CN101015232A - 有机电致发光显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的有机电致发光显示装置，具备：光透射性绝缘层；有机电致发光元件，该有机电致发光元件具有：相对于光透射性绝缘层配置于背面侧的背面电极、夹在光透射性绝缘层与背面电极之间的光透射性前面电极、以及夹在前面电极与背面电极之间的同时含有发光层的有机物质；以及配置于发光层发出的光出射有机物层后至所述光透射性绝缘层的光路上的2层构造的3维衍射元件，该3维衍射元件具有特定的介电系数调制的断面构造，提高了光取出的效率。

Description

有机电致发光显示装置

技术领域

本发明涉及有机电致发光(有机EL)显示装置。

背景技术

有机EL显示装置因是自发光显示装置，具有视场角宽、应答速度快的特征。而且，由于不要背照光，故有可能薄型轻量化。由于这些理由，近年来，有机EL显示装置取代液晶显示装置，例如用作便携电话的显示装置，引人注目。

作为有机显示装置的主要部分的有机EL元件，由光透射性的前面电极、与之相对的光反射性或光透射性的背面电极、以及含有夹在它们之间的发光层的有机物层所构成，是利用流过有机物层的电流而发光的电荷注入型的自发光元件。为用有机EL显示装置进行显示，有必要从前面电极出射发光层发出的光，但元件内向前面侧行进的光之中，向广角侧行进的光被前面电极与其下层的界面全反射。因此，不能将有机物层发出光的大部分取出到有机EL元件的外部，即是说，存在有机EL元件的光取出效率低的问题。

因此，在特许第2991183号公报中，记载了利用衍射元件或波带片使元件内向前面侧行进的光中向广角侧行进的光进行折射，使通过前面电极界面。根据该技术，可能提高有机元件的光取出效率。

但是，特许文献1中构成衍射元件或波带片的图案存在方向性，因此被取出的光的指向性因方向不同而不同，作为有机EL显示装置来说，存在图像显示不恰当的情况。另外，衍射元件或波带片的微细形状需要利用光刻技术来形成，存在成本高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供提高光取出效率的有机EL显示装置。

根据本发明的第1形态提供的有机EL显示装置，具备：

光透射性绝缘层；

有机EL元件，该有机EL元件具有：相对于所述光透射性绝缘层配置于背面侧的背面电极、夹在所述光透射性绝缘层与所述背面电极之间的光透射性前面电极、以及夹在所述前面电极与所述背面电极之间的同时含有发光层的有机物质；以及

配置于所述发光层发出的光出射所述有机物层后至所述光透射性绝缘层的光路上的2层构造的3维衍射元件，

所述3维衍射元件具有下面式(1)所表示的介电系数调制的断面构造，且当设式(1)的q＝1的振幅为Δε1，q＞1的其他次数的振幅为Δεq时，Δε1＞Δεq。

式(1)

$\mathrm{\Δ\ϵ}\left(z\right)=\underset{q}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ϵ}}_q\cos \left(\mathrm{qKz}\right)---\left(1\right)$

式中，Δε(z)表示位置z的介电系数变化

Δε_q表示q次项的振幅

K表示2π/Λ(Λ是周期)

z表示水平方向位置。

根据本发明的第2形态提供的有机EL显示装置，具备：

光透射性绝缘层；以及

有机EL元件，有机EL元件具有：相对于所述光透射性绝缘层配置于背面侧的背面电极、夹在所述光透射性绝缘层与所述背面电极之间的光透射性前面电极、以及夹在所述前面电极与所述背面电极之间的同时含有发光层的有机物质，

所述有机电致发光元件以所要的周期弯曲成波形。

根据本发明的第3形态提供的有机EL显示装置，具备：

光透射性绝缘层；

有机EL元件，有机EL元件具有：相对于所述光透射性绝缘层配置于背面侧的背面电极、夹在所述光透射性绝缘层与所述背面电极之间的光透射性前面电极、以及夹在所述前面电极与所述背面电极之间的同时含有发光层的有机物质；以及

配置于所述发光层发出的光出射所述有机物层后至所述光透射性绝缘层的光路上的微粒子分散层，

所述微粒子分散层，将具有与基底材料不同折射率的多个微粒子分散在该基底材料中。

根据本发明的第4形态提供的有机EL显示装置，具备：

有机EL元件，有机EL元件具有：光透射性的背面电极、与所述背面电极相对的光透射性前面电极、以及夹在所述背面电极与所述前面电极之间的同时含有发光层的有机物质；

与所述背面电极相对的反射层；以及

夹在所述反射层与所述有机EL元件之间的光透射性的平坦化层，

所述反射层的与所述有机EL元件的相对面，包含实质上以一定节距排列的且各自具有顺锥形的断面形状的多个凸部和凹部，所述凸部的高度或所述凹部的深度为0.5μm以上，所述节距为3μm以上，在观看所述反射层的一断面时，所述反射层的与所述有机EL元件的相对面实质上具有正弦波形状。

