JP2011216492A

JP2011216492A - 平板表示装置の製造方法

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Publication number: JP2011216492A
Application number: JP2011147656A
Authority: JP
Inventors: Seung-Yong Song; 承龍宋; Jang-Hyuk Kwon; 章赫權; Jin Woo Park; 鎭宇朴; Dong-Soo Choi; 東洙崔; Min-Gyu Lee; 旻奎李
Original assignee: Samsung Mobile Display Co Ltd
Current assignee: Samsung Display Co Ltd
Priority date: 2004-04-19
Filing date: 2011-07-01
Publication date: 2011-10-27
Also published as: CN1691857A; KR20050101425A; CN103813562A; EP1589584B1; KR100730114B1; US7733019B2; EP1589584A3; JP2005310749A; US20050231085A1; EP1589584A2

Abstract

【課題】自発光素子からの光の取出効率を向上させて画像の鮮明度低下現象を改善した平板表示装置の製造方法を提供する。
【解決手段】上部及び下部基板を準備する段階と、前記上部及び下部基板の少なくとも一側面に画像表示部を形成する段階と、前記上部及び下部基板の少なくとも一側面上において、周縁部に沿って第１シール材を塗布する段階と、各々の前記画像表示部を区画する第２シール材を塗布する段階と、前記上部及び下部基板を接合する段階と、前記上部及び下部基板の側面に保護膜を形成する段階と、前記上部及び下部基板をエッチングして薄くする段階と、画像表示部毎に切断する段階と、前記上部及び下部基板の外面のうち、少なくとも一側面上に複数の集光レンズを形成する段階と、を備えており、前記自発光素子の発光層から前記集光レンズの前記放出光の光路方向の外側端部までの厚さは５０μｍ〜５００μｍである。
【選択図】図３

Description

本発明は平板表示装置の製造方法に係り、特に、自発光素子からの光の取出効率を向上させて画像の鮮明度低下現象を改善した平板表示装置の製造方法に関する。

自発光素子を利用した平板表示装置の光取出効率（ｌｉｇｈｔｃｏｕｐｌｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）は発光層から平板表示装置の外部に至るまでの各層の屈折率により決定される。このような光取出効率を低下させる原因の１つは光が屈折率の高い透明基板から屈折率の低い空気中に出射される時、不要な方向に出射される光が存在し、また基板と空気との界面に光が臨界角以上に入射されれば、全反射を起こして外部に取り出されることを阻害するからである。

従来の自発光素子による平板表示装置において、自発光素子から放出された光が基板内で空気中に透過される時の光透過効率は式１／２（Ｎ_ｏｕｔ／Ｎ_ｉｎ）^２に基づく。この式でＮは屈折率である。

前記式に基づいてガラス材の基板を使用した場合の光取出効率を計算すれば、ガラス材の基板の屈折率は約１．５２であり、空気の屈折率は約１．００であるために、光取出効率は約２１．６４％となる。すなわち基板に進入した光の７０％以上が基板内で消滅されるということがわかる。

また、自発光素子による光が不要な方向にも出射されるので、これを解決するための多様な試みがあった。

このような試みのうち、供給電圧を高める方法は意図した輝度向上を達成することを可能にするが、バッテリーの容量増加を伴って軽量化に反し、またバッテリー及び自発光素子の寿命を短縮させる。このために、供給電圧を低下しつつ輝度を向上させるために、次の先行技術が提案された。

特許文献１には無機ＥＬ素子が形成されている光透過性基板の外側表面に無機ＥＬ素子と同等ないしそれ以上の大きさを有する集光用のマイクロレンズを複数設置した無機ＥＬ装置が開示されている。光透過性基板と空気との界面に臨界角以上の角度で入射した光がマイクロレンズ内では臨界角以下の入射角を有するようにして全反射を減らし、光の射出方向を所定の方向に向かわせ、その方向での輝度を増加させることである。しかし、前記発明はＥＬ素子が面光源であるために該当ＥＬ素子と同等ないしそれ以上の大きさを有するマイクロレンズを用いた場合には集光されず、かえって拡散されるＥＬ光が必然的に生じ、また隣接したＥＬ素子による像との重畳により像の鮮明度が低下するという問題点がある。

