有機ＥＬ表示装置
【課題】光の取り出し効率に優れ且つ安価に製造可能な有機ＥＬ表示装置を提供すること。
【解決手段】本発明の有機ＥＬ表示装置１は、光透過性の背面電極４１と、前記背面電極４１と向き合った光透過性の前面電極４３と、前記背面電極４１と前記前面電極４３との間に介在すると共に発光層を含んだ有機物層４２とを備えた有機ＥＬ素子４０と、前記背面電極４１と向き合った反射層７０と、前記反射層７０と前記有機ＥＬ素子４０との間に介在した光透過性の平坦化層６０とを具備し、前記反射層７０の前記有機ＥＬ素子４０との対向面は、略一定のピッチで配列すると共に各々が順テーパ状の断面形状を有する複数の凸部又は凹部を含み、前記凸部の高さ又は前記凹部の深さは０．５μｍ以上であり、前記ピッチは３μｍ以上であり、前記反射層７０の一断面を見た場合に、前記反射層７０の前記有機ＥＬ素子４０との対向面は略正弦波形状を有していることを特徴とする。
【解決手段】本発明の有機ＥＬ表示装置１は、光透過性の背面電極４１と、前記背面電極４１と向き合った光透過性の前面電極４３と、前記背面電極４１と前記前面電極４３との間に介在すると共に発光層を含んだ有機物層４２とを備えた有機ＥＬ素子４０と、前記背面電極４１と向き合った反射層７０と、前記反射層７０と前記有機ＥＬ素子４０との間に介在した光透過性の平坦化層６０とを具備し、前記反射層７０の前記有機ＥＬ素子４０との対向面は、略一定のピッチで配列すると共に各々が順テーパ状の断面形状を有する複数の凸部又は凹部を含み、前記凸部の高さ又は前記凹部の深さは０．５μｍ以上であり、前記ピッチは３μｍ以上であり、前記反射層７０の一断面を見た場合に、前記反射層７０の前記有機ＥＬ素子４０との対向面は略正弦波形状を有していることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ表示装置は自己発光表示装置であるため、視野角が広く、応答速度が速い。また、バックライトが不要であるため、薄型軽量化が可能である。これらの理由から、近年、有機ＥＬ表示装置は、液晶表示装置に代わる表示装置として注目されている。
【０００３】
有機ＥＬ表示装置の主要部である有機ＥＬ素子は、光透過性の前面電極と、これと対向した光反射性又は光透過性の背面電極と、それらの間に介在するとともに発光層を含んだ有機物層とで構成されており、有機物層に電気を流すことにより発光する電荷注入型の自発光素子である。有機ＥＬ表示装置で表示を行うためには、発光層が放出する光を前面電極から出射させる必要があるが、素子内で前面側へと進行する光のうち広角側へと進行する光は、前面電極界面で全反射される。そのため、有機物層が放出する光の多くを有機ＥＬ素子の前面側に取り出すことができない，すなわち光取り出し効率が低い，という問題があった。
【０００４】
このような問題に対し、以下の特許文献１には、回折格子又はゾーンプレートを利用することが記載されている。この技術によれば、光取り出し効率を高めることができる。
【０００５】
しかしながら、例えば、回折格子を利用して光取り出し効率を高めるためには、格子定数を極めて小さくしなければならない。そのため、回折格子を形成するのに、例えば、電子ビーム描画などのように長時間を要する又は高コストな微細加工技術を利用しなければならない。
【特許文献１】特許第２９９１１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、光の取り出し効率に優れ且つ安価に製造可能な有機ＥＬ表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１側面によると、光透過性の背面電極と、前記背面電極と向き合った光透過性の前面電極と、前記背面電極と前記前面電極との間に介在すると共に発光層を含んだ有機物層とを備えた有機ＥＬ素子と、前記背面電極と向き合った反射層と、前記反射層と前記有機ＥＬ素子との間に介在した光透過性の平坦化層とを具備し、前記反射層の前記有機ＥＬ素子との対向面は、略一定のピッチで配列すると共に各々が順テーパ状の断面形状を有する複数の凸部又は凹部を含み、前記凸部の高さ又は前記凹部の深さは０．５μｍ以上であり、前記ピッチは３μｍ以上であり、前記反射層の一断面を見た場合に、前記反射層の前記有機ＥＬ素子との対向面は略正弦波形状を有していることを特徴とする有機ＥＬ表示装置が提供される。
【０００８】
本発明の第２側面によると、光透過性の背面電極と、前記背面電極と向き合った光透過性の前面電極と、前記背面電極と前記前面電極との間に介在すると共に発光層を含んだ有機物層とを備えた有機ＥＬ素子と、前記背面電極と向き合った反射層と、前記反射層と前記有機ＥＬ素子との間に介在した光透過性の平坦化層とを具備し、前記反射層の前記有機ＥＬ素子との対向面は、各々が順テーパ状の断面形状を有する複数の凸部又は凹部を含んだことを特徴とする有機ＥＬ表示装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、光の取り出し効率に優れ且つ安価に製造可能な有機ＥＬ表示装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１１】
図１は、本発明の一態様に係る有機ＥＬ表示装置を概略的に示す断面図である。図１では、有機ＥＬ表示装置１を、その表示面，すなわち前面または光出射面，が上方を向き、背面が下方を向くように描いている。
【００１２】
