WO2023199807A1 - 表示装置 - Google Patents

表示装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2023199807A1
WO2023199807A1 PCT/JP2023/014028 JP2023014028W WO2023199807A1 WO 2023199807 A1 WO2023199807 A1 WO 2023199807A1 JP 2023014028 W JP2023014028 W JP 2023014028W WO 2023199807 A1 WO2023199807 A1 WO 2023199807A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
refractive index
display device
microlenses
color filter
microlens
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2023/014028
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
大貴 永留
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toppan Inc filed Critical Toppan Inc
Priority to KR1020247030331A priority Critical patent/KR20240170908A/ko
Priority to EP23788226.1A priority patent/EP4510114A4/en
Priority to CN202380026726.XA priority patent/CN118871966A/zh
Publication of WO2023199807A1 publication Critical patent/WO2023199807A1/ja
Priority to US18/910,480 priority patent/US20250031547A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80—Constructional details
    • H10K59/875—Arrangements for extracting light from the devices
    • H10K59/879—Arrangements for extracting light from the devices comprising refractive means, e.g. lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
    • G09F9/30—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements
    • 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
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/30—Devices specially adapted for multicolour light emission
    • H10K59/38—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising colour filters or colour changing media [CCM]

Definitions

  • the present invention relates to a display device.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2022-065160 filed in Japan on April 11, 2022, the contents of which are incorporated herein.
  • micro-displays that use micro-LEDs, organic EL elements, etc. as light sources, there is a need to improve the efficiency of using the emitted light in order to increase brightness and reduce power consumption. ing.
  • Patent Document 1 describes that the light utilization efficiency is increased by arranging a hemispherical microlens on a light emitting element. Further, Patent Document 2 describes that viewing angle characteristics are improved by providing a light-transmitting layer on a microlens.
  • micro LEDs and organic EL elements do not have very high directivity of emitted light, so they enter the micro lens at various angles. Since light incident on the interface between the transparent layer and the microlens at an angle equal to or greater than the critical angle is totally reflected, it cannot be extracted to the outside as an effective emitted light component, causing a decrease in brightness.
  • the inventor conducted various studies on the relationship between the aspect of the microlens and the light-transmitting layer, and completed the present invention based on the obtained knowledge.
  • An object of the present invention is to provide a display device that can suppress loss of emitted light from micro LEDs and organic EL elements and improve usage efficiency.
  • a first aspect of the present invention includes an element substrate on which a plurality of light sources are arranged, a protective layer provided on the element substrate and covering the plurality of light sources, and a protective layer provided on the protective layer and compatible with the plurality of light sources.
  • a color filter having a plurality of monochromatic filters arranged as a color filter; a lens array provided on the color filter and having a plurality of microlenses arranged corresponding to the plurality of monochromatic filters; and a flattening layer that is provided to cover the plurality of microlenses and has a refractive index lower than the refractive index of the plurality of microlenses.
  • the refractive index n m of the plurality of microlenses, the refractive index n t of the flattening layer, and r/H which is the ratio of the radius of curvature r and the height H of the lens surface of the plurality of microlenses. satisfies Equation 1 below. 0.3 ⁇ (n m -nt )-0.1(r/H)2+0.2(r/H) ⁇ 0.6...(1)
  • the present invention it is possible to provide a display device that can suppress loss of emitted light from micro LEDs and organic EL elements and improve usage efficiency.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a part of a display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing the positional relationship among an organic EL element, a color filter, and a microlens in a plan view of the display device. It is a figure which shows the result of the ray tracing simulation in one shape of a microlens. It is a figure which shows the result of the ray tracing simulation in one shape of a microlens. It is a figure which shows the result of the ray tracing simulation in one shape of a microlens. It is a schematic sectional view showing a part of a display device concerning a modification of one embodiment of the present invention.
