JP2005019148A

JP2005019148A - 表示装置及びその製造方法

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Publication number: JP2005019148A
Application number: JP2003181307A
Authority: JP
Inventors: Taisuke Yamauchi; 泰介山内
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】良好な放射分布特性を有し、自然な視認性を達成することができる自然発光型の表示装置及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】この発光素子からの射出光は、被覆層３３を経て上方空間に射出して観察者の目に入射する。この際、被覆層３３の上面３３ａに凹レンズとして機能する多数の凹面３３ｂが形成されているので、発光層２７から被覆層３３を経て射出される光の放射分布特性が良好なものとなる。これにより、自然な視認性を有するディスプレイ等を提供することができ、発光光の効率的な取り出しが可能になる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、ＥＬ素子等の光能動素子を組み込んだ表示装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
無機や有機のＥＬを用いた自然発光型の表示パネルのような種々の表示装置が開発されている。このような表示パネルについては、発光効率向上、光取り出し効率の向上、輝度向上、消費電力低減等が求められている。
【０００３】
上記のような自然発光型の表示パネルでは、発光素子がガラス等の光透過性媒質の背後に配置される。つまり、発光素子の発光面は、屈折率が１よりも大きな光透過性媒質と、この光透過性媒質に接する空気との界面を介して観察される。この場合、発光素子からほぼ全ての角度に光が射出されるが、光透過性媒質と空気との界面では、射出光のうち入射角が臨界角を超える成分は全反射される。このため、実際に光透過性媒質を介して観測者側に取り出すことができる光は、観測者側へ向けて射出された光だけを考えると、全射出光のうち４３％のみであり、さらに、観測者側の反対側へ向けて射出された光が全て利用されなかったとすると、全発光量のうち約２０％しか利用できていないことになり、発光素子からの射出光を効率よく取り出すことが重要な課題となっている。
【０００４】
このため、発光素子の上方に凸レンズ状の部材を設けて、平坦面のままでは全反射によって取り出せなかった光を観測者側に取り出す方法が考案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１３５４７７号公報
【特許文献２】
特開平１１−７４０７２号公報
【特許文献３】
特開平１０−１７２７５６号公報
【特許文献４】
特開平９−１７１８９２号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、発光素子の上方に凸レンズを設ける方法では、理想的な放射分布特性を得ることができず、表示パネルにおいて自然な視認性を得ることができない。つまり、凸レンズを設けた場合の放射分布特性は、理想的な放射分布（Ｌａｍｂｅｒｔの分布）と比較すると、極めて歪んだ放射特性を示し、かかる凸レンズ付の発光素子をディスプレイに応用した場合、自然な視認性を得ることができず、斜めから見た方が明るいといった非常に見づらいディスプレイとなっていた。
【０００６】
そこで、本発明は、良好な放射分布特性を有し、自然な視認性を達成することができる表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る表示装置は、発光又は光変調を行う光能動素子を含む光射出領域を覆う光透過性部材と、光透過性部材の光射出側の面に形成されるとともに負の屈折力を有する微小光学素子とを備える。ここで、「光能動素子」とは、ＥＬ素子、液晶素子、ＬＥＤ等を含む。また、「負の屈折力」とは、微小光学素子に入射した平行光束が集光することなく発散することを意味する。
【０００８】
上記表示装置では、負の屈折力を有する微小光学素子が光透過性部材の光射出側の面に形成されるので、光能動素子から光透過性部材を経て射出される光の分布特性を良好なものとすることができ、自然な視認性を有するディスプレイ等を提供することができる。
【０００９】
