JP2009026670A - 電気光学装置、電子機器、電気光学装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】厚みを薄くして軽量化を図ることができると共に、高品位な表示を行うことができる電気光学装置、電子機器、電気光学装置の製造方法を提供する。
【解決手段】有機ＥＬ装置１１は、ＴＦＴ素子などが形成された基板１２と、画素電極２４と陰極２８との間に発光材料からなる発光層２６が挟持された素子基板１３と、機能フィルム３２を有する封止基板１４とを有する。機能フィルム３２は、カラーフィルタ３３が反射防止フィルム３４に直接形成された構成となっている。有機ＥＬ装置１１は、基板１２上に、素子基板１３と封止基板１４とが透明接着層３１及び封止シールによって貼り合わされて構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、カラーフィルタを備えた電気光学装置、電子機器、電気光学装置の製造方法に関する。

上記した電気光学装置の一つに、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）装置がある。有機ＥＬ装置は、陽極と陰極との間に発光材料からなる発光層が挟持された構造を有している。発光層で発光した光（例えば、白色発光）をカラーフィルタに透過させることによって、所望の色相に着色されたカラー画像が形成される。また、表示面には、外光の反射によって表示品質が低下することを抑えるために、例えば、特許文献１に記載のような、偏光板と位相差フィルムとを貼り合わせた反射防止フィルムが貼り付けられている。

ここでカラーフィルタとは、入射した光のうち特定の波長成分を吸収することによって透過光を所定の色（例えば赤色、緑色、青色等）にすることが可能な物質である。有機ＥＬ装置は、ガラス基板上に赤色、緑色、青色の色要素を塗布してカラーフィルタを形成した後、塗布した面と有機ＥＬ基板の光の出射側とを透明接着層を介して接合することにより形成される。

特開２００７−３８２４号公報

しかしながら、カラーフィルタがガラス基板上に形成されていることから、有機ＥＬ装置の全体が厚く重いという問題がある。加えて、ガラス基板を介して光が出射することから、光の屈折などによって表示品質が低下するという問題がある。

本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例にかかる電気光学装置は、複数の発光領域を有する電気光学装置であって、半導体素子を有する基板と、前記基板の一方の面に形成された前記発光領域の色に対応した色のカラーフィルタと、前記カラーフィルタを覆うように形成された反射防止層と、を有し、前記反射防止層に前記カラーフィルタが形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、反射防止層にカラーフィルタが直接形成されているので、従来のようにガラス基板にカラーフィルタを形成する場合と比較して、部品数を減らすことができ、全体の厚みを薄くすることができる。これにより、軽量化を図ることが可能となる。また、ガラス基板を介すことなく光が出射するので、光が屈折するなどの悪影響を抑えることが可能となり、表示品質を向上させることができる。

［適用例２］上記適用例にかかる電気光学装置において、前記反射防止層は、高分子フィルムであることが好ましい。

この構成によれば、高分子フィルムを用いるので、高分子フィルムを延伸させることにより偏光機能を持たせることができると共に、柔軟性を有する電気光学装置を得ることができる。加えて、軽量化を図ることができる。

［適用例３］上記適用例にかかる電気光学装置において、前記基板は、陽極と陰極との間に発光層が挟持された有機ＥＬ基板を含むことを特徴とする。

この構成によれば、発光層で発光した光をガラス基板を介すことなくカラーフィルタを用いて所望の色を表示させることができる。

［適用例４］本適用例にかかる電子機器は、上記した電気光学装置を備えることを特徴とする。

この構成によれば、厚みを薄くして軽量化を図ることができると共に、ガラス基板による屈折の影響を受けることなく高品位な表示を行うことが可能な電子機器を得ることができる。

［適用例５］本適用例にかかる電気光学装置の製造方法は、複数の発光領域を有する電気光学装置の製造方法であって、反射防止層上に、前記発光領域の色に対応した色のカラーフィルタを形成するカラーフィルタ形成工程と、前記カラーフィルタが形成された前記反射防止層と、半導体素子を有する基板とを貼り合わせる貼り合わせ工程と、を有することを特徴とする。

