专利名称：发光装置以及电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及发光装置以及电子设备。
背景技术：
以往，公知有一种通过在相互不同的2个方向输出来自发光元件的出射光，由此可对2个不同的观察区域分别提供显示影像的(可进行2画面显示的)发光装置。例如在专利文献1中，公开了一种使用双凸透镜来实现2画面显示的发光装置。另外，例如在专利文献2中，公开了一种使用视差屏障(parallax barrier)来实现2画面显示的发光装置。专利文献1 日本特开2006-259192号公报专利文献2 日本特表2008-527440号公报但是，在专利文献1的技术中，由于需要设置双凸透镜，所以存在成本变高，并且组装的工作量增大的问题。在专利文献2的技术中也存在同样的问题。并且，在专利文献2 的技术中，还存在由于来自发光元件的出射光中向希望的方向以外行进的光被视差屏障吸收，所以光的取出效率降低的问题。
发明内容
鉴于以上的情况，本发明的目的在于，提供一种可不使光的取出效率降低，而以简易的结构进行2画面显示的发光装置。为了解决以上的课题，本发明涉及的发光装置具备发光元件，该发光元件包含在基板上形成的反射层；在所述反射层上形成的发光层；以及形成在所述发光层上，可使来自发光层的光的一部分透过，而使其他部分的光反射的半反射层；该发光装置的特征在于， 发光元件具有使从发光层射出的光中、相对反射层的法线方向以比0度大的规定的角度 θ行进的光，在反射层与半反射层之间谐振，并将其从半反射层侧取出的光谐振器结构。根据本发明，从发光层射出的光中、相对反射层的法线方向以规定的角度θ (θ >0)行进的光在反射层与半反射层间谐振，从半反射层侧被取出。这里，从发光层射出的光中、相对反射层的法线方向以规定的角度θ行进的光包含相对反射层的法线方向向顺时针方向倾斜了角度θ的方向行进的光、和相对该法线方向向逆时针的方向倾斜了角度 θ的方向行进的光。即，根据本发明，由于分别在相互不同的方向(正面方向以外的方向) 行进的2个谐振光从一个发光元件射出，所以可不设置双凸透镜、视差屏障，就可实现2画面显示。因此，具有能够实现不降低光的取出效率，且以简易的结构进行2画面显示的发光装置的优点。作为本发明涉及的发光装置的具体形式，当将反射层与半反射层之间的间隔设为 L，从发光层射出的光的波长设为λ时，间隔L被设定为满足以下的关系。2L/COS θ = mX λ (m 是自然数)通过间隔L被设定为满足上述关系，从发光层射出的波长为λ的光中的、相对反射层的法线方向以规定的角度θ行进的光在反射层与半反射层之间谐振，从半反射层侧被取出。另外，由于若以角度θ朝半反射层行进的光在半反射层发生全反射，则不能将谐振光从半反射层取出，所以优选角度θ被设定为以该角度θ朝半反射层行进的光在半反射层不发生全反射那样的角度。另外，作为本发明涉及的发光装置的形式，也可以由各个发光色不同的多个发光元件构成一个组，在基板上配置多个组，还具备被配置成与多个发光元件一一对应，并且取入来自对应的发光元件的谐振光的多个彩色滤光片。由于各彩色滤光片被配置成取入从对应的发光元件射出的谐振光，所以例如具有即使分别从相互邻接并且各自的发光色不同的 2个发光元件射出谐振光，也能够防止各个射出光混杂而发生混色的优点。另外，作为本发明涉及的发光装置的形式，也可以还具备配置在发光层与反射层之间，作为发光元件的一个电极发挥功能的透明导电层，半反射层作为发光元件的另一个电极发挥功能。另外，作为本发明涉及的发光装置的形式，也可以还具备配置在发光层与反射层之间并作为发光元件的一个电极发挥功能的透明导电层、和配置在透明导电层与反射层之间并具有光透过性的绝缘层，半反射层作为发光元件的另一个电极发挥功能。