JP2006023683A

JP2006023683A - マイクロレンズの製造方法及び有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法

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Publication number: JP2006023683A
Application number: JP2004203923A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Takakuwa; 敦司高桑; Tatsuya Shimoda; 達也下田; Masahiro Furusawa; 昌宏古沢; Tadaoki Mitani; 忠興三谷; Naoto Yamaguchi; 尚登山口
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-07-09
Filing date: 2004-07-09
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2024-07-09
Also published as: KR20060047160A; KR100740965B1; TWI292491B; JP4340199B2; CN1719955A; US20060007552A1; TW200602677A; US7674407B2; CN100473245C

Abstract

【課題】
簡便な方法で光取り出し効率の高い有機薄膜素子を提供し得る有機薄膜素子の製造方法、それを利用した電気光学装置の製造方法及び電子機器の製造方法の提供。
【解決手段】
少なくとも一の電極が透明電極である一対の薄膜電極間に有機薄膜を含んで構成される有機薄膜素子の製造方法であって、基材上に透明電極形成材料を含む原料液を噴霧することにより透明電極を形成する工程と、前記透明電極上に有機薄膜を形成する工程と、を含む有機薄膜素子の製造方法により、上記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロレンズの製造方法及び有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法に関する。

有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子ともいう）は、電流を流すことによって自ら発光する自発光素子であり、視認性、耐衝撃性にも優れ、また、無機ＥＬに比して消費電力が低いという優れた特性を有する。よって、有機ＥＬ素子は、このような優れた特性から、次世代の表示デバイスとして注目を集めいている。

有機ＥＬ素子は、典型的には、基板／陽極／有機発光層／陰極から構成される。ところで、有機ＥＬ素子では、各層を構成する材料の屈折率差によって、層界面で全反射が生じる。全反射により各層内に閉じ込められた光は、基板横方向へ伝播した後、端面発光してしまったり、伝播途中で非輻射的に消失してしまう。この結果、外部に放出される発光量は減少し、光取り出し効率は例えば２０％程度にまで低下してしまう。

このような問題を解決するために、例えば、特許文献１及び特許文献２には、有機ＥＬ素子上又はその周囲にプリズムやマイクロレンズを形成し、光取り出し効率を向上させる方法が開示されている。
特開２００３−２８２２５５号公報特開２００４−３９５００号公報

しかしながら、上記公報では、型の形状を基材に転写することによりマイクロレンズを形成している。したがって、製造する装置の設計に応じた型が必要となる。また、マイクロレンズを製造する他の方法としては、例えば、インクジェット法やフォトリソグラフィー技術を利用した製造方法が知られている。しかし、インクジェット法では、マイクロレンズを一度に大量に生産することができず、フォトリソグラフィー技術では、作業工程が煩雑になるなどの不都合があった。

したがって、本発明は、簡便な方法で効率よくマイクロレンズを大量生産可能なマイクロレンズの製造方法及び有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、基材の表面に、マイクロレンズを形成する材料を含む、前記基材の表面との親和性の低い液体を噴霧して付着させる工程と、前記液体を硬化させる工程と、を含むマイクロレンズの製造方法を提供する。

これによれば、基材表面に、基材の表面との親和性の低い液体を噴霧するので、液体が基材上で略半球状になり、これを硬化することで凸レンズ状のマイクロレンズを得ることができる。このように噴霧によりマイクロレンズを形成するので、簡便な工程で一度に大量のマイクロレンズを形成することができ、生産効率を向上し得る。

好ましくは、前記基材は、更に前記基材表面より前記液体との親和性の低い下地膜を有する。これによれば、基材の材質によらず、マイクロレンズを形成することが可能となる。親和性の低い下地膜とは、好ましくは撥液性の下地膜である。

好ましくは、前記下地膜は、自己組織化単分子膜により形成される。これによれば、安定な下地膜を形成することが可能となるので、長期に亘り基材表面に撥液性を持たせることが可能となる。

好ましくは、前記噴霧された液体の平均粒子径が１μｍ以下である。これによれば、微小なマイクロレンズを形成可能となる。

好ましくは、前記マイクロレンズの平均直径が５μｍ以下である。本発明によれば、このような微細なマイクロレンズの形成が可能であり、更には、例えば０．１μｍ程度のマイクロレンズも形成可能である。

好ましくは、前記液体と前記基材又は前記下地膜との接触角が５０゜以上である。これによれば、より集光性の高いマイクロレンズを形成し得る傾向にある。

本発明の他の態様は、前記基材上に、前記液体に対する親和性の異なる領域をパターンニングして形成する工程と、前記基材の表面に、マイクロレンズを形成する材料を含む液体を噴霧して付着させる工程と、前記液体を硬化させる工程と、を含むマイクロレンズの製造方法である。

これによれば、所望の位置に位置精度よくマイクロレンズを形成し得る。また、パターン形成される領域の大きさを調整することにより、マイクロレンズの大きさを変動することが可能となる。

本発明の他の態様は、基材の表面に、エッチング保護膜を形成する材料を含む、前記基材の表面との親和性の低い液体を噴霧して付着させ、凸レンズ形状を有するエッチング膜を形成する工程と、前記エッチング膜が形成された前記基材をエッチングすることにより、前記エッチング膜の形状を前記基材に転写する工程と、を含むマイクロレンズの製造方法である。

