(57)【要約】【課題】薄型でありながら、画素で発光した光の取り出し効率を向上させることのできる画像表示装置を提供することを目的の一つとする。【解決手段】複数の画素が設けられた画素部に重ねて光学素子が設けられた画像表示装置の製造方法であって、光学素子の原型となるモールド構造が設けられた支持基板の表面に樹脂材料を塗布してモールド構造を埋め込むと共に上面が略平坦な第１基板を形成し、支持基板上に設けられた第１基板と第２基板とを対向させ、画素部が第１基板及び第２基板の間に配設されると共にモールド構造が設けられた領域と重なるように貼り合わせ、第１基板を支持基板から離型する画像表示装置の製造方法が提供される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が設けられた画素部に重ねて光学素子が設けられた画像表示装置の製造方法であって、
前記光学素子の原型となるモールド構造が設けられた支持基板の表面に樹脂材料を塗布して前記モールド構造を埋め込むと共に上面が略平坦な第１基板を形成し、
前記支持基板上に設けられた前記第１基板と第２基板とを対向させ、前記画素部が前記第１基板及び前記第２基板の間に配設されると共に前記モールド構造が設けられた領域と重なるように貼り合わせ、
前記第１基板を前記支持基板から離型することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項２】
前記複数の画素の配置に合わせて、前記第１基板に遮光層及び／又はカラーフィルタ層を形成することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項３】
前記支持基板の一面に前記モールド構造を形成すると共に、前記遮光層及び／又は前記カラーフィルタ層を形成するときのアライメントマークを形成することを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１基板を離型した後の前記支持基板を再利用することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項５】
前記支持基板の表面に設けられるモールド構造が規則的な凹状構造又は凸状構造であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項６】
前記支持基板の表面に設けられるモールド構造がマイクロレンズアレイの原型であることを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項７】
前記支持基板の表面に設けられるモールド構造がレンチキュラレンズの原型であることを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項８】
前記支持基板の表面に設けられるモールド構造がモスアイ構造の原型であることを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項９】
前記画素部に、有機エレクトロルミネセンス素子を形成すること特徴とする請求項１に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項１０】
一対の基板間に、複数の画素が配列された画素アレイが配設され、前記一対の基板のうち、前記画素アレイからの出力光が射出される基板側に、非平面状の表面構造を有する光学素子が一体に形成されていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１１】
前記光学素子の表面構造が、規則的な凹状構造又は凸状構造であることを特徴とする請求項１０に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記光学素子がマイクロレンズアレイであることを特徴とする請求項１１に記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記光学素子がレンチキュラレンズであることを特徴とする請求項１１に記載の画像表示装置。
【請求項１４】
前記光学素子がモスアイ構造を有する素子であることを特徴とする請求項１１に記載の画像表示装置。
【請求項１５】
前記複数の画素のそれぞれに、有機エレクトロルミネセンス素子が設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネセンス素子などの発光素子で画素が構成された画像表示装置の製造方法及び画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネセンス（以下、「有機ＥＬ」ともいう）素子を各画素に設けた画像表示装置は、各画素に設けられたトランジスタにより有機ＥＬ素子の発光を動的に制御して画像を表示している。有機ＥＬ素子は、水分等の影響を受けて劣化することから、画素配列する画素部は水分の浸入を防ぐために封止構造が設けられている。封止構造は各種の方式が検討されているが、例えば、トランジスタや有機ＥＬ素子により画素部が形成された一方の基板と、これに対向する他方の基板を重ね合わせ、画素部を両基板の間に挟んで封止する構造が知られている。