  • the display device 1 uses the organic EL element 11 as a light source and has a configuration in which a large number of pixels are arranged in a front view.
  • FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of one pixel of the display device 1.
  • the display device 1 includes an element substrate 10 on which an organic EL element (light source) 11 is arranged, a protective layer 20 formed on the element substrate 10, a color filter 30, a lens array 40, and a planarization layer 50.
  • a transparent substrate 70 is bonded onto the flattening layer 50 by an adhesive layer 60, and the user can view images displayed on the display device 1 from the side of the transparent substrate 70.
  • the organic EL element 11 has a known configuration including a pixel electrode, a common electrode, and a functional layer, is connected to wiring (not shown) provided on the element substrate 10, and is driven to emit light independently.
  • the protective layer 20 has transparency, protects the organic EL element 11, and is flattened to facilitate installation of the color filter 30.
  • the protective layer 20 may be composed of a plurality of layers and may have gas barrier properties.
  • a partition wall may be formed in the protective layer 20 to partition subpixels. By forming the partition wall, stray light to adjacent sub-pixels can be suppressed.
  • the color filter 30 is provided on each organic EL element 11.
  • the color filter 30 includes a plurality of monochromatic filters 30R, 30G, and 30B that transmit light in a wavelength band of any of the three primary colors of light, red (R), green (G), and blue (B).
  • the number of monochromatic filters and the color to be transmitted can be determined depending on the display characteristics of the display device, and may include yellow or the like.
  • a plurality of monochromatic filters 30R, 30G, and 30B are arranged so as to overlap the plurality of organic EL elements 11 in plan view. This may be expressed as a plurality of monochromatic filters 30R, 30G, 30B arranged corresponding to a plurality of organic EL elements 11.
  • the lens array 40 is formed on the color filter 30 and has a plurality of microlenses 41 arranged in alignment corresponding to the monochromatic filters 30R, 30G, and 30B of the color filter 30.
  • the plurality of microlenses 41 arranged corresponding to the monochromatic filters 30R, 30G, and 30B of the color filter 30 refer to the plurality of microlenses 41 that are aligned and arranged corresponding to the monochromatic filters 30R, 30G, and 30B of the color filter 30 so as to overlap with the monochromatic filters 30R, 30G, and 30B in a plan view. This means that the microlenses 41 are arranged in an aligned manner.
  • the microlens 41 according to this embodiment is a so-called plano-convex lens, and has a refractive index higher than at least the refractive index of air or the flattening layer 50.
  • each of the plurality of microlenses 41 may be considered to have the same refractive index.
  • FIG. 2 shows the positional relationship among the organic EL element 11, color filter 30, and microlens 41 in a plan view of the range shown in FIG.
  • a pixel of the display device 1 is composed of three sub-pixels 101, 102, and 103 corresponding to red (R), green (G), and blue (B), respectively.
  • a red monochromatic filter 30R, a green monochromatic filter 30G, and a blue monochromatic filter 30B, which constitute the color filter 30, are arranged in each sub-pixel 101, 102, and 103, respectively.
  • One organic EL element 11 and three microlenses 41 are arranged for each sub-pixel 101, 102, 103.
  • the above is an example, and the shape of the sub-pixel in plan view, the number of organic EL elements 11 and microlenses 41, etc. to be arranged can be determined according to display characteristics and the like.
  • the flattening layer 50 absorbs the unevenness of the microlens 41 and flattens it, making it easier to bond the transparent substrate 70. Therefore, the maximum thickness of the planarization layer 50 is set to be equal to or greater than the height of the microlens 41.
  • the planarization layer 50 has a refractive index lower than at least the refractive index of the microlens 41. The closer the refractive index of the flattening layer 50 is to the refractive index of air, the larger the difference in refractive index between the flattening layer 50 and the microlens 41 can be.
  • the planarization layer 50 contains a hollow filler and a medium.
  • the hollow filler and the medium have transparency at visible wavelengths, for example, have a total light transmittance of 90% or more for light at visible wavelengths.
  • the hollow filler contributes to lowering the refractive index of the planarization layer 50.
  • the medium is interposed between the particles of the hollow filler, binds the hollow fillers together, and stabilizes the flattening layer 50.
