(57)【要約】【課題】画素の輝度を高める場合であっても画像品質の低下を抑制することができる電気光学機器の提供。【解決手段】カラーフィルター８１Rは、＋Ｚ方向からの平面視において画素ＰxRと重なるように形成されている。同様に、カラーフィルター８１Gは、＋Ｚ方向からの平面視において画素ＰxGと重なるように形成されている。カラーフィルター８１Bは、＋Ｚ方向からの平面視において画素ＰxBと重なり、かつ開口部８２Bを有するように形成されている。＋Ｚ方向からの平面視においてカラーフィルター８１Bは画素ＰxBと重なるため、散乱構造物による内部散乱光がカラーフィルター８１Bに吸収され、表示画像の品質を向上させることが可能になる。さらに、開口部８２Bにより、発光素子３Bから射出された光の一部がカラーフィルター８１Bに吸収されないため、画素ＲxBの輝度を高めることが可能になる。【選択図】図４
2020009782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に配置された第１の画素と、
前記基板上に配置された前記第１の画素とは異なる色の第２の画素と、
前記基板の法線方向からの平面視において、前記第１の画素に重なる第１のカラーフィルターと、
前記平面視において、前記第２の画素に重なり、かつ開口部を有する第２のカラーフィルターと、
を備えることを特徴とする電気光学装置。
【請求項２】
前記平面視において、前記開口部は、前記第２の画素の中心と重なる、
ことを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
【請求項３】
前記第１の画素および前記第２の画素の各々は、発光素子を含み、
前記平面視において、前記第２のカラーフィルターの前記開口部以外の領域と、前記第１の画素と前記第２の画素とのうち少なくとも一方の発光素子から射出する光を散乱させる構造の一部または全部とが重なる、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電気光学装置。
【請求項４】
前記第１の画素および前記第２の画素の各々は、前記発光素子と、前記発光素子に電流を供給する供給回路と、前記供給回路および前記発光素子を電気的に接続するコンタクトと、反射電極とを含み、
前記構造は、前記第１の画素の反射電極と前記第２の画素の反射電極との間、および前記第２の画素のコンタクトのうち少なくとも一方であることを特徴とする請求項３に記載の電気光学装置。
【請求項５】
前記第１のカラーフィルターおよび前記第２のカラーフィルターを保護する透明部材を備え、
前記法線を含み前記開口部の端部および前記構造を含む断面において、前記構造で散乱された光のうち、前記開口部の端部を通り前記透明部材と空気との界面に至る光の前記界面に対する入射角が臨界角以上であることを特徴とする請求項３または４に記載の電気光学装置。
【請求項６】
前記第２の画素の発光素子の寿命は、前記第１の画素の発光素子の寿命より短いことを特徴とする請求項３乃至５のうちいずれか１項に記載の電気光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ（electro luminescent）素子等の発光素子を含む電気光学装置において、カラー表示を実現するために、発光素子を覆う封止層の上に、所望の波長領域の光を透過するカラーフィルターが設けられた構成が知られている。例えば、特許文献１には、発光素子を覆う封止層上に、赤色（以下、Ｒと表記）の光を透過させる赤色のカラーフィルターと、緑色（以下、Ｇと表記）の光を透過させる緑色のカラーフィルターと、青色の光を透過させる青色（以下、Ｂと表記）のカラーフィルターと、が設けられた電気光学装置が開示されている。この電気光学装置のＲＧＢの各画素の中央部分には、カラーフィルターがない構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１７３００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、発光素子は、基板上に反射電極、画素電極、発光層、および対向電極等の各部材を積層して構成される。画素電極は発光素子ごとに設けられ、発光素子間では分離されている。さらに、発光色に応じて反射電極から対向電極までの距離を調整する調整層が設けられることがある。このように基板上に積層される各部材は均一ではなく、凹凸がある。各部材の段差、または各部材が均一でない箇所に、発光層が発光した光が入射すると、散乱光（以下、「内部散乱光）と称する）が発生する。
しかしながら、上述した従来の電気光学装置では、内部散乱光がカラーフィルターの開口部から電気光学装置の外部に射出されてしまい、表示画像の品質の低下を招くという問題がある。
【０００５】
本発明は、画素の輝度を高める場合であっても表示画像の品質の低下を抑制することを解決課題の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る電気光学装置は、基板上に配置された第１の画素と、前記基板上に配置された前記第１の画素とは異なる色の第２の画素と、前記基板の法線方向からの平面視において、前記第１の画素に重なる第１のカラーフィルターと、前記平面視において、前記第２の画素に重なり、かつ開口部を有する第２のカラーフィルターと、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明の一態様では、第２のカラーフィルターの開口部によって、第２の画素の輝度を高めつつ、第２のカラーフィルターの開口部以外の領域によって、内部散乱光を吸収するため、表示画像の品質の低下を抑制することが可能になる。特に、第１の画素と第２の画素の境界付近にある散乱構造物によって発生する散乱光のうち、第１のカラーフィルターに向かう散乱光は、第１のカラーフィルターによって抑制することができる。従って、第２の画素の輝度を高めつつ、表示画像の品質を高めることができる。なお、本発明において「重なる」とは、全部が重なる場合のみならず、一部が重なる場合を含む。
