JP2010244828A

JP2010244828A - 照明装置の製造方法及び画像表示装置の製造方法

Info

Publication number: JP2010244828A
Application number: JP2009091842A
Authority: JP
Inventors: Susumu Shinto; 晋新東; Hidetoshi Yamamoto; 英利山本
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2009-04-06
Filing date: 2009-04-06
Publication date: 2010-10-28

Abstract

【課題】開口率を向上する。
【解決手段】フロントライトの製造工程は、以下の工程を含む。第１基板２１０に陽極２２２を形成する工程と、陽極２２２の上に発光機能層２２３を形成する工程と、マスクＭを位置決めする工程と、位置決めされたマスクＭを用いて、第１材料を蒸着させて発光機能層２２３を覆うように陰極２２４を形成する工程と、位置決めされたマスクＭをそのまま用いて、第２材料を蒸着させて遮光層２３０を形成する工程とを備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、照明装置の製造方法及び画像表示装置の製造方法に関する。

近年、液晶素子に代わる次世代の発光デバイスとして、有機ＥＬ（ElectroLuminescent）素子や発光ポリマー素子などと呼ばれる有機発光ダイオード（Organic Light Emitting Diode、以下「ＯＬＥＤ素子」という）素子が注目されている。
また、ＯＬＥＤ素子を用いた照明装置として、反射型液晶装置のフロントライトが知られている。フロントライトは、反射型液晶装置の観察面に貼り付けられて用いられる。フロントライトを用いることで暗い環境下でも画像を表示することが可能となる。
ＯＬＥＤ素子は、陽極と、陰極と、これらの電極との間に有機ＥＬ材料からなる発光層を挟持して構成される。ここで、陽極を反射型液晶装置の側に設け、陰極を観察面の側に設けると、陰極からの光が観察者に入るため、コントラストが低下してしまう。
そこで、陰極の上に遮光層を設け、遮光層の面積を陰極の面積よりも大きくする技術が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００６−１５６７５１号

しかしながら、従来の技術では、遮光層の面積を大きくなるので開口率が低下する。このため、外光を反射型液晶装置に十分取り込むことができないといった問題があった。
本発明は、高い開口率を備えた照明装置を製造する方法を提供することを解決課題とする。

以上の課題を解決するために、本発明に係る照明装置の製造方法は、第１面と第２面を有し、前記第１面から光を射出する発光素子と前記発光素子の光が第２面へ射出しないように遮光する遮光層とを備えた照明装置を製造する方法であって、基板上に第１電極を形成する工程と、前記第１電極の上に発光機能層を形成する工程と、マスクを位置決めする工程と、位置決めされたマスクを用いて、第１材料を蒸着させて前記発光機能層を覆うように第２電極を形成する工程と、前記位置決めされたマスクをそのまま用いて、第２材料を蒸着させて前記遮光層を形成する工程とを備える。

この発明によれば、第２電極の形成に用いるマスクと、同じマスクを用いて遮光層を形成するから、第２電極と遮光層の面積は同じになる。また、異なるマスクを用いることによる開口位置ずれ及び開口寸法ずれが原理的に発生しない。さらに、遮光層の形成に際して位置決めされたマスクをそのまま用いるので、アライメント公差を無くすことができる。よって、高い開口率の照明装置を製造することが可能となる。
なお、「位置決めされたマスクをそのまま用いて」とは、マスクを基板から着脱しないでとの意味である。
また、発光機能層は、有機ＥＬ材料を含むことが好ましい。

本発明に係る画像表示装置の製造方法は、第１面と第２面を有し、前記第１面から光を射出する発光素子と前記発光素子の光が第２面へ射出しないように遮光する遮光層とを備えた照明装置と反射型液晶パネルとを備えた画像表示装置を製造する方法であって、前記照明装置と前記反射型液晶パネルとを貼り合わせる工程を備え、前記照明装置を製造する工程は、基板上に第１電極を形成する工程と、前記第１電極の上に発光機能層を形成する工程と、マスクを位置決めする工程と、位置決めされたマスクを用いて、第１材料を蒸着させて前記発光機能層を覆うように第２電極を形成する工程と、前記位置決めされたマスクをそのまま用いて、第２材料を蒸着させて前記遮光層を形成する工程と、有することを特徴とする。
この製造方法によって製造された画像表示装置は、そこに用いられる照明装置の開口率が高いので明るい画像を表示させることが可能となり、さらには、照明装置で消費される電力を削減することができる。