上記表示装置の具体的態様では、光射出領域が光能動素子を含む発光領域である。この場合、自然発光型の発光素子から射出される光の放射分布特性を良好なものとすることができ、自然な視認性を有する自然発光型のディスプレイ等を提供することができる。
【００１０】
上記表示装置の別の具体的態様では、微小光学素子が光能動素子に対向して複数設けられている。この場合、光透過性部材を経て射出される光の放射分布特性をさらに一様なものとすることができる。
【００１１】
上記表示装置のさらに別の具体的態様では、光射出領域が２次元的に配列された複数の光能動素子を含む。この場合、光能動素子による２次元的な表示の視認性を良好なものとすることができる。
【００１２】
上記表示装置のさらに別の具体的態様では、微小光学素子が光透過性部材の光射出側の面に形成された凹面であり、この凹面の周囲が光透過性部材よりも低屈折率の媒体で満たされている。この場合、簡単な構造の微小光学素子を簡易に作製することができる
上記表示装置のさらに別の具体的態様では、凹面が略球面状である。この場合、光透過性部材を経て射出される光の放射分布特性をほぼ理想的な放射分布（Ｌａｍｂｅｒｔの分布）とすることができる。
【００１３】
上記表示装置のさらに別の具体的態様では、凹面が円錐又は多角錐の側面形状を有する。この場合、光透過性部材を経て射出される光の放射分布特性を理想的な放射分布に近いものとすることができる。
【００１４】
上記表示装置のさらに別の具体的態様では、光能動素子を含む光射出領域が上部に透明電極を有し、光透過性部材が透明電極を覆う被覆層であり、この被覆層の光射出側の面の周囲が屈折率約１の気体で満たされている。この場合、光能動素子を適宜封止しつつこれに給電を行うことができ、封止用の被覆層を利用して簡易に微小光学素子を形成することができる。
【００１５】
上記表示装置のさらに別の具体的態様では、光透過性部材及び気体を収容する光透過性の蓋状の封止部材をさらに備える。この場合、封止部材によってより確実な封止が可能になり、光能動素子を構成する材料の劣化を抑えることが可能になる。
【００１６】
また、本発明に係る製造方法は、発光又は光変調を行う光能動素子を含む光射出領域を有する表示装置の製造方法であって、光射出領域を覆う光透過性部材を形成する工程と、光透過性部材の光射出側の面に負の屈折力を有する微小光学素子を形成する工程とを備える。
【００１７】
上記製造方法では、負の屈折力を有する微小光学素子が光透過性部材の光射出側の面に形成されるので、得られた表示装置において、光能動素子から光透過性部材を経て射出される光の分布特性を良好なものとすることができ、自然な視認性を有するディスプレイ等を提供することができる。
【００１８】
また、上記製造方法の具体的態様では、光射出領域が自然発光型の発光素子を含む発光領域である。この場合、自然発光型の発光素子から射出される光の放射分布特性を良好なものとすることができ、自然な視認性を有する自然発光型のディスプレイ等を提供することができる。
【００１９】
また、上記製造方法のさらに別の具体的態様では、微小光学素子が、光射出領域上の被覆層の表面に感光性樹脂層を形成する工程と、この感光性樹脂層に露光量の変調によって所定の強度分布の露光を行う工程と、露光後のこの感光性樹脂層をエッチングによって部分的に除去する工程と、部分的に除去されたこの感光性樹脂層をマスクとして被覆層を部分的にエッチングする工程とによって形成される。この場合、微小光学素子を任意の３次元形状に制御することができるとともに、封止用の被覆層を利用して微小光学素子が形成されるので、微小光学素子すなわちこれを用いたディスプレイ等の対環境性（耐熱性、耐水性等）を高めることができる。
【００２０】
また、上記製造方法の別の具体的態様では、凹面又は凸面のいずれか一方からなる微小光学素子を表面側に有する光透過性シートを光射出領域上に形成された被覆層の表面に貼り付けることによって、光透過性部材の上層及び微小光学素子を完成する。この場合、表示装置の作製が容易になり、また、別々に作製した部分を張り合わせるので、歩留まりを大幅に向上させることができる。
【００２１】
また、上記製造方法のさらに別の具体的態様では、微小光学素子が、光射出領域上に形成された被覆層の表面を微小領域に区画するマイクロバンクを形成する工程と、このマイクロバンクによって区画された区画領域中に微小液滴を滴下する工程とによって形成される。この場合、表示装置の大型化が容易である。すなわち、大面積の基板にも比較的容易にマイクロバンクを形成することができ、各マイクロバンクに滴下された微小液滴が簡易に凹面等を形成することになるので、自然な視認性を有する大面積のディスプレイを簡易に提供することができる。
【００２２】