図１に示す有機ＥＬ表示装置１は、アクティブマトリクス型駆動方式を採用した上面発光型の有機ＥＬ表示装置である。
【００１３】
この有機ＥＬ表示装置１は、例えば、ガラス基板などの絶縁基板１０を含んでいる。
絶縁基板１０上では、複数の画素がマトリクス状に配列している。各画素は、画素回路と有機ＥＬ素子４０とを含んでいる。
【００１４】
画素回路は、例えば、一対の電源端子間で有機ＥＬ素子４０と直列に接続された駆動制御素子（図示せず）及び出力制御スイッチ２０と、画素スイッチ（図示せず）とを含んでいる。駆動制御素子は、その制御端子が画素スイッチを介して映像信号線（図示せず）に接続されており、映像信号線から供給される映像信号に対応した大きさの電流を出力制御スイッチ２０を介して有機ＥＬ素子４０へ出力する。また、画素スイッチの制御端子は走査信号線（図示せず）に接続されており、走査信号線から供給される走査信号によりスイッチング動作が制御される。なお、これら画素には、他の構造を採用することも可能である。
【００１５】
基板１０上には、アンダーコート層１２として、例えば、ＳｉＮx層とＳｉＯx層とが順次積層されている。アンダーコート層１２上には、例えばチャネル及びソース・ドレインが形成されたポリシリコン層である半導体層１３、例えばＴＥＯＳ（TetraEthyl OrthoSilicate）などを用いて形成され得るゲート絶縁膜１４、及び例えばＭｏＷなどからなるゲート電極１５が順次積層されており、それらはトップゲート型の薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）を構成している。この例では、これらＴＦＴは、画素スイッチ、出力制御スイッチ２０、駆動制御素子のＴＦＴとして利用している。また、ゲート絶縁膜１４上には、ゲート電極１５と同一の工程で形成可能な走査信号線（図示せず）がさらに配置されている。
【００１６】
ゲート絶縁膜１４及びゲート電極１５は、例えばプラズマＣＶＤ法などにより成膜されたＳｉＯxなどからなる層間絶縁膜１７で被覆されている。層間絶縁膜１７上にはソース・ドレイン電極２１が配置されており、それらは、例えばＳｉＮxなどからなるパッシベーション膜１８で埋め込まれている。ソース・ドレイン電極２１は、例えば、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏの三層構造を有しており、層間絶縁膜１７に設けられたコンタクトホールを介してＴＦＴのソース・ドレインに電気的に接続されている。また、層間絶縁膜１７上には、ソース・ドレイン電極２１と同一の工程で形成可能な映像信号線（図示せず）がさらに配置されている。
【００１７】
パッシベーション膜１８上には、絶縁性の下地層１９が形成されている。下地層１９の材料としては、例えば樹脂などを使用することができる。
【００１８】
下地層１９の有機ＥＬ素子４０との対向面は、各々が順テーパ状の断面形状を有する複数の凸部を含んでいる。なお、「順テーパ状の断面形状を有する凸部」とは、膜面に垂直な一断面を見た場合に、下方から上方に向けて幅が減少している凸部を意味する。図１では、これら凸部の断面は、それぞれ曲線を有しており、下地層１９の上面に略正弦波形状を生じさせている。
【００１９】
下地層１９の凸部は、典型的には、下地層１９をその膜面に垂直な方向から観察した場合に周期構造を形成するように設ける。例えば、これら凸部は、下地層１９をその膜面に垂直な方向から観察した場合に、三角格子又は正方格子などのような二次元配列構造を形成するように設ける。
【００２０】
下地層１９上には、反射層７０が配置されている。反射層７０の上面は、下地層１９の上面に沿った形状を有している。すなわち、反射層７０の上面は、各々が順テーパ状の断面形状を有する複数の凸部を含んでいる。図１では、これら凸部は、それぞれ曲面を有しており、反射層７０の上面に略正弦波形状を生じさせている。反射層７０の材料としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム−ネオジムなどのアルミニウム合金、銀及び銀合金などを使用することができる。
【００２１】
下地層１９及び反射層７０上には、平坦化層６０が形成されている。平坦化層６０は、有機ＥＬ素子４０に平坦な下地を提供する。平坦化層６０の材料としては、例えば、シリコーン樹脂やアクリル樹脂などの透明な樹脂を使用することができる。
【００２２】
平坦化層６０上には、光透過性の第１電極４１が互いから離間して並置されている。各第１電極４１は、反射層７０と向き合うように配置されている。また、各第１電極４１は、パッシベーション膜１８、下地層１９、平坦化層６０に設けた貫通孔を介して、ドレイン電極２１に接続されている。
【００２３】
第１電極４１は、この例では陽極である。第１電極４１の材料としては、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）のような透明導電性酸化物を使用することができる。
【００２４】
平坦化層６０上には、さらに、隔壁絶縁層５０が配置されている。この隔壁絶縁層５０には、第１電極４１に対応した位置に貫通孔が設けられている。隔壁絶縁層５０は、例えば、有機絶縁層であり、フォトリソグラフィ技術を用いて形成することができる。
【００２５】
