JP2004022182A

JP2004022182A - Display device and electronic equipment

Info

Publication number: JP2004022182A
Application number: JP2002171204A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Ito; 伊藤　信行
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2002-06-12
Filing date: 2002-06-12
Publication date: 2004-01-22

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic EL element display device which has an active matrix type of bottom-emission structure that is reliable and highly practicable, and in which luminous efficiency is increased and power consumption is decreased by improving light taking-out efficiency, and an apparatus mounting the organic EL element display device. <P>SOLUTION: This active drive type self light-emitting display device is provided with picture elements each comprising an active element, a transparent electrode connected to this, a luminous layer, and a non-translucent opposing electrode on a translucent substrate in a two-dimensional manner. An insulating layer provided between the active element and the transparent electrode of the each picture element is made of a low refractive index material. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報表示装置に関し、特に、エレクトロルミネッセンス素子（以下、エレクトロルミネッセンスをＥＬで表現し、ＥＬ素子とも言う）を利用したディスプレイ装置であるＥＬディスプレイ装置と該ＥＬディスプレイ装置を表示部に用いた電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、平面表示装置（　以下、フラットディスプレイとも言う）　が多くの分野、場所で使われており、情報化が進む中で、ますます、その重要性が高まっている。
現在、フラットディスプレイの代表と言えば液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤとも言う）であるが、ＬＣＤとは異なる表示原理に基づくフラットディスプレイとして、有機ＥＬ、無機ＥＬ、プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰとも言う）、ライトエミッティングダイオード表示装置（以下、ＬＥＤとも言う）、蛍光表示管表示装置（以下、ＶＦＤとも言う）、フィールドェミッションディスプレイ（以下、ＦＥＤとも言う）などの開発も活発に行われている。
これらの新しいフラットディスプレイはいずれも自発光型と呼ばれるもので、ＬＣＤとは次の点で大きく異なり、ＬＣＤには無い優れた特徴を有している。
ＬＣＤは、受光型と呼ばれ、液晶は自身では発光することはなく、外光を透過、遮断する、いわゆるシャッターとして動作し、表示装置を構成する。
このため光源を必要とし、ー般に、バックライトが必要である。
これに対して自発光型は、装置自身が発光するため別光源が不要である。
ＬＣＤのような受光型では表示情報の様態に拘わらず常にバックライトが点灯し、全表示状態とほぼ変わらない電力を消費することになる。
これに対して自発光型は、表示情報に応じて点灯する必要のある箇所だけが電力を消費するだけなので、受光型表示装置に比較して電力消費が少ないという利点が原理的にある。
ＬＣＤでは、バックライト光源の光を遮光して暗状態を得るため、少量であっても光漏れを完全に無くすことは困難であるのに対して、自発光型では発光しない状態がまさに暗状態であるので理想的な暗状態を容易に得ることができコントラストにおいても自発光型が圧倒的に優位である。
また、ＬＣＤは液晶の複屈折による偏光制御を利用しているため、観察する方向こよって大きく表示状態が変わるいわゆる視野角依存性が強いが、自発光型ではこの問題がほとんど無い。
さらに、ＬＣＤは有機弾性物質である液晶の誘電異方性に由来する配向変化を利用するため、原理的に電気信号に対する応答時間が１ｍｓｅｃ以上である。
これに対して、開発が進められている上記の技術では電子、正孔といったいわゆるキャリア遷移、電子放出、プラズマ放電などを利用しているため、応答時間はｎｓｅｃ桁であり、液晶とは比較にならないほど高速であり、ＬＣＤの応答の遅さに由来する動画残像の問題が無い。
【０００３】
これらの中でも、特に、有機ＥＬの研究が活発である。
有機ＥＬはＯＥＬ（Ｏｒｇａｎｉｃ　ＥＬ）または有機ライトエミッティングダイオード（ＯＬＥＤ；Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）とも呼ばれている。
ＯＥＬ素子、ＯＥＬＤ素子は、陽極と陰極の一対の電極間に有機化合物を含む（ＥＬ層）を挟持した構造となっており、Ｔａｎｇ等の「アノード電極／　正孔注入層／　発光層／　カソード電極」の積層構造が基本になっている。（特許１５２６０２６号公報）
また、Ｔａｎｇ等が低分子材料を用いているの対して、中野らは、高分子材料を用いている。（特開平３−２７３０８７号公報）
また、正孔注入層や電子注入層を用いて効率を向上させたり、発光層に蛍光色素等をドーブして発光色を制御することも行われている。
尚、ここでは、画素電極と対向電極が陽極、陰極のいずれかに相当し、ー対の電極を構成する。
そして、ー対の電極間に設けられる全ての層を、総称して、ＥＬ層と呼び、上記の正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層がこれに含まれる。
【０００４】
図４に有機ＥＬ素子の断面構造を示す。
有機ＥＬは、電極間に電場を印加し、ＥＬ層に電流を通じることで、発光するが、従来はー重頃励起状態から基底状態に戻る際の蛍光発光のみを利用していたが、最近の研究により、三重項励起状態から基底状態に戻る際の燐光発光を有効に利用することができるようになり、効率が向上している。
通常、ガラス基板やプラスチック基板といった透光性の支持基板（基板２）にー方の電極３を形成してから、発光層（有機ＥＬ層とも言う）４、対向電極５の順に形成して製造される。
基板２上に形成される電極３は陽電極（単に陽極、あるいはアノードとも言う）であっても陰電極（単に陰極、あるいはカソードとも言う）であっても良く、これによって図４のように、基板側に発光１０するボトムエミッション構造と、図５のように、基板逆方向に発光１０するトップエミッション構造がある。
トップエミッション構造の場合は基板は透光性である必要はない。
トップエミッシヨン構造は、特に、アクティブマトリクス方式の表示装置においてＴＦＴやバスラインといった回路構成によって発光面積率が制限される事がなく、より多機能で複雑な回路が形成できる事から、将来有望な技術として、開発が進められている。
ただし、現在開発が進んでいるのはボトムエミッション構造であり活発に試作品等の発表や展示が行なわれており実用化が近いのに対してトップエミッション構造はまだまだ研究段階である。
ＩＴＯなどの透明電極は、ほとんどが金属酸化物で酸素導入して蒸着やスパッタ形成する必要があるが、このような酸化物の形成方法は有機層に大きなダメージを与えることが避けられないためである。
将来有望なトップエミッション横造ではあるが、実用化のためには、解決しなければならない問題が大きく、また、トップエミッション構造のメリットが多機能化であるため、ー部の高級機種に向いているのに対して、大多数の民生品向けの有機ＥＬ表示装置としては、有機層にダメージを与えず信頼性の高いボトムエミッシヨン構造が有望である。
【０００５】
透光性基板の光導波路効果によって失活される発光を低屈折率材料を用いて外部に取り出し、光取り出し効率を向上させる研究も行われている。
なお、図４、図５では図示しないが、有機ＥＬ素子は水分や酸素による特性劣化が著しいため、ー般には、素子が水分や酸素に触れない様に不活性ガスを充満した上で、別基板を用いたり、薄膜蒸着によりいわゆる封止を行ない信頼性を確保している。
ＥＬ層の形成方法としては、低分子材料ではー般に真空蒸着法が用いられ、高分子材料では溶液化して、スピンコートや印刷法、転写法が用いられる。
異なる発光色材料を微細画素に形成してカラー表示装置を作製する場合には、低分子材料ではマスク蒸着法が用いられ、高分子材料ではインクジェット法や印刷法、転写法などが用いられる。
【０００６】
有機ＥＬ素子をディスプレイとして利用する場合、ＬＣＤと同様に、電極構成と駆動方法によりパッシブマトリクス方式とアクティブマトリクス方式に大別することが出来る。
パッシブマトリクス方式は、ＥＬ層を挟んで互いに交差する水平方向電極と垂直方向電極によりー対の電極を構成するもので構造が簡単であるが、画像を表示するためには時分割走査により走査線の本数倍だけ瞬間輝度を高めなければならず、通常のＶＧＡ以上のディスプレイでは１００００ｃｄ／ｍ^２を上回る有機ＥＬの瞬間輝度が必要であり、ディスプレイとしては実用上多くの問題がある。
アクティブマトリクス方式は、ＴＦＴを形成した基板に画素電極を形成し、ＥＬ層、対向電極を形成するもので、パッシブマトリクス方式に比べて構造は複雑であるが、発光輝度、消費電力、クロストークといった多くの点で有機ＥＬディスプレイとして有利である。
