JP7361533B2 - 表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、表示装置、特にマイクロＬＥＤを用いた表示装置に関する。
スマートフォン等の中小型ディスプレイにおいては、液晶やＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を用いたディスプレイが既に製品化されている。なかでも、自発光型素子であるＯＬＥＤを用いたＯＬＥＤディスプレイは、液晶ディスプレイと比べて、高コントラストでバックライトが不要という利点を有する。しかしながら、ＯＬＥＤは有機化合物で構成されるため、有機化合物の劣化によってＯＬＥＤディスプレイの高信頼性を確保することが難しい。
一方、次世代ディスプレイとして、画素内に微小なマイクロＬＥＤを配置した、いわゆるマイクロＬＥＤディスプレイの開発が進められている。マイクロＬＥＤは、ＯＬＥＤと同様の自発光型素子であるが、ＯＬＥＤと異なり、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などを含む無機化合物で構成されるため、ＯＬＥＤディスプレイと比較すると、マイクロＬＥＤディスプレイは高信頼性を確保しやすい。さらに、マイクロＬＥＤは、発光効率が高く、高輝度にすることもできる。したがって、マイクロＬＥＤディスプレイは、高信頼性、高輝度、高コントラストの次世代ディスプレイとして期待されている。
一般的に、ＬＥＤは、上面からだけでなく、側面からも光を射出する。ディスプレイにおいて、ＬＥＤの側面から射出する光を利用することができれば、ディスプレイの輝度が高くなるだけでなく、消費電力を低減することができる。そのため、例えば、側面に反射板を設けた凹部の底面にＬＥＤを配置し、ＬＥＤの側面から射出された光を反射板で反射して、光の進行方向をＬＥＤの上面方向に変える方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０１７－５９８１８号公報
しかしながら、サイズの小さいミニＬＥＤまたはマイクロＬＥＤでは、凹部の中にミニＬＥＤまたはマイクロＬＥＤを配置することは非常に困難である。また、マイクロＬＥＤを構成する材料は高屈折率材料であるため、マイクロＬＥＤの側面でも光の反射が生じる。マイクロＬＥＤが多数配置されるマイクロＬＥＤディスプレイでは、入射された外光がマイクロＬＥＤの側面で反射され、コントラストが低下する問題もある。
本発明は、上記問題に鑑み、表示装置に設けられる発光素子の側面から射出される光を、発光素子の上面方向に変え、表示装置の表示面における光取り出し効率を向上することを課題の一つとする。また、表示装置の外光の反射を低減することを課題の一つとする。
本発明の一実施形態に係る表示装置は、発光素子と、発光素子上の光学調整層と、を含み、光学調整層は、反射膜および前記反射膜上の透光壁と、反射膜の側面および前記透光壁の側面と接する透光膜と、を含み、透光壁の屈折率は、透光膜の屈折率よりも大きい。
また、本発明の一実施形態に係る表示装置は、発光素子と、発光素子上の光学調整層と、を含み、光学調整層は、第１反射膜および第１反射膜上の第１透光壁を含む第１構造体と、第２反射膜および第２反射膜上の第２透光壁を含む第２構造体と、第１構造体の側面および第２構造体の側面と接する透光膜と、を含み、第１構造体は、発光素子と重畳しない領域に設けられ、第２構造体は、発光素子と重畳する領域に設けられ、第１透光壁の屈折率および第２透光壁の屈折率は、透光膜の屈折率よりも大きい。
また、本発明の一実施形態に係る表示装置は、発光素子と、発光素子上の光学調整層と、を含み、光学調整層は、反射膜および反射膜上の第１透光壁を含む下部構造体と、下部構造体上に設けられ、第２透光壁を含む上部構造体と、下部構造体の側面および上部構造体の側面と接する透光膜と、を含み、下部構造体の下面の面積は、上部構造体の下面の面積よりも大きく、第１透光壁の屈折率および第２透光壁の屈折率は、透光膜の屈折率よりも大きい。
本発明の一実施形態に係る表示装置の概略断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の光学調整層の拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の光学調整層の拡大断面図である。 本発明の一実施形態に表示装置の極角依存性を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る表示装置の光学調整層の透光壁の概略斜視図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の概略部分断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の概略部分断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の概略部分断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置に用いる回路基板のレイアウト構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の一画素の等価回路である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の概要を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の回路構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の光学調整層の構造体の概略上面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の光学調整層の構造体の概略上面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の光学調整層の構造体の概略上面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の画素回路を示す回路図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の概略部分断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の作製方法において、光学調整層の作製工程を示す表示装置の概略断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の作製方法において、光学調整層の作製工程を示す表示装置の概略断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の作製方法において、光学調整層の作製工程を示す表示装置の概略断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の作製方法において、光学調整層の作製工程を示す表示装置の概略断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の作製方法において、光学調整層の作製工程を示す表示装置の概略断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の発光素子の概略断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置において、発光素子に水平電極構造を有する発光ダイオードを用いた場合の概略断面図である。 比較例として、光学調整層を設けない表示装置の極角依存性を示すグラフである。
以下、本発明に係る各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、各実施形態はあくまで一例にすぎず、当業者が、発明の主旨を保ちつつ適宜変更することによって容易に想到し得るものについても、当然に本発明の範囲に含有される。また、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。しかし、図示された形状は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。
本明細書において「αはＡ、ＢまたはＣを含む」、「αはＡ，ＢおよびＣのいずれかを含む」、「αはＡ，ＢおよびＣからなる群から選択される一つを含む」、といった表現は、特に明示が無い限り、αがＡ～Ｃの複数の組み合わせを含む場合を排除しない。さらに、これらの表現は、αが他の要素を含む場合も排除しない。
