JP6317565B2

JP6317565B2 - 有機ｅｌ光源及びその製造方法

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Publication number: JP6317565B2
Application number: JP2013221200A
Authority: JP
Inventors: 西川　尚男; 尚男西川; 梅木　和博; 和博梅木
Original assignee: Ricoh Industrial Solutions Inc
Current assignee: Ricoh Industrial Solutions Inc
Priority date: 2013-10-24
Filing date: 2013-10-24
Publication date: 2018-04-25
Anticipated expiration: 2033-10-24
Also published as: JP2015082473A

Description

本発明は、有機ＥＬ光源及びその製造方法に関するものである。

従来、プロジェクターの光源には、その高輝度特性を利用して高圧水銀ランプが用いられてきた。近年の携帯性に優れたピコプロジェクターの製品は、その大きさの大半が光学部品に占められており、小型化を可能とするには光源を小型化していく必要がある。

プロジェクターの光源に限らず、光源サイズの小型化に伴い、その光源は有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）光源へと移行していくことが予測されている。有機ＥＬ光源は、例えばプロジェクターやピコプロジェクターなどの表示素子用光源や、ヘッドアップディスプレイなどのディスプレー用光源、家電製品用光源、車載用光源として用いられる。

特開平２００４−２４１１３０号公報

有機ＥＬ光源は３６０°全方位に対して発光する。しかし、この特性は、例えば高輝度を必要とするプロジェクター機器において目標に対しての照射量が不十分であり、光の損失の観点から十分ではなかった。損失された光は熱エネルギーとなって周囲に拡散される。したがって、有機ＥＬ素子が発光した光を指向性よく制御することが重要である。

従来の有機ＥＬ光源において有機ＥＬ素子が発光した光を効率よく取り出すために、有機ＥＬ素子が形成された透明基板の裏面に、マイクロレンズアレイが形成された光学部材を接合する技術が開示されている（例えば特許文献１を参照。）。
しかし、有機ＥＬ素子が形成された基板の熱膨張係数と光学部材の熱膨張係数が互いに異なると、該基板と該光学部材の密着不良が発生するという問題があった。

具体的には、特許文献１では、有機ＥＬ素子が形成されたガラス基板などからなる透明基板上に、樹脂製マイクロレンズアレイを接着剤で接合することが記載されている。しかし、ガラス製透明基板と樹脂製マイクロレンズアレイは熱膨張係数（線膨張係数）が１桁以上異なり、熱膨張係数は樹脂のほうがガラスに比べて１桁以上大きい。このため、間に挟まれる樹脂（接着剤）は、この伸びを吸収する必要があるが、その性能は十分ではない。このため、ガラスと樹脂の複合材料では、外部温度変化に対して材料の伸び量が異なるために歪が発生する。発生する歪は有機ＥＬ素子の発光効率や前面光放射の基本機能を損ねることにつながり、有機ＥＬ素子は所望の機能を発揮できない。また、接着剤が歪を吸収できないときには、密着不良（剥離現象）やクラックが発生する。

本発明は、有機ＥＬ光源において、有機ＥＬ素子が形成された樹脂層と基板との接合に関して樹脂層と基板との熱膨張係数の違いに起因する密着不良を防止することを目的とする。

本発明にかかる有機ＥＬ光源は、樹脂層と、上記樹脂層の有機ＥＬ素子形成面に形成された有機ＥＬ素子と、上記樹脂層の上記有機ＥＬ素子形成面とは反対側の基板接合面に接合された基板と、を備え、上記樹脂層と上記基板は熱膨張係数が互いに異なるものであり、上記樹脂層は上記基板接合面に接合用凸部を備え、上記接合用凸部の端面が上記基板に接合されていることを特徴とするものである。

本発明の有機ＥＬ光源において、上記樹脂層は上記有機ＥＬ素子形成面に凹凸構造のレンズ部を備えているようにしてもよい。ただし、樹脂層は有機ＥＬ素子形成面にレンズ部を備えていなくてもよい。例えば、樹脂層の有機ＥＬ素子形成面は平坦面であってもよい。

また、本発明の有機ＥＬ光源において、上記基板は、ガラス基板、金属基板、金属とガラスの複合基板、セラミックスと金属の複合基板又は樹脂製基板である例を挙げることができる。ただし、該基板はこれらの基板に限定されない。

本発明にかかる有機ＥＬ光源の製造方法は、本発明の有機ＥＬ光源を形成するための製造方法であって、以下の工程を少なくとも含むことを特徴とする。
（Ａ）互いに対向して配置される有機ＥＬ素子形成面側金型と基板接合面側金型との間に樹脂材料を充填して成形し、上記基板接合面に上記接合用凸部をもつ上記樹脂層を形成する工程、
（Ｂ）上記有機ＥＬ素子形成面側金型に上記樹脂層を保持させたまま上記基板接合面側金型を上記樹脂層から剥離し、上記樹脂層の上記基板接合面に形成されている上記接合用凸部の端面を上記基板に接合する工程、
（Ｃ）上記有機ＥＬ素子形成面側金型を上記樹脂層から剥離する工程、
（Ｄ）上記樹脂層の上記有機ＥＬ素子形成面に有機ＥＬ素子を形成する工程。
ただし、本発明の有機ＥＬ光源を形成するための製造方法は本発明の製造方法に限定されない。本発明の有機ＥＬ光源は、本発明の製造方法とは異なる方法で形成されたものであってもよい。