这里，在透明导电层与反射层直接连接的方式中，作为反射层的材料，需要选择透明导电层与反射层的连接电阻收敛在可充分确保透明导电层的导电性的范围内那样的材料，但在透明导电层与反射层之间配置绝缘层的方式中，由于作为反射层的材料，不管选择什么样的材料，该选择结果都不会影响透明导电层的导电性，所以具有反射层的材料选择的自由度高的优点。并且，本发明涉及的发光装置能够用于各种电子设备。例如本发明涉及的发光装置也可应用于被配戴在用户的头部来显示影像的头盔式显示器(Head Mounted Display)。
图1是表示本发明的实施方式涉及的头盔式显示器的概略结构的俯视图。图2是表示该实施方式涉及的发光装置的概要的示意剖面图。图3是表示来自发光元件的出射光的特性的图。图4是表示来自对比例涉及的发光元件的出射光的特性的图。图5是表示本发明的变形例涉及的发光装置的概要的示意剖面图。图6是表示本发明的变形例涉及的发光装置的概要的示意剖面图。附图标记说明11L、11R. · ·透镜；12LU2R. · ·镜腿部；20. · ·发光装置；21. · ·基板；22...反射层；23...透明导电层；24...发光功能层；25...半反射层；26...空穴输送层；27. · ·发光层；28. · ·电子输送层；29. · ·绝缘层；30L、30R. · ·子透镜；40L、40R. · ·导光板；50...狭缝；100...头盔式显示器；L...反射层与半反射层之间的间隔；U...发光元件；λ...波长。
具体实施例方式<1.实施方式〉图1是表示本发明的实施方式涉及的头盔式显示器(以下称作“HMD”) 100的概略结构的俯视图。HMD100是配戴在人(用户)的头部的眼镜状的显示装置，包含与左眼对应的透镜11L、与右眼对应的透镜11R、戴在左耳上的镜腿部12L、戴在右耳上的镜腿部12R和生成显示影像的发光装置20。在透镜IlL的左端部安装有镜腿部12L，在透镜IlR的右端部安装有镜腿部12R。通过将镜腿部12L挂在左耳上，将镜腿部12R挂在右耳上，并将未图示的鼻托放在鼻子上，使得被HMD100配戴在用户的头部。如后所述，发光装置20生成的显示影像分别向左右的倾斜方向射出。这里，如图1 所示，将向左倾斜的方向射出的显示影像(要导入到左眼的显示影像)称作“第1影像光”， 将向右倾斜的方向射出的显示影像(要导入到右眼的显示影像)称作“第2影像光”。在本实施方式中，第1影像光以及第2影像光是同一影像。如图1所示，在发光装置20与透镜IlL之间配置有子透镜30L。而且，在子透镜 30L与透镜IlL之间配置有导光板40L，该导光板40L被固定在透镜IlL的头部侧。另外， 如图1所示，在发光装置20与透镜IlR之间配置有子透镜30R。另一方面，如图1所示，在发光装置20与透镜IlR之间配置有子透镜30R。而且， 在子透镜30R与透镜IlR之间配置有导光板40R，该导光板40R被固定在透镜IlR的头部侧。从发光装置20射出的第1影像光首先到达子透镜30L。子透镜30L将该第1影像光导向导光板40L。然后，导光板40L将该第1影像光导入用户的左眼。同样，从发光装置 20射出的第2影像光首先到达子透镜30R。子透镜30R将该第2影像光导向导光板40R。 然后，导光板40R将该第2影像光导向用户的右眼。这样，在用户的左右两眼中映入同一显示影像。图2是表示发光装置20的概要的示意剖视图。发光装置20是多个发光元件U排列在基板21的表面上的结构。