JP7111793B2 - 画素アレイ基板およびこれを備えるディスプレイ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ディスプレイ装置およびその画素アレイ基板に関するものである。さらに具体的に、本発明は、各種センサを含むディスプレイ装置、およびその画素アレイ基板に関するものである。

デジタル映像データを利用して映像を表示するディスプレイ装置として、液晶を用いた液晶ディスプレイ装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ；ＬＣＤ）と、有機発光ダイオード（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ；ＯＬＥＤ）を用いた有機発光ディスプレイ装置が主に利用されている。

有機発光ディスプレイ装置は、自ら発光する自己発光素子を用いたディスプレイ装置であって、液晶ディスプレイ装置に比べて、応答速度が速く、発光効率や輝度が高く、視野角が広いというメリットがある。また、プラスチックのようなフレキシブルな基板上に素子を形成することができるので、フレキシブルなディスプレイ装置を具現化することができる。

ディスプレイ装置は、様々な機能が付加されて複合的機能を備える。例えば、電子装置は、移動通信機能、データ通信機能、映像撮影機能、音声録音機能などを備えることができる。最近は、ディスプレイ装置に、マルチメディア機能を具現化するためのカメラやセンサなど多様な要素を取り入れている。ところが、かかる要素は、表示領域の外側に配置されることから、ディスプレイ装置の少なくとも一面の表示領域が実質的に全面に拡張したディスプレイ装置への要望が強まっている。

特開２０２０－１０９７５３号公報

本発明の目的は、ディスプレイ装置の少なくとも一面の表示領域が実質的に全面に拡張したフルスクリーンディスプレイ装置と、その画素アレイ基板を提供することである。

また、本発明の他の目的は、ディスプレイ装置の表示領域内にセンサを実装したディスプレイ装置と、その画素アレイ基板を提供することである。

また、本発明の目的は上述した目的に制限されず、言及されていない他の課題は、次の記載から当業者に明確に理解できるであろう。

本発明に係るディスプレイ装置は、第１方向、および前記第１方向と交差する第２方向にマトリクス状に配列された画素を含む画素アレイと、前記画素アレイの下に配置されたセンサと、前記画素アレイ上に配置された屈折層とを備え、前記画素アレイは、前記センサと重畳する低解像度の第１領域、および前記第１領域に隣接して配置される高解像度の第２領域を含み、前記屈折層は、第１屈折率を有する第１屈折部、および前記第１屈折率より低い第２屈折率を有する第２屈折部を含む。

他の観点からみた本発明に係るディスプレイ装置は、ＴＦＴアレイ層と、前記ＴＦＴアレイ層上に順次積層された第１電極、有機発光物質、および第２電極を含む複数の画素が配列された画素アレイを含むディスプレイパネルと、前記ディスプレイパネルを覆う封止層と、前記封止層上に配置された屈折層と、前記ディスプレイパネルの下に配置されたセンサとを備え、前記画素アレイは、前記センサと重畳する低解像度の第１領域、および前記第１領域に隣接して配置される高解像度の第２領域を含み、前記屈折層は、第１屈折率を有する第１屈折部、および前記第１屈折率より低い第２屈折率を有する第２屈折部を含む。

さらに他の観点からみた本発明に係る画素アレイ基板は、第１画素領域と、前記第１画素領域に比べて高い解像度を持つ第２画素領域と、前記第１画素領域内に配置される少なくとも１つのレンズを含み、前記第１画素領域に光を集光させる第１屈折部と、前記第２画素領域の少なくとも一部に配置され、前記第２画素領域へ光を透過させる第２屈折部を含み、前記第１屈折部の屈折率は、前記第２屈折部の屈折率より高い。

本発明の実施形態に係るディスプレイ装置および画素アレイ基板は、画素アレイの下にカメラ装置などのセンサを実装することで、フルスクリーンを提供することができる。

本発明の実施形態に係るディスプレイ装置、および画素アレイ基板は、異種屈折層を備えることで、画素アレイの下に実装されたカメラ装置などのセンサが外部から視認されないディスプレイ装置を提供することができる。

本発明の効果は、上述した効果に制限されず、言及されていない他の効果は、請求の範囲の記載から当業者に明確に理解できるであろう。

本発明の第１実施例に係るディスプレイ装置の概略的なブロック図である。 図１に示した副画素の概略的な回路構成図である。 図２に示した副画素の詳細な回路構成の例示図である。 本発明の第１実施例に係るディスプレイ装置の一部領域を示す例示図である。 図４のＩ－Ｉ’に沿った断面図である。 図４に示した画素の断面図である。 図４のＩ－Ｉ’に沿った断面図であって、第２実施例を示す図である。 図７に示した屈折層の平面図である。 図９（ａ）は、本発明の第１実施形態に係るディスプレイ装置における光の経路を示す図であり、図９（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係るディスプレイ装置における光の経路を示す図である。 図１０（ａ）は、第１実施形態に係るディスプレイ装置を示す図であり、図１０（ｂ）は、第２実施形態に係るディスプレイ装置を示す図である。

本発明のメリットおよび特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付する図面とともに詳述する実施形態を参照すると明確になるであろう。しかしながら、本発明は、以下に開示する実施形態に限定されるものではなく、相違する様々な形に具現化することができる。但し、実施形態は、本発明の開示が完全となるようにして、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に理解させるために提供されるものであって、本発明は、請求項の範疇によって定義される。

本発明の実施形態を説明するための図面に開示した形状や大きさ、比率、角度、個数などは例示的なものであって、本発明がそれに限定されるものではない。明細書全体に亘り、同一の参照符号は、同一の構成要素を示す。また、本発明を説明するに当たり、関連する公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にすると判断された場合は、その詳細な説明を省略する。

