(57)【要約】表示装置１は、背面電極４１と、背面基板４１と向き合った前面電極４３と、背面電極４１と前面電極４３との間に介在すると共に発光層を含んだ活性層４２とを含んだ発光素子４０と、前面電極４３の前面側に配置された光散乱層９０とを含む。発光素子４０は、マイクロキャビティ構造の少なくとも一部を構成している。光散乱層９０にマイクロキャビティ構造からの光を照射したときに、前方散乱光は後方散乱光と比較して光量がより大きい。【選択図】      図１
2008515129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
背面電極と、前記背面基板と向き合った前面電極と、前記背面及び前面電極間に介在すると共に発光層を含んだ活性層とを備えた発光素子と、
前記前面電極の前面側に配置された光散乱層とを具備し、
前記発光素子はマイクロキャビティ構造の少なくとも一部を構成し、前記光散乱層に前記マイクロキャビティ構造からの光を照射したときに前方散乱光は後方散乱光と比較して光量がより大きい表示装置。
【請求項２】
前記前方散乱光の光量の前記マイクロキャビティ構造からの光の光量に対する比は６０％以上である請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記前方散乱光の光量の前記マイクロキャビティ構造からの光の光量に対する比は８０％以上である請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記光散乱層は前記前面電極と接触している請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記光散乱層の背面側に配置されると共に、前記マイクロキャビティ構造内を繰り返し反射干渉しながら前記活性層の主面に平行な方向に伝播している光を前記マイクロキャビティ構造から取り出して、前記光を前記光散乱層の前方へ進行させる取り出し層をさらに具備した請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記取り出し層は回折格子層である請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記光散乱層は、有機物と、金属又は酸化物からなると共に前記有機物中で分散した粒子とを具備した請求項１に記載の表示装置。
【請求項８】
前記発光素子は有機ＥＬ素子である請求項１乃至７の何れか１項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置は、自発光表示装置であって、広視野角及び高速応答を達成し得る。また、有機ＥＬ表示装置は、バックライトが不要であるため、薄型軽量に形成可能である。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】
ところで、有機ＥＬ表示装置の輝度は、有機ＥＬ素子に流す電流の密度を高めると増加する。しかしながら、この場合、消費電力が大きくなると共に、有機ＥＬ表示装置の寿命が著しく短くなる。このため、高輝度、低消費電力、長寿命を同時に実現するには、有機ＥＬ素子の内部で生じた光を有機ＥＬ表示装置の外部へ効率的に取り出すこと，すなわち取り出し効率を高めること，が重要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、有機ＥＬ表示装置の取り出し効率を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一側面によると、背面電極と、前記背面基板と向き合った前面電極と、前記背面及び前面電極間に介在すると共に発光層を含んだ活性層とを備えた発光素子と、前記前面電極の前面側に配置された光散乱層とを具備し、前記発光素子はマイクロキャビティ構造の少なくとも一部を構成し、前記光散乱層に前記マイクロキャビティ構造からの光を照射したときに前方散乱光は後方散乱光と比較して光量がより大きい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】
【０００６】
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。
【０００７】
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表示装置を、その表示面，すなわち前面又は光出射面，が上方を向き、背面が下方を向くように描いている。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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、ソース及び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。
【００１３】
