(57)【要約】【課題】  発光色間の劣化特性の差により生じる白色の色度ずれが抑制された表示装置を得ることを目的とする。【解決手段】  発光色の異なる複数の画素１からなる画素ユニットには、画素１の発光色ごとの有機ＥＬ素子における劣化特性の差が小さくなるようにレンズ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂが設けられている。【選択図】  図１
2012109213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光色の異なる複数の画素からなる画素ユニットが複数配列された表示装置であって、
前記画素は、有機ＥＬ素子を備え、
前記画素ユニットには、前記画素の発光色ごとの有機ＥＬ素子における劣化特性の差が小さくなるようにレンズが設けられていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
劣化速度が大きい有機ＥＬ素子を備える画素には、劣化速度が小さい有機ＥＬ素子を備える画素よりも集光特性が大きいレンズが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
劣化速度が大きい有機ＥＬ素子を備える画素には、集光特性のあるレンズが設けられ、劣化速度が小さい有機ＥＬ素子を備える画素には、レンズが設けられていないことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記集光特性は、凸レンズの曲率半径、又は凸レンズの屈折率によって制御されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の表示装置。
【請求項５】
劣化速度が大きい有機ＥＬ素子を備える画素には、劣化速度が小さい有機ＥＬ素子を備える画素よりも曲率半径が小さい凸レンズが設けられていることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
劣化速度が大きい有機ＥＬ素子を備える画素には、劣化速度が小さい有機ＥＬ素子を備える画素よりも屈折率大きい凸レンズが設けられていることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項７】
前記複数の画素は、赤色又は緑色又は青色を発する画素を有し、
劣化速度が大きい有機ＥＬ素子は、青色を発する有機ＥＬ素子であることを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
有機ＥＬ素子を備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機ＥＬ素子を備えた表示装置に関して盛んに研究開発されている。有機ＥＬ素子は陽極と発光層を含む有機化合物層と陰極とで構成され、陽極と陰極からそれぞれ正孔と電子が発光層に注入され、正孔と電子の再結合エネルギーを利用して発光層から光が出射される。
【０００３】
カラー表示を可能にするために、例えば赤色、緑色、及び青色のような、互いに異なる色を発する複数の有機ＥＬ素子を備えた表示装置では、各色の有機ＥＬ素子を発光させて白色を表示する。しかし、各色（赤色、緑色、青色）の有機ＥＬ素子の劣化特性が異なるため、時間の経過につれて、白色の色度が異なってしまう問題（白色の色度ずれ）があった。
【０００４】
具体的に図７を用いて説明する。図７は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の有機ＥＬ素子を一定電流で駆動させた際の、駆動時間ｔと輝度の関係（劣化特性）を示す図である。相対輝度は電流を流し始めた際（ｔ＝０）の輝度を１として表されている。図７において、ｔ＝Ｔでは、緑色では相対輝度が約０．５５であるのに対し、赤色、青色では相対輝度がそれぞれ約０．４６、約０．３１である。このため、ｔ＝０で表示装置を観察した場合に白色として観察されても、ｔ＝Ｔで表示装置を観察した場合には赤色の相対輝度が他の色よりも大きいので、赤みがかかった白色として観察されてしまう。
【０００５】
これに対して、特許文献１では、発光効率の小さい色の発光領域の面積を調整することにより、その色の有機ＥＬ素子に流す電流密度を小さくして寿命を長くし、表示装置の白色の色度ずれを制御することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２９０４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、表示装置において、発光領域の面積を大きくする、あるいは小さくすることには限界があり、特許文献１で提案されている方法では、発光色間の劣化特性の差に十分対応することができないという課題があった。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みて、より広範な発光色間の劣化特性の差に対応が可能であるレンズを用いることにより、白色の色度ずれが抑制された表示装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、発光色の異なる複数の画素からなる画素ユニットが複数配列された表示装置であって、前記画素は、有機ＥＬ素子を備え、前記画素ユニットには、前記画素の発光色ごとの有機ＥＬ素子における劣化特性の差が小さくなるようにレンズが設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、レンズを用いることにより、白色の色度ずれが抑制された表示装置を得ることができる。
