JP2019046175A

JP2019046175A - 表示装置

Info

Publication number: JP2019046175A
Application number: JP2017168847A
Authority: JP
Inventors: 俊哲馬; Chunche Ma; 秋元　肇; Hajime Akimoto; 秋元　　肇
Original assignee: Japan Display Inc
Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2017-09-01
Filing date: 2017-09-01
Publication date: 2019-03-22
Also published as: US20190074339A1; US10593742B2

Abstract

【課題】光取り出し効率の向上を目的とする。【解決手段】本開示にかかる表示装置は、第１の基板と、前記第１の基板の上方に配置された発光素子と、前記第１の基板の上方において前記発光素子の側方に配置されたバンクと、前記発光素子の上方に配置され、平面視において前記発光素子と重なる第１の絶縁層と、前記バンクの上方に配置され、平面視において前記バンクと重なり、前記第１の絶縁層の屈折率よりも低い屈折率を有する第２の絶縁層と、前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層の上方に配置され、平面視において前記第２の絶縁層と重なる電極を有するタッチセンサとを含む。【選択図】図２

Description

本発明は、表示装置に関する。

下記特許文献１は、表示装置を含んだモジュールを有する電子機器であって、当該表示装置の上方にタッチセンサを備える構造を開示している。

このようなタッチセンサには、一般的にタッチセンサ用電極として、酸化インジウムスズが使用されるが、抵抗値が大きく、タッチセンサの大型化につれて電極間の電流伝達速度が遅くなってしまう。そのため、抵抗値が小さい金属薄膜を微細加工し、金属細線により電極を構成する、所謂メタルメッシュ電極の開発が期待されている。

特開２００５−２２２０９１号公報

上記従来の構成においては、光の取り出し効率が悪いことが問題となっていた。即ち、タッチセンサに設けられた電極が、発光素子から発せられた光を遮ってしまうため、光の取り出し効率が悪くなってしまっていた。

（１）本開示に係る表示装置は、第１の基板と、前記第１の基板の上方に配置された発光素子と、前記第１の基板の上方において前記発光素子の側方に配置されたバンクと、前記発光素子の上方に配置され、平面視において前記発光素子と重なる第１の絶縁層と、前記バンクの上方に配置され、平面視において前記バンクと重なり、前記第１の絶縁層の屈折率よりも低い屈折率を有する第２の絶縁層と、前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層の上方に配置され、平面視において前記第２の絶縁層と重なる電極を有するタッチセンサと、を含む。

（２）上記（１）における表示装置において、前記電極が、平面視において前記第１の絶縁層と重ならない構成としてもよい。

（３）上記（１）〜（２）における表示装置において、前記電極の幅が、前記第２の絶縁層の幅以下である構成としてもよい。

（４）上記（１）〜（３）における表示装置において、前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層は同一層内において形成された構成としてもよい。

（５）上記（４）における表示装置において、前記第１の絶縁層と前記発光素子との間、及び前記第２の絶縁層と前記バンクとの間には、第１の無機絶縁層が配置された構成としてもよい。

（６）上記（４）〜（５）における表示装置において、前記第１の絶縁層と前記タッチセンサとの間、及び前記第２の絶縁層と前記タッチセンサとの間には、第２の無機絶縁層が配置された構成としてもよい。

（７）上記（１）〜（６）における表示装置において、前記電極の断面形状は、略台形形状である構成としてもよい。

（８）上記（１）〜（７）における表示装置において、第１の絶縁層の屈折率と第２の絶縁層の屈折率との差が０．３より大きい構成としてもよい。

（９）上記（１）〜（８）における表示装置において、前記第２の絶縁層の比誘電率が３より小さい構成としてもよい。

（１０）上記（１）〜（９）における表示装置において、前記第１の絶縁層の屈折率が１．７５より大きい構成としてもよい。

図１は、本実施形態に係る表示装置の斜視図である。図２は、図１に示す表示装置のII−II線断面を一部省略して示す拡大図である。図３は、図１に示す表示装置のII−II線断面を一部省略して示す拡大図である。図４は、本実施形態に係る表示装置の電極、発光素子、第１の絶縁層、及び第２の絶縁層の配置関係を示す平面図である。図５は、本実施形態に係る表示装置の電極、発光素子、第１の絶縁層、及び第２の絶縁層の配置関係を示す平面図である。図６は、本実施形態に係る表示装置の電極、発光素子、第１の絶縁層、及び第２の絶縁層の配置関係を示す平面図である。図７は、本実施形態に係る表示装置の電極、発光素子、第１の絶縁層、及び第２の絶縁層の配置関係を示す平面図である。