また、上記製造方法のさらに別の具体的態様では、微小光学素子が、光射出領域上に形成された被覆層の表面に光透過性の感光性樹脂層を形成する工程と、この感光性樹脂層に露光量の変調によって所定の強度分布の露光を行う工程と、露光後のこの感光性樹脂層をエッチングによって部分的に除去する工程とによって形成される。この場合、微小光学素子の３次元形状をフォトリソグラフィ技術を利用して任意のものに制御することができる。
【００２３】
また、上記製造方法のさらに別の具体的態様では、微小光学素子が、光射出領域上を光透過性樹脂層で被覆する工程と、凸部を転写面に有する転写型を用いて樹脂層の上面に転写面に対応する形状を転写して微小光学素子とする工程とによって形成される。この場合、樹脂層として安価な材料を用いることとができ、これを用いたディスプレイ等の製造コストを抑えることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態に係る表示装置であるＥＬ発光パネルの構造を概念的に説明する部分断面図である。このＥＬ発光パネル１０は、基板２１上に、下部電極２３と、電子注入層２５と、発光層２７と、ホール輸送層２９と、透明電極層３１と、被覆層３３とを順次積層した構造となっている。
【００２５】
ここで、基板２１は、素子分離を可能にする例えばガラス等の絶縁性の材料であり、ＥＬ発光パネル１０の支持体となっている。下部電極２３は、例えばＡｌ等の導電材料からなり、ミラーとしての機能も有する。電子注入層２５は、電子を下部電極２３から受けて発光層２７に輸送するためのものであり、低分子化合物等の適当な材料で形成される。発光層２７は、電子及びホールを効率よく結合させて発光する部分であり、金属錯体、低分子蛍光色素等の適当な材料で形成される。ホール輸送層２９は、ホールを透明電極層３１から受けて発光層２７に輸送するためのものであり、低分子化合物等の適当な材料で形成される。透明電極層３１は、ＩＴＯ等の光透過性導電材料からなり、発光層２７で発生しホール輸送層２９を通過した発光光を外部に透過させる。被覆層３３は、上記発光光に対して光透過性性を有するＳｉＯ_２等の光透過性材料であり、その屈折率は、約１．５程度と周囲の空気の屈折率１よりも大きい。この被覆層３３は、その光射出側の上面３３ａに半球状の凹部である多数の凹面３３ｂを有している。各凹面３３ｂは、空気との関係で負の屈折力を有する微小凹レンズとして機能し、全体として微小凹レンズからなるマイクロレンズアレイを構成する。ここで、被覆層３３の雰囲気（空気）に対する屈折率比は、かなり大きなものとなるので、凹面３３ｂによるレンズ効果を簡単に大きなものとすることができる。
【００２６】
図２は、被覆層３３上における多数の凹面３３ｂ（レンズアレイ）の配列を説明する図である。これらの凹面３３ｂは、被覆層３３上で中心が直径ｄ分だけ互いに離間する状態で２次元的に最密に配列されている。このようなレンズアレイの充填率は約９０％程度となり、高い光利用効率を達成することができる。具体的な実施例では、凹面３３ｂすなわち凹レンズの直径ｄを２０μｍとした。
【００２７】
以上において、下部電極２３、電子注入層２５、発光層２７、ホール輸送層２９、及び透明電極層３１は、自然発光型の有機ＥＬ発光素子を構成し、これ自体で発光領域となっている。この発光素子からの射出光は、被覆層３３を経て上方空間に射出して観察者の目に入射する。この際、被覆層３３の上面３３ａに凹レンズとして機能する多数の凹面３３ｂが設けられているので、発光層２７から被覆層３３を経て射出される光の放射分布特性が良好なものとなる。これにより、自然な視認性を有するディスプレイ等を提供することができる。さらに、発光層２７からの光が被覆層３３の上面３３ａに本来臨界角以上で入射するような場合であっても、凹面３３ｂの存在によって被覆層３３の上方に全反射させることなく射出させることができる。つまり、発光光の効率的な取り出しが可能になる。
【００２８】
図３は、図１に示すようなＥＬ発光パネル１０の配光分布を示すグラフである。このグラフにおいて、同心円によって観測光の強度が示され、その中心を通る傾斜した直線によって光源の中心軸に対する観測光の傾斜角が示されている。なお、実線は、中心軸の周囲のうち０°方向の分布特性であり、点線は、中心軸の周囲のうち９０°方向の分布特性である。グラフからも明らかなように、実施形態のＥＬ発光パネル１０の放射分布特性は、比較的理想的なランバート分布に近いものとなっている。
【００２９】