根据本发明的第5形态提供的有机EL显示装置，具备：

有机EL元件，有机EL元件具有：光透射性的背面电极、与所述背面电极相对的光透射性前面电极、以及夹在所述背面电极与所述前面电极之间的同时含有发光层的有机物质；

与所述背面电极相对的反射层；以及

夹在所述反射层与所述有机EL元件之间的光透射性的平坦化层，

所述反射层的与所述有机EL元件的相对面，包含各自具有顺锥形的断面形状的多个凸部和凹部。

附图简单说明

图1概略地示出本发明的第1实施形态的有机EL显示装置的剖视图。

图2示出图1的3维衍射元件的平面图。

图3是沿图2的III-III线的剖视图。

图4概略地示出本发明的第2实施形态的有机EL显示装置的剖视图。

图5示出图4的有机EL显示装置的主要部分剖视图。

图6概略地示出本发明的第3实施形态的有机EL显示装置的剖视图。

图7示出分散于图6的有机EL显示装置的微粒子分散层的微粒子的粒径与光取出效率的关系图。

图8概略地示出本发明的第4实施形态的有机EL显示装置的剖视图。

图9扩大示出图8的有机EL显示装置的一部分的剖视图。

图10概略地示出可利用于图8的有机EL显示装置制造的方法的一例剖视图。

图11概略地示出可利用于图8的有机EL显示装置制造的方法的一例剖视图。

图12概略地示出可利用于图8的有机EL显示装置制造的方法的一例剖视图。

图13概略地示出可利用于图8的有机EL显示装置制造的方法的一例剖视图。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的实施形态的有机EL显示装置。

(第1实施形态)

图1示出采用第1实施形态的有源矩阵型驱动方式的下面发光型的有机EL显示装置的剖视图，图2示出有机EL显示装置的3维衍射元件的平面图，图3为沿图2的III-III线的剖视图。图1中画出的有机EL显示装置，其显示面即前面朝向下方，背面朝向上方。

在作为光透射性绝缘层的、例如玻璃基板那样的透明基板1上，将多个像素排列成矩阵形状。各像素具有串联连接于一对电源端子间的元件控制电路、输出开关、后述的有机EL元件、以及像素开关。所述元件控制电路其控制端子通过像素开关连接到视频信号线，经输出开关向有机EL元件输出其大小对应于由视频信号线驱动电路经视频信号线和像素开关供给的视频信号的电流。像素开关其控制端子连接到扫描信号线，利用由扫描信号线驱动电路经扫描信号线供给的扫描信号，控制ON/OFF。输出开关其控制端子连接到扫描信号线，利用由扫描信号线驱动电路经扫描信号线供给的扫描信号，控制ON/OFF。此外，对这些像素采用其他构造也是可能的。

例如，依次叠层例如SiN_x层与SiO_x层的底涂层2，并形成于基板1上。在底涂层2上，依次形成由形成沟道区域、源极区域、漏极区域的多晶硅构成的半导体层3，用四乙原硅胶(tetraethylorthosilicate：TEOS)等构成的栅极绝缘膜4，由MoW等构成的栅极5，构成顶栅极型的薄膜晶体管(TFT)。本例中，TFT被用于像素开关、输出开关和元件控制电路中。在栅极绝缘膜4上，进而形成以与栅极5同一工序可形成的扫描信号线(未图示)。

例如，由用等离子体CVD法等成膜的SiO_x等构成的层间绝缘膜6，形成于包含栅极5的栅极绝缘膜4上。源·漏极7、8形成于层间绝缘膜6上，通过该层间绝缘膜6上所设的连接孔分别连接到所述TFT的源极区域、漏极区域。源·漏极7、8具有例如Mo/Al/Mo的三层构造。另外，在层间绝缘膜6上形成以与源·漏极7、8同一工序可形成的视频信号线(未图示)。由例如SiN_x等构成的钝化膜9形成于包含源·漏极7、8的层间绝缘膜6上。

作为光取出单元的3维衍射元件10，设置于所述钝化膜9上。该3维衍射元件10做成2层构造，由如图1、图2和图3所示那样例如由SiN_x那种透明无机材料做成的第1层11，和叠层于第1层11上的由与该材料不同的抗蚀膜或聚酰亚胺等的有机绝缘材料做成的第2层12，具有由下面式(1)的傅里叶级数表示的介电系数调制的断面构造(例如格子形)。

[式2]

$\mathrm{\Δ\ϵ}\left(z\right)=\underset{q}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ϵ}}_q\cos \left(\mathrm{qKz}\right)---\left(1\right)$