ゲート絶縁膜１４及びゲート電極１５は、例えば、プラズマＣＶＤ法により成膜されたＳｉＯxからなる層間絶縁膜１７で被覆されている。層間絶縁膜１７上にはソース及びドレイン電極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。ソース及びドレイン電極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のソース及び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、ソース及びドレイン電極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。
【００１４】
パッシベーション膜１８上には、平坦化層１９が形成されている。平坦化層１９上には、反射層７０が配置されている。平坦化層１９の材料としては、例えば、硬質樹脂を使用することができる。反射層７０の材料としては、例えば、Ａｌなどの金属材料を使用することができる。
【００１５】
平坦化層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。
【００１６】
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、平坦化層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。
【００１７】
第１電極４１は、この例では、背面電極としての陽極である。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。
【００１８】
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。
【００１９】
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が活性層として配置されている。発光層は、例えば、発光色が赤色、緑色、又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。
【００２０】
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、この例では前面電極である。また、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、平坦化層１９、取り出し層３０、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。
【００２１】
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。ここでは、一例として、ＩＴＯ層上に、ＣｕＰｃ層、α−ＮＰＤ層、Ａｌｑ3層、ＬｉＦ層、ＭｇＡｇ層、及びＩＴＯ層を順次積層してなるものを有機ＥＬ素子４０として使用することとする。
【００２２】
第２電極４３上には、光透過性の保護膜８０が形成されている。保護膜８０は、外部の水分や酸素などが有機ＥＬ素子４０と接触するのを防止する。保護膜８０の材料としては、例えば、ＳｉＮxなどの透明誘電体を使用することができる。
【００２３】
保護膜８０上には、光散乱層９０が配置されている。光散乱層９０は、透明領域９１とその中で分散すると共に透明領域９１とは光学特性が異なる複数の粒状領域９２とを含んでいる。
【００２４】
この光散乱層９０は、前方散乱性が後方散乱性よりも大きい。すなわち、この光散乱層９０に後述するマイクロキャビティ構造からの光を照射したときに、前方散乱光が後方散乱光と比較して光量がより大きい。前方散乱光の光量のマイクロキャビティ構造からの光の光量に対する比（以下、前方散乱比という）は、典型的には６０％以上である。例えば、光散乱層９０の前方散乱比は、８０％以上である。
【００２５】
光散乱層９０としては、例えば、金属微粒子及び／又は酸化物粒子を有機物中に分散したものを用いることができる。そのような粒子としては、例えば、粒径が２０ｎｍ乃至２００ｎｍのＴｉＯ2粒子を用いることができる。
【００２６】
なお、図１に示す有機ＥＬ表示装置１では、通常、有機ＥＬ素子４０の前面側，典型的には光散乱層９０の前面側，に偏光板を配置する。また、この有機ＥＬ表示装置１では保護膜封止を行っているが、その代わりにガラス封止を行ってもよい。
【００２７】
さて、この有機ＥＬ表示装置１では、有機ＥＬ素子４０は、その発光層が放出する光が共振するマイクロキャビティ（微小光共振器）構造の少なくとも一部を形成している。すなわち、この有機ＥＬ表示装置１では、有機ＥＬ素子４０が前方に放出する光は、高強度であり且つ指向性が高い。
【００２８】
そのため、光散乱層９０を配置していない場合、有機ＥＬ素子４０が前方に放出した光の殆どは、保護膜８０の表面で反射又は全反射されることなく、保護膜８０を出射する。しかしながら、有機ＥＬ素子４０が前方に放出する光は指向性が高いので、光散乱層９０を配置しない限り、この有機ＥＬ表示装置１で十分な視野角を実現することは難しい。
【００２９】
図１の有機ＥＬ表示装置１は、有機ＥＬ素子４０の前方に光散乱層９０を配置している。そのため、この有機ＥＬ表示装置１は、視野角が広い。
