JP2010085588A - 光学部品の製造方法および光学部品、並びに表示装置の製造方法および表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】残膜の発生を抑えることができ、光取り出し効率の向上を可能とすることができる光学部品、これを備えた発光装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】発光パネル１０の光取り出し側に反射板としての光学部品２０を設ける。光学部品２０の基体２１上に、複数の光学機能素子２２を互いに孤立して形成する。基体２１と複数の光学機能素子２２との間の、光学的に不要な部分である残膜をなくし、この残膜への不要な導光や反射などを抑える。この光学部品２０を備えた発光装置では、残膜への不要な導光や反射による迷光が低減され、光取り出し効率の向上が可能となる。
【選択図】図６
【解決手段】発光パネル１０の光取り出し側に反射板としての光学部品２０を設ける。光学部品２０の基体２１上に、複数の光学機能素子２２を互いに孤立して形成する。基体２１と複数の光学機能素子２２との間の、光学的に不要な部分である残膜をなくし、この残膜への不要な導光や反射などを抑える。この光学部品２０を備えた発光装置では、残膜への不要な導光や反射による迷光が低減され、光取り出し効率の向上が可能となる。
【選択図】図６
Description
本発明は、反射、拡散などの光学機能を有する光学部品の製造方法および光学部品、並びにこの光学部品を備えた表示装置の製造方法および表示装置に関する。
有機発光素子などの自発光素子は、基板に、第１電極，発光層を含む層および第２電極を順に有し、第１電極と第２電極との間に直流電圧を印加すると発光層において正孔−電子再結合が起こり、光を発生するものである。発生した光は、第１電極および基板の側から取り出される場合もあるが、第２電極の側から、つまり開口率を上げるためにＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）や配線を含む回路とは反対側から取り出される場合もある。
自発光素子を用いた表示装置の一例として、有機発光素子を用いた表示装置がある（例えば、特許文献１参照。）。しかし、この従来の表示装置では、発光装置で発生した光が全反射等で装置内から取り出されず、その光利用効率は良いとはいえない。そのため、有機発光素子の直上に、反射板（リフレクター）といわれる光学部品を配設することで光取り出し効率の向上を図ることが提案されている（例えば、特許文献２参照。）この光学部品は、ガラス等の基体に、複数の突起状の光学機能素子を配置したものであり、光学機能素子の側面には反射鏡膜が形成されている。
このような光学部品の製造方法としては、従来より、射出成形法，ホットエンボス法，ナノインプリント法および溶融微細転写法（例えば、特許文献３参照）などが用いられている。
特開２００５−２２７５１９号公報
特開２００７−２４８４８４号公報
特開２００６−８８５１７号公報
しかしながら、これらの従来方法ではいずれも、基体と光学機能素子との間に、成型プロセスに由来する残膜が残ってしまい、光学機能素子の根元が残膜によってつながった状態になってしまっていた。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、残膜の発生を抑えることができる光学部品の製造方法および光学部品、並びに表示装置の製造方法および表示装置を提供することにある。
本発明による光学部品の製造方法は、以下の（Ａ）〜（Ｄ）の工程を含むものである。
（Ａ）複数の貫通孔を有する型を形成する工程
（Ｂ）型と基体とを、型の表面を基体に接触させて重ね合わせ、型の裏面側から未硬化の材料を塗布する工程
（Ｃ）型の裏面にはみ出している未硬化の材料を除去する工程
（Ｄ）複数の貫通孔の内部の未硬化の材料を硬化させることにより、複数の光学機能素子を、基体上に互いに孤立して形成する工程
（Ａ）複数の貫通孔を有する型を形成する工程
（Ｂ）型と基体とを、型の表面を基体に接触させて重ね合わせ、型の裏面側から未硬化の材料を塗布する工程
（Ｃ）型の裏面にはみ出している未硬化の材料を除去する工程
（Ｄ）複数の貫通孔の内部の未硬化の材料を硬化させることにより、複数の光学機能素子を、基体上に互いに孤立して形成する工程
本発明による光学部品は、基体と、基体上に互いに孤立して形成された複数の光学機能素子とを備えたものである。
本発明による表示装置の製造方法は、基板に複数の自発光素子を有する発光パネルを形成する工程と、光学部品を形成する工程と、光学部品を発光パネルの光取り出し側に設ける工程とを含み、光学部品を形成する工程は、上記本発明の光学部品の製造方法の（Ａ）〜（Ｄ）の工程を含むものである。
本発明による表示装置は、基板に複数の自発光素子を有する発光パネルと、発光パネルの光取り出し側に設けられた光学部品とを備え、光学部品は、上記本発明の光学部品により構成されたものである。
本発明の光学部品では、基体上に、複数の光学機能素子が互いに孤立して形成されているので、基体と複数の光学機能素子との間に、光学的に不要な部分である残膜がなくなっており、この残膜への不要な導光や反射などが抑えられる。よって、この光学部品を用いて表示装置を構成すれば、残膜への不要な導光や反射による迷光が低減され、光取り出し効率の向上が可能となる。
本発明の光学部品の製造方法、または本発明の表示装置の製造方法によれば、複数の貫通孔を有する型を形成し、この型と基体とを重ね合わせ、型の裏面側から未硬化の材料を塗布し、型の裏面にはみ出している未硬化の材料を除去するようにしたので、残膜を残すことなく、光学機能素子を、基体上に直接、互いに孤立して形成することが可能となる。
本発明の光学部品によれば、基体上に、複数の光学機能素子を互いに孤立して形成するようにしたので、基体と複数の光学機能素子との間に、光学的に不要な部分である残膜をなくすことができ、この残膜への不要な導光や反射などを抑えることができる。よって、この光学部品を用いて表示装置を構成すれば、残膜への不要な導光や反射による迷光を低減し、光取り出し効率の向上を可能とすることができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