一方、図４は、図１に示すＥＬ発光パネル１０とほぼ同一の層構造であるが、剥き出しの発光素子上に透明プレートを配置した構造のＥＬ発光パネルの配光分布を示すグラフである。この場合も、放射分布特性がランバート分布となっているが、光利用効率は図２の場合に比較して０．６８倍程度に低下している。例えば正面輝度に関しては、実施形態に係るＥＬ発光パネル１０の方が０．１６／０．１１＝１．４５倍程度大きな値を示すことが分かる。
【００３０】
また、図５は、図１に示すＥＬ発光パネル１０と同一の層構造であるが、表面に凸レンズを形成した従来型のＥＬ発光パネルの配光分布を示すグラフである。この場合、光利用効率は図２の場合と同等であるが、放射分布特性がランバート分布から大きく外れている。例えば正面輝度に関しては、実施形態に係るＥＬ発光パネル１０の方が０．１６／０．１３＝１．２３倍程度大きな値を示すことが分かる。
【００３１】
以下、図１に示すＥＬ発光パネル１０の製造方法について説明する。まず、基板２１を準備して、この基板２１上にスパッタリング等を用いてＡｌ等の材料を堆積することにより下部電極２３を形成する。次に、下部電極２３上に、滴下成膜等の各種塗布法を用いて半導電性の適当な有機材料を順次積層することにより、電子注入層２５、発光層２７、及びホール輸送層２９を形成する。次に、ホール輸送層２９上にスパッタリング等の方法を用いてＩＴＯを堆積することにより透明電極層３１を形成する。次に、ＣＶＤ等の方法を用いてＳｉＯ_２を堆積することによって透明電極層３１を覆う被覆層３３を形成する。最後に、被覆層３３の上面３３ａに２次元的に格子状に配列された多数の凹面３３ｂを形成する。
【００３２】
図６は、被覆層３３上に多数の凹面３３ｂからなるレンズアレイを形成する工程を概念的に説明する図である。まず、図６（ａ）に示すように、ほぼ平坦な被覆層３３を形成したＥＬ発光パネル１０を準備し、その上面を被覆するようにレジスト等の感光性樹脂４１を均一に塗布する。なお、ＥＬ発光パネル１０のうち下側の本体パネル１０ａは、図１に示す基板２１、下部電極２３、電子注入層２５、発光層２７、ホール輸送層２９、及び透明電極層３１を積層したものであり、この本体パネル１０ａ上には、被覆層３３が形成されている。
【００３３】
次に、レンズアレイとなる複数の凹面３３ｂの配列に対応する透過率パターンＰＡを有するマスクＭＫを用いて感光性樹脂４１を露光すると、感光性樹脂４１が露光量に応じて部分的に可溶化するので、この可溶化した部分４１ａを現像によって除去することにより、感光性樹脂４１に所望の配列及び深さの凹面４１ｂを形成することができる（図６（ｂ）参照）。次に、凹面４１ｂを備える感光性樹脂４１をマスクとしてＲＩＥ等のドライエッチングを施すことによって、感光性樹脂４１の下地層となっている被覆層３３の上面３３ａに所望の曲率半径のほぼ滑らかな凹面３３ｂを形成することができる（図６（ｃ）参照）。このようにして形成した被覆層３３は、無機材料のみからなるので、一般に耐環境性（耐熱性、耐水性）に優れる。
【００３４】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係る表示装置であるＥＬ発光パネルについて説明する。第２実施形態のＥＬ発光パネルは、第１実施形態に係るＥＬ発光パネルを変形したものであり、共通する部分については同一の符号を付して重複説明を省略する。
【００３５】
図７は、第２実施形態のＥＬ発光パネルの構造を概念的に説明する部分断面図である。このＥＬ発光パネル１１０は、基板２１の表面上に堆積された絶縁膜１５１上に、下部電極２３と、電子注入層２５と、発光層２７と、ホール輸送層２９と、透明電極層３１と、被覆層３３とを順次積層した構造となっている。さらに、基板２１上には、光透過性の封止部材１５３が適当な接着剤を利用して固定されている。この封止部材１５３は、下面側に段差状の陥凹部１５３ａを有しており、基板２１との協働によって封止空間ＳＳを形成する。この封止空間ＳＳには、下部電極２３、電子注入層２５、発光層２７、ホール輸送層２９、透明電極層３１、及び被覆層３３からなる発光素子ＬＥが気密に収容される。封止空間ＳＳ中には、屈折率約１のＮ_２、Ａｒ等の不活性ガスが封入される。封止部材１５３に形成された陥凹部１５３ａの隅部分、すなわち矩形の外周部分には、必要に応じて吸着部材１５５が取り付けられる。吸着部材１５５は、封止空間ＳＳ中の不要なガス成分（例えば水分）を吸収する役割を有する。
【００３６】
なお、図示を省略しているが、この封止空間ＳＳ中には、多数の発光素子ＬＥが収容されている。さらに、発光素子ＬＥに隣接して駆動用の半導体素子（不図示）も形成されている。この半導体素子から延びる配線は、絶縁膜１５１に設けたスルーホール等を介して下部電極２３及び透明電極層３１に対して接続されている。
【００３７】