本発明の実施形態に係る画像表示装置１の構成を示す断面図である。フロントライト１０６の第１基板２１０に形成される発光素子２２０及び遮光層２３０の詳細な構造を示す断面図である。発光素子２２０の構造の一例を模式的に示す断面図である。フロントライト１０６の製造方法を説明するための説明図である。フロントライト１０６の製造方法を説明するための説明図である。本実施形態に係る発光部Ｐ、陰極２２２、及び遮光層２３０の関係を説明するための平面図である。陰極２２３をマスクＭを用いて形成し、遮光層２３０を第２基板２６０に形成した場合の比較例を示す平面図である。本発明に係る電子機器の具体的な形態を示す斜視図である。本発明に係る電子機器の具体的な形態を示す斜視図である。本発明に係る電子機器の具体的な形態を示す斜視図である。

以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る実施の形態を説明する。図面においては、各部の寸法の比率は実際のものとは適宜に異ならせてある。また、本発明は、以下に述べる各実施形態に限定されるものではなく、各実施形態を変形して得られる各種の変形例や、各実施形態またはその変形例を応用して得られる形態をも技術的範囲に含みうる。なお、各図において共通する部分には同一の符号が付されている。

＜画像表示装置＞
図１は本発明の実施形態に係る画像表示装置１の構成を示す断面図である。画像表示装置１は、反射型液晶パネル１０１と照明装置としてのフロントライト１０６とを備える。
反射型液晶パネル１０１は、表示基板２０１と、表示基板２０１上に形成された複数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）２０２と、ＴＦＴ２０２を覆って表示基板２０１上に形成された絶縁層２０３と、その上に形成された光反射性の複数の画素電極２０４とを有する。画素電極２０４は、絶縁層２０３に形成されたコンタクトホールを介して、対応するＴＦＴ２０２と電気的に接続されている。

また、対向基板２０７の表示基板２０１と対向する面には共通電極２０６が形成される。対向基板２０７と表示基板２０１とは所定の間隙を持って貼り合わせてある。この間隙には、液晶２０５が充填されている。一方、対向基板２０７の他方の面（表示基板２０１と対向しない面）には、偏光板２０８が形成される。
そして、偏光板２０８上に形成された接着層２０９によって、反射型液晶パネル１０１とフロントライト１０６とが接着される。

フロントライト１０６は、接着層２０９上に設けられた透明な第１基板２１０と第１基板上に形成された複数の発光素子２２０と、発光素子２２０の上に形成された遮光層２３０と、外気や水分等から発光素子２２０を保護するために第１基板２１０と対向して設けられた透明な第２基板２６０とを備える。発光素子２２０は第１基板２１０側の第１面へ向けて光を射出し、遮光層２３０は、第２基板２６０側の第２面から発光素子２２０からの光が射出しないように設けられる。

第１基板２１０および第２基板２６０は、例えばガラスで形成される。発光素子２２０の発光には、各液晶素子ＬＣへ向かう光が含まれており、これらの光は、第１基板２１０を透過し、各液晶素子ＬＣへ入射する。また、液晶素子ＬＣには、第２基板２６０を透過して当該液晶素子ＬＣへ向かう外光が入射する。

遮光層２３０は、発光素子２２０から第２基板２６０へ向かう光の遮断を目的として設けられている。また、遮光層２３０としては、第２基板２６０から入射した外光（直接光）を反射しないものが好ましい。遮光層２３０、この事情と上記の目的とに応じた材料、具体的には光反射率の低い材料（例えばクロム、酸化クロム、あるいは酸化亜鉛）を用いて形成されている。

図２に、フロントライト１０６の第１基板２１０に形成される発光素子２２０及び遮光層２３０の詳細な構造を示す。第１基板２１０には隔壁２２１が形成されている。隔壁１４は、絶縁性の透明材料、例えばアクリル、ポリイミドなどにより形成されている。

発光素子２２０は、陽極２２２、発光機能層２２３及び陰極２２４を有する。陽極２２２は及び発光機能層２２３は、隔壁２２１の内側に形成される。発光機能層２２３は、少なくとも発光層を含み、発光層は正孔と電子が結合して発光する有機ＥＬ物質から形成されている。発光機能層２２３を構成する他の層として、電子ブロック層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層および正孔ブロック層の一部または全部を備えていてもよい。
図３に、発光素子２２０の構造の一例を模式的に示す。この例の発光素子２２０は、ＩＴＯで形成された陽極２２２と、その上に形成された正孔注入層３０１と、その上に形成された正孔輸送層３０２と、その上に形成された発光層３０３と、その上に形成された電子輸送層３０４と、その上に形成された電子注入層３０５と、その上に形成された陰極２２４とを有する。

