JP4819204B2 - レンズシート、表示パネル装置、および表示装置 - Google Patents

レンズシート、表示パネル装置、および表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス(Electro Luminescence:以下ELと記す)素子を有する表示パネル装置に備えられるレンズシートの構造に関する。
従来、有機EL素子等の発光素子を備える表示パネル装置において、発光素子の発光方向側に、レンズを有するレンズシートを設けることで、光の取り出し効率を向上させる技術がある。
図1は、従来のレンズシートの構造の一例を示す図である。
図1に示す従来のレンズシート500は、シート状のシート基材501と、シート基材501の表面から突出状に設けられたレンズ502とを備える。
また、レンズシート500は、有機EL素子等を含む発光部を有する基板の発光方向側に配置される。
このように、基板に対してレンズシート500を配置する場合、基板とレンズシート500との位置合わせを精度よく行う必要がある。
具体的には、図1において、複数の発光部それぞれの直上に、レンズ502が配置されるように、基板に対してレンズシート500を配置する必要がある。
そのため、従来のレンズシート500では、例えば、アライメントマーク503aおよびアライメントマーク503bを有する。アライメントマーク503aおよびアライメントマーク503bは、シート基材501の表面からレンズ502の突出方向と同じ方向に突出し、それぞれレンズシート500と基板との位置あわせの際の目印として機能する。
このような構造のレンズシート500と基板とを接合する際に、例えば、図1において、アライメントマーク503aの右端と、基板が有するアライメントマーク603aの右端とが一致するように、位置決めされる。
さらに、その位置決めの後に、例えば、図1においてアライメントマーク503bの右端と基板上のアライメントマーク603bの右端とが一致しているか否かの確認がなされる。
なお、これらの位置決めおよび位置確認は、例えば図1において上方から撮像された映像データを解析した結果を用いて行われる。
このような突出状のアライメントマークを有するレンズシートについての技術も開示されている(例えば、特許文献1参照)。
特開平11−352468号公報
ここで、表示パネル装置では、レンズシートを挟んで、発光素子が配置された基板とは反対側に、例えばガラス基板が配置される。この構造を上記従来のレンズシート500を用いて説明する。
図2は、従来のレンズシート500とガラス基板とが接着された状態を示す図である。
例えば、図2に示すように、樹脂を含む接着層を介してレンズシート500とガラス基板とが接着される。
このように、レンズシート500とガラス基板との接着のためにレンズシート500に樹脂を塗布した場合、レンズシート500のシート基材501の表面に気泡が発生する場合がある。
例えば、シート基材501とレンズ502との境界部分はなだらかではなく空気層を生じさせる程度の角度および領域を有する。そのため、樹脂の粘度の高さ等と相まって、この境界部分に樹脂が行き渡らず、気泡が生じる。
例えば、図2に示すように、シート基材501とレンズ502との境界部分に気泡が発生する。
このように、シート基材501の表面においてレンズ502に接して残存した気泡は、例えば予め設計時に決められたレンズ502の屈折率に悪影響を与え、結果として、レンズ502に本来的に期待される光の取り出し効率を低下させることになる。
また、アライメントマーク503aおよびアライメントマーク503bとシート基材501との境界部分にも気泡が発生し、その気泡がレンズ502に近い場合には、同じく、レンズ502の所期の取り出し効率を低下させる可能性がある。
そのため、従来、これら気泡の発生をいかに抑制するかという課題がある。
なお、アライメントマーク503aおよびアライメントマーク503bは、レンズシート500と基板との位置合わせの際の目印として機能するため、これらを削除することは現実的な対策ではない。
また、アライメントマーク503aおよびアライメントマーク503bは、上述のように、撮像データ等を用いた光学的な手法により認識されるのが一般的である。
しかしながら、アライメントマーク503aおよびアライメントマーク503bは、撮像される方向に突出状に設けられているため、光の乱反射などにより、像がぼやけ、明確な撮像データを得にくいという特性を有する。
つまり、従来では、レンズシート側のアライメントマークとして機能する部分の認識性が充分には高くないため、レンズシートと、発光素子が配置された基板との位置合わせの精度の向上が困難であるという課題がある。
以上説明したように、従来のレンズシートでは、気泡が発生し易く、また、基板等の他の部材と接合する際の位置合わせの精度の向上が困難である。
本発明は、上記従来の課題を考慮し、所期の光の取り出し効率を維持しつつ、かつ、他の部材との高精度の位置合わせが可能なレンズシート、当該レンズシートが用いられた表示パネル装置、および表示装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るレンズシートは、シート基材と、前記シート基材の表面から突出して形成されたレンズと、前記シート基材の前記レンズが設けられた領域の外周に沿って形成され、前記シート基材の表面から前記レンズの突出方向とは逆方向に窪んだ溝と、を備える。
本発明のレンズシートによれば、レンズが設けられた領域の外周に沿って溝が形成されている。そのため、レンズ表面に塗布された樹脂は、突出したレンズの表面に案内され、シート基材とレンズとの境界部分を経由して溝の内方に導かれる。そのため、少なくともレンズに接する気泡の発生は防止され、レンズは、本来的に期待される光の取り出し効率を発揮することができる。
また、溝は、レンズの突出方向とは逆方向に窪んでいる。そのため、レンズの存在する側から撮像された場合、その像が認識され易い。従って、この溝を、レンズシートと基板等の他の部材との位置合わせの際のレンズシート側のアライメントマークとして機能させることで、高精度な位置合わせが可能となる。
