WO2010038623A1 - 光学部品の製造方法および光学部品、並びに表示装置の製造方法および表示装置 - Google Patents

光学部品の製造方法および光学部品、並びに表示装置の製造方法および表示装置 Download PDF

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WO2010038623A1
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mold
substrate
optical component
light
display device
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堀 和仁
洋志 田中
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ソニー株式会社
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    • H10K59/38Devices specially adapted for multicolour light emission comprising colour filters or colour changing media [CCM]

Definitions

  • the present invention relates to a manufacturing method and an optical component of an optical component having an optical function such as reflection and diffusion, and a manufacturing method and a display device of a display device including the optical component.
  • a self-light-emitting element such as an organic light-emitting element has a first electrode, a layer including a light-emitting layer, and a second electrode in order on a substrate, and when a DC voltage is applied between the first electrode and the second electrode, Hole-electron recombination occurs and generates light.
  • the generated light may be extracted from the first electrode and the substrate side, but from the second electrode side, that is, the side opposite to the circuit including TFT (Thin Film Transistor) and wiring to increase the aperture ratio. May be taken out from.
  • TFT Thin Film Transistor
  • a display device using a self-luminous element there is a display device using an organic light-emitting element (see, for example, Patent Document 1).
  • this conventional display device light generated by the light emitting device is not extracted from the device due to total reflection or the like, and the light use efficiency is not good. Therefore, it has been proposed to improve the light extraction efficiency by disposing an optical component called a reflector (reflector) immediately above the organic light emitting element (see, for example, Patent Document 2).
  • a plurality of projection-like optical functional elements are arranged on a substrate such as glass, and a reflecting mirror film is formed on the side surface of the optical functional element.
  • a residual film derived from the molding process remains between the substrate and the optical functional element, and the base of the optical functional element is connected by the residual film.
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an optical component manufacturing method, an optical component, a display device manufacturing method, and a display device that can suppress the generation of a residual film. is there.
  • An optical component manufacturing method includes the following steps (A) to (D).
  • (A) A step of forming a mold having a plurality of through holes
  • (B) A step of superimposing the mold and the substrate with the surface of the mold contacting the substrate, and applying an uncured material from the back side of the mold
  • (C ) Step of removing the uncured material protruding from the back surface of the mold
  • (D) By curing the uncured material inside the plurality of through holes, the plurality of optical functional elements are isolated from each other on the substrate.
  • An optical component according to an embodiment of the present invention includes a base and a plurality of optical functional elements formed on the base in isolation from each other.
  • a manufacturing method of a display device includes a step of forming a light emitting panel having a plurality of self-luminous elements on a substrate, a step of forming an optical component, and an optical component on the light extraction side of the light emitting panel. And the step of forming the optical component includes the steps (A) to (D) of the manufacturing method of the optical component.
  • a display device includes a light-emitting panel having a plurality of self-luminous elements on a substrate, and an optical component provided on the light extraction side of the light-emitting panel, and the optical component is configured by the optical component. It has been done.
  • the optical component of the present invention since a plurality of optical function elements are formed on the substrate in isolation from each other, a remaining film that is an optically unnecessary portion is formed between the substrate and the plurality of optical function elements. This eliminates unnecessary light guiding and reflection to the remaining film. Therefore, if a display device is configured using this optical component, stray light due to unnecessary light guide and reflection to the remaining film is reduced, and light extraction efficiency can be improved.
  • a mold having a plurality of through holes is formed, the mold and the base are overlapped, and uncured from the back side of the mold.
  • the optical functional elements can be formed directly on the substrate and isolated from each other without leaving a residual film. It becomes.
  • the optical component of the present invention since a plurality of optical function elements are formed on the base in isolation from each other, there is no optically unnecessary portion between the base and the plurality of optical function elements.
  • the remaining film can be eliminated, and unnecessary light guide and reflection to the remaining film can be suppressed. Therefore, if a display device is configured using this optical component, stray light due to unnecessary light guide and reflection to the remaining film can be reduced, and the light extraction efficiency can be improved.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 1. It is a figure showing the relationship between the thickness of the residual film of the conventional optical component, and light extraction efficiency. It is a figure showing the structure of the display apparatus which concerns on one embodiment of this invention.
  • FIG. 5 is an equivalent circuit diagram illustrating an example of the pixel drive circuit illustrated in FIG. 4.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a configuration in a display region of the display device illustrated in FIG. 4. It is a top view showing the structure seen from the optical function element side of the optical component shown in FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing the display device illustrated in FIG.
  • FIG. 9 is a cross-sectional diagram illustrating a process following the process in FIG. 8.
  • FIG. 10 is a cross-sectional diagram illustrating a process following the process in FIG. 9.
  • FIG. 11 is a cross-sectional diagram illustrating a process following the process in FIG. 10.
  • FIG. 12 is a cross-sectional diagram illustrating a process following the process in FIG. 11.
  • FIG. 13 is a cross-sectional diagram illustrating a process following the process in FIG. 12.
  • FIG. 14 is a cross-sectional diagram illustrating a process following the process in FIG. 13.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 14.
  • FIG. 16 is a cross-sectional diagram illustrating a process following the process in FIG. 15.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 14.
  • FIG. 17 is a cross-sectional diagram illustrating a process following the process in FIG. 16.
  • FIG. 18 is a cross-sectional diagram illustrating a process following the process in FIG. 17.
  • FIG. 19 is a cross-sectional diagram illustrating a process following the process in FIG. 18.
  • FIG. 20 is a cross-sectional diagram illustrating a process following the process in FIG. 19.
  • FIG. 18C is a cross-sectional view illustrating a modification of the process illustrated in FIGS. 16C and 17A. It is sectional drawing showing the structure of the vacuum chamber which performs the process shown to FIG. 16 (B) thru
  • or FIG. is a figure showing the structure of the display apparatus which concerns on the modification 1 of this invention.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view illustrating a step of the method for manufacturing the display device illustrated in FIG. 23. It is a figure showing the structure of the display apparatus which concerns on the modification 2 of this invention. It is a top view showing schematic structure of the module containing the display apparatus of the said embodiment. It is a perspective view showing the external appearance of the application example 1 of the display apparatus of the said embodiment.
  • (A) is a perspective view showing the external appearance seen from the front side of the application example 2
  • (B) is a perspective view showing the external appearance seen from the back side.
  • 12 is a perspective view illustrating an appearance of application example 3.
  • FIG. 14 is a perspective view illustrating an appearance of application example 4.
  • (A) is a front view of the application example 5 in an open state
  • (B) is a side view thereof
  • (C) is a front view in a closed state
  • (D) is a left side view
  • (E) is a right side view
  • (F) is a top view
  • (G) is a bottom view.
  • FIG. 1A a mother die 1060 having a plurality of convex portions 1062 made of a resist is formed on a glass substrate 1061.
  • a mold 1070 having a plurality of recesses 1071 is formed by electroforming using the mother mold 1060.
  • an ultraviolet curable resin 1080 is applied to the mold 1070, and a transparent substrate such as glass is formed on the ultraviolet curable resin 1080 as shown in FIG.
  • a substrate 1021 made of the material is placed and a pressure P is applied by the substrate 1021.
  • ultraviolet rays UV are irradiated from the substrate 1021 side to cure the ultraviolet curable resin 1080, and an optical component 1020 having an optical functional element 1022 is formed on the substrate 1021.
  • the optical component 1020 is peeled from the mold 1070.
  • a residual film 1023 is left at the base of the optical functional element 1022 as shown in FIG.
  • the ultraviolet curable resin 1080 is supplied to the surface 1070A side of the mold 1070 where the recess 1071 is formed, and the mold 1070 and the base body 1021 are supplied. And pressurized. Therefore, it is inevitable that the remaining film 1023 remains between the surface 1070A of the mold 1070 and the base body 1021 regardless of the high pressure.
  • the remaining film 1023 is an optically unnecessary portion, and there is a problem that desired final characteristics cannot be obtained due to light guide or reflection on the remaining film 1023.
  • FIG. 3 shows a simulation result in which the obtained optical component 1020 is arranged on the light extraction side of the organic light emitting device, and the relationship between the thickness of the remaining film 1023 and the light extraction efficiency is examined.
  • the optical component 1020 is not provided, the light extraction efficiency is about 40%, and the ideal efficiency is 60%.
  • the thickness of the remaining film 1023 increases, the light extraction efficiency decreases from the ideal efficiency. For example, when there is a remaining film 1023 having a thickness of 15 ⁇ m, the light extraction efficiency is reduced by about 17% from the ideal efficiency.
  • FIG. 4 shows a configuration of a display device according to an embodiment of the present invention.
  • This display device is used as an ultra-thin color organic light-emitting display device or the like.
  • a driving substrate 11 made of glass, silicon (Si) wafer, resin, or the like.
  • a display area 110 in which 10R, 10G, and 10B are arranged in a matrix is formed, and a signal line driving circuit 120 and a scanning line driving circuit 130 that are drivers for displaying images are formed around the display area 110. It has been done.
  • a pixel drive circuit 140 is formed in the display area 110.
  • FIG. 5 illustrates an example of the pixel driving circuit 140.