本明細書において、説明の便宜上、「上」または「上方」もしくは「下」または「下方」という語句を用いて説明するが、原則として、構造物が形成される基板を基準とし、基板から構造物に向かう方向を「上」または「上方」とする。逆に、構造物から基板に向かう方向を「下」または「下方」とする。したがって、基板上の発光素子という表現において、発光素子の基板側の面が下面となり、その反対側の面が上面となる。また、基板上の発光素子という表現においては、基板と発光素子との上下関係を説明しているに過ぎず、基板と発光素子との間に他の部材が配置されていてもよい。さらに、「上」または「上方」もしくは「下」または「下方」の語句は、複数の層が積層された構造における積層順を意味するものであり、平面視において重畳する位置関係になくてもよい。
本明細書において、「表示装置」とは、発光素子を用いて映像を表示する装置を幅広く含むものであり、表示パネルや表示モジュールだけでなく、他の光学部材（例えば、偏光部材、バックライト、タッチパネル等）が取り付けられた装置も含むものとする。
以下の各実施形態は、技術的な矛盾を生じない限り、互いに組み合わせることができる。
＜第１実施形態＞
図１および図２を用いて、本発明の一実施形態に係る表示装置について説明する。
［表示装置１０の構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る表示装置１０の概略断面図である。
図１に示すように、表示装置１０は、基板１００、遮光層１０２、アンダーコート層１０４、半導体層１０６、第１絶縁層１０８、第１配線層１１０、第２絶縁層１１２、第２配線層１１４、第３配線層１１６、第１平坦化層１１８、第４配線層１２０、第３絶縁層１２２、第５配線層１２４、第６配線層１２６、第７配線層１２８、発光素子１３０、第２平坦化層１３２、第８配線層１３４、光学調整層１３６、オーバーコート層１３８、および偏光層１４０を含む。
基板１００は、各層を支持することができる。基板１００として、ポリイミド基板、アクリル基板、シロキサン基板、またはフッ素樹脂基板などの樹脂を含み、可撓性を有するフレキシブル基板を用いることができる。基板１００の耐熱性を向上させるために、上記の樹脂に不純物を導入してもよい。基板１００が透明である必要はない場合は、基板１００の透明度が低下する不純物を用いることができる。一方、基板１００が可撓性を有する必要がない場合は、基板１００としてガラス基板、石英基板、およびサファイア基板など、透光性を有し、可撓性を有しない剛性基板を用いることができる。さらに、基板１００としてシリコン基板、炭化シリコン基板、化合物半導体基板などの半導体基板や、ステンレス基板などの導電性基板など、透光性を有さない基板を用いることができる。また、基板１００として、酸化シリコン膜や窒化シリコン膜が成膜された基板を用いることもできる。
遮光層１０２は、半導体層１０６を外光から遮光することができる。遮光層１０２の材料として、例えば、チタン、モリブデンまたはタングステン、もしくはこれらの合金または化合物等を用いることができる。また、遮光層１０２は、積層構造とすることもでき、例えば、遮光壁１０２は、アルミニウムと前記材料との積層構造とすることができる。
アンダーコート層１０４は、半導体層１０６への不純物の拡散を防止することができる。アンダーコート層１０４の材料として、例えば、酸化シリコン膜または窒化シリコン膜、もしくはそれらの積層膜を用いることができる。なお、アンダーコート層１０４を設けない構成とすることもできる。
半導体層１０６、第１絶縁層１０８、第１配線層１１０、第２絶縁層１１２、第２配線層１１４、および第３配線層１１６は、いわゆるトランジスタの構成を含む。すなわち、半導体層１０６、第１絶縁層１０８、第１配線層１１０、第２絶縁層１１２、第２配線層１１４、および第３配線層１１６は、それぞれ、半導体膜、ゲート絶縁膜、ゲート電極、層間絶縁膜、ソース電極、およびドレイン電極として機能することができる。なお、第２配線層１１４および第３配線層１１６は、それぞれ、ドレイン電極およびソース電極として機能する場合もある。
図１に示すトランジスタは、トップゲート型トランジスタである。半導体層１０６（半導体膜）の上に、第１絶縁層１０８（ゲート絶縁膜）が設けられている。第１絶縁層１０８（ゲート絶縁膜）の上に、第１配線層１１０（ゲート電極）が設けられている。第１配線層１１０（ゲート電極）の上に、第２絶縁層１１２（層間絶縁膜）が設けられている。第１絶縁層１０８（ゲート絶縁膜）および第２絶縁層１１２には、開口部が設けられており、開口部を介して、第２配線層１１４（ソース電極）および第３配線層１１６（ドレイン電極）が半導体層１０６（半導体膜）に電気的に接続している。なお、本実施形態の表示装置１０に適用されるトランジスタは、トップゲート型トランジスタに限られない。トランジスタは、ボトムゲート型トランジスタであってもよい。
半導体層１０６は、チャネル領域を形成することができる半導体材料を用いることができる。半導体材料として、例えば、シリコン、ＩＧＺＯまたはＺｎＯなどの酸化物半導体、もしくはＧａＡｓまたはＧａＮなどの化合物半導体を用いることができる。半導体材料がシリコンの場合、アモルファスシリコン、ポリシリコン、または単結晶シリコンのいずれであってもよい。
第１絶縁層１０８および第２絶縁層１１２の各々は、絶縁性材料を用いることができる。絶縁性材料としては、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）、窒化酸化シリコン（ＳｉＮｘＯｙ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＯｘＮｙ）、窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮｘＯｙ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮｘ）などの無機絶縁体を用いることができる。ここで、ＳｉＯｘＮｙおよびＡｌＯｘＮｙは、酸素（Ｏ）よりも少ない量の窒素（Ｎ）を含有するシリコン化合物およびアルミニウム化合物である。また、ＳｉＮｘＯｙおよびＡｌＮｘＯｙは、窒素よりも少ない量の酸素を含有するシリコン化合物およびアルミニウム化合物である。また、第１絶縁層１０８および第２絶縁層１１２の各々は、上記のような無機絶縁材料だけでなく、有機絶縁材料を用いることもできる。有機絶縁材料として、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、またはシロキサン樹脂などを用いることができる。第１絶縁層１０８および第２絶縁層１１２の各々は、無機絶縁層材料および有機絶縁材料が各々単独で用いられてもよく、これらが積層されてもよい。
第１配線層１１０、第２配線層１１４、および第３配線層１１６の各々は、金属材料を用いることができる。金属材料としては、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、またはビスマス（Ｂｉ）、もしくはこれらの合金または化合物を用いることができる。また、これらの金属材料を積層して、第１配線層１１０、第２配線層１１４、または第３配線層１１６とすることもできる。なお、第２配線層１１４および第３配線層１１６は、電流供給配線または台座の材料とすることもできる。
第１平坦化層１１８は、トランジスタの凹凸を平坦にすることができる。第１平坦化層１１８の材料としては、例えば、アクリル樹脂またはポリイミド樹脂などを用いることができる。
第４配線層１２０は、共通電極として機能することができる。第４配線層１２０の材料として、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）またはインジウム・亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの透明導電材料を用いることができる。
第３絶縁層１２２は、容量の誘電体として機能することができる。第３絶縁層１２２の材料として、例えば、窒化シリコンを用いることができる。
第５配線層１２４は、画素電極として機能することができる。第５配線層１２４の材料として、例えば、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）またはインジウム・亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの透明導電材料を用いることができる。
第６配線層１２６は、陰極として機能することができる。第６配線層１２６の材料として、例えば、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）またはインジウム・亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの透明導電材料、銀（Ａｇ）などの金属材料を用いることができる。また、第６配線層１２６は、それらの材料の積層構造とすることもできる。例えば、積層構造としては、ＩＴＯ＼Ａｇ＼ＩＴＯのような構造を用いることができる。
