JP2015216034A - Manufacturing method for image display device, and image display device - Google Patents
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Abstract
【課題】薄型でありながら、画素で発光した光の取り出し効率を向上させることのできる画像表示装置を提供することを目的の一つとする。【解決手段】複数の画素が設けられた画素部に重ねて光学素子が設けられた画像表示装置の製造方法であって、光学素子の原型となるモールド構造が設けられた支持基板の表面に樹脂材料を塗布してモールド構造を埋め込むと共に上面が略平坦な第1基板を形成し、支持基板上に設けられた第1基板と第2基板とを対向させ、画素部が第1基板及び第2基板の間に配設されると共にモールド構造が設けられた領域と重なるように貼り合わせ、第1基板を支持基板から離型する画像表示装置の製造方法が提供される。【選択図】図2An object of the present invention is to provide a thin image display device capable of improving extraction efficiency of light emitted from pixels. Kind Code: A1 A method for manufacturing an image display device in which an optical element is provided so as to overlap a pixel portion provided with a plurality of pixels, wherein a resin is applied to the surface of a support substrate provided with a mold structure serving as a prototype of the optical element. A material is applied to bury the mold structure, and a first substrate having a substantially flat upper surface is formed. Provided is a method for manufacturing an image display device in which the first substrate is separated from the supporting substrate by laminating the first substrate so as to overlap with the region provided between the substrates and provided with the mold structure. [Selection drawing] Fig. 2
Description
本発明は、有機エレクトロルミネセンス素子などの発光素子で画素が構成された画像表示装置の製造方法及び画像表示装置に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an image display device in which pixels are configured by light emitting elements such as organic electroluminescence elements, and an image display device.
有機エレクトロルミネセンス(以下、「有機EL」ともいう)素子を各画素に設けた画像表示装置は、各画素に設けられたトランジスタにより有機EL素子の発光を動的に制御して画像を表示している。有機EL素子は、水分等の影響を受けて劣化することから、画素配列する画素部は水分の浸入を防ぐために封止構造が設けられている。封止構造は各種の方式が検討されているが、例えば、トランジスタや有機EL素子により画素部が形成された一方の基板と、これに対向する他方の基板を重ね合わせ、画素部を両基板の間に挟んで封止する構造が知られている。 An image display device in which an organic electroluminescence (hereinafter also referred to as “organic EL”) element is provided in each pixel displays an image by dynamically controlling light emission of the organic EL element by a transistor provided in each pixel. ing. Since the organic EL element deteriorates due to the influence of moisture or the like, the pixel portion in which the pixels are arranged is provided with a sealing structure to prevent moisture from entering. Various types of sealing structures have been studied. For example, one substrate on which a pixel portion is formed by a transistor or an organic EL element and the other substrate facing each other are overlapped, and the pixel portion is formed on both substrates. A structure is known that is sandwiched between and sealed.
有機EL素子を画素に設けた画像表示装置は、画素の発光をトランジスタが形成される基板側に射出させるものをボトムエミッション型、封止する基板側に射出させるものをトップエミッション型と呼んで便宜上区別されている。いずれの場合でも、光を射出する側の基板は透光性を有するものであることが必要となる。 An image display device provided with an organic EL element in a pixel is called a bottom emission type in which light emission of the pixel is emitted to the substrate side where the transistor is formed, and a top emission type in which light emission is emitted to the substrate side to be sealed. It is distinguished. In any case, it is necessary that the substrate on the light emission side has translucency.
このような画像表示装置では、各画素における有機EL素子の発光は、封止体の内側から、基板を透過して射出されることになる。有機EL素子の発光は全方位に放射されるため、画素からの光はさまざまな角度で基板に入射する。このとき、封止基板が透光性の基板であっても、その屈折率は空気の屈折率(n=1)よりも大きいのが通常であるため(例えば、ガラスの屈折率は約1.5である)、透光性基板と空気との界面に対して臨界角以上の角度で入射した光は全反射されてしまい、有効な射出光成分として外部に取り出すことができないことになる。 In such an image display device, light emission of the organic EL element in each pixel is emitted through the substrate from the inside of the sealing body. Since light emitted from the organic EL element is emitted in all directions, light from the pixels is incident on the substrate at various angles. At this time, even if the sealing substrate is a light-transmitting substrate, the refractive index is usually larger than the refractive index of air (n = 1) (for example, the refractive index of glass is about 1. 5), the light incident at an angle greater than the critical angle with respect to the interface between the translucent substrate and air is totally reflected and cannot be extracted outside as an effective emitted light component.
有機EL素子で発光した光の取り出し効率は、20%から30%程度であると言われており、この光の取り出し効率を向上させることは、有機EL素子を用いた画像表示装置において低消費電力化の観点からも極めて重要な課題である。 It is said that the light extraction efficiency of the light emitted from the organic EL element is about 20% to 30%, and improving the light extraction efficiency is a low power consumption in an image display device using the organic EL element. This is an extremely important issue from the viewpoint of computerization.