在本实施方式中，由发出"R(红色)”、“G(绿色)”、“B(蓝色)”各色光的3个发光元件U构成一个像素(组)，在基板21的表面上配置多个像素。为了便于说明，在图2中仅例示了一个发光元件U。虽省略了详细的图示，但发光装置20具备用于驱动基板21上的各像素的驱动部， 该驱动部被供给来自外部装置(未图示)的图像信号。图像信号是指定被配置在基板21 上的各像素的发光色的信号。更具体而言，图像信号是对构成各像素的发光色的3种原色成分(红色、绿色以及青色)的每一个分别指定灰度的信号。驱动部基于该图像信号驱动各像素，通过来自各像素的出射光生成显示影像。在本实施方式中，由发光元件U产生的光向与基板21相反一侧行进(所谓的顶部发光)。因此，除了玻璃等具有光透过性的板材之外，也可采用陶瓷、金属片等不透明的板材作为基板21。此外，在基板21上配置有向发光元件U供电来使其发光用的布线，但省略了布线的图示。而且，在基板21上配置有向发光元件U供电用的电路，但省略了电路的图示。并且，基板21的表面上的空间通过绝缘性的隔壁(未图示)被按每个发光元件U 划分。在此，一边参照图2，一边对一个发光元件U的具体结构进行说明，其他的发光元件U 也具有同样的结构。如图2所示，发光元件U具备形成在基板21上的反射层22、形成在反射层22上的透明导电层23、形成在透明导电层23上的发光功能层对、和形成在发光功能层M上的半反射层25。下面，对详细的内容进行说明。如图2所示，在基板21上形成有反射层22。反射层22由具有光反射性的材料构成。作为这种材料，优选采用例如Ag等单质金属或者以Ag等为主要成分的合金。
如图2所示，在反射层22上形成有透明导电层23。透明导电层23作为发光元件 U的阳极发挥功能，由如ITO(氧化铟锡，indium tin oxide)、IZO(氧化铟锌，indium zinc oxide，出光兴产株式会社的注册商标)或者SiO2那样的透明氧化物导电材料形成。在本实施方式中，由于作为发光元件U的一个电极(在这里是阳极)发挥功能的透明导电层23 直接形成在反射层22上，所以作为反射层22的材料，需要选定透明导电层23与反射层22 的连接电阻的值收敛在能够充分确保透明导电层23的导电性的范围内那样的材料。如图2所示，发光功能层M构成为包含在透明导电层23上形成的空穴输送层沈、 在空穴输送层上形成的发光层27、在发光层27上形成的电子输送层观。发光层27由空穴与电子结合而发光的有机EL物质形成。在本实施方式中，各发光元件U的发光层27由产生R (红色)、G (绿色)、B (蓝色)中任意一个颜色的波长范围的光的有机EL物质形成。如图2所示，在电子输送层观上形成有半反射层25。半反射层25具有可使来自发光层27的光的一部分透过并反射其他光的性质(半透过反射性)，作为发光元件U的阴极发挥功能。半反射层25优选采用例如Ag等单质金属或者以Ag等为主要成分的合金。本实施方式涉及的发光元件U具有光谐振器结构，该光谐振器结构使从发光层27 出射的光中、相对反射层22的法线方向以比0度大的规定的角度θ行进的光在反射层22 与半反射层25之间谐振(增强发光强度)，并将其从半反射层25侧取出。下面，一边参照图2，一边对其具体的内容进行说明。这里，如图2所示，将从发光层27出射的光中、相对反射层22的法线方向以比0 度大的规定的角度θ朝半反射层25行进，且不被其他层反射而直接透过半反射层25的光记为D。另外，将从发光层27射出的光中、在分别被半反射层25以及反射层22反射后，以角度θ朝半反射层25行进并透过该半反射层25的光记为R2。该射出光R2首先朝半反射层25行进，被该半反射层25反射后朝反射层22侧行进。接下来，在被该反射层22再次反射后，朝半反射层25行进，透过该半反射层25。