JP2004259607A - 表示パネルおよび表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光の取出効率が高く、薄い表示パネルを低コストで提供可能とする。
【解決手段】複数の発光素子１４を含む発光層１１が形成された基板１５に対し、発光素子１４からの出力光を射出側Ｄ１に反射する第１の面３１および出力光を発光素子１４の側に反射する第２の面３２を備えた反射構造３０が形成された透明パネル１２を接合した表示パネル２を提供する。この表示パネル２であると、反射構造３０と発光素子１４とを位置あわせする必要がないので、１つの発光素子に対して複数の反射構造３０を配置して反射構造３０を低くでき、また、製造する際に位置合わせする手間を省いて歩留まりを向上できる。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）などの発光素子が２次元に配置された発光層を有する表示パネルおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自発光型のフラットパネルディスプレイ（ＦＤＰ）として、有機ＥＬ素子を用いた表示パネルや、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）が盛んに開発されている。また、発光素子であるＬＥＤをマトリクス状に配置した表示パネルも開発されている。表示パネルにおいては、パネルと外界との界面（パネル表面）には光が外部にでない臨界角が存在するので、発光素子から出力された光のうち、臨界角以上の角度でパネル表面に入射した光はパネル内に閉じ込められ外部に射出されない。このため、実際に発光素子から出力された全発光光量のうち、一定の割合の光しか利用することができない。特に、自発光型の素子の一つである有機ＥＬ素子においては、２０％程度の光しか表示パネルの外に取り出せないと言われている。
【０００３】
このような光の利用効率または光の取出効率に関する問題を解決するために、臨界角以上の放射角を持つ光を反射したり屈折させることにより臨界角未満に変換する斜面構造をパネル内部に作ることにより光の取出効率を上げることが提案されている。特開平１０−１８９２５１号では、発光素子の周囲に楔状の反射部材を配置し、反射性の斜面構造が作り込まれた構成が開示されている。この反射タイプの斜面構造では、透明パネルに所定の溝を形成し、その溝に対して金属部材を蒸着することにより反射性の楔状部材を形成している。発光素子からの出力光は周囲に配置された楔状部材で反射または屈折することにより、射出角度が臨界角未満に変換されパネル外部に射出される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１８９２５１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
発光素子から出力された光を斜面構造で反射させるために斜面構造は発光素子の周囲に配置される。したがって、この場合、発光素子と斜面構造の相対位置の微妙なずれで、出力光量が大きく変化してしまうという課題があった。そのため、発光素子及び斜面構造それぞれの作成にも高い精度が要求されるが、両者間のアライメントにも高い精度が必要となる。特に、発光素子が形成された基板と、斜面構造が形成された透明パネルを別個に作成し、接合する場合には、接合精度には限界があり、性能のバラツキを抑えるには困難が伴うという課題があった。したがって、表示パネルを製造する際の歩留まりを向上することは容易ではなく、低コストで表示パネルを提供することが困難となっている。一方、斜面構造がないと、上述したように光の利用効率が低下するので、明るく鮮明な画像を映し出すことができない。
【０００６】
また、斜面構造を発光素子の周囲に配置し、臨界角より大きな射出角度を持つ放射光（発光素子からの出力光）を効率良く角度変換して光の利用効率を向上するためには、臨界角以上で界面に入射するであろう放射光はすべて斜面構造に入射されるように斜面構造の高さをある程度高くしておく必要がある。このため、斜面構造は、画素サイズにも依存するが、通常、５０μｍ〜１００μｍといった高さが必要になる。このようなサイズの斜面構造を画素間に配置しようとすると、外装層の厚みも増し表示パネル全体が厚くなる。さらに、画素間に十分なスペースがないと斜面構造を配置できないので、画素ピッチを大きくするか、斜面構造を低くして光の利用効率が低下することを許容するしかない。したがって、斜面構造を発光素子の周囲に配置した構成の表示パネルでは、光の利用効率が高く、同時に、薄い表示パネルを提供することが困難である。