本明細書で「備える」、「含む」、「有する」、「なる」などが記載された場合、「のみ／だけ」がともに記載されていない限り、他の部分を追加することができる。また、構成要素を単数形で記載した場合は、特に明示的な記載がない限り、複数形に解釈することができる。

また、構成要素を解釈するに当たり、明示的な記載がなくても誤差範囲を含むものと解釈する。

また、位置関係の説明において、例えば「上に」、「上部に」、「下部に」、「横に」などで２つの構成要素同士の位置関係を説明する場合、「直」または「直接」と記載されていなければ、１つ以上の他の構成要素が該２つの構成要素間に位置することもできる。

また、構成要素を区分するため、「第１」や「第２」などの用語が用いられるが、構成要素の機能や構造が、かかる用語に制限されるものではない。

なお、実施形態は、部分的に、または全体的に互いに結合、または組み合わされてもよく、技術的に様々な連動や駆動が可能である。そして、各実施形態は、独立して実施されてもよく、相互関連性を持って一緒に実施されてもよい。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態に係るディスプレイ装置について説明する。明細書全体に亘り、同一の参照符号は、実質的に同一の構成要素を意味する。以下の説明で、本明細書に関連する公知機能、または構成に対する具体的な説明が本明細書の要旨を曖昧にすると判断された場合は、その詳細な説明を省略、または簡略にする。

本発明に係るディスプレイ装置は、ディスプレイ装置の一例であって、有機発光ディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、電気泳動ディスプレイ装置などを用いることができるが、本発明では、有機発光ディスプレイ装置を例に挙げて説明する。有機発光ディスプレイ装置は、アノードである第１電極とカソードである第２電極の間に、有機物からなる有機発光層を含むが、第１電極からの正孔と第２電極からの電子が有機発光層内で結合して、正孔－電子対の励起子（ｅｘｃｉｔｏｎ）が形成され、該励起子が基底状態へ遷移する際に生じるエネルギーによって発光する自己発光ディスプレイ装置である。

図１は、有機発光ディスプレイ装置の概略的なブロック図であり、図２は、副画素の概略的な回路図であり、図３は、副画素の具体的な回路図である。

図１に示すように、有機発光ディスプレイ装置１０は、映像処理部１１、タイミング制御部１２、データ駆動部１３、ゲート駆動部１４、およびディスプレイパネル２０を備える。

映像処理部１１は、外部から供給されたデータ信号（ＤＡＴＡ）とともに、データイネーブル信号（ＤＥ）などを出力する。映像処理部１１は、データイネーブル信号（ＤＥ）の他に、垂直同期信号、水平同期信号、およびクロック信号のうち、１つ以上を出力することができるが、説明の便宜上、図示を省略する。

タイミング制御部１２は、映像処理部１１からデータイネーブル信号（ＤＥ）、または垂直同期信号、水平同期信号、およびクロック信号などを含む駆動信号とともにデータ信号（ＤＡＴＡ）の供給を受ける。タイミング制御部１２は、駆動信号に基づき、スキャン駆動部１４の動作タイミングを制御するためのゲートタイミング制御信号（ＧＤＣ）と、データ駆動部１３の動作タイミングを制御するためのデータタイミング制御信号（ＤＤＣ）を出力する。

データ駆動部１３は、タイミング制御部１２から供給を受けたデータタイミング制御信号（ＤＤＣ）に応じ、タイミング制御部１２から供給されるデータ信号（ＤＡＴＡ）をサンプリングしてラッチし、ガンマ基準電圧に変換して出力する。データ駆動部１３は、データ線（ＤＬ_１～ＤＬ_ｎ）を介してデータ信号（ＤＡＴＡ）を出力する。データ駆動部１３は、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）の形に形成することができる。

スキャン駆動部１４は、タイミング制御部１２から供給を受けたゲートタイミング制御信号（ＧＤＣ）に応じ、スキャン信号を出力する。スキャン駆動部１４は、ゲート線（ＧＬ_１～ＧＬ_ｍ）を介してスキャン信号を出力する。スキャン駆動部１４はＩＣの形に形成してもよく、ディスプレイパネル２０にゲートインパネル（ＧＩＰ）方式に形成してもよい。

ディスプレイパネル２０は、データ駆動部１３とスキャン駆動部１４から供給を受けたデータ信号（ＤＡＴＡ）とスキャン信号に応じ、映像を表示する。ディスプレイパネル２０は、映像を表示するように働く副画素５０を含む。

副画素５０は、赤色・緑色・青色の副画素を含むか、または白色・赤色・緑色・青色の副画素を含む。副画素５０は、発光特性によって１つ以上の異なる発光面積を有することができる。

図２に示すように、１つの副画素には、スイッチングトランジスタ３０、駆動トランジスタ３５、キャパシタ４０、補償回路４５、および有機発光ダイオード６０が含まれる。

スイッチングトランジスタ３０は、第１ゲート線３２を介して供給されたスキャン信号に応じ、第１データ線３６を介して供給されるデータ信号が、キャパシタ４０にデータ電圧で保存されるようにスイッチング動作する。駆動トランジスタ３５は、キャパシタ４０に保存されたデータ電圧により、電源線４２（高電位電圧）とカソード電源線４４（低電位電圧）の間に駆動電流が流れるように動作する。有機発光ダイオード６０は、駆動トランジスタ３５によって形成された駆動電流により、光を発するように動作する。

補償回路４５は、駆動トランジスタ３５の閾値電圧などを補償するために副画素内に追加された回路である。補償回路４５は、１つ以上のトランジスタで構成される。補償回路４５の構成は、外部補償方法によって様々であるが、例えば次のようなものがある。