そこで、光の取り出し効率を高めるために、画素から光が射出される側の基板に、さらにマイクロレンズのような光学素子を付加した画像表示装置が知られている。例えば、基板の外側にマイクロレンズアレイが形成された光学シートを接着剤により貼り付けた画像表示装置が開示されている(特許文献1参照)。また、製造プロセスにおいて薄型基板を保持する支持基板となる仮基板を除去した後に、薄型基板上に画素からの射出光の光路を変える変換層を、さらに設ける画像表示装置が開示されている(特許文献2参照)。 Therefore, an image display apparatus is known in which an optical element such as a microlens is further added to a substrate on which light is emitted from a pixel in order to increase the light extraction efficiency. For example, an image display device is disclosed in which an optical sheet having a microlens array formed on the outside of a substrate is attached with an adhesive (see Patent Document 1). Also disclosed is an image display device in which a conversion layer that changes an optical path of light emitted from a pixel is further provided on a thin substrate after removing a temporary substrate serving as a support substrate that holds the thin substrate in the manufacturing process (patent) Reference 2).
しかしながら、特許文献1に記載されているように、透明基板の表面にマイクロレンズアレイが形成された光学フィルムを接着剤で貼り付ける方式では、外的に付加される光学フィルム及び接着剤の分だけ画像表示装置の厚さが増大してしまう。また、特許文献2に記載されているように、仮基板を除去した後に、さらに薄型基板上に出力光の光路を変える変換層を形成する方式では、製造工程が増えてしまいスループットの低下、歩留まりの低下及びコストアップになることが発生することが問題となる。 However, as described in Patent Document 1, in the method of attaching an optical film having a microlens array formed on the surface of a transparent substrate with an adhesive, only the amount of the optical film and the adhesive added externally The thickness of the image display device increases. Further, as described in Patent Document 2, in the method of forming a conversion layer that changes the optical path of output light on a thin substrate after removing the temporary substrate, the number of manufacturing processes increases, resulting in a decrease in throughput and yield. It is a problem that a decrease in cost and an increase in cost occur.
そこで本発明は、薄型でありながら、画素で発光した光の取り出し効率を向上させることのできる画像表示装置を提供することを目的の一つとする。また本発明は、合理的な製造工程で、光の取り出し効率を向上させることのできる画像表示装置を提供することを目的の一つとする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an image display device that can improve the extraction efficiency of light emitted from a pixel while being thin. Another object of the present invention is to provide an image display device capable of improving the light extraction efficiency by a rational manufacturing process.
本発明の一実施形態によれば、複数の画素が設けられた画素部に重ねて光学素子が設けられた画像表示装置の製造方法であって、光学素子の原型となるモールド構造が設けられた支持基板の表面に樹脂材料を塗布してモールド構造を埋め込むと共に上面が略平坦な第1基板を形成し、支持基板上に設けられた第1基板と第2基板とを対向させ、画素部が第1基板及び第2基板の間に配設されると共にモールド構造が設けられた領域と重なるように貼り合わせ、第1基板を支持基板から離型する画像表示装置の製造方法が提供される。 According to one embodiment of the present invention, there is provided a method for manufacturing an image display device in which an optical element is provided on a pixel portion provided with a plurality of pixels, and a mold structure that is a prototype of the optical element is provided. A resin material is applied to the surface of the support substrate to embed the mold structure, and a first substrate having a substantially flat upper surface is formed. The first substrate provided on the support substrate is opposed to the second substrate, and the pixel portion is Provided is a method for manufacturing an image display device, which is disposed between a first substrate and a second substrate and is bonded so as to overlap an area where a mold structure is provided, and the first substrate is released from a support substrate.
第1基板には、複数の画素の配置に合わせて、遮光層及び/又はカラーフィルタ層を形成してもよい。支持基板の一面にモールド構造を形成すると共に、遮光層及び/又はカラーフィルタ層を形成するときのアライメントマークを形成してもよい。 A light shielding layer and / or a color filter layer may be formed on the first substrate in accordance with the arrangement of a plurality of pixels. While forming a mold structure on one surface of the support substrate, an alignment mark for forming the light shielding layer and / or the color filter layer may be formed.
第1基板を離型した後の支持基板は、本発明の一実施形態に係る画像表示装置の製造工程において再利用してもよい。 The support substrate after releasing the first substrate may be reused in the manufacturing process of the image display device according to the embodiment of the present invention.
支持基板の表面に設けられるモールド構造が規則的な凹状構造又は凸状構造であってもよい。支持基板の表面に設けられるモールド構造がマイクロレンズアレイ、レンチキュラレンズ、モスアイ構造のいずれか一つの原型を有していてもよい。 The mold structure provided on the surface of the support substrate may be a regular concave structure or a convex structure. The mold structure provided on the surface of the support substrate may have a prototype of any one of a microlens array, a lenticular lens, and a moth-eye structure.
画素部には、有機エレクトロルミネセンス素子を形成するようにしてもよい。 You may make it form an organic electroluminescent element in a pixel part.
本発明の一実施形態によれば、一対の基板間に、複数の画素が配列された画素アレイが配設され、一対の基板のうち、画素アレイからの出力光が射出される基板側に、非平面状の表面構造を有する光学素子が一体に形成されている画像表示装置が提供される。 According to an embodiment of the present invention, a pixel array in which a plurality of pixels are arranged is disposed between a pair of substrates, and the substrate side on which output light from the pixel array is emitted among the pair of substrates, There is provided an image display device in which optical elements having a non-planar surface structure are integrally formed.
光学素子の表面構造は、規則的な凹状構造又は凸状構造であってもよい。光学素子はマイクロレンズアレイ、レンチキュラレンズ及びモスアイ構造を有する素子のいずれかであってもよい。 The surface structure of the optical element may be a regular concave structure or a convex structure. The optical element may be any one of a microlens array, a lenticular lens, and an element having a moth-eye structure.