【０００８】
また、上述した態様によれば、前記平面視において、前記開口部は、前記第２の画素の中心と重なることが好ましい。
【０００９】
一般に、光を散乱させる構造は、画素の端部に多く存在し、画素の中心付近には少ない。このため、第２の画素の中心付近において、内部散乱光が射出される可能性は、第２の画素の端部に比べて少なくなる。従って、平面視において、開口部が第２の画素の中心と重なることにより、内部散乱光が射出される可能性が低い箇所を開口することになる。よって、第２の画素の輝度を高めつつ、表示画像の品質の低下を抑制することが可能になる。
【００１０】
また、上述した態様によれば、前記第１の画素および前記第２の画素の各々は、発光素子を含み、前記平面視において、前記第２のカラーフィルターの前記開口部以外の領域と、前記第１の画素と前記第２の画素とのうち少なくとも一方の発光素子から射出する光を散乱させる構造の一部または全部とが重なることが好ましい。
【００１１】
この態様によれば、前述した構造から内部散乱光が射出され易く、平面視において、第２のカラーフィルターの開口部以外の領域が、前述した構造の一部または全部と重なるため、内部散乱光が射出され易い可能性が高い箇所から射出する光は、第２のカラーフィルターに吸収され易くなる。よって、表示画像の品質の低下を抑制することが可能になる。
【００１２】
また上述した態様によれば、前記第１の画素および前記第２の画素の各々は、前記発光素子と、前記発光素子に電流を供給する供給回路と、前記供給回路および前記発光素子を電気的に接続するコンタクトと、反射電極とを含み、前記構造は、前記第１の画素の反射電極と前記第２の画素の反射電極との間、および前記第２の画素のコンタクトのうち少なくとも一方であることが好ましい。
【００１３】
この態様によれば、２つの画素の反射電極の間、およびコンタクトの少なくとも一方から発生する内部散乱光が、カラーフィルターに吸収されやすくなる。よって、表示画像の品質の低下を抑制することが可能になる。
【００１４】
また、上述した態様によれば、前記第１のカラーフィルターおよび前記第２のカラーフィルターを保護する透明部材を備え、前記法線を含み前記開口部の端部および前記構造を含む断面において、前記構造で散乱された光のうち、前記開口部の端部を通り前記透明部材と空気との界面に至る光の前記界面に対する入射角が臨界角以上であることが好ましい。
【００１５】
この態様によれば、入射角が臨界角以上であれば、内部散乱光は、透明部材の境界面において全反射し、電気光学装置の外部に射出されなくなる。よって、表示画像品質の低下を抑制することが可能になる。
【００１６】
また、上述した態様によれば、前記第２の画素の発光素子の寿命は、前記第１の画素の発光素子の寿命より短いことが好ましい。
【００１７】
一般に、発光素子の寿命は駆動電流が大きいほど短くなり、駆動電流が最も大きい発光素子の寿命が、電気光学装置の寿命となる。そこで、寿命が短い第２の画素のカラーフィルターが開口部を有することにより、開口部がない場合と比較して、小さな駆動電流で同じ輝度の光を取り出すことができる。よって、第２の画素の寿命が延びることにより、電気光学装置の寿命を延ばすことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係る電気光学装置１の構成の一例を示すブロック図。
【図２】画素Ｐxの構成の一例を示す等価回路図。
【図３】表示部１２の構成の一例を示す平面図（その１）。
【図４】表示部１２の構成の一例を示す平面図（その２）。
【図５】表示部１２の構成の一例を示す部分断面図（その１）。
【図６】表示部１２の構成の一例を示す部分断面図（その２）。
【図７】第１の変形例における表示部１２の構成の一例を示す平面図。
【図８】第２の変形例における表示部１２の構成の一例を示す平面図。
【図９】第３の変形例における表示部１２の構成の一例を示す平面図。
【図１０】本発明に係るヘッドマウントディスプレイ３００の斜視図。
【図１１】本発明に係るパーソナルコンピューター４００の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。ただし、各図において、各部の寸法および縮尺は、実際のものと適宜に異ならせてある。また、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００２０】
Ａ．実施形態
以下、本実施形態に係る電気光学装置１を説明する。
【００２１】
Ａ．１．電気光学装置の概要
図１は、本実施形態に係る電気光学装置１の構成の一例を示すブロック図である。
図１に例示するように、電気光学装置１は、複数の画素Ｐxを有する表示パネル１０と、表示パネル１０の動作を制御する制御回路２０とを備える。
【００２２】
制御回路２０には、図示省略された上位装置より、デジタルの画像データＶideoが同期信号に同期して供給される。ここで、画像データＶideoとは、表示パネル１０の各画素Ｐxが表示すべき階調レベルを規定するデジタルデータである。また、同期信号とは、垂直同期信号、水平同期信号、およびドットクロック信号等を含む信号である。
制御回路２０は、同期信号に基づいて、表示パネル１０の動作を制御するための制御信号Ｃtrを生成し、生成した制御信号Ｃtrを表示パネル１０に対して供給する。また、制御回路２０は、画像データＶideoに基づいて、アナログの画像信号Ｖidを生成し、生成した画像信号Ｖidを表示パネル１０に対して供給する。ここで、画像信号Ｖidとは、各画素Ｐxが画像データＶideoの指定する階調を表示するように、当該画素Ｐxが備える発光素子の輝度を規定する信号である。