第７配線層１２８は、発光素子１３０に設けられた電極と、基板１００側に設けられた第６配線層１２６（陰極）とを接続する接続層として機能することができる。第７配線層１２８は、例えば、銀ペーストまたはハンダを用いることができる。
発光素子１３０は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）である。なお、発光ダイオードには、ミニＬＥＤまたはマイクロＬＥＤが含まれる。
ここで、図１９を用いて、発光素子１３０として発光ダイオードを用いた表示装置１０の構造について説明する。図１９は、本実施形態に係る表示装置１０の発光素子１３０の概略断面図である。
図１９に示すように、発光素子１３０としての発光ダイオードは、発光ダイオード電極１３０－１、発光ダイオード基板１３０－２、ｎ型クラッド層１３０－３、発光層１３０－４、およびｐ型クラッド層１３０－５を含む。
発光素子１３０が青色発光ダイオードの場合、発光層１３０－４を構成する材料は、インジウム、ガリウム、および窒素を含む。インジウムとガリウムの組成比は、典型的には、インジウム：ガリウム＝０．２：０．８である。ｐ型クラッド層１３０－５およびｎ型クラッド層１３０－３の各々は窒化ガリウムであり、発光ダイオード基板１３０－２は炭化ケイ素である。
発光素子１３０が緑色発光ダイオードの場合、発光層１３０－４を構成する材料は、インジウム、ガリウム、および窒素を含む。インジウムとガリウムの組成比は、典型的には、インジウム：ガリウム＝０．４４：０．５５である。ｐ型クラッド層１３０－５およびｎ型クラッド層１３０－３の各々は窒化ガリウムであり、発光ダイオード基板１３０－２は炭化ケイ素である。
発光素子１３０が赤色発光ダイオードの場合、発光層１３０－４を構成する材料は、アルミニウム、ガリウム、インジウム、およびリンを含む。アルミニウム、ガリウム、およびインジウムの組成比は、典型的には、アルミニウム：ガリウム：インジウム＝０．２２５：０．２７５：０．５である。ｐ型クラッド層１３０－５およびｎ型クラッド層１３０－３の各々はリン化アルミニウムインジウムであり、発光ダイオード基板１３０－２はヒ化ガリウムである。
発光ダイオード電極１３０－１は、青色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、および赤色発光ダイオードのいずれの場合も、アルミニウムを用いることができる。発光ダイオード基板１３０－２上に、ｎ型クラッド層１３０－３、発光層１３０－４、およびｐ型クラッド層１３０－５が形成された後、発光ダイオード基板１３０－２を薄片化して発光ダイオード電極１３０－１を形成する。さらに、発光ダイオード基板１３０－２のダイシングを行い、個々の発光ダイオードに分離する。分離された発光ダイオードは、第７配線層１２８を介して第６配線層１２６（陰極）の上に配置される。
赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、および青色発光ダイオードの極大発光波長は、典型的には、それぞれ６４５ｎｍ、５３０ｎｍ、および４５０ｎｍである。
また、本実施形態に係る表示装置１０に適用することができる発光ダイオードは、上述の電極が垂直方向に配置される垂直電極構造を有する発光ダイオードに限られない。例えば、図２０に示すように、電極が水平方向に配置される水平電極構造を有する発光ダイオードを適用することも可能である。図２０においては、発光ダイオードは、陰極接続層１３１を用いて第７配線層１２８に電気的に接続されている。陰極接続層１３１の材料として、例えば、モリブデンまたはタングステン、もしくはこれらの合金を用いることができる。また、陰極接続層１３１は、積層構造とすることもでき、例えば、アルミニウムと前記材料との積層構造とすることができる。
再び、図１に戻り、表示装置１０について説明する。
第２平坦化層１３２は、発光素子１３０の凹凸を平坦化することができる。第２平坦化層１１８の材料としては、例えば、アクリル樹脂またはポリイミド樹脂などを用いることができる。
第８配線層１３４は、陽極として機能することができる。第８配線層１３４の材料として、例えば、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）またはインジウム・亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの透明導電材料を用いることができる。
光学調整層１３６については、詳細を後述で説明する。
オーバーコート層１３８は、外部からの影響（水分や衝撃など）を低減することができる。オーバーコート層１３８の材料として、窒化シリコンなどの無機材料、またはアクリル樹脂またはポリイミド樹脂などの有機材料を用いることができる。また、オーバーコート層１３８は、これら材料の積層構造とすることもできる。
偏光層１４０は、光の位相を調整することができる。特に、偏光層１４０としては、入射する光を円偏光に変更する円偏光板が好ましい。
表示装置１０は、光学調整層１３６が発光素子１３０の上にあるため、発光素子１３０の配置工程を変更することなく、光学調整層１３６を形成することができる。また、表示装置１０は、光学調整層１３６により、発光素子１３０の側面から射出された光の方向を発光素子１３０の上面方向に変えることができる。
続いて、光学調整層１３６について、説明する。
［光学調整層１３６の構成］
図２Ａおよび図２Ｂを用いて、光学調整層１３６の構成について説明する。
図２Ａおよび図２Ｂの各々は、本発明の一実施形態に係る表示装置１０の光学調整層１３６を含む領域の概略断面図である。具体的には、図２Ａおよび図２Ｂの各々は、図１に示された破線で囲まれた領域の拡大断面図である。
図２Ａに示すように、光学調整層１３６は、構造体１５０および透光膜１５３を含む。構造体１５０は、反射膜１５１および反射膜１５１の上に透光壁１５２を含む。透光膜１５３は、構造体１５０の側面を取り囲むように設けられている。言い換えると、透光膜１５３は、反射膜１５１の側面および透光壁１５２の側面に接するように設けられている。
透光壁１５２の側面は、テーパーを有する。透光壁１５２の側面のテーパーは、側面が上方を向くように傾斜していることが好ましい。テーパー角（透光壁１５２の下面と透光壁１５２の側面のなす角）は、例えば、４５度以上９０度未満である。
透光壁１５２の屈折率は、透光膜１５３の屈折率よりも大きい。そのため、発光素子１３０の側面から射出された光Ｌ１は、透光壁１５２と透光膜１５３との界面で反射される。すなわち、透光膜１５３の中を進む光Ｌ１は、透光壁１５２の側面で反射されて、透光膜１５３の上面から取り出される。したがって、発光素子１３０の側面から射出された光は、光学調整層１３６によって、発光素子１３０の上面から取り出されるように調整される。
透光壁１５２および透光膜１５３の材料として、例えば、フォトリソグラフィープロセスにより加工することができる感光性材料とすることができる。感光性材料は、例えば、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、またはシロキサン樹脂などを用いることができる。上記材料において、透光壁１５２は、透光膜１５３の屈折率よりも大きい屈折率を有する材料を選択することができる。また、透光壁１５２の屈折率と透光膜１５３の屈折率との差が大きいほど、界面での反射率が大きくなる。そのため、発光素子１３０の側面から射出された光を光学調整層１３６で反射させ、発光素子１３０の上面方向から取り出される光の発光強度を高くするには、透光壁１５２の屈折率と透光膜１５３の屈折率との差が大きくなることが好ましい。
図２Ａでは、透光壁１５２の上面は透光膜１５３の上面と一致してるが、透光壁１５２の上面と透光膜１５３の上面とが一致していなくてもよい。すなわち、透光壁１５２の上面が透光膜１５３内にあってもよい。また、光の散乱を多くする場合、構造体１５０は、微細にして数を多くすることが好ましい。そのため、構造体１５０の反射膜１５１の下面の面積は、発光層支１３０の上面の面積よりも小さい方が好ましい。
反射膜１５１は、発光素子１３０の側面から射出された光を反射することができる。そのため、発光素子１３０の側面から射出された光Ｌ２は、反射膜１５１で反射されると、光学調整層１３６の下面方向へ進む。しかしながら、光学調整層１３６の下方に設けられている反射膜（例えば、第１配線層１１０～第７配線層１２８など）によって反射され、再び光学調整層１３６に向かう。光Ｌ２が透光膜１５３の下面に入射されると、光Ｌ２は、透光壁１５２の側面で反射され、透光膜１５３の上面から取り出される。したがって、発光素子１３０の側面から射出された光が反射膜１５１で反射された場合であっても、最終的には、その光は、光学調整層１３６によって、発光素子１３０の上面から取り出されるように調整される。