さらに、多結晶シリコン（ポリシリコン）膜や連続粒界シリコン（ＣＧシリコン）膜を用いたアクティブマトリクス方式ディスプレイでは、アモルファスシリコン膜よりも電界効果移動度が高いので、ＴＦＴの大電流処理が可能であり、電流駆動素子である有機ＥＬの駆動に適している。
また、ポリシリコンＴＦＴでは高速動作が可能であることにより、従来、外付けのＩＣで処理していた各種制御回路を、ディスプレイ画素と同一基板上に形成し、表示装置の小型化、低コスト化、多機能化等多くのメリットがある。
【０００７】
ここで、従来の有機ＥＬ表示装置の画素回路構成と、アクティブマトリクス方式の有機ＥＬ表示装置の信号処理システムについて、簡単に説明しておく。
図６は、従来の有機ＥＬ表示装置の代表的な画素回路構成であるが、走査線Ｇ（１１）、データ信号線Ｄ（１２）、電源供給線Ｖ（１３）の各バスラインに加えて、スイッチング用ＴＦＴ（１４）、ゲート保持容量（１５）、駆動用ＴＦＴ（１６）とＥＬ素子（１７）で構成される。
走査線Ｇ（１１）で選択されたスイッチング用ＴＦＴ（１４）のゲートがオープンされデータ信号線Ｄ（１２）から発光強度に応じた信号電圧がＴＦＴソースに加えられると駆動用ＴＦＴ（１６）のゲートが信号電圧の大きさに応じてアナログ的にオープンされ、その状態がゲート保持容量（１５）で保持される。
電源供給線Ｖ（１３）から駆動用ＴＦＴ（１６）のソースに電圧が印加されるとゲートの開き具合に応じた電流がＥＬ素子（１７）に流れ、信号電圧の大きさに応じて階調的に発光する。
図７は画素（１８）をマトリクス状に配置した実際の表示装置の構造である。配線の簡略化のために、図８のように隣接する画素の電源供給線Ｖ１、２を共通化しても良い。
有機ＥＬ表示装置の回路構成、駆動方法としては、他にＴＦＴの数を更に多くしたもの（Ｙｕｍｏｔｏらの『Ｐｉｘｅｌ−Ｄｒｉｖｉｎｇ　Ｍｅｔｈｏｄｓ　ｆｏｒ　Ｌａｒｇｅ−Ｓｉｚｅｄ　Ｐｏｌｙ−ｓｉ　ＡＭ−ＯＬＥＤ　　Ｄｉｓｐｌａｙｓ』Ａｓｉａ　Ｄｉｓｐｌａｙ／ＩＤＷ’０１　Ｐ．　１３９５−１３９８）や、時間分割階調（Ｍｉｚｕｋａｍｉらの『６−ｂｉｔ　Ｄｉｇｉｔａｌ　　ＶＧＡ　　ＯＬＥＤ』ＳＩＤ’００　Ｐ．　９１２−９１５）や面積分割階調（Ｍｉｙａｓｉｔａらの『Ｆｕｌｌ　　Ｃｏｌｏｒ　　Ｄｉｓｐｌａｙｓ　　Ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ　　ｂｙ　　Ｉｎｋ−Ｊｅｔ　　Ｐｒｉｎｔｉｎｇ』Ａｓｉａ　Ｄｉｓｐｌａｙ／ＩＤＷ’０１　Ｐ．　１３９９−１４０２）などのディジタル階調駆動法がある。
【０００８】
カラー化を達成する方法としては、最も基本的なＲ、Ｇ、Ｂの３色の有機ＥＬ材料を表示装置の画素毎に精密に配置する３色並置方式の他に、白色発光層とＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルター（ＣＦとも言う）を組み合わせるＣＦ方式と青色発光層とＲ、Ｇの蛍光変換色素フィルターとを組み合わせえるＣＣＭ（ＣｏｌｏｒＣｈａｎｇｉｎｇ　　Ｍｅｄｉｕｍ）方式がある。
【０００９】
このように、多くの特徴を持った有機ＥＬ表示装置であるが、発光効率が十分ではなく消費電力がまだ大きいという問題がある。
この大きな原因は光の取りだし効率が悪いためである。
有機ＥＬやその他の自発光表示装置は、ガラスなどの透光性基板を支持基板として構成されるが、ガラスなどの媒質の屈折率のために、図３の失活光１２　２　で示す光線成分のように支持基板（透光性基板１０１）内を内部全反射を繰り返しながら失活する発光が非常に多い。
特開２００１−２０２８２７号では、低屈折率体を用いてこの問題を解決している。
特開２００１−２０２８２７号では低屈折率層を基板と発光層の間に設けることで発光光線が基板面垂線方向こ屈折して基板に入射し、基板内部での全反射条件を外れるため基板外部に取り出せる発光が増加する。
透光性電極（図３の１０６）は、通常、その膜厚が１００ｎｍ程度と光の波長に比較して非常に薄いので、発光光線の屈折には影響しない。
低屈折率体を利用する技術は、有機ＥＬに限らず、自発光表示装置の発光効率を向上させ消費電力を低下させるために非常に有効である。
低屈折率体の屈折率は１．　００８〜１．　３０００が望ましい。
前述したように、表示装置としてアクティブマトリクス方式が非常に有効であるが、特開２００１−２０２８２７号では、基板に低屈折率体を積層しただけでありＴＦＴなどのアクティブ素子を用いたアクティブマトリクス方式への適用が出来ない。
一方で、特開２００１−１９６１６４号は、図５のトップエミッション構造で光取りだし効率を向上させている。
トップエミッシヨン構造では、透光性電極から直接発光を取り出すため、特開２００１−１９６１６４号では、透光性電極と保護封止体との間をガス空間とすることで低屈折率層の効果を得ている。
特開２００１−１９６１６４号では、その実施例にもあるようにＴＦＴ基板とは全く独立にガス空間を設置しているので、トップエミッション構造ではアクティブマトリクス方式であっても低屈折率層を利用して光取り出し効率を向上することができる。
ただし、前述したようにトップエミッション構造は、実用化のために解決しなければならない問題が大きく、より有望であるボトムエミッション構造でも、同様に、アクティブマトリクス方式で低屈折率層を利用して光取り出し効率を向上させて発光効率を増大させ機器の消費電力を低下させることが重要である。
しかしながら、これまでは、そのような有機ＥＬ素子表示装置は無かった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、より有望であるボトムエミッション構造でも、アクティブマトリクス方式で低屈折率層を利用して光取り出し効率を向上させて発光効率を増大させ機器の消費電力を低下させることが重要であるが、これまでは、そのような有機ＥＬ素子表示装置は無かった。
本発明は、これに対応するもので、信頼性が高く実用的であるボトムエミッション構造のアクディブマトリクス方式で、光取り出し効率を向上させて、発光効率を増大させ、消費電力を低下させた、有機ＥＬ素子表示装置を提供しようとするものである。
同時に、そのような有機ＥＬ素子表示装置を搭載した機器を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の表示装置は、透光性基板上に、能動素子とこれに接続された透明電極及び発光層と非透光性の対向電極を備えた画素部を二次元的に配設した、アクティブ駆動型自発光表示装置であって、前記各画素部の能動素子と透明電極との間に設けられる絶縁層が、低屈折率体から成ることを特徴とするものである。
あるいは、本発明の表示装置は、透光性基板上に、能動素子とこれに接続された透明電極及び発光層と非透光性の対向電極を備えた画素部を二次元的に配設した、アクティブ駆動型自発光表示装置であって、能動素子と透明電極との間に設けられる絶縁層が、低屈折率体を含む積層体であって、透明電極と前記低屈折率体が接触するように配設されていることを特徴とするものである。
そして、上記において、前記低屈折率体にはスルーホールが形成され、該スルーホールを通じて能動素子と透明電極とが電気的に接続していることを特徴とするものであり、該低屈折率体の屈折率が１．　００３〜１．　３０００であることを特徴とするものである。
そしてまた、上記において、前記アクティブ駆動型自発光表示装置が多結晶シリコンＴＦＴ駆動有機ＥＬ、あるいは、連続粒界シリコンＴＦＴ駆動有機ＥＬであることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の電子機器は、上記本発明の表示装置を、表示部に用いたことを特徴とするものである。
【００１３】
【作用】
本発明の表示装置は、このような構成にすることにより、信頼性が高く実用的であるボトムエミッション構造のアクディブマトリクス方式で、光取り出し効率を向上させて、発光効率を増大させ、消費電力を低下させた、有機ＥＬ素子表示装置の提供を可能としている。
即ち、透光性基板上に、少なくとも、能動素子とこれに接続された透明電極及び発光層と対向電極から構成されるアクティブ駆動型自発光表示装置であって、能動素子と透明電極との層間絶縁層が低屈折率体から構成されることにより、あるいは、能動素子と透明基板との層間絶縁層が低屈折率体を含んだ積層体によって透明電極と低屈折率体が接触するように構成されていることにより、これを達成している。
能動素子と透明電極との電気的接続としては、低屈折率体にスルーホールを形成し、該スルーホールを介して能動素子と透明電極とを電気的に接続する方法が挙げられる。
また、低屈折率体の屈折率としては、透光性基板にて、全反射を起こさない、全反射が極めて小となるように、１．　００３〜１．　３０００が好ましい。
特に、アクティブ駆動型自発光表示装置が、多結晶シリコンＴＦＴ駆動有機ＥＬ、あるいは、連続粒界シリコンＴＦＴ駆動有機ＥＬである場合には、有効である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の１例を、図に基づいて説明する。
図１は、本発明の表示装置の実施の形態の第１の例を示した図で、図２は、本発明の表示装置の実施の形態の第２の例を示した図で、図３は低屈折率体による光り取り出し効率向上の原理を説明するための図である。
図１〜図２中、１０１は透光性基板、１０２はバスライン、１０３はＴＦＴ、１０４は低屈折率体（低屈折率層あるいは単に絶縁層とも言う）、１０５はスルーホール、１０６は透光性電極（以下、透明電極とも言う）、１０７は絶縁層、１０８は発光層、１０９は非透光性電極（以下、対向電極とも言う）、１１０は発光、１２０はパッシベーション層である。
【００１５】
先ず、本発明の表示装置の実施の形態の第１の例を図１に基づいて説明する。第１の例の表示装置は、透光性基板１０１上に、能動素子であるＴＦＴ１０３とこれに接続された透光性電極（透明電極）１０６、及び発光層１０８と非透光性電極（対向電極）１０９を備えた画素部を二次元的に配設した、ボトムエミッション型のアクティブ駆動型自発光表示装置で、前記各画素部の能動素子であるＴＦＴ１０３と透光性電極（透明電極）１０６との間に設けられる絶縁層が、低屈折率体１０４の単層から成るものである。
第１の例の表示装置は、先に説明した図６に示す代表的な有機ＥＬの画素構成を多数配列した、図７に示す回路構成のアクティブマトリクス表示の有機ＥＬ表示装置で、図１は断面構造の一部を示したものである。
本例では、低屈折率体１０４を設けることで、発光光線が屈折して透光性基板１０１に入射するが、透光性基板１０１内部での全反射条件をはずれるようになり、透光性基板１０１の外部に取り出せる発光の量を増加させている。
【００１６】
透光性基板１０１としては、ガラス基板、プラスチック基板等が用いられ、本例はボトムエミッション構造で、透明性が要求される。
