例4は、本開示の第4の態様に係る発光素子に関し、また、第1形態の発光素子に関する。実施例4の発光素子及び実施例4の投影型表示装置を構成するパネルにおける1つの発光部の模式的な一部断面図を図24に示す。
【0148】
実施例4の発光素子は、
複数の発光領域30’を有する発光部30、及び、
各発光領域30’から出射された光の進行方向を制御する導光部61、
を備えており、
発光領域30’は、導光部61から離れる方向に凸状形状を有する。具体的には、実施例4の発光素子は、
M個×N個(但し、M及びNは1以上の整数であり、M=1且つN=1の場合を除く)の発光領域30’を有する発光部30、及び、
各発光領域30’から出射された光の進行方向を制御する導光部61、
を備えており、
発光領域30’は、導光部61から離れる方向に凸状形状を有する。
【0149】
具体的には、1つの発光領域30’に対して1つの導光部61が設けられている。図示した例では、M=N=3である。第2電極32を構成する材料の屈折率の値は、導光部61の内部(内側)を埋める材料37の屈折率の値よりも高い。それ故、発光領域30’は正の光学パワーを有する。また、導光部61の内部(内側)を埋める材料37の屈折率の値は、導光部61を囲む保護層34の屈折率の値よりも高い。それ故、発光領域30’から出射された光の少なくとも一部は、導光部61において反射される。材料37及び保護層34は、封止樹脂層35(図示せず)を介して第2基板41(図示せず)に貼り合わされている。また、発光領域30’の正射影像は、導光部61の底部の正射影像内に含まれる。更には、導光部61の底部における軸線AX2は、発光領域30’の中心を通過する中心線AX1上に位置している。発光領域30’の法線方向と直交する仮想平面で切断したときの導光部61の内面(発光領域30’から出射された光が衝突する導光部61の面)は、発光領域30’の法線方向と平行であってもよいし、非平行であってもよい。図示した例では、法線方向と平行である。但し、これに限定するものではなく、導光部61の内面は、発光領域30’を基準としたとき、順テーパー状(第2基板41に向かって広がっている形状)であってもよいし、逆テーパー状(第2基板41に向かって窄まっている形状)であってもよいが、集光といった観点からは、逆テーパー状(第2基板41に向かって窄まっている形状)であることが好ましい。
【0150】
このように、実施例4の発光素子にあっては、発光部は複数の発光領域を有しており、各発光領域30’に対応して導光部61が設けられているので、発光素子から出射される光の方向の精密で細かい制御(光線角度の制御)、光の平行性の制御(光線発散角度の制御)を、容易に、且つ、確実に行うことができるし、高輝度を達成することができる。それ故、自発光タイプの発光素子によって画像を形成し得る高輝度の表示装置を提供することができる。
【0151】
以上の点を除き、実施例4の発光素子、表示装置の構成、構造は、実質的に、実施例1~実施例3の発光素子、表示装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【0152】
実施例4の発光素子及び実施例4の投影型表示装置を構成するパネルの変形例-1の模式的な一部断面図を図25に示すが、複数の導光部61が積層された構造を有しており、複数の導光部61の軸線は、同一の直線状にはない形態とすることができる。これによって、導光部61の最終段から出射される光の進行方向の制御を行うことができる。
【0153】
また、実施例4の発光素子及び実施例4の投影型表示装置を構成するパネルの変形例-2の模式的な一部断面図を図26に示すが、導光部61の軸線AX2は、発光領域30’の中心を通過する中心線AX1上に位置していない形態とすることもできる。具体的には、複数の発光領域30’は、規則正しく配列されており(具体的には、例えば、発光領域30’の中心が仮想の格子の格子点上に配置されており)、導光部61の軸線はこの格子点上に位置しない形態とすることができるし、あるいは又、複数の発光領域30’は、規則正しく配列されておらず(具体的には、例えば、発光領域30’の中心は仮想の格子の格子点上に配置されておらず)、導光部61の軸線はこの格子点上に位置する形態とすることができるし、これらの形態の組合せとすることもできる。
【0154】