これによれば、基材を加工することによりマイクロレンズを形成するので、マイクロレンズと基材が一体化され、マイクロレンズと基材の材料の相違による光損失等が生じない。

本発明の他の態様は、基板上に第１の電極膜を形成する第１の工程と、前記第１の電極膜上に少なくとも発光層を含む有機化合物層を形成する第２の工程と、前記有機化合物層上に第２の電極膜を形成する第３の工程とを含む有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、前記発光層から前記有機エレクトロルミネッセンス素子の出射面に至るいずれかの層間又は前記出射面上に、請求項１〜８のいずれかに記載のマイクロレンズの製造方法を用いてマイクロレンズを形成する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法である。

これによれば、上記マイクロレンズの製造方法を利用し得るので、簡便な方法で効率よく、層間又は出射面上にマイクロレンズを有し、光取り出し効率が向上した有機エレクトロルミネッセンス素子を製造することができる。

好ましくは、前記マイクロレンズを形成する材料と、前記マイクロレンズを形成する層を構成する材料との屈折率差が０．０５以下、更には０．０２以下である。更に好ましくは、前記マイクロレンズを形成する材料と、前記マイクロレンズを形成する層を構成する材料との屈折率差がほぼ等しい。これによれば、マイクロレンズとマイクロレンズを形成する層との材料の相違による光損失を低減し得る。

前記マイクロレンズは、前記第１の電極上に、前記発光層から出射した光が出射面方向に集光するように形成されてもよい。また、前記基板上に、前記発光層から出射した光が出射面方向に集光するように形成されてもよい。このように、層間又は基板上形成されることで、発光層から出射した光を集光することが可能となり、光の取り出し効率を向上させることができる。
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法によれば、前記マイクロレンズにより構成される層の表面粗さＲａを、例えば３ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以下にまですることが可能となる。
また、本発明の他の態様は、一対の電極間に発光層を含む有機化合物層から構成される有機エレクトロルミネッセンス装置であって、前記発光層から出射面に至る間の層に、前記発光層から出射した光を出射面方向に集光するように、表面粗さＲａが３ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以下である微小なマイクロレンズ群を含む層が設けられていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置である。
これによれば、発光層から出射面に至る間の層にマイクロレンズが形成されているので、有機化合物層内での光の反射による光損失を防止することが可能となる。また、マイクロレンズ群を含む層（以下、マイクロレンズ層ともいう）の表面粗さＲａが所定値以下であるので、マイクロレンズ層の表面凹凸の影響により、マイクロレンズ層より上層に設けられる層の膜厚の変動を低減させることが可能となる。
なお、有機化合物層には、発光層の他、例えば正孔輸送層、電子注入層等の通常有機エレクトロルミネッセンス素子に含まれる層を含むことができる。

（マイクロレンズの製造方法）
以下に、本発明のマイクロレンズの製造方法について図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態のマイクロレンズを製造する方法を説明するための図である。
図１（ａ）に示す基板（基材）１０１の表面上に、マイクロレンズを形成する材料を含む液体を噴霧して付着させ、複数のマイクロレンズの前駆体１０２（以下、マイクロレンズ前駆体ともいう）を形成する。

マイクロレンズを形成する材料を含む液体を噴霧する方法としては、特に限定するものではない。但し、平均直径が１μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以下である、微小なマイクロレンズを形成し得るという観点からは、平均粒子径が１μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以下の粒子として、液体を噴霧することが好ましい。このような噴霧法としては、具体的には、例えば液相式ミスト成膜法（Liquid Source Misted Chemical Deposition: LSMCD）が挙げられる。この方法によれば、容易にミクロンオーダ又はサブミクロンオーダの微小液滴を形成することが可能である。

ここで、マイクロレンズを形成する材料としては、硬化後にレンズとしての機能を発揮し得る透明又は半透明の材料であれば特に限定されない。具体的には、マイクロレンズを形成する材料は、その用途によって適宜選択され、例えばソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス等の無機ガラス類、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアクリレート等の樹脂、ＺｎＯ、ＴｉＯ₂等の金属酸化物、及びＳｉ₃Ｎ等の金属窒化物等が用いられる。また、重合可能なモノマーと重合開始剤の混合物であってもよい。さらに、後述する透明電極の材料や有機化合物層を構成する材料を使用することも可能である。

また、マイクロレンズを形成する材料を含む液体としては、上記のような材料を分散又は溶解して含むものであればよく、特に限定するものではない。但し、基板１０１の表面との親和性の低い液体であることが好ましい。液体と基板１０１との親和性は相対的なものであり、基板１０１の種類によっても変動する。親和性の指標としては、特に限定するものではないが、例えば、有機溶媒を溶媒として用いた場合、基板１０１との接触角が５０°以上、好ましくは６０゜以上、更に好ましくは７０゜以上であることが好ましい。これにより、より集光性の高いマイクロレンズを形成し得る傾向にある。

基板１０１の材質は、特に限定されず、用途に応じて適宜選択される。なお、基板１０１が撥液性であれば、使用し得る液体の選択の幅も広がる。

マイクロレンズ１０３（又はマイクロレンズ前駆体１０２）の形状は、液体の濃度及び液体と基板１０１との親和性の度合い（接触角）等を適宜調整することにより、調節することが可能である。
次に、図１（ｂ）に示すように、上記のように形成したマイクロレンズの前駆体を硬化させる。これにより、複数の凸レンズ状のマイクロレンズが一度に得られる。硬化の方法は、特に限定されず、使用した材料に応じて適宜硬化処理がなされる。

