JP2006173114A

JP2006173114A - 電界発光ディスプレイ装置

Info

Publication number: JP2006173114A
Application number: JP2005358155A
Authority: JP
Inventors: Eiu So; 英宇宋; Juncho Kin; 潤昶金; 尚煥 ▼チョ▲; Sang-Hwan Cho; Chikun An; 智薫安; Joon-Gu Lee; 濬九李; So-Young Lee; 昭玲李; Jong-Seok Oh; 宗錫呉; Jae-Heung Ha; 載興河
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2004-12-13
Filing date: 2005-12-12
Publication date: 2006-06-29
Also published as: KR20060066363A; US7898167B2; US20060125389A1; KR100683737B1; CN1797781A; EP1670085A1

Abstract

【課題】電界発光ディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】基板と、基板の上部に備わった第１電極と、第１電極の上部に備わり、第１電極と対向した第２電極と、第１電極及び第２電極間に介在された、発光層を含む中間層と、基板と第１電極との間及び第２電極の上部のうち少なくともいずれか一方に備わった色変換層と、発光層と色変換層との間に介在された光共振調整層とを備えることを特徴とする電界発光ディスプレイ装置である。これにより、該電界発光ディスプレイ装置は、光取り出し効率及び輝度が向上しつつも製造が容易である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電界発光ディスプレイ装置に係り、さらに詳細には、光取り出し効率及び輝度が向上しつつも、製造が容易である電界発光ディスプレイ装置に関する。

電界発光（ＥＬ）ディスプレイ装置の光取り出し効率（η_ｅｘ：ｅｘｔｅｒｎａｌｌｉｇｈｔｃｏｕｐｌｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）は次の通り示される。

前記数式１で、η_ｉｎとη_ｏｕｔは、それぞれ内部量子効率と外部量子効率とを表し、η_ｉｎは、各層内部で自発的に消滅するところにより決定され、η_ｏｕｔは、各層間での全反射、すなわち光が屈折率の高い層から屈折率の低い層に入射するときに臨界角以上に入射して全反射を起こし、外部に取り出されることが阻害されることまで考慮されて決定されるものである。ＥＬディスプレイ装置の場合、発光層から発生した光が外部に取り出されるまで多くの層を経由するが、その結果各層の屈折率によって外部に取り出されない光が存在するようになる。

前記数式１において、発光層から放出された光が外部に取り出されるとき、各層間での全反射を考慮した外部量子効率、すなわち透光効率η_ｏｕｔは、次の式のように表すことができる。

前記数式２で、Ｎは、各層の屈折率である。前記数式２に基づいて、屈折率がほぼ１．５である層から屈折率がほぼ１．２である層に光が進むときの透光効率を計算すれば、ほぼ３２％となる。すなわち、前記界面に進入した光のほぼ７０％の光が外部に取り出されずに消滅してしまうということが分かる。

前記のような光取り出し効率の低下を防止するために、様々な試みがなされてきた。
特許文献１には、無機ＥＬ素子が形成されている透光性基板の外側表面に、無機ＥＬ素子と同等ないしそれ以上のサイズを有する集光用のマイクロレンズを複数個設けた無機ＥＬ装置が開示されている。透光性基板と空気との界面に臨界角以上の角度で入射した光がマイクロレンズ内では、臨界角以下の入射角を有するようにして全反射を減らし、光の射出方向を所定の方向に向け、その方向での輝度を向上させようとするものである。しかし、前記発明は、ＥＬ素子が面光源であるために、該当ＥＬ素子と同等、またはそれ以上のサイズを有するマイクロレンズを利用した場合には、集光されずに、むしろ拡散されるＥＬ光が必然的に生じ、また隣接したＥＬ素子による像との重複により、像の鮮明度が低下してしまうという問題点がある。

特許文献２には、厚さ方向に、周上に周囲より屈折率の大きい材料から形成されている高屈折率部を有している基板に形成されたＥＬ素子が開示されている。ＥＬ素子の光を高屈折率部を通過させて射出させ、光取り出し効率を向上させようとするものである。しかし、前記発明は、高屈折率部を通過したＥＬ光が、前記特許文献２の図１に図示されているように拡散光であるから、正面視で輝度が大きく向上しないという問題点がある。

特許文献３には、有機ＥＬ素子を構成している下部電極と透光性基板の外側表面との間に、１枚あるいは複数の集光用レンズが形成され、前記有機ＥＬ素子と前記集光用レンズとが対応するように設けられていることを特徴とする有機ＥＬ発光装置が開示されている。集光用レンズを通過したＥＬ素子の光を基板と空気との界面に臨界角以下で入射させ、光取り出し効率を向上させようとするものである。しかし、前記発明は、隣接したＥＬ素子による像との重複により、像の鮮明度が低下してしまうという問題点がある。
特開平０４−１９２２９０号公報特開平０７−０３７６８８号公報特開平１０−１７２７５６号公報

