CN1819727A - 电致发光显示设备及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有改进的外部光耦合效率和亮度并易于制造的电致发光(EL)显示设备，及制造该EL显示设备的方法。在一个实施例中，EL显示设备包括基板、形成在该基板之上的第一电极、形成在该第一电极之上并面对该第一电极的第二电极、包括发光层并设置在该第一电极和该第二电极之间的第一中间层、设置在该第二电极顶部上的色彩转换层以及设置在该第二电极和该色彩转换层之间的衍射光栅。

Description

电致发光显示设备及其制造方法

相关专利申请的交叉参考

本申请享有分别于2004年12月11日和2005年2月19日递交韩国知识产权局的韩国专利申请No.10-2004-0104651和No.10-2005-0013889的优先权，这两项申请的全文通过引用而合并在本文中。

技术领域

本发明涉及电致(EL)显示设备及其制造方法，更具体地说，涉及具有改进的外部光耦合效率和亮度并易于制造的EL显示设备及其制造方法。

背景技术

下述公式给出了EL显示设备的外部光耦合效率η_ex：

η_ex＝η_in·η_out                公式(1)

其中，η_in和η_out分别代表EL显示设备的内部量子效率和输出量子效率。内部量子效率η_in由各层内的自消失状况所决定，而输出量子效率η_out由因各层的全内反射而导致光被阻止发射到外界的状况所决定(例如，当光从一个具有较高折射率的介质入射到另一具有较低折射率的介质时，由于入射角大于临界角会引起在界面发生全内反射，因此光无法传输到外界)。在EL显示设备中，由于光发射层所发射的光在发射到外界之前要经过多个层，因此各层的折射率差异会导致存在未被发射到外界的光。

当从发光层输出的光发射到外界时，倚赖于层间界面的全内反射的输出量子效率η_out，亦即光透射率能够表示为：

$\frac{1}{2}{\left(\frac{N_{\mathrm{out}}}{N_{\mathrm{in}}}\right)}^2$                                                             公式(2)

其中，N_in是光所出射的层的折射率，而N_out是光所入射的层的折射率。例如，根据公式2可确定，光通过折射率约为1.5的层传输到折射率约为1.2的层时的输出耦合效率约为32％。亦即，大约70％进入界面的光未被发射到外界。

有多种尝试力图提高外部光耦合效率。

日本专利公开No.4-192290公开了一种无机EL设备，其中有多个具有与无机EL元件相同或者更大尺寸的聚光显微透镜形成在无机EL元件形成于其上的透明基板的外表面上。由于以大于临界角的角度入射到透明基板和空气之间的界面上的光，具有小于显微透镜上的临界角的入射角，故而不会被全内反射。同时，以预定方向发射光从而增加亮度。但是，由于在所引用的发明中EL元件是面光源，故而在利用具有与EL元件相同或者更大尺寸的显微透镜时，将不可避免出现无法聚焦的漫反射光。此外，因相邻EL元件而产生的图像重叠会降低图像的清晰度。

日本专利公开No.7-037688公开了一种形成在包括由具有高折射率的材料构成的圆柱形高折射系数部分的基板上的EL元件，该折射率高于形成在基板侧面的环绕材料的折射率。由该EL元件产生的光通过高折射系数部分发射以提高外部光耦合效率。但是，如所引用发明的图1所示，在所引用的发明中，通过高折射系数部分传输的光是漫反射光。因此，发射到前面的光的亮度并未提高多少。

日本专利公开No.10-172756公开了一种有机EL发光设备，其中一个或者多个聚光透镜形成在透明基板和组成有机EL发光设备的较低电极之间。有机EL发光设备和聚光透镜被设置为一一对应。通过EL发光设备传输的光以小于临界角的角度入射到透明基板的界面上，从而提高外部光耦合效率。但是，在所引用的发明中，由相邻EL发光设备引起的图像重叠会降低图像的清晰度。

发明内容

本发明的一个方面是提供一种具有改进的外部光耦合效率和亮度并易于制造的电致发光(EL)显示设备，尤其是顶发射EL显示设备及其制造方法。

本发明的另一个方面是EL显示设备，包括：基板；形成在该基板之上的第一电极；形成在该第一电极之上并面对该第一电极的第二电极；包括发光层并设置在该第一电极和该第二电极之间的第一中间层；设置在该第二电极顶部上的色彩转换层；以及设置在该第二电极和该色彩转换层之间的衍射光栅。

在一个实施例中，该发光层可发射蓝光。

在一个实施例中，该色彩转换层可将从该发光层发射的光转换为红光、绿光或者蓝光。

在一个实施例中，该EL显示设备可进一步包括在面对该色彩转换层的表面上具有凸起并插入在该第二电极和该色彩转换层之间的第二中间层。

在一个实施例中，空气填充所述凸起之间的空间。

在一个实施例中，该第二中间层的折射率可高于空气的折射率。

在一个实施例中，折射率低于第二中间层的折射率的材料可填充所述凸起之间的空间。

在一个实施例中，该衍射光栅可包括多个在该第二电极顶部上的凸起元件。

在一个实施例中，空气可填充所述凸起元件之间的空间。

在一个实施例中，该凸起元件的折射率可高于空气的折射率。

在一个实施例中，该衍射光栅可通过在该第二电极面对该色彩转换层的表面上形成凸起而形成。

在一个实施例中，空气可填充所述凸起之间的空间。

在一个实施例中，所述空气是氮。

在一个实施例中，该衍射光栅的图案之间的距离可为从该发光层发射的光的波长的1/4到4倍。

在一个实施例中，该EL显示设备可进一步包括在该色彩转换层面对该衍射光栅的表面上的附着层。

本发明的另一个方面是一种制造EL显示设备的方法。该方法包括：在基板之上形成第一电极；在该第一电极之上形成包括发光层的第一中间层；在该第一中间层顶部上形成第二电极；在该第二电极顶部上形成衍射光栅；以及在该衍射光栅顶部上形成色彩转换层。

在一个实施例中，在该第二电极顶部上形成衍射光栅可包括：在该第二电极顶部上形成第二中间层；以及蚀刻该第二中间层远离该第二电极的表面以形成凸起。

在一个实施例中，在该第二电极顶部上形成衍射光栅包括在该第二电极顶部上沉积多个凸起元件。

在一个实施例中，在该第二电极顶部上形成衍射光栅包括蚀刻该第二电极远离该第一中间层的表面形成凸起。

在一个实施例中，在该衍射光栅顶部上形成色彩转换层可包括在该衍射光栅顶部上层压色彩转换层。

在一个实施例中，在该衍射光栅顶部上层压色彩转换层在氮环境下进行。

本发明的另一个方面提供了一种EL显示设备，包括：基板；形成在该基板之上的第一电极；形成在该第一电极之上并面对该第一电极的第二电极；包括发光层并设置在该第一电极和该第二电极之间的第一中间层；设置在该基板和该第一电极之间的色彩转换层；以及设置在该色彩转换层和该第一电极之间的衍射光栅。

