(57)【要約】【課題】有機ＥＬ素子の光の取り出し効率を改善し、高効率な有機ＥＬ素子を用いた画像表示装置を提供する。【解決手段】陽極と陰極との間に発光層を含む一層以上の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子が複数配置され、各有機エレクトロルミネッセンス素子には選択及び駆動用のトランジスタと保持容量とが備えられ、画像表示が可能な画像表示装置において、前記保持容量は、有機エレクトロルミネッセンス素子の開口部に分散して配置されていることを特徴とする。【選択図】図５
2008197515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極との間に発光層を含む一層以上の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子が複数配置され、各有機エレクトロルミネッセンス素子には選択及び駆動用のトランジスタと保持容量とが備えられ、画像表示が可能な画像表示装置において、
前記保持容量は、有機エレクトロルミネッセンス素子の開口部に分散して配置されていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記保持容量は、ホログラムレンズとして作用するパターンに配置されていることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記保持容量は、回折格子として作用するパターンに配置されていることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陽極と陰極との間に発光層を含む一層以上の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子が複数配置され、各有機エレクトロルミネッセンス素子が選択及び駆動用のトランジスタと保持容量とを備え、画像表示が可能な画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、単に有機ＥＬ素子と省略する場合がある。）は、電界を印加することによって陽極から注入された正孔と、陰極から注入された電子との再結合エネルギーによって有機材料から成る発光層が発光する自発光素子である。Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇらによる積層型素子による低電圧駆動有機ＥＬ素子の報告（非特許文献１参照）がなされて以来、有機材料を構成材料とする有機ＥＬ素子に関する研究が盛んに行われている。Ｔａｎｇらは、トリス（８−キノリノール）アルミニウムを発光層に、トリフェニルジアミン誘導体を正孔輸送層に用いている。積層構造の利点としては、発光層への正孔の注入効率を高めること、陰極より注入された電子をブロックして再結合により生成する励起子の生成効率を高めること、発光層内で生成した励起子を閉じこめることなどが挙げられる。
【０００３】
この例のように有機ＥＬ素子の素子構造としては、正孔輸送（注入）層、電子輸送性発光層の２層型、又は正孔輸送（注入）層、発光層、電子輸送（注入）層の３層型などがよく知られている。こうした積層型構造素子では注入された正孔と電子との再結合効率を高めるため、素子構造や形成方法の工夫がなされている。
【０００４】
しかしながら、有機ＥＬ素子においてはキャリア再結合の際にスピン統計の依存性より一重項生成の確率に制限があり、したがって発光確率に上限が生じる。この上限の値は約２５％と知られている。更に有機ＥＬ素子においてはその発光体の屈折率の影響のため、図１６に示すように、臨界角以上の出射角の光は全反射を起こし外部に取り出すことができない。そのため発光層の屈折率が１．７とすると、発光量全体の２０％程度しか有効に利用できず、エネルギーの変換効率の限界としては一重項生成確率を併せ、全体で５％程度と低効率とならざるを得ない（非特許文献２参照）。発光確率に強い制限の生じる有機ＥＬ素子においては、光の取り出し効率は大きな効率の低下を招くことになる。
【０００５】
この光の取り出し効率を向上させるため、様々な手法が検討されている。例えば、基板ガラスと発光体との間に中間の屈折率を持つ平坦層を導入し、反射防止膜を形成する方法（特許文献１参照）が提案されている。また、光の出射側の透明電極に集光レンズのホログラムパターンを形成することにより効率を向上させる方法（特許文献２参照）、素子界面での全反射を抑制する位置に回折格子又はゾーンプレートを形成する方法（特許文献３参照）などが提案されている。
【０００６】
