(57)【要約】【課題】マイクロレンズを形成する際に、新たな層を設けることなく、カラーフィルタの色の違いによるマイクロレンズの寸法が異なるという問題を解消することを目的とする。【解決手段】表示領域２のマイクロレンズ１１４と重なる領域以外の略全域にわたり、有機発光層１０７より基板１０１側に反射性の層１０２、１０４、１０６を設ける工程と、一部の有機発光素子に対応した部分にカラーフィルタ１１０を設ける工程と、少なくとも１つの特定の色のカラーフィルタの該特定の色以外の有機発光素子に対応する部分にカラーフィルタの開口部１１１、１１２、１１３を設け、かつ、該特定の色のカラーフィルタを該開口部以外の略全域に設ける工程と、カラーフィルタの該開口部より広い領域にマイクロレンズをポジ型のフォトプロセスで設ける工程とからなる。【選択図】図１
2013251173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素電極と対向電極で有機発光層を挟持する有機発光素子を基板上に複数設け、さらに、カラーフィルタとマイクロレンズを設ける表示装置の製造方法において、
表示領域のマイクロレンズと重なる領域以外の略全域にわたり、有機発光層より基板側に反射性の層を設ける工程と、一部の有機発光素子に対応した部分にカラーフィルタを設ける工程と、少なくとも１つの特定の色のカラーフィルタの該特定の色以外の有機発光素子に対応する部分にカラーフィルタの開口部を設け、かつ、該特定の色のカラーフィルタを該開口部以外の略全域に設ける工程と、カラーフィルタの該開口部より広い領域にマイクロレンズをポジ型のフォトプロセスで設ける工程を有する表示装置の製造方法。
【請求項２】
画素電極と対向電極で有機発光層を挟持する有機発光素子を基板上に複数設け、さらに、カラーフィルタとマイクロレンズを設ける表示装置において、
表示領域のマイクロレンズと重なる領域以外の略全域にわたり、有機発光層より基板側に反射性の層を設け、一部の有機発光素子に対応した部分にカラーフィルタを設け、少なくとも１つの特定の色のカラーフィルタの該特定の色以外の有機発光素子に対応する部分にカラーフィルタの開口部を設け、かつ、該特定の色のカラーフィルタを該開口部以外の略全域に設け、カラーフィルタの該開口部より広い領域にポジ型のフォトプロセスによるマイクロレンズを設けてなり、マイクロレンズの裾部が同一のカラーフィルタ層に接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】
本発明は、表示装置の製造方法とその製法による表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、一対の電極間に有機発光層を備える有機発光素子を複数有する表示装置が盛んに開発されている。このような表示装置において、有機発光素子に対応して複数色のカラーフィルタを設け、色を組み合わせることでフルカラー表示をさせる方式もある。また、有機発光層から発光される光を効率よく外部に取り出すためにマイクロレンズを設ける構成が知られている。
【０００３】
特許文献１には、カラーフィルタとマイクロレンズを設ける表示装置について、カラーフィルタやマイクロレンズの形成時に露光する光の反射により、形成される形状が影響を受けるため、紫外線吸収性の平坦化膜を設ける技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−７１６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の製造方法では、カラーフィルタの他に平坦化層が必要であり、また、平坦化膜に紫外線吸収性を持たせるため、短波長の発光に対しては、発光する光を吸収する場合が生じるという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明は、画素電極と対向電極で有機発光層を挟持する有機発光素子を基板上に複数設け、さらに、カラーフィルタとマイクロレンズを設ける表示装置の製造方法において、
表示領域のマイクロレンズと重なる領域以外の略全域にわたり、有機発光層より基板側に反射性の層を設ける工程と、一部の有機発光素子に対応した部分にカラーフィルタを設ける工程と、少なくとも１つの特定の色のカラーフィルタの該特定の色以外の有機発光素子に対応する部分にカラーフィルタの開口部を設け、かつ、該特定の色のカラーフィルタを該開口部以外の略全域に設ける工程と、カラーフィルタの該開口部より広い領域にマイクロレンズをポジ型のフォトプロセスで設ける工程を有することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、画素電極と対向電極で有機発光層を挟持する有機発光素子を基板上に複数設け、さらに、カラーフィルタとマイクロレンズを設ける表示装置において、