式中，Δε(z)表示位置z的介电系数变化

Δε_q表示q次项的振幅

K表示2π/Λ(Λ是周期)

z表示水平方向位置(图2的箭头方向)。

为了从光透射性绝缘层(透明基板1)以指向性取出光，只是一次光或做成一次光加强那样的形状是有利的。即，在前面式(1)的关系中，设q＝1的振幅为Δε1，q＞1的其他次数的振幅为Δεq时，必须使Δε1＞Δεq。

希望所述3维衍射元件10对关闭在里面的光充分起作用，而对取出的光不起作用。对取出光的效率，当设波长为λ，第1层11的折射率为n1，第2层12的折射率为n1时，在图3所示的折射率周期构造深度h＝λ/2(n1-n2)时为最大。当n1＝2.0，n2＝1.5，设λ＝500nm时，则h＝125nm。另一方面，因关闭在里面的光的射出以小于100nm的情况居多，故希望使h＜125nm。

连通漏极8的通孔开口于所述钝化膜9和3维衍射元件10上。多个光透射性的前面电极13互相离开地并置于所述3维衍射元件10上。本例中，前面电极13是阳极，例如由ITO(氧化铟锡)那样的透明导电性氧化物构成。前面电极13通过通孔电连接到所述漏极8。

隔离绝缘层14设置在包含前面电极13的所述衍射元件10上。在隔离绝缘层14上，与前面电极13相对应地设置贯通孔15。所述隔离绝缘层14是有机绝缘层，可用光刻技术形成。

含有发光层16a的有机物层16，设置在所述隔离绝缘层14的贯通孔15内露出的前面电极13上。发光层16a是含有发光色为红、绿、蓝色的发光性有机化合物的薄膜。有机物层16还可含有发光层16a以外的层。例如有机物层16还可含有起到从前面电极13向发光层16a注入空穴作用的缓冲层16b。另外，有机物层16也还可含有空穴输送层、空穴阻挡层、电子输送层、电子注入层等。

将光反射性的背面电极17设置在所述隔离绝缘层14和有机物层16上。本例中，所述背面电极17是共同连通各像素设置的阴极。背面电极17电连接到电极配线，后者通过设置在钝化膜9、3维衍射元件10和隔离绝缘膜14上的连接孔(未图示)形成在与视频信号线X同一层上。利用这些前面电极13、有机物层16和背面电极17，分别构成有机EL元件18。

在将至少含有自发光元件和对应于自发光元件配置的像素开关的像素配置成矩阵形而成的自发光显示装置中，设有配置于所述显示装置的显示面侧或背面侧的光取出单元。另外，图1所示的有机EL显示装置，通常还具有与背面电极17对向地密封的基板(未图示)和沿与该背面电极17的对向面周边设置的密封层(未图示)。这样一来，在背面电极17与密封基板之间形成密闭的空间。该空间中充满氩气等稀有气体或氮气等惰性气体。另外，该有机EL显示装置还在透明基板1的外侧即前面侧设有光散射层19，作为扩散单元。

根据上述的第1实施形态，在发光层16a发出的光出射有机物层16之后至光透射性绝缘层(例如透明基板1)的光路上，设置具有式(1)所表示的特定介电系数调制的断面构造的3维衍射元件10，从而实现发光效率高的有机EL显示装置。

即是说，有机EL显示装置的发光效率中，不仅有机EL元件18自身的光取出效率，而且其他的因素也起大的作用。例如，即使能以高效率从有机EL元件18自身取出光，只要不能以高效率从配置于有机EL元件18前面侧的光透射性绝缘层(透明基板1)取出光，也就不能充分提高有机EL显示装置的发光效率。

换句话说，为了充分提高有机EL显示装置的发光效率，必须充分抑制入射到光透射性绝缘层的光被光透射性绝缘层与外界(典型的是空气)的界面全反射。即，抑制从传播光的第1波导层(这里是有机物层16和前面电极13)入射到第2波导层(这里是光透射性绝缘层)的光在第2波导层的光出射界面上的全反射是重要的。

根据本发明者的研究可见，为了充分抑制入射到光透射性绝缘层的光被光透射性绝缘层与外界的界面全反射，必须使入射到光透射性绝缘层的光是在光透射性绝缘层与外界的临界角以内，且指向性极高。具体说，为实现充分的视场角，必须提高光指向性到光散射层使用成为必要的程度。

因此，通过在所述第1波导层与第2波导层的界面即前面电极13与钝化膜9之间配置具有以式(1)表示的特定的介电系数调制的断面构造的3维衍射元件10，由3维衍射元件衍射被入射到光透射性绝缘层的光，结果可能使对光透射性绝缘层的嗜好性高的光入射，可提高光取出效率。从而能实现发光效率高的有机EL显示装置。

