JP2015069700A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロレンズを形成して光取出効率を向上させる場合でも、ＯＬＥＤへの製造上のダメージを低減すること。【解決手段】表示装置は、第１の基板と、第１の基板上に形成され、マトリクス状の画素に対応して設けられた発光素子と、第２の基板と、第２の基板上に形成され、１つの画素に対して１つ以上の凸型のレンズが発光素子側に形成された集光層と、第１の基板と第２の基板との間においてレンズに接するように設けられ、屈折率が集光層よりも低い光透過性の透過層とを備える。【選択図】図４

Description

本発明は、発光素子を用いた表示装置に関する。

ＯＬＥＤ（Organic Light-Emitting Diode）を用いた発光素子による表示装置が開発されている。このような表示装置は、２枚のガラス基板等が貼り合わされて形成され、それらのガラス基板間に発光素子が配置される。そのため、発光素子からの光は、ガラス基板側から外部空間へ放出されることになる。ガラス基板から外部空間に放出される光は、屈折率が高い方から低い方へ出射することになる。そのため、ガラス基板と外部空間の界面で全反射をする影響により、光取出効率が低下する現象が生じていた。そこで、発光素子上にマイクロレンズを設けることが提案されている（例えば、特許文献１、２）。

特開２０００−３２２０００号公報 特開２００４−０３９５００号公報

ＯＬＥＤは水分によりダメージを受けやすい性質を有している。しかしながら、ＯＬＥＤ素子に上にマイクロレンズを形成する製造工程において、ＯＬＥＤが水分に曝されるおそれがある。

本発明は、マイクロレンズを形成して光取出効率を向上させる場合でも、ＯＬＥＤへの製造上のダメージを低減することを目的とする。

本発明の一実施形態によると、第１の基板と、前記第１の基板上に形成され、マトリクス状の画素に対応して設けられた発光素子と、第２の基板と、前記第２の基板上に形成され、１つの前記画素に対して１つ以上の凸型のレンズが前記発光素子側に形成された集光層と、前記第１の基板と前記第２の基板との間において前記レンズに接するように設けられ、屈折率が前記集光層よりも低い光透過性の透過層とを備えることを特徴とする表示装置が提供される。

本発明の一実施形態によると、第１の基板と、前記第１の基板上に形成され、マトリクス状の画素に対応して設けられた発光素子と、第２の基板と、前記第２の基板上に形成され、１つの前記画素に対して１つ以上の凹型のレンズが前記発光素子側に形成された集光層と、前記第１の基板と前記第２の基板との間において前記レンズに接するように設けられ、屈折率が前記集光層よりも高い光透過性の透過層とを備えることを特徴とする表示装置が提供される。

前記集光層の前記レンズが色レジストにより形成されていてもよい。

前記色レジストの前記発光素子と反対側には、前記色レジストの表面が突出している部分に対応する領域に前記色レジストよりも透過率の高い補助層が設けられていてもよい。

前記集光層と前記第２の基板との間に形成された色レジストをさらに備え、前記集光層の前記レンズは、前記色レジストよりも透過率の高い材料で形成されていてもよい。

前記集光層は、複数の前記レンズが千鳥配置になっている領域を含んでもよい。

前記透過層は、前記第１の基板と前記第２の基板との間に充填される充填剤を含んでもよい。

本発明によれば、マイクロレンズを形成して光取出効率を向上させる場合でも、ＯＬＥＤへの製造上のダメージを低減することができる。

本発明の一実施形態に係る表示装置の概略構成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に用いる画素回路の一例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第１の基板側の断面構成を示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係る表示装置の断面構成を示す模式図である。 本発明の第２実施形態に係る表示装置の断面構成を示す模式図である。 本発明の第２実施形態に係る凸型レンズの配置を説明する図である。 本発明の第３実施形態に係る表示装置の断面構成を示す模式図である。 本発明の第４実施形態に係る表示装置の断面構成を示す模式図である。 本発明の第５実施形態に係る表示装置の断面構成を示す模式図である。 本発明の第５実施形態に係る別の例の表示装置の断面構成を示す模式図である。 本発明の第６実施形態に係る表示装置の断面構成を示す模式図である。 本発明の第７実施形態に係る表示装置の断面構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る凸型のレンズ形状および凹型のレンズ形状の定義を説明する図である。 従来例に係る表示装置の断面構成を示す模式図である。 従来例に係る表示装置の光取出効率が低下する要因を説明する図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の表示装置の実施形態について説明する。なお、以下に示す実施形態は本発明の実施形態の一例であって、本発明はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、種々の変形を行ない実施することが可能である。なお、本実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号（数字の後にＡ、Ｂ等を付しただけの符号）を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なったり、構成の一部が図面から省略されたりする場合がある。また、基板上に形成される、とは、基板に接触して形成される場合だけでなく、基板との間に他の構成を挟んで形成される場合を含む。

