JP2018081815A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光取出し効率が向上した表示装置を提供する。【解決手段】第1基板と、第1基板上の発光素子と、発光素子上の封止膜と、封止膜上の第1の絶縁層と、封止膜上の第2の絶縁層と、第2の絶縁層上の遮光層と、遮光層上の第2基板と、を有し、第1の絶縁層は、発光素子の発光領域と重なる領域に開口部を有し、第2の絶縁層は、発光素子の発光領域の上方に逆円錐形状又は逆多角錐形状の凹部を有し、遮光層は、発光素子の発光領域と重なる領域に位置することを特徴とする表示装置である。【選択図】図4
Description
本発明は、表示装置の構成に関する。特に、表示装置の画素の構成に関する。
有機エレクトロルミネッセンス(以下、有機ELと呼ぶ。)表示装置は、各画素に発光素子が設けられ、個別に発光を制御することで画像を表示する。発光素子は、一方をアノード、他方をカソードとして区別される一対の電極間に有機EL材料を含む層(以下、「発光層」ともいう)を挟んだ構造を有している。発光層に、カソードから電子が注入され、アノードから正孔が注入されると、電子と正孔が再結合する。これにより放出される余剰なエネルギーによって発光層中の発光分子が励起し、その後脱励起することによって発光する。
有機EL表示装置においては、発光素子の各々のアノードは画素毎に画素電極として設けられ、カソードは複数の画素に跨がって共通の電位が印加される共通電極として設けられる構造が主流である。有機EL表示装置は、この共通電極の電位に対し、画素電極の電位を画素毎に印加することで、画素の発光を制御している。そして、画素の発光を、対向基板から射出させることにより、画像を表示させる。
このような構造では、外部から光が入射した場合、外光が対向基板を抜けてパネル内部に入り込むと、画素の反射電極において外光が反射される。このように、外光が反射されてしまうと、表示画像が見づらくなってしまうという課題があった。
このような課題に対し、例えば、特許文献1には、基板に円偏光板を貼り付けることにより、外光の映り込みを防止する構造、及び表示面の発光素子と対向する側に反射部材(反射偏光板)を配置する構造が開示されている。
しかしながら、表示パネルに円偏光板を貼り付ける構造とする場合、円偏光板の光の透過率は、理論上50%以下となってしまう。このため、発光素子の発光の取り出しロスが生じ、輝度が低下してしまうという問題が生じる。
上記問題に鑑み、本発明は、光取出し効率が向上した表示装置を提供することを目的の一つとする。また、外光の侵入や反射が抑制された表示装置を提供することを目的の一つとする。
本発明に係る表示装置の一態様は、第1基板と、第1基板上の発光素子と、発光素子上に位置し、発光素子を覆う封止膜と、封止膜上の第1の絶縁層と、封止膜上の第2の絶縁層と、平面的に見て第2の絶縁層と重なる遮光層と、を有し、第1の絶縁層は、発光素子の発光領域と平面的に見て重なる領域に、発光領域を露出する開口部を有し、第2の絶縁層の少なくとも一部は、開口部に位置し、第2の絶縁層は、発光領域と平面的に見て重なる領域に凹部を有し、遮光層は、発光素子の発光領域と平面的に見て重なる領域に位置することを含む。
また、本発明に係る表示装置の他の一態様は、第1基板と、第1基板上の複数の発光素子と、発光素子上に位置し、複数の発光素子を覆う封止膜と、封止膜上の第1の絶縁層と、封止膜上の第2の絶縁層と、平面的に見て第2の絶縁層と重なる遮光層と、第1の遮光層上の第2基板と、を有し、第1の絶縁層は、複数の開口部を有し、複数の開口部の各々は、複数の発光素子の各々が備える発光領域の各々と平面的に見て重なり、且つ発光領域の各々を露出し、第2の絶縁層の少なくとも一部は、開口部に位置し、第2の絶縁層は、発光領域の各々と平面的に見て重なる領域の各々に、逆円錐形状又は逆多角錐形状の凹部を有し、遮光層の第1の領域は、発光領域と重なる領域に位置し、遮光層の第2の領域は、複数の発光素子のうち、隣り合う発光素子の間の領域に位置することを含む。
また、本発明に係る表示装置の他の一態様は、第1基板と、第1基板上の発光素子と、発光素子上に位置し、発光素子を覆う封止膜と、封止膜上の第1の絶縁層と、封止膜上の第2の絶縁層と、平面的に見て第2の絶縁層と重なる遮光層と、遮光層上の第2基板と、を有し、第1の絶縁層は、発光素子の発光領域と平面的に見て重なる領域に、発光領域を露出する開口部を有し、第2の絶縁層の少なくとも一部は、開口部に位置し、第2の絶縁層は、発光領域と平面的に見て重なる領域に逆円錐形状又は逆多角錐形状の凹部を有し、遮光層は、発光素子の発光領域と平面的に見て重なる領域に位置し、第2の絶縁層は、逆円錐形状又は逆多角錐形状の凹部の半頂角を構成する第1の傾斜面を有し、第1の絶縁層は、開口部において第2の傾斜面を有し、第1の傾斜面は、発光素子から鉛直上方に射出された光を全反射させ、第2の傾斜面は、第1の傾斜面から水平方向に入射された光を、全反射させる第1の領域と、第1の傾斜面で全反射された光を、透過させる第2の領域と、を有し、第1の領域を断面視したときの幅は、第2の領域を断面視したときの幅よりも大きいことを含む。
また、本発明に係る表示装置の他の一態様は、第1基板と、第1基板上の発光素子と、発光素子上に位置し、発光素子を覆う封止膜と、封止膜上の第1の絶縁層と、封止膜上の第2の絶縁層と、平面的に見て第2の絶縁層と重なる遮光層と、遮光層上の第2基板と、を有し、第1の絶縁層は、発光素子の発光領域と重なる領域に開口部を有し、第2の絶縁層は、発光素子の発光領域の上方に逆円錐形状又は逆多角錐形状の凹部を有し、遮光層は、発光素子の発光領域と平面的に見て重なる領域に、発光領域を露出する位置し、第2の絶縁層の少なくとも一部は、開口部に位置し、第2の絶縁層は、逆円錐形状又は逆多角錐形状の凹部の半頂角を構成する第1の傾斜面を有し、第1の絶縁層は、開口部において第2の傾斜面を有し、第2の傾斜面は、外部から鉛直下方に入射された光を全反射させる第1の領域と、外部から鉛直下方に入射された光を透過させる第2の領域と、を有し、第1の領域を断面視したときの幅は、第2の領域を断面視したときの幅よりも小さいことを含む。