  • the pixel driving circuit 140 is formed below the first electrode 13 to be described later, and includes a driving transistor Tr1 and a writing transistor Tr2, a capacitor (holding capacitor) Cs therebetween, a first power supply line (Vcc), and a second power source line (Vcc).
  • This is an active drive circuit having an organic light emitting element 10R (or 10G, 10B) connected in series to the drive transistor Tr1 between power supply lines (GND).
  • the driving transistor Tr1 and the writing transistor Tr2 are configured by a general thin film transistor (TFT (Thin FilmTransistor)), and the configuration may be, for example, an inverted staggered structure (so-called bottom gate type) or a staggered structure (top gate type). It is not limited.
  • TFT Thin FilmTransistor
  • a plurality of signal lines 120A are arranged in the column direction, and a plurality of scanning lines 130A are arranged in the row direction.
  • An intersection between each signal line 120A and each scanning line 130A corresponds to one of the organic light emitting elements 10R, 10G, and 10B (sub pixel).
  • Each signal line 120A is connected to the signal line drive circuit 120, and an image signal is supplied from the signal line drive circuit 120 to the source electrode of the write transistor Tr2 via the signal line 120A.
  • Each scanning line 130A is connected to the scanning line driving circuit 130, and a scanning signal is sequentially supplied from the scanning line driving circuit 130 to the gate electrode of the writing transistor Tr2 via the scanning line 130A.
  • FIG. 6 shows a cross-sectional configuration in the display region 110 of the display device shown in FIG.
  • This display device has an optical component 20 as a reflector (reflector) on the light extraction side of the light emitting panel 10.
  • the light emitting panel 10 and the optical component 20 are bonded together by an adhesive layer 30 such as a thermosetting resin or an ultraviolet curable resin.
  • the light-emitting panel 10 includes an organic light-emitting element 10R that generates red light, an organic light-emitting element 10G that generates green light, and an organic light-emitting element 10B that generates blue light on the driving substrate 11 in order. Are formed in a matrix.
  • the organic light emitting elements 10R, 10G, and 10B have a rectangular planar shape, and a combination of adjacent organic light emitting elements 10R, 10G, and 10B constitutes one pixel.
  • the organic light emitting elements 10R, 10G, and 10B are respectively provided with a first electrode 13 as an anode, an insulating film 14, and a light emission to be described later from the driving substrate 11 side through the pixel driving circuit 140 and the planarizing layer 12 described above.
  • the organic layer 15 including the layers and the second electrode 16 as the cathode are stacked in this order, and are covered with a protective film 17 as necessary.
  • the flattening layer 12 is a base layer for flattening the surface of the driving substrate 11 on which the pixel driving circuit 140 is formed, so that the film thicknesses of the organic light emitting elements 10R, 10G, and 10B are uniform.
  • the planarization layer 12 is provided with a connection hole 13A that connects the first electrode 13 of the organic light emitting elements 10R, 10G, and 10B and the signal line 120A.
  • the planarization layer 12 is preferably made of a material having a high pattern accuracy because a fine connection hole 12A is formed.
  • the planarization layer 12 is made of a photosensitive resin such as polyimide, polybenzoxazole, acrylic, or novolac.
  • the first electrode 13 is formed corresponding to each of the organic light emitting elements 10R, 10G, and 10B, and is electrically separated from each other by the insulating film 14.
  • the first electrode 13 has a function as a reflective electrode that reflects light generated in the light emitting layer, and it is desirable that the first electrode 13 has a reflectance as high as possible in order to increase the light emission efficiency.
  • the first electrode 13 has, for example, a thickness of 100 nm to 1000 nm and is made of an alloy containing aluminum (Al) or aluminum (Al), or an alloy containing silver (Ag) or silver (Ag).
  • the first electrode 13 is made of chromium (Cr), titanium (Ti), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), molybdenum (Mo), copper (Cu), tantalum (Ta), tungsten ( W), platinum (Pt), gold (Au) or other metal elements such as simple substances or alloys may be used.
  • the insulating film 14 is for ensuring the insulation between the first electrode 13 and the second electrode 16 and for accurately forming the light emitting region in a desired shape.
  • the insulating film 14 has an opening corresponding to the light emitting region of the first electrode 13.
  • the organic layer 15 and the second electrode 16 may be continuously provided not only on the light emitting region but also on the insulating film 14, but light emission occurs only in the opening of the insulating film 14.
  • the organic layer 15 has, for example, a structure in which a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer are stacked in this order from the first electrode 13 side. It may be provided according to.
  • the organic layer 15 may have a different configuration depending on the emission color of the organic light emitting elements 10R, 10G, and 10B.
  • the hole injection layer is a buffer layer for improving hole injection efficiency and preventing leakage.
  • the hole transport layer is for increasing the efficiency of transporting holes to the light emitting layer. In the light emitting layer, recombination of electrons and holes occurs when an electric field is applied to generate light.
  • the electron transport layer is for increasing the efficiency of electron transport to the light emitting layer.
  • An electron injection layer (not shown) made of LiF, Li 2 O or the like may be provided between the electron transport layer and the second electrode 16.
  • the hole injection layer of the organic light emitting device 10R for example, 4,4 ′, 4 ′′ -tris (3-methylphenylphenylamino) triphenylamine (m-MTDATA) or 4,4 ′, 4 ′′ -Tris (2-naphthylphenylamino) triphenylamine (2-TNATA).
  • the constituent material of the hole transport layer of the organic light emitting device 10R include bis [(N-naphthyl) -N-phenyl] benzidine ( ⁇ -NPD).
  • an 8-quinolinol aluminum complex Alq 3
  • 2,6-bis [4- [N- (4-methoxyphenyl) -N-phenyl] aminostyryl] A mixture of 40% by volume of naphthalene-1,5-dicarbonitrile (BSN-BCN) may be mentioned.
  • BSN-BCN naphthalene-1,5-dicarbonitrile
  • Examples of the constituent material of the electron transport layer of the organic light emitting device 10R include Alq 3 .
  • Examples of the constituent material of the hole injection layer of the organic light emitting device 10G include m-MTDATA and 2-TNATA.
  • Examples of the constituent material of the hole transport layer of the organic light emitting device 10G include ⁇ -NPD.
  • a constituent material of the light emitting layer of the organic light emitting element 10G for example, a material in which 3% by volume of Coumarin 6 is mixed with Alq 3 can be cited.
  • Examples of the constituent material of the electron transport layer of the organic light emitting device 10G include Alq 3 .
  • Examples of the constituent material of the hole injection layer of the organic light emitting device 10B include m-MTDATA and 2-TNATA. Examples of the constituent material of the hole transport layer of the organic light emitting device 10B include ⁇ -NPD. Examples of the constituent material of the light emitting layer of the organic light emitting element 10B include spiro 6 ⁇ . Examples of the constituent material of the electron transport layer of the organic light emitting device 10B include Alq 3 .
  • the second electrode 16 has, for example, a thickness of 5 nm to 50 nm and is made of a single element or alloy of a metal element such as aluminum (Al), magnesium (Mg), calcium (Ca), sodium (Na). Among these, an alloy of magnesium and silver (MgAg alloy) or an alloy of aluminum (Al) and lithium (Li) (AlLi alloy) is preferable.
  • the second electrode 16 may be made of ITO (indium / tin composite oxide) or IZO (indium / zinc composite oxide).
  • the protective film 17 has a thickness of 500 nm or more and 10,000 nm or less, and is made of silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), or the like.
  • the optical component 20 is provided on the light extraction side of the light emitting panel 10, that is, on the second electrode 16 side, and has a function as a reflector (reflector) that increases the light extraction efficiency from the organic light emitting elements 10R, 10G, and 10B. .
  • the optical component 20 has a configuration in which a plurality of optical functional elements 22 are formed on a base 21 so as to be isolated from each other. That is, the lower surfaces of the plurality of optical functional elements 22 are in direct contact with the base 21 without any remaining film as in the prior art. Thereby, in this optical component 20, the remaining film between the base
  • the base 21 is made of, for example, glass, a resin substrate or resin film made of a heat-resistant resin, or fused quartz.
  • the optical functional element 22 has, for example, a truncated cone shape, and the upper surface is a flat surface and the area is smaller than the lower surface.
  • the side surface of the optical functional element 22 may be, for example, a linear taper side surface or an aspheric side surface.
  • the optical functional element 22 is made of, for example, a resin such as an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin, but may be made of a low-melting glass.
  • the side surface of the optical functional element 22 is made of aluminum (Al), silver (Ag), an alloy containing aluminum (Al), an alloy containing silver (Ag), or the like as necessary from the viewpoint of improving light extraction efficiency.
  • a reflecting mirror film (not shown) is preferably formed.
  • a buried layer (not shown) made of resin or the like may be formed in the space between the optical function elements 22.
  • FIG. 7 shows a planar configuration when the optical component 20 is viewed from the optical functional element 22 side.
  • the base 21 is provided with, for example, a color filter 23 and a light shielding film 24 as a black matrix.
  • the base 21 extracts light generated in the organic light emitting elements 10R, 10G, and 10B, and the organic light emitting elements 10R, 10G, and 10B Absorption of external light reflected by the wiring improves the contrast.
  • the color filter 23 is formed under the optical functional element 22 and has a red filter 23R, a green filter 23G, and a blue filter 23B, and is sequentially arranged corresponding to the organic light emitting elements 10R, 10G, and 10B. .