図1は、従来のレンズシートの構造の一例を示す図である。 図2は、従来のレンズシートとガラス基板とが接着された状態を示す図である。 図3は、本発明の実施の形態に係るレンズシートの構成概要を示す平面図である。 図4は、図3におけるレンズシートのA−A断面に相当する断面形状の概要を示す図である。 図5は、本発明の実施の形態における、レンズおよび溝のシート基材における位置関係を示す図である。 図6は、本発明の実施の形態における、レンズシートとガラス基板とが接着された状態を示す第一の断面図である。 図7は、本発明の実施の形態における、レンズシートとガラス基板とが接着された状態を示す第二の断面図である。 図8は、本発明の実施の形態における、レンズシート上に形成された接着層の断面の一例を示す図である。 図9は、本発明の実施の形態に係る表示パネル装置の断面概略図である。 図10は、本発明の実施の形態に係る表示パネル装置の製造プロセスの一例を示す図である。 図11は、本発明の実施の形態に係る表示パネル装置の製造プロセスの別の一例を示す図である。 図12は、本発明の実施の形態における、レンズシートと基板との位置合わせの概要を説明するための第一の図である。 図13は、本発明の実施の形態における、レンズシートと基板との位置合わせの概要を説明するための第二の図である。 図14は、本発明の実施の形態における溝の断面形状の一例を示す図である。 図15は、溝を形成する壁面と、レンズの表面との間に不連続部がある場合のレンズシートの断面の一例を示す図である。 図16は、本発明の実施の形態に係る表示装置の外観図である。
本発明の一態様に係るレンズシートは、シート基材と、前記シート基材の表面から突出して形成されたレンズと、前記シート基材の前記レンズが設けられた領域の外周に沿って形成され、前記シート基材の表面から前記レンズの突出方向とは逆方向に窪んだ溝と、を備える。
本態様のレンズシートを用いて、例えば表示パネル装置を製造する場合、その製造プロセスにおいて、当該レンズシートのレンズが設けられた側に、例えばガラス基板を接着するための樹脂が塗布される。その結果、レンズシートとガラス基板との間に接着層が形成される。
その際、従来のレンズシートであれば、レンズシートの基材とレンズとの境界部分に樹脂が行き渡らず、気泡が生じる。そのため従来では、この気泡の存在により、予め設計時に決められたレンズの屈折率が変わってしまい、レンズの光の取り出し効率が悪くなるという問題がある。
しかしながら、本態様のレンズシートであれば、レンズ表面に塗布された樹脂は、突出したレンズの表面に案内され、シート基材とレンズとの境界部分を経由して、順次、レンズの設けられた領域の外周に沿って形成された溝の内方に導かれる。
そのため、従来であれば気泡が発生し易かったシート基材とレンズとの境界部分における気泡の発生は防止される。その結果、予め設計時に決められたレンズの屈折率が気泡によって変化することがなく、レンズは、本来的に期待される光の取り出し効率を発揮することができる。
また、溝は、レンズの突出方向とは逆方向に窪んでいる。そのため、例えば、表示パネル装置の製造プロセスにおいて、レンズシートと、発光素子を有する基板との位置合わせを行う際に、レンズの存在する側から明瞭に当該溝を光学的に認識することができる。
従って、この溝を、この位置合わせの際のレンズシート側のアライメントマークとして機能させることで、高精度な位置合わせが可能となる。
また、本発明の一態様に係るレンズシートにおいて、前記溝の長手方向に垂直な断面は、頂角が90度である二等辺三角形状である。
本態様によれば、溝の断面形状が上記のような二等辺三角形状であることにより、外部からの入射光は二等辺三角形状の一方の傾斜面において反射し、この反射された光は他方の傾斜面に反射する。その結果、当該入射光をその入射元の方向へ戻すことができる。
すなわち、本態様のレンズシートでは、溝に入射された光をその入射元の方向に全反射させることができる。そのため、溝を撮像するカメラ等の方向に非常に明るい光を射出することができる。その結果、当該溝を、他の部材との位置合わせのためのレンズシート側のアライメントマークとして機能させた場合、そのアライメントマークの光学的な認識を容易にでき、レンズシートと他の部材との位置合わせの精度を向上させることが出来る。
また、本発明の一態様に係るレンズシートにおいて、前記溝は、前記レンズの表面と、前記溝を形成する壁面とが連続するように、前記シート基材に形成されている。
本態様のレンズシートでは、レンズの表面と、溝を形成する壁面とが連続している。つまり、本態様のレンズシートは、シート基材とレンズとの境界部分における樹脂の流れに対する阻害性が大きく低減された形状を有する。
そのため、樹脂は、レンズの表面に沿って案内され、レンズの表面の傾斜を利用してスムーズに溝の内部に落ち込む。これにより、シート基材とレンズとの境界部分における気泡の発生防止効果がより向上される。
また、本発明の一態様に係るレンズシートにおいて、前記溝は、前記溝を形成する壁面の、前記シート基材の表面側の端縁部と、前記レンズが設けられた領域の端部との距離が所定の距離以下になる位置に形成されている。
本態様における溝は、レンズが設けられた領域の端部から所定範囲内に形成される。つまり、例えばレンズの表面と溝の壁面とが連続していないために不連続部が存在する場合であっても、溝が、レンズが設けられた領域の端部から所定範囲内に形成されていれば、樹脂は、レンズの表面に沿って案内されて、下方に進む勢いを利用して溝の内方に落ち込むことができる。その結果、シート基材とレンズとの境界部分に気泡が発生するのが防止される。
また、本発明の一態様に係るレンズシートにおいて、前記シート基材は前記レンズと同一の材料で形成されている。
本態様によると、シート基材はレンズと同一の材料で形成される。これにより、シート基材は透光性を有する。そのため、他の部材との位置合わせの際に用いる入射光は、その多くが溝を形成する壁面で反射し、溝以外の部分ではその多くがシート基材を透過する。
そのため、シート基材において、溝と他の部分とでは入射光の透過する量が異なり、溝と他の部分とを鮮明に識別することができる。その結果、レンズシート側のアライメントマークとしての溝の光学的な認識が容易になり、レンズシートと他の部材との位置合わせの精度を向上させることが出来る。
また、本発明の一態様に係るレンズシートにおいて、前記レンズは、その断面形状が所定の曲率を有する楕円弧形状である。