【０００３】
有機ＥＬ素子を画素に設けた画像表示装置は、画素の発光をトランジスタが形成される基板側に射出させるものをボトムエミッション型、封止する基板側に射出させるものをトップエミッション型と呼んで便宜上区別されている。いずれの場合でも、光を射出する側の基板は透光性を有するものであることが必要となる。
【０００４】
このような画像表示装置では、各画素における有機ＥＬ素子の発光は、封止体の内側から、基板を透過して射出されることになる。有機ＥＬ素子の発光は全方位に放射されるため、画素からの光はさまざまな角度で基板に入射する。このとき、封止基板が透光性の基板であっても、その屈折率は空気の屈折率（ｎ＝１）よりも大きいのが通常であるため（例えば、ガラスの屈折率は約１．５である）、透光性基板と空気との界面に対して臨界角以上の角度で入射した光は全反射されてしまい、有効な射出光成分として外部に取り出すことができないことになる。
【０００５】
有機ＥＬ素子で発光した光の取り出し効率は、２０％から３０％程度であると言われており、この光の取り出し効率を向上させることは、有機ＥＬ素子を用いた画像表示装置において低消費電力化の観点からも極めて重要な課題である。
【０００６】
そこで、光の取り出し効率を高めるために、画素から光が射出される側の基板に、さらにマイクロレンズのような光学素子を付加した画像表示装置が知られている。例えば、基板の外側にマイクロレンズアレイが形成された光学シートを接着剤により貼り付けた画像表示装置が開示されている（特許文献１参照）。また、製造プロセスにおいて薄型基板を保持する支持基板となる仮基板を除去した後に、薄型基板上に画素からの射出光の光路を変える変換層を、さらに設ける画像表示装置が開示されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２４１１３０号公報
【特許文献２】特開２００４−２０７０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載されているように、透明基板の表面にマイクロレンズアレイが形成された光学フィルムを接着剤で貼り付ける方式では、外的に付加される光学フィルム及び接着剤の分だけ画像表示装置の厚さが増大してしまう。また、特許文献２に記載されているように、仮基板を除去した後に、さらに薄型基板上に出力光の光路を変える変換層を形成する方式では、製造工程が増えてしまいスループットの低下、歩留まりの低下及びコストアップになることが発生することが問題となる。
【０００９】
そこで本発明は、薄型でありながら、画素で発光した光の取り出し効率を向上させることのできる画像表示装置を提供することを目的の一つとする。また本発明は、合理的な製造工程で、光の取り出し効率を向上させることのできる画像表示装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施形態によれば、複数の画素が設けられた画素部に重ねて光学素子が設けられた画像表示装置の製造方法であって、光学素子の原型となるモールド構造が設けられた支持基板の表面に樹脂材料を塗布してモールド構造を埋め込むと共に上面が略平坦な第１基板を形成し、支持基板上に設けられた第１基板と第２基板とを対向させ、画素部が第１基板及び第２基板の間に配設されると共にモールド構造が設けられた領域と重なるように貼り合わせ、第１基板を支持基板から離型する画像表示装置の製造方法が提供される。
【００１１】
第１基板には、複数の画素の配置に合わせて、遮光層及び／又はカラーフィルタ層を形成してもよい。支持基板の一面にモールド構造を形成すると共に、遮光層及び／又はカラーフィルタ層を形成するときのアライメントマークを形成してもよい。
【００１２】
第１基板を離型した後の支持基板は、本発明の一実施形態に係る画像表示装置の製造工程において再利用してもよい。
【００１３】
支持基板の表面に設けられるモールド構造が規則的な凹状構造又は凸状構造であってもよい。支持基板の表面に設けられるモールド構造がマイクロレンズアレイ、レンチキュラレンズ、モスアイ構造のいずれか一つの原型を有していてもよい。
【００１４】
画素部には、有機エレクトロルミネセンス素子を形成するようにしてもよい。
【００１５】
本発明の一実施形態によれば、一対の基板間に、複数の画素が配列された画素アレイが配設され、一対の基板のうち、画素アレイからの出力光が射出される基板側に、非平面状の表面構造を有する光学素子が一体に形成されている画像表示装置が提供される。
【００１６】
光学素子の表面構造は、規則的な凹状構造又は凸状構造であってもよい。光学素子はマイクロレンズアレイ、レンチキュラレンズ及びモスアイ構造を有する素子のいずれかであってもよい。
【００１７】