【非特許文献１】Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇ、Ｓ．Ａ．ＶａｎＳｌｙｋｅ、アプライドフィジックスレターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ）、５１巻、９１３頁、１９８７年
【非特許文献２】筒井哲夫「有機エレクトロルミネッセンスの現状と動向」、月刊ディスプレイ、ｖｏｌ．１、Ｎｏ．３、ｐ１１、１９９５年９月
【特許文献１】特開昭６２−１７２６９１号公報
【特許文献２】特開２０００−２３１９９５号公報
【特許文献３】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】
【０００７】
しかしながら、従来のいずれの手法を用いても、アクティブマトリクス型画像表示装置のように、画素毎の有機ＥＬ素子を個別に選択、駆動して画像表示を行なう場合、各画素に選択及び駆動用のトランジスタと保持容量とが必要になる。したがって、基板側から光を取り出すボトムエミッション構造ではレイアウト上、各画素における開口率が制限され、光の取り出し効率の低下を招くことになる。ここで、前記保持容量とは、画像を表示するための画像データを電圧として書き込み、走査信号によって次の画像データを書き込むまで保持しておくためのものである。したがって、高解像度になるほど、例えばフルハイビジョン対応のように１ラインの走査で保持しなければならない画素数が多い場合にはより大きな容量を必要とする。また、保持容量の大きさは選択及び駆動用のトランジスタの移動度によってもその要求値が異なる。有機ＥＬ素子を用いた３０インチ以上の大画面テレビを実現する上で、製造、コストの面から有利であるアモルファスシリコン・トランジスタを用いると、モバイル用途に使用されている低温多結晶ポリシリコン・トランジスタ（ＬＴＰＳ）に比べて移動度が低い。そのため、保持容量はより大きな値を必要とする。さらに、フルハイビジョン対応の高解像度のパネルを設計する場合、画素面積は微小なものとなり、開口率はより制限されることになる。
【０００８】
したがって、各画素の選択及び駆動用のトランジスタと保持容量とによって受ける開口率の制限まで考慮した有機ＥＬ素子における光の取り出し方法は未だ不十分である。よって、この光の取り出し方法の開拓が有機ＥＬ素子の高効率化に不可欠である。
【０００９】
本発明の目的は、有機ＥＬ素子の光の取り出し効率を改善し、高効率な有機ＥＬ素子を用いた画像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】
【００１０】
上記背景技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る画像表示装置は、
陽極と陰極との間に発光層を含む一層以上の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子が複数配置され、各有機エレクトロルミネッセンス素子には選択及び駆動用のトランジスタと保持容量とが備えられ、画像表示が可能な画像表示装置において、
前記保持容量は、有機エレクトロルミネッセンス素子の開口部に分散して配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、保持容量を有機ＥＬ素子の開口部に分散して配置するものである。上記手法を用いることにより、有機ＥＬ素子の光の取り出し効率を改善し、高効率の有機ＥＬ素子を用いた画像表示装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた画像表示装置、例えばアクティブマトリクス型画像表示装置の構成例を示す回路図である。
【００１３】
図１において、画素回路３０１（以下、単に画素と記す場合もある）がマトリクス状に多数配置されて表示領域を構成している。ここでは、図面の簡略化のために、ｉ行〜ｉ＋１行、ｉ列〜ｉ＋１列の２行２列分の画素配列を例にとって示している。この表示領域には、画素回路３０１の各々に対して、走査信号Ｘ（ｉ）〜Ｘ（ｉ＋１）が順に与えられることによって各画素３０２を行単位で選択する走査電極線３０３が配線されている。さらに、各画素に画像データ、例えば輝度データＹ（ｉ）〜Ｙ（ｉ＋１）を供給する信号電極線３０４が配線されている。
【００１４】
以下の説明では、画素回路３０１として、ｉ行ｉ列の画素（ｉ，ｉ）を例にとって説明する。ただし、他の画素の画素回路についても、全く同じ回路構成となっている。また、表示素子として有機ＥＬ素子（図中、ＥＬと表記）３０５を用いるとともに、画素回路中のトランジスタとして薄膜トランジスタを用いている。なお、画素回路としては、この回路例に限定されるものではない。
【００１５】