本発明の有機ＥＬ光源の製造方法において、上記樹脂材料は光硬化性樹脂材料であり、上記工程（Ａ）において、上記樹脂材料に紫外線を照射して仮硬化させることにより仮硬化樹脂からなる上記樹脂層を形成し、上記工程（Ｂ）において、上記基板接合面側金型を上記樹脂層から剥離した後、上記樹脂層の上記接合用凸部の端面を上記基板に接触させた状態で上記樹脂層に紫外線の照射及び加熱の少なくともいずれか一方の処理を施して上記仮硬化樹脂を本硬化させることにより光透過性硬化樹脂からなる上記樹脂層を形成するとともに上記接合用凸部の端面を上記基板に接合するようにしてもよい。ただし、本発明の有機ＥＬ光源の製造方法はこの局面に限定されない。例えば、本発明の有機ＥＬ光源の製造方法は、上記工程（Ａ）において、光硬化性樹脂材料からなる樹脂材料を本硬化させて光透過性硬化樹脂からなる樹脂層を形成する局面を含む。また、本発明の有機ＥＬ光源の製造方法は、樹脂材料として光硬化性樹脂材料とは異なる特性の樹脂、例えば熱硬化性樹脂を用いる局面を含む。

また、本発明の有機ＥＬ光源の製造方法において、上記有機ＥＬ素子形成面側金型は上記樹脂層の上記有機ＥＬ素子形成面にレンズ機能を形成するための凹凸を備えており、上記工程（Ａ）において、上記有機ＥＬ素子形成面側金型の上記凹凸に起因して上記樹脂層の上記有機ＥＬ素子形成面にレンズ部を形成し、上記工程（Ｄ）において、上記レンズ部の上に上記有機ＥＬ素子を形成する例を挙げることができる。ただし、有機ＥＬ素子形成面側金型は樹脂層の有機ＥＬ素子形成面にレンズ機能を形成するための凹凸を備えていなくてもよい。例えば、樹脂層の有機ＥＬ素子形成面に対応する有機ＥＬ素子形成面側金型の部分は平坦面であってもよい。

本発明の有機ＥＬ光源において、有機ＥＬ素子が形成された樹脂層は基板接合面に接合用凸部を備え、該接合用凸部の端面が基板に接合されているので、該接合用凸部は応力緩和用パターンとして機能する。したがって、本発明の有機ＥＬ光源は、有機ＥＬ素子が形成された樹脂層と基板との接合に関して樹脂層と基板との熱膨張係数の違いに起因する密着不良を防止することができる。

本発明の有機ＥＬ光源において、樹脂層は有機ＥＬ素子形成面に凹凸構造のレンズ部を備えているようにすれば、有機ＥＬ光源とレンズ構造を一体とすることができ、別途にレンズを必要とせず、アライメント調整も不要である。さらに、有機ＥＬ素子形成面が凹凸構造であることにより、有機ＥＬ素子形成面が平坦な場合に比べて有機ＥＬ素子の発光面積が増大し、有機ＥＬ光源の輝度向上が可能である。また、有機ＥＬ素子形成面のレンズ部がもたらすレンズ効果により、レンズ部は有機ＥＬ光源の輝度向上に貢献する。

本発明の有機ＥＬ光源は樹脂層と基板との熱膨張係数の違いに起因する密着不良を防止することができるので、基板として種々の材料を選択できる。

例えば、基板としてガラス基板が用いられることにより、熱膨張係数が小さいこと、比較的安価に購入できること、剛性が高く扱いやすいこと、トップエミッション方式とボトムエミッション方式のいずれにも共通して使用することができるので生産プロセスを変更する必要がないこと、基板の厚さを自由に選択できること、基板の厚さを薄くすれば計量化できること、基板を薄くすれば僅かだが可撓性が得られること、などの利益が得られる。

また、基板として金属基板が用いられることにより、放熱性に優れていること、薄く加工することが容易であること、剛性が高いこと、安価に購入できること、金属の種類がいろいろあり選択の自由度が高いこと、例えばアルミ箔に代表されるように薄くした場合の可撓性が高いこと、などの利益が得られる。

また、金属基板上に有機ＥＬ素子を直接形成する場合には、金属基板表面の微細な凹凸に起因する有機ＥＬ素子の形成不良を防止するために、金属基板表面に研磨処理を施して平坦化する処理が必要である。これに対し、本発明の有機ＥＬ光源では、基板として金属基板が用いられる場合であっても、有機ＥＬ素子は金属基板上に樹脂層を介して配置されるので、金属基板表面に研磨処理を施さなくてもよい。

本発明にかかる有機ＥＬ光源の製造方法は、樹脂層と基板との接合に関して応力緩和用パターンとして機能する接合用凸部を備えた本発明の有機ＥＬ光源を形成する。したがって、本発明の有機ＥＬ光源の製造方法は、有機ＥＬ素子が形成された樹脂層と基板との熱膨張係数の違いに起因する密着不良を防止することができる。

本発明の有機ＥＬ光源の製造方法において、樹脂材料は光硬化性樹脂材料であり、工程（Ａ）において仮硬化樹脂からなる樹脂層を形成し、工程（Ｂ）において樹脂層の接合用凸部の端面を基板に接触させた状態で樹脂層に紫外線の照射及び加熱の少なくともいずれか一方の処理を施して仮硬化樹脂を本硬化させることにより光透過性硬化樹脂からなる樹脂層を形成するとともに接合用凸部の端面を基板に接合するようにすれば、接合用凸部の端面と基板とをより強力に接合できる。
なお、本硬化のための処理は、紫外線の照射だけで行ってもよいし、加熱処理だけで行ってもよいし、紫外線照射と加熱処理の併用によって行ってもよい。

