(57)【要約】【課題】ＥＬ発光を導出する際に、反射された光の光路の角度を変更することによって、光取り出し効率を向上した有機ＥＬ表示装置を提供することを目的としている。【解決手段】支持基板１と、支持基板１上にマトリクス状に配置された複数の表示画素ＰＸと、を有するＥＬ表示装置であって、複数の表示画素ＰＸのそれぞれは、第１電極５と、第１電極５と対向して配置された第２電極７と、第１電極５および第２電極間７に配置された発光層６と、発光層６で発光した光を支持基板１に対して反対側に反射する反射層３と、反射層３の下地となるとともに、その表面を凹凸上とするための粒子を含む粒子含有層２と、を有し、反射層３の表面は、粒子含有層２の表面に応じて凹凸状となっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、前記支持基板上にマトリクス状に配置された複数の表示画素と、を有するＥＬ表示装置であって、
前記複数の表示画素のそれぞれは、
第１電極と、
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電極および前記第２電極間に配置された発光層と、
前記発光層で発光した光を前記支持基板に対して反対側に反射する反射層と、
前記反射層の下地となるとともに、その表面を凹凸上とするための粒子を含む粒子含有層と、を有し、
前記反射層の表面は、前記粒子含有層の表面に応じて凹凸状となっているＥＬ表示装置。
【請求項２】
前記粒子含有層には、実質粒径が１００乃至３０００ｎｍの粒子が混在して含有されている請求項１記載のＥＬ表示装置。
【請求項３】
前記粒子含有層は、その表面に前記粒子が露出している請求項１記載のＥＬ表示装置。
【請求項４】
前記反射層は、アルミニウムまたは銀を主成分とする請求項１記載のＥＬ表示装置。
【請求項５】
前記第１および第２電極は、透明な導電層である請求項１記載のＥＬ表示装置。
【請求項６】
支持基板上にマトリクス状に配置された複数の表示画素を形成する工程を有するＥＬ表示装置の製造方法であって、
前記複数の表示画素を形成する工程は、
前記支持基板上に、少なくとも樹脂材料および粒子材料からなる粒子含有層を成膜する工程と、
前記粒子含有層を露光してパターンニングする工程と、
露光された前記粒子含有層の表面の樹脂材料を除去し、前記粒子材料を露出させる工程と、
前記粒子含有層上に、反射層を形成する工程と、
前記反射層上に、第1電極、および第２電極に挟持された発光層を形成する工程と、を有するＥＬ表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＥＬ表示装置およびその製造方法に関し、特に、アクティブマトリクス型のＥＬ表示装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、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きた。中でも、各表示画素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、隣接表示画素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、種々のディスプレイに利用されるようになってきた。
【０００３】
さらに、液晶表示装置に比べて高速応答及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センス（ＥＬ）表示装置の開発が盛んに行われている。有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬパネルと有機ＥＬパネルを駆動する外部駆動回路とから構成される。
【０００４】
有機ＥＬパネルはガラス等の支持基板上に、表示画素をマトリクス状に配置して構成される表示部と、表示部を囲む外周部とから構成される。表示画素は、第１電極と、第１電極と対向して配置される第２電極と、これら電極間に配置された有機発光層を有している。外周部には、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駆動回路が配置されている。
【０００５】
この有機ＥＬ表示装置のＥＬ発光を画像表示に用いる方式として、支持基板を通して光を導出する下面発光方式と、支持基板と対向する側に光を導出する上面発光方式とがある。アクティブマトリクス型の下面発光方式の有機ＥＬ表示装置は、有機発光層の下部にＥＬ発光の透過を阻止する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等の回路が配置されるため、十分な開口率を確保することが難しい。
【０００６】
上面発光方式の有機ＥＬ表示装置は、支持基板と対向する側にＥＬ発光を導出するため、支持基板側に配置される回路に制約されず、開口率が決定されるため、高い光利用効率の確保が可能となる。
【０００７】
また、両方式においても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取り出すことは困難である。
【０００８】
従来、全反射などで有機ＥＬ表示装置内に閉じ込められた光を、有機ＥＬ表示装置内から取り出すためには、その光路の角度をかえることが必要である。そのために、例えば、フォトニック結晶などを応用した構造が提案されている（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】
