(57)【要約】【課題】光を取り出す効率が高く、高輝度な表示装置を提供する。【解決手段】表示画像を生成するマトリクス層と、前記マトリクス層から発せられた光が取り出される側に形成された第１膜と、前記第１膜の前記光が取り出される側に、前記第１膜と接して形成された第２膜と、前記マトリクス層により構成される表示領域と、前記表示領域の周辺を取り囲む外部領域と、を有する表示装置であって、前記第１膜及び前記第２膜の一方は、前記第１膜及び前記第２膜の界面に、可視光の波長よりも短い高さの凸部を有し、他方は、前記界面に、前記凸部を収容する凹部を有する。【選択図】図３
2018014176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示画像を生成するマトリクス層と、
前記マトリクス層から発せられた光が取り出される側に形成された第１膜と、
前記第１膜の前記光が取り出される側に、前記第１膜と接して形成された第２膜と、
前記マトリクス層により構成される表示領域と、
前記表示領域の周辺を取り囲む外部領域と、
を有する表示装置であって、
前記第１膜及び前記第２膜の一方は、前記第１膜及び前記第２膜の界面に、可視光の波長よりも短い高さの凸部を有し、他方は、前記界面に、前記凸部を収容する凹部を有する、
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記マトリクス層は、
前記光の輝度を制御するトランジスタが設けられたアレイ層と、
前記トランジスタと電気的に接続されたアノード電極と、
前記アノード電極の上層に形成され、前記光を発する発光層と、
前記発光層上に形成され、前記アノード電極との間で前記発光層に前記表示画像に応じた電流を流すカソード電極と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記凸部の高さは、３００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記凸部の形状は、前記第１膜または前記第２膜の一方から他方に向かうにつれて、滑らかに細くなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の表示装置。
【請求項５】
前記第１膜は、無機材料で形成され、前記第２膜は、有機材料で形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の表示装置。
【請求項６】
前記第１膜は、有機材料で形成され、前記第２膜は、無機材料で形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の表示装置。
【請求項７】
前記第２膜全体を覆うように、無機材料で第３膜が設けられたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の表示装置。
【請求項８】
前記外部領域の少なくとも一部には前記凸部および凹部が形成されず、前記外部領域の凸凹の無い領域において前記第１膜と前記第３膜が直接接触していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の表示装置。
【請求項９】
表示画像を生成するマトリクス層を形成する工程と、
前記マトリクス層から発せられた光が取り出される側に、第１膜を形成する工程と、
前記第１膜の前記光が取り出される側に、前記第１膜と接する第２膜を形成する工程と、
を有する表示装置の製造方法であって、
前記第１膜及び前記第２膜の一方は、前記第１膜及び前記第２膜の界面に、可視光の波長よりも短い高さの凸部を有し、他方は、前記界面に、前記凸部を収容する凹部を有する、ことを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第１膜は有機材料で形成され、
前記第１膜を形成する工程は、前記第１膜に、モールドを押し当てて、前記凸部を形成する工程を含むことを特徴とする請求項９に記載の表示装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第１膜は無機材料で形成され、
前記第１膜を形成する工程は、前記第１膜の表面にフォトリソグラフィにより前記凸部を形成する工程を含むことを特徴とする請求項９または１０に記載の表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高度情報化に伴い、薄型表示装置のニーズが高まっている。例えば、液晶表示装置、プラズマディスプレイ、および有機ＥＬ表示装置等の薄型表示装置が実用化されている。そして、各薄型表示装置の高精細化、高輝度化などの表示品位向上のための研究開発が盛んに行われている。
【０００３】