図３に示すように、補償回路４５には、センシングトランジスタ６５とセンシング線７０（またはレファレンス線）が含まれる。センシングトランジスタ６５は、駆動トランジスタ３５のソース電極と有機発光ダイオード６０のアノード電極の間（以下、センシングノード）に接続される。センシングトランジスタ６５は、センシング線７０を介して伝達される初期化電圧（またはセンシング電圧）を駆動トランジスタ３５のセンシングノードに供給するか、または駆動トランジスタ３５のセンシングノード、若しくはセンシング線７０の電圧や電流をセンシングできるように動作する。

スイッチングトランジスタ３０は、第１データ線３６に第１電極が接続され、駆動トランジスタ３５のゲート電極に第２電極が接続される。駆動トランジスタ３５は、電源線４２に第１電極が接続され、有機発光ダイオード６０のアノード電極に第２電極が接続される。キャパシタ４０は、駆動トランジスタ３５のゲート電極に第１電極が接続され、有機発光ダイオード６０のアノード電極に第２電極が接続される。有機発光ダイオード６０は、駆動トランジスタ３５の第２電極にアノード電極が接続され、カソード電源線４４にカソード電極が接続される。センシングトランジスタ６５は、センシング線７０に第１電極が接続され、センシングノードである有機発光ダイオード６０のアノード電極および駆動トランジスタ３５の第２電極に第２電極が接続される。

センシングトランジスタ６５の動作時間は、外部補償アルゴリズム（または補償回路の構成）によって、スイッチングトランジスタ３０と類似または同一であるか、または異なる。一例として、スイッチングトランジスタ３０は、第１ゲート線３２にゲート電極を接続し、センシングトランジスタ６５は、第２ゲート線３４にゲート電極を接続することができる。この場合、第１ゲート線３２にはスキャン信号（Ｓｃａｎ）が伝達され、第２ゲート線３４にはセンシング信号（Ｓｅｎｓｅ）が伝達される。他の例として、スイッチングトランジスタ３０のゲート電極に接続された第１ゲート線３２と、センシングトランジスタ６５のゲート電極に接続された第２ゲート線３４は、共通して共有するように接続することができる。

センシング線７０は、データ駆動部１３に接続することができる。この場合、データ駆動部は、リアルタイムで、映像の非表示期間、またはＮフレーム（Ｎは、１以上の定数）期間の間、副画素のセンシングノードをセンシングし、センシング結果を生成することができる。一方、スイッチングトランジスタ３０とセンシングトランジスタ６５は、同じ時間にターンオンすることができる。この場合、データ駆動部の時分割方式により、センシング線７０を介したセンシング動作とデータ信号を出力するデータ出力動作は、互いに分離（区分）される。

その他に、センシング結果による補償の対象は、デジタルのデータ信号、アナログのデータ信号、またはガンマなどとなり得る。そして、センシング結果に基づいて補償信号（または補償電圧）などを生成する補償回路は、データ駆動部の内部に構成してもよく、タイミング制御部の内部に構成してもよく、別の回路として構成してもよい。

光遮断層８０は、駆動トランジスタ３５のチャネル領域の下部にのみ配置してもよく、駆動トランジスタ３５のチャネル領域の下部のみならず、スイッチングトランジスタ３０およびセンシングトランジスタ６５のチャネル領域の下部に配置してもよい。光遮断層８０は、単に外光を遮断する目的で用いることもでき、他の電極や線との接続を図り、キャパシタなどを構成する電極として活用することもできる。そのため、光遮断層８０は、遮光特性を持つように複層（異種金属の複層）の金属層からなる。

また、図３では、スイッチングトランジスタ３０、駆動トランジスタ３５、キャパシタ４０、有機発光ダイオード６０、センシングトランジスタ６５を含む３Ｔ（Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）１Ｃ（Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）構造の副画素を例に挙げて示したが、補償回路４５が追加された場合、３Ｔ２Ｃ、４Ｔ２Ｃ、５Ｔ１Ｃ、６Ｔ２Ｃなどで構成することもできる。

［第１実施形態］
図４ないし図６を参照し、本発明の第１実施形態に係るディスプレイ装置について説明する。

図４は、本発明の実施形態に係るディスプレイ装置の例示図である。

図５は、本発明の第１実施形態に係るディスプレイ装置の断面を模式的に示す図であって、図４のＩ－Ｉ’に沿った断面図である。

図６は、本発明の第１実施形態に係るディスプレイ装置が有し得る副画素の一例を示す断面図である。

図４を参照すると、本発明の第１実施形態に係るディスプレイ装置１００は、第１方向、および前記第１方向と交差する第２方向に配列された画素（ＰＸＬ）を含む画素アレイ４００を備える。画素（ＰＸＬ）のそれぞれは、複数の副画素（ＳＰ）を含むことができる。副画素（ＳＰ）は、赤色・緑色・青色の副画素（ＳＰ）を含むか、または白色・赤色・緑色・青色の副画素（ＳＰ）を含む。副画素（ＳＰ）は、発光特性によって１つ以上の異なる発光面積を有することができる。

図５および図６を参照すると、本発明の第１実施形態に係るディスプレイ装置は、基板３００上に表示領域が定義され、薄膜トランジスタ、発光ダイオード４４０、封止層５００、保護層３７０、およびバンク４５０を備える。

本発明の第１実施形態に係るディスプレイ装置１００の画素アレイ４００は、図６に示していないが、基板３００上で互いに交差するゲート線とデータ線を含む。ゲート絶縁膜３６０を介して互いに直交するゲート線とデータ線が副画素（ＳＰ）を定義する。副画素（ＳＰ）の側には、薄膜トランジスタが配置される。薄膜トランジスタは、ゲート線から分岐したゲート電極３５１、データ線から分岐したソース電極３５３、そしてソース電極３５３と所定の間隔を隔てて対向配置されたドレイン電極３５４を含む。

ゲート電極３５１を覆うゲート絶縁膜３６０上には、ゲート電極３５１と重畳するように半導体層３５２が形成される。半導体層３５２の一側はソース電極３５３と接触し、他側はドレイン電極３５４と接触する。