本発明は、前記のような問題点を含めてさまざまな問題点を解決するためのものであり、光取り出し効率及び輝度が向上しつつも製造が容易であるＥＬディスプレイ装置を提供することを目的とする。

前記のような目的及びそれ以外のさまざまな目的を達成するために、本発明は、基板と、前記基板の上部に備わった第１電極と、前記第１電極の上部に備わり、前記第１電極と対向した第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極間に介在された、発光層を含む中間層と、前記基板と前記第１電極との間及び前記第２電極の上部のうち少なくともいずれか一方に備わった色変換層と、前記発光層と前記色変換層との間に介在された光共振調整層とを備えることを特徴とするＥＬディスプレイ装置を提供する。

かかる本発明の他の特徴によれば、前記発光層は、青色の光を放出する発光層でありうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記色変換層は、前記発光層から放出された光を赤色、緑色及び青色のいずれかの光に変換させる層でありうる。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記光共振調整層は、単一層でありうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記光共振調整層の屈折率は、前記光共振調整層の上面に備わった層の屈折率及び前記光共振調整層の下面に備わった層の屈折率より小さくありうる。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記光共振調整層は、二層以上の層を備えうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記光共振調整層は、高屈折率の層と低屈折率の層とを交互に備えるものとすることができる。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記色変換層は、前記基板と前記第１電極との間に備わり、前記光共振調整層は、前記色変換層と前記第１電極との間に備わるものとすることができる。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記色変換層は、前記第２電極の上部に備わり、前記光共振調整層は、前記第２電極と前記色変換層との間に備わるものとすることができる。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記色変換層は、前記基板と前記第１電極との間及び前記第２電極の上部にそれぞれ備わり、前記光共振調整層は、前記基板と前記第１電極との間に備わった色変換層と前記第１電極との間、及び前記第２電極の上部の色変換層と前記第２電極との間にそれぞれ備わるものとすることができる。

本発明のＥＬディスプレイ装置によれば、次のような効果を得ることができる。
第一に、単一の光共振調整層の屈折率がその上下部の層の屈折率より大きいか、または小さくすることにより、発光層から発生した光の取り出し効率を向上させ、ディスプレイ装置の輝度を向上させることができる。

第二に、低屈折率の層と高屈折率の層とが交互に備わった複数個の層構造を有する光共振調整層を利用し、光共振調整層の製造を容易にできる。
第三に、発光層が単一な波長の光を放出させ、色変換層を利用してフルカラーディスプレイ装置を具現し、前記発光層と前記色変換層との間に光共振調整層を介在させることにより、単一厚さの光共振調整層を備えることにより、製造工程を容易にし、かつ生産コストを節減させて収率の上昇を図ることができる。

以下、添付された図面を参照して、本発明の望ましい実施形態を詳細に説明すれば、次の通りである。
図１は、本発明の望ましい第１実施形態によるＥＬディスプレイ装置を概略的に図示する断面図である。

ＥＬディスプレイ装置は、その画素の発光を制御する方式により、単純マトリックスタイプの受動駆動型（ＰＭ：ＰａｓｓｉｖｅＭａｔｒｉｘ）ＥＬディスプレイ装置と、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を備えた能動駆動型（ＡＭ：ＡｃｔｉｖｅＭａｔｒｉｘ）ＥＬディスプレイ装置とに分けられるが、本実施形態によるＥＬディスプレイ装置は、ＡＭＥＬディスプレイ装置である。

図１を参照すれば、基板１０２の上部に第１電極１３１が備わっており、前記第１電極１３１の上部に、前記第１電極１３１と対向した第２電極１３４が備わり、前記第１電極１３１及び前記第２電極１３４間に、発光層を含む中間層１３３が備わる。そして、前記第１電極１３１には、少なくとも１つのＴＦＴが備わり、必要によって、キャパシタなどがさらに備わることもある。

前記基板１０２には、透明なガラス材が用いられ得るが、それ以外にも、アクリル、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエステル、マイラー（Ｍｙｌａｒ）、その他のプラスチック材料が用いられ得る。前記基板１０２の上には、基板の平滑性を保持して不純物の侵入を防止するために、ＳｉＯ_２などでバッファ層（図示せず）を備えることも可能である。
前記第１電極１３１は、アノード電極の機能を果たし、前記第２電極１３４は、カソード電極の機能を果たす。もちろん、前記第１電極１３１と前記第２電極１３４の極性は、反対になってもよい。

後述するように、本実施形態によるＥＬディスプレイ装置は、前記基板１０２側に光が取り出される、いわゆる背面発光型ＥＬディスプレイ装置である。従って、前記第１電極１３１は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯまたはＩｎ_２Ｏ_３などから形成される透明電極になる。前記第１電極１３１は、副画素に対応するように備わりうる。そして、前記第２電極１３４は、反射型電極として備わるが、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ、Ｍｇ及びそれらの化合物を蒸着して形成する。前記第２電極１３４は、各副画素に対応するように、または全面に備わりうる。後述する実施形態においても、背面発光型ＥＬディスプレイ装置の場合には、前記のような構造を取ることができ、それ以外にも多様な変形が可能であることはいうまでもない。