【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斜視模式図および部分断面模式図
【図２】従来の表示装置の部分断面模式図
【図３】放射角と相対輝度との相関を示す図
【図４】本発明の実施形態１に係る表示装置の製造工程を示す図
【図５】本発明の実施形態２に係る表示装置の部分断面模式図
【図６】本発明の実施形態２に係る表示装置の製造工程を示す図
【図７】本発明の課題を説明する図
【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】
また、本発明において、有機ＥＬ素子の劣化特性とは、駆動時間に対する輝度（相対輝度）が変化する性質のことをいう。また、劣化特性の差を小さくするとは、ある駆動時間が経過した後の輝度（相対輝度）の変化の様子を互いに近づけることである。
【００１４】
（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１を複数有している。そして、複数の画素１はマトリックス状に配置され、表示領域２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１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、青色が挙げられ、そのほかに黄色、シアンでもよい。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。
【００１５】
図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ｂ線における部分断面模式図である。画素１は、基板１０上に、第１電極（陽極）１１と、正孔輸送層１２と、発光層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂと、電子輸送層１４と、第２電極（陰極）１５と、を備える有機ＥＬ素子３を有している。また、なお、本実施形態では、発光層１３Ｒは赤色を発する発光層、発光層１３Ｇは緑色を発する発光層、発光層１３Ｂは青色を発する発光層である。発光層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂはそれぞれ、赤色、緑色、青色を発する画素（有機ＥＬ素子３）に対応してパターン形成されている。また、第１電極１１も、隣の画素（有機ＥＬ素子３）の第１電極１１と分離されて形成されている。そして、正孔輸送層１２と電子輸送層１４と第２電極１５は、隣の画素と共通で形成されていてもよいし、画素毎にパターン化されて形成されていてもよい。なお、第１電極１１と第２電極１５とが異物によってショートするのを防ぐために、画素（より具体的には、第１電極１１）間に絶縁層２０が設けられている。
【００１６】
さらに、本実施形態の表示装置では、レンズ部材３０が設けられている。なお、レンズ部材３０と各有機ＥＬ素子３の間には、水分や酸素から有機ＥＬ素子３を保護する保護層４０が配置されている。レンズ部材３０には、表面に凸部を有する構成であり、各画素に対応する位置に凸レンズ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂが配置されている。そして、各凸レンズ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂは、その曲率半径が異なるように調整されている。この構成により、レンズの集光特性を画素毎に変えることが可能となる。本発明では、レンズの集光特性を色毎に調整することにより、劣化特性が互いに異なる有機ＥＬ素子の劣化特性の差を小さくしている。以下で具体的に説明する。なお、「集光特性」とは、界面に入射する光の入射角度よりも出射される光の出射角度の方が小さくなる特性である。また、集光特性は、画素の領域のうちレンズが占める領域、レンズの曲率半径（もしくは曲率）、発光層（有機ＥＬ素子）からレンズまでの距離、レンズの材料の屈折率によっても制御することが可能である。
【００１７】
まず、図２に示すように、画素にレンズが形成されていない場合を考える。有機ＥＬ素子から斜めに出射された光５０は、保護層４０から出射する際に、さらに斜めの光５１となって出射される。これに対して、図１（ｂ）のように、画素に凸レンズ（例えば凸レンズ３０Ｒ）が形成されている場合には、凸レンズ３０Ｒを透過して出射された光５０は、レンズが無い場合（破線）に比べて、基板１０の垂直方向（表示装置の正面方向）に向いた光５２となって出射される。したがって、レンズが無い場合と比較して、凸レンズがあった場合の方が光を集光する機能がある。すなわち、表示装置としては、正面方向から観察したときの輝度が大きくなり、正面方向における光の利用効率を高めることができる。
【００１８】
次に、凸レンズの曲率と正面方向の輝度について述べる。図３は、凸レンズの曲率半径Ｒが異なる場合の、放射角と相対輝度の相関関係を示す図である。図３において、「平坦」とは、レンズが形成されていない場合を示す。なお、測定に用いた凸レンズは、曲率半径Ｒが、２０μｍ，３０μｍ，６０μｍ，１００μｍの４種類のものを用意した。それぞれの曲率半径の構成において、画素のピッチを３１．５μｍ、凸レンズの最大幅を３１．５μｍ、画素の幅を１６．５μｍであった。また、第２電極１５は、酸化インジウムと酸化亜鉛の混合物で構成し、屈折率１．９、膜厚０．０５μｍであった。保護層４０は、窒化シリコンで構成し、屈折率１．８３、膜厚０．１８μｍであった。レンズ部材３０は、エポキシ樹脂で構成し、屈折率１．５４、最小膜厚を１０μｍであった。なお、相対輝度とは、それぞれの構成における放射角０度（正面方向）の輝度（正面輝度）を１とした場合の相対的な輝度を意味する。