在一个实施例中，该发光层发射蓝光。

在一个实施例中，该色彩转换层可将该发光层发出的光转换为红光、绿光或蓝光。

在一个实施例中，该EL显示设备可进一步包括在面对该第一电极的表面上具有凸起并插入在该第一电极和该色彩转换层之间的第二中间层。

在一个实施例中，该第二中间层的折射率可高于形成在该第二中间层之上或者之下的层的折射率。

在一个实施例中，该EL显示设备可进一步包括设置在该第二中间层和该第一电极之间的第三中间层，其中该第三中间层面对该第一电极的表面是平整的。

在一个实施例中，该第三中间层和该第一电极可集成为一个整体。

在一个实施例中，该折射率低于该第二中间层的折射率的材料设置在该第二中间层的所述凸起之间。

在一个实施例中，该衍射光栅可包括多个在该色彩转换层顶部上的凸起元件。

在一个实施例中，所述凸起元件的折射率可高于形成在所述凸起元件之上或者之下的层的折射率。

在一个实施例中，该EL显示设备可进一步包括设置在所述凸起元件和该第一电极之间的第三中间层，其中该第三中间层面对该第一电极的表面是平整的。

在一个实施例中，该第三中间层和该第一电极可集成为一个整体。

在一个实施例中，折射率低于所述凸起元件的折射率的材料可设置在所述凸起元件之间。

在一个实施例中，该衍射光栅可包括多个形成在该色彩转换层面对该第一电极的表面上的凸起。

在一个实施例中，该EL显示设备可进一步包括设置在该色彩转换层和该第一电极之间的第三中间层，其中该第三中间层面对该第一电极的表面是平整的。

在一个实施例中，该第三中间层和该第一电极集成为一个整体。

在一个实施例中，折射率低于该色彩转换层折射率的材料设置在该色彩转换层的所述凸起之间。

附图说明

下面参考附图描述本发明的实施例，在这些附图中：

图1是显示衍射光栅及由衍射光栅所引起的光径变化的概念图；

图2是能够包括在本发明实施例中的示例性衍射光栅的照片；

图3是根据本发明第一实施例的电致发光(EL)显示设备的示意性剖视图；

图4是图3所示EL显示设备的一变形的示意性剖视图；

图5是图3所示EL显示设备的另一变形的示意性剖视图；

图6是图3所示EL显示设备的另一变形的示意性剖视图；

图7是根据本发明第二实施例的EL显示设备的示意性剖视图；

图8是根据本发明第三实施例的EL显示设备的示意性剖视图；

图9是根据本发明第四实施例的EL显示设备的示意性剖视图；

图10是根据本发明第五实施例的EL显示设备的示意性剖视图；

图11是根据本发明第六实施例的EL显示设备的示意性剖视图；

图12是根据本发明第七实施例的EL显示设备的示意性剖视图；

图13是根据本发明第八实施例的EL显示设备的示意性剖视图；

图14是根据本发明第九实施例的EL显示设备的示意性剖视图；

图15是根据本发明第十实施例的EL显示设备的示意性剖视图；

图16是根据本发明第十一实施例的EL显示设备的示意性剖视图；

图17是根据本发明第十二实施例的EL显示设备的示意性剖视图；

图18是根据本发明第十三实施例的EL显示设备的示意性剖视图；

图19是根据本发明第十四实施例的EL显示设备的示意性剖视图；

图20是根据本发明第十五实施例的EL显示设备的示意性剖视图；

图21是根据本发明第十六实施例的EL显示设备的示意性剖视图；

图22是根据本发明第十七实施例的EL显示设备的示意性剖视图；和

图23是根据本发明第十八实施例的EL显示设备的示意性剖视图。

具体实施方式

图1是显示衍射光栅及由衍射光栅所引起的光径变化的概念图。

如图1所示，当以角度θ_i入射到衍射光栅上的光通过光栅传输时，衍射级k、衍射角θ_o、衍射光栅图案的周期d、入射光的波长λ以及折射率n满足

nd(sinθ_i-θ_o)＝kλ                      公式(3)

根据公式3，通过调节衍射光栅的周期d能够调节衍射角θ_o。对于不具有衍射光栅的层来说，通过包括光栅，可使得以大于临界角的角度入射到该层的光能够调节到以小于临界角的角度入射到该层。相应地，该光被发射到外界，而不是被内部反射。

图2是能够包括在根据本发明实施例的电致发光(EL)显示设备的示例性衍射光栅的照片。

该光栅形成为诸如色条信号图之类的图案。如果衍射光栅形成为色条信号图，则光不会在平行于色条的方向上衍射。因此，如果采用图2所示形成为二维排列的衍射光栅，衍射的可能性会增加，从而提高了外部光耦合效率。这种情况下，衍射光栅的凸起或者凹进可采用各种形状，例如圆形或者矩形的柱。

图3是根据本发明第一实施例的EL显示设备的示意性剖视图。

根据用于控制像素发光的方法，EL显示设备分为具有简单矩阵式结构的被动矩阵式EL显示设备，以及包括薄膜晶体管(TFT)的主动矩阵式EL显示设备。本实施例中的EL显示设备是主动矩阵式EL显示设备。

参见图3，第一电极131设置在基板102之上，面对第一电极131的第二电极134设置在第一电极131之上，并且包括发光层的第一中间层133插入在第一电极131和第二电极134之间。至少一个TFT连接到第一电极131，如果需要，可将电容器进一步连接到TFT。

基板102可由透明玻璃制成，也可由丙烯、聚酰胺(polymide)、聚碳酸酯、聚酯、聚脂薄膜及其它塑料材料制成。由二氧化硅制成的缓冲层(未示出)可进一步设置在基板102上，从而保持基板102表面光滑，并防止杂质刺入基板102。

第一电极131作为阳极，第二电极134作为阴极，反之亦然。

如下所述，本发明的EL显示设备是光从基板102发射出的顶发射EL显示设备，亦即，光从第一中间层133发射到第二电极134。第一电极131是反射电极，第二电极134是透明电极。该第一电极131可通过利用诸如Ag、Mg、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir或者Cr，以及Ag、Mg、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir或者Cr的化合物之类形成反射层，并于随后在合成结构上形成ITO、IZO、ZnO或者In₂O₃而制成。第一电极131对应于子像素。第二电极134可通过诸如在第一中间层133上沉积Li、Ca、LiF/Ca、LiF/Al、Al或者Mg，或者Li、Ca、LiF/Ca、LiF/Al、Al或者Mg的化合物，并于随后利用诸如ITO、IZO、ZnO或者In₂O₃之类用于形成透明电极的材料在合成结构上形成增补电极层或者汇流电极线而制成。第二电极134对应于每一子像素，或者被设置为对应于整个基板102。下述根据本发明其它实施例的顶发射EL显示设备能够被设置为如上所述的EL显示设备，或者能够以其它方式构架。

如上所述，TFT被连接到第一电极131。该TFT包括半导体层122，形成在半导体层122顶部上的栅极绝缘层123，以及形成在栅极绝缘层123顶部上的栅极124。栅极124连接到供应TFT的选通/关断信号的栅线(未示出)。栅极124所在的区域被形成为对应半导体层122的沟槽区域。TFT的结构不限于图3所示，并且可以设置成诸如有机TFT之类的各种TFT。