前述のように、前記第１電極１３１には、ＴＦＴが連結されるが、前記ＴＦＴは、半導体層１２２と、前記半導体層１２２の上部に形成されたゲート絶縁膜１２３と、前記ゲート絶縁膜１２３の上部のゲート電極１２４とを備える。前記ゲート電極１２４は、ＴＦＴオン／オフ信号を印加するゲートライン（図示せず）と連結されている。そして、前記ゲート電極１２４が形成される領域は、半導体層１２２のチャンネル領域に対応する。もちろん、ＴＦＴは、図１に図示されているような構造に限定されるものではなく、有機ＴＦＴなど多様なＴＦＴが備わることが可能であることはいうまでもない。

前記ゲート電極１２４の上部には、層間絶縁膜１２５が形成され、コンタクトホールを介してソース電極１２６とドレーン電極１２７とがそれぞれ半導体層１２２のソース領域及びドレーン領域に接するように形成される。

前記ソース電極１２６及びドレーン電極１２７の上部には、ＳｉＯ_２などからなる平坦化膜１２８または保護膜１２８が備わり、前記平坦化膜１２８の上部には、アクリル、ポリイミドなどによる画素定義膜１２９が備わっている。

そして、たとえ図面に図示されていないとしても、前記ＴＦＴには、少なくとも１つのキャパシタが連結される。そして、かかるＴＦＴを含む回路は、必ずしも図１に図示されている例に限定されるものではなく、多様に変形可能であることはいうまでもない。

一方、前記ドレーン電極１２７がＥＬ素子に連結される。前記ＥＬ素子のアノード電極になる第１電極１３１は、前記平坦化膜１２８の上部に形成されており、その上部には、絶縁性の画素定義膜１２９が形成されており、前記画素定義膜１２９に備わった所定の開口部に発光層を含んだ中間層１３３が形成される。図１には、前記中間層１３３が前記副画素だけに対応するようにパターニングされているものとして図示されているが、それは各副画素の構成を説明するために、便宜上このように図示したものであり、前記中間層１３３は、隣接した副画素の中間層と一体に形成可能であることはいうまでもない。

前記中間層１３３は、有機物または無機物が備わり、有機物の場合には、低分子または高分子の有機物が備わりうる。低分子有機物を使用する場合、ホール注入層（ＨＩＬ：ＨｏｌｅＩｎｊｅｃｔｉｏｎＬａｙｅｒ）、ホール輸送層（ＨＴＬ：ＨｏｌｅＴｒａｎｓｐｏｒｔＬａｙｅｒ）、有機発光層（ＥＭＬ：ＥＭｉｓｓｉｏｎＬａｙｅｒ）、電子輸送層（ＥＴＬ：ＥｌｅｃｔｒｏｎＴｒａｎｓｐｏｒｔＬａｙｅｒ）、電子注入層（ＥＩＬ：ＥｌｅｃｔｒｏｎＩｎｊｅｃｔｉｏｎＬａｙｅｒ）などが単一あるいは複合の構造に積層されて形成され、使用可能な有機材料も、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、Ｎ，Ｎ−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−ベンジジン（ＮＰＢ）、トリス−８−ヒドロキシキノリンアルミニウム（Ａｌｑ３）などを始めとして多様に適用可能である。それら低分子有機物は、前述したようなパターンで備わり、前述したようなマスクを利用して真空蒸着の方法で形成される。

高分子有機物の場合には、ほぼホール輸送層（ＨＴＬ）及び発光層（ＥＭＬ）で構成された構造を有することができ、そのとき、前記ホール輸送層としてポリ−３，４エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）を使用し、発光層としてポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）系及びポリフルオレン系などの高分子有機物質を使用する。

前記中間層１３３の構造及び材料などについての説明は、後述する実施形態においても同一に適用され、もちろん、その変形も可能であることはいうまでもない。
そして、基板１０２上に形成されたＥＬ素子は、対向部材（図示せず）により密封される。対向部材は、前記基板１０２と同様に、ガラスまたはプラスチック材で構成されうるが、それ以外にも、メタルキャップなどで形成されることもある。

一方、前記基板１０２と前記第１電極１３１との間、及び前記第２電極１３４の上部のうち、少なくともいずれか一方に色変換層が備わるが、本実施形態によるＥＬディスプレイ装置は、図１に図示されているように、前記基板１０２と前記第１電極１３１との間に色変換層１１１が備わり、前記中間層１３３に含まれた発光層から放出された光が前記基板１０２を介して外部に取り出される、いわゆる背面発光型ＥＬディスプレイ装置である。