この画素回路は、画素を選択するための選択トランジスタ３０６と、データ電圧を保持するための保持容量３０７と、有機ＥＬ素子を駆動するための駆動トランジスタ３０８とを有する構成となっている。なお、選択トランジスタ３０６と駆動トランジスタ３０８とを合わせて画素トランジスタと呼ぶ。そして、輝度データが信号電極線３０４から電圧の形で与えられ、有機ＥＬ素子３０５にはデータ電圧に応じた電流が流れるようになっている。
【００１６】
具体的な接続関係としては、有機ＥＬ素子は、その陽極が共通電源線３０９（電源電圧Ｖｄｄ）に接続されている。駆動トランジスタ３０８は、有機ＥＬ素子の陰極と共通グランド線３１０との間に接続されている。保持容量３０７は、駆動トランジスタ３０８のゲートと共通グランド線３１０との間に接続されている。選択トランジスタ３０６は、信号電極線３０４と駆動トランジスタ３０８のゲートとの間に接続され、このゲートが走査電極線３０３に接続されている。
【００１７】
図２は、上記アクティブマトリクス型画像表示装置において、１つの画素における画素トランジスタ４０１と保持容量４０２とを上面から見た場合の構成を示す図である。図２において、１画素の大きさは１４０μｍ×４２０μｍとしている。図に示すように、一般的な有機ＥＬ素子を移動度４．２ｃｍ2／Ｖｓのトランジスタで駆動する場合、画素トランジスタ４０１と保持容量４０２とが１画素に占める割合は６５％程度にもなり、光の取り出し効率の面から無視できない大きさとなる。そこで、本発明は、各画素に設けられた上記保持容量を、有機ＥＬ素子の開口部に分散して配置することで、光の取り出し効率を改善するものである。実施例１としては、保持容量をホログラムレンズとして作用するパターンに配置する。実施例２としては、保持容量を回折格子として作用するパターンに配置する。以下、実施例１、実施例２について詳細に説明する。
【実施例】
【００１８】
＜実施例１＞
まず本発明における実施例１について説明する。実施例１の画像表示装置は、陽極と陰極との間に発光層を含む一層以上の有機層を有する有機ＥＬ素子が複数配置され、各有機ＥＬ素子が選択及び駆動用のトランジスタと保持容量とを備え、画像表示が可能な構成とする。特に、有機ＥＬ素子の開口部に上記保持容量をホログラムレンズとして作用するパターンに配置する。
【００１９】
有機ＥＬ素子においては、その発光層を含む有機層の屈折率がガラスなどの基板材料の屈折率に比べ高いため基板界面上で全反射を起こし発光した全ての光を取り出すことはできない。また、基板反対面方向より光を取り出す場合では、大気の屈折率との差によりやはり素子界面で全反射を起こすことになる。この全反射を抑制し、発光層からの光を所定の光路に向かうように光を集光することで指向性の高い、強い光を得ることが実施例１の目的である。
【００２０】
図３は、１つの画素における画素トランジスタ５０１と、ホログラムレンズとして作用するパターンに配置した保持容量５０２とを上面から見た場合の構成を示す図である。各保持容量５０２の間の距離をΔｘ、各Δｘの中心間の距離をｄとして、Δｘとｄとを後述するように設定することでホログラムレンズとして作用するパターンに配置することができる。また、図４のように保持容量をホログラムレンズとして作用するパターンに配置しても良い。図３、図４の如く、保持容量をホログラムレンズとして作用するパターンに配置することによって、ホログラムの干渉縞の間隔に基づいて光の指向特性をコントロールすることが可能である。したがって、発光層から発せられた光は、より指向性の高い、強い光として得ることができ、光の取り出し効率を向上させることができる。
【００２１】
図５は、図３に示した保持容量をホログラムレンズとして作用するパターンに配置した画像表示装置の構成を説明するための断面図である。画像表示装置は、支持体である基板１０１上に、隣接して画素トランジスタ１０２と保持容量１０３から成る層、平坦化層１０４、隣接してバンク１０５と透明電極層である陽極１０６を有する。さらに、発光層１０７、電極層である陰極１０８、カバー層１０９を有する構成である。画素トランジスタ１０２はソース電極１１０、ドレイン電極１１１、ゲート電極１１２、活性層１１３、ゲート絶縁膜１１４から成り、保持容量１０３は実質的にホログラムの干渉縞のパターンに対応して形成された誘電体１１５と電極１１６とから成る。図に示すように、保持容量１０３を構成する各部分ａ，ｂ，ｃ，ｄ・・・の配置が、ホログラムの干渉縞のパターンに対応しているものとする。
【００２２】
上記画像表示装置を形成するには、基板１０１の表面に、画素トランジスタ１０２と保持容量１０３から成る層とをパターニングにより形成する。その上に、平坦化層１０４を介して画素間を隔離するようにパターニングされたバンク１０５を形成し、陽極１０６の材料となる酸化物透明電極材料など（後述）をシャドーマスクなどを用いて蒸着法などにより形成する。その上に、発光層１０７の材料となる有機材料（後述）を真空蒸着法や塗布法などにより形成し、さらにその上に、陰極１０８の材料となる金属など（後述）を蒸着法などにより形成した後、カバー層１０９を形成する。