并且，将从发光层27射出的光被反射层 22反射后，以角度θ朝半反射层25行进并透过该半反射层25的光记为Rl。该射出光Rl 首先朝反射层22行进，被该反射层22反射。接下来，在反射层22发生反射后，朝半反射层 25行进并透过该半反射层25。利用上述射出光D、R1以及R2，对形成上述光谐振器结构所必要的条件进行说明。 为了便于说明，将射出光D到达半反射层25为止的光学距离记为LD，将射出光Rl到达半反射层25为止的光学距离记为LR1，将射出光R2最终到达半反射层25为止的光学距离记为LR2。如图2所示，若将发光层27与半反射层25之间的间隔(法线方向的光学距离)设为X，则表示为LD = X/COS0。另外，若将半反射层25与反射层22之间的间隔(法线方向的光学距离)设为L，则能够表示为LRl = 2X (L-x)/cos θ +LD。将其变形，表示为LRl = (2XL-x)/cos θ。进而，能够表示为LR2 = 2XLD+LR1。将其变形，表示为LR2 = (2ΧL+x)/ cos θ 。为了形成上述的光谐振器结构，需要LD、LRl以及LR2的各个的差是发光层27发出的光的波长λ的整数倍。因此，作为谐振条件，需要满足下式(1) (3)。其中，下式 (1) ⑶中的η、η’、η”是自然数。LRl-LD = 2Χ (L-χ)/cos θ = ηΧ λ . . . (1)LR2-LR1 = 2Xx/cos θ = η，X λ ... (2)
LR2-LD = 2XL/cos θ = η” X λ ·· . (3)若整理上述式(1) 式(3)，则作为谐振条件，结果需要满足下式(4)。2XL/cos θ = mX λ . . . (4)m:自然数。因此，在本实施方式中，反射层22与半反射层25之间的间隔L被设定为满足上述式G)。换言之，间隔L根据发光功能层对的厚Lf和透明导电层Lt的厚度而决定，这里， 按照每个发光元件U调整透明导电层23的厚度L，以使得满足上述式0)。另外，上述角度 θ被设定为从发光层27射出的光中、以该角度θ朝半反射层25行进的光在半反射层25 不发生全反射那样的角度。由此，能够使从发光层27射出的光中以规定的角度θ行进的光在反射层22与半反射层25之间谐振(增强发光强度)，并将其从半反射层25侧取出。这里，从发光层27射出的光中以规定的角度θ行进的光包含沿着相对反射层 22的法线方向在顺时针方向上倾斜了角度θ的方向行进的光、和沿着相对该法线方向在逆时针方向上倾斜了角度θ的方向行进的光。以上，以从发光层27射出的光中沿着相对反射层22的法线方向在顺时针方向上倾斜了角度θ的方向行进的光为例进行了说明，对于从发光层27射出的光中沿着相对反射层22的法线方向在逆时针方向上倾斜了角度θ的方向行进的光也同样，在反射层22与半反射层25之间谐振，从半反射层25侧被取出。艮口， 在本实施方式中，分别在相互不同的方向(正面方向以外的方向)行进的2个谐振光从一个发光元件U射出。图3是表示从发光元件U射出的光的发光强度的特性的图，表示了从半反射层25 取出的光(即从发光元件U向外部射出的光)中、从半反射层25的表面向左右的倾斜方向分别行进的光的发光强度变为最大的情况。在本实施方式中，从各发光元件U向外部射出的光中，由从半反射层25的表面向左倾斜的方向行进的光生成前述的第1影像光，由向右倾斜的方向行进的光生成前述的第2影像光。如上所述，在本实施方式中，由于分别在相互不同的方向上行进的2个谐振光从一个发光元件U射出，所以能够不设置双凸透镜、视差屏障等地实现2画面显示。因此，具有能够实现不降低光的取出效率，能够以简易的结构进行2画面显示的发光装置的优点。