そして、前記中間層１３３に含まれた発光層と前記色変換層１１１との間に、光共振調整層が備わる。本実施形態によるＥＬディスプレイ装置の場合には、図１に図示されているように、前記色変換層１１１の、前記発光層を含む中間層１３３側の面上に光共振調整層１１２が備わる。もちろん、図１に図示されているように、前記中間層１３３に含まれた発光層と前記色変換層１１１との間には、多様な層が備わっている。従って、前記光共振調整層は、図１に図示されているものとは異なり、かかる層間のうちどこにでも備わりうることは、いうまでもない。例えば、光共振調整層が前記第１電極１３１の前記基板１０２側の面上に備わることもある。それは、後述する実施形態においても同一である。

そのとき、前記中間層１３３に含まれた発光層は、単色の光を放出する発光層であり、前記色変換層１１１は、前記発光層から放出された光を赤色、緑色及び青色のいずれかの光に変換させる層である。このとき、前記中間層１３３に含まれた発光層は、青色の光を放出する発光層とすることができる。この場合、前記色変換層１１１は、青色の光を赤色または緑色に変換させるか、またはそのまま透過させる役割を果たせる。

そして、本実施形態によるＥＬディスプレイ装置に備わった光共振調整層１１２は、単一層であり、前記光共振調整層１１２の屈折率は、前記光共振調整層１１２の上面に備わった層の屈折率及び前記光共振調整層１１２の下面に備わった層の屈折率より小さくなっている。本実施形態によるＥＬディスプレイ装置の場合、前記光共振調整層１１２の下面に備わった層は、色変換層１１１であり、前記光共振調整層１１２の上面に備わった層は、ゲート絶縁膜１２３である。もちろん、前述のように、前記光共振調整層１１２を他の層間に備えることができることは、いうまでもない。

前記のような構造において、前記中間層１３３に含まれた発光層から放出された光が、前記光共振調整層１１２内で建設的干渉を発生させれば、その強度が増幅され、このように増幅された光が前記色変換層１１１及び基板１０２を経て外部に取り出され、それによって光取り出し効率及び輝度を上昇させる。

前記色変換層１１１の屈折率及び前記ゲート絶縁膜１２３の屈折率は、ほぼ１．５であるから、前記光共振調整層１１２の材料は、屈折率が１．５以上の材料を使用すればよい。そのために、ＳｉＮ_ｘ、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、またはＴａ_２Ｏ_ｘのような高屈折粒子が分散されているゾルゲル材料を使用できる。

一方、前述したような光共振調整層１１２を備えたＥＬディスプレイ装置において、中間層に含まれた発光層がそれぞれ赤色、緑色または青色の光を放出する発光層ではなく、単色の光を放出する発光層にして、前記発光層から放出された光の色を変換させるための別途の色変換層１１１を備えさせているが、これは製造を便利にするためである。

すなわち、前述のように、光共振調整層１１２の内部で光を建設的に干渉させねばならないが、そのためには、前記光共振調整層１１２内の光の位相が一致せねばならず、それは、前記光共振調整層１１２の厚さを調節することによって可能になる。そのための前記光共振調整層１１２の厚さは、前記光共振調整層１１２内の光の波長により決定されるが、従って、前記光共振調整層１１２内の光は、単一波長の光でなければならない。従って、各副画素別に異なる色の光、すなわち異なる波長の光を放出するならば、各副画素別に光共振調整層の厚さが異ならなければならず、それは、製造工程を複雑にし、かつ原価を上昇させ、収率の下落を誘発する。

よって、本実施形態の他のＥＬディスプレイ装置においては、あらゆる副画素に同じ色の光、すなわち同じ波長の光を放出させ、前記単一波長の光を増幅させる厚さで光共振調整層を形成させ、前記光共振調整層を経て増幅された光に色変換層を経由させて、フルカラーのイメージを再現させることにより、製造工程を単純にし、かつ原価を節減させて収率の向上を図ることができる。

このとき、前記光共振調整層１１２は、各副画素に対応させることもあり、各画素に対応させることもあり、前画素にかけて一体に形成させることもある。
図２は、本発明の望ましい第２実施形態によるＡＭＥＬディスプレイ装置を概略的に図示する断面図である。

図２を参照すれば、基板２０２の上部に第１電極２３１が備わっており、前記第１電極２３１の上部に、前記第１電極２３１と対向した第２電極２３４が備わり、前記第１電極２３１及び前記第２電極２３４間に、発光層を含む中間層２３３が備わる。そして、前記第１電極２３１には、少なくとも１つのＴＦＴが備わり、必要に応じて、キャパシタなどがさらに備わることもある。前記基板２０２上には、基板の平滑性を保持して不純物の侵入を防止するために、ＳｉＯ_２などでバッファ層（図示せず）を備えることもある。

このとき、前記基板２０２と前記第１電極２３１との間、及び前記第２電極２３４の上部のうち、少なくともいずれか一方に色変換層が備わるが、本実施形態によるＥＬディスプレイ装置は、図２に図示されているように、前記基板２０２と前記第１電極２３１との間に色変換層２１１が備わり、前記中間層２３３に含まれた発光層から放出された光が前記基板２０２を介して外部に取り出されるいわゆる背面発光型ＥＬディスプレイ装置である。

