JP2004039500A - 有機エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】有機ＥＬ素子から出射された光を効率よく利用することができる有機エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法及び電子機器を提供する。
【解決手段】陰極１３と陽極１５間に発光層である有機ＥＬ膜１４を有してなる有機エレクトロルミネッセンス素子が基板１１上に形成された有機ＥＬ装置１において、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光面側にマイクロレンズアレイ１７を設けたことを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】陰極１３と陽極１５間に発光層である有機ＥＬ膜１４を有してなる有機エレクトロルミネッセンス素子が基板１１上に形成された有機ＥＬ装置１において、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光面側にマイクロレンズアレイ１７を設けたことを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法及び電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電極及び駆動回路が設けられたガラス基板上に、画素となる複数の有機材料及び電極材料を蒸着などによって順に形成して、有機エレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬという）素子を設けたアクティブな有機ＥＬ装置が製造されていた。図８は従来の有機ＥＬ装置の一例を示す概要断面図である。図８（ａ）は基板８１の底面側から光を出射させる、すなわち基板８１を透過した光を用いる基板側発光型の有機ＥＬ装置である。図８（ｂ）は基板９１の上面側から光を出射させる、すなわち基板９１の有機ＥＬ層９４側から光を出射させる封止側発光型の有機ＥＬ装置である。
【０００３】
図８（ａ）に示す有機ＥＬ装置は、透明な基板８１の上に透明な陽極８３を設け、陽極８３の上に発光層である有機ＥＬ膜８４を設け、有機ＥＬ膜８４の上に陰極８５を設けた構成となっている。有機ＥＬ膜８４から出射された光は、陽極８３及び基板８１を透過して有機ＥＬ装置の外へ出射し、人間の目に捕らわれる。
【０００４】
図８（ｂ）に示す有機ＥＬ装置は、基板９１の上に陰極９３を設け、陰極９３の上に有機ＥＬ膜９４を設け、有機ＥＬ膜９４の上に透明な陽極９５を設け、陽極９５の上に透明な保護膜９６を設けた構成となっている。有機ＥＬ膜９４から出射された光は、陽極９５及び保護膜９６を透過して有機ＥＬ装置の外へ出射し、人間の目に捕らわれる。
また、フルカラー表示を行う有機ＥＬ装置では、３原色の各色毎にマスク蒸着法を用いて所望材料を選択蒸着して製造されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の有機ＥＬ装置では、有機ＥＬ膜から光が四方八方に出射されるので、基板面に対して斜めに出射された光がその基板と外部空気の境界又は有機ＥＬ装置の保護膜と外部空気の境界で反射され、有機ＥＬ装置の外に出射されないという問題点を有していた。しかも、有機ＥＬ素子から出射された光のうち、上記反射によって有機ＥＬ装置の外に出射されずに損失光となるものが６０％から７０％にも及んでいた。
【０００６】
また、従来の有機ＥＬ装置では、所望の輝度を得るために、電極に印加する電圧を上げて有機ＥＬ素子を流れる電流を多くするという方法を用いていた。しかしながら、この方法では、消費電流が増加するとともに、有機ＥＬ素子の寿命が短くなるという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、有機ＥＬ素子から出射された光を効率よく利用することができる有機エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法及び電子機器の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、２つの電極間に発光層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス素子が基板上に形成された有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の発光面側にマイクロレンズアレイを設けたことを特徴とする。
このような発明によれば、発光層から出射された光がマイクロレンズアレイによって集光されてから有機ＥＬ装置の外へ出射される。すなわち、発光層から出射された光のうちで、基板面に対して斜めに出射された光でも、マイクロレンズアレイのレンズで、基板面に対して垂直方向に屈折されて装置の外部に出射する。したがって、発光層から出射された光のほとんど全てを有機ＥＬ装置の外へ出射させることができ、その光を肉眼へ到達させることができる。そこで、本発明は、有機ＥＬ素子から出射された光を効率よく利用することができる。
【０００９】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子が、画素をなすものとして複数設けられており、前記マイクロレンズアレイの各レンズは、前記有機エレクトロルミネッセンス素子毎に配置されていることが好ましい。
このような発明によれば、画素をなす複数の有機ＥＬ素子から出射された光が、それぞれマイクロレンズアレイの各レンズによって集光されてから装置の外部へ出射されるので、複数の画素を有する有機ＥＬ装置における発光効率を大幅に向上させることができる。
【００１０】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子が、画素をなすものとして複数設けられており、前記マイクロレンズアレイにおける２つ以上のレンズ毎に、１つの前記有機エレクトロルミネッセンス素子が対応するように、前記マイクロレンズアレイが配置されている構成でもよい。
【００１１】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子が、画素をなすものとして複数設けられており、前記マイクロレンズアレイにおける１つのレンズ毎に、２つ以上の前記有機エレクトロルミネッセンス素子が対応するように、前記マイクロレンズアレイが配置されている構成でもよい。
【００１２】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、前記発光層をアクティブに駆動する手段を有することが好ましい。
【００１３】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、前記マイクロレンズアレイが、前記基板上に形成された有機エレクトロルミネッセンス素子の上面側に設けられていることが好ましい。
このような発明によれば、基板の上面側から光を出射させる（基板の有機ＥＬ層側から光を出射させる）封止側発光型の有機ＥＬ装置における発光効率を大幅に向上させることができる。
【００１４】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、前記マイクロレンズアレイが、光硬化性を有する透明な樹脂で形成されていることが好ましい。
このような発明によれば、容易に所望形状のマイクロレンズアレイを形成することができる。
【００１５】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、前記発光層から出射された光であって、該発光層から見て前記基板側とは逆側に出射された光が、少なくとも前記マイクロレンズアレイを透過してから前記有機エレクトロルミネッセンス装置の外部へ出射するように、該発光層及びマイクロレンズアレイが配置されていることが好ましい。
このような発明によれば、発光層から出射された光をマイクロレンズアレイによって集光されてから有機ＥＬ装置の外へ出射されので、発光層から出射された光のほとんど全てを有機ＥＬ装置の外へ出射させることができ、その光を肉眼へ到達させることができる。
【００１６】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、前記マイクロレンズアレイが屈折率が１．５４以上ある部材からなることが好ましい。
このような発明によれば、発光効率をより向上させることができるとともに、マイクロレンズアレイをコンパクト化することができる。
【００１７】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、前記マイクロレンズアレイが前記基板の内部に形成されていることが好ましい。
このような発明によれば、有機ＥＬ装置の発光効率を上げながら有機ＥＬ装置のコンパクト化を図ることができる。
【００１８】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、前記発光層から出射された光であって、該発光層から見て前記基板側に出射された光が、少なくとも前記マイクロレンズアレイと該基板を透過してから前記有機エレクトロルミネッセンス装置の外部へ出射するように、該発光層及びマイクロレンズアレイが配置されていることが好ましい。
【００１９】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、前記マイクロレンズアレイが複数のフレネルレンズからなることが好ましい。
このような発明によれば、マイクロレンズアレイの形成工程が簡易となり、製造コストの低減及び製造時間の短縮化を図ることができる。
【００２０】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、前記基板が、複数の前記フレネルレンズを形成した後に、該フレネルレンズの上に層間絶縁膜を設けて平坦化したものであることが好ましい。
このような発明によれば、フレネルレンズ（マイクロレンズアレイ）の上に有機ＥＬ素子及び配線などを容易に形成することが可能となる。
【００２１】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、前記層間絶縁膜の上面に少なくとも前記有機エレクトロルミネッセンス素子が設けられていることが好ましい。
【００２２】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、２つの電極間に発光層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス素子が基板上に形成された有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法において、前記基板上に前記有機エレクトロルミネッセンス素子を形成した後に、該有機エレクトロルミネッセンス素子の上にマイクロレンズアレイを形成することを特徴とする。
このような発明によれば、従来の有機ＥＬ装置の製造方法で有機ＥＬ装置を製造してから、該有機ＥＬ装置にマイクロレンズアレイを接着することで本発明に係る有機ＥＬ装置を製造することができるので、従来の製造装置などを有効活用することが可能となる。
【００２３】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、前記マイクロレンズアレイが光硬化性を有する透明な樹脂を用いて形成することが好ましい。
