表示装置
【課題】有機ＥＬ素子の光取り出し面側に保護層とレンズとを配置した表示装置において、光取り出し効率を向上する。
【解決手段】第１電極２４の周縁部を覆う絶縁層２５を形成し、該絶縁層２５の開口部２５１を、隔壁２６の開口部２６１の内側に形成することにより、絶縁層２５の開口部２５１で規定される発光領域３１を、保護層２９の傾斜部２９１の内側端部２９２よりも内側の領域内に配置させ、保護層２９の傾斜部２９１の直下の領域Ａを非発光とする。
【解決手段】第１電極２４の周縁部を覆う絶縁層２５を形成し、該絶縁層２５の開口部２５１を、隔壁２６の開口部２６１の内側に形成することにより、絶縁層２５の開口部２５１で規定される発光領域３１を、保護層２９の傾斜部２９１の内側端部２９２よりも内側の領域内に配置させ、保護層２９の傾斜部２９１の直下の領域Ａを非発光とする。
【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ッセンス（ＥＬ）素子を備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子を備えた表示装置は、一般的に、基板上の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等の駆動回路と、これを覆う樹脂からなる平坦化層とを有する。そしてその上に、下部電極、発光層を含む有機化合物層、上部電極が積層された有機ＥＬ素子を有する画素が複数形成されて構成される。複数の有機ＥＬ素子は、樹脂等からなる隔壁によって区画されている。それぞれの画素において、有機ＥＬ素子はこれを駆動する駆動用ＴＦＴと、有機ＥＬ素子に電源供給する電源線とに直列に接続されている。また、有機ＥＬ素子を水分や酸素から保護するために、有機ＥＬ素子上に保護層が形成される。電源線から供給された電流に応じて有機ＥＬ素子が発光して出射され、表示装置外へ出射される。
【０００３】
このような表示装置の課題として、光取り出し効率が悪いことが知られている。これは、有機ＥＬ素子では発光層から光が様々な角度で出射するため、保護層と外部空間との境界面で全反射成分が多く発生し、発光光が視野側に取り出されないためである。この課題に対し、特許文献１では、有機ＥＬ素子の光取り出し面側にレンズアレイを配置して光取り出し効率を向上させる構成が開示されている。具体的には、酸化窒化シリコン（ＳｉＮxＯy）からなる保護層上に、保護層と直接接して樹脂からなるレンズを配置する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３９５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１で開示された構成には、以下のような課題がある。有機ＥＬ素子上の保護層は、有機ＥＬ素子を区画する隔壁の段差にならった形状で形成されるため、有機ＥＬ素子の発光領域上においては、傾斜部を有する凹形状で形成される。樹脂からなるレンズの屈折率は、酸化窒化シリコン（ＳｉＮxＯy）からなる保護層の屈折率よりも小さいため、保護層とレンズとが直接接した構造において、発光領域上の保護層の傾斜部で、発光光は正面方向から画素の外側の方向に屈折する。このため、レンズに入射して視野側へ取り出される光が低減し、光取り出し効率の向上効果が低減するという課題があった。
【０００６】
本発明の課題は、上記の課題を解決し、有機ＥＬ素子の光取り出し面側に保護層とレンズとを配置した表示装置において、光取り出し効率を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１は、複数の発光色が異なる画素を有し、画素毎に有機ＥＬ素子を備えた表示装置であって、
前記有機ＥＬ素子が、第１電極と、前記第１電極上に開口部を有する隔壁と、少なくとも前記第１電極を覆って配置される、少なくとも発光層を有する有機化合物層と、第２電極とを、この順序で積層してなり、
前記第２電極の上にさらに、複数の画素にわたって配置される保護層と、保護層の上に保護層と直接接して配置される、保護層よりも低い屈折率を有するレンズとを有し、
各画素内において、前記有機化合物層の、積層方向において第１電極と第２電極とに直接接して挟まれる発光領域が、前記保護層の傾斜部の内側端部よりも内側の領域であることを特徴とする。
【０００８】
本発明の第２は、複数の発光色が異なる画素を有し、画素毎に有機ＥＬ素子を備えた表示装置であって、
前記有機ＥＬ素子が、第１電極と、前記第１電極上に開口部を有する隔壁と、少なくとも前記第１電極を覆って配置される、少なくとも発光層を有する有機化合物層と、第２電極とを、この順序で積層してなり、
前記第２電極の上にさらに、複数の画素にわたって配置される保護層と、保護層の上に保護層と直接接して配置される、保護層よりも低い屈折率を有する距離調節層と、距離調節層の上に距離調節層と直接接して配置されるレンズとを有し、
各画素内において、前記有機化合物層の、積層方向において第１電極と第２電極とに直接接して挟まれる発光領域が、前記保護層の傾斜部の内側端部よりも内側の領域であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明においては、有機ＥＬ素子の光取り出し面側に保護層とレンズとを配置した表示装置において、保護層の傾斜部による取り出し光の低減が抑制され、光取り出し効率が向上した表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の表示装置の一実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明の表示装置の一実施形態の１画素の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の表示装置の他の実施形態の１画素の構成を模式的に示す断面図である。
【図４】従来の表示装置の一例の１画素の構成を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の表示装置の他の実施形態の１画素の構成を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の表示装置は、複数の発光色が異なる画素を有し、前記画素毎に有機ＥＬ素子を備えている。有機ＥＬ素子は、第１電極及び第２電極の間に、発光層を含む有機化合物層を挟持してなり、有機化合物層の、積層方向において第１電極及び第２電極に直接接して挟まれる領域を発光領域とする。本発明においては、第１電極と有機化合物層との間に、第１電極上に開口部を有する隔壁を有し、該隔壁によって有機ＥＬ素子が区画されている。即ち、本発明に係る有機ＥＬ素子は、第１電極、隔壁、有機化合物層、第２電極の順序で積層されている。また、本発明においては、有機ＥＬ素子の上に保護層とレンズとを備えているが、隔壁によって生じた保護層の傾斜部の内側端部よりも内側に上記発光領域が形成されていることに特徴を有する。以下、本発明を実施形態を挙げて詳細に説明する。尚、説明の中で参照する図面は、各部材を認識可能な大きさとしたため、図面の縮尺は実際とは異なる。
【００１２】
［実施形態１］
図１は本発明の表示装置の好ましい一実施形態の概略斜視図である。本発明の表示装置は、複数の画素１００が配列される表示領域１０とその外側にある外部領域１１を有している。表示装置は、通常、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三つの異なる色相の画素１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂを有する。それらが、図１に示すように、表示領域１０内に平面的に配置されている。
【００１３】
図２は、本発明の表示装置の一実施形態の１画素分の断面構造を模式的に表わす図である。通常、表示装置は、基板２０と、基板２０の上に形成された駆動回路２１とを有している。駆動回路２１は、少なくとも駆動用ＴＦＴ（不図示）と配線（不図示）を含んでいる。駆動回路２１の上には、駆動回路２１の上部を平坦化するための平坦化層２２が形成されている。
【００１４】
平坦化層２２の上には第１電極２４が形成され、該第１電極２４は、コンタクト部２３を介して駆動回路２１の一部と電気的に接続されている。
【００１５】
第１電極上に、絶縁層２５が形成されている。絶縁層２５は、第１電極２４の周縁部を覆い、該第１電極２４の上部に開口部２５１が形成されている。本実施形態では、この絶縁層２５の開口部２５１によって、発光領域３１が規定される。
【００１６】
第１電極２４の端部２４１は、絶縁層２５又は後述する隔壁２６によって被覆されている。この構成により、第１電極２４と表示領域１０全域に形成される第２電極２８との短絡が防止される。
【００１７】
図２の構成では、画素１００内において、絶縁層２５の外側端部２５３が第１電極２４の端部２４１よりも外側であることにより、絶縁層２５によって第１電極２４の端部２４１を被覆する構成を示している。しかしながら、本発明はこれに限定されず、絶縁層２５の外側端部２５３が第１電極２４の端部２４１よりも内側にあり、後述する隔壁２６が第１電極２４の端部を被覆する構成としてもよい。