この方法によれば、反射防止層にカラーフィルタを直接形成し、それを基板と貼り合わせて電気光学装置を形成するので、従来のようにガラス基板にカラーフィルタを形成する場合と比較して、部品数を減らすことができ、全体の厚みを薄くすることができる。これにより、軽量化を図ることが可能となる。また、ガラス基板を介すことなく光が出射するので、光が屈折するなどの悪影響を抑えることが可能となり、表示品質を向上させることができる。加えて、構成する部品数が少なくなるので、製造工程を少なくすることができる。

［適用例６］上記適用例にかかる電気光学装置の製造方法において、前記カラーフィルタ形成工程の前に、前記反射防止層にエンボス加工を施すエンボス加工工程を有し、前記カラーフィルタ形成工程は、液滴吐出法を用いて形成することが好ましい。

この方法によれば、反射防止層（具体的には、高分子フィルムなど）にエンボス加工を施すので、カラーフィルタの着色層の材料を、液滴吐出法を用いて反射防止層に吐出した際、材料を所望の位置に留めることが可能となる。よって、表示品質を向上させることができる。

［適用例７］上記適用例にかかる電気光学装置において、前記カラーフィルタ形成工程の後、前記反射防止層上の周囲に封止シールの材料を塗布する封止シール塗布工程と、前記封止シールで囲まれた前記反射防止層及び前記カラーフィルタの上に、前記基板と接合するための透明接着層の材料を塗布する透明接着層塗布工程と、を有することが好ましい。

この方法によれば、基板と貼り合わせるための透明接着層（封止シールを含む）の材料を、反射防止層及びカラーフィルタ側に塗布しておくので、基板に与えるダメージをより軽減させることができる。

図１は、電気光学装置としての有機ＥＬ装置の構造を示す模式断面図である。以下、有機ＥＬ装置の構造を、図１を参照しながら説明する。

図１に示すように、有機ＥＬ装置１１は、発光領域において発光を行い、基板１２と、有機ＥＬ基板としての素子基板１３と、封止基板１４とを有する。基板１２は、ガラス基板や石英基板等からなる。

素子基板１３は、反射層２２と、絶縁層２３と、陽極としての画素電極２４と、正孔輸送層２５と、発光層２６と、電子輸送層２７と、陰極２８と、薄膜封止層２９とを有する。

封止基板１４は、透明接着層３１と、機能フィルム３２とを有する。機能フィルム３２は、色要素としてのカラーフィルタ３３が、反射防止層としての反射防止フィルム３４に形成された構成となっている。有機ＥＬ装置１１は、基板１２上に、素子基板１３と封止基板１４とが透明接着層３１及び封止シール４５（図４参照）によって貼り合わされて構成されている。

有機ＥＬ装置１１は、例えば、発光層２６において発光した光を封止基板１４側から取り出す構成のいわゆるトップエミッション型の発光装置である。観察者は、反射防止フィルム３４の側から表示を観察する。上記のうち、反射層２２から陰極２８までの構成要素からなる素子が発光素子３５である。発光素子３５は、画素４１ごとに形成されている。

カラーフィルタ３３は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のそれぞれに対応する着色層４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂと、遮光層４３（ブラックマトリックス）とを有する。なお、カラーフィルタ３３は、遮光層４３を含めない構成としてもよい。

図２は、画素の形状及び配置について説明するための、有機ＥＬ装置の拡大平面図である。なお、図２に示すＸ軸に平行な方向を行方向、Ｙ軸に平行な方向を列方向と呼ぶ。図２に示すように、遮光層４３は、Ｘ軸及びＹ軸に平行な直線状の要素から構成された格子状に形成されている。そして、遮光層４３の格子が形作る矩形の領域のそれぞれが画素４１に対応する。すなわち、画素４１は、複数の行及び列に沿ってマトリクス状に配置されている。