表示領域のマイクロレンズと重なる領域以外の略全域にわたり、有機発光層より基板側に反射性の層を設け、一部の有機発光素子に対応した部分にカラーフィルタを設け、少なくとも１つの特定の色のカラーフィルタの該特定の色以外の有機発光素子に対応する部分にカラーフィルタの開口部を設け、かつ、該特定の色のカラーフィルタを該開口部以外の略全域に設け、カラーフィルタの該開口部より広い領域にポジ型のフォトプロセスによるマイクロレンズを設けてなり、マイクロレンズの裾部が同一のカラーフィルタ層に接することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、既存の反射性の配線層とカラーフィルタのみを利用して、新たな層を設けることなく、色による露光条件の違いを解消し、複数の色のカラーフィルタを有する画素に対応しても、同様のマイクロレンズの形成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る表示装置の模式図である。
【図２】反射性の層と有機発光素子までを作製した製造方法を説明する図である。
【図３】特定の色以外のカラーフィルタまでを作製した製造方法を説明する図である。
【図４】特定の色のカラーフィルタまでを作製した製造方法を説明する図である。
【図５】マイクロレンズを作製する工程を説明する図である。
【図６】カラーフィルタをマイクロレンズより広く設けた比較例の図である。
【図７】特定の色のカラーフィルタが３色の場合を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、画素電極と対向電極で有機発光層を挟持する有機発光素子を基板上に複数設け、さらに、カラーフィルタとマイクロレンズを設ける表示装置の製造方法において、
表示領域のマイクロレンズと重なる領域以外の略全域にわたり、有機発光層より基板側に反射性の層を設ける工程；
一部の有機発光素子に対応した部分にカラーフィルタを設ける工程；
少なくとも１つの特定の色のカラーフィルタの該特定の色以外の有機発光素子に対応する部分にカラーフィルタの開口部を設け、かつ、該特定の色のカラーフィルタを該開口部以外の略全域に設ける工程；
カラーフィルタの該開口部より広い領域にマイクロレンズをポジ型のフォトプロセスで設ける工程を有している。
【００１１】
以下、本発明に係る上記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。
【００１２】
〔第一の実施形態〕
図１（ａ）は、本発明の実施形態１に係る表示装置の上面からみた模式図である。本実施形態の表示装置は、有機発光素子を備える画素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、画素１のそれぞれに１つの色のカラーフィルタが配置された表示装置である。カラーフィルタの色としては、赤色、緑色、青色、黄色が考えられ、そのほかにマゼンダ、シアンでもよく、本発明の効果を発現するためには、少なくとも２色以上であれば特に制限はない。白色の画素を利用する場合には、その画素にカラーフィルタを設けなくてもよい。有機発光素子は白色に発光する素子が好ましいが、用途によっては特定の色成分が強く、色づいていてもよい。
【００１３】
図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ｂ線における部分断面模式図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＣ−Ｄ線における部分断面模式図である。基板１０１の上に、第１の反射性の層として第１の配線１０２を設けている。さらに、第２の反射性の層として第２の配線１０４を設けている。これらは基板上に設けられるトランジスタ（不図示）の配線を兼ねてよく、第１の絶縁層１０３と第２の絶縁層１０５で電気的に独立していてよい。また必要に応じて絶縁層に設けたスルーホールを通じて、電気的に接続されていてもよい。この上に画素電極１０６を設け、有機発光層１０７と対向電極（上部電極）１０８を設け、有機発光素子１００とする。また、保護層１０９で水分や酸素から有機発光素子１００を保護してよい。表示領域を上面からみた場合、表示領域のマイクロレンズと重なる領域以外の略全域に配線で反射性の層を形成する。
【００１４】
