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JP7612651B2 - 表示装置、電子機器及び表示装置の製造方法 - Google Patents

表示装置、電子機器及び表示装置の製造方法 Download PDF

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Description

本開示は、表示装置、電子機器及び表示装置の製造方法に関する。
最近のスマートフォンや携帯電話、PC(Personal Computer)などの電子機器では、表示パネルの額縁(ベゼル)に、カメラなどの種々のセンサを搭載している。その一方で、画面サイズに影響を与えずに電子機器の外形サイズをできるだけコンパクトにしたい要求があり、ベゼル幅は狭まる傾向にある。このような背景から、表示パネルの真下にカメラモジュールを配置して、表示パネルを通過した被写体光をカメラモジュールで撮影する技術が提案されている。
米国特許公開公報2018/0069060
表示パネルには、外部からの水分等の混入を防止するための封止材が必要であり、封止材には一般にポリイミドが用いられる。ポリイミドは、耐熱性にも優れており、TFTを形成する際の熱処理工程にも耐えることができる。
しかしながら、ポリイミドは可視光透過率が低いため、上述したように、表示パネルを通してカメラモジュールで撮影を行うと、撮影画質が悪くなる。
ポリイミドを透明化する開発も進められているが、ポリイミドを透明化すると、一般には耐熱性が悪くなり、表示パネルに形成されるTFTの電気的特性が劣化するおそれがある。
そこで、本開示では、表示品質を損なうことなく、透過率を向上させることができる表示装置、電子機器及び表示装置の製造方法を提供するものである。
上記の課題を解決するために、本開示によれば、基板と、
前記基板上に配置され、それぞれ複数の画素を有する第1表示領域及び第2表示領域と、を備え、
前記第1表示領域においては、前記基板は第1透過率を有し、
前記第2表示領域においては、前記基板は前記第1透過率よりも高い第2透過率を有する、表示装置が提供される。
前記第2表示領域は、前記基板上の表示面と反対の面側に配置されるセンシング装置と対向する領域であってもよい。
前記第1表示領域内の前記表示面と反対の面側に配置され、前記第1透過率を有する第1膜を備えてもよい。
前記第2表示領域内の前記表示面と反対の面側に配置され、前記第2透過率を有する第2膜を備えてもよい。
前記第2膜は、前記第2表示領域内の隣接する画素の境界部分を含む前記第2表示領域の少なくとも一部の領域における前記表示面と反対の面側に配置されてもよい。
前記第2表示領域内の発光領域の面積に対して、前記第2膜の面積は30%以上であってもよい。
前記第2膜は、赤外光をカットする機能を有してもよい。
前記第2膜は、前記第1膜の一部を除去した開口部に配置され、
前記第1膜及び前記第2膜の境界部分の透過率は、前記第1膜から前記第2膜にかけて連続的又は段階的に異なっていてもよい。
前記第1膜は、ポリイミドを含有し、
前記第2膜は、前記第1膜のポリイミドよりも透過率の高い材料を含有してもよい。
前記第2膜は、凹部及び凸部の少なくとも一方を有してもよい。
前記第2膜を用いて構成される光学レンズを有してもよい。
前記第2膜を用いて構成されるモスアイ構造層を有してもよい。
前記第2表示領域内の隣接する画素の境界部分を除く少なくとも一部には前記第1膜が設けられ、
前記第2表示領域内の隣接する画素の境界部分には前記第1膜の開口部が設けられてもよい。
前記第1透過率は、波長400nmの可視光に対して0~50%の透過率を有し、
前記第2透過率は、前記可視光に対して51~100%の透過率を有してもよい。
本開示によれば、表示装置と、
前記表示装置の表示面とは反対側に配置されるセンシング装置と、を備え、
前記表示装置は、
基板と、
前記基板上に配置され、それぞれ複数の画素を有する第1表示領域及び第2表示領域と、を備え、
前記第1表示領域においては、前記基板は第1透過率を有し、
前記第2表示領域においては、前記基板は前記第1透過率よりも高い第2透過率を有する
、電子機器が提供される。
前記センシング装置は、撮像センサを有してもよい。
前記センシング装置は、生体情報検出センサを有してもよい。
前記第2表示領域は、前記表示面の複数箇所に設けられ、
複数箇所の前記第2表示領域に対応づけて、複数の前記センシング装置が配置されてもよい。
複数箇所の前記第2表示領域のうち少なくとも二つの前記第2表示領域の前記第2透過率は、それぞれ異なっていてもよい。
本開示によれば、第1支持基板の上に、第1透過率の第1膜を形成する工程と、
前記第1膜の上に、発光層を形成する工程と、
前記発光層の上に、保護膜を形成する工程と、
前記保護膜の上に、第2支持基板を形成する工程と、
前記第1支持基板を除去する工程と、
センシング装置の配置場所に合わせて前記第1膜に開口部を形成する工程と、を備える表示装置の製造方法が提供される。
前記開口部に、前記第1透過率よりも高い第2透過率の第2膜を形成してもよい。
本開示によれば、支持基板の上に、第1透過率の第1膜を形成する工程と、
センシング装置の配置場所に合わせて前記第1膜に開口部を形成する工程と、
前記開口部に絶縁部材を充填する工程と、
前記第1膜の上に、第1保護膜を形成する工程と、
前記第1保護膜の上に、発光層を形成する工程と、
前記発光層の上に、第2保護膜を形成する工程と、
前記絶縁部材を除去して、前記第1膜に前記開口部を形成する工程と、を備える、製造方法が提供される。
前記絶縁部材を除去して形成された前記開口部に、前記第1膜よりも透過率の高い第2膜を形成する工程を備えてもよい。