複数の画素のそれぞれに、有機エレクトロルミネセンス素子が設けられていてもよい。 An organic electroluminescence element may be provided in each of the plurality of pixels.
以下、本発明の実施の形態を、図面等を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に例示する実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in many different modes and should not be construed as being limited to the description of the embodiments exemplified below. In addition, the drawings may be schematically represented with respect to the width, thickness, shape, and the like of each part in comparison with actual aspects for the sake of clarity of explanation, but are merely examples, and the interpretation of the present invention is not limited. It is not limited. In addition, in the present specification and each drawing, elements similar to those described above with reference to the previous drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description may be omitted as appropriate.
本明細書において、ある部材又は領域が、他の部材又は領域の「上に(又は下に)」あるとする場合、特段の限定がない限り、これは他の部材又は領域の直上(又は直下)にある場合のみでなく、他の部材又は領域の上方(又は下方)にある場合を含み、すなわち、他の部材又は領域の上方(又は下方)において間に別の構成要素が含まれている場合も含む。 In this specification, when a member or region is “on (or below)” another member or region, this is directly above (or directly below) the other member or region unless otherwise specified. ) As well as the case above (or below) other members or regions, i.e., another component is included above (or below) other members or regions. Including cases.
[第1の実施形態]
<画像表示装置の構成>
本発明の一実施形態に係る画像表示装置の構成を図1(A)及び(B)に示す。図1(A)は画像表示装置100の平面図を示し、図中に示すA−B線に対応する断面構造を図1(B)に示す。
[First Embodiment]
<Configuration of image display device>
1A and 1B show a configuration of an image display device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a plan view of the
画像表示装置100は、複数の画素が二次元的に配列された画素部106を有している。画素部106は第2基板104に設けられている。第2基板104には、走査線駆動回路110、映像信号線駆動回路112、入力端子部114などが設けられていてもよい。第1基板102は第2基板104に対向し、画素部106を封止するように設けられている。
The
第1基板102と第2基板104とはシール材116により固定されている。第1基板102と第2基板104とは数マイクロメートルから数十マイクロメートルの間隙をもって固定されており、当該間隙部には充填材118が設けられている。充填材118としては樹脂材料が好適に用いられる。第1基板102と第2基板104の間に画素部106を挟み込み、充填材118を封入する構成は固体封止とも呼ばれている。
The
画素部106における各画素には発光素子が設けられている。発光素子としては、例えば発光層に有機EL材料が用いられる有機EL素子が適用される。画素部106における各画素は、画素回路により発光が個別に制御される。各画素の発光を制御する信号は、走査線駆動回路110及び映像信号線駆動回路112から与えられる。
Each pixel in the
図1で示す画像表示装置100は、画素部106の発光が第1基板102側に射出されるトップエミッション型の構成を有している。
The
図1において、第1基板102には画素部106と重なるように光学素子108が設けられている。光学素子108は、画素部106から射出される光に対し光学的作用をする素子ないし構造を有している。すなわち、画素部106から第1基板102に入射して大気側(外側)に射出される光が、第1基板102と大気との界面で反射して、損失光となることを抑制する機能を有している。別言すれば、光学素子108は、画素から射出された光を屈折させて光路を変換する機能を有している。例えば、光学素子108は、第1基板102の一面に凹凸構造を形成している。当該凹凸構造は、凸状部及び/又は凹状部が規則的に配列した周期パターンを有していてもよい。
In FIG. 1, an
光学素子108は、第1基板102の一表面において、数十マイクロメートルから数百マクロメートルの間隔で密に配列された凸状部及び/又は凹状部により形成される凹凸構造を有している。個々の凸状部又は凹状部はレンズとして機能し、入射光を屈折させる特性を有している。
The
対向する画素部106との関係において、光学素子108における個々の凸状部及び/又は凹状部は、一つの画素に少なくとも一つ設けられていればよく、好ましくは一つの画素に対して複数個が設けられていればよい。
In relation to the opposing
光学素子108の一例は、マイクロレンズアレイである。当該マイクロレンズアレイの表面は、球面又は非球面の形態を有していることが好ましく、これにより微小な凹凸構造が形成される。また、他の一例は、レンチキュラレンズであり、同様にレンズ表面は球面又は非球面の形態を有していることが好ましい。さらに他の形態として、光学素子108はモスアイ構造を有するものであってもよい。モスアイ構造は、数百ナノメートルの凹凸構造を有し、緩やかな屈折率分布を有するように構成されていることが好ましい。
An example of the
