JP2012109214A

JP2012109214A - 表示装置

Info

Publication number: JP2012109214A
Application number: JP2011187168A
Authority: JP
Inventors: Yojiro Matsuda; 陽次郎松田; Ryuichiro Isobe; 隆一郎礒部; Toshinori Hasegawa; 利則長谷川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2010-10-27
Filing date: 2011-08-30
Publication date: 2012-06-07
Also published as: US20120104368A1

Abstract

【課題】製造容易な構成により、白色の色度ずれが抑制された表示装置を得ることを目的とする。
【解決手段】発光色の異なる複数の画素１からなる画素ユニットには、所望の輝度の白色を表示する際に画素１の発光色ごとの有機ＥＬ素子に供給される電流の差が小さくなるようにレンズ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂが設けられている。
【選択図】図１

Description

有機ＥＬ素子を備えた表示装置に関する。

近年、有機ＥＬ素子を備えた表示装置に関して盛んに研究開発されている。有機ＥＬ素子は陽極と発光層を含む有機化合物層と陰極とで構成され、陽極と陰極からそれぞれ正孔と電子が発光層に注入され、正孔と電子の再結合エネルギーを利用して発光層から光が出射される。

カラー表示を可能にするために、例えば赤色、緑色、及び青色のような、互いに異なる色を発する複数の有機ＥＬ素子を備えた表示装置では、各色の有機ＥＬ素子を発光させて白色を表示する。しかし、その際に、各色（赤色、緑色、青色）の有機ＥＬ素子に供給する電流（必要電流）が異なるため、各色の画素回路、周辺回路、配線などの駆動回路が複雑になるという問題があった。

具体的には、有機ＥＬ素子に供給する電流を調整するトランジスタの特性を必要電流の大きい有機ＥＬ素子に合わせてしまうと、必要電流の小さい有機ＥＬ素子では階調分解能が不足してしまうため、それを補う回路が別途必要になる。また、必要電流の小さい有機ＥＬ素子で必要な分解能が確保できるようトランジスタを設計してしまうと、必要電流の大きい有機ＥＬ素子ではオーバースペックになってしまう。

これに対して、特許文献１では、各色の発光領域の面積を調整することにより、各色の有機ＥＬ素子に同量の電流を供給することが提案されている。

特開２００１−２９０４４１号公報

しかし、表示装置において、発光領域の面積を大きくする、あるいは小さくすることには限界があり、特許文献１で提案されている方法では、各色の有機ＥＬ素子に供給される電流の差に十分対応することができないという課題があった。

本発明は上記課題に鑑みて、より広範な発光色間の電流の差に対応が可能であるレンズを用いることにより、白色の表示時における各色の有機ＥＬ素子に供給される電流の差が抑制された表示装置を得ることを目的とする。

本発明は、発光色の異なる複数の画素からなる画素ユニットが複数配列され、画素ユニットで白色を表示する表示装置であって、前記画素は、有機ＥＬ素子を備え、前記画素ユニットには、所望の輝度の白色を表示する際に前記画素の発光色ごとの有機ＥＬ素子に供給される電流の差が小さくなるようにレンズが設けられていることを特徴とする。

本発明は、レンズを用いることにより、白色の表示時における各色の有機ＥＬ素子に供給される電流の差が抑制された表示装置を得ることができる。

本発明の実施形態１に係る表示装置の一例を示す斜視模式図および部分断面模式図従来の表示装置の部分断面模式図放射角と相対輝度との相関を示す図本発明の実施形態１に係る表示装置の製造工程を示す図本発明の実施形態２に係る表示装置の部分断面模式図本発明の実施形態２に係る表示装置の製造工程を示す図

以下、本発明に係る表示装置の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書で特に図示または記載されない部分に関しては、当該技術分野の周知または公知技術を適用する。また以下に説明する実施形態は、発明の一つの実施形態であって、これらに限定されるものではない。なお、必要電流比とは、所望の輝度の白色を表示する際に必要な電流値の各色（例えば、赤、緑、青）の比であり、例えば所望の輝度の白色表示時の各色の輝度／各色の発光効率の比のことである。

（実施形態１）
図１（ａ）は、本発明の実施形態１に係る表示装置を示す斜視模式図である。本実施形態の表示装置は、有機ＥＬ素子を備える画素１を複数有している。そして、複数の画素１はマトリックス状に配置され、表示領域２を形成している。なお、画素とは、１つの発光素子の発光領域に対応した領域を意味している。本実施形態の表示装置では、発光素子は、有機ＥＬ素子であり、画素１のそれぞれに１つの色の有機ＥＬ素子が配置された表示装置である。有機ＥＬ素子の発光色としては、赤色、緑色、青色が挙げられ、そのほかに黄色、シアンでもよい。また、本実施形態の表示装置には、発光色の異なる複数の画素（例えば赤色を発する画素、緑色を発する画素、及び青色を発する画素）からなる画素ユニットが複数配列されている。画素ユニットとは、各画素の混色によって所望の色の発光を可能とする最小の単位を示す。