なお、形成される複数のマイクロレンズの形状及び大きさは、均一なものであっても、図２（ａ）及び（ｂ）に示されるような不均一なものであってもよい。

また、基板１０１が親液性の材料から構成されるような場合には、液体を噴霧しても基板１０１に付着した液体が基板１０１上で広がってしまい、マイクロレンズの形状が形成されない場合もある。このような場合には、マイクロレンズを形成するための下地膜１０５として、撥液性の膜を形成してもよい。

図３は、本実施形態のマイクロレンズの製造方法の他の例を説明するための図である。
図３（ａ）に示す基板１０１上に、下地膜１０５を形成する（図３（ｂ）参照）。
下地膜１０５は、液体との親和性を調整するものであり、下地膜１０５の材質を適宜変更することで、マイクロレンズの形状を調整することも可能である。このような下地膜１０５を形成する材料としては、特に限定するものではなく、マイクロレンズの形状及び材質、液体との接触角、用途等に応じて適宜選択される。よって、基板１０１よりもマイクロレンズを形成する材料との親和性の低い材料、すなわちより撥液性（液体との接触角）の大きな材料を用いてもよい。これにより、基板１０１上に直接マイクロレンズを形成する場合に比較して、よりアスペクト比の高い（底面の長さ（Ｌ）に対して高さ（Ｈ）の比が大きい）マイクロレンズを形成し得る。液体との親和性の指標としては、特に限定するものではないが、例えば有機溶媒をマイクロレンズ形成材料を含む液体の溶媒として用いた場合、接触角が５０°以上、好ましくは６０゜以上、更に好ましくは７０゜以上となる材料であることが好ましい。これにより、より集光性の高いマイクロレンズを形成し得る傾向にある。このような材料としては、具体的には、例えば、フッ素系樹脂等の撥液性を有する樹脂、ポリオレフィン等が挙げられる。また、下地膜１０５の安定性及び平滑性に優れる等の観点からは、自己組織化単分子膜を用いることが好ましい。このような撥液性の自己組織化膜としては、例えばフッ化アルキルシラン（ＦＡＳ）等が挙げられる。自己組織化単分子膜は、従来公知の例えば、自己組織化単分子膜を含む液を塗布すること等により容易に形成することが可能である。

次に、図３（ｃ）に示すように、上記と同様の方法で、下地膜１０５上に液体を噴霧して付着させ、複数のマイクロレンズ前駆体１０２を形成し、これを硬化させることにより、複数のマイクロレンズ１０３を得る。

このように、下地膜１０５を設けることにより、基板１０１の材質によらず、マイクロレンズを形成することが可能となる。また、マイクロレンズの形状の調整が容易に可能となる。

また、基板１０１上に、親和性の異なる領域、すなわち、親和性の高い領域（親液性の領域）と親和性の低い領域（撥液性の領域）を形成してもよい。

図４に、親和性の異なる領域を設けた場合のマイクロレンズの製造方法を説明するための図を示す。

まず、図４（ａ）に示す基板１０１上に、パターニングされた撥液性の下地膜１０５を形成する。具体的には、例えば、濡れ性の良い基板１０１上に一面に撥液性の下地膜１０５を設けた後、電子ビーム（Electron Beam：ＥＢ）又は真空紫外光（Vacuum ultra violet：ＶＵＶ）等の光、或いはレーザ等により、下地膜１０５の一部を除去することにより所望のパターンの下地膜１０５を形成し得る。これにより、基板１０１の表面に、親液性の領域１０９と撥液性の領域１１１を形成することができる（図４（ｂ）参照）。

次に、このように所望のパターンが形成された下地膜１０５上にマイクロレンズ形成材料を含む液体を噴霧する。これにより、図４（ｂ）に示すように、親液性の領域１０９に選択的にマイクロレンズ１０３を形成することができる。

本例によれば、下地膜１０５のパターンを適宜調整することで、所望の位置に位置精度よくマイクロレンズを形成することが可能となる。また、親液性の領域１０９の大きさ及び形状等を変更することにより、マイクロレンズの大きさ及び形状を調整することも可能である。

次に、本発明のマイクロレンズの製造方法の更なる態様について説明する。
図５は、本発明のマイクロレンズの製造方法の他の例について説明するための図である。
本例では、噴霧によりマイクロレンズを形成する代わりに、エッチング保護膜を形成する。

まず、図５（ａ）に示す基板１０１上に、上記と同様に下地膜１０５を設ける（図４（ｂ））。次に、図５（ｃ）に示すように、下地膜１０５上に、エッチング保護膜を形成する材料を含む液体であって、基板１０１の表面との親和性の低い液体を噴霧して付着させ、硬化させる。

ここで、エッチング保護膜を形成する材料としては、基板１０１の材質、エッチングの方法及びエッチャントの種類等に応じて適宜選択される。

これにより、図５（ｄ）に示すように、エッチング保護膜の形状を基板１０１上に転写することが可能となる。これにより、マイクロレンズ１０３が一体的に形成された基板１０１を得ることができる。よって、別部材でマイクロレンズ１０３を形成する場合に比べ、光損失を低減することが可能となる。
（有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法）