なお、トップエミッション型の場合、第1基板102は透光性を有する必要があるため、ガラス又は樹脂材料が用いられる。第1基板102に光学素子108を設ける場合は、加工性及び成形性の観点から樹脂材料を用いることが好ましい。透光性の優れた樹脂材料としては、例えば、ポリベンゾオキサゾール、脂環式構造を有するポリアミドイミド、脂環式構造を有するポリイミド、ポリアミド及びポリ(p−キシリレン)から選択される樹脂材料を含むものが好ましく、これらの樹脂材料を単独で含んでいてもよいし、複数種が組み合わされていてもよい。例えば、第1基板102をポリイミド樹脂で形成する場合には、ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸(一部がイミド化されたポリアミック酸を含む、)又は、可溶性ポリイミドを含む溶液を支持基板152に塗布し、焼成することで形成することができる。
In the case of the top emission type, glass or a resin material is used because the
画素部106の構成を、図2を参照して説明する。図2は、画素部106における画素120の構成を断面図で示す。画素120には有機EL素子122とトランジスタ132が含まれている。有機EL素子122は、画素電極124上に有機EL層126及び共通電極128が積層された構成を有している。画素電極124の周縁部はバンク層130によって覆われており、有機EL層126は画素電極124の上面からバンク層130にかけて設けられている。また、有機EL素子122の上面側には、封止膜142が設けられていてもよい。封止膜142は、画素部106の略前面を覆うように設けられている。
A configuration of the
有機EL層126は、低分子系又は高分子系の有機材料を用いて形成することができる。有機EL層126に低分子系の有機材料を用いる場合、発光性の有機材料を含む発光層に加え、当該発光層を挟むように正孔輸送層や電子輸送層等のキャリア輸送層が設けられていてもよい。また、有機EL層126は、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の各色を発光するものであってもよいし、いわゆる白色発光を呈するものであってもよい。有機EL層126が白色発光である場合には、カラーフィルタとの組み合わせにより、カラー表示を行うことができる。
The
本実施形態では、トップエミッション型の画素構成を有するため、有機EL素子122の構成は、共通電極128が透光性であり、画素電極124には光反射面が設けられていることが好ましい。有機EL層126の発光は、立体角で表せば4πの全方向に放射されるため、第1基板102側に放射される光は、少なくとも、有機EL層126から直接放射される光の成分と、画素電極124で反射して第1基板102側へ放射される光の成分が混在している。いずれにしても、有機EL層126で発光した光は、さまざまな角度で第1基板102に入射することとなる。
In this embodiment, since it has a top emission type pixel configuration, it is preferable that the configuration of the
共通電極128は複数の画素に共通の電位が印加され、これに対し画素電極124は、各画素にそれぞれ個別の電位が印可されて有機EL素子122に流れる電流が制御される。画素電極124の電位はトランジスタ132によって制御される。
The
トランジスタ132は、半導体層134とゲート電極138がゲート絶縁層136によって絶縁された電界効果トランジスタである。具体的には、薄膜の半導体層134にチャネルが形成される薄膜トランジスタの形態を有している。トランジスタ132と有機EL素子122の間には層間絶縁層144が設けられていることが好ましく、画素電極124はこの層間絶縁層144上に設けられており、コンタクトホールを介してソース・ドレイン電極140と接続されている。
The
第1基板102に設けられる光学素子108は、有機EL素子122と重なるように設けられている。光学素子108による凹凸構造は、第1基板102において有機EL素子122と反対側の面に設けられている。すなわち、光学素子108による凹凸構造は第1基板102の外側面に設けられている。画素120における実質的な発光領域は、画素電極124、有機EL層126及び共通電極128が重畳する領域にあり、図2ではこの領域に対して、光学素子108による凸状部が複数配置されている。凸状部の表面は球面状又は非球面状の曲面形状を有していることが好ましく、光学素子108のこのような形態によって光の取り出し効率を高めている。
The
前述のように、有機EL素子122で発光した光は、第1基板102に対して垂直に入射するのみならず、さまざまな角度をもって第1基板102に入射する。第1基板102が樹脂材料である場合その屈折率は空気の屈折率よりも大きいため、第1基板102と大気との界面にける屈折が問題となる。例えば、第1基板102が屈折率1.6程度の樹脂材料である場合、空気の屈折率(n=1.0)に比べて高いことになるので、臨界角以上の角度でこの界面に入射する光は全反射することになる。しかしながら、第1基板102に光学素子108を設け、大気側の表面に凹凸構造を設けることにより、この界面での全反射を低減することができる。
As described above, the light emitted from the
例えば、光学素子108により、第1基板102の表面に球面又は非球面状の凸状部が設けられている場合、この凸状部はレンズの作用をするので、入射光を屈折させ、第1基板と大気との界面における全反射を抑制することができる。仮に、この界面で反射し、第1基板102を導波する光も、光学素子108の作用により乱反射され、大気側へ射出することができる。光学素子108によるこのような作用により、有機EL素子122で発光した光の取り出し効率を高めることができる。
For example, when the
図2で示すように、光学素子108は第1基板102と一体化されている。別言すれば、光学素子108は第1基板102の形態に含まれている。本実施形態は、光学素子108と第1基板102とを一体化することで、画像表示装置の薄型化を実現している。
As shown in FIG. 2, the
なお、有機EL素子122が白色発光である場合、第1基板102には、遮光層146、カラーフィルタ層148、オーバーコート層150が設けられていてもよい。このような構成によりカラー表示が可能となる。
When the
本実施形態の画像表示装置100は、画素部106からの光射出面側(表示画面側)に封止用の基板と一体化された光学素子を設けることにより、薄型化を図りつつ、光の取り出し効率を高めることを可能としている。次に、このような画像表示装置の製造方法について説明する。
The
<製造方法>
(製造工程の全体フロー)
本発明の一実施形態に係る画像表示装置の製造方法の概要を、図3を参照して説明する。図3は、本実施形態に係る画像表示装置の製造工程の一例を示すフローチャートである。
<Manufacturing method>
(Overall flow of manufacturing process)
An outline of a method for manufacturing an image display device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of the manufacturing process of the image display device according to the present embodiment.