発光層１０８としては、正孔注入層上に、各色の発光有機材料を積層したものが挙げられ、具体的には、正孔注入層として、ＴＰＤ（Ｎ、Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−Ｎ、Ｎ’−ｂｉｓ（３ｍｅｔｈｙｌ−ｐｈｅｎｙｌ）−１、１−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−４、４’−ｄｉａｍｉｎｅ）、３色の発光有機材料のＧ（緑）発光有機材料として、Ａｌｑ_３（ｔｒｉｓ（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ）ａｌｕｍｉｎｉｕｍ）、Ｂ（青）発光材料としてＤＰＶＢｉ（１、４−ｂｉｓ（２、２−ｄｉｐｈｅｎｙｌｉｖｉｎｙｌ）ｂｉｐｈｅｎｙｌ）、Ｒ（赤）発光材料としてＡｌｑ_３にＤＣＭ（ジシアノメチレンピラン誘導体）　を１．　０ｗｔ％添加したものを用いる場合や、ＰＥＤＯＴ（ポリチオフェン：Ｂａｙｅｒ　　ＣＨ８０００）をスピンコートにより８０ｎｍの厚さに塗布し、１６０℃で焼成して形成したものを、正孔注入層として、該ＰＥＤＯＴの上に、下記組成の、それぞれ異なる蛍光色素に対応し、有機ＥＬ層形成用塗布液により塗布形成される、それぞれ異なる３色の高分子有機ＥＬ材料を用いる場合等が、挙げられる。
＜有機ＥＬ層形成用塗布液組成＞
・ポリビニルカルバゾール　　　　　　　　　　　　　７０　重量部
・オキサジアゾール化合物　　　　　　　　　　　　　３０　重量部
・蛍光色素　　　　　　　　　　　　　　　　　　１　重量部
・モノクロロベンゼン（溶媒）　　　４９００重量部
尚、蛍光色素がクマリン６の場合は５０１ｎｍをピークに持つ緑色発光、ペリレンの場合は４６０ｎｍ〜４７０ｎｍに持つ青色発光、ＤＣＭの場合は５７０ｎｍをピークに持つ赤色発光が得られる。
透光性電極（透明電極）としてＩＴＯ、非透光性電極１０９としては、ＭｇＡｇ合金等が用いられる。
低屈折率体１０４としては、透光性で、通常、シリカエアロゲル、低誘電率（ｌｏｗ−κ）有機ポリマー材料等が用いられる。
【００１７】
その製造方法の１例を挙げて、簡単に説明いておく。
先ず、透光性基板１０１上にポリシリコン膜を形成し、半導体回路の形成方法と同様にして、ＴＦＴ１０３、バスライン１０２を形成する。
次いで、透光性基板１０１上に形成されたバスライン１０２、ＴＦＴ１０３上に、低屈折率体１０４を形成する。
次いで、該低屈折率体１０４にスルホールを形成し、ＴＦＴのドレインを露出させてから透光性電極（透明電極）１０６を成膜し、画素形状にパターニングする。
透光性電極（透明電極）１０６としては、ＩＴＯなどを用いる。
低屈折率体１０４には、ＴＦＴを保護するパッシベーシヨン層としての効果ともにバスラインやＴＦＴの段差を平坦化する効果もある。
次いで、このようにして各画素電極を形成した基板に、更に発光層１０８、非透光性電極（対向電極）１０９を形成して、図４に示すようなボトムエミッション型の有機ＥＬ装置を作製し、図１に示す第１の例の表示装置を得る。
このようにして、第１の例の表示装置は作製される。
【００１８】
次に、本発明の表示装置の実施の形態の第２の例を図２に基づいて説明する。第２の例の表示装置は、第１の例と同様、透光性基板１０１上に、能動素子であるＴＦＴ１０３とこれに接続された透光性電極（透明電極）１０６、及び発光層１０８と非透光性電極（対向電極）１０９を備えた画素部を二次元的に配設した、ボトムエミッション型のアクティブ駆動型自発光表示装置であるが、第１の例の場合とは異なり、能動素子であるＴＦＴ１０３と透光性電極（透明電極）１０６との間に設けられる絶縁層が、低屈折率体１０４とパッシベーション層１２０とからなる積層体であって、低屈折率体１０４が透光性電極（透明電極）１０６と前記低屈折率体１０４が接触するように配設されている。
第２の例の表示装置も、先に説明した図６に示す代表的な有機ＥＬの画素構成を多数配列した、図７に示す回路構成のアクティブマトリクス表示の有機ＥＬ表示装置で、図２は断面構造の一部を示したものである。
本例では、低屈折率体１０４を含む積層体を設けることで、発光光線が屈折して透光性基板１０１に入射するが、透光性基板１０１内部での全反射条件をはずれるようになり、透光性基板１０１の外部に取り出せる発光の量を増加させている。
本例の場合、パッシベーション層１２０は、ＴＦＴを保護するとともに、低屈折率体１０４とともに、絶縁層としての役割、平坦化層としての役割を有する。
パッシベーション層１２０は、透光性でアクリル樹脂等が用いられる。
他部の材質については、第１の例の場合と同様のものが用いられる。
また、その製造方法については、パッシベーション層１２０を配設する工程以外は、第１の例と基本的には同様である。
【００１９】
本例の変形例としては、有機ＥＬ素子以外の発光型表示素子を用いたものが挙げられる。
また、図６に示す回路部に置き代え、図１０に示す回路部をマトリクス状に配置したものも挙げられる。
この場合、発光部を発光させる動作を行なうための動作出力をインバーター３０を介して出力し、電源を入れるだけで、画素が非選択状態で発光し、選択状態で非発光とするものである。
即ち、本例におけるメイン表示部の各画素の発光動作は、非選択時に、発光部に動作出力が供給され発光し、選択時には、発光部に動作出力が供給されず、発光部は発光しない、ノーマリーホワイト表示を行うものである。
【００２０】
本発明の電子機器の実施の形態例としては、図１に示す第１の例の表示装置、図２に示す第２の例の表示装置を表示部としたもので、具体的には、図９（ａ）に示すような形態電話、図９（ｂ）に示すようなＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　　Ｄｅｇｉｔａｌ　　Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）タイプの端末や、ＰＣ（ＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｐｕｔｅｒ）や、テレビ受像機、ビデオカメラなどが挙げられる。
【００２１】
【実施例】
実施例を挙げて、本発明を更に説明する。
（実施例１）
実施例１は、図１に示す実施の形態の第１の例の表示装置であって、これを以下のようにして作製した。
図１に基づいて説明する。
先ず基板に画素回路、ドライバー回路を作製した上に、図１のように低屈折率体１０４を積層した。
低屈折率体として、特開２００１−２０２８２７と同様にシリカエアロゲルを用いた。
低屈折率層（低屈折体）１０４は、ＴＦＴ１０３表面の段差低減と絶縁のためのパッシベーション層を兼ねており、厚さは５μｍとした。
低屈折率層１０４には、有機ＥＬ駆動用ＴＦＴのドレインを露出させるためのスルーホールを開けた。
スルーホールは、レジストにより所定の位置を保護し、ＨＦを用いたウェットエッチングや、Ｏ_２やＣＦ_４をガスとして用いたドライエッチング等により形成した。
レジストを除去した後に、スルーホールを通じて、画素駆動ＴＦＴにＩＴＯ透明電極が接続するようにスパッタ成膜し、画素形状にパターニングして、更に感光性樹脂により１μｍ厚のエッジ絶縁膜を形成した。
こうして作製したアクティブマトリクス基板に、図４　に示すボトムエミッション構造の有機ＥＬ素子を積層した。
有機ＥＬ層として、発光層１０８は、正孔注入層ＴＰＤ（Ｎ、Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−Ｎ、Ｎ’−ｂｉｓ（３ｍｅｔｈｙｌ−ｐｈｅｎｙｌ）−１、１−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−４、４’−ｄｉａｍｉｎｅ）と各色の発光有機材料を積層するとともに、マスク蒸着により３色並置蒸着し、サブピクセルとしてフルカラー表示装置とした。
Ｇ（緑）発光有機材料としてＡｌｑ_３（ｔｒｉｓ（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ）ａｌｕｍｉｎｉｕｍ）、Ｂ（青）発光材料としてＤＰＶＢｉ（１、４−ｂｉｓ（２、２−ｄｉｐｈｅｎｙｌｉｖｉｎｙｌ）ｂｉｐｈｅｎｙｌ）、Ｒ（赤）発光材料としてＡｌｑ_３にＤＣＭ（ジシアノメチレンピラン誘導体）　を１．　０ｗｔ％添加したものを用いた。
陽電極（第１の電極）３としてＩＴＯ、陰電極（第２の電極５）として、ＭｇＡｇを用いた。
ＴＰＤとＩＴＯとが接する積層順とした。
ＩＴＯは厚さ１５０ｎｍとし、高真空下で予熱を十分に行った昇華精製装置で精製したＴＰＤ（ｍ）をタングステンボードに装荷して抵抗加熱法で５０ｎｍ成膜した。
昇華精製された各色発光材料を石英ボードで装荷して、抵抗加熱法で３０ｎｍの厚さに成膜した。
続いて、ＭｇＡｇ合金（Ｍｇ：Ａｇ＝１０：１）を厚さ１５０ｎｍになるように蒸着し、さらにその上に、保護層として、Ａｇを２００ｎｍの厚みになるように蒸着し、陰電極（第２の電極５）を形成した。
最後に、別に用意したガラス板７とＵＶ硬化シール材９により、封止し、
有機ＥＬ表示装置を得た。
こうして作製した有機ＥＬ表示装置を５Ｖの電圧で全面駆動したところ、輝度２５０ｃｄ／ｍ^２の白色発光を確認することができた。
【００２２】
（比較例）
比較例として実施例１の低屈折率体１０４に代えてアクリル樹脂を用いた以外は実施例１と同様のアクティブマトリクス有機ＥＬ表示装置を作製した。
この有機ＥＬ表示装置を５Ｖの電圧で全面駆動したところ、白色発光の輝度は１７０ｃｄ／ｍ^２であった。
【００２３】
比較例ではアクリル樹脂を、層間絶縁層として用いたため発光取出し効率が従来と同様であるが、実施例１では、低屈折率体１０４を用いたことで発光取り出し効率が向上し、印加電圧が同じであるにも関わらず、発光輝度が増加し、高性能な表示装置を得ることが出来た。
【００２４】
（実施例２）
実施例１で図２のようにＴＦＴを形成した基板上に、アクリル樹脂と、シリカエアロゲルからなる低屈折率体１０４を積層して層間絶縁層して形成した。
スルーホールは両方の層を貫通するようにあけた。
実施例１で用いたシリカエアロゲルからなる低屈折率体をＴＦＴ上に直接形成するとシリカ成分がＴＦＴを構成するシリコンに不純物として悪影響を及ぼすためＴＦＴ用のバッシベーシヨン層として信頼性の高いアクリル樹脂でＴＦＴを保護してから、発光取りだし効率の向上のために低屈折率体を形成することで効率向上と信頼性の両面において大幅な特性向上を達成することが出来た。
【００２５】
（実施例３）
実施例３は、実施例１で用いた低分子有機ＥＬ材料を高分子有機ＥＬ材料とした以外は、実施例１と同じで、実施例１と同様に行なって得たものである。