  • Each of the red filter 23R, the green filter 23G, and the blue filter 23B is formed, for example, in a rectangular shape without a gap.
  • Each of the red filter 23R, the green filter 23G, and the blue filter 23B is composed of a resin mixed with a pigment, and the light transmittance in the target red, green, or blue wavelength region is high by selecting the pigment. The light transmittance in other wavelength ranges is adjusted to be low.
  • the light shielding film 24 is provided along the boundary of the red filter 23R, the green filter 23G, and the blue filter 23B.
  • the light-shielding film 24 is configured by, for example, a black resin film having an optical density of 1 or more mixed with a black colorant, or a thin film filter using thin film interference. Of these, a black resin film is preferable because it can be formed inexpensively and easily.
  • the thin film filter is formed by, for example, laminating one or more thin films made of metal, metal nitride, or metal oxide, and attenuating light by utilizing interference of the thin film. Specific examples of the thin film filter include those in which chromium and chromium oxide (III) (Cr 2 O 3 ) are alternately laminated. Note that the light shielding film 24 is not necessarily provided.
  • This display device can be manufactured, for example, as follows.
  • the pixel driving circuit 140 is formed on the driving substrate 11 made of the above-described material.
  • a planarizing layer 12 made of, for example, photosensitive polyimide is applied and formed on the entire surface of the driving substrate 11 by, for example, a spin coating method, and a predetermined layer is formed by exposure and development processing. After patterning into a shape and forming the connection hole 12A, firing is performed.
  • the first electrode 13 made of the above-described thickness and material is formed on the planarizing layer 12 by, for example, sputtering, for example, by lithography and etching, for example.
  • the first electrode 13 is patterned into a predetermined shape. Thereby, a plurality of first electrodes 13 are formed on the planarization layer 12.
  • a photosensitive resin is applied over the entire surface of the driving substrate 11, an opening is provided by exposure and development, and then baked to form the insulating film 14. .
  • the hole injection layer, the hole transport layer, the light emitting layer, and the electron transport layer of the organic light emitting device 10R made of the above-described thickness and material are sequentially formed by, for example, vacuum deposition.
  • a film is formed to form the organic layer 15 of the organic light emitting element 10R.
  • the hole injection layer, the hole transport layer, the organic light emitting device 10G made of the above-described thickness and material, The light emitting layer and the electron transport layer are sequentially formed to form the organic layer 15 of the organic light emitting element 10G.
  • the organic layer 15 of the organic light emitting element 10R similarly to the organic layer 15 of the organic light emitting element 10R, the hole injection layer, the hole transport layer, and the organic light emitting element 10B made of the above-described thickness and material.
  • the light emitting layer and the electron transport layer are sequentially formed to form the organic layer 15 of the organic light emitting element 10B.
  • the second layer made of the above-described thickness and material is formed over the entire surface of the driving substrate 11 by, for example, vapor deposition.
  • the electrode 16 is formed.
  • the organic light emitting devices 10R, 10G, and 10B shown in FIGS. 4 and 6 are formed.
  • the protective film 17 made of the above-described thickness and material is formed on the second electrode 16. Thereby, the light emitting panel 10 shown in FIG. 6 is formed.
  • the optical component 20 is formed. First, as shown in FIG. 12, by applying a resist to a glass substrate 61 using, for example, a slit coater and patterning using, for example, a photolithography technique, a mother die 60 having a plurality of convex portions 62 is formed. Form.
  • a mold 70 made of nickel (Ni) or copper (Cu) is formed by electroforming using the mother die 60.
  • a plurality of concave portions 71 having the same shape as the convex portions 62 are formed on the surface 70 ⁇ / b> A of the mold 70.
  • a light shielding film 24 made of the above-described material is formed on the base 21 made of the above-described material, and is patterned into a predetermined shape.
  • the material of the red filter 23R is applied on the base 21 by spin coating or the like, patterned by a photolithography technique, and baked to form the red filter 23R.
  • the peripheral edge of the red filter 23R may cover the light shielding film 24.
  • the blue filter 23B and the green filter 23G are sequentially formed in the same manner as the red filter 23R.
  • the color filter 23 and the light shielding film 24 are formed on the surface of the base 21.
  • the mold 70 is set on a stamper holder in the transfer device, and is aligned in advance to a predetermined reference position in the device. After that, as shown in FIG. 16B, the mold 70 and the base 21 are overlapped with the surface 70 ⁇ / b> A of the mold 70 in contact with the base 21. If precise positioning of the base 21 and the mold 70 is required depending on the application, an alignment mark (not shown) on the base 21 is read with a CCD (Charge-Coupled Device) camera or the like and aligned with the mold 70. I do. In addition, it is desirable that the mold 70 and the base 21 are in close contact with each other without a gap in the transfer device.
  • CCD Charge-Coupled Device
  • an ultraviolet curable resin 80 is applied from the back surface 70B side of the mold 70 as an uncured material.
  • Application is, for example, UV curing controlled to have a viscosity (CP value is, for example, about several tens to several hundreds) that enters the through hole 72 of the mold 70 and does not flow into the gap between the mold 70 and the base 21.
  • the resin 80 is used, and the entire surface of the substrate 21 is formed using a coater die or the like.
  • the squeegee 73 can pressurize the ultraviolet curable resin 80 in the through-hole 72 in the direction of the arrow A2 and flatten the upper surface of the ultraviolet curable resin 80.
  • the squeegee 73 is preferably used immediately after the application of the ultraviolet curable resin 80.
  • the shutter 74 is slid so as to be in close contact with the back surface 70B of the mold 70 to cover the entire back surface 70B of the mold 70 and to apply an appropriate pressure to the base 21.
  • the flattening of the upper surface of the ultraviolet curable resin 80 may be performed by the squeegee 73, or may be performed by the shutter 74 for simplification of the process.
  • ultraviolet light UV is irradiated to cure the ultraviolet curable resin 80 inside the through hole 72.
  • the shutter 74 is made of a material transparent to the ultraviolet light UV, and the ultraviolet light UV is irradiated from the shutter 74 side. preferable.
  • the UV curable resin 80 is applied from the back surface 70B side of the mold 70, for example, the excess UV curing protruding from the back surface 70B of the mold 70 using the squeegee 73, for example.
  • the UV curable resin 80 is applied using the roller 75 and simultaneously pressurized, and then immediately, as shown in FIG.
  • the back surface 70 ⁇ / b> B of the mold 70 may be covered with the shutter 74.
  • the process becomes simple and the cycle time can be shortened.
  • the mixed air of the ultraviolet curable resin 80 is removed in advance in the defoaming process, but in order to avoid the influence of air generated in the coating process or the like, the entire process is performed in a vacuum chamber 76 as shown in FIG. It is desirable to release air as shown by arrow A3.
  • an adhesive layer 30 is formed on the protective film 17 of the light-emitting panel 10, and the optical component 20 is connected to the organic light-emitting device 10 ⁇ / b> R with the tip surface of the optical functional element 22.
  • 10 G and 10 B are arranged so as to face each other and disposed on the light extraction side (second electrode 16 side) of the light emitting panel 10, and are bonded together by the adhesive layer 30.
  • the display device shown in FIGS. 4 to 6 is completed.
  • a scanning signal is supplied to each pixel from the scanning line driving circuit 130 via the gate electrode of the writing transistor Tr2, and an image signal is supplied from the signal line driving circuit 120 via the writing transistor Tr2.
  • the driving transistor Tr1 is controlled to be turned on / off in accordance with the signal held in the holding capacitor Cs, whereby the driving current Id is injected into each of the organic light emitting elements 10R, 10G, and 10B, so that holes, electrons, Recombine to emit light. This light is extracted through the second electrode 16 and the optical component 20.
  • the organic light emitting elements 10R, 10G, and 10B are incident from the front end surface of the optical function element 22 and reflected by a reflecting mirror film (not shown) formed on the side surface of the optical function element 22. Is taken out. Therefore, the light extraction efficiency is increased and the luminance is improved.
  • the plurality of optical functional elements 22 are formed on the base 21 so as to be isolated from each other, a remaining film which is an optically unnecessary portion is formed between the base 21 and the plurality of optical functional elements 22. This eliminates unnecessary light guiding and reflection to the remaining film. Therefore, in the display device including the optical component 20, stray light due to unnecessary light guide and reflection to the remaining film is reduced, and light extraction efficiency can be improved.
  • the plurality of optical functional elements 22 of the optical component 20 are formed on the base 21 so as to be isolated from each other.
  • the remaining film which is an optically unnecessary portion, can be eliminated. Therefore, it is possible to reduce stray light due to unnecessary light guide and reflection to the remaining film, and to improve the light extraction efficiency.
  • a mold 70 having a plurality of through holes 72 is formed, the mold 70 and the base 21 are overlapped, and ultraviolet curing is performed from the back surface 70B side of the mold 70. Since the resin 80 is applied and the ultraviolet curable resin 80 protruding from the back surface of the mold 70 is removed, the optical functional elements 22 are formed on the substrate directly isolated from each other without leaving a residual film. It becomes possible to do. Therefore, by providing the optical component 20 on the light extraction side of the light-emitting panel 10, the display device of the present embodiment can be manufactured by a simple process.