栅极124上形成内部绝缘体125，且源极126和漏极127分别通过接触孔连接到半导体层122的源极区域和漏极区域。

由诸如二氧化硅之类制成的平整层或者保护层128，形成在源极126和漏极127上，并且由丙稀、聚酰胺或者类似材料制成的像素定义层129形成在平整层128上。

并且，尽管未在图中示出，但是至少一个电容器连接到TFT。包括TFT的电路并非限制于图3所示，而是能够以各种方法实施。

漏极127连接到EL元件。作为EL元件阳极的第一电极131，形成在平整层128上，绝缘的像素定义层129形成在平整层128上，而包括发光层的第一中间层133形成在形成于像素定义层129中的预定开口中。图3中，为便于解释，第一中间层133的图案被设计为仅与子像素对应，但是第一中间层133能够与相邻子像素的第一中间层集成。

第一中间层133可由有机材料或者无机材料构成。如果第一中间层133由有机材料构成，则该有机材料可以是高分子量有机材料或者低分子量有机材料。当采用低分子量有机材料时，空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)、发射层(EML)、电子传输层(ETL)、电子注入层(EIL)等可堆叠为单一结构或者多重结构，并且有机材料可以是铜酞菁(CuPc)、N，N’-二(萘-1-基)-N，N’-二苯基-联苯胺(NPB)、三-8-羟基喹啉铝(Alq3)等。低分子量有机材料可利用真空沉积方法形成。

当采用高分子量材料时，第一中间层133可包括HTL和EML。HTL由聚-3，4-亚乙二氧基噻吩(PEDOT)，EML可由诸如聚亚苯基亚乙烯(PPV)族或者聚芴族中高分子量有机材料制成。

第一中间层133的结构或者材料适用于下述其它实施例，并且本实施例中第一中间层133的各种变形也适用于其它实施例。

形成在基板102上的EL元件由面对该EL元件的元件(未示出)所密封。该元件可由玻璃或者与基板102相似的塑料材料制成，但是也可由金属罩制成。

色彩转换层111形成在第二电极134之上，并且衍射光栅设置在第二电极134和色彩转换层111之间。包括于本实施例的EL显示设备中的衍射光栅设置在下述第二中间层112上。如图3所示，本发明的EL显示设备是顶发射EL显示设备，其中来自包括于第一中间层133中的发光层的光通过第二电极134发射到外界。如图3所示，在本实施例的EL显示设备中，仅有衍射光栅形成在其中的第二中间层112和色彩转换层111设置在第二电极134的顶部上。但是，如有需要，除上述之外的附加层能够设置在第二电极134和衍射光栅之间、衍射光栅和色彩转换层111之间、色彩转换层111的顶部上等。这同样适用于下述实施例。

衍射光栅形成于其中的第二中间层112和色彩转换层111能够如图3所示设置在EL显示设备的所有区域上，其它结构也可行。例如，如图4所示，衍射光栅位于其中的第二中间层112对应于每一子像素，并且色彩转换层111被设置为对应于EL显示设备的所有区域，或者如图5所示，衍射光栅形成于其中的第二中间层112和色彩转换层111二者都设置为对应于每一子像素。可替代地，如图6所示，衍射光栅形成于其中的第二中间层112设置为对应于EL显示设备的所有区域，而色彩转换层111设置为对应于每一子像素。除上述例子之外，第二中间层112和色彩转换层111能够以其它方式设置，并适用于下述其它实施例。

包括在第一中间层133中的发光层发射单色光，而色彩转换层111将发光层发射的光转换为红光、绿光或蓝光。包括在第一中间层133中的发光层能够发射诸如蓝光或者紫外线(UV)之类。这种情况下，色彩转换层111将蓝光转换为红光或者绿光，或者在特定情况下发射作为原来颜色的蓝光。这适用于下述其它实施例。

衍射光栅能够以多种方法设置。在本实施例的EL显示设备中，第二中间层112进一步设置在第二电极134和色彩转换层111之间，且凸起形成在第二中间层112面对色彩转换层111的表面上。第二中间层112的折射率高于空气，而空气能够填充衍射光栅形成在其中的第二中间层112的凸起之间的空间112a。其它非空气的材料亦可填充衍射光栅形成在其中的第二中间层112的凸起之间的空间112a。如果衍射光栅形成在其中的第二中间层112的凸起的折射率和这些凸起之间的空间112a的折射率存在差别，那么能够取得预期效果。因此，衍射光栅形成在其中的第二中间层112的折射率可高于空气以及填充这些凸起之间的空间112a的空气的折射率，故而通过简单的制造过程就能够取得预期效果。空气可以是氮气，它不会引起例如包括在第一中间层133中的发光层的变质。

为制造具有上述结构的EL显示设备，下述过程被包括：形成位于基板102之上的第一电极131，形成位于该第一电极131顶部上包括发光层的第一中间层133，形成位于该第一中间层133顶部上的第二电极134，形成位于该第二电极134顶部上的衍射光栅，以及形成位于该衍射光栅上的色彩转换层111。

第二中间层112可进一步形成在第二电极134和色彩转换层111之间。为使第二中间层112的面对色彩转换层111的表面具有凸起，在第二电极134顶部上形成衍射光栅的过程可包括：在第二电极134顶部上形成第二中间层112，并在第二中间层112面对远离第二电极134的表面上进行蚀刻，从而形成凸起。在如上所述形成衍射光栅形成在其中的第二中间层112之后，为在衍射光栅形成在其中的第二中间层112的凸起之间的空间112a填充空气，在第二中间层112的顶部上形成色彩转换层111可包括将色彩转换层111层压在第二中间层112顶部上。在第二中间层112顶部上层压色彩转换层111的过程在氮气环境下进行，以便氮气填充衍射光栅形成在其中的第二中间层112的凸起之间的空间112a。并且在该过程中，附着层可形成在色彩转换层111面对第二中间层112的表面上。当附加层设置在衍射光栅形成在其中的第二中间层112的色彩转换层111之间时，附加层可层压到第二中间层112的顶部上。

在上述结构中，包括于第一中间层133中的发光层所发射的光能够通过第二电极134发射到外界，并由于设置在第二电极134顶部上的衍射光栅而降低了全内反射光量。亦即，如果不包括衍射光栅，包括于第一中间层133中的发光层所发射的、以大于临界角的角度入射到形成于第二电极134上的各层的光将被全内反射。但是，通过包括衍射光栅，光不会被全内反射，而是通过穿过各层发射到外界。因此，通过上述结构，改进了外部光耦合效率。

如上所述，通过调节衍射光栅图案之间的空间，能够控制通过衍射光栅传输的光的折射角。因此，未朝着EL显示设备的前表面发射的光被衍射为朝着EL显示设备的前表面，因此改进了EL显示设备前部的亮度。

如公式3所示，光的角度由衍射光栅图案之间的距离决定。衍射光栅图案之间的距离可以是从发光层发射的光的波长的1/4倍到4倍。如果衍射光栅图案之间的距离大于从发光层发射的光的波长的4倍，则光的衍射程度降低，衍射光的角度不小于临界角，并使得衍射光被全内反射。相反地，如果衍射光栅图案之间的距离小于从发光层发射的光的波长的1/4倍，则很少的光通过衍射光栅，因此降低了外部光耦合效率。结果，衍射光栅图案之间的距离可以是从发光层发射的光的波长的1/4倍到4倍。这也适用于下述其它实施例。

如公式3所表示的，衍射光栅图案之间的距离由从发射层发射的光的波长决定。因此，如果从各个发光层发射的光的波长不同，则安装在各个子像素中的衍射光栅图案之间的距离必须改变。如果采用产生单色光的单一发光层，则全色图像将以通过色彩转换层111的光来显示。因此，设置在发光层和色彩转换层111之间的衍射光栅图案之间的距离能够相同地遍及子像素全部区域，以此简化制造过程，降低成本，并提高根据本实施例的EL显示设备的生产率。