以下、本発明の各実施の形態について、図面等を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。また、図面に関して、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて各部の幅、厚さ、形状等を模式的に表す場合があるが、それら模式的な図は一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。さらに、本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同一又は類似の要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。
本発明において、ある一つの膜を加工して複数の膜を形成した場合、これら複数の膜は異なる機能、役割を有することがある。しかしながら、これら複数の膜は同一の工程で同一層として形成された膜に由来し、同一の層構造、同一の材料を有する。したがって、これら複数の膜は同一層に存在しているものと定義する。
なお、本明細書中において、図面を説明する際の「上」、「下」などの表現は、着目する構造体と他の構造体との相対的な位置関係を表現している。本明細書中では、側面視において、後述する絶縁表面からバンクに向かう方向を「上」と定義し、その逆の方向を「下」と定義する。本明細書および特許請求の範囲において、ある構造体の上に他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、直上に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。
<第1実施形態>
本実施形態に係る表示装置の構成及び製造方法について、図1乃至図15を参照して説明する。
[構成]
図1は、本発明の一実施形態に係る表示装置100の構成を示した概略図であり、表示装置100を平面視した場合における概略構成を示している。本明細書では、表示装置100を画面(表示領域)に垂直な方向から見た様子を「平面視」と呼ぶ。
本実施形態に係る表示装置の構成及び製造方法について、図1乃至図15を参照して説明する。
[構成]
図1は、本発明の一実施形態に係る表示装置100の構成を示した概略図であり、表示装置100を平面視した場合における概略構成を示している。本明細書では、表示装置100を画面(表示領域)に垂直な方向から見た様子を「平面視」と呼ぶ。
図1に示すように、表示装置100は、絶縁表面上に形成された、表示領域103と、表示領域103の周辺に位置する周辺領域110と、走査線駆動回路104と、データ線駆動回路105と、ドライバIC106と、を有する。ドライバIC106は、走査線駆動回路104及びデータ線駆動回路105に信号を与える制御部として機能する。また、データ線駆動回路105は、ドライバIC106内に組み込まれていてもよい。ドライバIC106は、ICチップのような形態で第1基板101上に配置してもよく、フレキシブルプリント回路(Flexible Print Circuit:FPC)108に設けて外付けしてもよい。FPC108は、周辺領域110に設けられた端子107と接続される。
ここで、絶縁表面は、第1基板101の表面である。第1基板101は、その表面上に設けられる画素電極や絶縁層などの各層を支持する。尚、第1基板101は、それ自体が絶縁性材料からなり、絶縁表面を有していても良いし、第1基板101上に別途絶縁膜を形成して絶縁表面を形成しても良い。絶縁表面が得られる限りにおいて、第1基板101の材質や、絶縁膜を形成する材料は特に限定しない。また、第1基板101に対向して、第2基板102が配置されている。
図1に示す表示領域103には、複数の画素109がマトリクス状に配置される。各画素109は、後述する画素電極と、該画素電極の一部(アノード)、該画素電極上に積層された発光層を含む有機層(発光部)及び陰極(カソード)からなる発光素子と、を含む。各画素109には、データ線駆動回路105から画像データに応じたデータ信号が与えられる。それらデータ信号に従って、各画素109に設けられた画素電極に電気的に接続されたトランジスタを駆動し、画像データに応じた画面表示を行うことができる。トランジスタとしては、典型的には、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)を用いることができる。但し、薄膜トランジスタに限らず、電流制御機能を備える素子であれば、如何なる素子を用いても良い。
図2乃至図9を参照し、本実施形態に係る表示装置100の構成について詳細に説明する。
図2に、表示装置100の画素を平面視した場合における概略構成を示し、図3に、図2におけるA1−A2線に沿った断面図を示す。図2に示すように、第2基板102には、着色層124と、遮光層121と、が設けられており、遮光層121は、開口部125を有している。遮光層121は、発光素子の発光領域と重なるように設けられており、遮光層121の開口部125から、発光素子の光が射出される。また、遮光層121は隣接する画素と結合部126で接続されている。遮光層121に、結合部126を設けない場合は、遮光層121は円形に分離されるが、分離された遮光層121が剥がれてしまうおそれがある。したがって、円形の遮光層121に結合部を設けて、隣接する画素と接続することにより、遮光層121が剥がれてしまうことを防止することができる。
図3に示すように、表示装置100は、少なくとも、画素電極113と、バンク119と、発光層114と、共通電極115、封止膜116と、絶縁層117と、絶縁層118と、を有している。また、発光素子120は、画素電極113と、発光層114と、共通電極115と、を有する。なお、本明細書において、発光領域とは、バンク119の開口部において、画素電極113が露出している領域と発光層114とが重なる領域をいう。