隔壁絶縁層５０の貫通孔内で露出した第１電極４１上には、発光層を含んだ有機物層４２が配置されている。発光層は、例えば、発光色が赤色、緑色、または青色のルミネセンス性有機化合物を含んだ薄膜である。この有機物層４２は、発光層以外の層をさらに含むことができる。例えば、有機物層４２は、第１電極４１から発光層への正孔の注入を媒介する役割を果たすバッファ層をさらに含むことができる。また、有機物層４２は、正孔輸送層、ブロッキング層、電子輸送層、電子注入層などもさらに含むことができる。
【００２６】
隔壁絶縁層５０及び有機物層４２は、光透過性の第２電極４３で被覆されている。第２電極４３は、この例では、各画素共通に連続して設けられた陰極である。第２電極４３は、パッシベーション膜１８、下地層１９、平坦化層６０、隔壁絶縁層５０に設けられたコンタクトホール（図示せず）を介して、映像信号線と同一の層上に形成された電極配線に電気的に接続されている。それぞれの有機ＥＬ素子４０は、これら第１電極４１、有機物層４２及び第２電極４３で構成されている。
【００２７】
この有機ＥＬ表示装置１では、通常、水分や酸素などとの接触により有機ＥＬ素子４０が劣化するのを防止するために、缶封止又は保護膜封止を行う。また、この有機ＥＬ表示装置１では、通常、有機ＥＬ素子４０の前面側に偏光板を配置する。
【００２８】
ところで、発光層が放出する光の一部は、有機ＥＬ表示装置１の前面側の何れかの界面で全反射される。この光の一部は、各構成要素の屈折率を適宜設定すれば、第１電極４１と平坦化層６０との界面を透過する。以下、この光を全反射光という。
【００２９】
反射層７０の上面が平坦面であり且つ第１電極４１の下面と平行である場合、発光層が放出する光が第１電極４１から平坦化層６０に入射するときの屈折角と、この光が反射層７０によって反射されて平坦化層６０から第１電極４１に入射するときの入射角とは互いに等しい。そのため、先の全反射光は、有機ＥＬ表示装置１の内部に閉じ込められる。
【００３０】
これに対し、図１の有機ＥＬ表示装置１では、反射層７０の上面は、各々が順テーパ状の断面形状を有する複数の凸部を含んでいる。そのため、発光層が放出する光が第１電極４１から平坦化層６０に入射するときの屈折角と、この光が反射層７０によって反射されて平坦化層６０から第１電極４１に入射するときの入射角とを異ならしめることができる。したがって、先の全反射光の少なくとも一部を、有機ＥＬ表示装置１の外部へと取り出すことが可能となる。すなわち、高い光の取り出し効率を実現することができる。
【００３１】
また、このように反射層７０の反射面を第１電極４１の下面に対して傾けることにより光の進行方向を変える場合、回折を利用する場合とは異なり、有機ＥＬ表示装置１を出射する光の指向性が過剰に高くなることがない。特に、図１の有機ＥＬ表示装置１では、反射層７０の反射面は曲面を含んでいるので、反射層７０は光散乱層としての機能を発揮する。すなわち、この有機ＥＬ表示装置１は、視角特性に優れている。
【００３２】
さらに、上記の効果は、反射層７０の上面に生じさせる凸部の寸法や間隔を小さくしなくても得ることができる。これについて、図２を参照しながら説明する。
【００３３】
図２は、図１の有機ＥＬ表示装置１の一部を拡大して示す断面図である。
図２の構造では、反射層７０の上面は正弦波形状を有している。この構造では、先の正弦波の振幅（Ｈ２−Ｈ１）／２の２倍，すなわち凸部の高さＨ２−Ｈ１，と平坦化層６０の屈折率ｎとの積が光の波長λの１／４である場合に、回折効果が最大となる。例えば、屈折率ｎが１．５であり、波長λが０．５３μｍである場合、高さＨ２−Ｈ１を約０．０９μｍとすると、回折効果が最大となる。
【００３４】
この回折効果は、高さＨ２−Ｈ１が、最大の回折効果を与える値の５倍以上であれば、殆ど得られない。すなわち、上記の例では、高さＨ２−Ｈ１が約０．５μｍ以上の場合、回折効果は殆ど得られない。したがって、回折効果を利用して光の取り出し効率を高めるには、高さＨ２−Ｈ１を約０．５μｍよりも十分に小さくする必要がある。
【００３５】
また、回折によって光の進行方向を変える効果は、凸部のピッチ，すなわち正弦波の波長，Ｌと波長λとを用いると、ｓｉｎ-1（λ／Ｌ）として与えられる。例えば、波長λが０．５３μｍであり、ピッチＬが約３μｍである場合を考えると、回折角は１０°程度に過ぎない。
【００３６】
これに対し、反射層７０の反射面の傾きを利用して光の取り出し効率を高める場合、反射面の傾き角，すなわち高さＨ２−Ｈ１とピッチＬとの比，を適宜設定すれば、高さＨ２−Ｈ１やピッチＬのそれぞれに特に制限はない。すなわち、反射層７０を安価に形成できる程度に、高さＨ２−Ｈ１やピッチＬを大きくすることができる。例えば、振幅高さＨ２−Ｈ１を０．５μｍ以上とすることやピッチＬを３μｍ以上とすることができる。
【００３７】
例えば、反射層７０として厚さ５０ｎｍのＡｌ又はＡｌ合金層を形成し、第１電極４１としてＩＴＯ層を形成し、第２電極４２としてＭｇＡｇ層とＩＴＯ層との積層体を形成する場合を考える。このとき、ピッチＬを６μｍ、第１電極４１と反射層７０との厚さ方向の距離の最小値Ｈ１及び最大値Ｈ２をそれぞれ１．５μｍ及び３．０μｍ（高さＨ２−Ｈ１＝１．５μｍ）とすると、反射層７０が平坦である場合に閉じ込められていた光の約５０％を有機ＥＬ素子４０の前面側に取り出すことができる。
【００３８】
振幅（Ｈ２−Ｈ１）／２とピッチＬとの比（Ｈ２−Ｈ１）／２Ｌは、例えば、０．１乃至０．５程度とする。この場合、光の取り出し効率を高める効果が大きい。
【００３９】