特别是在3维衍射元件10中，当设发光层16a出射光的波长为λ，第1层11的折射率为n1，第2层12的折射率为n2，图3所示的折射率周期构造深度为h时，根据h＝λ/2(n1-n2)的关系式，使h＜125nm，从而能得到发光效率更高的有机EL显示装置。

事实上，由于利用SiN(折射率2.0)做成第1层和利用树脂(折射率1.5)做成第2层来构成3维衍射元件，取周期构造深度h为100nm，周期(Λ)为350nm，断面形状为1次光加强的矩形，这样一来，能得到发光效率更高的有机EL显示装置。

另外，根据第1实施形态，出射上述那样的透明基板1的光的指向性显著提高。该光的指向性，根据有机EL显示装置的用途等，利用光散射层19使自由改变是可能的。例如在便携电话等的携带设备中使用有机EL显示装置时，对有机EL显示装置不要求大的视场角，而要求清楚显示或低电耗。因此，对这种用途也可使用光散射能力低的光散射层19。另外，在利用有机EL显示装置作为固定设备的显示装置时，对有机EL显示装置要求宽视场角。因此，对这种用途也可使用光散射能力高的光散射层19。

这样，通过用指向性取出某方向上的光，利用光散射层19根据用途调整指向性，能更有效地运用取出的光，可能提高发光效率。

另外，作为扩散单元利用了光散射层19，但扩散单元也可采用其他构造。例如也可以使透明基板的表面粗糙化，用它作为光散射面。另外，扩散单元也可以不用光散射的方式。例如也可使用排列多个扩散透镜而成的透镜阵列，作为扩散单元来代替光散射层。

(第2实施形态)

图4示出采用第2实施形态的有源矩阵型驱动方式的下面发光型的有机EL显示装置的剖视图，图5为图4的主要部分的剖视图。图4中画出的有机EL显示装置，其显示面即前面朝向下方，背面朝向上方。另外，图4中，与前述的图1相同的部件标注相同的标号，并省略其说明。

该有机EL显示装置，如图4所示，在钝化膜9上形成由树脂材料构成的平坦化层20，在该平坦化层20上形成例如由树脂材料构成的波形层21，再在波形层21上形成由前面电极13、含有发光层的有机物层16和背面电极17构成的、以转写到其波形层21表面的所要周期弯曲成波形的有机EL元件18。构成该波形的有机EL元件18如图5所示，最好周期L(波的峰间或谷间)为5～8μm，峰谷间的高低差ΔH为1～2μm。

此外，例如可通过利用照相蚀刻法将感光性树脂层形成凹凸之后，经热处理并软溶表面，从而形成所述波形层21。

根据上述的第2实施形态，通过将由前面电极13、含有发光层的有机物层16和背面电极17构成的有机EL元件18做成波形形状，能实现发光效率高的有机EL显示装置。

即是说，有机EL显示装置的发光效率中，不仅有机EL元件18自身的光取出效率，而且其他的因素也起大的作用。例如，即使能以高效率从有机EL元件18自身取出光，只要不能以高效率从配置于有机EL元件18前面侧的光透射性绝缘层(透明基板1)取出光，也就不能充分提高有机EL显示装置的发光效率。

换句话说，为了充分提高有机EL显示装置的发光效率，必须充分抑制入射到光透射性绝缘层的光被光透射性绝缘层与外界(典型的是空气)的界面全反射。即，抑制从传播光的第1波导层(这里是有机物层16和前面电极13)入射到第2波导层(这里是光透射性绝缘层；透明基板1)的光在第2波导层的光出射界面上的全反射是重要的。

根据本发明者的研究可见，为了充分抑制入射到光透射性绝缘层的光被光透射性绝缘层与外界的界面全反射，必须使入射到光透射性绝缘层的光是在光透射性绝缘层与外界的临界角以内，且指向性极高。具体地说，为实现充分的视场角，必须提高光指向性到光散射层使用成为必要的程度。

因此，通过将含有所述第1波导层的有机EL元件18做成波形形状，对有机物层16的发光层发射的光进行折射，使不在第2波导层的界面即前面电极13与波形层21的界面被全反射，能入射到波形层21的下方即光透射性绝缘层，因此其结果是，可能使对光透射性绝缘层的嗜好性高的光入射，可提高光取出效率。从而能实现发光效率高的有机EL显示装置。

特别是有机EL元件18中，如图5所示，使周期L(波的峰间或谷间)为5～8μm，峰谷间的高低差ΔH为1～2μm，从而能得到发光效率更高的有机EL显示装置。

(第3实施形态)

图6示出采用第3实施形态的有源矩阵型驱动方式的下面发光型的有机EL显示装置的剖视图。图6中画出的有机EL显示装置，其显示面即前面朝向下方，背面朝向上方。另外，图6中，与前述的图1相同的部件标注相同的标号，并省略其说明。