絶縁層111は、第1基板101上に設けられている。絶縁層111は、トランジスタの下地として機能する絶縁層や、トランジスタや配線を覆う絶縁層を含んでいる。また、絶縁層111上に設けられている絶縁層112は、トランジスタや配線等の形状に伴う絶縁層111の凹凸を埋没し、略平坦な形状を有することが好ましい。
画素電極113は、絶縁層112上に設けられ、トランジスタと接続されている。また、画素電極113は、画素毎に独立して設けられている。また、画素電極113は、光反射性の材料を含んでいる。これにより、有機EL層で発光した光は、第1基板101側へ伝搬せず、表示面の側である第2基板102側へ射出される。
バンク119は、その端部が画素電極113の周縁部を覆うように設けられている。バンク119は、画素電極113の端部で発光層114が十分に被覆されず、共通電極115と短絡するのを防ぎ、隣接する画素間を絶縁するものであるので、絶縁材料で形成されることが好ましい。バンク119を形成するには、例えば、ポリイミドやアクリル等の有機材料、若しくは酸化シリコン等の無機材料を用いることが好ましい。バンク119の膜厚は1μmから5μmの厚さが好適である。
発光層114は、少なくとも画素電極113上に設けられている。この例では、発光層114は、複数の画素109に共通して設けられ、画素電極113及び画素109間のバンク119を覆うように設けられている。
発光層114が、例えば有機EL層から成る場合、低分子系又は高分子系の有機材料を用いて形成される。低分子系の有機材料を用いる場合、発光層114は、発光性の有機材料を含む発光層114に加え、当該発光層114を挟むように正孔注入層や電子注入層、更に正孔輸送層や電子輸送層等を含んで構成される。本実施形態においては、発光層114は、白色発光を呈するものを用い、カラーフィルター(着色層124)によってフルカラー発光を実現している。なお、発光層114として、赤色発光を呈するもの、緑色発光を呈するもの、青色発光を呈するものを画素ごとに塗り分けた構成を用いてもよい。この場合には、カラーフィルター(着色層124)を省略してもよい。
共通電極115は、発光層114上に設けられている。また、共通電極115は、発光層114で発光した光を透過させるため、透光性を有している。共通電極115の材料としては、透光性を有し且つ導電性を有するITO(酸化スズ添加酸化インジウム)やIZO(酸化インジウム・酸化亜鉛)等の透明導電膜で形成されていることが好ましい。または、共通電極115として、発光層114で発光した光が透過できる程度の膜厚で金属層を形成しても良い。
封止膜116は、共通電極115上に複数の画素109に跨って設けられ、複数の発光素子120を覆っている。封止膜116は、発光素子120が有する発光層に水分が侵入することを防止するために設ける。封止膜116は、無機材料及び有機材料を単層又は積層して用いることができる。なお、本実施形態では、封止膜116を設ける構成について説明するが、封止膜116を設けない構成としてもよい。
絶縁層117は、封止膜116上に設けられ、開口部130を有している。開口部130は、画素109毎に設けられており、発光素子120の発光領域と重なる領域に設けられている。また、絶縁層117は、開口部130において、傾斜面を有している。
絶縁層118は、発光素子120の上方に設けられ、逆円錐形状の凹部131を有している。凹部131は、画素109毎に設けられており、発光素子120の発光領域の上方に設けられている。また、絶縁層118は、逆円錐形状の凹部131の半頂角を構成する傾斜面を有している。
ここで、発光素子120から発光した光を、絶縁層118及び絶縁層117で、全反射させるために、絶縁層117の屈折率は、絶縁層118の屈折率よりも低いことが好ましい。この場合、絶縁層117として、例えば、酸化シリコンや有機樹脂などで形成される、酸化シリコン又は有機樹脂を含めて形成されることが好ましく、絶縁層118は、窒化シリコン膜で形成される、窒化シリコン膜を含めて形成されることが好ましい。
絶縁層117及び絶縁層118の上方には、接着材及び保護材として機能する充填材127(フィル材ともいう)が設けられる。充填材127としては、ポリイミド系、ポリアミド系、アクリル系、エポキシ系、又はシロキサン系の樹脂材料を用いることができる。一方、基板周辺部分で十分な封止、及び第1基板101と第2基板102とのギャップ保持が実現できるであれば、充填材127を用いず、中空封止とすることもできる。
また、第1基板101に対向する位置に、充填材127を介して、第2基板102が設けられている。第2基板102には、遮光層121と、着色層124が設けられている。遮光層121は、第1基板101上の絶縁層118上に、換言すれば絶縁層118と平面的に見て重畳する位置に、設けられている。また、遮光層121は、第1基板101上の発光素子120の発光領域と平面的に見て重畳する領域に位置する。遮光層121は、カーボンブラックを含む黒色の樹脂で形成される。なお、遮光層121は、発光素子120と対向する面において、反射性を有する金属膜が形成されていてもよい。図3において、着色層124と遮光層121とは、第2基板102上に着色層124、遮光層121の順で積層されているが、遮光層121、着色層124の順で積層されていてもよい。
図4は、表示装置100の画素を平面視した場合における概略構成を示し、図5は、図4におけるA1−A2線に沿った断面図を示す。図4に示すように、絶縁層117は、開口部130を有しており、発光素子120の画素電極113と重なっている。また、絶縁層117の開口部130において、絶縁層118が設けられている。絶縁層118には、逆円錐形状の凹部131が形成されている。図4に示す黒丸は、逆円錐形状の頂点130を表している。なお、図4においては、逆円錐形状の凹部131を設ける場合について説明したが、凹部131は逆多角錐形状としてもよい。また、絶縁層117の開口部130や、絶縁層118の凹部131が、画素の中心に配置される場合について説明したが、これに限定されない。画素の中心よりもずれた位置に、開口部130や凹部131が配置されていてもよい。