特許文献２には厚み方向に円柱状に周囲より屈折率の大きい材料よりなる高屈折率部を有している基板に形成されたＥＬ素子が開示されている。ＥＬ素子の光が高屈折率部を通過して射出されるようにして光取出効率を増加させることである。しかし、前記発明は高屈折率部を通過したＥＬ光が特許文献２の図１に示したように拡散光であるためにその正面から見た時、輝度が大きく向上しないという問題点がある。

特許文献３には有機ＥＬ素子を構成している下部電極と光透過性基板の外側表面との間に１つあるいは複数の集光用のレンズが形成され、前記有機ＥＬ素子と前記集光用のレンズが対応するように備えられたことを特徴とする有機ＥＬ発光装置が開示されている。これは集光用のレンズを通過したＥＬ素子の光を基板と空気との界面に臨界角以下に入射して光取出効率を増加させるものである。しかし、前記発明は隣接したＥＬ素子による像との重畳により像の鮮明度が低下するという問題点がある。

特開平４−１９２２９０号公報特開平７−０３７６８８号公報特開平１０−１７２７５６号公報

本発明は前記問題点を解決するためのものであって、光取出効率及び輝度を向上させつつも自発光素子による像がレンズシートを通過しつつ発生する鮮明度低下現象を改善させる平板表示装置の製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するための本発明に係る平板表示装置は、画素ごとに備えられたものであって、少なくとも発光層を有する複数の自発光素子と、前記各自発光素子に対応し、前記自発光素子による放出光を所定の方向に向かわせる複数の集光レンズを有するレンズシートと、を備え、前記発光層から前記集光レンズの前記放出光の光路方向の外側端部までの厚さが前記集光レンズにより拡大された隣接した各副画素の像が重畳しないようにする厚さであることを特徴とする。

前記発光層から前記集光レンズの前記放出光の光路方向の外側端部までの厚さが約５００μｍ以内であることを特徴とする。

前記発光層から前記集光レンズの前記放出光の光路方向の外側端部までの厚さが約５０μｍ以上であることを特徴とする。

前記自発光素子が基板の一面に形成され、前記自発光素子をシーリングするシーリング基板が形成され、前記レンズシートは前記基板の他面及び前記シーリング基板の外側面のうち少なくとも１箇所に形成されることを特徴とする。

前記レンズシートと前記基板または前記レンズシートと前記シーリング基板とが一体化したことを特徴とする。

前記自発光素子が基板の一面に形成され、前記自発光素子をシーリングするシーリング基板が形成され、前記レンズシートは前記自発光素子と前記基板間及び前記自発光素子と前記シーリング基板間のうち少なくとも一箇所に形成されることを特徴とする。

前記集光レンズは前記基板または前記シーリング基板のうち何れか１つに形成されたことを特徴とする。

前記集光レンズは前記自発光素子と１対１対応するように形成されたことを特徴とする。

前記集光レンズは凸レンズであることを特徴とする。

前記自発光素子は有機電界発光素子であることを特徴とする。

本発明の平板表示装置によれば、次のような効果が得られる。

第１に、発光層から集光レンズの放出光の光路方向の外側端部までの厚さを所定の厚さ以内に制限し、レンズシートを通過した像の鮮明度を改善させうる。

第２に、基板またはシーリング基板にレンズシートを形成して自発光素子による光の全反射を減らし、前記光を所定の方向に向かわせることによって光取出効率及び輝度を増進させ、これにより消費電力の浪費を解消し、かつ自発光素子の長寿命化を図れる。

第３に、前記レンズシートと基板またはレンズシートとシーリング基板とを一体化させれば、部品数が減少して製造工程が簡単になる。

第４に、レンズシートを自発光素子と基板間または自発光素子とシーリング基板間に形成して、発光層から集光レンズの放出光の光路方向の外側端部までの厚さを薄くしうる。

第５に、レンズシートを自発光素子と基板間または自発光素子とシーリング基板間に形成しつつ、集光レンズは前記基板または前記シーリング基板中に形成させ、発光層から集光レンズの放出光の光路方向の外側端部までの厚さを薄くすると同時に平板表示装置の構造を単純化させうる。