【００２３】
実施例１において、ホログラムのパターンは振幅型、位相型のいずれでも構わない。例えば位相型の場合、基板面上にホログラムパターンの溝を形成した後、屈折率の異なる透明材料の誘電体層、電極で保持容量を形成し、これを平坦化した後、通常の方法により陽極、発光層、陰極の順に積層することができる。また、振幅型の場合は基板面上に光を透過しない誘電体材料と電極とを用いて保持容量のホログラムパターンを形成し、その上に陽極、発光層、陰極を形成して素子を作成することができる。
【００２４】
つぎに、この画像表示装置の動作を説明する。外部電源から陰極と陽極との間に直流電圧を印加すると、発光層が発光する。上述のように、保持容量を構成する各部分ａ，ｂ，ｃ，ｄ・・・は、集光レンズのホログラムパターンに対応している。したがって、発光層からの光は、保持容量を構成する各部分ａ，ｂ，ｃ，ｄ・・・を介してガラス基板の外側方向（光の取り出し側）に進み、集光される。
【００２５】
このように、実施例１においては、保持容量を実質的にホログラムレンズのパターンに対応した形状としている。したがって、陰極と陽極との間に電圧が印加されて発光層に電流が流れ、光が放出されると、ホログラムレンズのパターンに対応して光が集光される。
【００２６】
図６は、ホログラムパターンの平面構成を、模式的に表わした図面である。図７は、図６に示すホログラムパターンに対応するホログラムの干渉縞のパターンそのものを模式的に表わした図面である。図６に示すホログラムパターンは、明パターン部７０１と暗パターン部７０２とにより構成されている。この形態においては、明パターン部７０１は、図５に示す保持容量を構成する各部分ａ，ｂ，ｃ，ｄ・・・の間の部分に該当する。暗パターン部７０２は、当該各部分ａ，ｂ，ｃ，ｄ・・・に該当する。図５に示す陰極と陽極との間に直流電圧が印加されると、図６に示す明パターン部７０１に対応する部分と、暗パターン部７０２に対応する部分とからの光によってホログラムの干渉縞のパターンが図７のように現れる。
【００２７】
一般的にホログラムの干渉縞の一部を用いてホログラムを再生できることが知られているが、実施例１においては、ホログラムの干渉縞のうち周辺部のパターン（図７におけるｄが狭い領域）を用いてホログラムパターンを形成した方が好ましい。しかしながら、ホログラムパターンの明パターン部相互間の距離ｄを数十〜数百ナノメーターのサイズで画素毎に作成することは現実的には難しい。したがって、素子作成プロセス上での実現性を考慮し、本実施例では図３、図４中のｄの大きさは最小で２μｍとした。なお、前記ｄの大きさは光の取り出し効率の向上する範囲にあれば特に限定されるものではない。
【００２８】
図８を参照しながら、前記ｄが狭い領域を用いてホログラムパターンを形成した方が良い理由を説明する。図８は、一般的なホログラムパターン９０１が形成された透過型のホログラムレンズに対して、図中上側から下側に向かって平行光９０２が照射された状態を、模式的に表わした図面である。
【００２９】
光路進行方向側（図中のホログラムパターン９０１より下側）における光の指向特性は、光路進行方向と反対側（図中のホログラムパターン９０１より上側）の光の状態、及びホログラムパターンの干渉縞の間隔に依存することが知られている。これによれば、光路進行方向側における光の指向特性は、ホログラムパターンの干渉縞の中央部（図８の左側部分）近傍においては、干渉縞の間隔ｄが大きい（ｄ＝ｄ２）ことから、間隔ｄの影響よりも、光路進行方向と反対側の光の状態の影響の方が大きい。そのため、光の指向特性は、干渉縞の中央部近傍においては、光路進行方向と反対側の光の状態を大きく反映したものとならざるを得ない。
【００３０】
一方、ホログラムパターンの干渉縞の周辺部（図８の右側部分）においては、ホログラムパターンの干渉縞の間隔ｄが小さい（ｄ＝ｄ１）ことから、光路進行方向と反対側の光の状態の影響よりも、間隔ｄの影響の方が大きい。そのため、干渉縞の周辺部においては、光路進行方向と反対側の光の状態をあまり問題にすることなく、ホログラムパターンの干渉縞の間隔ｄに基づいて、光の指向特性をコントロールすることが可能である。
【００３１】
すなわち、ホログラムの干渉縞のうち、周辺部のパターンを用いてホログラムパターンを形成することで、ホログラムの再生により適したホログラムパターンを実現することができる。
【００３２】