従来の表示装置では、外部から光が入射した場合、外光が対向基板を抜けてパネル内部に入り込むと、画素の反射電極において外光が反射されてしまい、表示画像が見えづらくなってしまっていた。これを防止するため、表示装置に円偏光板を設ける構成とすると、円偏光板の光の透過率が低いため、発光素子で発光した光の取り出しロスが生じ、輝度が低下してしまうという問題があった。
そこで、図3に示すように、遮光層121を、発光素子120発光領域と重なる領域に設けることにより、表示装置の外部から光が入射して、第2基板102を抜けてパネル内部に入り込んだとしても、遮光層121によって光が画素の反射電極(ここでは画素電極113)に到達しにくくなる。これにより、画素の反射電極によって、光が反射されることを防止することができるため、外光によって表示画像が見えづらくなることを防止することができる。これにより、表示装置に円偏光板を貼り付けなくてもよいため、発光素子で発光した光を効率よく取り出すことができ、輝度を向上させることができる。
ここで、絶縁層118の傾斜面及び絶縁層117の傾斜面について、図6を参照して説明する。図6の矢印で示すように、発光素子120から鉛直上方に射出された光が絶縁層118の傾斜面に入射する方向と、光が絶縁層118の傾斜面に入射した点における接線に垂直な方向とのなす角θが、発光素子120から鉛直上方に射出された光を全反射させる臨界角θc以上であることが好ましい。また、絶縁層118の傾斜面で全反射された光が絶縁層117の傾斜面に水平方向に入射する方向と、光が絶縁層117の傾斜面に入射した点における接線に垂直な方向とのなす角θが、絶縁層117の傾斜面に水平方向に入射された光を全反射させる臨界角θc以上であることが好ましい。
上記のような構成とすることにより、図6に示すように、発光素子120から鉛直上方に射出された光は、絶縁層118の傾斜面において全反射される。そして、絶縁層118の傾斜面で全反射された光は、絶縁層117の傾斜面に水平方向に入射し、絶縁層117の傾斜面において全反射され、充填材127、着色層124、及び第2基板102を透過する。
以上のような構成を有することによって、表示装置100は、発光素子120から射出された光が、絶縁層118及び絶縁層117によって、全反射され、図6に示す矢印の方向に取り出されやすくなるため、光の取り出し効率、光利用効率が向上する。光取り出し効率、光利用効率が向上すると、一定輝度を出力する際の電力を削減することができるため、低消費電力に繋がる。
なお、図3、図5、及び図6において、絶縁層118を単層の構成で示しているが、絶縁層118の密度(層の緻密さ、層を構成する物質の密度)を、絶縁層117と接する面から絶縁層118の逆円錐形状又は逆多角形状の凹部131の半頂角を構成する斜面にかけて低くなるような構成としてもよい。絶縁層118の密度を、封止膜116と対向する側から遮光層121と対向する側にかけて、段階的に低くなるような構成としてもよい。また、絶縁層118を複数の層で積層してもよい。例えば、図7に示すように、絶縁層118を第1の層129と第2の層128との2層構造とする。この場合、封止膜116や絶縁層117に接する第1の層129の密度を、第1の層129の上に形成された第2の層128の密度よりも高くする構成としてもよい。
絶縁層117及び絶縁層118において、発光素子120から発光した光を全反射させるために、絶縁層117の屈折率は、絶縁層118の屈折率よりも低いことが好ましい。図19に、入射元の屈折率n1と、進行先の屈折率n2と、臨界角θcとの関係を表すグラフを示す。縦軸に臨界角θcを示し、横軸に進行先の屈折率n2を示す。また、入射元の屈折率n1について、四角印のプロットは屈折率が1.70、ひし形のプロットは屈折率が1.80、三角印のプロットは屈折率が1.90、バツ印のプロットは屈折率が2.00、丸印のプロットは屈折率が2.10を表している。なお、臨界角θcは、以下の式で表される。なお、n1は、入射元の絶縁層118の屈折率であり、n2は進行先の絶縁層117の屈折率である。
図19に示すように、絶縁層118の屈折率n1は1.7以上2.1以下が好ましく、絶縁層117の屈折率n2は1.45以上1.60以下が好ましい。より好ましくは、臨界角θcが45°以上65°以下を満たすように、上記の絶縁層118の屈折率n1と、絶縁層117の屈折率n2とを設定する。また、図7のように、絶縁層118を2層構造とする場合には、第1の層129及び第2の層128の屈折率は1.7以上2.1以下とし、第1の層129の屈折率を、第2の層128の屈折率よりも低くすることが好ましい。なお、第1基板101と第2基板102との間に充填材127を設ける場合、充填材127の屈折率を、絶縁層118の屈折率よりも低くすることが好ましい。充填材127の屈折率を、例えば、1.5とするとよい。
なお、図3、図5、及び図6では、絶縁層118が、絶縁層117の開口部130の内側に形成される例について説明したが、本発明はこれに限定されない。図8に示すように、絶縁層117を覆うように絶縁層118が形成されていてもよい。
次に、表示装置100において、複数の画素109が行方向に配列された場合について、図9に示す。図9では、赤(R)、緑(G)、青(B)の3つの画素109R、109G、109Bの断面を示している。
第1基板101上に、絶縁層111及び絶縁層112を介して発光素子120R、120G、120Bが設けられている。また、発光素子120R、120G、120B上に、封止膜116が設けられている。
封止膜116上には絶縁層117が設けられ、発光素子120R、120G、120Bの各々と重なる領域に開口部130R、130G、130Bが設けられている。
封止膜116及び絶縁層117上には絶縁層118が設けられ、発光素子120R、120G、120Bの各々の発光領域と重なる領域に、逆円錐形状又は逆多角錐形状の凹部131R、131G、131Bが設けられている。