【００１８】
絶縁層２５の上層側に、画素１００を区画するための隔壁２６が形成されている。隔壁２６には、第１電極２４上部及び絶縁層２５の上部に開口部２６１が形成されている。隔壁２６の開口部２６１は、絶縁層２５の開口部２５１よりも広く形成される。また、隔壁２６は、コンタクト部２３を被覆するように形成される。図２では隔壁２６は、絶縁層２５の上層側であり、絶縁層２５と接して配置される構成を示しているが、コンタクト部２３を被覆していれば絶縁層２５と離間して配置されていてもよい。
【００１９】
第１電極２４の上には少なくとも発光層を有する有機化合物層２７が形成され、有機化合物層２７の上に表示領域１０全域に渡って第２電極２８が形成されている。第２電極２８は外部領域１１まで引き出され、第２電極コンタクト部（不図示）を介して駆動回路２１の一部と電気的に接続されている。
【００２０】
第２電極２８の上には、有機ＥＬ素子を水分や酸素から保護するための保護層２９が形成され、該保護層２９の上には、発光領域３１に対応する領域上に、レンズ３０が保護層２９と直接接して形成されている。レンズ３０が保護層２９と直接接していることで、発光層からレンズ３０までの距離を短くすることができるため、視野角を広くすることができる。
【００２１】
以下に、本実施形態の表示装置の製造方法を説明する。先ず、基板２０上に駆動回路２１が形成される。駆動回路２１は、Ａｌなどの金属配線、ポリシリコン或いはアモルファスシリコンなどを用いたＴＦＴ等で構成されている。ＴＦＴ等は、公知のプロセスを用いて形成することができる。
【００２２】
次に、駆動回路２１上に平坦化層２２が形成される。平坦化層２２は、ＳｉＮ、ＳｉＯなどの無機膜、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などの樹脂膜を材料として用いることができ、スパッタ法、ＣＶＤ法、スピンコート法などで形成される。そしてフォトリソグラフィー法等を用いてパターニングされる。このパターニングにより、平坦化層２２にコンタクト部２３が形成される。特に、トップエミッション型で且つ、アクティブマトリクス型の有機ＥＬ素子を用いる場合には、平坦化層２２は樹脂膜を用いることが望ましく、その膜厚は１μｍ以上とすることが望ましい。
【００２３】
次に、平坦化層２２上に第１電極２４が形成される。第１電極２４は、Ｃｒ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ等の金属或いはそれらの合金からなる金属膜をスパッタリング法などで成膜し、フォトリソグラフィー法などでパターニングすることで形成される。金属膜の膜厚は、その表面での反射率が、可視光領域（波長４００ｎｍ乃至７８０ｎｍ）において４０％以上となるように、５０ｎｍ以上であることが望ましい。また、第１電極２４は、上記の金属膜の上に、酸化インジウム錫や酸化インジウム亜鉛等の透明酸化物導電膜を積層する構成であってもよい。尚、透明とは、可視光領域において、光透過率が４０％以上であることをいう。第１電極２４は、コンタクト部２３を介して駆動回路２１の一部と電気的に接続される。
【００２４】
次に、第１電極２４上に、第１電極２４上部に開口部を有するように絶縁層２５が形成される。本実施形態では、絶縁層２５は、開口部２５１の端部２５２が、後述する保護層２９の傾斜部２９１の内側端部２９２よりも内側となるように、つまり、傾斜部２９１の内側端部２９２で囲まれた領域内に、絶縁層２５の開口部２５１が形成される。
【００２５】
また本実施形態では、絶縁層２５の膜厚は、隔壁２６の膜厚よりも薄い構成である。特に３００ｎｍ程度以下が望ましい。また、絶縁層２５によって第１電極２４の端部２４１を被覆する構成の場合は、第１電極２４のカバレッジを確保するために、１５０ｎｍ程度以上が好ましいが、カバレッジを確保できる膜厚であればよい。
【００２６】
絶縁層２５は、ＳｉＮ、ＳｉＯなどの無機膜を用いるのが望ましいが、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂膜を用いてもよい。これらの材料を用いてスパッタ法、ＣＶＤ法、スピンコート法などで形成され、フォトリソグラフィー法等を用いてパターニングされる。
【００２７】
次に、絶縁層２５の上層側に、絶縁層２５の開口部２５１に露出した第１電極２４上に開口部２６１を有し、またコンタクト部２３を被覆するように、画素を区画する隔壁２６が形成される。隔壁２６は、上述した平坦化層２２と同様の材料、製法を用いることができ、樹脂膜を用いることが望ましく、その膜厚は０．５μｍ以上が望ましい。このようにすることで、後述する有機化合物層２７をマスク蒸着法で形成する場合に、シャドーマスクと第１電極２４上の有機化合物層２７とが接触するのを防止することができる。
【００２８】
次に、隔壁２６の上層側に、少なくとも絶縁層２５の開口部２５１に露出した第１電極２４を覆うように、少なくとも発光層を含む有機化合物層２７を形成する。有機化合物層２７は、公知の材料を用いてマスク蒸着法、インクジェット法などで形成することができる。有機化合物層２７は、発光層の他に、必要に応じて正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、その他の有機機能層を含んでいてもよい。尚、有機化合物層２７は隣の画素同士が異なる発光色の場合には、少なくとも発光層は連続しないように形成する必要がある。例えば、発光層の成膜をマスク蒸着法で行う場合には、発光層の成膜領域を、画素１００に対応した領域に開口部を設けたシャドーマスクを用いて規定することができる。一色目の発光層の成膜後、二色目の発光層を成膜する際、二色目の画素に対応した領域に開口部を設け、一色目の画素に対応した領域には開口部を設けないシャドーマスクを用いる。この時、前述のように隔壁２６があるため、一色目の画素に対応した領域で、シャドーマスクと第１電極２４上の有機化合物層とが接触するのを防止することができる。
【００２９】
次に、有機化合物層２７の上に、表示領域１０全域に渡って第２電極２８が形成される。第２電極２８は、酸化インジウム錫や酸化インジウム亜鉛等の透明酸化物導電膜、或いはＡｌ、Ａｇなどの金属或いは合金からなる金属材料を膜厚５ｎｍ以上２０ｎｍ以下で形成される金属膜を用いることができる。第２電極２８は、スパッタ法、真空蒸着法などで形成される。そして、第２電極２８は、表示領域１０の外に引き出され、外部領域１１で第２電極コンタクト部（不図示）を介して駆動回路２１の一部と電気的に接続されるように形成される。
【００３０】
次に、第２電極２８の上に、有機ＥＬ素子を水分や酸素から保護するための保護層２９が形成される。保護層２９は、例えばＳｉＮ、ＳｉＯ2等の無機材料からなる無機膜を、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法等の手法により形成するのが防湿性の面から好ましいが、耐水性、耐熱性に優れた材料であればよく、材料はこれに限定されるものではない。保護層２９の膜厚は１μｍ以上が望ましい。
【００３１】
保護層２９は、画素１００を区画する隔壁２６の段差にならった形状で形成されるため、傾斜部２９１が形成される。傾斜部２９１は、絶縁層２５の段差にも影響されるが、本実施形態では絶縁層２５の膜厚を隔壁２６の膜厚よりも薄い構成としているため、傾斜部２９１の形状は主に隔壁２６の段差にならう。本実施形態では、前述のように、画素１００内において、絶縁層２５の開口部２５１の端部２５２が、保護層２９の傾斜部２９１の内側端部２９２よりも内側となり、発光領域３１は保護層２９の傾斜部２９１の内側端部２９２よりも内側に位置する。
【００３２】
次に、保護層２９の上に、発光領域３１に対応する領域にレンズ３０が保護層２９と直接接して形成される。先ず、熱硬化性樹脂等の樹脂材料を、ディスペンス法等を用いて塗布する。次に、発光領域３１のピッチと同じピッチで凹状に窪みが形成された成形型（不図示）を、窪みの中心と、レンズ３０を形成する発光領域３１の中心がほぼ一致するようにアライメントして、レンズ材料樹脂材料の表面に押圧する。次に、樹脂材料を加熱して硬化する。硬化温度は、有機化合物層２７に用いる一般的な有機化合物の耐熱温度が１００℃程度であるため、８０℃程度にするのが好ましい。そして、成形型を硬化した樹脂材料から剥離する。このようにしてレンズ３０が形成される。レンズ３０の高さは、吸収による光量減衰防止のために１００μｍ以下とするのが望ましい。尚、互いに隣接するレンズ３０の間に、樹脂材料が埋まっていてもよい。成形型は、一般的な金属で形成することができるが、樹脂材料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、成形型の樹脂材料に対する剥離性を高めるために、成形型の表面にフッ素樹脂などの膜を形成してもよい。
【００３３】
