(57)【要約】【課題】有機ＥＬ素子を用いた表示装置において、従来の製造工程数を増やすことなく、発光した光が発散し視野角特性が良好となる表示装置を提供する。【解決手段】複数の有機ＥＬ素子を互いに隔壁１３で分離し、該隔壁１３の開口部の開口径Ｌ、該隔壁１３の膜厚Ｄ、該隔壁１３のテーパー部の幅Ａ、封止保護膜１６の膜厚Ｔが、０．１＜（Ｔ×Ｄ）／（Ｌ×Ａ）＜１の関係を満たすように隔壁１３及び封止保護膜１６を形成することにより、封止保護膜１６表面に形成された凹面形状によって、発光の発散効果を得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に配置された、少なくとも発光層を含む有機化合物層と、を有する有機ＥＬ素子が複数配置されてなり、前記複数の有機ＥＬ素子が隔壁によって分離され、前記有機ＥＬ素子及び前記隔壁上に封止保護膜が形成されており、
前記隔壁の開口部の開口径をＬ、前記隔壁の膜厚をＤ、前記封止保護膜の膜厚をＴ、前記隔壁のテーパー部の幅をＡとした時、下記（１）式の関係を満たすことを特徴とする表示装置。
０．１＜（Ｔ×Ｄ）／（Ｌ×Ａ）＜１  （１）
【請求項２】
前記発光層において発生した光は前記封止保護膜側から取り出されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記封止保護膜は前記隔壁の形状にならって形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記開口径は、互いに向かい合う画素端辺を直交する線分の中で、最も短い長さであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記隔壁のテーパー部の幅は前記隔壁の平均膜厚が１０％から９０％まで変化するのに要する距離であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機ＥＬ素子を用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フラットパネルディスプレイとして、自発光型デバイスである有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を用いた表示装置が注目されている。一般に有機ＥＬ素子は共振器構造を有し、光取り出し効率の向上が図られてきた。この共振器構造は通常パネル正面から見た場合に効果が最大となるように設計されているので、斜めからパネルを見た場合、共振器効果が弱まり輝度が低減してしまっていた。その結果、正面からパネルを見ると明るいが、斜めから見ると暗くなるという問題が発生していた。
【０００３】
この問題を解決するため、発光光を凹レンズに通過させることで光を発散させる方法が特許文献１に開示されている。特許文献１では発光素子上方のカラーフィルタの各画素を凹面形状に形成する方法、及び有機ＥＬ素子の発光層自体を凹面形状に形成する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−５８７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献１に示された方法を有機ＥＬ素子を用いた表示装置に適用するには、以下のような問題が発生する。先ず凹面形状を有するカラーフィルタを用いる場合、もともとＲ，Ｇ，Ｂ各色に発光可能な有機ＥＬ素子を用いた表示装置にとってはカラーフィルタ自体が不要である。そのため、新たにカラーフィルタもしくは凹面形状を有する構造物を形成すると、製造工程が増えてコストの増加につながる。また発光層自体を凹面形状に形成した場合は、画素内の発光層の膜厚が中央と周辺部で異なり、電子と正孔の結合効率や共振器構造による干渉効果が一画素内で不均一になるため、光取り出し効率の最大化を図ることは困難となる。
【０００６】
本件では有機ＥＬ素子を用いた表示装置において、従来の製造工程数を増やすことなく、発光した光が発散し視野角特性が良好となる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】
【０００７】
本発明の表示装置は、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に配置された、少なくとも発光層を含む有機化合物層と、を有する有機ＥＬ素子が複数配置されてなり、前記複数の有機ＥＬ素子が隔壁によって分離され、前記有機ＥＬ素子及び前記隔壁上に封止保護膜が形成されており、
前記隔壁の開口部の開口径をＬ、前記隔壁の膜厚をＤ、前記封止保護膜の膜厚をＴ、前記隔壁のテーパー部の幅をＡとした時、下記（１）式の関係を満たすことを特徴とする。