本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子ともいう）の製造方法の一例について、図面を参照しながら説明する。
図６及び図７は、本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法の一例について説明するための図である。

まず、図６（ａ）に示すように、基板（基材）３０１の表面に、例えばスパッタリング法などにより陽極としての透明電極（第１の電極）３０３を形成する。
ここで、基板３０１の材質は特に限定するものではないが、光取り出し面（出射面）として用いる場合は、例えば、ガラス又は樹脂等から構成される透明基板が用いられる。ガラスとしては、石英ガラス、青板ガラス、硼酸塩ガラス、珪酸塩ガラス、燐酸塩ガラス、燐珪酸ガラス、硼珪酸ガラス等を用いることができる。また、樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリスチレン等を用いることができる。

なお、透明電極形成前に、基材表面を特に研磨等による表面処理を行ってもよい。これにより、透明電極表面を平滑にすることができ、凹凸を有することにより、電極間距離が短くなりショート等が生じるのを回避することが可能となる。

本実施形態で用いられる透明電極形成材料としては、仕事関数が大きく且つ所望の透明電極（透明電極膜）が得られる金属、合金、電気伝導性化合物、又はこれらの混合物を用いることができる。具体的には、例えば透明性を損なわない厚さのＡｕ、Ａｇ又はＡｌ等の金属、ＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）、ＳｎＯ₂又はＺｎＯ等の誘電性透明材料を適宜用いることができる。透明電極の厚さとしては特に限定するものではないが、例えば、１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度である。

次に、図６（ｂ）に示すように、窒化シリコン等により絶縁膜を蒸着等により形成し、その後、画素領域に相当する部位をエッチング等により除去して、絶縁膜から構成されるバンク３０５を形成する。

次に、図６（ｃ）に示すように、このバンク３０５で相互に分離された画素形成領域に相当する透明電極３０３上に、下地膜３０７を形成する。

ここで、下地膜３０７としては、後の工程で形成するマイクロレンズの原料液（マイクロレンズ形成材料を含む液体）との親和性が透明電極３０３より低いもの（より撥液性の高いもの）であることが好ましい。また、マイクロレンズの原料液との接触角が、５０°以上、好ましくは６０゜以上、更に好ましくは７０゜以上となる材料であることが好ましい。これにより、より集光性の高いマイクロレンズを形成し得る傾向にある。また、下地膜３０７は、電極間（透明電極３０３と陰極３１７との間）の電気の導通を妨げない材料及び／又は膜厚であることが好ましい。下地膜３０７の厚みは、材料等によっても異なるため限定するものではないが、例えば、１〜２０ｎｍ程度である。下地膜３０７に用いられる材料としては、具体的には、フッ素系樹脂等の撥水性樹脂、ポリオレフィン等が挙げられる。また、下地膜３０７の安定性及び平滑性の観点からは、フッ化アルキルシラン等の撥液性の自己組織化単分子膜を用いることが好ましい。

下地膜３０７の形成方法は、使用する材料によっても異なり特に限定するものではない。具体的には、例えば塗布法、スプレー法又はスパッタ法等を適宜条件に応じて使用し得る。

次に、図６（ｄ）に示すように、マイクロレンズ形成材料を含む液体を噴霧し、硬化することにより、下地膜３０７上にマイクロレンズ３０９を形成する。

具体的には、噴霧された液体の平均粒子径が１μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以下となるように、液体を噴霧することが好ましい。これにより、平均直径が５μｍ以下、好ましくは１μｍ以下である、微小なマイクロレンズ３０９を形成し得る。このような噴霧法としては、具体的には、例えば液相式ミスト成膜法（Liquid Source Misted Chemical Deposition: LSMCD）が挙げられる。この方法によれば、容易にミクロンオーダ又はサブミクロンオーダの微小液滴を形成することが可能である。

ここで、マイクロレンズ形成材料としては、硬化後にレンズとしての機能を発揮し得る透明又は半透明の材料であることが好ましい。具体的には、例えば導電性を有する透明又は半透明の材料が用いられる。このような材料の一例としては、透明電極３０３を構成する材料と同じ材料（例：ＩＴＯ等）が好ましく用いられる。なお、マイクロレンズ３０９が後述するように、ガラス基板上３０１等に形成される場合には、導電性であることは必要とされない。

次に、図７（ｅ）に示すように、正孔輸送層３１１を蒸着等により形成する。
正孔輸送層３１１を構成する材料（正孔輸送材料）としては、例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、ポリシラン系化合物、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー等の特定の導電性高分子オリゴマー等が挙げられる。

次に、図７（ｆ）に示すように、正孔輸送層３１１上に、さらに有機発光層３１３を蒸着又はインクジェット法等により形成する。

有機発光層３１３を構成する材料（有機発光材料）としては、例えば、ベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、ベンゾオキサゾール系等の系の蛍光増白剤、金属キレート化オキシノイド化合物、スチリルベンゼン系化合物、ジスチリルピラジン誘導体、芳香族ジメチリジン化合物等が挙げられる。なお、有機発光層３１３は、有機発光材料のみによって形成する他、有機発光材料と正孔輸送材料及び／又は電子注入材料との混合物等により形成してもよい。この場合の有機発光層３１３の材料の具体例としては、ポリメチルメタクリレート、ビスフェノールＡ、ポリカーボネート（ＰＣ）等のポリマー中にクマリン等の有機発光材料を分散させた分子分散ポリマー系、ポリカーボネート骨格中にジスチリルベンゼン誘導体を導入したポリマー系、又はポリフェニレンビニル（ＰＰＶ）誘導体系、ポリアルキルチオフェン（ＰＡＴ）誘導体系、ポリアルキルフルオレン（ＰＡＦ）誘導体系、ポリフェニレン（ＰＰ）誘導体系、及びポリアリレン（ＰＡ）誘導体系等の共役ポリマー中や、或いは正孔輸送性のポリビニルカルバゾール中に電子注入性のオキサジアゾール系誘導体を分散させた系等が挙げられる。