そして、前記中間層２３３に含まれた発光層と前記色変換層２１１との間に光共振調整層が備わる。本実施形態によるＥＬディスプレイ装置の場合には、図２に図示されているように、前記色変換層２１１の前記発光層を含む中間層２３３側の面上に光共振調整層２１２が備わる。もちろん、図２に図示されているように、前記中間層２３３に含まれた発光層と前記色変換層２１１との間には多様な層が備わっている。従って、前記光共振調整層は、図２に図示されているものと異なって、このような層間のうちどこにでも備わりうることは、いうまでもない。

このとき、前記中間層２３３に含まれた発光層は、単色の光を放出する発光層であり、前記色変換層２１１は、前記発光層から放出された光を赤色、緑色及び青色のいずれかの光に変換させる層である。このとき、前記中間層２３３に含まれた発光層は、青色の光を放出する発光層とすることができる。その場合、前記色変換層２１１は、青色の光を赤色または緑色に変換させるか、またはそのまま透過させる役割を果たせる。

本実施形態によるＥＬディスプレイ装置が前述した第１実施形態によるＡＭＥＬディスプレイ装置と異なる点は、前記光共振調整層２１２が単一層でない二層以上の層２１２ａ，２１２ｂを備える多層構造の光共振調整層であるということである。図２には、前記光共振調整層２１２が二層を備えていると図示されているが、さらに多くの層を備えることもある。このとき、前記光共振調整層２１２は、低屈折率の層と高屈折率の層とを交互に備えるようにすることができる。すなわち、図２に図示されているように、前記光共振調整層２１２が二層を備える場合、上部の層２１２ａは、第１電極２３１の屈折率より小さな低屈折率の層とし、その下部の層２１２ｂは、その屈折率が前記上部の層２１２ａの屈折率より大きい高屈折率の層とすることができる。もちろん、かかる構造の多層構造の光共振調整層２１２ならば、前述のように、他の層間に備えることができることは、いうまでもない。

前述した第１実施形態によるＡＭＥＬディスプレイ装置の場合、単一層である光共振調整層１１２の屈折率がその上下部の層の屈折率より小さな屈折率を有するようにすることにより、前記光共振調整層１１２の内部で光共振を起こして光を増幅させ、外部に取り出し得る。その場合、光共振を良好に起こすためには、前記光共振調整層の屈折率とその上下部の層との屈折率の差が大きいほど好ましい。前記のような光共振調整層２１２の材料として、高屈折率の層の材料としては、屈折率がほぼ１．５以上のＳｉＮ_ｘ、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、またはＴａ_２Ｏ_ｘのような粒子が分散されているゾルゲル材料を使用できる。そして、低屈折率の層の材料としては、屈折率がほぼ１．５以下のシリケートマトリックス、メチルシロキサンポリマー、シロキサン、またはＴｉ−Ｏ−Ｓｉのような材料、アクリルポリマーまたはエポキシポリマーのようなポリマー、ＳｉＯ_２、ＨｆＯ_ｘ、Ａｌ_２Ｏ_３のような酸化物、そしてＭｇＦ、ＣａＦのようなフッ化物などを挙げることができる。

そして、本実施形態によるＡＭＥＬディスプレイ装置の場合にも、製造上の便宜のために、中間層２３３に含まれた発光層がそれぞれ赤色、緑色または青色の光を放出する発光層ではなく、単一波長の光を放出する発光層になるようにして、前記単一波長の光を増幅させる厚さで光共振調整層２１２を形成させ、前記光共振調整層２１２を経て増幅された光に色変換層２１１を経由させ、フルカラーのイメージを再現させることにより、製造工程を単純にし、かつ原価を節減させて収率の向上を図ることができる。

このとき、前記光共振調整層２１２は、各副画素に対応させることもでき、各画素に対応させることもでき、前画素にかけて一体に形成させることもできる。
図３は、本発明の望ましい第３実施形態によるＰＭＥＬディスプレイ装置を概略的に図示する断面図である。

図３を参照すれば、基板３０２の上部に第１電極３３１が備わっており、前記第１電極３３１の上部に、前記第１電極３３１と対向した第２電極３３４が備わり、前記第１電極３３１及び前記第２電極３３４間には、発光層を含む中間層３３３が備わる。前記基板３０２上には、基板の平滑性を保持して不純物の侵入を防止するためにＳｉＯ_２などバッファ層（図示せず）を備えることもある。

このとき、前記基板３０２と前記第１電極３３１との間及び前記第２電極３３４の上部のうち、少なくともいずれか一方に色変換層が備わるが、本実施形態によるＥＬディスプレイ装置は、図３に図示されているように、前記基板３０２と前記第１電極３３１との間に色変換層３１１が備わり、前記中間層３３３に含まれた発光層から放出された光が前記基板３０２を介して外部に取り出される、いわゆる背面発光型ＥＬディスプレイ装置である。