また、図示した例では、M個×N個の発光領域30’を有する発光部30に対して、P×Q個の導光部61が設けられている形態を挙げたが、M個×N個の発光領域30’を有する発光部30に対して、例えば、1つの導光部61が設けられている形態とすることもできる。
【0155】
尚、以上に説明した実施例4における発光領域30’の構成、構造を、実施例1~実施例3に適用することができるし、実施例4における導光部61を、実施例1~実施例3におけるマイクロレンズ部材60の光出射側に配設することで、導光部61によって、マイクロレンズ部材60から出射された光の進行方向を制御することができる。
【実施例5】
【0156】
実施例5は、本開示の第1の態様~第4の態様に係る発光素子に関し、また、第2形態の発光素子に関する。実施例5の発光素子の模式的な一部断面図を図20Bに示し、実施例5の発光素子及び実施例5の投影型表示装置を構成するパネルの模式的な一部断面図を図27に示す。
【0157】
実施例5の発光素子10’において、
発光部30は、
発光領域30’において共有された第1電極31、
第1電極31上に形成され、有機発光材料から成る発光層33Aを含む有機層33、及び、
有機層33上に形成された第2電極32、
を備えており、
発光層33Aは、同色を発光する複数(実施例5にあっては、具体的には、NL=2層)の発光層33A,33Bが積層されて成り、
第1電極31と有機層33との間には絶縁層28が形成されており、
絶縁層28には発光領域30’を規定する開口部29が設けられている。
【0158】
また、実施例5の表示装置(例えば、投影型表示装置)において、発光層は、同色を発光する複数の発光層33A,33Bが積層されて成る。尚、発光素子は共振器構造を有していない。これらの点を除き、実施例5の発光素子、表示装置、投影型表示装置の構成、構造は、実施例1~実施例4の発光素子、表示装置、投影型表示装置の構成、構造と実質的に同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【0159】
ここで、発光層33Aと発光層33Bとの間に、例えば、Liから成る中間層(電荷発生層)33Dが、スパッタリング法に基づき形成されている。中間層33Dの厚さは、例えば、2nm乃至10nmである。複数の発光層33A,33Bは同じ組成を有する。
【0160】
従来の有機EL素子は、ランバーシアン放射である。一方、実施例5の発光素子10にあっては、指向半値角θhalfは25度以下であることが判った。尚、従来の有機EL素子のランバーシアン放射における指向半値角は、前述したとおり、約70度である。このように、実施例5の発光素子から出射される光は、従来の有機EL素子よりも指向性の高い光であり、あるいは又、平行光に近い光であることが判った。
【0161】
実施例5の発光素子にあっては、従来の有機EL素子よりもθの値を小さくすることができる。従って、第2電極32から出射される光の電場強度Etの値を大きくすることができる。即ち、発光素子からの光強度の増加を図ることができる。
【0162】
また、実施例5の発光素子10において、発光素子から出射される光の半値全幅(FWHM)の値は30nm以下である。即ち、実施例5の発光素子は、従来の有機EL素子よりも鋭い発光スペクトルを有する。
【0163】
しかも、実施例5において、発光層は同色を発光する複数の発光層が積層されて成る。従って、同色を発光する複数の発光層が積層されて成る発光層を備えた発光素子から構成されたパネルにあっては、1層の発光層を備えた発光素子から構成された実施例1のパネルと比較して、光強度を略2倍とすることができる。即ち、実施例5の発光素子の輝度効率は、従来の緑色光有機EL素子における輝度効率と比較して約24倍(=2×12倍)となる。
【実施例6】
【0164】
実施例6の投影型表示装置におけるパネルは、実施例1~実施例4の投影型表示装置におけるパネルと、実施例5の投影型表示装置におけるパネルとの組み合わせである。即ち、実施例6の投影型表示装置(プロジェクタ)における発光素子は、第1形態の発光素子と第2形態の発光素子の組合せから構成される。
【0165】
即ち、実施例6において、パネルを構成する発光素子における発光層は、同色を発光する複数の発光層33A,33Bが積層されて成る。しかも、実施例6の発光素子は、更に、光反射層50を備えており、第2電極32と有機層33との第2界面と、光反射層50との間で、発光層で発光した光を共振させて、光の一部を第2電極32から出射させる。光反射層50は、実施例1と同様に、第1電極31の下方に配設されていてもよいし、第1電極31の上方であって、発光層33Aの下方に配設されていてもよい。あるいは又、光反射層50の形成を省略して、第1電極31が光反射層50を兼ねていてもよい。このような共振器構造は、実質的に、実施例1において説明した共振器構造を同様とすることができる。