反射膜１５１は、可視光を反射することができる材料であればよい。反射膜１５１の材料として、例えば、銀、チタン、モリブデン、タングステン、またはアルミニウム、もしくはこれらの合金または化合物を用いることができる。
図２Ｂは、図２Ａの光学調整層１３６と同様の構造において、反射膜１５１での外光の反射の状態を示している。透光膜１５３を進む外光Ｌ３は、偏光層１４０によって位相が調整され、円偏光となっている。透光膜１５３を進む外光Ｌ３は、透光壁１５２に入射し、反射膜１５１で反射され、透光壁１５２から出射し、偏光層１４０に向けて進む。光学調整層１３６によって光の位相はほとんど変化しないため、反射膜１５１で反射された外光Ｌ３は、円偏光の状態が維持されている。反射膜１５１で反射された外光Ｌ３が再び偏光層１４０に入射された場合、外光Ｌ３は偏光層１４０によって吸収される。したがって、表示装置１０に入射された外光は、表示装置１０から取り出されることはなく、外光の下においても、表示装置１０のコントラストの低下を抑制することができる。
図３は、本発明の一実施形態に係る表示装置１０の極角依存性を示すグラフである。極角０度が、表示装置１０の表示面を真正面から見ている場合に相当する。極角０度で発光強度が極大となっている。そのため、表示装置１０では、発光素子１３０から射出された光は、発光素子の上面方向、すなわち、表示装置１０の表示面方向に取り出されていることがわかる。比較例として、図２１に、光学調整層１３６を設けていない表示装置の極角依存性を示すグラフを示す。図２１（ａ）、図２１（ｂ）、および図２１（ｃ）は、それぞれ、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、および青色発光ダイオードを用いた表示装置であるが、いずれの場合においても大きい極角で極大を有している。そのため、表示装置１０の表示面においては、正面側の輝度よりも端面側の輝度が高い。表示装置１０では、光学調整層１３６を設けることにより、表示装置１０の表示面の正面方向の輝度が高くなるため、表示装置１０の視認性が向上する。
図４を用いて、本実施形態に係る表示装置１０の透光壁１５２の形状について説明する。
図４は、本発明の一実施形態に係る表示装置１０の光学調整層１３６の透光壁１５２の概略斜視図である。図４（ａ）～図４（ｈ）は、透光壁１５２の形状の例示である。
図４（ａ）に示す透光壁１５２の形状は、円錐台である。円錐台は、底面が円形である錐台であり、円錐を底面に平行な平面で切断し、切断された円錐の部分を除いたものである。また、図４（ｂ）に示す透光壁１５２の形状は、円錐である。円錐台および円錐の側面はテーパーを有する。
図４（ｃ）に示す透光壁１５２の形状は、四角錐台である。四角錐台は、底面が四角形である錐台であり、四角錐を底面に平行な平面で切断し、切断された四角錐の部分を除いたものである。また、図４（ｄ）に示す透光壁１５２の形状は、四角錐である。四角錐台および四角錐の４つの側面はテーパーを有する。
図４（ｅ）に示す透光壁１５２の形状は、三角錐台である。三角錐台は、底面が三角形である錐台であり、三角錐を底面に平行な平面で切断し、切断された三角錐の部分を除いたものである。また、図４（ｆ）に示す透光壁１５２の形状は、三角錐である。三角錐台および三角錐の３つの側面はテーパーを有する。
図４（ｃ）～図４（ｆ）に示す透光壁１５２の底面の形状は、三角形または四角形であるが、これに限られない。透光壁１５２の底面の形状は、多角形とすることができる。すなわち、透光壁１５２の形状は、多角錐台または多角錐とすることができる。
図４（ｇ）に示す透光壁１５２では、円錐台の側面の母線が直線ではなく、曲線となっている。また、図４（ｈ）に示す透光壁１５２では、四角錐の斜辺が直線ではなく、曲線となっている。図４（ｇ）および図４（ｈ）に示すように、透光壁１５２の側面は、平面ではなく、曲面とすることもできる。なお、透光壁１５２の側面を曲面とする場合、側面が凹形状となることが好ましい。透光壁１５２の側面を凹形状とすることで、反射光を特定の方向に集光することが可能となる。
図４（ａ）～図４（ｈ）を用いて、本実施形態に係る表示装置１０の光学調整層１３６に適用することができる透光壁１５２の形状の例を示したが、透光壁１５２の形状はこれに限られない。透光壁１５２の形状は、発光素子１３０の配置や形状などを考慮して、最適な形状を選択することができる。
以上、本実施形態に係る表示装置１０について説明したが、表示装置１０の光学調整層１３６は様々な変形、調整が可能である。そこで、以下では、いくつかの変形例について説明する。なお、変形例は、以下のものに限定されない。
［変形例１］
図５を用いて、本実施形態に係る表示装置１０の光学調整層１３６の変形例について説明する。
図５は、本発明の一実施形態に係る表示装置１０Ａの概略部分断面図である。具体的には、図５は、表示装置１０Ａの発光素子１３０と光学調整層１３６Ａとを含む部分の断面図である。以下では、主に、光学調整層１３６Ａについて説明する。
図５に示すように、光学調整層１３６Ａは、第１構造体１５０Ａ－１、第２構造体１５０Ａ－２、および透光膜１５３Ａを含む。第１構造体１５０Ａ－１は、第１反射膜１５１Ａ－１および第１反射膜１５１Ａ－１の上に第１透光壁１５２Ａ－１を含む。第２構造体１５０Ａ－２は、第２反射膜１５１Ａ－２および第２反射膜１５１Ａ－２の上に第２透光壁１５２Ａ－２を含む。透光膜１５３Ａは、第１構造体１５０Ａ－１の側面および第２構造体１５０Ａ－２の側面を取り囲むように設けられている。言い換えると、透光膜１５３Ａは、第１反射膜１５１Ａ－１の側面および第１透光壁１５２Ａ－１ならびに第２反射膜１５１Ａ－２の側面および第２透光壁１５２Ａ－２の側面に接するように設けられている。また、第１透光壁１５２Ａ－１および第２透光壁１５２Ａ－２の屈折率は、透光膜１５３Ａの屈折率よりも大きい。
光学調整層１３６Ａにおいて、第１構造体１５０Ａ－１は、発光素子１３０と重畳しない領域に設けられている。一方、第２構造体１５０Ａ－２は、発光素子１３０と重畳する領域に設けられている。
第２構造体１５０Ａ－２は、第１構造体１５０Ａ－１よりも小さい。すなわち、第２反射膜１５１Ａ－２の上面または下面の面積は、第１反射膜１５１Ａ－１の上面または下面の面積よりも小さい。そのため、第１構造体１５０Ａ－１および第２構造体１５０Ａ－２が同じピッチで配置されている場合、第２構造体１５０Ａ－２間のピッチは、第１構造体１５０Ａ－１間のピッチよりも大きくなる。そのため、発光素子１３０の上面から射出される光が多い場合には、発光素子１３０と重畳する第２構造体１５０Ａ－２の第２反射膜１５１Ａ－２の面積を小さくし、発光素子１３０の上面から射出される光の透過率を大きくすることができる。また、第１構造体１５０Ａ－１の第１透光壁１５２Ａ－１と第２構造体１５０Ａ－２の第２透光壁１５０Ａ－２とを異なる形状とすることもできる。
以上、本実施形態においては、変形例１のように、光学調整層１３６Ａの構造体の大きさを、発光素子１３０からの距離によって変えることができる。
［変形例２］
図６を用いて、本実施形態に係る表示装置１０の光学調整層１３６の変形例について説明する。
図６は、本発明の一実施形態に係る表示装置１０Ｂの概略部分断面図である。具体的には、図６は、表示装置１０Ｂの発光素子１３０と光学調整層１３６Ｂとを含む部分の断面図である。以下では、主に、光学調整層１３６Ｂについて説明する。
図６に示すように、光学調整層１３６Ｂは、第１構造体１５０Ｂ－１、第２構造体１５０Ｂ－２、および透光膜１５３Ｂを含む。第１構造体１５０Ｂ－１は、第１反射膜１５１Ｂ－１および第１反射膜１５１Ｂ－１の上に第１透光壁１５２Ｂ－１を含む。第２構造体１５０Ｂ－２は、第２反射膜１５１Ｂ－２および第２反射膜１５１Ｂ－２の上に第２透光壁１５２Ｂ－２を含む。透光膜１５３Ｂは、第１構造体１５０Ｂ－１の側面および第２構造体１５０Ｂ－２の側面を取り囲むように設けられている。言い換えると、透光膜１５３Ｂは、第１反射膜１５１Ｂ－１の側面および第１透光壁１５２Ｂ－１ならびに第２反射膜１５１Ｂ－２の側面および第２透光壁１５２Ｂ－２の側面に接するように設けられている。また、第１透光壁１５２Ｂ－１および第２透光壁１５２Ｂ－２の屈折率は、透光膜１５３Ｂの屈折率よりも大きい。
光学調整層１３６Ａにおいて、第１構造体１５０Ｂ－１は、発光素子１３０と重畳しない領域に設けられている。一方、第２構造体１５０Ｂ－２は、発光素子１３０と重畳する領域に設けられている。
第２構造体１５０Ｂ－２の第２透光壁１５２Ｂ－２のテーパー角は、第１構造体１５０Ｂ－１の第１透光壁１５２Ｂ－１のテーパー角よりも大きい。すなわち、第２透光壁１５２Ｂ－２の側面の傾斜は、第１透光壁１５２Ｂ－１の側面の傾斜よりも、発光素子１３０の上面に対して垂直に近くなっている。