【００２３】
図１に例示するように、表示パネル１０は、＋Ｘ方向に延在するＭ本の走査線１３と、＋Ｙ方向に延在する３Ｎ本のデータ線１４と、Ｍ本の走査線１３と３Ｎ本のデータ線１４との交差に対応して配列された「Ｍ×３Ｎ」個の画素Ｐxを有する表示部１２と、表示部１２を駆動する駆動回路１１と、を備える（Ｍは１以上の自然数。Ｎは１以上の自然数）。
以下では、複数の画素Ｐx、複数の走査線１３、および複数のデータ線１４を互いに区別するために、＋Ｙ方向から−Ｙ方向（以下、＋Ｙ方向およびＹ方向を「Ｙ軸方向」と総称する）に向けて順番に、第１行、第２行、…、第Ｍ行と称し、−Ｘ方向から＋Ｘ方向（以下、＋Ｘ方向およびＸ方向を「Ｘ軸方向」と総称する）に向けて順番に、第１列、第２列、…、第３Ｎ列と称する。また、以下では、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に交差する＋Ｚ方向（上方向）およびＺ方向（下方向）を「Ｚ軸方向」と総称する。
【００２４】
表示部１２に設けられる複数の画素Ｐxには、Ｒを表示可能な画素ＰxRと、Ｇを表示可能な画素ＰxGと、Ｂを表示可能な画素ＰxBと、が含まれる。そして、本実施形態では、ｎを「１≦ｎ≦Ｎを満たす自然数」として、第１列〜第３Ｎ列のうち、第（３ｎ−２）列には画素ＰxRが配置され、第（３ｎ−１）列には画素ＰxGが配置され、第３ｎ列には画素ＰxBが配置される場合を、一例として想定する。
また、以下では、ｍを「１≦ｍ≦Ｍを満たす自然数」とし、ｋを「１≦ｋ≦３Ｎを満たす自然数」として、第ｍ行第ｋ列の画素Ｐxを、画素Ｐx[m][k]と表現する場合がある。すなわち、本実施形態では、例えば、画素ＰxRを、画素ＰxR[m][3n-2]と表現することができ、画素ＰxGを、画素ＰxG[m][3n-1]と表現することができ、画素ＰxBを、画素ＰxB[m][3n]と表現することができる。
また、本実施形態では、Ｘ軸方向に隣り合う３つの画素ＰxR、ＰxG、およびＰxBを、画素ブロックＢLと称することがある。すなわち、本実施形態では、表示部１２において、Ｍ行×Ｎ列の画素ブロックＢLがマトリクス状に配列されている場合を想定する。以下では、画素ＰxR[m][3n-2]、画素ＰxG[m][3n-1]、および画素ＰxB[m][3n]を含む画素ブロックＢLを、画素ブロックＢL[m][n]と称する場合がある。
【００２５】
図１に例示するように、駆動回路１１は、走査線駆動回路１１１と、データ線駆動回路１１２と、を備える。
【００２６】
走査線駆動回路１１１は、第１行〜第Ｍ行の走査線１３を順番に走査（選択）する。具体的には、走査線駆動回路１１１は、１フレームの期間において、第１行〜第Ｍ行の走査線１３のそれぞれに対して出力する走査信号Ｇw[1]〜Ｇw[M]を、水平走査期間ごとに順番に所定の選択電位に設定することにより、走査線１３を行単位に水平走査期間ごとに順番に選択する。換言すれば、走査線駆動回路１１１は、１フレームの期間のうち、ｍ番目の水平走査期間において、第ｍ行の走査線１３に出力する走査信号Ｇw[m]を、所定の選択電位に設定することにより、第ｍ行の走査線１３を選択する。なお、１フレームの期間とは、電気光学装置１が１個の画像を表示する期間である。
【００２７】
データ線駆動回路１１２は、制御回路２０より供給される画像信号Ｖidおよび制御信号Ｃtrに基づいて、各画素Ｐxが表示すべき階調を規定するアナログのデータ信号Ｖd[1]〜Ｖd[3N]を生成し、生成したデータ信号Ｖd[1]〜Ｖd[3N]を、水平走査期間ごとに、３Ｎ本のデータ線１４に対して出力する。換言すれば、データ線駆動回路１１２は、各水平走査期間において、第ｋ列のデータ線１４に対して、データ信号Ｖd[k]を出力する。
なお、本実施形態では、制御回路２０が出力する画像信号Ｖidはアナログの信号であるが、制御回路２０が出力する画像信号Ｖidはデジタルの信号であってもよい。この場合、データ線駆動回路１１２は、画像信号ＶidをＤ／Ａ変換し、アナログのデータ信号Ｖd[1]〜Ｖd[3N]を生成する。
【００２８】
図２は、各画素Ｐxと１対１に対応して設けられる画素回路１００の構成の一例を示す等価回路図である。なお、本実施形態では、複数の画素Ｐxに対応する複数の画素回路１００は、電気的には互いに同一の構成であることとする。図２では、第ｍ行第ｋ列の画素Ｐx[m][k]に対応して設けられる画素回路１００を例示して説明する。
【００２９】
画素回路１００は、発光素子３と、発光素子３に対して電流を供給する供給回路４０と、を備える。
【００３０】
発光素子３は、画素電極３１と、発光機能層３２と、対向電極３３とを備える。画素電極３１は、発光機能層３２に正孔を供給する陽極として機能する。対向電極３３は、画素回路１００の低電位側の電源電位である電位Ｖctに設定された給電線１６に電気的に接続され、発光機能層３２に電子を供給する陰極として機能する。そして、画素電極３１から供給される正孔と、対向電極３３から供給される電子とが発光機能層３２で結合し、発光機能層３２が白色に発光する。
なお、詳細は後述するが、画素ＰxRが有する発光素子３（以下、発光素子３Rと称する）には、赤色のカラーフィルター８１Rが重ねて配置される。画素ＰxBが有する発光素子３（以下、発光素子３Bと称する）には、青色のカラーフィルター８１Bが重ねて配置される。そして、画素ＰxGが有する発光素子３（以下、発光素子３Gと称する）には、緑色のカラーフィルター８１Gが重ねて配置される。このため、画素ＰxR、ＰxG、およびＰxBにより、フルカラーの表示が可能となる。