  • the substrate 21 provided with the color filter 23 and the light shielding film 24 since the substrate 21 provided with the color filter 23 and the light shielding film 24 is used, it has a function as a CF-integrated reflector in which the color filter 23 and the light shielding film 24 are integrated with the optical component 20. Can be made. Therefore, the number of parts can be reduced and the number of alignments for bonding can be reduced, which is advantageous in terms of manufacturing cost, tact time, yield, and the like.
  • the case where the optical functional element 22 is formed using the electroforming mold 70 has been described.
  • the electroforming mold 70 is used as the mold for forming the optical functional element 22.
  • other types such as a quartz type obtained by processing quartz by RIE (Reactive IonchingEtching), or a resin type obtained by transfer molding using a fluorine-based resin or the like can also be used.
  • FIG. 23 illustrates a cross-sectional configuration of a display device according to the first modification of the present invention.
  • This display device is the same as the above-described embodiment except that the sealing panel 40 having the color filter 23 and the light shielding film 24 on the sealing substrate 41 made of glass or the like is used separately from the optical component 20. It has the same configuration.
  • the optical component 20 and the sealing panel 40 are bonded together by an adhesive layer 50 such as a thermosetting resin or an ultraviolet curable resin.
  • the sealing panel 40 may be provided with only the color filter 23 and the light shielding film 24 may be omitted.
  • This display device can be manufactured, for example, as follows.
  • the light emitting panel 10 is formed by the steps shown in FIGS.
  • the optical component 20 is formed by the steps shown in FIGS.
  • a substrate without the color filter 23 and the light shielding film 24 is used as the substrate 21.
  • the ultraviolet light UV may be irradiated from the shutter 74 side by the process shown in FIG. 18 as in the above embodiment, or may be irradiated from the back side of the substrate 21 as shown in FIG.
  • the optical component 20 is disposed on the light extraction side (second electrode 16 side) of the light emitting panel 10 and bonded by the adhesive layer 30.
  • the sealing substrate 41 is prepared, and the color filter 23 and the light shielding film 24 are formed and the sealing panel 40 is formed by the process shown in FIG.
  • the adhesive layer 50 is formed on the optical component 20, and the optical component 20 and the sealing panel 40 are bonded together with the adhesive layer 50 in between.
  • the display device shown in FIG. 23 is completed.
  • FIG. 25 illustrates a cross-sectional configuration of a display device according to the second modification of the present invention.
  • This display device has the same configuration, operation, and effect as those of the above embodiment except that it has a CF-less structure in which the color filter 23 and the light shielding film 24 are not provided, and can be manufactured in the same manner. .
  • the display device is an image signal that is input from the outside or is generated internally, such as a television device, a digital camera, a notebook personal computer, a mobile terminal device such as a mobile phone, or a video camera.
  • the present invention can be applied to display devices for electronic devices in various fields that display images.
  • the display device of the above embodiment is incorporated into various electronic devices such as application examples 1 to 5 described later as a module as shown in FIG.
  • a region 210 exposed from the optical component 20 and the adhesive layer 30 is provided on one side of the substrate 11, and wirings of the signal line driving circuit 120 and the scanning line driving circuit 130 are extended to the exposed region 210.
  • external connection terminals (not shown) are formed.
  • the external connection terminal may be provided with a flexible printed circuit (FPC) 220 for signal input / output.
  • FPC flexible printed circuit
  • FIG. 27 illustrates an appearance of a television device to which the display device of the above embodiment is applied.
  • the television apparatus has, for example, a video display screen unit 300 including a front panel 310 and a filter glass 320, and the video display screen unit 300 is configured by the display device according to each of the above embodiments. .
  • FIG. 28 shows the appearance of a digital camera to which the display device of the above embodiment is applied.
  • the digital camera includes, for example, a flash light emitting unit 410, a display unit 420, a menu switch 430, and a shutter button 440.
  • the display unit 420 is configured by the display device according to each of the above embodiments. Yes.
  • FIG. 29 illustrates an appearance of a notebook personal computer to which the display device of the above embodiment is applied.
  • the notebook personal computer has, for example, a main body 510, a keyboard 520 for inputting characters and the like, and a display unit 530 for displaying an image.
  • the display unit 530 is a display according to each of the above embodiments. It is comprised by the apparatus.
  • FIG. 30 shows the appearance of a video camera to which the display device of the above embodiment is applied.