発光素子１３０の上面から射出される光は、表示装置１０Ｂの表示面側に向かって進んでいるため、光の方向は僅かに調整すればよい。そのため、第２透光壁１５２Ｂ－２のテーパー角を大きくして、発光素子１３０の上面から射出される光を、より表示装置１０Ｂの表示面側に向かって進むように反射するようにする。
一方、発光素子１３０から離れた位置にある構造体では、発光素子１３０の側面から射出される光を、表示装置１０Ｂの表示面側に向けて反射する必要がある。そのため、第１透光壁１５２Ｂ－１のテーパー角を小さくして、発光素子１３０の側面から射出される光を、より表示装置１０Ｂの表示面側に向かって進むように反射するようにする。
以上、本実施形態においては、変形例２のように、光学調整層１３６Ｂの構造体の透光壁のテーパー角を、発光素子１３０からの距離によって変えることができる。
［変形例３］
図７を用いて、本実施形態に係る表示装置１０の光学調整層１３６の変形例について説明する。
図７は、本発明の一実施形態に係る表示装置１０Ｃの概略部分断面図である。具体的には、図７は、表示装置１０Ｃの発光素子１３０と光学調整層１３６Ｃとを含む部分の断面図である。以下では、主に、光学調整層１３６Ｃについて説明する。
図７に示すように、光学調整層１３６Ｃは、構造体１５０Ｃおよび透光膜１５３Ｃを含む。構造体１５０Ｃは、反射膜１５１Ｃおよび反射膜１５１Ｃの上に透光壁１５２Ｃを含む。透光膜１５３Ｃは、構造体１５０Ｃの側面を取り囲むように設けられている。言い換えると、透光膜１５３Ｃは、反射膜１５１Ｃの側面および透光壁１５２Ｃの側面に接するように設けられている。また、透光壁１５２Ｃの屈折率は、透光膜１５３Ｃの屈折率よりも大きい。
構造体１５０Ｃが発光素子１３０と重畳しない領域では、構造体１５０Ｃは、構造体１５０Ｃ間のピッチｄ１で配置されている。一方、構造体１５０Ｃが発光素子１３０と重畳する領域では、構造体１５０Ｃは、構造体１５０Ｃ間のピッチｄ２で配置されている。すなわち、光学調整層１３６Ｃでは、構造体１５０Ｃ間のピッチが異なっている。発光素子１３０の上面から射出される光は、表示装置１０Ｃの表示面側に向かって進んでいるため、光の方向をほとんど調整しなくてもよい。そのため、発光素子１３０と重畳する構造体１５０Ｃ間のピッチを、発光素子１３０と重畳しない構造体１５０Ｃ間のピッチよりも大きくする（ｄ２＞ｄ１）。その結果、発光素子１３０の上面から射出される光の透過率を大きくすることができる。なお、発光素子１３０と重畳する領域に構造体１５０Ｃを設けないこともできる。
以上、本実施形態においては、変形例３のように、光学調整層１３６Ｃの構造体間のピッチを、発光素子からの距離によって変えることができる。
＜第２実施形態＞
図８～図１０を用いて、本発明の一実施形態に係る表示装置２０について説明する。
［表示装置２０の全体構成］
図８は、本発明の一実施形態に係る表示装置２０に用いる回路基板２１のレイアウト構成を示すブロック図である。
図８に示すように、回路基板２１は、基板２００上に、表示部２０１、第１回路部２０３Ｌ、第２回路部２０３Ｒ、および接続部２０５を含む。表示部２０１は、基板２００の中央部に設けられ、第１回路部２０３Ｌ、第２回路部２０３Ｒ、および接続部２０５は、基板２００の周囲（表示部２０１の周辺）に設けられる。
基板２００は、第１実施発明の基板１００に対応する。そのため、基板２００は、基板１００と同様の基板を用いることができる。
表示部２０１は、複数の画素を含む。図８の表示部２０１内に、画素の一部を例示する。各画素には、発光素子２３０と発光素子２３０を制御するためのトランジスタ（図示せず）が設けられている。また、各画素には、走査配線２４１、信号配線２４２、および電流供給配線２４３が接続され、発光素子２３０を制御する。例えば、隣接する画素間に走査配線２４１を設け、走査配線２４１に直交するように信号配線２４２および電流供給線を設けることができる。なお、発光素子２３０の駆動回路については、詳細を後述で説明する。
図８に示す発光素子２３０は、赤色発光素子２３０Ｒ、緑色発光素子２３０Ｇ、および青色発光素子２３０Ｂを含む。赤色発光、緑色発光、および青色発光を組み合わせることで、フルカラー表示の表示装置２０となる。また、各画素に、白色発光素子を配置し、カラーフィルタを介して赤色発光、緑色発光、および青色発光を取り出すことでもフルカラー表示の表示装置２０が可能である。さらに、各画素に、紫外発光素子を配置し、赤色蛍光体、緑色蛍光体、および青色蛍光体を介して、赤色発光、緑色発光、および青色発光を取り出すことでもフルカラー表示の表示装置２０が可能である。
発光素子２３０は、図８に示す千鳥形状に配置するだけでなく、マトリクス状やストライプ状に配置することもできる。
第１回路部２０３Ｌおよび第２回路部２０３Ｒは、画素に含まれるトランジスタを駆動するための駆動回路を含む。駆動回路は、例えば、走査線駆動回路（ゲートドライバ回路）や信号線駆動回路（ソースドライバ回路）などである。なお、図８では、第１回路部２０３Ｌおよび第２回路部２０３Ｒの２個の回路部が設けられているが、回路部の数は１個であってもよく、３個以上であってもよい。
接続部２０５は、接続配線（図示しない）により、第１回路部２０３Ｌおよび第２回路部２０３Ｒと接続されている。また、フレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣ）などにより、外部装置と接続される。すなわち、外部装置からの信号は、接続部２０５を介して第１回路部２０３Ｌおよび第２回路部２０３Ｒに伝達され、表示部２０１の画素のトランジスタを制御する。
［発光素子２３０の駆動回路］
図９は、本発明の一実施形態に係る表示装置２０の一画素の等価回路である。画素は、発光素子２３０、第１トランジスタ２６１、第２トランジスタ２６２、第３トランジスタ２６３、第４トランジスタ２６４、および第５トランジスタ２６５、ならびに第１容量２６６および第２容量２６７を含む。また、走査配線２４１、信号配線２４２、電流供給配線２４３、発光制御走査配線２４４、初期化走査配線２４５、初期化配線２４６、リセット走査配線２４７、およびリセット配線２４８を含む。
第１トランジスタ２６１は、発光制御トランジスタである。第１トランジスタ２６１は、発光制御走査配線２４４で開閉され、発光素子２３０及び第５トランジスタ２６５へ電流を流すか否かの選択を行う。
第２トランジスタ２６２は、選択トランジスタである。第２トランジスタ２６２は、走査配線２４１で開閉され、信号配線２４２で供給される電圧を第５トランジスタ２６５のゲートに入力する。
第３トランジスタ２６３は、初期化トランジスタである。第３トランジスタ２６３は、初期化走査配線２４５で開閉され、初期化配線２４６で供給される電圧を用いて第５トランジスタ２６５のゲートを所定の電位に固定する。
第４トランジスタ２６４は、リセットトランジスタである。第４トランジスタ２６４は、リセット走査配線２４７で開閉され、リセット配線２４８で供給される逆バイアス電圧を発光素子２３０に印加する。
第５トランジスタ２６５は、駆動トランジスタである。第５トランジスタ２６５は、上述したように、第２トランジスタ２６２または第３トランジスタ２６３の動作に基づいてゲートの電位が決定され、当該ゲートの電位に基づいて決定される値の電流を、電流供給配線２４３から発光素子２３０に供給する。
［光学調整層２６０の構成］
図１０を用いて、本発明の一実施形態に係る表示装置２０の光学調整層２３６について説明する。
図１０は、本発明の一実施形態に係る表示装置２０の光学調整層２３６の構造体２５０の概略上面図である。具体的には、図１０は、３つの画素（画素の各々は、赤色発光素子２３０Ｒ、緑色発光素子２３０Ｇ、または青色発光素子２３０Ｂのいずれかを含む。なお、色を区別しない場合は、単に発光素子２３０とする。）の上に設けられた光学調整層２３６の構造体２５０の上面図を示す。構造体２５０は、反射膜２５１および反射膜２５１の上に透光壁２５２を含む。また、構造体２５０間には透光膜２５３が配置されているが、図１０では、図面を見やすくするため、透光膜２５３を省略する。なお、透光壁２５２の屈折率は、透光膜２５３の屈折率よりも大きい。
図１０に示すように、発光素子２３０と重畳しない領域において、構造体２５０は、各画素に設けられた発光素子２３０を取り囲むように配置されている。すなわち、構造体２５０は、発光素子２３０の側面の方向に沿って延伸して設けられている。また、複数の構造体２５０が、一重だけでなく、二重または三重に発光素子２３０を取り囲むように配置されている。そのため、発光素子２３０の側面のに沿った方向における構造体２５０の長さは、発光素子２３０から離れるにしたがって、大きくなっている。図１０では、構造体２５０は、発光素子２３０の側面方向に沿って直線状に設けられ、直交する構造体２５０は接していないが、接することもできる。すなわち、直線状の構造体２５０の端部を連結して矩形の枠のようなパターンを形成することもできる。