画像表示装置の製造工程は、光学素子を有する第1基板を製造する工程と、画素部が形成される第2基板を製造する工程とを有している。そして第1基板及び第2基板の準備ができた段階で、両基板を貼り合わせる工程が行われる。 The manufacturing process of the image display device includes a process of manufacturing a first substrate having an optical element, and a process of manufacturing a second substrate on which a pixel portion is formed. Then, when the first substrate and the second substrate are ready, a step of bonding the two substrates is performed.
第1基板は支持基板上に作製されるため、支持基板を準備する必要がある(S201)。支持基板は、ガラスやセラミックス、金属が用いられ、その表面に光学素子を作り込むためのモールド構造を形成する。光学素子を形成するためのモールド構造は、フォトリソグラフィー法又はナノインプリント法などにより形成することができる。 Since the first substrate is manufactured on the support substrate, it is necessary to prepare the support substrate (S201). The supporting substrate is made of glass, ceramics, or metal, and forms a mold structure for making an optical element on the surface. The mold structure for forming the optical element can be formed by a photolithography method, a nanoimprint method, or the like.
次に、モールド構造が設けられた支持基板上に樹脂材料を塗布する(S202)。樹脂材料は、モールド構造を埋め込み、支持基板の上面側において平坦になるように塗布される。そして、樹脂材料を硬化して第1基板を形成する(S203)。この段階で第1基板は、支持基板上に保持されたままの状態となっている。 Next, a resin material is applied on the support substrate provided with the mold structure (S202). The resin material is applied so as to fill the mold structure and be flat on the upper surface side of the support substrate. Then, the resin material is cured to form the first substrate (S203). At this stage, the first substrate is held on the support substrate.
第1基板には、必要に応じて遮光層を形成し(S204)、カラーフィルタ層を形成する(S205)。遮光層及びカラーフィルタ層は、画素に設けられる有機EL素子の発光が白色光である場合において、カラー表示をする場合に設けられる。 A light shielding layer is formed on the first substrate as necessary (S204), and a color filter layer is formed (S205). The light shielding layer and the color filter layer are provided when performing color display in the case where the light emission of the organic EL element provided in the pixel is white light.
そして、第1基板と第2基板と貼り合わせるとき、第1基板上に充填材を塗布する(S206)。なお、充填材を塗布する前に、第1基板の外周にシールパターンを形成しておくことが好ましい。 Then, when the first substrate and the second substrate are bonded together, a filler is applied on the first substrate (S206). In addition, it is preferable to form a seal pattern on the outer periphery of the first substrate before applying the filler.
第2基板の製造工程は、画素回路を形成するのに必要なトランジスタなどの素子を形成する段階、各画素の有機EL素子を形成する段階を含んでいる。まず、第2基板に画素回路を形成する(S211)。このとき、必要に応じて走査線駆動回路や映像信号線駆動回路、入力端子部なども形成する。画素回路を構成するトランジスタやキャパシタなどの各素子は、半導体、絶縁体、金属による薄膜の積層とフォトリソグラフィー法によるパターニングを繰り返して作製される。 The manufacturing process of the second substrate includes a step of forming an element such as a transistor necessary for forming a pixel circuit, and a step of forming an organic EL element of each pixel. First, a pixel circuit is formed on the second substrate (S211). At this time, a scanning line driving circuit, a video signal line driving circuit, an input terminal portion, and the like are also formed as necessary. Each element such as a transistor and a capacitor constituting the pixel circuit is manufactured by repeatedly stacking a thin film of a semiconductor, an insulator, and a metal and patterning by a photolithography method.
画素回路などが形成された回路素子層の上に画素部を形成する。各画素の有機EL素子を形成するために、画素回路と電気的に接続される画素電極を形成する(S212)。画素電極はトランジスタを埋設する層間絶縁層の上に形成する。次いで、画素電極の周縁部を覆うバンク層を形成する(S213)。画素電極は、画素ごとに形成され、周縁部をバンク層で囲まれることにより、各画素の領域が画定されることになる。そして、画素電極上に有機EL層を形成し(S214)、さらに共通電極を形成する(S215)。共通電極の上層には窒化シリコン膜などで封止膜を形成する(S216)。このような段階経て、第2基板に画素回路及び画素部を形成することができる。 A pixel portion is formed on a circuit element layer in which a pixel circuit or the like is formed. In order to form the organic EL element of each pixel, a pixel electrode electrically connected to the pixel circuit is formed (S212). The pixel electrode is formed on the interlayer insulating layer in which the transistor is embedded. Next, a bank layer covering the peripheral edge of the pixel electrode is formed (S213). The pixel electrode is formed for each pixel, and the area of each pixel is demarcated by surrounding the periphery with a bank layer. Then, an organic EL layer is formed on the pixel electrode (S214), and a common electrode is further formed (S215). A sealing film is formed on the common electrode with a silicon nitride film or the like (S216). Through such steps, a pixel circuit and a pixel portion can be formed on the second substrate.