＜第１実施形態＞
［概略構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る表示装置の概略構成を示す平面図である。表示装置１００は、表示領域１０１、ドライバＩＣ１０２、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔｓ）１０３、及び走査線駆動回路１０４を備える。ドライバＩＣ１０２、および走査線駆動回路１０４は、第１の基板１０上に形成されている。

表示領域１０１には、図中の横方向に走る複数の制御信号線ｇ１−１〜ｇ１−３と縦方法に走る複数のデータ信号線ｄ１〜ｄ３とが互いに交差して配置されている。制御信号線ｇ１−１〜ｇ１−３とデータ信号線ｄ１〜ｄ３との交差部に対応する位置には、複数の画素１０５がマトリクス状に配置される。図１には、一例として、一画素１０５あたり３本の制御信号線ｇ１−１〜ｇ１−３と１本のデータ信号線ｄ１とが交差して配置される構成を図示しているが、この構成に限定されるものではない。また、図示していないが、表示領域１０１内には電源線等の一定電圧を供給する配線が配置されてもよい。各画素１０５には、制御信号線ｇ１−１〜ｇ１−３から供給される制御信号に応じて、画素１０５に供給されるデータ電圧の書き込みを制御することにより、画素１０５の発光を制御する薄膜トランジスタ及びデータ信号線ｄ１〜ｄ３から供給されるデータ電圧を保持するコンデンサを備えた画素回路が配置される。

第２の基板２０は、カラーフィルタおよび遮光材等が形成され、各画素１０５の画素回路を覆うように、第１の基板１０に貼り合わされている。この例では、第１の基板１０と第２の基板２０との間は、充填剤で充填されている（図４参照）。

図２は、本発明の一実施形態に係る表示装置に用いる画素回路の一例を示す回路図である。なお、以下、表示装置１００としてＯＬＥＤを用いた表示装置を例に挙げて説明するが、供給される電流に応じた強度で自発光する発光素子であればよく、ＯＬＥＤを用いる場合に限られない。

図２に図示したように、例えば、各画素１０５の画素回路１０７は、４つのトランジスタＴＲ１〜ＴＲ４と、２つのコンデンサＣ１、Ｃ２と、ＯＬＥＤとを備える。トランジスタＴＲ１は、ソースドレイン端子の一方がデータ信号ラインＤＡＴＡ（図１に示したデータ信号線ｄ１）に接続され、他方がコンデンサＣ１の一方の端子に接続され、ゲート端子が走査信号ラインＳＥＬＥＣＴ（図１に示した制御信号線ｇ１−１）に接続される。

トランジスタＴＲ２のソースドレイン端子の一方は、コンデンサＣ１の他方の端子、コンデンサＣ２の一方の端子、及びトランジスタＴＲ３のゲート端子に共通に接続されている。また、トランジスタＴＲ２のソースドレイン端子の他方は、トランジスタＴＲ３のソースドレイン端子の一方とトランジスタＴＲ４のソースドレイン端子の一方とに共通に接続されている。そして、トランジスタＴＲ２のゲート端子は、制御信号ラインＡＺ（図１に示した制御信号線ｇ１−２）に接続される。

トランジスタＴＲ４は、ソースドレイン端子の一方がＯＬＥＤの陽極に接続され、ゲート端子が制御信号ラインＡＺＢ（図１に示した制御信号線ｇ１−３）に接続される。ＯＬＥＤの陰極には電源電圧ＣＶが印加され、トランジスタＴＲ３のソースドレイン端子の一方およびコンデンサＣ２の他方の端子には電源電圧ＶＤＤが印加される。