【0166】
実施例1において説明したように光反射層50と第2界面との間で共振器構造を形成する場合、ファブリーペローの光共振器は、光反射層50の光反射率をrF、光透過率をtFとし、第2電極32の光反射率をrB、光透過率をtBとし、発光層33Aにおいて発光する光の電場強度をEi、第2電極32から出射される光の電場強度をEtとすると、
|Et/Ei2
=tF 2/{1+(a・rF2+2a・rF・cos(δ)} (2)
但し、aを光強度の絶対値とし、発光層33Aで発生した光のスペクトルの最大ピーク波長をλ、共振器長をL、共振器内で共振する光が第2界面と衝突するときの第2界面への光の入射角をθとしたとき、
δ=2π(2nL/λ)cos(θ) (3)
である。ここで、nは正の整数であり、Lは光学距離(OL1+OL2)の値である。
【0167】
また、発光素子から出射される光の半値全幅(FWHM)の値は、cを光速としたとき、
FWHM=c(1-rF)/{2πL(rF1/2} (4)
で表すことができる。実施例6においては、m1,m2の値のそれぞれを「1」としている。即ち、共振器長Lの値を大きな値としている。それ故、式(4)で表されるFWHMの値を、従来の有機EL素子よりも小さな値とすることができる。
【0168】
実施例6の発光素子にあっても、前述した式(1-1)及び式(1-2)を満足する。具体的には、上述したとおり、m1=m2=1とした。但し、これらの値に限定されるものではなく、例えば、m1=m2=0とすることもできる。m1=m2=0としたときの、式(1-1)及び式(1-2)から求めた光学距離(OL1+OL2)の値を以下の表3に示す。尚、ピーク波長λは、表1に示したとおりである。
【0169】
〈表3〉
12 OL1+OL2
第1パネル 0 0 110nm
第2パネル 0 0 70~90nm
第3パネル/第4パネル 0 0 60nm
【0170】
以上の点を除き、実施例6の発光素子、表示装置、投影型表示装置の構成、構造は、実施例1~実施例4及び実施例5の発光素子、表示装置、投影型表示装置の構成、構造と実質的に同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【0171】
以上、本開示を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示はこれらの実施例に限定するものではない。実施例において説明した発光素子や表示装置、投影型表示装置、パネルの構成、構造の構成は例示であり、適宜、変更することができるし、発光素子の製造方法も例示であり、適宜、変更することができる。パネルは、平坦である形態とすることができるだけでなく、湾曲している形態とすることもできる。また、可視光以外の光、例えば、赤外光を出射する発光素子を備えたパネル、あるいは、このようなパネル及び可視光を出射する発光素子を備えたパネルの組合せから、表示装置、投影型表示装置を構成することもできる。
【0172】
以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の表示装置、投影型表示装置は、例えば、パーソナルコンピュータや、携帯電話、PDA(携帯情報端末,Personal Digital Assistant)、ゲーム機器、腕時計、ブレスレット、指輪等に組み込むこともできる。
【0173】
実施例において説明した発光素子やパネルから面発光装置を構成することもできる。即ち、面発光装置は、
第1基板11、
第2基板41、及び、
第1基板11と第2基板41によって挟まれた、複数の発光素子、
を有するパネルを備えており、
各発光素子は、実施例1~実施例6の発光素子10,10’から成る。このような面発光装置によって、例えば、看板、ポスター、黒板等の掲示板、電子広告、電子POPを構成することができるし、各種バックライト装置や面状光源装置を含む各種照明装置を構成することもできる。
【0174】