各々の画素４１は、列方向に長い長方形をしており、行方向に沿って画素４１Ｂ，４１Ｇ，４１Ｒがこの順に連環するように配置されている。ここで、画素４１Ｂ，４１Ｇ，４１Ｒは、それぞれ青系の色の発光、緑系の色の発光、赤系の色の発光を行う画素４１である。各々の画素４１には、対応する色の着色層４２Ｂ，４２Ｇ，４２Ｒが形成されている。画素４１は、同色の画素４１同士が列をなすように配置されている。なお、上述の図１は、有機ＥＬ装置１１を、画素４１を含む位置で図２中の行方向に沿って切断したときの断面図である。

以下、図１に示す各構成要素について詳述する。基板１２は、ガラス基板や石英基板等の上に公知の技術を用いて、半導体素子としてのＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子や各種配線（ＴＦＴ素子を駆動するためのデータ線、走査線等）、絶縁膜等が形成された、いわゆるＴＦＴ素子基板である。反射層２２は、アルミニウム又は銀からなる。画素電極２４は、反射層２２上に、反射層２２との短絡を防止するためのシリコン窒化膜（ＳｉＮ）からなる絶縁層２３を挟んで配置された、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる透明電極である。画素電極２４は、発光領域ごと、つまり各画素４１に一つずつ配置されており、それぞれの画素電極２４は、基板１２に含まれるＴＦＴ素子を介して、データ線（図示せず）に接続されている。陰極２８は、マグネシウムと銀の合金をハーフミラー状態に形成したものであり、光反射性及び光透過性を兼ね備えている。

画素電極２４と陰極２８との間には、正孔輸送層２５、発光層２６、電子輸送層２７がこの順に積層されている。発光層２６は、エレクトロルミネッセンス現象を発現する有機発光物質の層である。画素電極２４と陰極２８との間に電圧を印加することによって、発光層２６には、正孔輸送層２５から正孔が、また、電子輸送層２７から電子が注入され、発光層２６においてこれらが再結合したときに発光が行われる。発光層２６からの光は、一部は直接陰極２８を透過し、一部は反射層２２によって反射されてから陰極２８を透過する。いずれにせよ、発光層２６からの光は、陰極２８を透過し、その後薄膜封止層２９、透明接着層３１、カラーフィルタ３３の順に透過する。

ここで、反射層２２及び陰極２８は、いわゆる光共振器を構成している。このため、発光層２６において発せられた光は、反射層２２と陰極２８との間を往復し、共振波長の光だけが増幅されて封止基板１４側から取り出される。よって、ピーク強度が高く幅が狭いスペクトルを有する光を取り出すことができ、有機ＥＬ装置１１による発光の色再現性を向上させることができる。有機ＥＬ装置１１においては、画素電極２４の厚さを変えることによって光共振器の長さを調整している。

陰極２８を覆って形成された薄膜封止層２９は、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）からなる透光性を有する部材であり、発光素子３５を大気から遮断すると共に、光共振器の形成のためにできた陰極２８の段差を埋めて平滑にする役割を果たす。薄膜封止層２９（言い換えれば、酸素遮断膜）は、例えば、所定のガスを用いてプラズマ処理を施すことによって形成することができる。

カラーフィルタ３３は、例えば、エポキシ樹脂からなる透明接着層３１を介して薄膜封止層２９と対向して配置されている。カラーフィルタ３３は、入射した光のうちの特定の波長成分を吸収することによって透過光を着色する部材である。カラーフィルタ３３は、上記したように、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の着色層４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂと、画素４１の間隙を覆う遮光層４３とを有し、光を透過させることによって赤色、緑色、青色の光を抽出するものである。着色層４２は、着色のための材料として、例えば、顔料を含む着色樹脂が用いられる。遮光層４３は、光をほとんど透過させない黒色の樹脂からなる。