  • This video camera has, for example, a main body 610, a subject photographing lens 620 provided on the front side surface of the main body 610, a start / stop switch 630 at the time of photographing, and a display 640.
  • Reference numeral 640 denotes the display device according to each of the above embodiments.
  • FIG. 31 illustrates an appearance of a mobile phone to which the display device of the above embodiment is applied.
  • the mobile phone is obtained by connecting an upper housing 710 and a lower housing 720 with a connecting portion (hinge portion) 730, and includes a display 740, a sub-display 750, a picture light 760, and a camera 770.
  • the display 740 or the sub-display 750 is configured by the display device according to each of the above embodiments.
  • the present invention has been described above with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
  • the optical component 20 can be applied to a diffusion plate in addition to the reflection plate. It is also possible to form a trapezoidal prism or the like as the optical function element 22.
  • the shape of the optical function element 22 is, for example, a dot shape (cylindrical shape, hemisphere) according to the use of the optical component 20. Or other three-dimensional shapes such as a parabolic bell shape, and the like is not particularly limited.
  • the shape of the optical functional element 22 is not limited to a three-dimensional shape, and may be a two-dimensional shape such as a triangular mountain-shaped linear pattern such as a prism.
  • the material and thickness of each layer described in the above embodiment, the film formation method and the film formation conditions are not limited, and other materials and thicknesses may be used, or other film formation methods and Film forming conditions may be used.
  • the configuration of the organic light emitting elements 10R, 10B, and 10G is specifically described. However, it is not necessary to include all layers, and other layers may be further included. .
  • the present invention is applicable to a self-light emitting device using other self-light emitting elements such as LEDs (Light Emitting Diodes), FEDs (Field Light Emission Displays), inorganic electroluminescence elements, in addition to organic light emitting elements.
  • LEDs Light Emitting Diodes
  • FEDs Field Light Emission Displays
  • inorganic electroluminescence elements in addition to organic light emitting elements.
  • the display device of the present invention can also be applied to light-emitting devices for purposes other than display, such as lighting devices.

Abstract

 残膜の発生を抑えることができ、光取り出し効率の向上を可能とすることができる光学部品、これを備えた発光装置およびその製造方法を提供する。発光パネル10の光取り出し側に反射板としての光学部品20を設ける。光学部品20の基体21上に、複数の光学機能素子22を互いに孤立して形成する。基体21と複数の光学機能素子22との間の、光学的に不要な部分である残膜をなくし、この残膜への不要な導光や反射などを抑える。この光学部品20を備えた発光装置では、残膜への不要な導光や反射による迷光が低減され、光取り出し効率の向上が可能となる。

Description

光学部品の製造方法および光学部品、並びに表示装置の製造方法および表示装置
 本発明は、反射、拡散などの光学機能を有する光学部品の製造方法および光学部品、並びにこの光学部品を備えた表示装置の製造方法および表示装置に関する。
 有機発光素子などの自発光素子は、基板に、第1電極,発光層を含む層および第2電極を順に有し、第1電極と第2電極との間に直流電圧を印加すると発光層において正孔-電子再結合が起こり、光を発生するものである。発生した光は、第1電極および基板の側から取り出される場合もあるが、第2電極の側から、つまり開口率を上げるためにTFT(Thin FilmTransistor;薄膜トランジスタ)や配線を含む回路とは反対側から取り出される場合もある。
 自発光素子を用いた表示装置の一例として、有機発光素子を用いた表示装置がある(例えば、特許文献1参照。)。しかし、この従来の表示装置では、発光装置で発生した光が全反射等で装置内から取り出されず、その光利用効率は良いとはいえない。そのため、有機発光素子の直上に、反射板(リフレクター)といわれる光学部品を配設することで光取り出し効率の向上を図ることが提案されている(例えば、特許文献2参照。)この光学部品は、ガラス等の基体に、複数の突起状の光学機能素子を配置したものであり、光学機能素子の側面には反射鏡膜が形成されている。
 このような光学部品の製造方法としては、従来より、射出成形法,ホットエンボス法,ナノインプリント法および溶融微細転写法(例えば、特許文献3参照)などが用いられている。
特開2005-227519号公報 特開2007-248484号公報 特開2006-88517号公報
 しかしながら、これらの従来方法ではいずれも、基体と光学機能素子との間に、成型プロセスに由来する残膜が残ってしまい、光学機能素子の根元が残膜によってつながった状態になってしまっていた。
 本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、残膜の発生を抑えることができる光学部品の製造方法および光学部品、並びに表示装置の製造方法および表示装置を提供することにある。
 本発明の一実施の形態による光学部品の製造方法は、以下の(A)~(D)の工程を含むものである。
(A)複数の貫通孔を有する型を形成する工程
(B)型と基体とを、型の表面を基体に接触させて重ね合わせ、型の裏面側から未硬化の材料を塗布する工程
(C)型の裏面にはみ出している未硬化の材料を除去する工程
(D)複数の貫通孔の内部の未硬化の材料を硬化させることにより、複数の光学機能素子を、基体上に互いに孤立して形成する工程
 本発明の一実施の形態による光学部品は、基体と、基体上に互いに孤立して形成された複数の光学機能素子とを備えたものである。
 本発明の一実施の形態による表示装置の製造方法は、基板に複数の自発光素子を有する発光パネルを形成する工程と、光学部品を形成する工程と、光学部品を発光パネルの光取り出し側に設ける工程とを含み、光学部品を形成する工程は、上記光学部品の製造方法の(A)~(D)の工程を含むものである。
 本発明の一実施の形態による表示装置は、基板に複数の自発光素子を有する発光パネルと、発光パネルの光取り出し側に設けられた光学部品とを備え、光学部品は、上記光学部品により構成されたものである。
 本発明の光学部品では、基体上に、複数の光学機能素子が互いに孤立して形成されているので、基体と複数の光学機能素子との間に、光学的に不要な部分である残膜がなくなっており、この残膜への不要な導光や反射などが抑えられる。よって、この光学部品を用いて表示装置を構成すれば、残膜への不要な導光や反射による迷光が低減され、光取り出し効率の向上が可能となる。
 本発明の光学部品の製造方法、または本発明の表示装置の製造方法によれば、複数の貫通孔を有する型を形成し、この型と基体とを重ね合わせ、型の裏面側から未硬化の材料を塗布し、型の裏面にはみ出している未硬化の材料を除去するようにしたので、残膜を残すことなく、光学機能素子を、基体上に直接、互いに孤立して形成することが可能となる。
 本発明の光学部品によれば、基体上に、複数の光学機能素子を互いに孤立して形成するようにしたので、基体と複数の光学機能素子との間に、光学的に不要な部分である残膜をなくすことができ、この残膜への不要な導光や反射などを抑えることができる。よって、この光学部品を用いて表示装置を構成すれば、残膜への不要な導光や反射による迷光を低減し、光取り出し効率の向上を可能とすることができる。
従来の光学部品の製造方法を工程順に表す断面図である。 図1に続く工程を表す断面図である。 従来の光学部品の残膜の厚みと光取り出し効率との関係を表す図である。 本発明の一実施の形態に係る表示装置の構成を表す図である。 図4に示した画素駆動回路の一例を表す等価回路図である。 図4に示した表示装置の表示領域における構成を表す断面図である。 図6に示した光学部品の光学機能素子側から見た構成を表す平面図である。 図6に示した表示装置の製造方法を工程順に表した断面図である。 図8に続く工程を表す断面図である。 図9に続く工程を表す断面図である。 図10に続く工程を表す断面図である。 図11に続く工程を表す断面図である。 図12に続く工程を表す断面図である。 図13に続く工程を表す断面図である。 図14に続く工程を表す断面図である。 図15に続く工程を表す断面図である。 図16に続く工程を表す断面図である。 図17に続く工程を表す断面図である。 図18に続く工程を表す断面図である。 図19に続く工程を表す断面図である。 図16(C)および図17(A)に示した工程の変形例を表す断面図である。 図16(B)ないし図19に示した工程を行う真空チャンバーの構成を表す断面図である。 本発明の変形例1に係る表示装置の構成を表す図である。 図23に示した表示装置の製造方法の一工程を表した断面図である。 本発明の変形例2に係る表示装置の構成を表す図である。 上記実施の形態の表示装置を含むモジュールの概略構成を表す平面図である。 上記実施の形態の表示装置の適用例1の外観を表す斜視図である。 (A)は適用例2の表側から見た外観を表す斜視図であり、(B)は裏側から見た外観を表す斜視図である。 適用例3の外観を表す斜視図である。 適用例4の外観を表す斜視図である。 (A)は適用例5の開いた状態の正面図、(B)はその側面図、(C)は閉じた状態の正面図、(D)は左側面図、(E)は右側面図、(F)は上面図、(G)は下面図である。
