(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、表示装置にレンズを簡便に形成することである。【解決手段】  基板１０の上に凸部を有する下地層１１を形成し、レンズ部１５の材料を下地層１１の形状にならって成膜する。【選択図】  図２
2012252836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機ＥＬ素子と、レンズ部と、を有する表示装置の製造方法であって、
基板の上に凸部を有する下地層を形成する工程と、
前記下地層の凸部の上に有機ＥＬ素子を形成する工程と、
前記有機ＥＬ素子の上に前記有機ＥＬ素子で発せられた光を集光するレンズ部を形成する工程と、を有し、
前記レンズ部を形成する工程は、前記レンズ部の材料を前記下地層の形状にならって成膜する工程であることを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項２】
前記レンズ部を形成する工程は、前記レンズ部の材料を真空成膜法で成膜する工程であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置の製造方法。
【請求項３】
前記下地層を形成する工程は、前記下地層の材料を諧調露光して現像する工程を有する工程を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置の製造方法。
【請求項４】
基板の上に形成された凸部を有する下地層と、
前記下地層の凸部の上に形成された有機ＥＬ素子と、
前記有機ＥＬ素子の上に形成された、前記有機ＥＬ素子で発せられた光を集光するレンズ部と、を有し、
前記レンズ部は、前記下地層の形状にならった形状を有することを特徴とする表示装置。
【請求項５】
基板の上に形成された凸部を有する下地層と、
前記下地層の凸部の上に形成された有機ＥＬ素子と、
前記有機ＥＬ素子の上に形成された、前記有機ＥＬ素子で発せられた光を集光するレンズ部と、を有し、
前記レンズ部の表面は、前記下地層の凸部に対応する位置に凸面を有することを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、一対の電極間に有機化合物層を備える有機ＥＬ素子を用いた表示装置が盛んに開発されている。この有機ＥＬ素子の課題として光取り出し効率の向上が挙げられる。この課題に対して特許文献１には、有機ＥＬ素子上の保護膜の上に樹脂から成るマイクロレンズアレイが配置された構成について開示されている。
【０００３】
特許文献１では、樹脂を塗布し、マイクロレンズアレイの型を樹脂と密着させてから樹脂を硬化させてマイクロレンズアレイを形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−０３９５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
つまり、特許文献１では、有機ＥＬ素子を形成する工程に加えて、マイクロレンズアレイを形成するために上述した複雑な工程が必要となってしまう。
【０００６】
本発明の目的は、表示装置にレンズを簡便に形成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一つの態様は、有機ＥＬ素子と、レンズ部と、を有する表示装置の製造方法であって、基板の上に凸部を有する下地層を形成する工程と、前記下地層の凸部の上に有機ＥＬ素子を形成する工程と、前記有機ＥＬ素子の上に前記有機ＥＬ素子で発せられた光を集光するレンズ部を形成する工程と、を有し、前記レンズ部を形成する工程は、前記レンズ部の材料を前記下地層の形状にならって成膜する工程であることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の別の態様は、基板の上に形成された凸部を有する下地層と、前記下地層の凸部の上に形成された有機ＥＬ素子と、前記有機ＥＬ素子の上に形成された、前記有機ＥＬ素子で発せられた光を集光するレンズ部と、を有し、前記レンズ部は、前記下地層の形状にならった形状を有することを特徴とする表示装置である。
【０００９】
また、本発明の別の態様は、基板の上に形成された凸部を有する下地層と、前記下地層の凸部の上に形成された有機ＥＬ素子と、前記有機ＥＬ素子の上に形成された、前記有機ＥＬ素子で発せられた光を集光するレンズ部と、を有し、前記レンズ部の表面は、前記下地層の凸部に対応する位置に凸面を有することを特徴とする表示装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、表示装置にレンズを簡便に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態１に係る表示装置の一例を示す模式図。
