(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-01
(45)【発行日】2022-12-09
(54)【発明の名称】表示装置、電子機器、及び表示装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
H05B 33/02 20060101AFI20221202BHJP
H01L 27/32 20060101ALI20221202BHJP
H01L 51/50 20060101ALI20221202BHJP
H05B 33/12 20060101ALI20221202BHJP
H05B 33/04 20060101ALI20221202BHJP
H05B 33/10 20060101ALI20221202BHJP
G02B 5/20 20060101ALI20221202BHJP
G09F 9/302 20060101ALI20221202BHJP
G09F 9/30 20060101ALI20221202BHJP
【ＦＩ】
H05B33/02
H01L27/32
H05B33/14 A
H05B33/12 E
H05B33/04
H05B33/10
G02B5/20 101
G09F9/302 C
G09F9/30 365
G09F9/30 349B
G09F9/30 349Z
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2018563217
(86)(22)【出願日】2017-12-12
(86)【国際出願番号】 JP2017044550
(87)【国際公開番号】W WO2018135189
(87)【国際公開日】2018-07-26
【審査請求日】2020-12-02
(31)【優先権主張番号】P 2017008438
(32)【優先日】2017-01-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】316005926
【氏名又は名称】ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】松崎 康二
(72)【発明者】
【氏名】元山 陽介
【審査官】小久保 州洋
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１０／０３５６７８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００４－３６３０４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１２０４３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－３０００８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０２７４２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０３８７８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０２２４１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－０５８６０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２００６／００９００９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１３－０６４９９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０８９４０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／１２５７９２（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０５Ｂ ３３／０２
Ｈ０１Ｌ ２７／３２
Ｈ０１Ｌ ５１／５０ － ５１／５６
Ｈ０５Ｂ ３３／１２
Ｈ０５Ｂ ３３／０４
Ｈ０５Ｂ ３３／１０
Ｇ０２Ｂ ５／２０
Ｇ０９Ｆ ９／３０２
Ｇ０９Ｆ ９／３０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の発光素子が形成された、シリコン基板である第１の基板と、第２の基板上に設けられた複数のカラーフィルタが配列されて構成されるカラーフィルタ層、前記カラーフィルタ層上に設けられた平坦化膜、及び、前記平坦化膜上に複数のマイクロレンズが配列されて構成されるマイクロレンズ層を有する前記第２の基板であって、前記マイクロレンズ層が前記複数の発光素子と対向するように、前記第１の基板に対して配設される前記第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に充填され、前記第１の基板と前記第２の基板を貼り合わせるための接着層と、
を備え、
前記マイクロレンズは、前記発光素子に向かって突出する凸形状であり、且つ、５００ｎｍ以上、２０００ｎｍ以下の厚みを有し、
前記接着層の材料の屈折率は、前記マイクロレンズ層の材料の屈折率よりも小さい、
表示装置。
【請求項2】
前記表示装置は、パネルのサイズが５．０８ｍｍ（０．２インチ）～５０．８ｍｍ（２インチ）である、マイクロディスプレイである、請求項１に記載の表示装置。
【請求項3】
前記表示装置における画素サイズは、２０μｍ以下である、請求項１又は２に記載の表示装置。
【請求項4】
前記カラーフィルタの配列は、正方配列である、請求項１～３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項5】
前記カラーフィルタの配列は、デルタ配列である、請求項１～３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項6】
積層方向から見た場合における前記マイクロレンズの形状は、真円である、請求項１～５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項7】
積層方向から見た場合における前記マイクロレンズの形状は、方形である、請求項１～５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項8】
画像信号に基づいて表示を行う表示装置、を備え、
前記表示装置は、
複数の発光素子が形成された、シリコン基板である第１の基板と、
第２の基板上に設けられた複数のカラーフィルタが配列されて構成されるカラーフィルタ層、前記カラーフィルタ層上に設けられた平坦化膜、及び、前記平坦化膜上に複数のマイクロレンズが配列されて構成されるマイクロレンズ層を有する前記第２の基板であって、前記マイクロレンズ層が前記複数の発光素子と対向するように、前記第１の基板に対して配設される前記第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に充填され、前記第１の基板と前記第２の基板を貼り合わせるための接着層と、
を有し、
前記マイクロレンズは、前記発光素子に向かって突出する凸形状であり、且つ、５００ｎｍ以上、２０００ｎｍ以下の厚みを有し、
前記接着層の材料の屈折率は、前記マイクロレンズ層の材料の屈折率よりも小さい、
電子機器。
【請求項9】
シリコン基板である第１の基板上に複数の発光素子を形成することと、第２の基板上に、複数のカラーフィルタが配列されて構成されるカラーフィルタ層を形成することと、
前記カラーフィルタ層上に、平坦化膜を形成することと、
前記平坦化膜上に、複数のマイクロレンズが配列されて構成されるマイクロレンズ層を形成することと、
前記マイクロレンズ層が前記複数の発光素子と対向するように、前記第１の基板と前記第２の基板を貼り合わせて、前記第１の基板と前記第２の基板との間に充填された接着層により、前記第１の基板と前記第２の基板とを接着することと、
を含み、
前記マイクロレンズは、前記発光素子に向かって突出する凸形状であり、且つ、５００ｎｍ以上、２０００ｎｍ以下の厚みを有し、
前記接着層の材料の屈折率は、前記マイクロレンズ層の材料の屈折率よりも小さい、
表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、表示装置、電子機器、及び表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
表示装置においては、光取り出し効率を向上させるために、各画素に対して、その光出射方向にマイクロレンズ（ＭＬ）が設けられた構造が提案されている。例えば、特許文献１、２には、複数の発光素子が形成された第１の基板に対して、表面上に複数のＭＬが形成された第２の基板を、当該複数のＭＬが当該複数の発光素子と対向するように貼り合わせることにより作製される、各画素に対してＭＬが設けられた有機ＥＬ（Organic Electroluminescence）表示装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１４－１２０４３３号公報