また、第１電極４１と反射層７０との厚さ方向の距離の最小値Ｈ１と最大値Ｈ２との比Ｈ１／Ｈ２は、例えば、０．５未満とする。比Ｈ１／Ｈ２が大きい場合、平坦化層６０は、有機ＥＬ素子４０に平坦な下地を提供する役割を果たすことが難しくなる可能性がある。
【００４０】
上記の通り、図１の有機ＥＬ表示装置１では、振幅（Ｈ２−Ｈ１）／２やピッチＬを大きくすることができる。したがって、この有機ＥＬ表示装置１の製造には、以下の方法を利用することができる。
【００４１】
図３乃至図６は、図１の有機ＥＬ表示装置の製造に利用可能な方法の一例を概略的に示す断面図である。図２には、下地層１９及び反射層７０の形成方法を示している。
【００４２】
この方法では、まず、図３に示すように、パッシベーション膜１８上に、感光性樹脂層１９を形成する。次いで、この感光性樹脂層１９に対し、光透過性基板１０１上に遮光体パターン１０２を形成してなるフォトマスク１００を介して、例えば紫外線などのエネルギー線を照射する。
【００４３】
その後、感光性樹脂層１９を現像する。これにより、図４に示すように、複数の樹脂部からなる樹脂パターン１９を得る。
【００４４】
次に、樹脂パターン１９を加熱して、樹脂部のリフローを生じさせる。樹脂パターン１９の加熱温度及び加熱時間を適宜設定すると、図５に示すように、表面に各々が順テーパ状の断面形状を有する複数の凸部が設けられた下地層１９が得られる。
【００４５】
その後、例えば、スパッタリング法などにより、図６に示すように、下地層１９上に反射層７０を形成する。
【００４６】
この方法では、回折格子を形成する通常の方法とは異なり、図４の樹脂パターン１９は、エッチングマスクとして使用しない。代わりに、図４の樹脂パターン１９をリフローさせることにより、図５に示すように、表面に凸部が設けられた下地層１９を形成し、この上に反射層７０を成膜する。また、上記の通り、振幅（Ｈ２−Ｈ１）／２やピッチＬを大きくすることができるので、リフローによる図４の構造から図５の構造の変化を、容易且つ高精度に制御することができる。したがって、この方法によると、表面に凸部が設けられた反射層７０を容易に形成することができる。
【００４７】
上記態様では、反射層７０の表面に各々が順テーパ状の断面形状を有する複数の凸部を生じさせたが、その代わりに、反射層７０の表面に各々が順テーパ状の断面形状を有する複数の凹部を生じさせてもよい。なお、「順テーパ状の断面形状を有する凹部」とは、膜面に垂直な一断面を見た場合に、上方から下方に向けて幅が減少している凹部を意味する。このような反射層７０は、例えば、図４に示した複数の樹脂部からなる樹脂パターン１９の代わりに、格子状の樹脂パターン１９が得られるように図３を参照しながら説明した工程を実施することにより得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一態様に係る有機ＥＬ表示装置を概略的に示す断面図。
【図２】図１の有機ＥＬ表示装置１の一部を拡大して示す断面図。
【図３】図１の有機ＥＬ表示装置の製造に利用可能な方法の一例を概略的に示す断面図。
【図４】図１の有機ＥＬ表示装置の製造に利用可能な方法の一例を概略的に示す断面図。
【図５】図１の有機ＥＬ表示装置の製造に利用可能な方法の一例を概略的に示す断面図。
【図６】図１の有機ＥＬ表示装置の製造に利用可能な方法の一例を概略的に示す断面図。
【符号の説明】
【００４９】
１…有機ＥＬ表示装置、１０…絶縁基板、１２…アンダーコート層、１３…半導体層、１４…ゲート絶縁膜、１５…ゲート電極、１７…層間絶縁膜、１８…パッシベーション膜、１９…下地層、２０…出力制御スイッチ、２１…ソース・ドレイン電極、４０…有機ＥＬ素子、４１…第１電極、４２…有機物層、４３…第２電極、５０…隔壁絶縁層、６０…平坦化層、７０…反射層、１００…フォトマスク、１０１…光透過性基板、１０２…遮光体パターン。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ表示装置は自己発光表示装置であるため、視野角が広く、応答速度が速い。また、バックライトが不要であるため、薄型軽量化が可能である。これらの理由から、近年、有機ＥＬ表示装置は、液晶表示装置に代わる表示装置として注目されている。
【０００３】
有機ＥＬ表示装置の主要部である有機ＥＬ素子は、光透過性の前面電極と、これと対向した光反射性又は光透過性の背面電極と、それらの間に介在するとともに発光層を含んだ有機物層とで構成されており、有機物層に電気を流すことにより発光する電荷注入型の自発光素子である。有機ＥＬ表示装置で表示を行うためには、発光層が放出する光を前面電極から出射させる必要があるが、素子内で前面側へと進行する光のうち広角側へと進行する光は、前面電極界面で全反射される。そのため、有機物層が放出する光の多くを有機ＥＬ素子の前面側に取り出すことができない，すなわち光取り出し効率が低い，という問題があった。
【０００４】
このような問題に対し、以下の特許文献１には、回折格子又はゾーンプレートを利用することが記載されている。この技術によれば、光取り出し効率を高めることができる。
【０００５】
しかしながら、例えば、回折格子を利用して光取り出し効率を高めるためには、格子定数を極めて小さくしなければならない。そのため、回折格子を形成するのに、例えば、電子ビーム描画などのように長時間を要する又は高コストな微細加工技術を利用しなければならない。