このような構成を備える画素回路１０７は、コンデンサＣ１、Ｃ２等に電圧を保持させることにより、トランジスタＴＲ３の動作しきい値電圧のばらつきを補正して、データ信号ラインＤＡＴＡから供給されるデータ電圧に応じた輝度でＯＬＥＤを発光させることができる。このため、図２に図示した構成を備える画素回路１０７は、トランジスタの特性ばらつきの表示への影響を低減することができる。

図３は、本発明の一実施形態に係る表示装置の第１の基板側の断面構成を示す模式図である。第１の基板１０には、上述したトランジスタＴＲ４に対応するトランジスタ部１１０が形成されている。なお、トランジスタ部１１０は、トランジスタＴＲ４に対応する部分を図示し、他のトランジスタについては図示を省略している。トランジスタ部１１０に形成された平坦化膜に形成されたコンタクトホールを介して、アノード電極１２が形成されている。コンタクトホールを埋めるとともに、隣接する画素と隔てるためのバンク１３が形成されている。

アノード電極１２上には、ＯＬＥＤを含む発光素子１１が形成されている。発光素子１１上には、カソード電極１４が形成されている。この例では、ＯＬＥＤは、アノード電極１２からカソード電極１４への電流供給により白色光を放射する。そのため、ＯＬＥＤは、アノード電極１２とカソード電極１４とに挟まれた領域において発光し、それ以外の領域では発光しない。そして、カラーフィルタを用いて、白色光から各色（例えば、ＲＧＢ、ＲＧＢＷ等）の発光を実現する。なお、ＯＬＥＤは、全画素において白色光を発光させてカラーフィルタでＲＧＢを実現する場合に限らず、「ＲＧＢ塗り分け（Side-by-side RGB sub-pixel）方式」を用いてもよい。

カソード電極１４上には、封止膜１５が形成されている。この例では、封止膜１５は、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）を用いる。また、この例では、トランジスタ部１１０の反対側（図の上方側）に向けて白色光を放射して第２の基板２０側から出射させる、いわゆるトップエミッション構造であり、カソード電極１４は、光透過性を有するように形成される。発光素子１１から放射された白色光は、第２の基板２０側に設けられた色レジストで形成されるカラーフィルタを通過し、この例では、赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの３色のいずれかとなって第２の基板２０から外部に出射する。

続いて、第２の基板２０に形成された構成等、その他の構成を説明する前に、従来の構成とその問題点を説明する。

［従来例の説明］
図１４は、従来例に係る表示装置の断面構成を示す模式図である。第２の基板２０Ｚには、遮光材２５Ｚおよび赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に対応するカラーフィルタ２１ＺＲ、２１ＺＧ、２１ＺＢが設けられている。そして第２の基板２０Ｚと第１の基板１０との間には、充填剤３０Ｚが充填されている。従来例においては、カラーフィルタ２１ＺＲ、２１ＺＧ、２１ＺＢは、表面が平坦に形成されている。

図１５は、従来例に係る表示装置の光取出効率が低下する要因を説明する図である。図１５は、図１４の構成において、発光素子１１から放射させる光の経路となる膜構成を示した図である。この図において発光素子１１上に形成されたカソード電極１４の影響は、その膜厚等を考慮して省略している。従来例の構成として、充填剤、カラーフィルタ、第２の基板（ガラス）については、ほぼ同じ屈折率（ｎ≒１．５）を有し、封止膜の屈折率（ｎ≒１．８）が他の構成と大きく異なっている。

図１５に示すとおり、ガラスと空気との屈折率の違いから、ガラス側から空気側に出射する場合には、入射角が４１°よりも大きくなると全反射し、外部に出射されなくなってしまう。また、封止膜は、窒化シリコン等が用いられるため、屈折率が高め（ｎ≒１．８）である。したがって、ガラス側から空気側への入射角が４１°以上にならないようにするためには、封止膜から充填剤への入射角は３２°未満となる。したがって、この入射角（以下の説明では、発光素子１１からの出射角という場合がある）が３２°以上となる場合には、ガラス側から外部へ出射することができないため、その部分の光が無駄な成分となってしまう。本発明によれば、以下に説明するとおり、外部に出射する際に全反射しないような発光素子１１からの光の出射角を、従来例よりも広げることができ、無駄な成分を少なくすることができる。