【０００８】
０．１＜（Ｔ×Ｄ）／（Ｌ×Ａ）＜１  （１）
【０００９】
上記構成にすることにより、各画素上の封止保護膜が凹面形状となり封止保護膜表面において発光光が発散する。その結果、表示装置の視野角分布を良好にすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、表示装置を斜めから見た場合でも正面から見た場合と比べて輝度の低減が少なく、視野角特性に優れた表示装置が作製可能となる。また新たな構成やプロセスを追加することなく、簡易な変更により本発明を適用できるため、製造コストを増やすことなく表示装置の特性向上を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の表示装置の１画素の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の比較例の表示装置の１画素の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明に係る（１）式の説明図である。
【図４】本発明の表示装置の視野角改善効果を示す図である。
【図５】本発明の表示装置の効果を示す視野角特性分布図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の表示装置の実施形態について図面を参照して説明する。尚、本明細書で特に図示または記載されない部分に関しては、当該技術分野の周知または公知技術を適用する。また以下に説明する実施形態は、発明の一つの実施形態であって、これに限定されるものではない。
【００１３】
本発明の表示装置は、基板上に有機ＥＬ素子を複数配置してなり、有機ＥＬ素子はそれぞれ隔壁によって分離されている。また、有機ＥＬ素子は、第１電極と、第２電極と、これら電極間に挟持された有機化合物層からなり、該有機化合物層には少なくとも発光層が含まれている。有機ＥＬ素子及び隔壁上には全面にわたって封止保護膜が形成されているが、該封止保護膜は、隔壁によって形成された表面凹凸を反映した表面形状を有するため、画素上に凹面形状を形成している。本発明においては、係る凹面形状により、発光層で発光した光を正面方向だけでなく、斜め方向にも出射させることで、輝度分布の向上を図っていることに特徴を有する。
【００１４】
図１は、本発明の表示装置の一実施形態の１画素の構成を模式的に示す断面図である。本実施形態は、基板１１とは反対側、即ち封止保護膜側から光を取り出すトップエミッション型である。
【００１５】
図１において、基板１１には複数の下部電極（第１電極）１２のスイッチとなる複数の薄膜トランジスタや、該薄膜トランジスタを駆動するための駆動回路、配線が形成されている。下部電極１２は光反射性の金属膜から構成される。
【００１６】
さらに、基板１１には隔壁１３が形成されている。隔壁１３は、例えば、ポリイミド樹脂をスピンコートにより塗布した後、フォトリソグラフィを行うことでパターン形成される。スピンコート時の回転速度、回転時間等により隔壁厚を調整できる。テーパー形状は露光条件や現像後のリフロー等により変更可能である。隔壁１３は他の有機材料から形成してもよいし、無機材料から形成してもよいし、無機材料層及びその上に設けられた有機材料層から構成してもよい。隔壁１３は、それぞれの下部電極１２の少なくとも一部を囲むように開口部が設けられている。この隔壁１３の開口部に下部電極１２が露出した領域が１画素の画素領域となる。隔壁１３の開口部の形状は特に限定されず、円形であっても、矩形であってもよい。
【００１７】
下部電極１２の上方には、低分子有機材料からなる有機化合物層１４が形成されている。有機化合物層１４は少なくとも発光層を備え、必要に応じて正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層を含んでも良く、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色それぞれに対応した発光層をマスク蒸着により成膜している。有機化合物層１４の膜厚は５０ｎｍ乃至３００ｎｍ程度が良く、好ましくは５０ｎｍ乃至１５０ｎｍ程度である。
【００１８】
有機化合物層１４の上方には上部電極（第２電極）１５が形成されている。上部電極１５は光透過性を有する材料で構成され、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）などの透明導電膜や５ｎｍ乃至２０ｎｍ程度に薄膜化したＭｇＡｇなどの合金材料等を用いることができる。
【００１９】