第２実施形態のＥＬ発光パネルの場合も、発光素子ＬＥからの射出光が被覆層３３の光射出側に設けた多数の凹面３３ｂを経て観察者の目に入射するので、外部から観察される発光光の放射分布特性が良好なものとなり、発光光の効率的な取り出しが可能になる。つまり、自然な視認性を有し高輝度のディスプレイ等を提供することができる。さらに、このＥＬ発光パネルは、発光素子ＬＥが封止部材１５３中に封入されているので、パッシベーションを確実なものとすることができ、発光素子ＬＥの劣化を抑えることができる。
【００３８】
〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態に係る表示装置であるＥＬ発光パネルについて説明する。第３実施形態のＥＬ発光パネルは、第１実施形態に係るＥＬ発光パネルを変形したものである。
【００３９】
図８は、第３実施形態のＥＬ発光パネルの構造を概念的に説明する部分断面図である。このＥＬ発光パネル２１０は、被覆層２３３の構造がこれまでと異なる。この被覆層２３３は、比較的低屈折率の下層２３３ａと比較的高屈折率の上層２３３ｂとからなる。さらに、下層２３３ａの光出射面すなわち上層２３３ｂとの界面には、半球状の多数の凸面２３３ｃが形成されている。この凸面２３３ｃは、両層の屈折率差に起因して凹レンズとして機能する。この場合、下層２３３ａを例えば図６に示す方法と同様の方法で加工して所望の配列の凸面２３３ｃを形成し、その上に高屈折率の無機又は有機材料を平坦に堆積又は塗布することによって上層２３３ｂとする。
【００４０】
〔第４実施形態〕
以下、第４実施形態に係る表示装置であるＥＬ発光パネルについて説明する。第４実施形態のＥＬ発光パネルは、第１実施形態に係るＥＬ発光パネルを変形したものである。
【００４１】
図９は、第４実施形態のＥＬ発光パネルの被覆層上におけるマイクロレンズアレイの配列を説明する平面図である。マイクロレンズアレイを構成する各凹レンズに対応する凹面３３３ｂ、３３３ｃは、被覆層上で中心がランダムな距離だけ互いに離間する状態で近接して配列されている。この場合、マイクロレンズアレイは、大きな半径の凹面３３３ｂと小さな半径の凹面３３３ｃとが混在した配列となっている。このように凹レンズのサイズを２種類以上設けてランダムに配列することにより、ムラや干渉縞等のない視認性の良い画像を提供することができる。
【００４２】
〔第５実施形態〕
以下、第５実施形態に係る表示装置であるＥＬ発光パネルについて説明する。第５実施形態のＥＬ発光パネルは、第１実施形態に係るＥＬ発光パネルを変形したものである。
【００４３】
図１０は、第５実施形態のＥＬ発光パネルの被覆層上におけるマイクロレンズアレイの配列を説明する平面図である。このＥＬ発光パネルの発光領域は、各色Ｒ、Ｇ、及びＢに対応するセルＣＲ、ＣＧ、ＣＢを備える。各セルＣＲ、ＣＧ、ＣＢは、有機ＥＬ発光素子を構成し、材料の選択によってＲ、Ｇ、及びＢの各色をそれぞれ発光する画素となっている。そして、各セルＣＲ、ＣＧ、ＣＢの間は、遮光されるブラックマトリックスＢＭとなっている。これらの各セルＣＲ、ＣＧ、ＣＢ及びブラックマトリックスＢＭの上層は、封止用の被覆層となっており、この被覆層の上面には、格子状に２次元に等間隔で配列される多数の凹面４３３ｂが形成されている。
【００４４】
〔第６実施形態〕
以下、第６実施形態に係る表示装置であるＥＬ発光パネルについて説明する。第６実施形態のＥＬ発光パネルは、第１実施形態に係るＥＬ発光パネルの製造方法を変形したものである。
【００４５】
図１１は、第６実施形態のＥＬ発光パネルの製造方法を概念的に説明する図である。この場合、ＥＬ発光パネル５１０の被覆層５３３をリソグラフィ技術を用いて直接除去してマイクロレンズアレイを形成する。まず、有機ＥＬ発光素子を積層した本体パネル１０ａまでを準備し、その上面を被覆するようにレジスト等の光透過性の感光性樹脂からなる被覆層５３３を均一に塗布する。次に、マイクロレンズアレイとなるべき凹面５３３ｂの配列に対応する透過率パターンＰＡを有するマスクＭＫを用いて被覆層５３３を露光すると、感光性樹脂である被覆層５３３が露光量に応じて部分的に可溶化するので、この可溶化した部分５３３ａを現像によって除去することにより、被覆層５３３の上面に所望の配列及び深さを有する滑らかな凹面５３３ｂを形成することができる。
【００４６】
〔第７実施形態〕
以下、第７実施形態に係る表示装置であるＥＬ発光パネルについて説明する。第７実施形態のＥＬ発光パネルは、第１実施形態に係るＥＬ発光パネルの製造方法を変形したものである。
【００４７】