第1基板と第2基板が準備できたら、両基板を対向させて貼り合わせ(S221)、次いで充填材を硬化する(S222)。これにより第1基板と第2基板が固定される。こうして、第1基板と第2基板が貼り合わされたら、支持基板を第1基板から分離する(S223)。第1基板から外された支持基板は、再利用ができるので、これを用いて第1基板を作製する工程に適用することができる(S202)。 When the first substrate and the second substrate are prepared, the two substrates are opposed to each other (S221), and then the filler is cured (S222). Thereby, the first substrate and the second substrate are fixed. Thus, when the first substrate and the second substrate are bonded together, the support substrate is separated from the first substrate (S223). Since the support substrate removed from the first substrate can be reused, it can be applied to the process of manufacturing the first substrate using the support substrate (S202).
次に、本実施形態に係る画像表示装置の製造工程の詳細について図4、図5、図6を参照して説明する。 Next, details of the manufacturing process of the image display device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4, 5, and 6.
(第1基板の製造)
図4を参照して、第1基板102の製造工程の詳細を説明する。図4(A)は、支持基板152を準備する段階を示す。支持基板152としては、ガラス基板やセラミック基板を用いることができ、その他に金属基板を用いてもよい。この支持基板152の表面には、光学素子の原型となるモールド構造154が形成される。支持基板152に形成されるモールド構造154は、例えば、光学素子が球面又は非球面状の凸レンズの形状を有する場合、凹面状の開口が複数隣接するような形態で形成される。
(Manufacture of the first substrate)
The details of the manufacturing process of the
支持基板152の表面に当該モールド構造154を形成するには、表面にエッチング用マスクを形成し、当該マスクを用いて支持基板152の表面をエッチングすることにより作製することができる。一方、光学素子が球面又は非球面状の凹レンズの形態を有する場合、図4(A)で示す凹面状の開口とは逆に、凸状の突起を支持基板152の表面に形成する。なお、このようなモールド構造は、エッチングは、フォトリソグラフィー又はナノインプリントの技術を用いて作製することができる。
The
図4(B)は、支持基板152上に第1基板102を形成する段階を示す。まず、光学素子の原型となるモールド構造154が形成された支持基板152の表面に樹脂材料を塗布する。樹脂材料は光学素子の原型となるモールド構造を埋め込み、表面が平坦になるように塗布する。樹脂材料としては、イミド結合を含む高分子化合物を用いることができ、好適にはポリイミド樹脂を用いることができる。樹脂材料を塗布した後、硬化処理を行う。熱硬化型の樹脂材料であれば加熱処理をし、光硬化型の樹脂材料であれば光照射処理をする。このようにして第1基板102が形成される。
FIG. 4B shows a step of forming the
図4(C)は、必要に応じて遮光層146、カラーフィルタ層148、オーバーコート層150を第1基板102上に設ける段階を示す。カラーフィルタ層148は、第2基板における画素の配置に合わせて配列され、遮光層146は画素を囲むように設ける。
FIG. 4C shows a stage in which a
図4(D)は、第1基板102の上面に充填材118を設ける段階を示す。充填材118は第2基板104と貼り合わせる前の段階で設ける。充填材118はこの段階では流動性を有しており、第1基板102上に必要な量を塗布する。
FIG. 4D shows a step of providing a
(第2基板の製造)
第2基板104には画素部106が形成される。画素部106には複数の画素が含まれている。図5は、第2基板104に赤色用画素120r、緑色用画素120g、青色用画素120bの各画素が設けられている態様を示す。各画素には有機EL素子122が設けられる。有機EL素子122は、画素電極124、有機EL層126及び共通電極128が積層して形成される。画素電極124の外周部はバンク層130で覆われており、有機EL素子122は封止膜142で覆われている。
(Manufacture of second substrate)
A
画素部106では、各色に応じた発光を呈する有機EL素子を各画素にそれぞれ設けることで、赤色用画素120r、緑色用画素120g、青色用画素120bとすることができる。また、有機EL素子122の発光を白色とし、第1基板に設けられるカラーフィルタ層と組み合わせることで、赤色用画素120r、緑色用画素120g、青色用画素120bが形成されるようにしてもよい。
In the
図5は、有機EL素子122が白色発光であるときの一例を示し、この場合有機EL層126は各画素に共通に設けることができる。有機EL素子122の下層にはトランジスタが形成された回路素子層158を有していてもよい。これらの詳細は、図2を参照して説明したとおりである。
FIG. 5 shows an example when the
(貼り合わせ工程)
図6(A)は、第1基板102と第2基板104を貼り合わせる段階を示す。このとき、第1基板102が支持基板152に固定された状態で、第2基板104と貼り合わせを行う。第1基板102と第2基板104との間には充填材118が設けられている。この貼り合わせの段階まで第1基板102は支持基板152によって保持されていることにより、第1基板102が薄い樹脂層であっても平板状を維持し、第2基板104との位置合わせ精度を高めることができる。
(Lamination process)
FIG. 6A shows a step of bonding the
図6(B)は、第1基板102から支持基板152を分離する段階を示す。第1基板102は支持基板152とある程度の強度で接着しているため、レーザ照射処理などにより第1基板102と支持基板152との界面における接着強度を弱める処理を行い、支持基板152が第1基板102から剥離しやすいようにする。また、あらかじめ支持基板の表面に離型材を設けておいてもよい。支持基板152を剥離した第1基板102には、光学素子108が一体に作り込まれている。光学素子108は第1基板102の外側表面に凹凸構造面を形成している。
FIG. 6B shows a step of separating the
本実施形態において、第1基板102は各画素で発光した光が射出される側の面に当たり、光学素子108の作用によって光の取り出し効率を高めることができる。光学素子108は第1基板102と一体に形成されているので、画像表示装置の厚が増えることがない。光学素子108を形成するために新たな層を設ける必要がないため、新たな工程を必要としていない。第1基板102から剥離された支持基板は、光学素子の原型となるモールド構造がそのまま残されているので、この支持基板152を再利用することができる。すなわち、支持基板152は一度作製すれば、複数回の使用が可能となるため、部材コストを低減し、生産性の向上を図ることができる。
In the present embodiment, the
このように、本実施形態によれば、薄型でありながら、画素で発光した光の取り出し効率を向上させることのできる画像表示装置を提供することができる。また、合理的な製造工程で、光の取り出し効率を向上させることのできる画像表示装置を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide an image display device that is thin and can improve the extraction efficiency of light emitted from the pixels. Further, it is possible to provide an image display device capable of improving the light extraction efficiency by a rational manufacturing process.