また、本発明の有機ＥＬ光源の製造方法において、工程（Ａ）において樹脂層の有機ＥＬ素子形成面にレンズ部を形成し、工程（Ｄ）においてレンズ部の上に有機ＥＬ素子を形成するようにすれば、形成された有機ＥＬ光源について、上記で説明した、樹脂層が有機ＥＬ素子形成面に凹凸構造のレンズ部を備えていることの作用及び効果を得ることができる。

有機ＥＬ光源の一実施例を説明するための模式的な断面図である。同実施例の模式的な構成図である。機ＥＬ光源の製造方法の一実施例を説明するための概略的な断面図である。有機ＥＬ光源の他の実施例を説明するための模式的な断面図である。有機ＥＬ光源の製造方法の他の実施例を説明するための概略的な断面図である。有機ＥＬ光源の製造方法のさらに他の実施例を説明するための概略的な断面図である。有機ＥＬ光源のさらに他の実施例を説明するための模式的な構成図である。有機ＥＬ光源のさらに他の実施例を説明するための模式的な構成図である。画像投影表示装置の一実施例を説明するための概略的な構成図である。画像投影表示装置の他の実施例を説明するための概略的な構成図である。画像投影表示装置のさらに他の実施例を説明するための概略的な構成図である。画像投影表示装置のさらに他の実施例を説明するための概略的な構成図である。

図１は、本発明の有機ＥＬ光源の一実施例を説明するための模式的な断面図である。図２はこの実施例の模式的な構成図である。
有機ＥＬ光源１０は、樹脂層１、有機ＥＬ素子３及び基板５を備えている。

樹脂層１は例えば光透過性樹脂で形成されている。樹脂層１は、有機ＥＬ素子形成面１ａと、有機ＥＬ素子形成面１ａとは反対側の面である基板接合面１ｂとを備えている。

樹脂層１の有機ＥＬ素子形成面１ａは、例えば複数のマイクロレンズ１ｃ（レンズ部）が配置されたマイクロレンズアレイを備えている。なお、レンズ部は、凸レンズ形状のマイクロレンズ１ｃに限定されず、他の光学機能を有する形状、例えばプリズム形状やピラミッド形状、凹レンズ形状などであってもよい。

樹脂層１の有機ＥＬ素子形成面１ａに有機ＥＬ素子３が形成されている。有機ＥＬ素子３はマイクロレンズ１ｃの上に形成されている。有機ＥＬ素子３は、例えば、樹脂層１とは反対側へ光を出射するもの、いわゆるトップエミッション方式のものである。

有機ＥＬ素子３は、例えば、樹脂層１側から順に、金属材料からなる陽極３ａ、正孔輸送層３ｂ、発光層３ｃ、電子注入層３ｄ、透明電極からなる陰極３ｅを備えている。有機ＥＬ素子３の各層の厚みは、例えば、陽極３ａが１００ｎｍ（ナノメートル）、正孔輸送層３ｂが５０ｎｍ、発光層３ｃが５０ｎｍ、電子注入層３ｄが１ｎｍ、陰極３ｅが１００ｎｍである。

有機ＥＬ素子３の陽極３ａ、正孔輸送層３ｂ、発光層３ｃ、電子注入層３ｄ、陰極３ｅは、それぞれの下地層の凹凸形状に起因して凹凸形状をそれぞれ備えている。発光層３ｃよりも上層側の電子注入層３ｄ及び陰極３ｅの凹凸形状はレンズとして機能する。

なお、有機ＥＬ素子３は、上記構成に限定されるものではなく、陰極と陽極に挟まれた発光層が発光する構成であればどのような構成であってもよい。

樹脂層１の基板接合面１ｂは接合用凸部１ｄを備えている。接合用凸部１ｄの先端面は平坦である。接合用凸部１ｄの配置は、例えば、マトリックス状（網目状）配置、シリンダー状（一方向にのみ存在する）配置、千鳥配置、島状配置、四隅（格子状）配置などである。

また、接合用凸部１ｄの配置位置は、例えば、上方からみてマイクロレンズ１ｃと重ならない位置であることが好ましい。なお、接合用凸部１ｄの配置は、点状（島状）接合でもよいし、線状（ライン状）接合でもよい。また、接合用凸部１ｄの先端面の形状はどのような形状であってもよい。

樹脂層１の基板接合面１ｂに基板５が接合されている。樹脂層１と基板５は熱膨張係数が互いに異なるものである。基板５は例えば金属基板である。樹脂層１と基板５との接合面において、接合用凸部１ｄの端面が基板５に接合されている。

接合用凸部１ｄの端面は、基板接合面１ｂのうち例えば１０〜３０％程度の面積を占める。該面積は、例えば、樹脂層１と基板５との熱膨張係数の差から発生する応力を計算し、その応力を緩和するための樹脂体積を想定することによって算出され得る。この値は、樹脂層１及び基板５の厚みや熱膨張係数、曲率、材質などによって当然異なる。なお、この値に関し、接合方法による差はない。