【特許文献１】特許第２９９１１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、光の取り出し効率に優れ且つ安価に製造可能な有機ＥＬ表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１側面によると、光透過性の背面電極と、前記背面電極と向き合った光透過性の前面電極と、前記背面電極と前記前面電極との間に介在すると共に発光層を含んだ有機物層とを備えた有機ＥＬ素子と、前記背面電極と向き合った反射層と、前記反射層と前記有機ＥＬ素子との間に介在した光透過性の平坦化層とを具備し、前記反射層の前記有機ＥＬ素子との対向面は、略一定のピッチで配列すると共に各々が順テーパ状の断面形状を有する複数の凸部又は凹部を含み、前記凸部の高さ又は前記凹部の深さは０．５μｍ以上であり、前記ピッチは３μｍ以上であり、前記反射層の一断面を見た場合に、前記反射層の前記有機ＥＬ素子との対向面は略正弦波形状を有していることを特徴とする有機ＥＬ表示装置が提供される。
【０００８】
本発明の第２側面によると、光透過性の背面電極と、前記背面電極と向き合った光透過性の前面電極と、前記背面電極と前記前面電極との間に介在すると共に発光層を含んだ有機物層とを備えた有機ＥＬ素子と、前記背面電極と向き合った反射層と、前記反射層と前記有機ＥＬ素子との間に介在した光透過性の平坦化層とを具備し、前記反射層の前記有機ＥＬ素子との対向面は、各々が順テーパ状の断面形状を有する複数の凸部又は凹部を含んだことを特徴とする有機ＥＬ表示装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、光の取り出し効率に優れ且つ安価に製造可能な有機ＥＬ表示装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１１】
図１は、本発明の一態様に係る有機ＥＬ表示装置を概略的に示す断面図である。図１では、有機ＥＬ表示装置１を、その表示面，すなわち前面または光出射面，が上方を向き、背面が下方を向くように描いている。
【００１２】
図１に示す有機ＥＬ表示装置１は、アクティブマトリクス型駆動方式を採用した上面発光型の有機ＥＬ表示装置である。
【００１３】
この有機ＥＬ表示装置１は、例えば、ガラス基板などの絶縁基板１０を含んでいる。
絶縁基板１０上では、複数の画素がマトリクス状に配列している。各画素は、画素回路と有機ＥＬ素子４０とを含んでいる。
【００１４】
画素回路は、例えば、一対の電源端子間で有機ＥＬ素子４０と直列に接続された駆動制御素子（図示せず）及び出力制御スイッチ２０と、画素スイッチ（図示せず）とを含んでいる。駆動制御素子は、その制御端子が画素スイッチを介して映像信号線（図示せず）に接続されており、映像信号線から供給される映像信号に対応した大きさの電流を出力制御スイッチ２０を介して有機ＥＬ素子４０へ出力する。また、画素スイッチの制御端子は走査信号線（図示せず）に接続されており、走査信号線から供給される走査信号によりスイッチング動作が制御される。なお、これら画素には、他の構造を採用することも可能である。
【００１５】
基板１０上には、アンダーコート層１２として、例えば、ＳｉＮx層とＳｉＯx層とが順次積層されている。アンダーコート層１２上には、例えばチャネル及びソース・ドレインが形成されたポリシリコン層である半導体層１３、例えばＴＥＯＳ（TetraEthyl OrthoSilicate）などを用いて形成され得るゲート絶縁膜１４、及び例えばＭｏＷなどからなるゲート電極１５が順次積層されており、それらはトップゲート型の薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）を構成している。この例では、これらＴＦＴは、画素スイッチ、出力制御スイッチ２０、駆動制御素子のＴＦＴとして利用している。また、ゲート絶縁膜１４上には、ゲート電極１５と同一の工程で形成可能な走査信号線（図示せず）がさらに配置されている。
【００１６】
ゲート絶縁膜１４及びゲート電極１５は、例えばプラズマＣＶＤ法などにより成膜されたＳｉＯxなどからなる層間絶縁膜１７で被覆されている。層間絶縁膜１７上にはソース・ドレイン電極２１が配置されており、それらは、例えばＳｉＮxなどからなるパッシベーション膜１８で埋め込まれている。ソース・ドレイン電極２１は、例えば、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏの三層構造を有しており、層間絶縁膜１７に設けられたコンタクトホールを介してＴＦＴのソース・ドレインに電気的に接続されている。また、層間絶縁膜１７上には、ソース・ドレイン電極２１と同一の工程で形成可能な映像信号線（図示せず）がさらに配置されている。
【００１７】
パッシベーション膜１８上には、絶縁性の下地層１９が形成されている。下地層１９の材料としては、例えば樹脂などを使用することができる。
【００１８】
下地層１９の有機ＥＬ素子４０との対向面は、各々が順テーパ状の断面形状を有する複数の凸部を含んでいる。なお、「順テーパ状の断面形状を有する凸部」とは、膜面に垂直な一断面を見た場合に、下方から上方に向けて幅が減少している凸部を意味する。図１では、これら凸部の断面は、それぞれ曲線を有しており、下地層１９の上面に略正弦波形状を生じさせている。
【００１９】