図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ｂ線における部分断面模式図である。画素１は、基板１０上に、第１電極（陽極）１１と、正孔輸送層１２と、発光層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂと、電子輸送層１４と、第２電極（陰極）１５と、を備える有機ＥＬ素子３を有している。また、なお、本実施形態では、発光層１３Ｒは赤色を発する発光層、発光層１３Ｇは緑色を発する発光層、発光層１３Ｂは青色を発する発光層である。発光層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂはそれぞれ、赤色、緑色、青色を発する画素（有機ＥＬ素子３）に対応してパターン形成されている。また、第１電極１１も、隣の画素（有機ＥＬ素子３）の第１電極１１と分離されて形成されている。そして、正孔輸送層１２と電子輸送層１４と第２電極１５は、隣の画素と共通で形成されていてもよいし、画素毎にパターン形成されていてもよい。なお、第１電極１１と第２電極１５とが異物によってショートするのを防ぐために、画素（より具体的には、第１電極１１）間に絶縁層２０が設けられている。

さらに、本実施形態の表示装置では、レンズ部材３０が設けられている。なお、レンズ部材３０と各有機ＥＬ素子３の間には、水分や酸素から有機ＥＬ素子３を保護する保護層４０が配置されている。レンズ部材３０には、表面に凸部を有する構成であり、各画素に対応する位置に凸レンズ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂが配置されている。そして、各凸レンズ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂは、その曲率半径が異なるように調整されている。この構成により、レンズの集光特性を画素毎に変えることが可能となる。本発明では、レンズの集光特性を色毎に調整することにより、所望の輝度の白色を表示する際に画素の発光色ごとの有機ＥＬ素子に供給される電流の差を小さくしている。以下で具体的に説明する。なお、「集光特性」とは、界面に入射する光の入射角度よりも出射される光の出射角度の方が小さくなる特性である。また、集光特性は、画素の領域のうちレンズが占める領域、レンズの曲率半径（もしくは曲率）、発光層（有機ＥＬ素子）からレンズまでの距離、レンズの材料の屈折率によっても制御することが可能である。

まず、図２に示すように、画素にレンズが形成されていない場合を考える。有機ＥＬ素子から斜めに出射された光５０は、保護層４０から出射する際に、さらに斜めの光５１となって出射される。これに対して、図１（ｂ）のように、画素に凸レンズ（例えば凸レンズ３０Ｂ）が形成されている場合には、凸レンズ３０Ｂを透過して出射された光５０は、レンズが無い場合（破線）に比べて、基板１０の垂直方向（表示装置の正面方向）に向いた光５２となって出射される。したがって、レンズが無い場合と比較して、凸レンズがあった場合の方が光を集光する機能がある。すなわち、表示装置としては、正面方向から観察したときの輝度が大きくなり、正面方向における光の利用効率を高めることができる。

次に、凸レンズの曲率と正面方向の輝度について述べる。図３は、凸レンズの曲率半径Ｒが異なる場合の、放射角と相対輝度の相関関係を示す図である。図３において、「平坦」とは、レンズが形成されていない場合を示す。なお、測定に用いた凸レンズは、曲率半径Ｒが、２０μｍ，３０μｍ，６０μｍ，１００μｍの４種類のものを用意した。それぞれの曲率半径の構成において、画素のピッチを３１．５μｍ、凸レンズの最大幅を３１．５μｍ、画素の幅を１６．５μｍであった。また、第２電極１５は、酸化インジウムと酸化亜鉛の混合物で構成し、屈折率１．９、膜厚０．０５μｍであった。保護層４０は、窒化シリコンで構成し、屈折率１．８３、膜厚０．１８μｍであった。レンズ部材３０は、エポキシ樹脂で構成し、屈折率１．５４、最小膜厚を１０μｍであった。なお、相対輝度とは、それぞれの構成における放射角０度（正面方向）の輝度（正面輝度）を１とした場合の相対的な輝度を意味する。

図３で示すように、放射角３０度以下、特に正面方向において、レンズが形成されている場合の方が、レンズが形成されていない場合よりも相対輝度が大きくなっている。さらに、凸レンズが形成されている場合であっても、凸レンズの曲率半径が小さいほど、相対輝度が大きくなっていることがわかる。これは、曲率半径が小さい凸レンズの方が、曲率半径が大きい凸レンズよりも、凸レンズによる集光特性が大きいことを示している。つまり、集光特性は、レンズを設けない構成、曲率半径が大きい凸レンズを設ける構成、曲率半径が小さい凸レンズを設ける構成、の順に大きくなる。このため、集光特性が大きいレンズを備えた画素ほど、表示装置の正面方向での相対輝度が大きくなっている。