このような発明によれば、マイクロレンズアレイを所望の形状に製造することが簡易に実現可能となる。
【００２４】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、前記基板上に前記有機エレクトロルミネッセンス素子を形成した後に、該有機エレクトロルミネッセンス素子の表面に酸化窒化シリコン膜を形成し、該酸化窒化シリコン膜の表面に前記樹脂を塗布し、該樹脂に前記マイクロレンズアレイの型を密着させて、該樹脂に光を照射することで該樹脂を硬化させ、前記マイクロレンズの型を前記樹脂から離すことにより、前記マイクロレンズを形成することを特徴とする。
このような発明によれば、発光効率が高く、低消費電流で長寿命な有機ＥＬ装置を、簡易に且つ低コストで製造することができる。
【００２５】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、２つの電極間に発光層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス素子が基板上に形成された有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法において、前記基板の内部にマイクロレンズアレイを形成した後に、該基板の上に前記有機エレクトロルミネッセンス素子を形成することを特徴とする。
このような発明によれば、コンパクトでありながら発光効率が高く、低消費電流で長寿命な有機ＥＬ装置を、簡易に且つ低コストで製造することができる。
【００２６】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、前記マイクロレンズアレイを形成した後に、該マイクロレンズアレイの部位について層間絶縁膜によって平坦化し、該層間絶縁膜の上に少なくとも前記有機エレクトロルミネッセンス素子を形成することが好ましい。
このような発明によれば、コンパクトでありながら発光効率が高く、低消費電流で長寿命な有機ＥＬ装置を、簡易に且つ低コストで製造することができる。
【００２７】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、前記基板に酸化窒化シリコン膜を形成し、前記酸化窒化シリコン膜にフォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチングによって前記フレネルレンズを形成することが好ましい。
このような発明によれば、コンパクトでありながら発光効率が高く、低消費電流で長寿命な有機ＥＬ装置を、簡易に且つ低コストで迅速に製造することができる。
【００２８】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、前記酸化窒化シリコン膜は、酸素と窒素の組成比が原子濃度比で酸素が４０パーセントから８０パーセントであることが好ましい。
このように、前記酸化窒化シリコン膜における酸素と窒素の組成比を規定したのは、これ（４０％から８０％）以上の酸素濃度では、屈折率が低くなってしまい、マイクロレンズアレイの性能を発揮することができず、また、これ以上酸素濃度を下げると透過率が急激に低下してしまうので、有機ＥＬ層から出射された光を通さない暗い有機ＥＬ装置となってしまうからである。
【００２９】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、２つの電極間に発光層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス素子が基板上に形成された有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法において、前記基板上に前記有機エレクトロルミネッセンス素子を形成し、該有機エレクトロルミネッセンス素子を封止し、前記基板を所望の厚さまで研削又は研磨し、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の位置に合わせてレンズを形成したマイクロレンズアレイ基板を、前記研削又は研磨した基板に貼り合わせることを特徴とする。
このような発明によれば、従来の有機ＥＬ装置の製造方法を有効利用することができる。
【００３０】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、前記マイクロレンズアレイと前記研削又は研磨した基板との貼り合わせは、光硬化性を有する透明な樹脂を用いて行うことが好ましい。
【００３１】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、前記樹脂が屈折率が１．５４以上であることが好ましい。
このような発明によれば、発光効率をより向上させることができるとともに、簡易に有機ＥＬ装置を製造することができる。
【００３２】
また、本発明の電子機器は、前記有機エレクトロルミネッセンス装置を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、発光効率が高く、低消費電流であって、長寿命でかつコンパクトな表示手段を備えた電子機器を、簡易に且つ低コストで提供することができる。
【００３３】
また、本発明の電子機器は、前記有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法で製造された有機エレクトロルミネッセンスを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、発光効率が高く、低消費電流であって、長寿命でかつコンパクトな表示手段を備えた電子機器を、簡易に且つ低コストで提供することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ装置について、図面を参照して説明する。
【００３５】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ装置を示す概要断面図である。本有機ＥＬ装置１は、基板１１の表面から外側（図面上方）に向かって発光する封止基板発光型の有機ＥＬ装置である。
【００３６】
本有機ＥＬ装置１は、基板１１と、基板１１の上に設けられた陰極１３と、陰極１３の上に設けられた有機ＥＬ膜１４と、有機ＥＬ膜１４の上に設けられた透明な陽極（ＩＴＯ）１５とを有している。陰極１３、有機ＥＬ膜１４及び陽極１５で有機ＥＬ素子を構成している。陰極１３と有機ＥＬ膜１４は、基板１１上において複数設けられており、それぞれ画素をなしている。また、基板１１には有機ＥＬ素子をアクティブに駆動するトランジスタ１２が設けられている。また、陽極１５の上には保護膜１６が設けられている。
【００３７】
さらに、本有機ＥＬ装置１では、保護膜１６の上、すなわち有機ＥＬ素子の上側に、マイクロレンズアレイ１７を設けている。マイクロレンズアレイ１７の各レンズは、有機ＥＬ素子の画素（陰極１３と有機ＥＬ膜１４）毎に配置されている。このマイクロレンズアレイ１７の各レンズと有機ＥＬ素子の画素との配置は、図１に示す構成に限らず、マイクロレンズアレイ１７における複数のレンズ毎に、１つの有機ＥＬ素子の画素が配置されているものとしてもよい。また、マイクロレンズアレイ１７における１つのレンズ毎に、複数の有機ＥＬ素子の画素が配置されているものとしてもよい。
【００３８】
マイクロレンズアレイ１７は、透明な光硬化性を有する樹脂で形成されることが好ましい。また、マイクロレンズアレイ１７は、屈折率が１．５４以上ある部材からなることが好ましい。マイクロレンズアレイ１７の上側には有機ＥＬ素子を封止するための封止基板（図示せず）を設けてもよいが、その封止基板を特に設けずに、マイクロレンズアレイ１７又は保護膜１６に封止基板としての機能を持たせてもよい。
【００３９】
これらの構成におより、有機ＥＬ膜１４から出射された光は、透明な陽極１５から透過し、次いで透明な保護膜１６を透過し、次いでマイクロレンズアレイ１７の凸レンズを透過して、有機ＥＬ装置１の外へ出射する。ここで、有機ＥＬ膜１４から出射された光のうちで、基板１１面に対して斜めに出射された光でも、高い屈折率を持つ部材からなるマイクロレンズアレイ１７の凸レンズで、基板１１面に対して垂直方向に屈折されて装置の外部に出射する。したがって、有機ＥＬ膜１４から出射された光のほとんど全て（例えば、９５％以上）を有機ＥＬ装置１の外へ出射させることができ、その光を肉眼へ到達させることができる。
【００４０】
一方、図８に示す従来の有機ＥＬ装置では、マイクロレンズアレイを備えていないので、有機ＥＬ膜８４，９４から斜めに出射された光が基板８１と外部空気の境界又は有機ＥＬ装置の保護膜９６と外部空気の境界で反射されてしまう。これにより、従来の有機ＥＬ装置では、有機ＥＬ膜から出射された光のうち有機ＥＬ装置の外に出射される光は３０％から４０％程度となってしまう。
したがって、本実施形態の有機ＥＬ装置１は、従来の有機ＥＬ装置と比べて、消費電力などの条件を同一としながら、画面の明るさを約２．５倍にすることができる。
【００４１】
次に、本実施形態の有機ＥＬ装置１の製造方法について図２を参照して説明する。図２は、有機ＥＬ装置１の各製造工程を示す概要断面図である。先ず、図２（ａ）に示すように、封止基板発光型の有機ＥＬ基板を用意する。この有機ＥＬ基板は、トランジスタ１２が設けられた基板１１の上に、陰極１３、有機ＥＬ膜１４、陽極１５及び保護膜１６を設けたものである。保護膜１６は、空気中の酸素又は水分が有機ＥＬ素子に接触することを遮断するための部材である。保護膜１６としては酸化窒化シリコン膜（ＳｉＮｘＯｙ）を用いることが好ましい。その理由としては、酸化窒化シリコン膜は光の透過率が高く、また水分及び酸素の遮断性に優れているからである。
【００４２】
次いで、保護膜１６の上に、高い屈折率をもつ樹脂１７’を塗布する。樹脂１７’としては光硬化性をもつものが好ましい。その理由は、有機ＥＬ素子を構成している有機ＥＬ膜１４のＴｇ点が摂氏１００度前後であり、熱硬化型樹脂の硬化温度と比べて極端に低いので、その熱硬化型樹脂を硬化することができないためである。
【００４３】
次いで、図２（ｂ）に示すように、マイクロレンズアレイの型３１を用意し、樹脂１７’などに気泡が混入しないように、樹脂１７’が塗られている面とマイクロレンズアレイの型３１とを密着させる。
【００４４】
マイクロレンズアレイの型３１は、石英基板で形成するのが好ましい。例えば石英に耐ガラスエッチングマスク膜であるＡｕ／Ｃｒ膜を成膜し、そのＡｕ／Ｃｒ膜における所定位置に穴又は溝を開口し、その部分からガラスエッチングを所定時間だけ行う。そうすると、微小な凹部からなる凹レンズが形成される。この凹レンズの曲率半径は、エッチング時間で制御することができる。また、マイクロレンズアレイの型３１の表面には、テフロン（登録商標）などのぬれ性を下げ高屈折率樹脂の密着性を下げる働きをする膜を成膜しておく。
【００４５】
さらに、マイクロレンズアレイの型３１における各レンズの光軸と有機ＥＬ膜１４がなす画素の中心とが一致するようにアライメントしながら、マイクロレンズアレイの型３１側から光を照射し、樹脂１７’を硬化させる。
【００４６】
最後に、図２（ｃ）に示すように、マイクロレンズアレイの型３１を硬化した樹脂１７’から剥がす。このとき、上記のぬれ性をさげる膜がマイクロレンズアレイの型３１に成膜されているので、その剥がしを非常に簡単に実行することができる。
このようにして製造された有機ＥＬ装置１は、低電圧で駆動しても明るく、寿命が従来の有機ＥＬ装置の２倍近くにのびる。