［第２の基板側の構成］
図４は、本発明の第１実施形態に係る表示装置の断面構成を示す模式図である。なお、図４において用いた符号のうち、図３の説明において用いた符号と同じものは、同じ構成を示している。

第２の基板２０は、この例ではガラス基板である。第２の基板２０には、遮光材２５および赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に対応するカラーフィルタ２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂが設けられている。以下の説明において、カラーフィルタの色を特に区別しない場合には、カラーフィルタ２１という。遮光材２５は、金属等の遮光性のある材料で形成されている。また、遮光材２５は、この例では、色が異なる画素の境界部分に形成され、ストライプ状に配置されている。なお、隣接する画素の境界部分全てに遮光材２５が配置されていてもよい。

カラーフィルタ２１は、色レジストで遮光材２５の間に形成されている。なお、カラーフィルタ２１の屈折率は、第２の基板２０の屈折率よりも低いことが望ましいが、同じであっても、高くてもよい。カラーフィルタ２１は、発光素子２１側の表面の形状が凸状に形成されている。すなわち、カラーフィルタ２１は、発光素子２１側に凸型のレンズが形成され、発光素子１１からの光を集光する集光層である。

この例では、各画素のカラーフィルタ２１は、第２の基板２０側から見た場合に、各画素の周縁部分が最も薄くなるように形成されていている。なお、画素が並ぶ平面内の少なくとも一方向に沿って凸型が形成され、別の方向に沿っては凸型が形成されていなくてもよい。そのような構成の例としては、カラーフィルタ２１が、ストライプ状に配置された遮光材２５上において最も薄くなるように形成され、いわゆるシリンドリカルレンズのように構成されていてもよい。

カラーフィルタ２１は、色レジストをフォトリソグラフィによりパターニングすることで形成される。このとき、露光工程においてハーフトーンマスクを用い、露光量を段階的に制御したり、現像液による現像時間、現像温度等を制御したりすることにより、凸型のレンズ形状を形成する。なお、この製造方法は一例であって、表面に凸型の形状を形成できる方法であれば、他の製造方法によって形成されてもよい。

第２の基板２０と第１の基板１０との間には、充填剤３０が充填されている。このとき、充填剤３０は、カラーフィルタ２１と接している。充填剤３０は、光透過性を有する樹脂等で形成された透過層である。充填剤３０は、カラーフィルタ２１の屈折率よりも低い材料で構成されている。

図３に示す各構成が形成された第１の基板１０と、遮光材２５およびカラーフィルタ２１が形成された第２の基板２０とを貼り合わせるときに、それぞれの間に形成される空間に充填剤３０が充填される。図４に示す例では、カラーフィルタ２１の表面と充填剤３０とが接触しているが、光透過性の材料で形成された別の層が形成されていてもよい。例えば、カラーフィルタ２１よりも屈折率が低く光透過性を有する樹脂等で形成されたオーバーコート層がカラーフィルタ２１の表面に形成されていてもよい。なお、カラーフィルタ２１の表面側は空間が形成されていてもよい。この場合であっても、屈折率がほぼ１である透過層が存在していることになる。

このようにカラーフィルタ２１に接触する充填剤３０の屈折率がカラーフィルタ２１の屈折率よりも低いため、カラーフィルタ２１は、その凸型のレンズ形状によって発光素子１１からの光を集光する。これによって、外部に出射する際に全反射しないような発光素子１１から放射される光の出射角を、従来例よりも広げることができる。したがって、発光素子１１から放射される光のうち全反射してしまう成分を減少させることができ、光取出効率が向上することになる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、カラーフィルタにおいて各画素に１つの凸型のレンズが形成されていた。第２実施形態においては、各画素に複数の凸型のレンズが形成されている場合について、図５、６を用いて説明する。

