(57)【要約】【課題】光取出し効率を向上させた有機ＥＬ表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】基板ＧＬ上にマトリクス状に配置された複数の表示画素ＰＸからなる表示部ＤＹＰを有し、表示部ＤＹＰは、表示画素ＰＸのそれぞれにおいて基板ＧＬ側に配置された第１電極Ｅ１と、複数の第１電極Ｅ１と対向して配置された第２電極Ｅ２と、第１電極Ｅ１と第２電極Ｅ２との間に挟持された有機層５と、基板ＧＬと第１電極Ｅ１との間に配置された反射層ＲＥと、を備え、反射層ＲＥの表面は散乱性を有している有機ＥＬ表示装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にマトリクス状に配置された複数の表示画素からなる表示部を有し、
前記表示部は、前記表示画素のそれぞれにおいて基板側に配置された第１電極と、複数の前記第１電極と対向して配置された第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に挟持された有機層と、前記基板と前記第１電極との間に配置された反射層と、を備え、
前記反射層の表面は散乱性を有している有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
前記反射層の表面ラフネスは、その下地となる層の表面ラフネスよりも大きい請求項１記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
前記反射層は、純アルミニウムからなる請求項１記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項４】
前記反射層の表面ラフネスは１００ｎｍ以上である請求項１記載の有機ＥＬ表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、有機ＥＬ表示装置に関し、特に、上面発光型の有機ＥＬ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＲＴディスプレイに対して、薄型、軽量、低消費電力の特徴を生かして、液晶表示装置に代表される平面表示装置の需要が急速に伸びている。中でも、各表示素子毎にスイッチ素子が設けられたアクティブマトリクス型平面表示装置は、隣接表示素子間でのクロストークのない良好な表示品位が得られることから、携帯情報機器を始め、様々のディスプレイに利用されるようになってきた。
【０００３】
近年では、液晶表示装置に比べて高速応答および広視野角化が可能な自己発光型のディスプレイとして有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置の開発が盛んに行われている。
【０００４】
有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬ表示パネルと有機ＥＬ表示パネルを駆動する外部駆動回路から構成される。有機ＥＬ表示パネルはガラス等の支持基板上に、第１電極と、第１電極と対向して配置された第２電極と、これら電極間に有機発光層を備えた表示素子をマトリクス状に配置して構成された表示領域と、外部駆動回路からの信号に基づいて各表示素子を駆動する駆動回路領域とから構成される。
【０００５】
また、発光層で発生した光は、素子を構成する各層の屈折率差による全反射などにより層内に閉じ込められ、有機ＥＬ表示装置内からすべての光を外部に取り出すことは困難である。しかし、この光取出し効率を向上させる方法が検討されており、例えば光路を変更させることで閉じ込められた光を取り出すことが可能である（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−３１０５３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、有機ＥＬ表示装置内で発生した光の全てを外部に取り出すことは困難であって、有機ＥＬ表示装置内に閉じ込められた光を外部により多く取り出すための光取出し技術が求められていた。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、光取出し効率を向上させた有機ＥＬ表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の態様による有機ＥＬ表示装置は、基板上にマトリクス状に配置された複数の表示画素からなる表示部を有し、前記表示部は、前記表示画素のそれぞれにおいて基板側に配置された第１電極と、複数の前記第１電極と対向して配置された第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に挟持された有機層と、前記基板と前記第１電極との間に配置された反射層と、を備え、前記反射層の表面は散乱性を有している有機ＥＬ表示装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、光取出し効率を向上させた有機ＥＬ表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ表示装置について図面を参照して説明する。