半導体層３５２は、非晶質シリコン（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ、ａ‐Ｓｉ）、多結晶シリコン（ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｓｉｌｉｃｏｎ、ｐｏｌｙ－Ｓｉ）、酸化物（ｏｘｉｄｅ）半導体、または有機物（ｏｒｇａｎｉｃ）半導体などから形成することができる。半導体層３５２を酸化物半導体で形成する場合、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＧＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）またはＩＴＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）などから形成することができるが、これに限定されるものではない。

薄膜トランジスタ上には、素子を保護するための絶縁膜３７０が形成される。かかる絶縁膜３７０は、平坦化のための平坦化層として働くことができる。絶縁膜３７０上には、複数の有機発光素子４４０を配置することができる。有機発光素子４４０は、順次積層される第１電極４１０、有機発光層４２０、および第２電極４３０を含む。

第１電極４１０は、アノードであり得る。アノードは、有機発光層４２０に正孔（ｈｏｌｅ）を供給する電極であり、仕事関数の高い透明導電性物質で構成することができる。透明導電性物質は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＴＺＯなどを含むことができるが、これに限定されるものではない。第１電極４１０は、絶縁膜３７０に形成されたコンタクトホール（ＣＨ）を介して、ドレイン電極３５４と接触することができる。

第２電極４３０は、カソードであり得る。カソードは、有機発光層４２０に電子（ｅｌｅｃｔｒｏｎ）を供給する電極であり、相対的に仕事関数の低い金属、例えば銀、チタニウム（Ｔｉ）、アルミニウム、モリブデン（Ｍｏ）、または銀とマグネシウムの合金（Ａｇ：Ｍｇ）で構成することができる。ここで、カソードは、共通電極と称することもできる。カソードが銀とマグネシウムの合金で構成される場合、マグネシウムの含量に対比して銀の含量をより高くし、カソードの抵抗を低めることができる。その際、銀が酸化して抵抗が低下することを防ぐため、イッテルビウム（ＹＢ）層を、Ａｇ：Ｍｇ層の上部若しくは下部、または両方にそれぞれ配置することができる。

第１電極４１０と第２電極４３０の間に、有機発光層４２０を配置する。互いに異なる色を発する発光層を、それぞれの副画素（ＳＰ）毎に分離して形成する。例えば、赤色光を発するための赤色の有機発光層４２０、緑色光を発するための緑色の有機発光層４２０、および青色光を発するための青色の有機発光層４２０を、それぞれ赤色の副画素（ＳＰ）、緑色の副画素（ＳＰ）および青色の副画素（ＳＰ）に分離して形成することができる。この場合、赤色の副画素（ＳＰ）、緑色の副画素（ＳＰ）および青色の副画素（ＳＰ）が１つの画素（ＰＸＬ）を構成することができる。赤色の有機発光層４２０、緑色の有機発光層４２０、および青色の有機発光層４２０のそれぞれにおいて、第１電極４１０と第２電極４３０を介して供給された正孔と電子が結合し、発光する。それぞれの有機発光層４２０は、副画素（ＳＰ）毎に開口されたマスク、例えばＦＭＭ（ｆｉｎｅ ｍｅｔａｌ ｍａｓｋ）を利用してパターンを蒸着することができるが、これに限定されるものではなく、有機発光層４２０は基板３００上に、全ての副画素（ＳＰ）に共通して形成することもできる。この場合、有機発光層４２０は、白色光を発する材料で構成することができ、有機発光層４２０が発光する領域に対応するよう、カラーフィルターを配置することができる。

有機発光層４２０は、有機発光素子４４０の発光効率を改善するための注入層（ｉｎｊｅｃｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ）や輸送層（ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ）のような有機層をさらに含むことができる。

バンク４５０は、副画素（ＳＰ）を定義することができ、第１電極４１０の上面の一部を露出させる。具体的に、第１電極４１０のエッジを覆うようにバンク４５０を配置することができる。バンク４５０は、隣接する副画素（ＳＰ）の第１電極４１０同士を絶縁させるため、絶縁物質からなる。

図４および図５を参照すると、本発明の第１実施形態に係るディスプレイ装置１００の画素アレイ４００は、低解像度の第１領域（Ａ）と、高解像度の第２領域（Ｂ）を含む。すなわち、第１領域（Ａ）の単位面積当たりの画素（ＰＸＬ）の数（ＰＰＩ）は、第２領域（Ｂ）の単位面積当たりの画素（ＰＸＬ）の数（ＰＰＩ）より低い。

高解像度の第２領域（Ｂ）内の副画素（ＳＰ）は、データ線（ＤＬ）とゲート線（ＧＬ）の交差部毎に形成される。

低解像度の第１領域（Ａ）内の副画素（ＳＰ）は、データ線（ＤＬ）とゲート線（ＧＬ）の交差部の一部に形成される。すなわち、データ線（ＤＬ）とゲート線（ＧＬ）の交差により形成される一部の領域に副画素（ＳＰ）が形成されないことがある。

本発明の第１実施形態に係るディスプレイ装置１００は、画素アレイ４００の下に配置されたセンサ２００を備える。センサ２００は、カメラ装置、近接センサ、照度センサ、指紋認識センサ、または生体センサのうち、少なくとも１つを含むことができる。以下、センサ２００がカメラ装置であることを例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。

かかるセンサ２００は、画素アレイ４００の第１領域（Ａ）と重畳する。言い換えると、画素アレイ４００の第１領域（Ａ）は、センサ２００と少なくとも一部が重畳する。そして第２領域（Ｂ）は、センサ２００と重畳しない。