次に、図７（ｇ）に示すように、有機発光層３１３上に電子注入層３１５を蒸着により形成する。

電子注入層３１５の材料（電子注入材料）としては、例えば、ニトロ置換フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体、８−キノリノール誘導体、その他の電子伝達性化合物等が挙げられる。

次に、図７（ｈ）に示すように、電子注入層３１５上に陰極層（陰極）３１７を蒸着又はスパッタ法等により形成することで、有機ＥＬ素子が得られる。

陰極層３１７の材料としては、仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物、又はこれらの混合物を用いることができ、具体的には、ナトリウム、マグネシウム、リチウム、マグネシウムと銀との合金又は混合金属、インジウム、希土類金属等を適宜用いることができる。

本実施形態の有機ＥＬ素子の製造方法によれば、上記のように、霧状に噴霧された微小な粒径の原料液（マイクロレンズ形成材料）を撥液性の基材上に付着させることで、容易に微小なマイクロレンズを形成することができる。また、このように微小なマイクロレンズを有機ＥＬ素子の層間に設けることで、マイクロレンズを有機ＥＬ素子ごとに対応させて形成する場合に比較して、マイクロレンズの配置の位置精度が要求されず、しかも有機ＥＬ素子の層間の屈折率の相違による光損失を低減することが可能となる。

なお、上記例においては、下地膜３０７上にマイクロレンズ３０９を形成したが、透明電極３０３自体と原料液との親和性が低い場合には、下地膜３０７を用いずに形成してもよい。また、下地膜３０７をパターニングし、親液性領域と撥液性領域を形成することにより、マイクロレンズ３０９を形成してもよい。この場合に、マイクロレンズ３０９と下層となる透明電極３０３との間での光損失を低減するために、マイクロレンズ形成材料は、透明電極３０３との屈折率差が０．０５以下、好ましくは０．０２以下であることが好ましい。更には、マイクロレンズ形成材料と、透明電極３０３を構成する材料との屈折率差がほぼ等しいことが好ましい。また、ガラス基板上にマイクロレンズを形成する場合には、上記のようにガラス基板をエッチングすることによりマイクロレンズを形成してもよい。

また、上記例においては、マイクロレンズ３０９は、透明電極３０３と正孔輸送層３１１との間に形成した。しかし、これに限定されず、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、マイクロレンズ３０９は有機発光層３１３から出射面３３０に至るいずれかの層間又は出射面３３０上に形成されていてもよい。

また、上記例では、光取り出し面側（出射面側）の基板３０１上に各層を積層していく場合を例に採り説明したが、これに限定されず、光取り出し面と反対側の基板上に積層していく場合にも、同様の方法により、有機ＥＬ素子を構成する層間にマイクロレンズを形成し得る。なお、この場合の基板は、半透明又は不透明の基板であってもよい。また、基板内には、有機ＥＬ素子を駆動するためのトランジスタ等が形成されていてもよい。

また、有機ＥＬ素子の層構成は、特に上記例に限定されるものではなく、例えば、以下の（１）〜（８）のような構成をとってもよい。なお、下記（１）〜（８）において、層構成は基板上への積層順に記載している。

（１）陽極（透明電極）／正孔輸送層／有機発光層／電子注入層／陰極（鏡面電極）
（２）陽極（透明電極）／正孔輸送層／有機発光層／陰極（鏡面電極）
（３）陽極（透明電極）／有機発光層／電子注入層／陰極（鏡面電極）
（４）陽極（透明電極）／正孔輸送層／有機発光層／接着層／陰極（鏡面電極）
（５）陽極（透明電極）／有機発光層／陰極（鏡面電極）
（６）陽極（透明電極）／正孔輸送材料・有機発光材料・電子注入材料の混合層／陰極（鏡面電極）
（７）陽極（透明電極）／正孔輸送材料・有機発光材料の混合層／陰極（鏡面電極）
（８）陽極（透明電極）／有機発光材料・電子注入材料の混合層／陰極（鏡面電極）

なお、上記に加え、必要に応じて、正孔注入層、電子輸送層等の他の層を含めてもよい。また、このような各層に用いられる材料については、特に限定されるものではない。
（電気光学装置及び電子機器）

本発明のマイクロレンズの製造方法及び有機ＥＬ素子の製造方法は、電気光学装置及び電子機器の製造方法に好適に利用し得る。すなわち、電気光学装置及び電子機器の製造方法に、上記有機ＥＬ素子（有機薄膜素子）の製造方法を利用すると、簡便な工程で寿命の長い電気光学装置及び電子機器を提供し得る。