この実施例では、樹脂層１の接合用凸部１ｄは応力緩和用パターンとして機能する。したがって、この実施例は、樹脂層１と基板５の密着不良を防止することができる。

さらに、基板５として金属基板が使用されているので、有機ＥＬ素子３の発熱に対する冷却効率が向上する。

この実施例において基板５の材料は特に限定されない。例えば、基板５は、ガラス基板、金属基板、金属とガラスの複合基板、セラミックスと金属の複合基板又は樹脂製基板などである。

図３は、本発明の有機ＥＬ光源の製造方法の一実施例を説明するための概略的な断面図である。この製造方法の実施例は、図１及び図２を参照して説明された有機ＥＬ光源の実施例を作製する。ただし、図１及び図２を参照して説明された有機ＥＬ光源の製造方法はこの製造方法の実施例に限定されない。以下に説明する工程（ａ）から（ｅ）は図３中の（ａ）から（ｅ）に対応している。

（ａ）樹脂層１のマイクロレンズ１ｃに対応する凹凸形状をもつ金型７ａ（有機ＥＬ素子形成面側金型）と、樹脂層１の接合用凸部１ｄに対応する凹凸形状をもつ金型７ｂ（基板接合面側金型）とを用意する。金型７ａの凹凸形状は、光学シミュレーションによって予め設計された光学定数を有する。この光学定数は、曲率や材料の屈折率から求められる。なお、金型７ａ，７ｂの凹凸形状は、形成する目的の所望形状と凹凸が反転した形状である。例えば、所望の形状が凸形状である場合は、金型７ａ，７ｂにおいて対応する部分は凹形状になる。

互いに対向して配置される金型７ａと金型７ｂとの間に樹脂材料を充填して成形する。具体的には、金型７ａと金型７ｂを向かい合わせで配置し、金型７ａ，７ｂを例えば光学的に位置合わせしながら、かつ金型間隔を制御する。金型間隔は、樹脂製マイクロレンズアレイの厚みに該当する。

金型７ａ，７ｂの間に樹脂を充填し、樹脂を硬化させて、有機ＥＬ素子形成面１ａにマイクロレンズ１ｃをもち、基板接合面１ｂに接合用凸部１ｄをもつ光透過性の樹脂からなる樹脂層１を成形する。樹脂を充填する前に、金型７ｂが金型７ａよりも樹脂層１から剥離しやすくなるように、金型７ｂに対して離型処理を施しておくことが好ましい。

なお、このような樹脂充填方法以外に、一方の金型の表面に樹脂を塗布し、真空中で他方の金型を押し付けて樹脂を封入する方法であってもよい。

また、樹脂層１の形成方法はこれに限定されない。例えば、樹脂層１の凹凸構造は、マイクロレンズアレイの製造に用いられるウェットエッチング技術や樹脂成形技術（インサート成形、インジェクションやコンプレッション成形技術）、プレス技術、ガラスモールド技術などによって形成されてもよい。

（ｂ）金属材料、例えばステンレスからなる基板５を用意する。樹脂層１から金型７ｂを剥がす。樹脂層１の基板接合面１ｂに、金属材料からなる基板５との密着性を向上させるための表面活性化処理、例えばシランカップリング処理を施す。

例えばトリアジンチオール処理を施す。例えば、シランカップリング剤として、一方の感応基が樹脂層１（樹脂）と結合する二重結合やエポキシ基を有し、もう一方の感応基が基板５の金属材料と結合するチオール基やエポキシ基を有するものを使用する。なお、基板５がガラス材料である場合には、シランカップリング剤の上記もう一方の感応基がシラノール感応基を有するものを使用する。

カップリング処理は、例えば、塗布法、ディッピング法、スプレー法などのウエット法がある。また、真空装置内で薄膜成膜する方法もある。これとは逆に、基板５の金属面側に樹脂と金属の密着性が向上する表面活性化処理を施す方法もある。表面処理材料や処理方法は上記と同じである。

（ｃ）基板５の上に樹脂層１の基板接合面１ｂを配置する。樹脂層１の接合用凸部１ｄの先端面と基板５を接触させ、接合させる。接合の方法は、例えば加熱方法や紫外線硬化接合方法である。ただし、接合方法は、これらに限定されず、樹脂層１と基板５の接合用凸部１ｄの先端面とが接合される方法であればどのような方法であってもよい。

（ｄ）樹脂層１と基板５とを接合した後に、金型７ａを剥離する。

（ｅ）樹脂層１の有機ＥＬ素子形成面１ａに有機ＥＬ素子３を形成する。有機ＥＬ素子３はマイクロレンズ１ｃの上に形成される。これにより、図１及び図２に示された有機ＥＬ光源１０の形成が完了する。

上記実施例では、樹脂層１の有機ＥＬ素子形成面１ａにマイクロレンズ１ｃが形成されているが、マイクロレンズ１ｃは形成されていなくてもよい。つまり、樹脂層１の有機ＥＬ素子形成面１ａは平坦面であってもよい。

また、図４に示されるように、マイクロレンズ１ｃは凹レンズであってもよい。
図４は、本発明の有機ＥＬ光源の他の実施例を説明するための模式的な断面図である。図４において、図１及び図２と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。

図４に示されるように、樹脂層１は有機ＥＬ素子形成面１ａに凹状のマイクロレンズ１ｃを備えている。有機ＥＬ素子３はマイクロレンズ１ｃ上に形成されている。有機ＥＬ素子３を形成する各層の構成は図２と同様である。ただし、有機ＥＬ素子３を形成する各層は、凹状のマイクロレンズ１ｃの形状に起因して凹部をもつように形成されている。