  • hollow filler is silicon dioxide (silica, SiO 2 ).
  • Hollow fillers made of silica are inexpensive, have high transparency to visible wavelengths, and physical stability. Since the hollow filler is located in the low refractive index layer, air regions are scattered inside the flattening layer 50, and as a result, the refractive index of the flattening layer 50 decreases, and as the content of the hollow filler increases, the refraction decreases. The rate approaches that of air.
  • light emitted from the driven organic EL element 11 passes through the protective layer 20 and the color filter 30 and enters the microlens 41, and further passes through the flattening layer 50, the adhesive layer 60, and the transparent substrate. 70 and taken out to the outside.
  • Shape of microlens 41 Pitch PD between hemispherical pixels (gap): 2.8 ⁇ m Film thickness of planarization layer 50: 1.2 ⁇ m Distance DH between organic EL element 11 and microlens 41: 2.6 ⁇ m (variable parameter) Shape of microlens 41 Shape 1 Height H: 1.1 ⁇ m, radius of curvature r of lens surface: 1.4 ⁇ m (r/H 1.27) Shape 2 Height H: 0.8 ⁇ m, radius of curvature r of lens surface: 1.6 ⁇ m (r/H 2.0) Shape 3 Height H: 0.6 ⁇ m, radius of curvature r of lens surface: 1.9 ⁇ m (r/H 3.17) Refractive index of microlens 41: 1.3 to 1.8 in 0.1 increments, refractive index of flattening layer 50: 1.1 to 1.5 in 0.1 increments, and no flattening layer 50 (lens array There is an adhesive layer 60 (
  • FIGS. 3 to 5 The simulation results for shapes 1 to 3 are shown in FIGS. 3 to 5, respectively.
  • FIG. 3 when the refractive index of the flattening layer 50 is 1.1 and the refractive index of the microlens 41 is 1.3, this indicates that the brightness is improved by 11% over the reference brightness. .
  • FIG. 3 when the refractive index of the flattening layer 50 is 1.5 and the refractive index of the microlens 41 is 1.3, this indicates that the brightness has decreased by 35% from the reference brightness. .
  • the optimal refractive index difference for shape 1 is 0.3
  • the optimal refractive index difference for shapes 2 and 3 is 0.4 and 0.5, respectively, which are parallel to the value of r/H. It had changed to It has also been found that for any shape, if the refractive index difference is within the range of ⁇ 0.1 with respect to the above-mentioned optimum refractive index difference, a generally good brightness improvement effect can be obtained.
  • nm means the refractive index of the microlens 41
  • nt means the refractive index of the flattening layer 50, respectively.
  • the preferable range of the refractive index difference is 0.2 or more and 0.5 or less, more preferably 0.2 or more and 0.5 or less. It was 4 or less.
  • the preferred range of the refractive index difference is 0.3 or more and 0.6 or less, more preferably 0.3 or more and 0.5 or less.
  • the suitable range of the refractive index difference is 0.3 or more, preferably 0.6 or more and 0.8 or less.
  • the refractive index of the microlens 41 and the flattening layer 50, and the shape of the microlens 41 are set so as to satisfy the above formula (1). Even if the light source is not highly directional, such as the organic EL element 11, loss of emitted light can be suppressed and utilization efficiency can be improved. As a result, the light generated from the organic EL element 11 can be efficiently guided to the front of the device without being affected by the dimensions of the pixels, etc., and display quality such as brightness can be significantly improved.
  • the present invention is not limited to a specific embodiment, and includes modifications and combinations of configurations within a range that does not depart from the gist of the present invention. Some changes are illustrated below, but these are not all, and other changes are also possible. Two or more of these changes may be combined as appropriate.
  • the light source is not limited to the organic EL element 11 described above, and may be the micro LED 12 shown in FIG. 6 or another light source element.
  • FIG. 6 shows a display device 1' according to a modification of one embodiment of the present invention.
  • the same reference numerals are given to the same members as in the display device 1 according to an embodiment of the present invention, and the organic EL element 11 of the display device 1 according to the embodiment is a micro LED 12.
  • the only difference from FIG. 1 is that Even in the case of such a display device 1', the same effects as the display device 1 can be obtained.
  • the planar view shape of the microlens 41 is not limited to the circular shape shown in the above embodiment.
  • the micro-lens 41 may have the same shape in plan view as the sub-pixel, such as a rectangle.
  • the present invention it is possible to provide a display device that can suppress loss of emitted light from micro LEDs and organic EL elements and improve usage efficiency.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Abstract