また、表示装置は一般的に正面方向から観察されることが多く、正面輝度が大きな表示装置が望まれている。上述したように、集光特性のあるレンズによって、レンズを設けないものよりも正面輝度を大きくした場合、所望の正面輝度を得るためには、レンズを設けないものよりも有機ＥＬ素子に供給する電流が小さくてすむ。このため、集光特性のあるレンズを設けた場合には、供給する電流を小さくすることができる。また、同一輝度を表示する場合には、集光特性の大きいレンズを設けた有機ＥＬ素子に供給される電流は、集光特性の小さいレンズを設けた有機ＥＬ素子に供給される電流よりも小さくすることができる。

一方、有機ＥＬ素子は、一般的に、発光色ごとで発光層やその他の有機化合物層の材料や膜厚が異なるため、発光色ごとで発光効率が異なる。白色を表示する際の有機ＥＬ素子に供給する電流は、発光色ごとの発光効率の差と、白色表示時の各色の輝度比に基づいて決まり、発光色ごとで有機ＥＬ素子に供給する電流（必要電流）は異なってしまう。このため、駆動回路が複雑化してしまう。

そこで、本実施形態の表示装置では、白色表示の際において、異なる色を発する有機ＥＬ素子どうしの必要電流の差（あるいは必要電流比）を小さくするように、集光特性が調整されたレンズを、各画素ユニットに、各画素が発する色に応じて設けている。例えば、表示装置に赤色を発する画素、緑色を発する画素、青色を発する画素からなる画素ユニットが搭載され、この３色を混色して白色を表示する場合を想定する。各色の正面での色度座標がＣＩＥｘｙで、赤（０．６７，０．３３）、緑（０．２１，０．７１）、青（０．１４，０．０８）とする。また、各色の発光効率が、赤１２ｃｄ／Ａ、緑１０ｃｄ／Ａ、青５ｃｄ／Ａとする。色度座標（０．３１，０．３３）の白色を表示する際には、赤、緑、青の輝度比は、およそ３：６：１となる。赤、緑、青の必要電流比は、所望の輝度の白色表示時の各色の輝度（あるいは輝度比）を各色の発光効率（あるいは発光効率比）で除した、所望の輝度の白色表示時の各色の輝度／各色の発光効率の比（必要電流比）で表される。つまり、上記の場合では赤、緑、青の必要電流比は、およそ５：１２：４となる。本発明では、赤、緑、青の各有機ＥＬ素子に同一の電流を供給し、赤、緑、青の正面輝度比が５：１２：４となるようにレンズを設ける。これにより、赤、緑、青の各有機ＥＬ素子に流す電流の比を、１：１：１とすることができ、駆動回路の構成が複雑になるのを抑制でき、最適なものとすることができる。

なお、所望の輝度の白色表示時の各色の輝度／各色の発光効率は、任意の輝度の白色表示の際にレンズを設けない場合の有機ＥＬ素子に供給される電流（必要電流）に比例する量を表している。本発明では、各画素に設けるレンズの集光特性を、必要電流に比例する量の各色の比、つまり各色の必要電流比に応じて調整している。必要電流比を表すものとしては、所望の輝度の白色表示時の各色の輝度比／各色の発光効率の比、所望の輝度の白色表示時の各色の輝度／各色の発光効率比の比、所望の輝度の白色表示時の各色の輝度比／各色の発光効率比の比を用いてもよい。

本発明のより具体的な構成としては、必要電流比が大きい有機ＥＬ素子を有する画素には集光特性が大きいレンズを設け、必要電流比が小さい有機ＥＬ素子を有する画素には集光特性の小さいレンズを設けている。凸レンズの曲率半径で集光特性を制御する場合には、必要電流比が大きい有機ＥＬ素子を有する画素には曲率半径の小さい凸レンズを設け、必要電流比が小さい有機ＥＬ素子を有する画素には曲率半径の大きい凸レンズを設ける。

例えば、各画素に、赤色を発する有機ＥＬ素子（以下では、Ｒ素子という）又は緑色を発する有機ＥＬ素子（以下では、Ｇ素子という）又は青色を発する有機ＥＬ素子（以下では、Ｂ素子という）を備える表示装置について、Ｂ素子、Ｒ素子、Ｇ素子の順に必要電流比が大きくなる場合を考える（Ｂ素子の必要電流＜Ｒ素子の必要電流＜Ｇ素子の必要電流）。この場合、Ｂ素子、Ｒ素子、Ｇ素子の順に、設けるレンズの集光特性を大きくすればよい（Ｂ素子の集光特性＜Ｒ素子の集光特性＜Ｇ素子の集光特性）。この構成により、集光特性の大きいレンズが設けられたＧ素子を有する画素は、正面輝度が大きくなり、白色表示において供給する電流を小さくすることができる。このため、必要電流比が小さいＢ素子に供給される電流に近づけることができる。同様に、Ｒ素子を有する画素も、Ｂ素子に供給される電流に近づけることができる。つまり、Ｇ素子、Ｒ素子に供給される電流は、Ｂ素子に供給される電流に近づけることができ、Ｇ素子、Ｒ素子、Ｂ素子で必要電流比の差がレンズによって小さくなる。