以下の実施の形態は、従来の製造方法では不可避的に発生してしまう残膜の光取り出し効率に対する影響に着目し、これを抑制しようものである。よって、具体的な実施の形態の説明に入る前に、本発明の基礎をなす前提事項として、残膜の厚みによる光取り出し効率の違いについて、シミュレーション結果に基づいて説明する。
図１および図２は、従来のナノインプリント法による光学部品１０２０の製造方法を工程順に表したものである。まず、図１（Ａ）に示したように、ガラス基板１０６１にレジストよりなる複数の凸部１０６２を有する母型１０６０を形成する。次いで、図１（Ｂ）に示したように、この母型１０６０を用いた電鋳により、複数の凹部１０７１を有する金型１０７０を形成する。続いて、図１（Ｃ）に示したように、金型１０７０に紫外線硬化樹脂１０８０を塗布し、図１（Ｄ）に示したように、紫外線硬化樹脂１０８０の上に、ガラスなどの透明基板よりなる基体１０２１を載せて、基体１０２１で圧力Ｐを加える。そののち、図２（Ａ）に示したように、基体１０２１側から紫外線ＵＶを照射して紫外線硬化樹脂１０８０を硬化させ、基体１０２１上に光学機能素子１０２２を有する光学部品１０２０を形成する。続いて、図２（Ｂ）に示したように、光学部品１０２０を金型１０７０から剥離する。このようにして得られた光学部品１０２０には、図２（Ｃ）に示したように、光学機能素子１０２２の根元に残膜１０２３が残される。
図２（Ｃ）および図２（Ｄ）に示した工程で説明したように、紫外線硬化樹脂１０８０は、金型１０７０の凹部１０７１が形成された表面１０７０Ａ側に供給され、金型１０７０と基体１０２１との間で加圧される。そのため、どのような高圧で成型を行っても、金型１０７０の表面１０７０Ａと基体１０２１との間に残膜１０２３が残ってしまうことは避けられない。
この残膜１０２３は、光学的には不要な部分であり、残膜１０２３への導光や反射などの影響により所望の最終特性が得られなくなってしまうという問題が生じていた。図３は、得られた光学部品１０２０を有機発光素子の光取り出し側に配置し、残膜１０２３の厚みと光取り出し効率との関係を調べたシミュレーション結果を表している。光学部品１０２０を設けない場合の光取り出し効率は約４０％、理想効率は６０％である。残膜１０２３の厚みが厚くなるほど、光取り出し効率は理想効率から低下している。例えば厚み１５μｍの残膜１０２３がある場合、光取り出し効率は理想効率から約１７％低下する。
以下、このシミュレーション結果およびその分析に基づいて、具体的な実施の形態について説明する。
図４は、本発明の一実施の形態に係る表示装置の構成を表すものである。この表示装置は、極薄型のカラー有機発光表示装置などとして用いられるものであり、例えば、ガラス，シリコン（Ｓｉ）ウェハあるいは樹脂などよりなる駆動用基板１１の上に、後述する複数の有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂがマトリクス状に配置されてなる表示領域１１０が形成されると共に、この表示領域１１０の周辺に、映像表示用のドライバである信号線駆動回路１２０および走査線駆動回路１３０が形成されたものである。
表示領域１１０内には画素駆動回路１４０が形成されている。図５は、画素駆動回路１４０の一例を表したものである。この画素駆動回路１４０は、後述する第１電極１３の下層に形成され、駆動トランジスタＴｒ１および書き込みトランジスタＴｒ２と、その間のキャパシタ（保持容量）Ｃｓと、第１の電源ライン（Ｖｃｃ）および第２の電源ライン（ＧＮＤ）の間において駆動トランジスタＴｒ１に直列に接続された有機発光素子１０Ｒ（または１０Ｇ，１０Ｂ）とを有するアクティブ型の駆動回路である。駆動トランジスタＴｒ１および書き込みトランジスタＴｒ２は、一般的な薄膜トランジスタ（ＴＦＴ（Thin Film Transistor））により構成され、その構成は例えば逆スタガー構造（いわゆるボトムゲート型）でもよいしスタガー構造（トップゲート型）でもよく特に限定されない。
画素駆動回路１４０において、列方向には信号線１２０Ａが複数配置され、行方向には走査線１３０Ａが複数配置されている。各信号線１２０Ａと各走査線１３０Ａとの交差点が、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂのいずれか一つ（サブピクセル）に対応している。各信号線１２０Ａは、信号線駆動回路１２０に接続され、この信号線駆動回路１２０から信号線１２０Ａを介して書き込みトランジスタＴｒ２のソース電極に画像信号が供給されるようになっている。各走査線１３０Ａは走査線駆動回路１３０に接続され、この走査線駆動回路１３０から走査線１３０Ａを介して書き込みトランジスタＴｒ２のゲート電極に走査信号が順次供給されるようになっている。
図６は、図４に示した表示装置の表示領域１１０における断面構成を表したものである。この表示装置は、発光パネル１０の光取り出し側に、反射板（リフレクター）としての光学部品２０を有している。発光パネル１０と光学部品２０とは、熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂などの接着層３０により貼り合わせられている。
発光パネル１０は、駆動用基板１１に、赤色の光を発生する有機発光素子１０Ｒと、緑色の光を発生する有機発光素子１０Ｇと、青色の光を発生する有機発光素子１０Ｂとが、順に全体としてマトリクス状に形成されたものである。なお、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは短冊形の平面形状を有し、隣り合う有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの組み合わせが一つの画素（ピクセル）を構成している。