センサ２００が活性化された場合、センサ２００と重畳する領域である第１領域（Ａ）の画素（ＰＸＬ）は、非活性化され得る。例えば、センサ２００がカメラ装置である場合、カメラ装置が活性化されたとき、第１領域の画素（ＰＸＬ）は非活性化され得る。写真または映像を撮影する際、カメラ装置が外光を受容するが、画素（ＰＸＬ）からの光が外光と混ざって、写真または映像の品質に影響を及ぼすことがあるためである。

図５は、本発明の第１実施形態に係るディスプレイ装置１００の断面を模式的に示す図であって、図４のＩ－Ｉ’に沿った断面図である。

以下、図５を参照し、本発明の第１実施形態に係るディスプレイ装置１００の積層構造を簡単に説明する。

基板３００上に、薄膜トランジスタの配列されたＴＦＴ層（不図示）を配置する。ＴＦＴ層（不図示）上に、第１電極４１０、有機発光層４２０および第２電極４３０を含む複数の画素の配列された画素アレイ４００を配置する。かかる画素アレイ４００は、低解像度の第１領域（Ａ）と、高解像度の第２領域（Ｂ）を含む。

画素アレイ４００の下にセンサ２００を配置する。さらに具体的に、センサ２００は基板３００の下に配置し、画素アレイ４００の第１領域（Ａ）の少なくとも一部と重畳するように配置する。言い換えると、ディスプレイ装置１００を前面から見て、第１領域（Ａ）内にセンサ２００が含まれるように配置されることが好ましい。

画素アレイ４００上に封止層５００を形成する。封止層５００は、有機発光層４２０を、水分と酸素から保護する役割を果たす。有機発光層４２０は、水分や酸素などに非常に弱いためである。封止層５００は金属層から構成されてもよく、有機物層と無機物層が２つ以上積層されて構成されてもよい。

封止層５００上には偏光層６００を形成する。偏光層６００は、ディスプレイ装置１００内部の各種の金属物質によって外部光が反射され、ディスプレイ装置１００の視認性が低下することを防止する。偏光層６００の光に対する特性は、画素アレイ４００の第１領域（Ａ）と重畳する領域と、第２領域（Ｂ）と重畳する領域とで、それぞれ異なり得る。例えば、第１領域（Ａ）と重畳する領域には、その下に配置されたセンサ２００を考慮して透過率の高い偏光板を配置し、第２領域（Ｂ）と重畳する領域には、透過率の低い偏光板を配置することができる。また、外光（ＯＬ）の透過率を高める必要のある第１領域（Ａ）と重畳する領域には、偏光板を開口する開口部が形成されてもよい。第１領域（Ａ）と重畳する領域に開口部が形成された場合、透過率を高めることができるので、センサに流入する外光量を増加させることができる。

偏光板上には、カバーガラス７００を形成することができる。カバーガラス７００は、ガラスなどの材質を用いることができる。外部からの衝撃によるディスプレイ装置の破損を防止するため、強化ガラスを用いることができ、映像を表示する領域以外は、プリンティングされた不透明のカバーガラスであってもよい。

本発明の第１実施形態では、低解像度の第１領域（Ａ）とセンサ２００を、互いに重畳するように配置することで、外部光がセンサ２００に流入することを容易にさせる。すなわち、センサ２００と重畳する第１領域（Ａ）に配置される副画素（ＳＰ）の数を、センサ２００と重畳しない第２領域（Ｂ）に配置される副画素（ＳＰ）の数より少なくすることで、第１領域（Ａ）における外部光に対する透過率を高めることができるというメリットがある。センサ２００がカメラ装置である場合、写真の画質がさらに向上し得る。

これらを利用すると、センサ２００を表示領域の下に配置することで、ディスプレイ装置１００の全面が全て表示領域であるフルスクリーンディスプレイを実現することができる。

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態に係るディスプレイ装置１００について、本発明の第１実施形態に係るディスプレイ装置１００と比較し、異なる点を中心に説明する。前述した第１実施形態と実質的に同じ構成に対しては同じ図面符号を付し、説明を省略する。

図７は、本発明の第２実施形態に係るディスプレイ装置１００の断面を模式的に示す図であって、図４のＩ－Ｉ’に沿った断面図である。

図７を参照すると、本発明の第２実施形態に係るディスプレイ装置１００は、封止層５００と偏光層６００の間に配置された屈折層８００をさらに備える。本発明の第２実施形態に係るディスプレイ装置１００の構成をより詳細に説明する。

基板３００上に、薄膜トランジスタの配列されたＴＦＴ層（不図示）を配置する。ＴＦＴ層（不図示）上に、第１電極４１０、有機発光層４２０および第２電極４３０を含む複数の画素の配列された画素アレイ４００を配置する。かかる画素アレイ４００は、低解像度の第１領域（Ａ）と、高解像度の第２領域（Ｂ）を含む。

画素アレイ４００の下にセンサ２００を配置する。さらに具体的に、センサ２００は基板３００の下に配置し、画素アレイ４００の第１領域（Ａ）の少なくとも一部と重畳するように配置する。言い換えると、ディスプレイ装置１００の前面から見て、第１領域（Ａ）内にセンサ２００が含まれるように配置されることが好ましい。

画素アレイ４００上に封止層５００を形成する。封止層５００は、有機発光層４２０を、水分と酸素から保護する役割を果たす。有機発光層４２０は、水分や酸素などに非常に弱いためである。封止層５００は金属層から構成されてもよく、有機物層と無機物層が２つ以上積層されて構成されてもよい。

封止層５００上には屈折層８００を配置する。屈折層８００は、アクリル系樹脂を含むことができる。屈折層８００は、互いに屈折率の異なる複数の屈折部を含む異種屈折層であってもよい。言い換えると、屈折層８００は、第１屈折率を有する第１屈折部８００ａと、第１屈折率より低い第２屈折率を有する第２屈折部８００ｂを含むことができる。