表示装置（１）は、複数の光源（１１）が配置された素子基板（１０）と、素子基板（１０）上に設けられ、複数の光源（１１）を覆う保護層（２０）と、保護層（２０）上に設けられ、複数の光源（１１）に対応して配置された複数の単色フィルタ（３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂ）を有するカラーフィルタ（３０）と、カラーフィルタ（３０）上に設けられ、複数の単色フィルタ（３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂ）に対応して配置された複数のマイクロレンズ（４１）を有するレンズアレイ（４０）と、レンズアレイ（４０）上に設けられて複数のマイクロレンズ（４１）を覆っており、複数のマイクロレンズ（４１）の屈折率よりも低い屈折率を有する平坦化層（５０）と、を備える。複数のマイクロレンズ（４１）の屈折率ｎｍ、平坦化層（５０）の屈折率ｎｔ、および複数のマイクロレンズ（４１）のレンズ面の曲率半径ｒと高さＨとの比であるｒ／Ｈは、所定の式を満たす。

Description

表示装置
　本発明は、表示装置に関する。
　本願は、２０２２年４月１１日に、日本に出願された特願２０２２－０６５１６０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　光源として、マイクロＬＥＤや有機ＥＬ素子等を用いた、いわゆるマイクロディスプレイにおいては、高輝度化および低消費電力化のために、発光した光の利用効率を向上させ、高効率化することが求められている。
　これに関連して、特許文献１には、発光素子上に半球状のマイクロレンズを配置することにより、光利用効率を高めることが記載されている。
　また、特許文献２には、マイクロレンズ上に透光層を設けることで視野角特性を向上させることが記載されている。
日本国特開２０２１－１３６２０８号公報 日本国特開２０２０－１８４４８１号公報
　マイクロＬＥＤや有機ＥＬ素子は、光源としては出射光の指向性がそれほど高くないため、様々な角度でマイクロレンズに入射する。透光層とマイクロレンズとの界面に対して臨界角以上の角度で入射した光は全反射されてしまうため、有効な射出光成分として外部に取り出すことができず、輝度低下の原因となる。
　発明者は、マイクロレンズの態様と透光層との関係について種々検討し、得られた知見に基づいて本発明を完成させた。
　本発明は、マイクロＬＥＤや有機ＥＬ素子の出射光の損失を抑え、利用効率を向上できる表示装置を提供することを目的とする。
　本発明の第一の態様は、複数の光源が配置された素子基板と、素子基板上に設けられ、前記複数の光源を覆う保護層と、保護層上に設けられ、前記複数の光源に対応して配置された複数の単色フィルタを有するカラーフィルタと、前記カラーフィルタ上に設けられ、前記複数の単色フィルタに対応して配置された複数のマイクロレンズを有するレンズアレイと、前記レンズアレイ上に設けられて前記複数のマイクロレンズを覆っており、前記複数のマイクロレンズの屈折率よりも低い屈折率を有する平坦化層とを備える表示装置である。
　この表示装置において、前記複数のマイクロレンズの屈折率ｎｍ、平坦化層の屈折率ｎｔ、および前記複数のマイクロレンズのレンズ面の曲率半径ｒと高さＨとの比であるｒ／Ｈは、下記式１を満たす。
　０．３＜（ｎｍ－ｎｔ）-０．１（ｒ／Ｈ）２＋０．２（ｒ／Ｈ）＜０．６…（１）
　本発明によれば、マイクロＬＥＤや有機ＥＬ素子の出射光の損失を抑え、利用効率を向上できる表示装置を提供できる。
本発明の一実施形態に係る表示装置の一部を示す模式断面図である。 同表示装置の平面視における有機ＥＬ素子、カラーフィルタ、およびマイクロレンズの位置関係を示す図である。 マイクロレンズの一形状における、光線追跡シミュレーションの結果を示す図である。 マイクロレンズの一形状における、光線追跡シミュレーションの結果を示す図である。 マイクロレンズの一形状における、光線追跡シミュレーションの結果を示す図である。 本発明の一実施形態の変形例に係る表示装置の一部を示す模式断面図である。
　以下、本発明の一実施形態について、図１から図５を参照しながら説明する。本実施形態に係る表示装置１は、有機ＥＬ素子１１を光源とし、正面視において多数の画素が配列された構成を有する。
　図１に、表示装置１の一画素分の模式断面図を示す。表示装置１は、有機ＥＬ素子（光源）１１が配置された素子基板１０と、素子基板１０上に形成された保護層２０、カラーフィルタ３０、レンズアレイ４０、および平坦化層５０を備える。
　平坦化層５０上には、接着層６０により透光性基板７０が接合されており、使用者は、透光性基板７０側から表示装置１に表示される画像を見ることができる。
　有機ＥＬ素子１１は、画素電極、共通電極、および機能層を含む公知の構成を有し、素子基板１０に設けられた図示しない配線と接続され、それぞれ独立して発光駆動される。
　保護層２０は透明性を有し、有機ＥＬ素子１１を保護するとともに、平坦化してカラーフィルタ３０を設置しやすくする。保護層２０は、複数の層で構成されてもよく、ガスバリア性を有してもよい。
　保護層２０内にサブ画素を区画する隔壁が形成されていてもよい。隔壁が形成されていることで、隣接するサブ画素への迷光を抑制できる。