有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、それぞれ、駆動用基板１１の側から、上述した画素駆動回路１４０および平坦化層１２を介して、陽極としての第１電極１３、絶縁膜１４、後述する発光層を含む有機層１５、および陰極としての第２電極１６がこの順に積層された構成を有し、必要に応じて保護膜１７により被覆されている。
平坦化層１２は、画素駆動回路１４０が形成された駆動用基板１１の表面を平坦化し、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの各層の膜厚を均一に形成するための下地層である。平坦化層１２には、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの第１電極１３と信号線１２０Ａとを接続する接続孔１３Ａが設けられている。平坦化層１２は、微細な接続孔１２Ａが形成されるため、パターン精度が良い材料により構成されていることが好ましい。平坦化絶縁膜１３は、ポリイミド，ポリベンゾオキサゾール，アクリルまたはノボラック等の感光性樹脂により構成されている。
第１電極１３は、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの各々に対応して形成され、絶縁膜１４により互いに電気的に分離されている。また、第１電極１３は、発光層で発生した光を反射させる反射電極としての機能を有しており、できるだけ高い反射率を有するようにすることが発光効率を高める上で望ましい。第１電極１３は、例えば、厚みが１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下、具体的には５０ｎｍ程度であり、アルミニウム（Ａｌ）あるいはアルミニウム（Ａｌ）を含む合金、または、銀（Ａｇ）あるいは銀（Ａｇ）を含む合金により構成されている。また、第１電極１３は、クロム（Ｃｒ），チタン（Ｔｉ），鉄（Ｆｅ），コバルト（Ｃｏ），ニッケル（Ｎｉ），モリブデン（Ｍｏ），銅（Ｃｕ），タンタル（Ｔａ），タングステン（Ｗ），白金（Ｐｔ）あるいは金（Ａｕ）などの他の金属元素の単体または合金により構成されていてもよい。
絶縁膜１４は、第１電極１３と第２電極１６との絶縁性を確保すると共に発光領域を正確に所望の形状にするためのものであり、例えば、感光性のアクリル，ポリイミド，ポリベンズオキサゾールなどの有機材料、または酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）などの無機絶縁材料により構成されている。絶縁膜１４は、第１電極１３の発光領域に対応して開口部を有している。なお、有機層１５および第２電極１６は、発光領域だけでなく絶縁膜１４の上にも連続して設けられていてもよいが、発光が生じるのは絶縁膜１４の開口部だけである。
有機層１５は、例えば、第１電極１３の側から順に、正孔注入層，正孔輸送層，発光層および電子輸送層を積層した構成を有するが、これらのうち発光層以外の層は必要に応じて設ければよい。また、有機層１５は、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの発光色によってそれぞれ構成が異なっていてもよい。正孔注入層は、正孔注入効率を高めるためのものであると共に、リークを防止するためのバッファ層である。正孔輸送層は、発光層への正孔輸送効率を高めるためのものである。発光層は、電界をかけることにより電子と正孔との再結合が起こり、光を発生するものである。電子輸送層は、発光層への電子輸送効率を高めるためのものである。なお、電子輸送層と第２電極１６との間には、ＬｉＦ，Ｌｉ2 Ｏなどよりなる電子注入層（図示せず）を設けてもよい。
有機発光素子１０Ｒの正孔注入層の構成材料としては、例えば、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）あるいは４，４’，４”−トリス（２−ナフチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（２−ＴＮＡＴＡ）が挙げられる。有機発光素子１０Ｒの正孔輸送層の構成材料としては、例えば、ビス［（Ｎ−ナフチル）−Ｎ−フェニル］ベンジジン（α−ＮＰＤ）が挙げられる。有機発光素子１０Ｒの発光層の構成材料としては、例えば、８−キノリノールアルミニウム錯体（Ａｌｑ3 ）に２，６−ビス［４−［Ｎ−（４−メトキシフェニル）−Ｎ−フェニル］アミノスチリル］ナフタレン−１，５−ジカルボニトリル（ＢＳＮ−ＢＣＮ）を４０体積％混合したものが挙げられる。有機発光素子１０Ｒの電子輸送層の構成材料としては、例えば、Ａｌｑ3 が挙げられる。
有機発光素子１０Ｇの正孔注入層の構成材料としては、例えば、ｍ−ＭＴＤＡＴＡあるいは２−ＴＮＡＴＡが挙げられる。有機発光素子１０Ｇの正孔輸送層の構成材料としては、例えば、α−ＮＰＤが挙げられる。有機発光素子１０Ｇの発光層の構成材料としては、例えば、Ａｌｑ3 にクマリン６（Ｃｏｕｍａｒｉｎ６）を３体積％混合したものが挙げられる。有機発光素子１０Ｇの電子輸送層の構成材料としては、例えば、Ａｌｑ3 が挙げられる。
有機発光素子１０Ｂの正孔注入層の構成材料としては、例えば、ｍ−ＭＴＤＡＴＡあるいは２−ＴＮＡＴＡが挙げられる。有機発光素子１０Ｂの正孔輸送層の構成材料としては、例えば、α−ＮＰＤが挙げられる。有機発光素子１０Ｂの発光層の構成材料としては、例えば、スピロ６Φ（ｓｐｉｒｏ６Φ）が挙げられる。有機発光素子１０Ｂの電子輸送層の構成材料としては、例えば、Ａｌｑ3 が挙げられる。
第２電極１６は、例えば、厚みが５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、アルミニウム（Ａｌ），マグネシウム（Ｍｇ），カルシウム（Ｃａ），ナトリウム（Ｎａ）などの金属元素の単体または合金により構成されている。中でも、マグネシウムと銀との合金（ＭｇＡｇ合金）、またはアルミニウム（Ａｌ）とリチウム（Ｌｉ）との合金（ＡｌＬｉ合金）が好ましい。また、第２電極１６は、ＩＴＯ（インジウム・スズ複合酸化物）またはＩＺＯ（インジウム・亜鉛複合酸化物）により構成されていてもよい。