図１２は、第７実施形態のＥＬ発光パネルの製造方法を概念的に説明する図である。このＥＬ発光パネル６１０では、本体パネル６１０ａ上に樹脂製のレンズアレイシート６３３を貼り付ける。すなわち、まず、有機ＥＬ発光素子を積層した後に被覆層を形成した本体パネル６１０ａを準備し（図１２（ａ）参照）、その上面に凹レンズに対応する多数の凹面６３３ｂを有するレンズアレイシート６３３を一端側から徐々に貼り付けて全体がレンズアレイシート６３３で覆われるようにする（図１２（ｂ）参照）。レンズアレイシート６３３は、裏面に設けた接着剤によって本体パネル６１０ａの上面すなわち封止用の被覆層に密着する。レンズアレイシート６３３の表面には、図１等に示す凹面形状と同一形状の凹面６３３ｂが形成されており、本体パネル６１０ａ内部の発光素子からの射出光は、この凹面６３３ｂを経て観察者の目に入射する。レンズアレイシート６３３は、例えば樹脂をシート状に延伸加工する際に片側のロールに多数の凸面を設けて引き出すこと等によって簡易に作製することができる。このようなレンズアレイシート６３３を用いると、ＥＬ発光パネルの製造工程が簡単なものになり、ＥＬ発光を簡易に大型化することができる。さらに、別々に作製した本体パネル６１０ａとレンズアレイシート６３３とを貼り合わせるので、歩留まりを大幅に向上させることができる。
【００４８】
図１３は、図１２のＥＬ発光パネルを変形したものを示す。このＥＬ発光パネル７１０では、レンズアレイシート７３３の上下面が平坦になっている。つまり、レンズアレイシート７３３は、図１２のレンズアレイシート６３３と同一形状の下側層７３３ａと、この下側層７３３ａを保護する上側層７３３ｂとを備え、両層７３３ａ、７３３ｂの間に多数の凹面７３３ｃが形成されている。上側層７３３ｂの屈折率は、下側層７３３ａの屈折率よりも低くなっているので、本体パネル６１０ａ内部の発光素子からの射出光は、凹レンズとしての機能を有する多数の凹面７３３ｃを経て観察者の目に入射する。
【００４９】
〔第８実施形態〕
以下、第８実施形態に係る表示装置であるＥＬ発光パネルについて説明する。第８実施形態のＥＬ発光パネルは、第１実施形態に係るＥＬ発光パネルの製造方法を変形したものである。
【００５０】
図１４は、第８実施形態のＥＬ発光パネルの製造方法を概念的に説明する図である。このＥＬ発光パネル８１０では、本体パネル８１０ａ上に液滴で形成したレンズを設ける。具体的には、有機ＥＬ発光素子を積層し被覆層を形成した本体パネル８１０ａを準備し、その上面に光透過性のマイクロバンク８６１を形成する。このようなマイクロバンク８６１は、インクジェットのような微小液滴吐出装置、リソグラフィ技術、各種印刷技術等を用いて簡易に形成することができる。なお、上記のうち微小液滴吐出装置、例えばピエゾジェット式記録ヘッドを用いた場合、大面積に亘って微細な形状を精度良く形成することができる。
【００５１】
図１５は、マイクロバンク８６１の平面形状の例を示す図であり、図１５（ａ）の場合、矩形の開口Ｏ１が形成されており、図１５（ｂ）の場合、円形の開口Ｏ２が形成されている。以上は例示であり、ランダムに配置した開口を形成することもでき、開口のサイズも２種類以上とすることができる。
【００５２】
図１４に戻って、次に、インクジェットのような微小液滴吐出装置８６３を利用して、本体パネル８１０ａ上に形成した各マイクロバンク８６１の開口に凹レンズとなるべき液滴材料８６５を順次滴下する。この際、液滴材料８６５の組成（粘度、表面張力）、体積等を調節することにより、液滴材料８６５の表面張力等を利用してマイクロバンク８６１の各開口中に微小凹レンズ８６７を形成することができる。ここで、液滴材料８６５は、マイクロバンク８６１の材料と混合しにくいものとすることが望ましい。このため、一方を親水性の組成とし、他方を疎水性の組成とすることが考えられるが、マイクロバンク８６１を熱、光等の手段で硬化させて液滴材料８６５に侵食されない状態とすることもできる。また、微小凹レンズ８６７も、滴下後放置するだけでなく、熱、光等の手段によって強制的に硬化させることができる。
【００５３】
なお、本実施形態においては、理解を容易にするため、微小液滴吐出装置８６３のヘッドを１つだけ示してあるが、大面積に亘って液滴材料８６５の吐出を行うため、ヘッドを複数個並置し、それらを本体パネル８１０ａの全面に亘りスキャニングすることにより、量産性を高め得る。
【００５４】
このようにして形成した微小凹レンズ８６７は、本体パネル８１０ａ内部の発光素子からの射出光を透過させ、凹レンズとして機能する。よって、本体パネル８１０ａ内部の発光素子からの射出光は、多数の微小凹レンズ８６７を経て観察者の目に入射する。なお、このように、微小液滴吐出装置８６３を用いるレンズアレイの形成方法は、パネルの大型化に比較的容易に対応することができ、大型で視認性に優れるディスプレイを簡易に製造することができる。