ここで、電気光学装置とは、電気光学効果を利用した装置であり、例えば、有機ＥＬ表示装置が挙げられる。

図９に、有機ＥＬ装置の一例を示す。図９に示すように、例えば、上記のように製造した有機ＥＬ素子３００に、薄膜トランジスタが形成された基板（以下、ＴＦＴ基板ともいう）２００を組合わせることで、有機ＥＬ装置を形成することが可能である。なお、ＴＦＴ基板２００は、ガラス等の基板２０１上に半導体膜２１３、絶縁膜２０３、ゲート電極２０９、層間絶縁膜２０５、金属配線２１１、保護膜２０７、画素電極２１５から主に構成されている。

有機ＥＬ装置を構成する有機ＥＬ素子３００の数は１個であっても複数であってもよい。また、有機ＥＬ素子３００を複数個設ける場合、各有機ＥＬ素子３００の発光色は同じであっても異なっていてもよく、有機ＥＬ装置全体としての発光色が所望色になるように１種又は複数種の有機ＥＬ素子３００を所望形状に形成する。例えば、有機ＥＬ装置全体としての発光色を白色にする場合には、赤色光を発する有機ＥＬ素子３００と緑色光を発する有機ＥＬ素子と青色光を発する有機ＥＬ素子とをストライプ型、モザイク型、トライアングル型、４画素配置型等に配置する。個々の有機ＥＬ素子３００の発光色は、有機発光材料の種類に応じて変化するので、有機ＥＬ装置全体としての発光色が所望の色になるように、使用する有機発光材料の種類が適宜選択される。

なお、上記例では、トップエミッション型の有機ＥＬ表示装置を例示したが、これに限定されず、ボトムエミッション型であってもよい。

また、上述した有機ＥＬ素子は、基板上に形成されるが、有機ＥＬ素子は、一般に水分に弱いので、基板上に形成した有機ＥＬ素子を覆うようにして当該有機ＥＬ素子への水分の侵入を防止するための保護層を１重又は２重以上に設けていてもよい。

また、このような有機ＥＬ表示装置は、種々の電子機器に利用し得る。図１０及び図１１は、電気光学装置６００（例：有機ＥＬ表示装置）を含んで構成される各種電子機器の例を示す図である。

図１０（Ａ）は携帯電話への適用例であり、当該携帯電話８３０はアンテナ部８３１、音声出力部８３２、音声入力部８３３、操作部８３４、および本発明の電気光学装置６００を備えている。図１０（Ｂ）はビデオカメラへの適用例であり、当該ビデオカメラ８４０は受像部８４１、操作部８４２、音声入力部８４３、および電気光学装置６００を備えている。図１０（Ｃ）は携帯型パーソナルコンピュータ（いわゆるＰＤＡ）への適用例であり、当該コンピュータ８５０はカメラ部８５１、操作部８５２、および電気光学装置６００を備えている。図１０（Ｄ）はヘッドマウントディスプレイへの適用例であり、当該ヘッドマウントディスプレイ８６０はバンド８６１、光学系収納部８６２および電気光学装置６００を備えている。

図１１（Ａ）はテレビジョンへの適用例であり、当該テレビジョン９００は電気光学装置６００を備えている。なお、パーソナルコンピュータ等に用いられるモニタ装置に対しても同様に電気光学装置６００を適用し得る。図１１（Ｂ）はロールアップ式テレビジョンへの適用例であり、当該ロールアップ式テレビジョン９１０は電気光学装置６００を備えている。

なお、上記例では、電気光学装置の一例として有機ＥＬ表示装置を挙げたが、これに限定されるものではなく、他の種々の電気光学素子（例えば、プラズマ発光素子、電気泳動素子、液晶素子など）を用いて構成される電気光学装置の製造方法に適用することも可能である。また、電気光学装置は、上述した例に限らず、面光源、液晶表示装置又は時計のパックライト、キャラクター表示装置、電飾用装置、車載用インジケータ、複写機の除電用光源、プリンタ用光源、光変調装置等の電子機器にも利用し得る。

（実施例）
（実施例１）
まず、基材として２５×７５×１．１ｍｍの透明ガラス基板上に、陽極としてのＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）膜をスパッタリング法により成膜したものを用意した。この際、スパッタリング後の平均表面粗さＲａは、７．３３ｎｍであった。次に、ＩＴＯ膜上に、フッ化アルキルシラン（ＦＡＳ）を含む溶液を塗布することにより、撥液性を有する下地膜を形成した。次に、ＬＳＭＣＤ法により、マイクロレンズ形成材料を含む液体（原料液）を下地膜上に付着させ、マイクロレンズ前駆体を形成した。この際、マイクロレンズ形成材料としては、陽極を形成したのと同様にＩＴＯを用い、溶媒としては酢酸ブチルを用いた。その後、マイクロレンズ前駆体を、乾燥、アニールすることにより、マイクロレンズを得た。ＦＡＳは、原料液との親和性が低いため、表面に一様に濡れ広がらず、凸レンズ状の微細なマイクロレンズを形成することができた。また、スパッタリング後のＩＴＯ膜表面は平坦性が良好でないが、ＬＳＭＣＤ法により、マイクロレンズを形成することで、ＩＴＯ膜表面の平坦性も改善された。

図１２に、得られたマイクロレンズの電子顕微鏡写真を示す。
その後、マイクロレンズ層上に正孔輸送層／有機発光層／陰極を形成することにより、有機ＥＬ素子を得た。以下に、正孔輸送層／有機発光層／陰極の形成法について説明する。