保護膜１７は、例えば、厚みが５００ｎｍ以上１００００ｎｍ以下であり、酸化シリコン（ＳｉＯ2 ），窒化シリコン（ＳｉＮ）などにより構成されている。
光学部品２０は、発光パネル１０の光取り出し側すなわち第２電極１６側に設けられ、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからの光取り出し効率を高める反射板（リフレクター）としての機能を有するものである。光学部品２０は、基体２１上に、複数の光学機能素子２２が互いに孤立して形成された構成を有している。すなわち、複数の光学機能素子２２の下面は、従来のような残膜を介在させることなく、基体２１に直接接している。これにより、この光学部品２０では、基体２１と光学機能素子２２との間の残膜をなくすことができるようになっている。
基体２１は、例えば、ガラス、耐熱性樹脂よりなる樹脂基板あるいは樹脂フィルム、または溶融石英により構成されている。
光学機能素子２２は、例えば、円錐台形状を有しており、上面は平坦面であると共に下面よりも面積が小さくなっている。光学機能素子２２の側面は、例えば、直線テーパ側面であってもよく、または、非球面側面であってもよい。光学機能素子２２は、例えば、紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂などの樹脂により構成されているが、低融点ガラスにより構成されていてもよい。光学機能素子２２の側面には、光取り出し効率向上の観点から、必要に応じて、アルミニウム（Ａｌ），銀（Ａｇ），アルミニウム（Ａｌ）を含む合金または銀（Ａｇ）を含む合金などよりなる反射鏡膜（図示せず）が形成されていることが好ましい。また、光学機能素子２２の間の空間には、樹脂などよりなる埋め込み層（図示せず）が形成されていてもよい。
図７は、光学部品２０を光学機能素子２２の側から見た平面構成を表したものである。基体２１は、例えば、カラーフィルタ２３およびブラックマトリクスとしての遮光膜２４が設けられており、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂで発生した光を取り出すと共に、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ並びにその間の配線において反射された外光を吸収し、コントラストを改善するようになっている。
カラーフィルタ２３は、光学機能素子２２の下に形成されると共に赤色フィルタ２３Ｒ，緑色フィルタ２３Ｇおよび青色フィルタ２３Ｂを有しており、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに対応して順に配置されている。赤色フィルタ２３Ｒ，緑色フィルタ２３Ｇおよび青色フィルタ２３Ｂは、それぞれ例えば矩形形状で隙間なく形成されている。これら赤色フィルタ２３Ｒ，緑色フィルタ２３Ｇおよび青色フィルタ２３Ｂは、顔料を混入した樹脂によりそれぞれ構成されており、顔料を選択することにより、目的とする赤，緑あるいは青の波長域における光透過率が高く、他の波長域における光透過率が低くなるように調整されている。
遮光膜２４は、赤色フィルタ２３Ｒ，緑色フィルタ２３Ｇおよび青色フィルタ２３Ｂの境界に沿って設けられている。遮光膜２４は、例えば黒色の着色剤を混入した光学濃度が１以上の黒色の樹脂膜、または薄膜の干渉を利用した薄膜フィルタにより構成されている。このうち黒色の樹脂膜により構成するようにすれば、安価で容易に形成することができるので好ましい。薄膜フィルタは、例えば、金属，金属窒化物あるいは金属酸化物よりなる薄膜を１層以上積層し、薄膜の干渉を利用して光を減衰させるものである。薄膜フィルタとしては、具体的には、クロムと酸化クロム（ＩＩＩ）（Ｃｒ2 Ｏ3 ）とを交互に積層したものが挙げられる。なお、遮光膜２４は必ずしも設けなくてもよい。
この表示装置は、例えば次のようにして製造することができる。
図８ないし図２２は、この表示装置の製造方法を工程順に表したものである。まず、図８（Ａ）に示したように、上述した材料よりなる駆動用基板１１の上に、画素駆動回路１４０を形成する。
次に、図８（Ｂ）に示したように、駆動用基板１１の全面に、例えばスピンコート法により、例えば感光性ポリイミドよりなる平坦化層１２を塗布形成し、露光、現像処理により所定の形状にパターニングすると共に接続孔１２Ａを形成したのち、焼成する。
続いて、図９（Ａ）に示したように、平坦化層１２の上に、例えばスパッタ法により、例えば上述した厚みおよび材料よりなる第１電極１３を形成したのち、例えばリソグラフィー技術およびエッチングにより、第１電極１３を所定の形状にパターニングする。これにより、平坦化層１２の上に、複数の第１電極１３が形成される。
そののち、図９（Ｂ）に示したように、駆動用基板１１の全面にわたり感光性樹脂を塗布し、露光および現像処理により開口部を設けたのち、焼成して、絶縁膜１４を形成する。
続いて、図１０（Ａ）に示したように、例えば真空蒸着法により、上述した厚みおよび材料よりなる有機発光素子１０Ｒの正孔注入層，正孔輸送層，発光層および電子輸送層を順次成膜し、有機発光素子１０Ｒの有機層１５を形成する。そののち、同じく図１０（Ａ）に示したように、有機発光素子１０Ｒの有機層１５と同様にして、上述した厚みおよび材料よりなる有機発光素子１０Ｇの正孔注入層，正孔輸送層，発光層および電子輸送層を順次成膜し、有機発光素子１０Ｇの有機層１５を形成する。続いて、同じく図１０（Ａ）に示したように、有機発光素子１０Ｒの有機層１６と同様にして、上述した厚みおよび材料よりなる有機発光素子１０Ｂの正孔注入層，正孔輸送層，発光層および電子輸送層を順次成膜し、有機発光素子１０Ｂの有機層１５を形成する。
有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの有機層１５を形成したのち、図１０（Ｂ）に示したように、駆動用基板１１の全面にわたり、例えば蒸着法により、上述した厚みおよび材料よりなる第２電極１６を形成する。以上により、図４および図６に示した有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂが形成される。