【図２】本発明の実施形態１に係る表示装置の製造方法を説明する模式図。
【図３】本発明の実施形態１に係る表示装置の別の例を示す模式図。
【図４】本発明の実施形態２に係る表示装置の別の例を示す模式図。
【図５】本発明の実施形態３に係る表示装置の一例を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る表示装置の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書で特に図示または記載されない部分に関しては、当該技術分野の周知または公知技術を適用する。また以下に説明する実施形態は、発明の一つの実施形態であって、これらに限定されるものではない。
【００１３】
（実施形態１）
図１（ａ）は、本発明の実施形態１に係る表示装置を示す斜視模式図である。本実施形態の表示装置は、有機ＥＬ素子を備える画素（不図示）を複数有している。そして、複数の画素はマトリックス状に配置され、表示領域１を形成している。なお、画素とは、１つの発光素子の発光領域に対応した領域を意味している。本実施形態の表示装置では、発光素子は、有機ＥＬ素子であり、画素のそれぞれに１つの色の有機ＥＬ素子が配置された表示装置である。有機ＥＬ素子の発光色としては、赤色、緑色、青色が考えられ、そのほかに黄色、シアン、白色でもよく、少なくとも２色以上であれば特に制限はない。また、本実施形態の表示装置には、発光色の異なる複数の画素（例えば赤色を発する画素、緑色を発する画素、及び青色を発する画素）からなる画素ユニットが複数配列されている。画素ユニットとは、各画素の混色によって所望の色の発光を可能とする最小の単位を示す。
【００１４】
図１（ｂ）は、図１（ａ）の破線で囲まれた領域を上面から見た拡大模式図である。また、図１（ｃ）は、図１（ｂ）のＡ−Ｂ線における部分断面模式図である。１０は基板、１１は凸状の下地層である。１２，１３，１４は、それぞれ第１電極、有機化合物層、第２電極であり、有機ＥＬ素子１００を構成している。また、１５はレンズ部であり、有機ＥＬ素子１００の発光領域Ｓから発せられた光を集光して外部に取り出すレンズ１６を有している。発光領域Ｓは、基板１０に垂直な方向で、有機化合物層１３が第１電極１２と第２電極１４とに接して挟まれる領域であり、図１では絶縁層２０の開口部分に当たる。また、有機ＥＬ素子１００は、基板１０上に設けられるトランジスタ（不図示）によって駆動される。そのために、トランジスタと第１電極１２とは配線３０を介して接続されている。４０は、トランジスタの上に配置されるパッシベーション層であり、配線３０上の一部にトランジスタと第１電極１２とを接続するための開口を有している。
【００１５】
次に、本実施形態の表示装置の製造方法について図２を参照して説明する。図２は、本実施形態の表示装置の各製造工程を示す断面模式図であり、図１（ｃ）に対応する断面模式図である。
【００１６】
まず、図２（ａ）に示すように、基板１０上に、トランジスタなどの駆動回路（不図示）を形成する。そして、駆動回路と後述する第１電極１２とを接続するための配線３０を形成する。さらに、トランジスタの上に、配線３０の上に開口部を有するパッシベーション層４０を形成する。
【００１７】
基板１０は、ガラスや石英などを使用することができる。配線３０は、ＡｌやＡｇなどを含む金属層を使用することができる。パッシベーション層４０は、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂材料や窒化ケイ素などの無機材料を使用することもできる。
【００１８】
次に、図２（ｂ）で示すように、パッシベーション層４０の上に凸部を有する下地層１１を形成する。下地層１１としては、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂材料を使用することができる。下地層１１の形成方法は、次のとおりである。まず、下地層１１の材料となる樹脂材料を基板１０上に塗布する。次に、その樹脂材料をプリベークする。続いて、多諧調マスクなどを用いて階調露光し、現像して、後に有機ＥＬ素子が配置される領域に凸部が形成されるようにパターニングする。その後、基板１０上に残った樹脂材料をポストベークして、凸部を有する下地層１１を形成する。露光時の諧調を制御することにより、下地層１１の凸部の形状を、半球状にしたり、実施形態２で説明するような四角錐台にしたりすることができる。また、下地層１１の凸部が半球状である場合には、その曲率半径も露光時の諧調を制御することにより大きくしたり小さくしたりできる。また、１画素内に下地層１１の凸部が１つでもよいし、複数でもよい。後者の場合には、凸部の各々に有機ＥＬ素子の発光領域が設けられるのが好ましい。