第1の実施形態による表示装置を搭載した電子機器の模式的な外観図。 第2表示領域の一部を示す模式的な断面図。 第1表示領域の一部を示す模式的な断面図。 第1表示領域及び第2表示領域を有する表示装置の模式的な断面図。 第2表示領域に第1膜と第2膜を配置した表示装置の模式的な断面図。 第1の実施形態による表示装置の製造工程を示す断面図。 図3Aに続く工程断面図。 図3Bに続く工程断面図。 図3Cに続く工程断面図。 図3Dに続く工程断面図。 図3Eに続く工程断面図。 透過部材の中心から周縁にかけて、透過率の低い領域の密度が段階的に大きくなる例を示す図。 透過部材の中心から周縁にかけて、透過率が連続的に変化する例を示す図。 透過部材にレンズを形成する工程を示す断面図。 図5Aに続く工程断面図。 図5Bに続く工程断面図。 図5Cに続く工程断面図。 図5Dに続く工程断面図。 図5Eに続く工程断面図。 インプリント工程の手順の一例を模式的に説明する図。 図6Aに続く工程断面図。 第2の実施形態による表示装置の製造工程を示す断面図。 図7Aに続く工程断面図。 図7Bに続く工程断面図。 図7Cに続く工程断面図。 図7Dに続く工程断面図。 図7Eに続く工程断面図。 第3の実施形態による表示装置の製造工程を示す断面図。 図8Aに続く工程断面図。 図8Bに続く工程断面図。 図8Cに続く工程断面図。 図8Dに続く工程断面図。 図8Eに続く工程断面図。 第4の実施形態による表示装置の製造工程を示す断面図。 図9Aに続く工程断面図。 図9Bに続く工程断面図。 図9Cに続く工程断面図。 図9Dに続く工程断面図。 図9Eに続く工程断面図。 図9Fに続く工程断面図。 図9B及び図9Cの代わりに実施される工程の断面図。 図10Aに続く工程断面図。 図10Bに続く工程断面図。 第5の実施形態による表示装置の製造工程を示す断面図。 図11Aに続く工程断面図。 図11Bに続く工程断面図。 図11Cに続く工程断面図。 図11Dに続く工程断面図。 図11Eに続く工程断面図。 図11Fに続く工程断面図。 図11Gに続く工程断面図。 図11Hに続く工程断面図。 図11Iに続く工程断面図。 第6の実施形態による電子機器の平面図。 第7の実施形態による電子機器に搭載されるカメラモジュールの撮像部の断面構造を示す図。 第1~第7の実施形態の電子機器をカプセル内視鏡に適用した場合の平面図。 第1~第7の実施形態の電子機器をデジタル一眼レフカメラに適用した場合の背面図。 第1~第7の実施形態の電子機器2をHMDに適用した例を示す平面図。 現状のHMDを示す図。
以下、図面を参照して、表示装置の実施形態について説明する。以下では、表示装置の主要な構成部分を中心に説明するが、表示装置1には、図示又は説明されていない構成部分や機能が存在しうる。以下の説明は、図示又は説明されていない構成部分や機能を除外するものではない。
(第1の実施形態)
図1は第1の実施形態による表示装置1を搭載した電子機器2の模式的な外観図である。図1の電子機器2は、スマートフォンや携帯電話、タブレット、PCなど、表示機能と撮影機能を兼ね備えた任意の電子機器2である。図1の電子機器2は、表示装置1の表示面1aとは反対側に配置されるカメラモジュール(撮像部)3を備えている。図1では、カメラモジュール3の配置場所を破線で示している。このように、図1Aの電子機器2は、表示装置1の表示面1aの裏側にカメラモジュール3を設けている。したがって、カメラモジュール3は、表示装置1を通して撮影を行うことになる。本明細書では、表示装置1の表示面1a側を表(おもて)面、カメラモジュール3が配置される側を裏面と呼ぶ。
本実施形態は、表示装置1の裏面側のカメラモジュール3の配置場所と重なる一部の表示領域の透過率を高くしている。
本実施形態による表示装置1は、基板上に配置される第1表示領域D1及び第2表示領域D2を備えている。第1表示領域D1においては、基板は第1透過率を有する。第2表示領域D2においては、基板は第1透過率よりも高い第2透過率を有する。第2表示領域D2は、基板上の表示面と反対の面側に配置されるカメラモジュール3等のセンシング装置と対向する領域でありうる。
図2Aは第2表示領域D2の一部を示す模式的な断面図、図2Bは第1表示領域D1の一部を示す模式的な断面図、図2Cは第1表示領域D1及び第2表示領域D2を有する表示装置1の模式的な断面図である。図2A及び図2Bには、隣接する3画素の領域が示されている。各画素は上部電極4、発光層5及び下部電極6を有する。実際には、複雑な層構成を有するが、図2A及び図2Bでは簡略化して示している。図2A及び図2Bの上面が表示面1aであり、下面側にカメラモジュール3が配置される。
図2Bに示すように、第1表示領域D1の下部電極6の下には、ベースフィルム7が配置されている。このベースフィルム7は、透過率の低い不透明なポリイミドで形成されている。ベースフィルム7の透過率が低いと、表示面1a側からの光がベースフィルム7で遮断されて、カメラモジュール3に入射される光量が少なくなる。そこで、本実施形態では、第2表示領域D2については、図2Aに示すように、下部電極6の下に、ベースフィルム7を配置していない。図2A及び図2Bでは、ベースフィルム7を第1膜7bと呼び、第2表示領域D2における下部電極6の下に、ベースフィルム7(第1膜7b)よりも透過率の高い第2膜7cを配置した例を示している。図2Cに示すように、第2表示領域D2は、表示装置1の基板上の表示面1aと反対の面1b側に配置されるカメラモジュール3と対向する領域である。
図2Bでは、第2表示領域D2の全域にわたって、下部電極6の下に第2膜7cを配置する例を示しているが、図2Dに示すように、第2表示領域D2の下部電極6の下に第1膜7bを配置するとともに、第1膜7bに部分的に開口部7aを設け、開口部7a内に第2膜7cを配置してもよい。図2Dにおける第2膜7cは、第2表示領域D2内の隣接する画素の境界部分を含む第2表示領域D2の少なくとも一部の領域における表示面1aと反対の面1b側に配置されている。
開口部7aは、少なくとも画素の境界部分に設けられている。カメラモジュール3に十分な光が入射されるには、第2表示領域D2内の発光領域の面積に対して、開口部7a又は第2膜7cの面積は30%以上が望ましい。
後述するように、第2膜7cは赤外光をカットする機能を有していてもよい。また、第1膜7b及び第2膜7cの境界部分の透過率は、第1膜7bから第2膜7cにかけて連続的又は段階的に相違していてもよい。
第1透過率は、例えば波長400nmの可視光に対して0~50%の透過率を有し、第2透過率は、例えば可視光に対して51~100%の透過率を有する。
一方、第1表示領域D1については、図2Bに示すように、画素の境界部分にもベースフィルム7が配置されており、開口部は設けられていない。