【０００９】
しかし、フォトニック結晶を用いた場合、サブミクロンサイズのパターング技術を必要とするため、ガラスなど大型基板に加工することは現状困難であった。そのため、ガラス等の大型基板にも容易に適用可能である光路の角度を変更する技術が求められていた。
【００１０】
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、ＥＬ発光を導出する際に、反射された光の光路の角度を変更することによって、光取り出し効率を向上した有機ＥＬ表示装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１態様によるＥＬ表示装置は、支持基板と、前記支持基板上にマトリクス状に配置された複数の表示画素と、を有するＥＬ表示装置であって、前記複数の表示画素のそれぞれは、第１電極と、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電極および前記第２電極間に配置された発光層と、前記発光層で発光した光を前記支持基板に対して反対側に反射する反射層と、前記反射層の下地となるとともに、その表面を凹凸上とするための粒子を含む粒子含有層と、を有し、前記反射層の表面は、前記粒子含有層の表面に応じて凹凸状となっている。
【００１２】
本発明の第２態様によるＥＬ表示装置の製造方法は、支持基板上にマトリクス状に配置された複数の表示画素を形成する工程を有するＥＬ表示装置の製造方法であって、前記複数の表示画素を形成する工程は、前記支持基板上に、少なくとも樹脂材料および粒子材料からなる粒子含有層を成膜する工程と、前記粒子含有層を露光してパターンニングする工程と、露光された前記粒子含有層の表面の樹脂材料を除去し、前記粒子材料を露出させる工程と、前記粒子含有層上に、反射層を形成する工程と、前記反射層上に、第1電極、および第２電極に挟持された発光層を形成する工程と、を有する。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、ＥＬ発光を導出する際に、反射された光の光路の角度を変更することによって、その光路を変調することにより光取り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】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態に係る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、図１に示すように、アレイ基板１００と、アレイ基板１００上に配置されたカバーガラス２００とを有している。
【００１５】
アレイ基板１００は、支持基板１としてガラス等の絶縁性基板を有している。支持基板上には、マトリクス状に配置された複数の表示画素ＰＸを有している。これら複数の表示画素ＰＸは、表示部ＤＹＰを構成している。
【００１６】
さらに、複数の表示画素ＰＸは、複数種類の色画素ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）によって構成されている。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。
【００１７】
表示部ＤＹＰの周囲を囲む外周部１０４には、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１０７、および信号線駆動回路１０８を有している。走査線駆動回路１０７は、走査線Ｙ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１０８は、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。
【００１８】
さらに、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。
【００１９】
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。
【００２０】
発光素子４０は、自発光素子である有機ＥＬ素子４０（Ｒ、Ｇ、Ｂ）によって構成されている。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。
【００２１】
各発光素子４０は、図２に示すように、支持基板１上に配置され、第１電極５と、第１電極５と対向して配置された第２電極７と、これら第１電極５および第２電極７間に配置された有機発光層６とを備えている。
【００２２】
発光素子４０の下層には、発光素子４０で発光した光を支持基板１に対して反対側、すなわち、カバーガラス２００側に反射させる反射層３が配置されている。したがって、本実施形態に係るＥＬ表示装置は上面発光型のＥＬ表示装置である。
【００２３】
ここで、本実施形態に係るＥＬ表示装置では、支持基板１上に、反射層３の下地となるとともに、その表面を凹凸状とするための粒子を含む粒子含有層２が配置されている。本実施形態に係るＥＬ表示装置の場合、この粒子含有層２に含まれる粒子は、その実質粒径が１００〜３０００ｎｍφである。
【００２４】