図５は、本発明の第２実施形態に係る表示装置の断面構成を示す模式図である。表示装置１００Ａは、第２の基板２０Ａ上にストライプ状に配置された遮光材２５Ａの間に、カラーフィルタ２１ＡＲ、２１ＡＧ、２１ＡＢを有している。カラーフィルタ２１ＡＲ、２１ＡＧ、２１ＡＢは、充填剤３０Ａに接している表面が凸型のレンズ形状を有し、凸形状の部分が各画素に複数存在している。この例においても、充填剤３０Ａは、カラーフィルタ２１ＡＲ、２１ＡＧ、２１ＡＢよりも屈折率が低い。

図６は、本発明の第２実施形態に係る凸型レンズの配置を説明する図である。図６は、図５において第２の基板２０Ａ側から見た場合の遮光材２５Ａとカラーフィルタ２１ＡＧとの位置関係を示している図である。図６に示すようにカラーフィルタ２１ＡＧは、それぞれの凸型部分Ｐ（凸型の周縁形状）が円形であり、１列ごとに１／２周期ずらした千鳥配置になっている。このように各画素において多くのレンズを配置することにより、凸型部分の曲率を大きくすることもでき、発光素子１１からの外部への光取出効率をより向上させることができる。カラーフィルタ２１ＡＲ、ＡＢについても同様である。なお、図６に示すＶ−Ｖ方向に見た断面が図５に対応している。

なお、凸型の周縁形状は円形でなくてもよく、楕円形、矩形等他の形状であってもよい。また、複数の凸型部分Ｐは、千鳥配置のような最密構造で配置されていなくてもよく、配置されていない領域があってもよいし、規則的に並んだ配置でなくてもよい。

＜第３実施形態＞
第１実施形態では、カラーフィルタにおいて各画素に凸型のレンズが形成されていた。第３実施形態では、各画素に凹型のレンズが形成されている場合について、図７を用いて説明する。

図７は、本発明の第３実施形態に係る表示装置の断面構成を示す模式図である。表示装置１００Ｂは、第２の基板２０Ｂ上にストライプ状に配置された遮光材２５Ｂの間に、カラーフィルタ２１ＢＲ、２１ＢＧ、２１ＢＢを有している。カラーフィルタ２１ＢＲ、２１ＢＧ、２１ＢＢは、充填剤３０Ｂに接している表面が凹型のレンズ形状を有している。この例においては、、充填剤３０Ｂは、カラーフィルタ２１ＢＲ、２１ＢＧ、２１ＢＢよりも屈折率が高い。そして、カラーフィルタ２１ＢＲ、２１ＢＧ、２１ＢＢが充填剤３０Ｂと接している表面が凹型のレンズ形状を有していることにより、カラーフィルタ２１ＢＲ、２１ＢＧ、２１ＢＢは、第１実施形態のカラーフィルタ２１と同様に、発光素子１１からの光を集光する集光層となる。

したがって、充填剤３０Ｂが、カラーフィルタ２１ＢＲ、２１ＢＧ、２１ＢＢの屈折率よりも高くなる材料を用いる場合には、カラーフィルタ２１ＢＲ、２１ＢＧ、２１ＢＢの表面形状を凸型のレンズ形状とすれば、従来例よりも発光素子１１からの外部への光取り出し効率をより向上させることができる。

＜第４実施形態＞
第３実施形態では、カラーフィルタにおいて各画素に１つの凹型のレンズが形成されていた。第４実施形態においては、各画素に複数の凹型のレンズが形成されている場合について、図８を用いて説明する。

図８は、本発明の第４実施形態に係る表示装置の断面構成を示す模式図である。表示装置１００Ｃは、第２の基板２０Ｃ上にストライプ状に配置された遮光材２５Ｃの間に、カラーフィルタ２１ＣＲ、２１ＣＧ、２１ＣＢを有している。カラーフィルタ２１ＣＲ、２１ＣＧ、２１ＣＢは、充填剤３０Ｃに接している表面が凹型のレンズ形状を有し、凹形状の部分が各画素に複数存在している。この例においても、充填剤３０Ｃは、カラーフィルタ２１ＣＲ、２１ＣＧ、２１ＣＢよりも屈折率が高い。この例では、第２の基板２０Ｃ側から見た場合の遮光材２５Ｃとカラーフィルタ２１ＣＧとの位置関係は、上述した図６に示すように千鳥配置になっている。