【００１９】
図３で示すように、放射角３０度以下、特に正面方向において、レンズが形成されている場合の方が、レンズが形成されていない場合よりも相対輝度が大きくなっている。さらに、凸レンズが形成されている場合であっても、凸レンズの曲率半径が小さいほど、相対輝度が大きくなっていることがわかる。これは、曲率半径が小さい凸レンズの方が、曲率半径が大きい凸レンズよりも、凸レンズによる集光特性が大きいことを示している。つまり、集光特性は、レンズを設けない構成、曲率半径が大きい凸レンズを設ける構成、曲率半径が小さい凸レンズを設ける構成、の順に大きくなる。このため、集光特性が大きいレンズを備えた画素ほど、表示装置の正面方向での相対輝度が大きくなっている。
【００２０】
一方、有機ＥＬ素子の劣化特性は発光色により異なるのが一般的である。この原因は、有機ＥＬ素子の発光層やその他の有機化合物層の材料や膜厚によって、発光色ごとで発光効率が異なることが考えられる。この発光色ごとの発光効率の差と、白色表示時の各色の輝度比によって、白色表示時の有機ＥＬ素子に供給する電流、より具体的には、電流密度に差が生じる。そして、電流密度の大きさは、有機ＥＬ素子の劣化特性に影響を与える。具体的には、有機ＥＬ素子は、供給される電流密度が大きいほど早く劣化する。このため、有機ＥＬ素子の劣化を遅くするには、供給される電流密度を小さくすればよい。また反対に、有機ＥＬ素子の劣化を早めるには、供給される電流密度を大きくすればよい。
【００２１】
また、表示装置は一般的に正面方向から観察されることが多く、正面輝度が大きな表示装置が望まれている。上述したように集光特性のあるレンズを設けて正面輝度を大きくした場合、レンズを設けない場合と同じ正面輝度を得る上では、レンズを設けない場合よりも有機ＥＬ素子に供給する電流密度が小さくてすむ。というのも、輝度は電流量（電流密度）と正の相関関係にあるからである。よって、集光特性のあるレンズを設けた場合には、劣化を抑えることができる。
【００２２】
そこで、本実施形態の表示装置では、異なる色を発する有機ＥＬ素子どうしの劣化特性の差を小さくするように、集光特性が調整されたレンズを、各画素ユニットに、各画素が発する色に応じて設けている。より具体的には、劣化速度が大きい（相対輝度の低下が速い）有機ＥＬ素子を有する画素には集光特性が大きいレンズを設け、劣化速度が小さい（相対輝度の低下が遅い）有機ＥＬ素子を有する画素には集光特性の小さいレンズを設けている。凸レンズの曲率半径で集光特性を制御する場合には、劣化速度が大きい有機ＥＬ素子を有する画素には曲率半径の小さい凸レンズを設け、劣化速度が小さい有機ＥＬ素子を有する画素には曲率半径の大きい凸レンズを設ける。
【００２３】
例えば、各画素に、赤色を発する有機ＥＬ素子（以下では、Ｒ素子という）又は緑色を発する有機ＥＬ素子（以下では、Ｇ素子という）又は青色を発する有機ＥＬ素子（以下では、Ｂ素子という）を備える表示装置について、各色で劣化特性が異なる場合を考える。より具体的には、Ｇ素子、Ｒ素子、Ｂ素子の順に劣化速度が大きくなる場合を考える（Ｇ素子の劣化速度＜Ｒ素子の劣化速度＜Ｂ素子の劣化速度）。この場合、Ｇ素子、Ｒ素子、Ｂ素子の順に、設けるレンズの集光特性を大きくすればよい（Ｇ素子のレンズの集光特性＜Ｒ素子のレンズの集光特性＜Ｂ素子のレンズの集光特性）。この構成により、集光特性の大きいレンズが設けられたＢ素子を有する画素は、正面輝度が大きくなり、供給する電流密度を小さくすることができ、劣化を抑制することができる。このため、Ｂ素子の劣化速度が小さくなり、長時間を駆動しても、相対輝度の低下が抑えられ、Ｇ素子の劣化特性に近づけることができる。同様に、Ｒ素子を有する画素も、Ｇ素子の劣化特性に近づけることができる。つまり、Ｂ素子、Ｒ素子の劣化特性は、Ｇ素子の劣化特性に近くなるので、赤色、緑色、青色の混色である白色を、所望の時間駆動した後でも、白色の色度ずれが抑制される。
【００２４】
また、異なる複数の発光色を混色し所望の白色を表示する表示装置の場合は、各色の劣化特性のみならず、白色表示に必要な各色の発光輝度比（混色比）、発光効率、輝度半減寿命を考慮して、各画素に設けるレンズの曲率半径を決定することがより望ましい。より具体的には以下のとおりである。
【００２５】
各色の正面での色度座標がＣＩＥｘｙで、赤（０．６７，０．３３）、緑（０．２１，０．７１）、青（０．１４，０．０８）である。また、各色の発光効率が、赤１２ｃｄ／Ａ、緑１０ｃｄ／Ａ、青５ｃｄ／Ａで、各色の輝度半減寿命が、赤８万時間、緑９万時間、青１万時間とする。色度座標（０．３１，０．３３）の白色を表示する際には、赤、緑、青の輝度比は、３．２：５．８：１．０なので、赤、緑、青の必要電流比は１．３：２．９：１である。なお、輝度半減寿命とは、ある一定電流で有機ＥＬ素子を駆動させたときに、駆動開始直後の輝度の半分になるまでの駆動時間のことである。
【００２６】