また、ホログラムパターンの明パターン部の線幅Δｘの大きさは光の取り出し効率の向上する範囲にあれば特に限定されるものではなく、本実施例においては、素子作成プロセス上での実現性を考慮して最小で２μｍとした。なお、ホログラムパターンの明パターン部相互間の距離ｄは、図７に示すホログラムの干渉縞の相互間の距離ｄと同じになるようにしている。
【００３３】
次に、ホログラムパターンの明パターン部の線幅Δｘを狭く設定した方が良い理由を、図８を参照しながら説明する。光路進行方向側における光の指向特性は、光路進行方向と反対側の光の状態及びホログラムの干渉縞のうち明パターン部の線幅Δｘに依存することも知られている。これによれば、光路進行方向側における光の指向特性は、ホログラムの干渉縞の中央部に近い部分のように、ホログラムの明パターン部の線幅Δｘが大きい部分（Δｘ２）においては、光路進行方向と反対側の光の状態の影響が大きくなる。そのため、光路進行方向側における光の指向特性は、明パターン部の線幅Δｘが大きい部分においては、光路進行方向と反対側の光の状態を大きく反映したものとならざるを得ない。
【００３４】
一方、光路進行方向側における光の指向特性は、ホログラムの干渉縞の周辺部のように、ホログラムの明パターン部の線幅Δｘが小さい部分（Δｘ１）においては、光路進行方向と反対側の光の状態の影響をほとんど受けない。したがって、図６のように、明パターン部の線幅Δｘが狭くなるようホログラムパターンを構成すれば、ホログラムパターン以前の光の状態を問題にすることなく、光の指向特性をコントロールすることが可能である。すなわち、ホログラムの再生により適したホログラムパターンを実現することができるのである。
【００３５】
＜実施例２＞
次に、本発明における実施例２について説明する。実施例２の画像表示装置は、陽極と陰極との間に発光層を含む一層以上の有機層を有する有機ＥＬ素子が複数配置され、各有機ＥＬ素子が選択及び駆動用のトランジスタと保持容量とを備え、画像表示が可能な構成とする。特に、上記保持容量を有機ＥＬ素子の開口部に回折格子として作用するパターンに配置する。
【００３６】
有機ＥＬ素子においては、その発光層を含む有機層の屈折率がガラスなどの基板材料の屈折率に比べ高いため基板界面上で全反射を起こし発光した全ての光を取り出すことはできない。また、基板反対面方向より光を取り出す場合では、大気の屈折率との差によりやはり素子界面で全反射を起こすことになる。この全反射を抑制する目的で保持容量を回折格子として作用するパターンに配置し、光の取り出し面に対する光の入射角を変化させることにより光の取り出し効率を向上させることが本発明の実施例２の目的である。
【００３７】
図９は、１つの画素における画素トランジスタ１００１と、回折格子として作用するパターンに配置した保持容量１００２とを上面から見た場合の構成を示す図である。保持容量相互間の距離（格子間隔）をｄとし、ｄを後述するように設定することで回折格子として作用するパターンに配置することができる。また、図１０のように保持容量を回折格子として作用するパターンに配置しても良い。図９、図１０の如く、保持容量を回折格子として作用するパターンに配置することによって、光の取り出し面に対する光の入射角を変化させることが可能だと考えられる。したがって、発光層から発せられた光の全反射を抑えることができ、光の取り出し効率を向上させることができる。
【００３８】
一般的に、図１１に示すように回折格子に入射角α１２０１で入射した光は出射角β１２０２と格子間隔ｄ１２０３、光の波長λ、屈折率ｎ、回折次数ｋとの間に数１の関係があることが知られている。
【００３９】
【数１】
2008197515.tif 000003
【００４０】
したがって、格子間隔ｄ１２０３を適切に調整することにより全反射臨界角以上の入射角の光を臨界角以下に変化させることができる。例えば、屈折率１．７の有機材料を前提にした場合、全反射臨界角は３６．０度となる。図１２に格子間隔が２μｍの反射型の回折格子に波長５００ｎｍの光が入射した時の出射角を示すが、この図から出射角が３６度以内になるには入射角は１次回折で４６度、２次回折で６０度、３次回折では全角度範囲であることが分かる。
【００４１】
図１３は、図９に示した保持容量を回折格子として作用するパターンに配置した画像表示装置の構成を説明するための断面図である。画像表示装置は、支持体である基板１４０１に、隣接して画素トランジスタ１４０２と保持容量１４０３から成る層、平坦化層１４０４、隣接してバンク１４０５と透明電極層である陽極１４０６を有する。さらに、発光層１４０７、電極層である陰極１４０８、カバー層１４０９を有する構成である。画素トランジスタ１４０２はソース電極１４１０、ドレイン電極１４１１、ゲート電極１４１２、活性層１４１３、ゲート絶縁膜１４１４から成り、保持容量１４０３は回折格子のパターンに対応して形成された誘電体層１４１５と電極１４１６とから成る。図に示すように、保持容量を構成する各部分ａ，ｂ，ｃ，ｄ・・・の配置が、回折格子のパターンに対応しているものとする。