次に、図１１に示したように、第２電極１６の上に、上述した厚みおよび材料よりなる保護膜１７を形成する。これにより、図６に示した発光パネル１０が形成される。
また、光学部品４０を形成する。まず、図１２に示したように、ガラス基板６１に、例えばスリットコータ等を用いてレジストを塗布し、例えばフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングすることにより、複数の凸部６２を有する母型６０を形成する。
次いで、図１３に示したように、母型６０を用いた電鋳により、ニッケル（Ｎｉ）または銅（Ｃｕ）よりなる金型７０を形成する。金型７０の表面７０Ａには、凸部６２と同一形状の複数の凹部７１が形成される。
続いて、図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）に示したように、金型７０の裏面７０Ｂと複数の凹部７１の底面との間の部分７０Ｃを除去することにより、複数の凹部７１を複数の貫通孔７２とする。その際、金型７０の全面にわたり所望の成型高さを正確に保つため、精密研磨方法として、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing ）法または平面研磨機などを用いることが望ましい。
そののち、図１５（Ａ）に示したように、上述した材料よりなる基体２１に、上述した材料よりなる遮光膜２４を成膜し、所定の形状にパターニングする。次いで、図１５（Ｂ）に示したように、基体２１の上に、赤色フィルタ２３Ｒの材料をスピンコートなどにより塗布し、フォトリソグラフィ技術によりパターニングして焼成することにより赤色フィルタ２３Ｒを形成する。パターニングの際には、赤色フィルタ２３Ｒの周縁部が遮光膜２４にかかるようにしてもよい。続いて、図１５（Ｃ）に示したように、赤色フィルタ２３Ｒと同様にして、青色フィルタ２３Ｂおよび緑色フィルタ２３Ｇを順次形成する。これにより、基体２１の表面に、カラーフィルタ２３および遮光膜２４が形成される。
基体２１にカラーフィルタ２３および遮光膜２４を形成したのち、図１６（Ａ）に示したように、樹脂との密着性を良くするために、濡れ性向上のための精密洗浄を行う。更に、シランカップリング剤（ＨＭＤＳ；ヘキサメチルジシラザンなど）を用いて、次工程で使用する紫外線硬化樹脂との密着性を高めておくことが望ましい。なお、図１６（Ａ）以降では、カラーフィルタ２３および遮光膜２４は省略している。
続いて、金型７０を転写装置内のスタンパホルダー上にセットし、予め、装置内の所定基準位置にアライメントしておく。そののち、図１６（Ｂ）に示したように、金型７０と基体２１とを、金型７０の表面７０Ａを基体２１に接触させて重ね合わせる。なお、用途により基体２１と金型７０との精密位置決めが必要な場合には、基体２１上のアライメントマーク（図示せず）をＣＣＤ（Charge Coupled Device ）カメラ等で読み取り、金型７０とのアライメントを行う。また、転写装置内で金型７０と基体２１とは全面で間隙なく密着するようになっていることが望ましい。
そののち、図１６（Ｃ）に示したように、金型７０の裏面７０Ｂ側から未硬化の材料として例えば紫外線硬化樹脂８０を塗布する。塗布は、例えば、金型７０の貫通孔７２に入り、金型７０と基体２１との間の間隙に流れ込まない程度の粘度（ＣＰ値が例えば数１０〜数１００程度）に管理された紫外線硬化樹脂８０を用い、コーターダイ等を用いて基体２１の全面に行う。
続いて、図１７（Ａ）に示したように、例えばスキージ７３を用いて、金型７０の裏面７０Ｂをなぞるような動き（矢印Ａ１方向）により、金型７０の裏面７０Ｂにはみ出している余分な紫外線硬化樹脂８０を除去する。これと同時に、スキージ７３により、貫通孔７２内の紫外線硬化樹脂８０を矢印Ａ２方向に加圧すると共に、紫外線硬化樹脂８０の上面を平坦化することも可能である。なお、スキージ７３の使用は、紫外線硬化樹脂８０の塗布後、直ちに行うことが望ましい。
そののち、図１７（Ｂ）に示したように、金型７０の裏面７０Ｂに密着するようにシャッター７４をスライドさせ、金型７０の裏面７０Ｂ全面を覆うと共に、基体２１に適度な圧力をかける。なお、紫外線硬化樹脂８０の上面の平坦化は、スキージ７３により行ってもよいし、プロセス簡易化のためシャッター７４により行うようにしてもよい。
この状態で、図１８に示したように、紫外光ＵＶを照射し、貫通孔７２内部の紫外線硬化樹脂８０を硬化させる。その際、基体２１にはカラーフィルタ２３および遮光膜２４が形成されているので、シャッター７４を、紫外光ＵＶに対して透明な材料により構成し、シャッター７４側から紫外光ＵＶを照射することが好ましい。
そののち、図１９に示したように、除荷して、シャッター７４を開き、金型７０を離型させる。これにより、図２０に示したように、貫通孔７２と同一形状を有する複数の光学機能素子２２を、基体２１上に直接、互いに孤立して形成することができ、残膜の発生を抑えることができる。
なお、上述した光学部品２０の製造方法では、金型７０の裏面７０Ｂ側から紫外線硬化樹脂８０を塗布したのち、例えばスキージ７３を用いて、金型７０の裏面７０Ｂにはみ出している余分な紫外線硬化樹脂８０を除去するようにした場合について説明したが、図２１に示したように、ロール７５を用いて紫外線硬化樹脂８０を塗布すると同時に加圧を行い、続いて直ちに、図１７（Ｂ）に示したように、シャッター７４で金型７０の裏面７０Ｂを覆うようにしてもよい。これにより、工程が簡単になると共にサイクルタイムの短縮を図ることが可能となる。
また、紫外線硬化型樹脂８０の混入エアは、予め脱泡工程で除去するが、塗工プロセスなどで発生するエアの影響を回避するため、図２２に示したように、全工程を真空チャンバー７６内で行うことにより、矢印Ａ３で示したようにエア抜きすることが望ましい。
このようにして光学部品２０および発光パネル１０を形成したのち、発光パネル１０の保護膜１７には接着層３０を形成し、光学部品２０を、光学機能素子２２の先端面を有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの各々に対向させて、発光パネル１０の光取り出し側（第２電極１６側）に配設して、接着層３０により貼り合わせる。以上により、図４ないし図６に示した表示装置が完成する。