さらに詳細に、第１屈折部８００ａは、凸レンズ状の複数の高屈折レンズを含み、画素アレイ４００の第１領域（Ａ）と重畳する領域と、第１領域（Ａ）に隣接した第２領域（Ｂ）の一部と重畳する領域に配置することができる。

第２屈折部８００ｂは、複数の第１屈折部８００ａを覆うように封止層５００上に配置することができる。第２屈折部８００ｂは、第１領域（Ａ）および第２領域（Ｂ）と重畳する領域に配置し、表示領域の全領域に共通層として形成することができる。

第１屈折部８００ａはエンボシング、すなわち、凸凹状に配置された複数の半球形の凸レンズを含むことができる。第１屈折部８００ａが含む複数の半球形の凸レンズは、互いに所定の距離を隔てて配置することができる。

第１屈折部８００ａの屈折率である第１屈折率は、第２屈折部８００ｂの屈折率である第２屈折率より大きくてもよい。すなわち、第１屈折部８００ａが相対的に高い屈折率を有し得る。

図８は、屈折層８００の平面形状を示す図である。

図８を参照すると、前述したように、本発明の第２実施形態に係るディスプレイ装置１００は、２つ以上の互いに異なる屈折率を有する異種屈折層８００を備えることができる。まず、高屈折率の第１屈折部８００ａを、第１領域（Ａ）、および第１領域（Ａ）に隣接した第２領域（Ｂ）の一部と重畳するように配置することができる。すなわち、センサ２００が位置する領域を覆うように配置することができる。第１屈折部８００ａは、一般的なマスク工程によって形成することができる。

その後、低屈折率の第２屈折部８００ｂを、封止層５００上に形成することができる。第２屈折部８００ｂは、第１屈折部８００ａを完全に覆うように形成することができる。第２屈折部８００ｂは、一般的なマスク工程によって形成することができる。また、第２屈折部８００ｂは、共通のマスクを利用し、全面に蒸着することができる。

屈折層８００上には、偏光層６００を形成する。偏光層６００は、ディスプレイ装置１００の内部の各種の金属物質によって外部光が反射され、ディスプレイ装置１００の視認性が低下することを防止する。偏光層６００の光に対する特性は、画素アレイ４００の第１領域（Ａ）と重畳する領域と、第２領域（Ｂ）と重畳する領域とで、それぞれ異なり得る。例えば、第１領域（Ａ）と重畳する領域には、その下に配置されたセンサ２００を考慮して透過率の高い偏光板を配置し、第２領域（Ｂ）と重畳する領域には、透過率の低い偏光板を配置することができる。また、外光（ＯＬ）の透過率を高める必要のある第１領域（Ａ）と重畳する領域には、偏光板を開口する開口部が形成されてもよい。

偏光層６００上には、カバーガラス７００を形成することができる。カバーガラス７００は、ガラスなどの材質を用いることができる。また、外部からの衝撃によるディスプレイ装置の破損を防止するため、強化ガラスを用いることができ、映像を表示する領域以外は、プリンティングされた不透明のカバーガラスであってもよい。

他の観点からみた本発明の第２実施形態に係るディスプレイ装置は、ディスプレイ画面の正面から見て、第１画素領域、および第１画素領域に比べて解像度の高い第２画素領域を含む画素アレイ基板を備える。

画素アレイ基板の第１画素領域に、少なくとも１つのレンズを含む第１屈折部が配置される。第１屈折部は、第１画素領域に光を集光させる。画素アレイ基板の第２画素領域の少なくとも一部に、第２屈折部が配置される。第２屈折部は、第２画素領域に光を透過させる。第１屈折部の屈折率は、第２屈折部の屈折率より高い。

第１屈折部は、第１画素領域の全体に均一に配置された複数の凸レンズを含むことができる。第１屈折部は、第１画素領域に隣り合う第２画素領域の一部に配置される凸レンズをさらに含むことができる。また、第１屈折部および第２屈折部は、アクリレート系樹脂を含むことができる。

第１屈折部および第２屈折部上に偏光層を配置することができる。第１画素領域内に配置される偏光層と、第２画素領域内に配置される偏光層とでは、互いに異なる偏光特性を有することができる。例えば、第１画素領域は、基板の下にセンサが配置される領域であるので、相対的に透過率の高い透過窓であり得る。言い換えると、第１画素領域に配置される偏光層は、第２画素領域に配置される偏光層より光の透過率が高い偏光層であり得る。かかる透過窓は、光に対する透過率をさらに高めるため、第１画素領域の一部を開口する開口部を含むことができる。

図９（ａ）は、本発明の第１実施形態に係るディスプレイ装置１００における外光（ＯＬ）の反射経路（ＲＯＬ）と、有機発光層４２０からの光の屈折経路（ＩＬ）を示す図であり、図９（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係るディスプレイ装置１００における外光（ＯＬ’）の反射経路（ＲＯＬ’）と、有機発光層４２０からの光の屈折経路（ＩＬ’）を示す図である。

図１０（ａ）は、本発明の第１実施形態に係るディスプレイ装置１００を示す図であり、図１０（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係るディスプレイ装置１００を示す図である。

図９（ａ）および図１０（ａ）を参照すると、本発明の第１実施形態に係るディスプレイ装置１００は屈折層８００を備えていないため、外光（ＯＬ）が基板３００によって反射された際、全ての反射光の反射経路（ＲＯＬ）が略平行となる。この場合、外部から見て、センサ２００の配置された領域における境界線が視認され得る。すなわち、低解像度の第１領域（Ａ）と高解像度の第２領域（Ｂ）の境界が、ユーザに視認され得る。