そして、前記中間層３３３に含まれた発光層と前記色変換層３１１との間に光共振調整層が備わる。本実施形態によるＥＬディスプレイ装置の場合には、図３に図示されているように、前記色変換層３１１の前記発光層を含む中間層３３３側の面上に光共振調整層３１２が備わる。もちろん、前記中間層３３３に含まれた発光層と前記色変換層３１１との間には、多様な層が備わりうる。従って、前記光共振調整層は、このような層間のうち、どこにも備わりうることは、いうまでもない。

このとき、前記中間層３３３に含まれた発光層は、単色の光を放出する発光層であり、前記色変換層３１１は、前記発光層から放出された光を赤色、緑色及び青色のいずれかの光に変換させる層である。このとき、前記中間層３３３に含まれた発光層は、青色の光を放出する発光層とすることができる。その場合、前記色変換層３１１は、青色の光を赤色または緑色に変換させるか、またはそのまま透過させる役割を果たせる。

本実施形態によるＥＬディスプレイ装置が前述した第１実施形態によるＡＭＥＬディスプレイ装置と異なる点は、ＰＭＥＬディスプレイ装置であるという点である。すなわち、前述した第１実施形態によるＥＬディスプレイ装置は、ＥＬ素子に少なくとも１つのＴＦＴが備わって各副画素の発光を各ＴＦＴを利用して調節したが、本実施形態によるＥＬディスプレイ装置の場合には、所定のパターン、例えばストライプパターンで備わった第１電極３３１と第２電極３３４とにより各副画素の発光を調節する。

本実施形態によるＥＬディスプレイ装置のＥＬ素子の構造を簡単に説明すれば、まず、前記基板３０２の上部に第１電極３３１が所定のパターン、例えばストライプパターンで形成される。そして、前記第１電極３３１の上部に発光層を含む中間層３３３及び第２電極３３４が順に形成される。前記第１電極３３１の各ライン間には、絶縁層３３２がさらに備わり、前記第２電極３３４は、前記第１電極３３１のパターンと直交するパターンで形成可能である。そして、前記第２電極３３４のパターンのために、前記第１電極３３１と直交するパターンとして別途の絶縁層（図示せず）がさらに備わることもある。前記のような構造において、前記第１電極３３１、前記第２電極３３４及び前記中間層３３３の構造及び材料は前述した通りである。

前記のような構造において、本実施形態によるＥＬディスプレイ装置に備わった光共振調整層３１２は、単一層であり、前記光共振調整層３１２の屈折率は、前記光共振調整層３１２の上面に備わった層の屈折率及び前記光共振調整層３１２の下面に備わった層の屈折率より大きくなっている。本実施形態によるＥＬディスプレイ装置の場合、前記光共振調整層３１２の下面に備わった層は、色変換層３１１であり、前記光共振調整層３１２の上面に備わった層は、第１電極３３１または絶縁層３３２である。もちろん前述のように、前記光共振調整層３１２を他の層間に備えることができることは、いうまでもない。

前記のような構造において、前記光共振調整層３１２の屈折率が、前記光共振調整層３１２の上面に備わった第１電極３３１または絶縁層３３２の屈折率より大きく、また前記光共振調整層３１２の下面に備わった色変換層３１１の屈折率より大きい。従って、前述のように、前記中間層３３３に含まれた発光層から放出された光が前記光共振調整層３１２内で増幅されて外部に取り出され、それによって光取り出し効率及び輝度を上昇させることとなる。前記光共振調整層３１２の材料は、前述した通りである。

また、この場合にも、前述した第１実施形態によるＡＭＥＬディスプレイ装置と同一に、中間層３３３に含まれた発光層がそれぞれ赤色、緑色または青色の光を放出する発光層ではなく、単一波長の光を放出する発光層になるようにして、前記発光層から放出された光の色を変換させるための別途の色変換層を備えることにより、前記単一波長の光を増幅させる厚さで光共振調整層３１２を構成させることができる。従って、これにより、製造工程を単純にし、かつ原価を節減させて収率の向上を図ることができる。

このとき、前記光共振調整層３１２は、各副画素に対応させることもでき、各画素に対応させることもでき、前画素にかけて一体に形成させることも可能である。
図４は、本発明の望ましい第４実施形態によるＥＬディスプレイ装置を概略的に図示する断面図である。

本実施形態によるＥＬディスプレイ装置が前述した第３実施形態によるＥＬディスプレイ装置と異なる点は、光共振調整層４１２が単一層でない二層以上の層４１２ａ，４１２ｂ，４１２ｃを備える複層構造の光共振調整層であるという点である。図４には、前記光共振調整層４１２が三層を備えているものとして図示されているが、さらに多くの層を備えることも可能である。そのとき、前記光共振調整層４１２は、高屈折率の層と低屈折率の層とを交互に備えるようにすることができる。すなわち、図４に図示されているように、前記光共振調整層４１２が三層を備える場合、最上部の層４１２ａはその上部の第１電極４３１または絶縁層４３２の屈折率より小さな低屈折率の層にして、その下部の中間の層４１２ｂは、その屈折率が前記最上部の層４１２ａの屈折率より大きい高屈折率の層にして、最下部の層４１２ｃは、その屈折率が前記中間の層２１２ｂの屈折率及び前記最下部の層４１２ｃの下部にある色変換層４１１の屈折率より小さな低屈折率の層とすることができる。もちろん、かかる構造の多層構造の光共振調整層４１２ならば、前述のように、他の層間に備えることができることは、いうまでもない。