正孔注入層はＰＥＤＯＴ（ポリチオフェン：Ｂａｙｅｒ　　ＣＨ８０００）をスピンコートにより８０ｎｍの厚さに塗布し、１６０℃で焼成して形成した。
ＰＥＤＯＴの上に、下記の高分子有機ＥＬ材料を、溶媒に溶解して液状化したものをインクジェット法により３色並置蒸着し、サブピクセルとしてフルカラー表示装置とした。
実施例１と同様な表示装置が得られた。
（有機ＥＬ層形成用塗布液組成）
・ポリビニルカルバゾール　　　　　　　　　　　　　７０　重量部
・オキサジアゾール化合物　　　　　　　　　　　　　３０　重量部
・蛍光色素　　　　　　　　　　　　　　　　　　１　重量部
・モノクロロベンゼン（溶媒）　　　４９００重量部
蛍光色素がクマリン６の場合は５０１ｎｍをピークに持つ緑色発光、ペリレンの場合は４６０ｎｍ〜４７０ｎｍに持つ青色発光、ＤＣＭの場合は５７０ｎｍをピークに持つ赤色発光が得られた。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は、上記のように、信頼性が高く実用的であるボトムエミッション構造のアクディブマトリクス方式で、光取り出し効率を向上させて、発光効率を増大させ、消費電力を低下させた、有機ＥＬ素子表示装置の提供を可能とした。
同時に、そのような有機ＥＬ素子表示装置を搭載した機器の提供を可能とした。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表示装置の実施の形態の第１の例を示した図である。
【図２】本発明の表示装置の実施の形態の第２の例を示した図である。
【図３】低屈折率体による光り取り出し効率向上の原理を説明するための図である。
【図４】有機ＥＬ素子の構造を示す断面図である。
【図５】有機ＥＬ素子の構造を示す断面図である。
【図６】アクティブ駆動有機ＥＬ表示装置の画素の構成を示す回路図である。
【図７】アクティブ駆動有機ＥＬ表示装置のマトリクス画素構成を示す構成図である。
【図８】共通化電源Ｖ１、２を説明するための回路構成図である。
【図９】本発明の電子機器の形態例を示した図である。
【図１０】アクティブ駆動有機ＥＬ表示装置の画素の別の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　　有機ＥＬ表示装置（電子機器の表示部とも言う）
２　　　　　　　　基板（ベース基板とも言う）
３　　　　　　　　第１の電極（単に電極とも言う）
４　　　　　　　　有機ＥＬ層（発光層とも言う）
５　　　　　　　　第２の電極（対向電極とも言う）
１０　　　　　　　発光
１１　　　　　　　ゲート走査線Ｇ
１２　　　　　　　データ信号線Ｄ
１３　　　　　　　電源供給線Ｖ
１４　　　　　　　スイッチング用ＴＦＴ
１５　　　　　　　ゲート保持容量
１６　　　　　　　ＥＬ駆動用ＴＦＴ
１７　　　　　　　ＥＬ素子
１８　　　　　　　画素
１９　　　　　　　入力部
２０　　　　　　　機器
２１　　　　　　　ゲート走査線Ｇ
２２　　　　　　　データ信号線Ｄ
２３　　　　　　　電源供給線Ｖ
２４　　　　　　　スイッチング用ＴＦＴ
２５　　　　　　　ゲート保持容量
２６　　　　　　　ＥＬ駆動用ＴＦＴ
２７　　　　　　　ＥＬ素子
２８　　　　　　　画素
２９　　　　　　　入力部
３０　　　　　　　インバータ
１０１　　　　　　透光性基板
１０２　　　　　　バスライン
１０３　　　　　　ＴＦＴ
１０４　　　　　　低屈折率体（低屈折率層あるいは単に絶縁層とも言う）
１０５　　　　　　スルーホール
１０６　　　　　　透光性電極（以下、透明電極とも言う）
１０７　　　　　　絶縁層
１０８　　　　　　発光層
１０９　　　　　　非透光性電極（以下、対向電極とも言う）
１１０　　　　　　発光
１２０　　　　　　パッシベーション層
１２２　　　　　　失活光[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an information display device, and in particular, to an EL display device which is a display device using an electroluminescence element (hereinafter, electroluminescence is represented by EL and also referred to as an EL element), and using the EL display device for a display portion. Electronic devices.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, flat display devices (hereinafter, also referred to as flat displays) have been used in many fields and places, and their importance has been increasing with the progress of computerization.
At present, liquid crystal displays (hereinafter, also referred to as LCDs) are representatives of flat displays. However, as flat displays based on display principles different from LCDs, organic EL, inorganic EL, and plasma display panels (hereinafter, also referred to as PDPs) are used. A light emitting diode display (hereinafter, also referred to as an LED), a fluorescent display (hereinafter, also referred to as a VFD), a field emission display (hereinafter, also referred to as an FED), and the like are being actively developed.
Each of these new flat displays is called a self-luminous type, and differs greatly from LCDs in the following points, and has excellent features not found in LCDs.
The LCD is called a light receiving type, and the liquid crystal does not emit light by itself, but operates as a so-called shutter that transmits and blocks external light, and constitutes a display device.
This requires a light source and generally requires a backlight.
On the other hand, the self-luminous type does not require a separate light source because the device itself emits light.
In a light-receiving type such as an LCD, the backlight is always turned on regardless of the state of the display information, and consumes almost the same power as in the full display state.
On the other hand, the self-luminous type has an advantage that it consumes less power than the light-receiving type display device in principle, because only the portion that needs to be turned on in accordance with the display information consumes power.
In the case of LCDs, it is difficult to completely eliminate light leakage even with a small amount, because the light from the backlight light source is shielded from light to obtain a dark state. Therefore, an ideal dark state can be easily obtained, and the self-luminous type is overwhelmingly superior in contrast.
In addition, since the LCD utilizes polarization control by birefringence of liquid crystal, the display state is largely dependent on the viewing angle, which greatly changes the display state depending on the viewing direction. However, the self-luminous type has almost no problem.
Further, since an LCD utilizes an orientation change caused by dielectric anisotropy of a liquid crystal which is an organic elastic substance, a response time to an electric signal is 1 msec or more in principle.