以下、本実施形態について図面を参照して説明する。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形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

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。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様の機能を備えた要素には、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。

さらに、本発明の詳細な説明において、ある構成物と他の構成物の位置関係を規定する際、「上に」、「上方に」、「下に」、「下方に」とは、ある構成物の直上あるいは直下に位置する場合のみでなく、特に断りの無い限りは、間にさらに他の構成物を介在する場合を含むものとする。

図１は、本実施形態に係る表示装置１００の斜視図である。表示装置１００として、有機エレクトロルミネッセンス表示装置を例に挙げる。表示装置１００は、例えば、赤、緑及び青からなる複数色の単位画素（サブピクセル）を組み合わせて、フルカラーの画素を形成し、フルカラーの画像を表示するようになっている。表示装置１００は、複数の画素がマトリクス状に配置された表示領域ＤＡを有する。また、表示装置１００はタッチセンサ５４を有し、タッチセンサ５４は表示領域ＤＡを覆うように設けられる。表示装置１００は、第１の基板１０を有する。第１の基板１０には、画像を表示するための素子を駆動するための集積回路チップ１２が搭載され、外部との電気的接続のために図示しないフレキシブルプリント基板を接続してもよい。

図２は、図１に示す表示装置１００のII−II線断面を一部省略して示す拡大図である。第１の基板１０は、樹脂又はガラスからなり、ポリイミドやポリエチレンテレフタレート等の可撓性を有するフィルムであってもよい。第１の基板１０には、それ自体が含有する不純物に対するバリアとなるアンダーコート層１４が形成される。アンダーコート層１４は、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜等からなり、それらの積層構造であっても良い。アンダーコート層１４の上には半導体層１６が形成されている。半導体層１６の上には半導体層１６を覆うようにゲート絶縁膜２２が形成されている。ゲート絶縁膜２２の上にはゲート電極２４が形成され、ゲート電極２４を覆うよう層間絶縁膜２６が形成されている。ソース電極１８及びドレイン電極２０は、ゲート絶縁膜２２及び層間絶縁膜２６を貫通し、半導体層１６に電気的に接続されている。半導体層１６、ソース電極１８、ドレイン電極２０及びゲート電極２４によって薄膜トランジスタ２８が構成される。薄膜トランジスタ２８を覆うようにパッシベーション膜３０が設けられている。

パッシベーション膜３０の上には、平坦化層３２が設けられている。平坦化層３２の上には、複数の単位画素（サブピクセル）それぞれに対応するように構成された複数の画素電極３４が設けられている。本実施形態においては、この複数の画素電極３４が陰極（カソード）として構成されている。平坦化層３２は、少なくとも画素電極３４が設けられる面が平坦になるように形成される。平坦化層３２としては、感光性アクリル樹脂等の有機材料が多く用いられる。画素電極３４は、平坦化層３２及びパッシベーション膜３０を貫通するコンタクトホール３６によって、半導体層１６上のソース電極１８及びドレイン電極２０の一方に電気的に接続している。

平坦化層３２及び画素電極３４の上に、絶縁層３８が形成されている。絶縁層３８は、画素電極３４の周縁部に載置され、画素電極３４の一部（例えば中央部）を開口させるように形成されている。絶縁層３８によって、画素電極３４の一部を囲むバンクが形成される。

画素電極３４上に発光層４０が設けられている。発光層４０は、画素電極３４ごとに別々に分離して設けられ、その一部が絶縁層３８の上にも載置されるよう設けられている。本実施形態においては、各画素に対応する青色、赤色、緑色のいずれか１色を、複数の発光層４０のそれぞれが発光する構成としている。各画素に対応する色はこれに限られず、例えば、黄色、白色等が含まれてもよい。発光層４０は、例えば、蒸着により形成される。なお、発光層４０は、図１に示した表示領域ＤＡを覆う全面に、複数の画素に亘るように形成してもよい。つまり、発光層４０を絶縁層３８の上で連続するように形成してもよい。発光層４０を複数の画素に亘るように形成する場合は、全サブピクセルにおいて白色で発光し、図示しないカラーフィルタを通して所望の色波長部分を取り出す構成になる。この場合、発光層４０は溶媒分散による塗布により形成することが可能である。