【００３１】
供給回路４０は、Ｐチャネル型のトランジスター４１および４２と、保持容量４４と、を備える。なお、トランジスター４１および４２の一方または両方は、Ｎチャネル型のトランジスターであってもよい。また、本実施形態では、トランジスター４１および４２が、薄膜トランジスターの場合を例示して説明するが、トランジスター４１および４２は、ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）等の電界効果トランジスターであってもよい。
【００３２】
トランジスター４１は、ゲートが、第ｍ行の走査線１３に電気的に接続され、ソースまたはドレインの一方が、第ｋ列のデータ線１４に電気的に接続され、ソースまたはドレインの他方が、トランジスター４２のゲートと、保持容量４４が有する２つの電極のうち一方の電極と、に電気的に接続されている。
トランジスター４２は、ゲートが、トランジスター４１のソースまたはドレインの他方と、保持容量４４の一方の電極と、に電気的に接続され、ソースまたはドレインの一方が、画素電極３１に電気的に接続され、ソースまたはドレインの他方が、画素回路１００の高電位側の電源電位である電位Ｖelに設定された給電線１５に電気的に接続されている。
保持容量４４は、保持容量４４が有する２つの電極のうち一方の電極が、トランジスター４１のソースまたはドレインの他方と、トランジスター４２のゲートと、に電気的に接続され、保持容量４４が有する２つの電極のうち他方の電極が、給電線１５に電気的に接続されている。保持容量４４は、トランジスター４２のゲートの電位を保持する保持容量として機能する。
【００３３】
走査線駆動回路１１１が、走査信号Ｇw[m]を所定の選択電位に設定し、第ｍ行の走査線１３を選択すると、第ｍ行第ｋ列の画素Ｐx[m][k]に設けられたトランジスター４１がオンする。そして、トランジスター４１がオンすると、第ｋ列のデータ線１４から、トランジスター４２のゲートに対して、データ信号Ｖd[k]が供給される。この場合、トランジスター４２は、発光素子３に対して、ゲートに供給されたデータ信号Ｖd[k]の電位（正確には、ゲートおよびソース間の電位差）に応じた電流を供給する。つまり、トランジスター４２は発光素子３へ電流を供給する駆動トランジスターである。発光素子３は、トランジスター４２から供給される電流の大きさに応じた輝度、すなわち、データ信号Ｖd[k]の電位に応じた輝度で発光する。
その後、走査線駆動回路１１１が、第ｍ行の走査線１３の選択を解除して、トランジスター４１がオフした場合、トランジスター４２のゲートの電位は、保持容量４４により保持される。このため、発光素子３は、トランジスター４１がオフした後も、データ信号Ｖd[k]に応じた輝度で発光することができる。
【００３４】
なお、図２では図示省略するが、発光素子３が有する画素電極３１と供給回路４０とを電気的に接続する構成要素を、コンタクト７（図４参照）と称する。コンタクト７は、画素Ｐに含まれる。より具体的には、コンタクト７は、発光素子３が有する画素電極３１と、供給回路４０とを電気的に接続する。以下では、画素ＰxRに設けられたコンタクト７を、コンタクト７Rと称し、画素ＰxGに設けられたコンタクト７を、コンタクト７Gと称し、画素ＰxBに設けられたコンタクト７を、コンタクト７Bと称する場合がある。
【００３５】
Ａ．２．表示部の構成
以下、図３〜図６を参照しつつ、本実施形態に係る表示部１２の構成の一例を説明する。
【００３６】
図３は、本実施形態に係る表示部１２の一部を、電気光学装置１が光を射出する方向である＋Ｚ方向から平面視した場合の、表示部１２の概略的な構成の一例を示す平面図である。ただし、図３に示す平面図は、図を見易くするために、カラーフィルター８１を除いて表示してある。
【００３７】
具体的には、図３は、表示部１２のうち、画素ブロックＢL[m][n]を示している。画素ブロックＢL[m][n]は、画素ＰxR、画素ＰxG、および画素ＰxBを含む。
【００３８】
本実施形態では、図３に示すように、各画素ブロックＢLにおいて、画素ＰxRに設けられた発光素子３Rが、画素ＰxBに設けられた発光素子３Bの＋Ｙ方向に位置し、画素ＰxGに設けられた発光素子３Gが、画素ＰxBに設けられた発光素子３Bの＋Ｙ方向に位置し、かつ、画素ＰxRに設けられた発光素子３Rの＋Ｘ方向に位置する場合を想定する。そして、本実施形態では、各画素ブロックＢLが有する発光素子３R、３G、および３Bにより、＋Ｚ方向に向けて光を射出する場合を想定する。また、本実施形態では、＋Ｚ方向からの平面視において、発光素子３Bは、発光素子３Rよりも面積が大きく、かつ、発光素子３Bは、発光素子３Gよりも面積が大きい場合を想定する。本実施形態において、＋Ｚ方向から平面視した場合の発光素子３R、３G、および３Bは、矩形形状とする。
【００３９】
また、図３において、コンタクト７Rは、画素ＰxRにおいて画素電極３１と供給回路４０とを電気的に接続する構成要素である。コンタクト７Gは、画素ＰxGにおいて画素電極３１と供給回路４０とを電気的に接続する構成要素である。コンタクト７Bは、画素ＰxBにおいて画素電極３１と供給回路４０とを電気的に接続するための構成要素である。
【００４０】
また、本実施形態では、図３に示すように、画素ブロックＢLに属する各画素Ｐxが有するコンタクト７Gは、各画素Ｐxが有する発光素子３の＋Ｘ方向に位置する。
【００４１】
図４は、本実施形態に係る表示部１２の一部を、＋Ｚ方向から平面視した場合の、表示部１２の概略的な構成の一例を示す平面図である。図４に示す平面図は、図３に示した平面図に、カラーフィルター８１を加えた図である。
【００４２】