下地層１９の凸部は、典型的には、下地層１９をその膜面に垂直な方向から観察した場合に周期構造を形成するように設ける。例えば、これら凸部は、下地層１９をその膜面に垂直な方向から観察した場合に、三角格子又は正方格子などのような二次元配列構造を形成するように設ける。
【００２０】
下地層１９上には、反射層７０が配置されている。反射層７０の上面は、下地層１９の上面に沿った形状を有している。すなわち、反射層７０の上面は、各々が順テーパ状の断面形状を有する複数の凸部を含んでいる。図１では、これら凸部は、それぞれ曲面を有しており、反射層７０の上面に略正弦波形状を生じさせている。反射層７０の材料としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム−ネオジムなどのアルミニウム合金、銀及び銀合金などを使用することができる。
【００２１】
下地層１９及び反射層７０上には、平坦化層６０が形成されている。平坦化層６０は、有機ＥＬ素子４０に平坦な下地を提供する。平坦化層６０の材料としては、例えば、シリコーン樹脂やアクリル樹脂などの透明な樹脂を使用することができる。
【００２２】
平坦化層６０上には、光透過性の第１電極４１が互いから離間して並置されている。各第１電極４１は、反射層７０と向き合うように配置されている。また、各第１電極４１は、パッシベーション膜１８、下地層１９、平坦化層６０に設けた貫通孔を介して、ドレイン電極２１に接続されている。
【００２３】
第１電極４１は、この例では陽極である。第１電極４１の材料としては、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）のような透明導電性酸化物を使用することができる。
【００２４】
平坦化層６０上には、さらに、隔壁絶縁層５０が配置されている。この隔壁絶縁層５０には、第１電極４１に対応した位置に貫通孔が設けられている。隔壁絶縁層５０は、例えば、有機絶縁層であり、フォトリソグラフィ技術を用いて形成することができる。
【００２５】
隔壁絶縁層５０の貫通孔内で露出した第１電極４１上には、発光層を含んだ有機物層４２が配置されている。発光層は、例えば、発光色が赤色、緑色、または青色のルミネセンス性有機化合物を含んだ薄膜である。この有機物層４２は、発光層以外の層をさらに含むことができる。例えば、有機物層４２は、第１電極４１から発光層への正孔の注入を媒介する役割を果たすバッファ層をさらに含むことができる。また、有機物層４２は、正孔輸送層、ブロッキング層、電子輸送層、電子注入層などもさらに含むことができる。
【００２６】
隔壁絶縁層５０及び有機物層４２は、光透過性の第２電極４３で被覆されている。第２電極４３は、この例では、各画素共通に連続して設けられた陰極である。第２電極４３は、パッシベーション膜１８、下地層１９、平坦化層６０、隔壁絶縁層５０に設けられたコンタクトホール（図示せず）を介して、映像信号線と同一の層上に形成された電極配線に電気的に接続されている。それぞれの有機ＥＬ素子４０は、これら第１電極４１、有機物層４２及び第２電極４３で構成されている。
【００２７】
この有機ＥＬ表示装置１では、通常、水分や酸素などとの接触により有機ＥＬ素子４０が劣化するのを防止するために、缶封止又は保護膜封止を行う。また、この有機ＥＬ表示装置１では、通常、有機ＥＬ素子４０の前面側に偏光板を配置する。
【００２８】
ところで、発光層が放出する光の一部は、有機ＥＬ表示装置１の前面側の何れかの界面で全反射される。この光の一部は、各構成要素の屈折率を適宜設定すれば、第１電極４１と平坦化層６０との界面を透過する。以下、この光を全反射光という。
【００２９】
反射層７０の上面が平坦面であり且つ第１電極４１の下面と平行である場合、発光層が放出する光が第１電極４１から平坦化層６０に入射するときの屈折角と、この光が反射層７０によって反射されて平坦化層６０から第１電極４１に入射するときの入射角とは互いに等しい。そのため、先の全反射光は、有機ＥＬ表示装置１の内部に閉じ込められる。
【００３０】
これに対し、図１の有機ＥＬ表示装置１では、反射層７０の上面は、各々が順テーパ状の断面形状を有する複数の凸部を含んでいる。そのため、発光層が放出する光が第１電極４１から平坦化層６０に入射するときの屈折角と、この光が反射層７０によって反射されて平坦化層６０から第１電極４１に入射するときの入射角とを異ならしめることができる。したがって、先の全反射光の少なくとも一部を、有機ＥＬ表示装置１の外部へと取り出すことが可能となる。すなわち、高い光の取り出し効率を実現することができる。
【００３１】
また、このように反射層７０の反射面を第１電極４１の下面に対して傾けることにより光の進行方向を変える場合、回折を利用する場合とは異なり、有機ＥＬ表示装置１を出射する光の指向性が過剰に高くなることがない。特に、図１の有機ＥＬ表示装置１では、反射層７０の反射面は曲面を含んでいるので、反射層７０は光散乱層としての機能を発揮する。すなわち、この有機ＥＬ表示装置１は、視角特性に優れている。
【００３２】
さらに、上記の効果は、反射層７０の上面に生じさせる凸部の寸法や間隔を小さくしなくても得ることができる。これについて、図２を参照しながら説明する。
【００３３】
図２は、図１の有機ＥＬ表示装置１の一部を拡大して示す断面図である。