【０００７】
そこで、本発明においては、光の利用効率の高い表示パネルを製造する際の歩留まりを向上し、明るい画像を表示可能な表示パネルを低コストで提供可能とすることを目標としている。また、全体が薄く、光の利用効率が高い表示パネルを提供することも目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明においては、発光素子からの出力光の角度を変える反射構造に、発光素子からの出力光を射出側に反射させる第１の面に加えて、その出力光を再び発光素子に反射する第２の面を設けることにより、反射構造を発光素子と対応して配置する必要性を排除する。すなわち、本発明の表示パネルは、複数の発光素子が２次元に配置された発光層と、この発光層の射出側に積層され、外界との界面を形成する外装層と、発光層に対して外装層の反対側に形成された反射層とを有し、外装層は、発光素子から出力された出力光を射出側に反射するように傾斜した第１の面および出力光を発光素子に反射する第２の面を具備した複数の反射構造を備えている。
【０００９】
本発明の表示パネルでは、エレクトロルミネッセンス素子などの発光素子からの出力光のうち、放射角度が小さく、反射構造の第１の面および第２の面に当たらない出力光は、界面を通過して外界に出力される。出力光の内、放射角度の大きな出力光で、第１の面に当たる出力光は、射出側に反射されるので界面に対して臨界角未満の光となって外部に出力される。また、第２の面に当たる出力光は発光素子の側に反射され発光素子の側に戻されるが、発光素子を通過した後に反射層で再び反射されて界面の方向に出力され、直に界面を通過したり、第１の面により角度が変えられて界面を通過して外界に出力される。したがって、本発明の反射構造は、発光素子の周囲に限定して配置する必要はなく、発光素子の射出側に第２の面があるように配置しても、発光素子からの出力光はロスなく界面を通って出力される。第２の面と反射層との多重反射によるロスを削減するためには、第２の面は、出力光を入射方向と異なる方向に反射するように設計することが望ましい。
【００１０】
このため、本発明の反射構造を備えた外装層を採用すると、反射構造と発光素子とを位置合わせする必要は一切なくなる。反射構造と発光素子とを位置合わせしても良く、また、偶然に配置が合致しても良いが、反射構造と発光素子とを位置あわせする必要性はなくなる。反射構造は発光素子の配置との間に一定の関係が不要となるので、発光素子のピッチより狭いピッチで反射構造を配置することも可能となる。反射構造のピッチを狭くできることは、第１の面の高さを低くできることを意味し、反射構造を低くできるので外装層の厚みを削減できる。また、発光素子のピッチとは無関係に反射構造を配置できるので、発光素子のピッチにあわせて反射構造のピッチを設定し、そのために反射構造の高さを低くせざるを得ないという問題も解消できる。
【００１１】
したがって、本発明により、表示パネルを製造する際に、発光素子と反射構造を位置あわせするという面倒で手間の係る工程を省き、歩留まりを向上できるだけではなく、薄い外装層で光の利用効率を向上することができ、薄く、明るい画像を表示可能な表示パネルを提供できる。このため、本発明の表示パネルと、この表示パネルの発光素子を駆動して画像を表示する駆動装置とを有する表示装置は、薄く、低コストでありながら、鮮明な画像を表示できるものとなる。
【００１２】
本発明の表示パネルにおいては、反射構造と発光素子とを位置あわせする必要がない。したがって、反射構造が形成された外装層となる透明パネルと、発光素子を含む発光層が形成された基板とを別々に製造したときに、これらを位置あわせしないで接合することが可能である。すなわち、本発明の表示パネルの製造方法は、基板の表面に、複数の発光素子が２次元に配置された発光層を形成する第１の工程と、この第１の工程と同時または前後して、発光層の射出側に積層され、外界との界面を形成する透明パネルであって、発光素子から出力された出力光を射出側に反射するように傾斜した第１の面および出力光を発光素子の側に反射する第２の面を具備した複数の反射構造を備えた透明パネルを形成する第２の工程とを有し、透明パネルの複数の反射構造が形成された側が発光層の射出側を覆うように、発光層が形成された基板と透明パネルを接合する第３の工程においては、発光素子と複数の反射構造との位置あわせを行わずに接合することができる。したがって、光の利用効率の高い表示パネルを極めて簡易な工程で製造でき、歩留まりを向上し、品質の高い表示パネルを低コストで提供できる。