また、本発明の一態様に係る表示パネル装置は、基板と、前記基板の上方に形成された第1電極と、透明電極である第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に介在する有機発光層とを含む有機EL部と、前記有機発光層から照射される光を透過する第2電極の外側であって前記照射される光の照射方向に配置されたシート基材及び前記シート基材の表面から突出して形成されたレンズを有するレンズシートと、を備え、前記基板または前記有機EL部は、前記基板と前記レンズシートとの位置合わせをするアライメントマークを有し、前記レンズシートは、前記シート基材の前記レンズが設けられた領域の外周に沿って形成され、前記シート基材の表面から前記レンズの突出方向とは逆方向に窪んだ溝を有し、前記レンズシートの溝は、前記アライメントマークとの位置合わせに用いられる。
本態様の表示パネル装置によれば、レンズシートは、シート基材表面のレンズが設けられた領域の外周に沿って形成され、レンズの突出方向とは逆方向に窪んだ溝を備える。これにより、溝は、その窪みにより、基板側のアライメントマークとの位置合わせに用いるアライメントマークとして機能することができる。
また、本態様の表示パネル装置の製造プロセスにおいて、レンズシートのレンズの存在する側に他の基板を接着するために当該側に樹脂が塗布される。その際、従来であれば、シート基材とレンズとの境界部分に樹脂が行き渡らずに気泡が生ずる。従来では、この気泡の存在により、予め設計時に決められたレンズの屈折率が変わってしまい、レンズの光の取り出し効率が悪くなるという問題がある。
しかしながら、本態様によると、樹脂はレンズの表面に沿って案内され、レンズが設けられた領域の外周に沿って形成された溝に入り込む。つまり、シート基材とレンズとの境界部分にも樹脂が行き渡り、気泡の発生が防止される。
すなわち、本態様におけるレンズシートの溝は、アライメントマークとしての機能と、レンズの表面に沿って案内された樹脂をシート基材とレンズとの境界部分に行き渡らせるガイド面としての機能とを兼ね備えている。
従って、本態様の表示パネル装置では、レンズシートと、有機発光層等が形成された基板とは高精度で位置合わせがなされており、かつ、レンズシートによる、所期のレンズの光の取り出し効率は維持されている。
また、本発明の一態様に係る表示パネル装置は、前記レンズシートの上面にわたって形成され、前記レンズにより形成された凹凸を平坦化して前記レンズと他の部材とを接着するための樹脂を含む接着層を備え、前記溝は、前記レンズが設けられた領域の外周に沿って前記樹脂を収容する。
本態様によると、レンズシートと基板との接着のために樹脂が用いられる。そのため、例えばシート基材とレンズとの境界部分に気泡が発生することも考えられる。しかしながら、本態様では、樹脂はレンズが設けられた領域の近傍において溝に収容される。
そのため、このように樹脂が溝に収容される際に当該境界部分にも樹脂が行き渡り、言い換えると当該境界部分に樹脂が密接し、この部分における気泡の発生が防止される。
その結果、レンズの屈折率が気泡により変化することが防止され、所期の光の取り出し効率は維持される。
また、シート基材とレンズとの境界部分に樹脂を案内するために、別のガイド部材を設けるのではなく、アライメントマークとして機能する溝であって、レンズが設けられた領域の外周に沿って形成された溝を利用する。これにより、例えば、表示パネル装置において、基板の上に積層される膜厚を厚くすることなく、当該境界部分を樹脂で充填できる。そのため、膜厚が厚くなるのを押さえつつ、レンズの特性が変わるのを防止して効率よく光を取り出すことが可能となる。
また、本発明の一態様に係る表示パネル装置において、前記溝は、前記レンズの表面に沿って案内された前記樹脂を収容することで、前記シート基材と前記レンズとの境界部分に前記樹脂を行き渡らせる。
本態様によると、溝は、レンズの表面に沿って案内された樹脂を収容することで、シート基材とレンズとの境界部分に樹脂を行き渡らせる。つまり、樹脂は、溝に流れ込む力を利用してレンズの表面に沿って案内され、シート基材とレンズとの境界部分を隙間なく充填する。そのため、当該境界部分に気泡が生じるのが防止される。その結果、レンズの屈折率が気泡により変化することが防止され、効率よく光を取り出すことが出来る。
また、本発明の一態様に係る表示パネル装置において、前記シート基材の屈折率は、前記接着層の屈折率よりも高い。
本態様によると、シート基材の屈折率が接着層の屈折率よりも高いため、レンズから接着層に透過する光のうち、レンズと接着層との境界面で全反射する光量を抑制でき、有機発光層から照射される光を最大限取り出すことが可能になる。その結果、レンズは有機発光層から照射される光を最適に取り出すことができる。
また、本発明の一態様に係る表示パネル装置において、前記レンズは、その上面視が長尺状であって、その長手方向に直交する断面が所定の曲率を有する楕円弧形状であり、かつ、前記レンズの底面の短径に対する前記レンズの底面から頂点までの高さの比が0.8以上であって1.2以下である。
本態様におけるレンズは、上記範囲を満たす形状であることにより、他の形状と比較して、有機発光層から射出される光がレンズの境界面で全反射するのが抑制され、当該光を接着層の側へ偏向させることができる。そのため、有機発光層から照射される光を効率的に取り出すことが可能となり、他の形状と比較して光の取り出し量を増加させることができる。
また、本発明の一態様に係る表示パネル装置において、前記有機EL部はさらに、前記第2電極の上方に封止層を有し、前記アライメントマークは、前記封止層上に形成されている。
また、本発明の一態様に係る表示パネル装置において、前記アライメントマークは、前記基板の上面に形成されている。
すなわち、基板とレンズシートとの位置合わせを行うための、基板側のアライメントマークは、光学的に認識可能であれば、基板上に形成または配置されたいずれかの要素に形成されていてもよく、基板そのものに形成されていてもよい。
また、本発明の一態様に係る表示パネル装置において、前記有機EL部はさらに、前記有機発光層と前記第1電極との間に形成された正孔注入層を含む。
また、本発明の一態様に係る表示装置は、上述のいずれかの態様の表示パネル装置を備え、前記表示パネル装置は、前記有機EL部を複数有し、複数の前記有機EL部は、前記基板上にマトリクス状に配置されている。