反射防止フィルム３４は、外光によって表示面の視認性が低下することを抑えるために用いられる。反射防止フィルム３４は、例えば、偏光フィルムと１／４位相差フィルムとを組み合わせた円偏光フィルターであり、発光層２６側から１／４位相差フィルム、偏光フィルムの順に配置されている。

偏光フィルム及び１／４位相差フィルムの材料としては、例えば、高分子フィルムが挙げられる。この高分子フィルムを適宜な方法で延伸することにより、それぞれの偏光機能を得ることができる。

高分子フィルムとしては、延伸により光学異方性を付与できるものを用いればよく、例えば、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリサルフォン、ポリスチレン、ポリアリレート、ノルボルネン等を用いることができる。

上記した封止基板１４は、透明接着層３１を介して素子基板１３上に配置される。また、封止基板１４と素子基板１３とは、反射防止フィルム３４の周囲に形成されたギャップ材を有する封止シール４５（図４参照）によって、所定の間隔が保持される。

上記構成の有機ＥＬ装置１１に入射した外光は、反射防止フィルム３４を構成する偏光フィルム、１／４位相差板を通過することによって円偏光となり、反射層２２で反射して、再び１／４位相差板を通過することによって直線偏光となる。この直線偏光は、偏光フィルムの偏光方向と直交しているので、偏光フィルムを通過できず、外部に戻らなくなる。

図３及び図４は、有機ＥＬ装置の製造方法を示す工程図である。以下、有機ＥＬ装置の製造方法を、図１〜図４を参照しながら説明する。なお、カラーフィルタ３３を構成する遮光層４３の形成方法は省略する。

図３に示すように、まず工程１１では、基板１２上に公知の成膜技術を用いて素子基板１３を形成する。

工程１２（カラーフィルタ形成工程、エンボス加工工程）では、反射防止フィルム３４上に、赤色に対応する着色層４２Ｒを形成する。まず、反射防止フィルム３４上に着色層４２Ｒの材料（例えば、顔料を含む着色樹脂）を吐出した際に、材料が流れてしまうことを抑えるために、反射防止フィルム３４の表面にエンボス加工を行う。次に、液滴吐出装置（例えば、インクジェット装置）を用いて、反射防止フィルム３４上に材料を吐出する。反射防止フィルム３４の表面にエンボス加工が施されていることにより、吐出した材料を所望の位置に留めることが可能となる。その後、材料を乾燥させることにより着色層４２Ｒが完成する。

工程１３（カラーフィルタ形成工程）では、反射防止フィルム３４上の赤色の着色層４２Ｒに隣接して、緑色の着色層４２Ｇを形成する。上記したように、反射防止フィルム３４の表面にエンボス加工が施されていることにより、吐出した材料を所望の位置に留めることが可能となっている。その後、材料を乾燥させることにより着色層４２Ｇが完成する。

工程１４（カラーフィルタ形成工程）では、反射防止フィルム３４上の緑色の着色層４２Ｇに隣接して、青色の着色層４２Ｂを形成する。その後、材料を乾燥させることにより着色層４２Ｂが完成する。以上により、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の着色層４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂと遮光層４３（図１参照）を有するカラーフィルタ３３が完成し、反射防止フィルム３４を含む機能フィルム３２が完成する。

図４に示す工程１５（封止シール塗布工程、透明接着層塗布工程）では、反射防止フィルム３４上の周囲に、ギャップ材を有する封止シール４５の材料を塗布すると共に、封止シール４５で囲まれた中に透明接着層３１の材料を塗布する。封止シール４５の材料としては、熱硬化型樹脂（例えば、エポキシ樹脂など）あるいは紫外線硬化型樹脂などが挙げられる。透明接着層３１の形成方法としては、例えば、インクジェット装置を用いて多点塗布を行う。その後、透明接着層３１の材料の上面が平坦化される。なお、封止シール４５の材料の塗布、透明接着層３１の材料の塗布は、大気を遮断した窒素雰囲気内で行う。以上により、封止基板１４が完成する。