構造体２５０が画素に設けられた発光素子２３０を取り囲むように配置されることで、発光素子の側面から射出された光は、画素内に設けられた構造体２５０で反射が繰り返されるようになり、画素内に集光されやすくなる。すなわち、赤色発光素子２３０Ｒ、緑色発光素子２３０Ｇ、および青色発光素子２３０Ｂの各々を含む画素内で光を閉じ込めることができるため、画素間での光漏れを抑制することができる。
以上、本実施形態に係る表示装置２０について説明したが、表示装置２０の光学調整層１３６は様々な変形、調整が可能である。そこで、以下では、いくつかの変形例について説明する。なお、変形例は、以下のものに限定されない。
［変形例１］
図１１を用いて、本実施形態に係る表示装置２０の光学調整層２３６の変形例について説明する。
図１１は、本発明の一実施形態に係る表示装置２０Ｂの光学調整層２３６Ａの構造体２５０Ａの概略上面図である。具体的には、図１１は、３つの画素（赤色発光素子２３０Ｒ、緑色発光素子２３０Ｇ、および青色発光素子２３０Ｂ）の上に設けられた光学調整層２３６Ａの構造体２５０Ａの上面図を示す。構造体２５０Ａは、反射膜２５１Ａおよび反射膜２５１Ａの上に透光壁２５２Ａを含む。また、構造体２５０Ａ間には透光膜２５３Ａが配置されているが、図１１では、図面を見やすくするため、透光膜２５３Ａを省略する。なお、透光壁２５２Ａの屈折率は、透光膜２５３Ａの屈折率よりも大きい。
図１１に示すように、発光素子２３０と重畳しない領域において、発光素子２３０に最近接の構造体２５０Ａは、各画素に設けられた発光素子２３０を取り囲むように配置されている。すなわち、構造体２５０Ａは、発光素子２３０の側面の方向に沿って延伸して設けられている。発光素子２３０に２番目に近接する構造体２５０Ａは４５度回転された状態で配置されている。複数の構造体２５０Ａは、一重だけでなく、二重または三重に発光素子２３０を取り囲むように配置されているが、発光素子２３０から離れるにつれて、交互に４５度回転された状態で配置されている。また、発光素子２３０の側面のに沿った方向における構造体２５０Ａの長さは、発光素子２３０から離れるにしたがって、大きくなっている。図１１では、構造体２５０Ａは、発光素子２３０の側面方向に沿って直線状に設けられ、直交する構造体２５０Ａは接していないが、接することもできる。すなわち、直線状の構造体２５０Ａの端部を連結して矩形の枠のようなパターンを形成することもできる。
構造体２５０Ａが、画素に設けられた発光素子２３０を取り囲むように配置されることで、発光素子の側面から射出された光は、画素内に設けられた構造体２５０Ａで反射が繰り返されるようになり、画素内に集光されやすくなる。すなわち、赤色発光素子２３０Ｒ、緑色発光素子２３０Ｇ、および青色発光素子２３０Ｂの各々を含む画素内で光を閉じ込めることができるため、画素間での光漏れを抑制することができる。
［変形例２］
図１２を用いて、本実施形態に係る表示装置２０の光学調整層２３６の変形例について説明する。
図１２は、本発明の一実施形態に係る表示装置２０Ｂの光学調整層２３６Ｂの構造体２５０Ｂの概略上面図である。具体的には、図１２は、３つの画素（赤色発光素子２３０Ｒ、緑色発光素子２３０Ｇ、および青色発光素子２３０Ｂ）の上に設けられた光学調整層２３６Ｂの第１構造体２５０Ｂ－１および第２構造体２５０Ｂ－２の上面図を示す。第１構造体２５０Ｂ－１は、第１反射膜２５１Ｂ－１および第１反射膜２５１Ｂ－１の上に第１透光壁２５２Ｂ－１を含む。第２構造体２５０Ｂ－２は、第２反射膜２５１Ｂ－２および第２反射膜２５１Ｂ－２の上に第２透光壁２５２Ｂ－２を含む。また、第１構造体２５０Ｂ－１間、第２構造体２５０Ｂ－２間、および第１構造体２５０Ｂ－１と第２構造体２５０Ｂ－２との間には透光膜２５３Ｂが配置されているが、図１２では、図面を見やすくするため、透光膜２５３Ｂを省略する。なお、第１透光壁２５２Ｂ－１の屈折率および第２透光壁２５２Ｂ－２の屈折率は、透光膜２５３Ｂの屈折率よりも大きい。
図１２に示すように、第１構造体２５０Ｂ－１は、矩形の枠のようなパターンを有し、発光素子２３０と重畳しない領域に設けられている。一方、第２構造体２５０Ｂ－２は、円錐台または円錐の構造を有し、発光素子２３０の上および近傍に設けられている。すなわち、第１構造体２５０Ｂ－１は、第２構造体２５０Ｂ－２を囲むように設けられている。なお、第１構造体２５０Ｂ－１のパターンは、矩形に限られない。２５０Ｂ－１は、三角形または六角形のような多角形の繰り返しパターン、もしくは同心円状に設けることもできる。
発光素子２３０の上面および近傍から射出された光は、表示装置の表示面に向けて全方位に広がっており、第２構造体２５０Ｂ－２によって、できる限り均一に反射させる。一方、発光素子２３０の側面から射出された光は、第１構造体２５０Ｂ－１によって、表示装置の表示面に向けて方向を調整する。第１構造体２５０Ｂ－１が、画素に設けられた発光素子２３０を取り囲むように配置されることで、発光素子２３０の側面から射出された光は、画素内に設けられた第１構造体２５０Ｂ－１および第２構造体２５０Ｂ－２で反射が繰り返されるようになり、画素内に集光されやすくなる。すなわち、赤色発光素子２３０Ｒ、緑色発光素子２３０Ｇ、および青色発光素子２３０Ｂの各々を含む画素内で光を閉じ込めることができるため、画素間での光漏れを抑制することができる。
［変形例３］
図１３を用いて、本実施形態に係る表示装置２０の光学調整層２３６の変形例について説明する。
図１３は、本発明の一実施形態に係る表示装置２０Ｃの光学調整層２３６Ｃの構造体２５０Ｃの概略上面図である。具体的には、図１３は、周期的に配置されている画素の一部を示し、発光素子２３０の上に設けられた光学調整層２３６Ｃの第１構造体２５０Ｃ－１および第２構造体２５０Ｃ－２の上面図を示す。一方向（図１３のＸ方向）において、青色発光素子２３０Ｂが設けられた画素、緑色発光素子２３０Ｇが設けられた画素、および赤色発光素子２３０Ｒが設けられた画素が繰り返し配置されている。
第１構造体２５０Ｃ－１は、発光素子２３０と重畳しない領域に設けられ、一方向に延伸して設けられている。第１構造体２５０Ｃ－１は、表示部の一方の端部から他方の端部まで連続して設けられていてもよい。一方、第２構造体２５０Ｃ－２は、矩形の構造を有し、第１構造体２５０Ｃ－１の間の発光素子２３０と重畳する領域に設けられている。第１構造体２５０Ｃ－１は、第１反射膜２５１Ｃ－１および第１反射膜２５１Ｃ－１の上に第１透光壁２５２Ｃ－１を含む。第２構造体２５０Ｃ－２は、第２反射膜２５１Ｃ－２および第２反射膜２５１Ｃ－２の上に第１透光壁２５２Ｃ－２を含む。また、第１構造体２５０Ｃ－１間、第２構造体２５０Ｃ－２間、および第１構造体２５０Ｃ－１と第２構造体２５０Ｃ－２との間には透光膜２５３Ｃが配置されているが、図１３では、図面を見やすくするため、透光膜２５３Ｃを省略する。なお、第１透光壁２５２Ｃ－１の屈折率および第２透光壁２５２Ｃ－２の屈折率は、透光膜２５３Ｃの屈折率よりも大きい。
第１構造体２５０Ｃ－１および第２構造体２５０Ｃ－２が、画素に設けられた発光素子２３０を取り囲むような配置となっているため、発光素子の側面から射出された光は、画素内に設けられた第１構造体２５０Ｃ－１および第２構造体２５０Ｃ－２で反射が繰り返されるようになり、画素内に集光されやすくなる。すなわち、赤色発光素子２３０Ｒ、緑色発光素子２３０Ｇ、および青色発光素子２３０Ｂの各々を含む画素内で光を閉じ込めることができるため、画素間での光漏れを抑制することができる。
＜第３実施形態＞
図１４を用いて、本発明の一実施形態に係る表示装置３０について説明する。
図１４は、本発明の一実施形態に係る表示装置３０の光学調整層３３６の構造体３５０の概略上面図である。具体的には、図１４は、周期的に配置されている画素の一部を示し、発光素子３３０の上に設けられた光学調整層３３６の構造体の上面図を示す。一方向（図１４のＸ方向）において、青色発光素子２３０Ｂが設けられた画素、緑色発光素子２３０Ｇが設けられた画素、および赤色発光素子２３０Ｒが設けられた画素が繰り返し配置されている。
構造体３５０は、円錐台または円錐の構造を有し、反射膜３５１の上に透光壁３５２を含む。構造体３５０はランダムに配置されているように見えるが、４つの配置パターンの組合わせによって光学調整層３３６が形成されている。第１配置パターン３３６－１は、１６個の構造体３５０がマトリクス状に配置されたパターンである。第２配置パターン３３６－２、第３配置パターン３３６－３、および第４配置パターン３３６－４は、１２個の構造体３５０が配置されたパターンである。第２配置パターン３３６－２～第４配置パターン３３６－４は、マトリクス状に配置された１６個の構造体３５０から４個の構造物が欠落しているが、それそれ、欠落している位置が異なっている。光学調整層３３６は、第１配置パターン３３６－１～第４配置パターン３３６－４を、ランダムに配置して形成される。