图7是根据本发明第二实施例的变形EL显示设备的示意性剖视图。

参见图7，第一电极231形成在基板202之上，面对第一电极231的第二电极234设置在第一电极231之上，包括发光层的第一中间层233设置在第一电极231和第二电极234之间，色彩转换层211设置在第二电极234之上，并且衍射光栅设置在第二电极234和色彩转换层211之间。包括在第一中间层233中的发光层发射单色光，而色彩转换层211将从发光层发射的光转换为红光、绿光或者蓝光。包括在第一中间层233中的发光层可发射蓝光，这种情况下，色彩转换层211将蓝光转换为红光或者绿光，或者发射作为原来颜色的蓝光。

如图7所示，根据本实施例的EL显示设备中的衍射光栅设置在第二电极234之上，并且仅有衍射光栅和色彩转换层211形成在第二电极234的顶部上。然而，如有需要，各层可进一步设置在多个位置，例如第二电极234和衍射光栅之间、衍射光栅和色彩转换层211之间、以及色彩转换层211的顶部上。

本实施例的EL显示设备是不同的。在第一实施例的EL显示设备中，第一实施例的第二中间层112设置在第二电极134和色彩转换层111之间，并且多个凸起形成在第二中间层112面对色彩转换层111的表面上，以便安装衍射光栅。但是，在本实施例的EL显示设备中，多个凸起元件212形成在第二电极234的顶部上，从而形成衍射光栅，以此简化本实施例的EL显示设备制造过程。尽管如图7所示，凸起元件212和色彩转换层211能够形成为遍及EL显示设备的全部区域，但是凸起元件212可以多种方式设置，例如仅对应于EL显示设备的一部分。

形成衍射光栅的凸起元件212的折射率，可高于空气以及填充形成在凸起元件212之间的空间212a的空气的折射率。其它材料也可填充形成在凸起元件212之间的空间212a。但是，如果凸起元件的折射率有别于填充形成在凸起元件212之间的空间212a的材料的折射率，则可以取得预期效果。并且，凸起元件212的折射率可高于空气的折射率，空气可以填充形成在凸起元件212之间的空间212a，以便进一步简化制造过程。空气可以是氮气，它不会引起诸如包括在第一中间层233中的发光层的变质。

为制造具有上述结构的EL显示设备，制造过程包括：形成位于基板202上的第一电极231，形成位于该第一电极231顶部上包括发光层的第一中间层233，形成位于该第一中间层233顶部上的第二电极234，形成位于该第二电极234顶部上的衍射光栅，以及形成位于该衍射光栅顶部上的色彩转换层211。上述步骤之间可能包括其它步骤。

设置在第二电极234和色彩转换层211之间的衍射光栅，由位于该第二电极234顶部上的凸起元件212形成。凸起元件212可通过利用掩膜在第二电极234顶部上沉积形成，或者在形成第二电极234以对应基板202整个区域之后，通过激光切除技术(LAT)形成衍射光栅形状的图案而形成。

为给形成于形成衍射光栅的凸起元件212之间的空间212a填充空气，可在形成凸起元件212之后，通过将色彩转换层211层压到凸起元件212顶部上，在衍射光栅顶部上形成色彩转换层211。在凸起元件212顶部上层压色彩转换层211的过程在氮环境下进行，以便氮气填充形成在凸起元件212之间的空间212a。在该过程中，附着层(未示出)可形成在色彩转换层211面对凸起元件212的表面上。如果附加层形成在凸起元件212和色彩转换层211之间，则附加层可层压到凸起元件212顶部上。

在上述结构中，很少的从包括于第一中间层233中的发光层输出到第二电极234的光，被形成在第二电极234顶部上的衍射光栅全内反射。亦即，如果未安装衍射光栅，则包括于第一中间层233中的发光层所发射、以大于临界角的角度入射到形成在第二电极234顶部上的各层的光将被全内反射。但是，通过具有衍射光栅，光不会被全内反射，而是传输通过形成在第二电极234之上的各层，并因此发射到外界。通过这一结构，改进了外部光耦合效率。

并且，通过调节上述衍射光栅的凹进间的距离，通过衍射光栅的光的衍射角能够被控制。由此，因为未朝向前屏发射的光能够被衍射为朝向前屏，所以改进了EL显示设备的前屏亮度。

如公式3所表示的，衍射光栅图案之间的距离由发光层所发射的光的波长决定。因此，如果各个发光层所发射的光的波长有别，则安装在各个子像素中的衍射光栅的凹进间的距离必须改变。如果采用产生单色光的单一发光层，则全色图像将通过色彩转换层211的光来显示。因此，设置在发光层和色彩转换层211之间的衍射光栅凹进间的距离能够相同地遍及子像素全部区域，以此简化制造过程，降低成本，并提高根据本实施例的EL显示设备的生产率。

图8是根据本发明第三实施例的EL显示设备的示意性剖视图。

参见图8，第一电极331形成在基板302之上，面对第一电极331的第二电极334设置在第一电极331之上，包括发光层的第一中间层333设置在第一电极331和第二电极334之间，衍射光栅形成在第二电极334和色彩转换层311之间。包括在第一中间层333中的发光层发射单色光，色彩转换层311将从发光层发射的光转换为红光、绿光或者蓝光。包括在第一中间层333中的发光层可发射蓝光，这种情况下，色彩转换层311将蓝光转换为红光或者绿光，或者发射作为原来颜色的蓝光。

如图8所示，形成在根据本实施例的EL显示设备中的衍射光栅设置在第二电极334之上，并且仅有色彩转换层311形成在第二电极334顶部上。如有需要，其它层可进一步设置在多个位置，例如第二电极334和色彩转换层311之间，或者色彩转换层311的顶部上。

与前述实施例的EL显示设备中的衍射光栅相比，该衍射光栅设置在本实施例的EL显示设备的不同位置。

在第一实施例的EL显示设备中，第二中间层112设置在第二电极134和色彩转换层111之间，并且凸起形成在第二中间层112面对色彩转换层111的表面上，以便形成衍射光栅。在第二实施例的EL显示设备中，通过在第二电极234的顶部上形成凸起元件212从而形成衍射光栅。在本实施例的EL显示设备中，衍射光栅形成在第二电极334面对色彩转换层311的表面中。上述结构中，在光通过第二电极334发射到外部时，从包括于第一中间层333中的发射层发射的光所需通过的界面数量被减少。相应地，被界面全内反射的光被减少，从而改进了外部光耦合效率。并且，通过具有上述结构，EL显示设备的制造被简化为更加简单的过程。

制造具有上述结构的EL显示设备的过程包括：形成位于基板302上的第一电极331，形成位于该第一电极331顶部上包括发光层的第一中间层333，形成位于该第一中间层333顶部上的第二电极334，形成位于该第二电极334顶部上的衍射光栅，以及形成位于该衍射光栅顶部上的色彩转换层311。上述步骤之间可能包括其它步骤。

通过在第二电极334顶部上形成多个凸起，衍射光栅被设置在第二电极334和色彩转换层311之间。为实现这种结构，第二电极334面对远离第一中间层333的表面可被蚀刻以形成凸起。