そこで、必要電流と輝度半減寿命との間に負の相関（例えば逆相関）の関係にあると、赤、緑、青の白色表示時の輝度半減寿命比は、６．０：３．１：１．０となる。そこで、赤、緑、青の正面輝度比を、１：３．１：６．０とすると、輝度半減寿命において各色の輝度バランスが駆動開始時のそれと同等となるため、白色の色度ずれが低減される。つまり、赤、緑、青の正面輝度比を１：３．１：６．０となるように、レンズを設けると白色の色度ずれが低減される。すなわちＲ素子、Ｇ素子、Ｂ素子の順に、設けるレンズの集光特性を大きくすればよい（Ｒ素子のレンズの集光特性＜Ｇ素子のレンズの集光特性＜Ｂ素子のレンズの集光特性）。
【００２７】
なお、レンズの曲率半径を決定するのは、輝度半減寿命でなくてもよく、駆動開始時から数％輝度が低下するまでの駆動時間等、表示装置の特性として必要とされる任意の駆動時間であってもよい。これらの場合には、レンズを設けない表示装置よりも各色の劣化特性の差が小さくなる。なお、ここでは、発光輝度と駆動時間を仮に、−１の負の相関としたが、相関係数は、実際の発光素子の発光輝度と駆動時間との関係から、決定する事が好ましい。
【００２８】
なお、白色の色度ずれは、ＣＩＥ  １９７６  ＵＣＳ色度座標（以下、ｕ’ｖ’色度座標という）（ｕ’，ｖ’）を用いることが一般的であり、ＣＩＥｘｙ色度座標（ｘ，ｙ）との関係は、以下のとおりである。
【００２９】
【数１】
2012109213.tif 000003
【００３０】
具体的には、白色のＣＩＥｘｙ色度座標（０．３１，０．３３）は、ｕ’ｖ’色度座標では、（０．２０，０．４７）である。
【００３１】
白色の色度ずれは、ｕ’ｖ’色度座標における表示装置の駆動開始時の色度（ｕ’０，ｖ’０）と、所定時間経過後の色度（ｕ’ｔ，ｖ’ｔ）との関係式（数２）で表される色度差δｕ’ｖ’が０．０２０以下になれば、十分に抑制されているといえる。
【００３２】
【数２】
2012109213.tif 000004
【００３３】
なお、レンズの集光特性は、各色毎に必ずしも変更する必要はなく、必要に応じて適宜調整すればよい。例えば、Ｒ素子、Ｇ素子、Ｂ素子の劣化特性がそれぞれ異なっていても、例えば、Ｂ素子とＧ素子のレンズの集光特性を同じにし、Ｒ素子に設けるレンズの集光特性だけを変えるようにしてもよい。
【００３４】
また、集光特性は、凸レンズを設ける構成と、凸レンズを設けない構成とで調整することもできる。すなわち、劣化速度が大きい有機ＥＬ素子を有する画素には凸レンズを設け、劣化速度が小さい有機ＥＬ素子を有する画素には凸レンズを設けないようにしてもよい。
【００３５】
基板１０は、ＴＦＴやＭＩＭ等のスイッチング素子（不図示）が形成された絶縁性の基板であり、ガラス、プラスチック等からなる。また、基板１０は、スイッチング素子と第１電極１１とを電気的に接続するためのコンタクトホールが形成された層間絶縁膜を有していてもよい。さらに、基板１０には、スイッチング素子の凹凸を平坦化するための平坦化膜を有していてもよい。
【００３６】
第１電極１１は、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｇなどの金属単体やそれらの合金からなる金属層を用いることができる。さらに、酸化インジウムと酸化錫の化合物層や酸化インジウムと酸化亜鉛の化合物層などの透明酸化物導電層を金属層の上に積層する構成を採ることもできる。第１電極１１の膜厚は、５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下が好ましい。なお、透明とは、可視光域（波長４００ｎｍ乃至７８０ｎｍ）において４０％以上の光透過率を有することをいう。
【００３７】
正孔輸送層１２は、正孔注入性、正孔輸送性を備える有機化合物の単層又は複数の層からなる。一方、電子輸送層１４は、電子注入性、電子輸送性を備える有機化合物の単層又は複数の層からなる。また、必要に応じて、正孔輸送層１２として、発光層から陽極側に電子が移動するのを抑制するために、電子ブロッキング層を設けることもできる。また、電子輸送層１４として、正孔ブロッキング層を設けることもできる。また、正孔輸送層１２、電子輸送層１４として、発光層で発生した励起子の拡散を抑制するための励起子ブロッキング層を設けることもできる。
【００３８】
赤色を発する発光層１３Ｒ、緑色を発する発光層１３Ｇ、青色を発する発光層１３Ｂとしては、特に制限はなく公知の材料を適用することが可能である。例えば、発光性とキャリア輸送性を兼ね備える材料の単一層や、蛍光材料、燐光材料等の発光性材料をキャリア輸送性のホスト材料の混合層を適用することができる。
【００３９】
各発光層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ、正孔輸送層１２、電子輸送層１４には、公知の材料が使用することができ、成膜手法も蒸着や転写等公知の成膜手法を用いることができる。また、各層の膜厚は、各色の有機ＥＬ素子の発光効率を上げるために最適な膜厚にすることが望ましく、それぞれ５ｎｍ以上１００ｎｍ以下の膜厚であることが望ましい。
【００４０】
第２電極１５は、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｇなどの金属単体やそれらの合金からなる金属薄膜を使用することができる。特にＡｇを含む金属薄膜は吸収率が低く、比抵抗も低いため、第２電極１５として好ましい。第２電極１５の膜厚が５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが好ましい。また、第２電極１５は上述した金属薄膜と酸化インジウムと酸化錫の化合物層や酸化インジウムと酸化亜鉛の化合物層などの透明酸化物導電層とが積層され構成であってもよいし、透明酸化物導電層のみで構成されていてもよい。