【文献】特開２０１５－６９７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
近年、例えばヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：Head Mounted Display）やデジタルカメラの電子ビューファインダ（ＥＶＦ：Electronic View Finder）等の電子機器に搭載される、超小型の表示装置（マイクロディスプレイともいう）についての開発が盛んに行われている。このような超小型の表示装置では、所望の輝度を得るために、より大型の表示装置に比べて、その光取り出し効率をより向上させることが求められている。従って、上述したような各画素に対してＭＬを設ける構成は、このような超小型の表示装置において、特に効果を発揮するものであると考えられる。
【0005】
しかしながら、上記特許文献１、２に記載の技術は、例えばスマートフォンやタブレットＰＣ（Personal Computer）等の電子機器に搭載される、中型の表示装置を対象とするものであると考えられ、必ずしも超小型の表示装置を対象としたものではない。従って、上記特許文献１、２に記載の技術を、そのまま超小型の表示装置に対して適用したとしても、光取り出し効率を効果的に向上させることができない可能性がある。
【0006】
そこで、本開示では、光取り出し効率をより向上させることが可能な、新規かつ改良された表示装置、電子機器、及び表示装置の製造方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示によれば、複数の発光素子が形成された、シリコン基板である第１の基板と、複数のカラーフィルタが配列されて構成されるカラーフィルタ層、及び複数のマイクロレンズが配列されて構成されるマイクロレンズ層が、表面上にこの順に積層され、前記マイクロレンズ層が前記複数の発光素子と対向するように、前記第１の基板に対して配設される第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に充填され、前記第１の基板と前記第２の基板を貼り合わせるための接着層と、を備える、表示装置が提供される。
【0008】
本開示によれば、画像信号に基づいて表示を行う表示装置、を備え、前記表示装置は、複数の発光素子が形成された、シリコン基板である第１の基板と、複数のカラーフィルタが配列されて構成されるカラーフィルタ層、及び複数のマイクロレンズが配列されて構成されるマイクロレンズ層が、表面上にこの順に積層され、前記マイクロレンズ層が前記複数の発光素子と対向するように、前記第１の基板に対して配設される第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に充填され、前記第１の基板と前記第２の基板を貼り合わせるための接着層と、を有する、電子機器が提供される。
【0009】
また、本開示によれば、シリコン基板である第１の基板上に複数の発光素子を形成することと、第２の基板上に、複数のカラーフィルタが配列されて構成されるカラーフィルタ層と、複数のマイクロレンズが配列されて構成されるマイクロレンズ層と、をこの順に積層することと、前記マイクロレンズ層が前記複数の発光素子と対向するように、前記第１の基板と前記第２の基板を貼り合わせることと、を含む、表示装置の製造方法が提供される。
【0010】
本開示によれば、対向ＣＦ型の表示装置が提供される。微細化に対応するために、第１の基板としてはシリコン基板が用いられる。また、当該表示装置においては、発光素子側の第１の基板とＣＦ側の第２の基板を貼り合わせる前に、当該第２の基板上にＭＬを形成しておく。これにより、発光素子への熱等の影響を考慮する必要がなく、ＭＬを形成する工程に対して既存の技術をそのまま流用することができる。このように、本開示によれば、微細化に対応し得る表示装置において、大幅な開発コストの増加を招くことなくＭＬを形成することができ、その光取り出し効率を向上させることが可能になる。
【発明の効果】
【0011】
以上説明したように本開示によれば、光取り出し効率をより向上させることが可能になる。なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、又は上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、又は本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】一般的なＯＣＣＦ型の有機ＥＬマイクロディスプレイの構成を示す図である。
【図2】本実施形態に係る表示装置の構成を示す図である。
【図3】本実施形態に係る表示装置における、貼り合わされる工程の直前の第１の基板に係る構成を示す図である。
【図4】本実施形態に係る表示装置における、貼り合わされる工程の直前の第２の基板に係る構成を示す図である。
【図5】ＣＦの配列方法の一例として、デルタ配列でのＣＦの配列を示す上面図である。
【図6】ＣＦの配列方法の他の例として、正方配列でのＣＦの配列を示す上面図である。
【図7】本実施形態に係る表示装置における、ＭＬの効果について説明するための図である。
【図8】第２の基板上へのＭＬ層の形成方法について説明するための図である。
【図9】第２の基板上へのＭＬ層の形成方法について説明するための図である。
【図10】第２の基板上へのＭＬ層の形成方法について説明するための図である。
【図11】本実施形態に係る有機ＥＬマイクロディスプレイについて、出射光のＣＩＥ ＸＹＺ表色系におけるＸ、Ｙ、Ｚの値を測定した結果を示す図である。
【図12】本実施形態に係る有機ＥＬマイクロディスプレイについて、出射光の輝度を測定した結果を示す図である。
【図13】本実施形態に係る表示装置が適用され得る電子機器の一例である、デジタルカメラの外観を示す図である。
【図14】本実施形態に係る表示装置が適用され得る電子機器の一例である、デジタルカメラの外観を示す図である。
【図15】本実施形態に係る表示装置が適用され得る電子機器の他の例である、ＨＭＤの外観を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【0014】
なお、本明細書において、ある層と他の層が積層される、と記載した場合には、当該表現は、これらの層が直接接触した状態で積層された状態も意味し得るし、これらの層の間に更に他の層が介在した状態でこれらの層が積層された状態も意味し得る。
【0015】
なお、本開示にかかる技術は、表示装置の中でも、中型よりも小さいサイズの表示装置（いわゆる小型の表示装置、及び超小型の表示装置）に対して、好適に適用され得るものである。従って、以下では、超小型の表示装置を例に挙げて、本開示の実施形態について説明する。
【0016】
ここで、本明細書において、超小型の表示装置とは、例えば、パネルサイズが約０．２インチ～約２インチ程度の表示装置のことをいう。超小型の表示装置の画素サイズは、例えば、約２０μｍ以下であり得る。上述したように、超小型の表示装置は、例えばＨＭＤやＥＶＦ等に好適に搭載され得る。また、小型の表示装置とは、例えば、パネルサイズが約２インチ～約７インチ程度の表示装置のことをいう。小型の表示装置の画素サイズは、例えば、約３０μｍ～７０μｍ程度であり得る。また、本明細書において、中型の表示装置とは、例えば、パネルサイズが約７インチ～約１５インチ程度の表示装置のことをいう。中型の表示装置の画素サイズは、例えば、約５０μｍ～約１００μｍ程度であり得る。小型、中型の表示装置は、例えばスマートフォンやタブレットＰＣ等に好適に搭載され得る。
【0017】
また、以下では、有機ＥＬ表示装置を例に挙げて説明を行う。なお、超小型の有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬマイクロディスプレイ、又はＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）マイクロディスプレイ（ＭＯＬＥＤ）等とも呼ばれる。ただし、本開示はかかる例に限定されず、本開示に係る技術は、各画素に対してＣＦが配置され得る構成を有する表示装置であれば、他の種類の表示装置に適用されてもよい。
【0018】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．本開示に想到した背景
２．表示装置の構成
３．ＭＬ層の形成方法
４．効果の確認
４－１．ＭＬ厚と光取り出し効率との関係
４－２．ＭＬ間ギャップと光取り出し効率との関係
５．適用例
６．補足
１．本開示に想到した背景
２．表示装置の構成
３．ＭＬ層の形成方法
４．効果の確認
４－１．ＭＬ厚と光取り出し効率との関係
４－２．ＭＬ間ギャップと光取り出し効率との関係