【００４７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ装置について説明する。図３は、本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ装置を示す概要断面図である。本有機ＥＬ装置２は、基板２１の底面側から光を出射させる、すなわち基板２１を透過した光を用いる基板側発光型の有機ＥＬ装置である。
【００４８】
本有機ＥＬ装置２は、透明な基板２１と、基板２１の上に設けられた透明な陽極（ＩＴＯ）２５と、陽極２５の上に設けられた有機ＥＬ膜２４と、有機ＥＬ膜２４の上に設けられた陰極２３とを有している。有機ＥＬ膜２４は、発光層（有機ＥＬ層）と正孔輸送層で構成されていることが好ましい。そして、陽極２５、有機ＥＬ膜２４及び陰極２３で有機ＥＬ素子を構成している。陽極２５と有機ＥＬ膜２４は、隔壁（バンク）２８で仕切られて、基板２１上において複数設けられており、それぞれ画素をなしている。また、基板２１には有機ＥＬ素子をアクティブに駆動するトランジスタ２２が設けられている。
【００４９】
さらに、本有機ＥＬ装置２では、基板２１の内部にマイクロレンズアレイ２７を設けている。そして、マイクロレンズアレイ２７の各レンズは、有機ＥＬ素子の画素（陽極２５と有機ＥＬ膜２４）毎に配置されている。このマイクロレンズアレイ２７の各レンズと有機ＥＬ素子の画素との配置は、図２に示す構成に限らず、マイクロレンズアレイ２７における複数のレンズ毎に、１つの有機ＥＬ素子の画素が配置されているものとしてもよい。また、マイクロレンズアレイ２７における１つのレンズ毎に、複数の有機ＥＬ素子の画素が配置されているものとしてもよい。
【００５０】
マイクレンズアレイ２７は、画素毎に配置された複数のフレネルレンズで構成されている。このフレネルレンズの周囲は、層間絶縁膜（ＳｉＯ２）２９が設けられており、この層間絶縁膜２９によって平坦化されている。そして、層間絶縁膜２９の上面に上記有機ＥＬ素子が設けられている。
【００５１】
これらにより、本有機ＥＬ装置２は、有機ＥＬ膜２４から出射された光であって、有機ＥＬ膜２４から見て基板２１側に出射された光が、陽極２５とマイクロレンズアレイ２７と基板２１を透過してから有機ＥＬ装置２の外部へ出射する。
ここで、有機ＥＬ膜２４から出射された光のうちで、基板２１面に対して斜めに出射された光でも、高い屈折率を持つ部材からなるマイクロレンズアレイ２７で、基板２１面に対して垂直方向に屈折されて装置の外部に出射する。したがって、第１実施形態の有機ＥＬ装置１と同様に、有機ＥＬ膜２４から出射された光のほとんど全て（例えば、９５％以上）を有機ＥＬ装置２の外へ出射させることができ、その光を肉眼へ到達させることができる。
【００５２】
次に、本実施形態の有機ＥＬ装置２の製造方法について図４乃至図６を参照して説明する。有機ＥＬ装置２の製造方法の概略としては、先ず基板２１の内部にマイクロレンズアレイ２７を形成し、次いで、マイクロレンズアレイ２７の上に有機ＥＬ素子を駆動するアクティブマトリックス回路（トランジスタ２２と配線など）を形成し、次いで、アクティブマトリックス回路の上に有機ＥＬ素子を形成する。
【００５３】
そのため、低温多結晶シリコンＴＦＴのプロセスでかかる温度（約摂氏５００度）に耐えられるレンズを形成しなければならないので、マイクロレンズアレイ２７自体を無機材料で形成する必要がある。
本有機ＥＬ装置２では、無機材料で形成することが困難なマイクロレンズアレイ２７をフレネルレンズとして構成することにより、薄膜形成技術を用いて容易に製造することができる。このため、低温多結晶シリコンＴＦＴのプロセスにも容易に展開することができ、画像の鮮明化、低消費電力化及び長寿命化を図ることができる。
【００５４】
次に、フレネルレンズからなるマイクロレンズアレイ２７を内蔵した低温多結晶シリコンＴＦＴ基板を用いた有機ＥＬ装置２の具体的な製造方法について説明する。図４及び図５は、有機ＥＬ装置２の各製造工程を示す概要断面図である。
【００５５】
先ず、図４（ａ）に示すように、ガラス基板である基板２１に、フレネルレンズの構成材料となる酸化窒化シリコン膜４１を形成する。この酸化窒化シリコン膜４１は、例えば、プラズマＣＶＤを用いて、２．０μｍの膜厚となるように形成する。
【００５６】
この酸化窒化シリコン膜４１の形成時における窒素と酸素の原子数比と透過率との関係、及び窒素と酸素の原子数比と屈折率との関係を図６に示す。図６により、窒素と酸素の組成比は、原子濃度比で酸素を４０％から８０％であることが望ましい。その理由としては、これ以上の酸素濃度では、屈折率が低くなってしまい、マイクロレンズアレイの性能を発揮することができず、また、これ以上酸素濃度を下げると透過率が急激に低下してしまうので、有機ＥＬ膜２４から出射された光を通さない暗い有機ＥＬ装置となってしまうからである。
【００５７】
次いで、図４（ｂ）に示すように、フレネルレンズを形成するために、基板２１に設けた酸化窒化シリコン膜４１について、１回目のパターニングとエッチングを行う。例えば、パターニングはフォトリソグラフィ技術を用いて行い、エッチングはＣＦ系ガスと酸素を混合し平行平板型反応性イオンエッチング装置を用いて行う。
【００５８】
次いで、図４（ｃ）に示すように、フレネルレンズを形成するために、基板２１に設けた酸化窒化シリコン膜４１について、２回目のパターニングとエッチングを行う。この２回目のパターニングでは１回目と同様にフォトリソグラフィを用い、２回目のエッチングでは１回目のエッチングと同様のＣＦ系ガスと酸素を混合したガスを用いて平行平板型反応性イオンエッチング装置を用いて約１．０μｍのエッチングを行う。これによりフレネルレンズによるマイクロレンズアレイ２７を完成させる。ここで、３回目、４回目又はそれ以上のパターニング及びエッチングを繰り返して、より高精度のフレネルレンズを形成してもよい。
【００５９】
次いで、図４（ｄ）に示すように、マイクロレンズアレイ２７を形成した基板２１について、スピンオングラスの塗布と焼成を行うことにより層間絶縁膜２９を形成して、マイクロレンズアレイ２７の表面を平坦化する。この平坦化は、プラズマＣＶＤによる酸化シリコン膜の成膜とＣＭＰによる研磨による平坦化、又はレジストリのエッチバックによる平坦化でもよい。
【００６０】
次いで、図４（ｆ）に示すように、低温多結晶シリコンＴＦＴによるトランジスタ２２の形成と、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）による陽極２５の形成と、ゲート線５１及び電源線５２などの形成を行い、ＴＦＴ基板を完成させる。
【００６１】
次いで、図４（ｇ）に示すように、基板２１上に層間絶縁膜（ＳｉＯ２）５３をプラズマＣＶＤで成膜し、画素を形成すべき場所の層間絶縁膜をフォトリソグラフィとドライエッチングで除去する。
次いで、図５（ｈ）に示すように、各画素を形成すべき領域の境部位に、樹脂によって隔壁（バンク）２８を形成する。
【００６２】
次いで、図５（ｉ）に示すように、隔壁２８で仕切られた各画素領域に有機ＥＬ膜２４をなす正孔輸送層２４ａ及び発光層（ＥＬ層）２４ｂを形成する。この正孔輸送層２４ａ及び発光層２４ｂは、液滴吐出方式を用いて形成することが好ましい。具体的には、インクジェットプリンタのヘッドから正孔輸送層２４ａの構成材料のＰＥＤＯＴを各画素領域に滴下し、乾燥させた後、３原色であるＲＧＢの発光層となる材料をインクジェットプリンタのヘッドから所望位置に滴下させることで、有機ＥＬ素子を形成する。
【００６３】
最後に、有機ＥＬ膜２４の上側に、カルシウムとアルミニウム２３をそれぞれ１ｎｍと２００ｎｍの膜厚で真空蒸着させ、次いで、画表示部分をザグリ加工したガラスを窒素雰囲気中で接着する。これにより、本実施形態の有機ＥＬ装置２が完成する。
【００６４】
これらにより、本実施形態の有機ＥＬ装置２は、発光素子である有機ＥＬ素子（有機ＥＬ膜２４など）の直下に設けたフレネルレンズからなるマイクロレンズアレイ２７が有機ＥＬ膜２４から出射された光を集光するので、その集光された光が透明な基板２１を透過して外部へ出射するときのその光線と基板２１の面がなす角度を全反射しない角度に調整することが可能となる。
【００６５】
そのため、本有機ＥＬ装置２は、図８に示すような従来の有機ＥＬ装置において基板８１と空気の境界又は保護膜９６と空気の境界などで全反射して外部に出射されなかった光のほとんどについて、有機ＥＬ装置２の外部へ出射させて人間の目に到達させることができる。したがって、有機ＥＬ装置２は、有機ＥＬ膜２４から出射された光の約６７％を人間の目に到達させることが可能となり、効率が非常に高く、低電圧で高輝度に表示することが可能となり、また消費電力も大幅に削減することが可能となる。そして、有機ＥＬ装置２は、消費電力が非常に小さくなるので、有機ＥＬ素子の劣化速度も抑えられ、製品寿命を大幅に長くすることが可能となる。
【００６６】
実験例を挙げれば、輝度が１００［Ｃｄ／ｍ２］の有機ＥＬ装置を製造する場合、本実施形態の有機ＥＬ装置２では有機ＥＬ素子の発光電圧（駆動電圧）として約３．０［Ｖ］の電圧を印加させればよいが、図８に示すような従来の有機ＥＬ装置では発光電圧として約５［Ｖ］の電圧が必要となる。また、上記製造条件の場合、有機ＥＬ装置２では寿命が約３万時間以上あるのに対して、従来の有機ＥＬ装置では寿命が約１万時間であった。
【００６７】
これらにより、本実施形態の有機ＥＬ装置２は、従来の有機ＥＬ装置と比べて例えば、モバイル機器において非常に重要となる低電圧駆動化及び低消費電力化を実現できることが実証された。
【００６８】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る有機ＥＬ装置とその製造方法について説明する。図７は、本発明の第３実施形態に係る有機ＥＬ装置とその製造方法を示す概要断面図である。本有機ＥＬ装置の概要は、従来の製造方法で作成された有機ＥＬ装置にマイクロレンズアレイ１７を接着させたものである。この製造方法の詳細について以下に説明する。
【００６９】
先ず、図７（ａ）に示すように、透明な基板７１の底面側から光を出射させる基板側発光型の有機ＥＬ装置を製造する。この有機ＥＬ装置は従来の製造方法で製造することができる。したがって、この有機ＥＬ装置は、透明な基板７１と、基板７１の上に設けられた透明な陽極（ＩＴＯ）７３と、陽極７３の上に設けられた有機ＥＬ膜と、有機ＥＬ膜の上に設けられた陰極７６とを有している。有機ＥＬ膜は、発光層（有機ＥＬ層）７５と正孔輸送層７４で構成されているそして、陽極７３、有機ＥＬ膜及び陰極７６で有機ＥＬ素子を構成している。陽極７３と有機ＥＬ膜は、隔壁（バンク）で仕切られて、基板７１上において複数設けられており、それぞれ画素をなしている。また、基板７１には有機ＥＬ素子をアクティブに駆動するトランジスタ７２が設けられている。
【００７０】
次いで、基板７１の図面の点線部分を研磨により削り、基板７１を薄くする。
例えば、厚さが１００μｍとなるまで基板７１を薄くする。
次いで、図７（ｂ）に示すように、有機ＥＬ素子がなす画素毎にレンズが配置されるように、マイクロレンズアレイ３１’を基板７１の底面に接着させる。このマイクロレンズアレイ３１’の接着は、光硬化性であって高屈折率をもつ樹脂１７’を用いて行う。また、マイクロレンズアレイ３１’は、基板７１と同じ材料であるガラスなどで複数の凹レンズを形成したものである。例えば、石英に耐ガラスエッチング・マスク膜であるＡｕ／Ｃｒ膜を成膜し、そのＡｕ／Ｃｒ膜における所定位置に穴又は溝を開口し、その部分からガラスエッチングを所定時間だけ行う。そうすると、微小な凹部からなる凹レンズが形成されマイクロレンズアレイ３１’ができあがる。これらにより、本実施形態の有機ＥＬ装置が製造される。