特に、薄型表示装置は、携帯端末に搭載される機会も多いことから、強い外光の下にさらされる環境下において使用されることがある。この場合、表示装置の発する光よりも外光の方が強ければ、視認性等の表示品位が低下するという問題があった。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１は、有機ＥＬ表示装置で用いられる封止ガラスにおいて、封止ガラスに貼り合わせる反射防止膜の表面に、凹凸形状を形成することによって、封止ガラス表面における外光の反射率を低減する点を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１９９０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のように、反射防止膜の表面に凹凸形状を形成した封止ガラスを用いた表示装置は、外光の反射率を低減することによって、視認性を向上することが出来る。
【０００７】
しかしながら、表示装置の表面における反射率を低減できたとしても、表示装置の内部に屈折率の異なる層が重ねて形成されている場合、当該層の界面において光の反射が生じる。この場合、内部に形成された各層の界面において反射された光の強度だけ、表示装置の外に取り出される光の強度が減少してしまう。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、光を取り出す効率が高く、高輝度な表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、表示画像を生成するマトリクス層と、前記マトリクス層から発せられた光が取り出される側に形成された第１膜と、前記第１膜の前記光が取り出される側に、前記第１膜と接して形成された第２膜と、前記マトリクス層により構成される表示領域と、前記表示領域の周辺を取り囲む外部領域と、を有する表示装置であって、前記第１膜及び前記第２膜の一方は、前記第１膜及び前記第２膜の界面に、可視光の波長よりも短い高さの凸部を有し、他方は、前記界面に、前記凸部を収容する凹部を有する、ことを特徴としたものである。
【００１０】
また、本発明の他の一態様は、表示画像を生成するマトリクス層を形成する工程と、前記マトリクス層から発せられた光が取り出される側に、第１膜を形成する工程と、前記第１膜の前記光が取り出される側に、前記第１膜と接する第２膜を形成する工程と、を有する表示装置の製造方法であって、前記第１膜及び前記第２膜の一方は、前記第１膜及び前記第２膜の界面に、可視光の波長よりも短い高さの凸部を有し、他方は、前記界面に、前記凸部を収容する凹部を有する、ことを特徴としたものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る表示装置を概略的に示す図である。
【図２】表示パネルを概略的に示す図である。
【図３】図２の表示領域における断面の積層構造について概略的に示す一例である。
【図４】断面の積層構造について概略的に示すその他の一例である。
【図５】凸部を有する無機膜を形成する工程について説明するための図である。
【図６】凸部を有する有機膜を形成する工程について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略することがある。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係る表示装置１００の概略を示す図である。図に示すように、表示装置１００は、上フレーム１１０及び下フレーム１２０に挟まれるように固定された表示パネル２００から構成されている。
【００１４】
図２は、図１の表示パネル２００の構成を示す概略図である。図２に示すように、表示パネル２００は、アレイ基板２０２と、保護フィルム２０４と、駆動ＩＣ（Integrated Circuit）２０６と、を有する。また、表示パネル２００は、後述するマトリクス層３０２により構成される表示領域２１０と、表示領域２１０の周辺を取り囲む外部領域とを有する。アレイ基板２０２は、後述する発光層３１６等が配置され、有機接着剤３１０によって保護フィルム２０４と貼り合わされる。
【００１５】
駆動ＩＣ２０６は、例えば、１画素を構成する複数の副画素２０８のそれぞれに対応して配置された画素トランジスタの走査信号線に対してソース・ドレイン間を導通させるための電位を印加すると共に、各画素トランジスタデータ信号線に対して副画素２０８の階調値に対応する電流を流す。当該駆動ＩＣ２０６によって、表示パネル２００は、複数色からなる複数の副画素２０８によって構成されるカラー画像を、表示領域２１０に表示する。
【００１６】
図３は、第１の実施形態における表示領域２１０の断面について概略的に示す図の一例である。図３に示すように、表示パネル２００は、基板３００と、マトリクス層３０２と、第１無機膜３０４と、有機膜３０６と、第２無機膜３０８と、有機接着剤３１０と、保護フィルム２０４と、を含む。基板３００は、例えば、ガラス基板であるが、樹脂で形成された可撓性を有する基板であってもよい。
【００１７】