第６に、集光レンズと自発光素子とを１対１対応させることによって、集光レンズにより自発光素子の光が集光される効率を高めうる。

第７に、集光レンズとして凸レンズを用いて光取出効率と輝度とを増進させつつも像の鮮明度低下を防止しうる。

自発光素子の発光層から集光レンズの放出光の光路方向の外側端部までの厚さによって集光レンズを通過する光量の差が発生することを示す概念図である。自発光素子の発光層から集光レンズの放出光の光路方向の外側端部までの厚さによって集光レンズを通過する光量の差が発生することを示す概念図である。本発明の望ましい一実施例に係る自発光素子が電界発光素子である場合の平板表示装置を概略的に示す断面図である。基板の厚さが薄い平板表示装置の製造方法を段階的に示す断面図である。基板の厚さが薄い平板表示装置の製造方法を段階的に示す断面図である。基板の厚さが薄い平板表示装置の製造方法を段階的に示す断面図である。基板の厚さが薄い平板表示装置の製造方法を段階的に示す断面図である。基板の厚さが薄い平板表示装置の製造方法を段階的に示す断面図である。基板の厚さが薄い平板表示装置の製造方法を段階的に示す断面図である。本発明の望ましい他の一実施例に係る前面発光型の電界発光素子を用いた平板表示装置の断面図である。本発明の望ましいさらに他の一実施例に係る両面発光型の電界発光素子を用いた平板表示装置の断面図である。本発明の望ましいさらに他の一実施例に係る自発光素子が電界発光素子であり、レンズシートと基板とが一体に形成された平板表示装置の断面図である。本発明の望ましいさらに他の一実施例に係る自発光素子が前面発光型有機電界発光素子であり、レンズシートが発光層とシーリング基板間に形成された平板表示装置の断面図である。本発明の望ましいさらに他の一実施例に係る自発光素子が前面発光型有機電界発光素子であり、レンズシートが発光層とシーリング基板間に形成され、レンズシートの集光レンズがシーリング基板中に形成された平板表示装置の断面図である。本発明の望ましいさらに他の一実施例に係る、集光レンズが自発光素子と１対１対応するように形成された平板表示装置を示す断面図である。レンズシートを付着していない場合と付着した場合とにおいて、正面を中心に左右各５０゜の範囲内で輝度を測定した結果を示すグラフである。レンズシートを付着していない場合と付着した場合とにおいて、輝度が２５０μｍ／ｍ^２である場合の消費電力を測定した結果を示すグラフである。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。

図１及び図２は、自発光素子の発光層３から集光レンズ４の放出光の光路方向の外側端部までの厚さ（距離）によって集光レンズ４を通過する光量の差が発生することを示す概念図である。自発光素子、特に電界発光素子は拡散光であるため、発光層３から集光レンズ４の放出光の光路方向の外側端部までの厚さが厚いほど集光レンズ４を通じて所定の方向に向かう光量が少なくなる。したがって、発光層３から集光レンズ４の放出光の光路方向の外側端部までの厚さを薄くすることが輝度向上において重要である。

また発光層３から集光レンズ４の放出光の光路方向の外側端部までの厚さが厚いほど集光レンズ４を通じて外部から見た各画素の大きさが大きくなり、その大きさが十分に大きくなれば隣接する画素の像間の重畳を誘発し、つまり像の鮮明度を低下させる。したがって、発光層３から集光レンズ４の放出光の光路方向の外側端部までの厚さを小さくし、隣接する画素間の像の重畳を防止することが像の鮮明度の低下防止において重要である。