 以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
 以下の実施の形態は、従来の製造方法では不可避的に発生してしまう残膜の光取り出し効率に対する影響に着目し、これを抑制しようものである。よって、具体的な実施の形態の説明に入る前に、本発明の基礎をなす前提事項として、残膜の厚みによる光取り出し効率の違いについて、シミュレーション結果に基づいて説明する。
 図1および図2は、従来のナノインプリント法による光学部品1020の製造方法を工程順に表したものである。まず、図1(A)に示したように、ガラス基板1061にレジストよりなる複数の凸部1062を有する母型1060を形成する。次いで、図1(B)に示したように、この母型1060を用いた電鋳により、複数の凹部1071を有する金型1070を形成する。続いて、図1(C)に示したように、金型1070に紫外線硬化樹脂1080を塗布し、図1(D)に示したように、紫外線硬化樹脂1080の上に、ガラスなどの透明基板よりなる基体1021を載せて、基体1021で圧力Pを加える。そののち、図2(A)に示したように、基体1021側から紫外線UVを照射して紫外線硬化樹脂1080を硬化させ、基体1021上に光学機能素子1022を有する光学部品1020を形成する。続いて、図2(B)に示したように、光学部品1020を金型1070から剥離する。このようにして得られた光学部品1020には、図2(C)に示したように、光学機能素子1022の根元に残膜1023が残される。
 図1(C)および図1(D)に示した工程で説明したように、紫外線硬化樹脂1080は、金型1070の凹部1071が形成された表面1070A側に供給され、金型1070と基体1021との間で加圧される。そのため、どのような高圧で成型を行っても、金型1070の表面1070Aと基体1021との間に残膜1023が残ってしまうことは避けられない。
 この残膜1023は、光学的には不要な部分であり、残膜1023への導光や反射などの影響により所望の最終特性が得られなくなってしまうという問題が生じていた。図3は、得られた光学部品1020を有機発光素子の光取り出し側に配置し、残膜1023の厚みと光取り出し効率との関係を調べたシミュレーション結果を表している。光学部品1020を設けない場合の光取り出し効率は約40%、理想効率は60%である。残膜1023の厚みが厚くなるほど、光取り出し効率は理想効率から低下している。例えば厚み15μmの残膜1023がある場合、光取り出し効率は理想効率から約17%低下する。
 以下、このシミュレーション結果およびその分析に基づいて、具体的な実施の形態について説明する。
 図4は、本発明の一実施の形態に係る表示装置の構成を表すものである。この表示装置は、極薄型のカラー有機発光表示装置などとして用いられるものであり、例えば、ガラス,シリコン(Si)ウェハあるいは樹脂などよりなる駆動用基板11の上に、後述する複数の有機発光素子10R,10G,10Bがマトリクス状に配置されてなる表示領域110が形成されると共に、この表示領域110の周辺に、映像表示用のドライバである信号線駆動回路120および走査線駆動回路130が形成されたものである。
 表示領域110内には画素駆動回路140が形成されている。図5は、画素駆動回路140の一例を表したものである。この画素駆動回路140は、後述する第1電極13の下層に形成され、駆動トランジスタTr1および書き込みトランジスタTr2と、その間のキャパシタ(保持容量)Csと、第1の電源ライン(Vcc)および第2の電源ライン(GND)の間において駆動トランジスタTr1に直列に接続された有機発光素子10R(または10G,10B)とを有するアクティブ型の駆動回路である。駆動トランジスタTr1および書き込みトランジスタTr2は、一般的な薄膜トランジスタ(TFT(Thin FilmTransistor))により構成され、その構成は例えば逆スタガー構造(いわゆるボトムゲート型)でもよいしスタガー構造(トップゲート型)でもよく特に限定されない。
 画素駆動回路140において、列方向には信号線120Aが複数配置され、行方向には走査線130Aが複数配置されている。各信号線120Aと各走査線130Aとの交差点が、有機発光素子10R,10G,10Bのいずれか一つ(サブピクセル)に対応している。各信号線120Aは、信号線駆動回路120に接続され、この信号線駆動回路120から信号線120Aを介して書き込みトランジスタTr2のソース電極に画像信号が供給されるようになっている。各走査線130Aは走査線駆動回路130に接続され、この走査線駆動回路130から走査線130Aを介して書き込みトランジスタTr2のゲート電極に走査信号が順次供給されるようになっている。
 図6は、図4に示した表示装置の表示領域110における断面構成を表したものである。この表示装置は、発光パネル10の光取り出し側に、反射板(リフレクター)としての光学部品20を有している。発光パネル10と光学部品20とは、熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂などの接着層30により貼り合わせられている。
 発光パネル10は、駆動用基板11に、赤色の光を発生する有機発光素子10Rと、緑色の光を発生する有機発光素子10Gと、青色の光を発生する有機発光素子10Bとが、順に全体としてマトリクス状に形成されたものである。なお、有機発光素子10R,10G,10Bは短冊形の平面形状を有し、隣り合う有機発光素子10R,10G,10Bの組み合わせが一つの画素(ピクセル)を構成している。
 有機発光素子10R,10G,10Bは、それぞれ、駆動用基板11の側から、上述した画素駆動回路140および平坦化層12を介して、陽極としての第1電極13、絶縁膜14、後述する発光層を含む有機層15、および陰極としての第2電極16がこの順に積層された構成を有し、必要に応じて保護膜17により被覆されている。
 平坦化層12は、画素駆動回路140が形成された駆動用基板11の表面を平坦化し、有機発光素子10R,10G,10Bの各層の膜厚を均一に形成するための下地層である。平坦化層12には、有機発光素子10R,10G,10Bの第1電極13と信号線120Aとを接続する接続孔13Aが設けられている。平坦化層12は、微細な接続孔12Aが形成されるため、パターン精度が良い材料により構成されていることが好ましい。平坦化層12は、ポリイミド,ポリベンゾオキサゾール,アクリルまたはノボラック等の感光性樹脂により構成されている。
 第1電極13は、有機発光素子10R,10G,10Bの各々に対応して形成され、絶縁膜14により互いに電気的に分離されている。また、第1電極13は、発光層で発生した光を反射させる反射電極としての機能を有しており、できるだけ高い反射率を有するようにすることが発光効率を高める上で望ましい。第1電極13は、例えば、厚みが100nm以上1000nm以下であり、アルミニウム(Al)あるいはアルミニウム(Al)を含む合金、または、銀(Ag)あるいは銀(Ag)を含む合金により構成されている。また、第1電極13は、クロム(Cr),チタン(Ti),鉄(Fe),コバルト(Co),ニッケル(Ni),モリブデン(Mo),銅(Cu),タンタル(Ta),タングステン(W),白金(Pt)あるいは金(Au)などの他の金属元素の単体または合金により構成されていてもよい。
 絶縁膜14は、第1電極13と第2電極16との絶縁性を確保すると共に発光領域を正確に所望の形状にするためのものであり、例えば、感光性のアクリル,ポリイミド,ポリベンズオキサゾールなどの有機材料、または酸化シリコン(SiO)などの無機絶縁材料により構成されている。絶縁膜14は、第1電極13の発光領域に対応して開口部を有している。なお、有機層15および第2電極16は、発光領域だけでなく絶縁膜14の上にも連続して設けられていてもよいが、発光が生じるのは絶縁膜14の開口部だけである。
 有機層15は、例えば、第1電極13の側から順に、正孔注入層,正孔輸送層,発光層および電子輸送層を積層した構成を有するが、これらのうち発光層以外の層は必要に応じて設ければよい。また、有機層15は、有機発光素子10R,10G,10Bの発光色によってそれぞれ構成が異なっていてもよい。正孔注入層は、正孔注入効率を高めるためのものであると共に、リークを防止するためのバッファ層である。正孔輸送層は、発光層への正孔輸送効率を高めるためのものである。発光層は、電界をかけることにより電子と正孔との再結合が起こり、光を発生するものである。電子輸送層は、発光層への電子輸送効率を高めるためのものである。なお、電子輸送層と第2電極16との間には、LiF,LiOなどよりなる電子注入層(図示せず)を設けてもよい。
 有機発光素子10Rの正孔注入層の構成材料としては、例えば、4,4’,4”-トリス(3-メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(m-MTDATA)あるいは4,4’,4”-トリス(2-ナフチルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(2-TNATA)が挙げられる。有機発光素子10Rの正孔輸送層の構成材料としては、例えば、ビス[(N-ナフチル)-N-フェニル]ベンジジン(α-NPD)が挙げられる。有機発光素子10Rの発光層の構成材料としては、例えば、8-キノリノールアルミニウム錯体(Alq)に2,6-ビス[4-[N-(4-メトキシフェニル)-N-フェニル]アミノスチリル]ナフタレン-1,5-ジカルボニトリル(BSN-BCN)を40体積%混合したものが挙げられる。有機発光素子10Rの電子輸送層の構成材料としては、例えば、Alqが挙げられる。
 有機発光素子10Gの正孔注入層の構成材料としては、例えば、m-MTDATAあるいは2-TNATAが挙げられる。有機発光素子10Gの正孔輸送層の構成材料としては、例えば、α-NPDが挙げられる。有機発光素子10Gの発光層の構成材料としては、例えば、Alqにクマリン6(Coumarin6)を3体積%混合したものが挙げられる。有機発光素子10Gの電子輸送層の構成材料としては、例えば、Alqが挙げられる。
 有機発光素子10Bの正孔注入層の構成材料としては、例えば、m-MTDATAあるいは2-TNATAが挙げられる。有機発光素子10Bの正孔輸送層の構成材料としては、例えば、α-NPDが挙げられる。有機発光素子10Bの発光層の構成材料としては、例えば、スピロ6Φ(spiro6Φ)が挙げられる。有機発光素子10Bの電子輸送層の構成材料としては、例えば、Alqが挙げられる。
 第2電極16は、例えば、厚みが5nm以上50nm以下であり、アルミニウム(Al),マグネシウム(Mg),カルシウム(Ca),ナトリウム(Na)などの金属元素の単体または合金により構成されている。中でも、マグネシウムと銀との合金(MgAg合金)、またはアルミニウム(Al)とリチウム(Li)との合金(AlLi合金)が好ましい。また、第2電極16は、ITO(インジウム・スズ複合酸化物)またはIZO(インジウム・亜鉛複合酸化物)により構成されていてもよい。
 保護膜17は、例えば、厚みが500nm以上10000nm以下であり、酸化シリコン(SiO),窒化シリコン(SiN)などにより構成されている。
 光学部品20は、発光パネル10の光取り出し側すなわち第2電極16側に設けられ、有機発光素子10R,10G,10Bからの光取り出し効率を高める反射板(リフレクター)としての機能を有するものである。光学部品20は、基体21上に、複数の光学機能素子22が互いに孤立して形成された構成を有している。すなわち、複数の光学機能素子22の下面は、従来のような残膜を介在させることなく、基体21に直接接している。これにより、この光学部品20では、基体21と光学機能素子22との間の残膜をなくすことができるようになっている。