複数の画素のそれぞれに、有機エレクトロルミネセンス素子が設けられていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像表示装置の構成を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る画像表示装置の画素部の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る画像表示装置の製造工程を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態に係る画像表示装置の製造工程を説明する断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る画像表示装置の製造工程を説明する断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る画像表示装置の製造工程を説明する断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る画像表示装置の製造工程を示し、支持基板の一例を示す、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る画像表示装置の製造工程を説明する断面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る画像表示装置の製造工程を説明する断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る画像表示装置の製造工程を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を、図面等を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に例示する実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。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が、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。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
【００２０】
本明細書において、ある部材又は領域が、他の部材又は領域の「上に（又は下に）」あるとする場合、特段の限定がない限り、これは他の部材又は領域の直上（又は直下）にある場合のみでなく、他の部材又は領域の上方（又は下方）にある場合を含み、すなわち、他の部材又は領域の上方（又は下方）において間に別の構成要素が含まれている場合も含む。
【００２１】
［第１の実施形態］
＜画像表示装置の構成＞
本発明の一実施形態に係る画像表示装置の構成を図１（Ａ）及び（Ｂ）に示す。図１（Ａ）は画像表示装置１００の平面図を示し、図中に示すＡ−Ｂ線に対応する断面構造を図１（Ｂ）に示す。
【００２２】
画像表示装置１００は、複数の画素が二次元的に配列された画素部１０６を有している。画素部１０６は第２基板１０４に設けられている。第２基板１０４には、走査線駆動回路１１０、映像信号線駆動回路１１２、入力端子部１１４などが設けられていてもよい。第１基板１０２は第２基板１０４に対向し、画素部１０６を封止するように設けられている。
【００２３】
第１基板１０２と第２基板１０４とはシール材１１６により固定されている。第１基板１０２と第２基板１０４とは数マイクロメートルから数十マイクロメートルの間隙をもって固定されており、当該間隙部には充填材１１８が設けられている。充填材１１８としては樹脂材料が好適に用いられる。第１基板１０２と第２基板１０４の間に画素部１０６を挟み込み、充填材１１８を封入する構成は固体封止とも呼ばれている。
【００２４】
画素部１０６における各画素には発光素子が設けられている。発光素子としては、例えば発光層に有機ＥＬ材料が用いられる有機ＥＬ素子が適用される。画素部１０６における各画素は、画素回路により発光が個別に制御される。各画素の発光を制御する信号は、走査線駆動回路１１０及び映像信号線駆動回路１１２から与えられる。
【００２５】
図１で示す画像表示装置１００は、画素部１０６の発光が第１基板１０２側に射出されるトップエミッション型の構成を有している。
【００２６】
図１において、第１基板１０２には画素部１０６と重なるように光学素子１０８が設けられている。光学素子１０８は、画素部１０６から射出される光に対し光学的作用をする素子ないし構造を有している。すなわち、画素部１０６から第１基板１０２に入射して大気側（外側）に射出される光が、第１基板１０２と大気との界面で反射して、損失光となることを抑制する機能を有している。別言すれば、光学素子１０８は、画素から射出された光を屈折させて光路を変換する機能を有している。例えば、光学素子１０８は、第１基板１０２の一面に凹凸構造を形成している。当該凹凸構造は、凸状部及び／又は凹状部が規則的に配列した周期パターンを有していてもよい。
【００２７】