On the other hand, the above-mentioned technology, which is being developed, uses so-called carrier transitions such as electrons and holes, electron emission, plasma discharge, etc., and the response time is on the order of nsec. The speed is extremely high, and there is no problem of moving image afterimage caused by the slow response of the LCD.
[0003]
Among them, research on organic EL is particularly active.
Organic EL is also called OEL (Organic EL) or Organic Light Emitting Diode (OLED).
The OEL element and the OELD element have a structure in which an organic compound-containing (EL layer) is sandwiched between a pair of electrodes of an anode and a cathode, and include an anode electrode / a hole injection layer / a light emitting layer / a cathode electrode such as Tang. Is a basic structure. (Japanese Patent No. 1526026)
Tang et al. Use a low molecular weight material, whereas Nakano et al. Use a high molecular weight material. (Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 3-273807)
Further, the efficiency is improved by using a hole injection layer or an electron injection layer, or the emission color is controlled by doping a fluorescent dye or the like into the light emitting layer.
Here, the pixel electrode and the counter electrode correspond to either the anode or the cathode, and constitute a pair of electrodes.
All layers provided between the pair of electrodes are collectively referred to as an EL layer, and include the above-described hole injection layer, hole transport layer, light emitting layer, electron transport layer, and electron injection layer. It is.
[0004]
FIG. 4 shows a cross-sectional structure of the organic EL element.
Organic EL emits light by applying an electric field between the electrodes and passing a current through the EL layer. Conventionally, however, only the fluorescence emission when returning from the excited state to the ground state was used. In the study described above, the phosphorescence at the time of returning from the triplet excited state to the ground state can be effectively used, and the efficiency has been improved.
Usually, a negative electrode 3 is formed on a light-transmitting supporting substrate (substrate 2) such as a glass substrate or a plastic substrate, and then a light emitting layer (also referred to as an organic EL layer) 4 and a counter electrode 5 are formed in this order. Is done.
The electrode 3 formed on the substrate 2 may be a positive electrode (also simply called an anode or an anode) or a negative electrode (also simply called a cathode or a cathode), and as shown in FIG. There are a bottom emission structure that emits light 10 on the substrate side and a top emission structure that emits light 10 in the reverse direction of the substrate as shown in FIG.
In the case of a top emission structure, the substrate need not be translucent.
The top emission structure is promising in the future, particularly in active matrix display devices, since the light emitting area ratio is not limited by the circuit configuration such as TFTs and bus lines, and a more multifunctional and complicated circuit can be formed. The technology is being developed.
However, the development of the bottom emission structure is currently underway. Prototypes are being actively announced and exhibited, and while practical application is near, the top emission structure is still in the research stage.
Most transparent electrodes such as ITO need to be vapor-deposited or sputter-formed by introducing oxygen with a metal oxide. However, such an oxide formation method cannot avoid serious damage to the organic layer. is there.
Although it is a top-emission horizontal structure that is promising in the future, the problems that must be solved for practical use are large, and the top emission structure has multiple functions, so it is suitable for high-end models On the other hand, most organic EL display devices for consumer products have a promising bottom emission structure that does not damage the organic layer and has high reliability.
[0005]
Research has also been conducted to improve the light extraction efficiency by extracting light emitted by the optical waveguide effect of the translucent substrate to the outside using a low refractive index material.
Although not shown in FIGS. 4 and 5, the organic EL element is significantly deteriorated in characteristics due to moisture and oxygen. Therefore, generally, the organic EL element is filled with an inert gas so that the element does not come into contact with moisture or oxygen. The reliability is secured by using a separate substrate or performing so-called sealing by thin film deposition.