図５は、本発明の有機ＥＬ光源の製造方法の他の実施例を説明するための概略的な断面図である。この製造方法の実施例は、図４を参照して説明された有機ＥＬ光源の実施例を作製する。ただし、図４を参照して説明された有機ＥＬ光源の製造方法はこの製造方法の実施例に限定されない。以下に説明する工程（ａ）から（ｅ）は図５中の（ａ）から（ｅ）に対応している。図５において、図３と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。

（ａ）図３を参照して説明された上記工程（ａ）と同様にして、互いに対向して配置される金型７ａと金型７ｂとの間に樹脂材料を充填し、樹脂を硬化させる。これにより、有機ＥＬ素子形成面１ａにマイクロレンズ１ｃをもち、基板接合面１ｂに接合用凸部１ｄをもつ光透過性の樹脂からなる樹脂層１を成形する。

（ｂ）図３を参照して説明された上記工程（ｂ）と同様にして、金属材料、例えばステンレスからなる基板５を用意する。また、樹脂層１から金型７ｂを剥がす。樹脂層１の基板接合面１ｂに、金属材料からなる基板５との密着性を向上させるための表面活性化処理、例えばシランカップリング処理を施す。

（ｃ）図３を参照して説明された上記工程（ｃ）と同様にして、樹脂層１の接合用凸部１ｄの先端面と基板５を接触させ、接合させる。

（ｅ）樹脂層１の有機ＥＬ素子形成面１ａに有機ＥＬ素子３を形成する。有機ＥＬ素子３はマイクロレンズ１ｃの上に形成される。これにより、図４に示された有機ＥＬ光源１０の形成が完了する。

上記で説明した製造方法の実施例では、金型７ａと金型７ｂの間に充填された樹脂材料を本硬化させて樹脂層１を成形している。本発明の有機ＥＬ光源の製造方法では、金型と金型の間に充填された樹脂材料を仮硬化させて仮硬化樹脂からなる樹脂層を形成し、樹脂層に基板を接合する際に樹脂層を本硬化させるようにしてもよい。

図６は、本発明の有機ＥＬ光源の製造方法のさらに他の実施例を説明するための概略的な断面図である。この製造方法の実施例は、図４を参照して説明された有機ＥＬ光源の実施例を作製する。ただし、図４を参照して説明された有機ＥＬ光源の製造方法はこの製造方法の実施例に限定されない。以下に説明する工程（ａ−１）から（ｅ）は図６中の（ａ−１）から（ｅ）に対応している。図６において、図３又は図５と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。

（ａ−１）金型７ｂの上に光硬化性樹脂材料１ｅを塗布する。光硬化性樹脂材料１ｅとして例えばアクリレート化合物やメタクリレート化合物を主成分としたものを用いることができる。ここで、光硬化性樹脂材料１ｅを充填する前に、仮硬化後の光硬化性樹脂材料１ｅが金型７ｂから剥離しやすくなるように、金型７ｂに対して離型処理を施しておくことが好ましい。

（ａ−２）金型７ａと金型７ｂを向かい合わせで配置し、真空中で、金型７ａ，７ｂを例えば光学的に位置合わせしながら、かつ金型間隔を制御する。金型間隔が狭められることによって光硬化性樹脂材料１ｅの塗布位置は広がり、光硬化性樹脂材料１ｅは金型７ａと金型７ｂの間に充填される。金型間隔は、樹脂製マイクロレンズアレイの光学距離に該当する。

（ａ−３）光硬化性樹脂材料１ｅに紫外線（矢印参照）を照射して仮硬化させる。例えば、光硬化性樹脂材料１ｅに照度５０ｍＷ／ｃｍ²の紫外線を６０秒間照射する。これにより、仮硬化樹脂からなる樹脂層１が形成される。

（ｃ）仮硬化樹脂からなる樹脂層１の接合用凸部１ｄの先端面と基板５を接触させる。その状態で、樹脂層１に紫外線（矢印参照）を照射して仮硬化樹脂を本硬化させる。例えば、仮硬化樹脂からなる樹脂層１に照度１００ｍＷ／ｃｍ²の紫外線を５０秒間照射する。これにより、光透過性硬化樹脂からなる樹脂層１を形成するとともに接合用凸部１ｄの先端面を基板５に接合する。その結果、接合用凸部１ｄの先端面と基板５の接合に関して強い接合が得られる。

なお、図６を参照して説明された製造方法の実施例のように光硬化性樹脂材料１ｅを用いて樹脂層１を作製するとともに樹脂層１と基板とを接合する方法は、図１を参照して説明された有機ＥＬ光源１０の作製にも適用可能である。

本発明の有機ＥＬ光源の他の態様について説明する。
図７は、本発明の有機ＥＬ光源のさらに他の実施例を説明するための模式的な構成図である。図２と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。

この実施例では、有機ＥＬ素子３の陽極３ａとして透明電極が用いられている。図２を参照して説明された実施例の有機ＥＬ光源１０では、発光層３ｃで発光した光のうち陽極３ａ側へ出射された光は正孔輸送層３ｂを透過して金属材料からなる陽極３ａで反射される。

これに対し、この実施例の有機ＥＬ光源１０では、発光層３ｃで発光した光のうち陽極３ａ側へ出射された光は、正孔輸送層３ｂ、透明電極からなる陽極３ａ、樹脂層１を介して金属材料からなる基板５で反射される。反射された光は、樹脂層１、陽極３ａ、正孔輸送層３ｂ、発光層３ｃ、電子注入層３ｄ、陰極３ｅを介して外部へ出射される。したがって、この実施例では、樹脂層１のマイクロレンズ１ｃ及び有機ＥＬ素子３の各層がレンズとして機能する。