图9是根据本发明第四实施例的EL显示设备的示意性剖视图。

参见图9，第一电极431设置在基板402顶部上，面对第一电极431的第二电极434设置在第一电极431之上，并且包括发光层的第一中间层433设置在第一电极431和第二电极434之间。由二氧化硅制成的缓冲层(未示出)可进一步设置在基板402上，以便保持基板402表面光滑，并防止杂质刺入基板402。

色彩转换层411设置在第二电极434之上，并且衍射光栅形成在第二电极434和色彩转换层411之间。本实施例的EL显示设备中的衍射光栅与第一实施例的EL显示设备中的衍射光栅相同。

本实施例的EL显示设备与第一实施例的EL显示设备的区别在于本实施例的EL显示设备是被动矩阵式EL显示设备。亦即，第一实施例的EL显示设备在EL元件中至少包括一个TFT，并通过控制每一TFT来控制每一子像素的光发射。但是，在本实施例的EL显示设备中，每一子像素的光发射通过设置为例如条形图案的预定图案的第一电极431和第二电极434控制。

简单地说，通过以例如条形图案的预定图案在基板402顶部上形成第一电极431，可制造本实施例的EL显示设备的EL元件。随后，包括发光层的中间层433和第二电极434可相继形成在第一电极431顶部上。绝缘层432可进一步形成在第一电极431的各个条之间。第二电极434可垂直于第一电极431延伸。并且，尽管未在图9中示出，单独的绝缘层可进一步与第一电极431垂直地形成，从而形成第二电极434的图案。在上述结构中，第一电极431、第二电极434以及中间层的材料都与前述实施例中所描述的相同。

在具有上述结构的被动矩阵式EL显示设备中，第二中间层412设置在第二电极434和色彩转换层411之间，并且凸起形成在第二中间层412顶部上，以便形成衍射光栅。因此，改进了EL显示设备的外部光耦合效率和前部亮度。

图10和图11是根据本发明第五和第六实施例的EL显示设备的示意性剖视图。如图10和图11所示，与第二和第三实施例的EL显示设备中形成的衍射光栅相同光栅能够形成在根据本发明实施例的被动矩阵式EL显示设备中。

尽管本发明第一至第六实施例中描述的是顶发射EL显示设备，但是这些实施例并非局限与此，并能用于底发射EL显示设备。底发射EL显示设备将在下文描述。

图12是根据本发明第七实施例的EL显示设备的示意性剖视图。

参见图12，第一电极731设置在基板702顶部上，面对第一电极731的第二电极734设置在第一电极731之上，并且包括发光层的第一中间层733插入在第一电极731和第二电极734之间。至少一个TFT连接到第一电极731，且如果需要，电容器可进一步连接到TFT。

第一电极731作为阳极，第二电极734作为阴极，反之亦然。

本实施例的EL显示设备是光通过基板702发射到外界的底发射EL显示设备。因此，在本实施例中，第一电极731是透明电极，第二电极734是反射电极。因此，该第一电极731可由诸如ITO、IZO、ZnO或者In₂O₃之类制成。第一电极731对应每一子像素。第二电极734可以由例如Li、Ca、LiF/Ca、LiF/A1、Al或Mg，或者Li、Ca、LiF/Ca、LiF/Al、Al或Mg的化合物制成。第二电极734对应于每一子像素，或者对应于基板702的全部区域。下述底发射EL显示设备具有形成为与本实施例的上述第一电极731和第二电极734相同的电极，或者它们被不同构架。

如上所述，TFT被连接到第一电极731。该TFT包括半导体层722，形成在半导体层722顶部上的栅极绝缘层723，以及形成在栅极绝缘层723顶部上的栅极724。TFT的结构不限于图12所示，并且诸如有机TFT之类的各种TFT都能够使用。

栅极724上形成内部绝缘体725，源极726和漏极727分别通过接触孔连接到半导体层722的源极区域和漏极区域。

平整层或者保护层728形成在源极726和漏极727顶部上，并且像素定义层729形成在平整层728顶部上。

色彩转换层711形成在基板702和第一电极734之间，并且衍射光栅形成在色彩转换层711和第一电极731之间。如下所述，本实施例的EL显示设备中的衍射光栅形成在第二中间层712顶部上。如图12所示，本实施例的EL显示设备是底发射设备，其中包括于第一中间层733中的发光层所发射的光通过基板702发射到外界。如有需要，其它各层也可进一步设置在基板702和第一电极731之间。并且，虽然图12中没有显示，色彩转换层711可形成在衍射光栅和基板702之间的任何地方。这也适用于下述实施例。

衍射光栅形成在其上的第二中间层712或者色彩转换层711能够设置在如图12所示的EL显示设备的整个前表面之上，但是第二中间层712或者色彩转换层711的其它布局也是可行的。这也适用于下述实施例。

包括在第一中间层733中的发光层发射单色光，色彩转换层711将发光层发射的光转换为红光、绿光或蓝光。包括在第一中间层733中的发光层可发射蓝光，这种情况下，色彩转换层711可将蓝光转换为红光或者绿光，或者发射作为原来颜色的蓝光。

衍射光栅能够以多种方法设置。在本实施例的EL显示设备中，第二中间层712形成在第一电极731和色彩转换层711之间，且凸起形成在第二中间层712面对第一电极731的表面上。第三中间层713形成在第二中间层712和第一电极之间。第三中间层713面对第一电极731的表面是光滑的。换句话说，通过在第二中间层712和第一电极731之间形成第三中间层713，第三中间层712作为平整层。某些情况下不需包括第三中间层713。

衍射光栅形成在其中的第二中间层712的折射率高于形成在第二中间层712下部或者上部的层的折射率，以求诸如外部光耦合效率之类改进的效果最佳。

本实施例的EL显示设备中，由于衍射光栅设置在第一电极731和基板702之间，故而当光从包括在第一中间层733中的发光层发射到外界时，被全内反射的光量降低。亦即，如果不包括衍射光栅，包括于第一中间层733中的发光层所发射的、以大于临界角的角度入射到各层的光将被全内反射。当EL显示设备包括衍射光栅时，光不会被全内反射，而是发射到外界。通过具有上述结构，改进了外部光耦合效率。

并且，如上所述，通过调节衍射光栅凹进之间的距离，能够控制通过衍射光栅传输的光的折射角。因此，未朝着EL显示设备的前屏发射的光被衍射为朝着EL显示设备的前屏，因此改进了EL显示设备的前屏亮度。

如公式3所表示的，光的角度由衍射光栅图案之间的距离决定。衍射光栅图案之间的距离可以是从发光层发射的光的波长的1/4倍到4倍。如果衍射光栅图案之间的距离大于从发光层发射的光的波长的4倍，则光的衍射程度降低，衍射光的角度不小于临界角，并使得衍射光被全内反射。相反地，如果衍射光栅的凹进之间的距离小于从发光层发射的光的波长的1/4倍，则少量光通过衍射光栅，因此降低了外部光耦合效率。结果，衍射光栅图案之间的距离可以是从发光层发射的光的波长的1/4倍到4倍。这也适用于下述其它实施例。

如公式3所表示的，衍射光栅图案之间的距离由从发射层发射的光的波长决定。因此，如果从各个发光层发射的光的波长不同，则安装在各个子像素中的衍射光栅图案之间的距离必须改变。如果采用产生单色光的单一发光层，则全色图像将以通过色彩转换层711的光来显示。因此，设置在发光层和色彩转换层711之间的衍射光栅图案之间的距离能够相同地遍及子像素全部区域，以此简化制造过程，降低成本，并提高根据本实施例的EL显示设备的生产率。

