JP2007335253A - Organic el display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置に関する。 The present invention relates to an organic electroluminescence (EL) display device.
有機ＥＬ素子の輝度は、これに流す電流の大きさに応じて増加する。しかしながら、電流密度を高めると、消費電力が大きくなるのに加え、有機ＥＬ素子の寿命が著しく短くなる。したがって、高輝度、低消費電力、長寿命を同時に実現するには、発光層が放出する光を外部へとより効率的に取り出すこと，すなわち光の取り出し効率を向上させること，が重要である。 The luminance of the organic EL element increases according to the magnitude of the current flowing through it. However, when the current density is increased, the power consumption is increased and the lifetime of the organic EL element is remarkably shortened. Therefore, in order to simultaneously realize high luminance, low power consumption, and long life, it is important to more efficiently extract light emitted from the light emitting layer to the outside, that is, to improve light extraction efficiency.
この問題に関して、特許文献１には、有機ＥＬ素子の一方の電極に回折格子又はゾーンプレートの機能を付与することが記載されている。例えば、まず、ガラス基板の一方の主面に、回折格子として利用する溝を形成する。次に、この主面上に、スパッタリングにより酸化チタン層を形成する。その後、酸化チタン層を、研磨によって平坦化する。さらに、酸化チタン層上に、陽極と発光層を含んだ有機物層と陰極とをこの順に形成する。
Regarding this problem,
この技術によれば、光の取り出し効率を向上させることが可能である。しかしながら、この方法は、スパッタリングよる溝の埋め込みと平坦化のための研磨とが必要であるため、製造コストの観点で不利である。
本発明の目的は、有機ＥＬ表示装置の光取り出し効率を高め且つ製造コストを低減するのに有利な技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique advantageous in increasing the light extraction efficiency of an organic EL display device and reducing the manufacturing cost.
本発明の一側面によると、複数の凹部又は複数の凸部を有している下地表面と、前記下地表面と向き合うと共に一対の電極とそれらの間に介在した発光層とを含んだ有機ＥＬ素子と、前記下地表面と前記有機ＥＬ素子との間に介在すると共に樹脂と前記発光層及び前記樹脂と比較して屈折率がより高い無機粒子とを含有した透明平坦化層とを具備したことを特徴とする有機ＥＬ表示装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, an organic EL device including a base surface having a plurality of concave portions or a plurality of convex portions, a pair of electrodes facing each other and the light emitting layer interposed therebetween. And a transparent planarizing layer that is interposed between the base surface and the organic EL element and contains a resin, the light emitting layer, and inorganic particles having a higher refractive index than the resin. A characteristic organic EL display device is provided.
本発明によると、有機ＥＬ表示装置の光取り出し効率を高め且つ製造コストを低減するのに有利な技術が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique advantageous in improving the light extraction efficiency of an organic electroluminescence display, and reducing manufacturing cost is provided.
以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same referential mark is attached | subjected to the component which exhibits the same or similar function, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図１は、本発明の一態様に係る有機ＥＬ表示装置を概略的に示す平面図である。図２は、図１に示す有機ＥＬ表示装置の表示パネルを概略的に示す断面図である。図３は、図２に示す構造の一部を拡大して示す断面図である。 FIG. 1 is a plan view schematically showing an organic EL display device according to an aspect of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the display panel of the organic EL display device shown in FIG. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the structure shown in FIG.
図１の表示装置は、アクティブマトリクス駆動方式を採用した上面発光型有機ＥＬ表示装置である。この表示装置は、表示パネルＤＰと映像信号線ドライバＸＤＲと走査信号線ドライバＹＤＲとを含んでいる。 The display device of FIG. 1 is a top emission organic EL display device that employs an active matrix driving method. This display device includes a display panel DP, a video signal line driver XDR, and a scanning signal line driver YDR.
表示パネルＤＰは、図１及び図２に示すように、アレイ基板ＡＳと封止基板ＣＳとを含んでいる。アレイ基板ＡＳと封止基板ＣＳとは、向き合っており、中空体を形成している。具体的には、封止基板ＣＳの中央部は、アレイ基板ＡＳから離間している。封止基板ＣＳの周縁部は、図２に示す枠形のシール層ＳＳを介して、アレイ基板ＡＳの一方の主面に貼り付けられている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the display panel DP includes an array substrate AS and a sealing substrate CS. The array substrate AS and the sealing substrate CS face each other and form a hollow body. Specifically, the central portion of the sealing substrate CS is separated from the array substrate AS. The peripheral edge of the sealing substrate CS is attached to one main surface of the array substrate AS via a frame-shaped seal layer SS shown in FIG.