カラーフィルター８１Rは、発光素子３Rの＋Ｚ側において、＋Ｚ方向からの平面視において画素ＰxRと重なるように形成されている。同様に、カラーフィルター８１Gは、発光素子３Gの＋Ｚ側において、＋Ｚ方向からの平面視において画素ＰxGと重なるように形成されている。カラーフィルター８１Bは、発光素子３Bの＋Ｚ側において、＋Ｚ方向からの平面視において画素ＰxBと重なり、かつ開口部８２Bを有するように形成されている。
ここで、発光素子３R、３G、および３Bのうち発光素子３Bが最も寿命が短いため、発光素子３Bの寿命が、電気光学装置１の寿命となる。発光素子３の寿命は駆動電流が大きいほど短くなる。そこで、カラーフィルター８１Bに開口部８２Bを設けることにより、開口部８２Bを設けない場合と比較して、小さな駆動電流で同じ輝度のＢの光を取り出すことできる。このように、画素ＰxBに開口部８２Bを設けることにより、電気光学装置１の寿命を延ばすことができる。
【００４３】
図５は、表示部１２を、図４におけるＥ−ｅ線で破断した部分断面図の一例であり、画素ＰxRの断面と画素ＰxGの断面と画素ＰxBの断面とを含む。
【００４４】
図５に示すように、表示部１２は、素子基板５と、保護基板９と、素子基板５および保護基板９の間に設けられた接着層９０と、を備える。なお、本実施形態では、電気光学装置１が保護基板９側（＋Ｚ側）から光を射出するトップエミッション方式である場合を想定する。また、以下の説明では、波長６１０nmの光における表示部１２内において使用される材料の屈折率と、材料の膜厚とを記載する。
【００４５】
接着層９０は、素子基板５および保護基板９を接着するための透明な樹脂層である。接着層９０は、例えば、屈折率１．５４のエポキシ樹脂といった透明な樹脂材料を用いて形成される。接着層９０の膜厚は、２〜３μｍとする。
保護基板９は、接着層９０の＋Ｚ側に配置される透明な基板である。保護基板９は、カラーフィルター８１といった、保護基板９より−Ｚ側に配置される部材を保護する。保護基板９は、例えば、屈折率１．４６の石英基板を用いて形成される。保護基板９の膜厚は、１．１ｍｍとする。
【００４６】
素子基板５は、基板５０と、基板５０上に積層された層間絶縁層５１と、反射層５２と、増反射層５３と、第１の絶縁層５４と、第２の絶縁層５５と、発光層３０と、封止層６０と、カラーフィルター層８と、を備える。詳細は後述するが、発光層３０は、上述した発光素子３（３R、３G、３B）を含む。発光素子３は、＋Ｚ方向およびＺ方向に対して光を射出する。また、カラーフィルター層８は、上述したカラーフィルター８１R、カラーフィルター８１G、およびカラーフィルター８１Gを含む。
【００４７】
基板５０には、走査線１３やデータ線１４等の各種配線と、駆動回路１１や画素回路１００等の各種回路とが形成されている。基板５０は、各種配線および各種回路を実装可能な基板であればよい。基板５０は、例えば、シリコン基板、石英基板、または、ガラス基板等を採用することができる。基板５０の＋Ｚ側には、層間絶縁層５１が積層される。
【００４８】
層間絶縁層５１は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）などの絶縁材料が用いられている。層間絶縁層５１の＋Ｚ側には、反射層５２が積層される。
反射層５２は、発光層３０の発光素子３から射出された光を＋Ｚ方向側に反射するための構成要素である。反射層５２は、画素Ｐxに含まれる。反射層５２として、例えば、チタン（Ｔｉ）膜の上に、膜厚０．１５μｍのアルミニウム（Ａｌ）と銅（Ｃｕ）との合金（ＡｌＣｕ）膜が形成される。
【００４９】
増反射層５３は、反射層５２による反射特性を高めるためのものであり、例えば光透過性を有する絶縁材料から形成される。増反射層５３は、反射層５２の面上を覆うように配置されている。増反射層５３として、例えば、屈折率１．４６の酸化シリコン膜が形成される。増反射層５３の膜厚は、０．０３５μｍとする。
【００５０】
第１の絶縁層５４は、増反射層５３の面上に設けられており、間隙５２ＣＴに沿って形成されている。従って、第１の絶縁層５４は、間隙５２ＣＴに対応した凹部５４ａを有している。埋め込み絶縁膜５６は、凹部５４ａを埋めるように形成されている。第２の絶縁層５５は、第１の絶縁層５４の面上に設けられる。第１の絶縁層５４および第２の絶縁層５５として、例えば、屈折率１．８の窒化シリコン（ＳｉＮ）膜が形成される。第１の絶縁層５４および第２の絶縁層５５の合計の膜厚は、画素ＰxRにおいて０．０５５μｍ、画素ＰxGにおいて０．０５μｍ、画素ＰxBにおいて０．０４５μｍとする。
【００５１】
第１の距離調整層５７および第２の距離調整層５８は、画素ＰxR、ＰxG、ＰxBごとに、発光層３０の発光素子３と反射層５２との間の光学的距離を調整するための、絶縁性の透明層である。本実施形態では、第１の距離調整層５７および第２の距離調整層５８として、屈折率１．４６の酸化シリコン膜が形成される。さらに、形成される酸化シリコンの膜厚は、画素ＰxRにおいて第１の距離調整層５７および第２の距離調整層５８の膜厚を合計しておおよそ０．１μｍ、画素ＰxGにおいて第２の距離調整層５８の膜厚が０．０５μｍとなる。画素ＰxGについては、第１の距離調整層５７および第２の距離調整層５８が積層されない。
【００５２】
発光層３０は、画素電極３１と、画素分離層３４と、画素電極３１および画素分離層３４を覆うように積層された発光機能層３２と、発光機能層３２上に積層された対向電極３３と、を有する。
【００５３】
画素電極３１は、画素Ｐxごとに個別に島状に形成された、導電性を有する透明層である。画素電極３１は、第２の絶縁層５５、第１の距離調整層５７および第２の距離調整層５８上に積層される。画素電極３１は、導電性の透明材料、例えば、屈折率１．７から１．８までのＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を用いて形成される。画素電極３１の膜厚は、０．０２μｍとする。