レンズ３０は、半球型でも良いし、蒲鉾型の半円筒型であってもよい。蒲鉾型の半円筒型である場合には、表示領域１０面内の何れか一方向において特に集光機能を有する。尚、半円筒型の長さ方向の端部は半球型でも良いし、端面が基板に垂直に形成されていても良い。また、レンズ３０が蒲鉾型の半円筒型である場合には、表示領域１０面内の何れか一方向に、複数の画素にわたってライン状にレンズ３０が配置された構成としてもよい。このようにすることで、レンズ３０をライン状に配した長手方向について発光領域３１を大きくとることができ、開口率を向上することができる。
【００３４】
尚、レンズ３０は、下記（ｉ）乃至（ｖ）のいずれかの方法によっても作製可能である。
（ｉ）フォトリソグラフィー法等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。
（ｉｉ）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。
（ｉｉｉ）レジストを面内方向に分布を持った光で露光現像してレンズ状に形成し、その下に均一の厚さに形成された無機或いは有機材料の層を、レンズ状のレジストと共にエッチングして、無機或いは有機材料の層をレンズ状に形成する方法。
（ｉｖ）イオンビーム或いは電子ビーム、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。
（ｖ）有機ＥＬ素子が形成された基板とは別に、レンズが予め形成された樹脂シート或いはガラス板や樹脂の板を用意し、これらをアライメントした後に貼り合せることによってレンズを形成する方法。
【００３５】
［比較形態１］
比較のため、図４に従来の表示装置の一例の一画素分の断面構造を示す。本比較形態１の表示装置は、絶縁層２５がないことを除いて、先に説明した図２の実施形態１の表示装置と同様の構成である。尚、図４の表示装置において、図２に示した表示装置に含まれている部材と同様の部材については、同じ符号を付している。
【００３６】
本比較形態１の表示装置は、第１電極２４までの構成は実施形態１と同様である。そして第１電極２４の上に、画素１００を区画する隔壁２６が形成されている。隔壁２６には、第１電極２４上部に開口部２６１が形成されている。この絶縁層２６の開口部２６１によって、発光領域３１が規定される。また隔壁２６は、第１電極２４の端部２４１と、コンタクト部２３を被覆するように形成される。
【００３７】
隔壁２６以降の構成は、実施形態１と同様である。また、各部材の製造方法も実施形態１と同様である。
【００３８】
比較形態１の表示装置は、有機ＥＬ素子の発光領域３１が隔壁２６の開口部２６１で規定され、保護層２９の傾斜部２９１の直下の領域Ａからも発光が起こる。また、保護層２９とレンズ３０とは直接接している。領域Ａからの発光光は、レンズ３０の屈折率が保護層２９の屈折率よりも低い場合、保護層２９の傾斜部２９１により、正面方向から画素１００の外側の方向に屈折し、視野側へ取り出されない成分が多い。実施形態１や比較形態１のように、保護層２９を窒化シリコン等の無機材料からなる無機膜で構成すると屈折率は２．０程度、レンズ３０を熱硬化性樹脂等の樹脂材料で構成すると屈折率１．７程度、レンズ３０を酸化シリコン等の無機材料からなる無機膜で構成すると屈折率１．５程度となるため、このような屈折率関係となる。
【００３９】
これに対し、実施形態１の表示装置は、絶縁層２５の開口部２５１の端部２５２が、保護層２９の傾斜部２９１の内側端部２９２よりも内側にあるため有機ＥＬ素子の発光領域３１が保護層２９の傾斜部２９１の内側端部２９２よりも内側に位置する。本構成により、保護層２９の傾斜部２９１の直下の領域Ａを非発光にできるため、比較形態１に対して光取り出し効率を向上することができる。
【００４０】
［実施形態１の変形形態］
図３に、実施形態１の変形形態である構成を模式的に示す断面図を示す。本変形形態の表示装置は、保護層２９とレンズ３０との間に距離調節層３２を設けていることを除いて、実施形態１の表示装置と同様の構成である。以下、違いのある点を中心に本変形形態の表示装置の構成を説明する。尚、図３の表示装置において、図２に示した表示装置に含まれている部材と同様の部材については、同じ符号を付している。
【００４１】
本変形形態の表示装置は、保護層２９までの構成は、実施形態１と同様である。そして、保護層２９の上には、平坦化と、レンズ３０と発光層との距離を調節するための機能を有する距離調節層３２が、保護層２９と直接接して、表示領域１０全域に渡って形成される。該距離調節層３２の上には、発光領域３１に対応する領域上に、レンズ３０が距離調節層３２と直接接して形成される。
【００４２】
距離調節層３２には、紫外線硬化性樹脂等を用いることができ、表示領域１０全域にスピンコート法等を用いて塗布し、その後硬化させることで形成される。膜厚は１１０ｎｍ乃至１００μｍが望ましい。距離調節層３２以外の各部材の製造方法は、実施形態１と同様である。
【００４３】
本変形形態の表示装置は、実施形態１と同様に、絶縁層２５の開口部２５１の端部２５２が、保護層２９の傾斜部２９１の内側端部２９２よりも内側にあるため有機ＥＬ素子の発光領域３１が保護層２９の傾斜部２９１の内側端部２９２よりも内側に位置する。また、保護層２９と距離調節層３２とは直接接している。
【００４４】
保護層２９を窒化シリコン等の無機材料からなる無機膜で構成すると屈折率は２．０程度、距離調節層３２を紫外線硬化性樹脂等の樹脂材料で構成すると屈折率１．７程度となるため、距離調節層３２の屈折率が保護層２９の屈折率よりも低くなる。
【００４５】
このような場合でも、本変形較形態の構成では、実施形態１と同様に、保護層２９の傾斜部２９１の直下の領域Ａを非発光にできるため、比較形態１に対して光取り出し効率を向上することができる。また、距離調節層３２により、発光層とレンズ３０との距離を調節することができ、実施形態１に対してさらに光取り出し効率を向上することができる。
【００４６】
［実施形態２］
図５に、本発明の第２の実施形態の構成を模式的に示す断面図を示す。本実施形態の表示装置は、実施形態１に対し、絶縁層２５がないことと、第２電極２８の構成を除いて、実施形態１と同様の構成である。以下、違いのある点を中心に本実施形態の表示装置の構成を説明する。尚、図５の表示装置において、図２に示した実施形態１の表示装置に含まれている部材と同様の部材については、同じ符号を付している。
【００４７】
本実施形態の表示装置は、第１電極２４までの構成は、平坦化層２２に画素毎に第２電極コンタクト部（不図示）が形成されていることを除いて、実施形態１と同様である。そして、第１電極２４の上に、画素１００を区画する隔壁２６が形成されている。隔壁２６には、第１電極２４上部に開口部２６１が形成されている。また隔壁２６は、第１電極２４の端部２４１と、コンタクト部２３を被覆するように形成される。
【００４８】
第１電極２４の上には、実施形態１と同様に、少なくとも発光層を有する有機化合物層２７が形成される。
【００４９】
有機化合物層２７の上に、画素１００毎に、隔壁２６の開口部２６１内の領域でこの開口部２６１よりも狭い領域に、第２電極２８が形成されている。本実施形態では、第２電極２８が画素毎に分割して配置され、該第２電極２８によって、発光領域３１が規定される。
【００５０】
本実施形態では更に、画素１００内において、第２電極２８の端部２８１が、保護層２９の傾斜部２９１の内側端部２９２よりも内側となるよう形成される。
【００５１】
第２電極２８は、画素１００毎に駆動回路２１と接続されており、平坦化層２２と有機化合物層２７には、この接続のための第２電極コンタクト部（不図示）が形成されている。
【００５２】
第２電極２８以降の構成は、実施形態１と同様である。また、各部材の製造方法は、第２電極２８及び、第２電極２８と駆動回路２１を接続するための第２電極コンタクト部（不図示）を形成する工程を除いて、実施形態１と同様である。
【００５３】
第２電極２８は、第２電極２８の成膜領域に対応した領域に開口部を設けたシャドーマスクを用いて、マスク蒸着法等で形成する。
【００５４】
また、第２電極２８と駆動回路２１を接続するための第２電極コンタクト部（不図示）は、以下のように平坦化層２２と有機化合物層２７に形成する。
【００５５】
平坦化層２２での第２電極コンタクト部（不図示）は、コンタクト部２３と同様に形成すればよい。有機化合物層２７での第２電極コンタクト部（不図示）は、有機化合物層２７の形成時にシャドーマスクを用いて、この第２電極コンタクト部に対応する領域に有機化合物層が形成されないようにする。或いは、有機化合物層２７を形成後、第２電極２８を形成する前に、レーザー等を用いて第２電極コンタクト部に対応する領域の有機化合物層２７を除去してもよい。
【００５６】
本実施形態の表示装置は、第２電極２８の端部２８１が、保護層２９の傾斜部２９１の内側端部２９２よりも内側にあることにより、有機ＥＬ素子の発光領域３１を保護層２９の傾斜部２９１の内側端部２９２よりも内側の領域としている。本構成により、保護層２９の傾斜部２９１の直下の領域Ａを非発光にできるため、比較形態１に対して光取り出し効率を向上することができる。