前述のように、単一の光共振調整層を使用することもできるが、その場合、光共振を好ましく発生させるためには、前記光共振調整層の屈折率とその上下部の層との屈折率の差が大きいほど良好である。従って、このような物質を使用し難い場合、本実施形態によるＥＬディスプレイ装置のように、高屈折率の層と低屈折率の層とが交互に備わった複層構造の光共振調整層を備えることにより、同じ効果を得ることができる。

もちろん、本実施形態によるＡＭＥＬディスプレイ装置の場合にも、製造上の便宜のために、中間層に含まれた発光層がそれぞれ赤色、緑色または青色の光を放出する発光層ではなく、単一波長の光を放出する発光層にして、光共振調整層に前記単一波長の光を増幅させる厚さを有させ、前記光共振調整層を経て増幅された光で色変換層を経由させ、フルカラーのイメージを再現させることにより、製造工程を単純にし、かつ原価を節減させて収率の向上を図ることができる。

図５は、本発明の望ましい第５実施形態によるＥＬディスプレイ装置を概略的に図示する断面図である。
本実施形態によるＥＬディスプレイ装置が前述した第１実施形態によるＥＬディスプレイ装置と異なる点は、前述した第１実施形態によるＥＬディスプレイ装置は、基板１０２と第１電極１３１との間に色変換層１１１が備わり、中間層１３３に含まれた発光層から放出された光が前記基板１０２を介して外部に取り出される、いわゆる背面発光型ＥＬディスプレイ装置であるが、本実施形態によるＥＬディスプレイ装置は、第２電極５３４の上部に色変換層５１１が備わり、中間層５３３に含まれた発光層から発生した光が前記基板５０２の反対側に出射される、いわゆる前面発光型ＥＬディスプレイ装置であるという点である。

従って、本実施形態の他のＥＬディスプレイ装置の場合には、第１電極５３１が反射型電極になり、前記第２電極５３４が透明電極になる。従って、前記第１電極５３１は、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ及びそれらの化合物で反射膜を形成した後、その上に、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、またはＩｎ_２Ｏ_３を形成した構造を取ることができる。このとき、前記第１電極５３１は、副画素に対応するように備わりうる。そして、前記第２電極５３４は、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ、Ｍｇ及びそれらの化合物が前記中間層５３３の方向に向かうように蒸着した後、その上に、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、またはＩｎ_２Ｏ_３のような透明電極形成用の物質で補助電極層やバス電極ラインを形成した構造を取ることができる。前記第２電極５３４は、各副画素に対応するように、または全面に備わりうる。後述する実施形態において、前面発光型ＥＬディスプレイ装置の場合には、前記のような構造を取ることができ、また多様な変形が可能であることはいうまでもない。

このとき、前記中間層５３３に含まれた発光層と前記色変換層５１１との間に、単一層構造の光共振調整層５１２が備わる。本実施形態によるＥＬディスプレイ装置の場合には、図５に図示されているように、前記色変換層５１１の前記発光層を含む中間層５３３側の面上に、光共振調整層５１２が備わる。もちろん、前記中間層５３３に含まれた発光層と前記色変換層５１１との間には、多様な層が備わりうる。従って、前記光共振調整層は、このような層間のうち、どこにも備わりうることは、いうまでもない。

もちろん、前述のように、前記中間層５３３に含まれた発光層は、単色の光を放出する発光層であり、前記色変換層５１１は、前記発光層から放出された光を赤色、緑色及び青色のいずれかの光に変換させる層である。このとき、前記中間層５３３に含まれた発光層は、青色の光を放出する発光層とすることができる。この場合、前記色変換層５１１は、青色の光を赤色または緑色に変換させるか、またはそのまま透過させる役割を果たせる。

前記のような構造を取ることにより、前面発光型であるＡＭＥＬディスプレイ装置の場合にも、光共振調整層５１２を利用し、光取り出し効率を向上させて輝度を向上させることができる。また、単色の光を放出する発光層を備えるようにして色変換層５１１を利用し、その間に光共振調整層５１２を備えることにより、製造工程を単純化させて製造コストを節減して収率の向上を図ることができる。

一方、図５に図示されている例によれば、前記光共振調整層５１２及び色変換層５１１は、基板５０２の全面にかけて備わっているが、図６に図示されているように、光共振調整層５１２及び色変換層５１１が各副画素に対応するようにパターニングされて備わることもあり、図７に図示されているように、光共振調整層５１２は、各副画素に対応するようにパターニングされ、色変換層５１１は、全面にわたって備わることがあり、図８に図示されているように、光共振調整層５１２は、全面にわたって備わるようにし、色変換層５１１は、各副画素に対応するようにパターニングさせることがあるなど、多様に変形が可能であることはいうまでもない。