発光層４０の上には、対向電極４２が設けられている。本実施形態において、対向電極４２は陽極（アノード）であり、複数の単位画素にまたがる共通電極として構成されている。対向電極４２は、バンクとなる絶縁層３８の上にも配置される。発光層４０並びに発光層４０を挟む画素電極３４及び対向電極４２を含む発光素子４４が構成される。複数の単位画素のそれぞれが発光素子４４を有する。発光層４０は、画素電極３４及び対向電極４２に挟まれ、両者間を流れる電流によって輝度が制御されて発光する。図２において、平面視で、画素電極３４、発光層４０及び対向電極４２が重なる部位が発光領域４５となる。バンクの設けられた領域は非発光領域となる。発光層４０と画素電極３４との間には、図示しない正孔輸送層及び正孔注入層の少なくとも一層を設けてもよい。発光層４０と対向電極４２との間には、図示しない電子輸送層及び電子注入層の少なくとも一層を設けてもよい。

発光素子４４は、対向電極４２に積層する封止層４６によって覆われることで封止されて水分から遮断される。封止層４６は、一層で構成されていてもよく、複数層からなる積層構造であってもよい。本実施形態において、封止層４６は、例えば、図２に示すように、窒化シリコン等からなる一対の第１の無機絶縁層４８、第２の無機絶縁層５０と、この第１の無機絶縁層４８、第２の無機絶縁層５０の間に設けられた、樹脂などの有機物からなる第１の絶縁層５１、第２の絶縁層５２を含む積層構造である。封止層４６は、図１に示した表示領域ＤＡを覆う。

ここで、第１の絶縁層５１と第２の絶縁層５２の配置関係について説明する。第１の絶縁層５１は、発光素子４４の上方に配置され、平面視において発光素子４４と重なるよう配置されている。第２の絶縁層５２は、発光素子４４の側方に配置されたバンク３８の上方に配置され、平面視においてバンク３８と重なるよう配置されている。本実施形態において、第１の絶縁層５１と第２の絶縁層５２とは同一層内に形成されているが、第２の絶縁層５２がバンク３８の上方に形成されている分、第１の絶縁層５１よりも厚みが薄くなっており、第２の絶縁層５２の側面が、第１の絶縁層５１の側面の一部と接している。

ここで、第１の絶縁層５１の屈折率よりも、第２の絶縁層５２の屈折率を低くしている。このような構成とすることにより、発光領域４５において発光素子４４から発せられた光の内、斜め方向に放射された光は、第１の絶縁層５１と第２の絶縁層５２との界面において反射されるため、バンク３８の上方からではなく、発光素子４４の上方から取り出される。

第２の絶縁層５２としては、例えばポリイミドや、ポリノルボルネン、ポリアリルエーテルなど、比誘電率が３より小さい材料を用いることが望ましい。第１の絶縁層５１としては、屈折率が１．７５より大きい、光透過性の有機化合物を用いることが望ましく、第１の絶縁層５１の屈折率と第２の絶縁層５２の屈折率との差が、０．３より大きいことが望ましい。発光素子４４から発せられた光の内、斜め方向に放射された光を、第１の絶縁層５１と第２の絶縁層５２との界面において反射させるためである。

このような第１の絶縁層５１と第２の絶縁層５２とを製造する方法としては、例えば、発光素子４４を形成した後に、第１の無機絶縁層４８の上面全体に第２の絶縁層５２をインクジェットプリンティングにより形成する。その後、平面視において発光素子４４と重なる領域のみ、ドライエッチング、あるいはウェットエッチングにより第２の絶縁層５２を除去する。その後、再度インクジェットプリンティングにより、第２の絶縁層５２よりも高い屈折率を有する第１の絶縁層５１を形成する。その後、ＣＶＤ法などを用いて、第２の無機絶縁層５０を形成する。

第１の絶縁層５１、第２の絶縁層５２の上方においては、タッチセンサ５４を配置している。タッチセンサ５４は、タッチセンサ基材９０と電極５６Ａ、５６Ｂを含んでおり、電極５６Ａ、５６Ｂの間にタッチセンサ基材９０が介在している。