【００５７】
尚、本実施形態の表示装置について、実施形態１の変形形態と同様に保護層２９とレンズ３０との間に距離調節層３２を設けてもよい。この構成により、実施形態１の変形形態と同様の作用効果を奏する。
【実施例】
【００５８】
［実施例１］
以下、実施形態１の表示装置の具体的な実施例を述べる。尚、本実施例に用いた材料や素子構成は、本発明を限定するものではない。
【００５９】
本実施例では、図１のＸ方向の画素１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの３画素分の画素ピッチを９４．５μｍとし、画素１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂ間の画素ピッチをそれぞれ３１．５μｍとした。また、各画素のＹ方向の画素ピッチを９４．５μｍとして、表示装置を作製した。
【００６０】
先ず、基板２０上に公知の材料、公知のプロセスを用いて駆動回路２１を形成した。次に、駆動回路２１上にポリイミド樹脂を塗布し、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングしてコンタクト部２３を有した膜厚２μｍの平坦化層２２を形成した。
【００６１】
次に、平坦化層２２上に、スパッタリング法を用いてＡｇを１５０ｎｍ、酸化インジウム亜鉛を１０ｎｍの厚さでそれぞれ成膜し、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングして第１電極２４を形成した。
【００６２】
次に、第１電極２４上に、第１電極２４の端部２４１を被覆し、第１電極２４上部に開口部２５１を設けるように、絶縁層２５を形成した。絶縁層２５は、ＳｉＮを用いて膜厚２５０ｎｍで形成した。また、開口部２５１は、直径１１μｍの略円形状で形成した。
【００６３】
次に、絶縁層２５上に、コンタクト部２３を覆い、第１電極２４上部及び絶縁層２５上部に開口部２６１を設けるように、隔壁２６を形成した。隔壁２６は、ポリイミド樹脂を塗布し、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングし、膜厚は１．５μｍであった。また、開口部２６１は、直径１８μｍの略円形状で形成した。
【００６４】
次に、第１電極２４の上部に有機化合物層２７を、公知の材料を用いてマスク蒸着法で形成した。
【００６５】
次に、有機化合物層２７の上に、スパッタリング法を用いて表示領域１０全域に渡ってＡｇを１２ｎｍの厚さで成膜し、第２電極２８を形成した。
【００６６】
次に、第２電極２８の上に、表示領域１０全域に渡って保護層２９を形成した。保護層２９は、ＳｉＮを用いて、ＳｉＨ4ガス、Ｎ2ガス、Ｈ2ガスを用いたプラズマＣＶＤ法にて、膜厚６μｍで形成した。保護層２９の屈折率は２．０であった。保護層２９は、隔壁２６の段差をならった形状で形成され、傾斜部２９１が形成された。画素１００内において、保護層２９の傾斜部２９１の内側端部２９２よりも内側の領域は、直径約１４μｍの略円形状となった。
【００６７】
次に、保護層２９の上に、発光領域３１に対応する領域にレンズ３０を保護層２９と直接接して形成した。先ず、露点温度６０℃の窒素雰囲気下で、熱硬化性のエポキシ樹脂をディスペンス法を用いて塗布した。そして、発光領域３１のピッチと同じピッチで凹状に窪みが形成された成形型（不図示）を、窪みの中心とレンズ３０を形成する発光領域３１の中心がほぼ一致するようにアライメントして、エポキシ樹脂の表面に押圧した。成形型は、窪みの表面に離形剤としてテフロン（登録商標）系の樹脂をコートしたものを用いた。そして、成形型をエポキシ樹脂に押圧した状態で、真空環境下、１００℃で１５分間加熱し、エポキシ樹脂を硬化させた。そして、成形型を硬化したエポキシ樹脂から剥離して、レンズ３０を形成した。レンズ３０は、屈折率１．７、直径２１μｍ、高さ約６μｍとなった。
【００６８】
［比較例１］
図４に示した比較形態１の表示装置を作製した。本例の表示装置は、絶縁層２５がないことを除いて、実施例１の表示装置と同様の構成であり、第１電極２４までは実施例１と同一の材料、製造方法で製造した。
【００６９】
次いで、第１電極２４の上に、第１電極２４の端部２４１とコンタクト部２３を覆い、第１電極２４上部に開口部２６１を設けるように、隔壁２６を形成した。隔壁２６の膜厚、開口部２６１の形状は、実施例１と同一とし、実施例１と同一の材料、製造方法で製造した。
【００７０】
隔壁２６以降の構成は、実施例１と同様であり、実施例１と同一の材料、製造方法で製造した。保護層２９の傾斜部２９１の内部端２９２よりも画素内部側の領域は、直径約１４μｍの略円形状であった。
【００７１】
実施例１と比較例１の表示装置に、画素１００に同一の電流量を投入し、視野側に取り出された発光光の輝度を、視野側の正面方向で測定した。その結果、比較例１での輝度に対して、実施例１では、約３倍の輝度が測定された。このように、実施例１では、比較例１に対して光取り出し効率を向上することができた。
【００７２】
［実施例２］
以下、実施形態１の変形形態の表示装置の具体的な実施例を述べる。尚、本実施例に用いた材料や素子構成は、本発明を限定するものではない。
【００７３】
本例の表示装置は、保護層２９とレンズ３０との間に距離調節層３２を設けていることを除いて、実施例１の表示装置と同様の構成であり、距離調節層３２以外は、実施例１と同一の材料、製造方法で製造した。
【００７４】
保護層２９までを形成した後、粘度２００ｍＰａ・ｓ、屈折率１．７の紫外線硬化性樹脂を、スピンコート法を用いて塗布した。その後紫外線硬化性樹脂を露光し、硬化させた。このようにして、距離調節層３２を、保護層２９と直接接して、表示領域１０全域に渡って形成した。距離調節層３２の膜厚は５μｍとなった。そして、距離調節層３２の上に、発光領域３１に対応する領域上に、レンズ３０を距離調節層３２と直接接して形成した。
【００７５】
実施例２、比較例１及び実施例１の表示装置に、画素１００に同一の電流量を投入し、視野側に取り出された発光光の輝度を、視野側の正面方向で測定した。その結果、比較例１での輝度に対して、実施例２では、約５．５倍の輝度が測定された。また、実施例１での輝度に対して、実施例２では、約１．８倍の輝度が測定された。このように、実施例２では、比較例１及び実施例１に対して光取り出し効率を向上することができた。
【符号の説明】
【００７６】
２４：第１電極、２５：絶縁層、２６：隔壁、２７：有機化合物層、２８：第２電極、２９：保護層、３０：レンズ、３１：発光領域、３２：距離調節層、１００，１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂ：画素、２５１：絶縁層の開口部、２６１：隔壁の開口部、２８１：第２電極の端部、２９１：保護層の傾斜部、２９２：保護層の傾斜部の内側端部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子を備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子を備えた表示装置は、一般的に、基板上の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等の駆動回路と、これを覆う樹脂からなる平坦化層とを有する。そしてその上に、下部電極、発光層を含む有機化合物層、上部電極が積層された有機ＥＬ素子を有する画素が複数形成されて構成される。複数の有機ＥＬ素子は、樹脂等からなる隔壁によって区画されている。それぞれの画素において、有機ＥＬ素子はこれを駆動する駆動用ＴＦＴと、有機ＥＬ素子に電源供給する電源線とに直列に接続されている。また、有機ＥＬ素子を水分や酸素から保護するために、有機ＥＬ素子上に保護層が形成される。電源線から供給された電流に応じて有機ＥＬ素子が発光して出射され、表示装置外へ出射される。
【０００３】
このような表示装置の課題として、光取り出し効率が悪いことが知られている。これは、有機ＥＬ素子では発光層から光が様々な角度で出射するため、保護層と外部空間との境界面で全反射成分が多く発生し、発光光が視野側に取り出されないためである。この課題に対し、特許文献１では、有機ＥＬ素子の光取り出し面側にレンズアレイを配置して光取り出し効率を向上させる構成が開示されている。具体的には、酸化窒化シリコン（ＳｉＮxＯy）からなる保護層上に、保護層と直接接して樹脂からなるレンズを配置する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３９５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１で開示された構成には、以下のような課題がある。有機ＥＬ素子上の保護層は、有機ＥＬ素子を区画する隔壁の段差にならった形状で形成されるため、有機ＥＬ素子の発光領域上においては、傾斜部を有する凹形状で形成される。樹脂からなるレンズの屈折率は、酸化窒化シリコン（ＳｉＮxＯy）からなる保護層の屈折率よりも小さいため、保護層とレンズとが直接接した構造において、発光領域上の保護層の傾斜部で、発光光は正面方向から画素の外側の方向に屈折する。このため、レンズに入射して視野側へ取り出される光が低減し、光取り出し効率の向上効果が低減するという課題があった。