これにより、カメラモジュール3の配置場所と重なる第2表示領域D2のカメラモジュール3側の透過率をより高くすることができ、カメラモジュール3に入射される光量を増やせることから、撮影画像の画質を向上できる。
本実施形態による表示装置1は、上述した第2表示領域D2のカメラモジュール3側の透過率をより高くしたことに特徴がある。以下では、本実施形態による表示装置1の構成及びその製造工程を説明する。本実施形態による表示装置1は、自発光を行う有機EL素子を備えた表示装置1に適用可能であるが、液晶表示装置1にも適用可能である。
通常のカメラモジュール3は、主に可視光を撮像するため、可視光に対する透過率が低いものを不透明と呼ぶことが多いが、表示装置1の裏面側に配置されるカメラモジュール3が例えば赤外光を撮像するものである場合、赤外光に対する透過率が低いものが不透明になる。
このように、透明か不透明かの基準や、透過率の値は、表示装置1の裏面側に配置されるカメラモジュール3が検出感度を有する光の波長との兼ね合いで決まる。以下では、主に、可視光を検出又は撮像するカメラモジュール3を表示装置1の裏面側に配置することを前提に、可視光透過率の高いものを透明、可視光透過率の低いものを不透明と呼ぶ。
図3A~図3Fは第1の実施形態による表示装置1の製造工程を示す断面図である。図3A~図3Fは、図2の第2表示領域D2の一部の断面構造を示している。図3A~図3Fでは、本実施形態による表示装置1の特徴部分に関連のある層構成を示しており、実際の表示装置1には、図示されていない層が存在しうる。例えば、最近の表示装置1の大半は、タッチパネル方式を採用しており、表示装置1の層構成の中にタッチセンサ層が設けられるが、図3A~図3Fでは省略している。また、図3A~図3Fでは、有機EL素子を発光させる発光層5をEL層15として図示しているが、実際には発光層5は複数の層で構成されうる。また、有機EL素子の発光を制御する複数のTFTをTFT層14として図示しているが、実際にはTFT層14は複数の層で構成されうる。
まず、図3Aに示すように、ガラス基板11上に、ベースフィルム12、第1保護膜13、TFT層14、EL層15、第2保護膜16、及び透明フィルム17を順に形成する。ベースフィルム12は、封止材として機能し、通常は耐熱性に優れた不透明なポリイミドで形成される。第1保護膜13は、SiN又はSiO等の透過性の高い絶縁膜で形成される。TFT層14は、ドレイン領域及びソース領域等に不純物イオンを注入して熱拡散させて形成される。EL層15は、実際には、電子注入層、電子輸入層、発光層5、正孔輸送層、電荷発生層、電子輸入層などの複数の層からなる。第2保護膜16は、SiN又はSiO等の透過性の高い絶縁膜で形成される。図3Aの工程は、通常の有機EL表示装置1の工程と同じである。
図3Aに示す各層のうち、不透明な層はベースフィルム12であり、その他の層(犠牲層を除く)は、ベースフィルム12よりも透過率が高い材料で形成されている。
次に、図3Bに示すように、透明フィルム17の上に、犠牲層18を介してガラス基板19を形成する。犠牲層18は、後の工程でレーザリフトオフによりガラス基板19を剥離する際に、レーザ光を吸収してガラス基板19を剥離しやすくする目的で設けられる。
次に、図3Cに示すように、ベースフィルム12上のガラス基板11を除去して、ベースフィルム12を露出させる。ガラス基板11の除去は、BGRやCMP(Chemical Mechanical Polishing)で行ってもよいし、レーザリフトオフによりガラス基板11を剥離してもよい。
次に、図3Dに示すように、表裏を逆にして、露出されたベースフィルム12の上にレジスト10を塗布して、リソグラフィによりレジスト10をパターニングする。より具体的には、カメラモジュール3の配置場所と重なる場所に合わせて、レジスト10に開口部12aを設ける。そして、レジスト10をマスクにして、レジスト10の開口部12aに位置するベースフィルム12の一部をエッチングする。
次に、図3Eに示すように、レジスト10を剥離してベースフィルム12を露出させる。ベースフィルム12の一部(カメラモジュール3の配置場所と重なる領域)は、上述したエッチングにより削られて開口部12aが形成されている。この開口部12aには透過部材20が形成される。透過部材20は、例えば透明ポリイミドでもよい。なお、透過部材20は図2の第2膜7cに該当し、ベースフィルム12は第1膜7bに該当する。
上述したように、透明ポリイミドは、不透明の既存のポリイミドよりも、耐熱性に劣ることが多い。ただし、本実施形態では、カメラモジュール3と重なる部分のみ、限定的に透明ポリイミドを形成している。ベースフィルム12自体は耐熱性を備えているため、高熱をかけて拡散工程を行うことができることから、TFT層14に形成されるTFTの電気的特性が低下するおそれはない。
図3Eの工程の後に、図3Fに示すように、レーザリフトオフによりガラス基板19を剥離する。ガラス基板19に照射されたレーザ光は犠牲層18で吸収され、犠牲層18の上に形成されたガラス基板19を容易に剥離することができる。これにより、可撓性に優れたフレキシブル基板形状の表示装置1が得られる。表示装置1は、湾曲形状にして使うこともできるため、利用価値が高くなる。
図3Fの工程の後に、ベースフィルム12の一部に形成された透過部材20に対向させてカメラモジュール3を取り付けることができる。なお、後述するように、本実施形態による表示装置1の裏面側には、カメラモジュール3以外の種々のセンサモジュールを取り付けてもよい。例えば、指紋センサ等の種々の生体情報検出センサを、ベースフィルム12の透過部材20に対向して配置してもよい。以下では、カメラモジュール3を含む任意の種類のセンシングを行う構造体を総称して、センシング装置と呼ぶ。
図3A~図3Fの製造工程にて作製される表示装置1では、ベースフィルム12の一部に形成された透過部材20のセンシング装置側の透過率(第2透過率)は、ベースフィルム12のセンシング装置側の透過率(第1透過率)よりも高くしている。ベースフィルム12の一部に形成される透過部材20は、表示装置1の画素の境界部分に形成することができる。本明細書では、センシング装置に対向しない表示領域を第1表示領域D1と呼び、センシング装置に対向する表示領域を第2表示領域D2と呼ぶ。第1表示領域D1内の表示面1aと反対の面側の透過率が第1透過率であり、第2表示領域D2内の表示面1aと反対の面側(センシング装置側)の透過率が、第1透過率よりも高い第2透過率である。