【００７１】
これらにより、本実施形態の有機ＥＬ装置は、従来の有機ＥＬ装置の製造工程に、基板７１の研磨と、マイクロレンズアレイ３１’の接着とからなる僅か２工程を加えることで製造できるので、本実施形態の製造方法によれば非常に低コストで光取り出し効率の高い有機ＥＬ装置を製造することができる。
【００７２】
図９は本実施形態に係る有機ＥＬ装置（電気光学装置）を、アクティブマトリクス型の表示装置に適用した場合の一例を示す回路図である。
【００７３】
この有機ＥＬ装置Ｓ１は、図９に示すように基板上に、複数の走査線１３１と、これら走査線１３１に対して交差する方向に延びる複数の信号線１３２と、これら信号線１３２に並列に延びる複数の共通給電線１３３とがそれぞれ配線されたもので、走査線１３１及び信号線１３２の各交点毎に、画素（画素領域素）ＡＲが設けられて構成されたものである。
【００７４】
信号線１３２に対しては、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン、アナログスイッチを備えるデータ線駆動回路３９０が設けられている。
一方、走査線１３１に対しては、シフトレジスタ及びレベルシフタを備える走査線駆動回路３８０が設けられている。また、画素領域ＡＲの各々には、走査線１３１を介して走査信号がゲート電極に供給される第１のトランジスタ３２２と、この第１のトランジスタ３２２を介して信号線１３２から供給される画像信号を保持する保持容量ｃａｐと、保持容量ｃａｐによって保持された画像信号がゲート電極に供給される第２のトランジスタ３２４と、この第２のトランジスタ３２４を介して共通給電線１３３に電気的に接続したときに共通給電線１３３から駆動電流が流れ込む画素電極３２３と、この画素電極（陽極）３２３と対向電極（陰極）２２２との間に挟み込まれる発光部（発光層）３６０とが設けられている。
【００７５】
このような構成のもとに、走査線１３１が駆動されて第１のトランジスタ３２２がオンとなると、そのときの信号線１３２の電位が保持容量ｃａｐに保持され、該保持容量ｃａｐの状態に応じて、第２のトランジスタ３２４の導通状態が決まる。そして、第２のトランジスタ３２４のチャネルを介して共通給電線１３３から画素電極３２３に電流が流れ、さらに発光層３６０を通じて対向電極２２２に電流が流れることにより、発光層３６０は、これを流れる電流量に応じて発光するようになる。
【００７６】
（電子機器）
上記実施形態の電気光学装置（有機ＥＬ装置）を備えた電子機器の例について説明する。
図１０は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図１０において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記の有機ＥＬ装置を用いた表示部を示している。
【００７７】
図１１は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図１１において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は上記の有機ＥＬ装置を用いた表示部を示している。
【００７８】
図１２は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図１２において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は上記の有機ＥＬ装置を用いた表示部を示している。
【００７９】
図１０から図１２に示す電子機器は、上記実施形態の有機ＥＬ装置を備えているので、有機ＥＬ素子から出射された光のほとんど全てが利用できる高い効率の表示手段を備えることができ、有機ＥＬ素子に過大な電流を流さなくとも輝度の高い明るい表示をすることができる。したがって、本電子機器は、低消費電流で動作し寿命が長く安価なものとなる。
【００８０】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能であり、実施形態で挙げた具体的な材料や層構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【００８１】
例えば、有機ＥＬ素子を用いた照明など、特に輝度を必要とする表示体（発光体）パネルに本発明を適用してもよい。
また、上記実施形態以外のモバイル機器に本発明を適用してもよい。本発明は低消費電力で駆動することが前提となる電子機器に好適である。
【００８２】
また、上記実施形態の製造方法を応用してカラー表示可能な有機ＥＬ装置を構成することもできる。このカラー有機ＥＬ装置の製造方法としては、例えば、３原色をなす青、緑、赤とする画素毎に対応して配置された、マイクロレンズアレイの各レンズの曲率を変えればよい。この各レンズの曲率の調整方法としては、上記第３実施形態で説明した凹レンズの製造方法において、青、緑、赤とする画素毎に対応するレンズ毎に、ガラスエッチングを所定時間を調整すればよい。そのガラスエッチング時間の比率としては、青画素のエッチング時間をＴｂ、緑画素のエッチング時間をＴｇ、赤画素のエッチング時間をＴｒとすると、
Ｔｂ＞Ｔｇ＞Ｔｒ とする。これにより、青、緑、赤の順に大きさが小さくなる凹レンズが形成され、全ての色を高効率で表示することができる有機ＥＬ装置を構成することができる。
マイクロレンズアレイを形成するときのエッチングは、ウエットエッチングに限らずドライエッチングを用いてもよい。
【００８３】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光面側にマイクロレンズアレイを設けたので、有機ＥＬ素子から出射された光を効率よく利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ装置を示す概要断面図である。
【図２】同上の有機ＥＬ装置の各製造工程を示す概要断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ装置を示す概要断面図である。
【図４】同上の有機ＥＬ装置の各製造工程を示す概要断面図である。
【図５】同上の有機ＥＬ装置の各製造工程を示す概要断面図である。
【図６】酸化窒化シリコン膜の形成時における窒素と酸素の原子数比と透過率との関係、及び窒素と酸素の原子数比と屈折率との関係を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る有機ＥＬ装置とその製造方法を示す概要断面図である。
【図８】従来の有機ＥＬ装置の一例を示す概要断面図である。
【図９】アクティブマトリックス型の表示装置を示す回路図である。
【図１０】本実施形態の電気光学装置を備えた電子機器の一例を示す図である。
【図１１】本実施形態の電気光学装置を備えた電子機器の一例を示す図である。
【図１２】本実施形態の電気光学装置を備えた電子機器の一例を示す図である。
【符号の説明】
１、２ 有機ＥＬ装置
１１、２１ 基板
１２、２２ トランジスタ
１３、２３ 陰極
１４、２４ 有機ＥＬ膜
１５、２５ 陽極
１６ 保護膜
１７、２７、３１’ マイクロレンズアレイ
１７’ 樹脂
２８ 隔壁（バンク）
２９ 層間絶縁膜（ＳｉＯ２）
４１ 酸化窒化シリコン膜
５１ ゲート線
５２ 電源線
５３ 層間絶縁膜
７１ 基板
７２ トランジスタ
７３ 陽極
７４ 正孔輸送層
７５ 発光層（有機ＥＬ層）
７６ 陰極
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法及び電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電極及び駆動回路が設けられたガラス基板上に、画素となる複数の有機材料及び電極材料を蒸着などによって順に形成して、有機エレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬという）素子を設けたアクティブな有機ＥＬ装置が製造されていた。図８は従来の有機ＥＬ装置の一例を示す概要断面図である。図８（ａ）は基板８１の底面側から光を出射させる、すなわち基板８１を透過した光を用いる基板側発光型の有機ＥＬ装置である。図８（ｂ）は基板９１の上面側から光を出射させる、すなわち基板９１の有機ＥＬ層９４側から光を出射させる封止側発光型の有機ＥＬ装置である。
【０００３】
図８（ａ）に示す有機ＥＬ装置は、透明な基板８１の上に透明な陽極８３を設け、陽極８３の上に発光層である有機ＥＬ膜８４を設け、有機ＥＬ膜８４の上に陰極８５を設けた構成となっている。有機ＥＬ膜８４から出射された光は、陽極８３及び基板８１を透過して有機ＥＬ装置の外へ出射し、人間の目に捕らわれる。
【０００４】
図８（ｂ）に示す有機ＥＬ装置は、基板９１の上に陰極９３を設け、陰極９３の上に有機ＥＬ膜９４を設け、有機ＥＬ膜９４の上に透明な陽極９５を設け、陽極９５の上に透明な保護膜９６を設けた構成となっている。有機ＥＬ膜９４から出射された光は、陽極９５及び保護膜９６を透過して有機ＥＬ装置の外へ出射し、人間の目に捕らわれる。
また、フルカラー表示を行う有機ＥＬ装置では、３原色の各色毎にマスク蒸着法を用いて所望材料を選択蒸着して製造されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の有機ＥＬ装置では、有機ＥＬ膜から光が四方八方に出射されるので、基板面に対して斜めに出射された光がその基板と外部空気の境界又は有機ＥＬ装置の保護膜と外部空気の境界で反射され、有機ＥＬ装置の外に出射されないという問題点を有していた。しかも、有機ＥＬ素子から出射された光のうち、上記反射によって有機ＥＬ装置の外に出射されずに損失光となるものが６０％から７０％にも及んでいた。
【０００６】
また、従来の有機ＥＬ装置では、所望の輝度を得るために、電極に印加する電圧を上げて有機ＥＬ素子を流れる電流を多くするという方法を用いていた。しかしながら、この方法では、消費電流が増加するとともに、有機ＥＬ素子の寿命が短くなるという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、有機ＥＬ素子から出射された光を効率よく利用することができる有機エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法及び電子機器の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、２つの電極間に発光層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス素子が基板上に形成された有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の発光面側にマイクロレンズアレイを設けたことを特徴とする。
このような発明によれば、発光層から出射された光がマイクロレンズアレイによって集光されてから有機ＥＬ装置の外へ出射される。すなわち、発光層から出射された光のうちで、基板面に対して斜めに出射された光でも、マイクロレンズアレイのレンズで、基板面に対して垂直方向に屈折されて装置の外部に出射する。したがって、発光層から出射された光のほとんど全てを有機ＥＬ装置の外へ出射させることができ、その光を肉眼へ到達させることができる。そこで、本発明は、有機ＥＬ素子から出射された光を効率よく利用することができる。