光学素子１０８は、第１基板１０２の一表面において、数十マイクロメートルから数百マクロメートルの間隔で密に配列された凸状部及び／又は凹状部により形成される凹凸構造を有している。個々の凸状部又は凹状部はレンズとして機能し、入射光を屈折させる特性を有している。
【００２８】
対向する画素部１０６との関係において、光学素子１０８における個々の凸状部及び／又は凹状部は、一つの画素に少なくとも一つ設けられていればよく、好ましくは一つの画素に対して複数個が設けられていればよい。
【００２９】
光学素子１０８の一例は、マイクロレンズアレイである。当該マイクロレンズアレイの表面は、球面又は非球面の形態を有していることが好ましく、これにより微小な凹凸構造が形成される。また、他の一例は、レンチキュラレンズであり、同様にレンズ表面は球面又は非球面の形態を有していることが好ましい。さらに他の形態として、光学素子１０８はモスアイ構造を有するものであってもよい。モスアイ構造は、数百ナノメートルの凹凸構造を有し、緩やかな屈折率分布を有するように構成されていることが好ましい。
【００３０】
なお、トップエミッション型の場合、第１基板１０２は透光性を有する必要があるため、ガラス又は樹脂材料が用いられる。第１基板１０２に光学素子１０８を設ける場合は、加工性及び成形性の観点から樹脂材料を用いることが好ましい。透光性の優れた樹脂材料としては、例えば、ポリベンゾオキサゾール、脂環式構造を有するポリアミドイミド、脂環式構造を有するポリイミド、ポリアミド及びポリ（ｐ−キシリレン）から選択される樹脂材料を含むものが好ましく、これらの樹脂材料を単独で含んでいてもよいし、複数種が組み合わされていてもよい。例えば、第１基板１０２をポリイミド樹脂で形成する場合には、ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸（一部がイミド化されたポリアミック酸を含む、）又は、可溶性ポリイミドを含む溶液を支持基板１５２に塗布し、焼成することで形成することができる。
【００３１】
画素部１０６の構成を、図２を参照して説明する。図２は、画素部１０６における画素１２０の構成を断面図で示す。画素１２０には有機ＥＬ素子１２２とトランジスタ１３２が含まれている。有機ＥＬ素子１２２は、画素電極１２４上に有機ＥＬ層１２６及び共通電極１２８が積層された構成を有している。画素電極１２４の周縁部はバンク層１３０によって覆われており、有機ＥＬ層１２６は画素電極１２４の上面からバンク層１３０にかけて設けられている。また、有機ＥＬ素子１２２の上面側には、封止膜１４２が設けられていてもよい。封止膜１４２は、画素部１０６の略前面を覆うように設けられている。
【００３２】
有機ＥＬ層１２６は、低分子系又は高分子系の有機材料を用いて形成することができる。有機ＥＬ層１２６に低分子系の有機材料を用いる場合、発光性の有機材料を含む発光層に加え、当該発光層を挟むように正孔輸送層や電子輸送層等のキャリア輸送層が設けられていてもよい。また、有機ＥＬ層１２６は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色を発光するものであってもよいし、いわゆる白色発光を呈するものであってもよい。有機ＥＬ層１２６が白色発光である場合には、カラーフィルタとの組み合わせにより、カラー表示を行うことができる。
【００３３】
本実施形態では、トップエミッション型の画素構成を有するため、有機ＥＬ素子１２２の構成は、共通電極１２８が透光性であり、画素電極１２４には光反射面が設けられていることが好ましい。有機ＥＬ層１２６の発光は、立体角で表せば４πの全方向に放射されるため、第１基板１０２側に放射される光は、少なくとも、有機ＥＬ層１２６から直接放射される光の成分と、画素電極１２４で反射して第１基板１０２側へ放射される光の成分が混在している。いずれにしても、有機ＥＬ層１２６で発光した光は、さまざまな角度で第１基板１０２に入射することとなる。
【００３４】
共通電極１２８は複数の画素に共通の電位が印加され、これに対し画素電極１２４は、各画素にそれぞれ個別の電位が印可されて有機ＥＬ素子１２２に流れる電流が制御される。画素電極１２４の電位はトランジスタ１３２によって制御される。
【００３５】
トランジスタ１３２は、半導体層１３４とゲート電極１３８がゲート絶縁層１３６によって絶縁された電界効果トランジスタである。具体的には、薄膜の半導体層１３４にチャネルが形成される薄膜トランジスタの形態を有している。トランジスタ１３２と有機ＥＬ素子１２２の間には層間絶縁層１４４が設けられていることが好ましく、画素電極１２４はこの層間絶縁層１４４上に設けられており、コンタクトホールを介してソース・ドレイン電極１４０と接続されている。
【００３６】
第１基板１０２に設けられる光学素子１０８は、有機ＥＬ素子１２２と重なるように設けられている。光学素子１０８による凹凸構造は、第１基板１０２において有機ＥＬ素子１２２と反対側の面に設けられている。すなわち、光学素子１０８による凹凸構造は第１基板１０２の外側面に設けられている。画素１２０における実質的な発光領域は、画素電極１２４、有機ＥＬ層１２６及び共通電極１２８が重畳する領域にあり、図２ではこの領域に対して、光学素子１０８による凸状部が複数配置されている。凸状部の表面は球面状又は非球面状の曲面形状を有していることが好ましく、光学素子１０８のこのような形態によって光の取り出し効率を高めている。