图13是根据本发明第八实施例的EL显示设备的示意性剖视图。

参见图13，第一电极831设置在基板802之上，面对第一电极831的第二电极834设置在第一电极831之上，包括发光层的第一中间层833插入在第一电极831和第二电极834之间，色彩转换层811形成在基板802和第一电极831之间，并且衍射光栅形成在色彩转换层811和第一电极831之间。包括于第一中间层833中的发光层发射单色光，色彩转换层811将发光层发射的光转换为红光、绿光或蓝光。包括在第一中间层833中的发光层可发射蓝光，这种情况下，色彩转换层811可将蓝光转换为红光或者绿光，或者发射作为原来颜色的蓝光。

如图13所示，根据本实施例的EL显示设备是所谓的底发射EL显示设备，其中包括于第一中间层833的发光层所发射的光通过基板802发射到外界。如图13所示，在根据本实施例的EL显示设备中，多个层设置在基板802和第一电极831之间。如有需要，也可进一步设置其它各层。因此，尽管图13中未示出，但是衍射光栅能够设置在任意这些层之间。尽管图13未示出，但是色彩转换层811能够设置在衍射光栅和基板802之间的任意层之间。

尽管如图13所示，衍射光栅形成在其中的第二中间层812或者色彩转换层811设置为遍布EL显示设备的全部区域，但是其它结构也可行。例如，第二中间层812或者色彩转换层811能对应于每一子像素或者每一像素。

本实施例的EL显示设备不同于第七实施例的EL显示设备。在第七实施例中，第二中间层712设置在第一电极731和色彩转换层711之间，其中第二中间层712朝向第一电极731的表面具有形成在其上的凸起，并且第三中间层713设置在第二中间层712和第一电极731之间，其中第三中间层713朝向第一电极731的表面是光滑的。但是，在本实施例的EL显示设备中，第三中间层813仅形成在形成于第二中间层812上的凸起之间。通过具有上述结构，能够制造更为细长的EL显示设备。图13中，第二中间层812、第三中间层813以及色彩转换层811都设置为遍布EL显示设备的全部区域，但是其它结构也可行。

如果第二中间层812的折射率高于形成在第二中间层812的凸起之间的第三中间层813的折射率，则采用衍射光栅能够实现预期效果。

在上述结构中，由于衍射光栅，导致包括于第一中间层833中的发光层所发射的被全内反射的光量减少。相应地，通过上述结构，改进了外部光耦合效率。

并且，如上所述，通过调节衍射光栅凹进之间的距离，能够控制通过衍射光栅的光的折射角。因此，由于未朝着前屏发射的光被衍射为朝着前屏，所以能够改进EL显示设备的前屏亮度。

如公式3所表示的，衍射光栅凹进之间的距离由从发射层发射的光的波长决定。因此，如果从各个发光层发射的光的波长不同，则安装在各个子像素中的衍射光栅凹进之间的距离必须改变。如果采用产生单色光的单一发光层，则全色图像将以通过色彩转换层811的光来显示。因此，设置在发光层和色彩转换层811之间的衍射光栅凹进之间的距离能够相同地遍及子像素全部区域，以此简化制造过程，降低成本，并提高根据本实施例的EL显示设备的生产率。

图14是根据本发明第九实施例的EL显示设备的示意性剖视图。

参见图14，第一电极931设置在基板902之上，面对第一电极931的第二电极934设置在第一电极931之上，包括发光层的第一中间层933插入在第一电极931和第二电极934之间，色彩转换层911形成在基板902和第一电极931之间，并且衍射光栅形成在色彩转换层911和第一电极931之间。包括于第一中间层933中的发光层发射单色光，色彩转换层911将发光层发射的光转换为红光、绿光或蓝光。包括在第一中间层933中的发光层可发射蓝光，这种情况下，色彩转换层911可将蓝光转换为红光或者绿光，或者发射作为原来颜色的蓝光。

本实施例的EL显示设备有别于前述实施例的EL显示设备。在前述实施例中，形成为与平整层分离的第二中间层112、412、712和812被用于形成衍射光栅。但是，在本实施例的EL显示设备中，利用被包括用以平滑TFT顶面的平整层形成衍射光栅，而TFT被包括用以控制每一子像素的发射。亦即，在本实施例的EL显示设备中，第二中间层912作前述实施例中的平整层之用。第二中间层912还可作为保护层，以保护下面形成的TFT。因此，第二中间层912可以是保护层而非平整层。以下，为了方便，使用平整层一词。

以下是本实施例的EL显示设备与前述实施例的EL显示设备之间差别的详细描述。

参见图14，用于平滑或者保护TFT顶部的平整层(也就是第二中间层912)被包括，且凸起形成在第二中间层912面对第一电极931的表面。第三中间层913形成在第二中间层913和第一电极931之间，其中第三中间层913面对第一电极931的表面是光滑的。亦即，第三中间层913通过包括在第二中间层912和第一电极931之间而作平整层之用。第三中间层913并非一定要包括。形成在第二中间层912面对第一电极931的表面上的凸起仅对应于图14中的发射区域。但是，凸起能够形成在其它区域。例如，凸起能够形成为遍布对应于基板902的整个区域或者几个像素区域。

如果衍射光栅形成在其中的第二中间层912的折射率高于形成在第二中间层912的凸起之间的材料的折射率，则采用衍射光栅能够实现例如改进外部光耦合效率的效果。

在上述结构中，由于形成在第一电极931和基板902之间的衍射光栅，导致发光层所发射的被全内反射的光量减少。相应地，通过具有上述结构，改进了外部光耦合效率。

并且，如上所述，通过调节衍射光栅凹进之间的距离，能够控制通过衍射光栅的光的折射角。因此，由于未朝着前屏发射的光被衍射为朝着前屏，所以能够改进EL显示设备的前屏亮度。

如果发光层发射单色光并且全色图像能够由通过色彩转换层911的光实现，则设置在发光层和色彩转换层911之间的衍射光栅凹进之间的距离在整个子像素区域都是相等的。因此，EL显示设备的制造过程能够简化，EL显示设备的制造成本能够降低，并且生产率能够提高。

图15是根据本发明第十实施例的EL显示设备的示意性剖视图。

本实施例的EL显示设备有别于第九实施例的EL显示设备。第九实施例的EL显示设备包括作为平整层的第二中间层912，其中凸起形成在第二中间层912面对第一电极931的表面上，并且第三中间层913设置在第二中间层912和第一电极931之间，其中第三中间层913面对第一电极931的表面是光滑的。但是，本实施例的EL显示设备包括仅位于形成在第二中间层1012的凸起之间的第三中间层1013。通过具有该结构，能够制造细长的EL显示设备。第二中间层1012的凸起能够仅形成在如图15所示的EL显示设备的发射区域上，并且能够形成在其它区域。

图16是根据本发明第十一实施例的EL显示设备的示意性剖视图。

本实施例的EL显示设备有别于第九和第十实施例的EL显示设备。第九实施例的EL显示设备包括作为平整层的第二中间层912，其中凸起形成在第二中间层912面对第一电极931的表面上，并且第三中间层913设置在第二中间层912和第一电极931之间，其中第三中间层913面对第一电极931的表面是光滑的。第十实施例的EL显示设备包括仅位于形成在第二中间层1012上的凸起之间的第三中间层1013。但是，在本实施例中，第三中间层913或者1013以及第一电极931或者1031被集成为一个整体。