マトリクス層３０２は、アレイ層３１２と、アノード電極３１４と、発光層３１６と、カソード電極３１８と、を含んで構成され、表示画像を生成する。アレイ層３１２は、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極や半導体層等を含んで構成される画素トランジスタを有する。画素トランジスタは、各副画素２０８に形成され、副画素２０８が発する光の輝度を制御する。詳細な構造については、従来技術と同様である為説明を省略する。
【００１８】
アノード電極３１４は、トランジスタと電気的に接続するように形成される。具体的には、例えば、アノード電極３１４は、表示領域２１０において、マトリクス層３０２に含まれる画素トランジスタのソース又はドレイン電極と電気的に接続されるように、ソース又はドレイン電極の上層側に形成される。
【００１９】
発光層３１６は、アノード電極３１４の上層に形成され、光を発する。具体的には、発光層３１６は、アノード電極３１４の上層に、ホール注入層、ホール輸送層、発光層３１６、電子注入層、及び、電子輸送層が積層されることによって形成される。発光層３１６は、アノード電極３１４から注入されたホールと、カソード電極３１８から注入された電子とが再結合することにより発光する。ホール注入層、ホール輸送層、電子注入層、及び、電子輸送層については従来技術と同様である為説明を省略する。
【００２０】
カソード電極３１８は、発光層３１６上に形成され、アノード電極３１４との間で発光層３１６に表示画像に応じた電流を流す。具体的には、例えば、カソード電極３１８は、表示領域２１０を覆うように、発光層３１６の上層に形成される。そして、カソード電極３１８は、アノード電極３１４との間に電圧が印加されることによって、発光層３１６に電流を流すことにより、発光層３１６を発光させる。
【００２１】
また、カソード電極３１８は、透明な剤料を用いて形成される。具体的には、例えば、カソード電極３１８は、酸化インジウム錫（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）等の金属を含んで構成される透過性を有する金属薄膜で形成される。
【００２２】
第１無機膜３０４は、マトリクス層３０２から発せられた光が取り出される側に形成される。具体的には、例えば、観察者が観測する方向を上側とした場合に、第１無機膜３０４は、マトリクス層３０２の上側に無機材料によって形成される。無機材料は、例えばＳｉＮ等の窒化物が用いられる。また、第１無機膜３０４の屈折率は、およそ１．８である。
【００２３】
有機膜３０６は、マトリクス層３０２から発せられた光が取り出される側に形成される。具体的には、例えば、有機膜３０６は、第１無機膜３０４の上側に有機材料によって形成される。有機材料は、例えば、アクリルが用いられる。また、有機膜３０６の屈折率は、およそ１．５である。
【００２４】
ここで、第１無機膜３０４は、第１無機膜３０４と有機膜３０６の界面に、可視光の波長よりも短い高さの凸部を有し、有機膜３０６は、第１無機膜３０４と有機膜３０６の界面に当該凸部を収容する凹部を有する。具体的には、例えば、第１無機膜３０４は、表示領域２１０全域に渡って、第１無機膜３０４から有機膜３０６に向かって、高さが３００ｎｍ以下である凸部を有する。
【００２５】
また、当該凸部は、第１無機膜３０４から有機膜３０６に向かうにつれて、滑らかに細くなる形状に形成される。一方、有機膜３０６は、第１無機膜３０４と有機膜３０６の界面に、第１無機膜３０４に設けられた３００ｎｍ以下の高さである凸部を隙間なく収容する凹部を有する。
【００２６】
なお、有機膜３０６は、第１無機膜３０４と有機膜３０６の界面に、可視光の波長よりも短い高さの凸部を有し、第１無機膜３０４は、第１無機膜３０４と有機膜３０６の界面に当該凸部を収容する凹部を有する構成としてもよい。すなわち、凸部の向きは、マトリクス層３０２から発せられた光が取り出される方向に向かって形成されてもよいし、観察者が観察する側からマトリクス層３０２が形成された方向に向かって形成されてもよい。
【００２７】
第２無機膜３０８は、有機膜３０６の光が取り出される側に、有機膜３０６と接して形成される。具体的には、例えば、第２無機膜３０８は、有機膜３０６の観察者が観測する側に、有機膜３０６と接して形成される。また、第２無機膜３０８は、例えばＳｉＮ等の窒化物が用いて形成され、屈折率は、およそ１．８である。
【００２８】
また、第１無機膜３０４と有機膜３０６の界面の構成と同様に、有機膜３０６及び第２無機膜３０８の界面にも凸部と凹部が形成される。具体的には、有機膜３０６及び第２無機膜３０８の一方は、有機膜３０６及び第２無機膜３０８の界面に、可視光の波長よりも短い高さの凸部を有し、他方は、界面に、凸部を収容する凹部を有する。
【００２９】
第１無機膜３０４、有機膜３０６、及び、第２無機膜３０８は、発光層３１６を封止する封止膜３２０を構成する。具体的には、第１無機膜３０４、有機膜３０６、及び、第２無機膜３０８は、表示パネル２００の外部から侵入し、発光層３１６を劣化させる水分子等が、発光層３１６に進入することを防止する封止膜３２０を構成する。