　カラーフィルタ３０は、各々の有機ＥＬ素子１１の上に設けられている。カラーフィルタ３０は、光の３原色である赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の何れかの色の波長帯の光を透過させる複数の単色フィルタ３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂを有する。単色フィルタの数や透過する色は、表示装置の表示特性等に応じて決定でき、黄色等が含まれてもよい。複数の有機ＥＬ素子１１に平面視で重なるように複数の単色フィルタ３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂが配置されている。これを、複数の単色フィルタ３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂが複数の有機ＥＬ素子１１に対応して配置されていると表現する場合がある。
　レンズアレイ４０は、カラーフィルタ３０上に形成されており、カラーフィルタ３０の単色フィルタ３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂに対応して整列配置された複数のマイクロレンズ４１を有する。ここで、カラーフィルタ３０の単色フィルタ３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂに対応して整列配置された複数のマイクロレンズ４１とは、カラーフィルタ３０の単色フィルタ３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂと平面視で重なるように複数のマイクロレンズ４１が整列配置されていることをいう。
　本実施形態に係るマイクロレンズ４１は、いわゆる平凸レンズであり、少なくとも空気や平坦化層５０の屈折率よりも高い屈折率を有する。ここで、複数のマイクロレンズ４１のそれぞれは、同一の屈折率を有すると見なして良い。
　図２に、図１に示された範囲の平面視における有機ＥＬ素子１１、カラーフィルタ３０、およびマイクロレンズ４１の位置関係を示す。
　表示装置１の画素は、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）にそれぞれ対応する３つのサブ画素１０１、１０２、１０３で構成されている。各サブ画素１０１、１０２、１０３には、それぞれカラーフィルタ３０を構成する赤の単色フィルタ３０Ｒ、緑の単色フィルタ３０Ｇ、および青の単色フィルタ３０Ｂが配置されている。各サブ画素１０１、１０２、１０３に対して一つの有機ＥＬ素子１１と３つのマイクロレンズ４１が配置されている。
　上記は一例であり、サブ画素の平面視形状や配置される有機ＥＬ素子１１およびマイクロレンズ４１の数等は、表示特性等に応じて決定できる。
　平坦化層５０は、マイクロレンズ４１の凹凸を吸収して平坦化し、透光性基板７０を接合しやすくする。このため、平坦化層５０の最大厚みは、マイクロレンズ４１の高さ以上とされる。
　平坦化層５０は、少なくともマイクロレンズ４１の屈折率よりも低い屈折率を有する。平坦化層５０の屈折率が空気の屈折率に近くなるほど、平坦化層５０とマイクロレンズ４１の屈折率差を大きくすることができる。
　平坦化層５０は、一例において、中空フィラーおよび媒質を含有する。中空フィラーおよび媒質は、可視波長で透明性を有し、例えば可視波長の光に対して９０％以上の全光透過率を有する。中空フィラーは、平坦化層５０の屈折率を低くすることに寄与する。媒質は、中空フィラーの粒子間に介在し、中空フィラー同士を結合させ、平坦化層５０を安定させる。
　中空フィラーの好適な材質として、二酸化珪素（シリカ、ＳｉＯ２）を例示できる。シリカからなる中空フィラーは安価であり、可視波長に対する高い透明度及び物理的な安定性を有する。中空フィラーが低屈折率層中に位置することによって、平坦化層５０の内部に空気領域が散在する結果、平坦化層５０の屈折率が低下し、中空フィラーの含有率が上昇するにつれてその屈折率が空気の値に近づいていく。
　表示装置１においては、駆動した有機ＥＬ素子１１から発せられた光が保護層２０およびカラーフィルタ３０を通ってマイクロレンズ４１に入射し、さらに平坦化層５０、接着層６０、および透光性基板７０を通って外部に取り出される。
　上記過程においては、マイクロレンズ４１の上面（レンズ面）と平坦化層５０との界面においても光の屈折が生じる。この屈折は、レンズ面の形状と、マイクロレンズ４１および平坦化層５０の屈折率によって変化するため、発明者は、これを最適化することにより、効率よく光を取り出すことについて、光線追跡シミュレーションを用いて検討した。
　シミュレーションに使用したモデルを以下に示す。
（固定パラメータ）
マイクロレンズ４１の形状：半球状
画素（ギャップ）間のピッチＰＤ：２．８μｍ
平坦化層５０の膜厚：１．２μｍ
有機ＥＬ素子１１とマイクロレンズ４１との距離ＤＨ：２．６μｍ
（変動パラメータ）
マイクロレンズ４１の形状
　形状１
　　高さＨ：１．１μｍ、レンズ面の曲率半径ｒ：１．４μｍ（ｒ／Ｈ　１．２７）
　形状２
　　高さＨ：０．８μｍ、レンズ面の曲率半径ｒ：１．６μｍ（ｒ／Ｈ　２．０）
　形状３
　　高さＨ：０．６μｍ、レンズ面の曲率半径ｒ：１．９μｍ（ｒ／Ｈ　３．１７）