なお、陽極３ａとして透明電極が用いられる構成は、図４を参照して説明された有機ＥＬ光源１０の実施例にも適用可能である。また、陽極３ａとして透明電極が用いられる構成は、樹脂層１がレンズ部を備えていない構成（有機ＥＬ素子形成面１ａが平坦な構成）にも適用可能である。

図８は、本発明の有機ＥＬ光源のさらに他の実施例を説明するための模式的な構成図である。図２と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。

この実施例では、有機ＥＬ素子３としてボトムエミッション方式のものが用いられている。陽極３ａは透明電極で形成されている。陰極３ｅは金属材料で形成されている。基板５は光透過性の材料、例えば光学ガラスで形成されている。

有機ＥＬ素子３で発光した光は、樹脂層１及び基板５を介して外部へ出射される。樹脂層１のマイクロレンズ１ｃはレンズとして機能する。また、陰極３ｅを除く有機ＥＬ素子３の各層もレンズとして機能する。

図８を参照して説明された実施例の製造工程例は、例えば図３を参照して説明した製造工程例と同様である。なお、基板５はガラス基板なので、基板５に対するシランカップリング処理において用いられるシランカップリング剤を変更する必要がある。例えば、シランカップリング剤として、一方の感応基が樹脂層１（樹脂）と結合する二重結合やエポキシ基を有し、もう一方の感応基がガラスと結合するシラノール感応基を有するものが用いられる。ただし、この実施例の有機ＥＬ光源１０の製造工程はこれに限定されない。

なお、ボトムエミッション方式の有機ＥＬ素子３と光透過性材料からなる基板５とを備えている構成は、図４を参照して説明された有機ＥＬ光源１０の実施例にも適用可能である。また、ボトムエミッション方式の有機ＥＬ素子３と光透過性材料からなる基板５とを備えている構成は、樹脂層１がレンズ部を備えていない構成（有機ＥＬ素子形成面１ａが平坦な構成）にも適用可能である。

一般に、有機ＥＬ素子を形成するための基板として、光学ガラス基板が用いられる。その理由は、透明基板であること、熱膨張係数が小さいこと、比較的安価に購入できること、剛性が高く扱いやすいこと、トップエミッション方式とボトムエミッション方式のいずれにも共通して使用することができるので、生産プロセスを変更する必要がないこと、基板の厚さを自由に選択できること、基板の厚さを薄くすれば計量化できること、基板を薄くすれば僅かだが可撓性が得られること、などが挙げられる。

しかし、ガラス基板には以下の欠点がある。ガラス基板は、割れやすいことが最大の欠点である。また、軽薄短小化するにはガラス基板を薄くする必要があるが、ガラスを薄くする研磨技術が非常に困難である。また、ガラス基板を薄くする場合、研磨工程で割れやすいので歩留まりの低下し、コストが上昇する。また、フロートガラスを用いようとすると、表面粗さが粗い（うねっている）、気泡や脈理が発生する、などの問題がある。

そこで、有機ＥＬ素子を形成するための基板として、金属基板を用いることができれば、ガラス基板に対する問題は解消される。金属基板を用いることによる利点は以下の通りである。（１）放熱性に優れる、（２）薄く加工することが容易である、（３）剛性が高い、（４）安価に購入できる、（５）金属の種類がいろいろあり選択の自由度が高い、（６）アルミ箔で代表されるように、薄くした場合の可撓性が高い。
したがって、図１及び図２を参照して説明された実施例や、図４を参照して説明された実施例のように、基板５として金属基板を用いれば、これらの効果が得られる。

本発明の有機ＥＬ光源は、例えばプロジェクターやピコプロジェクターなどの表示素子用光源や、ヘッドアップディスプレイなどのディスプレー用光源、家電製品用光源、車載用光源などに適用することができる。その一例として、画像投影表示装置について説明する。

図９は、本発明の有機ＥＬ光源が適用された画像投影表示装置の一実施例を説明するための概略的な構成図である。画像投影表示装置の画像表示方式には、１枚の表示素子を用いて原色となる各色の画像を時系列に投射する方式と、３原色Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）に対応した３枚の表示素子を用いて３原色の画像を合成して投射する方式がある。この実施例は前者の画像表示方式のものである。

画像投影表示装置１００は、有機ＥＬ光源１０、レンズ系１０１、カラーホイール１０３、ロッドレンズ１０５、リレーレンズ群１０７、反射ミラー１０９、プリズム１１１、ＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）１１３、及び投影レンズ１１５を備えている。

有機ＥＬ光源１０は本発明の有機ＥＬ光源によって構成されている。有機ＥＬ光源１０は、例えば、図１、図４、図７、図８のいずれかに示された実施例によって構成されている。また、有機ＥＬ光源１０は例えば所望の波長範囲の白色光を発光するものである。有機ＥＬ素子は有機ＥＬ発光層の材料で発光波長を制御できる。したがって、有機ＥＬ光源１０を用いれば、ＵＶ／ＩＲカットフィルター等の波長を選択する光学系が不要になる。