透過部材20は、ベースフィルム12よりも透過率が高いだけでなく、赤外光をカットする機能を備えていてもよい。透過部材20が赤外光をカットする機能を持っていれば、センシング装置側に赤外光カットフィルム等を設けなくて済み、センシング装置の構成を簡略化できる。
ベースフィルム12と透過部材20の透過率が大きく異なる場合には、ベースフィルム12と透過部材20との境界が表示面1aを通して視認されるおそれがある。そこで、図4A又は図4Bに示すように、ベースフィルム12及び透過部材20の境界部分の透過率を、ベースフィルム12から透過部材20にかけて連続的又は段階的に相違させてもよい。図4A及び図4Bでは、透過率が低い箇所を黒色で表している。図4Aは、透過部材20の中心から周縁にかけて、透過率の低い領域の密度が段階的に大きくなる例を示している。図4Bは、透過部材20の中心から周縁にかけて、透過率が連続的に変化する例を示している。
図3A~図3Eの工程で製造した透過部材20には、例えばカメラモジュール3用のレンズを形成することができる。図5A~図5Fは透過部材20にレンズを形成する工程を示す断面図である。図5Aは、図3Eと同様の断面構造を示している。次に、図5Bに示すように、ベースフィルム12の一部に形成された透過部材20の一部を除去して凹部20aを形成する。この凹部20aは、例えばエッチングやインプリントなどにより形成可能である。図6A及び図6Bはインプリント工程の手順の一例を模式的に説明する図である。まず、図6Aに示すように、透過部材20の表面に、インプリントの原盤21を押圧して熱をかけるか、光を照射し、原盤21の外形形状を透過部材20に転写する。次に、原盤21を離型させて、熱処理や光照射等を行う。これにより、透過部材20の表面形状を、レンズの外形形状に見合った形状にすることができる。
このように、インプリント工程を行うことで、透過部材20の表面に、凹部と凸部の少なくとも一方を形成することができる。
図5Bの工程が終わると、次に、図5Cに示すように、CMOSイメージセンサのオンチップレンズの製造工程と同様の工程にて、上述した凹部20aの内部も含めて、ベースフィルム12の上に透明樹脂層22を形成する。
次に、図5Dに示すように、透明樹脂層22の上にレジスト23を塗布してパターニングし、透過部材20の直上のみにレジスト23を残す。次に、図5Eに示すように、レジスト23をマスクにして、透明樹脂層22を部分的にエッチングにより除去し、その後にレジスト23を除去する。これにより、透過部材20の一部に、透明樹脂層22でレンズ24が形成される。このレンズ24は、例えば凸レンズである。レンズ24の外形形状に合わせて、図5Bで透過部材20の表面加工と、図5Dのレジスト23のパターニングを行うことで、所望の外形形状のレンズを形成できる。
次に、図5Fに示すように、図3Fと同様に、例えばレーザリフトオフによりガラス基板19を剥離することで、フレキシブル基板形状のレンズ付きの表示装置1が得られる。このレンズは、カメラモジュール3等のセンシング装置に光を集光させるために使用できる。
図5A~図5Fでは、透過部材20の表面を加工して凸レンズを形成する例を説明したが、例えばインプリント工程を用いることで、透過部材20を種々の形状に加工できる。例えば、透過部材20を加工して、微細な凹凸を有するモスアイ構造層を形成することも可能である。モスアイ構造層は、反射を抑制する機能を有するため、例えば、発光層5とカメラモジュール3のレンズとの間にモスアイ構造層を配置することで、レンズに入射される光の光量を増やすことができ、撮影画質を向上できる。
このように、第1の実施形態では、不透明なポリイミドで形成されるベースフィルム12の一部に、カメラモジュール3等のセンシング装置の配置場所に合わせて開口部12aを設けて、この開口部12aに透過部材20を形成するため、透過部材20を通して十分な光をセンシング装置に導くことができ、センシング装置の検出感度を向上できる。
(第2の実施形態)
第1の実施形態では、ベースフィルム12の一部に形成された開口部12aに透過部材20を形成したが、開口部12aのままにしておいてもよい。開口部12aのまま、すなわち、開口部12aの内部に透過部材20を配置しなくても、開口部12aのセンシング装置側の透過率は、ベースフィルム12のセンシング装置側の透過率よりも高くなる。このため、開口部12aに対向してセンシング装置を配置することで、センシング装置に入射される光の量を増やすことができる。
図7A~図7Fは第2の実施形態による表示装置1の製造工程を示す断面図である。図7A~図7Dは、図3A~図3Dと同じである。図3Eでは、露出されたベースフィルム12に、センシング装置の配置場所に合わせて開口部12aを形成し、この開口部12aに透過部材20を形成したが、図7Eでは、開口部12aを形成したままにし、開口部12a内には透過部材20を形成しない。次に、図7Fに示すように、レーザリフトオフによりガラス基板19を剥離することで、フレキシブル基板形状の可撓性に優れた表示装置1が得られる。
図7Fの工程の後、ベースフィルム12の一部に形成された開口部12aに対向させてカメラモジュール3等のセンシング装置を配置してもよいし、ベースフィルム12を保護するために、開口部12aを残したままで、ベースフィルム12の表面を透過性の保護膜で覆ってもよい。この場合、開口部12aは、ベースフィルム12と保護膜で封止された空隙部となり、高い透過性が維持される。
このように、第2の実施形態では、ベースフィルム12の一部に、センシング装置の配置場所に合わせて開口部12aを形成するため、開口部12aを通してセンシング装置に十分な光を入射させることができる。開口部12aに他の部材を形成する工程を省略できるため、第1の実施形態よりも製造工程を簡略化できる。
(第3の実施形態)
第3の実施形態は、表示装置1を作製する際に熱をかける工程が終了した後に、ポリイミドからなるベースフィルム12を除去するものである。