　マイクロレンズ４１の屈折率：１．３から１．８まで０．１刻み、平坦化層５０の屈折率：１．１から１．５まで０．１刻み、および平坦化層５０なし（レンズアレイ４０上に接着層６０（屈折率１．７）が存在）
　上記条件下において、マイクロレンズ４１の屈折率を０．１ずつ変更して画素の正面方向における輝度を算出した。さらに、マイクロレンズ４１の各形状１～３において、「マイクロレンズ４１の屈折率１．６、平坦化層５０なし」の条件における輝度を基準として輝度の向上率または低下率を算出した。
　　形状１～３のシミュレーション結果を、それぞれ図３から図５に示す。例えば、図３において、平坦化層５０の屈折率が１．１でありマイクロレンズ４１の屈折率が１．３である場合は、基準とした輝度よりも、輝度が１１％向上したことを示す。また、図３において、平坦化層５０の屈折率が１．５でありマイクロレンズ４１の屈折率が１．３である場合は、基準とした輝度よりも、輝度が３５％低下したことを示す。
　いずれの形状においても、平坦化層５０の屈折率をマイクロレンズ４１の屈折率よりも低くすることで、基準に対して輝度が向上する傾向が認められたが、平坦化層の屈折率が低すぎたりマイクロレンズ４１の屈折率が高すぎたりすると輝度の向上効果が低下することや、両者の屈折率差の最適な範囲が形状により変化することなどが、全く予想外の知見として得られた。
　　具体的には、マイクロレンズ４１の高さが低くなり、レンズ面の曲率半径が大きくなる、すなわち、上記ｒ／Ｈの値が大きくなるほど、輝度向上効果が最大となる屈折率差の値が大きくなる傾向があることが分かった。今回の検討では、形状１における最適な屈折率差は０．３である一方、形状２および３における最適な屈折率差はそれぞれ０．４および０．５であり、ｒ／Ｈの値とパラレルに変化していた。また、いずれの形状においても、上記最適な屈折率差に対して±０．１の範囲内の屈折率差であれば、概ね良好な輝度向上効果が得られることも分かった。
　　表示装置においては、画素の寸法等によりマイクロレンズ４１の各部寸法もさまざまに変化するため、発明者は、上記知見に基づき、良好な輝度向上効果が得られる条件を一般化することを試みた。その結果、以下の不等式（１）が満たされる場合に良好な輝度向上効果が得られることを見出した。
　０．３＜（ｎｍ－ｎｔ）-０．１（ｒ／Ｈ）２＋０．２（ｒ／Ｈ）＜０．６…（１）
　なお、式（１）において、ｎｍはマイクロレンズ４１の屈折率を、ｎｔは平坦化層５０の屈折率を、それぞれ意味する。
　　今回の検討では、ｒ／Ｈの範囲が１以上２未満である形状１においては、屈折率差の好適な範囲は０．２以上０．５以下であり、より好ましくは０．２以上０．４以下であった。ｒ／Ｈの範囲が２以上３未満である形状２においては、屈折率差の好適な範囲は０．３以上０．６以下であり、より好ましくは０．３以上０．５以下であった。ｒ／Ｈの範囲が３以上である形状３においては、屈折率差の好適な範囲は０．３以上であり、好ましくは０．６以上０．８以下であった。各形状におけるこれらの条件は、いずれも上記式１を満たしている。
　　本実施形態に係る表示装置１においては、上記知見に基づき、マイクロレンズ４１および平坦化層５０の屈折率、並びにマイクロレンズ４１の形状を、上記式（１）を満たすように設定しているため、有機ＥＬ素子１１のような、あまり指向性の高くない光源であっても出射される光の損失を抑え、利用効率を向上できる。その結果、画素の寸法等に左右されることなく有機ＥＬ素子１１から発生された光を効率よく装置の正面に導くことができ、輝度等の表示品質を著しく向上できる。
　　以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は特定の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせなども含まれる。以下にいくつか変更を例示するが、これらはすべてではなく、それ以外の変更も可能である。これらの変更が２以上適宜組み合わされてもよい。
　・本発明に係る表示装置において、光源は、上述した有機ＥＬ素子１１には限られず、図６に示すマイクロＬＥＤ１２であっても、その他の光源素子であっても良い。図６は、本発明の一実施形態の変形例に係わる表示装置１’を示す。図６では、本発明の一実施形態に係わる表示装置１と同一の部材には同一の参照番号が付されており、一実施形態に係わる表示装置１の有機ＥＬ素子１１がマイクロＬＥＤ１２となっている点のみが図１と異なっている。このような表示装置１’の場合も、表示装置１と同様の効果が得られる。
　・マイクロレンズ４１の平面視形状は、上記実施形態で示した円形には限られない。例えば、エッチバック等の処理により、隣接するマイクロレンズ４１がサブ画素の全体にわたって設けられた結果、サブ画素と同様の矩形等の平面視形状となってもよい。
　本発明によれば、マイクロＬＥＤや有機ＥＬ素子の出射光の損失を抑え、利用効率を向上できる表示装置を提供できる。
　１０　素子基板
１１　有機ＥＬ素子（光源）
２０　保護層
３０　カラーフィルタ
３０Ｒ　単色フィルタ（赤の単色フィルタ）
３０Ｇ　単色フィルタ（緑の単色フィルタ）
３０Ｂ　単色フィルタ（青の単色フィルタ）
４１　マイクロレンズ
５０　平坦化層
６０　接着層
７０　透光性基板