図３は、本発明の望ましい第１実施例に係る自発光素子が電界発光素子である場合の平板表示装置を概略的に示す断面図である。

図３から分かるように、本発明の望ましい第１実施例に係る平板表示装置は基板１２の第１面に第１電極層１４が形成され、前記第１電極層１４の上部に少なくとも発光層１８２を含む中間層１８が形成され、前記中間層１８の上部に前記第１電極層１４と異なる極性を有する第２電極層１６が形成され、前記基板の第１面の反対側面である第２面にレンズシート１９が形成される。そして、前記第２電極層１６の上部には前記第１電極層１４、中間層１８及び第２電極層１６を外部から密封させる密封部材２０が備わる。

前記基板１２はＳｉＯ_２を主成分とするガラス材の基板が用いられる。図面には図示していないが、前記基板１２の上面には基板の平滑性と不純元素の侵入を遮断するためにバッファ層をさらに備え、前記バッファ層はＳｉＯ_２などで形成しうる。また、前記基板はガラス材だけでなくプラスチック材の基板が用いられるが、例えばポリマー系のフレキシブルタイプが適用されうる。

前記基板１２上に積層された第１電極層１４は透明素材の伝導性物質よりなるが、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）で形成でき、フォトリソグラフィ法により所定のパターンになるように形成しうる。前記第１電極層１４のパターンはパッシブマトリクス型（ＰａｓｓｉｖｅＭａｔｒｉｘｔｙｐｅ：ＰＭ）の場合には相互所定間隔に離隔されたストライプ状のラインで形成され、アクティブマトリクス型（ＡｃｔｉｖｅＭａｔｒｉｘｔｙｐｅ：ＡＭ）の場合には画素に対応する形態に形成されうる。アクティブマトリクス型の場合には、また、この第１電極層１４と基板１２間に少なくとも１つの薄膜トランジスタを備えたＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）層がさらに備えられ、前記第１電極層１４はこのＴＦＴ層に電気的に連結される。これは後述する本発明のあらゆる実施例で同一に適用される。

このようにＩＴＯよりなる第１電極層１４は外部第１電極端子（図示せず）に連結されてアノード電極として作用されうる。

前記第１電極層１４の上部には第２電極層１６が位置するが、背面発光型電界発光素子の場合、この第２電極層１６は反射型電極になりうり、アルミニウム／カルシウム等で形成され、外部第２電極端子（図示せず）に連結されてカソード電極として作用されうる。

前記第２電極層１６はパッシブマトリクス型の場合には第１電極層１４のパターンに直交するストライプ状のラインで形成され、アクティブマトリクス型の場合には画像が具現されるアクティブ領域全体に亙って形成されうる。

前記のような第１電極層１４と第２電極層１６とはその極性が相反しても良い。

前記第１電極層１４と第２電極層１６間に介在される中間層１８は第１電極層１４と第２電極層１６の電気的駆動により発光する発光層１８２を有する。この中間層１８の種類によって電界発光素子が有機電界発光素子または無機電界発光素子とに区分されうる。

有機電界発光素子の場合には、低分子有機物または高分子有機物を使用しうる。

前記中間層１８が低分子有機物よりなる低分子有機層である場合には、発光層１８２を中心に第１電極層１４の方向にホール輸送層及びホール注入層よりなる第１中間層１８４と、第２電極層１６の方向に電子輸送層及び電子注入層よりなる第２中間層１８６の構造を有することができる。もちろん、これらホール注入層、ホール輸送層、電子輸送層、電子注入層はその他にも多様な複合構造で積層されて形成され、その他にも他の機能をする層が形成されうる。

また、使用可能な有機材料としても、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、Ｎ，Ｎ−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−ベンジジン（ＮＰＢ）、トリス−８−ヒドロキシキノリンアルミニウム（Ａｌｑ３）などをはじめ、多様に適用可能である。前記中間層１８はフルカラー有機電界発光素子である場合、前記発光層１８２を各画素のカラーに対応するように多様なパターンで形成可能である。このような低分子有機層は真空中で有機物を加熱して蒸着する方式で形成できるが、その中、発光層１８２は各画素に対応するように所定パターンのスリットが備えられたマスクを介在して各カラー別に順に蒸着して形成しうる。