本態様の表示装置は、例えば、テレビとして実現され、鮮明な映像を視聴者に提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
まず、図3〜図8を用いて、本発明の実施の形態に係るレンズシート100について説明する。
図3は、本発明の実施の形態に係るレンズシート100の構成概要を示す平面図である。
図4は、図3におけるレンズシート100のA−A断面に相当する断面形状の概要を示す図である。
本発明の実施の形態に係るレンズシート100は、背面方向(レンズ102のない方向)に配置される複数の発光素子からの光を効率よく取り出すためのシートである。
図3および図4に示すように、レンズシート100は、シート状の基材であるシート基材101と、レンズ102と、溝103aおよび溝103bとを備える。
レンズ102は、シート基材101の表面から突出して形成されている。溝103bは、シート基材101のレンズ102が設けられた領域の外周に沿って形成されている。また、溝103aは、シート基材101の外周に沿って矩形状に形成されている。
溝103aおよび溝103bは、ともに、シート基材101の表面上における気泡の発生を防止する構成要素としても機能する。
また、溝103aおよび溝103bは、さらに、レンズシート100と、後述する基板との位置合わせに用いられる、レンズシート100側のアライメントマークとして機能する。
また、レンズ102は、図3に示すように全体としてY軸方向に長尺状である。つまり、レンズ102は、その上面視(Z軸方向を上下方向とした場合の上面視)が長尺状である。また、図4に示すように、レンズ102のXZ平面に平行な断面の上部は、X軸方向の中央部分が最も高い曲線で構成されている。
具体的には、本実施の形態では、レンズ102の長手方向に直交する断面(図4におけるXZ平面に平行な断面)は、図5に示すように、所定の曲率を有する楕円弧形状である。なお、「楕円弧」とは、「円弧」を含む用語である。
レンズシート100では、このようなレンズ102がX軸方向に複数並べられており、それぞれの両側に溝103bが形成されている。
なお、X軸方向、Y軸方向、およびZ軸方向は、例えば、以下の対応関係で規定される。X軸方向は、レンズシート100が例えばテレビに内蔵された表示パネル装置に備えられた場合の横方向(左右の方向)に対応し、Y軸方向は縦方向に対応し、Z軸方向は、前後方向に対応する。
また、図3および図4等の各図は、実施の形態に係るレンズシート100を構成する要素の位置関係および構造を説明するための図であり、これら図における各要素の数および各要素における各方向の寸法比は、実際のものとは必ずしも一致するものではない。
図5は、本発明の実施の形態における、レンズ102および溝103bのシート基材101における位置関係を示す図である。
図5に示すように、レンズ102はシート基材101の表面から突出して形成され、溝103bは、シート基材101の表面から、レンズ102の突出方向とは逆方向に窪んだ形状に形成されている。
なお、本実施の形態において、レンズシート100は、例えばアクリル樹脂をモールド加工することにより得られており、シート基材101とレンズ102とは一体である。つまり、シート基材101とレンズ102とは同一の材料で形成されている。また、シート基材101の表面から突出した部分がレンズ102として機能するという表現も可能である。
また、レンズ102の底面の短径(図5におけるR)に対するレンズ102の底面から頂点までの高さ(図5におけるH)の比は、0.8以上であり1.2以下である。つまり、R:H=1:0.8から1:1.2である。
具体的な寸法としては、例えば、高さHが40マイクロメートル(μm)程度であり、短径Rが、40μm程度である。
なお、レンズ102は、図3に示すようにY軸方向に長尺状である。つまり、レンズ102の底面もY軸方向に長尺状である。そのため、本実施の形態では、レンズ102のX軸方向の中央に位置する頂点を通りレンズ102の底面に垂直な線分と当該底面との交点から、レンズ102のX軸方向の端までの距離(つまり図5におけるR)を短径と呼ぶ。すなわち、本実施の形態において、当該短径は、レンズ102のX軸方向の幅の半分の長さである。
本実施の形態におけるレンズ102は、高さHと短径Rとの比が上記範囲を満たす形状であることにより、他の形状と比較して、有機発光層204から射出される光がレンズ102の境界面で全反射するのが抑制され、当該光を接着層270の側へ偏向させることができる。そのため、有機発光層204から照射される光を効率的に取り出すことが可能となり、他の形状と比較して光の取り出し量を増加させることができる。
また、溝103bの幅(図5におけるWg)は、例えば3μm程度であり、シート基材101の厚み(図5におけるT)は、例えば50μm程度である。
また、図5に示すように、本実施の形態において、溝103bは、レンズ102の表面と、溝103bを形成する壁面とが連続するように、シート基材101に形成されている。
以上説明した構造を有するレンズシート100は、表示パネル装置等に組み入れられる場合、レンズ102側に例えばガラス基板が接着される。
図6は、本発明の実施の形態における、レンズシート100とガラス基板280とが接着された状態を示す第一の断面図である。
図7は、本発明の実施の形態における、レンズシート100とガラス基板280とが接着された状態を示す第二の断面図である。
なお、図6は、図3におけるA−A断面に対応し、図7は、図3におけるB−B断面に対応する。
レンズシート100は、ガラス基板280と接着される場合、例えばレンズシート100のレンズ102がある面に樹脂が塗布され、その上にガラス基板280が載置される。つまり、レンズシート100とガラス基板280との間に接着層270が形成される。
従来では、レンズシートに接着層を形成した場合、図2を用いて説明したように、レンズシート上に気泡が発生する可能性がある。しかしながら、本実施の形態のレンズシート100は、その特徴ある構造により、少なくともレンズ102の屈曲率に影響を与える位置での気泡の発生を防止することができる。
図8は、本発明の実施の形態における、レンズシート100上に形成された接着層270の断面の一例を示す図である。
図3および図8等に示されるように、溝103bは、シート基材101のレンズ102が設けられた領域の外周に沿って形成されており、かつ、シート基材101の表面からレンズ102の突出方向とは逆方向に窪んでいる。