正孔注入層３０１は、銅フタロシアニン薄膜であり、その膜厚は約１０ｎｍである。正孔輸送層３０２は、例えばＮＰＤ薄膜であり、その膜厚は約３０ｎｍである。発光層３０３は、例えば低分子白色発光材料の薄膜であり、その膜厚は約２０ｎｍである。電子輸送層３０４は、例えばアルミキノリノール錯体（tris（8-hydroxyquinoline）aluminum）の薄膜であり、その膜厚は約２０ｎｍである。電子注入層３０５は、例えばフッ化リチウム薄膜であり、その膜厚は約１０ｎｍである。陰極２２４は、アルミニウム薄膜であり、その膜厚は約１５０ｎｍである。

説明を図２に戻す。陰極２２４は、隔壁２２１を乗り越えて配線２４０に至るように形成される。陰極２２４と配線２４０とが重なる部分がコンタクト領域Ｃとなる。そして、遮光層２３０が陰極２２４の上に形成される。本実施形態では、陰極２２４の形と遮光層２３０の形が同一となり、遮光層２３０が陰極２２４からずれることなく重なる。

＜フロントライトの製造方法＞
次に、フロントライト１０６の製造方法について説明する。まず、図４（Ａ）に示すように、無アルカリガラスなどのガラスまたはプラスチックで形成された基板２１０を準備し、発光素子２２０に給電して発光させるための配線２４０を形成する。

続いて、図４（Ｂ）に示すように、基板２１０上に陽極２２２を形成する。例えば、スパッタリングによってＩＴＯの膜を５０ｎｍの一様な厚さに基板２１０の全面に形成した後にオーブンで焼結する。そして、そのＩＴＯ膜上にフォトリソグラフィーの手法で露光により所要の部分にレジストを形成し、例えばＢＨＦ(フッ酸/フッ化アンモニウム水溶液)のようなＩＴＯエッチャントによってエッチングすることによって、図示の陽極２２２のパターニングを行い、レジストを剥離する。

次に、図４（Ｃ）に示すように、隔壁２２１を格子状に形成する。例えば隔壁２２１の材料となるアクリルまたはポリイミドに感光性材料を混合して、フォトリソグラフィーの手法で露光により隔壁２２１をパターニングし、ベークする。次に、図４（Ｄ）に示すように、隔壁２２２に内側に発光機能層２２３を形成する。発光機能層２２３は、例えば、陽極２２２に近い方から遠い方に向けて、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層および電子注入層が並んでいる。これらの層の形成には蒸着が使用される。より具体的には、蒸着装置のチャンバ内に基板２１０を収容して、チャンバ内を真空にした状態で蒸着材料を気化させて、蒸着行う。

次に、図４（Ｅ）に示すように陰極２２４を形成する位置にマスクＭを位置決め行う。この位置決めには、チャンバ内に設けられたアライメント機構が用いられる。基板２１０は、チャンバ内に設けられた保持機構によって保持されている。アライメント機構は、基板２１０に対するマスクＭの位置を精密に決めることができる。

この後、図５（Ａ）に示すように陰極２２４の材料を気化させて、マスクＭを介して蒸着を行う。この結果、図５（Ｂ）に示すように所定の厚さの陰極２２４を形成することができる。これに続いて、位置決めされているマスクＭをそのまま用いて、すなわち、マスクＭを第1基板２１０から着脱することなく保持し、図５（Ｃ）に示すように、遮光層２３０の材料を気化させて、マスクＭを介して蒸着を行う。この結果、図５（Ｄ）に示すように所定の厚さの遮光層２３０を形成することができる。
こうして、製造された第1基板２１０を、所定の間隙をあけて第２基板２６０と貼り合わせることにより、フロントライト１０６を製造できる。そして、フロントライト１０６と反射型液晶パネル１０１とを貼り合わせることで、画像表示装置１を製造することができる。

このように本実施形態では、陰極２２４の形成に用いるマスクＭを、遮光層２３０の形成にも用いたので、陰極２２３と遮光層２３０が完全に重なる。ここで、隔壁２２１の内側を発光部Ｐとしたとき、図６は、本実施形態に係る発光部Ｐ、陰極２２２、及び遮光層２３０の関係を説明するための平面図である。図７は、陰極２２３をマスクＭを用いて形成し、遮光層２３０を第２基板２６０に形成した場合の比較例である。
この例では、発光部Ｐが縦３０μｍ、横３０μｍで形成される。また、陰極２２４を形成する際に用いるマスクＭの開口部のサイズを縦６０μｍ・横７５μｍであるとする。