本実施形態に係るＥＬ表示装置は、上面発光型の有機ＥＬ表示装置であって、図１に示すように、アレイ基板１００と、アレイ基板１００に対向して配置された封止基板２００とを有している。
【００１１】
アレイ基板１００は、支持基板としてガラス等の絶縁性基板ＧＬを有している。アレイ基板１００は、絶縁性基板ＧＬ上にマトリクス状に配置された複数の表示画素ＰＸからなる表示部ＤＹＰを有している。
【００１２】
表示部ＤＹＰには、表示画素ＰＸの配列する行に沿って配置された走査線Ｙ（Ｙ１、Ｙ２、・・・）と、表示画素ＰＸの配列する列に沿って配置された信号線Ｘ（Ｘ１、Ｘ２、・・・）とが配置されている。
【００１３】
表示部ＤＹＰを囲む外周部ＰＡにおいて、アレイ基板１００は外部駆動回路からの信号に基づいて各表示画素を駆動する走査線駆動回路（図示せず）、および信号線駆動回路（図示せず）等を有する駆動回路部１０１を有している。
【００１４】
また外周部ＰＡには、コントローラ等の外部回路を接続する接続部１０２を有している。駆動回路部１０１と表示部ＤＹＰとの間には、駆動信号及び電源信号等を供給する各種配線Ｗが延びている。
【００１５】
走査線駆動回路は、配線Ｗを介して走査線Ｙに電気的に接続し、表示画素ＰＸを行毎に順次駆動する。信号線駆動回路は、各種配線Ｗを介して信号線Ｘに電気的に接続し、走査線Ｙによって駆動された表示画素ＰＸに画像信号を送信する。
【００１６】
さらに、アレイ基板１００の表示部ＤＹＰには、走査線Ｙと略平行に延びる電源ラインＰが配置されている。表示画素ＰＸは、走査線Ｙにそのゲート電極において接続された第1スイッチ１０と、ゲート電極が第1スイッチ１０のドレイン電極に接続されている第２スイッチ２０と、を有している。
【００１７】
第２スイッチ２０のソース電極は、電源ラインＰに接続され、第２スイッチ２０のドレイン電極は、発光素子４０に接続されている。第２スイッチ２０のゲート電極およびソース電極間はキャパシタ３０によって結合されている。
【００１８】
表示画素ＰＸは、自発光素子である発光素子４０（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のいずれかを有する表示画素ＰＸＲ、ＰＸＧ、ＰＸＢを有している。すなわち、赤色画素ＰＸＲは、主に赤色波長に対応した光を出射する有機ＥＬ素子４０Ｒを備えている。緑色画素ＰＸＧは、主に緑色波長に対応した光を出射する有機ＥＬ素子４０Ｇを備えている。青色画素ＰＸＢは、主に青色波長に対応した光を出射する有機ＥＬ素子４０Ｂを備えている。
【００１９】
図２に示すように、絶縁性基板ＧＬ上には第１スイッチ１０、および第２スイッチ２０等のＴＦＴ層ＬＴが配置されている。ＴＦＴ層ＬＴ上には、絶縁層Ｌ１を介して純アルミニウムからなる反射層ＲＥが配置されている。純アルミニウムとは、アルミニウムの含有率が９９．９％以上の材料である。
【００２０】
反射層ＲＥの下地となる絶縁層Ｌ１は、パッシベーション層であって、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置ではチッ化膜（ＳiＮ）又は有機膜（ポリイミド）である。
【００２１】
本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置では、反射層ＲＥは、表示画素ＰＸのそれぞれにおいて島状に配置されているとともに、少なくとも表示画素ＰＸの開口部を覆うように配置されている。
【００２２】
本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置では、反射層ＲＥの表面は散乱性を有している。すなわち、反射層ＲＥは、その表面に凹凸形状を有している。反射層ＲＥの表面ラフネス（Ｒａ）は、反射層ＲＥの下地となる絶縁層Ｌ１の表面ラフネスよりも大きくなっている。
【００２３】
すなわち、反射層ＲＥの表面の凹凸形状が、下地となる絶縁層Ｌ１の表面の形状に依存するものではなく、独立したものとなっている。反射層ＲＥの表面ラフネスは、１００ｎｍ以上の場合に十分な散乱性が得られる。
【００２４】