一方、高分子有機物より形成された高分子有機層の場合には発光層１８２を中心に第１電極層１４の方向に第１中間層１８４として、ホール輸送層（ＨｏｌｅＴｒａｎｓｐｏｒｔＬａｙｅｒ：ＨＴＰ）だけが備えられ、第２中間層１８６は省略可能である。前記高分子ホール輸送層はポリエチレンジヒドロキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）や、ポリアニリン（ＰＡＮＩ）などを使用してインクジェットプリンティングやスピンコーティングの方法により前記透明基板１２の第１電極層１４の上部に形成され、前記高分子有機発光層はＰＰＶ、ソルブル（Ｓｏｌｕｂｌｅ）ＰＰＶ’ｓ、シアノ（Ｃｙａｎｏ）−ＰＰＶ、ポリフルオレンなどを使用でき、インクジェットプリンティングやスピンコーティングまたはレーザーを利用した熱転写方式などの通常の方法でカラーパターンを形成しうる。もちろん、このような高分子有機層の場合にも前記第１及び第２中間層１８４、１８６の構造は必ずしもこれに限定されるものではなく、必要によって多様な層として構成しうる。

無機電界発光素子の場合、発光層１８２はＺｎＳ、ＳｒＳ、ＣａＳのような金属硫化物またはＣａＧａ_２Ｓ_４、ＳｒＧａ_２Ｓ_４のようなアルカリ土類カリウム硫化物、及びＭｎ、Ｃｅ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｔｍ、Ｅｒ、Ｐｒ、Ｐｂなどを含む遷移金属またはアルカリ希土類金属のような発光中心原子より形成される。そして、第１中間層１８４と第２中間層１８６は何れも絶縁層に形成しうる。

以下、本発明の実施例では低分子有機電界発光素子を中心に説明する。

前記第２電極層１６の上部には密封部材２０が備わるが、前記密封部材２０は内部に吸湿剤が備えられたメタルキャップより備えられるか、または密封用樹脂材を塗布して内部への水分侵入を遮断する。前記密封部材はその他に基板をも用いて形成されうる。

前述したような本発明の望ましい第１実施例に係る平板表示装置は、自発光素子が電界発光素子であり、発光層１８２から発光される光が基板１２の方向に発光される背面発光型であるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、前面または両面発光型であるか、あるいは電界発光素子ではない自発光素子である場合にもそのまま適用されうる。

前記のような本発明の望ましい第１実施例においては、前記基板１２の第２面に集光レンズを有するレンズシート１９が形成されるが、これはＳｉＯ_２を主成分とするガラス材またはエポキシ系などのプラスチック材より形成しうる。エポキシ系のプラスチック材を使用する場合、前記基板１２の材料であるガラスと屈折率が類似するだけでなく、前記レンズシート１９を前記基板１２に付着する接着剤にもエポキシ系を使用するので界面での全反射を減らして光取出効率を高められる。

前述したような本発明の第１実施例に係る平板表示装置において、発光層１８２からレンズシートの前記放出光の光路方向の外側端部までの厚さＴ１２を調節するが、前述したように前記厚さＴ１２が薄いほど像の鮮明度が改善されて光取出効率が増加するので、これを薄くすることが望ましい。

前記厚さＴ１２は第１中間層１８４の厚さＴ１４、第１電極層１４の厚さＴ１６、基板１２の厚さＴ１８、レンズシート１９の外側端部までの厚さＴ１９を含む。この中、第１中間層１８４、第１電極層１４などの厚さは１μｍ以下であり、基板１２の厚さＴ１８が数百μｍで最も厚いので、基板１２の厚さＴ１８を調節することが重要である。

この時、基板１２の厚さＴ１８が薄いほど撓みが大きくてアラインに問題が発生する恐れがあるところ、後述するように基板１２をエッチングすることによって基板１２の厚さＴ１８を薄くしうる。