そのため、レンズ102の表面に塗布された樹脂は、突出したレンズ102の表面に沿って案内され、シート基材101とレンズ102との境界部分(図8におけるAの部分)を経由し、順次、溝103bの内方に導かれる。
従って、従来では気泡が発生し易かった境界部分Aにおける気泡の発生は防止される。
その結果、予め設計時に決められたレンズ102の屈曲率が気泡によって変化することがなく、レンズ102は、本来的に期待される光の取り出し効率を発揮することができる。
なお、例えば溝103bの底部(図8におけるBの部分)に気泡が発生することが考えられるが、仮に、底部Bに気泡が発生したとしても、その気泡は、シート基材101の表面より下(レンズ102の突出方向とは逆方向)に位置することになる。そのため、シート基材101の表面より上に位置するレンズ102の屈曲率に悪影響を与えることはない。
また、本実施の形態においては、図8に示すように、溝103bを形成する壁面と、レンズ102の表面とが連続している。
そのため、樹脂は、よりスムーズにシート基材101の表面から溝103bの内方に収容される。つまり、境界部分Aへより確実に樹脂を行き渡らせることができる。従って、このように溝103bを形成する壁面と、レンズ102の表面とを連続させることにより、境界部分Aにおける気泡の発生を防止する効果が向上する。
このように、本発明の実施の形態に係るレンズシート100では、シート基材101のレンズ102が設けられた領域の外周に沿って溝103bが形成されている。この溝103bは、シート基材101の表面から、レンズ102の突出方向とは逆方向に窪んでいる。
レンズシート100はこのような構造上の特徴により、上述のように、シート基材101とレンズ102との境界部分における気泡の発生が防止され、結果として、レンズ102は、所期の光の取り出し効率を発揮することできる。
なお、溝103a(図3および図4参照)も、シート基材101の表面から、レンズ102の突出方向とは逆方向に窪んでいる。そのため、溝103aも、シート基材101の表面上における気泡の発生を防止する機能を有する。
つまり、溝103aとレンズ102が設けられた領域とが近接している場合、レンズ102の溝103aに近い部分での気泡の発生が抑制される。
ここで、これら溝103aおよび溝103bは、上述のように、気泡の発生を防止する構成要素として機能するだけでなく、例えば表示パネル装置の製造プロセスにおいてレンズシート100と基板との位置合わせに利用される、レンズシート100側のアライメントマークとしても機能する。
以下、図9〜図14を用いて、本発明の実施の形態に係る表示パネル装置300について説明する。
図9は、本発明の実施の形態に係る表示パネル装置300の断面の一例を示す概略図である。
なお、図9は、実施の形態に係る表示パネル装置300の断面構成を説明するための概略図である。そのため、図9における各要素の絶対的な位置および各要素における各方向の寸法比などは、実際のものとは必ずしも一致するものではない。
図9に記載された表示パネル装置300は、陽極、陰極及びこれら両極で挟まれた有機発光層を有する有機EL部を備えた有機機能デバイスである。
具体的には、表示パネル装置300は、駆動用の薄膜トランジスタ(TFT)などを含むTFT基板210と、有機EL部200と、レンズシート100とを備える装置である。
図9に示すように、表示パネル装置300は、TFT基板210、後述する透明電極201に電圧を供給する配線212、画素領域を規制する規制層211、APC(Ag、Pd、Cu合金)からなる反射電極207、ITO(Indium、Tin、Oxide)からなる下部透明電極206、酸化タングステンからなる正孔注入層205、感光性樹脂からなるラインバンク203、電界発光可能な有機材料を含む有機発光層204、電子輸送層202、ITOからなる透明電極201、封止層250、樹脂層260、レンズシート100、接着層270およびガラス基板280を備える。
また、レンズシート100は、上述した各要素を有している。具体的には、レンズシート100は、有機発光層204から照射される光を透過する透明電極201の外側であって当該照射される光の照射方向に配置されたシート基材101と、シート基材101の、TFT基板210とは反対側の面である表面から突出して形成されたレンズ102と、シート基材101のレンズ102が設けられた領域の外周に沿って形成され、シート基材101の表面からレンズ102の突出方向とは逆方向に窪んだ溝であって、アライメントマーク220との位置合わせに用いられる溝103bを有している。
なお、反射電極207は、本発明の表示パネル装置における第1電極の一例であり、透明電極201は、本発明の表示パネル装置における第2電極の一例である。
また、少なくとも、反射電極207、透明電極201および有機発光層204を含む構成を有機EL部200と称する。
なお、これら3つの要素のみならず、図9に示す、封止層250までの、TFT基板210上に形成または配置された複数の要素を含む構成を有機EL部200と称することもできる。
また、TFT基板210または有機EL部200は、アライメントマーク220を有する。具体的には、本実施の形態ではTFT基板210の上方に形成されている封止層250の上面にアライメントマーク220が付されている。
なお、ガラス基板280の上方から、アライメントマーク220が光学的に認識可能であれば、封止層250上面からTFT基板210上面までのどの位置にアライメントマーク220が存在していてもよい。例えばTFT基板210の上面に、直接、アライメントマーク220が付されていてもよい。
このアライメントマーク220は、レンズシート100の溝103bとの位置合わせに用いられる。例えば、図9において、溝103bの右端と、アライメントマーク220の右端とが一致している状態であれば、TFT基板210と、レンズシート100とが正しく位置合わせされた状態である。
つまり、この場合、レンズ102が、当該レンズ102に対応する有機発光層204の直上の正規の位置に配置された状態である。
なお、アライメントマーク220を明確に図示するために、図9においては、アライメントマーク220として所定の厚みを有する断面が描かれている。しかし、アライメントマーク220は、上述のように、上方から光学的に認識可能であればよく、例えば、封止層250上に付されたラインによって実現される。