ここで、表面ラフネス（Ｒａ）は、算術平均粗さ（Ｒａ）である。すなわち、本実施形態に係るＥＬ表示装置の場合、反射層ＲＥの断面において、その平均高さから反射層ＲＥが突出している面積と平均高さに対して凹んでいる面積とを算出し、その和を反射層ＲＥの幅で割った値である。したがって、表面ラフネスが大きいほどその表面が粗く、小さいほどその表面が滑らかであることになる。
【００２５】
また、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置で十分な散乱性を得るためには、反射層ＲＥの厚さが５００ｎｍ以上であることが望ましい。反射層ＲＥが薄すぎると、その表面のラフネスを十分に大きくすることができず、散乱性が低くなるからである。
【００２６】
反射層ＲＥ上には平坦化層Ｌ２を介して第１電極Ｅ１が配置されている。第１電極Ｅ１には、例えば、透明な電極材料であるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を用いている。第１電極Ｅ１上にはリブ層ＬＩＢが配置されている。リブ層ＬＩＢは、例えば樹脂によって形成され、信号線Ｘおよび走査線Ｙが配置されている領域と重なるように配置されている。
【００２７】
リブ層ＬＩＢが配置された間において、第１電極Ｅ１上に有機層５が配置されている。有機層５は、例えば、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層からなる。
【００２８】
なお、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置では、平坦化層Ｌ２の屈折率と有機層５の屈折率とは略同一となっている。
【００２９】
有機層５上には、第２電極Ｅ２が配置されている。第２電極Ｅ２は、例えば、膜厚２０ｎｍ程度のＭｇ：Ａｇ合金によって形成された透明電極である。すなわち、有機層５は、第１電極Ｅ１と第２電極Ｅ２との間に印加される電圧によって発光する。有機層５から第１電極Ｅ１側に出射された光は反射層ＲＥによって第２電極Ｅ２側に反射される。
【００３０】
このとき、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置では、反射層ＲＥの表面が十分な散乱性を有しているため、有機層５から発光された光が光路変調され、有機層５から発光された光を外部へ導出する効率を向上させることができる。
【００３１】
封止基板２００は、表示部ＤＹＰにおいて、アレイ基板１００と対向するように配置されている。アレイ基板１００と封止基板２００とは、表示部ＤＹＰを囲むように配置されたシール材ＳＬによって一体となっている。本実施形態に係るＥＬ表示装置では、シール材ＳＬとして樹脂材料からなる樹脂シールを用いている。
【００３２】
封止基板２００は、シール材ＳＬに囲まれた領域に、アレイ基板１００の表示部ＤＹＰと対向するように配置され凹部（図示せず）を有している。本実施形態に係るＥＬ表示装置では、凹部は略矩形状であって、凹部には乾燥剤（図示せず）が充填されている。
【００３３】
次に、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の製造方法について説明する。ガラス等の絶縁性基板ＧＬにＴＦＴ等のスイッチ１０、２０等のＴＦＴ層ＬＴを形成し、このＴＦＴ層ＬＴ上に絶縁層Ｌ１を形成する。反射層ＲＥの下地となる絶縁層Ｌ１は、パッシベーション層であって、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置ではチッ化膜（ＳiＮ）又は有機膜（ポリイミド）である。
【００３４】
絶縁層Ｌ１上には、純アルミニウムを室温で成膜およびパターンニングし、その膜厚が５００ｎｍ以上となる島状の反射層ＲＥを形成する。このとき、島状の反射層ＲＥは表示画素ＰＸの開口領域を覆うようにパターンニングされる。純アルミニウムとは、９９．９％以上のアルミ（Ａｌ）を含む材料である。
【００３５】
反射層ＲＥを形成する工程において、純アルミニウムの成膜およびパターンニング後に、例えば、約２００度程度の熱工程などでヒロックを発生させる。ヒロックの発生により純アルミニウム層の表面の表面に凹凸が生る。上記のように、表面の粗い反射層ＲＥを形成する。
【００３６】
上記の反射層ＲＥを形成する工程において、反射層ＲＥの表面ラフネスの大きさを調整する方法について以下に説明する。例えば、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置では、反射層ＲＥを形成する材料に純アルミニウムを用いているが、これは、不純物を多く含むものほどその表面が滑らかになると言う性質を利用したものである。
【００３７】