表示装置1のベースフィルム12として不透明なポリイミドを用いる理由は、耐熱性に優れているためである。表示装置1では、ポリシリコン等を用いてTFT層14を形成する必要があるが、TFT層14の形成には、不純物イオンの拡散処理が欠かせない。拡散処理では、熱処理が行われるため、例えば透明ポリイミドをベースフィルム12として用いた場合は、あまり高い熱をかけられないために、TFTの電気的特性が悪くなるおそれがある。
そこで、本実施形態では、表示装置1の熱をかける工程が終わるまでは、不透明なポリイミドを用いたベースフィルム12を形成しておき、熱をかける工程が終了すると、ベースフィルム12を剥離する。
図8A~図8Fは第3の実施形態による表示装置1の製造工程を示す断面図である。図8A~図8Cは、図3A~図3Cと同じである。図8Dに示すように、ガラス基板11を除去(剥離)してベースフィルム12を露出させた段階では、TFT層14とEL層15の形成はすでに終わっており、その後に高熱をかける工程は存在しない。そこで、図8Eに示すように、ベースフィルム12をエッチング等により除去する。このとき、SiN等からなる保護膜をエッチングストッパ層として用いる。次に、図8Fに示すように、レーザリフトオフにより、ガラス基板19を剥離する。
ベースフィルム12を除去したことで、表示装置1の保護機能及び封止機能が不十分になる場合には、透明樹脂層22などを保護膜の上に配置してもよい。
このように、第3の実施形態では、表示装置1を作製する際の熱をかける工程が終わるまでは、不透明なポリイミドからなるベースフィルム12を形成しておき、熱をかける工程が終わると、ベースフィルム12を除去する。これにより、第2表示領域D2の全域の透過率を高くすることができ、十分な光をセンシング装置に入射させることができる。
(第4の実施形態)
第4の実施形態は、ベースフィルム12の一部に開口部12aを形成する工程順序が、第1~第3の実施形態とは異なるものである。
図9A~図9Gは第4の実施形態による表示装置1の製造工程を示す断面図である。まず、図9Aに示すように、ガラス基板11の上に不透明なポリイミドからなるベースフィルム12を形成し、センシング装置の配置場所に合わせて、ベースフィルム12に開口部12aを形成する。ここでは、例えば、ベースフィルム12の上にレジストを塗布してパターニングし、エッチングにより開口部12aを形成する。
次に、図9Bに示すように、開口部12aの内部を含めて、ベースフィルム12の上面をSiOやSiN等の透過性の高い絶縁膜25で覆う。次に、図9Cに示すように、ベースフィルム12の上面に形成された絶縁膜25を例えばCMPにより除去し、ベースフィルム12と開口部12a内の絶縁膜25を露出させる。
次に、図9Dに示すように、ベースフィルム12の上に、第1保護膜13、TFT層14、EL層15、第2保護膜16、及び透明フィルム17を順に形成する。
次に、図9Eに示すように、エッチングやレーザリフトオフ等によりガラス基板11を除去(剥離)し、ベースフィルム12を露出させる。
次に、図9Fに示すように、ベースフィルム12の開口部12aの内部に形成された絶縁膜25を例えばエッチングにより除去する。このとき、ベースフィルム12の下の第2保護膜16がエッチングストッパ層として機能する。
次に、図9Gに示すように、開口部12aの内部を含めてベースフィルム12の上面の全体を透過部材20で覆う。これにより、フレキシブル基板形状の表示装置1が得られる。
図9A~図9Gでは、表示装置1の製造工程の初期段階でベースフィルム12内に開口部12aを形成して、この開口部12a内に耐熱性の高い絶縁膜25を形成した状態で、表示装置1の各層を順に形成し、最後に、開口部12a内の絶縁膜25を本来の透過部材20に置換する。
上述した図9Cの工程では、絶縁膜25をCMP等で除去して、ベースフィルム12と開口部12a内の絶縁膜25を露出させているが、予めベースフィルム12の上面にストッパ層を設けておいてもよい。
図10A~図10Cは、図9B及び図9Cの代わりに実施される工程の断面図である。まず、図9Aに示すように、ベースフィルム12の一部に開口部12aを形成した後、図10Aに示すように、開口部12aの内壁部分を含めて、ベースフィルム12の上面をストッパ層26で覆う。ストッパ層26は、例えばALD(Atomic Layer deposition)やCVD(Chemical Vapor Deposition)等により、形成される。
次に、図10Bに示すように、ストッパ層26の上に絶縁膜25を形成する。次に、エッチングにより、ストッパ層26の上の絶縁膜25を除去し、ストッパ層26と開口部12a内の絶縁層25を露出させる。
このように、第4の実施形態では、表示装置1の製造工程の初期段階でベースフィルム12に開口部12aを形成するため、ベースフィルム12の下にエッチングストッパ層26などを配置する必要がなく、開口部12aを簡易に形成できる。また、開口部12aには、耐熱性の高い仮の絶縁膜25を形成し、最終段階で絶縁膜25を透過部材20に置換するため、表示装置1の製造時に高熱をかけることができ、電気的特性に優れた表示装置1を作製できる。
(第5の実施形態)
上述した第1~第4の実施形態による表示装置1では、ベースフィルム12の一部に形成された開口部12aに対向させて、種々のセンシング装置を配置することができる。以下では、生体情報を検出するセンシング装置の一例として、レンズを必要としない指紋センサを配置する例を説明する。
図11A~図11Jは第5の実施形態による表示装置1の製造工程を示す断面図である。図11A~図11Eは図7A~図7Eと同様である。ただし、本実施形態では、指紋センサ31を配置することを想定しているため、ベースフィルム12の一部に形成される開口部12aの開口サイズは、指紋センサ31の外形形状に合致するサイズになる。より具体的には、開口部12aの開口サイズは、指紋センサ31の外形サイズよりも大きくする必要がある。
次に、図11Fに示すように、ベースフィルム12の一部に形成された開口部12a内に指紋センサ31を形成する。指紋センサ31は、外側にはレンズを必要としないが、指紋センサ31の内部にはインナーレンズ31aが設けられている。