【００１３】
透明パネルにおいて第１および第２の面を有する反射構造は、透明パネルの一方の面に複数の凹部を形成し、その凹部を持つ面に反射膜を形成して、しかる後に、その一方の面を研磨することにより形成できる。すなわち、複数の発光素子が２次元に配置された発光層が形成された基板に積層される、本発明の透明パネルの製造方法は、当該透明パネルの一方の面に複数の凹部を形成する第１の加工工程と、その一方の面に反射膜を形成した後、その一方の面を研磨する第２の加工工程とを有する。したがって、表示パネルを構成する透明パネルも極めて簡易な工程で歩留まり良く製造することが可能であり、この点でも、薄くて、光の利用効率の高い表示パネルを低コストで提供することが可能である。
【００１４】
第１の加工工程における凹部を形成するために、フォトリソグラフィー法、フォトポリマープロセス法（２Ｐ法）を用いることが可能であり、エンボス加工、すなわち、型押しにより形成することも可能である。
【００１５】
複数の反射構造が周期的に配置されていると、光の干渉によりモアレが発生する可能性があるので、それらの反射構造をほぼランダムに配置しておくことも有用である。凹んだ反射構造が、断面が底辺の長さがｂ、高さがｃの二等辺三角形であり、界面における臨界角をθ、凹んだ反射構造の間の開口部の長さをａとしたとき、以下の式（Ａ）および（Ｂ）を満たすようにすると、反射構造の断面に平行な方向では、隣り合う凹んだ反射構造の間の部分（開口部）から入力された出力光を洩れなく外装層の界面から外界に出力でき、光の利用効率をさらに向上できる。このような条件を満足した反射構造を備えた表示パネルは、正対したポジションから見ることにより明るく鮮明な画像を観測者に提供できる。
ｃ≧（ａ＋ｂ／２）ｔａｎ（π／２−θ）・・・（Ａ）
ｂ≧２ｃ／ｔａｎ（π／４＋θ／２） ・・・（Ｂ）
【００１６】
また、本発明の表示パネルでは、複数の反射構造が連続した形態とすることが可能であり、複数の反射構造が独立に点在している形態とすることも可能である。
【００１７】
本発明は、ＰＤＰ、発光ダイオード、無機ＥＬ、有機ＥＬ、フィールドエミッションなどの素子を利用した表示パネルに適用できる。特に、発光素子が有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）を用いた表示パネルは光の取出効率が非常に低く、斜面構造を作り込むことが有効とされているので、本発明はこのタイプの表示パネルに非常に有用である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。図１に、本発明に係る表示パネル２を備えた表示装置として携帯電話機１の概略を示してある。本例の携帯電話機１において、データが表示される表示パネル２は、画像を表示するために、２次元に配置された自発光型の素子の有機ＥＬを備えている。表示パネル２の有機ＥＬ素子をマイクロコンピュータなどから構成される駆動装置３により駆動することにより、有機ＥＬ素子から光Ｌを出力して文字や画像などのデータをユーザ４に表示できる。
【００１９】
図２に表示パネル２の概略を、表示パネルの一部を拡大した断面図を用いて示してある。本例の表示パネル２は、複数の発光素子１４が２次元に配置された発光層１１と、この発光層１１の射出側Ｄ１に積層され、外界との界面を形成する外装層１２と、発光層１１に対して外装層１２の反対側Ｄ２に形成され、電極を兼ねた反射層１３とを有しており、発光層１１や反射層１３が形成された基板１５に対して外装層１２が接合されている。この表示パネル２においては、発光素子１４である有機ＥＬ素子からなる多数の画素が２次元にマトリクス状に配置され、２次元画像を表現できる。
【００２０】
発光層１１は、ガラス基板などの基板１５に積層されている。ガラス基板１５の上面１５ａには、信号線やドライビング用の素子などと共に、陽極層１３が表示パネルの画素となる発光素子１４に対応する位置に選択的に作り込まれている。本例では、この陽極層１３が反射層を兼ねている。ガラス基板１５の上面１５ａには陽極電極１３から外れた位置にポリイミドからなるバンク層１７が形成されている。そして、陽極電極１３の上面、すなわち、バンク層１７により四方が囲われた領域の各々に有機ＥＬ素子が発光素子１４として形成されている。