表示装置３０は、光学調整層３３６が設けられているため、発光素子３３０の側面から射出された光を利用することができるため、発光効率の高い表示装置となる。また、構造体３５０の反射膜３５１が、入射された外光を、位相を変えることなく反射するため、反射された外光は偏光層で吸収される。そのため、表示装置３０は、外光の下においても、コントラストの高い表示が可能となる。さらに、構造体３５０がランダムに配置されているため、表示装置３０は、モアレなどの干渉縞が抑制された表示が可能となる。
＜第４実施形態＞
図１５を用いて、本発明の一実施形態に係る表示装置４０について説明する。
図１５は、本発明の一実施形態に係る表示装置４０の光学調整層４３６を含む領域の概略断面図である。具体的には、図１５は、表示装置４０において、図１に示す破線で囲まれた領域に対応した領域の拡大断面図である。
図１５に示すように、光学調整層４３６は下部構造体４５０－１、上部構造体４５０－２、および透光膜４５３を含む。下部構造体４５０－１は、反射膜４５１および反射膜４５１の上に第１透光壁４５２－１を含む。上部構造体４５０－２は、第２透光壁４５２－２を含む。上部構造体４５０－２は、下部構造体４５０－１の上に設けられている。透光膜４５３は、下部構造体４５０－１の側面および上部構造体４５０－２の側面を取り囲むように設けられている。言い換えると、透光膜４５３は、反射膜４５１の側面、第１透光壁４５２－１の側面、および第２透光壁４５２－２の側面に接するように設けられている。
第１透光壁４５２－１の側面および第２透光壁４５２－２の側面はテーパーを有する。第１透光壁４５２－１の側面および第２透光壁４５２－２の側面のテーパー角は同じである。第１透光壁４５２－１と第２透光壁４５２－２とは同じ材料であってもよく、異なる材料であってもよい。但し、第１透光壁４５２－１の屈折率および第２透光壁４５２－２の屈折率は、透光膜４５３の屈折率よりも大きい。
上述したように、第１透光壁４５２－１の屈折率および第２透光壁４５２－２の屈折率は、透光膜４５３の屈折率よりも大きい。そのため、発光素子４３０の側面から射出された光Ｌ１は、第１透光壁４５２－１と透光膜４５３との界面で反射される。さらに、反射された光は、第２透光壁４５２－２と透光膜４５３との界面で反射される。すなわち、透光膜４５３の中を進む光Ｌ１は、第１透光壁４５２－１の側面および第２透光壁４５２－２で反射されて、透光膜４５３の上面から取り出される。したがって、発光素子４３０の側面から射出された光は、光学調整層４３６によって、発光素子４３０の上面から取り出されるように調整される。
本実施形態に係る表示装置４０の光学調整層４３６では、透光壁を２層にしたことで、光学調整層４３６内での光の反射の回数を増加することができる。したがって、発光素子４３０の側面から射出された光を、さらに発光素子の上面方向に集めることができる。
以上、本実施形態に係る表示装置４０について説明したが、表示装置４０の光学調整層４３６は様々な変形、調整が可能である。そこで、以下では、いくつかの変形例について説明する。なお、変形例は、以下のものに限定されない。
［変形例１］
図１６を用いて、本実施形態に係る表示装置４０の光学調整層４３６の変形例について説明する。
図１６は、本発明の一実施形態に係る表示装置４０Ａの概略部分断面図である。具体的には、図１６は、表示装置４０Ａの発光素子４３０と光学調整層４３６Ａとを含む部分の断面図である。以下では、主に、光学調整層４３６Ａについて説明する。
図１６に示すように、光学調整層４３６Ａは、下部構造体４５０Ａ－１、上部構造体４５０Ａ－２、および透光膜４５３Ａを含む。下部構造体４５０Ａ－１は、反射膜４５１Ａおよび反射膜４５１Ａの上に第１透光壁４５２Ａ－１を含む。上部構造体４５０Ａ－２は、第２透光壁４５２Ａ－２を含む。上部構造体４５０Ａ－２は、下部構造体４５０Ａ－１の上に設けられている。透光膜４５３Ａは、下部構造体４５０Ａ－１の側面および上部構造体４５０Ａ－２の側面を取り囲むように設けられている。言い換えると、透光膜４５３Ａは、反射膜４５１Ａの側面、第１透光壁４５２Ａ－１の側面、および第２透光壁４５２Ａ－２の側面に接するように設けられている。
第１透光壁４５２Ａ－１の側面および第２透光壁４５２Ａ－２の側面はテーパーを有するが、第１透光壁４５２Ａ－１の側面と第２透光壁４５２Ａ－２の側面とはテーパー角は異なる。第２透光壁４５２Ａ－２のテーパー角は、第１透光壁４５２Ａ－１のテーパー角よりも大きい。また、第１透光壁４５２Ａ－１と第２透光壁４５２Ａ－２とは同じ材料であってもよく、異なる材料であってもよい。但し、第１透光壁４５２Ａ－１の屈折率および第２透光壁４５２Ａ－２の屈折率は、透光膜４５３Ａの屈折率よりも大きい。
上述したように、第１透光壁４５２Ａ－１の屈折率および第２透光壁４５２Ａ－２の屈折率は、透光膜４５３Ａの屈折率よりも大きい。そのため、発光素子４３０Ａの側面から射出された光Ｌ１は、第１透光壁４５２Ａ－１と透光膜４５３Ａとの界面で反射される。さらに、反射された光は、第２透光壁４５２Ａ－２と透光膜４５３Ａとの界面で反射される。すなわち、透光膜４５３Ａの中を進む光Ｌ１は、第１透光壁４５２Ａ－１の側面および第２透光壁４５２Ａ－２で反射されて、透光膜４５３Ａの上面から取り出される。したがって、発光素子４３０Ａの側面から射出された光は、光学調整層４３６Ａによって、発光素子４３０Ａの上面から取り出されるように調整される。
［変形例２］
図１７を用いて、本実施形態に係る表示装置４０の光学調整層４３６の変形例について説明する。
図１７は、本発明の一実施形態に係る表示装置４０Ｂの概略部分断面図である。具体的には、図１７は、表示装置４０Ｂの発光素子４３０と光学調整層４３６Ｂとを含む部分の断面図である。以下では、主に、光学調整層４３６Ｂについて説明する。
図１７に示すように、光学調整層４３６Ｂは、下部構造体４５０Ｂ－１、上部構造体４５０Ｂ－２、および透光膜４５３Ｂを含む。下部構造体４５０Ｂ－１は、反射膜４５１Ｂおよび反射膜４５１Ｂの上に第１透光壁４５２Ｂ－１を含む。上部構造体４５０Ｂ－２は、第２透光壁４５２Ｂ－２を含む。上部構造体４５０Ｂ－２は、下部構造体４５０Ｂ－１の上に設けられている。透光膜４５３Ｂは、下部構造体４５０Ｂ－１の側面および上部構造体４５０Ｂ－２の側面を取り囲むように設けられている。言い換えると、透光膜１５３Ｂは、反射膜４５１Ｂの側面、第１透光壁４５２Ｂ－１の側面、および第２透光壁４５２Ｂ－２の側面に接するように設けられている。
第１透光壁４５２Ｂ－１の側面および第２透光壁４５２Ｂ－２の側面はテーパーを有する。図１７に示す第１透光壁４５２Ｂ－１の側面および第２透光壁４５２Ｂ－２の側面のテーパー角は同じであるが、異なっていてもよい。第１透光壁４５２Ｂ－１と第２透光壁４５２Ｂ－２とは同じ材料であってもよく、異なる材料であってもよい。但し、第１透光壁４５２Ｂ－１の屈折率および第２透光壁４５２Ｂ－２の屈折率は、透光膜４５３Ｂの屈折率よりも大きい。
第１透光壁４５２Ｂ－１と第２透光壁４５２Ｂ－２とは、隣接する透光壁間のピッチが異なる。第１透光壁４５２Ｂ－１間のピッチｄ３は、第２透光壁４５２Ｂ－２間のピッチｄ４よりも大きい（ｄ３＞ｄ４）。なお、ピッチｄ３は、ピッチｄ４よりも小さくすることもできる（ｄ３＜ｄ４）。
上述したように、第１透光壁４５２Ｂ－１の屈折率および第２透光壁４５２Ｂ－２の屈折率は、透光膜４５３Ｂの屈折率よりも大きい。そのため、発光素子４３０の側面から射出された光Ｌ１は、第１透光壁４５２Ｂ－１と透光膜４５３Ｂとの界面で反射される。さらに、反射された光は、第２透光壁４５２Ｂ－２と透光膜４５３Ｂとの界面で反射される。すなわち、透光膜４５３Ｂの中を進む光Ｌ１は、第１透光壁４５２Ｂ－１の側面および第２透光壁４５２Ｂ－２で反射されて、透光膜４５３Ｂの上面から取り出される。したがって、発光素子４３０の側面から射出された光は、光学調整層４３６Ｂによって、発光素子４３０Ｂの上面から取り出されるように調整される。
また、下部構造体４５０Ｂ－１と上部構造体４５０Ｂ－２とでピッチが異なることにより、光の反射が不規則なものとなる。そのため、表示装置４０Ｂは、モアレなどの干渉縞が抑制された表示が可能となる。
＜第５実施形態＞
図１８Ａ～図１８Ｅを用いて、本発明の一実施形態に係る表示装置１０の作製方法について説明する。
図１８Ａ～図１８Ｅの各々は、本発明の一実施形態に係る表示装置１０の作製方法において、光学調整層１３６の作製工程を示す表示装置１０の概略断面図である。
発光素子１３０および第２平坦化膜１３２の上に第８配線１３４が設けられた構成において、第８配線１３４の上に、反射材料層９１０と反射材料層９１０の上に高屈折率材料層９２０を成膜する（図１８Ａ）。ここでは、高屈折率材料層９２０の材料として、ポジ型感光性レジストを用いる。また、反射材料層９１０の材料として、金属材料を用いる。