上述したように、ベースフィルム12の一部に形成された開口部12aの開口サイズは、指紋センサ31の外形サイズよりも大きいため、開口部12aの内部に指紋センサ31を配置すると、開口部12aの内壁面と指紋センサ31の外壁面との間には隙間が形成される。そこで、図11Gに示すように、この隙間を含めて、ベースフィルム12の上面の全体に接着層又は絶縁膜32を形成する。この場合の絶縁膜32は、例えばSiOやSiNなどである。
次に、図11Hに示すように、接着層又は絶縁膜32をCMPやエッチング等により除去し、ベースフィルム12を露出させる。これにより、開口部12aの内壁面と指紋センサ31の外壁面の間には、接着層又は絶縁膜32が充填される。
次に、図11Iに示すように、指紋センサ31のパッド部33の上に形成された接着層又は絶縁膜32をリソグラフィ及びエッチングにて除去し、パッド部33を露出させる。次に、図11Jに示すように、指紋センサ31のパッド部33にボンディングワイヤ34を接続し、配線接続を行う。
このように、第5の実施形態では、ベースフィルム12の一部に形成された開口部12aに直接センシング装置を配置することができる。
(第6の実施形態)
第6の実施形態は、表示装置1の表示面1aとは反対側に複数のセンシング装置を配置するものである。
図12は第6の実施形態による電子機器2の平面図である。図12の電子機器2は、表示装置1の表示面1aとは反対側に3つのセンシング装置30を配置している。なお、センシング装置30の数は3個に限定されない。また、センシング装置30が検知する対象も任意である。例えば、3つのセンシング装置30がいずれもカメラモジュールで、それぞれ焦点距離が異なっていてもよい。あるいは、カメラモジュールと2つの生体情報検出センシング装置とを組み合わせて配置してもよい。
表示装置1のベースフィルム12には、各センシング装置30に対応づけて、開口部12aが形成されている。開口部12aには、透過部材20が配置されていてもよいし、開口のままでもよい。センシング装置30の種類によって、入射光の最適な光量が異なる可能性があるため、開口部12aに透過部材20を配置する場合には、透過部材20の透過率を各センシング装置30に応じた値に設定するのが望ましい。
このように、第6の実施形態では、表示装置1の裏面側に複数種類のセンシング装置30を配置し、各センシング装置30と重なる場所に配置される透過部材20の透過率を個別に最適化するため、すべてのセンシング装置30の検出感度を向上させることができる。
(第7の実施形態)
第7の実施形態による電子機器2は、カメラモジュール3の光学系が第1~第6の実施形態とは異なるものである。
図13は第7の実施形態による電子機器2に搭載されるカメラモジュール3の撮像部の断面構造を示す図である。図13の撮像部は、単一のレンズ又は単一のレンズを光軸方向に並べたレンズ群ではなく、マイクロレンズアレイ64を有する。
より詳細には、図13の撮像部は、筐体63の底面に沿って配置される光電変換部4aと、光電変換部4aの上方に配置されるマイクロレンズアレイ64と、隣接するマイクロレンズ65の間に配置される複数の遮光体66と、マイクロレンズアレイ64の上方に配置される導光板67とを有する。図13の撮像部は、上述した第1~第8の実施形態のいずれにも適用可能である。
(第8の実施形態)
上述した第1~第7の実施形態で説明した構成を備えた電子機器2の具体的な候補としては、種々のものが考えられる。例えば、図14は第1~第7の実施形態の電子機器2をカプセル内視鏡50に適用した場合の平面図である。図14のカプセル内視鏡50は、例えば両端面が半球状で中央部が円筒状の筐体51内に、体腔内の画像を撮影するためのカメラ(超小型カメラ)52、カメラ52により撮影された画像データを記録するためのメモリ53、および、カプセル内視鏡50が被験者の体外に排出された後に、記録された画像データをアンテナ54を介して外部へ送信するための無線送信機55を備えている。
また、筐体51内には、CPU(Central Processing Unit)56およびコイル(磁力・電流変換コイル)57が設けられている。CPU56は、カメラ52による撮影、およびメモリ53へのデータ蓄積動作を制御するとともに、メモリ53から無線送信機55による筐体51外のデータ受信装置(図示せず)へのデータ送信を制御する。コイル57は、カメラ52、メモリ53、無線送信機55、アンテナ54および後述する光源52bへの電力供給を行う。
さらに、筐体51には、カプセル内視鏡50をデータ受信装置にセットした際に、これを検知するための磁気(リード)スイッチ58が設けられている。CPU56は、このリードスイッチ58がデータ受信装置へのセットを検知し、データの送信が可能になった時点で、コイル57からの無線送信機55への電力供給を行う。
カメラ52は、例えば体腔内の画像を撮影するための対物光学系を含む撮像素子52a、体腔内を照明する複数の光源52bを有している。具体的には、カメラ52は、光源52bとして、例えばLED(Light Emitting Diode)を備えたCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサやCCD(Charge Coupled Device)等によって構成される。
第1~第7の実施形態の電子機器2における表示装置1は、図14の光源52bのような発光体を含む概念である。図14のカプセル内視鏡50では、例えば2個の光源52bを有するが、これらの光源52bを、複数の光源部を有する表示パネルや、複数のLEDを有するLEDモジュールで構成可能である。この場合、表示パネルやLEDモジュールの下方にカメラ52の撮像部を配置することで、カメラ52のレイアウト配置に関する制約が少なくなり、より小型のカプセル内視鏡50を実現できる。
また、図15は第1~第7の実施形態の電子機器2をデジタル一眼レフカメラ60に適用した場合の背面図である。デジタル一眼レフカメラ60やコンパクトカメラは、レンズとは反対側の背面に、プレビュー画面を表示する表示装置1を備えている。この表示装置1の表示面とは反対側にカメラモジュール3を配置して、撮影者の顔画像を表示装置1の表示面1aに表示できるようにしてもよい。第1~第7の実施形態による電子機器2では、表示装置1と重なる領域にカメラモジュール3を配置できるため、カメラモジュール3を表示装置1の額縁部分に設けなくて済み、表示装置1のサイズを可能な限り大型化することができる。