この表示装置では、各画素に対して走査線駆動回路１３０から書き込みトランジスタＴｒ２のゲート電極を介して走査信号が供給されると共に、信号線駆動回路１２０から画像信号が書き込みトランジスタＴｒ２を介して保持容量Ｃｓに保持される。すなわち、この保持容量Ｃｓに保持された信号に応じて駆動トランジスタＴｒ１がオンオフ制御され、これにより、各有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに駆動電流Ｉｄが注入されることにより、正孔と電子とが再結合して発光が起こる。この光は、第２電極１６および光学部品２０を透過して取り出される。
具体的には、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂで発生した光は、光学機能素子２２の先端面から入射し、光学機能素子２２の側面に形成された反射鏡膜（図示せず）により反射されて外部に取り出される。よって、光取り出し効率が高まり、輝度が向上する。ここでは、基体２１上に、複数の光学機能素子２２が互いに孤立して形成されているので、基体２１と複数の光学機能素子２２との間に、光学的に不要な部分である残膜がなくなっており、この残膜への不要な導光や反射などが抑えられる。よって、この光学部品２０を備えた表示装置では、残膜への不要な導光や反射による迷光が低減され、光取り出し効率の向上が可能となる。
このように本実施の形態の表示装置では、光学部品２０の複数の光学機能素子２２を、基体２１上に互いに孤立して形成するようにしたので、基体２１と複数の光学機能素子２２との間に、光学的に不要な部分である残膜をなくすことができる。よって、残膜への不要な導光や反射による迷光を低減し、光取り出し効率の向上を可能とすることができる。
また、本実施の形態の表示装置の製造方法では、複数の貫通孔７２を有する金型７０を形成し、この金型７０と基体２１とを重ね合わせ、金型７０の裏面７０Ｂ側から紫外線硬化樹脂８０を塗布し、金型７０の裏面にはみ出している紫外線硬化樹脂８０を除去するようにしたので、残膜を残すことなく、光学機能素子２２を、基体上に直接、互いに孤立して形成することが可能となる。よって、この光学部品２０を発光パネル１０の光取り出し側に設けることにより、本実施の形態の表示装置を簡素な工程で製造することができる。
更に、基体２１として、カラーフィルタ２３および遮光膜２４が設けられたものを用いるようにしたので、光学部品２０にカラーフィルタ２３および遮光膜２４を一体化したＣＦ一体型反射板としての機能を持たせることができる。よって、部品点数を削減し、貼り合わせのためのアライメント回数も減らすことができ、製造コスト，タクトタイム，歩留まり等の観点で有利である。
なお、上記実施の形態では、電鋳による金型７０を用いて光学機能素子２２を形成する場合について説明したが、光学機能素子２２を形成するための型としては、電鋳による金型７０に限らず、石英をＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等で加工した石英型、または、フッ素系樹脂等で転写成型された樹脂型など、他の型を使用することも可能である。
（変形例１）
図２３は、本発明の変形例１に係る表示装置の断面構成を表したものである。この表示装置は、光学部品２０とは別に、ガラス等よりなる封止用基板４１上にカラーフィルタ２３および遮光膜２４を有する封止パネル４０を用いたことを除いては、上記実施の形態と同様の構成を有している。光学部品２０と封止パネル４０とは、熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂などの接着層５０により貼り合わせられている。なお、封止パネル４０には、カラーフィルタ２３のみを設けて、遮光膜２４を省略するようにしてもよい。
図２３は、本発明の変形例１に係る表示装置の断面構成を表したものである。この表示装置は、光学部品２０とは別に、ガラス等よりなる封止用基板４１上にカラーフィルタ２３および遮光膜２４を有する封止パネル４０を用いたことを除いては、上記実施の形態と同様の構成を有している。光学部品２０と封止パネル４０とは、熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂などの接着層５０により貼り合わせられている。なお、封止パネル４０には、カラーフィルタ２３のみを設けて、遮光膜２４を省略するようにしてもよい。
この表示装置は、例えば、次のようにして製造することができる。
まず、上記実施の形態と同様にして、図８ないし図１１に示した工程により、発光パネル１０を形成する。次いで、上記実施の形態と同様にして、図１２ないし図２２に示した工程により、光学部品２０を形成する。その際、基体２１として、カラーフィルタ２３および遮光膜２４を設けないものを用いる。紫外光ＵＶは、上記実施の形態と同様にして図１８に示した工程によりシャッター７４側から照射してもよいし、図２４に示したように、基体２１の裏側から照射してもよい。
続いて、光学部品２０を発光パネル１０の光取り出し側（第２電極１６側）に配設して、接着層３０により貼り合わせる。そののち、封止用基板４１を用意し、上記実施の形態と同様にして、図１５に示した工程により、カラーフィルタ２３および遮光膜２４を形成し、封止パネル４０を形成する。最後に、光学部品２０の上に接着層５０を形成し、この接着層５０を間にして、光学部品３０と封止パネル４０とを貼り合わせる。以上により、図２３に示した表示装置が完成する。
本変形例の作用および効果は、上記実施の形態と同様である。
（変形例２）
図２５は、本発明の変形例２に係る表示装置の断面構成を表したものである。この表示装置は、カラーフィルタ２３および遮光膜２４を設けないＣＦレス構造としたことを除いては、上記実施の形態と同様の構成、作用および効果を有し、同様にして製造することができる。