上部電極１５の上には封止保護膜１６が形成されている。封止保護膜１６としては、窒化シリコン、酸化シリコン、酸窒化シリコンなどの透明性且つ防湿性に優れた材料であれば用いることが可能であり、熱ＣＶＤ法或いはプラズマＣＶＤ法によって隔壁１３の形状にならって成膜される。
【００２０】
本発明においては、隔壁１３を配置したことから、各画素上における封止保護膜１６の表面が隔壁１３によって形成された凹面に沿った凹面形状を成し、有機化合物層１４で発光した光は発散するように外部へ出射される。これは画素領域の中で隔壁１３近傍で発光した光が封止保護膜１６表面に対して斜め方向に入射することで図１に示すような光屈折を起こすためであり、本来正面に向かうはずだった光を斜め方向にシフトさせている。
【００２１】
一方、封止保護膜１６を薄く形成した場合を図２に示す。このように、封止保護膜１６が薄すぎる場合には、有機化合物層１４で発光した光が封止保護膜１６表面において発散されないので、正面方向に取り出される光の割合が多くなる。
【００２２】
本発明において、図１のように、封止保護膜１６の凹面形状を利用して斜め方向に光を出射させ、斜め方向と正面方向とに出射光を分散させる効果を得るための条件は以下の通りである。即ち、隔壁１３の開口部の開口径をＬ、隔壁１３の膜厚をＤ、封止保護膜１６の膜厚をＴ、隔壁１３のテーパー部の幅をＡとした時、下記（１）式の関係を満たす。
【００２３】
０．１＜（Ｔ×Ｄ）／（Ｌ×Ａ）＜１  （１）
【００２４】
尚、隔壁１３の開口部の開口径Ｌは、互いに向かい合う画素端辺を直交する線分の中で、最も短い長さで示される。具体的には、例えば開口部の形状が円形であればその直径であり、楕円形であれば短径であり、長方形であれば短辺の長さである。また、隔壁１３のテーパー部の幅Ａは、隔壁１３の平均膜厚が１０％から９０％まで変化するのに要する距離である。
【００２５】
（１）式の物理的意味について以下に図３を参照して説明する。尚、図３においては、便宜上、下部電極１２、有機化合物層１４、上部電極１５を省略する。下部電極１２は発光層よりも下方にあること、有機化合物層１４と上部電極１５とは合わせても１００乃至２００ｎｍ程度であることから、それぞれ影響がほとんどないためである。また、図３中の１３ａは隔壁１３のテーパー部である。
【００２６】
先ず画素上に凹レンズがあることによる発散効果は凹レンズ領域４１の幅Ｒ／画素径（隔壁１３の開口部の開口径）Ｌに比例する。ここで凹レンズ領域４１の幅Ｒは、隔壁１３のテーパー角をθとするとＲ＝Ｔ×ｔａｎ（θ／２）と計算される。さらに近似式によりｔａｎ（θ／２）≒（１／２）×ｔａｎθ＝（１／２）×（Ｄ／Ａ）と表わされ、Ｒ＝Ｔ×（１／２）×（Ｄ／Ａ）であり、Ｒ／Ｌ＝（１／２）×（Ｔ×Ｄ）／（Ｌ×Ａ）である。以上より、発散効果は（Ｔ×Ｄ）／（Ｌ×Ａ）に比例すると言える。
【００２７】
次にさまざまなＴ，Ｄ，Ｌ，Ａの値に対して発光光の発散効果、つまりは視野角分布の改善効果を光学シミュレーションにより計算したところ、図４のような結果が得られた。グラフの縦軸はパネルを斜め（５０°方向）から見た時の輝度に対する正面輝度の比である。この正面輝度／斜方輝度の値は通常凹レンズ効果がない場合３．５乃至４程度であるが、０．１＜（Ｔ×Ｄ）／（Ｌ×Ａ）の範囲では正面輝度／斜方輝度が低減することが確認され、視野角分布に大きな改善効果が見られた。但し（Ｔ×Ｄ）／（Ｌ×Ａ）≧１の範囲になると正面輝度よりも斜方輝度の方が大きくなり、ディスプレイとしての用途に適さないものとなってしまうため、（Ｔ×Ｄ）／（Ｌ×Ａ）＜１である必要がある。以上より、凹レンズ効果を用いて視野角分布を改善するためには（１）式を満たすことが必要条件であると言える。
【００２８】
本発明において、凹レンズ効果が得られる凹面形状を作製できるのは封止保護膜１６を熱ＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法といった化学気相成長（ＣＶＤ）法により成膜した場合であり、係る成長法における膜成長の方向性に起因する。ＣＶＤ法によって封止保護膜１６を成膜すると、被成膜物の表面形状に対して法線方向に膜が成長形成されるため、封止保護膜１６が厚くなるほど図１で示される点Ｐ（封止保護膜１６の水平面と傾斜面の交点）は画素中央方向へシフトする。この結果、隔壁１３の開口部の開口径Ｌに対する凹レンズ領域４１の幅Ｒが拡がり、発光光の発散効果が強く表れる。
【００２９】
本発明においては、封止保護膜１６の膜厚Ｔを厚膜化することで、（１）式の条件を満たすことができるが、それ以外でも下記の方法で（１）式の条件を満たして凹レンズ効果を発現させることが可能である。
【００３０】