【００２１】
本例の発光素子１４は有機ＥＬからなる単独の層とすることも可能であるし、発光効率を改善するためにホール輸送層や電子輸送層を付加した層とすることも可能である。バンク層１７および発光素子１４の上にはＩＴＯ等の透明電導材からなる陰極層１８が形成されており、陽極層１３および陰極層１８に電圧を印加することにより、これらの電極間に配置された発光素子１４が自発的に発光する。陰極層１８の上面には、有機層を水分等から保護するための保護層１９が積層されている。本例では、保護層１９にＳｉＯ_２を用いている。バンク層１７、複数の発光素子１４およびそれらの発光素子１４を駆動するために必要な電極層などにより発光層１１が構成されている。
【００２２】
外装層１２はシート状の透明部材または透明パネルであり、保護層１９の上面に接着層２０を介して積層されている。各々の発光素子１４から出力された光Ｌはこの透明パネル１２を介して外部に出力される。透明パネル１２は、図面の上方の射出側Ｄ１の面１２ｂが外界４０との界面となり、それと反対側の面１２ａに発光素子１４から出力された光（出力光）Ｌを反射する複数の反射構造３０を有している。これらの反射構造３０は、透明パネル１２の背面で、透明パネル１２の発光素子１４に対峙する面１２ａに断面がＶ字状に射出側Ｄ１に凹んだ凹部３７を形成し、その凹部３７に対してアルミニウム膜や誘電体多層膜などの反射膜３６を製膜することにより形成されている。このため、透明パネル１２の一方の面１２ａは、反射構造３０である凹んだ反射面と、反射構造３０のない部分（開口部）３５とが複数、交互に形成された形態となっている。凹んだ反射構造３０について見ると、開口部３５から外装層１２に侵入した光Ｌ１を射出側Ｄ１に反射する第１の面３１と、凹部３７に侵入した光Ｌ２を発光素子１４の側Ｄ２に反射する第２の面３２とを備えた形態となっている。
【００２３】
図３に一つの発光素子１４に対して複数の反射構造３０が配置された様子を示してある。本例の発光素子１４は、たとえば、５０μｍ×１４０μｍの長方形をしており、隣り合う発光素子１４のピッチが短手方向Ａ１において８０μｍ程度、長手方向Ａ２において２４０μｍ程度となっている。赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂの３つの発光素子１４が１つの画素を形成したとき、画素の形状がちょうど正方形の形をとる。このような形状の発光素子１４に対し、発光素子１４のピッチより狭いピッチで反射構造３０が配置されている。したがって、１つの発光素子１４に対して複数の反射構造３０が配置されており、いくつかの反射構造３０が発光素子１４の射出側Ｄ１に重なるように配置されている。このため、発光素子１４の射出側Ｄ１に複数の第２の面３２が配置されている。また、本例では、これら複数の反射構造３０は基本構造が連続した形状となっており、ほぼ正方形の開口部３５がマトリクス状に配置され、その開口部３５の周囲に射出側Ｄ１に向かって傾斜した第１の面３１が配置されている。
【００２４】
このため、図２に示したように、発光素子１４から開口部３５を通って透明パネル１２に侵入した出力光Ｌ１のうち、放射角の小さな光Ｌ１ａは直に界面１２ｂを通過して外界４０に出力される。出力光Ｌ１のうち、放射角の大きな光Ｌ１ｂは、第１の面３１に導かれ、傾斜した反射面である第１の面３１により界面１２ｂに対して臨界角以下になるように反射され、界面１２ｂを通って外界４０に出力される。したがって、発光素子１４から出力された出力光のうち、放射角が大きく、本来、界面１２ｂに対して臨界角以上で入射し、界面１２ｂから外界４０に出力されないような光も、本例の表示パネル２においては外界に出力され、光の利用効率の大きな表示パネルとなっている。
【００２５】