次に、一部の有機発光素子に対応した部分にカラーフィルタ１１１、１１２、１１３を設ける。斜め方向に出射する光も利用するため、カラーフィルタは発光領域より広く形成するのが好ましい。また、発光層とカラーフィルタの距離は短い方が好ましい。有機発光層や対向電極の厚みは１μｍ以下で形成できる。保護膜１０９も付き周りの良い成膜法で０．１から２μｍ程度に形成するのが好ましい。さらに、少なくとも１つの特定の色のカラーフィルタ１１０を、該特定の色以外の有機発光素子に対応する部分にカラーフィルタの開口部を設け、かつ、該特定の色のカラーフィルタを該開口部以外の表示領域の略全域に設ける。特定の色のカラーフィルタとそれ以外のカラーフィルタの形成順序には特に指定はなく、どのような順序でも本発明は適用できる。白色を利用する場合などは、必ずしもすべての画素にカラーフィルタを設ける必要はなく、特定の色のカラーフィルタの開口部を設けるだけの画素があってもよい。また、特定の色のカラーフィルタとそれ以外のカラーフィルタは端部を重ねてもよく、また、マイクロレンズより広くならない範囲で間隔、隙間を設けてもよい。狭い面積のカラーフィルタの端部を特定の色の広いカラーフィルタで覆う場合は狭い面積のカラーフィルタの剥離防止の効果も得られる。
【００１５】
最後に、カラーフィルタの該開口部より広い領域にマイクロレンズ１１４をポジ型のフォトプロセスで設け表示装置が得られる。ポジ型のプロセスであれば開口部より大きい遮光部でマイクロレンズの形状を遮光するため、カラーフィルタの色の違いは影響しない。特定の色の画素についてはカラーフィルタの開口部はなく、略全域に設けたカラーフィルタの画素部に対応した位置にマイクロレンズを設けてよい。
【００１６】
この構成によると、マイクロレンズの裾は同一のカラーレジスト層に接することとなる。これに対して、各色のカラーフィルタ上にマイクロレンズの裾部が位置する場合は、カラーフィルタは色により適度な厚みが異なる場合があり、カラーフィルタの厚みによりマイクロレンズの発光部からの位置が異なり、色によりマイクロレンズ特性が異なるという問題が生じる場合もある。本発明のマイクロレンズの裾が同一のカラーレジスト層に接することとなる構成により色によるマイクロレンズ特性が異なるという問題も抑制できる。
【００１７】
また、カラーレジストの色が異なれば濡れ性や表面張力も変わる場合があり、これらに対しても色による違いを抑制することができる。
【００１８】
＜表示装置の製造方法＞
次に、本実施形態の表示装置の製造方法について図２、図３、図４を参照して説明する。図２、図３、図４は、本実施形態の表示装置の各製造工程を示す模式図である。
【００１９】
まず、図２までを形成する。シリコンウエハやガラスなどの基板１０１を用意する。半導体シリコンプロセスや薄膜トランジスタプロセスにより基板上に駆動回路を形成する。ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極などを絶縁層を介して多層構造に形成する。配線材料はＣｕ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ａｌなどの金属や合金、ＮやＳｉを添加した化合物などが利用できる。
【００２０】
この上に、画素電極１０６を形成する。画素電極は上記配線と同様の反射性の材料が利用でき、さらにＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）やＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ）などを積層した構造が好ましい。
【００２１】
表示領域を上面からみた場合、表示領域のマイクロレンズと重なる領域以外の略全域に配線で反射性の層を形成する。配線は反射性の層を兼ねるため、反射率は同一である必要はないが、概略同程度であることが望ましい。工程は増えるが、反射性の層を配線とは別に設けることも可能である。
【００２２】
画素電極１０６の上に有機発光層１０７を形成する。続いて、対向電極１０８を形成し有機発光素子を形成できる。なお、図示していないが、画素電極１０６の端部を覆う絶縁性の分離層（バンク）を形成してもよい。
【００２３】
対向電極１０８は、複数の有機発光素子に対して共通に形成されており、また、有機発光層１０７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対向電極１０８を半反射性の構成とする場合、対向電極１０８は、ＡｇやＡｇＭｇなどの電子注入性に優れた導電性の金属材料から成る層を２乃至５０ｎｍの膜厚で形成される。なお、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乃至８０％の反射率を有するものをいう。また、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、画素電極１０６と対向電極１０８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。
【００２４】
また、有機発光層１０７は、少なくとも発光層を含む単層又は複数の層からなる。例えば、有機発光層１０７の構成例としては、第１の輸送層、発光層、第２の輸送層及び注入層からなる４層構成や、第１の輸送層、発光層及び第２の輸送層からなる３層構成等が挙げられる。有機発光層１０７を構成する材料は、公知の材料を使用することができる。正孔輸送性と電子輸送性および正孔注入性と電子注入性はどちらの極性も選択できる。