５．適用例
６．補足
【0019】
（１．本開示に想到した背景）
本開示の好適な一実施形態について説明するに先立ち、本発明者らが本開示に想到した背景について説明する。
本開示の好適な一実施形態について説明するに先立ち、本発明者らが本開示に想到した背景について説明する。
【0020】
上述したように、近年、例えばＨＭＤやＥＶＦ等に搭載される、超小型の表示装置についての開発が盛んに行われている。中でも、有機ＥＬ表示装置は、液晶表示装置と比較して、高コントラスト、高速応答が実現され得るため、このような電子機器に搭載される超小型の表示装置としては、有機ＥＬ表示装置（有機ＥＬマイクロディスプレイ）が注目を集めている。
【0021】
有機ＥＬマイクロディスプレイにおいては、より一層の高精細化を求めて、画素サイズの微細化が進んでおり、所望の輝度を達成するために、その光取り出し効率の向上が強く求められている。ここで、例えば特許文献１、２には、有機ＥＬ表示装置において、発光素子の直上にＭＬを設ける構成が記載されている。特許文献１、２に記載の技術は、中型の表示装置に関するものであると考えられるが、かかる技術を有機ＥＬマイクロディスプレイに適用することにより、その光取り出し効率を向上させることができる可能性がある。また、ＭＬを設けることにより、隣接画素への光の漏れ込みも抑制され得る、すなわち混色の発生も抑制され得る。
【0022】
一方、有機ＥＬマイクロディスプレイにおいては、発光素子によって例えばＲＧＢの各色を発光する方式（いわゆるＲＧＢ塗り分け方式）と、発光素子は白色光を発し、カラーフィルタ（ＣＦ）を用いて例えばＲＧＢの各色の発光を実現する方式のものと、が存在する。更に、後者のＣＦを有する有機ＥＬマイクロディスプレイとしては、発光素子、及び当該発光素子の駆動回路等が形成される基板上に、ＣＦが続けて形成される、ＯＣＣＦ（On Chip Color Filter）方式で作製されるものが主流である。
【0023】
図１を参照して、一般的な、ＯＣＣＦ方式で作製される有機ＥＬマイクロディスプレイ（以下、ＯＣＣＦ型の有機ＥＬマイクロディスプレイともいう）の構成について説明する。図１は、一般的なＯＣＣＦ型の有機ＥＬマイクロディスプレイの構成を示す図である。図１では、ＯＣＣＦ型の有機ＥＬマイクロディスプレイの積層方向（上下方向）と平行な断面の様子を、概略的に示している。また、図１に示す表示装置は、トップエミッション型の有機ＥＬマイクロディスプレイである。
【0024】
図１に示すように、ＯＣＣＦ型の有機ＥＬマイクロディスプレイである表示装置２は、ＯＬＥＤからなる白色光を発する複数の発光素子（有機ＥＬ素子）が形成された第１の基板２０１に対して、第２の基板２０３が貼り合わされて構成される。
【0025】
第１の基板２０１は、例えばガラスや樹脂等によって形成される。第１の基板２０１上には、発光素子を駆動するための駆動回路からなる駆動回路層２０５が形成される。
【0026】
そして、当該駆動回路の上に、絶縁層２０７を介して、複数の発光素子が配列されて構成される発光素子層２１０が形成される。具体的には、絶縁層２０７の上に、アノードとして機能する第１の電極２０９、有機発光材料からなる有機層２１１、及びカソードとして機能する第２の電極２１３が、この順に積層される。簡単のため、図示を省略しているが、第１の電極２０９は、各画素に対応するように、互いに隔絶されてパターニングされている。この隔絶された各パターンに対応する部位における第１の電極２０９、有機層２１１、及び第２の電極２１３の積層構造が、１つの発光素子（すなわち、１つの画素）に対応し得る。第１の電極２０９の各パターンに対しては、絶縁層２０７に設けられるビア（図示せず）を介して、駆動回路が適宜接続されており、駆動回路が第１の電極２０９に適宜電圧を印加することにより、各発光素子が駆動され得る。
【0027】
なお、上述したように、１つの発光素子によって１つの画素が形成され得るが、実際には、表示装置２では、１つの発光素子によっていずれかの色に対応する１つの副画素が形成され、各色にそれぞれ対応する複数の当該副画素によって１つの画素が形成され得る。ただし、本明細書では、説明のため、便宜的に、１つの発光素子からなる発光ユニットのことを、単に画素と呼称することとする。
【0028】
第２の電極２１３の上には、樹脂等からなる保護膜２１５が積層される。そして、保護膜２１５の上に、ＣＦ層２１７が形成される。ＣＦ層２１７には、各発光素子に対応して、ＲＧＢの各色のＣＦ（赤色のＣＦ２１７Ｒ、緑色のＣＦ２１７Ｇ、及び青色のＣＦ２１７Ｂ）のいずれかが形成される。
【0029】
ＣＦ層２１７の上に、樹脂等からなる封止樹脂膜２１９を介して、第２の基板２０３が貼り合わされることにより、表示装置２が作製される。
【0030】
以上説明したようなＯＣＣＦ型の有機ＥＬマイクロディスプレイである表示装置２に対してＭＬを搭載しようとする場合には、第１の基板２０１上において、ＣＦ層２１７を形成する前、又はＣＦ層２１７を形成した後に、ＭＬを形成する工程が追加されることとなる。
【0031】
ここで、イメージセンサにおいては、ホトダイオード（ＰＤ）への集光効率を向上させるために、当該ＰＤの直上にＭＬを形成することが広く行われている。具体的には、イメージセンサにおいて基板上にＭＬを形成する方法としては、フォトリソグラフィ技術によってパターニングしたレンズ材を、リフロー工程によって球面形状に加工する方法が一般的である。表示装置２においてＭＬを形成する工程に、このようなイメージセンサにおいてＭＬを形成する方法を流用することができれば、新たにプロセスを開発する必要がないため、開発コストの低減の観点から有用である。
【0032】
しかしながら、ＯＣＣＦ型の有機ＥＬマイクロディスプレイである表示装置２において、上述したイメージセンサで用いられている方法によってＭＬを形成しようとする場合には、以下の問題が生じ得る。
【0033】
まず、１つ目の問題は、リフロー工程によって、発光素子の特性が劣化する恐れがあることである。例えば、発光素子である有機ＥＬ素子は、高温にさらされると正常な動作が行われなくなる恐れがあり、一般的には、有機ＥＬ素子を形成した後に行われる工程では、その温度を約１００℃未満に抑えることが求められる。しかしながら、一般的にイメージセンサにおいて用いられているプロセスでは、ＭＬ形成時におけるリフローの温度は、１００℃～２５０℃程度である。従って、かかる高温でのリフローを行ってＭＬを形成すると、有機ＥＬ素子の特性が劣化してしまう可能性がある。
【0034】
次に、２つ目の問題は、ＭＬの形状を凹レンズ形状にすることが困難であることである。なお、本明細書では、ＭＬの形状について、発光素子の方に向かって突出しているレンズ形状のことを凹レンズ形状といい、発光素子とは逆側に（すなわち、光の出射方向側に）向かって突出しているレンズ形状のことを凸レンズ形状ということとする。
【0035】
一般的に、保護膜２１５としては、シリコン窒化物（ＳｉＮ）が用いられることが多く、その屈折率は２．０程度である。一方、ＭＬの材料であるレンズ材の屈折率は、例えば一般的にイメージセンサのＭＬに使用されているものを想定すると、２．０～３．０程度であり得る。このように、一般的な材料を想定すると、保護膜２１５の屈折率はＭＬの屈折率よりも小さくなるため、発光素子からの出射光を効率的に集光するためには、ＭＬの形状を凹レンズ形状にすることが好ましい。
【0036】
しかしながら、基板上において上述したイメージセンサでの方法を用いてＭＬを形成した場合には、当該ＭＬの形状は、当該基板側とは逆側に突出したレンズ形状になる。つまり、表示装置２において、イメージセンサで用いられている既存の方法をそのまま利用して、第１の基板２０１上でＭＬを形成した場合には、当該ＭＬの形状は凸レンズ形状になる。従って、発光素子からの出射光を効率的に集光することができなくなってしまう。保護膜２１５及びＭＬの材料の屈折率の大小関係を逆転させることができれば、ＭＬの形状が凸レンズ形状であっても効率的に集光が可能となるが、このような保護膜２１５及びＭＬの材料を新規に開発することは、開発コストの増加を招き、好ましくない。
【0037】
このように、リフロー時の高温から有機ＥＬ素子を保護する観点、及びＭＬのレンズ形状の観点から、表示装置２に対してＭＬを搭載する場合に、イメージセンサで用いられている既存の方法をそのまま利用することは困難である。このように、ＯＣＣＦ型の有機ＥＬマイクロディスプレイに対してＭＬを形成しようとする場合には、ＭＬを形成するためのプロセスを新規に開発したり、ＭＬの材料を新規に開発したりする必要が生じ、開発コストの増加を招く恐れがある。なお、ＣＦ層２１７についても、同様に、イメージセンサで用いられている既存の方法をそのまま利用してＣＦ層２１７を形成しようとすると、有機ＥＬ素子が高温にさらされることとなるため、ＯＣＣＦ型の有機ＥＬマイクロディスプレイでは、ＣＦ層２１７の形成についても、プロセスを新規に開発する必要が生じ得る。
【0038】