【０００６】
本発明の課題は、上記の課題を解決し、有機ＥＬ素子の光取り出し面側に保護層とレンズとを配置した表示装置において、光取り出し効率を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１は、複数の発光色が異なる画素を有し、画素毎に有機ＥＬ素子を備えた表示装置であって、
前記有機ＥＬ素子が、第１電極と、前記第１電極上に開口部を有する隔壁と、少なくとも前記第１電極を覆って配置される、少なくとも発光層を有する有機化合物層と、第２電極とを、この順序で積層してなり、
前記第２電極の上にさらに、複数の画素にわたって配置される保護層と、保護層の上に保護層と直接接して配置される、保護層よりも低い屈折率を有するレンズとを有し、
各画素内において、前記有機化合物層の、積層方向において第１電極と第２電極とに直接接して挟まれる発光領域が、前記保護層の傾斜部の内側端部よりも内側の領域であることを特徴とする。
【０００８】
本発明の第２は、複数の発光色が異なる画素を有し、画素毎に有機ＥＬ素子を備えた表示装置であって、
前記有機ＥＬ素子が、第１電極と、前記第１電極上に開口部を有する隔壁と、少なくとも前記第１電極を覆って配置される、少なくとも発光層を有する有機化合物層と、第２電極とを、この順序で積層してなり、
前記第２電極の上にさらに、複数の画素にわたって配置される保護層と、保護層の上に保護層と直接接して配置される、保護層よりも低い屈折率を有する距離調節層と、距離調節層の上に距離調節層と直接接して配置されるレンズとを有し、
各画素内において、前記有機化合物層の、積層方向において第１電極と第２電極とに直接接して挟まれる発光領域が、前記保護層の傾斜部の内側端部よりも内側の領域であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明においては、有機ＥＬ素子の光取り出し面側に保護層とレンズとを配置した表示装置において、保護層の傾斜部による取り出し光の低減が抑制され、光取り出し効率が向上した表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の表示装置の一実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明の表示装置の一実施形態の１画素の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の表示装置の他の実施形態の１画素の構成を模式的に示す断面図である。
【図４】従来の表示装置の一例の１画素の構成を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の表示装置の他の実施形態の１画素の構成を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の表示装置は、複数の発光色が異なる画素を有し、前記画素毎に有機ＥＬ素子を備えている。有機ＥＬ素子は、第１電極及び第２電極の間に、発光層を含む有機化合物層を挟持してなり、有機化合物層の、積層方向において第１電極及び第２電極に直接接して挟まれる領域を発光領域とする。本発明においては、第１電極と有機化合物層との間に、第１電極上に開口部を有する隔壁を有し、該隔壁によって有機ＥＬ素子が区画されている。即ち、本発明に係る有機ＥＬ素子は、第１電極、隔壁、有機化合物層、第２電極の順序で積層されている。また、本発明においては、有機ＥＬ素子の上に保護層とレンズとを備えているが、隔壁によって生じた保護層の傾斜部の内側端部よりも内側に上記発光領域が形成されていることに特徴を有する。以下、本発明を実施形態を挙げて詳細に説明する。尚、説明の中で参照する図面は、各部材を認識可能な大きさとしたため、図面の縮尺は実際とは異なる。
【００１２】
［実施形態１］
図１は本発明の表示装置の好ましい一実施形態の概略斜視図である。本発明の表示装置は、複数の画素１００が配列される表示領域１０とその外側にある外部領域１１を有している。表示装置は、通常、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三つの異なる色相の画素１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂを有する。それらが、図１に示すように、表示領域１０内に平面的に配置されている。
【００１３】
図２は、本発明の表示装置の一実施形態の１画素分の断面構造を模式的に表わす図である。通常、表示装置は、基板２０と、基板２０の上に形成された駆動回路２１とを有している。駆動回路２１は、少なくとも駆動用ＴＦＴ（不図示）と配線（不図示）を含んでいる。駆動回路２１の上には、駆動回路２１の上部を平坦化するための平坦化層２２が形成されている。
【００１４】
平坦化層２２の上には第１電極２４が形成され、該第１電極２４は、コンタクト部２３を介して駆動回路２１の一部と電気的に接続されている。
【００１５】
第１電極上に、絶縁層２５が形成されている。絶縁層２５は、第１電極２４の周縁部を覆い、該第１電極２４の上部に開口部２５１が形成されている。本実施形態では、この絶縁層２５の開口部２５１によって、発光領域３１が規定される。
【００１６】
第１電極２４の端部２４１は、絶縁層２５又は後述する隔壁２６によって被覆されている。この構成により、第１電極２４と表示領域１０全域に形成される第２電極２８との短絡が防止される。
【００１７】
図２の構成では、画素１００内において、絶縁層２５の外側端部２５３が第１電極２４の端部２４１よりも外側であることにより、絶縁層２５によって第１電極２４の端部２４１を被覆する構成を示している。しかしながら、本発明はこれに限定されず、絶縁層２５の外側端部２５３が第１電極２４の端部２４１よりも内側にあり、後述する隔壁２６が第１電極２４の端部を被覆する構成としてもよい。
【００１８】
絶縁層２５の上層側に、画素１００を区画するための隔壁２６が形成されている。隔壁２６には、第１電極２４上部及び絶縁層２５の上部に開口部２６１が形成されている。隔壁２６の開口部２６１は、絶縁層２５の開口部２５１よりも広く形成される。また、隔壁２６は、コンタクト部２３を被覆するように形成される。図２では隔壁２６は、絶縁層２５の上層側であり、絶縁層２５と接して配置される構成を示しているが、コンタクト部２３を被覆していれば絶縁層２５と離間して配置されていてもよい。
【００１９】
第１電極２４の上には少なくとも発光層を有する有機化合物層２７が形成され、有機化合物層２７の上に表示領域１０全域に渡って第２電極２８が形成されている。第２電極２８は外部領域１１まで引き出され、第２電極コンタクト部（不図示）を介して駆動回路２１の一部と電気的に接続されている。
【００２０】
第２電極２８の上には、有機ＥＬ素子を水分や酸素から保護するための保護層２９が形成され、該保護層２９の上には、発光領域３１に対応する領域上に、レンズ３０が保護層２９と直接接して形成されている。レンズ３０が保護層２９と直接接していることで、発光層からレンズ３０までの距離を短くすることができるため、視野角を広くすることができる。
【００２１】
以下に、本実施形態の表示装置の製造方法を説明する。先ず、基板２０上に駆動回路２１が形成される。駆動回路２１は、Ａｌなどの金属配線、ポリシリコン或いはアモルファスシリコンなどを用いたＴＦＴ等で構成されている。ＴＦＴ等は、公知のプロセスを用いて形成することができる。
【００２２】
次に、駆動回路２１上に平坦化層２２が形成される。平坦化層２２は、ＳｉＮ、ＳｉＯなどの無機膜、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などの樹脂膜を材料として用いることができ、スパッタ法、ＣＶＤ法、スピンコート法などで形成される。そしてフォトリソグラフィー法等を用いてパターニングされる。このパターニングにより、平坦化層２２にコンタクト部２３が形成される。特に、トップエミッション型で且つ、アクティブマトリクス型の有機ＥＬ素子を用いる場合には、平坦化層２２は樹脂膜を用いることが望ましく、その膜厚は１μｍ以上とすることが望ましい。
【００２３】
次に、平坦化層２２上に第１電極２４が形成される。第１電極２４は、Ｃｒ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ等の金属或いはそれらの合金からなる金属膜をスパッタリング法などで成膜し、フォトリソグラフィー法などでパターニングすることで形成される。金属膜の膜厚は、その表面での反射率が、可視光領域（波長４００ｎｍ乃至７８０ｎｍ）において４０％以上となるように、５０ｎｍ以上であることが望ましい。また、第１電極２４は、上記の金属膜の上に、酸化インジウム錫や酸化インジウム亜鉛等の透明酸化物導電膜を積層する構成であってもよい。尚、透明とは、可視光領域において、光透過率が４０％以上であることをいう。第１電極２４は、コンタクト部２３を介して駆動回路２１の一部と電気的に接続される。