As a method for forming the EL layer, a vacuum evaporation method is generally used for a low molecular material, and a spin coating, a printing method, and a transfer method are used for a high molecular material after forming a solution.
When a color display device is manufactured by forming different luminescent color materials into fine pixels, a mask evaporation method is used for a low molecular material, and an ink jet method, a printing method, a transfer method, and the like are used for a high molecular material.
[0006]
When an organic EL element is used as a display, it can be roughly classified into a passive matrix type and an active matrix type according to an electrode configuration and a driving method, similarly to an LCD.
The passive matrix method has a simple structure in which a horizontal electrode and a vertical electrode that intersect each other across an EL layer and have a simple structure. However, in order to display an image, scanning is performed by time-division scanning. The instantaneous luminance must be increased by several times the number of lines, and is 10,000 cd / m for a display of a normal VGA or higher. ² , The instantaneous luminance of the organic EL is required, and there are many practical problems as a display.
The active matrix method forms a pixel electrode on a substrate on which a TFT is formed, and forms an EL layer and a counter electrode. The structure is more complicated than that of the passive matrix method, but the light emission luminance, power consumption, crosstalk, etc. It is advantageous in many respects as an organic EL display.
Furthermore, an active matrix display using a polycrystalline silicon (polysilicon) film or a continuous grain silicon (CG silicon) film has a higher field-effect mobility than an amorphous silicon film, so that large current processing of a TFT is possible. It is suitable for driving an organic EL which is a current driving element.
In addition, since polysilicon TFTs can operate at high speed, various control circuits conventionally processed by external ICs are formed on the same substrate as display pixels, reducing the size and cost of display devices. There are many advantages such as multi-functionality.
[0007]
Here, a pixel circuit configuration of a conventional organic EL display device and a signal processing system of an active matrix organic EL display device will be briefly described.
FIG. 6 shows a typical pixel circuit configuration of a conventional organic EL display device. In addition to the configuration of the scanning line G (11), the data signal line D (12), and the power supply line V (13), each pixel line has a configuration. , A switching TFT (14), a gate holding capacitor (15), a driving TFT (16) and an EL element (17).
When the gate of the switching TFT (14) selected by the scanning line G (11) is opened and a signal voltage corresponding to the emission intensity is applied to the TFT source from the data signal line D (12), the driving TFT (16) is turned off. The gate is opened in an analog manner according to the magnitude of the signal voltage, and the state is held by the gate holding capacitor (15).
When a voltage is applied from the power supply line V (13) to the source of the driving TFT (16), a current corresponding to the degree of opening of the gate flows through the EL element (17), and gradation is generated according to the magnitude of the signal voltage. It emits light.
FIG. 7 shows the structure of an actual display device in which the pixels (18) are arranged in a matrix. For simplifying the wiring, the power supply lines V1 and V2 of the adjacent pixels may be shared as shown in FIG.
As a circuit configuration and a driving method of an organic EL display device, a device having a larger number of TFTs (Yumoto et al., “Pixel-Driving Methods for Large-Size Poly-si AM-OLED Displays”, Asia Display / IDW'01) P. 1395-1398), time division gray scales (“Mizukami et al.,“ 6-bit Digital VGA OLED ”SID'00 P. 912-915), and area division gray scales (Miyasita et al.,“ Full Color Display Fabricated by Ink- Jet Printing, "Asia Display / IDW'01 P. 1394-1402" and the like.
[0008]
As a method of achieving colorization, in addition to a three-color juxtaposition method in which the most basic three-color organic EL materials of R, G, and B are precisely arranged for each pixel of the display device, a white light-emitting layer and R, There are a CF method in which G and B color filters (also referred to as CF) are combined, and a CCM (Color Changing Medium) method in which a blue light emitting layer and R and G fluorescence conversion dye filters are combined.
[0009]
As described above, the organic EL display device having many features has a problem that the luminous efficiency is not sufficient and the power consumption is still large.
The major reason is that the light extraction efficiency is low.
Organic EL and other self-luminous display devices are configured using a light-transmitting substrate such as glass as a supporting substrate. However, due to the refractive index of a medium such as glass, the light component indicated by the quenched light 122 in FIG. As described above, there is a very large amount of light that deactivates while repeating total internal reflection in the support substrate (translucent substrate 101).
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-202827, this problem is solved by using a low-refractive index body.
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-202827, by providing a low refractive index layer between a substrate and a light emitting layer, emitted light rays are refracted in a direction perpendicular to the surface of the substrate and incident on the substrate. The luminescence that can be taken out increases.
The light-transmitting electrode (106 in FIG. 3) usually has a thickness of about 100 nm, which is very thin as compared with the wavelength of light, and thus does not affect the refraction of emitted light.
The technique using the low refractive index body is very effective not only for the organic EL but also for improving the luminous efficiency of the self-luminous display device and reducing the power consumption.
The refractive index of the low refractive index body is 1. 008-1. 3000 is desirable.
As described above, an active matrix method is very effective as a display device. However, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-202827, an active matrix method using an active element such as a TFT, in which only a low refractive index material is laminated on a substrate, is used. Cannot be applied to
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-196164 improves the light extraction efficiency with the top emission structure of FIG.
In the top emission structure, light emission is directly extracted from the light-transmitting electrode. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-196164, the effect of the low-refractive-index layer is obtained by using a gas space between the light-transmitting electrode and the protective sealing body. Have gained.
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-196164, since a gas space is provided completely independently of a TFT substrate as in the embodiment, a low-refractive-index layer is used in a top emission structure even in an active matrix system. Light extraction efficiency can be improved.
However, as described above, the top emission structure has a large problem to be solved for practical use, and the bottom emission structure, which is more promising, also uses the low refractive index layer by the active matrix method. It is important to improve the extraction efficiency to increase the luminous efficiency and reduce the power consumption of the device.
However, there has been no such organic EL element display device until now.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, even in the more promising bottom emission structure, it is important to improve the light extraction efficiency by using a low-refractive index layer in an active matrix system to increase the light emission efficiency and reduce the power consumption of the device. However, there has been no such organic EL element display device.
The present invention responds to this problem by using a reliable and practical active matrix system with a bottom emission structure that improves light extraction efficiency, increases luminous efficiency, and reduces power consumption. An object is to provide an EL element display device.
At the same time, it is intended to provide a device equipped with such an organic EL element display device.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The display device of the present invention has an active element in which a pixel portion including an active element, a transparent electrode connected to the active element, a light-emitting layer, and a non-light-transmitting counter electrode is two-dimensionally arranged on a light-transmitting substrate. In a driving type self-luminous display device, an insulating layer provided between an active element and a transparent electrode of each of the pixel portions is made of a low refractive index material.
Alternatively, in the display device of the present invention, a pixel portion including an active element, a transparent electrode connected to the active element, a light-emitting layer, and a non-light-transmitting counter electrode is two-dimensionally arranged on a light-transmitting substrate. An active drive type self-luminous display device, wherein the insulating layer provided between the active element and the transparent electrode is a laminate including a low refractive index body, and the transparent electrode and the low refractive index body are in contact with each other. It is characterized by being arranged as follows.
In the above, a through-hole is formed in the low-refractive-index body, and the active element and the transparent electrode are electrically connected to each other through the through-hole. Has a refractive index of 1. 003-1. 3,000.
Further, in the above, the active drive type self-luminous display device is a polycrystalline silicon TFT drive organic EL or a continuous grain boundary silicon TFT drive organic EL.
[0012]
An electronic apparatus according to the present invention is characterized in that the display device according to the present invention is used for a display unit.
[0013]
[Action]
The display device of the present invention has such a configuration, and has a bottom emission structure of an active matrix system which is highly reliable and practical, improves light extraction efficiency, increases luminous efficiency, and reduces power consumption. It is possible to provide a reduced organic EL element display device.
That is, an active drive type self-luminous display device including at least an active element, a transparent electrode connected to the active element, a light emitting layer, and a counter electrode on a light transmitting substrate, wherein an interlayer between the active element and the transparent electrode is provided. The insulating layer is composed of a low refractive index body, or the interlayer insulating layer between the active element and the transparent substrate is configured so that the transparent electrode and the low refractive index body are in contact with each other by a laminate including the low refractive index body. This has been achieved by being.