【００３０】
但し、有機ＥＬ素子４０の前方に光散乱層９０を配置すると、一部の光は、後方散乱して有機ＥＬ素子４０に入射する。有機ＥＬ素子４０に入射した後方散乱光の一部は、上記のマイクロキャビティ構造における共振に寄与するが、残りの後方散乱光の殆どは各種構成要素によって吸収されてしまう。
【００３１】
そこで、本態様では、上記の通り、光散乱層９０として、前方散乱比が５０％よりも大きなものを使用する。例えば、前方散乱比が８０％の光散乱層９０を使用する。この場合、後方散乱光の光量のマイクロキャビティ構造からの光の光量に対する比（以下、後方散乱比という）は、最大で２０％である。後方散乱比が２０％であり且つ後方散乱光の１／３が上記のマイクロキャビティ構造における共振に寄与すると考えると、マイクロキャビティ構造が前方に放出する光の約８６％を表示に利用することができる。したがって、広視野角と高輝度とを同時に実現することができる。
【００３２】
典型的には、前方散乱比が６０％以上の光散乱層９０を使用する。この場合、後方散乱比が４０％であり且つ後方散乱光の１／３が上記のマイクロキャビティ構造における共振に寄与すると考えると、マイクロキャビティ構造が前方に放出する光の約７３％を表示に利用することができる。
【００３３】
光散乱層９０の後方散乱比が４０％超，例えば４１％以上，である場合、光散乱層９０による外部光の散乱が大きい。そのため、この場合、鮮明度が不十分となる可能性がある。
【００３４】
この有機ＥＬ表示装置１には、様々な変形が可能である。  
図２は、図１の有機ＥＬ表示装置の一変形例を概略的に示す断面図である。
【００３５】
この有機ＥＬ表示装置１は、反射層７０と第１電極４１との間に、取り出し層３０を含んでいる。これ以外は、図２の有機ＥＬ表示装置１は、図１の有機ＥＬ表示装置１と同様の構造を有している。
【００３６】
発光層が放出する光の一部は、第１電極４１と有機物層４２とを含む導波層，すなわちマイクロキャビティ構造，内で反射を繰り返しながら膜面方向に伝播する。この膜面方向に伝播する光は、導波層の主面に対する入射角が大きいと、外部に取り出すことができない。
【００３７】
取り出し層３０を有機ＥＬ素子４０の近傍に配置すると、発光層が放出する光の進行方向を変えることができる。そのため、発光層が放出する光を、有機ＥＬ表示装置１の外部へと、より高い効率で取り出すことが可能となる。
【００３８】
取り出し層３０としては、例えば、回折格子層を用いることができる。赤、緑、青色などの発光色に応じて回折格子の格子定数を定めることにより、発光色に基づいて回折格子の格子定数を定めることにより、マイクロキャビティ構造が放出する光の多くを膜面に対してほぼ垂直な方向に進行させることができる。
【００３９】
図３は、図１の有機ＥＬ表示装置の他の変形例を概略的に示す断面図である。
【００４０】
図３の有機ＥＬ表示装置１は、下面発光型の有機ＥＬ表示装置である。この有機ＥＬ表示装置１は、以下の点を除き、図１の有機ＥＬ表示装置１と同様の構造を有している。すなわち、図３の有機ＥＬ表示装置では、反射層７０と平坦化層１９及び３０とを省略し、光散乱層９０をパッシベーション膜１８と第１電極４１との間に配置している。そして、図３の有機ＥＬ表示装置１では、第２電極４３として、光反射性の電極を使用している。
【００４１】
このように、前面電極である第１電極４１と光散乱層９０とは接触していてもよい。また、本発明は、下面発光型の有機ＥＬ表示装置にも適用可能である。
【００４２】
さらなる利益及び変形は、当業者には容易である。それゆえ、本発明は、そのより広い側面において、ここに記載された特定の記載や代表的な態様に限定されるべきではない。したがって、添付の請求の範囲及びその等価物によって規定される本発明の包括的概念の真意又は範囲から逸脱しない範囲内で、様々な変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【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表示装置の一変形例を概略的に示す断面図。
【図３】図１の有機ＥＬ表示装置の他の変形例を概略的に示す断面図。
【符号の説明】
【００４４】
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…平坦化層、２０…出力制御スイッチ、２１…ソース・ドレイン電極、３０…光取り出し層、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、８０…保護膜、９０…光散乱層、９１…透明領域、９２…粒状領域。
【図１】
2008515129.tif 000003
【図２】
2008515129.tif 000004
【図３】
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【国際調査報告】
2008515129.tif 000006
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