有機発光層204は、赤色発光する層、緑色発光する層及び青色発光する層のいずれかである。例えば、下層としてα−NPD(Bis[N−(1−naphthyl)−N−phenyl]benzidine)が60nm、上層としてAlq3(tris−(8−hydroxyquinoline)aluminum)が70nm積層された構造である。
なお、図9では、1つの有機EL部200を示しているが、TFT基板210には、有機EL部200が複数マトリクス状に配置されている。このように、上方に複数の有機EL部200がマトリクス状に配置されたTFT基板210と、レンズシート100との位置合わせについては、図12および図13を用いて後述する。
また、接着層270は、レンズシート100の上面にわたって形成され、レンズ102により形成された凹凸を平坦化してレンズ102とガラス基板280とを接着するための樹脂を含んでいる。このとき、上述のように、レンズ102の表面に塗布された樹脂は、突出したレンズ102の表面に沿って案内され、シート基材101とレンズ102との境界部分(図8におけるAの部分)に行き渡る。従って、従来では気泡が発生し易かった境界部分Aにおける気泡の発生は防止され、予め設計時に決められたレンズ102の屈曲率が気泡によって変化することがなく、レンズ102は、本来的に期待される光の取り出し効率を発揮することができる。
ここで、本実施の形態において、シート基材101の屈折率は、接着層270の屈折率よりも高い。これにより、レンズ102から接着層270に透過する光のうち、レンズ102と接着層270との境界面で全反射する光量を抑制でき、有機発光層204から照射される光を最大限取り出すことが可能になる。
その結果、レンズ102は有機発光層204から照射される光を最適に取り出すことができる。
図9に示すように構成された表示パネル装置300は、例えば図10または図11に示すプロセスで製造される。
図10は、本発明の実施の形態に係る表示パネル装置300の製造プロセスの一例を示す図である。
図10に示すように、TFT基板210上に、有機発光層204を有する有機EL部200を含み、封止層250までが形成される。また、これとは別に、レンズシート100とガラス基板280とが接着層270を介して接着される。
さらに、封止層250までの各要素が形成されたTFT基板210と、レンズシート100からガラス基板280までの構成が、樹脂層260を介して接合される。
この最後の接合の際に、レンズシート100側のアライメントマークである溝103bと、TFT基板210側のアライメントマーク220とがX軸方向で一致するように接合される。または、当該接合の後に、溝103bとアライメントマーク220とがX軸方向で一致しているか否かの確認がなされる。
図11は、本発明の実施の形態に係る表示パネル装置300の製造プロセスの別の一例を示す図である。
図11に示すように、TFT基板210上に、封止層250までが積層される。その上に樹脂が塗布され、レンズシート100からガラス基板280までが積み上げられる。つまり、TFT基板210上に、各構成要素が下から順に積み上げられることで、表示パネル装置300が製造される。
この製造プロセスにおいて、封止層250の上に樹脂が塗布され、レンズシート100と、封止層250までの各要素が形成されたTFT基板210とが接合される際に、溝103bと、アライメントマーク220とがX軸方向で一致するように接合される。または、当該接合の後に、溝103bとアライメントマーク220とがX軸方向で一致しているか否かの確認がなされる。
以上、図10または図11に示すようなプロセスを経て表示パネル装置300は製造され、その過程において、レンズシート100とTFT基板210との位置合わせがなされる。言い換えると、レンズ102と、有機発光層204との位置合わせがなされる。
なお、図10および図11では、X軸方向の位置合わせについてのみ説明したが、Y軸方向も同様に位置合わせがなされる。
図12は、本発明の実施の形態における、レンズシート100とTFT基板210との位置合わせの概要を説明するための第一の図である。
図12に示すように、レンズシート100の4つの角部には、直角に屈曲した溝103aが形成されている。
また、TFT基板210には、レンズシート100の4つの角部に対応する位置に、直角に屈曲した形状のアライメントマーク220が配置されている。なお、図12に示す直角に屈曲したアライメントマーク220は、TFT基板210上に形成された要素に付されていてもよく、TFT基板210に直接付されていてもよい。
例えば、これら4つのアライメントマーク220と、レンズシート100の4つの角部の溝103aとが、図12に示すように重なるように、TFT基板210に対するレンズシート100の位置が決定される。
これにより、原則として、TFT基板210とレンズシート100とのX軸方向およびY軸方向の位置合わせが完了する。さらに、その状態で、TFT基板210とレンズシート100とが接合される。
その後、レンズシート100が有する複数のレンズ102のいずれかの側方に形成された溝103bと、当該溝103bに対応するアライメントマーク220とがX軸方向で一致しているか(規定どおり重なっているか)が確認される。
図13は、本発明の実施の形態における、レンズシート100とTFT基板210との位置合わせの概要を説明するための第二の図である。
図13には、レンズシート100およびTFT基板210の角部の部分拡大図が示されている。
図13に示すように、レンズシート100が有する複数のレンズ102のそれぞれの両側に溝103bが形成されている。また、TFT基板210には、複数の、有機発光層204を含む有機EL部200がマトリクス状に配置されている。
なお、Y軸方向の同一列に属する複数の有機発光層204は、同色を発光する層である。例えば、図13において左から、赤色発光する層の列、緑色発光する層の列、および青色発光する層の列の順に並べられており、このパターンが右端まで繰り返されている。
なお、有機発光層204のY軸方向の1列を、以下、「画素列」という。
ここで、赤色発光、青色発光、および緑色発光の画素列を一つの単位とすると、例えば、図13に示すように、一つの単位おきに、それぞれの画素列の左右にアライメントマーク220が配置されている。