【００４１】
保護層４０は、材料や成膜手法は公知のものを使用することができる。一例としては、窒化シリコンや酸化窒化シリコンをＣＶＤ装置で成膜する方法が挙げられる。保護層４０の膜厚は、保護性能を有するために０．５μｍ乃至１０μｍであることが好ましい。
【００４２】
レンズ部材３０は、水分含有が少ない熱硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、光硬化型樹脂を用いることができる。レンズ部材３０の膜厚は、１０μｍ乃至１００μｍが好ましい。熱硬化型樹脂と光硬化型樹脂を用いた場合、成膜方法としては、スピンコート法、ディスペンス法などを用いることが可能である。また、保護層４０上に、膜厚１０μｍ乃至１００μｍ程度の熱可塑性樹脂のフィルムを真空下にて貼りつける方法も用いることができる。具体的な樹脂材料としては、エポキシ樹脂、ブチル樹脂が好適に用いられる。
【００４３】
またレンズ部材３０の材料として窒化シリコンや酸化シリコンといった無機物を用いてもよい。その場合は、まずＣＶＤ法にて窒化シリコン層や酸化シリコン層を２０μｍほど堆積し、その上に樹脂にてレンズ形状の構造物を作成する。これらをドライエッチングすることで窒化シリコン層や酸化シリコン層にレンズ形状を転写する。
【００４４】
凸レンズ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの製造方法は、以下の方法が挙げられる。
（１）レンズの型を用意し、その型を樹脂層に対して押圧してレンズ形状に形成する方法。
（２）フォトリソなどによってパターニングされた樹脂層を熱処理し、リフローによって樹脂層をレンズ形状に変形させる方法。
（３）均一の厚さに形成された光硬化型樹脂層を、面内方向に分布を持った光で露光し、この樹脂層を現像することによってレンズを形成する方法。
（４）イオンビームあるいは電子ビーム、レーザー等を用いて、均一の厚さに形成された樹脂材料の表面をレンズ形状に加工する方法。
（５）各画素に適量の樹脂を滴下して自己整合的にレンズを形成する方法。
（６）有機ＥＬ素子が形成された基板とは別個に、レンズが予め形成された樹脂シートを用意し、両者をアライメントした後、貼り合せることによりレンズを形成する方法。
【００４５】
本実施形態の表示装置の製造について、上記（１）の方法を用いる場合を図４を用いて説明する。なお、基板１０の上に第１電極１１から第２電極１５までを形成する方法は周知の方法を用いるため省略する。
【００４６】
まず、図４（ａ）のように、基板１０上にトップエミッション型の有機ＥＬ素子を複数形成する。次に、図４（ｂ）のように、有機ＥＬ素子を覆うように保護層４０を表示領域の全域に形成する。保護層４０は、空気中の水分や酸素、または後に形成される樹脂材料３０ａに内在する水分から有機ＥＬ素子を保護するためのものであり、またこの上にレンズを精度よく形成するための平坦化する機能を併せ持つ。
【００４７】
次に、図４（ｃ）のように保護層４０の上にレンズ部材３０の元になる樹脂材料３０ａを形成する。そして、図４（ｄ）で示すように、凸レンズ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂを成形するための型３１を用意し、樹脂材料３０ａに気泡が混入しないように、型３１を樹脂材料３０ａに対して押圧する。型３１の樹脂材料３０ａに接触する表面は、各画素に対応して凹部が形成されており、各凹部の曲率半径は各画素に設ける凸レンズの集光特性に応じて調整されている。
【００４８】
なお、型３１は、一般的な金属で形成することができるが、樹脂材料３０ａに光硬化型樹脂を用いる場合は、光を透過させる必要があるため石英基板から形成されることが好ましい。また、型３１のレンズ部材３０に対する剥離性を高めるために、型３１の表面に、フッ素樹脂などの膜を形成してもよい。
【００４９】
樹脂材料３０ａに熱硬化型樹脂を用いる場合は、型３１における凹部の頂点が、対応する画素の中心とほぼ一致した状態で、樹脂材料３０ａを８０℃に加熱することにより硬化させる。硬化温度については、一般的な有機ＥＬ素子を構成する有機化合物の耐熱温度が１００℃程度であるため、それよりも低い８０℃程度の硬化温度が好ましい。
【００５０】
次に、図４（ｅ）に示すように、型３１を、硬化したレンズ部材３０から剥がす。これにより、レンズ部材３０の表面に、各画素に対応して凸レンズ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂが形成される。
【００５１】
なお、凸レンズ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂが樹脂で形成される場合には、レンズの形状が損傷しないように、無機からなる第２保護層（不図示）をレンズの上に有することが望ましい。この第２保護層は、保護層４０と同様の材料、方法で形成することができる。
【００５２】
（実施形態２）
図５は、本実施形態の表示装置の部分断面模式図である。実施形態１は、レンズの曲率半径を各色で異ならせて集光特性を制御し、各有機ＥＬ素子の劣化特性の差を小さくする表示装置に関するものであった。これに対して、本実施形態では、レンズの屈折率を各色で異ならせて集光特性を制御し、各有機ＥＬ素子の劣化特性の差を小さくする表示装置に関する。
【００５３】