一方、反射構造３０の凹んだ部分３７に入った出力光Ｌ２は、凹状の反射面（第２の面）３２により、発光素子１４の側Ｄ２に反射される。この反射された光Ｌ２は発光素子１４の反対側に配置され、反射層として機能する電極１３で再び射出側Ｄ１に反射される。そして、開口部３５を通り透明パネル１２と界面１２ｂを通って外界４０に出力される。反射層１３で反射された光Ｌ２の角度が大きく、界面１２ｂに対して臨界角以上で入力されるような光は、上記と同様に第１の面３１で反射されることにより、臨界角以下で界面１２ｂに入射され、界面１２ｂを通って外界４０に出力される。第２の面３２で反射された出力光Ｌ２は、反射層１３で反射された後に、再び、第２の面３２で反射されても良く、第２の面３２と反射層１３との間での多重反射した後に開口部３５に導かれて透明パネル１２に入り、外界４０に出力される。したがって、本例の表示パネル２においては、発光素子１４の射出側Ｄ１に反射構造３０が配置されたとしても、反射構造３０により出力光が反射構造により吸収されたりすることはなく、反射を繰り返した後に界面１２ｂを通って外界４０に出力される。
【００２６】
図４に、本例の反射構造３０を用いて、開口部３５から透明パネル１２に入った出力光Ｌ１をもっとも効率よく界面１２ｂから外界４０に出力する条件を示してある。透明パネル１２と外界４０との界面１２ｂにおける臨界角は、透明パネル１２の屈折率をｎとすると以下の式（Ｃ）のように示される。また、ここで、図３に示したように、反射構造３０が正方形の開口部３５の辺に沿って四方に配置されている場合に、正方形の１辺をＸ方向、隣接する辺をＹ方向とし、観測者４がＸ方向またはＹ方向に平行な面だけで見ている場合を想定して出力光を最も効率良く出力する条件は以下の通りである。凹んだ反射構造３０の断面が高さｃ、底辺の長さｂの二等辺三角形とし、反射構造３０の間の開口部３５の長さをａとすると、以下の式（Ａ）および（Ｂ）の条件を満足することにより、反射構造３０の断面に平行なＸ方向またはＹ方向では、開口部３５から透明パネル１２に入った出力光をすべて界面１２ｂから外界４０に出力することができる。このケースは、表示パネル２に正対したポジションからユーザ４が観測している場合に相当し、そのようなユーザ４には非常に多くの光が導かれ明るい画像が得られる。また、このケースでは、表示パネルを斜め上方から観測しているユーザに導かれる光は正対したポジションで観測しているユーザに比べて少なくなるが、反射構造３０を用いて光の取出効率を改善する効果は十分に得られる。
ｃ≧（ａ＋ｂ／２）ｔａｎ（π／２−θ）・・・（Ａ）
ｂ≧２ｃ／ｔａｎ（π／４＋θ／２） ・・・（Ｂ）
θ＝ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ） ・・・（Ｃ）
【００２７】
式（Ａ）は、発光素子１４からの出力光Ｌのうち、開口部３５から透明パネル１２に入り、界面１２ｂに対して臨界角θ以上の角度で入射する光Ｌ４（開口部３５に対して角度β（π／２−θ）以下で入射する光）がすべて反射構造３０に当たり反射される条件を示している。
【００２８】
式（Ｂ）は、最も放射角度の大きな出力光Ｌ、すなわち、開口部３５から界面１２ｂと平行に透明パネル１２に入力された出力光Ｌ３を、臨界角θ以下の角度で界面１２ｂに向けて反射する条件を示している。界面１２ｂと平行な入射光Ｌ３を臨界角θで界面１２ｂに入射するように反射する第１の面３１の角度αは、第１の面３１に対する出力光Ｌ３の反射角をｘとすると以下の式で表すことができる。

【００２９】
したがって、出力光Ｌ３が反射面３１で臨界角θ以下に反射される条件はθ＋２（α−θ）≧πとなり、式（Ｄ）を用いると、α≧π／２＋θ／２が導かれ、条件式（Ｂ）が導かれる。これらの条件（Ａ）および（Ｂ）を満足するように反射構造３０を生成することにより、開口部３５から透明パネル１２に入り込んだ出力光を洩れなく、外部４０に出力できる。たとえば、透明パネル１２の屈折率ｎを１．４５とすると、ａ＝８．８μｍ、ｂ＝１１．２μｍ、ｃ＝１３．０μｍの組み合わせを設定することができ、図３に示したように、発光素子１４の出力側を覆うことができる。
【００３０】
このように本例の表示パネル２においては、発光素子１４の周囲という定められた位置に斜面構造を配置するのではなく、発光素子１４のピッチより狭いピッチの反射構造３０を発光素子１４に対して複数配置できる。反射構造３０の内部に入り込んだ出力光Ｌ２は、第２の面３２で発光素子１４の側Ｄ２に反射できるので、反射構造３０を発光素子１４に重なるように配置しても光の損失は少ない。反射構造３０を１つの発光素子１４に対して複数配置することにより、臨界角未満の光に角度変換するための一つの反射面３１がカバーする領域を、発光素子に比べて極めて狭い領域、すなわち開口部３５に限定できるので、反射構造３０の高さＣまたは深さを発光素子１４のサイズに依存しないで、独立して設定し、開口部３５のサイズにより低くあるいは小さくすることができる。反射構造３０を低くできるので、それを収納する透明パネル、すなわち外装層１２を薄くでき、光の利用効率が高く、かつ薄い表示パネル２を本発明により提供できる。