【００１９】
下地層１１の幅は、図１（ｂ）のＷで示される長さであり、５．０μｍ以上３０μｍ以下が好ましく、さらに画素ピッチよりも小さいことがより好ましい。図２（ｂ）では、隣り合う下地層１１どうしは切れているが、表面に凸部を有していれば連続的に形成されていてもよい。下地層１１の高さは、基板１０から下地層１１の表面のうち最も離れた位置までの距離で規定され、具体的には１．０μｍ以上１５μｍ以下が好ましく、より好ましくは２．０μｍ以上１０μｍ以下である。また、下地層１１のピッチは、隣り合う２つの下地層１１の中心軸の間の距離で規定され、画素ピッチと同じである。なお、上述したように、１つの画素内に下地層１１の凸部が複数ある場合には、下地層１１のピッチは画素ピッチ以下となる。また、下地層が図２（ｂ）のように半球状の場合、曲率半径は３．０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、さらに５．０μｍ以上５０μｍ以下がより好ましい。
【００２０】
次に、図２（ｃ）で示すように、下地層１１の上に第１電極１２を形成する。第１電極１２は、下地層１１の頭頂部から配線３０にわたって連続して形成される。また、隣り合う２つの有機ＥＬ素子それぞれの第１電極１２どうしは分離されている。さらに、第１電極１２の上に、第１電極１２の一部（下地層１１の頭頂部）に開口を有するように絶縁層２０が形成される。この開口は、有機ＥＬ素子の発光領域Ｓに当たる。発光領域Ｓの面積は、下地層１１の凸部の底面の面積に対して１／２以下が好ましく、より好ましくは１／４以下が好ましい。また、絶縁層２０は、第１電極１２と後述する第２電極１４とが異物によって短絡することを防いでいる。
【００２１】
第１電極１２は、例えば、Ａｇ等の高い反射率を持つ導電性の金属材料から形成される。また、第１電極１２は、上述した金属材料から成る層と酸化インジウム錫（ＩＴＯ）や酸化インジウム亜鉛などの透明導電性材料から成る層との積層体から構成しても良い。
【００２２】
また、絶縁層２０は、パッシベーション層４０と同じ材料を使用することができる。絶縁層２０は、膜厚０．５μｍ以上２．０μｍ以下で形成される。絶縁層２０はフォトリソグラフィ法によって、第１電極１２の開口部を露出するようにパターニングされる。
【００２３】
次に、図２（ｄ）で示すように、第１電極１２の開口部、絶縁層２０の上に、有機化合物層１３を形成する。そして有機化合物層１３の上に第２電極１４を形成する。
【００２４】
有機化合物層１３は、少なくとも発光層を有し、それ以外に正孔輸送層や電子輸送層などを１層あるいは複数層有していてもよい。発光層や正孔輸送層、電子輸送層は公知の材料を用いることができる。また、隣り合う２つの画素が同じ色を発する場合には、この２つの画素にわたって有機化合物層１３を一体で形成することができる。また、隣り合う２つの画素が異なる色を発する場合には、少なくとも発光層は個別に形成される。なお、後者の場合において、発光層の材料によっては異なる色発する画素にわたって一体で形成することもできる。
【００２５】
第２電極１４は、複数の画素（有機ＥＬ素子１００）に対して共通に形成されており、また、有機化合物層１３で発光した光を素子外部に取り出し可能な半反射性或いは光透過性の構成を有している。具体的には、素子内部での干渉効果を高めるために第２電極１４を半反射性の構成とする場合、第２電極１４はＡｇ合金などの導電性の金属材料から成る層を用い、２．０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の膜厚で形成される。半反射性とは、素子内部で発光した光の一部を反射し、一部を透過する性質を意味し、可視光に対して２０％以上８０％以下の反射率を有するものをいう。また、第２電極１４を光透過性の構成とする場合、第２電極１４は酸化インジウム錫（ＩＴＯ）や酸化インジウム亜鉛などの透明導電性材料から成る層を用い、膜厚５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下で形成される。光透過性とは、可視光に対して８０％以上の透過率を有するものをいう。なお、第１電極１２と第２電極１４のうちいずれか一方が陽極であり、他方が陰極であれば、どちらが陽極か陰極かは適宜選択される。