【００３７】
前述のように、有機ＥＬ素子１２２で発光した光は、第１基板１０２に対して垂直に入射するのみならず、さまざまな角度をもって第１基板１０２に入射する。第１基板１０２が樹脂材料である場合その屈折率は空気の屈折率よりも大きいため、第１基板１０２と大気との界面にける屈折が問題となる。例えば、第１基板１０２が屈折率１．６程度の樹脂材料である場合、空気の屈折率（ｎ＝１．０）に比べて高いことになるので、臨界角以上の角度でこの界面に入射する光は全反射することになる。しかしながら、第１基板１０２に光学素子１０８を設け、大気側の表面に凹凸構造を設けることにより、この界面での全反射を低減することができる。
【００３８】
例えば、光学素子１０８により、第１基板１０２の表面に球面又は非球面状の凸状部が設けられている場合、この凸状部はレンズの作用をするので、入射光を屈折させ、第１基板と大気との界面における全反射を抑制することができる。仮に、この界面で反射し、第１基板１０２を導波する光も、光学素子１０８の作用により乱反射され、大気側へ射出することができる。光学素子１０８によるこのような作用により、有機ＥＬ素子１２２で発光した光の取り出し効率を高めることができる。
【００３９】
図２で示すように、光学素子１０８は第１基板１０２と一体化されている。別言すれば、光学素子１０８は第１基板１０２の形態に含まれている。本実施形態は、光学素子１０８と第１基板１０２とを一体化することで、画像表示装置の薄型化を実現している。
【００４０】
なお、有機ＥＬ素子１２２が白色発光である場合、第１基板１０２には、遮光層１４６、カラーフィルタ層１４８、オーバーコート層１５０が設けられていてもよい。このような構成によりカラー表示が可能となる。
【００４１】
本実施形態の画像表示装置１００は、画素部１０６からの光射出面側（表示画面側）に封止用の基板と一体化された光学素子を設けることにより、薄型化を図りつつ、光の取り出し効率を高めることを可能としている。次に、このような画像表示装置の製造方法について説明する。
【００４２】
＜製造方法＞
（製造工程の全体フロー）
本発明の一実施形態に係る画像表示装置の製造方法の概要を、図３を参照して説明する。図３は、本実施形態に係る画像表示装置の製造工程の一例を示すフローチャートである。
【００４３】
画像表示装置の製造工程は、光学素子を有する第１基板を製造する工程と、画素部が形成される第２基板を製造する工程とを有している。そして第１基板及び第２基板の準備ができた段階で、両基板を貼り合わせる工程が行われる。
【００４４】
第１基板は支持基板上に作製されるため、支持基板を準備する必要がある（Ｓ２０１）。支持基板は、ガラスやセラミックス、金属が用いられ、その表面に光学素子を作り込むためのモールド構造を形成する。光学素子を形成するためのモールド構造は、フォトリソグラフィー法又はナノインプリント法などにより形成することができる。
【００４５】
次に、モールド構造が設けられた支持基板上に樹脂材料を塗布する（Ｓ２０２）。樹脂材料は、モールド構造を埋め込み、支持基板の上面側において平坦になるように塗布される。そして、樹脂材料を硬化して第１基板を形成する（Ｓ２０３）。この段階で第１基板は、支持基板上に保持されたままの状態となっている。
【００４６】
第１基板には、必要に応じて遮光層を形成し（Ｓ２０４）、カラーフィルタ層を形成する（Ｓ２０５）。遮光層及びカラーフィルタ層は、画素に設けられる有機ＥＬ素子の発光が白色光である場合において、カラー表示をする場合に設けられる。
【００４７】
そして、第１基板と第２基板と貼り合わせるとき、第１基板上に充填材を塗布する（Ｓ２０６）。なお、充填材を塗布する前に、第１基板の外周にシールパターンを形成しておくことが好ましい。
【００４８】
第２基板の製造工程は、画素回路を形成するのに必要なトランジスタなどの素子を形成する段階、各画素の有機ＥＬ素子を形成する段階を含んでいる。まず、第２基板に画素回路を形成する（Ｓ２１１）。このとき、必要に応じて走査線駆動回路や映像信号線駆動回路、入力端子部なども形成する。画素回路を構成するトランジスタやキャパシタなどの各素子は、半導体、絶縁体、金属による薄膜の積層とフォトリソグラフィー法によるパターニングを繰り返して作製される。
【００４９】
画素回路などが形成された回路素子層の上に画素部を形成する。各画素の有機ＥＬ素子を形成するために、画素回路と電気的に接続される画素電極を形成する（Ｓ２１２）。画素電極はトランジスタを埋設する層間絶縁層の上に形成する。次いで、画素電極の周縁部を覆うバンク層を形成する（Ｓ２１３）。画素電極は、画素ごとに形成され、周縁部をバンク層で囲まれることにより、各画素の領域が画定されることになる。そして、画素電極上に有機ＥＬ層を形成し（Ｓ２１４）、さらに共通電極を形成する（Ｓ２１５）。共通電極の上層には窒化シリコン膜などで封止膜を形成する（Ｓ２１６）。このような段階経て、第２基板に画素回路及び画素部を形成することができる。