Claims (6)

  1. 　複数の光源が配置された素子基板と、
    　前記素子基板上に設けられ、前記複数の光源を覆う保護層と、
    　前記保護層上に設けられ、前記複数の光源に対応して配置された複数の単色フィルタを有するカラーフィルタと、
    　前記カラーフィルタ上に設けられ、前記複数の単色フィルタに対応して配置された複数のマイクロレンズを有するレンズアレイと、
    　前記レンズアレイ上に設けられて前記複数のマイクロレンズを覆っており、前記複数のマイクロレンズの屈折率よりも低い屈折率を有する平坦化層と、
    　を備え、
    　ｎｍで表される前記複数のマイクロレンズの前記屈折率、ｎｔで表される前記平坦化層の前記屈折率、および前記複数のマイクロレンズのレンズ面の曲率半径ｒと高さＨとの比であるｒ／Ｈが下記式（１）を満たす、
    　表示装置。
    　０．３＜（ｎｍ－ｎｔ）-０．１（ｒ／Ｈ）２＋０．２（ｒ／Ｈ）＜０．６…（１）
  2. 　前記ｒ／Ｈが１以上２未満であり、
    　前記ｎｍと前記ｎｔとの差が０．２以上０．５以下である、
    　請求項１に記載の表示装置。
  3. 　前記ｒ／Ｈが２以上３未満であり、
    　前記ｎｍと前記ｎｔとの差が０．３以上０．６以下である、
    　請求項１に記載の表示装置。
  4. 　前記ｒ／Ｈが３以上であり、
    　前記ｎｍと前記ｎｔとの差が０．６以上０．８以下である、
    　請求項１に記載の表示装置。
  5. 　複数の光源が配置された素子基板と、
    　前記素子基板上に設けられ、前記複数の光源を覆う保護層と、
    　前記保護層上に設けられ、前記複数の光源に対応して配置された複数の単色フィルタを有するカラーフィルタと、
    　前記カラーフィルタ上に設けられ、前記複数の単色フィルタに対応して配置された複数のマイクロレンズを有するレンズアレイと、
    　前記レンズアレイ上に設けられて前記複数のマイクロレンズを覆っており、前記複数のマイクロレンズの屈折率よりも低い屈折率を有する平坦化層と、
    　を備え、
    　前記複数のマイクロレンズのレンズ面の曲率半径ｒと高さＨとの比であるｒ／Ｈが３以上であり、
    　前記複数のマイクロレンズの屈折率ｎｍと前記平坦化層の屈折率ｎｔとの差が０．３以上である、
    　表示装置。
  6. 　前記光源が、有機ＥＬ素子またはマイクロＬＥＤである、
    　請求項１から５のいずれか一項に記載の表示装置。
PCT/JP2023/014028 2022-04-11 2023-04-05 表示装置 Ceased WO2023199807A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020247030331A KR20240170908A (ko) 2022-04-11 2023-04-05 표시 장치
EP23788226.1A EP4510114A4 (en) 2022-04-11 2023-04-05 DISPLAY DEVICE
CN202380026726.XA CN118871966A (zh) 2022-04-11 2023-04-05 显示装置
US18/910,480 US20250031547A1 (en) 2022-04-11 2024-10-09 Display unit

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022-065160 2022-04-11
JP2022065160A JP7806598B2 (ja) 2022-04-11 2022-04-11 表示装置

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US18/910,480 Continuation US20250031547A1 (en) 2022-04-11 2024-10-09 Display unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023199807A1 true WO2023199807A1 (ja) 2023-10-19

Family

ID=88329646

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/014028 Ceased WO2023199807A1 (ja) 2022-04-11 2023-04-05 表示装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20250031547A1 (ja)
EP (1) EP4510114A4 (ja)
JP (1) JP7806598B2 (ja)
KR (1) KR20240170908A (ja)
CN (1) CN118871966A (ja)
WO (1) WO2023199807A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20250064955A (ko) * 2023-11-03 2025-05-12 엘지디스플레이 주식회사 표시 장치