なお、レンズの集光特性は、各色毎に必ずしも変更する必要はなく、必要に応じて適宜調整すればよい。例えば、Ｒ素子、Ｇ素子、Ｂ素子の必要電流比がそれぞれ異なっていても、例えば、Ｂ素子とＧ素子のレンズの集光特性を同じにし、Ｒ素子に設けるレンズの集光特性だけを変えるようにしてもよい。

また、一般的に、緑色を発する有機ＥＬ素子は、他の色を発する有機ＥＬ素子より、白色表示時の輝度が大きくなる。このため、Ｇ素子に設けるレンズの集光特性を最も大きくすること、あるいは、Ｇ素子にのみ集光特性のあるレンズを設けることが望ましい。

また、集光特性は、凸レンズを設ける構成と、凸レンズを設けない構成とで調整することもできる。すなわち、必要電流比が大きい有機ＥＬ素子を有する画素には凸レンズを設け、必要電流比が小さい有機ＥＬ素子を有する画素には凸レンズを設けないようにしてもよい。

基板１０は、ＴＦＴやＭＩＭ等のスイッチング素子（不図示）が形成された絶縁性の基板であり、ガラス、プラスチック等からなる。また、基板１０は、スイッチング素子と第１電極１１とを電気的に接続するためのコンタクトホールが形成された層間絶縁膜を有していてもよい。さらに、基板１０には、スイッチング素子の凹凸を平坦化するための平坦化膜を有していてもよい。

第１電極１１は、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｇなどの金属単体やそれらの合金からなる金属層を用いることができる。さらに、酸化インジウムと酸化錫の化合物層や酸化インジウムと酸化亜鉛の化合物層などの透明酸化物導電層を金属層の上に積層する構成を採ることもできる。第１電極１１の膜厚は、５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下が好ましい。なお、透明とは、可視光域（波長４００ｎｍ乃至７８０ｎｍ）において４０％以上の光透過率を有することをいう。

正孔輸送層１２は、正孔注入性、正孔輸送性を備える有機化合物の単層又は複数の層からなる。一方、電子輸送層１４は、電子注入性、電子輸送性を備える有機化合物の単層又は複数の層からなる。また、必要に応じて、正孔輸送層１２として、発光層から陽極側に電子が移動するのを抑制するために、電子ブロッキング層を設けることもできる。また、電子輸送層１４として、正孔ブロッキング層を設けることもできる。また、正孔輸送層１２、電子輸送層１４として、発光層で発生した励起子の拡散を抑制するための励起子ブロッキング層を設けることもできる。

赤色を発する発光層１３Ｒ、緑色を発する発光層１３Ｇ、青色を発する発光層１３Ｂとしては、特に制限はなく公知の材料を適用することが可能である。例えば、発光性とキャリア輸送性を兼ね備える材料の単一層や、蛍光材料、燐光材料等の発光性材料をキャリア輸送性のホスト材料の混合層を適用することができる。

各発光層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ、正孔輸送層１２、電子輸送層１４には、公知の材料が使用することができ、成膜手法も蒸着や転写等公知の成膜手法を用いることができる。また、各層の膜厚は、各色の有機ＥＬ素子の発光効率を上げるために最適な膜厚にすることが望ましく、それぞれ５ｎｍ以上１００ｎｍ以下の膜厚であることが望ましい。

第２電極１５は、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｇなどの金属単体やそれらの合金からなる金属薄膜を使用することができる。特にＡｇを含む金属薄膜は吸収率が低く、比抵抗も低いため、第２電極１５として好ましい。第２電極１５の膜厚が５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが好ましい。また、第２電極１５は上述した金属薄膜と酸化インジウムと酸化錫の化合物層や酸化インジウムと酸化亜鉛の化合物層などの透明酸化物導電層とが積層され構成であってもよいし、透明酸化物導電層のみで構成されていてもよい。

保護層４０は、材料や成膜手法は公知のものを使用することができる。一例としては、窒化シリコンや酸化窒化シリコンをＣＶＤ装置で成膜する方法が挙げられる。保護層４０の膜厚は、保護性能を有するために０．５μｍ乃至１０μｍであることが好ましい。

レンズ部材３０は、水分含有が少ない熱硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、光硬化型樹脂を用いることができる。レンズ部材３０の膜厚は、１０μｍ乃至１００μｍが好ましい。熱硬化型樹脂と光硬化型樹脂を用いた場合、成膜方法としては、スピンコート法、ディスペンス法などを用いることが可能である。また、保護層４０上に、膜厚１０μｍ乃至１００μｍ程度の熱可塑性樹脂のフィルムを真空下にて貼りつける方法も用いることができる。具体的な樹脂材料としては、エポキシ樹脂、ブチル樹脂が好適に用いられる。