【００３０】
有機接着剤３１０は、第２無機膜３０８の光が取り出される側に、第２無機膜３０８と接して形成され、保護フィルム２０４を接着する。具体的には、有機接着剤３１０は、第２無機膜３０８の観察者が観測する側に、第２無機膜３０８と接して形成され、第２無機膜３０８と保護フィルム２０４を接着する。有機接着剤３１０の屈折率は、およそ１．５である。
【００３１】
また、第１無機膜３０４と有機膜３０６の界面の構成と同様に、第２無機膜３０８及び有機接着剤３１０の界面にも凸部と凹部が形成される。具体的には、第２無機膜３０８及び有機接着剤３１０の一方は、第２無機膜３０８及び有機接着剤３１０の界面に、可視光の波長よりも短い高さの凸部を有し、他方は、界面に、凸部を収容する凹部を有する。
【００３２】
保護フィルム２０４は、有機接着剤３１０の光が取り出される側に、有機接着剤３１０と接して設けられる。具体的には、保護フィルム２０４は、表示パネル２００を外傷から保護するアクリル製のフィルムであって、有機接着剤３１０によって、第２無機膜３０８に接着される。保護フィルム２０４の屈折率は、およそ１．８である。
【００３３】
また、第１無機膜３０４と有機膜３０６の界面の構成と同様に、有機接着剤３１０及び保護フィルム２０４の界面にも凸部と凹部が形成される。具体的には、有機接着剤３１０及び保護フィルム２０４の一方は、有機接着剤３１０及び保護フィルム２０４の界面に、可視光の波長よりも短い高さの凸部を有し、他方は、界面に、凸部を収容する凹部を有する。
【００３４】
上記のように、第１無機膜３０４乃至保護フィルム２０４の各界面において、凸部と凹部が形成されることにより、各界面における反射率を低減し、発光層３１６が発した光を効率良く取り出すことができる。
【００３５】
具体的には、例えば、第１無機膜３０４と有機膜３０６の界面において、第１無機膜３０４が有機膜３０６に向かって凸部を有する場合について説明する。第１無機膜３０４に形成された凸部は、高さが可視光の波長より小さいことから、可視光と凸部の間で生じる屈折、反射等は無視できるほど小さい。また、平面視において、凸部の先端部においては、第１無機膜３０４が占める面積が小さく、有機膜３０６が占める割合が大きい。従って、凸部の先端部における屈折率は、有機膜３０６の屈折率と近い値となる。
【００３６】
また、凸部の中央部においては、第１無機膜３０４が占める面積と、有機膜３０６が占める割合が同程度となる。従って、凸部の中央部における屈折率は、およそ有機膜３０６の屈折率と第１無機膜３０４の屈折率の中央の値となる。さらに、凸部の根本付近においては、第１無機膜３０４が占める面積が大きく、有機膜３０６が占める割合が小さい。従って、凸部の根本付近における屈折率は、およそ第１無機膜３０４の屈折率と近い値となる。
【００３７】
以上のように、凸部が、第１無機膜３０４から有機膜３０６に向かうにつれて、滑らかに細くなる形状に形成されることにより、凸部の先端部から凸部の根本にかけて、第１無機膜３０４と有機膜３０６の面積が滑らかに変化する。そのため、凸部の先端部から凸部の根本にかけて、滑らかに屈折率が変化することにより、屈折率の急激な変化によって生じる反射を低減することができる。従って、第１無機膜３０４と有機膜３０６の界面における反射率を低減し、発光層３１６が発した光を効率良く取り出すことができる。
【００３８】
上記のような、第１無機膜から有機膜に入射した光に対する屈折率を連続的に変化させることにより、屈折率の不連続界面を消失させることによって光の反射を抑制する構造は、蛾の目の構造を利用した、いわゆるモスアイ構造（登録商標）と呼ばれるものである。
【００３９】
なお、上記実施例においては、第１無機膜３０４と有機膜３０６の界面、有機膜３０６と第２無機膜３０８の界面、第２無機膜３０８と有機接着剤３１０の界面、及び、有機接着剤３１０と保護フィルム２０４の界面の全てにおいて、凸部及び凹部が形成される場合について説明したが、各界面のうち一部の界面にのみ凸部及び凹部が形成される構成としてもよい。
【００４０】
また、有機膜３０６全体を覆うように無機材料で第２無機膜３０８が設けられるとともに、外部領域の少なくとも一部には凸部および凹部が形成されず、外部領域の凸凹の無い領域において第１無機膜３０４と第２無機膜３０８が直接接触する構成としてもよい。
【００４１】
具体的には、例えば図４に示すように、表示領域２１０の周辺を取り囲む外部領域では凸部及び凹部を形成しない領域を設けてもよい。その際には、外部からの水分侵入防止の観点から、第２無機膜３０８は凸部および凹部を形成した有機膜３０６を完全に覆い、表示領域２１０の周辺を取り囲む外部領域で第２無機膜３０８と第１無機膜３０４が密着する領域を設けるのが望ましい。
【００４２】