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011121668A1 (ja) * 2010-03-31 2011-10-06 パナソニック株式会社 表示パネル装置及び表示パネル装置の製造方法
KR20120126562A (ko) * 2011-05-12 2012-11-21 엘지디스플레이 주식회사 영상 표시장치
CN110928017A (zh) * 2019-12-13 2020-03-27 武汉华星光电技术有限公司 显示面板
JP2020184481A (ja) * 2019-05-09 2020-11-12 セイコーエプソン株式会社 表示装置、および電子機器
JP2021015732A (ja) * 2019-07-12 2021-02-12 キヤノン株式会社 表示装置および表示システム
US20210202917A1 (en) * 2019-12-30 2021-07-01 Lg Display Co., Ltd. Display device and touch display device
WO2021171857A1 (ja) * 2020-02-26 2021-09-02 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 発光素子及び表示装置、並びに、表示装置の製造方法
WO2021261262A1 (ja) * 2020-06-25 2021-12-30 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 表示装置
JP2022065160A (ja) 2020-05-27 2022-04-26 ニチハ株式会社 壁材の取付具

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011045904A1 (ja) * 2009-10-15 2011-04-21 パナソニック株式会社 表示パネル装置、表示装置および表示パネル装置の製造方法
JP7486980B2 (ja) 2020-02-28 2024-05-20 キヤノン株式会社 発光装置、表示装置、露光システム、及び表示撮像装置
CN110875369A (zh) * 2019-11-27 2020-03-10 京东方科技集团股份有限公司 显示背板、显示面板及其制作方法和显示装置
CN111864119B (zh) * 2020-07-31 2024-01-19 京东方科技集团股份有限公司 显示器件和近眼显示设备

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011121668A1 (ja) * 2010-03-31 2011-10-06 パナソニック株式会社 表示パネル装置及び表示パネル装置の製造方法
KR20120126562A (ko) * 2011-05-12 2012-11-21 엘지디스플레이 주식회사 영상 표시장치
JP2020184481A (ja) * 2019-05-09 2020-11-12 セイコーエプソン株式会社 表示装置、および電子機器
JP2021015732A (ja) * 2019-07-12 2021-02-12 キヤノン株式会社 表示装置および表示システム
CN110928017A (zh) * 2019-12-13 2020-03-27 武汉华星光电技术有限公司 显示面板
US20210202917A1 (en) * 2019-12-30 2021-07-01 Lg Display Co., Ltd. Display device and touch display device
WO2021171857A1 (ja) * 2020-02-26 2021-09-02 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 発光素子及び表示装置、並びに、表示装置の製造方法
JP2022065160A (ja) 2020-05-27 2022-04-26 ニチハ株式会社 壁材の取付具
WO2021261262A1 (ja) * 2020-06-25 2021-12-30 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 表示装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4510114A4

Also Published As

Publication number Publication date
EP4510114A1 (en) 2025-02-19
JP2023155685A (ja) 2023-10-23
JP7806598B2 (ja) 2026-01-27
CN118871966A (zh) 2024-10-29
EP4510114A4 (en) 2025-08-27
US20250031547A1 (en) 2025-01-23
KR20240170908A (ko) 2024-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10136109B2 (en) Image sensor including color separation element and image pickup apparatus including the image sensor
JP7353834B2 (ja) 表示装置および表示システム
CN107017269B (zh) 包括分色元件的图像传感器
KR102276432B1 (ko) 색분리 소자 및 상기 색분리 소자를 포함하는 이미지 센서
CN212517209U (zh) 显示面板和电子装置
CN114284314B (zh) 显示面板、电子装置以及显示面板的制作方法
CN110828526B (zh) 显示面板和显示装置
US9356065B2 (en) Image sensor having improved light utilization efficiency
JP2015215616A (ja) 色分離素子、及び該色分離素子を含むイメージセンサ
CN108695351A (zh) 包括宽带滤色器的图像传感器
CN110429104A (zh) 用于oled显示设备的微透镜
WO2023199807A1 (ja) 表示装置
CN105027564A (zh) 自动立体显示装置
CN117279445A (zh) 一种显示面板、防窥显示面板及显示设备
JP7608740B2 (ja) カラーフィルタおよび表示装置
JP2023028365A (ja) 光デバイス
US11289458B2 (en) Micro light-emitting diode transparent display
TWI808837B (zh) 顯示裝置
CN120345389A (zh) 显示面板及其制造方法
CN115498004A (zh) 显示面板及其制作方法、显示装置
TWI864398B (zh) 具有集光微結構之微led顯示裝置
TWI894064B (zh) 顯示裝置
CN119789656B (zh) 微发光器件显示面板
TWI895126B (zh) 顯示面板
TW202606541A (zh) 微型發光二極體顯示面板

Legal Events

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

Ref document number: 23788226

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202380026726.X

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2023788226

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2023788226

Country of ref document: EP

Effective date: 20241111