【００４２】
上記画像表示装置を形成するには、基板の表面に、画素トランジスタ１４０２と保持容量１４０３から成る層とをパターニングにより形成する。その上に、平坦化層１４０４を介して画素間を隔離するようにパターニングされたバンク１４０５を形成し、陽極１４０６の材料となる酸化物透明電極材料など（後述）をシャドーマスクなどを用いて蒸着法などにより形成する。その上に、発光層１４０７の材料となる有機材料（後述）を真空蒸着法や塗布法などにより形成し、さらにその上に、陰極１４０８の材料となる金属など（後述）を蒸着法などにより形成した後、カバー層１４０９を形成する。
【００４３】
実施例２において、回折格子は振幅型、位相型のいずれでも構わない。例えば位相型の場合、基板面上に回折格子パターンの溝を形成した後、屈折率の異なる透明材料の誘電体層、電極で保持容量を形成し、これを平坦化した後、通常の方法により陽極、発光層、陰極の順に積層することができる。また、振幅型の場合は、基板面上に光を透過しない誘電体材料と電極とを用いて保持容量のストライプを形成し、その上に陽極、発光層、陰極を形成して素子を作成することができる。
【００４４】
つぎに、この画像表示装置の動作を説明する。外部電源から陰極と陽極との間に直流電圧を印加すると、発光層が発光する。上述のように、保持容量を構成する各部分ａ，ｂ，ｃ，ｄ・・・は、回折格子のパターンに対応している。したがって、発光層からの光は、保持容量を構成する各部分ａ，ｂ，ｃ，ｄ・・・を介してガラス基板の外側方向（光の取り出し側）に進み、光の入射角が変化することで全反射を抑えることができる。
【００４５】
本実施例のような透過型の回折格子を用いた場合には、回折格子へ入射する光は透過光と反射光とに分かれるが、反射光の出射角が小さくなり陰極による反射により再び小さい入射角で入射されるため、反射型と同様に最終的には素子外部に取り出すことができる。
【００４６】
回折格子の格子間隔ｄの大きさとしては、目的とする有機ＥＬ素子の光の波長域に対して取り出し効率が向上する範囲にある。有機ＥＬ素子の波長域が可視光域（波長３５０ｎｍ〜８００ｎｍ）において、格子間隔が目的とする波長の光学長（波長を屈折率で除した値）に対し、図１４で示すように大きすぎる場合は角度を低角にする効果が小さく、鏡面での反射が多数回、起こる。そのため損失が大きくなる。また小さすぎる場合は高角度の入射が高角度の反射となり光を前方に取り出せる割合が低下する。このように、計算では０．１倍から１０倍の範囲で光を取り出せる割合が大きくなるが、数十〜数百ナノメーターの格子間隔で回折格子のパターンを画素毎に作成することは現実的には難しい。したがって、素子作成プロセス上での実現性を考慮して本実施例では格子間隔ｄを２μｍとした。通常の回折格子の場合はストライプに平行な方向に対しては回折効果が起らないため、この方向の光の取り出しを向上させることができない。この点を改良するために図１５に示すような二次元の回折格子が使用可能である。
【００４７】
次に実施例１、実施例２における、有機ＥＬ素子の構成要素などについて説明する。有機ＥＬ素子における電極は、陽極は正孔を正孔輸送層に注入する役割を担うものであり、４．５ｅＶ以上の仕事関数を有することが効果的である。本発明に用いられる陽極材料は特に限定されるものではないが、例えば、酸化インジウム錫合金（ＩＴＯ）、酸化インジウム、酸化亜鉛系などの酸化物透明電極材料を用いることができる。また陰極としては、電子輸送層又は発光層に電子を注入する目的で、仕事関数の小さい材料が好ましい。陰極材料は特に限定されない。具体的にはインジウム、アルミニウム、マグネシウム、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−スカンジウム−リチウム合金、マグネシウム−銀合金、並びにこれらの混合物などが使用できる。
【００４８】
ここで、これらの電極は、陽極、陰極のうち何れかの電極が可視光の領域において透明で、もう一方の電極が高反射率を有するものとする。また、これらの電極の厚さは電極として本来の機能を果たす厚さであれば特に限定されることはないが、好ましくは０．０２μｍ〜２μｍの範囲である。
【００４９】