【００３１】
また、発光素子１４と重なるように反射構造３０を配置できるということは、発光素子１４に対して反射構造３０を位置あわせしないで配置することが可能であり、発光層１１が形成された基板１５と、反射構造３０が形成された透明パネル１２とを極めて簡単に接合できる。したがって、表示パネル２を製造する際に手間のかかる工程の１つであった外装層と基板とを接合する工程を単純な作業工程に置き換えることができる。その結果、表示パネル２の製造における歩留まりを向上することができ、低コストで表示パネルを提供できる。
【００３２】
図５および図６に表示パネル２の製造方法を示してある。まず、図５（ａ）に示すように、透明パネル１２となる透明基板またはシート材と、透明パネル１２に反射構造３０の凹部３７を形成するための凸部４１ａが予め成型された転写型４１を用意する。次に、図５（ｂ）に示すように、転写型４１を透明パネル１２に押し付けて型転写する（第１の加工工程）。図５（ｃ）に示すように、転写型４１を透明パネル１２から離すと、透明パネル１２の一方の面１２ａに断面がＶ字状に凹んだ凹部３７と、凹部３７の間の平面的な開口部３５が形成される。
【００３３】
次に、図６（ａ）に示すように、凹部３７が形成された透明パネル１２の一方の面１２ａにアルミニウムや誘電体多層膜などをスパッタなどにより製膜し、一方の面１２ａ全体に反射膜３６を積層する。図６（ｂ）に示すように、一方の面１２ａを表面研磨することにより、凹部３７の反射膜３６は残した状態で、開口部３５に製膜された反射膜３６を除去することができ、一方の面１２ａに反射構造３０を形成することができる（第２の加工工程）。この例では、凹部３７に裏側から製膜された反射膜３６により出力光Ｌ１を反射する第１の面３１と、出力光Ｌ２を反射する第２の面３２とが同時に成型される。すなわち、反射膜３６により反射性となった凹部３７の表面が第１の面３１となり、裏面が第２の面３２となる。反射材により凹部３７を埋めてしまうことも可能であり、この場合は、第２の面３２は開口部３５と同じような平面に近くなる。透明パネル１２の一方の面１２ａを研磨する方法としては、透明パネル１２の一方の面１２ａに対して別のシート材を載せ、一定の圧力をかけながら擦り合わせる方法を採用することができ、この方法により開口部３５に製膜された反射膜３６を簡単に取り除くことができる。
【００３４】
凹部３７を成型した後に、開口部３５をマスクしてアルミニウムなどの反射材を積層することにより反射構造３０を製造することも可能である。しかしながら、この方法であると、マスク用のマスク板と凹部３７が形成された透明パネル１２とを精度良く位置あわせする必要があり、手間が掛る。また、手間がかかるということは歩留まりが低下する可能性がある。これに対し、図６に示したような、一方の面１２ａの全体に反射材を製膜し、反射構造３０に対して突き出た平面となる開口部３５に製膜された反射膜３６を除去する方法であると、マスク板と透明パネル１２をアライメントする必要もなく、反射構造３０が形成された透明パネル１２も簡易な工程により製造できる。
【００３５】
これらの第１の加工工程および第２の加工工程を含む、透明パネル１２に反射構造３０を形成する工程（第２の工程）と前後して、図６（ｃ）に示すように、複数の発光素子１４を含む発光層１１が形成された基板１５を用意する（第１の工程）。そして、図６（ｄ）に示すように、反射構造３０が形成された一方の面１２ａで基板１５の発光層１１が覆われるように、基板１５と透明パネル１２を接着層２０を介して接合する。この際、上述したように、反射構造３０と画素（発光素子１４）とを位置あわせする必要ないので、図６（ｄ）の透明パネル１２と基板１５とを単純に接合することができる。したがって、本例の表示パネル２は、極めて簡単な製造プロセスにより製造でき、歩留まりを大幅に向上できる。したがって、短時間に低コストで表示パネル２を製造することが可能である。
【００３６】
なお、透明パネル１２に凹部３７を形成する際には、フォトリソグラフィー法や、紫外線硬化型樹脂を成形型内に注入した後に紫外線を照射して樹脂成形物を得るフォトポリマープロセス法（２Ｐ法）を採用することも可能である。
【００３７】