以上説明したように、これまで、有機ＥＬマイクロディスプレイに対してＭＬを搭載する方法については、十分に検討されているとは言い難い状況であった。本発明者らは、かかる事情に鑑みて、有機ＥＬマイクロディスプレイに対してＭＬを搭載する方法について鋭意検討を行った結果、本開示に想到した。本開示によれば、有機ＥＬマイクロディスプレイにおいて、ＭＬをより好適に形成することが可能になる。これにより、光取り出し効率がより高い有機ＥＬマイクロディスプレイを実現することが可能になる。以下、本発明者らが想到した本開示の好適な一実施形態について説明する。
【0039】
（２．表示装置の構成）
図２を参照して、本開示の一実施形態に係る表示装置の構成について説明する。図２は、本実施形態に係る表示装置の構成を示す図である。図２では、本実施形態に係る表示装置の積層方向（上下方向）と平行な断面の様子を、概略的に示している。また、図２に示す表示装置は、トップエミッション型の表示装置である。
図２を参照して、本開示の一実施形態に係る表示装置の構成について説明する。図２は、本実施形態に係る表示装置の構成を示す図である。図２では、本実施形態に係る表示装置の積層方向（上下方向）と平行な断面の様子を、概略的に示している。また、図２に示す表示装置は、トップエミッション型の表示装置である。
【0040】
図２を参照すると、本実施形態に係る表示装置１は、第１の基板１０１と、第１の基板１０１上に形成され、ＯＬＥＤからなる白色光を発する複数の発光素子が形成される発光素子層１１０と、発光素子層１１０の上層に設けられ、複数のＭＬ１２１ａが配列されて構成されるＭＬ層１２１と、ＭＬ層１２１の上層に設けられ、複数のＣＦ１１７Ｒ、１１７Ｂ、１１７Ｇが配列されて構成されるＣＦ層１１７と、ＣＦ層１１７の上層に設けられ、複数の発光素子からの光に対して透明な材料で形成される第２の基板１０３と、から主に構成される。
【0041】
ここで、本実施形態では、発光素子層１１０が形成された第１の基板１０１に対して、表面上にＣＦ層１１７及びＭＬ層１２１がこの順に積層された第２の基板１０３が貼り合わされることにより、表示装置１が作製される。つまり、表示装置１は、対向ＣＦ方式によって作製される有機ＥＬマイクロディスプレイ（以下、対向ＣＦ型の有機ＥＬマイクロディスプレイともいう）である。例えば、表示装置１のパネルサイズは、約０．２インチ～約２インチ程度であり得る。また、例えば、表示装置１の画素サイズは、約２０μｍ以下であり得る。
【0042】
ここで、図３は、本実施形態に係る表示装置１における、貼り合わされる工程の直前の第１の基板１０１に係る構成を示す図であり、図４は、本実施形態に係る表示装置１における、貼り合わされる工程の直前の第２の基板１０３に係る構成を示す図である。以下、図３及び図４を参照しながら、第１の基板１０１に係る構成、及び第２の基板１０３に係る構成について、順に説明する。
【0043】
（第１の基板に係る構成）
第１の基板１０１は、シリコンによって形成される。第１の基板１０１上には、発光素子層１１０の発光素子を駆動するための駆動回路からなる駆動回路層１０５が形成される。当該駆動回路は、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）等を含む。
第１の基板１０１は、シリコンによって形成される。第１の基板１０１上には、発光素子層１１０の発光素子を駆動するための駆動回路からなる駆動回路層１０５が形成される。当該駆動回路は、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）等を含む。
【0044】
ここで、一般的に、中型以上のサイズの有機ＥＬ表示装置では、発光素子が形成される第１の基板としては、ガラス基板や、樹脂製の基板等が用いられることが多い。一方、上述したように、有機ＥＬマイクロディスプレイでは、より一層の高精細化を求めて、画素サイズの微細化が進んでおり、これに伴い、駆動回路を構成するＴＦＴのサイズや、配線層の配線ピッチ等も微細化しつつある。ガラス基板や樹脂製の基板を用いた場合には、このような高精細な有機ＥＬマイクロディスプレイに要求される、微細な加工は困難である。
【0045】
これに対して、本実施形態によれば、第１の基板１０１としてシリコン基板（シリコンウエハ）を用いることにより、既存の半導体プロセス技術を用いて、ＴＦＴや配線をより微細に加工することが可能となる。例えば、数μｍオーダーのＴＦＴを形成することが可能である。このように、表示装置１では、第１の基板１０１としてシリコン基板を用いることにより、高精細な有機ＥＬマイクロディスプレイが実現され得る。
【0046】
駆動回路層１０５の上には、絶縁層１０７を介して発光素子層１１０が形成される。なお、絶縁層１０７は、一般的な有機ＥＬディスプレイにおいて層間絶縁層として用いられ得る各種の公知の材料によって形成されてよい。例えば、絶縁層１０７は、シリコン酸化物（ＳｉＯ２等）、ＳｉＮ、又は絶縁性樹脂等を、単独で、あるいは適宜組み合わせて形成することができる。また、絶縁層１０７の形成方法も特に限定されず、絶縁層１０７の形成には、ＣＶＤ法、塗布法、スパッタリング法、又は各種印刷法等の公知の方法を用いることができる。
【0047】
発光素子層１１０は、絶縁層１０７の上に、第１の電極１０９、発光層として機能する有機層１１１、及び第２の電極１１３が、この順に積層されて構成される。簡単のため、図示を省略しているが、第１の電極１０９は、各画素に対応するように、互いに隔絶されてパターニングされている。この隔絶された各パターンに対応する部位における第１の電極１０９、有機層１１１、及び第２の電極１１３の積層構造が、１つの発光素子（すなわち、１つの画素）に対応し得る。第１の電極１０９の各パターンに対しては、絶縁層１０７に設けられるビア（図示せず）を介して、駆動回路が適宜接続されており、駆動回路が第１の電極１０９に適宜電圧を印加することにより、各発光素子が駆動され得る。
【0048】
有機層１１１は、有機発光材料からなり、白色光を発光可能に構成される。有機層１１１の具体的な構成は限定されず、各種の公知な構成であってよい。例えば、有機層１１１は、正孔輸送層と発光層と電子輸送層との積層構造、正孔輸送層と電子輸送層を兼ねた発光層との積層構造、又は正孔注入層と正孔輸送層と発光層と電子輸送層と電子注入層との積層構造等から構成することができる。また、これらの積層構造等を「タンデムユニット」とする場合、有機層１１１は、第１のタンデムユニット、接続層、及び第２のタンデムユニットが積層された２段のタンデム構造を有してもよい。あるいは、有機層１１１は、３つ以上のタンデムユニットが積層された３段以上のタンデム構造を有してもよい。有機層１１１が複数のタンデムユニットからなる場合には、発光層の発光色を赤色、緑色、青色と各タンデムユニットで変えることで、全体として白色を発光する有機層１１１を得ることができる。
【0049】
例えば、有機層１１１は、有機材料を真空蒸着することによって形成される。ただし、本実施形態はかかる例に限定されず、有機層１１１は各種の公知の方法によって形成されてよい。例えば、有機層１１１の形成方法としては、真空蒸着法等の物理的気相成長法（ＰＶＤ法）、スクリーン印刷法やインクジェット印刷法といった印刷法、転写用基板上に形成されたレーザ吸収層と有機層の積層構造に対してレーザを照射することでレーザ吸収層上の有機層を分離して当該有機層を転写するレーザ転写法、又は各種の塗布法等を用いることができる。
【0050】
第１の電極１０９は、アノードとして機能する。表示装置１はトップエミッション型であるから、第１の電極１０９は、有機層１１１からの光を反射し得る材料によって形成される。例えば、第１の電極１０９はアルミニウムとネオジムとの合金（Ａｌ－Ｎｄ合金）によって形成される。また、第１の電極１０９の膜厚は、例えば０．１μｍ～１μｍ程度である。ただし、本実施形態はかかる例に限定されず、第１の電極１０９は、一般的な有機ＥＬ表示装置においてアノードとして機能する光反射側の電極の材料として用いられている各種の公知の材料によって形成することができる。また、第１の電極１０９の膜厚も上記の例に限定されず、第１の電極１０９は、一般的に有機ＥＬ表示装置において採用されている膜厚の範囲で適宜形成され得る。
【0051】
例えば、第１の電極１０９は、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、若しくはタンタル（Ｔａ）といった仕事関数の高い金属、又は合金（例えば、銀を主成分とし、０．３質量％～１質量％のパラジウム（Ｐｄ）と、０．３質量％～１質量％の銅とを含むＡｇ－Ｐｄ－Ｃｕ合金、又はＡｌ－Ｎｄ合金等）によって形成され得る。あるいは、第１の電極１０９としては、アルミニウム又はアルミニウムを含む合金等の仕事関数の値が小さく、かつ光反射率の高い導電材料を用いることができる。この場合には、第１の電極１０９上に適切な正孔注入層を設けるなどして正孔注入性を向上させることが好ましい。あるいは、第１の電極１０９は、誘電体多層膜やアルミニウムといった光反射性の高い反射膜上に、インジウムとスズの酸化物（ＩＴＯ）やインジウムと亜鉛の酸化物（ＩＺＯ）等の正孔注入特性に優れた透明導電材料を積層した構造とすることもできる。