【０００９】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子が、画素をなすものとして複数設けられており、前記マイクロレンズアレイの各レンズは、前記有機エレクトロルミネッセンス素子毎に配置されていることが好ましい。
このような発明によれば、画素をなす複数の有機ＥＬ素子から出射された光が、それぞれマイクロレンズアレイの各レンズによって集光されてから装置の外部へ出射されるので、複数の画素を有する有機ＥＬ装置における発光効率を大幅に向上させることができる。
【００１０】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子が、画素をなすものとして複数設けられており、前記マイクロレンズアレイにおける２つ以上のレンズ毎に、１つの前記有機エレクトロルミネッセンス素子が対応するように、前記マイクロレンズアレイが配置されている構成でもよい。
【００１１】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子が、画素をなすものとして複数設けられており、前記マイクロレンズアレイにおける１つのレンズ毎に、２つ以上の前記有機エレクトロルミネッセンス素子が対応するように、前記マイクロレンズアレイが配置されている構成でもよい。
【００１２】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、前記発光層をアクティブに駆動する手段を有することが好ましい。
【００１３】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、前記マイクロレンズアレイが、前記基板上に形成された有機エレクトロルミネッセンス素子の上面側に設けられていることが好ましい。
このような発明によれば、基板の上面側から光を出射させる（基板の有機ＥＬ層側から光を出射させる）封止側発光型の有機ＥＬ装置における発光効率を大幅に向上させることができる。
【００１４】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、前記マイクロレンズアレイが、光硬化性を有する透明な樹脂で形成されていることが好ましい。
このような発明によれば、容易に所望形状のマイクロレンズアレイを形成することができる。
【００１５】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、前記発光層から出射された光であって、該発光層から見て前記基板側とは逆側に出射された光が、少なくとも前記マイクロレンズアレイを透過してから前記有機エレクトロルミネッセンス装置の外部へ出射するように、該発光層及びマイクロレンズアレイが配置されていることが好ましい。
このような発明によれば、発光層から出射された光をマイクロレンズアレイによって集光されてから有機ＥＬ装置の外へ出射されので、発光層から出射された光のほとんど全てを有機ＥＬ装置の外へ出射させることができ、その光を肉眼へ到達させることができる。
【００１６】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、前記マイクロレンズアレイが屈折率が１．５４以上ある部材からなることが好ましい。
このような発明によれば、発光効率をより向上させることができるとともに、マイクロレンズアレイをコンパクト化することができる。
【００１７】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、前記マイクロレンズアレイが前記基板の内部に形成されていることが好ましい。
このような発明によれば、有機ＥＬ装置の発光効率を上げながら有機ＥＬ装置のコンパクト化を図ることができる。
【００１８】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、前記発光層から出射された光であって、該発光層から見て前記基板側に出射された光が、少なくとも前記マイクロレンズアレイと該基板を透過してから前記有機エレクトロルミネッセンス装置の外部へ出射するように、該発光層及びマイクロレンズアレイが配置されていることが好ましい。
【００１９】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、前記マイクロレンズアレイが複数のフレネルレンズからなることが好ましい。
このような発明によれば、マイクロレンズアレイの形成工程が簡易となり、製造コストの低減及び製造時間の短縮化を図ることができる。
【００２０】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、前記基板が、複数の前記フレネルレンズを形成した後に、該フレネルレンズの上に層間絶縁膜を設けて平坦化したものであることが好ましい。
このような発明によれば、フレネルレンズ（マイクロレンズアレイ）の上に有機ＥＬ素子及び配線などを容易に形成することが可能となる。
【００２１】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、前記層間絶縁膜の上面に少なくとも前記有機エレクトロルミネッセンス素子が設けられていることが好ましい。
【００２２】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、２つの電極間に発光層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス素子が基板上に形成された有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法において、前記基板上に前記有機エレクトロルミネッセンス素子を形成した後に、該有機エレクトロルミネッセンス素子の上にマイクロレンズアレイを形成することを特徴とする。
このような発明によれば、従来の有機ＥＬ装置の製造方法で有機ＥＬ装置を製造してから、該有機ＥＬ装置にマイクロレンズアレイを接着することで本発明に係る有機ＥＬ装置を製造することができるので、従来の製造装置などを有効活用することが可能となる。
【００２３】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、前記マイクロレンズアレイが光硬化性を有する透明な樹脂を用いて形成することが好ましい。
このような発明によれば、マイクロレンズアレイを所望の形状に製造することが簡易に実現可能となる。
【００２４】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、前記基板上に前記有機エレクトロルミネッセンス素子を形成した後に、該有機エレクトロルミネッセンス素子の表面に酸化窒化シリコン膜を形成し、該酸化窒化シリコン膜の表面に前記樹脂を塗布し、該樹脂に前記マイクロレンズアレイの型を密着させて、該樹脂に光を照射することで該樹脂を硬化させ、前記マイクロレンズの型を前記樹脂から離すことにより、前記マイクロレンズを形成することを特徴とする。
このような発明によれば、発光効率が高く、低消費電流で長寿命な有機ＥＬ装置を、簡易に且つ低コストで製造することができる。
【００２５】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、２つの電極間に発光層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス素子が基板上に形成された有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法において、前記基板の内部にマイクロレンズアレイを形成した後に、該基板の上に前記有機エレクトロルミネッセンス素子を形成することを特徴とする。
このような発明によれば、コンパクトでありながら発光効率が高く、低消費電流で長寿命な有機ＥＬ装置を、簡易に且つ低コストで製造することができる。
【００２６】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、前記マイクロレンズアレイを形成した後に、該マイクロレンズアレイの部位について層間絶縁膜によって平坦化し、該層間絶縁膜の上に少なくとも前記有機エレクトロルミネッセンス素子を形成することが好ましい。
このような発明によれば、コンパクトでありながら発光効率が高く、低消費電流で長寿命な有機ＥＬ装置を、簡易に且つ低コストで製造することができる。
【００２７】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、前記基板に酸化窒化シリコン膜を形成し、前記酸化窒化シリコン膜にフォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチングによって前記フレネルレンズを形成することが好ましい。
このような発明によれば、コンパクトでありながら発光効率が高く、低消費電流で長寿命な有機ＥＬ装置を、簡易に且つ低コストで迅速に製造することができる。
【００２８】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、前記酸化窒化シリコン膜は、酸素と窒素の組成比が原子濃度比で酸素が４０パーセントから８０パーセントであることが好ましい。
このように、前記酸化窒化シリコン膜における酸素と窒素の組成比を規定したのは、これ（４０％から８０％）以上の酸素濃度では、屈折率が低くなってしまい、マイクロレンズアレイの性能を発揮することができず、また、これ以上酸素濃度を下げると透過率が急激に低下してしまうので、有機ＥＬ層から出射された光を通さない暗い有機ＥＬ装置となってしまうからである。
【００２９】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、２つの電極間に発光層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス素子が基板上に形成された有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法において、前記基板上に前記有機エレクトロルミネッセンス素子を形成し、該有機エレクトロルミネッセンス素子を封止し、前記基板を所望の厚さまで研削又は研磨し、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の位置に合わせてレンズを形成したマイクロレンズアレイ基板を、前記研削又は研磨した基板に貼り合わせることを特徴とする。
このような発明によれば、従来の有機ＥＬ装置の製造方法を有効利用することができる。
【００３０】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、前記マイクロレンズアレイと前記研削又は研磨した基板との貼り合わせは、光硬化性を有する透明な樹脂を用いて行うことが好ましい。
【００３１】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、前記樹脂が屈折率が１．５４以上であることが好ましい。
このような発明によれば、発光効率をより向上させることができるとともに、簡易に有機ＥＬ装置を製造することができる。
【００３２】