これら画素列の側方のアライメントマーク220はそれぞれ、図13に示すように、レンズシート100に形成された溝103bと対応付けられている。
そのため、例えば、図12の説明で述べたように、レンズシート100の角部の溝103aと、TFT基板210の角部のアライメントマーク220とを基準に位置合わせがされた場合、その後に、少なく1つの画素列の左側または右側のアライメントマーク220と、当該アライメントマーク220に対応する溝103bとの一致を確認することで、レンズシート100とTFT基板210とが精度よく位置合わせされているか否かが最終的に確認される。
または、レンズ102の側方の一つの溝103bと、当該溝103bに対応するアライメントマーク220との位置合わせを先に行い、精度よく位置合わせされているか否かの最終的な確認を、レンズシート100の4つの角部の溝103aと、TFT基板210の4つの角部のアライメントマーク220との重なりを確認することで行われる。
このように、レンズシート100と、上方に有機EL部200等が形成されたTFT基板210との位置合わせが行われる際に、レンズシート100側のアライメントマークとして、溝103aおよび溝103bが利用される。
これら溝103aおよび溝103bは、光学的な認識のための撮像をする側(例えばカメラの側)に対して、従来のように突出しているのではなく、逆方向に窪んでいる。
そのため、従来の突出状のアライメントマークとは異なり、溝103aおよび溝103bの像のぼやけ等が抑制され、これらの像は認識され易い。
具体的には、本実施の形態においては、上述のように、シート基材101とレンズ102とは同一の材料(例えば、アクリル樹脂)で形成されている。
つまり、シート基材101は透光性を有する。そのため、溝103aおよび溝103bに入射する光は、溝103aおよび溝103bのそれぞれを形成する壁面で反射し、溝103aおよび溝103b以外の部分ではシート基材101を透過する。
そのため、シート基材101において、溝103aおよび溝103bと他の部分とでは入射光の透過する量が異なり、溝103aおよび溝103bと他の部分とを鮮明に識別することができる。その結果、レンズシート100側のアライメントマークとしての溝103aおよび溝103bの映像の認識が容易になり、レンズシート100とTFT基板210との位置合わせの精度を向上することが出来る。
なお、溝103aおよび溝103bの長手方向に垂直な断面は、例えば、頂角が90度である二等辺三角形状である。
図14は、本発明の実施の形態における溝103bの断面形状の一例を示す図である。
溝103bの長手方向(Y軸方向)に垂直な断面、つまり、XZ平面と平行な断面は、図14に示すように頂角が90度である二等辺三角形状である。
この場合、外部から溝103bへの入射光は二等辺三角形状の一方の傾斜面において反射し、この反射された光は他方の傾斜面に反射する。その結果、当該入射光をその入射元の方向へ戻すことができる。
すなわち、溝103bは、入射された光をその入射方向に全反射させることができる。そのため、溝103bを撮像するカメラ等の方向に非常に明るい光を射出することができる。その結果、溝103bは明確に認識され、レンズシート100とTFT基板210との位置合わせの精度を向上させることが出来る。
なお、溝103aも、溝103bと同様の断面形状であり、光学的な認識が容易である。
もちろん、溝103aおよび溝103bの断面形状は、図14に示す形状に限られず、溝103aおよび溝103bを形成する壁面が曲面で構成されていてもよい。また、溝103aと溝103bとで断面形状が異なっていてもよい。
なお、本実施の形態のレンズシート100において、上述のように溝103bを形成する壁面とレンズ102の表面とは連続している。
しかしながら、溝103bを形成する壁面とレンズ102の表面との間に不連続部があってもよい。
図15は、溝103bを形成する壁面と、レンズ102の表面との間に不連続部がある場合のレンズシート100の断面の一例を示す図である。
図15に示すように、溝103bを形成する壁面の、シート基材101の表面側の端縁部と、レンズ102が設けられた領域の端部との間に所定の距離(図15におけるL)が存在し、そのため、不連続部が生じている。
このように不連続部が存在している場合であっても、その距離Lを、所定の長さ(図15におけるLs)以下にすることにより、当該不連続部における気泡の発生を防止することができる。
なお、Lsは、例えば、接着層270に発生しうる気泡の最小径の半分などである。この発生しうる気泡の最小径は、実験によって求めてもよい。または、接着層270を構成する樹脂の粘性、樹脂をレンズシート100に塗布する際の雰囲気温度、レンズシート100の濡れ性などから算出してもよい。
このように、溝103bが、レンズ102が設けられた領域の端部から、上記のように実験等によって求められた所定範囲内に形成されていれば、樹脂は、レンズ102の表面に沿って案内されて、下方に進む勢いを利用して溝103bの内方に落ち込むことができる。その結果、シート基材101とレンズ102との境界部分(図15における不連続部)に気泡が発生するのが防止される。
また、以上説明した本発明の実施の形態に係る表示パネル装置300は、例えば、テレビ等の表示装置に内蔵され、表示装置が受信した映像を表示する装置として機能する。
図16は、本発明の実施の形態に係る表示装置350の外観図である。
本発明の実施の形態に係る表示装置350は、上述の表示パネル装置300を内蔵している。表示装置350は、表示パネル装置300、および表示パネル装置300に備えられたレンズシート100の構造上の特徴により、鮮明な映像を視聴者に提供することができる。
以上、本発明のレンズシート、表示パネル装置、および表示装置について、実施の形態に基づいて説明した。しかしながら、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したもの、あるいは、上記説明された複数の構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
例えば、本実施の形態において、1つのレンズ102は、1つの画素列に含まれる全ての発光層を覆うように形成されている。しかしながら、それぞれの発光層ごと、または複数の発光層ごとに1つのレンズ102が対応するように、複数のレンズ102がレンズシート100に設けられていてもよい。