隔壁１３の膜厚Ｄを厚膜化することで、隔壁１３のテーパー部１３ａの角度が大きくなり、テーパー部１３ａにおける封止保護膜１６の成長方向がより画素中央方向に向くこととなる。その結果、封止保護膜１６の膜厚Ｔが同じでも凹レンズ領域４１の幅Ｒは広くなり、画素から発せられた光を発散することが可能となる。
【００３１】
隔壁１３の開口部の開口径Ｌを小さくすることで、ＴとＤとＡにより決定される凹レンズ領域４１の幅Ｒに対して開口径Ｌが小さくなるので、全体的に凹レンズ領域４１の幅Ｒの占める割合が増加し、凹レンズによる発散効果が強調されることとなる。
【００３２】
隔壁１３のテーパー部１３ａの幅Ａを狭くすることにより隔壁１３のテーパー部１３ａの角度が大きくなり、テーパー部１３ａにおける封止保護膜１６の成長方向がより画素中央方向に向くこととなる。その結果、封止保護膜１６の膜厚Ｔが同じでも凹レンズ領域４１の幅Ｒは広くなり、画素から発せられた光は発散することが可能となる。
【００３３】
尚、ここでは封止保護膜１６の膜厚Ｔ、隔壁１３の膜厚Ｄ、開口径Ｌ、テーパー部１３ａの幅Ａの各パラメータごとに変化させることで（１）式を満たすようにしていた。しかしながら、当然ながらこれら４つのパラメータをそれぞれ変化させて（１）式を満たすように各値を選択しても良い。
【実施例】
【００３４】
（実施例１）
図１の構成の表示装置を形成した。従来と同様の工程により、基板１１上に下部電極１２を形成した後、膜厚が１μｍ、テーパー部１３ａの幅Ａが２μｍ、開口部が７μｍ×１５μｍの長方形である隔壁１３を形成した。隔壁１３は、ポリイミド樹脂をスピンコートにより塗布した後、フォトリソグラフィを行うことでパターン形成した。次に、従来と同様の工程により、有機化合物層１４、上部電極１５を形成した後、封止保護膜１６を形成した。具体的には、プラズマＣＶＤ法を用い、成膜チャンバー内にモノシランガス、窒素ガス、水素ガスをフローし、反応空間圧力を１００Ｐａに制御し、６０ＭＨｚ高周波電力を高周波電極に供給し、膜厚が５μｍの窒化シリコン膜を堆積形成した。
【００３５】
以上のようにして作製した表示装置における開口径Ｌと隔壁１３の膜厚Ｄと封止保護膜１６の膜厚Ｔとテーパー部１３ａの幅Ａの関係は、Ｌ＝７μｍ、Ｄ＝１μｍ、Ｔ＝５μｍ、Ａ＝２μｍから（Ｔ×Ｄ）／（Ｌ×Ａ）＝０．３６であり（１）式を満している。
【００３６】
一方、比較例として図２の構成の表示装置を作製した。比較例は層構成や使用している材料などは上記実施例１と同様であるが、封止保護膜１６の膜厚Ｔを１μｍと薄くした。その結果、Ｌ＝７μｍ、Ｄ＝１μｍ、Ｔ＝１μｍ、Ａ＝２μｍより、（Ｔ×Ｄ）／（Ｌ×Ａ）＝０．０７となり（１）式を満たさない。このような表示装置においては発光層１４で発生した光が封止保護膜１６表面において発散されないので、正面方向に取り出される光の割合が多くなる。
【００３７】
図５に実施例１と比較例の視野角特性分布のグラフを示す。正面輝度の値を１として規格化し、各視野角における相対輝度分布を比較した。その結果、本実施例の表示装置の方が斜め方向から見た際の輝度低減が抑えられていることが確認された。
【００３８】
（実施例２）
隔壁１３の膜厚Ｄを３μｍと厚くし、封止保護膜１６の膜厚Ｔを１μｍと薄くした以外は実施例１と同様にして表示装置を作製した。本例では、Ｌ＝７μｍ、Ｄ＝３μｍ、Ｔ＝１μｍ、Ａ＝２μｍであり、（Ｔ×Ｄ）／（Ｌ×Ａ）＝０．２１となり（１）式を満たしている。よって、本例の表示装置においても、実施例１と同様の良好な相対輝度分布が得られた。
【００３９】
（実施例３）
隔壁１３の開口部の開口径Ｌを３μｍと小さくし、封止保護膜１６の膜厚Ｔを１μｍと薄くした以外は実施例１と同様にして表示装置を作製した。本例では、Ｌ＝３μｍ、Ｄ＝１μｍ、Ｔ＝１μｍ、Ａ＝２μｍとした場合、（Ｔ×Ｄ）／（Ｌ×Ａ）＝０．１７となり（１）式を満たしている。よって、本例の表示装置においても、実施例１と同様の良好な相対輝度分布が得られた。
【００４０】
（実施例４）
封止保護膜１６の膜厚Ｔを１μｍと薄くし、隔壁１３のテーパー部１３ａの幅Ａを１μｍと短くした以外は実施例１と同様にして表示装置を作製した。本例では、Ｌ＝７μｍ、Ｄ＝１μｍ、Ｔ＝１μｍ、Ａ＝１μｍとした場合、（Ｔ×Ｄ）／（Ｌ×Ａ）＝０．１４となり（１）式を満たしている。よって、本例の表示装置においても、実施例１と同様の良好な相対輝度分布が得られた。
【符号の説明】
【００４１】
１１：基板、１２：下部電極、１３：隔壁、１３ａ：テーパー部、１４：有機化合物層、１５上部電極、１６：封止保護膜
【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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