図４ないし図９は、本発明のように基板の厚さが薄い平板表示装置の製造方法を段階的に示す断面図である。

図４を参照すれば、相対的に厚く形成されて十分な構造的強度を有して、後述する画像表示部の画像形成時にパターンの歪曲を防止しうる上、下部基板２１、２２を準備する。前記段階において、前記上、下部基板２１、２２はエッチング可能なガラス材よりなるが、これに限定されず、化学的エッチングや物理的エッチングが可能であり、絶縁特性を有する材質よりなるものであれば、何れでも良い。

前述したように上、下部基板２１、２２が完了されれば、図５に示されたように相互対向する少なくとも一側面に画像表示部２４を形成する段階を行う。この画像表示部２４は相互所定間隔に離隔されて分割時に単一の画像表示装置を具現できるものであって、相互対向する上、下部基板２１、２２の相互対向面に分割されて形成されうる。

画像表示部２４が完了すれば図６に示されたように上、下部基板２１、２２をシーリングする第３段階を行う。前記第３段階の実行は前記上、下部基板２１、２２の対応する縁部に沿って第１シール材２６を塗布し、前記画像表示部２４の周囲にこれを区画する第２シール材２８を塗布する段階を行って前記上、下部基板２１、２２をアラインさせて接合させる。ここで、前記上、下部基板２１、２２の縁部に形成された第１シール材２６は上、下部基板の最外郭に塗布されて上、下部基板を接合させることによって、内部に位置する画像表示部２４をエッチング液から保護する。そして、エッチング液による上、下部基板２１、２２の側面のエッチングを防止するために、図７に示されたように第１シール材２６により接合された上、下部基板２１、２２の側面に保護膜２９を形成する段階をさらに行う。

前記のように上、下部基板２１、２２の接合が完了すれば、前記接合された上、下部基板２１、２２を所望の厚さにエッチングする段階を行う。ガラスよりなる前記上、下部基板２１、２２のエッチングは図８のような化学的エッチング方法または物理的エッチング方法により行われるが、化学的エッチングのためのエッチング液としてはフッ酸、または塩酸などが用いられる。前記上、下部基板の厚さを初期に異ならせてエッチング後の厚さを異なるように形成でき、１００μｍ以下にして超薄型化して製作することもできる。

一方、大画面の平板表示装置を製作する場合には、上、下部基板に１つの画像表示部を形成し、前述したような方法で上、下部基板をシーリングした後、エッチングして製作しても良い。

前述したように上、下部基板２１、２２のエッチングが完了すれば、図９に示されたように１つの画素表示部２４を含むように切断する段階を行う。この段階を行うに当って、上、下部基板２１、２２の切断はレーザービームによる熱衝撃を利用しうる。

前述したような電界発光表示装置の製造方法は、電界発光表示装置の工程条件をそのまま利用して基板に画像表示部を形成して上、下部基板２１、２２を接合した後、基板をエッチングして薄い画像表示装置を製作するようになるので、製造工程が簡単で、かつ基板への画像表示部の形成による不良を大幅に減らせる。

前述したような方法で基板を薄くしてレンズシートを付着すれば、発光層から集光レンズの放出光の光路方向の外側端部までの厚さが小なくとも約５０μｍである平板表示装置を収率の大きな低下なく作れるが、５０μｍ以下には現在の工程上製作し難い。一方、発光層から集光レンズの放出光の光路方向の外側端部までの厚さが約５００μｍである場合までも像が比較的鮮明に表示されるが、前記厚さが５００μｍ以上になる場合には光取出効率及び輝度がレンズシートを適用しない場合と特に差がなくなり、像が歪曲されるなど像の鮮明度が低下する。したがって、前記厚さは約５０μｍないし５００μｍにせねばならない。

前述したような条件下でレンズシートを装着して光取出効率及び特定方向での輝度を増進させつつも像の鮮明度低下を防止できるものである。

図１０及び図１１は、各々前面、両面発光型である電界発光素子を用いた平板表示装置を概略的に示す断面図であって、この場合も発光層から集光レンズの放出光の光路方向の外側端部までの厚さＴ１２、Ｔ２０を約５０μｍないし５００μｍにすれば、レンズシートを装着して光取出効率及び特定方向での輝度を増進させつつも像の鮮明度低下を防止しうる。