以下是有关本实施例的EL显示设备和第九及第十实施例的EL显示设备之间的区别的详细描述。

在第九及第十实施例的EL显示设备情况下，第三中间层913及1013覆盖或者被插入在第二中间层912及1012的凸起之间，以使第三中间层913及1013的顶部平滑。但是，在本实施例的EL显示设备中，第三中间层913或1013以及第三电极931或1031被集成为一个整体。换句话说，凸起形成在第二中间层1112面对第一电极1131的表面上，其中第二中间层1112作为平整层，并且凸起形成在第二中间层1112的顶部上形成的凸起之间的第一电极1131中，并形成于第二中间层1112顶部上。通过具有上述结构，能够制造细长的EL显示设备。

第二中间层1112的凸起能够如图16所示仅形成在EL显示设备的发射区域中，或者能够形成在其它区域中，在这种情况下，形成第二中间层1112的顶部的材料填充了凸起之间的未形成第一电极1131的空间。

图17是根据本发明第十二实施例的EL显示设备的示意性剖视图。

参见图17，第一电极1231设置在基板1202之上，面对第一电极1231的第二电极1234设置在第一电极1231之上，包括发光层的第一中间层1233插入在第一电极1231和第二电极1234之间，色彩转换层1211形成在基板1202和第一电极1231之间，并且衍射光栅形成在色彩转换层1211和第一电极1231之间。包括于第一中间层1233中的发光层发射单色光，色彩转换层1211将发光层发射的光转换为红光、绿光或蓝光。包括在第一中间层1233中的发光层可发射蓝光，并且色彩转换层1211可将蓝光转换为红光或者绿光，或者发射作为原来颜色的蓝光。

本实施例的EL显示设备有别于前述实施例的EL显示设备。在前述实施例中，衍射光栅通过形成第二中间层和形成位于第二中间层一个表面上的凸起而形成。但是，在本实施例的EL显示设备中，衍射光栅通过形成多个位于色彩转换层1211顶部上的凸起元件1212而形成。通过具有该结构，能够制造细长的EL显示设备。凸起元件1212或者色彩转换层1211能够如图17所示设置在EL显示设备的全部区域之上，但是也可以不同地设置。第三中间层1213可覆盖凸起元件1212，以便提供平坦表面。

图18是根据本发明第十三实施例的EL显示设备的示意性剖视图。

本实施例的EL显示设备有别于第十二实施例的EL显示设备。在第十二实施例的EL显示设备中，第三中间层1213覆盖位于色彩转换层1311顶部上的凸起元件1212，以便提供平坦表面。但是，在本实施例的EL显示设备中，第三中间层1313仅形成在位于色彩转换层1311顶部上的多个凸起元件1312之间，从而提供平坦表面。通过利用如图18所示结构，能够制造细长EL显示设备。凸起元件1312或者色彩转换层1311能够如图18所示设置在EL显示设备的全部区域之上，但是也可不同地设置。

图19是根据本发明第十四实施例的EL显示设备的示意性剖视图。

本实施例的EL显示设备有别于第十三实施例的EL显示设备。在第十三实施例的EL显示设备中，形成在色彩转换层1311顶部上的凸起元件1312，以及仅形成在凸起元件1312之间以提供平坦表面的第三中间层1313，都形成在色彩转换层1311和TFT之间。但是，在本实施例的EL显示设备中，形成在色彩转换层之上的多个凸起元件1412，以及仅设置在凸起元件1412之间以提供平坦表面的第三中间层1413，被设置在TFT和第一电极1431之间。凸起元件1412形成衍射光栅，并能设置在基板1402和第一电极1431之间的各个位置。

图20是根据本发明第十五实施例的EL显示设备的示意性剖视图。

本实施例的EL显示设备有别于第六到第十四实施例的EL显示设备，第一电极1531设置在形成于色彩转换层1511之上的多个凸起元件1512之间，以及平整层1528和凸起元件1512的顶部上。通过具有该结构，能够制造细长的EL显示设备。凸起元件1512能够对应于如图20所述的发射区域，但是能够不同设置，例如遍及EL显示设备的全部区域。

图21是根据本发明第十六实施例的EL显示设备的示意性剖视图。

参见图21，第一电极1631设置在基板1602之上，面对第一电极1631的第二电极1634设置在第一电极1631之上，包括发光层的第一中间层1633插入在第一电极1631和第二电极1634之间，色彩转换层1611形成在基板1602和第一电极1631之间，并且衍射光栅形成在色彩转换层1611和第一电极1631之间。包括于第一中间层1633中的发光层发射单色光，色彩转换层1611将发光层发射的光转换为红光、绿光或蓝光。包括在第一中间层1633中的发光层可发射蓝光，这种情况下，色彩转换层1611可将蓝光转换为红光或者绿光，或者发射作为原来颜色的蓝光。

本实施例的EL显示设备有别于前述实施例的EL显示设备。在前述实施例中，衍射光栅通过形成第二中间层和形成位于第二中间层一个表面上的凸起而形成，或者通过形成位于色彩转换层顶部上的凸起元件而形成。但是，在本实施例中，衍射光栅通过形成多个位于色彩转换层1611面对第一电极1611的表面上的凸起而形成。

通过具有上述结构，能够制造细长的EL显示设备。形成在色彩转换层1611上的凸起能够如图21所示地对应于发射区域，或者形成为遍布整个EL显示设备。

并且，如图21所示，第三中间层1613形成在色彩转换层1611顶部上，以作为例如形成在第三中间层1613顶部上的TFT的平整层。

图22是根据本发明第十七实施例的EL显示设备的示意性剖视图。

本实施例的EL显示设备有别于第十六实施例的EL显示设备。在第十六实施例中，形成在色彩转换层1611顶部上用作平整层的第三中间层1613覆盖整个色彩转换层1611。但是，本实施例的EL显示设备的第三中间层1713仅形成在形成于色彩转换层1711上的凸起之间。

图23是根据本发明第十八实施例的EL显示设备的示意性剖视图。

本实施例的EL显示设备有别于第十六和第十七实施例的EL显示设备之处在于，在本实施例的EL显示设备中，色彩转换层1811形成在平整层1828顶部上，第一电极1831形成在色彩转换层1811顶部上，以及形成在色彩转换层1811顶部上的凸起之间。

上述实施例中的一些描述了主动矩阵式EL显示设备，其中至少一个TFT包括在EL显示设备中，且各个子像素的发射由各个TFT控制。

但是，这些实施例还能够应用于被动矩阵式显示设备，其中各个像素的发射由形成为诸如条形图案之类的预定图案的第一电极和第二电极控制。

例如，第十八实施例能够应用到下述被动矩阵式EL显示设备的EL元件中。第一电极1831以诸如条形图案之类的预定图案形成在基板1802顶部上。包括发光层的中间层1833和第二电极1834相继形成在第一电极1831顶部上。绝缘层可进一步形成在第一电极1831的条之间。第二电极1834可以与第一电极1831的图案垂直的图案形成。并且，尽管图23中未示出，但是独立的绝缘层可进一步以与第一电极1831垂直从而形成第二电极1834的图案形成。在上述结构中，第一电极1831、第二电极1834和中间层1833的结构和材料都与上述相同。