【0052】
第２の電極１１３は、カソードとして機能する。表示装置１はトップエミッション型であるから、第２の電極１１３は、有機層１１１からの光を透過し得る材料によって形成される。例えば、第２の電極１１３はマグネシウムと銀との合金（Ｍｇ－Ａｇ合金）によって形成される。また、第２の電極１１３の膜厚は、例えば１０ｎｍ程度である。ただし、本実施形態はかかる例に限定されず、第２の電極１１３は、一般的な有機ＥＬ表示装置においてカソードとして機能する光透過側の電極の材料として用いられている各種の公知の材料によって形成することができる。また、第２の電極１１３の膜厚も上記の例に限定されず、第２の電極１１３は、一般的に有機ＥＬ表示装置において採用されている膜厚の範囲で適宜形成され得る。
【0053】
例えば、第２の電極１１３は、アルミニウム、銀、マグネシウム、カルシウム（Ｃａ）、ナトリウム（Ｎａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、アルカリ金属と銀との合金、アルカリ土類金属と銀との合金（例えば、マグネシウムと銀との合金（Ｍｇ－Ａｇ合金））、マグネシウムとカルシウムとの合金（Ｍｇ－Ｃａ合金）、アルミニウムとリチウムとの合金（Ａｌ－Ｌｉ合金）等によって形成され得る。これらの材料を単層で用いる場合には、第２の電極１１３の膜厚は、例えば４ｎｍ～５０ｎｍ程度である。あるいは、第２の電極１１３は、有機層１１１側から、上述した材料層と、例えばＩＴＯやＩＺＯからなる透明電極（例えば、厚さ３０ｎｍ～１μｍ程度）とが積層された構造とすることもできる。このような積層構造とした場合には、上述した材料層の厚さを例えば１ｎｍ～４ｎｍ程度と薄くすることもできる。あるいは、第２の電極１１３は、透明電極のみで構成されてもよい。あるいは、第２の電極１１３に対して、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金、銅、銅合金、金、金合金等の低抵抗材料から成るバス電極（補助電極）を設け、第２の電極１１３全体として低抵抗化を図ってもよい。
【0054】
例えば、第１の電極１０９及び第２の電極１１３は、真空蒸着法によって所定の厚さだけ材料を成膜した後に、当該膜をエッチング法によってパターニングすることにより形成される。ただし、本実施形態はかかる例に限定されず、第１の電極１０９及び第２の電極１１３は、各種の公知の方法によって形成されてよい。第１の電極１０９及び第２の電極１１３の形成方法としては、例えば、電子ビーム蒸着法、熱フィラメント蒸着法、真空蒸着法を含む蒸着法、スパッタリング法、化学的気相成長法（ＣＶＤ法）、有機金属化学気相蒸着法（ＭＯＣＶＤ法）、イオンプレーティング法とエッチング法との組合せ、各種の印刷法（例えば、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法、若しくはメタルマスク印刷法等）、メッキ法（電気メッキ法、若しくは無電解メッキ法等）、リフトオフ法、レーザアブレーション法、又はゾルゲル法等を挙げることができる。
【0055】
（第２の基板に係る構成）
第２の基板１０３は石英ガラスから構成される。ただし、本実施形態はかかる例に限定されず、第２の基板１０３としては、各種の公知の材料が用いられてよい。例えば、第２の基板１０３は、各種のガラス基板、又は有機ポリマー基板等によって形成され得る。ただし、表示装置１はトップエミッション型であるから、第２の基板１０３は、発光素子からの出射光を好適に透過し得る、光透過率の高い材料によって形成され得る。
第２の基板１０３は石英ガラスから構成される。ただし、本実施形態はかかる例に限定されず、第２の基板１０３としては、各種の公知の材料が用いられてよい。例えば、第２の基板１０３は、各種のガラス基板、又は有機ポリマー基板等によって形成され得る。ただし、表示装置１はトップエミッション型であるから、第２の基板１０３は、発光素子からの出射光を好適に透過し得る、光透過率の高い材料によって形成され得る。
【0056】
第２の基板１０３上に、ＣＦ層１１７が形成される。ＣＦ層１１７の膜厚は、例えば約０．５μｍ～約２．０μｍ程度である。ＣＦ層１１７では、第１の基板１０１と第２の基板１０３が貼り合わされた後に各発光素子に対応する部位に、ＲＧＢの各色のＣＦ（赤色のＣＦ１１７Ｒ、緑色のＣＦ１１７Ｇ、及び青色のＣＦ１１７Ｂ）のいずれかが形成される。つまり、第１の基板１０１と第２の基板１０３が貼り合わされた後には、１つの発光素子に対して、ＣＦ１１７Ｒ、ＣＦ１１７Ｇ及びＣＦ１１７Ｂのいずれか１つが配置される。なお、以下の説明では、ＣＦ１１７Ｒ、ＣＦ１１７Ｇ及びＣＦ１１７Ｂを特に区別する必要がない場合には、これらのうちの１つ又は複数を指して、単にＣＦ１１７ａとも記載することとする。
【0057】
ＣＦ層１１７の形成には、イメージセンサにおいてＣＦを形成する際に用いられている各種の公知の材料及びプロセスを流用することができる。例えば、ＣＦ層１１７は、レジスト材をフォトリソグラフィ技術で所定の形状に露光、現像することにより、形成され得る。
【0058】
なお、ＣＦ１１７ａの配列方法は限定されない。例えば、当該配列方法は、ストライプ配列、デルタ配列、又は正方配列等、各種の公知の配列方法であってよい。図５は、ＣＦ１１７ａの配列方法の一例として、デルタ配列でのＣＦ１１７ａの配列を示す上面図である。図６は、ＣＦ１１７ａの配列方法の他の例として、正方配列でのＣＦ１１７ａの配列を示す上面図である。正方配列においては、１つの副画素に対応する赤色のＣＦ１１７Ｒ、１つの副画素に対応する緑色のＣＦ１１７Ｇ、及び２つの副画素に対応する青色のＣＦ１１７Ｂによって、１つの画素が構成され得る。
【0059】
ＣＦ層１１７の上に、平坦化膜１１９が積層される。平坦化膜１１９は、樹脂系の材料（例えば、ノボラックとアクリル樹脂との混合物、アクリル樹脂、又はスチレン樹脂等）によって形成される。
【0060】
そして、平坦化膜１１９の上に、ＭＬ層１２１が形成される。ＭＬ層１２１では、ＣＦ層１１７の各ＣＦ１１７ａに対応する部位に、ＭＬ１２１ａがそれぞれ位置するように、当該ＭＬ１２１ａが形成される。つまり、１つのＣＦ１１７ａに対して、１つのＭＬ１２１ａが配置される。
【0061】
例えば、本実施形態では、各ＭＬ１２１ａは、上方から見た場合に、対応するＣＦ１１７ａに略内接するような形状に形成され得る。この場合、隣り合うＭＬ１２１ａ同士は、互いに接するように形成されることとなる。ただし、本実施形態はかかる例に限定されず、ＭＬ１２１ａは、上方から見た際に、ＣＦ１１７ａに完全に内接していなくてもよく、やや小さく形成されてもよい。この場合、隣り合うＭＬ１２１ａ間にはギャップが存在することとなるが、本発明者らによる検討の結果、かかるギャップが存在しても、当該ギャップが所定の範囲内であれば、ＭＬ１２１ａは出射光の集光機能を充分に果たすことが判明している（詳細は下記（４．効果の確認）で説明する）。従って、本実施形態では、上記のように、ＭＬ１２１ａ間にギャップが存在するように各ＭＬ１２１ａが形成されても、そのギャップが適宜調整されることにより、光取り出し効率の向上の効果を得ることが可能である。
【0062】
なお、ＣＦ１１７ａの配列方法に応じて、上方から見た場合における各ＣＦ１１７ａの形状は異なるため、ＭＬ１２１ａの形状も異なることとなる。例えば、デルタ配列の場合には、ＣＦ１１７ａの形状は、各色とも、略正六角形である。従って、この場合には、当該ＣＦ１１７ａの形状に対応して、ＭＬ１２１ａの形状は、略真円であり得る。一方、例えば、ストライプ配列の場合には、ＣＦ１１７ａの形状は、各色とも、略長方形である。従って、この場合には、当該ＣＦ１１７ａの形状に対応して、ＭＬ１２１ａの形状は、略楕円であり得る。また、ＭＬ１２１ａの形状は、円形に限定されず、略方形や、方形に近い形状（各頂点が丸みを帯びた方形）であってもよい。高い集光効率が得られる最適なＭＬ１２１ａの形状は、ＣＦ１１７ａの形状、すなわち画素の形状によって異なると考えられるため、当該ＭＬ１２１ａの形状は、ＣＦ１１７ａの形状に応じて適宜決定されてよい。
【0063】
ＭＬ層１２１の形成（すなわち、ＭＬ１２１ａの形成）には、例えば、イメージセンサにおいてＭＬを形成する際に用いられている、各種の公知の材料及びプロセスを流用することができる。例えば、ＭＬ層１２１の材料としては、イメージセンサで使用されているメルトフロー型マイクロレンズレジスト材が用いられ、フォトリソグラフィによるパターニング、及びリフロー工程を経て、ＭＬ層１２１が形成され得る。従って、第２の基板１０３上において、ＭＬ１２１ａは、当該第２の基板１０３とは逆側に向かって突出する凸形状を有する。なお、平坦化膜１１９及びＭＬ層１２１の形成方法の詳細については、後述する。
【0064】