発光部や発光領域に対するマイクロレンズ部材あるいは導光部の位置を最適化することで、表示装置から出射される画像や面発光装置の光束を、表示装置の正面ではなく、斜め方向等、所望の方向に出射させることができる。これによって、この所望の方向において、明るい、鮮明な画像を観察者は観察することができる。あるいは又、発光部や発光領域に対するマイクロレンズ部材あるいは導光部の諸元を最適化することで、表示装置から出射される画像や面発光装置の光束を発散させることもできる。
【0175】
或る発光素子に隣接した発光素子に、或る発光素子から出射した光が侵入し、光学的クロストークが発生することを防止するために、発光素子と発光素子との間に遮光領域を設けてもよい。即ち、発光素子と発光素子との間に溝部を形成し、この溝部を遮光材料で埋め込んで遮光領域を形成してもよい。このように遮光領域を設ければ、或る発光素子から出射した光が隣接する発光素子に侵入する割合を低減させることができ、単位画素の部分的重複の発生を確実に抑制することができる。
【0176】
実施例の投影型表示装置は、種々の技術的分野への応用が可能である。例えば、頭部装着型ディスプレイ(Head Mounted Display,HMD)を構成する表示装置に適用する場合、この表示装置は、
観察者の頭部に装着されるフレーム、及び、
フレームに取り付けられた画像表示装置、
を備えており、
画像表示装置は、
実施例1~実施例6の発光素子を有する投影型表示装置を備えた画像形成装置、及び、
画像形成装置から出射された光が入射され、出射される光学装置、
を備えており、
光学装置は、
画像形成装置から入射された光が内部を全反射により伝播した後、観察者に向けて出射される導光板、
導光板に入射された光が導光板の内部で全反射されるように、導光板に入射された光を偏向させる第1偏向手段、及び、
導光板の内部を全反射により伝播した光を導光板から出射させるために、導光板の内部を全反射により伝播した光を複数回に亙り偏向させる第2偏向手段、
から成る。あるいは又、直接、画像(光束)を観察者の網膜に投影することにより画像を表示する、マクスウェル視に基づく網膜投影型ディスプレイ、具体的には、網膜投影型ヘッドマウントディスプレイにおける画像形成装置に、実施例1~実施例6の発光素子を有する投影型表示装置を適用することもできる。
【0177】
あるいは又、ストラクチャード・ライト(Structured Light)用の光源(プロジェクター)に適用することもでき、この場合、3次元センシング装置は、
実施例1~実施例6の発光素子を有する投影型表示装置を備えた画像形成装置、及び、
投影型表示装置によって物体上に投影された画像を撮像する撮像装置、
を備えている。
【0178】
あるいは又、例えば、腕時計、ブレスレット、指輪等のウェアラブル機器として、実施例1~実施例6の発光素子を有する投影型表示装置を備えた構成とすることもできる。
【0179】
尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
[A01]《発光素子:第1の態様》
複数の発光領域を有する発光部、及び、
各発光領域から出射された光の進行方向を制御する1又は複数のマイクロレンズ部材、
を備えている発光素子。
[A02]《発光素子:第2の態様》
1つの発光領域を有する発光部、及び、
1つの発光領域から出射された光の進行方向を制御する複数のマイクロレンズ部材、
を備えている発光素子。
[A03]《発光素子:第3の態様》
複数の発光領域を有する発光部、及び、
複数の発光領域から出射された光の進行方向を制御する1又は複数のマイクロレンズ部材、
を備えている発光素子。
[A04]マイクロレンズ部材の光軸は、発光領域の中心を通過する中心線上に位置していない[A01]に記載の発光素子。
[A05]マイクロレンズ部材の平面形状は、コーナー部が丸みを帯びた矩形又は正方形である[A01]乃至[A04]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A06]マイクロレンズ部材の光軸が発光領域の中心を通過する中心線上に位置している場合、発光領域の正射影像は、マイクロレンズ部材の正射影像内に含まれる[A01]乃至[A05]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A07]マイクロレンズ部材から出射された光の進行方向を制御する第2のマイクロレンズ部材を更に有する[A01]乃至[A06]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A08]マイクロレンズ部材から出射された光の進行方向を制御する導光部を更に有する[A01]乃至[A07]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A09]複数の導光部が積層された構造を有しており、