【００５５】
以上の実施形態において、マイクロバンク８６１の面積に対してこれに形成した開口の面積の比が大きい場合、マイクロバンク８６１を光吸収性の材料で形成することもできる。
【００５６】
〔第９実施形態〕
以下、第９実施形態に係る表示装置であるＥＬ発光パネルについて説明する。第９実施形態のＥＬ発光パネルは、第１実施形態に係るＥＬ発光パネルの製造方法を変形したものである。
【００５７】
図１６は、第９実施形態のＥＬ発光パネルの製造方法を概念的に説明する図である。このＥＬ発光パネル９１０では、転写型９７１を用いてマイクロレンズアレイを形成する。すなわち、まず有機ＥＬ発光素子を積層し被覆層を形成した本体パネル９１０ａを準備し、その上面にほぼ平坦な光透過性樹脂層９７３を形成する。このような光透過性樹脂層９７３は、熱可塑性の材料からなり、塗布等によって形成することができ、光透過性シートを接着剤で付着させることによっても形成することができる（図１６（ａ）参照）。次に、光透過性樹脂層９７３の上面９７３ａに適当に加熱された転写型９７１を押し付けることにより、転写型９７１の転写面に形成された半球状の突起９７１ａが上面９７３ａに転写される（図１６（ｂ）参照）。転写型９７１を冷却しつつ一定時間後に離型すれば、光透過性樹脂層９７３の上面９７３ａに所望の配列及び深さを有する滑らかな複数の凹面９７３ｂを形成することができる（図１６（ｃ）参照）。これらの凹面９７３ｂは、本体パネル９１０ａ内部の発光素子からの射出光に対して凹レンズとして機能する。この実施形態のＥＬ発光パネル９１０は、安価な樹脂材料を用いて形成することができるので、これを用いたディスプレイを安価なものとすることができる。
【００５８】
〔第１０実施形態〕
以下、第１０実施形態に係る表示装置であるＥＬ発光パネルについて説明する。第１０実施形態のＥＬ発光パネルは、第１実施形態に係るＥＬ発光パネルを変形したものである。
【００５９】
図１７は、第１０実施形態のＥＬ発光パネルの構造を説明する部分断面図である。このＥＬ発光パネル１０１０は、有機ＥＬ発光素子を積層した本体パネル１０１０ａ上に被覆層１０３３を備える。この被覆層１０３３の上面１０３３ａには、図１等の場合と異なり円錐側面状の凹面１０３３ｂが形成されており、本体パネル６１０ａ内部の発光素子からの射出光は、この凹面１０３３ｂを経て観察者の目に入射する。この凹面１０３３ｂは、平行光束を発散させる点で、広義に負の屈折力を有するものと考えることができる。このように、被覆層１０３３の光射出側に負の屈折力を有する多数の凹面１０３３ｂが設けられているので、発光層２７から被覆層１０３３を経て射出される光の放射分布特性が比較的良好なものとなり、発光光の効率的な取り出しが可能になる。
【００６０】
なお、凹面１０３３ｂは、円錐側面とする必要はなく、多角錐の側面とすることもできる。
【００６１】
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、有機ＥＬ発光パネルを代表例として説明したが、無機ＥＬ発光パネルにおいて上記のような凹レンズアレイ等を設けることができ、さらに液晶素子等の各種光能動素子を備える液晶パネルにおいても上記と同様に光射出面側に凹レンズアレイ等を設けることができる。なお、ＥＬ発光パネルにおいて、電子注入層２５やホール輸送層２９は必須のものでなく、発光層２７の材料の選択等によって省略することもできる。
【００６２】
また、発光パネルを構成する材料は、上記実施形態で例示したものに限らず、各種材料に置き換え得ることはいうまでもない。
【００６３】
また、上記実施形態では、基板２１の反対側に光を取り出しているが、基板２１側に発光光を取り出すこともできる。この場合、例えばガラス等の光透過性の基板２１側に透明電極を形成し、基板２１の表面（透明電極の反対側）に凹面等からなるレンズアレイを形成することになる。
【００６４】
さらに、上記のような表示パネルは、携帯電話やカーナビの表示部、ＰＣ用モニタ、ＴＶ、大型ＴＶ、フレキシブルディスプレイ、ウェアラブルディスプレイ等の各種分野に応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るＥＬ発光パネルの部分断面図である。
【図２】被覆層上における凹面の配列を説明する図である。
【図３】図１の発光パネルの配光分布を示す。
【図４】表面が平坦な発光パネルの配光分布を示す。
【図５】表面に凸レンズを有する発光パネルの配光分布を示す。
【図６】凹面を形成する工程を概念的に説明する図である。
【図７】第２実施形態の発光パネルを説明する図である。