次に、フォトマスク９３０を介して、高屈折率材料層９２０を露光する（図１８Ｂ）。高屈折率材料層９２０はポジ型感光性レジストであるため、光が照射された部分が分解される。また、照射された光は、高屈折率材料層９２０内を進むと減衰されるため、高屈折率材料層９２０は、上方部分では広く分解され、下方部分は狭く分解される。
次に、高屈折率材料層９２０を現像する。高屈折率材料層９２０の露光されなかった部分が残り、透光壁１５２のパターンが形成される（図１８Ｃ）。上述したように、高屈折率材料層９２０の上方部分と下方部分とでは露光の程度が異なるため、透光壁１５２の側面にはテーパーが形成される。
次に、透光壁１５２のパターンをマスクとして、反射材料層９１０をエッチングする。透光壁１５２と重畳する反射材料層９１０が残るため、透光壁１５２の下に反射膜１５１が形成される（図１８Ｄ）。モリブデン、タングステンまたはアルミニウムのような金属材料であれば、ウェットエッチングで容易にパターニングを形成することができる。
最後に、反射膜１５１および透光壁１５２を有する構造体１５０の間に、低屈折率材料を充填し、透光膜１５３を形成する（図１８Ｅ）。透光膜１５３の材料として、例えば、光硬化樹脂を用いれば、流動性を有した状態で光硬化樹脂を塗布し、光照射で硬化することができる。
本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態の表示装置を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略も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。
上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、または、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、２０、２０Ｂ、２０Ｃ、３０、４０、４０Ａ、４０Ｂ：表示装置、 ２１：回路基板、 １００：基板、 １０２：遮光層、 １０４：アンダーコート層、 １０６：半導体層、 １０８：第１絶縁層、 １１０：第１配線層、 １１２：第２絶縁層、 １１４：第２配線層、 １１６：第３配線層、 １１８：第１平坦化層、 １２０：第４配線層、 １２２：第３絶縁層、 １２４：第５配線層、 １２６：第６配線層、 １２８：第７配線層、 １３０：発光素子、 １３０－１：発光ダイオード電極、 １３０－２：発光ダイオード基板、 １３０－３：ｎ型クラッド層、 １３０－４：発光層、 １３０－５：ｐ型クラッド層、 １３１：陰極接続層、 １３２：第２平坦化層、 １３４：第８配線層、 １３６、１３６Ａ、１３６Ｂ、１３６Ｃ：光学調整層、 １３８：オーバーコート層、 １４０：偏光層、 １５０、１５０Ｃ：構造体、 １５０Ａ－１、１５０Ｂ－１：第１構造体、 １５０Ａ－２、１５０Ｂ－２：第２構造体、 １５１、１５１Ｃ：反射膜、 １５１Ａ－１、１５１Ｂ－１：第１反射膜、 １５１Ａ－２、１５１Ｂ－２：第２反射膜、 １５２、１５２Ｃ：透光壁、 １５２Ａ－１、１５２Ｂ－１：第１透光壁、 １５２Ａ－２、１５２Ｂ－２：第２透光壁、 １５３、１５３Ａ、１５３Ｂ、１５３Ｃ：透光膜、 ２００：基板、 ２０１：表示部、 ２０３Ｌ：第１回路部、 ２０３Ｒ：第２回路部、 ２０５：接続部、 ２３０：発光素子、 ２３０Ｂ：青色発光素子、 ２３０Ｇ：緑色発光素子、 ２３０Ｒ：赤色発光素子、 ２３６、２３６Ａ、２３６Ｂ、２３６Ｃ：光学調整層、 ２４１：走査配線、 ２４２：信号配線、 ２４３：電流供給配線、 ２４４：電流測定走査配線、 ２４５：初期化走査配線、 ２４６：初期化配線、 ２４７：リセット走査配線、 ２４８：リセット配線、 ２５０、２５０Ａ、２５０Ｂ、２５０Ｃ：構造体、 ２５０Ｂ－１、２５０Ｃ－１：第１構造体、 ２５０Ｂ－２、２５０Ｃ－２：第２構造体、 ２５１、２５１Ａ：反射膜、 ２５１Ｂ－１：第１反射膜、 ２５１Ｂ－２：第２反射膜、 ２５２、２５２Ａ：透光壁、 ２５２Ｂ－１：第１透光壁、 ２５２Ｂ－２：第２透光壁、 ２５３、２５３Ａ、２５３Ｂ：透光膜、 ２６０：光学調整層、 ２６１：第１トランジスタ、 ２６２：第２トランジスタ、 ２６３：第３トランジスタ、 ２６４：第４トランジスタ、 ２６５：第５トランジスタ、 ２６６：第１容量、 ２６７：第２容量、 ３３０：発光素子、 ３３６：光学調整層、 ３３６－１：第１配置パターン、 ３３６－２：第２配置パターン、 ３３６－３：第３配置パターン、 ３３６－４：第４配置パターン、 ３５０：構造体、 ３５１：反射膜、 ３５２：透光壁、 ４３０：発光素子 、４３６、４３６Ａ、４３６Ｂ：光学調整層、 ４５０－１、４５０Ａ－１、４５０Ｂ－１：下部構造体、 ４５０－２、４５０Ａ－２、４５０Ｂ－２：上部構造体、 ４５１、４５１Ａ、４５１Ｂ：反射膜、 ４５２－１、４５２Ａ－１、４５２Ｂ－１：第１透光壁、 ４５２－２、４５２Ａ－２、４５２Ｂ－２：第２透光壁、 ４５３、４５３Ａ、４５３Ｂ：透光膜、 ９１０：反射材料層、 ９２０：高屈折率材料層、 ９３０：フォトマスク

Claims (15)

  1. 発光素子と、
    前記発光素子上の光学調整層と、を含み、
    前記光学調整層は、
    反射膜および前記反射膜上の透光壁と、
    前記反射膜の側面および前記透光壁の側面と接する透光膜と、を含み、
    前記透光壁の側面は、テーパーを有し、
    前記透光壁の屈折率は、前記透光膜の屈折率よりも大きい表示装置。
  2. 前記透光壁の形状は、円錐台、多角錐台、円錐、または多角錐のいずれかである請求項１に記載の表示装置。
  3. 前記反射膜の下面の面積は、前記発光素子の上面の面積よりも小さい請求項１または請求項２に記載の表示装置。
  4. 発光素子と、
    前記発光素子上の光学調整層と、を含み、
    前記光学調整層は、
    第１反射膜および前記第１反射膜上の第１透光壁を含む第１構造体と、
    第２反射膜および前記第２反射膜上の第２透光壁を含む第２構造体と、
    前記第１構造体の側面および前記第２構造体の側面と接する透光膜と、を含み、
    前記第１構造体は、前記発光素子と重畳しない領域に設けられ、
    前記第２構造体は、前記発光素子と重畳する領域に設けられ、
    前記第１透光壁の屈折率および前記第２透光壁の屈折率は、前記透光膜の屈折率よりも大きい表示装置。
  5. 前記第１構造体の大きさは、前記第２構造体の大きさよりも大きい請求項４に記載の表示装置。
  6. 前記第１構造体の前記第１透光壁の側面は第１テーパー角を有し、
    前記第２構造体の前記第２透光壁の側面は第２テーパー角を有し、
    前記第１テーパー角は、前記第２テーパー角よりも小さい請求項４または請求項５に記載の表示装置。
  7. 隣接する２つの前記第１構造体の第１ピッチは、隣接する２つの前記第２構造体の第２ピッチよりも小さい請求項４乃至請求項６のいずれか一に記載の表示装置。
  8. 前記第１構造体の前記第１透光壁の第１形状と前記第２構造体の前記第２透光壁の第２形状とは異なる請求項４乃至請求項７のいずれか一に記載の表示装置。
  9. 前記第１構造体の前記第１透光壁の前記第１形状は、少なくとも前記発光素子の側面に沿って延伸する部分を含む請求項８に記載の表示装置。
  10. 前記第２構造体の前記第２透光壁の前記第２形状は、円錐台、多角錐台、円錐、または多角錐のいずれかである請求項８または請求項９に記載の表示装置。
  11. 発光素子と、
    前記発光素子上の光学調整層と、を含み、
    前記光学調整層は、
    反射膜および前記反射膜上の第１透光壁を含む下部構造体と、
    前記下部構造体上に設けられ、第２透光壁を含む上部構造体と、
    前記下部構造体の側面および前記上部構造体の側面と接する透光膜と、を含み、
    前記下部構造体の下面の面積は、前記上部構造体の下面の面積よりも大きく、
    前記第１透光壁の屈折率および前記第２透光壁の屈折率は、前記透光膜の屈折率よりも大きい表示装置。
  12. 前記下部構造体の前記第１透光壁の側面は第１テーパー角を有し、
    前記上部構造体の前記第２透光壁の側面は第２テーパー角を有し、
    前記第１テーパー角は、前記第２テーパー角よりも小さい請求項１１に記載の表示装置。
  13. 隣接する２つの前記下部構造体の第１ピッチは、隣接する２つの前記上部構造体の第２ピッチよりも大きい請求項１１または請求項１２に記載の表示装置。
  14. 前記下部構造体の前記第１透光壁の第１形状および前記上部構造体の前記第２透光壁の第２形状のうち少なくとも１つは、円錐台、多角錐台、円錐、または多角錐のいずれかである請求項１１乃至請求項１３のいずれか一に記載の表示装置。
  15. 前記発光素子は、発光ダイオードである請求項１乃至請求項１４のいずれか一に記載の表示装置。
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