図１２は、本発明の望ましい第２実施例に係る自発光素子が電界発光素子であり、レンズシートと基板とが一体３２に形成された平板表示装置を概略的に示す断面図である。

レンズシートに直接透明電極を形成し、それを自発光素子の基板として用いるならば、レンズシートと基板とが一体化して部品数が減少して製造工程も簡単になる。この場合にも、発光層から集光レンズの放出光の光路方向の外側端部までの厚さＴ２２を約５０μｍないし５００μｍにすれば像の鮮明度低下を防止しうる。また、レンズシートとシーリング基板とが一体になった前面または両面発光型平板表示装置も可能である。

図１３は、本発明の望ましい第３実施例による自発光素子が前面発光型有機電界発光素子であり、レンズシート１９が発光層１８２とシーリング基板３９間に形成された平板表示装置の断面図を概略的に示すものである。

有機電界発光素子はＩＴＯからの酸素による発光層の劣化、発光層−界面間の反応による劣化など内的要因による劣化があると同時に、外部の水分、酸素、紫外線及び素子の製作条件など外的要因により容易に劣化が起こるという短所を有している。特に外部の酸素と水分は素子の寿命に致命的な影響を与えるので、有機電界発光素子のパッケージングが非常に重要である。このために有機電界発光素子の第２電極層１６上に多様な有機物と無機物とを蒸着した保護膜３６を備えられる。図１３は、この場合において、保護膜３６とシーリング基板３９間にレンズシート１９が装着されたことを示している。この場合、付着剤は有機保護膜用として使われているエポキシ、アクリル系の有機物質を使用する。

前記レンズシート１９は、発光層１８２からの光を集光するためのものであるために、該当集光レンズが、図１３に示されたような凸レンズの場合、媒介層３８の屈折率がレンズシート１９材料の屈折率より小さいように材料を選択しなければならない。もし、該当集光レンズが図１３と異なって凹レンズである場合には媒介層３８の屈折率がレンズシート材料の屈折率より大きいように材料を選択してから光が正面方向に集光される。

前記場合において発光層から集光レンズの放出光の光路方向の外側端部までの厚さＴ３２を約５０μｍないし５００μｍにすれば、光取出効率及び輝度の増加が実現され、かつ像の鮮明度低下を防止しうる。また図１３の前面発光型だけでなく、背面発光型の場合にも第１電極層と基板間にレンズシートを装着でき、両面発光型にも同一に適用されうる。

図１４は、本発明の望ましい第４実施例に係る自発光素子が前面発光型有機電界発光素子であり、レンズシート１９が発光層１８２とシーリング基板４９間に形成され、レンズシートの集光レンズがシーリング基板４９中に形成された平板表示装置を示す概略的な断面図である。この場合にはレンズシート１９により発光層１８２の光を集光させるために、該当集光レンズが、図１４に示されたような凸レンズである場合にシーリング基板４９の屈折率がレンズシート１９の材料の屈折率より小さくなるように材料を選択しなければならない。

前記場合において発光層から集光レンズの放出光の光路方向の外側端部までの厚さＴ４２を約５０μｍないし５００μｍにすれば光取出効率及び輝度の増加が実現され、かつ像の鮮明度低下を防止しうる。また図１４の前面発光型だけでなく、背面発光型の場合にも第１電極層と基板間にレンズシートを装着しつつレンズシートの集光レンズを基板中に形成させることができ、かつ両面発光型にも同一に適用しうる。

図１５は、本発明の望ましい第５実施例に係る、集光レンズ５２が自発光素子１と１対１に対応するように形成された平板表示装置を示す断面図である。ここで、１対１対応とは、１つの集光レンズ５２は１つの自発光素子１にだけ対応し、各集光レンズ５２の中心と各自発光素子１の中心が同一直線上にあることを意味する。