またレンズ部材３０の材料として窒化シリコンや酸化シリコンといった無機物を用いてもよい。その場合は、まずＣＶＤ法にて窒化シリコン層や酸化シリコン層を２０μｍほど堆積し、その上に樹脂にてレンズ形状の構造物を作成する。これらをドライエッチングすることで窒化シリコン層や酸化シリコン層にレンズ形状を転写する。

凸レンズ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの製造方法は、以下の方法が挙げられる。
（１）レンズの型を用意し、その型を樹脂層に対して押圧してレンズ形状に形成する方法。
（２）フォトリソなどによってパターニングされた樹脂層を熱処理し、リフローによって樹脂層をレンズ形状に変形させる方法。
（３）均一の厚さに形成された光硬化型樹脂層を、面内方向に分布を持った光で露光し、この樹脂層を現像することによってレンズを形成する方法。
（４）イオンビームあるいは電子ビーム、レーザー等を用いて、均一の厚さに形成された樹脂材料の表面をレンズ形状に加工する方法。
（５）各画素に適量の樹脂を滴下して自己整合的にレンズを形成する方法。
（６）有機ＥＬ素子が形成された基板とは別個に、レンズが予め形成された樹脂シートを用意し、両者をアライメントした後、貼り合せることによりレンズを形成する方法。

本実施形態の表示装置の製造について、上記（１）の方法を用いる場合を図４を用いて説明する。なお、基板１０の上に第１電極１１から第２電極１５までを形成する方法は周知の方法を用いるため省略する。

まず、図４（ａ）のように、基板１０上にトップエミッション型の有機ＥＬ素子を複数形成する。次に、図４（ｂ）のように、有機ＥＬ素子を覆うように保護層４０を表示領域の全域に形成する。保護層４０は、空気中の水分や酸素、または後に形成される樹脂材料３０ａに内在する水分から有機ＥＬ素子を保護するためのものであり、またこの上にレンズを精度よく形成するための平坦化する機能を併せ持つ。

次に、図４（ｃ）のように保護層４０の上にレンズ部材３０の元になる樹脂材料３０ａを形成する。そして、図４（ｄ）で示すように、凸レンズ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂを成形するための型３１を用意し、樹脂材料３０ａに気泡が混入しないように、型３１を樹脂材料３０ａに対して押圧する。型３１の樹脂材料３０ａに接触する表面は、各画素に対応して凹部が形成されており、各凹部の曲率半径は各画素に設ける凸レンズの集光特性に応じて調整されている。

なお、型３１は、一般的な金属で形成することができるが、樹脂材料３０ａに光硬化型樹脂を用いる場合は、光を透過させる必要があるため石英基板から形成されることが好ましい。また、型３１のレンズ部材３０に対する剥離性を高めるために、型３１の表面に、フッ素樹脂などの膜を形成してもよい。

樹脂材料３０ａに熱硬化型樹脂を用いる場合は、型３１における凹部の頂点が、対応する画素の中心とほぼ一致した状態で、樹脂材料３０ａを８０℃に加熱することにより硬化させる。硬化温度については、一般的な有機ＥＬ素子を構成する有機化合物の耐熱温度が１００℃程度であるため、それよりも低い８０℃程度の硬化温度が好ましい。

次に、図４（ｅ）に示すように、型３１を、硬化したレンズ部材３０から剥がす。これにより、レンズ部材３０の表面に、各画素に対応して凸レンズ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂが形成される。

なお、凸レンズ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂが樹脂で形成される場合には、レンズの形状が損傷しないように、無機からなる第２保護層（不図示）をレンズの上に有することが望ましい。この第２保護層は、保護層４０と同様の材料、方法で形成することができる。

（実施形態２）
図５は、本実施形態の表示装置の部分断面模式図である。実施形態１は、レンズの曲率半径を各色で異ならせて集光特性を制御し、白色表示の際に有機ＥＬ素子に供給される電流の差を小さくする表示装置に関するものであった。これに対して、本実施形態では、レンズの屈折率を各色で異ならせて集光特性を制御し、白色表示の際に有機ＥＬ素子に供給される電流の差を小さくする表示装置に関する。

一般的に、凸レンズの屈折率が大きくなるに従い、レンズの集光特性は大きくなる。このために、必要電流比が大きい有機ＥＬ素子を有する画素には、集光特性が大きくなるように屈折率の大きな凸レンズを設け、必要電流比が小さい有機ＥＬ素子を有する画素には、屈折率の小さな凸レンズを設ける構成とする。