【００２６】
次に、図２（ｅ）で示すように、第２電極１４上に、有機ＥＬ素子で発せられた光を集光するレンズ部１５を形成する。レンズ部１５は、凸部を有する下地層１１の影響を受けて、下地層１１の形状にならった形状を有する。ならった形状とは、下地層１１の凸部に対応する位置のレンズ部１５の表面に凸面が形成され、下地層１１がない領域あるいは凹部に対応する位置のレンズ部１５の表面に凹面が形成される形状である。レンズ部１５の表面の凸面と凹面は、滑らかにつながっていることが望ましい。
【００２７】
レンズ部１５は、ＳｉＮ、ＳｉＯＮなどの無機材料を用いることができる。また、レンズ部１５の膜厚は、０．１μｍ以上２０μｍ以下が好ましく、より好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下である。そして、レンズ部１５は、ＣＶＤ法やスパッタリング法、あるいは真空蒸着法などの真空成膜法で形成されることが好ましい。レンズ部１５の材料を、ＣＶＤ法やスパッタリング法、あるいは真空蒸着法などの真空成膜法によって有機ＥＬ素子の上に成膜することによって、下地層の形状にならって成膜される。つまり凸部を有する下地層１１を設けることにより、レンズ部１５の材料を成膜するだけで簡便にレンズ１６が形成される。さらに、下地層１１の凸部の上の有機ＥＬ素子に対応する位置にレンズ１６が形成されるので、レンズ１６と有機ＥＬ素子との位置ずれが少なくなる。なお、図２（ｅ）で示されるように、レンズ部１５の凸部の幅（レンズ部１５のレンズ１６の径）は、下地層１１の幅よりも大きくなるのが好ましいが、同じであってもよい。なお、レンズとは、屈折を利用してある正面方向へ光を向ける構造のことをいう。
【００２８】
また、画素が発する色によって、レンズ部１５のレンズ１６の曲率半径を変えたい場合には、下地層１１の曲率半径を色ごとで異ならせればよい。例えば光取り出し効率を他の色よりも大きくしたい色の画素では、レンズ１６の曲率半径を大きくすればよいので、下地層１１の曲率半径を大きくするように諧調露光すればよい。より具体的には、多諧調マスクがグレイトーンマスクであれば、マスク上の光を透過する開口の間隔を制御し、ハーフトーンマスクであれば、マスクの光の透過率を制御すればよい。
【００２９】
レンズ部１５は、空気中の酸素や水分から有機化合物層１３を保護するための保護層を兼ねる構成であってもよい。また、レンズ部１５の表面が下地層１１の形状にならって凹凸を有するならば、異なる無機材料を積層する構成でもよいし、無機材料と有機材料との積層する構成であってもよい。この有機材料はカラーフィルターであってもよい。
【００３０】
また、図３は、本実施形態１に係る表示装置の他の例の上面模式図である。図３で示すように、下地層１１を基板１０の上で千鳥状に配置する構成でもよい。
【００３１】
（実施形態２）
図４は、本実施形態に係る表示装置に関する模式図である。本実施形態は、実施形態１に対して下地層１１の形状が異なっている。具体的には、実施形態１では、下地層１１の凸部の形状は半球状であったが、本実施形態の下地層１１の凸部の形状は、図４（ａ）で示すように四角錐台である。
【００３２】
図４（ｂ）に、四角錐台の凸部を有する下地層１１の上に、有機ＥＬ素子やレンズ部１５を積層した構成の模式断面図である。下地層１１を形成後の製造方法は実施形態１と同じであり、レンズ部１５は下地層１１の形状にならって形成される。このため、レンズ部１５は下地層１１の形状を反映した形状である四角錐台状の凸部を有している。そして、レンズ部１５の凸部にある四角錐台状の傾斜面が、有機ＥＬ素子からの光を正面方向に屈折して出射するレンズ１６としての機能を有している。この傾斜面の傾きは、露光時の諧調を制御することで大きくしたり小さくしたりできる。なお、図４（ｂ）の一点破線で囲んだ部分は、滑らかに変化する曲面を有していてもよい。
【００３３】
図４（а）に示す四角錐台の下地層１１は、上面からみると長方形であり、基板１０の横方向（長手方向）と縦方向（短手方向）で視野角特性が異なる。この場合、基板１０の横方向と前記長方形の短手方向とが平行になるように、基板１０の縦方向と前記長方形の長手方向とが平行になるように下地層１１が配置されるのがよい。
【００３４】
なお、下地層１１を上面から見た形状は長方形でなくても、正方形でも他の四角形でもよく、さらに、その他の多角形や楕円であってもよい。つまり、下地層１１の凸部の形状は、半球状や楕円球の一部を切り出した形状、多角錐台や円錐台、楕円錐台などであってもよい。これらの形状には、下地層１１を形成する際の露光時の諧調を制御することで得られる。