【００５０】
第１基板と第２基板が準備できたら、両基板を対向させて貼り合わせ（Ｓ２２１）、次いで充填材を硬化する（Ｓ２２２）。これにより第１基板と第２基板が固定される。こうして、第１基板と第２基板が貼り合わされたら、支持基板を第１基板から分離する（Ｓ２２３）。第１基板から外された支持基板は、再利用ができるので、これを用いて第１基板を作製する工程に適用することができる（Ｓ２０２）。
【００５１】
次に、本実施形態に係る画像表示装置の製造工程の詳細について図４、図５、図６を参照して説明する。
【００５２】
（第１基板の製造）
図４を参照して、第１基板１０２の製造工程の詳細を説明する。図４（Ａ）は、支持基板１５２を準備する段階を示す。支持基板１５２としては、ガラス基板やセラミック基板を用いることができ、その他に金属基板を用いてもよい。この支持基板１５２の表面には、光学素子の原型となるモールド構造１５４が形成される。支持基板１５２に形成されるモールド構造１５４は、例えば、光学素子が球面又は非球面状の凸レンズの形状を有する場合、凹面状の開口が複数隣接するような形態で形成される。
【００５３】
支持基板１５２の表面に当該モールド構造１５４を形成するには、表面にエッチング用マスクを形成し、当該マスクを用いて支持基板１５２の表面をエッチングすることにより作製することができる。一方、光学素子が球面又は非球面状の凹レンズの形態を有する場合、図４（Ａ）で示す凹面状の開口とは逆に、凸状の突起を支持基板１５２の表面に形成する。なお、このようなモールド構造は、エッチングは、フォトリソグラフィー又はナノインプリントの技術を用いて作製することができる。
【００５４】
図４（Ｂ）は、支持基板１５２上に第１基板１０２を形成する段階を示す。まず、光学素子の原型となるモールド構造１５４が形成された支持基板１５２の表面に樹脂材料を塗布する。樹脂材料は光学素子の原型となるモールド構造を埋め込み、表面が平坦になるように塗布する。樹脂材料としては、イミド結合を含む高分子化合物を用いることができ、好適にはポリイミド樹脂を用いることができる。樹脂材料を塗布した後、硬化処理を行う。熱硬化型の樹脂材料であれば加熱処理をし、光硬化型の樹脂材料であれば光照射処理をする。このようにして第１基板１０２が形成される。
【００５５】
図４（Ｃ）は、必要に応じて遮光層１４６、カラーフィルタ層１４８、オーバーコート層１５０を第１基板１０２上に設ける段階を示す。カラーフィルタ層１４８は、第２基板における画素の配置に合わせて配列され、遮光層１４６は画素を囲むように設ける。
【００５６】
図４（Ｄ）は、第１基板１０２の上面に充填材１１８を設ける段階を示す。充填材１１８は第２基板１０４と貼り合わせる前の段階で設ける。充填材１１８はこの段階では流動性を有しており、第１基板１０２上に必要な量を塗布する。
【００５７】
（第２基板の製造）
第２基板１０４には画素部１０６が形成される。画素部１０６には複数の画素が含まれている。図５は、第２基板１０４に赤色用画素１２０ｒ、緑色用画素１２０ｇ、青色用画素１２０ｂの各画素が設けられている態様を示す。各画素には有機ＥＬ素子１２２が設けられる。有機ＥＬ素子１２２は、画素電極１２４、有機ＥＬ層１２６及び共通電極１２８が積層して形成される。画素電極１２４の外周部はバンク層１３０で覆われており、有機ＥＬ素子１２２は封止膜１４２で覆われている。
【００５８】
画素部１０６では、各色に応じた発光を呈する有機ＥＬ素子を各画素にそれぞれ設けることで、赤色用画素１２０ｒ、緑色用画素１２０ｇ、青色用画素１２０ｂとすることができる。また、有機ＥＬ素子１２２の発光を白色とし、第１基板に設けられるカラーフィルタ層と組み合わせることで、赤色用画素１２０ｒ、緑色用画素１２０ｇ、青色用画素１２０ｂが形成されるようにしてもよい。
【００５９】
図５は、有機ＥＬ素子１２２が白色発光であるときの一例を示し、この場合有機ＥＬ層１２６は各画素に共通に設けることができる。有機ＥＬ素子１２２の下層にはトランジスタが形成された回路素子層１５８を有していてもよい。これらの詳細は、図２を参照して説明したとおりである。
【００６０】
（貼り合わせ工程）
図６（Ａ）は、第１基板１０２と第２基板１０４を貼り合わせる段階を示す。このとき、第１基板１０２が支持基板１５２に固定された状態で、第２基板１０４と貼り合わせを行う。第１基板１０２と第２基板１０４との間には充填材１１８が設けられている。この貼り合わせの段階まで第１基板１０２は支持基板１５２によって保持されていることにより、第１基板１０２が薄い樹脂層であっても平板状を維持し、第２基板１０４との位置合わせ精度を高めることができる。
【００６１】