したがって、純度が高い材料を用いるほど、その表面が粗くなり、その表面ラフネスが大きくなる。そのため、例えば、反射層ＲＥに含まれるアルミニウムの含有率を調整することによって、その表面ラフネスの大きさを調整することができる。
【００３８】
また、純アルミニウムを成膜する際に、純アルミニウム層内に水分が含まれるとその表面をより粗くすることができる。このことを利用して、純アルミニウム層の下地となる絶縁層Ｌ１に水分を含ませて、純アルミニウム膜に熱工程を施すことにより、さらにその表面が粗くなる。この場合には、絶縁層Ｌ１に含ませる水分の量を調整することにより、反射層ＲＥの表面ラフネスの大きさを調整することができる。
【００３９】
本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の場合、例えば、反射層ＲＥを成膜する下地膜Ｌ１中に約０．００１〜１％のＨ２Ｏを含有させることで、その表面を所望の粗さにすることができる。
【００４０】
さらに、純アルミニウム層を、アルゴン（Ａｒ）に水分加えた雰囲気内で、成膜することにより、さらにその表面を粗くすることができる。この場合には、成膜する雰囲気内の水分の量を調整することにより反射層ＲＥの表面ラフネスの大きさを調整することができる。
【００４１】
本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の場合、例えば、スパッタ成膜時にＨ２Ｏを約０．５〜１０％含有させることにより、反射層ＲＥの表面を所望の粗さにすることができる。
【００４２】
また、純アルミニウム層の厚さ調整することにより、その表面ラフネスの大きさを調整することができる。すなわち、純アルミニウム層の厚さが薄すぎると、その表面に生じる凹凸も小さくなるため表面ラフネスが十分な大きさとすることが難しい。
【００４３】
したがって、純アルミニウム層の厚さを５００ｎｍ以上とし、その範囲で調整することによって、表面ラフネスの値も調整することができる。本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置において、所望の反射層ＲＥの散乱性を得るためには、純アルミニウム層の厚さを５００ｎｍ以上とすることが望ましい。
【００４４】
上記の方法を組み合わせることにより、純アルミニウム膜の表面の粗さを調整し、その表面ラフネスが所望の値となるような反射層ＲＥを形成する。
【００４５】
この反射層ＲＥ上に、例えば、アクリル系透明感光性樹脂等により成膜し、表面を平滑化する平坦化層Ｌ２を形成する。なお、この平坦化層Ｌ２は、反射層ＲＥの表面ラフネスによる有機ＥＬ素子の短絡等の問題が発生しなければ、形成しなくてもよい。
【００４６】
また、この平坦化層Ｌ２は、その屈折率を有機層５と同程度の約１．９にすることにより、光取出し効果をさらに向上することができる。
【００４７】
平坦化層Ｌ２上に、例えば透明な陽極電極材料であるＩＴＯ等を成膜およびパターンニングして第１電極Ｅ１を形成した後、発光部以外での短絡を防止するために絶縁性材料でリブ層ＬＩＢを形成する。
【００４８】
リブ層ＬＩＢ上に、例えばホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層からなる有機層５を形成し、有機層５上に例えば膜厚２０ｎｍ程度の半透明のＭｇ：Ａｇ合金を第２電極Ｅ２として形成する。
【００４９】
上記のように形成したアレイ基板１００の表示部ＤＹＰを囲むようにシール材ＳＬを描画し、シール材ＳＬによってアレイ基板１００と対向するように封止基板２００を固定する。
【００５０】
上記のように形成された有機ＥＬ表示装置は、有機層５からの発光光線を基板ＧＬと反対側の面に向かって導出・放射する、いわゆる上面発光構成となる。
【００５１】
このようにして作製した有機ＥＬ素子では、散乱性反射層により光路変調し、素子内部で発光を外部へ導出する効率（光取出し効率）を向上させることができる。
【００５２】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
【００５３】
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の一構成例を概略的に示す図。
【図２】図１に示す有機ＥＬ表示装置の表示画素の断面の一構成例を概略的に示す図。
【符号の説明】
【００５５】
ＰＸ…表示画素、ＤＹＰ…表示部、ＲＥ…反射層、Ｅ１…第１電極、Ｅ２…第１電極、ＧＬ…基板、５…有機層、
【図１】
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【図２】
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