位置ばらつきは、開口寸法、開口位置、及び装置のアライメント精度がばらつくことによって生じる。マスク蒸着の場合、開口寸法ばらつきが±３μｍ程度、開口位置ばらつきが±８μｍ程度、アライメント精度のばらつきが±５μｍ程度、見込まれる。この場合、ばらつきを二乗和の根として考えると、位置ばらつきは±１０μｍ程度になる。
したがって、±１０μｍ程度は陰極２２３が形成される位置がばらつくことになる。このため、比較例において遮光層２３０は少なくとも左右上下に１０μｍは陰極２２３が形成される領域よりも広げる必要がある。さらに、他の要因により±５μｍ程度のばらつきを見込む必要がある。このため、陰極２２３の交差は±１５μｍとなる。
よって、図７に示すように陰極２２４が形成される可能性がある領域Ｘは縦９０μｍ・横１０５μｍとなる。ここで、遮光層２３０を高い精度で形成する方法として、第２基板２６０上にブラックマトリクスとして形成する方法がある。この場合の位置ばらつきは±５μｍ程度となる。よって、陰極２２４を完全に遮光層２３０で覆う場合には、遮光層２３０を縦１００μｍ・横１１５μｍの領域Ｙに形成する必要がある。
仮に、発光部Ｐのピッチを３００μｍとすれば、フロントライト１０６の開口率は８７％となる。

これに対して、図６に示す本実施形態では、マスク蒸着に交差があったとしても、同一のマスクＭを位置決め（アライメント）を変更することなく用いて、陰極２２３と遮光層２３０とを形成する。具体的には、陰極２２３の形成を行ったマスクＭを基板２１０から着脱すること無く遮光層２３０を形成する。
このため、同一のマスクＭを使用することで、個々のマスクを生じる開口位置ずれ、開口寸法ずれを無くすことができる。くわえて、マスクＭを基板２１０から着脱しないので、蒸着装置のアライメント公差も無くすことができる。
この結果、縦１００μｍ・横１１５μｍ必要であった遮光層２３０を形成する領域Ｙが、縦６０μｍ・横７５μｍで足りるので、開口率を９５％まで上げることができる。よって、本実施形態によれば、開口率の高いフロントライト１０６を得ることができる。

＜応用例＞
次に、本発明に係るフロントライト１０６を利用した電子機器について説明する。図８は、以上に説明した画像表示装置１を採用したモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。パーソナルコンピュータ２０００は、フロントライト１０６を備えた反射型液晶パネル１０１と本体部２０１０とを備える。本体部２０１０には、電源スイッチ２００１およびキーボード２００２が設けられている。このパーソナルコンピュータ２０００は、開口率の高いフロントライト１０６を備えるので、明るい画面を表示させることができる。

図９に、実施形態に係るフロントライト１０６及び反射型液晶パネル１０１を適用した携帯電話機の構成を示す。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１およびスクロールボタン３００２を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、反射型液晶パネル１０１に表示される画面がスクロールされる。

図１０に、実施形態に係るフロントライト１０６及び反射型液晶パネル１０１を適用した携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）の構成を示す。情報携帯端末４０００は、複数の操作ボタン４００１および電源スイッチ４００２、ならびに表示装置としての発光装置１０を備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が表示される。

なお、本発明に係るフロントライト１０６を適用した電子機器としては、図８から図１０に示したもののほか、デジタルスチルカメラ、テレビ、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電子ペーパー、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、プリンタ、スキャナ、複写機、ビデオプレーヤ、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。

１……画像表示装置、１０５……反射型液晶パネル、１０６……フロントライト、２１０……第1基板、２２２……陽極（第１電極）、２２３……発光機能層、２２４……陰極、２３０……遮光層、Ｍ……マスク。

Claims

第１面と第２面を有し、前記第１面から光を射出する発光素子と前記発光素子の光が第２面へ射出しないように遮光する遮光層とを備えた照明装置の製造方法であって、
基板上に第１電極を形成する工程と、
前記第１電極の上に発光機能層を形成する工程と、
マスクを位置決めする工程と、
位置決めされたマスクを用いて、第１材料を蒸着させて前記発光機能層を覆うように第２電極を形成する工程と、
前記位置決めされたマスクをそのまま用いて、第２材料を蒸着させて前記遮光層を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする照明装置の製造方法。
前記発光機能層は、有機ＥＬ材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の照明装置の製造方法。
第１面と第２面を有し、前記第１面から光を射出する発光素子と前記発光素子の光が第２面へ射出しないように遮光する遮光層とを備えた照明装置と反射型液晶パネルとを備えた画像表示装置の製造方法であって、
前記照明装置と前記反射型液晶パネルとを貼り合わせる工程を備え、
前記照明装置を製造する工程は、
基板上に第１電極を形成する工程と、
前記第１電極の上に発光機能層を形成する工程と、
マスクを位置決めする工程と、
位置決めされたマスクを用いて、第１材料を蒸着させて前記発光機能層を覆うように第２電極を形成する工程と、
前記位置決めされたマスクをそのまま用いて、第２材料を蒸着させて前記遮光層を形成する工程と、
を有することを特徴とする画像表示装置の製造方法。