なお、凹型の周縁形状は円形でなくてもよく、楕円形、矩形等他の形状であってもよい。また、複数の凹型部分Ｐは、千鳥配置のような最密構造で配置されていなくてもよく、配置されていない領域があってもよいし、規則的に並んだ配置でなくてもよい。

＜第５実施形態＞
第５実施形態では、カラーフィルタと第２の基板との間に、光透過性の補助層が形成されている場合について、図９、１０を用いて説明する。

図９は、本発明の第５実施形態に係る表示装置の断面構成を示す模式図である。表示装置１００Ｄは、第２の基板２０Ｄ上にストライプ状に配置された遮光材２５Ｄの間に、カラーフィルタ２１ＤＲ、２１ＤＧ、２１ＤＢを有している。また、この例では、各カラーフィルタ２１ＤＲ、２１ＤＧ、２１ＤＢの第２の基板２０Ｄ側（発光素子１１とは反対側）に、凸型の突出した部分に対応する領域に、補助層２２Ｄが形成されている。補助層２２Ｄは、カラーフィルタ２１ＤＲ、２１ＤＧ、２１ＤＢを構成する色レジストよりも光の透過率が高い材料である。なお、補助層２２Ｄの屈折率は、充填剤３０Ｄの屈折率よりもカラーフィルタ２１ＤＲ、２１ＤＧ、２１ＤＢの屈折率に近いことが望ましく、カラーフィルタ２１ＤＲ、２１ＤＧ、２１ＤＢの屈折率以上であってもよい。補助層２２Ｄは、カラーフィルタ２１ＤＲ、２１ＤＧ、２１ＤＢを形成する前に、フォトリソグラフィによるパターニングによって形成される。

図１０は、本発明の第５実施形態に係る別の例の表示装置の断面構成を示す模式図である。図９は、第１実施形態に補助層を適用した例を示したが、図１０は第２実施形態に補助層を適用した例である。表示装置１００Ｅは、第２の基板２０Ｅ上にストライプ状に配置された遮光材２５Ｅの間に、カラーフィルタ２１ＥＲ、２１ＥＧ、２１ＥＢを有している。また、この例では、各カラーフィルタ２１ＥＲ、２１ＥＧ、２１ＥＢの第２の基板２０Ｅ側（発光素子１１とは反対側）に、凸型の突出した部分に対応する領域に、補助層２２Ｅが形成されている。補助層２２Ｅは、カラーフィルタ２１ＥＲ、２１ＥＧ、２１ＤＢを構成する色レジストよりも光の透過率が高い材料である。なお、補助層２２Ｅの屈折率は、充填剤３０Ｅの屈折率よりもカラーフィルタ２１ＥＲ、２１ＥＧ、２１ＥＢの屈折率に近いことが望ましく、カラーフィルタ２１ＥＲ、２１ＥＧ、２１ＥＢの屈折率以上であってもよい。

このように凸型の突出した部分が存在することによって、凸型のレンズ中央の突出した部分と周縁部分とにおける色レジストの厚さが異なる。そのため、突出部分と周縁部分とにおいて発光素子１１からの光の経路が異なり、結果として色純度、分布、輝度等に影響を与える場合がある。このような場合であっても、第５実施形態のように色レジストよりも透過率の高い補助層を組み合わせて、突出部分の色レジストの膜厚を薄くすることにより、凸型の突出部分と周縁部分とにおける色レジストの厚さの差を低減し、厚さの差により生じる上記のような影響を少なくすることができる。

補助層２２Ｄの表面形状は、カラーフィルタ２１ＤＲ、２１ＤＧ、２１ＤＢと同様に、凸型のレンズ形状になっていることが望ましい。このようにすると、カラーフィルタ２１ＤＲ、２１ＤＧ、２１ＤＢにおける凸型の突出部分（中央部分）と周縁部分とにおける色レジストの厚さの差をより低減することができる。