まず、上記のようにＩＴＯ膜を形成したガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダに固定し、モリブデン製抵抗加熱ボートにＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス−（３−メチルフェニル）−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（以下、ＴＰＤという）を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにトリス（８−キノリノール）アルミニウム（以下、Ａｌｑともいう）を２００ｍｇ入れて、真空チャンバー内を１×１０^-4Ｐａまで減圧した。

次に、ＴＰＤを入れた前期の抵抗加熱ボートを２１５〜２２０℃まで加熱し、ＴＰＤを蒸着速度０．１〜０．３ｎｍ／秒でＩＴＯ膜上に堆積させて、膜厚６０ｎｍの正孔輸送層を成膜した。このときの基板温度は、室温とした。次いで、正孔輸送層が成膜された基板を真空チャンバーから取り出すことなく、引き続き有機発光層の成膜を行う。有機発光層の成膜は、Ａｌｑを入れた抵抗加熱ボートを２７５℃まで加熱し、Ａｌｑを蒸着速度０．１〜０．２ｎｍ／秒で正孔輸送層上に堆積させて、膜厚５０ｎｍのＡｌｑ層を成膜した。このときの基板温度も室温とした。次に、モリブデン製抵抗加熱ボートにマグネシウム１ｇをいれ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにインジウム５００ｍｇを入れて、真空チャンバー内を２×１０^-4Ｐａまで減圧する。その後、マグネシウムを入れたモリブデン製抵抗加熱ボートを５００℃程度に加熱して、マグネシウムを約１．７〜２．８ｎｍ／秒の蒸着速度で蒸発させると共に、インジウムを入れたモリブデン製抵抗加熱ボートを８００℃程度に加熱してインジウムを約０．０３〜０．０８ｎｍ／秒の蒸着速度で蒸発させて、マグネシウムとインジウムとの混合金属からなる膜厚１５０ｎｍの陰極（鏡面電極）を有機発光層上に形成した。これにより、基板上に陽極（ＩＴＯ膜）／正孔輸送層／有機発光層／陰極が形成された有機ＥＬ素子を得た。

（実施例２）
まず、基材として２５×７５×１．１ｍｍの透明ガラス基板上に、フッ化アルキルシラン（ＦＡＳ）を含む溶液を塗布することにより、撥液性を有する下地膜を形成した。次に、ＬＳＭＣＤ法により、マイクロレンズ形成材料を含む液体（原料液）を下地膜上に付着させ、マイクロレンズ前駆体を形成した。この際、マイクロレンズ形成材料としては、ＳｉＯ₂を酢酸ブチルで分散した分散液を用いた。その後、マイクロレンズ前駆体を、乾燥、アニールすることにより、マイクロレンズを得た。ＦＡＳは、原料液との親和性が低いため、表面に一様に濡れ広がらず、凸レンズ状の微細なマイクロレンズを形成することができた。その後、マイクロレンズアレイ層上に、ＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）を含む原料液をＬＳＭＣＤ法により成膜し、乾燥、アニールすることにより陽極としての透明電極を得た。また、ＩＴＯ膜をＬＳＭＣＤ法により形成することで、表面が平坦なＩＴＯ膜を形成することができた。

その後、マイクロレンズ層上に正孔輸送層／有機発光層／陰極を形成することにより、有機ＥＬ素子を得た。

（実施例３）
まず、基材として２５×７５×１．１ｍｍの透明ガラス基板上に、フッ化アルキルシラン（ＦＡＳ）を含む溶液を塗布することにより、撥液性を有する下地膜を形成した。次に、ＬＳＭＣＤ法により、エッチング保護膜を含む液体（原料液）を下地膜上に付着させ、複数の凸レンズ形状を有するエッチング保護膜を形成した。ここで、エッチング保護膜形成材料として、ＩＴＯを用いた。その後、エッチング保護膜のパターンをガラス基板に転写することにより、マイクロレンズが一体形成されたガラス基板を得た。次に、ＬＳＭＣＤ法により、マイクロレンズアレイ層上に、ＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）を含む原料液をＬＳＭＣＤ法により成膜し、乾燥、アニールすることにより陽極としての透明電極を得た。ＩＴＯ膜をＬＳＭＣＤ法により形成することで、表面が平坦なＩＴＯ膜を形成することができた。

（実施例４）
まず、基材として２５×７５×１．１ｍｍの透明ガラス基板上に、フッ化アルキルシラン（ＦＡＳ）を含む溶液を塗布することにより、撥液性を有する下地膜を形成した。次に、下地膜をＶＵＶ光によりマスク露光を行い、パターニングし、親液性領域と撥液性領域を形成した。その後、ＬＳＭＣＤ法によりＳｉＯ₂を酢酸ブチルに分散させた原料液をパターニングした下地膜上に成膜した。この際、ＳｉＯ₂は、親液性領域に選択的に堆積した。その後、乾燥、アニールすることによりマイクロレンズを得た。次に、このマイクロレンズ層状に、ＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）を含む原料液をＬＳＭＣＤ法により成膜し、乾燥、アニールすることにより陽極としての透明電極を得た。ＩＴＯ膜をＬＳＭＣＤ法により形成することで、表面が平坦なＩＴＯ膜を形成することができた。