【００２４】
次に、第１電極２４上に、第１電極２４上部に開口部を有するように絶縁層２５が形成される。本実施形態では、絶縁層２５は、開口部２５１の端部２５２が、後述する保護層２９の傾斜部２９１の内側端部２９２よりも内側となるように、つまり、傾斜部２９１の内側端部２９２で囲まれた領域内に、絶縁層２５の開口部２５１が形成される。
【００２５】
また本実施形態では、絶縁層２５の膜厚は、隔壁２６の膜厚よりも薄い構成である。特に３００ｎｍ程度以下が望ましい。また、絶縁層２５によって第１電極２４の端部２４１を被覆する構成の場合は、第１電極２４のカバレッジを確保するために、１５０ｎｍ程度以上が好ましいが、カバレッジを確保できる膜厚であればよい。
【００２６】
絶縁層２５は、ＳｉＮ、ＳｉＯなどの無機膜を用いるのが望ましいが、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂膜を用いてもよい。これらの材料を用いてスパッタ法、ＣＶＤ法、スピンコート法などで形成され、フォトリソグラフィー法等を用いてパターニングされる。
【００２７】
次に、絶縁層２５の上層側に、絶縁層２５の開口部２５１に露出した第１電極２４上に開口部２６１を有し、またコンタクト部２３を被覆するように、画素を区画する隔壁２６が形成される。隔壁２６は、上述した平坦化層２２と同様の材料、製法を用いることができ、樹脂膜を用いることが望ましく、その膜厚は０．５μｍ以上が望ましい。このようにすることで、後述する有機化合物層２７をマスク蒸着法で形成する場合に、シャドーマスクと第１電極２４上の有機化合物層２７とが接触するのを防止することができる。
【００２８】
次に、隔壁２６の上層側に、少なくとも絶縁層２５の開口部２５１に露出した第１電極２４を覆うように、少なくとも発光層を含む有機化合物層２７を形成する。有機化合物層２７は、公知の材料を用いてマスク蒸着法、インクジェット法などで形成することができる。有機化合物層２７は、発光層の他に、必要に応じて正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、その他の有機機能層を含んでいてもよい。尚、有機化合物層２７は隣の画素同士が異なる発光色の場合には、少なくとも発光層は連続しないように形成する必要がある。例えば、発光層の成膜をマスク蒸着法で行う場合には、発光層の成膜領域を、画素１００に対応した領域に開口部を設けたシャドーマスクを用いて規定することができる。一色目の発光層の成膜後、二色目の発光層を成膜する際、二色目の画素に対応した領域に開口部を設け、一色目の画素に対応した領域には開口部を設けないシャドーマスクを用いる。この時、前述のように隔壁２６があるため、一色目の画素に対応した領域で、シャドーマスクと第１電極２４上の有機化合物層とが接触するのを防止することができる。
【００２９】
次に、有機化合物層２７の上に、表示領域１０全域に渡って第２電極２８が形成される。第２電極２８は、酸化インジウム錫や酸化インジウム亜鉛等の透明酸化物導電膜、或いはＡｌ、Ａｇなどの金属或いは合金からなる金属材料を膜厚５ｎｍ以上２０ｎｍ以下で形成される金属膜を用いることができる。第２電極２８は、スパッタ法、真空蒸着法などで形成される。そして、第２電極２８は、表示領域１０の外に引き出され、外部領域１１で第２電極コンタクト部（不図示）を介して駆動回路２１の一部と電気的に接続されるように形成される。
【００３０】
次に、第２電極２８の上に、有機ＥＬ素子を水分や酸素から保護するための保護層２９が形成される。保護層２９は、例えばＳｉＮ、ＳｉＯ2等の無機材料からなる無機膜を、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法等の手法により形成するのが防湿性の面から好ましいが、耐水性、耐熱性に優れた材料であればよく、材料はこれに限定されるものではない。保護層２９の膜厚は１μｍ以上が望ましい。
【００３１】
保護層２９は、画素１００を区画する隔壁２６の段差にならった形状で形成されるため、傾斜部２９１が形成される。傾斜部２９１は、絶縁層２５の段差にも影響されるが、本実施形態では絶縁層２５の膜厚を隔壁２６の膜厚よりも薄い構成としているため、傾斜部２９１の形状は主に隔壁２６の段差にならう。本実施形態では、前述のように、画素１００内において、絶縁層２５の開口部２５１の端部２５２が、保護層２９の傾斜部２９１の内側端部２９２よりも内側となり、発光領域３１は保護層２９の傾斜部２９１の内側端部２９２よりも内側に位置する。
【００３２】
次に、保護層２９の上に、発光領域３１に対応する領域にレンズ３０が保護層２９と直接接して形成される。先ず、熱硬化性樹脂等の樹脂材料を、ディスペンス法等を用いて塗布する。次に、発光領域３１のピッチと同じピッチで凹状に窪みが形成された成形型（不図示）を、窪みの中心と、レンズ３０を形成する発光領域３１の中心がほぼ一致するようにアライメントして、レンズ材料樹脂材料の表面に押圧する。次に、樹脂材料を加熱して硬化する。硬化温度は、有機化合物層２７に用いる一般的な有機化合物の耐熱温度が１００℃程度であるため、８０℃程度にするのが好ましい。そして、成形型を硬化した樹脂材料から剥離する。このようにしてレンズ３０が形成される。レンズ３０の高さは、吸収による光量減衰防止のために１００μｍ以下とするのが望ましい。尚、互いに隣接するレンズ３０の間に、樹脂材料が埋まっていてもよい。成形型は、一般的な金属で形成することができるが、樹脂材料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、成形型の樹脂材料に対する剥離性を高めるために、成形型の表面にフッ素樹脂などの膜を形成してもよい。
【００３３】
レンズ３０は、半球型でも良いし、蒲鉾型の半円筒型であってもよい。蒲鉾型の半円筒型である場合には、表示領域１０面内の何れか一方向において特に集光機能を有する。尚、半円筒型の長さ方向の端部は半球型でも良いし、端面が基板に垂直に形成されていても良い。また、レンズ３０が蒲鉾型の半円筒型である場合には、表示領域１０面内の何れか一方向に、複数の画素にわたってライン状にレンズ３０が配置された構成としてもよい。このようにすることで、レンズ３０をライン状に配した長手方向について発光領域３１を大きくとることができ、開口率を向上することができる。
【００３４】
尚、レンズ３０は、下記（ｉ）乃至（ｖ）のいずれかの方法によっても作製可能である。
（ｉ）フォトリソグラフィー法等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。
（ｉｉ）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。
（ｉｉｉ）レジストを面内方向に分布を持った光で露光現像してレンズ状に形成し、その下に均一の厚さに形成された無機或いは有機材料の層を、レンズ状のレジストと共にエッチングして、無機或いは有機材料の層をレンズ状に形成する方法。
（ｉｖ）イオンビーム或いは電子ビーム、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。
（ｖ）有機ＥＬ素子が形成された基板とは別に、レンズが予め形成された樹脂シート或いはガラス板や樹脂の板を用意し、これらをアライメントした後に貼り合せることによってレンズを形成する方法。
【００３５】
［比較形態１］
比較のため、図４に従来の表示装置の一例の一画素分の断面構造を示す。本比較形態１の表示装置は、絶縁層２５がないことを除いて、先に説明した図２の実施形態１の表示装置と同様の構成である。尚、図４の表示装置において、図２に示した表示装置に含まれている部材と同様の部材については、同じ符号を付している。
【００３６】
本比較形態１の表示装置は、第１電極２４までの構成は実施形態１と同様である。そして第１電極２４の上に、画素１００を区画する隔壁２６が形成されている。隔壁２６には、第１電極２４上部に開口部２６１が形成されている。この絶縁層２６の開口部２６１によって、発光領域３１が規定される。また隔壁２６は、第１電極２４の端部２４１と、コンタクト部２３を被覆するように形成される。
【００３７】
隔壁２６以降の構成は、実施形態１と同様である。また、各部材の製造方法も実施形態１と同様である。
【００３８】