この粒子含有層２は、少なくとも樹脂材料と粒子材料とからなるとともに、その表面は、粒子材料に含まれる粒子によって凹凸上となっている。本実施形態に係るＥＬ表示装置では、粒子含有層２に含まれる粒子は、例えば、ＳｉＯ２またはＴｉＯ２等の粒子である。
【００２５】
ここで、粒子含有層２には、実質粒径が１００〜３０００ｎｍφの粒子が混在して含まれていても良く、実質粒径が１００〜３０００ｎｍφの範囲において均一な粒子が含まれていても良い。
【００２６】
このとき、粒子含有層２に、実質粒径が１００〜３０００ｎｍφの粒子が含まれていると、粒子含有層２の表面には、その起伏が５０〜３０００ｎｍの範囲の凹凸状となる。さらに、粒子含有層２内において粒子の分布はランダムになるため、粒子含有層２の表面に生じる凹凸の起伏もランダムとなる。なお、本実施形態において、凹凸の起伏とは、粒子含有層２の表面の最も低い部分と、最も高い部分との差である。
【００２７】
また、粒子含有層２に、実質粒径が１００〜３０００ｎｍφの粒子が混在している場合には、粒子含有層２の表面に生じる凹凸の起伏も混在した状態となり、粒子の粒径が均一な場合と比べて、その凹凸の起伏の大きさがよりランダムなものとなる。
【００２８】
粒子含有層２上には、その表面の凹凸に沿って反射層３が配置さる。したがって、反射層３の表面も、粒子含有層２の表面の凹凸に応じて凹凸状となっている。反射層３上には平坦化層４が配置されている。すなわち、粒子含有層２および反射層３の表面は凹凸状となっているが、平坦化層４が配置されることによって、その表面が平滑化されている。
【００２９】
平坦化層４上には、第１電極５が配置されている。第１電極５は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等によって形成された透明電極である。すなわち、第１電極５は平坦化層４上に配置されているため、その表面が凹凸状とはならない。
【００３０】
第１電極５上には、リブ層８が配置されている。リブ層８は、例えば畝状であって、発光部以外において第1電極５同士が短絡するのを防止する。第１電極５上において、リブ層８間には発光層として有機発光層６が配置されている。有機発光層６は、例えば、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、および電子注入層（図示せず）を有している。
【００３１】
有機発光層６上には、第１電極５と対向するように第２電極７が配置されている。第２電極７は、例えばＩＴＯ等によって形成された透明電極である。すなわち、第1電極５および第２電極７間に有機発光層６が挟持されている状態となる。
【００３２】
以下に上記のＥＬ表示装置の製造方法について説明する。
【００３３】
まず、アレイ基板１００を製造する。すなわち、支持基板１上に、例えば、実質粒径１００〜３０００ｎｍφの粒子を含有させた感光性樹脂を塗布し、フォトリソグラフィーによって所定の形状にパタ一二ングし、粒子含有層２を形成する。このとき、粒子含有層２は、それに含有される粒子によって、その表面が凹凸状となる。
【００３４】
粒子含有層２上には、アルミ、銀等を主成分とする金属等で反射層３を形成する。そうすると、反射層３の表面は粒子含有層２の表面の凹凸に沿った凹凸状となる。さらに反射層３上に、アクリル系の透明な感光性樹脂等を形成して平坦化層４を形成する。この平坦化層４によって、凹凸状となっていた反射層３表面は平滑化される。
【００３５】
続いて、第１電極５として透明電極を、例えば、透明な陽極電極材料であるＩＴＯ等で形成した後、発光部以外において短絡するのを防止するために絶縁性材料でリブ層８を形成する。
【００３６】
リブ層８間において、透明電極５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発光層６を形成する。さらに、有機発光層６上には、第２電極として、例えば膜厚２０ｎｍ程度の半透明のＭｇ：Ａｇ合金を透明電極７として形成する。
【００３７】
上記の工程において、必要に応じて、複数の導電層を成膜およびパターンニングし、表示画素ＰＸの第１および第２スイッチ１０、２０、外周部１０４に配置された走査線駆動回路１０７、および信号線駆動回路１０８等を形成する。次に、図１に示すように、アレイ基板１００と対向するように、カバーガラス２００をシール４００によって固定する。
【００３８】
上記の様にＥＬ表示装置を形成すると、有機ＥＬ素子の発光光線は、アレイ基板１００に対して反対側の面に向かって導出・放射される。したがって、このアレイ基板１００を有するＥＬ表示装置は、いわゆる上面発光構成となる。
【００３９】
さらに、上記のようにして作製したＥＬ表示装置では、有機ＥＬ素子の発光光線は、アレイ基板１００に対して反対側の面に向かって導出・放射される際に、粒子含有層２の表面の凹凸上に形成された反射層３により、反射層３において反射された光の反射される角度を変更し、その光路を変調することができる。したがって、素子内部における発光を外部へ導出する効率（光取り出し効率）を向上させることができる。
【００４０】
次に、本発明の第２実施形態に係るＥＬ表示装置について図面を参照して説明する。なお、本実施形態に係るＥＬ表示装置において、前述の第１実施形態に係るＥＬ表示装置と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４１】