アレイ基板ＡＳは、図１及び図２に示す絶縁基板ＳＵＢを含んでいる。絶縁基板ＳＵＢは、例えばガラス基板である。 The array substrate AS includes the insulating substrate SUB shown in FIGS. The insulating substrate SUB is, for example, a glass substrate.
基板ＳＵＢ上には、図２に示すアンダーコート層ＵＣが形成されている。アンダーコート層ＵＣは、例えば、基板ＳＵＢ上に、シリコン窒化物層とシリコン酸化物層とをこの順に積層してなる。 An undercoat layer UC shown in FIG. 2 is formed on the substrate SUB. For example, the undercoat layer UC is formed by laminating a silicon nitride layer and a silicon oxide layer in this order on the substrate SUB.
アンダーコート層ＵＣ上には、例えば不純物を含有したポリシリコンからなる半導体パターンが形成されている。この半導体パターンの一部は、半導体層ＳＣとして利用している。半導体層ＳＣには、ソース及びドレインとして利用する不純物拡散領域が形成されている。また、この半導体パターンの他の一部は、後述するキャパシタＣの下部電極として利用している。下部電極は、後述する画素ＰＸに対応して配列している。 On the undercoat layer UC, a semiconductor pattern made of, for example, polysilicon containing impurities is formed. A part of this semiconductor pattern is used as the semiconductor layer SC. Impurity diffusion regions used as a source and a drain are formed in the semiconductor layer SC. Further, another part of the semiconductor pattern is used as a lower electrode of a capacitor C described later. The lower electrodes are arranged corresponding to the pixels PX described later.
半導体パターンは、ゲート絶縁膜ＧＩで被覆されている。ゲート絶縁膜ＧＩは、例えばＴＥＯＳ（tetraethyl orthosilicate）を用いて形成することができる。 The semiconductor pattern is covered with a gate insulating film GI. The gate insulating film GI can be formed using, for example, TEOS (tetraethyl orthosilicate).
ゲート絶縁膜ＧＩ上には、図１に示す走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２が形成されている。走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２は、画素ＰＸの行に沿ったＸ方向に延びており、画素ＰＸの列に沿ったＹ方向に交互に配列している。走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２は、例えばＭｏＷからなる。なお、Ｚ方向は、Ｘ方向とＹ方向とに垂直な方向である。 On the gate insulating film GI, the scanning signal lines SL1 and SL2 shown in FIG. 1 are formed. The scanning signal lines SL1 and SL2 extend in the X direction along the row of the pixels PX, and are alternately arranged in the Y direction along the column of the pixels PX. The scanning signal lines SL1 and SL2 are made of, for example, MoW. The Z direction is a direction perpendicular to the X direction and the Y direction.
ゲート絶縁膜ＧＩ上には、キャパシタＣの上部電極がさらに配置されている。この上部電極は、画素ＰＸに対応して配列しており、キャパシタＣの下部電極と向き合っている。上部電極は、例えばＭｏＷからなり、走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２と同一の工程で形成することができる。 An upper electrode of the capacitor C is further disposed on the gate insulating film GI. The upper electrode is arranged corresponding to the pixel PX and faces the lower electrode of the capacitor C. The upper electrode is made of, for example, MoW, and can be formed in the same process as the scanning signal lines SL1 and SL2.
走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２は、半導体層ＳＣと交差している。走査信号線ＳＬ１と半導体層ＳＣとの交差部は、図１及び図２に示すスイッチングトランジスタＳＷａを構成している。走査信号線ＳＬ２と半導体層ＳＣとの交差部は、図１に示すスイッチングトランジスタＳＷｂ及びＳＷｃを構成している。また、先に説明した下部電極と上部電極とそれらの間に介在した絶縁膜ＧＩとは、図１に示すキャパシタＣを構成している。上部電極は、キャパシタＣからＺ方向に垂直な方向に突き出た突出部を含んでおり、この突出部と半導体層ＳＣとは交差している。この交差部は、図１に示す駆動トランジスタＤＲを構成している。 The scanning signal lines SL1 and SL2 intersect the semiconductor layer SC. The intersection of the scanning signal line SL1 and the semiconductor layer SC constitutes the switching transistor SWa shown in FIGS. The intersection between the scanning signal line SL2 and the semiconductor layer SC forms the switching transistors SWb and SWc shown in FIG. Further, the lower electrode, the upper electrode, and the insulating film GI interposed therebetween constitute the capacitor C shown in FIG. The upper electrode includes a protrusion protruding from the capacitor C in a direction perpendicular to the Z direction, and the protrusion intersects the semiconductor layer SC. This intersection constitutes the drive transistor DR shown in FIG.