図２の構造では、反射層７０の上面は正弦波形状を有している。この構造では、先の正弦波の振幅（Ｈ２−Ｈ１）／２の２倍，すなわち凸部の高さＨ２−Ｈ１，と平坦化層６０の屈折率ｎとの積が光の波長λの１／４である場合に、回折効果が最大となる。例えば、屈折率ｎが１．５であり、波長λが０．５３μｍである場合、高さＨ２−Ｈ１を約０．０９μｍとすると、回折効果が最大となる。
【００３４】
この回折効果は、高さＨ２−Ｈ１が、最大の回折効果を与える値の５倍以上であれば、殆ど得られない。すなわち、上記の例では、高さＨ２−Ｈ１が約０．５μｍ以上の場合、回折効果は殆ど得られない。したがって、回折効果を利用して光の取り出し効率を高めるには、高さＨ２−Ｈ１を約０．５μｍよりも十分に小さくする必要がある。
【００３５】
また、回折によって光の進行方向を変える効果は、凸部のピッチ，すなわち正弦波の波長，Ｌと波長λとを用いると、ｓｉｎ-1（λ／Ｌ）として与えられる。例えば、波長λが０．５３μｍであり、ピッチＬが約３μｍである場合を考えると、回折角は１０°程度に過ぎない。
【００３６】
これに対し、反射層７０の反射面の傾きを利用して光の取り出し効率を高める場合、反射面の傾き角，すなわち高さＨ２−Ｈ１とピッチＬとの比，を適宜設定すれば、高さＨ２−Ｈ１やピッチＬのそれぞれに特に制限はない。すなわち、反射層７０を安価に形成できる程度に、高さＨ２−Ｈ１やピッチＬを大きくすることができる。例えば、振幅高さＨ２−Ｈ１を０．５μｍ以上とすることやピッチＬを３μｍ以上とすることができる。
【００３７】
例えば、反射層７０として厚さ５０ｎｍのＡｌ又はＡｌ合金層を形成し、第１電極４１としてＩＴＯ層を形成し、第２電極４２としてＭｇＡｇ層とＩＴＯ層との積層体を形成する場合を考える。このとき、ピッチＬを６μｍ、第１電極４１と反射層７０との厚さ方向の距離の最小値Ｈ１及び最大値Ｈ２をそれぞれ１．５μｍ及び３．０μｍ（高さＨ２−Ｈ１＝１．５μｍ）とすると、反射層７０が平坦である場合に閉じ込められていた光の約５０％を有機ＥＬ素子４０の前面側に取り出すことができる。
【００３８】
振幅（Ｈ２−Ｈ１）／２とピッチＬとの比（Ｈ２−Ｈ１）／２Ｌは、例えば、０．１乃至０．５程度とする。この場合、光の取り出し効率を高める効果が大きい。
【００３９】
また、第１電極４１と反射層７０との厚さ方向の距離の最小値Ｈ１と最大値Ｈ２との比Ｈ１／Ｈ２は、例えば、０．５未満とする。比Ｈ１／Ｈ２が大きい場合、平坦化層６０は、有機ＥＬ素子４０に平坦な下地を提供する役割を果たすことが難しくなる可能性がある。
【００４０】
上記の通り、図１の有機ＥＬ表示装置１では、振幅（Ｈ２−Ｈ１）／２やピッチＬを大きくすることができる。したがって、この有機ＥＬ表示装置１の製造には、以下の方法を利用することができる。
【００４１】
図３乃至図６は、図１の有機ＥＬ表示装置の製造に利用可能な方法の一例を概略的に示す断面図である。図２には、下地層１９及び反射層７０の形成方法を示している。
【００４２】
この方法では、まず、図３に示すように、パッシベーション膜１８上に、感光性樹脂層１９を形成する。次いで、この感光性樹脂層１９に対し、光透過性基板１０１上に遮光体パターン１０２を形成してなるフォトマスク１００を介して、例えば紫外線などのエネルギー線を照射する。
【００４３】
その後、感光性樹脂層１９を現像する。これにより、図４に示すように、複数の樹脂部からなる樹脂パターン１９を得る。
【００４４】
次に、樹脂パターン１９を加熱して、樹脂部のリフローを生じさせる。樹脂パターン１９の加熱温度及び加熱時間を適宜設定すると、図５に示すように、表面に各々が順テーパ状の断面形状を有する複数の凸部が設けられた下地層１９が得られる。
【００４５】
その後、例えば、スパッタリング法などにより、図６に示すように、下地層１９上に反射層７０を形成する。
【００４６】
この方法では、回折格子を形成する通常の方法とは異なり、図４の樹脂パターン１９は、エッチングマスクとして使用しない。代わりに、図４の樹脂パターン１９をリフローさせることにより、図５に示すように、表面に凸部が設けられた下地層１９を形成し、この上に反射層７０を成膜する。また、上記の通り、振幅（Ｈ２−Ｈ１）／２やピッチＬを大きくすることができるので、リフローによる図４の構造から図５の構造の変化を、容易且つ高精度に制御することができる。したがって、この方法によると、表面に凸部が設けられた反射層７０を容易に形成することができる。
【００４７】
上記態様では、反射層７０の表面に各々が順テーパ状の断面形状を有する複数の凸部を生じさせたが、その代わりに、反射層７０の表面に各々が順テーパ状の断面形状を有する複数の凹部を生じさせてもよい。なお、「順テーパ状の断面形状を有する凹部」とは、膜面に垂直な一断面を見た場合に、上方から下方に向けて幅が減少している凹部を意味する。このような反射層７０は、例えば、図４に示した複数の樹脂部からなる樹脂パターン１９の代わりに、格子状の樹脂パターン１９が得られるように図３を参照しながら説明した工程を実施することにより得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一態様に係る有機ＥＬ表示装置を概略的に示す断面図。
【図２】図１の有機ＥＬ表示装置１の一部を拡大して示す断面図。
【図３】図１の有機ＥＬ表示装置の製造に利用可能な方法の一例を概略的に示す断面図。
【図４】図１の有機ＥＬ表示装置の製造に利用可能な方法の一例を概略的に示す断面図。
【図５】図１の有機ＥＬ表示装置の製造に利用可能な方法の一例を概略的に示す断面図。