タッチセンサ基材９０は、樹脂、ガラス、シリコン等、絶縁性を有し、且つ透光性が高い材料からなる。樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＥＶＡ、ポリアミド、ポリイミド、アクリル樹脂等を用いることができる。

電極５６Ａ、５６Ｂには、例えば金、銅、銀、ニッケル、アルミ、モリブデンの群より選ばれた金属又は合金からなる金属細線を用いることができ、そのような金属細線により網目構造が形成されて、電極５６Ａ、５６Ｂが構成されている。なお、タッチセンサ５４の検出方式としては、例えば静電容量方式を採用することができ、電極５６Ａ、５６Ｂを含む構成であれば、特に限定されない。

電極５６Ａ、５６Ｂは、平面視において第２の絶縁層５２と重なるように配置されている。なお、図３に示す例においては、電極５６Ａ、５６Ｂの幅が、第２の絶縁層５２の幅と同じとなる構成を示しているが、この電極５６Ａ、５６Ｂの幅が、第２の絶縁層５２の幅以下であればよい。即ち、電極５６Ａ、５６Ｂが、平面視において第１の絶縁層５１と重ならない構成としている。電極５６Ａと電極５６Ｂのいずれか一方のみがある構成でも良く、また、電極５６Ａ，５６Ｂが重なって配置されていなくても良い。

図４は、本実施形態に係る表示装置の、電極５６、発光素子４４、第１の絶縁層５１、及び第２の絶縁層５２の配置関係を示す平面図である。

図４に示す例においては、発光色がそれぞれ赤色、緑色、青色である３つの発光素子４４をセットにして一つの画素を構成する。平面視において、この３つの発光素子４４のそれぞれの発光領域４５と重なるように第１の絶縁層５１が形成されている。複数の画素間においては、図示されないバンクが形成されており、平面視において、バンクと重なるように第２の絶縁層５２が形成されている。更に、この第２の絶縁層５２と重なるように、電極５６が配置されている。電極５６は、各画素間において配置されており、電極５６に囲われた一つの矩形状の領域内に、一つの画素が配置される構成としている。

このような構成とすることにより、光取り出し効率を向上させることができる。即ち、上述した通り、第２の絶縁層５２の屈折率が第１の絶縁層５１の屈折率よりも低いため、発光素子４４から発せられた光の内、斜め方向に放射された光は、第１の絶縁層５１と第２の絶縁層５２との界面において反射される。そのため、電極５６が配置されているバンク３８の上方ではなく、電極５６が配置されていない発光素子４４の上方から光を取り出すことができる。その結果として、発光素子４４からの光路が電極５６により阻害されることを抑制し、光取り出し効率を向上させることができる。また、光視野角における色差の発生を抑制することができる。

更に、第２の絶縁層５２の屈折率と第１の絶縁層５１との屈折率との関係から、必然的に、第２の絶縁層５２の比誘電率は、第１の絶縁層５１の比誘電率よりも低くなっている。その結果として、電極５６と発光素子４４における対向電極４２との間において発生する寄生容量を小さくすることができる。

また、本実施形態においては、図２に示すように、電極５６の断面形状を、上底が下底よりも短い略台形形状としてもよい。このような形状とすることにより、第１の絶縁層５１の上面から斜め方向に出射した光が、電極５６の上底にて遮られる可能性をより低くすることができる。

なお、図３に示すように、第１の絶縁層５１の上面形状を、上方に凸となるよう湾曲させ、第１の絶縁層５１がマイクロレンズ構造を有する構成としてもよい。このような構成とすることにより、より高いアウトカップリング効率を得ることができ、光取り出し効率を更に向上させることができる。また、光視野角における色差の発生を抑制することができる。このようなマイクロレンズ構造は、上述したインクジェットプリンティング工程において形成することが可能である。

なお、図４に示した例においては、電極５６に囲われた一つの矩形状の領域内に、一つの画素が配置される構成を例に挙げて説明したが、図５に示すように、電極５６に囲われた一つの矩形状の領域内に、複数の画素が配置される構成としても構わない。各画素の構成領域においては第１の絶縁層５１が形成されており、各画素間においては、第２の絶縁層５２が形成されている。このような構成とすることにより、限られた面積内において多数の発光素子４４を配置することが可能となる。