図16Aは第1~第7の実施形態の電子機器2をヘッドマウントディスプレイ(以下、HMD)61に適用した例を示す平面図である。図16AのHMD61は、VR(Virtual Reality)、AR(Augmented Reality)、MR(Mixed Reality)、又はSR(Substituional Reality)等に利用されるものである。現状のHMDは、図16Bに示すように、外表面にカメラ62を搭載しており、HMDの装着者は、周囲の画像を視認することができる一方で、周囲の人間には、HMDの装着者の目や顔の表情がわからないという問題がある。
そこで、図16Aでは、HMD61の外表面に表示装置1の表示面を設けるとともに、表示装置1の表示面の反対側にカメラモジュール3を設ける。これにより、カメラモジュール3で撮影した装着者の顔の表情を表示装置1の表示面に表示させることができ、装着者の周囲の人間が装着者の顔の表情や目の動きをリアルタイムに把握することができる。
図16Aの場合、表示装置1の裏面側にカメラモジュール3を設けるため、カメラモジュール3の設置場所についての制約がなくなり、HMD61のデザインの自由度を高めることができる。また、カメラを最適な位置に配置できるため、表示面に表示される装着者の目線が合わない等の不具合を防止できる。
このように、第8の実施形態では、第1~第7の実施形態による電子機器2を種々の用途に用いることができ、利用価値を高めることができる。
なお、本技術は以下のような構成を取ることができる。
(1)基板と、
前記基板上に配置され、それぞれ複数の画素を有する第1表示領域及び第2表示領域と、を備え、
前記第1表示領域においては、前記基板は第1透過率を有し、
前記第2表示領域においては、前記基板は前記第1透過率よりも高い第2透過率を有する、表示装置。
(2)前記第2表示領域は、前記基板上の表示面と反対の面側に配置されるセンシング装置と対向する領域である、(1)に記載の表示装置。
(3)前記第1表示領域内の前記表示面と反対の面側に配置され、前記第1透過率を有する第1膜を備える、(2)に記載の表示装置。
(4)前記第2表示領域内の前記表示面と反対の面側に配置され、前記第2透過率を有する第2膜を備える、(3)に記載の表示装置。
(5)前記第2膜は、前記第2表示領域内の隣接する画素の境界部分を含む前記第2表示領域の少なくとも一部の領域における前記表示面と反対の面側に配置される、(4)に記載の表示装置。
(6)前記第2表示領域内の発光領域の面積に対して、前記第2膜の面積は30%以上である、(4)又は(5)に記載の表示装置。
(7)前記第2膜は、赤外光をカットする機能を有する、(4)乃至6のいずれか一項に記載の表示装置。
(8)前記第2膜は、前記第1膜の一部を除去した開口部に配置され、
前記第1膜及び前記第2膜の境界部分の透過率は、前記第1膜から前記第2膜にかけて連続的又は段階的に異なっている、(4)乃至(7)のいずれか一項に記載の表示装置。
(9)前記第1膜は、ポリイミドを含有し、
前記第2膜は、前記第1膜のポリイミドよりも透過率の高い材料を含有する、(4)乃至(8)のいずれか一項に記載の表示装置。
(10)前記第2膜は、凹部及び凸部の少なくとも一方を有する、(4)乃至(9)のいずれか一項に記載の表示装置。
(11)前記第2膜を用いて構成される光学レンズを有する、(10)に記載の表示装置。
(12)前記第2膜を用いて構成されるモスアイ構造層を有する、(10)に記載の表示装置。
(13)前記第2表示領域内の隣接する画素の境界部分を除く少なくとも一部には前記第1膜が設けられ、
前記第2表示領域内の隣接する画素の境界部分には前記第1膜の開口部が設けられる、(3)乃至(12)のいずれか一項に記載の表示装置。
(14)前記第1透過率は、波長400nmの可視光に対して0~50%の透過率を有し、
前記第2透過率は、前記可視光に対して51~100%の透過率を有する、(1)乃至(13)のいずれか一項に記載の表示装置。
(15)表示装置と、
前記表示装置の表示面とは反対側に配置されるセンシング装置と、を備え、
前記表示装置は、
基板と、
前記基板上に配置され、それぞれ複数の画素を有する第1表示領域及び第2表示領域と、を備え、
前記第1表示領域においては、前記基板は第1透過率を有し、
前記第2表示領域においては、前記基板は前記第1透過率よりも高い第2透過率を有する、電子機器。
(16)前記センシング装置は、撮像センサを有する、(15)に記載の電子機器。
(17)前記センシング装置は、生体情報検出センサを有する、(15)に記載の電子機器。
(18)前記第2表示領域は、前記表示面の複数箇所に設けられ、
複数箇所の前記第2表示領域に対応づけて、複数の前記センシング装置が配置される、(15)乃至(17)のいずれか一項に記載の電子機器。
(19)複数箇所の前記第2表示領域のうち少なくとも二つの前記第2表示領域の前記第2透過率は、それぞれ異なる、(18)に記載の電子機器。
(20)第1支持基板の上に、第1透過率の第1膜を形成する工程と、
前記第1膜の上に、発光層を形成する工程と、
前記発光層の上に、保護膜を形成する工程と、
前記保護膜の上に、第2支持基板を形成する工程と、
前記第1支持基板を除去する工程と、
センシング装置の配置場所に合わせて前記第1膜に開口部を形成する工程と、を備える表示装置の製造方法。
(21)前記開口部に、前記第1透過率よりも高い第2透過率の第2膜を形成する、(20)に記載の表示装置の製造方法。
(22)支持基板の上に、第1透過率の第1膜を形成する工程と、
センシング装置の配置場所に合わせて前記第1膜に開口部を形成する工程と、
前記開口部に絶縁部材を充填する工程と、
前記第1膜の上に、第1保護膜を形成する工程と、
前記第1保護膜の上に、発光層を形成する工程と、
前記発光層の上に、第2保護膜を形成する工程と、
前記絶縁部材を除去して、前記第1膜に前記開口部を形成する工程と、を備える、製造方法。
(23)前記絶縁部材を除去して形成された前記開口部に、前記第1膜よりも透過率の高い第2膜を形成する工程を備える、(22)に記載の表示装置の製造方法。