図３に示すように、第１の基板１０１上に発光素子層１１０までの各層が形成され、第２の基板１０３上にＭＬ層１２１までの各層が形成された状態で、ＭＬ層１２１が発光素子層１１０に対向するように、充填剤からなる接着層１１５を介して、第１の基板１０１と第２の基板１０３とが貼り合わされる。これにより、表示装置１が作製される。この際、上述したように、第２の基板１０３上において、各ＭＬ１２１ａは、当該第２の基板１０３とは逆側に向かって突出する凸形状を有するように形成されているため、第１の基板１０１と第２の基板１０３とが貼り合わされた後には、各ＭＬ１２１ａは、対応する各発光素子に向かって突出するレンズ形状（すなわち、凹レンズ形状）となる。
【0065】
なお、接着層１１５の充填剤としては、その屈折率が、ＭＬ層１２１の屈折率よりも低いものが用いられる。例えば、ＭＬ層１２１の材料として、上述したメルトフロー型マイクロレンズレジスト材が用いられる場合であれば、当該レジスト材の屈折率は約３．０程度であるため、当該充填剤としては、例えば屈折率が１．５程度である、エポキシ樹脂、又はアクリル樹脂等の樹脂系材料が用いられる。
【0066】
以上、本実施形態に係る表示装置１の構成について説明した。以上説明したように、表示装置１は、対向ＣＦ型の有機ＥＬマイクロディスプレイであり、そのＣＦ層１１７が形成される第２の基板１０３にＭＬ層１２１を形成する。従って、比較的高温のリフロー工程を経てＭＬ層１２１を形成しても、発光素子層１１０の発光素子に影響を与えることはない。よって、例えばイメージセンサにおいて用いられている材料、方法等、既存の材料、方法を用いてＭＬ層１２１を形成することが可能となるため、開発コストを大幅に低減することが可能になる。また、ＣＦ層１１７についても、例えばイメージセンサにおいて用いられている材料、方法等を流用して形成することができるため、開発コストは更に低減され得る。このように、本実施形態によれば、開発コストを抑えつつ、ＭＬ層１２１によって光取り出し効率が向上された、表示装置１を実現することができる。また、ＭＬ層１２１が設けられることにより、隣接画素への光の漏れ込みが抑制されるため、混色の発生も抑制され得る。
【0067】
なお、表示装置１のような対向ＣＦ型の有機ＥＬマイクロディスプレイにおいて光取り出し効率を向上させるための方法として、ＣＦ層を薄膜化することが考えられる。しかしながら、単純にＣＦ層を薄膜化すると、色度が低下し、色再現性が悪化してしまう。かかる事情に対して、本実施形態では、ＣＦ層１１７を例えば約２．０μｍ以下に薄膜化するとともに、ＭＬ層１２１を形成する。これにより、各発光素子からの出射光が各ＭＬ１２１ａによって集光され、自身に対応するＣＦ１１７ａを通過することとなるため、色再現性を損なうことなく、光取り出し効率を向上させることが可能になる。
【0068】
また、第２の基板１０３上にＭＬ層１２１を作成する際に、例えばリフロー等の既存の方法を用いて当該ＭＬ層１２１を作成すれば、ＭＬ１２１ａは、第２の基板１０３とは逆側に向かって突出する形状になる。かかるＭＬ層１２１が作成された第２の基板１０３を、そのＭＬ層１２１が発光素子層１１０と対向するように、第１の基板１０１と貼り合わせると、結果的に、ＭＬ１２１ａは、凹レンズ形状になる。このように、表示装置１では、既存の方法を用いて、凹レンズ形状のＭＬ１２１ａを容易に形成することが可能になる。
【0069】
このとき、本実施形態では、発光素子とＭＬ１２１ａとの間の層である接着層１１５の屈折率が、ＭＬ１２１ａの屈折率よりも低くなるように、接着層１１５を構成する充填剤、及びＭＬ層１２１の材料を選定している。従って、凹レンズ形状のＭＬ１２１ａが形成されることにより、図７に示すように、発光素子からの光を当該ＭＬ１２１ａによって効率的に集光することが可能になる。つまり、光取り出し効率を向上させることが可能になる。図７は、本実施形態に係る表示装置１における、ＭＬ１２１ａの効果について説明するための図である。図７では、図２に示す表示装置１の一部を抜き出して図示するとともに、発光素子からの出射光がＭＬ１２１ａによって集光されて、自身に対応するＣＦ１１７Ｒ、１１７Ｇ、１１７Ｂ、及び第２の基板１０３を通過して、外部に向かって取り出される様子を模擬的に矢印で示している。
【0070】
なお、一般的に、対向ＣＦ型の有機ＥＬ表示装置では、発光素子が形成された基板とＣＦが形成された基板とを貼り合わせる際に、当該発光素子と当該ＣＦとの位置合わせの精度が問題になり得る。当該位置合わせを高精度に行うためには、同一の基板上で発光素子とＣＦの形成が行われるＯＣＣＦ方式の方が好ましいと言える。ただし、超小型の有機ＥＬ表示装置であれば、対向ＣＦ方式であっても、パネルのサイズが小さいことにより、例えば中型以上の有機ＥＬ表示装置に比べて、発光素子とＣＦとの位置合わせを高精度に行うことが可能である。このように、表示装置１は、超小型の有機ＥＬ表示装置であるため、対向ＣＦ方式で作製しても、発光素子とＣＦ１１７ａとの位置合わせの精度を保つことができる。換言すれば、以上説明した対向ＣＦ方式の有機ＥＬ表示装置の構成は、表示装置１のような超小型の有機ＥＬ表示装置に対して、好適に適用され得る。
【0071】
（３．ＭＬ層の形成方法）
図８～図１０を参照して、以上説明した第２の基板１０３上へのＭＬ層１２１の形成方法について、より詳細に説明する。図８～図１０は、第２の基板１０３上へのＭＬ層１２１の形成方法について説明するための図である。図８～図１０では、第２の基板１０３に係る構成の積層方向（上下方向）と平行な断面を、当該構成の作製方法における工程順に概略的に図示したものであり、当該作製方法におけるプロセスフローを表すものである。
図８～図１０を参照して、以上説明した第２の基板１０３上へのＭＬ層１２１の形成方法について、より詳細に説明する。図８～図１０は、第２の基板１０３上へのＭＬ層１２１の形成方法について説明するための図である。図８～図１０では、第２の基板１０３に係る構成の積層方向（上下方向）と平行な断面を、当該構成の作製方法における工程順に概略的に図示したものであり、当該作製方法におけるプロセスフローを表すものである。
【0072】
上述したように、第２の基板１０３上にＣＦ層１１７が形成されると、その上に、平坦化膜１１９が積層される（図８）。平坦化膜１１９の膜厚は、例えば約１０μｍ以下である。また、平坦化膜１１９は、その屈折率が例えば１．０～２．５程度の材料によって形成される。このような屈折率を実現し得る平坦化膜１１９の材料としては、例えば、ノボラックとアクリル樹脂との混合物、アクリル樹脂、又はスチレン樹脂等が挙げられる。なお、ＣＦ層１１７が充分に平坦度を有するように形成される場合であれば、平坦化膜１１９は積層されなくてもよい。
【0073】
次に、平坦化膜１１９の上にＭＬ１２１ａの材料（レンズ材）が成膜される。レンズ材の膜厚は、ＭＬ１２１ａの高さ、及び曲率を決定し得る因子であるため、所望の集光効率が得られるようなＭＬ１２１ａの形状が実現され得るように、適宜決定される。例えば、レンズ材の膜厚は、０．１μｍ～５．０μｍの範囲で適宜決定され得る。また、当該レンズ材としては、イメージセンサのＭＬに用いられるものがそのまま流用されてよい。例えば、レンズ材としては、イメージセンサで使用されているメルトフロー型マイクロレンズレジスト材が用いられ得る。当該レジスト材の屈折率は、上述したように、３．０程度である。
【0074】
次に、フォトリソグラフィ技術により、ＭＬ１２１ａが形成される部位（すなわち、各ＣＦ１１７ａの直徐に当たる部位）だけ残し、成膜されたレンズ材１２３がパターニングされる（図９）。具体的には、露光工程、及び現像工程が行われた後、ＵＶ光による感光材のブリーチング処理が行われる。露光工程では、例えばｉ線による露光が行われる。
【0075】
なお、このレンズ材１２３のパターニング工程において、レンズ材１２３のパターンを調整することにより、上方から見た場合における作成後のＭＬ１２１ａの形状や、隣り合うＭＬ１２１ａ間のギャップを制御することが可能である。後述するリフロー工程での形状の変化を予想して、所望のＭＬ１２１ａの形状、及びＭＬ１２１ａ間のギャップが得られるように、レンズ材１２３がパターニングされる。
【0076】
次に、パターニングされたレンズ材１２３がリフローされることにより、ＭＬ１２１ａ（すなわち、ＭＬ層１２１）が形成される（図１０）。リフロー温度は１００℃～２５０℃程度である。また、多段熱処理、又は昇温処理によってリフローが行われてもよい。
【0077】
なお、ＭＬ１２１ａが形成された後に、その表面に酸化膜が形成されてもよい。例えば、当該酸化膜は、１０００ｎｍ以下の範囲で成膜され得る。当該酸化膜は、ＭＬ１２１ａでの光の反射を抑える低反射膜として機能する。かかる酸化膜が設けられることにより、発光素子からの出射光がＭＬ１２１ａの表面で反射される率が低下し、光取り出し効率を更に向上させることが可能になる。
【0078】