【００３５】
（実施形態３）
実施形態１では、絶縁層２０を有する構成であったが、第１電極１２と第２電極１４との間で短絡を防ぐことができれば、絶縁層２０を省略することもできる。図５は、本実施形態に係る表示装置の部分断面模式図である。
【００３６】
本実施形態では、実施形態１とは以下の点で異なっている。すなわち、下地層１１の凸部の配置される位置が、配線３０の上に当たる点が異なる。さらに、下地層１１の凸部には、配線３０と第１電極１２とが接続されるように、配線３０を露出する開口が形成される。また、第１電極１２は、下地層１１の凸部に設けられた開口内に配置され、この凸部の表面の位置まで配置される。また、第１電極１２は、この表面の位置から、有機化合物層１３の膜厚よりも薄い範囲内であれば表面の位置よりも厚く形成されてもよい。
【００３７】
この構成により、絶縁層２０を形成する工程をなくすことができ、本実施形態は実施形態１よりも製造工程を減らすことができる。
【実施例】
【００３８】
本実施例の表示装置の製造方法を図２を用いて説明する。
【００３９】
まず、図２（ａ）で示すように、ガラス基板１０上に、低温ポリシリコンからなるＴＦＴ駆動回路（不図示）を形成した。さらに、ガラス基板１０上に、ＴＦＴ駆動回路と後述する第１電極１２を接続するＡｌＮｄからなる配線３０と、配線３０上に開口部を設けたポリイミド樹脂からなるパッシベーション層４０を形成した。
【００４０】
次に、パッシベーション層４０の上にポリイミド樹脂を塗布し、プリベークを行った。そして、ハーフトーンマスクを用いて、配線３０の間に、基板１０に垂直な方向での断面が半球状の凸部が形成されるように、諧調露光して現像した。そして、下地層１１全体をポストベークし、図２（ｂ）に示す下地層１１を形成した。下地層１１の厚みは３．０μｍ、曲率半径が６．０μｍになるよう画素毎にパターニングした。
【００４１】
次に、図２（ｃ）で示すように、下地層１１の上に、ＩＴＯ／ＡｌＮｄをスパッタリング法にてそれぞれ３８ｎｍ／１００ｎｍの厚さで形成し、ＩＴＯ／ＡｌＮｄを画素毎にパターニングし、第１電極１２を形成した。
【００４２】
さらに、図２（ｃ）で示されるように、第１電極１２を覆うように、膜厚３００ｎｍでＳｉＮ膜を形成した。そして、第１電極１２を露出されるようにＳｉＮ膜に開口を形成し、絶縁層２０を形成した。この開口は直径４．０μｍであった。これをイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で超音波洗浄し、次いで、煮沸洗浄後乾燥した。
【００４３】
次に、図２（ｄ）で示されるように、ＵＶ／オゾン洗浄してから有機化合物層１３を真空蒸着法により成膜した。
【００４４】
始めに、ホール輸送層としてすべての画素に９０ｎｍの厚さで成膜した。次に、シャドーマスクを用いて、赤色発光層、緑色発光層、青色発光層をそれぞれ厚さ３０ｎｍ、４０ｎｍ、２５ｎｍで成膜した。続いて、すべての画素に共通の電子輸送層を１０ｎｍの厚さで形成した。その後、共通の電子注入層を４０ｎｍの厚さで形成した。
【００４５】
次に、図２（ｄ）で示されるように、電子注入層まで成膜した基板１０を、真空を破ること無しにスパッタ装置に移動し、第２電極１４としてＡｇおよび酸化インジウム亜鉛をそれぞれ、順に１０ｎｍ，５０ｎｍの厚さで成膜した。
【００４６】
次に、図２（ｅ）で示されるように、第２電極１４の上にレンズ部１５としてＳｉＮ膜を形成した。ＳｉＮ膜は、ＣＶＤ装置を用いて６．０μｍの厚みで形成した。ＳｉＮ膜は下地層１１の形状を反映した凹凸が生じ、図２（ｅ）に示された断面形状になった。このＳｉＮ膜は、等方的に膜が堆積しやすいので、図示したような形状（曲率半径１２μｍ）になった。
【００４７】
以上のようにして作製した表示装置は、下地層１１が平坦な場合の表示装置と比較して、正面輝度が約２．５倍、取出し光量が約１．５倍向上し、ＳｉＮ膜の表面にレンズ１６が形成されていることが分かった。
【符号の説明】
【００４８】
１０  ガラス基板
１１  下地層
１１１  ＴＦＴ駆動回路とアノード電極を接続する電極
１１２  絶縁層
１２  アノード電極
１３  発光部分離層
１４  有機ＥＬ層
１５  カソード電極
１６  保護層
【図１】
2012252836.tif 000003
【図２】
2012252836.tif 000004
【図３】
2012252836.tif 000005
【図４】
2012252836.tif 000006
【図５】
2012252836.tif 000007