现在假想从一个发光元件U射出从半反射层25的表面向正面方向行进的谐振光的方式(对比例)。换言之，该对比例是按照上述的角度θ为0度、且反射层22与半反射层25之间的间隔L满足上述式的方式而设定的。图4是表示从对比例涉及的发光元件U射出的光的发光强度的特性的图。在对比例中，由于从一个发光元件U向外部射出的谐振光只是向正面方向行进的谐振光，所以当向用户的左右两眼中映入同一显示影像时，需要分别设置用于生成要导入到用户的左眼的显示影像(第1影像光)的发光元件、和用于生成要导入到右眼的显示影像(第2影像光)的发光元件。与此相对，在本实施方式中，由于从一个发光元件U射出分别在相互不同的方向行进的2个谐振光，所以能够利用一个发光元件U生成要导入到左眼的光和要导入到右眼的光。即，在本实施方式中，具有用于生成第1影像光以及第2影像光的发光元件U的数量为对比例的一半即可的优点。<2.变形例 >本发明并不限于上述的实施方式，例如可进行以下的变形。另外，也能够使以下所示的变形例中的2个以上变形例组合。(1)变形例 1发光装置20也可以如图5那样构成。在图5的方式中，还具备配置在透明导电层 23与反射层22之间，且具有光透过性的绝缘层29。在上述的实施方式中，作为反射层22的材料，需要选择透明导电层23与反射层22的连接电阻收敛在能够充分确保透明导电层23 的导电性的范围内那样的材料，但在图5的方式中，由于通过绝缘层四将透明导电层23与反射层22绝缘，所以作为反射层22的材料不论选择什么样的材料，该选择结果都不会影响透明导电层23的导电性。即，根据图5的方式，与上述的实施方式相比，具有反射层22的材料选择的自由度高的优点。例如在上述的实施方式中无法采用Al，与此相对，在图5的方式中能够采用Al。(2)变形例 2在上述的实施方式中，通过个别调整各发光元件U的透明导电层23的厚度Lt来实现上述的光谐振器结构，但不限于此，也能够例如将各发光元件U中的透明导电层23的厚度Lt固定为一定的值，通过个别调整各发光功能层M的厚度Lf，来实现上述的光谐振器结构。根据该方式，由于不需要个别调整各发光元件U的透明导电层23的厚度Lt，所以结果具有发光装置20的制造变得容易的优点。(3)变形例 3例如，也可以进一步具备与多个发光元件U —一对应，并且被配置成取入从对应的发光元件U射出的谐振光的多个彩色滤光片。由于各彩色滤光片被配置成取入从对应的发光元件U射出的谐振光，所以例如具有即使分别从相互邻接并且各自的发光色不同的2 个发光元件U射出谐振光，也能够防止各个射出光混杂而发生混色的优点。(4)变形例 4在上述的实施方式中，要向左眼入射的显示影像(第1影像光)和要向右眼入射的显示影像(第2影像光)是同一影像，但并不限于此，例如第1影像光和第2影像光也可以是相互不同的影像。在该方式中，也可以利用第1影像光和第2影像光的视差，使HMD的配戴者识别立体图像。即，本发明涉及的发光装置也可以应用于使配戴者识别立体图像的 3D用头盔式显示器。在该方式中，如图6所示，在基板21上排列有用于生成第1影像光的多个发光元件(在图6中记为Ul)、和用于生成第2影像光的多个发光元件(在图6中记为to·)。而且， 设置有仅将从各发光元件Ul射出的2个谐振光中向左倾斜的方向行进的谐振光导向观察侧，并且仅将从各发光元件Ur射出的2个谐振光中向右倾斜的方向行进的谐振光导向观察侧用的狭缝50。如图6所示，从各发光元件Ul射出的2个谐振光中向左倾斜方向行进的谐振光被导向观察侧，另一方面，向右倾斜方向行进的谐振光被狭缝50遮挡向观察侧的行进。而且， 被导向观察侧的左倾斜方向的谐振光如上所述，经由子透镜30L以及导光板40L，被导向用户的左眼。另外，如图6所示，从各发光元件to射出的2个谐振光中向右倾斜方向行进的谐振光被导向观察侧，另一方面，向左倾斜方向行进的谐振光被狭缝50遮挡向观察侧的行进。而且，被导向观察侧的右倾斜方向的谐振光如上所述，经由子透镜30R以及导光板40R， 被导向用户的右眼。