本発明における有機ＥＬ素子の素子構造は、上記電極間に有機層を１層あるいは２層以上積層した構造であり、特にその構造に制約を受けない。例としては、１．陽極、発光層、陰極、２．陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、陰極、３．陽極、正孔輸送層、発光層、陰極、又は４．陽極、発光層、電子輸送層、陰極などの構造が挙げられる。またこれらの有機層間及び／又は有機層／電極間に、電荷注入特性の向上や絶縁破壊を抑制あるいは発光効率を向上させる目的で、弗化リチウム、弗化マグネシウム、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素などの無機の誘電体を挿入しても構わない。さらに、絶縁体からなる薄膜層、有機層と電極材料又は金属との混合層、ポリアニリン、ポリアセチレン誘導体、ポリジアセチレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体などの有機高分子薄膜を挿入しても構わない。
【００５０】
本発明に用いられる発光材料としては特に限定されず、通常発光材料として使用されている化合物であれば何を使用してもよい。例えば、トリス（８−キノリノール）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）やビスジフェニルビニルビフェニル（ＢＤＰＶＢｉ）、１，３−ビス（ｐ−ｔ−ブチルフェニル−１，３，４−オキサジアゾールイル）フェニル（ＯＸＤ−７）、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，５−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（ＢＰＰＣ）、１，４ビス（ｐ−トリル−ｐ−メチルスチリルフェニルアミノ）ナフタレンなどである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態に係る、有機ＥＬ素子を用いた画像表示装置、例えばアクティブマトリクス型画像表示装置の構成例を示す回路図である。
【図２】図１に示すアクティブマトリクス型画像表示装置における、１つの画素における画素トランジスタと保持容量とを上面から見た場合の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施例１に係る、１つの画素における画素トランジスタと、ホログラムレンズとして作用するパターンに配置した保持容量とを上面から見た場合の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係る、１つの画素における画素トランジスタと、ホログラムレンズとして作用するパターンに配置した保持容量とを上面から見た場合の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施例１による、図３に示した保持容量をホログラムレンズとして作用するパターンに配置した画像表示装置の構成を示す断面図である。
【図６】ホログラムパターンの平面構成を模式的に示す図である。
【図７】図６に示すホログラムパターンに対応するホログラムの干渉縞のパターンそのものを模式的に示す図である。
【図８】一般的なホログラムパターンが形成された透過型のホログラムレンズに対して、図中上側から下側に向かって平行光が照射された状態を模式的に示す図である。
【図９】本発明の実施例２に係る、１つの画素における画素トランジスタと、回折格子として作用するパターンに配置した保持容量とを上面から見た場合の構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施例２に係る、１つの画素における画素トランジスタと、回折格子として作用するパターンに配置した保持容量とを上面から見た場合の構成を示す図である。
【図１１】回折格子における光の反射を示す説明図である。
【図１２】格子間隔２μｍ、波長５００ｎｍ、屈折率１．７としたときの回折格子の入射角と出射角との関係を示す説明図である。
【図１３】本発明の実施例２による、図９に示した保持容量を回折格子として作用するパターンに配置した画像表示装置の構成を示す断面図である。
【図１４】回折格子における１次回折の入射角と出射角の格子間隔対光学波長比の依存性の計算例を示す図である。
【図１５】本発明の実施例２に係る、二次元の回折格子として作用するパターンに配置した保持容量を上面から見た場合の構成を示す図である。
【図１６】従来の有機ＥＬ素子を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０１  基板
１０２  画素トランジスタ
１０３  保持容量
１０４  平坦化層
１０５  バンク
１０６  陽極
１０７  発光層
１０８  陰極
１０９  カバー層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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