図３に示すように、本実施形態に係るＥＬ表示装置では、前述の第１実施形態に係るＥＬ表示装置の場合と同様に、支持基板１上に配置された粒子含有層２を有している。本実施形態では、第1実施形態の場合と同様に、粒子含有層２は少なくとも樹脂材料と粒子材料とを含んでいる。
【００４２】
本実施形態に係るＥＬ表示装置では、粒子含有層２の表面において、樹脂材料のみが除去され、粒子が露出した状態となっている。したがって、本実施形態に係るＥＬ表示装置の場合、前述の第１実施形態に係るＥＬ表示装置と比較して、粒子含有層２の表面はより起伏の大きい凹凸状となっている。
【００４３】
粒子含有層２上には、反射層３が配置されている。すなわち、反射層３の表面も、粒子含有層２の表面に応じて凹凸状となっている。したがって。反射層３の表面も、前述の第１実施形態に係るＥＬ表示装置の場合よりも起伏の大きい凹凸状となっている。
【００４４】
次に上記のＥＬ表示装置の製造方法について以下に説明する。
【００４５】
まず、アレイ基板１００を形成する。すなわち、前述の第１実施形態に係るＥＬ表示装置と同様に、支持基板１上に、例えば、実質粒径１００〜３０００ｎｍφの粒子を含有させた感光性樹脂を塗布し、フォトリソグラフィーによって所定の形状にパタ一二ングし、粒子含有層２を形成する。
【００４６】
本実施形態に係るＥＬ表示装置を製造する際には、上記のように粒子含有層２をフォトリソグラフィーによってパターンニングする際に、その現像時間を長くする。すなわち、粒子含有層２の露光時間を、前述の第１実施形態に係るＥＬ表示装置の場合よりも長くすることによって、その表面の樹脂材料のみを除去し、粒子を露出させる。そうすると、粒子含有層２の表面に形成される凹凸の起伏は、前述の第1実施形態に係るＥＬ表示装置の場合よりも大きくなる。
【００４７】
このとき、粒子含有層２の表面の樹脂材料のみを除去する際に、酸素によるドライエッチング等の方法を用いても良い。この場合にも、表面の樹脂材料のみが除去され、粒子含有層２の表面に粒子が露出することによって、粒子含有層２の表面に形成される凹凸の起伏は、前述の第1実施形態に係るＥＬ表示装置の場合よりも大きくなる。
【００４８】
この粒子含有層２上には、前述の第1実施形態に係るＥＬ表示装置の場合と同様に反射層３が形成される。したがって、反射層３は、粒子含有層２の表面の凹凸に応じて、その表面にも第１実施形態に係るＥＬ表示装置の場合よりも起伏の大きい凹凸が形成される。
【００４９】
次に、前述の第１実施形態に係るＥＬ表示装置と同様に、反射層３上に、アクリル系の透明な感光性樹脂等を形成して平坦化層４を形成する。この平坦化層４によって、凹凸状となっていた反射層３表面は平滑化される。
【００５０】
続いて、前述の第１実施形態に係るＥＬ表示装置と同様に、第１電極５として透明電極を、例えばＩＴＯ等で形成した後、発光部以外において短絡するのを防止するために絶縁性材料でリブ層８を形成する。続いて、リブ層８間に有機発光層６を形成し、さらに、有機発光層６上には第２電極７として透明電極を第１電極５と対向するように形成する。
【００５１】
上記の工程において、必要に応じて、複数の導電層を成膜およびパターンニングし、表示画素ＰＸの第１および第２スイッチ１０、２０、外周部１０４に配置された走査線駆動回路１０７、および信号線駆動回路１０８等を形成する。次に、図１に示すように、アレイ基板１００と対向するように、カバーガラス２００をシール４００によって固定する。
【００５２】
上記の様にＥＬ表示装置を形成すると、反射層３において反射される光において、前述の第1実施形態に係るＥＬ表示装置よりも光変調を大きくすることが可能であるとともに、光取り出し効率を向上することができる。
【００５３】
また、前述の第1実施形態に係るＥＬ表示装置と同様に、粒子含有層２に含まれる粒子は周期性がなくランダムに分布するため、反射層３の表面に形成された凹凸についても周期性がなくランダムに形成される。したがって、反射層３において反射された光が干渉し、光干渉による視角特性への悪影響も抑制される。
【００５４】
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。
【００５５】
例えば、上記の第１および第２実施形態に係るＥＬ表示装置では、粒子含有層２は、各表示画素ＰＸ毎に設けられていたが、複数の表示画素ＰＸに共通な層であっても良い。この場合にも、上記の第１および第２実施形態に係るＥＬ表示装置と同様の効果を得る事ができる。
【００５６】
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せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施の形態に係るＥＬ表示装置の一構成例を概略的に説明するための図。
【図２】本発明の第１実施形態に係るＥＬ表示装置の表示画素の一構成例を説明するための断面図。
【図３】本発明の第２実施形態に係るＥＬ表示装置の表示画素の一構成例を説明するための断面図。
【符号の説明】
【００５８】
１…支持基板、ＰＸ…表示画素、５…第１電極、７…第２電極、６…発光層、３…反射層、２…粒子含有層
【図１】
2008218329.tif 000003
【図２】
2008218329.tif 000004
【図３】
2008218329.tif 000005