一般的に、凸レンズの屈折率が大きくなるに従い、レンズの集光特性は大きくなる。このために、劣化速度が大きい（相対輝度の低下が速い）有機ＥＬ素子を有する画素には、集光特性が大きくなるように屈折率の大きな凸レンズを設け、劣化速度が小さい（相対輝度の低下が遅い）有機ＥＬ素子を有する画素には、屈折率の小さな凸レンズを設ける構成とする。
【００５４】
具体的にＧ素子、Ｒ素子、Ｂ素子の順に劣化速度が大きくなる場合を考える（Ｇ素子の劣化速度＜Ｒ素子の劣化速度＜Ｂ素子の劣化速度）。この場合、図５に示すように、Ｇ素子、Ｒ素子、Ｂ素子の順に、凸レンズの屈折率を大きくしている（Ｇ素子の凸レンズの屈折率＜Ｒ素子の凸レンズの屈折率＜Ｂ素子の凸レンズの屈折率）。この構成により、屈折率が大きく集光特性の大きいレンズが設けられたＢ素子を有する画素は、正面輝度が大きくなり、供給する電流密度を小さくすることができ、劣化を抑制することができる。このため、Ｂ素子の劣化速度が小さくなり、長時間を駆動しても、相対輝度の低下が抑えられ、Ｇ素子の劣化特性に近づけることができる。同様に、Ｒ素子を有する画素も、Ｇ素子の劣化特性に近づけることができる。つまり、Ｂ素子、Ｒ素子の劣化特性は、Ｇ素子の劣化特性に近くなるので、赤色、緑色、青色の混色である白色を、所望の時間駆動した後でも、白色の色度ずれが抑制される。
【００５５】
また、異なる複数の発光色を混色し所望の白色を表示する表示装置の場合は、各色の劣化特性のみならず、白色表示に必要な各色の発光輝度比（混色比）、発光効率、輝度半減寿命を考慮して、各画素に設けるレンズの屈折率を決定することがより望ましい。
【００５６】
なお、本実施形態の表示装置も、実施形態１と同様の製造方法で作成することが可能である。また、本実施形態では、凸レンズの曲率半径は各画素で同じであってもよいが、各画素で異なっていてもよい。特に、実施形態１のように、劣化速度が大きい有機ＥＬ素子を有する画素には、曲率半径の小さい凸レンズを設け、劣化速度が小さい有機ＥＬ素子を有する画素には、曲率半径の大きい凸レンズを設ける構成にすることが望ましい。
【００５７】
また、屈折率を制御する方法としては、レンズを形成する樹脂の屈折率で調整する方法がある。更には、レンズを形成する樹脂の中に無機材料を含有させて、その無機材料の屈折率や樹脂中の含有量を調整する方法がある。無機材料としては例えば、屈折率の大きな酸化チタン（２．９０）、ＩＴＯ（２．１２）、硫化水銀（２．８１）、コバルト緑（１．９７）、コバルト青（１．７４）などが挙げられる。
【００５８】
（その他の実施形態）
上述したように、実施形態１、２とは異なる方法で集光特性を制御することが可能である。
【００５９】
例えば、画素の領域のうちレンズが占める領域によって集光特性を制御する場合は、以下の構成であれば本発明の効果を有する。つまり、劣化速度が大きい有機ＥＬ素子を有する画素には、レンズが占める領域を大きくし、劣化速度が小さい有機ＥＬ素子を有する画素には、レンズが占める領域を小さくする構成であればよい。この構成により、発光領域（画素）から出射する光のうちレンズを透過する割合を調整することが可能になり、画素全体の集光特性が制御される。
【００６０】
また、上述した構成では、劣化速度が小さい色の劣化特性に合わせるように、レンズを設ける構成であったが、劣化速度が大きい色の劣化特性に合わせるようにレンズを設ける構成であっても、白色の色度ずれを低減することができる。具体的には、以下の構成が挙げられる。
【００６１】
すなわち、凸レンズを設ける構成と、凹レンズを設ける構成とを混在させて、集光特性を調整することもできる。凹レンズは、凸レンズを設ける構成よりも、さらに、レンズを設けない構成よりも集光特性が小さく、発散特性が大きい。この特性を利用して、劣化速度が小さい有機ＥＬ素子を有する画素には凹レンズを設け、劣化速度が大きい有機ＥＬ素子を有する画素には凸レンズを設けるようにしてもよい。
【００６２】
また、凹レンズでは、曲率半径が小さいほど集光特性が小さくなる（発散特性が大きくなる）ことを利用して、凹レンズのみで画素の集光特性（発散特性）を制御することも可能である。つまり、劣化速度が小さい有機ＥＬ素子を有する画素には、曲率半径の小さい凹レンズを設け、劣化速度が大きい有機ＥＬ素子を有する画素には、曲率半径の大きい凹レンズを設ける構成であればよい。この構成であっても、各色の有機ＥＬ素子の劣化特性の差を小さくすることができる。
【００６３】
本発明の表示装置としては、テレビ受像機、パーソナルコンピュータ、撮像装置、携帯電話の表示部、携帯ゲーム機が挙げられる。その他、携帯音楽再生装置、携帯情報端末（ＰＤＡ）、カーナビゲーションシステム等が挙げられる。
【実施例】
【００６４】
（実施例１）
本実施例では、曲率半径の異なるレンズを用いて、各有機ＥＬ素子の劣化特性の差を小さくする例について、図４を用いて説明する。
【００６５】
まず、ガラス基板上に、低温ポリシリコンＴＦＴを形成し、その上に窒化シリコンからなる層間絶縁膜とアクリル樹脂からなる平坦化膜を、この順番で形成して、図４（ａ）に示す基板１０を作成した。この基板１０上にＩＴＯ膜／ＡｌＮｄ膜をスパッタリング法にて３８ｎｍ／１００ｎｍの厚さで形成した。続いて、ＩＴＯ膜／ＡｌＮｄ膜を画素毎にパターニングし、第１電極１１を形成した。
【００６６】