比較形態１の表示装置は、有機ＥＬ素子の発光領域３１が隔壁２６の開口部２６１で規定され、保護層２９の傾斜部２９１の直下の領域Ａからも発光が起こる。また、保護層２９とレンズ３０とは直接接している。領域Ａからの発光光は、レンズ３０の屈折率が保護層２９の屈折率よりも低い場合、保護層２９の傾斜部２９１により、正面方向から画素１００の外側の方向に屈折し、視野側へ取り出されない成分が多い。実施形態１や比較形態１のように、保護層２９を窒化シリコン等の無機材料からなる無機膜で構成すると屈折率は２．０程度、レンズ３０を熱硬化性樹脂等の樹脂材料で構成すると屈折率１．７程度、レンズ３０を酸化シリコン等の無機材料からなる無機膜で構成すると屈折率１．５程度となるため、このような屈折率関係となる。
【００３９】
これに対し、実施形態１の表示装置は、絶縁層２５の開口部２５１の端部２５２が、保護層２９の傾斜部２９１の内側端部２９２よりも内側にあるため有機ＥＬ素子の発光領域３１が保護層２９の傾斜部２９１の内側端部２９２よりも内側に位置する。本構成により、保護層２９の傾斜部２９１の直下の領域Ａを非発光にできるため、比較形態１に対して光取り出し効率を向上することができる。
【００４０】
［実施形態１の変形形態］
図３に、実施形態１の変形形態である構成を模式的に示す断面図を示す。本変形形態の表示装置は、保護層２９とレンズ３０との間に距離調節層３２を設けていることを除いて、実施形態１の表示装置と同様の構成である。以下、違いのある点を中心に本変形形態の表示装置の構成を説明する。尚、図３の表示装置において、図２に示した表示装置に含まれている部材と同様の部材については、同じ符号を付している。
【００４１】
本変形形態の表示装置は、保護層２９までの構成は、実施形態１と同様である。そして、保護層２９の上には、平坦化と、レンズ３０と発光層との距離を調節するための機能を有する距離調節層３２が、保護層２９と直接接して、表示領域１０全域に渡って形成される。該距離調節層３２の上には、発光領域３１に対応する領域上に、レンズ３０が距離調節層３２と直接接して形成される。
【００４２】
距離調節層３２には、紫外線硬化性樹脂等を用いることができ、表示領域１０全域にスピンコート法等を用いて塗布し、その後硬化させることで形成される。膜厚は１１０ｎｍ乃至１００μｍが望ましい。距離調節層３２以外の各部材の製造方法は、実施形態１と同様である。
【００４３】
本変形形態の表示装置は、実施形態１と同様に、絶縁層２５の開口部２５１の端部２５２が、保護層２９の傾斜部２９１の内側端部２９２よりも内側にあるため有機ＥＬ素子の発光領域３１が保護層２９の傾斜部２９１の内側端部２９２よりも内側に位置する。また、保護層２９と距離調節層３２とは直接接している。
【００４４】
保護層２９を窒化シリコン等の無機材料からなる無機膜で構成すると屈折率は２．０程度、距離調節層３２を紫外線硬化性樹脂等の樹脂材料で構成すると屈折率１．７程度となるため、距離調節層３２の屈折率が保護層２９の屈折率よりも低くなる。
【００４５】
このような場合でも、本変形較形態の構成では、実施形態１と同様に、保護層２９の傾斜部２９１の直下の領域Ａを非発光にできるため、比較形態１に対して光取り出し効率を向上することができる。また、距離調節層３２により、発光層とレンズ３０との距離を調節することができ、実施形態１に対してさらに光取り出し効率を向上することができる。
【００４６】
［実施形態２］
図５に、本発明の第２の実施形態の構成を模式的に示す断面図を示す。本実施形態の表示装置は、実施形態１に対し、絶縁層２５がないことと、第２電極２８の構成を除いて、実施形態１と同様の構成である。以下、違いのある点を中心に本実施形態の表示装置の構成を説明する。尚、図５の表示装置において、図２に示した実施形態１の表示装置に含まれている部材と同様の部材については、同じ符号を付している。
【００４７】
本実施形態の表示装置は、第１電極２４までの構成は、平坦化層２２に画素毎に第２電極コンタクト部（不図示）が形成されていることを除いて、実施形態１と同様である。そして、第１電極２４の上に、画素１００を区画する隔壁２６が形成されている。隔壁２６には、第１電極２４上部に開口部２６１が形成されている。また隔壁２６は、第１電極２４の端部２４１と、コンタクト部２３を被覆するように形成される。
【００４８】
第１電極２４の上には、実施形態１と同様に、少なくとも発光層を有する有機化合物層２７が形成される。
【００４９】
有機化合物層２７の上に、画素１００毎に、隔壁２６の開口部２６１内の領域でこの開口部２６１よりも狭い領域に、第２電極２８が形成されている。本実施形態では、第２電極２８が画素毎に分割して配置され、該第２電極２８によって、発光領域３１が規定される。
【００５０】
本実施形態では更に、画素１００内において、第２電極２８の端部２８１が、保護層２９の傾斜部２９１の内側端部２９２よりも内側となるよう形成される。
【００５１】
第２電極２８は、画素１００毎に駆動回路２１と接続されており、平坦化層２２と有機化合物層２７には、この接続のための第２電極コンタクト部（不図示）が形成されている。
【００５２】
第２電極２８以降の構成は、実施形態１と同様である。また、各部材の製造方法は、第２電極２８及び、第２電極２８と駆動回路２１を接続するための第２電極コンタクト部（不図示）を形成する工程を除いて、実施形態１と同様である。
【００５３】
第２電極２８は、第２電極２８の成膜領域に対応した領域に開口部を設けたシャドーマスクを用いて、マスク蒸着法等で形成する。
【００５４】
また、第２電極２８と駆動回路２１を接続するための第２電極コンタクト部（不図示）は、以下のように平坦化層２２と有機化合物層２７に形成する。
【００５５】
平坦化層２２での第２電極コンタクト部（不図示）は、コンタクト部２３と同様に形成すればよい。有機化合物層２７での第２電極コンタクト部（不図示）は、有機化合物層２７の形成時にシャドーマスクを用いて、この第２電極コンタクト部に対応する領域に有機化合物層が形成されないようにする。或いは、有機化合物層２７を形成後、第２電極２８を形成する前に、レーザー等を用いて第２電極コンタクト部に対応する領域の有機化合物層２７を除去してもよい。
【００５６】
本実施形態の表示装置は、第２電極２８の端部２８１が、保護層２９の傾斜部２９１の内側端部２９２よりも内側にあることにより、有機ＥＬ素子の発光領域３１を保護層２９の傾斜部２９１の内側端部２９２よりも内側の領域としている。本構成により、保護層２９の傾斜部２９１の直下の領域Ａを非発光にできるため、比較形態１に対して光取り出し効率を向上することができる。
【００５７】
尚、本実施形態の表示装置について、実施形態１の変形形態と同様に保護層２９とレンズ３０との間に距離調節層３２を設けてもよい。この構成により、実施形態１の変形形態と同様の作用効果を奏する。
【実施例】
【００５８】
［実施例１］
以下、実施形態１の表示装置の具体的な実施例を述べる。尚、本実施例に用いた材料や素子構成は、本発明を限定するものではない。
【００５９】
本実施例では、図１のＸ方向の画素１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの３画素分の画素ピッチを９４．５μｍとし、画素１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂ間の画素ピッチをそれぞれ３１．５μｍとした。また、各画素のＹ方向の画素ピッチを９４．５μｍとして、表示装置を作製した。
【００６０】
先ず、基板２０上に公知の材料、公知のプロセスを用いて駆動回路２１を形成した。次に、駆動回路２１上にポリイミド樹脂を塗布し、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングしてコンタクト部２３を有した膜厚２μｍの平坦化層２２を形成した。
【００６１】
次に、平坦化層２２上に、スパッタリング法を用いてＡｇを１５０ｎｍ、酸化インジウム亜鉛を１０ｎｍの厚さでそれぞれ成膜し、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングして第１電極２４を形成した。
【００６２】
次に、第１電極２４上に、第１電極２４の端部２４１を被覆し、第１電極２４上部に開口部２５１を設けるように、絶縁層２５を形成した。絶縁層２５は、ＳｉＮを用いて膜厚２５０ｎｍで形成した。また、開口部２５１は、直径１１μｍの略円形状で形成した。
【００６３】
次に、絶縁層２５上に、コンタクト部２３を覆い、第１電極２４上部及び絶縁層２５上部に開口部２６１を設けるように、隔壁２６を形成した。隔壁２６は、ポリイミド樹脂を塗布し、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングし、膜厚は１．５μｍであった。また、開口部２６１は、直径１８μｍの略円形状で形成した。
【００６４】
次に、第１電極２４の上部に有機化合物層２７を、公知の材料を用いてマスク蒸着法で形成した。
【００６５】
次に、有機化合物層２７の上に、スパッタリング法を用いて表示領域１０全域に渡ってＡｇを１２ｎｍの厚さで成膜し、第２電極２８を形成した。
【００６６】