対向電極３３は、複数の画素Ｐxに跨るように配置された、光透過性と光反射性とを有する導電性の構成要素である。対向電極３３は、例えば、ＭｇとＡｇとの合金等を用いて形成される。対向電極３３の膜厚は、０．０２μｍとする。
画素分離層３４は、各画素電極３１の周縁部を覆うように配置された、絶縁性の構成要素である。画素分離層３４は、第２の距離調整層５８、第２の絶縁層５５および画素電極３１上に積層される。画素分離層３４は、絶縁性の材料、例えば、酸化シリコン等を用いて形成される。
発光機能層３２は、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、および電子輸送層を備え、複数の画素Ｐxに跨るように配置されている。発光機能層３２の屈折率は、１．７から１．８までの間とし、発光機能層３２の膜厚は、おおよそ０．１μｍとする。
【００５４】
上述のとおり、発光機能層３２は、画素電極３１のうち画素分離層３４により覆われていない部分から正孔が供給され、白色に発光する。すなわち、平面視した場合に、発光層３０のうち、画素電極３１が画素分離層３４により覆われていない部分が、発光素子３に該当する。換言すれば、画素分離層３４は、互いに隣り合う２個の発光素子３を区画する「区画部」として機能する。
また、本実施形態では、平面視した場合に、発光素子３が設けられる部分を、画素Ｐxと看做すこととする。換言すれば、平面視した場合に、画素分離層３４は、表示部１２の有する複数の画素Ｐxを互いに区画するように配置される。なお、発光素子３から射出される白色の光とは、赤色の光、緑色の光、および青色の光を含む光である。
【００５５】
本実施形態では、反射層５２と対向電極３３とにより、光共振構造が形成されるように、第１の距離調整層５７および第２の距離調整層５８の膜厚が調整される。そして、発光機能層３２から射出された光は、反射層５２と対向電極３３との間で繰り返し反射され、反射層５２と対向電極３３との間の光学的距離に対応する波長の光の強度が強められ、当該強められた光が、対向電極３３〜保護基板９を介して＋Ｚ側に射出される。
本実施形態では、一例として、画素ＰxRにおいては、６１０ｎｍの波長の光の強度が強められ、画素ＰxGにおいては、５４０ｎｍの波長の光の強度が強められ、画素ＰxBにおいては、４７０ｎｍの波長の光の強度が強められるように、画素Ｐxごとに第１の距離調整層５７および第２の距離調整層５８の膜厚が設定される。このため、本実施形態において、画素ＰxRからは、６１０ｎｍの波長の光の輝度が最大となる赤色光が射出され、画素ＰxGからは、５４０ｎｍの波長の光の輝度が最大となる緑色光が射出され、画素ＰxBからは、４７０ｎｍの波長の光の輝度が最大となる青色光が射出されることになる。
【００５６】
封止層６０は、対向電極３３上に積層された下側封止層６１と、下側封止層６１上に積層された平坦化層６２と、平坦化層６２上に積層された上側封止層６３と、を備える。
下側封止層６１および上側封止層６３は、複数の画素Ｐxに跨るように配置された、絶縁性を有する透明層である。下側封止層６１および上側封止層６３は、水分や酸素等の発光層３０への侵入を抑止するための構成要素である。下側封止層６１および上側封止層６３として、例えば、屈折率が１．７５から１．８までの間の酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ）膜が形成される。下側封止層６１の膜厚は、０．４μｍとする。また、上側封止層６３の膜厚は、０．８μｍとする。
平坦化層６２は、複数の画素Ｐxに跨るように配置された透明層であり、平坦な上面（＋Ｚ側の面）を提供するための構成要素である。平坦化層６２は、例えば、屈折率が１．５４のエポキシ樹脂といった無機材料を用いて形成される。平坦化層６２の膜厚は、画素ＰxRにおいておおよそ２．６μｍとし、画素ＰxGにおいておおよそ２．６μｍとし、画素ＰxBにおいておおよそ２．６５μｍとする。
【００５７】
カラーフィルター層８は、カラーフィルター８１R、８１G、および８１Bを含む。
図５に示すように、カラーフィルター８１R、８１G、および８１Bは、上側封止層６３上に形成される。
カラーフィルター８１R、８１G、８１Bは、例えば赤、緑、青の異なる色の光を透過させるような顔料を含む感光性樹脂を塗布してパターン加工を行うことにより形成する。カラーフィルター８１R、８１G、８１Bの屈折率は、おおよそ１．６５とする。また、カラーフィルター８１Rの膜厚は、１．６μｍとし、カラーフィルター８１Gの膜厚は、１．０μｍとし、カラーフィルター８１Bの膜厚は、１．３μｍとする。
【００５８】
図６は、表示部１２を、図４におけるＦ−ｆ線で破断した部分断面図の一例であり、コンタクト７Rの断面を含む。図６では、コンタクト７Rに関する部材について説明し、図５で説明した部材については説明を省略する。
【００５９】
表示部１２は、コンタクト電極７１と、保護層７２とを含む。コンタクト電極７１は、反射層５２および保護層７２上に積層される。コンタクト電極７１には、例えば、タングステン（Ｗ）やチタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）などの導電材料を用いることができる。保護層７２は、第２の絶縁層５５に積層される。保護層７２には、酸化シリコンなどの絶縁材料が用いられている。
【００６０】
Ａ．３．実施形態の効果