複数の導光部の軸線は、同一の直線状にはない[A08]に記載の発光素子。
[A10]発光部は、
発光領域において共有された第1電極、
第1電極上に形成され、有機発光材料から成る発光層を含む有機層、及び、
有機層上に形成された第2電極、
を備えており、
更に、第1電極の下方に光反射層を備えており、
第2電極と有機層との界面と、光反射層との間で、発光層で発光した光を共振させて、光の一部を第2電極から出射させ、
第1電極と有機層との間には絶縁層が形成されており、
絶縁層には発光領域を規定する開口部が設けられている[A01]乃至[A09]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A11]発光部は、
発光領域において共有された第1電極、
第1電極上に形成され、有機発光材料から成る発光層を含む有機層、及び、
有機層上に形成された第2電極、
を備えており、
発光層は、同色を発光する複数の発光層が積層されて成り、
第1電極と有機層との間には絶縁層が形成されており、
絶縁層には発光領域を規定する開口部が設けられている[A01]乃至[A09]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A12]マイクロレンズ部材は正の光学パワーを有する[A01]乃至[A11]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A13]発光領域は、マイクロレンズ部材から離れる方向に凸状形状を有する[A01]乃至[A12]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A14]マイクロレンズ部材は負の光学パワーを有する[A01]乃至[A11]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A15]《発光素子:第4の態様》
複数の発光領域を有する発光部、及び、
各発光領域から出射された光の進行方向を制御する導光部、
を備えており、
発光領域は、導光部から離れる方向に凸状形状を有する発光素子。
[A16]発光領域は正の光学パワーを有する[A15]に記載の発光素子。
[A17]複数の導光部が積層された構造を有しており、
複数の導光部の軸線は、同一の直線状にはない[A15]又は[A16]に記載の発光素子。
[B01]発光層の最大発光位置から光反射層までの光学距離をOL1、発光層の最大発光位置から界面までの光学距離をOL2とし、m1及びm2を整数としたとき、以下の式(1-1)及び式(1-2)を満たす[A10]、又は、[A10]を引用する[A12]乃至[A14]のいずれか1項に記載の発光素子。
0.7{-Φ1/(2π)+m1}≦2×OL1/λ≦1.2{-Φ1/(2π)+m1} (1-1)
0.7{-Φ2/(2π)+m2}≦2×OL2/λ≦1.2{-Φ2/(2π)+m2} (1-2)
ここで、
λ :発光層で発生した光のスペクトルの最大ピーク波長(あるいは又、発光層で発生した光の内の所望の波長)
Φ1:光反射層で生じる反射光(光反射層で反射される光)の位相シフト量(単位:ラジアン)。但し、-2π<Φ1≦0
Φ2:界面で生じる反射光(界面で反射される光)の位相シフト量(単位:ラジアン)。但し、-2π<Φ2≦0
である。
[B02]m1≧1,m2≧1を満足する[B01]に記載の発光素子。
[B03]第1電極と光反射層との間に、更に、金属薄膜フィルタ層が形成されている[A10]、又は、[A10]を引用する[A12]乃至[A14]のいずれか1項、又は、[B01]、又は、[B02]に記載の発光素子。
[B04]第1電極及び光反射層は、遮光部又は光反射部によって囲まれている[A10]、又は、[A10]を引用する[A12]乃至[A14]のいずれか1項、又は、[B01]乃至[B03]のいずれか1項に記載の発光素子。
[B05]第1電極は光透過材料から成り、第2電極は半光透過材料から成る[A10]、又は、[A10]を引用する[A12]乃至[A14]のいずれか1項、又は、[B01]乃至[B04]のいずれか1項に記載の発光素子。