Examples of the electrical connection between the active element and the transparent electrode include a method of forming a through hole in the low refractive index body and electrically connecting the active element and the transparent electrode via the through hole.
The refractive index of the low-refractive-index body is set so as not to cause total reflection on the translucent substrate and to minimize total reflection. 003-1. 3000 is preferred.
In particular, it is effective when the active drive type self-luminous display device is a polycrystalline silicon TFT drive organic EL or a continuous grain silicon TFT drive organic EL.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
One example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a first example of the embodiment of the display device of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a second example of the embodiment of the display device of the present invention. FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of improving light extraction efficiency by a low refractive index body.
1 and 2, 101 is a light-transmitting substrate, 102 is a bus line, 103 is a TFT, 104 is a low-refractive-index body (also referred to as a low-refractive-index layer or simply an insulating layer), 105 is a through-hole, and 106 is a transmissive layer. A light-emitting electrode (hereinafter also referred to as a transparent electrode), 107 is an insulating layer, 108 is a light-emitting layer, 109 is a non-light-transmitting electrode (hereinafter also referred to as a counter electrode), 110 is light emission, and 120 is a passivation layer.
[0015]
First, a first example of the embodiment of the display device of the present invention will be described with reference to FIG. In the display device of the first example, a TFT 103 serving as an active element and a light-transmitting electrode (transparent electrode) 106 connected thereto, and a light-emitting layer 108 and a non-light-transmitting electrode ( In a bottom emission type active drive type self-luminous display device in which a pixel portion provided with an electrode 109 is two-dimensionally arranged, a TFT 103 as an active element of each pixel portion and a translucent electrode (transparent electrode) 106 Is formed of a single layer of the low refractive index body 104.
The display device of the first example is an organic EL display device of an active matrix display having a circuit configuration shown in FIG. 7 in which a number of the typical organic EL pixel configurations shown in FIG. 6 described above are arranged. It shows a part of the cross-sectional structure.
In this example, the provision of the low-refractive-index body 104 causes the emitted light to be refracted and enter the translucent substrate 101, but the condition for total reflection inside the translucent substrate 101 is deviated, and The amount of light that can be extracted outside the substrate 101 is increased.
[0016]
As the light-transmitting substrate 101, a glass substrate, a plastic substrate, or the like is used. This example has a bottom emission structure and requires transparency.
As the light emitting layer 108, a layer in which a light emitting organic material of each color is laminated on a hole injection layer is mentioned. Specifically, as the hole injection layer, TPD (N, N'-diphenyl-N, N ' -Bis (3methyl-phenyl) -1, 1-diphenyl-4, 4′-diamine), G (green) light-emitting organic material of three colors, Alq ₃ (Tris (8-hydroxyquinoline) aluminium), DPVBi (1,4-bis (2,2-diphenylivinyl) biphenyl) as a B (blue) luminescent material, Alq as an R (red) luminescent material ₃ To DCM (dicyanomethylenepyran derivative). In the case of using a material to which 0 wt% is added, or a material formed by applying PEDOT (polythiophene: Bayer CH8000) to a thickness of 80 nm by spin coating and baking at 160 ° C. is formed as a hole injection layer on the PEDOT. In addition, there is a case where three different polymer organic EL materials each having the following composition, which correspond to different fluorescent dyes and are formed by coating with an organic EL layer forming coating solution, are used.
<Coating liquid composition for forming organic EL layer>
・ 70 parts by weight of polyvinyl carbazole
・ Oxadiazole compound 30 parts by weight
・ Fluorescent dye 1 part by weight
・ 4,900 parts by weight of monochlorobenzene (solvent)
In the case where the fluorescent dye is coumarin 6, green light emission having a peak of 501 nm is obtained, in the case of perylene, blue light emission having a peak of 460 nm to 470 nm is obtained, and in the case of DCM, red light emission having a peak of 570 nm is obtained.
ITO is used as the light transmitting electrode (transparent electrode), and MgAg alloy or the like is used as the non-light transmitting electrode 109.
As the low-refractive-index body 104, a translucent silica aerogel, a low dielectric constant (low-κ) organic polymer material, or the like is usually used.
[0017]
An example of the manufacturing method will be briefly described.
First, a polysilicon film is formed on a light-transmitting substrate 101, and a TFT 103 and a bus line 102 are formed in a manner similar to the method of forming a semiconductor circuit.
Next, a low refractive index member 104 is formed on the bus line 102 and the TFT 103 formed on the light-transmitting substrate 101.
Next, a through hole is formed in the low refractive index member 104, and after exposing the drain of the TFT, a light-transmitting electrode (transparent electrode) 106 is formed and patterned into a pixel shape.
As the light-transmitting electrode (transparent electrode) 106, ITO or the like is used.
The low-refractive-index body 104 has an effect as a passivation layer for protecting the TFT and an effect to flatten a bus line or a step of the TFT.
Next, a light-emitting layer 108 and a non-light-transmitting electrode (counter electrode) 109 are further formed on the substrate on which each pixel electrode is formed in this manner, thereby manufacturing a bottom emission type organic EL device as shown in FIG. Then, the display device of the first example shown in FIG. 1 is obtained.
Thus, the display device of the first example is manufactured.
[0018]
Next, a second example of the embodiment of the display device of the present invention will be described with reference to FIG. In the display device of the second example, similarly to the first example, a TFT 103 serving as an active element, a light-transmitting electrode (transparent electrode) 106 connected thereto, and a light-emitting layer 108 are formed on a light-transmitting substrate 101. This is a bottom emission type active drive type self-luminous display device in which a pixel portion provided with a non-translucent electrode (counter electrode) 109 is two-dimensionally arranged. An insulating layer provided between the TFT 103 serving as an element and the light-transmitting electrode (transparent electrode) 106 is a laminate including the low-refractive-index body 104 and the passivation layer 120, and the low-refractive-index body 104 is a light-transmitting layer. The low-refractive-index body 104 is disposed in contact with the non-conductive electrode (transparent electrode) 106.
The display device of the second example is also an active matrix display organic EL display device having a circuit configuration shown in FIG. 7 in which a number of the typical organic EL pixel configurations shown in FIG. 6 described above are arranged. It shows a part of the cross-sectional structure.
In this example, by providing the laminated body including the low refractive index body 104, the emitted light is refracted and enters the translucent substrate 101, but the condition of the total reflection inside the translucent substrate 101 is deviated. In addition, the amount of emitted light that can be extracted to the outside of the translucent substrate 101 is increased.
In the case of this example, the passivation layer 120 protects the TFT, and has a role as an insulating layer and a role as a flattening layer together with the low refractive index body 104.
The passivation layer 120 is made of a light-transmitting acrylic resin or the like.
As the material of the other part, the same material as in the case of the first example is used.
The method of manufacturing the semiconductor device is basically the same as that of the first example except for the step of disposing the passivation layer 120.
[0019]
As a modified example of this example, an example using a light-emitting display element other than the organic EL element is exemplified.
Another example is a circuit in which the circuit units shown in FIG. 10 are arranged in a matrix instead of the circuit unit shown in FIG.
In this case, an operation output for performing an operation of causing the light emitting unit to emit light is output via the inverter 30 and, simply by turning on the power, the pixel emits light in a non-selected state and does not emit light in a selected state.
That is, in the light emitting operation of each pixel of the main display unit in the present example, when not selected, the operation output is supplied to the light emitting unit to emit light, and when selected, the operation output is not supplied to the light emitting unit, and the light emitting unit does not emit light. The normally white display is performed.
[0020]
As an embodiment of the electronic apparatus of the present invention, the display device of the first example shown in FIG. 1 and the display device of the second example shown in FIG. 2 are used as the display unit. 9 (a), a PDA (Personal Digital Assistant) type terminal, a PC (Personal Computer), a television receiver, a video camera and the like as shown in FIG. 9 (b).
[0021]
【Example】
The present invention will be further described with reference to examples.
(Example 1)
Example 1 Example 1 is a display device of the first example of the embodiment shown in FIG. 1, and was manufactured as follows.
A description will be given based on FIG.