発光素子120R、120G、120Bの各々の発光領域と重なる領域に、遮光層における領域121R、121G、121Bが設けられている。
また、第1基板101に対向する位置に第2基板102が設けられている。第2基板102には、遮光層における領域121R、121G、121B、122と、着色層124R、124G、124Bが設けられている。遮光層における領域121R、121G、121Bは、第1基板101上の絶縁層118の上方に設けられている。また、遮光層における領域121R、121G、121Bは、第1基板101上の発光素子120R、120G、120Bの各々の発光領域と重なる領域に位置する。
遮光層における領域122は、第1基板101上の絶縁層117上方に設けられている。また、遮光層における領域122は、複数の発光素子のうち、隣り合う発光素子の間に位置する。例えば、発光素子120Rと発光素子120Gとの間の領域に位置し、発光素子120Rと発光素子129Bとの間に位置する。遮光層における領域122は、着色層124Rと着色層124Gとが重なる領域、及び着色層124Gと着色層124Bとが重なる領域に設けることが好ましい。このような構成とすることにより、発光素子の各々で発光した光が、着色層と着色層とが重なる領域を透過することを防止することができる。
以上、本実施形態に係る表示装置100の構造について説明した。本実施形態によれば、光取出し効率が向上した表示装置100を提供することができる。
[製造方法]
本実施形態に係る表示装置100の製造方法について、図10乃至図15を参照して説明する。
本実施形態に係る表示装置100の製造方法について、図10乃至図15を参照して説明する。
先ず、図10に示すように、第1基板101上に、絶縁層111と、絶縁層111上に絶縁層112を形成する。
絶縁層111として無機絶縁層を使用する場合、酸化珪素(SiOx)、窒化珪素(SiNx)、酸化窒化珪素(SiOxNy)、窒化酸化珪素(SiNxOy)、酸化アルミニウム(AlOx)、窒化アルミニウム(AlNx)、酸化窒化アルミニウム(AlOxNy)、窒化酸化アルミニウム(AlNxOy)等の膜を使用することができる(x、yは任意)。また、これらの膜を積層した構造を使用してもよい。成膜方法としてはプラズマCVD法やスパッタリング法を用いることができる。
絶縁層112として有機絶縁層を使用する場合、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、シロキサン樹脂等の膜を使用することができる。また、これらの材料を積層した構造を使用してもよい。成膜方法としては蒸着法や蒸着重合法を用いることができる。
次に、絶縁層112上に、画素電極113を形成する。画素電極113は、発光層114で発生した光を共通電極115側に反射させるため、反射率の高い金属膜で形成されることが好ましい。あるいは、画素電極113を金属膜と透明導電膜との積層構造とし、光反射面が含まれる構成としてもよい。画素電極113は、画素ごとに形成する。
次に、画素電極113の周辺部を覆うように、バンク119を形成する。バンク119として、例えば、ポリイミドやアクリル等の有機材料、酸化シリコン等の無機材料を用いて形成する。バンク119の膜厚は、1μm以上5μm以下が好ましい。
次に、画素電極113上に発光層114を形成する。発光層114は、例えば有機EL層から成る。本実施形態では、発光層114として、白色発光を呈するものを用い、複数の画素に跨って形成する。
次に、発光層114上に共通電極115を形成する。共通電極115は、透明導電膜を用い、複数の画素に跨って形成される。以上により、発光素子120を形成することができる。
次に、共通電極115上に封止膜116を形成する。封止膜116としては、例えば、無機材料及び有機材料を単層又は積層して、用いることができる。無機材料を用いる場合、例えば、窒化シリコン(SixNy)、酸化窒化シリコン(SiOxNy)、窒化酸化シリコン(SiNxOy)、酸化アルミニウム(AlxOy)、窒化アルミニウム(AlxNy)、酸化窒化アルミニウム(AlxOyNz))、窒化酸化アルミニウム (AlxNyOz)等の膜などを用いることができる(x、y、zは任意)。また、有機材料を用いる場合、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、シロキサン樹脂などを用いることができる。封止膜116を積層する場合は、例えば、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、アクリル、窒化シリコン膜のとすることができる。封止膜116としては水分の遮断性が高い膜が好ましい。封止膜116を、水分の遮断性が高い膜で形成することにより、表示装置100の外部から侵入した水分が、発光層114に侵入することを防止することができる。その結果、発光素子120の劣化を防止することができる。
次に、図11に示すように、封止膜116上に、絶縁層117を形成する。絶縁層117は、例えば、酸化シリコンや有機材料(樹脂)を用いて形成する、或いは酸化シリコン又は有機材料(樹脂)を含ませて形成する。また、絶縁層117として用いる材料としては、屈折率が1.45以上1.60以下である材料を用いることが好ましい。
次に、図12に示すように、絶縁層117に開口部130を形成する。例えば、絶縁層117として酸化シリコンを用いる場合は、絶縁層117の上層にエッチング速度の速い膜を形成することにより、開口部130をテーパー形状とすることができる。また、絶縁層117として、有機材料を用いる場合は、現像及びポストベークを行うことにより、開口部130をテーパー形状にすることができる。