また、発光素子４４の形状は長方形状に限られず、多角形上でもよく、図６、図７に示すように、円形状であっても構わない。

図６に示す例においては、二つの発光素子４４がセットとなっており、平面視においてこの一つのセットの形成領域に重なるように第１の絶縁層５１が形成されている。複数のセットの間においては、図示しないバンクが形成されており、平面視において、この複数のセット間に重なるように第２の絶縁層５２が配置されている。更に、この第２の絶縁層５２と重なるように、電極５６が配置されている。電極５６に囲われた一つの矩形状の領域内に、発光素子４４のセットが配置される構成としている。

また、図７に示す例においては、４つの発光素子４４がセットとなっており、平面視においてこの一つのセットの形成領域に重なるように第１の絶縁層５１が形成されている。複数のセットの間においては、図示しないバンクが形成されており、平面視において、この複数のセット間に重なるように第２の絶縁層５２が配置されている。更に、この第２の絶縁層５２と重なるように、電極５６が配置されている。図７に示す例においては、電極５６に囲われた一つの領域が平行四辺形をしており、この領域内に、発光素子４４のセットが配置される構成としている。

タッチセンサ５４の上面には、図２、３に示すように、第２の基板７０が貼り付けられている。第２の基板７０は、樹脂やガラスなど、可視光領域に対する透過率が高い材料からなり、例えば、カバーガラスや偏光板、保護フィルムなどを含んでもよく、第１の基板１０と同様に、可撓性を有するフィルムであってもよい。第２の基板７０の貼り付けには、図示しない粘着材を使用する。

なお、表示装置１００は、有機エレクトロルミネッセンス表示装置には限定されず、量子ドット発光素子（ＱＬＥＤ：Quantum‐Dot Light Emitting Diode）のような発光素子を各画素に備えた表示装置であってもよいし、液晶表示装置あってもよい。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。

１０第１の基板、１２集積回路チップ、１４アンダーコート層、１６半導体層、１８ソース電極、２０ドレイン電極、２２ゲート絶縁膜、２４ゲート電極、２６層間絶縁膜、２８薄膜トランジスタ、３０パッシベーション膜、３２平坦化層、３４画素電極、３６コンタクトホール、３８絶縁層、４０発光層、４２対向電極、４４発光素子、４５発光領域、４６封止層、４８第１の無機絶縁層、５０第２の無機絶縁層、５１第１の絶縁層、５２第２の絶縁層、５４タッチセンサ、５６電極、７０第２の基板、９０タッチセンサ基材、１００表示装置。

Claims

第１の基板と、
前記第１の基板の上方に配置された発光素子と、
前記第１の基板の上方において前記発光素子の側方に配置されたバンクと、
前記発光素子の上方に配置され、平面視において前記発光素子と重なる第１の絶縁層と、
前記バンクの上方に配置され、平面視において前記バンクと重なり、前記第１の絶縁層の屈折率よりも低い屈折率を有する第２の絶縁層と、
前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層の上方に配置され、平面視において前記第２の絶縁層と重なる電極を有するタッチセンサと、を含む、
表示装置。
前記電極が、平面視において前記第１の絶縁層と重ならない、
請求項１に記載の表示装置。
前記電極の幅が、前記第２の絶縁層の幅以下である、
請求項１又は２に記載の表示装置。
前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層は同一層内において形成された、
請求項１乃至３のいずれか一つに記載の表示装置。
前記第１の絶縁層と前記発光素子との間、及び前記第２の絶縁層と前記バンクとの間には、第１の無機絶縁層が配置された、
請求項４に記載の表示装置。
前記第１の絶縁層と前記タッチセンサとの間、及び前記第２の絶縁層と前記タッチセンサとの間には、第２の無機絶縁層が配置された、
請求項４又は５に記載の表示装置。
前記電極の断面形状は、略台形形状である、
請求項１乃至６のいずれか一つに記載の表示装置。
第１の絶縁層の屈折率と第２の絶縁層の屈折率との差が０．３より大きい、
請求項１乃至７のいずれか一つに記載の表示装置。
前記第２の絶縁層の比誘電率が３より小さい、
請求項１乃至８のいずれか一つに記載の表示装置。
前記第１の絶縁層の屈折率が１．７５より大きい、
請求項１乃至９のいずれか一つに記載の表示装置。