図６（Ｂ）は、第１基板１０２から支持基板１５２を分離する段階を示す。第１基板１０２は支持基板１５２とある程度の強度で接着しているため、レーザ照射処理などにより第１基板１０２と支持基板１５２との界面における接着強度を弱める処理を行い、支持基板１５２が第１基板１０２から剥離しやすいようにする。また、あらかじめ支持基板の表面に離型材を設けておいてもよい。支持基板１５２を剥離した第１基板１０２には、光学素子１０８が一体に作り込まれている。光学素子１０８は第１基板１０２の外側表面に凹凸構造面を形成している。
【００６２】
本実施形態において、第１基板１０２は各画素で発光した光が射出される側の面に当たり、光学素子１０８の作用によって光の取り出し効率を高めることができる。光学素子１０８は第１基板１０２と一体に形成されているので、画像表示装置の厚が増えることがない。光学素子１０８を形成するために新たな層を設ける必要がないため、新たな工程を必要としていない。第１基板１０２から剥離された支持基板は、光学素子の原型となるモールド構造がそのまま残されているので、この支持基板１５２を再利用することができる。すなわち、支持基板１５２は一度作製すれば、複数回の使用が可能となるため、部材コストを低減し、生産性の向上を図ることができる。
【００６３】
このように、本実施形態によれば、薄型でありながら、画素で発光した光の取り出し効率を向上させることのできる画像表示装置を提供することができる。また、合理的な製造工程で、光の取り出し効率を向上させることのできる画像表示装置を提供することができる。
【００６４】
（変形例）
支持基板１５２に光学素子の原型となるモールド構造１５４を形成する段階において、同時にマーカーを作製してもよい。図７（Ａ）は、マーカー１５６が設けられた支持基板１５２の一例を示す。マーカー１５６は、支持基板１５２をエッチングしてモールド構造１５４を作るとき、同様に支持基板１５２をエッチングして作製することができる。
【００６５】
マーカー１５６を形成する位置は任意であるが、モールド構造１５４と干渉しない外側に形成することが好ましい。マーカー１５６は、モールド構造１５４と同様に形成されるので、モールド構造１５４が凹面状の開口の場合、マーカー１５６も凹溝で形成される。そして、図７（Ｂ）で示すように、支持基板１５２上に第１基板１０２を形成すると、マーカー１５６部の凹溝にも樹脂材料が充填されるが、凹溝による段差は境界で光が屈折するのでカメラなどによって光学的に認識することができる。
【００６６】
支持基板１５２に設けられるマーカー１５６は、遮光層１４６やカラーフィルタ層１４８を形成するときのアライメントマーカーとして使用することができる。また、第１基板１０２と第２基板１０４とを貼り合わせる際のアライメントマーカーとしても使用することができる。
【００６７】
このように、支持基板１５２にモールド構造１５４を形成するときに、同時にマーカー１５６を作製することで、第１基板１０２上に遮光層１４６やカラーフィルタ層１４８を形成するときに、新たにマーカーを形成する必要がなくなり、生産性を向上させることができる。
【００６８】
［第２の実施形態］
本実施形態は、光学素子が設けられる第１基板が、第１の実施形態とは異なる態様の画像表示装置について説明する。
【００６９】
図８（Ａ）は、支持基板１５２ｂに第１基板１０２ｂが設けられた状態を示す。支持基板１５２ｂは平坦な基板であり、その上に光学素子１０８を有する第１基板１０２ｂが設けられている。第１基板１０２ｂは、支持基板１５２ｂとは反対側の面に光学素子による凹凸構造が現れている。例えば、光学素子がマイクロレンズアレイのような形態を有するときば、球面又は非球面状の突起が第１基板１０２ｂの表面に設けられる。なお、光学素子１０８はマイクロレンズアレイのみでなくレンチキュラレンズであっても良く、モスアイ構造を有するものであってもよい。
【００７０】
このような凹凸構造を有する第１基板１０２は、第１の実施形態で説明したように、光学素子の原型となるモールド構造１５４が形成された支持基板１５２で第１基板１０２を形成し（図４（Ａ）及び（Ｂ））、当該支持基板１５２から第１基板１０２を剥離したものを、図８（Ａ）に示すように支持基板１５２ｂに設けることで得られる。また、支持基板１５２ｂ上に樹脂層を設け、ナンノインプリント法により当該樹脂層に光学素子１０８となる凹凸構造を成形し、第１基板１０２ｂとしてもよい。
【００７１】
図８（Ｂ）は、第１基板１０２上に平坦化層１６０を設ける段階を示す。平坦化層１６０は、第１基板１０２ｂの凹凸構造を埋め込み表面が平坦になるように設けることが好ましい。平坦化層１６０と第１基板１０２ｂは、屈折率が異なる材料で形成されることが好ましい。この場合、平坦化層１６０の屈折率が第１基板１０２ｂの屈折率より大きくなるようにすることが好ましい。平坦化層１６０は、樹脂材料を用いて形成することができ、その樹脂材料としては、ポリイミド系、アクリル系、エポキシ系の樹脂材料を用いることができる。
【００７２】
図８（Ｃ）で示すように、第１基板１０２ｂの上面には、必要に応じて遮光層１４６、カラーフィルタ層１４８、オーバーコート層１５０を設けることができる。そして、図８（Ｄ）に示すように、第１基板１０２ｂの上面に充填材１１８を設ける。
【００７３】