以上、ＭＬ層１２１の形成方法について説明した。なお、上記の説明では、リフローを用いた、いわゆるメルトフロー法によってＭＬ層１２１が形成されていたが、本実施形態では、ＭＬ層１２１の形成方法はかかる例に限定されず、一般的にイメージセンサにおいてＭＬを作成する際に用いられている各種の公知の方法が適用されてよい。例えば、ＭＬ層１２１は、エッチバック法で形成されてもよい。エッチバック法では、レンズ材を成膜した後、その上にレンズ１２１ａの形状を反映した（例えば半球状の）レジストを形成し、エッチバックすることにより、レンズ１２１ａを形成する方法である。
【0079】
（４．効果の確認）
（４－１．ＭＬ厚と光取り出し効率との関係）
以上説明した本実施形態に係る表示装置１による光取り出し効率向上の効果について確認するために本発明者らが行った実験の結果について説明する。当該実験では、図２に示す本実施形態に係る表示装置１と同様の構成を有する有機ＥＬマイクロディスプレイのサンプルを作製し、実際に当該サンプルを駆動させ、その表示面から出射される光について、ＣＩＥ ＸＹＺ表色系におけるＸ、Ｙ、Ｚの値を測定した（なお、Ｙの値は輝度に対応する）。当該サンプルにおいて、画素サイズは７．８μｍ×７．８μｍとした。ＣＦの配列は正方配列とし、赤色の副画素１つ、緑色の副画素１つ、及び青色の副画素２つの、計４つの副画素で、１つの画素を形成した。ＭＬ層はメルトフロー法によって形成した。隣り合うＭＬ間のギャップは１０００ｎｍとした。
（４－１．ＭＬ厚と光取り出し効率との関係）
以上説明した本実施形態に係る表示装置１による光取り出し効率向上の効果について確認するために本発明者らが行った実験の結果について説明する。当該実験では、図２に示す本実施形態に係る表示装置１と同様の構成を有する有機ＥＬマイクロディスプレイのサンプルを作製し、実際に当該サンプルを駆動させ、その表示面から出射される光について、ＣＩＥ ＸＹＺ表色系におけるＸ、Ｙ、Ｚの値を測定した（なお、Ｙの値は輝度に対応する）。当該サンプルにおいて、画素サイズは７．８μｍ×７．８μｍとした。ＣＦの配列は正方配列とし、赤色の副画素１つ、緑色の副画素１つ、及び青色の副画素２つの、計４つの副画素で、１つの画素を形成した。ＭＬ層はメルトフロー法によって形成した。隣り合うＭＬ間のギャップは１０００ｎｍとした。
【0080】
本実験では、ＭＬ層の厚み（すなわち、ＭＬの高さ。以下、ＭＬ厚ともいう）が互いに異なる複数のサンプルを作製し、そのそれぞれについて、Ｘ、Ｙ、Ｚの値を測定した。結果を、図１１に示す。図１１は、本実施形態に係る有機ＥＬマイクロディスプレイについて、出射光のＣＩＥ ＸＹＺ表色系におけるＸ、Ｙ、Ｚの値を測定した結果を示す図である。図１１では、横軸にＭＬ厚を取り、縦軸にＸ、Ｙ、Ｚの値の測定値を取り、両者の関係をプロットしている。なお、縦軸の値としては、ＭＬ層が設けられない場合を１とした相対値をプロットしている。縦軸の値は、ＭＬ層が設けられない場合を基準とした、光取り出し効率の改善率（効率改善率）を示すものであると言える。
【0081】
図１１を参照すると、少なくともＭＬ厚が約２０００ｎｍ以下の範囲においては、ＭＬ層を形成することにより、光取り出し効率が向上していることが確認できる。特に、本実験に用いたサンプルでは、ＭＬ厚が約１０００ｎｍ近傍の点、及びＭＬ厚が約１８００ｎｍ近傍の点において、効率改善率にピークが確認された。具体的には、白色の発光（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）に注目すると、ＭＬ厚が約１０００ｎｍ近傍の点、及びＭＬ厚が約１８００ｎｍ近傍の点において、ＭＬ層が設けられない場合に比べて、それぞれ、１．２倍及び１．３倍の光取り出し効率の向上が認められた。当該結果は、光取り出し効率には、ＭＬ厚に対して依存性が存在すること、及び特定のＭＬ厚でピークが存在することを示している。当該結果から、本実施形態に係る表示装置１を作製する際には、その光取り出し効率とＭＬ厚との関係性を考慮して、その厚みを適切な値とするように当該ＭＬ層を設計することにより、当該光取り出し効率をより一層向上させることが可能になる。
【0082】
また、図１１に示すように、本実験に用いたサンプルでは、ＭＬ厚が２４００ｎｍ近傍の点において、Ｘ、Ｙ、Ｚの各値について、大幅な低下が見られた。特に、Ｘの値については、ＭＬ層が設けられない場合よりも低い値になった。当該結果は、ＭＬ厚が大きくなり過ぎると、光取り出し効率の向上の効果が得られ難くなること、及び出射光の色によっては、かえって光取り出し効率が低下してしまうことを示している。当該結果は、本実施形態に係る表示装置１においては、このような発光の色ごとのＭＬ厚の上限まで考慮してＭＬ層を設計することにより、光取り出し効率をより効率的に向上させることが可能になることを示している。
【0083】
（４－２．ＭＬ間ギャップと光取り出し効率との関係）
本実施形態に係る表示装置１における隣り合うＭＬ１２１ａ間のギャップが光取り出し効率に及ぼす影響について確認するために本発明者らが行った実験の結果について説明する。当該実験では、図２に示す本実施形態に係る表示装置１と同様の構成を有する有機ＥＬマイクロディスプレイのサンプルを作製し、実際に当該サンプルを駆動させ、その表示面から出射される光について、輝度を測定した。当該サンプルにおいて、画素サイズは７．８μｍ×７．８μｍとした。ＣＦの配列は正方配列とし、赤色の副画素１つ、緑色の副画素１つ、及び青色の副画素２つの、計４つの副画素で、１つの画素を形成した。ＭＬ層はメルトフロー法によって形成した。
本実施形態に係る表示装置１における隣り合うＭＬ１２１ａ間のギャップが光取り出し効率に及ぼす影響について確認するために本発明者らが行った実験の結果について説明する。当該実験では、図２に示す本実施形態に係る表示装置１と同様の構成を有する有機ＥＬマイクロディスプレイのサンプルを作製し、実際に当該サンプルを駆動させ、その表示面から出射される光について、輝度を測定した。当該サンプルにおいて、画素サイズは７．８μｍ×７．８μｍとした。ＣＦの配列は正方配列とし、赤色の副画素１つ、緑色の副画素１つ、及び青色の副画素２つの、計４つの副画素で、１つの画素を形成した。ＭＬ層はメルトフロー法によって形成した。
【0084】
本実験では、ＭＬ間のギャップが互いに異なる複数のサンプルを作製し、そのそれぞれについて、輝度を測定した。結果を、図１２に示す。図１２は、本実施形態に係る有機ＥＬマイクロディスプレイについて、出射光の輝度を測定した結果を示す図である。図１２では、横軸にＭＬ間のギャップを取り、縦軸に輝度の測定値を取り、両者の関係をプロットしている。また、本実験では、所定のＭＬ間のギャップを有する各サンプルについて、上方から見た場合におけるＭＬの形状を変更したサンプルもそれぞれ作製し、これらについても同様に輝度を測定した。図１２には、実験結果の一例として、ＭＬの形状が略正方であるサンプルについての結果を四角のマーカーでプロットし、ＭＬの形状が略真円であるサンプルについての結果を丸のマーカーでプロットしている。
【0085】
図１２を参照すると、ＭＬの形状が略正方であるサンプル、及びＭＬの形状が略真円であるサンプルのいずれについても、ＭＬ間のギャップを変更しても、輝度がほとんど変化していないことが確認できる。当該結果は、ＭＬ間のギャップを所定の範囲内で変更させても、光取り出し効率は、ほぼ変化しないことを示している。ただし、図１５には現れていないが、ＭＬ間のギャップが大きくなり過ぎれば、平面内でのＭＬの大きさはその分小さくなるため、発光素子からの出射光がＭＬに入射し難くなり、輝度は低下すると考えられる。当該結果から、本実施形態に係る表示装置１を作製する際には、その光取り出し効率とＭＬ間のギャップとの関係性を考慮して、ＭＬ間のギャップが、光取り出し効率の向上の効果が確実に得られるような適切な範囲に収まるように、ＭＬ層の設計を行うことが重要である。
【0086】
（５．適用例）
以上説明した本実施形態に係る表示装置１の適用例について説明する。ここでは、以上説明した表示装置１が適用され得る電子機器のいくつかの例について説明する。
以上説明した本実施形態に係る表示装置１の適用例について説明する。ここでは、以上説明した表示装置１が適用され得る電子機器のいくつかの例について説明する。
【0087】
図１３及び図１４は、本実施形態に係る表示装置１が適用され得る電子機器の一例である、デジタルカメラの外観を示す図である。図１３は、デジタルカメラを前方（被写体側）から眺めた外観を示しており、図１４は、デジタルカメラを後方から眺めた外観を示している。図１３及び図１４に示すように、デジタルカメラ３１１は、本体部（カメラボディ）３１３と、交換式のレンズユニット３１５と、撮影時にユーザによって把持されるグリップ部３１７と、各種の情報を表示するモニタ３１９と、撮影時にユーザによって観察されるスルー画を表示するＥＶＦ３２１と、を有する。当該ＥＶＦ３２１が、本実施形態に係る表示装置１によって構成され得る。
【0088】