図２５は、本発明の変形例２に係る表示装置の断面構成を表したものである。この表示装置は、カラーフィルタ２３および遮光膜２４を設けないＣＦレス構造としたことを除いては、上記実施の形態と同様の構成、作用および効果を有し、同様にして製造することができる。
（モジュールおよび適用例）
以下、上記実施の形態で説明した表示装置の適用例について説明する。上記実施の形態の表示装置は、テレビジョン装置，デジタルカメラ，ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなど、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。
以下、上記実施の形態で説明した表示装置の適用例について説明する。上記実施の形態の表示装置は、テレビジョン装置，デジタルカメラ，ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなど、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。
（モジュール）
上記実施の形態の表示装置は、例えば、図２６に示したようなモジュールとして、後述する適用例１〜５などの種々の電子機器に組み込まれる。このモジュールは、例えば、基板１１の一辺に、光学部品２０および接着層３０から露出した領域２１０を設け、この露出した領域２１０に、信号線駆動回路１２０および走査線駆動回路１３０の配線を延長して外部接続端子（図示せず）を形成したものである。外部接続端子には、信号の入出力のためのフレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ；Flexible Printed Circuit）２２０が設けられていてもよい。
上記実施の形態の表示装置は、例えば、図２６に示したようなモジュールとして、後述する適用例１〜５などの種々の電子機器に組み込まれる。このモジュールは、例えば、基板１１の一辺に、光学部品２０および接着層３０から露出した領域２１０を設け、この露出した領域２１０に、信号線駆動回路１２０および走査線駆動回路１３０の配線を延長して外部接続端子（図示せず）を形成したものである。外部接続端子には、信号の入出力のためのフレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ；Flexible Printed Circuit）２２０が設けられていてもよい。
（適用例１）
図２７は、上記実施の形態の表示装置が適用されるテレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル３１０およびフィルターガラス３２０を含む映像表示画面部３００を有しており、この映像表示画面部３００は、上記各実施の形態に係る表示装置により構成されている。
図２７は、上記実施の形態の表示装置が適用されるテレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル３１０およびフィルターガラス３２０を含む映像表示画面部３００を有しており、この映像表示画面部３００は、上記各実施の形態に係る表示装置により構成されている。
（適用例２）
図２８は、上記実施の形態の表示装置が適用されるデジタルカメラの外観を表したものである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部４１０、表示部４２０、メニュースイッチ４３０およびシャッターボタン４４０を有しており、その表示部４２０は、上記各実施の形態に係る表示装置により構成されている。
図２８は、上記実施の形態の表示装置が適用されるデジタルカメラの外観を表したものである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部４１０、表示部４２０、メニュースイッチ４３０およびシャッターボタン４４０を有しており、その表示部４２０は、上記各実施の形態に係る表示装置により構成されている。
（適用例３）
図２９は、上記実施の形態の表示装置が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体５１０，文字等の入力操作のためのキーボード５２０および画像を表示する表示部５３０を有しており、その表示部５３０は、上記各実施の形態に係る表示装置により構成されている。
図２９は、上記実施の形態の表示装置が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体５１０，文字等の入力操作のためのキーボード５２０および画像を表示する表示部５３０を有しており、その表示部５３０は、上記各実施の形態に係る表示装置により構成されている。
（適用例４）
図３０は、上記実施の形態の表示装置が適用されるビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部６１０，この本体部６１０の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ６２０，撮影時のスタート／ストップスイッチ６３０および表示部６４０を有しており、その表示部６４０は、上記各実施の形態に係る表示装置により構成されている。
図３０は、上記実施の形態の表示装置が適用されるビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部６１０，この本体部６１０の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ６２０，撮影時のスタート／ストップスイッチ６３０および表示部６４０を有しており、その表示部６４０は、上記各実施の形態に係る表示装置により構成されている。
（適用例５）
図３１は、上記実施の形態の表示装置が適用される携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体７１０と下側筐体７２０とを連結部（ヒンジ部）７３０で連結したものであり、ディスプレイ７４０，サブディスプレイ７５０，ピクチャーライト７６０およびカメラ７７０を有している。そのディスプレイ７４０またはサブディスプレイ７５０は、上記各実施の形態に係る表示装置により構成されている。