なお、この例では、駆動トランジスタＤＲ及びスイッチングトランジスタＳＷａ乃至ＳＷｃは、トップゲート型のｐチャネル薄膜トランジスタである。また、図２に参照符号Ｇで示す部分は、スイッチングトランジスタＳＷａのゲートである。 In this example, the drive transistor DR and the switching transistors SWa to SWc are top-gate p-channel thin film transistors. Further, the portion indicated by reference numeral G in FIG. 2 is the gate of the switching transistor SWa.
ゲート絶縁膜ＧＩ、走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２、並びに上部電極は、層間絶縁膜ＩＩで被覆されている。層間絶縁膜ＩＩは、例えばプラズマＣＶＤ法により堆積させたシリコン酸化物からなる。 The gate insulating film GI, the scanning signal lines SL1 and SL2, and the upper electrode are covered with an interlayer insulating film II. The interlayer insulating film II is made of, for example, silicon oxide deposited by a plasma CVD method.
層間絶縁膜ＩＩ上には、図１に示す映像信号線ＤＬと電源線ＰＳＬとが形成されている。映像信号線ＤＬは、Ｙ方向に延びており、Ｘ方向に配列している。電源線ＰＳＬは、例えば、Ｙ方向に延びており、Ｘ方向に配列している。 On the interlayer insulating film II, the video signal line DL and the power supply line PSL shown in FIG. 1 are formed. The video signal lines DL extend in the Y direction and are arranged in the X direction. For example, the power supply line PSL extends in the Y direction and is arranged in the X direction.
層間絶縁膜ＩＩ上には、図２に示すソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥがさらに形成されている。ソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥは、画素ＰＸの各々において素子同士を接続している。 On the interlayer insulating film II, the source electrode SE and the drain electrode DE shown in FIG. 2 are further formed. The source electrode SE and the drain electrode DE connect the elements in each pixel PX.
映像信号線ＤＬと電源線ＰＳＬとソース電極ＳＥとドレイン電極ＤＥとは、例えば、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏの三層構造を有している。これらは、同一工程で形成可能である。 The video signal line DL, the power supply line PSL, the source electrode SE, and the drain electrode DE have, for example, a three-layer structure of Mo / Al / Mo. These can be formed in the same process.
映像信号線ＤＬと電源線ＰＳＬとソース電極ＳＥとドレイン電極ＤＥとは、パッシベーション膜ＰＳで被覆されている。パッシベーション膜ＰＳには、スイッチングトランジスタＳＷａのドレインに接続されたドレイン電極ＤＥに対応した位置に貫通孔が形成されている。パッシベーション膜ＰＳは、例えばシリコン窒化物からなる。 The video signal line DL, the power supply line PSL, the source electrode SE, and the drain electrode DE are covered with a passivation film PS. A through hole is formed in the passivation film PS at a position corresponding to the drain electrode DE connected to the drain of the switching transistor SWa. The passivation film PS is made of, for example, silicon nitride.
パッシベーション膜ＰＳ上では、反射層ＲＥＦが配列している。反射層ＲＥＦの材料としては、例えばアルミニウムなどの金属又は合金を使用することができる。 On the passivation film PS, the reflective layers REF are arranged. As a material of the reflective layer REF, for example, a metal such as aluminum or an alloy can be used.
反射層ＲＥＦは、低屈折率層ＬＬで被覆されている。波長５３０ｎｍにおける低屈折率層ＬＬの屈折率は、例えば１．３８乃至１．６５の範囲内にあり、典型的には約１．５である。なお、「屈折率」は、波長５３０ｎｍにおける屈折率を意味する。 The reflective layer REF is covered with a low refractive index layer LL. The refractive index of the low refractive index layer LL at a wavelength of 530 nm is, for example, in the range of 1.38 to 1.65, and is typically about 1.5. “Refractive index” means the refractive index at a wavelength of 530 nm.