また、反射構造３０や開口部３５のパターンは上記のパターンに限定されない。図７に、異なる反射構造３０ａを備えた透明パネル１２ａが貼り付けられた表示パネル２ａを上方の射出側から見た様子を示してある。この表示パネル２ａは、ほぼ正六角形の開口部３５ａが形成されるように組み合わされた断面が二等辺三角形の反射構造３０ａを備えている。そして、反射構造３０ａの外側の面が第１の面３１ａとなり、内側の面が第２の面３２ａとなる。そして、この断面が二等辺三角形となった反射構造３０ａが正六角形となるように連続して配置され、蜂の巣状の正六角形の開口部３５ａを形成している。
【００３８】
図８に示す表示パネル２ｂは、独立するように型成型された円錐状の凹部３７に反射膜を製膜して第１の面３１ｂおよび第２の面３２ｂを形成した斜面反射構造３０ｂを備えた透明パネル１２ｂが基板に接合されている。この表示パネル２ｂにおいては、反射構造３０ｂは、それぞれが独立して配置されており、発光素子を斜面構造で囲うという従来の発想とはまったく異なる反射構造の配置を備えている。本例の表示パネル２ｂにおいては、反射構造３０ｂを除く部分が開口部３５ｂであるということができる。
【００３９】
図９に示す表示パネル２ｃは、独立するように型成型された円錐状の凹部３７であって、ランダムに配置された凹部３７に反射膜を製膜して第１の面３１ｂおよび第２の面３２ｂを形成した反射構造３０ｃを備えた透明パネル１２ｃが基板に接合されている。この表示パネル２ｃの反射構造３０ｃの基本的な形状は円錐状で図８に示した表示パネル２ｂと共通しているが、本例の表示パネル２ｃは基本構造に相似する形状の反射構造３０ｃがランダムに配置されている。したがって、各々の反射構造３０ｃは、直径や高さ（深さ）の異なる複数の円錐状の凹部３７であり、それらがランダムに配置されている。このような反射構造３０ｃであれば、光の干渉に起因するモアレの発生を防ぐことができ、より高品質の画像を表示するのに適している。
【００４０】
また、上記の反射構造はいずれも凹部３７に反射膜を製膜して射出側Ｄ１に凹んだ反射構造となっているが、凹部３７に反射材を充填して、凹部３７の開口側に水平な第２の面を形成しても良いことは上述したとおりである。しかしながら、発光素子と平行な第２の面で出力光Ｌ２を反射する場合は、第２の面３２と反射層１３との間で多重な反射が発生する可能性があり、度重なる反射により光の利用効率が低下する可能性がある。したがって、第２の面は発光素子からの光をできるだけ角度を変えて反射するような斜面あるいは曲面などであることが望ましい。
【００４１】
また、透明パネルの屈折率は、発光素子の屈折率以上であれば、発光素子と透明パネルの間にある界面では臨界角が生じないので、好ましい。透明パネルの屈折率を発光層の屈折率程度、たとえば１．６以上にすると、上記の条件式（Ａ）および（Ｂ）からわかるように開口部の面積は小さくなる。しかしながら、本発明にかかる反射構造であれば、開口部が小さくなっても、反射構造が第２の面を備えている限り、開口部から出力される光量は確保することが可能であり、光の利用効率が低下することを防止できる。
【００４２】
さらに、本発明の表示パネルを携帯電話機に搭載される表示パネルを例に説明したが、ＰＤＡなどに搭載される小型の表示パネルにも本発明を適用することが可能である。また、有機ＥＬ素子を用いた発光層を説明したが、ＰＤＰ、発光ダイオード、無機ＥＬ、フィールドエミッション、ＬＥＤなどの発光素子を用いた表示パネルであれば本発明を適用することが可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の表示パネルは、光の取出効率を改善するために、発光素子からの出力光を射出側に反射する第１の面および発光素子の側に反射する第２の面を備えた反射構造を採用すると共に、第２の面で反射された光を射出側に反射するための反射層を設けている。これにより、複数の反射構造と発光素子とを位置あわせする必要がなくなり、また、発光素子と重なるように反射構造を配置することも可能となる。したがって、製造過程が簡略化されて歩留まりを向上できると共に、光の利用効率を低下させずに反射構造の高さを減じることができる。このため、本発明により、光の利用効率が高く、明るい鮮明な画像を表示可能な表示パネルであって、非常に薄い表示パネルを低コストで提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る表示パネルが搭載された携帯電話機の概要を示す図である。