该有机EL显示装置如图6所示，作为光取出单元的微粒子分散层30设置在钝化膜9上。该微粒子分散层30具有将平均粒径100～350nm的制粒子22多数分散于基低材料层(例如树脂材料层)31中的构造。这里，微粒子可以是一次粒子，也可以是一次粒子凝聚形成的二次粒子。微粒子的分散状态没有必要直线对准，随机排列也无关系。这种微粒子分散层能通过调制将微粒子分散到树脂材料中的溶液，再用自旋涂敷等方法涂布，利用曝光、加热，硬化后形成。

连接漏极8的通孔开口于钝化膜9和微粒子分散层30上。多个光透射性的前面电极互相分离地并置于微粒子分散层30上。本例中，前面电极13是阳极，例如由ITO那种透明导电性氧化物等构成。前面电极13通过通孔电连接到漏极8。在所述微粒子分散层30上还配置隔离绝缘层14。

当所述微粒子的平均粒径为100nm以下时，要高效率地取出来自后述的有机EL元件的光就困难。另一方面，当微粒子的平均粒径超过350nm时，妨碍了用于膜形成的涂布性，会损害微粒子分散层的平坦性。

所述微粒子分散层30中，当设有机树脂材料的折射率为n1，微粒子的折射率为n2时，最好满足n2＞n1的关系。使折射率的差为0.5～1.2的范围为好。作为树脂材料，以透明为好，可用例如JSR公司制造的商标名为PC403那种感光性树脂或聚酰亚胺等。这些树脂材料折射率大概为1.5～1.6。因微粒子折射率越高，取出效果也越高，故折射率为2.0以上的例如ZnO(折射率2.0)，ZrO₂(折射率2.0)，或Ti0₂(折射率2.7)等较好。

所述微粒子分散层30具有比分散的微粒子更厚的500nm～1μm的厚度较好。微粒子分散层30以堆积密度10～50％分散所述微粒子为好。

根据上述的第3实施形态，在发光层16a发出的光出射有机物层16后至光透射性绝缘层(例如透明基板1)的光路上，将平均粒径100～350nm的多个微粒子32被分散的微粒子分散层30配置于基底材料层(例如树脂材料层)31中，从而能实现发光效率高的有机EL显示装置。

由前面电极13与钝化膜9的界面全反射的光，被关闭在里面，取出到外部变得困难。如第3实施形态那样，在前面电极13与钝化膜9之间，通过将平均粒径100～350nm的多个微粒子22(32)被分散的微粒子分散层30配置于树脂材料层21中，从而因全反射被关闭在里面的光由所述微粒子分散层所散射，能提高光取出效率。从而，能实现发光效率高的有机EL显示装置。

特别是在微粒子分散层30中，当设有机树脂材料的折射率为n1，微粒子的折射率为n2时，使满足n2＞n1的关系，使其折射率的差为大于0.5，从而能得到发光效率更高的有机EL显示装置。

事实上，将以20％的体积密度分散平均粒径不同的(50～450nm)TiO₂的微粒子(折射率2.7)的厚度500nm的微粒子分散层，以图6所示的形态配置于丙烯酸系感光性树脂(折射率1.54)中，测定了有机物层16的发光层16a辐射光(波长500nm)的光取出效率。其结果如图7所示。

从图7可见，当分散于微粒子分散层中的TiO₂的微粒子的平均粒径大于100nm时，取出效率增大，在微粒子的平均粒径200～350nm的范围为最大。但当微粒子的平均粒径超过350nm时，要形成平坦的微粒子分散层就困难。另外，在微粒子的平均粒径为50nm时，光的取出效率的提高几乎不可能。

(第4实施形态)

图8示出采用第4实施形态的有源矩阵型驱动方式的上面发光型的有机EL显示装置的剖视图，图8中画出的有机EL显示装置，其显示面即前面朝向上方，背面朝向下方。

在例如玻璃基板那样的绝缘透明基板41上，将多个像素排列成矩阵形状。各像素具有串联连接于一对电源端子间的元件控制电路、输出开关、后述的有机EL元件及像素开关。所述元件控制电路其控制端子通过像素开关连接到视频信号线，经输出开关向有机EL元件输出其大小对应于由视频信号线驱动电路经视频信号线和像素开关供给的视频信号的电流。像素开关其控制端子连接到扫描信号线，利用由扫描信号线驱动电路经扫描信号线供给的扫描信号，控制ON/OFF。输出开关其控制端子连接到扫描信号线，利用由扫描信号线驱动电路经扫描信号线供给的扫描信号，控制ON/OFF。此外，对这些像素采用其他构造也是可能的。