次に、第２電極２８の上に、表示領域１０全域に渡って保護層２９を形成した。保護層２９は、ＳｉＮを用いて、ＳｉＨ4ガス、Ｎ2ガス、Ｈ2ガスを用いたプラズマＣＶＤ法にて、膜厚６μｍで形成した。保護層２９の屈折率は２．０であった。保護層２９は、隔壁２６の段差をならった形状で形成され、傾斜部２９１が形成された。画素１００内において、保護層２９の傾斜部２９１の内側端部２９２よりも内側の領域は、直径約１４μｍの略円形状となった。
【００６７】
次に、保護層２９の上に、発光領域３１に対応する領域にレンズ３０を保護層２９と直接接して形成した。先ず、露点温度６０℃の窒素雰囲気下で、熱硬化性のエポキシ樹脂をディスペンス法を用いて塗布した。そして、発光領域３１のピッチと同じピッチで凹状に窪みが形成された成形型（不図示）を、窪みの中心とレンズ３０を形成する発光領域３１の中心がほぼ一致するようにアライメントして、エポキシ樹脂の表面に押圧した。成形型は、窪みの表面に離形剤としてテフロン（登録商標）系の樹脂をコートしたものを用いた。そして、成形型をエポキシ樹脂に押圧した状態で、真空環境下、１００℃で１５分間加熱し、エポキシ樹脂を硬化させた。そして、成形型を硬化したエポキシ樹脂から剥離して、レンズ３０を形成した。レンズ３０は、屈折率１．７、直径２１μｍ、高さ約６μｍとなった。
【００６８】
［比較例１］
図４に示した比較形態１の表示装置を作製した。本例の表示装置は、絶縁層２５がないことを除いて、実施例１の表示装置と同様の構成であり、第１電極２４までは実施例１と同一の材料、製造方法で製造した。
【００６９】
次いで、第１電極２４の上に、第１電極２４の端部２４１とコンタクト部２３を覆い、第１電極２４上部に開口部２６１を設けるように、隔壁２６を形成した。隔壁２６の膜厚、開口部２６１の形状は、実施例１と同一とし、実施例１と同一の材料、製造方法で製造した。
【００７０】
隔壁２６以降の構成は、実施例１と同様であり、実施例１と同一の材料、製造方法で製造した。保護層２９の傾斜部２９１の内部端２９２よりも画素内部側の領域は、直径約１４μｍの略円形状であった。
【００７１】
実施例１と比較例１の表示装置に、画素１００に同一の電流量を投入し、視野側に取り出された発光光の輝度を、視野側の正面方向で測定した。その結果、比較例１での輝度に対して、実施例１では、約３倍の輝度が測定された。このように、実施例１では、比較例１に対して光取り出し効率を向上することができた。
【００７２】
［実施例２］
以下、実施形態１の変形形態の表示装置の具体的な実施例を述べる。尚、本実施例に用いた材料や素子構成は、本発明を限定するものではない。
【００７３】
本例の表示装置は、保護層２９とレンズ３０との間に距離調節層３２を設けていることを除いて、実施例１の表示装置と同様の構成であり、距離調節層３２以外は、実施例１と同一の材料、製造方法で製造した。
【００７４】
保護層２９までを形成した後、粘度２００ｍＰａ・ｓ、屈折率１．７の紫外線硬化性樹脂を、スピンコート法を用いて塗布した。その後紫外線硬化性樹脂を露光し、硬化させた。このようにして、距離調節層３２を、保護層２９と直接接して、表示領域１０全域に渡って形成した。距離調節層３２の膜厚は５μｍとなった。そして、距離調節層３２の上に、発光領域３１に対応する領域上に、レンズ３０を距離調節層３２と直接接して形成した。
【００７５】
実施例２、比較例１及び実施例１の表示装置に、画素１００に同一の電流量を投入し、視野側に取り出された発光光の輝度を、視野側の正面方向で測定した。その結果、比較例１での輝度に対して、実施例２では、約５．５倍の輝度が測定された。また、実施例１での輝度に対して、実施例２では、約１．８倍の輝度が測定された。このように、実施例２では、比較例１及び実施例１に対して光取り出し効率を向上することができた。
【符号の説明】
【００７６】
２４：第１電極、２５：絶縁層、２６：隔壁、２７：有機化合物層、２８：第２電極、２９：保護層、３０：レンズ、３１：発光領域、３２：距離調節層、１００，１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂ：画素、２５１：絶縁層の開口部、２６１：隔壁の開口部、２８１：第２電極の端部、２９１：保護層の傾斜部、２９２：保護層の傾斜部の内側端部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光色が異なる画素を有し、画素毎に有機ＥＬ素子を備えた表示装置であって、
前記有機ＥＬ素子が、第１電極と、前記第１電極上に開口部を有する隔壁と、少なくとも前記第１電極を覆って配置される、少なくとも発光層を有する有機化合物層と、第２電極とを、この順序で積層してなり、
前記第２電極の上にさらに、複数の画素にわたって配置される保護層と、保護層の上に保護層と直接接して配置される、保護層よりも低い屈折率を有するレンズとを有し、
各画素内において、前記有機化合物層の、積層方向において第１電極と第２電極とに直接接して挟まれる発光領域が、前記保護層の傾斜部の内側端部よりも内側の領域であることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
複数の発光色が異なる画素を有し、画素毎に有機ＥＬ素子を備えた表示装置であって、
前記有機ＥＬ素子が、第１電極と、前記第１電極上に開口部を有する隔壁と、少なくとも前記第１電極を覆って配置される、少なくとも発光層を有する有機化合物層と、第２電極とを、この順序で積層してなり、
前記第２電極の上にさらに、複数の画素にわたって配置される保護層と、保護層の上に保護層と直接接して配置される、保護層よりも低い屈折率を有する距離調節層と、距離調節層の上に距離調節層と直接接して配置されるレンズとを有し、
各画素内において、前記有機化合物層の、積層方向において第１電極と第２電極とに直接接して挟まれる発光領域が、前記保護層の傾斜部の内側端部よりも内側の領域であることを特徴とする表示装置。
【請求項３】
前記第１電極と前記隔壁との間に、前記隔壁よりも膜厚の薄い絶縁層を有し、
前記絶縁層が、前記保護層の傾斜部の内側端部よりも内側の領域に開口部を有し、
前記絶縁層の開口部によって前記発光領域が規定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記第２電極が前記画素毎に分割して配置され、
前記第２電極の端部が、前記保護層の傾斜部の内側端部よりも内側にあり、
前記第２電極によって前記発光領域が規定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
【請求項１】
複数の発光色が異なる画素を有し、画素毎に有機ＥＬ素子を備えた表示装置であって、
前記有機ＥＬ素子が、第１電極と、前記第１電極上に開口部を有する隔壁と、少なくとも前記第１電極を覆って配置される、少なくとも発光層を有する有機化合物層と、第２電極とを、この順序で積層してなり、
前記第２電極の上にさらに、複数の画素にわたって配置される保護層と、保護層の上に保護層と直接接して配置される、保護層よりも低い屈折率を有するレンズとを有し、
各画素内において、前記有機化合物層の、積層方向において第１電極と第２電極とに直接接して挟まれる発光領域が、前記保護層の傾斜部の内側端部よりも内側の領域であることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
複数の発光色が異なる画素を有し、画素毎に有機ＥＬ素子を備えた表示装置であって、
前記有機ＥＬ素子が、第１電極と、前記第１電極上に開口部を有する隔壁と、少なくとも前記第１電極を覆って配置される、少なくとも発光層を有する有機化合物層と、第２電極とを、この順序で積層してなり、
前記第２電極の上にさらに、複数の画素にわたって配置される保護層と、保護層の上に保護層と直接接して配置される、保護層よりも低い屈折率を有する距離調節層と、距離調節層の上に距離調節層と直接接して配置されるレンズとを有し、
各画素内において、前記有機化合物層の、積層方向において第１電極と第２電極とに直接接して挟まれる発光領域が、前記保護層の傾斜部の内側端部よりも内側の領域であることを特徴とする表示装置。
【請求項３】
前記第１電極と前記隔壁との間に、前記隔壁よりも膜厚の薄い絶縁層を有し、
前記絶縁層が、前記保護層の傾斜部の内側端部よりも内側の領域に開口部を有し、
前記絶縁層の開口部によって前記発光領域が規定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記第２電極が前記画素毎に分割して配置され、
前記第２電極の端部が、前記保護層の傾斜部の内側端部よりも内側にあり、
前記第２電極によって前記発光領域が規定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−１１４７７３（Ｐ２０１３−１１４７７３Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５７２０９（Ｐ２０１１−２５７２０９）
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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