【図８】第３実施形態の発光パネルを説明する図である。
【図９】第４実施形態の発光パネルを説明する平面図である。
【図１０】第５実施形態の発光パネルを説明する平面図である。
【図１１】第６実施形態の発光パネルの製造方法を説明する図である。
【図１２】第７実施形態の発光パネルの製造方法を説明する図である。
【図１３】第７実施形態の変形例を説明する図である。
【図１４】第８実施形態の発光パネルの製造方法を説明する図である。
【図１５】（ａ）、（ｂ）は、マイクロバンクの形状を示す図である。
【図１６】（ａ）〜（ｃ）は、第９実施形態を説明する図である。
【図１７】第１０実施形態の発光パネルを説明する図である。
【符号の説明】
１０発光パネル、１０ａ本体パネル、２１基板、２３下部電極、２５電子注入層、２７発光層、２９ホール輸送層、３１透明電極層、
３３被覆層、３３ａ上面、３３ｂ凹面

Claims

発光又は光変調を行う光能動素子を含む光射出領域を覆う光透過性部材と、
前記光透過性部材の光射出側の面に形成されるとともに負の屈折力を有する微小光学素子と
を備える表示装置。
前記光射出領域は、自然発光型の発光素子を含む発光領域であることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
前記微小光学素子は、前記光能動素子に対向して複数設けられていることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
前記光射出領域は、２次元的に配列された複数の光能動素子を含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項記載の表示装置。
前記微小光学素子は、前記光透過性部材の光射出側の面に形成された凹面であり、当該凹面の周囲は、前記光透過性部材よりも低屈折率の媒体で満たされていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項記載の表示装置。
前記凹面は、略球面状であることを特徴とする請求項５記載の表示装置。
前記凹面は、円錐又は多角錐の側面形状を有することを特徴とする請求項５記載の表示装置。
前記光能動素子を含む光射出領域は、上部に透明電極を有し、前記光透過性部材は、前記透明電極を覆う被覆層であり、当該被覆層の前記光射出側の面の周囲は、屈折率約１の気体で満たされていることを特徴とする請求項５記載の表示装置。
前記光透過性部材及び前記気体を収容する光透過性の蓋状の封止部材をさらに備えることを特徴とする請求項８記載の表示装置。
発光又は光変調を行う光能動素子を含む光射出領域を有する表示装置の製造方法であって、
前記光射出領域を覆う光透過性部材を形成する工程と、
前記光透過性部材の光射出側の面に、負の屈折力を有する微小光学素子を形成する工程とを備えることを特徴とする表示装置の製造方法。
前記光射出領域は、自然発光型の発光素子を含む発光領域であることを特徴とする請求項１０記載の表示装置の製造方法。
前記微小光学素子は、前記光射出領域上の被覆層の表面に感光性樹脂層を形成する工程と、当該感光性樹脂層に露光量の変調によって所定の強度分布の露光を行う工程と、露光後の当該感光性樹脂層をエッチングによって部分的に除去する工程と、部分的に除去された当該感光性樹脂層をマスクとして前記被覆層を部分的にエッチングする工程とによって形成されることを特徴とする請求項１０記載の表示装置の製造方法。
凹面又は凸面のいずれか一方からなる前記微小光学素子を表面側に有する光透過性シートを前記光射出領域上に形成された被覆層の表面に貼り付けることによって、前記光透過性部材の上層及び前記微小光学素子を完成することを特徴とする請求項１０記載の表示装置の製造方法。
前記微小光学素子は、前記光射出領域上に形成された被覆層の表面を微小領域に区画するマイクロバンクを形成する工程と、当該マイクロバンクによって区画された前記区画領域中に微小液滴を滴下する工程とによって形成されることを特徴とする請求項１０記載の表示装置の製造方法。
前記微小光学素子は、前記光射出領域上に形成された被覆層の表面に光透過性の感光性樹脂層を形成する工程と、当該感光性樹脂層に露光量の変調によって所定の強度分布の露光を行う工程と、露光後の当該感光性樹脂層をエッチングによって部分的に除去する工程とによって形成されることを特徴とする請求項１０記載の表示装置の製造方法。
前記微小光学素子は、前記光射出領域上を光透過性樹脂層で被覆する工程と、凸部を転写面に有する転写型を用いて前記樹脂層の上面に前記転写面に対応する形状を転写して前記微小光学素子とする工程とによって形成されることを特徴とする請求項１０記載の表示装置の製造方法。