本実施例では、親液性領域と撥液性領域のパターンに従ってＳｉＯ₂が形成されるため、表面形状の制御が容易に可能となる。

図１は、本実施形態のマイクロレンズを製造する方法を説明するための図である。図２は、本実施形態の製造方法により製造されたマイクロレンズの例を示す図である。図３は、本実施形態のマイクロレンズの製造方法の他の例を説明するための図である。図４は、親和性の異なる領域を設けた場合のマイクロレンズの製造方法を説明するための図である。図５は、本発明のマイクロレンズの製造方法の他の例について説明するための図である。図６は、本実施形態の有機ＥＬ素子の製造方法の一例について説明するための図である。図７は、本実施形態の有機ＥＬ素子の製造方法の一例について説明するための図である。図８は、本実施形態の有機ＥＬ素子の製造方法により製造される有機ＥＬ素子の他の構成例を示す図である。図９は、有機ＥＬ装置の一例を示す図である。図１０は、電気光学装置（例：有機ＥＬ表示装置）を含んで構成される各種電子機器の例を示す図である。図１１は、電気光学装置（例：有機ＥＬ表示装置）を含んで構成される各種電子機器の例を示す図である。図１２は、本発明のマイクロレンズの製造方法により得られたマイクロレンズの電子顕微鏡写真である。

符号の説明

１０１・・・基板、１０２・・・マイクロレンズ前駆体、１０３・・・マイクロレンズ、１０５・・・下地膜、１０９・・・親液性領域、１１１・・・撥液性領域、２００・・・ＴＦＴ基板、２０１・・・基板、２０３・・・絶縁膜、２０５・・・層間絶縁膜、２０７・・・保護膜、２０９・・・ゲート電極、２１１・・・金属配線、２１３・・・半導体膜、２１５・・・画素電極、３００・・・素子、３０１・・・基板、３０３・・・透明電極、３０５・・・バンク、３０７・・・下地膜、３０９・・・マイクロレンズ、３１１・・・正孔輸送層、３１３・・・有機発光層、３１５・・・電子注入層、３１７・・・陰極、３３０・・・出射面、６００・・・電気光学装置、８３０・・・携帯電話、８３１・・・アンテナ部、８３２・・・音声出力部、８３３・・・音声入力部、８３４・・・操作部、８４０・・・ビデオカメラ、８４１・・・受像部、８４２・・・操作部、８４３・・・音声入力部、８５０・・・コンピュータ、８５１・・・カメラ部、８５２・・・操作部、８６０・・・ヘッドマウントディスプレイ、８６１・・・バンド、８６２・・・光学系収納部、９００・・・テレビジョン、９１０・・・ロールアップ式テレビジョン

Claims

基材の表面に、マイクロレンズを形成する材料を含む、前記基材の表面との親和性の低い液体を噴霧して付着させる工程と、
前記液体を硬化させる工程と、
を含むことを特徴とするマイクロレンズの製造方法。
前記基材は、更に前記基材表面より前記液体との親和性の低い下地膜を有する、請求項１に記載のマイクロレンズの製造方法。
前記下地膜が、自己組織化単分子膜により形成される、請求項２に記載のマイクロレンズの製造方法。
前記噴霧された液体の平均粒子径が１μｍ以下である、請求項１〜３のいずれかに記載のマイクロレンズの製造方法。
前記マイクロレンズの平均直径が５μｍ以下である、請求項１〜４のいずれかに記載のマイクロレンズの製造方法。
前記液体と前記基材又は前記下地膜との接触角が５０゜以上である、請求項１〜５のいずれかに記載のマイクロレンズの製造方法。
前記基材上に、前記液体に対する親和性の異なる領域をパターンニングして形成する工程と、
前記基材の表面に、マイクロレンズを形成する材料を含む液体を噴霧して付着させる工程と、
前記液体を硬化させる工程と、
を含むことを特徴とするマイクロレンズの製造方法。
基材の表面に、エッチング保護膜を形成する材料を含む、前記基材の表面との親和性の低い液体を噴霧して付着させ、凸レンズ形状を有するエッチング膜を形成する工程と、
前記エッチング膜が形成された前記基材をエッチングすることにより、前記エッチング膜の形状を前記基材に転写する工程と、
を含むことを特徴とするマイクロレンズの製造方法。
基板上に第１の電極膜を形成する第１の工程と、前記第１の電極膜上に少なくとも発光層を含む有機化合物層を形成する第２の工程と、前記有機化合物層上に第２の電極膜を形成する第３の工程とを含む有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、
前記発光層から前記有機エレクトロルミネッセンス素子の出射面に至るいずれかの層間又は前記出射面上に、請求項１〜８のいずれかに記載のマイクロレンズの製造方法を用いてマイクロレンズを形成することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
前記マイクロレンズを形成する材料と、前記マイクロレンズを形成する層を構成する材料との屈折率差が０．０５以下である、請求項９に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
前記マイクロレンズを形成する材料と、前記マイクロレンズを形成する層を構成する材料との屈折率差がほぼ等しい、請求項９に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
前記マイクロレンズが、前記第１の電極上に、前記発光層から出射した光が出射面方向に集光するように形成される、請求項９又は請求項１１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
前記マイクロレンズが、前記基板上に、前記発光層から出射した光が出射面方向に集光するように形成される、請求項９〜１２のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。