また、本発明の電子機器は、前記有機エレクトロルミネッセンス装置を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、発光効率が高く、低消費電流であって、長寿命でかつコンパクトな表示手段を備えた電子機器を、簡易に且つ低コストで提供することができる。
【００３３】
また、本発明の電子機器は、前記有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法で製造された有機エレクトロルミネッセンスを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、発光効率が高く、低消費電流であって、長寿命でかつコンパクトな表示手段を備えた電子機器を、簡易に且つ低コストで提供することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ装置について、図面を参照して説明する。
【００３５】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ装置を示す概要断面図である。本有機ＥＬ装置１は、基板１１の表面から外側（図面上方）に向かって発光する封止基板発光型の有機ＥＬ装置である。
【００３６】
本有機ＥＬ装置１は、基板１１と、基板１１の上に設けられた陰極１３と、陰極１３の上に設けられた有機ＥＬ膜１４と、有機ＥＬ膜１４の上に設けられた透明な陽極（ＩＴＯ）１５とを有している。陰極１３、有機ＥＬ膜１４及び陽極１５で有機ＥＬ素子を構成している。陰極１３と有機ＥＬ膜１４は、基板１１上において複数設けられており、それぞれ画素をなしている。また、基板１１には有機ＥＬ素子をアクティブに駆動するトランジスタ１２が設けられている。また、陽極１５の上には保護膜１６が設けられている。
【００３７】
さらに、本有機ＥＬ装置１では、保護膜１６の上、すなわち有機ＥＬ素子の上側に、マイクロレンズアレイ１７を設けている。マイクロレンズアレイ１７の各レンズは、有機ＥＬ素子の画素（陰極１３と有機ＥＬ膜１４）毎に配置されている。このマイクロレンズアレイ１７の各レンズと有機ＥＬ素子の画素との配置は、図１に示す構成に限らず、マイクロレンズアレイ１７における複数のレンズ毎に、１つの有機ＥＬ素子の画素が配置されているものとしてもよい。また、マイクロレンズアレイ１７における１つのレンズ毎に、複数の有機ＥＬ素子の画素が配置されているものとしてもよい。
【００３８】
マイクロレンズアレイ１７は、透明な光硬化性を有する樹脂で形成されることが好ましい。また、マイクロレンズアレイ１７は、屈折率が１．５４以上ある部材からなることが好ましい。マイクロレンズアレイ１７の上側には有機ＥＬ素子を封止するための封止基板（図示せず）を設けてもよいが、その封止基板を特に設けずに、マイクロレンズアレイ１７又は保護膜１６に封止基板としての機能を持たせてもよい。
【００３９】
これらの構成におより、有機ＥＬ膜１４から出射された光は、透明な陽極１５から透過し、次いで透明な保護膜１６を透過し、次いでマイクロレンズアレイ１７の凸レンズを透過して、有機ＥＬ装置１の外へ出射する。ここで、有機ＥＬ膜１４から出射された光のうちで、基板１１面に対して斜めに出射された光でも、高い屈折率を持つ部材からなるマイクロレンズアレイ１７の凸レンズで、基板１１面に対して垂直方向に屈折されて装置の外部に出射する。したがって、有機ＥＬ膜１４から出射された光のほとんど全て（例えば、９５％以上）を有機ＥＬ装置１の外へ出射させることができ、その光を肉眼へ到達させることができる。
【００４０】
一方、図８に示す従来の有機ＥＬ装置では、マイクロレンズアレイを備えていないので、有機ＥＬ膜８４，９４から斜めに出射された光が基板８１と外部空気の境界又は有機ＥＬ装置の保護膜９６と外部空気の境界で反射されてしまう。これにより、従来の有機ＥＬ装置では、有機ＥＬ膜から出射された光のうち有機ＥＬ装置の外に出射される光は３０％から４０％程度となってしまう。
したがって、本実施形態の有機ＥＬ装置１は、従来の有機ＥＬ装置と比べて、消費電力などの条件を同一としながら、画面の明るさを約２．５倍にすることができる。
【００４１】
次に、本実施形態の有機ＥＬ装置１の製造方法について図２を参照して説明する。図２は、有機ＥＬ装置１の各製造工程を示す概要断面図である。先ず、図２（ａ）に示すように、封止基板発光型の有機ＥＬ基板を用意する。この有機ＥＬ基板は、トランジスタ１２が設けられた基板１１の上に、陰極１３、有機ＥＬ膜１４、陽極１５及び保護膜１６を設けたものである。保護膜１６は、空気中の酸素又は水分が有機ＥＬ素子に接触することを遮断するための部材である。保護膜１６としては酸化窒化シリコン膜（ＳｉＮｘＯｙ）を用いることが好ましい。その理由としては、酸化窒化シリコン膜は光の透過率が高く、また水分及び酸素の遮断性に優れているからである。
【００４２】
次いで、保護膜１６の上に、高い屈折率をもつ樹脂１７’を塗布する。樹脂１７’としては光硬化性をもつものが好ましい。その理由は、有機ＥＬ素子を構成している有機ＥＬ膜１４のＴｇ点が摂氏１００度前後であり、熱硬化型樹脂の硬化温度と比べて極端に低いので、その熱硬化型樹脂を硬化することができないためである。
【００４３】
次いで、図２（ｂ）に示すように、マイクロレンズアレイの型３１を用意し、樹脂１７’などに気泡が混入しないように、樹脂１７’が塗られている面とマイクロレンズアレイの型３１とを密着させる。
【００４４】
マイクロレンズアレイの型３１は、石英基板で形成するのが好ましい。例えば石英に耐ガラスエッチングマスク膜であるＡｕ／Ｃｒ膜を成膜し、そのＡｕ／Ｃｒ膜における所定位置に穴又は溝を開口し、その部分からガラスエッチングを所定時間だけ行う。そうすると、微小な凹部からなる凹レンズが形成される。この凹レンズの曲率半径は、エッチング時間で制御することができる。また、マイクロレンズアレイの型３１の表面には、テフロン（登録商標）などのぬれ性を下げ高屈折率樹脂の密着性を下げる働きをする膜を成膜しておく。
【００４５】
さらに、マイクロレンズアレイの型３１における各レンズの光軸と有機ＥＬ膜１４がなす画素の中心とが一致するようにアライメントしながら、マイクロレンズアレイの型３１側から光を照射し、樹脂１７’を硬化させる。
【００４６】
最後に、図２（ｃ）に示すように、マイクロレンズアレイの型３１を硬化した樹脂１７’から剥がす。このとき、上記のぬれ性をさげる膜がマイクロレンズアレイの型３１に成膜されているので、その剥がしを非常に簡単に実行することができる。
このようにして製造された有機ＥＬ装置１は、低電圧で駆動しても明るく、寿命が従来の有機ＥＬ装置の２倍近くにのびる。
【００４７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ装置について説明する。図３は、本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ装置を示す概要断面図である。本有機ＥＬ装置２は、基板２１の底面側から光を出射させる、すなわち基板２１を透過した光を用いる基板側発光型の有機ＥＬ装置である。
【００４８】
本有機ＥＬ装置２は、透明な基板２１と、基板２１の上に設けられた透明な陽極（ＩＴＯ）２５と、陽極２５の上に設けられた有機ＥＬ膜２４と、有機ＥＬ膜２４の上に設けられた陰極２３とを有している。有機ＥＬ膜２４は、発光層（有機ＥＬ層）と正孔輸送層で構成されていることが好ましい。そして、陽極２５、有機ＥＬ膜２４及び陰極２３で有機ＥＬ素子を構成している。陽極２５と有機ＥＬ膜２４は、隔壁（バンク）２８で仕切られて、基板２１上において複数設けられており、それぞれ画素をなしている。また、基板２１には有機ＥＬ素子をアクティブに駆動するトランジスタ２２が設けられている。
【００４９】
さらに、本有機ＥＬ装置２では、基板２１の内部にマイクロレンズアレイ２７を設けている。そして、マイクロレンズアレイ２７の各レンズは、有機ＥＬ素子の画素（陽極２５と有機ＥＬ膜２４）毎に配置されている。このマイクロレンズアレイ２７の各レンズと有機ＥＬ素子の画素との配置は、図２に示す構成に限らず、マイクロレンズアレイ２７における複数のレンズ毎に、１つの有機ＥＬ素子の画素が配置されているものとしてもよい。また、マイクロレンズアレイ２７における１つのレンズ毎に、複数の有機ＥＬ素子の画素が配置されているものとしてもよい。
【００５０】
マイクレンズアレイ２７は、画素毎に配置された複数のフレネルレンズで構成されている。このフレネルレンズの周囲は、層間絶縁膜（ＳｉＯ２）２９が設けられており、この層間絶縁膜２９によって平坦化されている。そして、層間絶縁膜２９の上面に上記有機ＥＬ素子が設けられている。
【００５１】
これらにより、本有機ＥＬ装置２は、有機ＥＬ膜２４から出射された光であって、有機ＥＬ膜２４から見て基板２１側に出射された光が、陽極２５とマイクロレンズアレイ２７と基板２１を透過してから有機ＥＬ装置２の外部へ出射する。
ここで、有機ＥＬ膜２４から出射された光のうちで、基板２１面に対して斜めに出射された光でも、高い屈折率を持つ部材からなるマイクロレンズアレイ２７で、基板２１面に対して垂直方向に屈折されて装置の外部に出射する。したがって、第１実施形態の有機ＥＬ装置１と同様に、有機ＥＬ膜２４から出射された光のほとんど全て（例えば、９５％以上）を有機ＥＬ装置２の外へ出射させることができ、その光を肉眼へ到達させることができる。
【００５２】
次に、本実施形態の有機ＥＬ装置２の製造方法について図４乃至図６を参照して説明する。有機ＥＬ装置２の製造方法の概略としては、先ず基板２１の内部にマイクロレンズアレイ２７を形成し、次いで、マイクロレンズアレイ２７の上に有機ＥＬ素子を駆動するアクティブマトリックス回路（トランジスタ２２と配線など）を形成し、次いで、アクティブマトリックス回路の上に有機ＥＬ素子を形成する。
【００５３】
そのため、低温多結晶シリコンＴＦＴのプロセスでかかる温度（約摂氏５００度）に耐えられるレンズを形成しなければならないので、マイクロレンズアレイ２７自体を無機材料で形成する必要がある。
本有機ＥＬ装置２では、無機材料で形成することが困難なマイクロレンズアレイ２７をフレネルレンズとして構成することにより、薄膜形成技術を用いて容易に製造することができる。このため、低温多結晶シリコンＴＦＴのプロセスにも容易に展開することができ、画像の鮮明化、低消費電力化及び長寿命化を図ることができる。
【００５４】
次に、フレネルレンズからなるマイクロレンズアレイ２７を内蔵した低温多結晶シリコンＴＦＴ基板を用いた有機ＥＬ装置２の具体的な製造方法について説明する。図４及び図５は、有機ＥＬ装置２の各製造工程を示す概要断面図である。
【００５５】
先ず、図４（ａ）に示すように、ガラス基板である基板２１に、フレネルレンズの構成材料となる酸化窒化シリコン膜４１を形成する。この酸化窒化シリコン膜４１は、例えば、プラズマＣＶＤを用いて、２．０μｍの膜厚となるように形成する。
【００５６】
この酸化窒化シリコン膜４１の形成時における窒素と酸素の原子数比と透過率との関係、及び窒素と酸素の原子数比と屈折率との関係を図６に示す。図６により、窒素と酸素の組成比は、原子濃度比で酸素を４０％から８０％であることが望ましい。その理由としては、これ以上の酸素濃度では、屈折率が低くなってしまい、マイクロレンズアレイの性能を発揮することができず、また、これ以上酸素濃度を下げると透過率が急激に低下してしまうので、有機ＥＬ膜２４から出射された光を通さない暗い有機ＥＬ装置となってしまうからである。
【００５７】