【００２５】
次に、保護層１０９を表示領域２の全域に形成する。保護層１０９は、水分や酸素が有機発光素子に接触することを遮断するための、言わば封止機能を有する部材である。そのため、保護層１０９は、防湿性に優れた部材であることが好ましい。また、保護層１０９の厚みは特に制限はないが、斜め方向の光もカラーフィルタとマイクロレンズを通過させ利用するためには薄い方が好ましく、０．１から２．０μｍ程度が好ましい。保護層１０９は、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＯなどの無機材料で構成される。また積層で構成することも可能である。
【００２６】
次に、図３に示すように保護層１０９上に、カラーフィルタ１１１、１１２、１１３を有機発光素子に対応した部分に形成する。カラーフィルタの材料としては感光性アクリル樹脂を用いることができる。カラーフィルタ１１１、１１２、１１３それぞれを、フォトリソプロセスで形成する。カラーフィルタの材料はポジ型でもネガ型でもよい。塗布はスピンコート法、ディスペンス法などを用いることが可能である。フォトマスクを使い、塗布したカラーフィルタ層を露光する。その後現像を行うことで、カラーフィルタ１１１で示したパターンを得る。この工程を繰り返すことにより、カラーフィルタ１１２、１１３も同様に作製できる。カラーフィルタの膜厚は、０．５から２．０μｍ程度が好ましい。カラーフィルタのパターンは、画素よりは広く、マイクロレンズ１１４より狭く形成する。
【００２７】
次に図４に示すように、特定の色のカラーフィルタをその他のカラーフィルタと同様のフォトリソプロセスで形成する。特定の色のカラーフィルタは他の色のカラーフィルタ部分に、特定の色のカラーフィルタを設けない開口部を形成する。特定の色のカラーフィルタと他の色のカラーフィルタは端部で重ねてもよく、また、重ねずに間隔を設けてもよい。さらに、特定の色のカラーフィルタは複数色でもよい。つまり、他の色の画素に対応する部分に特定の色のカラーフィルタの開口部を設ければよく、特定の色のカラーフィルタが広い面積で重なることになるが、特に問題はない。画素間に複数の特定の色のカラーフィルタが重なることにより、ブラックマトリクスとしても利用できる。
【００２８】
次に、図５（ａ）に示すように、レンズ部材料１１４ａを表示領域の全域に形成する。その厚みは１．０μｍから５０μｍが好ましい。本実施形態に適するレンズ部材料としてはポジ型のレジスト（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ製ＡＺ４６２０など）が好ましい。
【００２９】
次に、図５（ｂ）に示すように、フォトマスク１１５を使い、マイクロレンズ１１４を形成する部分のレンズ部材料１１４ａを露光する。その後現像を行うことで、図５（ｃ）のレンズ部パターン１１４ｂを得る。これを所定の温度で加熱することでレンズ部パターン１１４ｂがリフローし、表面張力により、図１で示すマイクロレンズ１１４が形成される。
【００３０】
なお、マイクロレンズ１１４は、集光性などの必要な光学機能に応じて高さ（カラーフィルタとマイクロレンズ１１４の頂点との距離）や曲率半径が選択される。凸状のマイクロレンズ１１４の場合、曲率半径を選択し、焦点を有機発光層の位置に近づけると、有機発光素子からの発光光を集光する特性が向上し、所望の方向の明るさを増すことができるが、所望の方向以外の光量は低下する。このため、用途によって選択することが必要である。また、発光領域に対応する位置に必ずマイクロレンズ１１４が配置されていなくてもよく、画素の発光色に応じてマイクロレンズ１１４が形成される画素、マイクロレンズ１１４が形成されない画素を設定してもよい。また、マイクロレンズ１１４の形状は特に限定されず、凸状であってもよいし、凹状であってもよく、さらに、球面であってもよいし、非球面であってもよい。
【実施例】
【００３１】
〔実施例１〕
図２に示す、シリコン基板１０１上に、画素回路（不図示）を形成し、その上にＳｉＮからなる半導体保護膜（不図示）を形成する。第１の配線１０２をデータ線として図２（ａ）の縦方向にライン状に設け、第２の配線１０４を走査線として横方向にライン状に設けた。パターンの幅は５μｍに、厚みは０．３μｍに設けた。配線の間には第１の絶縁膜１０３を設け、第２の配線１０４上には第２の絶縁膜１０５を形成する。絶縁膜はＳｉＯ2で作製した。必ずしも必要ではないが、本実施例ではケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）にて平坦化した。配線材料にはＡｌＣｕを用いた。配線部のない絶縁膜の部分にスルーホールを設け、画素回路との接続部を形成した。この基板１０１上にＡｌＮｄ膜とＩＴＯ膜をスパッタリング法にて１００ｎｍと３８ｎｍの厚さでこの順に形成した。続いて、ＡｌＮｄ膜とＩＴＯ膜を画素毎にパターニングし、画素電極１０６を５μｍ角に形成した。画素電極１０６は前記接続部を通じて画素回路と接続した。