(変形例)
支持基板152に光学素子の原型となるモールド構造154を形成する段階において、同時にマーカーを作製してもよい。図7(A)は、マーカー156が設けられた支持基板152の一例を示す。マーカー156は、支持基板152をエッチングしてモールド構造154を作るとき、同様に支持基板152をエッチングして作製することができる。
(Modification)
In the step of forming the
マーカー156を形成する位置は任意であるが、モールド構造154と干渉しない外側に形成することが好ましい。マーカー156は、モールド構造154と同様に形成されるので、モールド構造154が凹面状の開口の場合、マーカー156も凹溝で形成される。そして、図7(B)で示すように、支持基板152上に第1基板102を形成すると、マーカー156部の凹溝にも樹脂材料が充填されるが、凹溝による段差は境界で光が屈折するのでカメラなどによって光学的に認識することができる。
The position where the
支持基板152に設けられるマーカー156は、遮光層146やカラーフィルタ層148を形成するときのアライメントマーカーとして使用することができる。また、第1基板102と第2基板104とを貼り合わせる際のアライメントマーカーとしても使用することができる。
The
このように、支持基板152にモールド構造154を形成するときに、同時にマーカー156を作製することで、第1基板102上に遮光層146やカラーフィルタ層148を形成するときに、新たにマーカーを形成する必要がなくなり、生産性を向上させることができる。
As described above, when the
[第2の実施形態]
本実施形態は、光学素子が設けられる第1基板が、第1の実施形態とは異なる態様の画像表示装置について説明する。
[Second Embodiment]
In the present embodiment, an image display device in which the first substrate on which the optical element is provided is different from that of the first embodiment will be described.
図8(A)は、支持基板152bに第1基板102bが設けられた状態を示す。支持基板152bは平坦な基板であり、その上に光学素子108を有する第1基板102bが設けられている。第1基板102bは、支持基板152bとは反対側の面に光学素子による凹凸構造が現れている。例えば、光学素子がマイクロレンズアレイのような形態を有するときば、球面又は非球面状の突起が第1基板102bの表面に設けられる。なお、光学素子108はマイクロレンズアレイのみでなくレンチキュラレンズであっても良く、モスアイ構造を有するものであってもよい。
FIG. 8A illustrates a state where the
このような凹凸構造を有する第1基板102は、第1の実施形態で説明したように、光学素子の原型となるモールド構造154が形成された支持基板152で第1基板102を形成し(図4(A)及び(B))、当該支持基板152から第1基板102を剥離したものを、図8(A)に示すように支持基板152bに設けることで得られる。また、支持基板152b上に樹脂層を設け、ナンノインプリント法により当該樹脂層に光学素子108となる凹凸構造を成形し、第1基板102bとしてもよい。
As described in the first embodiment, the
図8(B)は、第1基板102上に平坦化層160を設ける段階を示す。平坦化層160は、第1基板102bの凹凸構造を埋め込み表面が平坦になるように設けることが好ましい。平坦化層160と第1基板102bは、屈折率が異なる材料で形成されることが好ましい。この場合、平坦化層160の屈折率が第1基板102bの屈折率より大きくなるようにすることが好ましい。平坦化層160は、樹脂材料を用いて形成することができ、その樹脂材料としては、ポリイミド系、アクリル系、エポキシ系の樹脂材料を用いることができる。
FIG. 8B shows a step of providing a
図8(C)で示すように、第1基板102bの上面には、必要に応じて遮光層146、カラーフィルタ層148、オーバーコート層150を設けることができる。そして、図8(D)に示すように、第1基板102bの上面に充填材118を設ける。
As shown in FIG. 8C, a
図9(A)は、第1基板102bと第2基板104を貼り合わせる段階を示す。この貼り合わせの段階まで第1基板102bは支持基板152bによって保持されている。それにより、第1基板102bが薄い樹脂層であっても平板状を維持し、第2基板104精度良く貼り合わせることができる。
FIG. 9A shows a step of bonding the
図9(B)は、支持基板152bから第1基板102bを分離する段階を示す。支持基板152bは、レーザ照射処理などを行い第1基板102bの界面を変質させて接着強度を弱めることにより第1基板102bから剥離することができる。
FIG. 9B shows a step of separating the
第1基板102bにおける凹凸構造は内側、すなわち第2基板104側に向いており、第1基板102bと平坦化層160との界面が光学素子108により凹凸化している。平坦化層160の屈折率が第1基板102bの屈折率より大きい場合、この界面に画素側から入射した光は全反射が抑制され、また屈折率の差により光路が変化することとなる。このような構成により、画素における有機EL素子122で発光した光は、第1基板102bと大気との界面に入射するとき、さまざまな角度で入射するので、全反射によりロスとなる成分が減少し、光の取り出し効率を高めることができる。
The uneven structure in the
本実施形態の画像表示装置は、第1基板102bに平坦化層160が付加されているが、この平坦化層160は光学素子108による凹凸構造を埋め込むだけで良いので、厚さの増加は僅かである。そのため、第1の実施形態と同様に、光取り出し効率の向上と、薄型化が図られた画像表示装置を得ることができる。
In the image display device according to the present embodiment, the
なお、本実施形態の構成は、他の実施形態の構成と適宜組み合わせることができる。例えば、第1の実施形態において図7を参照して説明したように、第1基板102bにマーカーが形成されるようにしておけば、当該マーカーを遮光層146やカラーフィルタ層148を形成するときのアライメントマーカーとして用いることができる。
Note that the configuration of this embodiment can be combined with the configurations of the other embodiments as appropriate. For example, as described with reference to FIG. 7 in the first embodiment, if the marker is formed on the