次いで、図４（ｂ）に示すように、フレネルレンズを形成するために、基板２１に設けた酸化窒化シリコン膜４１について、１回目のパターニングとエッチングを行う。例えば、パターニングはフォトリソグラフィ技術を用いて行い、エッチングはＣＦ系ガスと酸素を混合し平行平板型反応性イオンエッチング装置を用いて行う。
【００５８】
次いで、図４（ｃ）に示すように、フレネルレンズを形成するために、基板２１に設けた酸化窒化シリコン膜４１について、２回目のパターニングとエッチングを行う。この２回目のパターニングでは１回目と同様にフォトリソグラフィを用い、２回目のエッチングでは１回目のエッチングと同様のＣＦ系ガスと酸素を混合したガスを用いて平行平板型反応性イオンエッチング装置を用いて約１．０μｍのエッチングを行う。これによりフレネルレンズによるマイクロレンズアレイ２７を完成させる。ここで、３回目、４回目又はそれ以上のパターニング及びエッチングを繰り返して、より高精度のフレネルレンズを形成してもよい。
【００５９】
次いで、図４（ｄ）に示すように、マイクロレンズアレイ２７を形成した基板２１について、スピンオングラスの塗布と焼成を行うことにより層間絶縁膜２９を形成して、マイクロレンズアレイ２７の表面を平坦化する。この平坦化は、プラズマＣＶＤによる酸化シリコン膜の成膜とＣＭＰによる研磨による平坦化、又はレジストリのエッチバックによる平坦化でもよい。
【００６０】
次いで、図４（ｆ）に示すように、低温多結晶シリコンＴＦＴによるトランジスタ２２の形成と、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）による陽極２５の形成と、ゲート線５１及び電源線５２などの形成を行い、ＴＦＴ基板を完成させる。
【００６１】
次いで、図４（ｇ）に示すように、基板２１上に層間絶縁膜（ＳｉＯ２）５３をプラズマＣＶＤで成膜し、画素を形成すべき場所の層間絶縁膜をフォトリソグラフィとドライエッチングで除去する。
次いで、図５（ｈ）に示すように、各画素を形成すべき領域の境部位に、樹脂によって隔壁（バンク）２８を形成する。
【００６２】
次いで、図５（ｉ）に示すように、隔壁２８で仕切られた各画素領域に有機ＥＬ膜２４をなす正孔輸送層２４ａ及び発光層（ＥＬ層）２４ｂを形成する。この正孔輸送層２４ａ及び発光層２４ｂは、液滴吐出方式を用いて形成することが好ましい。具体的には、インクジェットプリンタのヘッドから正孔輸送層２４ａの構成材料のＰＥＤＯＴを各画素領域に滴下し、乾燥させた後、３原色であるＲＧＢの発光層となる材料をインクジェットプリンタのヘッドから所望位置に滴下させることで、有機ＥＬ素子を形成する。
【００６３】
最後に、有機ＥＬ膜２４の上側に、カルシウムとアルミニウム２３をそれぞれ１ｎｍと２００ｎｍの膜厚で真空蒸着させ、次いで、画表示部分をザグリ加工したガラスを窒素雰囲気中で接着する。これにより、本実施形態の有機ＥＬ装置２が完成する。
【００６４】
これらにより、本実施形態の有機ＥＬ装置２は、発光素子である有機ＥＬ素子（有機ＥＬ膜２４など）の直下に設けたフレネルレンズからなるマイクロレンズアレイ２７が有機ＥＬ膜２４から出射された光を集光するので、その集光された光が透明な基板２１を透過して外部へ出射するときのその光線と基板２１の面がなす角度を全反射しない角度に調整することが可能となる。
【００６５】
そのため、本有機ＥＬ装置２は、図８に示すような従来の有機ＥＬ装置において基板８１と空気の境界又は保護膜９６と空気の境界などで全反射して外部に出射されなかった光のほとんどについて、有機ＥＬ装置２の外部へ出射させて人間の目に到達させることができる。したがって、有機ＥＬ装置２は、有機ＥＬ膜２４から出射された光の約６７％を人間の目に到達させることが可能となり、効率が非常に高く、低電圧で高輝度に表示することが可能となり、また消費電力も大幅に削減することが可能となる。そして、有機ＥＬ装置２は、消費電力が非常に小さくなるので、有機ＥＬ素子の劣化速度も抑えられ、製品寿命を大幅に長くすることが可能となる。
【００６６】
実験例を挙げれば、輝度が１００［Ｃｄ／ｍ２］の有機ＥＬ装置を製造する場合、本実施形態の有機ＥＬ装置２では有機ＥＬ素子の発光電圧（駆動電圧）として約３．０［Ｖ］の電圧を印加させればよいが、図８に示すような従来の有機ＥＬ装置では発光電圧として約５［Ｖ］の電圧が必要となる。また、上記製造条件の場合、有機ＥＬ装置２では寿命が約３万時間以上あるのに対して、従来の有機ＥＬ装置では寿命が約１万時間であった。
【００６７】
これらにより、本実施形態の有機ＥＬ装置２は、従来の有機ＥＬ装置と比べて例えば、モバイル機器において非常に重要となる低電圧駆動化及び低消費電力化を実現できることが実証された。
【００６８】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る有機ＥＬ装置とその製造方法について説明する。図７は、本発明の第３実施形態に係る有機ＥＬ装置とその製造方法を示す概要断面図である。本有機ＥＬ装置の概要は、従来の製造方法で作成された有機ＥＬ装置にマイクロレンズアレイ１７を接着させたものである。この製造方法の詳細について以下に説明する。
【００６９】
先ず、図７（ａ）に示すように、透明な基板７１の底面側から光を出射させる基板側発光型の有機ＥＬ装置を製造する。この有機ＥＬ装置は従来の製造方法で製造することができる。したがって、この有機ＥＬ装置は、透明な基板７１と、基板７１の上に設けられた透明な陽極（ＩＴＯ）７３と、陽極７３の上に設けられた有機ＥＬ膜と、有機ＥＬ膜の上に設けられた陰極７６とを有している。有機ＥＬ膜は、発光層（有機ＥＬ層）７５と正孔輸送層７４で構成されているそして、陽極７３、有機ＥＬ膜及び陰極７６で有機ＥＬ素子を構成している。陽極７３と有機ＥＬ膜は、隔壁（バンク）で仕切られて、基板７１上において複数設けられており、それぞれ画素をなしている。また、基板７１には有機ＥＬ素子をアクティブに駆動するトランジスタ７２が設けられている。
【００７０】
次いで、基板７１の図面の点線部分を研磨により削り、基板７１を薄くする。
例えば、厚さが１００μｍとなるまで基板７１を薄くする。
次いで、図７（ｂ）に示すように、有機ＥＬ素子がなす画素毎にレンズが配置されるように、マイクロレンズアレイ３１’を基板７１の底面に接着させる。このマイクロレンズアレイ３１’の接着は、光硬化性であって高屈折率をもつ樹脂１７’を用いて行う。また、マイクロレンズアレイ３１’は、基板７１と同じ材料であるガラスなどで複数の凹レンズを形成したものである。例えば、石英に耐ガラスエッチング・マスク膜であるＡｕ／Ｃｒ膜を成膜し、そのＡｕ／Ｃｒ膜における所定位置に穴又は溝を開口し、その部分からガラスエッチングを所定時間だけ行う。そうすると、微小な凹部からなる凹レンズが形成されマイクロレンズアレイ３１’ができあがる。これらにより、本実施形態の有機ＥＬ装置が製造される。
【００７１】
これらにより、本実施形態の有機ＥＬ装置は、従来の有機ＥＬ装置の製造工程に、基板７１の研磨と、マイクロレンズアレイ３１’の接着とからなる僅か２工程を加えることで製造できるので、本実施形態の製造方法によれば非常に低コストで光取り出し効率の高い有機ＥＬ装置を製造することができる。
【００７２】
図９は本実施形態に係る有機ＥＬ装置（電気光学装置）を、アクティブマトリクス型の表示装置に適用した場合の一例を示す回路図である。
【００７３】
この有機ＥＬ装置Ｓ１は、図９に示すように基板上に、複数の走査線１３１と、これら走査線１３１に対して交差する方向に延びる複数の信号線１３２と、これら信号線１３２に並列に延びる複数の共通給電線１３３とがそれぞれ配線されたもので、走査線１３１及び信号線１３２の各交点毎に、画素（画素領域素）ＡＲが設けられて構成されたものである。
【００７４】
信号線１３２に対しては、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン、アナログスイッチを備えるデータ線駆動回路３９０が設けられている。
一方、走査線１３１に対しては、シフトレジスタ及びレベルシフタを備える走査線駆動回路３８０が設けられている。また、画素領域ＡＲの各々には、走査線１３１を介して走査信号がゲート電極に供給される第１のトランジスタ３２２と、この第１のトランジスタ３２２を介して信号線１３２から供給される画像信号を保持する保持容量ｃａｐと、保持容量ｃａｐによって保持された画像信号がゲート電極に供給される第２のトランジスタ３２４と、この第２のトランジスタ３２４を介して共通給電線１３３に電気的に接続したときに共通給電線１３３から駆動電流が流れ込む画素電極３２３と、この画素電極（陽極）３２３と対向電極（陰極）２２２との間に挟み込まれる発光部（発光層）３６０とが設けられている。
【００７５】
このような構成のもとに、走査線１３１が駆動されて第１のトランジスタ３２２がオンとなると、そのときの信号線１３２の電位が保持容量ｃａｐに保持され、該保持容量ｃａｐの状態に応じて、第２のトランジスタ３２４の導通状態が決まる。そして、第２のトランジスタ３２４のチャネルを介して共通給電線１３３から画素電極３２３に電流が流れ、さらに発光層３６０を通じて対向電極２２２に電流が流れることにより、発光層３６０は、これを流れる電流量に応じて発光するようになる。
【００７６】
（電子機器）
上記実施形態の電気光学装置（有機ＥＬ装置）を備えた電子機器の例について説明する。
図１０は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図１０において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記の有機ＥＬ装置を用いた表示部を示している。
【００７７】
図１１は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図１１において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は上記の有機ＥＬ装置を用いた表示部を示している。
【００７８】
図１２は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図１２において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は上記の有機ＥＬ装置を用いた表示部を示している。
【００７９】
図１０から図１２に示す電子機器は、上記実施形態の有機ＥＬ装置を備えているので、有機ＥＬ素子から出射された光のほとんど全てが利用できる高い効率の表示手段を備えることができ、有機ＥＬ素子に過大な電流を流さなくとも輝度の高い明るい表示をすることができる。したがって、本電子機器は、低消費電流で動作し寿命が長く安価なものとなる。
【００８０】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能であり、実施形態で挙げた具体的な材料や層構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【００８１】
例えば、有機ＥＬ素子を用いた照明など、特に輝度を必要とする表示体（発光体）パネルに本発明を適用してもよい。
また、上記実施形態以外のモバイル機器に本発明を適用してもよい。本発明は低消費電力で駆動することが前提となる電子機器に好適である。
【００８２】