図９（Ａ）は、第１基板１０２ｂと第２基板１０４を貼り合わせる段階を示す。この貼り合わせの段階まで第１基板１０２ｂは支持基板１５２ｂによって保持されている。それにより、第１基板１０２ｂが薄い樹脂層であっても平板状を維持し、第２基板１０４精度良く貼り合わせることができる。
【００７４】
図９（Ｂ）は、支持基板１５２ｂから第１基板１０２ｂを分離する段階を示す。支持基板１５２ｂは、レーザ照射処理などを行い第１基板１０２ｂの界面を変質させて接着強度を弱めることにより第１基板１０２ｂから剥離することができる。
【００７５】
第１基板１０２ｂにおける凹凸構造は内側、すなわち第２基板１０４側に向いており、第１基板１０２ｂと平坦化層１６０との界面が光学素子１０８により凹凸化している。平坦化層１６０の屈折率が第１基板１０２ｂの屈折率より大きい場合、この界面に画素側から入射した光は全反射が抑制され、また屈折率の差により光路が変化することとなる。このような構成により、画素における有機ＥＬ素子１２２で発光した光は、第１基板１０２ｂと大気との界面に入射するとき、さまざまな角度で入射するので、全反射によりロスとなる成分が減少し、光の取り出し効率を高めることができる。
【００７６】
本実施形態の画像表示装置は、第１基板１０２ｂに平坦化層１６０が付加されているが、この平坦化層１６０は光学素子１０８による凹凸構造を埋め込むだけで良いので、厚さの増加は僅かである。そのため、第１の実施形態と同様に、光取り出し効率の向上と、薄型化が図られた画像表示装置を得ることができる。
【００７７】
なお、本実施形態の構成は、他の実施形態の構成と適宜組み合わせることができる。例えば、第１の実施形態において図７を参照して説明したように、第１基板１０２ｂにマーカーが形成されるようにしておけば、当該マーカーを遮光層１４６やカラーフィルタ層１４８を形成するときのアライメントマーカーとして用いることができる。
【００７８】
［第３の実施形態］
本実施形態は、画素の発光を第２基板側に射出させるボトムエミッション型の画像表示装置の一態様について示す。ボトムエミッション型の画像表示装置では、光の射出側である第２基板側に光学素子が設けられている。
【００７９】
第２基板１０４ｃは、第１の実施形態で説明したように、支持基板１５２上に形成される。第２基板１０４ｃは、図４（Ａ）及び（Ｂ）で示すように、光学素子の原型となるモールド構造が形成された支持基板１５２上に形成される。そして、図１０（Ａ）で示すように、第２基板１０４ｃの上に回路素子層１５８、画素電極１２４、バンク層１３０有機ＥＬ層１２６、共通電極１２８及び封止膜１４２が設けられている。
【００８０】
図１０（Ａ）で示すように、このような第２基板１０４ｃと、遮光層１４６、カラーフィルタ層１４８、オーバーコート層１５０が設けられた第１基板１０２ｃとを充填材１１８を介して貼り合わせる。そして、図１０（Ｂ）に示すように、第２基板１０４ｃから支持基板１５２を剥離することで、第２基板１０４ｃに光学素子１０８が一体形成された画像表示装置を得ることができる。
【００８１】
本実施形態の画像表示装置は、各画素で発光した光は第２基板１０４ｃ側に射出される。このとき、第２基板１０４ｃに光学素子１０８が設けられているので、第１の実施形態と同様に、光の取り出し効率を高めることができる。また、第２基板１０４ｃに光学素子１０８が一体化されているので、画像表示装置の薄型化を実現することができる。
【００８２】
なお、本実施形態の構成は、他の実施形態の構成と適宜組み合わせることができる。例えば、第１の実施形態において図７を参照して説明したように、第１基板１０２ｂにマーカーが形成されるようにしておけば、当該マーカーをトランジスタ１３２、画素電極１２４、バンク層１３０などを形成するときのアライメントマーカーとして用いることができる。
【符号の説明】
【００８３】
１００・・・画像表示装置、１０２・・・第１基板、１０４・・・第２基板、１０６・・・画素部、１０８・・・光学素子、１１０・・・走査線駆動回路、１１２・・・映像信号線駆動回路、１１４・・・入力端子部、１１６・・・シール材、１１８・・・充填材、１２０・・・画素、１２２・・・有機ＥＬ素子、１２４・・・画素電極、１２６・・・有機ＥＬ層、１２８・・・共通電極、１３０・・・バンク層、１３２・・・トランジスタ、１３４・・・半導体層、１３６・・・ゲート絶縁層、１３８・・・ゲート電極、１４０・・・ソース・ドレイン電極、１４２・・・封止膜、１４４・・・層間絶縁層、１４６・・・遮光層、１４８・・・カラーフィルタ層、１５０・・・オーバーコート層、１５２・・・支持基板、１５４・・・モールド構造、１５６・・・マーカー、１５８・・・回路素子層、１６０・・・平坦化層。
【図１】
2015216034.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2015216034.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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