【図２】本例の表示パネルの概略を示す断面図である。
【図３】１つの発光素子に対して複数の反射構造が配置された様子を示す平面図である。
【図４】開口部に入射した光が全反射されることなく外部に出力される条件を説明するための図である。
【図５】表示パネルの製造方法を示す図であり、透明パネルに凹部を形成するまでの工程を示す図である。
【図６】表示パネルの製造方法を示す図であり、凹部が形成された透明パネルに反射構造を形成し、発光層が形成された基板に対して接合するまでの工程を示す図である。
【図７】異なる斜面反射構造を示す平面図である。
【図８】さらに異なる斜面反射構造を示す平面図である。
【図９】さらに異なる斜面反射構造を示す平面図である。
【符号の説明】
１ 携帯電話機
２、２ａ、２ｂ、２ｃ 表示パネル
１１ 発光層
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ 外装層
１３ 反射層
１４ 発光素子
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ 斜面反射構造
３１、３１ａ、３１ｂ 第１の面
３２、３２ａ、３２ｂ 第２の面
３５ 開口部
３６ 反射膜
３７ 凹部

Claims (15)

1. 複数の発光素子が２次元に配置された発光層と、
   この発光層の射出側に積層され、外界との界面を形成する外装層と、
   前記発光層に対して前記外装層の反対側に形成された反射層とを有し、
   前記外装層は、前記発光素子から出力された出力光を前記射出側に反射するように傾斜した第１の面および前記出力光を前記発光素子に反射する第２の面を具備した複数の反射構造を備えている表示パネル。
2. 請求項１において、少なくとも１つの前記発光素子の前記射出側に前記第２の面が配置されている表示パネル。
3. 請求項１において、前記複数の反射構造のピッチが前記発光素子のピッチより狭い表示パネル。
4. 請求項１において、前記複数の反射構造はほぼランダムに配置されている表示パネル。
5. 請求項１において、それぞれの前記複数の反射構造は、前記外装層となる透明部材の前記発光層側に設けられた射出側に凹んだ反射構造である表示パネル。
6. 請求項５において、前記凹んだ反射構造が、断面が底辺の長さがｂ、高さがｃの二等辺三角形であり、前記界面における臨界角をθ、前記凹んだ反射構造の間の開口部の長さをａとしたとき、以下の式（Ａ）および（Ｂ）を満足する表示パネル。
   ｃ≧（ａ＋ｂ／２）ｔａｎ（π／２−θ）・・・（Ａ）
   ｂ≧２ｃ／ｔａｎ（π／４＋θ／２） ・・・（Ｂ）
7. 請求項１において、前記複数の反射構造は連続している表示パネル。
8. 請求項１において、前記複数の反射構造は独立している表示パネル。
9. 請求項１において、前記発光素子は有機エレクトロルミネッセンスである表示パネル。
10. 請求項１に記載の表示パネルと、この表示パネルの前記発光素子を駆動して画像を表示する駆動装置とを有する表示装置。
11. 基板の表面に、複数の発光素子が２次元に配置された発光層を形成する第１の工程と、
    この第１の工程と同時または前後して、前記発光層の射出側に積層され、外界との界面を形成する透明パネルであって、前記発光素子から出力された出力光の角度を前記射出側に反射するように傾斜した第１の面および前記出力光を前記発光素子の側に反射する第２の面を具備した複数の反射構造を備えた透明パネルを形成する第２の工程と、
    前記透明パネルの前記複数の反射構造が形成された側が前記発光層の射出側を覆うように、前記発光層が形成された基板と前記透明パネルを接合する第３の工程とを有する表示パネルの製造方法。
12. 複数の発光素子が２次元に配置された発光層が形成された基板に積層される透明パネルの製造方法であって、
    当該透明パネルの一方の面に複数の凹部を形成する第１の加工工程と、
    前記一方の面に反射膜を形成した後、前記一方の面を研磨する第２の加工工程とを有する透明パネルの製造方法。
13. 請求項１２において、前記第１の加工工程では、前記凹部はフォトリソグラフィー法を用いて形成される透明パネルの製造方法。
14. 請求項１２において、前記第１の加工工程では、前記凹部はフォトポリマープロセス法（２Ｐ法）を用いて形成される透明パネルの製造方法。
15. 請求項１２において、前記第１の加工工程では、前記凹部は型押しにより形成される透明パネルの製造方法。

Images