本開示の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本開示の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本開示の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
1 表示装置、1a 表示面、2 電子機器、3 カメラモジュール、4 上部電極、5 発光層、6 下部電極、7 ベースフィルム、7a 開口部、7b 第1膜、7c 第2膜、10 レジスト、11 ガラス基板、12 ベースフィルム、13 第1保護膜、14 TFT層、15 EL層、16 第2保護膜、17 透明フィルム、18 犠牲層、19 ガラス基板、20 透過部材、20a 凹部、21 原盤、22 透明樹脂層、23 レジスト、24 レンズ、25 絶縁膜、26 ストッパ層、31 指紋センサ、31a インナーレンズ、32 接着層又は絶縁膜、33 パッド部、34 ボンディングワイヤ、50 カプセル内視鏡、51 筐体、52 カメラ、53 メモリ、54 アンテナ、55 無線送信機、60 デジタル一眼カメラ、61 ヘッドマウントディスプレイ、64 マイクロレンズアレイ、65 マイクロレンズ、66 遮光体

Claims (18)

  1. 基板と、
    前記基板上に配置され、それぞれ複数の画素を有する第1表示領域及び第2表示領域と、を備え、
    前記第1表示領域においては、前記基板は第1透過率を有し、
    前記第2表示領域においては、前記基板は前記第1透過率よりも高い第2透過率を有し、
    前記第2表示領域は、前記基板上の表示面と反対の面側に配置されるセンシング装置と対向する領域であり、
    前記第1表示領域内の前記表示面と反対の面側に配置され、前記第1透過率を有する第1膜を備え、
    前記第2表示領域内の隣接する画素の境界部分を除く少なくとも一部には前記第1膜が設けられ、
    前記第2表示領域内の隣接する画素の境界部分には前記第1膜の開口部が設けられる、
    表示装置。
  2. 前記第2表示領域内の前記表示面と反対の面側に配置され、前記第2透過率を有する第2膜を備える、
    請求項に記載の表示装置。
  3. 前記第2膜は、前記第2表示領域内の隣接する画素の境界部分を含む前記第2表示領域の少なくとも一部の領域における前記表示面と反対の面側に配置される、
    請求項に記載の表示装置。
  4. 前記第2膜は、前記第2表示領域内の隣接する画素の境界部分を含む前記第2表示領域の少なくとも一部の領域における前記表示面と反対の面側に配置される、
    請求項2又は3に記載の表示装置。
  5. 前記第2膜は、赤外光をカットする機能を有する、
    請求項2乃至4のいずれか一項に記載の表示装置。
  6. 前記第2膜は、前記第1膜の一部を除去した開口部に配置され、前記第1膜及び前記第2膜の境界部分の透過率は、前記第1膜から前記第2膜にかけて連続的又は段階的に異なっている、
    請求項2乃至5のいずれか一項に記載の表示装置。
  7. 前記第1膜は、ポリイミドを含有し、
    前記第2膜は、前記第1膜のポリイミドよりも透過率の高い材料を含有する、
    請求項2乃至6のいずれか一項に記載の表示装置。
  8. 前記第2膜は、凹部及び凸部の少なくとも一方を有する、
    請求項2乃至7のいずれか一項に記載の表示装置。
  9. 前記第2膜を用いて構成される光学レンズを有する、
    請求項に記載の表示装置。
  10. 前記第2膜を用いて構成されるモスアイ構造層を有する、
    請求項に記載の表示装置。
  11. 前記第1透過率は、波長400nmの可視光に対して0~50%の透過率を有し、
    前記第2透過率は、前記可視光に対して51~100%の透過率を有する、
    請求項1乃至10のいずれか一項に記載の表示装置。
  12. 表示装置と、
    前記表示装置の表示面とは反対側に配置されるセンシング装置と、を備え、
    前記表示装置は、
    基板と、
    前記基板上に配置され、それぞれ複数の画素を有する第1表示領域及び第2表示領域と、を備え、
    前記第1表示領域においては、前記基板は第1透過率を有し、
    前記第2表示領域においては、前記基板は前記第1透過率よりも高い第2透過率を有し、
    前記第2表示領域は、前記センシング装置と対向する領域であり、
    前記第1表示領域内の前記表示面と反対の面側に配置され、前記第1透過率を有する第1膜を備え、
    前記第2表示領域内の隣接する画素の境界部分を除く少なくとも一部には前記第1膜が設けられ、
    前記第2表示領域内の隣接する画素の境界部分には前記第1膜の開口部が設けられる、
    電子機器。
  13. 前記センシング装置は、撮像センサを有する、
    請求項12に記載の電子機器。
  14. 前記センシング装置は、生体情報検出センサを有する、
    請求項12に記載の電子機器。
  15. 前記第2表示領域は、前記表示面の複数箇所に設けられ、複数箇所の前記第2表示領域に対応づけて、複数の前記センシング装置が配置される、
    請求項12乃至14のいずれか一項に記載の電子機器。
  16. 複数箇所の前記第2表示領域のうち少なくとも二つの前記第2表示領域の前記第2透過率は、それぞれ異なる、
    請求項15に記載の電子機器。
  17. 第1支持基板の上に、第1透過率の第1膜を形成する工程と、
    前記第1膜の上に、発光層を形成する工程と、
    前記発光層の上に、保護膜を形成する工程と、
    前記保護膜の上に、第2支持基板を形成する工程と、
    前記第1支持基板を除去する工程と、
    センシング装置の配置場所に合わせて前記第1膜に開口部を形成する工程と、を備え、
    前記センシング装置と対向する領域内の隣接する画素の境界部分を除く少なくとも一部に前記第1膜を形成し、
    前記センシング装置と対向する領域内の隣接する画素の境界部分に前記第1膜の開口部を形成する、
    表示装置の製造方法。
  18. 前記開口部に、前記第1透過率よりも高い第2透過率の第2膜を形成する、
    請求項17に記載の表示装置の製造方法。
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