低屈折率層ＬＬは、例えば、シリコン酸化物などの透明無機材料、又は、アクリル樹脂、ノボラック樹脂、ポリイミド樹脂など透明樹脂からなる。低屈折率層ＬＬには、パッシベーション膜ＰＳの貫通孔に対応して貫通孔が形成されている。 The low refractive index layer LL is made of, for example, a transparent inorganic material such as silicon oxide, or a transparent resin such as an acrylic resin, a novolac resin, or a polyimide resin. In the low refractive index layer LL, through holes are formed corresponding to the through holes of the passivation film PS.
低屈折率層ＬＬの上面は、例えば回折格子又はゾーンプレートとして機能する回折面ＤＳを構成している。具体的には、低屈折率層ＬＬの上面には、複数の凹部又は複数の凸部が設けられている。凹部又は凸部のピッチＰは、典型的には、１５０）ｎｍ乃至８００ｎｍの範囲内とする。凹部の深さ又は凸部の高さＨは、例えば、２０ｎｍ乃至３００ｎｍの範囲内とする。 The upper surface of the low refractive index layer LL constitutes a diffraction surface DS that functions as, for example, a diffraction grating or a zone plate. Specifically, a plurality of concave portions or a plurality of convex portions are provided on the upper surface of the low refractive index layer LL. The pitch P of the recesses or protrusions is typically in the range of 150) nm to 800 nm. The depth of the concave portion or the height H of the convex portion is, for example, in the range of 20 nm to 300 nm.
このような構造の低屈折率層ＬＬは、例えば、反射層ＲＥＦ上に均一な厚さの透明材料層を連続膜として形成し、次いで、この透明材料層をパターニングすることにより得られる。このパターニングは、例えば、連続膜としての透明材料層上にマスクパターンを形成し、このマスクパターンをエッチングマスクとして利用して透明材料層をエッチングすることにより行う。マスクパターンは、例えば、フォトリソグラフィ又はナノインプリントを利用して形成することができる。 The low refractive index layer LL having such a structure can be obtained, for example, by forming a transparent material layer having a uniform thickness as a continuous film on the reflective layer REF and then patterning the transparent material layer. This patterning is performed, for example, by forming a mask pattern on a transparent material layer as a continuous film and etching the transparent material layer using this mask pattern as an etching mask. The mask pattern can be formed using, for example, photolithography or nanoimprint.
低屈折率層ＬＬは、高屈折率層ＨＬで被覆されている。高屈折率層ＨＬは、低屈折率層ＬＬと比較して屈折率がより大きい。典型的には、高屈折率層ＨＬの屈折率は、後述する発光層ＥＭＬの屈折率と等しいか又はそれよりも大きい。高屈折率層ＨＬの屈折率は、例えば約１．７以上であり、典型的には１．９乃至２．０の範囲内にある。 The low refractive index layer LL is covered with the high refractive index layer HL. The high refractive index layer HL has a higher refractive index than the low refractive index layer LL. Typically, the refractive index of the high refractive index layer HL is equal to or larger than the refractive index of the light emitting layer EML described later. The refractive index of the high refractive index layer HL is, for example, about 1.7 or more, and is typically in the range of 1.9 to 2.0.
高屈折率層ＨＬは、透明平坦化層であって、後述する有機ＥＬ素子ＯＬＥＤに平坦な下地を提供している。高屈折率層ＨＬには、パッシベーション膜ＰＳ及び低屈折率層ＬＬの貫通孔に対応して貫通孔が形成されている。 The high refractive index layer HL is a transparent flattening layer and provides a flat base for the organic EL element OLED described later. Through holes are formed in the high refractive index layer HL corresponding to the through holes of the passivation film PS and the low refractive index layer LL.
ここで、「透明」は、澄んでいることを意味する。すなわち、「透明」は、光吸収性でも光反射性でも光散乱性でもないことを意味する。 Here, “transparent” means clear. That is, “transparent” means not light absorbing, light reflecting or light scattering.
高屈折率層ＨＬは、図３に示す樹脂ＴＭ及び無機粒子ＰＴＣを含有している。 The high refractive index layer HL contains the resin TM and the inorganic particles PTC shown in FIG.
樹脂ＴＭは、高屈折率層ＨＬに平坦化層としての機能を与えると共に、無機粒子ＰＴＣを低屈折率層ＬＬ上に固定する役割を果たす。また、樹脂ＴＭの材料として感光性材料を使用すれば、エッチングマスクを形成することなく、高屈折率層ＨＬに先の貫通孔を形成することができる。樹脂ＴＭとしては、例えば、アクリル樹脂、ノボラック樹脂、ポリイミド樹脂を使用することができる。 The resin TM provides the high refractive index layer HL with a function as a flattening layer and also serves to fix the inorganic particles PTC on the low refractive index layer LL. Further, if a photosensitive material is used as the material of the resin TM, the previous through hole can be formed in the high refractive index layer HL without forming an etching mask. As the resin TM, for example, an acrylic resin, a novolac resin, or a polyimide resin can be used.