(5)变形例 5在上述的各实施方式中，透明导电层23是发光元件U的阳极，半反射层25是发光元件U的阴极，但也能够将透明导电层23设为阴极，将半反射层25设为阳极。另外，在上述的实施方式中，各发光元件U的发光层27由发出R(红色)、G(绿色)、 B (蓝色)任意一个颜色的波长范围的光的有机EL物质形成，但不限于此，各发光层27也能够由发出白色的波长范围的光的有机EL物质形成。在该方式中，个别设定各间隔L，以使得从各发光元件U取出的颜色的峰值波长λ、间隔L以及角度θ的关系满足上述式0)。
权利要求
1.一种发光装置，其特征在于，具备发光元件，该发光元件包含 在基板上形成的反射层；在所述反射层上形成的发光层；以及形成在所述发光层上，可使来自所述发光层的光的一部分透过，而使其他部分的光反射的半反射层；所述发光元件具有使从所述发光层射出的光中、相对所述反射层的法线方向以比0度大的规定的角度θ 行进的光，在所述反射层与所述半反射层之间谐振，从所述半反射层侧取出的光谐振器结构。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，当将所述反射层与所述半反射层之间的间隔设为L，将从所述发光层射出的光的波长设为λ时，所述间隔L被设定为满足以下的关系 2L/cos θ = mX λ，其中，m是自然数。
3.根据权利要求1或2所述的发光装置，其特征在于，所述角度θ被设定为从所述发光层射出的光中、以该角度θ朝所述半反射层行进的光在所述半反射层不发生全反射那样的角度。
4.根据权利要求1 3中任意一项所述的发光装置，其特征在于，由各个发光色不同的多个所述发光元件构成一个组，在所述基板上配置多个所述组， 还具备被配置成与所述多个发光元件一一对应，并且将来自对应的所述发光元件的谐振光取入的多个彩色滤光片。
5.根据权利要求1 4中任意一项所述的发光装置，其特征在于，还具备配置在所述发光层与所述反射层之间，作为所述发光元件的一个电极发挥功能的透明导电层，所述半反射层作为所述发光元件的另一个电极发挥功能。
6.根据权利要求1 4中任意一项所述的发光装置，其特征在于， 还具备配置在所述发光层与所述反射层之间，作为所述发光元件的一个电极发挥功能的透明导电层；和配置在所述透明导电层与所述反射层之间，具有光透过性的绝缘层； 所述半反射层作为所述发光元件的另一个电极发挥功能。
7.一种电子设备，其特征在于，具备权利要求1 6中任意一项所述的发光装置。
全文摘要
本发明提供一种发光装置以及电子设备。发光装置(20)具备发光元件(U)，该发光元件(U)包含在基板(21)上形成的反射层(22)；在反射层(22)上形成的发光层(27)；以及在发光层(27)上形成，且可使来自发光层(27)的光的一部分透过，而使其他部分的光反射的半反射层(25)。发光元件(U)具有使从发光层(27)射出的光中、相对反射层(22)的法线方向以比0度大的规定的角度θ行进的光在反射层(22)与半反射层(25)之间谐振，将其从半反射层(25)侧取出的光谐振器结构。
文档编号G02B27/01GK102548079SQ20111030545
公开日2012年7月4日 申请日期2011年9月29日 优先权日2010年10月4日
发明者窪田岳彦 申请人:精工爱普生株式会社