[B06]第1電極は、ITO又はIZOから成り、
第2電極は、Ag、Ag-Mg、Ag-Nd-Cu、Au、Ag-Cu、Al及びAl-Cuから成る群から選択された少なくとも1種類の材料から成る[B05]に記載の発光素子。
[C01]発光層と発光層との間に中間層が形成されている[A11]、又は、[A11]を引用する[A12]乃至[A14]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C02]中間層は、リチウム(Li)、カルシウム(Ca)、ナトリウム(Na)、セシウム(Cs)、酸化モリブデン(MoO3)、酸化バナジウム(V25)及び酸化タングステン(WO3)から成る群から選択された少なくとも1種類の材料から成る[C01]に記載の発光素子。
[C03]複数の発光層は同じ組成を有する[A11]、又は、[A11]を引用する[A12]乃至[A14]のいずれか1項、又は、[C01]、又は、[C02]に記載の発光素子。
[C04]更に、光反射層を備えており、
第2電極と有機層との界面と、光反射層との間で、発光層で発光した光を共振させて、光の一部を第2電極から出射させる[A11]、又は、[A11]を引用する[A12]乃至[A14]のいずれか1項、又は、[C01]乃至[C03]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C05]光反射層は第1電極の下方に配設されている[C04]に記載の発光素子。
[C06]光反射層は、第1電極の上方であって、発光層の下方に配設されている[C04]に記載の発光素子。
[C07]発光層の最大発光位置から光反射層までの光学距離をOL1、発光層の最大発光位置から界面までの光学距離をOL2とし、m1及びm2を整数としたとき、以下の式(1-1)及び式(1-2)を満たす[C04]乃至[C06]のいずれか1項に記載の発光素子。
0.7{-Φ1/(2π)+m1}≦2×OL1/λ≦1.2{-Φ1/(2π)+m1} (1-1)
0.7{-Φ2/(2π)+m2}≦2×OL2/λ≦1.2{-Φ2/(2π)+m2} (1-2)
ここで、
λ :発光層で発生した光のスペクトルの最大ピーク波長(あるいは又、発光層で発生した光の内の所望の波長)
Φ1:光反射層で生じる反射光(光反射層で反射される光)の位相シフト量(単位:ラジアン)。但し、-2π<Φ1≦0
Φ2:界面で生じる反射光(界面で反射される光)の位相シフト量(単位:ラジアン)。但し、-2π<Φ2≦0
である。
[C08]m1≧1,m2≧1を満足する[C07]に記載の発光素子。
[C09]第1電極と光反射層との間に、更に、金属薄膜フィルタ層が形成されている[C05]に記載の発光素子。
[C10]第1電極及び光反射層は、遮光部又は光反射部によって囲まれている[C04]乃至[C09]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C11]第1電極は光透過材料から成り、第2電極は半光透過材料から成る[C01]乃至[C10]のいずれか1項に記載の発光素子。
[C12]第1電極は、ITO又はIZOから成り、
第2電極は、Ag、Ag-Mg、Ag-Nd-Cu、Au、Ag-Cu、Al及びAl-Cuから成る群から選択された少なくとも1種類の材料から成る[C11]に記載の発光素子。
[D01]発光素子から出射される光の半値全幅の値は30nm以下である[A01]乃至[C12]のいずれか1項に記載の発光素子。
[D02]発光素子の発光部中心を通る中心線における光強度をI0、光反射層を備えていない発光素子の発光部中心を通る中心線における光強度をIconvとしたとき、
0/Iconv≧5
を満足する[A01]乃至[D01]のいずれか1項に記載の発光素子。
[D03]発光素子の発光部中心を通る中心線における光強度を100%としたとき、50%の光強度となる中心線に対する方向と、中心線との成す角度である指向半値角は25度以下である[A01]乃至[D02]のいずれか1項に記載の発光素子。
[E01]《表示装置》
第1基板、
第2基板、及び、
第1基板と第2基板によって挟まれた、複数の発光素子、
を有するパネルを備えており、
各発光素子は、[A01]乃至[D03]のいずれか1項に記載の発光素子から構成されている表示装置。
[E02]表示装置は投影型表示装置から成る[E01]に記載の表示装置。