具体的にＢ素子、Ｒ素子、Ｇ素子の順に必要電流比が大きくなる場合を考える（Ｂ素子の必要電流＜Ｒ素子の必要電流＜Ｇ素子の必要電流）。この場合、図５に示すように、Ｂ素子、Ｒ素子、Ｇ素子の順に凸レンズの屈折率を大きくしている（Ｂ素子の凸レンズの屈折率＜Ｒ素子の凸レンズの屈折率＜Ｇ素子の凸レンズの屈折率）。この構成により、屈折率が大きく集光特性の大きいレンズが設けられたＧ素子を有する画素は、正面輝度が大きくなり、白表示において供給する電流を小さくすることができる。このため、必要電流比が小さいＢ素子に供給される電流に近づけることができる。同様に、Ｒ素子を有する画素も、Ｂ素子に供給される電流に近づけることができる。つまり、Ｇ素子、Ｒ素子に供給される電流は、Ｂ素子に供給される電流に近づけることができ、Ｇ素子、Ｒ素子、Ｂ素子で必要電流比の差がレンズによって小さくなる。

なお、本実施形態の表示装置も、実施形態１と同様の製造方法で作成することが可能である。また、本実施形態では、凸レンズの曲率半径は各画素で同じであってもよいが、各画素で異なっていてもよい。特に、実施形態１のように、必要電流比が大きい有機ＥＬ素子を有する画素には、曲率半径の小さい凸レンズを設け、必要電流比が小さい有機ＥＬ素子を有する画素には、曲率半径の大きい凸レンズを設ける構成にすることが望ましい。

また、屈折率を制御する方法としては、レンズを形成する樹脂の屈折率で調整する方法がある。更には、レンズを形成する樹脂の中に無機材料を含有させて、その無機材料の屈折率や樹脂中の含有量を調整する方法がある。無機材料としては例えば、屈折率の大きな酸化チタン（２．９０）、ＩＴＯ（２．１２）、硫化水銀（２．８１）、コバルト緑（１．９７）、コバルト青（１．７４）などが挙げられる。

（その他の実施形態）
上述したように、実施形態１、２とは異なる方法で集光特性を制御することが可能である。例えば、画素の領域のうちレンズが占める領域によって集光特性を制御する場合は、以下の構成であれば本発明の効果を有する。つまり、必要電流比が小さい有機ＥＬ素子を有する画素には、レンズが占める領域を大きくし、必要電流比が大きい有機ＥＬ素子を有する画素には、レンズが占める領域を小さくする構成であればよい。この構成により、発光領域（画素）から出射する光のうちレンズを透過する割合を調整することが可能になり、画素全体の集光特性が制御される。

また、上述した構成では、必要電流比が小さい色の電流に合わせるように、レンズを設ける構成であったが、必要電流比が大きい色の電流に合わせるようにレンズを設ける構成であっても、白色の色度ずれを低減することができる。具体的には、以下の構成が挙げられる。

すなわち、凸レンズを設ける構成と、凹レンズを設ける構成とを混在させて、集光特性を調整することもできる。凹レンズは、凸レンズを設ける構成よりも、さらに、レンズを設けない構成よりも集光特性が小さく、発散特性が大きい。この特性を利用して、必要電流比が小さい有機ＥＬ素子を有する画素には凹レンズを設け、必要電流比が大きい有機ＥＬ素子を有する画素には凸レンズを設けるようにしてもよい。

また、凹レンズでは、曲率半径が小さいほど集光特性が小さくなる（集光特性が大きくなる）ことを利用して、凹レンズのみで画素の集光特性（集光特性）を制御することも可能である。つまり、必要電流比が小さい有機ＥＬ素子を有する画素には、曲率半径の小さい凹レンズを設け、必要電流比が大きい有機ＥＬ素子を有する画素には、曲率半径の大きい凹レンズを設ける構成であればよい。この構成であっても、各色の有機ＥＬ素子の電流の差を小さくすることができる。

本発明の表示装置としては、テレビ受像機、パーソナルコンピュータ、撮像装置、携帯電話の表示部、携帯ゲーム機が挙げられる。その他、携帯音楽再生装置、携帯情報端末（ＰＤＡ）、カーナビゲーションシステム等が挙げられる。

（実施例１）
本実施例では、曲率半径の異なるレンズを用いて、白色表示の際に各有機ＥＬ素子に供給される電流の差を小さくする例について、図４を用いて説明する。

まず、ガラス基板上に、低温ポリシリコンＴＦＴを形成し、その上に窒化シリコンからなる層間絶縁膜とアクリル樹脂からなる平坦化膜を、この順番で形成して、図４（ａ）に示す基板１０を作成した。この基板１０上にＩＴＯ膜／ＡｌＮｄ膜をスパッタリング法にて３８ｎｍ／１００ｎｍの厚さで形成した。続いて、ＩＴＯ膜／ＡｌＮｄ膜を画素毎にパターニングし、第１電極１１を形成した。