工程１６（貼り合わせ工程）では、封止基板１４と、薄膜封止層２９で覆われた素子基板１３とを貼り合わせ、有機ＥＬ装置１１を完成させる。具体的には、上記した封止シール４５及び透明接着層３１によって、封止基板１４と素子基板１３とを貼り合わせる（接合）。接合は、大気を遮断した窒素雰囲気内で行う。また、接合圧力は、０．０４ＭＰａ〜０．０８ＭＰａである。また、可視光又は熱硬化で接合を行う。

以上のように、インクジェット装置を用いたインクジェット法を主体に形成することにより、例えば、カラーフィルタ３３を形成するのに４回（ＲＧＢの着色層４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂ、遮光層４３）のフォトリソグラフィー工程を必要とする形成方法と比べて、工程を大幅に削減することが可能となる。

図５は、上記した有機ＥＬ装置を備えた電子機器の一例として携帯電話機を示す模式図である。以下、有機ＥＬ装置を備えた携帯電話機を、図５を参照しながら説明する。

図５に示すように、携帯電話機５１は、表示部５２及び操作ボタン５３を有している。表示部５２は、内部に組み込まれた有機ＥＬ装置１１によって、厚みを薄くして軽量化を図ることができると共に、高品位な表示を行うことができる。なお、上記した有機ＥＬ装置１１は、上記携帯電話機５１の他、モバイルコンピュータ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、車載機器、オーディオ機器、テレビなどの各種電子機器に用いることができる。

以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られる。

（１）本実施形態によれば、反射防止フィルム３４に直接カラーフィルタ３３が形成されているので、従来のようにガラス基板にカラーフィルタ３３を形成する場合と比較して、部品数を減らすことができ、有機ＥＬ装置１１全体の厚みを薄くすることができる。これにより、軽量化を図ることが可能となる。加えて、構成する部品数が少なくなるので、製造工程を少なくすることができる。また、かかる費用を抑えることができる。

（２）本実施形態によれば、ガラス基板を介すことなく光が出射するので、光が屈折するなどの悪影響を抑えることが可能となり、表示品質（特に、コントラスト）を向上させることができる。

（３）本実施形態によれば、高分子フィルムからなる反射防止フィルム３４にカラーフィルタ３３を形成するので、柔軟性（フレキシブル）に対応できる有機ＥＬ装置１１を提供することができる。

なお、実施形態は上記に限定されず、以下のような形態で実施することもできる。

（変形例１）
上記したように、反射防止フィルム３４上に着色層４２の材料を直接吐出してカラーフィルタ３３を形成することに限定されず、例えば、新たにガラス基板を用意し、このガラス基板上に反射防止フィルムを配置し、その上にカラーフィルタを形成するようにしてもよい。つまり、転写法を用いることができ、封止基板１４と素子基板１３とを貼り合わせた後、ガラス基板を取り除く。これによれば、液滴吐出法に限らず、例えば、スピンコート法を用いて形成することもできる。また、着色層４２として顔料を用いることに限定されず、例えば、染料を用いるようにしてもよい。

（変形例２）
上記したように、反射防止フィルム３４を、偏光フィルムと１／４位相差フィルムとを組み合わせて構成することに限定されず、例えば、屈折率の異なる複数の膜を積層することにより構成するようにしてもよい。具体的には、例えば、ガラス基板上に複数の膜を積層し、カラーフィルタ３３を形成した後に封止基板１４と素子基板１３とを貼り合わせ、その後にガラス基板を取り除くことで形成することができる。

（変形例３）
上記したように、１／４位相差フィルムは、偏光フィルムと重ねることにより円偏光特性を持たせることができるものであればよく、特にその枚数に限定されるものではない。