続いて、上記表示装置１００の製造方法について説明する。本表示装置１００の製造方法は、表示画像を生成するマトリクス層３０２を形成する工程と、マトリクス層３０２から発せられた光が取り出される側に、第１膜を形成する工程と、第１膜の光が取り出される側に、第１膜と接する第２膜を形成する工程と、を含む。
【００４３】
なお、第１膜は、第１無機膜３０４、有機膜３０６、第２無機膜３０８及び有機接着剤３１０のいずれかに相当し、第２膜は、第１膜の上層に接して形成された有機膜３０６、第２無機膜３０８、有機接着剤３１０、保護フィルム２０４のいずれかに相当する。ここでは、第１膜が第１無機膜３０４であって、第２膜が有機膜３０６である場合について、第１膜及び第２膜を形成する工程について説明する。
【００４４】
図５は、第１無機膜３０４までを形成する工程を説明する為の図である。図５（ａ）に示すように、まず、基板３００上に、マトリクス層３０２が形成される。マトリクス層３０２を形成する工程については、従来技術と同様であるため説明を省略する。そして、マトリクス層３０２の上層に、第１無機膜３０４として、ＳｉＮがスパッタや蒸着等の製膜方法によって、均一な高さで形成される。
【００４５】
続いて、図５（ｂ）に示すように、第１無機膜３０４の上層にフォトレジスト５０２が塗布される。そして、図５（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いて、第１無機膜３０４に凸部を形成する領域に塗布されたフォトレジスト５０２を残し、他の領域に塗布されたフォトレジスト５０２を除去する。
【００４６】
次に、図５（ｄ）に示すように、フォトレジスト５０２が除去された領域に形成されたＳｉＮをエッチングする。ここで、第１無機膜３０４が順テーパを有する形状となるようにエッチングを行うことにより、第１無機膜３０４から有機膜３０６に向かうにつれて、滑らかに細くなるように第１無機膜３０４の凸部が形成される。
【００４７】
次に、図６（ａ）に示すように、凸部が形成された第１無機膜３０４の上層に、有機膜３０６としてアクリルが塗布される。ここで、塗布された直後の状態におけるアクリルは、硬化されていないことから、第１無機膜３０４に形成された凸部を収納するように、隙間なく塗布される。
【００４８】
さらに、有機膜３０６の材料であるアクリルが硬化する前に、モールド６０２を有機膜３０６の表面に押し付ける。ここで、モールド６０２は、有機膜３０６に形成する凸部と対応する凹部を有し、モールド６０２が有機膜３０６に押し付けられることにより、有機膜３０６の表面に、上側に向かうにつれて滑らかに細くなる凸部が形成される。
【００４９】
そして、図６（ｂ）に示すように、モールド６０２を除去した後、アクリルを硬化させることによって、凸部を有する有機膜３０６が形成される。さらに、有機膜３０６を形成後、第２無機膜３０８として、ＳｉＮがスパッタや蒸着等の製膜方法によって、均一な高さで形成される。ここで、スパッタや蒸着等の方法によって第２無機膜３０８が堆積されることによって、有機膜３０６に形成された凸部を収納するように、隙間なく凹部が形成される。
【００５０】
以降、第２無機膜３０８の凸部、有機接着剤３１０、有機接着剤３１０の凸部及び凹部、保護フィルム２０４が順に形成されるが、第２無機膜３０８の凸部を形成する工程は、第１無機膜３０４の凸部を形成する工程と同様であり、有機接着剤３１０の凸部を形成する工程は、有機膜３０６に凸部を形成する工程と同様である為、説明を省略する。
【００５１】
以上の工程によって、第１無機膜３０４乃至保護フィルム２０４の各界面において、凸部及び当該凸部を収容する凹部が形成されることにより、各界面における反射率を低減し、発光層３１６が発した光を効率良く取り出すことができる表示装置１００が完成する。
【００５２】
上記製造方法において、表示領域の周辺を取り囲む外部領域では凸部及び凹部を形成しない領域を設けるように製造しても良い。
【００５３】
その際には外部からの水分侵入防止の観点から、第２無機膜３０８は凸部および凹部を形成した有機膜３０６を完全に覆い、表示領域の周辺を取り囲む外部領域で第２無機膜３０８と第１無機膜３０４が密着する領域を設けるよう製造するのが望ましい。
【００５４】
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５５】
１００  表示装置、１１０  上フレーム、１２０  下フレーム、２００  表示パネル、２０２  アレイ基板、２０４  保護フィルム、２０６  駆動ＩＣ、２０８  副画素、２１０  表示領域、３００  基板、３０２  マトリクス層、３０４  第１無機膜、３０６  有機膜、３０８  第２無機膜、３１０  有機接着剤、３１２  アレイ層、３１４  アノード電極、３１６  発光層、３１８  カソード電極、３２０  封止膜、５０２  フォトレジスト、６０２  モールド。
【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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