第１電極１１の上にアクリル樹脂をスピンコートで形成し、アクリル樹脂をリソグラフィ法により、第１電極１１が形成された部分に開口（この開口部が画素に相当）が形成されるようにパターニングし絶縁層２０を形成した。各画素のピッチを３０μｍ、開口による第１電極１１の露出部の大きさを１０μｍとした。そして、この製造物をイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で超音波洗浄し、煮沸洗浄後、乾燥した。さらに、ＵＶ／オゾン洗浄し、以下の有機化合物層を真空蒸着により成膜した。なお、各有機化合物層の成膜時の真空度、蒸着レートは、１×１０^−４〜３．０×１０^−４Ｐａ、０．２〜０．５ｎｍ／ｓｅｃであった。

まず、正孔輸送層１２として下記構造式の化合物１を、表示領域全体に、第１電極１１の上に共通に８７ｎｍの厚さで成膜した。

次に、蒸着マスクを用いて、赤色を発する画素となる部分に、赤色の発光層１３ＲとしてＣＢＰとＩｒ（ｐｉｑ）_３を、重量比９１：９、厚さ３０ｎｍになるよう共蒸着で成膜した。そして、蒸着マスクを用いて、緑色を発する画素となる部分に、緑色の発光層１３ＧとしてＡｌｑ_３とクマリン６を、重量比９９：１で厚さ４０ｎｍになるよう共蒸着で成膜した。そして、蒸着マスクを用いて、青色を発する画素となる部分に、青色の発光層１３ＢとしてＢＡｌｑとペリレンを、重量比９７：３、厚さ２５ｎｍになるよう共蒸着で成膜した。

次に、表示領域全体に、共通の電子輸送層１４としてＢｐｈｅｎを、１０ｎｍの厚さで成膜した。さらに、その上に、共通の電子注入層（電子輸送層１４の一部）として、ＢｐｈｅｎとＣｓ_２ＣＯ_３を共蒸着（重量比９０：１０）して４０ｎｍの厚さで成膜した。

次に、上述した製造物を、真空を破ることなくスパッタリング装置に移動し、第２電極１５としてＡｇおよびＩＴＯをそれぞれ１０ｎｍ及び５０ｎｍの厚さで順に成膜した。

次に、図４（ｂ）に示すように、窒化シリコンからなる保護層４０を、ＳｉＨ_４ガス、Ｎ_２ガス、Ｈ_２ガスを用いたプラズマＣＶＤ法で成膜した。

そして、図４（ｃ）に示すように、露点温度６０℃の窒素雰囲気下で、樹脂材料３０ａとして粘度３０００ｍＰａ・ｓの熱硬化性のエポキシ樹脂材料を、ディスペンサー（武蔵エンジニアリング社製、製品名ＳＨＯＴＭＩＮＩＳＬ）を用いて塗布した。

樹脂材料３０ａを熱硬化する前に、図４（ｄ）のように、別途用意した凸レンズ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂを成形するための型３１を、樹脂材料３０ａの表面に押し当てた。押し当てる際、型３１に形成してあるアライメントマークと基板１０に形成してあるアライメントマークをあわせる事により位置決めを行なった。その結果、画素に合わせて凸レンズ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂが形成された。型３１は、画素ピッチと同じピッチで凹部が形成されており、型３１の表面に離型剤としてフッ素系の樹脂をコートした。型３１の、赤、緑、青の画素に対応する凹部の曲率半径は、それぞれ２７．２μｍ、１７．５μｍ、２８．６μｍであった。レンズ部材３０の膜厚は２０μｍであった。

ここで、クリーンルームおよびプロセス装置の環境によっては異物等が発生することを考慮して、樹脂材料３０ａで異物などを吸収して平坦化されるように、レンズ部材３０の最小膜厚（最薄部における膜厚）は１０μｍとした。

次に、型３１を樹脂材料３０ａに押し当てた状態で、真空環境下で１００℃の温度で１５分間加熱し、樹脂材料３０ａを硬化させて、レンズ部材３０を形成した。その後、レンズ部材３０から型３１を離して、図４（ｅ）のように凸レンズ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂを形成した。凸レンズ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの曲率半径は、それぞれ２７．２μｍ、１７．５μｍ、２８．６μｍであった。

さらに、窒化シリコンからなる無機材料の保護層（不図示）を、ＳｉＨ_４ガス、Ｎ_２ガス、Ｈ_２ガスを用いたプラズマＣＶＤ法で成膜した。この保護層の膜厚は１μｍであり、表示領域の全面を覆うように形成した。

このようにして製造した本発明の表示装置の特性を評価し、その結果を表１にまとめて示す。表中の単素子の発光効率は、各色の有機ＥＬ素子の特性を画素にレンズを設けない状態で評価した結果である。また、白色表示時の必要電流比は、所望の輝度の白色（ＣＩＥｘｙ座標（０．３１０，０．３２９））を表示する際に必要な各色の電流の比を示すものである。