画像投影表示装置１００の動作時において、有機ＥＬ光源１０は常時点灯される。有機ＥＬ光源１０からの光は、レンズ系１０１を介してカラーホイール１０３に照射される。カラーホイール１０３は、例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂの３つのフィルタを備えている。これらのフィルタは円周上に例えば均等な角度で分割配置されている。カラーホイール１０３が高速で回転されることによって、カラーホイール１０３を透過した光はＲ、Ｇ、Ｂの３色の光に時分割される。なお、カラーホイール１０３における色の比率は仕様に応じて様々である。

カラーホイール１０３を透過した光はロッドレンズ１０５によって真っ直ぐな状態の光にされる。ロッドレンズ１０５を透過した光はリレーレンズ群１０７によってＤＭＤ１１３の大きさに合った光にされる。リレーレンズ群１０７を透過した光は、反射ミラー１０９とプリズム１１１を介してＤＭＤ１１３に照射される。

ＤＭＤ１１３は平面に配列された多数のマイクロミラーをもつ表示素子である。ＤＭＤ１１３は、各色に対応したそれぞれの映像信号に従って内蔵のマイクロミラーが反射するように制御される。

ＤＭＤ１１３で反射された画像の光はプリズム１１１によって取り出される。投影レンズ１１５はプリズム１１１から反射で得られた画像をスクリーン（図示は省略）に投影する。

図１０は、本発明の有機ＥＬ光源が適用された画像投影表示装置の他の実施例を説明するための概略的な構成図である。この実施例は、３原色に対応した３枚の表示素子を用いて３原色の画像を合成して投射する画像表示方式のものである。

画像投影表示装置２００は、有機ＥＬ光源１０、レンズ系２０１、反射ミラー２０３、ダイクロイックミラー２０５、反射ミラー２０７、ダイクロイックミラー２０９、リレーレンズ２１１、反射ミラー２１３、リレーレンズ２１５、反射ミラー２１７、コンデンサレンズ２１９Ｒ，２１９Ｇ，２１９Ｂ、液晶パネル２２１Ｒ，２２１Ｇ，２２１Ｂ、クロスプリズム２２３、及び投影レンズ２２５を備えている。

画像投影表示装置２００において、有機ＥＬ光源１０は、図９を参照して説明された画像投影表示装置１００の有機ＥＬ光源１０と同様に、本発明の有機ＥＬ光源によって構成されている。

画像投影表示装置２００の動作時において、有機ＥＬ光源１０は常時点灯される。有機ＥＬ光源１０からの光は、レンズ系２０１と反射ミラー２０３を介してダイクロイックミラー２０５に照射される。

ダイクロイックミラー２０５は、赤色及び緑色の光を反射し、青色の光を透過する。ダイクロイックミラー２０５を透過した光は、反射ミラー２０７及びコンデンサレンズ２１９Ｂを介して平行光にされて、表示素子である液晶パネル２２１Ｂに照射される。

ダイクロイックミラー２０５で反射された光はダイクロイックミラー２０９に照射される。ダイクロイックミラー２０９は、緑色の光を反射し、赤色の光を透過する。ダイクロイックミラー２０９で反射された光はコンデンサレンズ２１９Ｇを介して平行光にされて液晶パネル２２１Ｇに照射される。ダイクロイックミラー２０９を透過した光は、リレーレンズ２１１、反射ミラー２１３、リレーレンズ２１５、反射ミラー２１７及びコンデンサレンズ２１９Ｒを介して平行光にされて、液晶パネル２２１Ｒに照射される。

液晶パネル２２１Ｒ，２２１Ｇ，２２１Ｂは、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応するそれぞれの映像信号に従った画像を表示する。液晶パネル２２１Ｒ，２２１Ｇ，２２１Ｂを透過した映像の光は、クロスプリズム２２３で合成され、投影レンズ２２５を介してスクリーン（図示は省略）に表示される。

図１１は、本発明の有機ＥＬ光源が適用された画像投影表示装置のさらに他の実施例を説明するための概略的な構成図である。図１１において、図１０と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。

画像投影表示装置２１０は、有機ＥＬ光源１０Ｒ，１０Ｂ，１０Ｇ、コンデンサレンズ２１９Ｒ，２１９Ｇ，２１９Ｂ、液晶パネル２２１Ｒ，２２１Ｇ，２２１Ｂ、クロスプリズム２２３、及び投影レンズ２２５を備えている。

有機ＥＬ光源１０Ｒは赤色の光を出射する。有機ＥＬ光源１０Ｒから出射された光はコンデンサレンズ２１９Ｒを介して平行光にされて液晶パネル２２１Ｒに照射される。
有機ＥＬ光源１０Ｂは青色の光を出射する。有機ＥＬ光源１０Ｂから出射された光はコンデンサレンズ２１９Ｂを介して平行光にされて液晶パネル２２１Ｂに照射される。
有機ＥＬ光源１０Ｇは緑色の光を出射する。有機ＥＬ光源１０Ｇから出射された光はコンデンサレンズ２１９Ｇを介して平行光にされて液晶パネル２２１Ｇに照射される。

図１２は、本発明の有機ＥＬ光源が適用された画像投影表示装置のさらに他の実施例を説明するための概略的な構成図である。図１２において、図１１と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。

この実施例の画像投影表示装置２２０は、図１１に示された画像投影表示装置２１０と比較して、コンデンサレンズ２１９Ｒ，２１９Ｇ，２１９Ｂを備えていない。有機ＥＬ光源１０Ｒ，１０Ｂ，１０Ｇはそれぞれ平行光を出射する。