次に、図13に示すように、封止膜116及び絶縁層117上に絶縁層118を形成する。絶縁層118は、絶縁層117よりも、屈折率の高い材料を用いて形成することが好ましい。絶縁層118として用いる材料としては、屈折率が1.7以上2.1以下のである材料を用いることが好ましい。絶縁層118は、例えば、窒化シリコンを用いて形成、窒化シリコンを含ませて形成する。また、絶縁層118をCVD法により成膜する際に、窒素を含むガスと、シリコンを含むガスの流量比を変化させることで、絶縁層118の密度を膜厚方向に変化させることができる。例えば、絶縁層118の成膜を開始してから、シリコンを含むガスの流量を徐々に減少させることで、絶縁層118の密度を、絶縁層117や封止膜116と接する面から表面にかけて低くすることができる。また、絶縁層118の密度の減少に応じて、屈折率も減少させることができる。また、図7に示すように、絶縁層118を積層する場合には、窒素を含むガスと、シリコンを含むガスにて第1の層を形成し、その後、シリコンを含むガスの流量を減少させて第2の層を形成するとよい。なお、絶縁層118として窒化シリコン膜を用いる場合には、塗布法により形成してもよい。塗布法により形成された窒化シリコン膜は、その表面を平坦にすることができる。
次に、図14に示すように、絶縁層118の表面を平坦化する。例えば、絶縁層118にエッチング処理を行うことにより、絶縁層118表面の平坦化を行う。具体的には、異方性エッチングにより、絶縁層118の表面を全体的に厚さ方向に削っていく。エッチング処理は、絶縁層117の上面を確実に露出させることができるようにオーバーエッチングを行う。また、絶縁層118に化学的機械研磨を行うこにより、絶縁層118表面の平坦化を行ってもよい。なお、図8に示す表示装置を製造する場合には、必ずしも絶縁層117表面が露出しなくともよい。
次に、図15に示すように、絶縁層118をエッチングすることにより、絶縁層118に、逆円錐形状又は逆多角錐形状の凹部131を形成する。なお、絶縁層118において密度を異ならせた場合には、密度が低い窒化シリコンは、密度が高い窒化シリコンよりも早くエッチングされる。
次いで、第2基板102に遮光層121や着色層124を形成する工程や、第1基板101と第2基板102との貼り合わせ工程を経て、図3に示す表示装置100を製造することができる。
以上、本実施形態に係る表示装置100の製造方法について説明した。本実施形態に係る表示装置100の製造方法によれば、光取出し効率の向上した表示装置100を提供することができる。また、外光の侵入や反射が抑制された表示装置100を提供することができる。
<第2実施形態>
本実施形態に係る表示装置200の構成について、図16乃至図18を参照して説明する。図16は、本実施形態に係る表示装置200の構成を示す断面図である。なお、本実施形態に係る表示装置200は、絶縁層117の開口部130の形状が、実施形態1に係る表示装置100に示す絶縁層117の開口部130の形状と異なっている。そのため、本実施形態では、絶縁層117の開口部130について詳述し、その他の構成については説明を省略する。
本実施形態に係る表示装置200の構成について、図16乃至図18を参照して説明する。図16は、本実施形態に係る表示装置200の構成を示す断面図である。なお、本実施形態に係る表示装置200は、絶縁層117の開口部130の形状が、実施形態1に係る表示装置100に示す絶縁層117の開口部130の形状と異なっている。そのため、本実施形態では、絶縁層117の開口部130について詳述し、その他の構成については説明を省略する。
図16に示す断面図において、絶縁層117の開口部130の傾斜面は、第1の領域130aと、第2の領域130bと、を有している。第1の領域130aは、絶縁層118の傾斜面で全反射された光が、水平方向に入射したときに、光を全反射させる領域である。また、第2の領域130bは、絶縁層118の傾斜面で全反射された光が、水平方向に入射したときに、光を透過させる領域である。第2の領域130bでは、光が透過してしまうため、表示装置の外に光を取り出すことが困難となる。そのため、第1の領域130aを断面視したときの幅は、第2の領域130bを断面視したときの幅よりも大きいことが好ましい。
図17に示すように、発光素子120から鉛直上方に射出された光が絶縁層118の傾斜面に入射する方向と、光が絶縁層118の傾斜面に入射した点における接線に垂直な方向とのなす角θは、発光素子120から鉛直上方に射出された光を全反射させる臨界角θc以上であることが好ましい。また、絶縁層118の傾斜面で全反射された光が絶縁層117の第2の領域130bに水平に入射する方向と、光が絶縁層117の第2の領域130bに入射した点における接線に垂直な方向とのなす角θが、絶縁層117の第2の領域130bに水平方向に入射された光を全反射させる臨界角θc以上であることが好ましい。また、絶縁層118の傾斜面で全反射された光が絶縁層117の第1の領域130aに水平に入射する方向と、光が絶縁層117の第1の領域130aに入射した点における接線に垂直な方向とのなす角θが、絶縁層117の第1の領域130aに水平方向に入射された光を全反射させる臨界角θc未満であることが好ましい。
上記のような構成とすることにより、図17に示すように、発光素子120から鉛直上方に射出された光は、絶縁層118の傾斜面において、全反射される。そして、絶縁層118の傾斜面で全反射された光は、絶縁層117の第1の領域130aに水平に入射し、絶縁層117の第1の領域130aにおいて全反射され、着色層124及び第2基板102を透過する。なお、絶縁層118の傾斜面で全反射された光が、絶縁層117の第2の領域130bに水平に入射した場合は、絶縁層117を透過する。絶縁層117において、第1の領域130aを断面視したときの幅を、第2の領域130bを断面視したときの幅よりも大きくすることにより、発光素子120の発光の取り出し効率を向上させることができる。
次に、表示装置200の外部から鉛直下方に光が入射する場合について説明する。表示装置200の外部から鉛直下方に光が入射するとき、遮光層121が存在する領域では、遮光層121によって光が表示装置200に内部に入射することを防止することができる。また、遮光層121が存在しない領域では、光が表示装置200の内部に入射してしまう。