また、前述した第２実施形態による背面発光型であるＡＭＥＬディスプレイ装置で説明した通り、図９に図示されているように、前面発光型であるＡＭＥＬディスプレイ装置においても、光共振調整層６１２が高屈折率の層と低屈折率の層とを交互に備えた複数個の層構造を取るようにすることもある。また、前記のような光共振調整層の構造は、図１０及び図１１に図示されているように、前面発光型であるＰＭＥＬディスプレイ装置にもそのまま適用できることは、いうまでもない。そして、たとえ図示されていないとしても、発光層から発生した光が発光層の両面の方向に取り出されるいわゆる両面発光型ＥＬディスプレイ装置にも適用可能であることは、いうまでもない。

本発明は、図面に図示されている実施形態を参考に説明したが、それは例示的なものに過ぎず、当技術分野の当業者ならば、それらから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点が理解されるであろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決まるべきである。

本発明は、例えばＥＬ関連の技術分野に効果的に適用可能である。

本発明の望ましい一実施形態によるＥＬディスプレイ装置を概略的に図示する断面図である。本発明の望ましい他の一実施形態によるＥＬディスプレイ装置を概略的に図示する断面図である。本発明の望ましいさらに他の一実施形態によるＥＬディスプレイ装置を概略的に図示する断面図である。本発明の望ましいさらに他の一実施形態によるＥＬディスプレイ装置を概略的に図示する断面図である。本発明の望ましいさらに他の一実施形態によるＥＬディスプレイ装置を概略的に図示する断面図である。前記実施形態によるＥＬディスプレイ装置の一変形例を概略的に図示する断面図である。前記実施形態によるＥＬディスプレイ装置の他の変形例を概略的に図示する断面図である。前記実施形態によるＥＬディスプレイ装置のさらに他の変形例を概略的に図示する断面図である。本発明の望ましいさらに他の一実施形態によるＥＬディスプレイ装置を概略的に図示する断面図である。本発明の望ましいさらに他の一実施形態によるＥＬディスプレイ装置を概略的に図示する断面図である。本発明の望ましいさらに他の一実施形態によるＥＬディスプレイ装置を概略的に図示する断面図である。

符号の説明

１０２基板
１１１色変換膜
１１２光共振調整層
１２２半導体層
１２３ゲート絶縁膜
１２４ゲート電極
１２５層間絶縁膜
１２６ソース電極
１２７ドレイン電極
１２８平坦化膜
１２９画素定義膜
１３１第１電極
１３３中間層
１３４第２電極

Claims

基板と、
前記基板の上部に備わった第１電極と、
前記第１電極の上部に備わり、前記第１電極と対向した第２電極と、
前記第１電極及び前記第２電極間に介在された、発光層を含む中間層と、
前記基板と前記第１電極との間及び前記第２電極の上部のうち少なくともいずれか一方に備わった色変換層と、
前記発光層と前記色変換層との間に介在された光共振調整層とを備えることを特徴とする電界発光ディスプレイ装置。
前記発光層は、青色の光を放出する発光層であることを特徴とする請求項１に記載の電界発光ディスプレイ装置。
前記色変換層は、前記発光層から放出された光を赤色、緑色及び青色のいずれかの光に変換させる層であることを特徴とする請求項１に記載の電界発光ディスプレイ装置。
前記光共振調整層は、単一層であることを特徴とする請求項１に記載の電界発光ディスプレイ装置。
前記光共振調整層の屈折率は、前記光共振調整層の上面に備わった層の屈折率及び前記光共振調整層の下面に備わった層の屈折率より小さいことを特徴とする請求項４に記載の電界発光ディスプレイ装置。
前記光共振調整層は、二層以上の層を備えることを特徴とする請求項１に記載の電界発光ディスプレイ装置。
前記光共振調整層は、低屈折率の層と高屈折率の層とを交互に備えることを特徴とする請求項６に記載の電界発光ディスプレイ装置。
前記色変換層は、前記基板と前記第１電極との間に備わり、前記光共振調整層は、前記色変換層と前記第１電極との間に備わることを特徴とする請求項１に記載の電界発光ディスプレイ装置。
前記色変換層は、前記第２電極の上部に備わり、前記光共振調整層は、前記第２電極と前記色変換層との間に備わることを特徴とする請求項１に記載の電界発光ディスプレイ装置。
前記色変換層は、前記基板と前記第１電極との間及び前記第２電極の上部にそれぞれ備わり、前記光共振調整層は、前記基板と前記第１電極との間に備わった色変換層と前記第１電極との間、及び前記第２電極の上部の色変換層と前記第２電極との間にそれぞれ備わることを特徴とする請求項１に記載の電界発光ディスプレイ装置。