また、レンズ102の長手方向に直交する断面の形状は、楕円弧形状でなくてもよい。発光層から出射される光を効率よく取り出せる形状であればよい。例えば、当該断面形状が、上部が曲線で構成され、シート基材101の表面に近い部分が直線で構成されていてもよい。
このような形状であっても、溝103bによる、気泡の発生の防止効果は発揮される。
本発明は、所期の光の取り出し効率を維持しつつ、かつ、他の部材との高精度の位置合わせが可能なレンズシート、当該レンズシートが用いられた表示パネル装置、および表示装置を提供することができる。つまり、本発明は、鮮明な映像を視聴者に提供するためのレンズシート、表示パネル装置、および表示装置として有用である。
100 レンズシート
101 シート基材
102 レンズ
103a、103b 溝
200 有機EL部
201 透明電極
202 電子輸送層
203 ラインバンク
204 有機発光層
205 正孔注入層
206 下部透明電極
207 反射電極
210 TFT基板
211 規制層
212 配線
220 アライメントマーク
250 封止層
260 樹脂層
270 接着層
280 ガラス基板
300 表示パネル装置
350 表示装置

Claims (13)

  1. 基板と、
    前記基板の上方に形成された第1電極と、透明電極である第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に介在する有機発光層とを含む複数の有機EL部と、
    前記有機発光層から照射される光を透過する第2電極の外側であって前記照射される光の照射方向に配置されたシート基材と、複数の前記有機EL部に対応して設けられ前記シート基材の表面から突出して形成された複数のレンズと、を有するレンズシートと、
    前記レンズシートの上方に配置された透明基板と、
    前記レンズシートの上面にわたって形成され、前記複数のレンズにより形成された凹凸を平坦化して前記複数のレンズと、前記透明基板とを接着するための樹脂を含む接着層と、を備え、
    前記基板及び前記有機EL部のいずれか一方は、前記基板と前記レンズシートとの位置合わせをするアライメントマークを有し、
    前記レンズシートは、前記シート基材の各レンズ間に形成され且つ前記シート基材の表面から前記レンズの突出方向とは逆方向に窪んだ溝を有し、
    前記各レンズ間に設けられた溝は、前記アライメントマークとの位置合わせに用いられるとともに、前記樹脂は前記レンズの表面を覆いつつ前記溝の内部に収容され、前記レンズ表面と前記溝との間にある前記シート基材と前記レンズとの境界部分は前記樹脂で覆われている、
    表示パネル装置。
  2. 前記溝は、前記レンズの表面に沿って案内された前記樹脂を収容することで、前記シート基材と前記レンズとの境界部分に前記樹脂を行き渡らされている、
    請求項1記載の表示パネル装置。
  3. 前記溝の長手方向に垂直な断面は、頂角が90度である二等辺三角形状である、
    請求項1又は2に記載の表示パネル装置。
  4. 前記溝は、前記レンズの表面と、前記溝を形成する壁面とが連続するように、前記シート基材に形成されている、
    請求項1〜3のいずれか1項に記載の表示パネル装置。
  5. 前記溝は、前記溝を形成する壁面の、前記シート基材の表面側の端縁部と、前記レンズが設けられた領域の端部との距離が所定の距離以下になる位置に形成されている、
    請求項1〜3のいずれか1項に記載の表示パネル装置。
  6. 前記シート基材は前記レンズと同一の材料で形成されている、
    請求項1〜5のいずれか1項に記載の表示パネル装置。
  7. 前記シート基材の屈折率は、前記接着層の屈折率よりも高い、
    請求項1〜6のいずれか1項に記載の表示パネル装置。
  8. 前記レンズは、その上面視が長尺状であって、その長手方向に直交する断面が所定の曲率を有する楕円弧形状であり、かつ、前記レンズの底面の短径に対する前記レンズの底面から頂点までの高さの比が0.8以上であって1.2以下である、
    請求項1〜7のいずれか1項に記載の表示パネル装置。
  9. 前記有機EL部はさらに、前記第2電極の上方に封止層を有し、前記アライメントマークは、前記封止層上に形成されている、
    請求項1〜8のいずれか1項に記載の表示パネル装置。
  10. 前記アライメントマークは、前記基板の上面に形成されている、
    請求項1〜8のいずれか1項に記載の表示パネル装置。
  11. 前記有機EL部はさらに、前記有機発光層と前記第1電極との間に形成された正孔注入層を含む、
    請求項1〜10のいずれか1項に記載の表示パネル装置。
  12. 請求項1〜11のいずれか1項に記載の表示パネル装置を備え、
    前記複数の有機EL部がマトリクス状に配置されている、
    表示装置。
  13. 基板上に、第1電極と、透明電極である第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に介在する有機発光層とを含む有機EL部を複数形成する第1工程と、
    前記第2電極の上方に、複数の前記有機EL部を封止するための封止層を形成する第2工程と、
    シート基材と、複数の前記有機EL部に対応して設けられ前記シート基材の表面から突出して形成された複数のレンズと、を有するレンズシートを前記封止層の上方に準備する第3工程と、
    前記封止層の上面に接着剤を注入して、前記封止層と前記レンズシートとを接着する第4工程と、を含み、
    前記基板及び前記有機EL部のいずれか一方は、前記基板と前記レンズシートとの位置合わせをするアライメントマークを有し、
    前記レンズシートは、予め、前記シート基材の各レンズ間に形成され且つ前記シート基材の表面から前記レンズの突出方向とは逆方向に窪んだ溝が形成されており、
    前記第4工程において、
    前記各レンズ間に設けられた溝は、前記アライメントマークとの位置合わせに用いられるとともに、前記樹脂は前記レンズの表面を覆いつつ前記溝の内部に収容され、前記レンズ表面と前記溝との間にある前記シート基材と前記レンズとの境界部分は前記樹脂で覆われる、
    表示パネル装置の製造方法。
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