ここで、絶縁層117の傾斜面について、図18を参照して説明する。図18に示すように、表示装置200の外部から鉛直下方に入射した光が、絶縁層117の第1の領域130aに入射する方向と、絶縁層117の第1の領域130aに入射した点における接線に垂直な方向とのなす角θは、表示装置200の外部から鉛直下方に入射した光を全反射させるなす角θc未満とする。また、表示装置200の外部から鉛直下方に入射した光が、絶縁層117の第2の領域130bに入射する方向と、絶縁層117の第2の領域130bに入射した点における接線に垂直な方向とのなす角θは、表示装置200の外部から鉛直下方に入射した光を全反射させる臨界角θc以上とする。
上記のような構成とすることにより、表示装置200の外部から鉛直下方に入射された光の大半は、遮光層121によって光が表示装置200の内部に入射することを防止することができる。また、遮光層121が存在しない領域であっても、絶縁層117の第1の領域130aにおいて、表示装置200の内部に入射した光の大半を透過させることができる。これにより、表示装置200の内部に入射する光の量を低減させることができる。また、表示装置200の内部に光が入射したとしても、反射電極によって反射される光の量を低減させることができる。
図16に示す表示装置200の構成においては、絶縁層117の第1の領域130aと、反射電極(図16では、画素電極113)とは、重ならないことが好ましい。これにより、表示装置200の外部から光が入射して、光が絶縁層117の第1の領域130aを透過した場合であっても、反射電極において光が反射されてしまうことをさらに抑制することができる。
以上のような表示装置200の構成とすることにより、表示装置200の内部に入り込む外光を減少させることができ、さらに内部で反射して出てくる光の強度を低減させることができる。また、表示装置200に円偏光板を貼り付けない構造としても、表示画像が見えづらくなることを防止することができる。また、表示装置200に円偏光板を貼り付けなくてもよいため、発光素子で発光した光を効率よく取り出すことができ、輝度を向上させることができる。
本実施形態に係る表示装置200に、実施形態1で説明した絶縁層118の構成を適用してもよい。つまり、絶縁層118の密度を徐々に減少させた構造や、絶縁層118を複数の層で積層した構造としてもよい。
本実施形態に係る表示装置200の絶縁層117及び絶縁層118において、発光素子120から発光した光を全反射させるために、絶縁層117の屈折率は、絶縁層118の屈折率よりも低いことが好ましい。ここでも、図19に示す入射元の屈折率n1と、進行先の屈折率n2と、臨界角θcとの関係を表すグラフを参照することができる。本実施の形態では、入射元の屈折率n1が絶縁層118を表し、進行先の屈折率n2が絶縁層117を表す。なお、外部から表示装置200に光が入射する場合にも、入射元の屈折率n1が絶縁層118を表し、進行先の屈折率n2が絶縁層117を表す。
以上、本発明の好ましい実施形態による表示装置100及び200について説明した。しかし、これらは単なる例示に過ぎず、本発明の技術的範囲はそれらには限定されない。実際、当業者であれば、特許請求の範囲において請求されている本発明の要旨を逸脱することなく、種々の変更が可能であろう。よって、それらの変更も当然に、本発明の技術的範囲に属すると解されるべきである。
100:表示装置、101:第1基板、102:第2基板、103:表示領域、104:走査線駆動回路、105:データ線駆動回路、106:ドライバIC、107:端子、108:フレキシブルプリント回路、109:画素、110:周辺領域、111:絶縁層、112:絶縁層、113:画素電極、114:発光層、115:共通電極、116:封止膜、117:絶縁層、118:絶縁層、119:バンク、120:発光素子、121:遮光層、122:遮光層における領域、124:着色層、125:開口部、126:結合部、127:充填材、128:第2の層、129:第1の層、頂点:130
Claims (21)
- 第1基板と、
前記第1基板上の発光素子と、
前記発光素子上に位置し、前記発光素子を覆う封止膜と、
前記封止膜上の第1の絶縁層と、
前記封止膜上の第2の絶縁層と、
平面的に見て前記第2の絶縁層と重なる遮光層と、
を有し、
前記第1の絶縁層は、前記発光素子の発光領域と平面的に見て重なる領域に、前記発光領域を露出する開口部を有し、
前記第2の絶縁層の少なくとも一部は、前記開口部に位置し、
前記第2の絶縁層は、前記発光領域と平面的に見て重なる領域に凹部を有し、
前記遮光層は、前記発光素子の発光領域と平面的に見て重なる領域に位置することを特徴とする表示装置。 - 前記第1基板と対向する第2基板を有し、
前記遮光層は、前記第2基板に配置されることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 - 前記凹部は、逆円錐形状又は逆多角錐形状であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の表示装置。
- 前記凹部は、第1の傾斜面を有し、
前記第1の絶縁層は、前記開口部において第2の傾斜面を有し、
前記第1の傾斜面は、前記発光素子から鉛直上方に射出された光を全反射させ、
前記第2の傾斜面は、前記第1の傾斜面から水平方向に入射された光を、全反射させることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1項に記載の表示装置。 - 前記第1の絶縁層の屈折率は、前記第2の絶縁層の屈折率よりも低いことを特徴とする請求項1から請求項4の何れか1項に記載の表示装置。
- 前記第2の絶縁層の密度は、前記第1の絶縁層と接する面から前記凹部が有する第1の傾斜面にかけて低くなることを特徴とする請求項1から請求項5の何れか1項に記載の表示装置。
- 前記第2の絶縁層は、第1の層と、前記第1の層の前記遮光層の側に位置する第2の層と、を有し、