First, a pixel circuit and a driver circuit were formed on a substrate, and a low refractive index body 104 was laminated as shown in FIG.
As the low refractive index body, silica airgel was used as in JP-A-2001-202827.
The low-refractive-index layer (low-refractive body) 104 also serves as a passivation layer for reducing the step on the surface of the TFT 103 and for insulation, and has a thickness of 5 μm.
A through-hole for exposing the drain of the organic EL driving TFT was formed in the low refractive index layer 104.
The through hole is protected at a predetermined position by a resist, and wet etching using HF or O ₂ And CF ₄ Was formed by dry etching or the like using as a gas.
After removing the resist, a sputter film was formed through a through hole so that the ITO transparent electrode was connected to the pixel driving TFT, patterned into a pixel shape, and an edge insulating film having a thickness of 1 μm was formed with a photosensitive resin.
The organic EL device having the bottom emission structure shown in FIG. 4 was laminated on the active matrix substrate thus manufactured.
As the organic EL layer, the light-emitting layer 108 includes a hole injection layer TPD (N, N′-diphenyl-N, N′-bis (3methyl-phenyl) -1, 1-diphenyl-4, 4′-diamine) and each color. And a three-color side-by-side deposition by mask deposition to obtain a full-color display device as a sub-pixel.
Alq as G (green) light emitting organic material ₃ (Tris (8-hydroxyquinoline) aluminium), DPVBi (1,4-bis (2,2-diphenylivinyl) biphenyl) as a B (blue) luminescent material, Alq as an R (red) luminescent material ₃ To DCM (dicyanomethylenepyran derivative). What added 0 wt% was used.
ITO was used as the positive electrode (first electrode) 3 and MgAg was used as the negative electrode (second electrode 5).
The stacking order was such that TPD and ITO were in contact.
ITO was set to a thickness of 150 nm, and TPD (m) purified by a sublimation purification apparatus sufficiently preheated under a high vacuum was loaded on a tungsten board, and a 50 nm film was formed by a resistance heating method.
Each of the sublimated and purified luminescent materials was loaded on a quartz board and formed into a film having a thickness of 30 nm by a resistance heating method.
Subsequently, a MgAg alloy (Mg: Ag = 10: 1) was deposited to a thickness of 150 nm, and further, as a protective layer, Ag was deposited to a thickness of 200 nm to form a negative electrode (first electrode). 2 electrodes 5) were formed.
Finally, sealing is performed using a separately prepared glass plate 7 and a UV curing sealing material 9,
An organic EL display device was obtained.
When the organic EL display device thus produced was driven over the entire surface at a voltage of 5 V, the luminance was 250 cd / m2. ² Could be confirmed as white light emission.
[0022]
(Comparative example)
As a comparative example, an active matrix organic EL display device similar to that of Example 1 was manufactured except that an acrylic resin was used instead of the low refractive index body 104 of Example 1.
When this organic EL display device was driven on the entire surface at a voltage of 5 V, the luminance of white light emission was 170 cd / m. ² Met.
[0023]
In Comparative Example, the acrylic resin was used as the interlayer insulating layer, so that the light emission extraction efficiency was the same as the conventional one. However, in Example 1, the light emission extraction efficiency was improved by using the low refractive index body 104, and the applied voltage was the same. Nevertheless, the emission luminance was increased, and a high-performance display device could be obtained.
[0024]
(Example 2)
In Example 1, an acrylic resin and a low refractive index body 104 made of silica airgel were laminated and formed as an interlayer insulating layer on a substrate on which a TFT was formed as shown in FIG.
Through holes were drilled through both layers.
When the low refractive index body made of the silica airgel used in Example 1 is directly formed on the TFT, the silica component has an adverse effect on the silicon constituting the TFT as an impurity. Then, by forming a low-refractive-index body to improve the light-emission extraction efficiency, a significant improvement in both efficiency and reliability could be achieved.
[0025]
(Example 3)
Example 3 is the same as Example 1 except that the low molecular organic EL material used in Example 1 was changed to a high molecular weight organic EL material, and was obtained in the same manner as in Example 1.
The hole injection layer was formed by applying PEDOT (polythiophene: Bayer CH8000) to a thickness of 80 nm by spin coating and firing at 160 ° C.
On PEDOT, the following polymer organic EL material, which was dissolved in a solvent and liquefied, was vapor-deposited in three colors side by side by an inkjet method to obtain a full-color display device as a subpixel.
A display device similar to that of Example 1 was obtained.
(Coating liquid composition for forming organic EL layer)
・ 70 parts by weight of polyvinyl carbazole
・ Oxadiazole compound 30 parts by weight
・ Fluorescent dye 1 part by weight
・ 4,900 parts by weight of monochlorobenzene (solvent)
When the fluorescent dye was coumarin 6, green light emission having a peak of 501 nm was obtained, in the case of perylene, blue light emission having a peak of 460 nm to 470 nm, and in the case of DCM, red light emission having a peak of 570 nm was obtained.
[0026]
【The invention's effect】
SUMMARY OF THE INVENTION As described above, the present invention is an organic EL device having a highly reliable and practical bottom-emission-structure active matrix system, which has improved light extraction efficiency, increased luminous efficiency, and reduced power consumption. The display device can be provided.
At the same time, it has become possible to provide equipment equipped with such an organic EL element display device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a first example of an embodiment of a display device of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a second example of the embodiment of the display device of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of improving light extraction efficiency by a low refractive index body.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a structure of an organic EL element.
FIG. 5 is a sectional view showing a structure of an organic EL element.
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a pixel of the active drive organic EL display device.
FIG. 7 is a configuration diagram showing a matrix pixel configuration of an active drive organic EL display device.
FIG. 8 is a circuit configuration diagram for explaining common power supplies V1 and V2.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of an electronic apparatus according to an embodiment of the invention.
FIG. 10 is a circuit diagram showing another configuration of the pixel of the active drive organic EL display device.
[Explanation of symbols]
1. Organic EL display device (also referred to as display unit of electronic equipment)
2 Substrate (also called base substrate)
3 First electrode (also simply called electrode)
4 Organic EL layer (also called light emitting layer)
5 Second electrode (also called counter electrode)
10 Light emission
11 Gate scanning line G
12 Data signal line D
13 Power supply line V
14. Switching TFT
15 Gate holding capacity
16 EL drive TFT
17 EL element
18 pixels
19 Input section
20 equipment
21 Gate scanning line G
22 Data signal line D
23 Power supply line V
24 Switching TFT
25 Gate holding capacity
26 EL drive TFT
27 EL element
28 pixels
29 Input section
30 Inverter
101 translucent substrate
102 bus line
103 TFT
104 Low refractive index body (also called low refractive index layer or simply insulating layer)
105 Through Hole
106 translucent electrode (hereinafter also referred to as transparent electrode)
107 insulating layer
108 light emitting layer
109 non-translucent electrode (hereinafter also referred to as counter electrode)
110 light emission
120 Passivation layer
122 extinction light

Claims

An active drive type self-luminous display device in which a pixel portion including an active element, a transparent electrode connected to the active element, a light emitting layer, and a non-light transmitting counter electrode is two-dimensionally arranged on a light transmitting substrate. A display device, wherein an insulating layer provided between an active element and a transparent electrode of each of the pixel portions is made of a low refractive index material.

An active drive type self-luminous display device in which a pixel portion including an active element, a transparent electrode connected to the active element, a light emitting layer, and a non-light transmitting counter electrode is two-dimensionally arranged on a light transmitting substrate. The insulating layer provided between the active element and the transparent electrode is a laminate including a low refractive index body, and is disposed so that the transparent electrode and the low refractive index body are in contact with each other. Characteristic display device.

3. The display device according to claim 1, wherein a through hole is formed in the low refractive index body, and the active element and the transparent electrode are electrically connected through the through hole.

4. The method according to claim 3, wherein the low refractive index body has a refractive index of 1. {003-1. A display device characterized by being $ 3000.

5. The display device according to claim 1, wherein the active drive type self-luminous display device is a polycrystalline silicon TFT drive organic EL or a continuous grain silicon TFT drive organic EL.

6. An electronic apparatus, wherein the display device according to claim 1 is used for a display unit.