[第3の実施形態]
本実施形態は、画素の発光を第2基板側に射出させるボトムエミッション型の画像表示装置の一態様について示す。ボトムエミッション型の画像表示装置では、光の射出側である第2基板側に光学素子が設けられている。
[Third Embodiment]
This embodiment shows an aspect of a bottom emission type image display device that emits light emitted from a pixel to the second substrate side. In the bottom emission type image display device, an optical element is provided on the second substrate side which is a light emission side.
第2基板104cは、第1の実施形態で説明したように、支持基板152上に形成される。第2基板104cは、図4(A)及び(B)で示すように、光学素子の原型となるモールド構造が形成された支持基板152上に形成される。そして、図10(A)で示すように、第2基板104cの上に回路素子層158、画素電極124、バンク層130有機EL層126、共通電極128及び封止膜142が設けられている。
The
図10(A)で示すように、このような第2基板104cと、遮光層146、カラーフィルタ層148、オーバーコート層150が設けられた第1基板102cとを充填材118を介して貼り合わせる。そして、図10(B)に示すように、第2基板104cから支持基板152を剥離することで、第2基板104cに光学素子108が一体形成された画像表示装置を得ることができる。
As shown in FIG. 10A, such a
本実施形態の画像表示装置は、各画素で発光した光は第2基板104c側に射出される。このとき、第2基板104cに光学素子108が設けられているので、第1の実施形態と同様に、光の取り出し効率を高めることができる。また、第2基板104cに光学素子108が一体化されているので、画像表示装置の薄型化を実現することができる。
In the image display device of the present embodiment, the light emitted from each pixel is emitted to the
なお、本実施形態の構成は、他の実施形態の構成と適宜組み合わせることができる。例えば、第1の実施形態において図7を参照して説明したように、第1基板102bにマーカーが形成されるようにしておけば、当該マーカーをトランジスタ132、画素電極124、バンク層130などを形成するときのアライメントマーカーとして用いることができる。
Note that the configuration of this embodiment can be combined with the configurations of the other embodiments as appropriate. For example, as described with reference to FIG. 7 in the first embodiment, if the marker is formed on the
100・・・画像表示装置、102・・・第1基板、104・・・第2基板、106・・・画素部、108・・・光学素子、110・・・走査線駆動回路、112・・・映像信号線駆動回路、114・・・入力端子部、116・・・シール材、118・・・充填材、120・・・画素、122・・・有機EL素子、124・・・画素電極、126・・・有機EL層、128・・・共通電極、130・・・バンク層、132・・・トランジスタ、134・・・半導体層、136・・・ゲート絶縁層、138・・・ゲート電極、140・・・ソース・ドレイン電極、142・・・封止膜、144・・・層間絶縁層、146・・・遮光層、148・・・カラーフィルタ層、150・・・オーバーコート層、152・・・支持基板、154・・・モールド構造、156・・・マーカー、158・・・回路素子層、160・・・平坦化層。
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記光学素子の原型となるモールド構造が設けられた支持基板の表面に樹脂材料を塗布して前記モールド構造を埋め込むと共に上面が略平坦な第1基板を形成し、
前記支持基板上に設けられた前記第1基板と第2基板とを対向させ、前記画素部が前記第1基板及び前記第2基板の間に配設されると共に前記モールド構造が設けられた領域と重なるように貼り合わせ、
前記第1基板を前記支持基板から離型することを特徴とする画像表示装置の製造方法。 A method for manufacturing an image display device in which an optical element is provided on a pixel portion provided with a plurality of pixels,
Applying a resin material on the surface of a support substrate provided with a mold structure as a prototype of the optical element to embed the mold structure and forming a first substrate having a substantially flat upper surface;
A region in which the first substrate and the second substrate provided on the support substrate are opposed to each other, the pixel portion is disposed between the first substrate and the second substrate, and the mold structure is provided. Pasted to overlap with
A method of manufacturing an image display device, wherein the first substrate is released from the support substrate.
The image display apparatus according to claim 10, wherein an organic electroluminescence element is provided in each of the plurality of pixels.
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