図９（ｂ）および図１０（ｂ）を参照すると、本発明の第２実施形態は、屈折層８００、より正確に言うと、異種屈折層をさらに備えるため、第１屈折部８００ａの凸レンズによって外光（ＯＬ’）が反射されると、様々な方向に散乱する。言い換えると、反射光が種々の経路（ＲＯＬ’）に沿って進むことになる。反射光が様々な方向に散乱すると、ユーザが外部から見て、センサ２００が配置された領域の境界線、すなわち、第１領域（Ａ）と第２領域（Ｂ）の境界を視認し難くなるというメリットがある。

また、図９（ａ）を参照すると、本発明の第１実施形態に係るディスプレイ装置１００の場合、有機発光層４２０からの光の屈折経路（ＩＬ）は、ディスプレイ装置１００の正面ではなく、斜め方向に広がる。一方、図９（ｂ）を参照すると、本発明の第２実施形態に係るディスプレイ装置１００の場合、有機発光層４２０からの光の屈折経路（ＩＬ’）が、第１実施形態に係るディスプレイ装置１００よりさらに屈折する。すなわち、屈折光がディスプレイ装置１００の正面に向かう経路（ＩＬ’）を有することができる。

第１屈折部８００ａの凸レンズにより、第１領域（Ａ）の周辺における光の垂直方向成分が増加する。そのため、第１領域（Ａ）の輝度が向上することができる。第１領域（Ａ）と第２領域（Ｂ）の境界が視認される原因の１つは、第１領域（Ａ）と第２領域（Ｂ）が有する画素（ＰＸＬ）の数の差による輝度差である。言い換えると、低ＰＰＩ（ｐｉｘｅｌ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）領域の輝度が、高ＰＰＩ領域の輝度より低いためである。

本発明の第２実施形態に係るディスプレイ装置１００は、異種屈折層を備えるため、外光（ＯＬ’）の反射経路（ＲＯＬ’）を乱し、第１領域（Ａ）と第２領域（Ｂ）の間における輝度差を縮めることで、第１領域（Ａ）と第２領域（Ｂ）の境界部の視認性を著しく低下させることができる。

本発明のディスプレイ装置および画素アレイ基板に対する様々な実施例を要約すると、次のようになる。

［実施例１］
ディスプレイ装置は、第１方向、および前記第１方向と交差する第２方向にマトリクス状に配列された画素を含む画素アレイと、前記画素アレイの下に配置されたセンサと、前記画素アレイ上に配置された屈折層とを備え、前記画素アレイは、前記センサと重畳される低解像度の第１領域、および前記第１領域に隣接して配置される高解像度の第２領域を含み、前記屈折層は、第１屈折率を有する第１屈折部、および前記第１屈折率より低い第２屈折率を有する第２屈折部を含む。

［実施例２］
前記第１屈折部は、前記第１領域、および前記第１領域に隣接した前記第２領域の一部を覆うように配置され、前記第２屈折部は、前記第１領域、および前記第２領域を覆い、前記第１屈折部と重畳することができる。

［実施例３］
前記第１屈折部は、複数の半球形の凸レンズを含むことができる。

［実施例４］
前記複数の凸レンズは、互いに所定の距離を隔てて配置することができる。

［実施例５］
前記第１屈折部、および前記第２屈折部は、アクリレート系樹脂を含むことができる。

［実施例６］
前記第１領域の透過率は、前記第２領域の透過率より高くてもよい。

［実施例７］
前記センサは、カメラ装置であり得る。

［実施例８］
前記カメラ装置が活性化された場合、前記第１領域の前記画素は、非活性化され得る。

［実施例９］
ディスプレイ装置は、ＴＦＴアレイ層と、前記ＴＦＴアレイ層上に順次積層された第１電極、有機発光物質、および第２電極を含む複数の画素が配列された画素アレイを含むディスプレイパネルと、前記ディスプレイパネルを覆う封止層と、前記封止層上に配置された屈折層と、前記ディスプレイパネルの下に配置されたセンサとを備え、前記画素アレイは、前記センサと重畳する低解像度の第１領域、および前記第１領域に隣接して配置される高解像度の第２領域を含み、前記屈折層は、第１屈折率を有する第１屈折部、および前記第１屈折率より低い第２屈折率を有する第２屈折部を含む。

［実施例１０］
前記第１屈折部は、前記第１領域、および前記第１領域に隣接した前記第２領域の一部を覆うように配置され、前記第２屈折部は、前記第１領域および前記第２領域を覆い、前記第１屈折部と重畳することができる。

［実施例１１］
ディスプレイ装置は、前記屈折層上に配置された透過率が互いに異なる２以上の偏光板を有する偏光層と、前記偏光層上に配置されたカバー層とをさらに備え、前記第１領域上に配置された偏光板の透過率は、前記第２領域上に配置された偏光板の透過率より高くてもよい。

［実施例１２］
前記偏光層は、前記第１領域において前記センサと重畳する領域を開口する開口部を含むことができる。

［実施例１３］
画素アレイ基板は、第１画素領域と、前記第１画素領域に比べて解像度が高い第２画素領域と、前記第１画素領域内に配置される少なくとも１つのレンズを含み、前記第１画素領域に光を集光させる第１屈折部と、前記第２画素領域の少なくとも一部に配置され、前記第２画素領域に光を透過させる第２屈折部とを含み、前記第１屈折部の屈折率は、前記第２屈折部の屈折率より高い。

［実施例１４］
前記第１屈折部は、前記第１画素領域の全体に均一に配置された複数の凸レンズを含むことができる。

［実施例１５］
前記第１屈折部は、前記第１画素領域と隣り合う前記第２画素領域の一部に配置されるレンズをさらに含むことができる。

［実施例１６］
画素アレイ基板は、前記第１屈折部および前記第２屈折部上に配置される偏光層をさらに含むことができる。

［実施例１７］
前記偏光層は、第１画素領域内に配置され、透過率の高い透過窓を含むことができる。

［実施例１８］
前記透過窓は、前記第１画素領域を開口する開口部を含むことができる。

［実施例１９］
前記第１屈折部および前記第２屈折部は、アクリレート系樹脂を含むことができる。

１００…ディスプレイ装置、２００…センサ、３００…基板、３５０…ＴＦＴ層、４００…画素アレイ、５００…封止層、６００…偏光層、７００…カバーガラス、８００…屈折層、８００ａ…第１屈折部、８００ｂ…第２屈折部、ＳＰ…副画素、Ａ…第１領域、Ｂ…第２領域