前述したように集光レンズ５２と自発光素子１とを１対１対応させることによって、集光レンズ５２により自発光素子１の光が集光される効率を高められる。

一方、本発明において集光レンズは、凸レンズ、凹レンズ及びプリズムなど光を集光させる集光性構造物であれば、何れでも使用できるが、特に凸レンズを使用する場合、凹レンズを使用する場合より光取出効率と輝度とが増加し、プリズムを使用する場合より像の鮮明度低下を防止しうる。

また、自発光素子として電界発光素子を用いる場合、電界発光素子は点光源でなく面光源であるために、複数の焦点を有する集光レンズを用いることが望ましい。複数の焦点を有する集光レンズを用いれば、１つの焦点を有する集光レンズを利用する場合より光取出効率及び正面での輝度が向上する。

図１６は、レンズシートを付着していない場合と付着した場合とにおいて、正面を中心に左右各５０゜の範囲内で輝度を測定した結果であって、輝度の単位はμｍ／ｍ^２である。比較例はレンズシートを付着していない場合であり、実施例は各々集光レンズの曲率半径が３０μｍ、４０μｍ、６０μｍである場合であって、３０μｍ、４０μｍである場合には各サブピクセル当り１つの集光レンズが対応するように付着したものであって、６０μｍの場合にはストリップ状に形成された集光レンズを付着したものである。

図１６に示されたようにレンズシートを付着した場合の輝度が、レンズシートを付着していない場合の輝度の約１．５倍に至るということが分かる。

図１７は、レンズシートを付着していない場合と付着した場合とにおいて、輝度が２５０μｍ／ｍ^２である場合の消費電力を測定した結果であって、消費電力の単位はｍＷである。図１７が示すようにレンズシートを付着した場合の消費電力がレンズシートを付着していない場合の消費電力の約０．６６倍に留まり、レンズシートを付着することによって消費電力の浪費を解消すると同時に自発光素子の長寿命化を図れることが分かる。

本発明は図面に示された実施例に基づいて説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならばこれより多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるという点を理解しうる。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は特許請求の範囲の技術的思想によって決まるべきである。

本発明の平板表示装置は、自発光素子からの光の取出効率を向上させて画像の鮮明度低下現象を改善したので、平板表示装置技術分野で好適に適用されうる。

１自発光素子
２、１２基板
１４第１電極層
１６第２電極層
１８中間層
１８２発光層
１８４第１中間層
１８６第２中間層
１９レンズシート
２０密封部材
３２一体化した基板とレンズシート
３６保護膜
３８媒介層
３９、４９シーリング基板
５２集光レンズ

Claims

上部基板及び下部基板を準備する段階と、
前記上部基板及び下部基板の相互対向する少なくとも一側面に、画素毎に備えられた複数の自発光素子を有する画像表示部を複数形成する段階と、
前記上部基板及び下部基板の相互対向する少なくとも一側面上において、それらの周縁部に沿って第１シール材を塗布する段階と、
前記上部基板及び下部基板の相互対向する少なくとも一側面上において、各々の前記画像表示部を区画する第２シール材を塗布する段階と、
前記上部基板及び下部基板を接合する段階と
接合された前記上部基板及び下部基板の側面に保護膜を形成する段階と、
前記上部基板及び下部基板をエッチングして薄くする段階と、
前記上部基板及び下部基板を画像表示部毎に切断する段階と、
前記上部基板及び下部基板の相互対向する面とは反対の外面のうち、少なくとも一側面上に、前記各自発光素子に対応し、前記自発光素子による放出光を所定の方向に向かわせる複数の集光レンズを形成する段階と、を備えており、
前記自発光素子は少なくとも発行層を備えているが、該発光層から前記集光レンズの前記放出光の光路方向の外側端部までの厚さが５０μｍ〜５００μｍであることを特徴とする平板表示装置の製造方法。
前記複数の集光レンズを形成する段階は、接着剤を用いてレンズシートを付着させる段階であることを特徴とする請求項１に記載の平板表示装置の製造方法。
前記複数の集光レンズを形成する段階は、基板に直接複数の集光レンズを形成する段階であることを特徴とする請求項１に記載の平板表示装置の製造方法。