なお、補助層については、第３、第４実施形態のように凹型のレンズ形状を有するカラーフィルタを用いた場合であっても適用することができる。すなわち、凹型のレンズ形状の周縁部が突出した部分になっているため、その部分に対応して補助層を設ければよい。このとき、遮光材が存在する部分には補助層を設けなくてもよい。例えば、第３実施形態における場合、すなわち図７において補助層を適用する場合には、遮光材２５Ｂ上には、補助層を設けずに、隣接画素のうち遮光材が存在しない辺においてのみ補助層を設けてもよい。

補助層２２Ｅの表面形状についても、カラーフィルタ２１ＥＲ、２１ＥＧ、２１ＥＢと同様に、凹型のレンズ形状になっていることが望ましい。このようにすると、カラーフィルタ２１ＥＲ、２１ＥＧ、２１ＥＢにおける凹型の中央部分と突出部分（周縁部分）とにおける色レジストの厚さの差をより低減することができる。

＜第６実施形態＞
第６実施形態では、カラーフィルタ以外で上記の凸型のレンズ形状を実現する場合について、図１１を用いて説明する。

図１１は、本発明の第６実施形態に係る表示装置の断面構成を示す模式図である。表示装置１００Ｆは、第２の基板２０Ｆ上にストライプ状に配置された遮光材２５Ｆの間に、カラーフィルタ２１ＦＲ、２１ＦＧ、２１ＦＢを有している。カラーフィルタ２１ＦＲ、２１ＦＧ、２１ＦＢは、上記の各実施形態とは異なり、発光素子１１側の表面が平坦に形成されている。一方、カラーフィルタ２１ＦＲ、２１ＦＧ、２１ＦＢよりも発光素子１１側に、光透過性の樹脂のレンズ層２１ＦＴにより凸型のレンズ形状が形成され、充填剤３０Ｆと接触している。

充填剤３０Ｆは、レンズ層２１ＦＴよりも屈折率が低い。そして、レンズ層２１ＦＴが充填剤３０Ｆと接している表面が凸型のレンズ形状を有していることにより、レンズ層２１ＦＴは、第１実施形態のカラーフィルタ２１と同様に、発光素子１１からの光を集光する集光層となる。なお、レンズ層２１ＦＴの屈折率は、充填剤３０Ｆの屈折率より高ければよいが、カラーフィルタ２１ＥＲ、２１ＥＧ、２１ＥＢの屈折率以下であることが望ましい。

なお、第６実施形態では、図１１に示すようにレンズ層２１ＦＴにより各画素に１つの凸型のレンズを形成していたが、第２実施形態のように各画素に複数の凸型のレンズを形成するようにしてもよい。また、第３、第４実施形態のように、充填層３０Ｆの屈折率が、レンズ層２１ＦＴの屈折率よりも高い場合には、レンズ層は凹型のレンズ形状を有するようにすればよい。

また、発光素子１１がＲＧＢの３色に塗り分けられたＯＬＥＤを用いている場合、第６実施形態の構成において、カラーフィルタ２１ＥＲ、２１ＥＧ、２１ＥＢを用いないようにしてもよい。

＜第７実施形態＞
第７実施形態では、図１０に示す第５実施形態においてトップエミッション構造ではなく、ボトムエミッション構造に適用した場合について、図１２を用いて説明する。

図１２は、本発明の第７実施形態に係る表示装置の断面構成を示す模式図である。表示装置１００Ｇは、第２の基板２０Ｇ上に、遮光材２５Ｇ、補助層２２Ｇおよびカラーフィルタ２１ＧＲ、２１ＧＧ、２１ＧＢが形成され、これらを覆うように絶縁層３５が形成されている。そして、絶縁層３５Ｇ上に、トランジスタ部１１０Ｇ、絶縁層１２０Ｇ、アノード電極１２Ｇ、発光素子１１Ｇ、およびカソード電極１４Ｇが形成されている。カソード電極１４Ｇ上には、封止膜、封止基板等が形成されていてもよい。

図１２に示すように、カラーフィルタ２１ＧＲ、２１ＧＧ、２１ＧＢは、発光素子１１Ｇ側（発光素子１１Ｇの光が入射する側）が、凸型のレンズ形状に形成されている。そして、光透過層３５Ｇは、カラーフィルタ２１ＧＲ、２１ＧＧ、２１ＧＢよりも屈折率が低い光透過性を有する樹脂等で形成されている。このように形成されていることにより、カラーフィルタ２１ＧＲ、２１ＧＧ、２１ＧＢは、第１実施形態のカラーフィルタ２１と同様に、発光素子１１からの光を集光する集光層となる。