【００３２】
次に、ＵＶ／オゾン洗浄してから有機発光層１０７を真空蒸着法により成膜した。有機発光層１０７としては、始めに、ホール輸送層をすべての画素にわたって９０ｎｍの厚さで成膜した。次に、シャドーマスクを用いて、白色発光層を厚さ３０ｎｍで成膜した。続いて、すべての画素に共通の電子輸送層を５０ｎｍの厚さで成膜した。
【００３３】
次に、有機発光層１０７を成膜した基板１０１を、真空を破ること無しにスパッタ装置に移動し、対向電極１０８としてＡｇ膜およびＩＴＯ膜をそれぞれ１０ｎｍ及び５０ｎｍの厚さで順に成膜した。
【００３４】
次に、窒化珪素からなる保護層１０９を、ＳｉＨ4ガス、Ｎ2ガス、Ｈ2ガスを用いたプラズマＣＶＤ法で０．２μｍの厚みに成膜した。
【００３５】
次に、カラーフィルタ層として緑色の凸版印刷社製感光性カラーフィルタ材料をスピンコーターにて塗布した。膜厚は１．０μｍであった。
【００３６】
次に、画素ピッチ１０μｍで６μｍ角のパターンが並んだフォトマスクを用い、カラーフィルタ材料を露光、そして現像し、図３に示す、画素に対応した緑色のカラーフィルタ１１１を形成した。同じように繰り返すことにより、画素に対応した青色のカラーフィルタ１１２と黄色のカラーフィルタ１１３を形成した。
【００３７】
次に、図４に示す、特定の色のカラーフィルタとして赤色のカラーフィルタを、同様のフォトリソプロセスで設けた。特定の色のカラーフィルタ１１０は他の色のカラーフィルタ部に開口部を設け、それ以外の表示領域の略全域に設けた。このようにすることで、次の工程であるマイクロレンズの形成においてレンズ部パターンを色の違いなく、同様に形成することが可能となる。
【００３８】
次に、図５（ａ）に示すように、レンズ部材料１１４ａとして、ポジ型レジストであるＡＺエレクトロニックマテリアルズ製ＡＺ４６２０を、スピンコーターにて塗布した。膜厚は３μｍであった。
【００３９】
次に、図５（ｂ）に示すように、φ８μｍ、ピッチ１０μｍのドットパターンを有するフォトマスクにて露光した。そして、レンズ部材料１１４ａを現像することにより、図５（ｃ）で示すようなレンズ部パターン１１４ｂをパターニング形成した。
【００４０】
最後に、レンズ部パターン１１４ｂを加熱してリフローさせることにより、図１で示すようなマイクロレンズ１１４を形成した。マイクロレンズ１１４の高さは４μｍ、曲率半径は５μｍであった。
【００４１】
このようにして形成された表示装置は、マイクロレンズがない場合に比べ正面の輝度で約２倍の明るさで表示できた。また、画像にムラや欠陥はなかった。
【００４２】
〔比較例１〕
本比較例は、図６に示す。赤色のカラーフィルタ６０１、緑色のカラーフィルタ６０２、青色のカラーフィルタ６０３、黄色のカラーフィルタ６０４をいずれも１０μｍ角に設け、マイクロレンズを含むその他の工程は実施例１と同様に作製した。カラーフィルタの色によりマイクロレンズの直径が異なり、正面での輝度特性が一定しなかった。赤色、緑色、青色、黄色に対応したマイクロレンズの直径は、それぞれ、８μｍ、８μｍ、９μｍ、６μｍと色により異なる場合があり、各色で視野角特性が異なりホワイトバランスの調整が困難であった。
【００４３】
〔実施例２〕
実施例２を図７に示すが、特定の色のカラーフィルタが３色の場合を作製した。赤色のカラーフィルタ７０１、緑色のカラーフィルタ７０２、青色のカラーフィルタ７０３を互いに他の色の画素に対応する部分に開口部を設けた。画素に対応した部分は３つのカラーフィルタが重なる構成とした。その他の構成は実施例１と同様に作製した。画素部に対応したカラーフィルタの開口部より広いマイクロレンズをポジ型のフォトリソプロセスで形成した。
【００４４】
このようにして形成された表示装置は、マイクロレンズがない場合に比べ正面の輝度で約２倍の明るさで表示できた。また、画像にムラや欠陥はなかった。
【符号の説明】
【００４５】
１  画素、２  表示領域、１００  有機発光素子、１０１  基板、１０２  第１の配線（第１の反射性の層）、１０３  第１の絶縁膜、１０４  第２の配線（第２の反射性の層）、１０５  第２の絶縁膜、１０６  画素電極（第３の反射性の層）、１０７  有機発光層、１０８  上部電極（対向電極）、１０９  保護膜、１１０  特定の色のカラーフィルタ、１１１、１１２、１１３  その他の色のカラーフィルタ（特定の色のカラーフィルタの開口部）、１１４  マイクロレンズ
【図１】
2013251173.tif 000003
【図２】
2013251173.tif 000004
【図３】
2013251173.tif 000005
【図４】
2013251173.tif 000006
【図５】
2013251173.tif 000007
【図６】
2013251173.tif 000008
【図７】
2013251173.tif 000009