図１５は、本実施形態に係る表示装置１が適用され得る電子機器の他の例である、ＨＭＤの外観を示す図である。図１５に示すように、ＨＭＤ３３１は、各種の情報を表示する眼鏡形の表示部３３３と、装着時にユーザの耳に掛止される耳掛け部３３５と、を有する。当該表示部３３３が、本実施形態に係る表示装置１によって構成され得る。
【0089】
以上、本実施形態に係る表示装置１が適用され得る電子機器のいくつかの例について説明した。なお、表示装置１が適用され得る電子機器は上記で例示したものに限定されず、表示装置１は、例えばメガネ型のウェアラブルデバイス等、いわゆるマイクロディスプレイが搭載され得る電子機器であれば、あらゆる電子機器の表示装置として適用可能である。
【0090】
（６．補足）
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【0091】
例えば、上記実施形態では、表示装置１において、１つの画素に対して１つのＭＬ１２１ａが配置されていたが、本開示に係る技術はかかる例に限定されない。例えば、１つの画素に対して複数のＭＬ１２１ａが配置されてもよい。
【0092】
また、例えば、上記実施形態では、表示装置１は、有機ＥＬマイクロディスプレイであったが、本開示に係る技術はかかる例に限定されない。例えば、本開示に係る表示装置は、小型の有機ＥＬ表示装置であってもよい。本開示に係る表示装置は、小型の有機ＥＬ表示装置である場合には、当該表示装置は、スマートフォン、タブレットＰＣ、デジタルカメラ、電子ブック、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、又はゲーム機器等の電子機器のモニタとして搭載され得る。本開示に係る表示装置は、その他、外部から入力された画像信号又は内部で生成した画像信号に基づいて表示を行うあらゆる分野の電子機器に搭載される表示装置に適用することが可能である。
【0093】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的又は例示的なものであって限定的なものではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、又は上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏し得る。
【0094】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
複数の発光素子が形成された、シリコン基板である第１の基板と、
複数のカラーフィルタが配列されて構成されるカラーフィルタ層、及び複数のマイクロレンズが配列されて構成されるマイクロレンズ層が、表面上にこの順に積層され、前記マイクロレンズ層が前記複数の発光素子と対向するように、前記第１の基板に対して配設される第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に充填され、前記第１の基板と前記第２の基板を貼り合わせるための接着層と、
を備える、表示装置。
（２）
前記マイクロレンズは、前記発光素子に向かって突出する凸形状である、
前記（１）に記載の表示装置。
（３）
前記接着層の材料の屈折率は、前記マイクロレンズ層の材料の屈折率よりも小さい、
前記（１）又は（２）に記載の表示装置。
（４）
前記表示装置は、パネルのサイズが約０．２インチ～約２インチである、マイクロディスプレイである、
前記（１）～（３）のいずれか１項に記載の表示装置。
（５）
前記表示装置における画素サイズは、約２０μｍ以下である、
前記（１）～（４）のいずれか１項に記載の表示装置。
（６）
前記カラーフィルタの配列は、正方配列である、
前記（１）～（５）のいずれか１項に記載の表示装置。
（７）
前記カラーフィルタの配列は、デルタ配列である、
前記（１）～（５）のいずれか１項に記載の表示装置。
（８）
積層方向から見た場合における前記マイクロレンズの形状は、略真円である、
前記（１）～（７）のいずれか１項に記載の表示装置。
（９）
積層方向から見た場合における前記マイクロレンズの形状は、略方形である、
前記（１）～（７）のいずれか１項に記載の表示装置。
（１０）
画像信号に基づいて表示を行う表示装置、
を備え、
前記表示装置は、
複数の発光素子が形成された、シリコン基板である第１の基板と、
複数のカラーフィルタが配列されて構成されるカラーフィルタ層、及び複数のマイクロレンズが配列されて構成されるマイクロレンズ層が、表面上にこの順に積層され、前記マイクロレンズ層が前記複数の発光素子と対向するように、前記第１の基板に対して配設される第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に充填され、前記第１の基板と前記第２の基板を貼り合わせるための接着層と、
を有する、
電子機器。
（１１）
シリコン基板である第１の基板上に複数の発光素子を形成することと、
第２の基板上に、複数のカラーフィルタが配列されて構成されるカラーフィルタ層と、複数のマイクロレンズが配列されて構成されるマイクロレンズ層と、をこの順に積層することと、
前記マイクロレンズ層が前記複数の発光素子と対向するように、前記第１の基板と前記第２の基板を貼り合わせることと、
を含む、
表示装置の製造方法。
（１）
複数の発光素子が形成された、シリコン基板である第１の基板と、
複数のカラーフィルタが配列されて構成されるカラーフィルタ層、及び複数のマイクロレンズが配列されて構成されるマイクロレンズ層が、表面上にこの順に積層され、前記マイクロレンズ層が前記複数の発光素子と対向するように、前記第１の基板に対して配設される第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に充填され、前記第１の基板と前記第２の基板を貼り合わせるための接着層と、
を備える、表示装置。
（２）
前記マイクロレンズは、前記発光素子に向かって突出する凸形状である、
前記（１）に記載の表示装置。
（３）
前記接着層の材料の屈折率は、前記マイクロレンズ層の材料の屈折率よりも小さい、
前記（１）又は（２）に記載の表示装置。
（４）
前記表示装置は、パネルのサイズが約０．２インチ～約２インチである、マイクロディスプレイである、
前記（１）～（３）のいずれか１項に記載の表示装置。
（５）
前記表示装置における画素サイズは、約２０μｍ以下である、
前記（１）～（４）のいずれか１項に記載の表示装置。
（６）
前記カラーフィルタの配列は、正方配列である、
前記（１）～（５）のいずれか１項に記載の表示装置。
（７）
前記カラーフィルタの配列は、デルタ配列である、
前記（１）～（５）のいずれか１項に記載の表示装置。
（８）
積層方向から見た場合における前記マイクロレンズの形状は、略真円である、
前記（１）～（７）のいずれか１項に記載の表示装置。
（９）
積層方向から見た場合における前記マイクロレンズの形状は、略方形である、
前記（１）～（７）のいずれか１項に記載の表示装置。
（１０）
画像信号に基づいて表示を行う表示装置、
を備え、
前記表示装置は、
複数の発光素子が形成された、シリコン基板である第１の基板と、
複数のカラーフィルタが配列されて構成されるカラーフィルタ層、及び複数のマイクロレンズが配列されて構成されるマイクロレンズ層が、表面上にこの順に積層され、前記マイクロレンズ層が前記複数の発光素子と対向するように、前記第１の基板に対して配設される第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に充填され、前記第１の基板と前記第２の基板を貼り合わせるための接着層と、
を有する、
電子機器。
（１１）
シリコン基板である第１の基板上に複数の発光素子を形成することと、
第２の基板上に、複数のカラーフィルタが配列されて構成されるカラーフィルタ層と、複数のマイクロレンズが配列されて構成されるマイクロレンズ層と、をこの順に積層することと、
前記マイクロレンズ層が前記複数の発光素子と対向するように、前記第１の基板と前記第２の基板を貼り合わせることと、
を含む、
表示装置の製造方法。
【符号の説明】
【0095】
１、２ 表示装置
１０１、２０１ 第１の基板
１０３、２０３ 第２の基板
１０５、２０５ 駆動回路層
１０７、２０７ 絶縁層
１０９、２０９ 第１の電極
１１０、２１０ 発光素子層
１１１、２１１ 有機層
１１３、２１３ 第２の電極
１１５ 接着層
１１７、２１７ ＣＦ層
１１９ 平坦化膜
１２１ ＭＬ層
１２１ａ ＭＬ
１２３ レンズ材
２１５ 保護膜
２１９ 封止樹脂膜
１０１、２０１ 第１の基板
１０３、２０３ 第２の基板
１０５、２０５ 駆動回路層
１０７、２０７ 絶縁層
１０９、２０９ 第１の電極
１１０、２１０ 発光素子層
１１１、２１１ 有機層
１１３、２１３ 第２の電極
１１５ 接着層
１１７、２１７ ＣＦ層
１１９ 平坦化膜
１２１ ＭＬ層
１２１ａ ＭＬ
１２３ レンズ材
２１５ 保護膜
２１９ 封止樹脂膜
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】