 基体21は、例えば、ガラス、耐熱性樹脂よりなる樹脂基板あるいは樹脂フィルム、または溶融石英により構成されている。
 光学機能素子22は、例えば、円錐台形状を有しており、上面は平坦面であると共に下面よりも面積が小さくなっている。光学機能素子22の側面は、例えば、直線テーパ側面であってもよく、または、非球面側面であってもよい。光学機能素子22は、例えば、紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂などの樹脂により構成されているが、低融点ガラスにより構成されていてもよい。光学機能素子22の側面には、光取り出し効率向上の観点から、必要に応じて、アルミニウム(Al),銀(Ag),アルミニウム(Al)を含む合金または銀(Ag)を含む合金などよりなる反射鏡膜(図示せず)が形成されていることが好ましい。また、光学機能素子22の間の空間には、樹脂などよりなる埋め込み層(図示せず)が形成されていてもよい。
 図7は、光学部品20を光学機能素子22の側から見た平面構成を表したものである。基体21は、例えば、カラーフィルタ23およびブラックマトリクスとしての遮光膜24が設けられており、有機発光素子10R,10G,10Bで発生した光を取り出すと共に、有機発光素子10R,10G,10B並びにその間の配線において反射された外光を吸収し、コントラストを改善するようになっている。
 カラーフィルタ23は、光学機能素子22の下に形成されると共に赤色フィルタ23R,緑色フィルタ23Gおよび青色フィルタ23Bを有しており、有機発光素子10R,10G,10Bに対応して順に配置されている。赤色フィルタ23R,緑色フィルタ23Gおよび青色フィルタ23Bは、それぞれ例えば矩形形状で隙間なく形成されている。これら赤色フィルタ23R,緑色フィルタ23Gおよび青色フィルタ23Bは、顔料を混入した樹脂によりそれぞれ構成されており、顔料を選択することにより、目的とする赤,緑あるいは青の波長域における光透過率が高く、他の波長域における光透過率が低くなるように調整されている。
 遮光膜24は、赤色フィルタ23R,緑色フィルタ23Gおよび青色フィルタ23Bの境界に沿って設けられている。遮光膜24は、例えば黒色の着色剤を混入した光学濃度が1以上の黒色の樹脂膜、または薄膜の干渉を利用した薄膜フィルタにより構成されている。このうち黒色の樹脂膜により構成するようにすれば、安価で容易に形成することができるので好ましい。薄膜フィルタは、例えば、金属,金属窒化物あるいは金属酸化物よりなる薄膜を1層以上積層し、薄膜の干渉を利用して光を減衰させるものである。薄膜フィルタとしては、具体的には、クロムと酸化クロム(III)(Cr)とを交互に積層したものが挙げられる。なお、遮光膜24は必ずしも設けなくてもよい。
 この表示装置は、例えば次のようにして製造することができる。
 図8ないし図22は、この表示装置の製造方法を工程順に表したものである。まず、図8(A)に示したように、上述した材料よりなる駆動用基板11の上に、画素駆動回路140を形成する。
 次に、図8(B)に示したように、駆動用基板11の全面に、例えばスピンコート法により、例えば感光性ポリイミドよりなる平坦化層12を塗布形成し、露光、現像処理により所定の形状にパターニングすると共に接続孔12Aを形成したのち、焼成する。
 続いて、図9(A)に示したように、平坦化層12の上に、例えばスパッタ法により、例えば上述した厚みおよび材料よりなる第1電極13を形成したのち、例えばリソグラフィー技術およびエッチングにより、第1電極13を所定の形状にパターニングする。これにより、平坦化層12の上に、複数の第1電極13が形成される。
 そののち、図9(B)に示したように、駆動用基板11の全面にわたり感光性樹脂を塗布し、露光および現像処理により開口部を設けたのち、焼成して、絶縁膜14を形成する。
 続いて、図10(A)に示したように、例えば真空蒸着法により、上述した厚みおよび材料よりなる有機発光素子10Rの正孔注入層,正孔輸送層,発光層および電子輸送層を順次成膜し、有機発光素子10Rの有機層15を形成する。そののち、同じく図10(A)に示したように、有機発光素子10Rの有機層15と同様にして、上述した厚みおよび材料よりなる有機発光素子10Gの正孔注入層,正孔輸送層,発光層および電子輸送層を順次成膜し、有機発光素子10Gの有機層15を形成する。続いて、同じく図10(A)に示したように、有機発光素子10Rの有機層15と同様にして、上述した厚みおよび材料よりなる有機発光素子10Bの正孔注入層,正孔輸送層,発光層および電子輸送層を順次成膜し、有機発光素子10Bの有機層15を形成する。
 有機発光素子10R,10G,10Bの有機層15を形成したのち、図10(B)に示したように、駆動用基板11の全面にわたり、例えば蒸着法により、上述した厚みおよび材料よりなる第2電極16を形成する。以上により、図4および図6に示した有機発光素子10R,10G,10Bが形成される。
 次に、図11に示したように、第2電極16の上に、上述した厚みおよび材料よりなる保護膜17を形成する。これにより、図6に示した発光パネル10が形成される。
 また、光学部品20を形成する。まず、図12に示したように、ガラス基板61に、例えばスリットコータ等を用いてレジストを塗布し、例えばフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングすることにより、複数の凸部62を有する母型60を形成する。
 次いで、図13に示したように、母型60を用いた電鋳により、ニッケル(Ni)または銅(Cu)よりなる金型70を形成する。金型70の表面70Aには、凸部62と同一形状の複数の凹部71が形成される。
 続いて、図14(A)および図14(B)に示したように、金型70の裏面70Bと複数の凹部71の底面との間の部分70Cを除去することにより、複数の凹部71を複数の貫通孔72とする。その際、金型70の全面にわたり所望の成型高さを正確に保つため、精密研磨方法として、CMP(Chemical MechanicalPolishing)法または平面研磨機などを用いることが望ましい。
 そののち、図15(A)に示したように、上述した材料よりなる基体21に、上述した材料よりなる遮光膜24を成膜し、所定の形状にパターニングする。次いで、図15(B)に示したように、基体21の上に、赤色フィルタ23Rの材料をスピンコートなどにより塗布し、フォトリソグラフィ技術によりパターニングして焼成することにより赤色フィルタ23Rを形成する。パターニングの際には、赤色フィルタ23Rの周縁部が遮光膜24にかかるようにしてもよい。続いて、図15(C)に示したように、赤色フィルタ23Rと同様にして、青色フィルタ23Bおよび緑色フィルタ23Gを順次形成する。これにより、基体21の表面に、カラーフィルタ23および遮光膜24が形成される。
 基体21にカラーフィルタ23および遮光膜24を形成したのち、図16(A)に示したように、樹脂との密着性を良くするために、濡れ性向上のための精密洗浄を行う。更に、シランカップリング剤(HMDS;ヘキサメチルジシラザンなど)を用いて、次工程で使用する紫外線硬化樹脂との密着性を高めておくことが望ましい。なお、図16(A)以降では、カラーフィルタ23および遮光膜24は省略している。
 続いて、金型70を転写装置内のスタンパホルダー上にセットし、予め、装置内の所定基準位置にアライメントしておく。そののち、図16(B)に示したように、金型70と基体21とを、金型70の表面70Aを基体21に接触させて重ね合わせる。なお、用途により基体21と金型70との精密位置決めが必要な場合には、基体21上のアライメントマーク(図示せず)をCCD(Charge Coupled Device)カメラ等で読み取り、金型70とのアライメントを行う。また、転写装置内で金型70と基体21とは全面で間隙なく密着するようになっていることが望ましい。
 そののち、図16(C)に示したように、金型70の裏面70B側から未硬化の材料として例えば紫外線硬化樹脂80を塗布する。塗布は、例えば、金型70の貫通孔72に入り、金型70と基体21との間の間隙に流れ込まない程度の粘度(CP値が例えば数10~数100程度)に管理された紫外線硬化樹脂80を用い、コーターダイ等を用いて基体21の全面に行う。
 続いて、図17(A)に示したように、例えばスキージ73を用いて、金型70の裏面70Bをなぞるような動き(矢印A1方向)により、金型70の裏面70Bにはみ出している余分な紫外線硬化樹脂80を除去する。これと同時に、スキージ73により、貫通孔72内の紫外線硬化樹脂80を矢印A2方向に加圧すると共に、紫外線硬化樹脂80の上面を平坦化することも可能である。なお、スキージ73の使用は、紫外線硬化樹脂80の塗布後、直ちに行うことが望ましい。
 そののち、図17(B)に示したように、金型70の裏面70Bに密着するようにシャッター74をスライドさせ、金型70の裏面70B全面を覆うと共に、基体21に適度な圧力をかける。なお、紫外線硬化樹脂80の上面の平坦化は、スキージ73により行ってもよいし、プロセス簡易化のためシャッター74により行うようにしてもよい。
 この状態で、図18に示したように、紫外光UVを照射し、貫通孔72内部の紫外線硬化樹脂80を硬化させる。その際、基体21にはカラーフィルタ23および遮光膜24が形成されているので、シャッター74を、紫外光UVに対して透明な材料により構成し、シャッター74側から紫外光UVを照射することが好ましい。
 そののち、図19に示したように、除荷して、シャッター74を開き、金型70を離型させる。これにより、図20に示したように、貫通孔72と同一形状を有する複数の光学機能素子22を、基体21上に直接、互いに孤立して形成することができ、残膜の発生を抑えることができる。
 なお、上述した光学部品20の製造方法では、金型70の裏面70B側から紫外線硬化樹脂80を塗布したのち、例えばスキージ73を用いて、金型70の裏面70Bにはみ出している余分な紫外線硬化樹脂80を除去するようにした場合について説明したが、図21に示したように、ローラ75を用いて紫外線硬化樹脂80を塗布すると同時に加圧を行い、続いて直ちに、図17(B)に示したように、シャッター74で金型70の裏面70Bを覆うようにしてもよい。これにより、工程が簡単になると共にサイクルタイムの短縮を図ることが可能となる。
 また、紫外線硬化型樹脂80の混入エアは、予め脱泡工程で除去するが、塗工プロセスなどで発生するエアの影響を回避するため、図22に示したように、全工程を真空チャンバー76内で行うことにより、矢印A3で示したようにエア抜きすることが望ましい。
 このようにして光学部品20および発光パネル10を形成したのち、発光パネル10の保護膜17には接着層30を形成し、光学部品20を、光学機能素子22の先端面を有機発光素子10R,10G,10Bの各々に対向させて、発光パネル10の光取り出し側(第2電極16側)に配設して、接着層30により貼り合わせる。以上により、図4ないし図6に示した表示装置が完成する。
 この表示装置では、各画素に対して走査線駆動回路130から書き込みトランジスタTr2のゲート電極を介して走査信号が供給されると共に、信号線駆動回路120から画像信号が書き込みトランジスタTr2を介して保持容量Csに保持される。すなわち、この保持容量Csに保持された信号に応じて駆動トランジスタTr1がオンオフ制御され、これにより、各有機発光素子10R,10G,10Bに駆動電流Idが注入されることにより、正孔と電子とが再結合して発光が起こる。この光は、第2電極16および光学部品20を透過して取り出される。
 具体的には、有機発光素子10R,10G,10Bで発生した光は、光学機能素子22の先端面から入射し、光学機能素子22の側面に形成された反射鏡膜(図示せず)により反射されて外部に取り出される。よって、光取り出し効率が高まり、輝度が向上する。ここでは、基体21上に、複数の光学機能素子22が互いに孤立して形成されているので、基体21と複数の光学機能素子22との間に、光学的に不要な部分である残膜がなくなっており、この残膜への不要な導光や反射などが抑えられる。よって、この光学部品20を備えた表示装置では、残膜への不要な導光や反射による迷光が低減され、光取り出し効率の向上が可能となる。