発光素子３から射出された光が、散乱構造物に入射することにより散乱すると、内部散乱光となる。散乱構造物は、基板５０上に積層された各部材の段差、または各部材が均一でない箇所である。例えば、図５に示すように、第１の距離調整層５７および第２の距離調整層５８が発光層３０の−Ｚ方向に積層されることにより、発光層３０は、凹凸がある。従って、発光層３０に関して、散乱構造物は、画素ＰxRと画素ＰxGとの間、および画素ＰxGと画素ＰxBとの間となる。本実施形態では、カラーフィルター８１Bの構造により、＋Ｚ方向からの平面視において、カラーフィルター８１Bは画素ＰxBと重なるため、散乱構造物による内部散乱光がカラーフィルター８１Bに吸収され、表示画像の品質を向上させることが可能になる。さらに、開口部８２Bにより、発光素子３Bから射出された光の一部がカラーフィルター８１Bに吸収されないため、画素ＲxBの輝度を高めることが可能になる。
【００６１】
また、図４に示すように、＋Ｚ方向からの平面視において、開口部８２Bは、画素ＲxBの中心Ｐと重なることが好ましい。散乱構造物は、画素Ｐの端部に多く存在し、画素Ｐの中心付近には少ない。このため、中心Ｐ付近において、内部散乱光が射出される量は、画素ＰxBの端部に比べて少なくなる。従って、＋Ｚ方向からの平面視において、開口部８２Bが中心Ｐと重なることにより、内部散乱光でない正しい光がカラーフィルター８１Bに吸収されにくくなるため、画素ＲxBの輝度を高めることが可能になる。
【００６２】
また、図４に示すように、＋Ｚ方向からの平面視において、カラーフィルター８１Bの開口部８２B以外の領域と、発光素子３xR、３xG、および３xBのうち少なくとも一方の発光素子から射出する光を散乱させる散乱構造物の一部または全部とが重なることが好ましい。ここで、散乱構造物は、例えば、コンタクト７Bである。散乱構造物から内部散乱光が射出され易く、図４に示すように、平面視において、カラーフィルター８１Bの開口部８２B以外の領域が、コンタクト７Bと重なる。従って、コンタクト７Bから射出する内部散乱光は、カラーフィルター８１Bに吸収され易くなる。よって、表示画像の品質の低下を抑制することが可能になる。
【００６３】
また、散乱構造物は、画素ＰxRの反射層５２または画素ＰxGの反射層５２と、画素ＰxBの反射層５２との間、およびコンタクト７Rのうち少なくとも一方であることが好ましい。図５には、散乱構造物の一例として、画素ＰxGの反射層５２と、画素ＰxBの反射層５２との間の領域５２ＳＣを示す。これにより、内部散乱光が発生し易い、２つの画素の反射層５２の間、およびコンタクト７Bの少なくとも一方から発生する内部散乱光が、カラーフィルター８１Bに吸収されやすくなる。よって、表示画像の品質の低下を抑制することが可能になる。
【００６４】
また、Ｚ方向を含み開口部８２Bの端部および散乱構造物を含む断面において、内部散乱光のうち、開口部８２Bの端部を通り保護基板９と空気との界面に至る光の界面に対する入射角が臨界角以上であることが好ましい。角度θが臨界角θｃ以上であれば、内部散乱光は、保護基板９の境界面において全反射し、電気光学装置１の外部に射出されなくなる。全反射した内部散乱光は、カラーフィルター８１で吸収される。従って、表示画像の品質の低下を抑制することが可能になる。
【００６５】
ここで、開口部８２Bの端部を通り保護基板９と空気との界面に至る光は、屈折率の異なる複数の層を通過するため、各層を透過するたびに屈折し、直線とはならない。図５では、説明を簡略化するため、保護基板９と空気との界面の屈折のみを考慮し、保護基板９より−Ｚ側の屈折を考慮しないものと想定する。この場合には、開口部８２Bの端部を通り保護基板９と空気との界面に至る光が直線となる。この直線とＺ軸との成す角度は、保護基板９の臨界角以上であることが好ましい。図５を用いて説明すると、開口部８２Bの端部の点８２Ｐおよび領域５２ＳＣの点５２ＳＣＰを結ぶ直線とＺ軸との成す角度θが、保護基板９の臨界角θｃ以上であればよい。そして、θは、下記（１）式を満たす。
【００６６】
θ＝tan−１（ｘ／ｄ）  （１）
【００６７】
ただし、ｘは、点５２ＳＣＰを通るＺ軸に平行な線と、カラーフィルター８１Bとが重なる点８１ＢＰから、点８２Ｐまでの距離を示す。また、ｄは、点５２ＳＣＰから点８１ＢＰまでの距離を示す。また、保護基板９の臨界角θｃは、保護基板９の屈折率および空気の屈折率から求めることができる。
【００６８】
また、開口部８２Bを有するカラーフィルター８１に対応する画素ＰxBの寿命が、他の画素Ｐxの寿命より短いことが好ましい。ここで、発光素子３R、３G、および３Bのうち発光素子３Bが最も寿命が短いため、発光素子３Bの寿命が、電気光学装置１の寿命となる。発光素子３の寿命は駆動電流が大きいほど短くなる。そこで、図４に示すように、カラーフィルター８１Bに開口部８２Bを設けることにより、開口部８２Bを設けない場合と比較して、小さな駆動電流で同じ輝度のＢの光を取り出すことできる。このように、画素ＰxBに開口部８２Bを設けることにより、電気光学装置１の寿命を延ばすことができる。
【００６９】
なお、本実施形態において、例えば、画素ＰxRおよび画素ＰxGが、「第１の画素」に相当し、画素ＰxBが、「第２の画素」に相当する。また、カラーフィルター８１Rおよびカラーフィルター８１Gの少なくともいずれか一方が、「第１のカラーフィルター」に相当し、カラーフィルター８１Bが、「第２のカラーフィルター」に相当する。また、散乱構造物が、「第１の画素と第２の画素とのうち少なくとも一方の発光素子から射出する光を散乱させる構造」に相当する。また、反射層５２は、「反射電極」の一例である。また、保護基板９は、「透明部材」の一例である。また、Ｚ軸は、「基板５０の法線方向」の一例である。また、＋Ｚ方向からの平面視は、「基板５０の法線方向からの平面視」の一例である。
【００７０】
Ｂ．変形例