Claims (20)

1. マトリクス状に配列された画素を含む画素アレイと、
   前記画素アレイの下に配置されたセンサと、
   前記画素アレイ上に配置された屈折層と
   を備え、
   前記画素アレイは、第１解像度を有し、前記センサと重畳される第１領域、および前記第１解像度より高い第２解像度を有し、前記第１領域に隣接して配置される第２領域を含み、
   前記屈折層は、第１屈折率を有する第１屈折部、および前記第１屈折率より低い第２屈折率を有する第２屈折部を含み、
   前記第１屈折部は、前記第１領域に重畳する領域内において、水平方向に配置された複数のレンズを含む、
   ディスプレイ装置。
2. 前記第１屈折部は、前記第１領域および前記第１領域に隣接した前記第２領域の一部を少なくとも部分的に覆うように配置され、
   前記第２屈折部は、前記第１領域および前記第２領域の全体を覆い、前記第１屈折部と重畳する、請求項１に記載のディスプレイ装置。
3. 前記第１屈折部は、複数の半球形の凸レンズを含む、請求項２に記載のディスプレイ装置。
4. 前記複数の半球形の凸レンズは、互いに所定の距離を隔てて配置される、請求項３に記載のディスプレイ装置。
5. 前記第１屈折部、および前記第２屈折部は、アクリレート系樹脂を含む、請求項１に記載のディスプレイ装置。
6. 前記第１領域の透過率は、前記第２領域の透過率より高い、請求項１に記載のディスプレイ装置。
7. 前記センサは、カメラ装置である、請求項１に記載のディスプレイ装置。
8. 前記カメラ装置が活性化された場合、前記第１領域の前記画素は非活性化される、請求項７に記載のディスプレイ装置。
9. ＴＦＴアレイ層と、
   前記ＴＦＴアレイ層上に順次積層された第１電極、有機発光物質、および第２電極を含む複数の画素が配列された画素アレイを含むディスプレイパネルと、
   前記ディスプレイパネルを少なくとも部分的に覆う封止層と、
   前記封止層上に配置された屈折層と、
   前記ディスプレイパネルの下に配置されたセンサと
   を備え、
   前記画素アレイは、前記センサと重畳する低解像度の第１領域、および前記第１領域に隣接して配置される高解像度の第２領域を含み、
   前記屈折層は、第１屈折率を有する第１屈折部、および前記第１屈折率より低い第２屈折率を有する第２屈折部を含み、
   前記第１屈折部は、前記第１領域に重畳する領域内において、水平方向に配置された複数のレンズを含む、
   ディスプレイ装置。
10. 前記第１屈折部は、前記第１領域および前記第１領域に隣接した前記第２領域の一部を少なくとも部分的に覆うように配置され、
    前記第２屈折部は、前記第１領域および前記第２領域の全体を覆い、前記第１屈折部と重畳する、請求項９に記載のディスプレイ装置。
11. 前記屈折層上に配置され、前記第１領域に対応する第１偏光部及び前記第２領域に対応する第２偏光部を有する偏光層と、
    前記偏光層上に配置されたカバー層と
    をさらに備え、
    前記第１偏光部の有する第１透過率は、前記第２偏光部の有する第２透過率よりも高い、請求項９に記載のディスプレイ装置。
12. 前記偏光層は、前記第１領域において前記センサと重畳する領域を開口する開口部を含む、請求項１１に記載のディスプレイ装置。
13. 第１画素領域と、
    前記第１画素領域に比べて解像度の高い第２画素領域と、
    前記第１画素領域内に配置される少なくとも１つのレンズを含み、前記第１画素領域に光を集光させる第１屈折部と、
    前記第２画素領域の少なくとも一部に配置され、前記第２画素領域に光を透過させる第２屈折部と
    を含み、
    前記第１屈折部の屈折率は、前記第２屈折部の屈折率より高く、
    前記第１屈折部は、前記第１画素領域に重畳する領域内において、水平方向に配置された複数のレンズを含む、
    画素アレイ基板。
14. 前記第１屈折部は、前記第１画素領域の全体に均一に配置された複数の凸レンズを含む、請求項１３に記載の画素アレイ基板。
15. 前記第１屈折部は、前記第１画素領域と隣り合う前記第２画素領域の一部に配置されるレンズをさらに含む、請求項１３に記載の画素アレイ基板。
16. 前記第１屈折部および前記第２屈折部上に配置される偏光層をさらに含む、請求項１３に記載の画素アレイ基板。
17. 前記偏光層は、前記第１画素領域に対応する第１偏光部及び前記第２画素領域に対応する第２偏光部を含み、
    前記第１偏光部の有する第１透過率は、前記第２偏光部の有する第２透過率よりも高い、請求項１６に記載の画素アレイ基板。
18. 前記第１偏光部は、前記第１画素領域を開口する開口部を含む、請求項１７に記載の画素アレイ基板。
19. 前記第１屈折部および前記第２屈折部は、アクリレート系樹脂を含む、請求項１３に記載の画素アレイ基板。
20. 外光の反射光は、前記第１屈折部によって２以上の方向に沿って散乱し、
    前記画素アレイから放射された光の屈折光は、前記第１屈折部によって正面方向に沿って出力される、
    請求項１に記載のディスプレイ装置。

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