（変形例４）
上記したように、陰極２８の上にシリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）からなる薄膜封止層２９を形成することに限定されず、例えば、透明接着層３１とカラーフィルタ３３との間に形成するようにしてもよい。

（変形例５）
上記したように、機能フィルム３２上に透明接着層３１の材料を塗布した後、機能フィルム３２と素子基板１３とを貼り合わせることに限定されず、例えば、薄膜封止層２９で覆われた素子基板１３上に透明接着層３１の材料を塗布し、その後、封止シール４５を有する機能フィルム３２と素子基板１３とを貼り合わせるようにしてもよい。

（変形例６）
上記したように、反射防止フィルム３４にカラーフィルタ３３を形成する方法として、液滴吐出法に限定されず、例えば、ディスペンサ塗布法、オフセット印刷法、スクリーン印刷法、スピンコート法（フォトリソグラフィー法を含め）などを用いるようにしてもよい。

（変形例７）
上記したように、電気光学装置として有機ＥＬ装置１１を例に挙げたことに限定されず、例えば、液晶装置、プラズマディスプレイ、電子ペーパーなどに適用することができる。

第１実施形態に係る有機ＥＬ装置の構造を示す模式断面図。 有機ＥＬ装置の構造を示す拡大平面図。 有機ＥＬ装置の製造方法を示す工程図。 有機ＥＬ装置の製造方法を示す工程図。 有機ＥＬ装置を備えた携帯電話機を示す模式図。

符号の説明

１１…電気光学装置としての有機ＥＬ装置、１２…基板、１３…有機ＥＬ基板としての素子基板、１４…封止基板、２２…反射層、２３…絶縁層、２４…画素電極、２５…正孔輸送層、２６…発光層、２７…電子輸送層、２８…陰極、２９…薄膜封止層、３１…透明接着層、３２…機能フィルム、３３…カラーフィルタ、３４…反射防止層としての反射防止フィルム、３５…発光素子、４１，４１Ｂ，４１Ｇ，４１Ｒ…画素、４２，４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂ…着色層、４３…遮光層（ブラックマトリックス）、４５…封止シール、５１…電子機器としての携帯電話機、５２…表示部、５３…操作ボタン。

Claims (7)

1. 複数の発光領域を有する電気光学装置であって、
   半導体素子を有する基板と、
   前記基板の一方の面に形成された前記発光領域の色に対応した色のカラーフィルタと、
   前記カラーフィルタを覆うように形成された反射防止層と、を有し、
   前記反射防止層に前記カラーフィルタが形成されていることを特徴とする電気光学装置。
2. 請求項１に記載の電気光学装置であって、
   前記反射防止層は、高分子フィルムであることを特徴とする電気光学装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の電気光学装置であって、
   前記基板は、陽極と陰極との間に発光層が挟持された有機ＥＬ基板を含むことを特徴とする電気光学装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。
5. 複数の発光領域を有する電気光学装置の製造方法であって、
   反射防止層上に、前記発光領域の色に対応した色のカラーフィルタを形成するカラーフィルタ形成工程と、
   前記カラーフィルタが形成された前記反射防止層と、半導体素子を有する基板とを貼り合わせる貼り合わせ工程と、
   を有することを特徴とする電気光学装置の製造方法。
6. 請求項５に記載の電気光学装置の製造方法であって、
   前記カラーフィルタ形成工程の前に、前記反射防止層にエンボス加工を施すエンボス加工工程を有し、
   前記カラーフィルタ形成工程は、液滴吐出法を用いて形成することを特徴とする電気光学装置の製造方法。
7. 請求項５又は請求項６に記載の電気光学装置の製造方法であって、
   前記カラーフィルタ形成工程の後、前記反射防止層上の周囲に封止シールの材料を塗布する封止シール塗布工程と、
   前記封止シールで囲まれた前記反射防止層及び前記カラーフィルタの上に、前記基板と接合するための透明接着層の材料を塗布する透明接着層塗布工程と、
   を有することを特徴とする電気光学装置の製造方法。

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