以上の各形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は、相互に矛盾しない範囲内で適宜に併合され得る。なお、以下に例示する変形例において作用や機能が実施形態と同等である要素については、以上の説明で参照した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
【００７１】
Ｂ．１．第１の変形例
図７に、第１の変形例における表示部１２の一部を、＋Ｚ方向から平面視した場合の、表示部１２の概略的な構成の一例を示す平面図を示す。本実施形態では、カラーフィルター８１Bは、＋Ｚ方向からの平面視において、画素ＰxBの全ての辺と重なる。一方、第１の変形例におけるカラーフィルター８１Bは、＋Ｚ方向からの平面視において、画素ＰxBの中心から見て−Ｙ方向にある辺、および＋Ｙ方向の辺とは全て重なるが、−Ｘ方向にある辺および＋Ｘ方向にある辺とは重ならない箇所がある。第１の変形例におけるカラーフィルター８１Bによれば、本実施形態におけるカラーフィルター８１Bに比べて、青色の光の取り出し効率を向上させることが可能である。
【００７２】
Ｂ．２．第２の変形例
図８に、第２の変形例における表示部１２の一部を、＋Ｚ方向から平面視した場合の、表示部１２の概略的な構成の一例を示す平面図を示す。第２の変形例は、第１の変形例における表示部１２に、透明の障壁材８３を設けた形態である。ここで、図８に示す平面図は、図を見易くするため、カラーフィルター８１を除いて表示してある。障壁材８３は、開口部８４R、８４G、および８４Rを有する。＋Ｚ方向からの平面視において、開口部８４Rは、画素ＰxRの中心と重なる。また、開口部８４Gは、画素ＰxGの中心と重なる。また、開口部８４Bは、画素ＰxBの中心と重なる。図７および図８に示すように、表示部１２は、障壁材８３を有してもよいし有さなくてもよい。
【００７３】
Ｂ．３．第３の変形例
図９に、第３の変形例における表示部１２の一部を、＋Ｚ方向から平面視した場合の、表示部１２の概略的な構成の一例を示す平面図を示す。第３の変形例におけるカラーフィルター８１Bは、＋Ｚ方向からの平面視において、画素ＰxBの中心から見て−Ｘ方向にある辺、および＋Ｘ方向の辺とは全て重なるが、−Ｙ方向にある辺および＋Ｙ方向にある辺とは重ならない箇所がある。第３の変形例におけるカラーフィルター８１Bによれば、本実施形態におけるカラーフィルター８１Bに比べて、青色の光の取り出し効率を向上させることが可能である。
【００７４】
Ｂ．４．第４の変形例
上述した実施形態においては、開口部８２Bを有するカラーフィルター８１に対応する画素ＰxBは、青色の画素であったが、本発明は、これに限定されるものではなく、どのような色の画素であってもよい。要は、開口部を有する色のカラーフィルターと開口部を有さない色のカラーフィルターが混在する電気光学装置であればよい。さらに、開口部を有るカラーフィルターの開口部以外の領域が、平面視において散乱構造部と重なることによって、内部散乱光が外部に漏れることを抑制しつつ、開口部を有するカラーフィルターの画素の輝度を向上させることができる。
【００７５】
Ｃ．応用例
上述した実施形態および変形例に係る電気光学装置１は、各種の電子機器に適用することができる。以下、本発明に係る電子機器について説明する。
【００７６】
図１０に、本発明の電気光学装置１を採用した電子機器としてのヘッドマウントディスプレイ３００の外観を示す斜視図を示す。図１０に示されるように、ヘッドマウントディスプレイ３００は、テンプル３１０、ブリッジ３２０、投射光学系３０１Ｌ、および投射光学系３０１Ｒを備える。そして、図１１において、投射光学系３０１Ｌの奥には左眼用の電気光学装置１（図示省略）が設けられ、投射光学系３０１Ｒの奥には右眼用の電気光学装置１（図示省略）が設けられる。
図１１に、電気光学装置１を採用した可搬型のパーソナルコンピューター４００の斜視図を示す。パーソナルコンピューター４００は、各種の画像を表示する電気光学装置１と、電源スイッチ４０１およびキーボード４０２が設けられた本体部４０３と、を備える。
なお、本発明に係る電気光学装置１が適用される電子機器としては、図１０および図１１に例示した機器のほか、携帯電話機、スマートフォン、携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）、デジタルスチルカメラ、テレビ、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置、車載用の表示器（インパネ）、電子手帳、電子ペーパー、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末等が挙げられる。さらに、本発明に係る電気光学装置１は、プリンター、スキャナー、複写機、およびビデオプレーヤー等の電子機器に設けられる表示部として適用することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１…電気光学装置、３…発光素子、５…素子基板、７…コンタクト、８…カラーフィルター層、９…保護基板、１２…表示部、３０…発光層、３１…画素電極、３２…発光機能層、３３…対向電極、４０…供給回路、４１…トランジスター、４２…トランジスター、４４…保持容量、５０…基板、５２…反射層、８１…カラーフィルター、８１R…カラーフィルター、８１G…カラーフィルター、８１B…カラーフィルター、８２B…開口部、Ｐx…画素、ＰxR…画素、ＰxG…画素、ＰxB…画素。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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