依次叠层例如SiN_x层与SiO_x层的底涂层42，形成于基板41上。在底涂层42上，依次形成由形成沟道区域、源极区域、漏极区域的多晶硅构成的半导体层43，用四乙原硅胶(TEOS)等构成的栅极绝缘膜44，由MoW等构成的栅极45，构成顶栅极型的薄膜晶体管(TFT)。本例中，TFT被用于像素开关、输出开关和元件控制电路中。在栅极绝缘膜44上，进而形成以与栅极45同一工序可形成的扫描信号线(未图示)。

由用等离子体CVD法等成膜的SiO_x等构成的层间绝缘膜46，形成于包含栅极45的栅极绝缘膜44上。源·漏极47、48形成于层间绝缘膜46上，通过该层间绝缘膜46上所设的连接孔分别连接到所述TFT的源极区域、漏极区域。源·漏极47、48具有例如Mo/Al/Mo的三层构造。另外，在层间绝缘膜46上形成以与源·漏极47、48同一工序可形成的视频信号线(未图示)。由例如SiN_x等构成的钝化膜49形成于包含源·漏极47、48的层间绝缘膜46上。

将绝缘性的衬底层50形成于钝化膜49上，作为衬底层50的材料可用例如树脂等。

衬底层50的与后述有机EL元件的对向面，包含各自具有顺锥形断面形状的多个凸部。所谓“具有顺锥形断面形状的多个凸部”，是指在观察对膜面垂直的一断面时，从下方向上方宽度减少的凸部。图8中，这些凸部的断面各自具有曲线，使衬底层50的上表面生成实质上的正弦波形状。

衬底层50的凸部，典型地设置成使从垂直该膜面的方向观察衬底层50时形成周期构造。例如，从垂直该膜面的方向观察衬底层50时，这些凸部设置成形成三角格子或正方格子等的二维排列构造。

在衬底层50上配置反射层51。反射层51的上表面具有沿衬底层50的上表面的形状。即，反射层51的上表面包含各自具有顺锥形断面形状的多个凸部。图8中，这些凸部各自具有曲面，使反射层51的上表面生成实质上正弦波形状。作为反射层51的材料，可用例如铝、铝-钕等的铝合金、银及银合金等。

在衬底层50和反射层51上，形成平坦化层52。平坦化层52对有机EL元件18提供平坦的衬底。作为平坦化层52的材料，可用例如硅树脂或丙烯酸树脂等的透明的树脂。

在平坦化层52上，光透射性的前面电极53互相隔开地并列设置。各前面电极53与反射层51面对面地配置。各前面电极53通过设置于钝化膜49、衬底层50、平坦化层52的通孔，连接漏极48。

前面电极53在本例中是阳极。作为前面电极53的材料，可用例如ITO(氧化铟锡)那样的透明导电性氧化物。

平坦化层52上还设置隔离绝缘层54。隔离绝缘层54上，在与前面电极53对应的位置上设置贯通孔55。隔离绝缘层53是有机绝缘层，可用光刻技术形成。

在隔离绝缘层54的贯通孔55内露出的前面电极53上，配置含有发光层的有机物层56。发光层是含有发光色为红、绿、或蓝色的发光性有机化合物的薄膜。有机物层56还可含有发光层以外的层。例如，有机物层56还可含有促使从前面电极53向发光层注入空穴作用的缓冲层。另外，有机物层56也还可含有空穴输送层、阻挡层、电子输送层、电子注入层等。

隔离绝缘层54和有机物层46被光透射性的背面电极57所覆盖。本例中，背面电极57是共同连通各像素设置的阴极。背面电极57电连接到电极配线，后者通过设置在钝化膜46、衬底层50、平坦化层52和隔离绝缘层54上的连接孔(未图示)形成在与视频信号线同一层上。利用这些前面电极53、有机物层56和背面电极57，分别构成有机EL元件58。

本有机EL显示装置中，为防止因与水分、氧气接触使有机EL元件受到的劣化，通常进行包壳密封或保护膜密封。另外，在该有机EL显示装置中，通常在有机EL元件58的前面侧配置偏光板。

可是，发光层发出光的一部分被有机EL显示装置的前面侧的任一个界面全反射。该光的一部分，只要适当设定各构成要素的折射率就能透过前面电极53与平坦化层52的界面。下面称此光为全反射光。

反射层51的上表面为平坦面，且在与前面电极53的下表面平行时，发光层发出的光从前面电极53入射到平坦化层52时的折射角，与该光因反射层51反射从平坦化层52入射前面电极53时的入射角相等。因此，原先的全反射光被关闭在有机EL显示装置的内部。

与此相对，在图8的有机EL显示装置中，反射层51的上表面含有各自具有顺锥形的断面形状的多个凸部。因此，能使发光层发出的光从前面电极53入射到平坦化层52时的折射角，与该光因反射层51反射从平坦化层52入射前面电极53时的入射角不相等。因而，原先的全反射光的至少一部分，有可能取出到有机EL显示装置的外部。即是说能实现高的光取出效率。