第１電極１１の上にアクリル樹脂をスピンコートで形成し、アクリル樹脂をリソグラフィ法により、第１電極１１が形成された部分に開口（この開口部が画素に相当）が形成されるようにパターニングし絶縁層２０を形成した。各画素のピッチを３０μｍ、開口による第１電極１１の露出部の大きさを１０μｍとした。そして、この製造物をイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で超音波洗浄し、煮沸洗浄後、乾燥した。さらに、ＵＶ／オゾン洗浄し、以下の有機化合物層を真空蒸着により成膜した。なお、各有機化合物層の成膜時の真空度、蒸着レートは、１×１０−４〜３．０×１０−４Ｐａ、０．２〜０．５ｎｍ／ｓｅｃであった。
【００６７】
まず、正孔輸送層１２として下記構造式の化合物１を、表示領域全体に、第１電極１１の上に共通に８７ｎｍの厚さで成膜した。
【００６８】
【化１】
2012109213.tif 000005
【００６９】
次に、蒸着マスクを用いて、赤色を発する画素となる部分に、赤色の発光層１３ＲとしてＣＢＰとＩｒ（ｐｉｑ）３を、重量比９１：９、厚さ３０ｎｍになるよう共蒸着で成膜した。そして、蒸着マスクを用いて、緑色を発する画素となる部分に、緑色の発光層１３ＧとしてＡｌｑ３とクマリン６を、重量比９９：１で厚さ４０ｎｍになるよう共蒸着で成膜した。そして、蒸着マスクを用いて、青色を発する画素となる部分に、青色の発光層１３ＢとしてＢＡｌｑとペリレンを、重量比９７：３、厚さ２５ｎｍになるよう共蒸着で成膜した。
【００７０】
次に、表示領域全体に、共通の電子輸送層１４としてＢｐｈｅｎを、１０ｎｍの厚さで成膜した。さらに、その上に、共通の電子注入層（電子輸送層１４の一部）として、ＢｐｈｅｎとＣｓ２ＣＯ３を共蒸着（重量比９０：１０）して４０ｎｍの厚さで成膜した。
【００７１】
次に、上述した製造物を、真空を破ることなくスパッタリング装置に移動し、第２電極１５としてＡｇおよびＩＴＯをそれぞれ１０ｎｍ及び５０ｎｍの厚さで順に成膜した。
【００７２】
次に、図４（ｂ）に示すように、窒化シリコンからなる保護層４０を、ＳｉＨ４ガス、Ｎ２ガス、Ｈ２ガスを用いたプラズマＣＶＤ法で成膜した。
【００７３】
そして、図４（ｃ）に示すように、露点温度６０℃の窒素雰囲気下で、樹脂材料３０ａとして粘度３０００ｍＰａ・ｓの熱硬化性のエポキシ樹脂材料を、ディスペンサー（武蔵エンジニアリング社製、製品名ＳＨＯＴ  ＭＩＮＩ  ＳＬ）を用いて塗布した。
【００７４】
樹脂材料３０ａを熱硬化する前に、図４（ｄ）のように、別途用意した凸レンズ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂを成形するための型３１を、樹脂材料３０ａの表面に押し当てた。押し当てる際、型３１に形成してあるアライメントマークと基板１０に形成してあるアライメントマークをあわせる事により位置決めを行なった。その結果、画素に合わせて凸レンズ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂが形成された。型３１は、画素ピッチと同じピッチで凹部が形成されており、型３１の表面に離型剤としてフッ素系の樹脂をコートした。型３１の、赤、緑、青の画素に対応する凹部の曲率半径は、それぞれ３５μｍ、２５．５μｍ、１２μｍであった。レンズ部材３０の膜厚は２０μｍであった。
【００７５】
ここで、クリーンルームおよびプロセス装置の環境によっては異物等が発生することを考慮して、樹脂材料３０ａで異物などを吸収して平坦化されるように、レンズ部材３０の最小膜厚（最薄部における膜厚）は１０μｍとした。
【００７６】
次に、型３１を樹脂材料３０ａに押し当てた状態で、真空環境下で１００℃の温度で１５分間加熱し、樹脂材料３０ａを硬化させて、レンズ部材３０を形成した。その後、レンズ部材３０から型３１を離して、図４（ｅ）のように凸レンズ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂを形成した。凸レンズ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの曲率半径は、それぞれ３５μｍ、２５．５μｍ、１２μｍであった。
【００７７】
さらに、窒化シリコンからなる無機材料の保護層（不図示）を、ＳｉＨ４ガス、Ｎ２ガス、Ｈ２ガスを用いたプラズマＣＶＤ法で成膜した。この保護層の膜厚は１μｍであり、表示領域の全面を覆うように形成した。
【００７８】
このようにして製造した本発明の表示装置の特性を評価し、その結果を表１にまとめて示す。表中の単素子の発光効率、単素子の輝度半減寿命は、各色の有機ＥＬ素子の特性を画素にレンズを設けない状態で評価した結果である。また、画素の輝度半減寿命は、駆動開始時に白色表示ＣＩＥｘｙ座標（０．３１０，０．３２９）に必要な電流で各画素を駆動させたときの、各画素の輝度が駆動開始時の輝度の半分になる時間のことである。また、１０００ｈ後の相対輝度、１００００ｈ後の相対輝度は、各画素において、駆動開始時の輝度を１としたときの相対輝度で示されている。また、１００００ｈ後のδｕ’ｖ’は、表示装置にて白色を１００００ｈ連続表示した後の表示色と、使用開始直後に表示した白色との色差を示している。
【００７９】
【表１】
2012109213.tif 000006
【００８０】
表１より、本実施例１の表示装置は、レンズの集光効果を調整し、発光色間での劣化特性の差を小さくしている。そのため、各画素の輝度半減寿命の差が小さく、１０００ｈ、１００００ｈ時間駆動後の各色の相対輝度は、発光色間で大きな差異がない。さらに、１００００ｈ後のδｕ’ｖ’も０．００１であり、本実施例の表示装置は白色の色ずれが低減された良好な表示特性を示した。
【００８１】
（実施例２）