【図６】図１の有機ＥＬ表示装置の製造に利用可能な方法の一例を概略的に示す断面図。
【符号の説明】
【００４９】
１…有機ＥＬ表示装置、１０…絶縁基板、１２…アンダーコート層、１３…半導体層、１４…ゲート絶縁膜、１５…ゲート電極、１７…層間絶縁膜、１８…パッシベーション膜、１９…下地層、２０…出力制御スイッチ、２１…ソース・ドレイン電極、４０…有機ＥＬ素子、４１…第１電極、４２…有機物層、４３…第２電極、５０…隔壁絶縁層、６０…平坦化層、７０…反射層、１００…フォトマスク、１０１…光透過性基板、１０２…遮光体パターン。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性の背面電極と、前記背面電極と向き合った光透過性の前面電極と、前記背面電極と前記前面電極との間に介在すると共に発光層を含んだ有機物層とを備えた有機ＥＬ素子と、
前記背面電極と向き合った反射層と、
前記反射層と前記有機ＥＬ素子との間に介在した光透過性の平坦化層とを具備し、
前記反射層の前記有機ＥＬ素子との対向面は、略一定のピッチで配列すると共に各々が順テーパ状の断面形状を有する複数の凸部又は凹部を含み、
前記凸部の高さ又は前記凹部の深さは０．５μｍ以上であり、前記ピッチは３μｍ以上であり、
前記反射層の一断面を見た場合に、前記反射層の前記有機ＥＬ素子との対向面は略正弦波形状を有していることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
前記背面電極と前記反射層との厚さ方向の距離の最小値Ｈ１と最大値Ｈ２との比Ｈ１／Ｈ２は０．５未満であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
前記反射層の材料は、アルミニウム、アルミニウム合金、銀及び銀合金からなる群より選択されることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項４】
光透過性の背面電極と、前記背面電極と向き合った光透過性の前面電極と、前記背面電極と前記前面電極との間に介在すると共に発光層を含んだ有機物層とを備えた有機ＥＬ素子と、
前記背面電極と向き合った反射層と、
前記反射層と前記有機ＥＬ素子との間に介在した光透過性の平坦化層とを具備し、
前記反射層の前記有機ＥＬ素子との対向面は、各々が順テーパ状の断面形状を有する複数の凸部又は凹部を含んだことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項１】
光透過性の背面電極と、前記背面電極と向き合った光透過性の前面電極と、前記背面電極と前記前面電極との間に介在すると共に発光層を含んだ有機物層とを備えた有機ＥＬ素子と、
前記背面電極と向き合った反射層と、
前記反射層と前記有機ＥＬ素子との間に介在した光透過性の平坦化層とを具備し、
前記反射層の前記有機ＥＬ素子との対向面は、略一定のピッチで配列すると共に各々が順テーパ状の断面形状を有する複数の凸部又は凹部を含み、
前記凸部の高さ又は前記凹部の深さは０．５μｍ以上であり、前記ピッチは３μｍ以上であり、
前記反射層の一断面を見た場合に、前記反射層の前記有機ＥＬ素子との対向面は略正弦波形状を有していることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
前記背面電極と前記反射層との厚さ方向の距離の最小値Ｈ１と最大値Ｈ２との比Ｈ１／Ｈ２は０．５未満であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
前記反射層の材料は、アルミニウム、アルミニウム合金、銀及び銀合金からなる群より選択されることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項４】
光透過性の背面電極と、前記背面電極と向き合った光透過性の前面電極と、前記背面電極と前記前面電極との間に介在すると共に発光層を含んだ有機物層とを備えた有機ＥＬ素子と、
前記背面電極と向き合った反射層と、
前記反射層と前記有機ＥＬ素子との間に介在した光透過性の平坦化層とを具備し、
前記反射層の前記有機ＥＬ素子との対向面は、各々が順テーパ状の断面形状を有する複数の凸部又は凹部を含んだことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−１０７７４５（Ｐ２００６−１０７７４５Ａ）
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２８８４１４（Ｐ２００４−２８８４１４）
【出願日】平成１６年９月３０日（２００４．９．３０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（３０２０２０２０７）東芝松下ディスプレイテクノロジー株式会社 (2,170)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月３０日（２００４．９．３０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（３０２０２０２０７）東芝松下ディスプレイテクノロジー株式会社 (2,170)
【Ｆターム（参考）】
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