[E03]赤色光を出射する1枚の赤色光出射パネル、
緑色光を出射する1枚の緑色光出射パネル、及び、
青色光を出射する1枚の青色光出射パネルの3枚のパネルから構成されている[E02]に記載の表示装置。
[E04]青色光を出射する1枚の青色光出射パネルを更に有し、
4枚のパネルから構成されている[E03]に記載の表示装置。
[E05]4枚のパネルがアレイ状に配列されている[E04]に記載の表示装置。
[E06]4枚のパネルが2×2の状態に配列されている[E04]に記載の表示装置。
[E07]更に、光出射側に投影レンズ系を備えている[E02]乃至[E06]のいずれか1項に記載の表示装置。
[E08]複数のパネルから出射された画像を1つの画像に合成する画像合成手段、及び、
画像合成手段の光出射側に投影レンズ系を備えている[E03]乃至[E06]のいずれか1項に記載の表示装置。
[E09]画像合成手段は無偏光ダイクロイックプリズムから成る[E08]に記載の表示装置。
[E10]画像合成手段はフィリップス・プリズムから成る[E08]に記載の表示装置。
[E11]投影レンズ系に入射する光は、平行光である「C08]乃至[E10]のいずれか1項に記載の表示装置。
[E12]パネルは湾曲している[E01]乃至[E11]のいずれか1項に記載の表示装置。
[F01]《面発光装置》
第1基板、
第2基板、及び、
第1基板と第2基板によって挟まれた、複数の発光素子、
を有するパネルを備えており、
各発光素子は、[A01]乃至[D03]のいずれか1項に記載の発光素子から構成されている面発光装置。
[F02]《表示装置(HMD)》
観察者の頭部に装着されるフレーム、及び、
フレームに取り付けられた画像表示装置、
を備えており、
画像表示装置は、
[E01]乃至[E12]のいずれか1項に記載の表示装置を備えた画像形成装置、及び、
画像形成装置から出射された光が入射され、出射される光学装置、
を備えており、
光学装置は、
画像形成装置から入射された光が内部を全反射により伝播した後、観察者に向けて出射される導光板、
導光板に入射された光が導光板の内部で全反射されるように、導光板に入射された光を偏向させる第1偏向手段、及び、
導光板の内部を全反射により伝播した光を導光板から出射させるために、導光板の内部を全反射により伝播した光を複数回に亙り偏向させる第2偏向手段、
から成る表示装置。
[F03]《3次元センシング装置》
[E01]乃至[E12]のいずれか1項に記載の表示装置を備えた画像形成装置、及び、
表示装置によって物体上に投影された画像を撮像する撮像装置、
を備えている3次元センシング装置。
[F04]《ウェアラブル機器》
[E01]乃至[E12]のいずれか1項に記載の表示装置を備えたウェアラブル機器。
【符号の説明】
【0180】
1R・・・赤色光出射パネル(第1パネル)、1G・・・緑色光出射パネル(第2パネル)、1B1,1B2・・・青色光出射パネル(第3パネル、第4パネル)、10,10’・・・発光素子、11・・・第1基板、20・・・トランジスタ、21・・・ゲート電極、22・・・ゲート絶縁層、23・・・チャネル形成領域、24・・・ソース/ドレイン領域、25・・・素子分離領域、26・・・基体(層間絶縁層)、26A・・・下層層間絶縁層、26B・・・上層層間絶縁層、27・・・コンタクトプラグ、28・・・絶縁層、29・・・開口部、30・・・発光部、30’・・・発光領域、31・・・第1電極、32・・・第2電極、33・・・有機層、33A,33B・・・発光層、33C・・・正孔注入層及び正孔輸送層、33D・・・中間層(電荷発生層)、33E・・・電子輸送層及び電子注入層、34・・・保護層(平坦化層)、35・・・封止樹脂層、36・・・下地層、37・・・導光部の内部(内側)を埋める材料、41・・・第2基板、50・・・光反射層、51・・・遮光部あるいは光反射部、52・・・金属薄膜フィルタ層、53・・・金属薄膜フィルタ層に設けられた空孔、54・・・光吸収層(ブラックマトリクス層)、60・・・マイクロレンズ部材、61・・・導光部(光反射部、リフレクター部)、70・・・投影レンズ系、71・・・画像合成手段、72・・・無偏光ダイクロイックプリズム、73・・・フィリップス・プリズム
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16
図17
図18
図19
図20
図21
図22
図23
図24
図25
図26
図27
図28
図29
図30