另外，通过相对于前面电极53的下表面倾斜这种反射层51的反射面来改变光的行进方向的情况，与利用衍射的情况不同，出射有机EL显示装置的光的指向性不会过分地高。特别是在图8的有机EL显示装置中，因反射层51的反射面含有曲面，故反射层51发挥光散射层的作用。即是说，这种有机EL显示装置提高了视觉特性。

此外，如果不将反射层51的上表面生成的凸部的尺寸和节距做得小，上述的效果也能得到。参照图9说明这一点。

图9是扩大表示图8的有机EL显示装置的一部分的剖视图。

图9的构造中，反射层51的上表面具有正弦波形状。这种构造中，在原先正弦波的振幅(H2-H1)/2的2倍即凸部的高度H2-H1与平坦化层52的折射率n之积是光波长λ的1/4时，折射效果最大。例如，折射率n为1.5，波长λ为0.53μm时，若使高度H2-H1约为0.09μm时，衍射效果最大。

这种衍射效果，如果高度H2-H1是给出最大衍射效果的值的5倍以上，则几乎不能得到。即是说，上例中，高度H2-H1约0.5μm以上时，衍射效果几乎不能得到。因此，为利用衍射效果提高光的取出效率，有必要将高度H2-H1做得充分地小于0.5μm。

另外，利用衍射改变光的行进方向的效果，当使用凸部的节距即正弦波的波长L与波长λ时，被给出为sin^-1(λ/L)。例如考虑波长λ为0.53μm，节距L约为3μm时，衍射角不过10度左右。

与此相对，在利用反射层51的反射面的倾斜提高光的取出效率时，只要适当设定反射面的倾角即高度H2-H1与节距L之比，而不对高度H2-H1和节距L各自加特别限制。即是说，可在廉价地形成反射层51的程度上，将高度H2-H1和节距L做得大些。例如，可将振幅高度H2-H1做成0.5μm以上，节距L做成3μm以上。

例如，考虑形成厚度50nm的Al或Al合金层作为反射层51，形成ITO层作为前面电极53，形成MgAg层与ITO层的叠层体作为背面电极57的情况。这时，当设节距L为6μm，前面电极53与反射层51的厚度方向的距离的最小值H1和最大值H2分别为1.5μm和3.0μm(高度H2-H1＝1.5μm)时，在反射层51为平坦的情况下，约50％的被关闭的光能取出到有机EL元件58的前面侧。

振幅(H2-H1)/2与节距L之比(H2-H1)/2L，例如取0.1至0.5左右。这时，提高光的取出效率的效果大。

另外，前面电极53与反射层51的厚度方向的距离的最小值H1和最大值H2之比H1/H2，例如取0.5以下。比H1/H2大时，有可能平坦化层52难以达到对有机EL元件58提供平坦的衬底的作用。

按照上述，图8的有机EL显示装置中可以将振幅(H2-H1)/2、节距L做得大些。因此，有机EL显示装置的制造中可利用以下的方法。

图10至图13概略地示出图8的有机EL显示装置的制造工艺中，对衬底层50和反射层51的形成中可能利用的方法的一例的剖视图。

首先，如图10所示，在钝化膜49上形成感光树脂层61。接着，通过在光透射性基板71上形成遮光体图案72而成的光掩膜70，对该感光性树脂61照射例如紫外线等的能量射线。

然后，感光性树脂61显像。这样一来，得到如图11所示的多个树脂部构成的树脂图案62。

其次，加热树脂图案62，使产生树脂部的软溶。适当设定树脂图案62的加热温度和加热时间，得到如图12所示的在表面上设置了各自具有顺锥形的断面形状的多个凸部的衬底层50。

然后，例如利用溅射法，如图13所示，在衬底层50上形成反射层51。

在本方法中与形成衍射光栅的通常方法不同，图11的树脂图案62不用作蚀刻掩膜。而是，通过使树脂图案62软溶，形成如图12所示那样在表面上设有凸部的衬底层50，在其上成膜反射层51。另外，如前所述，因可将振幅(H2-H1)/2、节距L做得大些，故能容易且高精度地控制由软溶产生的从图11的构造到图12的构造的变化。因此，根据本方法，可容易地形成在表面上设有凸部的反射层51。

上述的形态中，在反射层51的表面上生成各自具有顺锥形的断面形状的多个凸部，但也可以取而代之，在反射层51的表面上生成各自具有顺锥形的断面形状的多个凹部。所谓“具有顺锥形的断面形状的多个凹部”，是指在看垂直于膜面的一断面时，从上方到下方宽度减少的凹部。这样的反射层51，为了得到格子形的树脂图案62来取代图11所示的由多个树脂部构成的树脂图案62，可通过实施参照图10说明的工序来达到。