このように、それぞれ平行光を出射する有機ＥＬ光源１０Ｒ，１０Ｂ，１０Ｇを用いれば、有機ＥＬ光源１０Ｒ，１０Ｂ，１０Ｇと液晶パネル２２１Ｒ，２２１Ｇ，２２１Ｂとの間のレンズ系が不要になる。

図９から図１２を参照して説明した画像投影表示装置の各実施例において、例えば、画像が投影されるスクリーンは自動車のフロントガラスである。これらの実施例は車載用のヘッドアップディスプレイに適用可能である。ただし、スクリーンは自動車のフロントガラスに限定されない。また、これらの実施例が適用される画像投影表示装置は車載用のヘッドアップディスプレイに限定されない。

図９から図１２を参照して説明した画像投影表示装置の各実施例は表示素子として３枚の透過型の液晶パネル又は１枚のＤＭＤを備えているが、本発明の画像投影表示装置はこれらの構成に限定されない。本発明の画像投影表示装置は、例えば、１枚の透過型の液晶パネルを備えた画像投影表示装置や、３枚のＤＭＤを備えた画像投影表示装置、１枚又は３枚の反射型の液晶パネルを備えた画像投影表示装置にも適用可能である。また、本発明の画像投影表示装置における光学系は上記実施例に限定されない。

以上、本発明の実施例が説明されたが、材料、形状、配置、寸法等は一例であり、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、上記実施例では有機ＥＬ光源１０の樹脂層１として光透過性樹脂が用いられているが、本発明はこれに限定されない。本発明において、有機ＥＬ素子がトップエミッション方式のものである場合には、樹脂層は光を透過しない樹脂で形成されていてもよい。

１光透過性基板
１ａ有機ＥＬ素子形成面
１ｂ基板接合面
１ｃマイクロレンズ（レンズ部）
１ｄ接合用凸部を備え、
１ｅ光硬化性樹脂材料
３有機ＥＬ光源
５基板
７ａ有機ＥＬ素子形成面側金型
７ｂ基板接合面側金型
１０有機ＥＬ光源
１００，２００，２１０，２２０画像投影表示装置

Claims

樹脂層と、
前記樹脂層の有機ＥＬ素子形成面に形成された有機ＥＬ素子と、
前記樹脂層の前記有機ＥＬ素子形成面とは反対側の基板接合面に接合された基板と、を備え、
前記樹脂層と前記基板は熱膨張係数が互いに異なるものであり、
前記樹脂層は前記基板接合面に前記基板と平行かつ平坦な先端面、及び前記基板と垂直な側面を有する接合用凸部を備え、
前記接合用凸部は前記樹脂層と前記基板との熱膨張係数の差から発生する応力を考慮して設けられており、
前記樹脂層と前記基板とが前記接合用凸部の前記先端面においてのみ互いに接合されていることを特徴とする有機ＥＬ光源。
前記樹脂層は前記有機ＥＬ素子形成面に凹凸構造のレンズ部を備えている請求項１に記載の有機ＥＬ光源。
前記基板は、ガラス基板、金属基板、金属とガラスの複合基板、セラミックスと金属の複合基板又は樹脂製基板である請求項１又は２に記載の有機ＥＬ光源。
請求項１に記載された有機ＥＬ光源を形成するための製造方法であって、以下の工程を少なくとも含むことを特徴とする有機ＥＬ光源の製造方法。
（Ａ）互いに対向して配置される有機ＥＬ素子形成面側金型と基板接合面側金型との間に樹脂材料を充填して成形し、前記基板接合面に前記接合用凸部をもつ前記樹脂層を形成する工程、
（Ｂ）前記有機ＥＬ素子形成面側金型に前記樹脂層を保持させたまま前記基板接合面側金型を前記樹脂層から剥離し、前記樹脂層の前記基板接合面に形成されている前記接合用凸部の端面を前記基板に接合する工程、
（Ｃ）前記有機ＥＬ素子形成面側金型を前記樹脂層から剥離する工程、
（Ｄ）前記樹脂層の前記有機ＥＬ素子形成面に有機ＥＬ素子を形成する工程。
前記樹脂材料は光硬化性樹脂材料であり、
前記工程（Ａ）において、前記樹脂材料に紫外線を照射して仮硬化させることにより仮硬化樹脂からなる前記樹脂層を形成し、
前記工程（Ｂ）において、前記基板接合面側金型を前記樹脂層から剥離した後、前記樹脂層の前記接合用凸部の端面を前記基板に接触させた状態で前記樹脂層に紫外線の照射及び加熱の少なくともいずれか一方の処理を施して前記仮硬化樹脂を本硬化させることにより光透過性硬化樹脂からなる前記樹脂層を形成するとともに前記接合用凸部の端面を前記基板に接合する請求項４に記載の有機ＥＬ光源の製造方法。
前記有機ＥＬ素子形成面側金型は前記樹脂層の前記有機ＥＬ素子形成面にレンズ機能を形成するための凹凸を備えており、
前記工程（Ａ）において、前記有機ＥＬ素子形成面側金型の前記凹凸に起因して前記樹脂層の前記有機ＥＬ素子形成面にレンズ部を形成し、
前記工程（Ｄ）において、前記レンズ部の上に前記有機ＥＬ素子を形成する請求項４又は５に記載の有機ＥＬ光源の製造方法。
請求項１から３のいずれか一項に記載された有機ＥＬ光源を備えていることを特徴とする画像投影表示装置。