図３１は、上記実施の形態の表示装置が適用される携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体７１０と下側筐体７２０とを連結部（ヒンジ部）７３０で連結したものであり、ディスプレイ７４０，サブディスプレイ７５０，ピクチャーライト７６０およびカメラ７７０を有している。そのディスプレイ７４０またはサブディスプレイ７５０は、上記各実施の形態に係る表示装置により構成されている。
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、光学部品２０を、表示装置の反射板（リフレクター）に適用した場合について説明したが、光学部品２０は、反射板のほか、拡散板への適用も可能である。また、光学機能素子２２として台形プリズムなどを形成することも可能である。
また、上記実施の形態では、光学機能素子２２が円錐台形状である場合について説明したが、光学機能素子２２の形状は、光学部品２０の用途に応じて、例えば、ドット形状（円筒状、半球状、あるいはマイクロレンズのような非球面状など）、またはパラボリックな釣鐘形状など、他の三次元形状とすることも可能であり、特に限定されない。また、光学機能素子２２の形状は、三次元形状に限らず、プリズム等の三角山形形状の直線パターンなど、二次元形状でもよい。
更に、例えば、上記実施の形態において説明した各層の材料および厚み、または成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、または他の成膜方法および成膜条件としてもよい。
加えて、上記実施の形態では、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｂ，１０Ｇの構成を具体的に挙げて説明したが、全ての層を備える必要はなく、また、他の層を更に備えていてもよい。
更にまた、本発明は、有機発光素子のほか、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、ＦＥＤ（Field Emission Display）、無機エレクトロルミネッセンス素子などの他の自発光素子を用いた自発光装置にも適用可能である。
加えてまた、本発明の表示装置は、照明装置など、表示以外の他の目的の発光装置にも適用可能である。
１０…発光パネル、１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ…有機発光素子、１１…駆動用基板、１２…第１電極、１３…絶縁膜、１４…有機層、１５…第２電極、１６…保護膜、２０…光学部品、２１…基体、２２…光学機能素子、２３…カラーフィルタ、２４…遮光膜、３０，５０…接着層、４０…封止パネル、４１…ガラス基板、６０…母型、７０…金型、７１…凹部、７２…貫通孔、７３…スキージ、７４…シャッター、１１０…表示領域、１４０…画素駆動回路、Ｃｓ…キャパシタ、Ｔｒ１…駆動トランジスタ、Ｔｒ２…書き込みトランジスタ
Claims (15)
- 複数の貫通孔を有する型を形成する工程と、
前記型と基体とを、前記型の表面を前記基体に接触させて重ね合わせ、前記型の裏面側から未硬化の材料を塗布する工程と、
前記型の裏面にはみ出している未硬化の材料を除去する工程と、
前記複数の貫通孔の内部の未硬化の材料を硬化させることにより、複数の光学機能素子を、前記基体上に互いに孤立して形成する工程と
を含む光学部品の製造方法。 - 前記基体として、カラーフィルタが設けられたものを用いる
請求項１記載の光学部品の製造方法。 - 前記型を形成する工程は、
表面に複数の凹部を有する型を形成する工程と、
前記型の裏面と前記複数の凹部の底面との間の部分を除去することにより、前記複数の凹部を複数の貫通孔とする工程と
を含む請求項１または２記載の光学部品の製造方法。 - 基体と、
前記基体上に互いに孤立して形成された複数の光学機能素子と
を備えた光学部品。 - 前記複数の光学機能素子の下面は、前記基体に直接接している
請求項４記載の光学部品。 - 前記光学機能素子は、樹脂により構成されている
請求項４または５記載の光学部品。 - 前記光学機能素子は、ガラスにより構成されている
請求項４または５記載の光学部品。 - 前記基体は、ガラスにより構成されている
請求項４または５記載の光学部品。 - 前記基体は、樹脂により構成されている
請求項４または５記載の光学部品。 - 前記基体は、溶融石英により構成されている
請求項４または５記載の光学部品。 - 基板に複数の自発光素子を有する発光パネルを形成する工程と、
光学部品を形成する工程と、
前記光学部品を前記発光パネルの光取り出し側に設ける工程と
を含み、
前記光学部品を形成する工程は、
複数の貫通孔を有する型を形成する工程と、
前記型と基体とを、前記型の表面を前記基体に接触させて重ね合わせ、前記型の裏面側から未硬化の材料を塗布する工程と、
前記型の裏面にはみ出している未硬化の材料を除去する工程と、
前記複数の貫通孔の内部の未硬化の材料を硬化させることにより、複数の光学機能素子を、前記基体上に互いに孤立して形成する工程と
を含む表示装置の製造方法。 - 前記基体として、カラーフィルタが設けられたものを用いる
請求項１１記載の表示装置の製造方法。 - 前記型を形成する工程は、
表面に複数の凹部を有する型を形成する工程と、
前記型の裏面と前記複数の凹部の底面との間の部分を除去することにより、前記複数の凹部を複数の貫通孔とする工程と
を含む請求項１１または１２記載の表示装置の製造方法。 - 基板に複数の自発光素子を有する発光パネルと、
前記発光パネルの光取り出し側に設けられた光学部品とを備え、
前記光学部品は、
基体と、
前記基体上に互いに孤立して形成された複数の光学機能素子と
を備えた表示装置。 - 前記基体は、前記光学機能素子の下にカラーフィルタを有する
請求項１４記載の表示装置。
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