表１より、本実施例１の表示装置は、白色表示時の必要電流比を各色でほぼ同じにしたため、各色の有機ＥＬ素子につながる駆動回路の特性をそろえることができた。このため各色の所望の諧調を表示するときでも良好な表示特性を示した。

（比較例１）
本比較例は、各画素のいずれにもレンズを設けない表示装置の例であり、その他の構成は実施例１と同じである。

表３より、本比較例１の表示装置は、各色の必要電流に最大２．８倍程度の差が生じた。このため、駆動回路は最も電流比の大きい緑色画素に合わせる必要があるため、特に青色画素の表示時の低階調表示時に階調ずれが認められた。

（実施例２）
本実施例は、凸レンズの屈折率を調整することで、白色表示の際に各有機ＥＬ素子に供給される電流の差を小さくする例である。

本実施例は、実施例１とはレンズ部材の塗布工程とレンズの型３１の表面形状が異なる以外は同じ工程で製造される。レンズ部材の塗布工程に関しては、実施例１と同様に窒化シリコンからなる保護層４０を形成した後、図６（ｃ）に示すように、ノズルディスペンサーを用いて酸化チタンの微粒子を混合したエポキシ樹脂３０ａＲ、３０ａＧ、３０ａＢをそれぞれの画素の位置に塗布した。なお、赤色、緑色、青色の画素に対応した位置のノズルに酸化チタン微粒子の混合比率の異なるエポキシ樹脂をそれぞれ充填して塗布した。赤色、緑色、青色の画素に対応した位置のノズルに充填されたエポキシ樹脂中の酸化チタンの割合は、それぞれエポキシ樹脂に対して１０重量％、３８重量％、６重量％であった。

次に、図６（ｄ）に示すように、別途用意した型３１を、樹脂部材３０ａの表面に押し当てることで凸レンズを形成した。本実施例の型３１は、画素ピッチと同じピッチで凹部が形成され、且つ、レンズ３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂの表面形状は同一形状であった。

次に、型３１を樹脂材料３０ａＲ、３０ａＧ、３０ａＢに押し当てた状態で、真空環境下で１００℃の温度で１５分間加熱し、樹脂材料３０ａＲ、３０ａＧ、３０ａＢを硬化させて、レンズ部材３０を形成した。その後、レンズ部材３０から型３１を離して、図６（ｅ）のように凸レンズ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂを形成した。凸レンズ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの曲率半径は、すべて同じ２５μｍであった。

凸レンズ３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂは、屈折率１．５４のエポキシ樹脂中に屈折率２．９の酸化チタンの微粒子が混合されてなり、混合比率をＧ素子、Ｒ素子、Ｂ素子の順に増やすことで、レンズの屈折率をＢ素子、Ｒ素子、Ｇ素子の順に大きくした（Ｂ素子の凸レンズの屈折率＜Ｒ素子の凸レンズの屈折率＜Ｇ素子の凸レンズの屈折率）。

このようにして作製した表示装置の特性を評価し、その結果を表３にまとめて示す。比較例は実施例１と同様である。

表３より、本実施例１の表示装置は、白色表示時の必要電流比を各色でほぼ同じにしたため、各色の有機ＥＬ素子につながる駆動回路の特性をそろえることができた。このため各色の所望の諧調を表示するときでも良好な表示特性を示した。

１画素
１１第１電極
１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ発光層
１５第２電極
３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂレンズ

Claims

発光色の異なる複数の画素からなる画素ユニットが複数配列され、画素ユニットで白色を表示する表示装置であって、
前記画素は、有機ＥＬ素子を備え、
前記画素ユニットには、所望の輝度の白色を表示する際に前記画素の発光色ごとの有機ＥＬ素子に供給される電流の差が小さくなるようにレンズが設けられていることを特徴とする表示装置。
必要電流比が大きい有機ＥＬ素子を備える画素には、必要電流比が小さい有機ＥＬ素子を備える画素よりも集光特性が大きいレンズが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
必要電流比が大きい有機ＥＬ素子を備える画素には、集光特性のあるレンズが設けられ、必要電流比が小さい有機ＥＬ素子を備える画素には、レンズが設けられていないことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記集光特性は、凸レンズの曲率半径、又は凸レンズの屈折率によって制御されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の表示装置。
必要電流比が大きい有機ＥＬ素子を備える画素には、必要電流比が小さい有機ＥＬ素子を備える画素よりも曲率半径が小さい凸レンズが設けられていることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
必要電流比が大きい有機ＥＬ素子を備える画素には、必要電流比が小さい有機ＥＬ素子を備える画素よりも屈折率大きい凸レンズが設けられていることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
前記複数の画素は、赤色又は緑色又は青色を発する画素を有し、
必要電流比が大きい有機ＥＬ素子は、青色を発する有機ＥＬ素子であることを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の表示装置。