前記第1の層の密度は、前記第2の層の密度よりも高いことを特徴とする請求項1から請求項5の何れか1項に記載の表示装置。 - 前記第1の絶縁層は、酸化シリコン又は有機樹脂を含み、
前記第2の絶縁層は、窒化シリコンを含むことを特徴とする請求項1から請求項7の何れか1項に記載の表示装置。 - 第1基板と、
前記第1基板上の複数の発光素子と、
前記発光素子上に位置し、前記複数の発光素子を覆う封止膜と、
前記封止膜上の第1の絶縁層と、
前記封止膜上の第2の絶縁層と、
平面的に見て前記第2の絶縁層と重なる遮光層と、
前記第1の遮光層上の第2基板と、を有し、
前記第1の絶縁層は、複数の開口部を有し、
前記複数の開口部の各々は、前記複数の発光素子の各々が備える発光領域の各々と平面的に見て重なり、且つ前記発光領域の各々を露出し、
前記第2の絶縁層の少なくとも一部は、前記開口部に位置し、
前記第2の絶縁層は、前記発光領域の各々と平面的に見て重なる領域の各々に、逆円錐形状又は逆多角錐形状の凹部を有し、
前記遮光層の第1の領域は、前記発光領域と重なる領域に位置し、
前記遮光層の第2の領域は、前記複数の発光素子のうち、隣り合う発光素子の間の領域に位置することを特徴とする表示装置。 - 前記第2の絶縁層は、前記逆円錐形状又は前記逆多角錐形状の前記凹部の半頂角を構成する第1の傾斜面を有し、
前記第1の絶縁層は、前記開口部において第2の傾斜面を有し、
前記第1の傾斜面は、前記発光素子から鉛直上方に射出された光を全反射させ、
前記第2の傾斜面は、前記第1の傾斜面から水平方向に入射された光を、全反射させることを特徴とする請求項9に記載の表示装置。 - 前記第1の絶縁層の屈折率は、前記第2の絶縁層の屈折率よりも低いことを特徴とする請求項9又は請求項10に記載の表示装置。
- 前記第2の絶縁層の密度は、前記第1の絶縁層と接する面から前記第2の絶縁層の前記逆円錐形状又は前記逆多角錐形状の前記凹部の半頂角を構成する傾斜面にかけて低くなることを特徴とする請求項9から請求項11の何れか1項に記載の表示装置。
- 前記第2の絶縁層は、第1の層と、前記第1の層の前記遮光層の側に位置する第2の層と、を有し、
前記第1の層の密度は、前記第2の層の密度よりも高いことを特徴とする請求項9から請求項11の何れか1項に記載の表示装置。 - 第1基板と、
前記第1基板上の発光素子と、
前記発光素子上に位置し、前記発光素子を覆う封止膜と、
前記封止膜上の第1の絶縁層と、
前記封止膜上の第2の絶縁層と、
平面的に見て前記第2の絶縁層と重なる遮光層と、
前記遮光層上の第2基板と、を有し、
前記第1の絶縁層は、前記発光素子の発光領域と平面的に見て重なる領域に、前記発光領域を露出する開口部を有し、
前記第2の絶縁層の少なくとも一部は、前記開口部に位置し、
前記第2の絶縁層は、前記発光領域と平面的に見て重なる領域に逆円錐形状又は逆多角錐形状の凹部を有し、
前記遮光層は、前記発光素子の発光領域と平面的に見て重なる領域に位置し、
前記第2の絶縁層は、前記逆円錐形状又は前記逆多角錐形状の前記凹部の半頂角を構成する第1の傾斜面を有し、
前記第1の絶縁層は、前記開口部において第2の傾斜面を有し、
前記第1の傾斜面は、前記発光素子から鉛直上方に射出された光を全反射させ、
前記第2の傾斜面は、前記第1の傾斜面から水平方向に入射された光を、全反射させる第1の領域と、前記第1の傾斜面で全反射された光を、透過させる第2の領域と、を有し、
前記第1の領域を断面視したときの幅は、前記第2の領域を断面視したときの幅よりも大きいことを特徴とする表示装置。 - 前記第1の絶縁層の屈折率は、前記第2の絶縁層の屈折率よりも低いことを特徴とする請求項14に記載の表示装置。
- 前記第2の絶縁層の密度は、前記第1の絶縁層と接する面から前記第2の絶縁層の前記逆円錐形状又は前記逆多角錐形状の前記凹部の半頂角を構成する傾斜面にかけて低くなることを特徴とする請求項14又は請求項15に記載の表示装置。
- 前記第2の絶縁層は、第1の層と、前記第1の層の前記遮光層の側に位置する第2の層と、を有し、
前記第1の層の密度は、前記第2の層の密度よりも高いことを特徴とする請求項14又は請求項15記載の表示装置。 - 第1基板と、
前記第1基板上の発光素子と、
前記発光素子上に位置し、前記発光素子を覆う封止膜と、
前記封止膜上の第1の絶縁層と、
前記封止膜上の第2の絶縁層と、
平面的に見て前記第2の絶縁層と重なる遮光層と、
前記遮光層上の第2基板と、を有し、
前記第1の絶縁層は、前記発光素子の発光領域と重なる領域に開口部を有し、
前記第2の絶縁層は、前記発光素子の発光領域の上方に逆円錐形状又は逆多角錐形状の凹部を有し、
前記遮光層は、前記発光素子の発光領域と平面的に見て重なる領域に、前記発光領域を露出する位置し、
前記第2の絶縁層の少なくとも一部は、前記開口部に位置し、
前記第2の絶縁層は、前記逆円錐形状又は前記逆多角錐形状の前記凹部の半頂角を構成する第1の傾斜面を有し、
前記第1の絶縁層は、前記開口部において第2の傾斜面を有し、
前記第2の傾斜面は、外部から鉛直下方に入射された光を全反射させる第1の領域と、外部から鉛直下方に入射された光を透過させる第2の領域と、を有し、
前記第1の領域を断面視したときの幅は、前記第2の領域を断面視したときの幅よりも小さいことを特徴とする表示装置。 - 前記第1の絶縁層の屈折率は、前記第2の絶縁層の屈折率よりも低いことを特徴とする請求項18に記載の表示装置。
- 前記第2の絶縁層の密度は、前記第1の絶縁層と接する面から前記第2の絶縁層の前記逆円錐形状又は前記逆多角錐形状の前記凹部の半頂角を構成する傾斜面にかけて低くなることを特徴とする請求項18又は請求項19に記載の表示装置。
- 前記第2の絶縁層は、第1の層と、前記第1の層の前記遮光層の側に位置する第2の層と、を有し、
前記第1の層の密度は、前記第2の層の密度よりも高いことを特徴とする請求項18又は請求項19に記載の表示装置。
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