また、上記実施形態の製造方法を応用してカラー表示可能な有機ＥＬ装置を構成することもできる。このカラー有機ＥＬ装置の製造方法としては、例えば、３原色をなす青、緑、赤とする画素毎に対応して配置された、マイクロレンズアレイの各レンズの曲率を変えればよい。この各レンズの曲率の調整方法としては、上記第３実施形態で説明した凹レンズの製造方法において、青、緑、赤とする画素毎に対応するレンズ毎に、ガラスエッチングを所定時間を調整すればよい。そのガラスエッチング時間の比率としては、青画素のエッチング時間をＴｂ、緑画素のエッチング時間をＴｇ、赤画素のエッチング時間をＴｒとすると、
Ｔｂ＞Ｔｇ＞Ｔｒ とする。これにより、青、緑、赤の順に大きさが小さくなる凹レンズが形成され、全ての色を高効率で表示することができる有機ＥＬ装置を構成することができる。
マイクロレンズアレイを形成するときのエッチングは、ウエットエッチングに限らずドライエッチングを用いてもよい。
【００８３】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光面側にマイクロレンズアレイを設けたので、有機ＥＬ素子から出射された光を効率よく利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ装置を示す概要断面図である。
【図２】同上の有機ＥＬ装置の各製造工程を示す概要断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ装置を示す概要断面図である。
【図４】同上の有機ＥＬ装置の各製造工程を示す概要断面図である。
【図５】同上の有機ＥＬ装置の各製造工程を示す概要断面図である。
【図６】酸化窒化シリコン膜の形成時における窒素と酸素の原子数比と透過率との関係、及び窒素と酸素の原子数比と屈折率との関係を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る有機ＥＬ装置とその製造方法を示す概要断面図である。
【図８】従来の有機ＥＬ装置の一例を示す概要断面図である。
【図９】アクティブマトリックス型の表示装置を示す回路図である。
【図１０】本実施形態の電気光学装置を備えた電子機器の一例を示す図である。
【図１１】本実施形態の電気光学装置を備えた電子機器の一例を示す図である。
【図１２】本実施形態の電気光学装置を備えた電子機器の一例を示す図である。
【符号の説明】
１、２ 有機ＥＬ装置
１１、２１ 基板
１２、２２ トランジスタ
１３、２３ 陰極
１４、２４ 有機ＥＬ膜
１５、２５ 陽極
１６ 保護膜
１７、２７、３１’ マイクロレンズアレイ
１７’ 樹脂
２８ 隔壁（バンク）
２９ 層間絶縁膜（ＳｉＯ２）
４１ 酸化窒化シリコン膜
５１ ゲート線
５２ 電源線
５３ 層間絶縁膜
７１ 基板
７２ トランジスタ
７３ 陽極
７４ 正孔輸送層
７５ 発光層（有機ＥＬ層）
７６ 陰極
Claims (26)
- ２つの電極間に発光層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス素子が基板上に形成された有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の発光面側にマイクロレンズアレイを設けたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
- 前記有機エレクトロルミネッセンス素子は、画素をなすものとして複数設けられており、
前記マイクロレンズアレイの各レンズは、前記有機エレクトロルミネッセンス素子毎に配置されていることを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。 - 前記有機エレクトロルミネッセンス素子は、画素をなすものとして複数設けられており、
前記マイクロレンズアレイにおける２つ以上のレンズ毎に、１つの前記有機エレクトロルミネッセンス素子が対応するように、前記マイクロレンズアレイが配置されていることを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。 - 前記有機エレクトロルミネッセンス素子は、画素をなすものとして複数設けられており、
前記マイクロレンズアレイにおける１つのレンズ毎に、２つ以上の前記有機エレクトロルミネッセンス素子が対応するように、前記マイクロレンズアレイが配置されていることを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。 - 前記発光層をアクティブに駆動する手段を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
- 前記マイクロレンズアレイは、前記基板上に形成された有機エレクトロルミネッセンス素子の上面側に設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
- 前記マイクロレンズアレイは、光硬化性を有する透明な樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
- 前記発光層から出射された光であって、該発光層から見て前記基板側とは逆側に出射された光が、少なくとも前記マイクロレンズアレイを透過してから前記有機エレクトロルミネッセンス装置の外部へ出射するように、該発光層及びマイクロレンズアレイが配置されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
- 前記マイクロレンズアレイは、屈折率が１．５４以上ある部材からなることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
- 前記マイクロレンズアレイは、前記基板の内部に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
- 前記発光層から出射された光であって、該発光層から見て前記基板側に出射された光が、少なくとも前記マイクロレンズアレイと該基板を透過してから前記有機エレクトロルミネッセンス装置の外部へ出射するように、該発光層及びマイクロレンズアレイが配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
- 前記マイクロレンズアレイは、複数のフレネルレンズからなることを特徴とする請求項１０又は１１記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
- 前記基板は、複数の前記フレネルレンズを形成した後に、該フレネルレンズの上に層間絶縁膜を設けて平坦化したものであることを特徴とする請求項１２記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
- 前記層間絶縁膜の上面に少なくとも前記有機エレクトロルミネッセンス素子が設けられていることを特徴とする請求項１３記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
- ２つの電極間に発光層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス素子が基板上に形成された有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法において、
前記基板上に前記有機エレクトロルミネッセンス素子を形成した後に、該有機エレクトロルミネッセンス素子の上にマイクロレンズアレイを形成することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。 - 前記マイクロレンズアレイは、光硬化性を有する透明な樹脂を用いて形成することを特徴とする請求項１５記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
- 前記基板上に前記有機エレクトロルミネッセンス素子を形成した後に、該有機エレクトロルミネッセンス素子の表面に酸化窒化シリコン膜を形成し、
該酸化窒化シリコン膜の表面に前記樹脂を塗布し、
該樹脂に前記マイクロレンズアレイの型を密着させて、該樹脂に光を照射することで該樹脂を硬化させ、
前記マイクロレンズの型を前記樹脂から離すことにより、前記マイクロレンズを形成することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。 - ２つの電極間に発光層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス素子が基板上に形成された有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法において、
前記基板の内部にマイクロレンズアレイを形成した後に、該基板の上に前記有機エレクトロルミネッセンス素子を形成することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。 - 前記マイクロレンズアレイを形成した後に、該マイクロレンズアレイの部位について層間絶縁膜によって平坦化し、該層間絶縁膜の上に少なくとも前記有機エレクトロルミネッセンス素子を形成することを特徴とする請求項１８記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
- 前記基板に酸化窒化シリコン膜を形成し、
前記酸化窒化シリコン膜にフォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチングによって前記フレネルレンズを形成することを特徴とする請求項１８又は１９記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。 - 前記酸化窒化シリコン膜は、酸素と窒素の組成比が原子濃度比で酸素が４０パーセントから８０パーセントであることを特徴とする請求項２０記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
- ２つの電極間に発光層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス素子が基板上に形成された有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法において、
前記基板上に前記有機エレクトロルミネッセンス素子を形成し、
該有機エレクトロルミネッセンス素子を封止し、
前記基板を所望の厚さまで研削又は研磨し、
前記有機エレクトロルミネッセンス素子の位置に合わせてレンズを形成したマイクロレンズアレイ基板を、前記研削又は研磨した基板に貼り合わせることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。 - 前記マイクロレンズアレイと前記研削又は研磨した基板との貼り合わせは、光硬化性を有する透明な樹脂を用いて行うことを特徴とする請求項２２記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
- 前記樹脂は、屈折率が１．５４以上であることを特徴とする請求項２３記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
- 請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えたことを特徴とする電子機器。
- 請求項１５乃至２４のいずれか一項に記載の製造方法で製造された有機エレクトロルミネッセンス装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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