なお、第７実施形態は、第５実施形態にボトムエミッション構造を適用した場合として説明したが、その他の実施形態にも適用することができる。

＜凸型、凹型の定義＞
上述した各実施形態において用いた凸型のレンズ形状と凹型のレンズ形状とについて、第１、第３実施形態のように単体で存在する場合には、集光層の表面の形状から凸型か凹型か明確である。一方、第２、第４実施形態のように連続して並んでいる場合には、集光層の表面だけから凸型か凹型かが明確とならない場合があるため、その定義を以下に説明する。

図１３は、本発明の一実施形態に係る凸型のレンズ形状および凹型のレンズ形状の定義を説明する図である。図１３（ａ）は、図５に示す第２実施形態で説明した凸型のレンズ形状を例として示している。図１３（ｂ）は、図７に示す第４実施形態で説明した凹型のレンズ形状を示している。これらの形状において、ディップ位置Ｄｈ（最も図上方側の位置）と、ピーク位置Ｐｈ（最も図下方側の位置）との中間位置Ｃにおいて、ピーク幅Ｐｗ（ピークの半値幅に相当）とディップ幅Ｄｗとを比較したときに、ピーク幅Ｐｗがディップ幅Ｄｗより大きい場合に凸型、小さい場合に凹型であると定義することができる。このように定義すると、図１３（ｃ）に示すような集光層の形状は、突出部があったとしてもこれを持って凸型とするのではなく、凹型であると定義することができる。

なお、上記定義によらず、集光層の発光素子側の表面に凹凸が設けられ、光取出効率が平坦な場合よりも向上している場合には、集光層（例えばカラーフィルタ）の屈折率が、この集光層に接触する透過層（例えば充填剤）の屈折率より高ければ、凹凸は凸型のレンズ形状を構成し、低ければ凹凸は凹型のレンズ形状を構成しているものとして定義してもよい。

１０…第１の基板、１１…発光素子、１２…アノード電極、１３…バンク、１４…カソード電極、１５…封止膜、２０…第２の基板、２１…カラーフィルタ、２５…遮光材、３０…充填剤、２２…補助層、３５…絶縁層、１００…表示装置、１０１…表示領域、１０２…ドライバＩＣ、１０３…ＦＰＣ、１０４…走査線駆動回路、１０５…画素、１０７…画素回路、１１０…トランジスタ部

Claims (7)

1. 第１の基板と、
   前記第１の基板上に形成され、マトリクス状の画素に対応して設けられた発光素子と、
   第２の基板と、
   前記第２の基板上に形成され、１つの前記画素に対して１つ以上の凸型のレンズが前記発光素子側に形成された集光層と、
   前記第１の基板と前記第２の基板との間において前記レンズに接するように設けられ、屈折率が前記集光層よりも低い光透過性の透過層と
   を備えることを特徴とする表示装置。
2. 第１の基板と、
   前記第１の基板上に形成され、マトリクス状の画素に対応して設けられた発光素子と、
   第２の基板と、
   前記第２の基板上に形成され、１つの前記画素に対して１つ以上の凹型のレンズが前記発光素子側に形成された集光層と、
   前記第１の基板と前記第２の基板との間において前記レンズに接するように設けられ、屈折率が前記集光層よりも高い光透過性の透過層と
   を備えることを特徴とする表示装置。
3. 前記集光層の前記レンズが色レジストにより形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示装置。
4. 前記色レジストの前記発光素子と反対側には、前記色レジストの表面が突出している部分に対応する領域に前記色レジストよりも透過率の高い補助層が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
5. 前記集光層と前記第２の基板との間に形成された色レジストをさらに備え、
   前記集光層の前記レンズは、前記色レジストよりも透過率の高い材料で形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示装置。
6. 前記集光層は、複数の前記レンズが千鳥配置になっている領域を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の表示装置。
7. 前記透過層は、前記第１の基板と前記第２の基板との間に充填される充填剤を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の表示装置。

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