 このように本実施の形態の表示装置では、光学部品20の複数の光学機能素子22を、基体21上に互いに孤立して形成するようにしたので、基体21と複数の光学機能素子22との間に、光学的に不要な部分である残膜をなくすことができる。よって、残膜への不要な導光や反射による迷光を低減し、光取り出し効率の向上を可能とすることができる。
 また、本実施の形態の表示装置の製造方法では、複数の貫通孔72を有する金型70を形成し、この金型70と基体21とを重ね合わせ、金型70の裏面70B側から紫外線硬化樹脂80を塗布し、金型70の裏面にはみ出している紫外線硬化樹脂80を除去するようにしたので、残膜を残すことなく、光学機能素子22を、基体上に直接、互いに孤立して形成することが可能となる。よって、この光学部品20を発光パネル10の光取り出し側に設けることにより、本実施の形態の表示装置を簡素な工程で製造することができる。
 更に、基体21として、カラーフィルタ23および遮光膜24が設けられたものを用いるようにしたので、光学部品20にカラーフィルタ23および遮光膜24を一体化したCF一体型反射板としての機能を持たせることができる。よって、部品点数を削減し、貼り合わせのためのアライメント回数も減らすことができ、製造コスト,タクトタイム,歩留まり等の観点で有利である。
 なお、上記実施の形態では、電鋳による金型70を用いて光学機能素子22を形成する場合について説明したが、光学機能素子22を形成するための型としては、電鋳による金型70に限らず、石英をRIE(Reactive Ion Etching)等で加工した石英型、または、フッ素系樹脂等で転写成型された樹脂型など、他の型を使用することも可能である。
(変形例1)
 図23は、本発明の変形例1に係る表示装置の断面構成を表したものである。この表示装置は、光学部品20とは別に、ガラス等よりなる封止用基板41上にカラーフィルタ23および遮光膜24を有する封止パネル40を用いたことを除いては、上記実施の形態と同様の構成を有している。光学部品20と封止パネル40とは、熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂などの接着層50により貼り合わせられている。なお、封止パネル40には、カラーフィルタ23のみを設けて、遮光膜24を省略するようにしてもよい。
 この表示装置は、例えば、次のようにして製造することができる。
 まず、上記実施の形態と同様にして、図8ないし図11に示した工程により、発光パネル10を形成する。次いで、上記実施の形態と同様にして、図12ないし図22に示した工程により、光学部品20を形成する。その際、基体21として、カラーフィルタ23および遮光膜24を設けないものを用いる。紫外光UVは、上記実施の形態と同様にして図18に示した工程によりシャッター74側から照射してもよいし、図24に示したように、基体21の裏側から照射してもよい。
 続いて、光学部品20を発光パネル10の光取り出し側(第2電極16側)に配設して、接着層30により貼り合わせる。そののち、封止用基板41を用意し、上記実施の形態と同様にして、図15に示した工程により、カラーフィルタ23および遮光膜24を形成し、封止パネル40を形成する。最後に、光学部品20の上に接着層50を形成し、この接着層50を間にして、光学部品20と封止パネル40とを貼り合わせる。以上により、図23に示した表示装置が完成する。
 本変形例の作用および効果は、上記実施の形態と同様である。
(変形例2)
 図25は、本発明の変形例2に係る表示装置の断面構成を表したものである。この表示装置は、カラーフィルタ23および遮光膜24を設けないCFレス構造としたことを除いては、上記実施の形態と同様の構成、作用および効果を有し、同様にして製造することができる。
(モジュールおよび適用例)
 以下、上記実施の形態で説明した表示装置の適用例について説明する。上記実施の形態の表示装置は、テレビジョン装置,デジタルカメラ,ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなど、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。
(モジュール)
 上記実施の形態の表示装置は、例えば、図26に示したようなモジュールとして、後述する適用例1~5などの種々の電子機器に組み込まれる。このモジュールは、例えば、基板11の一辺に、光学部品20および接着層30から露出した領域210を設け、この露出した領域210に、信号線駆動回路120および走査線駆動回路130の配線を延長して外部接続端子(図示せず)を形成したものである。外部接続端子には、信号の入出力のためのフレキシブルプリント配線基板(FPC;Flexible Printed Circuit)220が設けられていてもよい。
(適用例1)
 図27は、上記実施の形態の表示装置が適用されるテレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル310およびフィルターガラス320を含む映像表示画面部300を有しており、この映像表示画面部300は、上記各実施の形態に係る表示装置により構成されている。
(適用例2)
 図28は、上記実施の形態の表示装置が適用されるデジタルカメラの外観を表したものである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部410、表示部420、メニュースイッチ430およびシャッターボタン440を有しており、その表示部420は、上記各実施の形態に係る表示装置により構成されている。
(適用例3)
 図29は、上記実施の形態の表示装置が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体510,文字等の入力操作のためのキーボード520および画像を表示する表示部530を有しており、その表示部530は、上記各実施の形態に係る表示装置により構成されている。
(適用例4)
 図30は、上記実施の形態の表示装置が適用されるビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部610,この本体部610の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ620,撮影時のスタート/ストップスイッチ630および表示部640を有しており、その表示部640は、上記各実施の形態に係る表示装置により構成されている。
(適用例5)
 図31は、上記実施の形態の表示装置が適用される携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体710と下側筐体720とを連結部(ヒンジ部)730で連結したものであり、ディスプレイ740,サブディスプレイ750,ピクチャーライト760およびカメラ770を有している。そのディスプレイ740またはサブディスプレイ750は、上記各実施の形態に係る表示装置により構成されている。
 以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、光学部品20を、表示装置の反射板(リフレクター)に適用した場合について説明したが、光学部品20は、反射板のほか、拡散板への適用も可能である。また、光学機能素子22として台形プリズムなどを形成することも可能である。
 また、上記実施の形態では、光学機能素子22が円錐台形状である場合について説明したが、光学機能素子22の形状は、光学部品20の用途に応じて、例えば、ドット形状(円筒状、半球状、あるいはマイクロレンズのような非球面状など)、またはパラボリックな釣鐘形状など、他の三次元形状とすることも可能であり、特に限定されない。また、光学機能素子22の形状は、三次元形状に限らず、プリズム等の三角山形形状の直線パターンなど、二次元形状でもよい。
 更に、例えば、上記実施の形態において説明した各層の材料および厚み、または成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、または他の成膜方法および成膜条件としてもよい。
 加えて、上記実施の形態では、有機発光素子10R,10B,10Gの構成を具体的に挙げて説明したが、全ての層を備える必要はなく、また、他の層を更に備えていてもよい。
 更にまた、本発明は、有機発光素子のほか、LED(Light Emitting Diode)、FED(Field EmissionDisplay)、無機エレクトロルミネッセンス素子などの他の自発光素子を用いた自発光装置にも適用可能である。
 加えてまた、本発明の表示装置は、照明装置など、表示以外の他の目的の発光装置にも適用可能である。
 本出願は、日本国において2008年9月30日に出願された日本特許出願番号2008-252970号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願は参照することにより、本出願に援用される。

Claims (15)

  1.  複数の貫通孔を有する型を形成する工程と、
     前記型と基体とを、前記型の表面を前記基体に接触させて重ね合わせ、前記型の裏面側から未硬化の材料を塗布する工程と、
     前記型の裏面にはみ出している未硬化の材料を除去する工程と、
     前記複数の貫通孔の内部の未硬化の材料を硬化させることにより、複数の光学機能素子を、前記基体上に互いに孤立して形成する工程と
     を含む光学部品の製造方法。
  2.  前記基体として、カラーフィルタが設けられたものを用いる
     請求項1記載の光学部品の製造方法。
  3.  前記型を形成する工程は、
     表面に複数の凹部を有する型を形成する工程と、
     前記型の裏面と前記複数の凹部の底面との間の部分を除去することにより、前記複数の凹部を複数の貫通孔とする工程と
     を含む請求項1または2記載の光学部品の製造方法。
  4.  基体と、
     前記基体上に互いに孤立して形成された複数の光学機能素子と
     を備えた光学部品。
  5.  前記複数の光学機能素子の下面は、前記基体に直接接している
     請求項4記載の光学部品。
  6.  前記光学機能素子は、樹脂により構成されている
     請求項4または5記載の光学部品。
  7.  前記光学機能素子は、ガラスにより構成されている
     請求項4または5記載の光学部品。
  8.  前記基体は、ガラスにより構成されている
     請求項4または5記載の光学部品。
  9.  前記基体は、樹脂により構成されている
     請求項4または5記載の光学部品。
  10.  前記基体は、溶融石英により構成されている
     請求項4または5記載の光学部品。
  11.  基板に複数の自発光素子を有する発光パネルを形成する工程と、
     光学部品を形成する工程と、
     前記光学部品を前記発光パネルの光取り出し側に設ける工程と
     を含み、
     前記光学部品を形成する工程は、
     複数の貫通孔を有する型を形成する工程と、
     前記型と基体とを、前記型の表面を前記基体に接触させて重ね合わせ、前記型の裏面側から未硬化の材料を塗布する工程と、
     前記型の裏面にはみ出している未硬化の材料を除去する工程と、
     前記複数の貫通孔の内部の未硬化の材料を硬化させることにより、複数の光学機能素子を、前記基体上に互いに孤立して形成する工程と
     を含む表示装置の製造方法。
  12.  前記基体として、カラーフィルタが設けられたものを用いる
     請求項11記載の表示装置の製造方法。
  13.  前記型を形成する工程は、
     表面に複数の凹部を有する型を形成する工程と、
     前記型の裏面と前記複数の凹部の底面との間の部分を除去することにより、前記複数の凹部を複数の貫通孔とする工程と
     を含む請求項11または12記載の表示装置の製造方法。
  14.  基板に複数の自発光素子を有する発光パネルと、
     前記発光パネルの光取り出し側に設けられた光学部品とを備え、
     前記光学部品は、
     基体と、
     前記基体上に互いに孤立して形成された複数の光学機能素子と
     を備えた表示装置。
  15.  前記基体は、前記光学機能素子の下にカラーフィルタを有する
     請求項14記載の表示装置。
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