反之，描述被动矩阵式EL显示设备的实施例也都能够适用于主动矩阵式EL显示设备。

根据上述任一实施例中的显示设备及其制造方法，实现了以下效果。

第一，通过在发光层和色彩转换层之间具有衍射光栅，改进了外部光耦合效率和EL显示设备的前屏亮度。

第二，通过利用折射率高于空气折射率的材料形成衍射光栅并层压形成在衍射光栅顶部上的层以便空气填充在衍射光栅的凹进之间的空间，可以更容易地制造具有高效率衍射光栅的显示设备。

第三，衍射光栅设置在发光层和色彩转换层之间，并且发光层发射单一波长的光，以使衍射光栅凹进之间的距离能够对于所有子像素区域相等。因此，EL显示设备的制造过程能够简化，生产成本能够降低，并且EL显示设备的生产率能够提高。

尽管上述叙述已列出了本发明适用于各个实施例的新特征，但是本领域的技术人员应理解在不背离发明范围的前提下，可以对所示的设备或者过程的形式和叙述作出各种删减、替换和更改。因此，本发明的范围由所附的权利要求限定，而非前述叙述。包含于权利要求的等同替换的意义和范围之内的各种变形都包含在它们范围之内。

Claims (40)

1、一种电致发光EL显示设备，包括：

基板；

形成在该基板之上的第一电极；

形成在该第一电极之上并面对该第一电极的第二电极；

包括发光层并设置在该第一电极和该第二电极之间的第一中间层；

设置在该第二电极顶部上的色彩转换层；以及

设置在该第二电极和该色彩转换层之间的衍射光栅。

2、如权利要求1所述的EL显示设备，其中该发光层发射蓝光或者紫外线。

3、如权利要求1所述的EL显示设备，其中该衍射光栅形成在第二中间层中，该第二中间层在面对该色彩转换层的表面上具有凸起，并插入在该第二电极和该色彩转换层之间。

4、如权利要求3所述的EL显示设备，其中空气填充所述凸起之间的空间。

5、如权利要求4所述的EL显示设备，其中该第二中间层的折射率高于空气的折射率。

6、如权利要求3所述的EL显示设备，其中折射率低于第二中间层的折射率的材料填充所述凸起之间的空间。

7、如权利要求1所述的EL显示设备，其中该衍射光栅包括多个在该第二电极顶部上的凸起元件。

8、如权利要求7所述的EL显示设备，其中空气填充所述凸起元件之间的空间。

9、如权利要求7所述的EL显示设备，其中所述凸起元件的折射率高于填充所述凸起元件之间的空间的材料的折射率。

10、如权利要求1所述的EL显示设备，其中该衍射光栅通过在该第二电极面对该色彩转换层的表面上形成凸起而形成。

11、如权利要求10所述的EL显示设备，其中空气填充所述凸起之间的空间。

12、如权利要求4所述的EL显示设备，其中所述空气包括氮。

13、如权利要求1所述的EL显示设备，其中该衍射光栅的图案之间的距离是从该发光层发射的光的波长的1/4到4倍。

14、如权利要求1所述的EL显示设备，进一步包括在该色彩转换层面对该衍射光栅的表面上的附着层。

15、一种制造EL显示设备的方法，该方法包括：

在基板之上形成第一电极；

在该第一电极之上形成包括发光层的第一中间层；

在该第一中间层顶部上形成第二电极；

在该第二电极顶部上形成衍射光栅；以及

在该衍射光栅顶部上形成色彩转换层。

16、如权利要求15所述的方法，其中在该第二电极顶部上形成衍射光栅包括：

在该第二电极顶部上形成第二中间层；以及

蚀刻该第二中间层远离该第二电极的表面，以形成凸起。

17、如权利要求15所述的方法，其中在该第二电极顶部上形成衍射光栅包括在该第二电极顶部上沉积多个凸起元件。

18、如权利要求15所述的方法，其中在该第二电极顶部上形成衍射光栅包括：蚀刻该第二电极远离该第一中间层的表面，以形成凸起。

19、如权利要求15所述的方法，其中在该衍射光栅顶部上形成色彩转换层包括在该衍射光栅顶部上层压色彩转换层。

20、如权利要求19所述的方法，其中在该衍射光栅顶部上层压色彩转换层在氮环境下进行。

21、一种EL显示设备，包括：

基板；

形成在该基板之上的第一电极；

形成在该第一电极之上并面对该第一电极的第二电极；

包括发光层并设置在该第一电极和该第二电极之间的第一中间层；

设置在该基板和该第一电极之间的色彩转换层；以及

设置在该色彩转换层和该第一电极之间的衍射光栅。

22、如权利要求21所述的EL显示设备，其中该发光层发射蓝光或者紫外线。

23、如权利要求21所述的EL显示设备，其中该衍射光栅形成在第二中间层中，该第二中间层插入在该色彩转换层和该第一电极之间，并在面对该第一电极的表面上具有凸起。

24、如权利要求23所述的EL显示设备，其中该第二中间层的折射率高于形成在该第二中间层之上或者之下的层的折射率。

25、如权利要求23所述的EL显示设备，进一步包括设置在该第二中间层和该第一电极之间的第三中间层，其中该第三中间层面对该第一电极的表面是平整的。

26、如权利要求25所述的EL显示设备，其中该第三中间层和该第一电极集成为一个整体。

27、如权利要求23所述的EL显示设备，其中折射率低于该第二中间层的折射率的材料设置在该第二中间层的所述凸起之间。

28、如权利要求21所述的EL显示设备，其中该衍射光栅包括多个在该色彩转换层顶部上的凸起元件。

29、如权利要求28所述的EL显示设备，其中所述凸起元件的折射率高于形成在所述凸起元件之上或者之下的层的折射率。

30、如权利要求28所述的EL显示设备，进一步包括设置在该凸起元件和该第一电极之间的第三中间层，其中该第三中间层面对该第一电极的表面是平整的。

31、如权利要求30所述的EL显示设备，其中该第三中间层和该第一电极集成为一个整体。

32、如权利要求28所述的EL显示设备，其中折射率低于所述凸起元件的折射率的材料设置在所述凸起元件之间。

33、如权利要求21所述的EL显示设备，其中该衍射光栅包括多个形成在该色彩转换层面对该第一电极的表面上的凸起。

34、如权利要求33所述的EL显示设备，进一步包括设置在该色彩转换层和该第一电极之间的第三中间层，其中该第三中间层面对该第一电极的表面是平整的。

35、如权利要求34所述的EL显示设备，其中该第三中间层和该第一电极集成为一个整体。

36、如权利要求33所述的EL显示设备，其中折射率低于该色彩转换层折射率的材料设置在该色彩转换层的凸起之间。

37、如权利要求21所述的EL显示设备，其中该衍射光栅的图案之间的距离是从该发光层发射的光的波长的1/4到4倍。

38、如权利要求25所述的EL显示设备，其中该第三中间层仅形成于在该第二中间层上形成的所述凸起之间。

39、如权利要求30所述的EL显示设备，其中该第三中间层仅形成于在该第二中间层上形成的所述凸起之间。

40、如权利要求34所述的EL显示设备，其中该第三中间层仅形成于在该第二中间层上形成的所述凸起之间。

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