以上，参照具体例说明了本发明的实施形态。但是，本发明不限定于这些具体例。本专业的技术人员即使用其他具体例作适当变更，只要具有本发明的主要精神，也包含在本发明的范围内。

Claims (11)

1.一种有机电致发光显示装置，其特征在于，具备：

光透射性绝缘层；

有机电致发光元件，该有机电致发光元件具有：相对于所述光透射性绝缘层配置于背面侧的背面电极、夹在所述光透射性绝缘层与所述背面电极之间的光透射性前面电极、以及夹在所述前面电极与所述背面电极之间的同时含有发光层的有机物质；以及

配置于所述发光层发出的光出射所述有机物层后至所述光透射性绝缘层的光路上的2层构造的3维衍射元件，

所述3维衍射元件具有下面式(1)所表示的介电系数调制的断面构造，且当设式(1)的q＝1的振幅为Δε1，q＞1的其他次数的振幅为Δεq时，Δε1＞Δεq，

〔数3〕

$\mathrm{\Δ\ϵ}\left(z\right)=\underset{q}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\Δ\ϵ}}_q\cos \left(\mathrm{qKz}\right)---\left(1\right)$

式中，Δε(z)表示位置z的介电系数变化

Δε_q表示q次项的振幅

K表示2π/Λ(Λ是周期)

z表示水平方向位置。

2.如权利要求1所述的有机电致发光显示装置，其特征在于，

所述3维衍射元件的折射率周期构造深度h，当设光的波长为λ，其衍射元件的第1层材料的折射率为n1，第2层材料的折射率为n2时，满足

h＜λ/2(n1-n2)

的关系。

3.一种有机电致发光显示装置，其特征在于，具备：

光透射性绝缘层；以及

有机电致发光元件，该有机电致发光元件具有：相对于所述光透射性绝缘层配置于背面侧的背面电极、夹在所述光透射性绝缘层与所述背面电极之间的光透射性前面电极、以及夹在所述前面电极与所述背面电极之间的同时含有发光层的有机物质，

所述有机电致发光元件以所要的周期弯曲成波形。

4.如权利要求3所述的有机电致发光显示装置，其特征在于，

所述有机电致发光元件，周期为5～8μm，峰谷间的高低差ΔH为1～2μm。

5.  一种有机电致发光显示装置，其特征在于，具备：

光透射性绝缘层；

有机电致发光元件，该有机电致发光元件具有：相对于所述光透射性绝缘层配置于背面侧的背面电极、夹在所述光透射性绝缘层与所述背面电极之间的光透射性前面电极、以及夹在所述前面电极与所述背面电极之间的同时含有发光层的有机物质；以及

配置于所述发光层发出的光出射所述有机物层后至所述光透射性绝缘层的光路上的微粒子分散层，

所述微粒子分散层，将具有与基底材料不同折射率的多个微粒子分散在该基底材料中。

6.如权利要求5所述的有机电致发光显示装置，其特征在于，

所述微粒子平均粒径为100～350nm，具有比所述基底材料更高的折射率。

7.  如权利要求5或6所述的有机电致发光显示装置，其特征在于，

所述基底材料是感光性树脂。

8.一种有机电致发光显示装置，其特征在于，

有机电致发光元件，该有机电致发光元件具有：光透射性的背面电极、与所述背面电极相对的光透射性前面电极、以及夹在所述背面电极与所述前面电极之间的同时含有发光层的有机物质；

与所述背面电极相对的反射层；以及

夹在所述反射层与所述有机电致发光元件之间的光透射性的平坦化层，

所述反射层的与所述有机电致发光元件的相对面，包含实质上以一定节距排列的且各自具有顺锥形的断面形状的多个凸部和凹部，所述凸部的高度或所述凹部的深度为0.5μm以上，所述节距为3μm以上，在观看所述反射层的一断面时，所述反射层的与所述有机电致发光元件的相对面实质上具有正弦波形状。

9.如权利要求8所述的有机电致发光显示装置，其特征在于，

所述背面电极与所述反射层的厚度方向的距离的最小值H1与最大值H2之比H1/H2为小于0.5。

10.如权利要求8所述的有机电致发光显示装置，其特征在于，

所述反射层的材料选自铝、铝合金、银及银合金构成的组。

11.一种有机电致发光显示装置，其特征在于，具备：

有机电致发光元件，该有机电致发光元件具有：光透射性的背面电极、与所述背面电极相对的光透射性前面电极、以及夹在所述背面电极与所述前面电极之间的同时含有发光层的有机物质；

与所述背面电极相对的反射层；以及

夹在所述反射层与所述有机电致发光元件之间的光透射性的平坦化层，

所述反射层的与所述有机电致发光元件的相对面，包含各自具有顺锥形的断面形状的多个凸部和凹部。

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