本実施例は、実施例１に対して、赤色の有機ＥＬ素子を有する画素にはレンズを設けず、緑色の有機ＥＬ素子を有する画素には曲率半径３１μｍの凸レンズを、青色の有機ＥＬ素子を有する画素には曲率半径１８μｍの凸レンズを設けた点が異なる。
【００８２】
このようにして作製した表示装置の特性を評価し、その結果を表２にまとめて示す。なお、単素子の色度が実施例１と異なるのは、成膜時の膜厚ばらつきによって、実施例１とは有機化合物層あるいは電極等の膜厚が異なったからであると考えられる。
【００８３】
【表２】
2012109213.tif 000007
【００８４】
なお、白色表示時の必要電流比は、実施例１の青色画素の白色表示時の必要電流量を１として表されている。
【００８５】
表２より、本実施例２の表示装置は、レンズの集光効果を調整し、発光色間での劣化特性の差を小さくしている。そのため、各画素の輝度半減寿命の差が小さく、１０００ｈ、１００００ｈ時間駆動後の各色の相対輝度は、発光色間で大きな差異がない。さらに、１００００ｈ後のδｕ’ｖ’も０．０１であり、本実施例の表示装置は白色の色ずれが低減された良好な表示特性を示した。
【００８６】
（実施例３）
本実施例は、凸レンズの屈折率を調整することで、各有機ＥＬ素子の劣化特性の差を小さくする例である。
【００８７】
本実施例は、実施例１とはレンズ部材の塗布工程とレンズの型３１の表面形状が異なる以外は同じ工程で製造される。レンズ部材の塗布工程に関しては、実施例１と同様に窒化シリコンからなる保護層４０を形成した後、図６（ｃ）に示すように、ノズルディスペンサーを用いて酸化チタンの微粒子を混合したエポキシ樹脂３０ａＲ、３０ａＧ、３０ａＢをそれぞれの画素の位置に塗布した。なお、赤色の画素に対応した位置のノズルはエポキシ樹脂を充填し、緑色、青色の画素に対応した位置のノズルに酸化チタン微粒子の混合比率の異なるエポキシ樹脂をそれぞれ充填して塗布した。緑色、青色の画素に対応した位置のノズルに充填されたエポキシ樹脂中の酸化チタンの割合は、それぞれエポキシ樹脂に対して２２重量％、５２重量％であった。
【００８８】
次に、図６（ｄ）に示すように、別途用意した型３１を、樹脂部材３０ａの表面に押し当てることで凸レンズを形成した。本実施例の型３１は、画素ピッチと同じピッチで凹部が形成され、且つ、レンズ３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂの表面形状は同一形状であった。
【００８９】
次に、型３１を樹脂材料３０ａＲ、３０ａＧ、３０ａＢに押し当てた状態で、真空環境下で１００℃の温度で１５分間加熱し、樹脂材料３０ａＲ、３０ａＧ、３０ａＢを硬化させて、レンズ部材３０を形成した。その後、レンズ部材３０から型３１を離して、図６（ｅ）のように凸レンズ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂを形成した。凸レンズ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの曲率半径は、すべて同じ２５μｍであった。
【００９０】
凸レンズ３０Ｒは屈折率１．５４のエポキシ樹脂からなり、凸レンズ３０Ｇ、３０Ｂは、屈折率１．５４のエポキシ樹脂中に屈折率２．９の酸化チタンの微粒子が混合され他構成であった。酸化チタンの微粒子を混合する、あるいは、混合比率を変えることで、レンズの屈折率をＲ素子、Ｇ素子、Ｂ素子の順に大きくした（Ｒ素子の凸レンズの屈折率＜Ｇ素子の凸レンズの屈折率＜Ｂ素子の凸レンズの屈折率）。
【００９１】
このようにして作製した表示装置の特性を評価し、その結果を表３にまとめて示す。
【００９２】
【表３】
2012109213.tif 000008
【００９３】
表３より、本実施例３の表示装置は、レンズの集光効果を調整し、発光色間での劣化特性の差を小さくしている。そのため、各画素の輝度半減寿命の差が小さく、１０００ｈ、１００００ｈ時間駆動後の各色の相対輝度は、発光色間で大きな差異がない。さらに、１００００ｈ後のδｕ’ｖ’も０．０１であり、本実施例の表示装置は白色の色ずれが低減された良好な表示特性を示した。
【００９４】
（比較例１）
本比較例は、各画素のいずれにもレンズを設けない表示装置の例であり、その他の構成は実施例１と同じである。なお、単素子の色度が実施例１と異なるのは、成膜時の膜厚ばらつきによって、実施例１とは有機化合物層あるいは電極等の膜厚が異なったからであると考えられる。
【００９５】
【表４】
2012109213.tif 000009
【００９６】
表４より、本比較例１の表示装置は、輝度半減寿命の差が大きく、１００００ｈ後のδｕ’ｖ’は、許容限界の０．０２０を大きく上回っている。この表示装置において、１００００ｈ後の白色表示では、オレンジ色に視認された。
【符号の説明】
【００９７】
１  画素
１１  第１電極
１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ  発光層
１５  第２電極
３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ  レンズ
【図１】
2012109213.tif 000010
【図２】
2012109213.tif 000011
【図３】
2012109213.tif 000012
【図４】
2012109213.tif 000013
【図５】
2012109213.tif 000014
【図６】
2012109213.tif 000015
【図７】
2012109213.tif 000016