無機粒子ＰＴＣは、樹脂ＴＭ及び後述する発光層ＥＭＬと比較して屈折率がより大きい。無機粒子ＰＴＣは、高屈折率層ＨＬの屈折率を樹脂ＴＭの屈折率と比較してより大きくする役割を果たす。無機粒子ＰＴＣの材料としては、例えば、酸化チタン、酸化ジルコニウム、窒化珪素、ＩＴＯ（indium tin oxide）、ＩＺＯ（indium zinc oxide）を使用することができる。 The inorganic particles PTC have a higher refractive index than the resin TM and the light emitting layer EML described later. The inorganic particles PTC serve to make the refractive index of the high refractive index layer HL larger than that of the resin TM. As the material of the inorganic particles PTC, for example, titanium oxide, zirconium oxide, silicon nitride, ITO (indium tin oxide), IZO (indium zinc oxide) can be used.
無機粒子ＰＴＣとしては、例えば、平均粒径が約１０ｎｍ乃至約２０ｎｍの範囲内にあるものを使用する。ここで、「平均粒径」は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって測定した平均粒径を意味する。無機粒子ＰＴＣの寸法が大きいと、高屈折率層ＨＬの平坦化層としての機能が不十分となる可能性があるのに加え、光散乱が大きくなる。無機粒子ＰＴＣの寸法が小さいと、高屈折率層ＨＬ中に無機粒子ＰＴＣを均一に分布させることが難しくなる可能性がある。 As the inorganic particles PTC, for example, those having an average particle diameter in the range of about 10 nm to about 20 nm are used. Here, the “average particle size” means an average particle size measured by a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM). If the size of the inorganic particles PTC is large, the function of the high refractive index layer HL as a planarizing layer may be insufficient, and light scattering increases. If the size of the inorganic particles PTC is small, it may be difficult to uniformly distribute the inorganic particles PTC in the high refractive index layer HL.
高屈折率層ＨＬに占める無機粒子ＰＴＣの体積比は、例えば、１０％乃至５０％の範囲内とする。この体積比が小さいと、高屈折率層ＨＬの屈折率を十分に高めることができない。この体積比が大きいと、高屈折率層ＨＬの平坦化層としての機能が不十分となる可能性がある。 The volume ratio of the inorganic particles PTC in the high refractive index layer HL is, for example, in the range of 10% to 50%. If this volume ratio is small, the refractive index of the high refractive index layer HL cannot be sufficiently increased. If this volume ratio is large, the function of the high refractive index layer HL as a planarizing layer may be insufficient.
高屈折率層ＨＬの厚さＴは、例えば、５０ｎｍ乃至１０００ｎｍの範囲内とする。厚さＴが小さいと、高屈折率層ＨＬの平坦化層としての機能が不十分となる可能性がある。厚さＴが大きいと、高屈折率層ＨＬの光吸収が大きくなるのに加え、その成膜が難しくなる。 The thickness T of the high refractive index layer HL is, for example, in the range of 50 nm to 1000 nm. If the thickness T is small, the function of the high refractive index layer HL as a planarizing layer may be insufficient. When the thickness T is large, the light absorption of the high refractive index layer HL increases, and the film formation becomes difficult.
高屈折率層ＨＬは、例えば、以下の方法により形成することができる。
まず、樹脂ＴＭの材料と無機粒子ＰＴＣと有機溶剤とを含有したコーティング液を準備する。ここでは、一例として、樹脂ＴＭの材料として感光性樹脂を使用することとする。なお、コーティング液には、分散剤などの添加物をさらに含有させてもよい。
The high refractive index layer HL can be formed by the following method, for example.
First, a coating liquid containing a resin TM material, inorganic particles PTC, and an organic solvent is prepared. Here, as an example, a photosensitive resin is used as the material of the resin TM. In addition, you may further contain additives, such as a dispersing agent, in a coating liquid.
次に、低屈折率層ＬＬ上に、先のコーティング液を塗布する。コーティング液の塗布には、例えばスピンコートを利用することができる。 Next, the previous coating liquid is applied onto the low refractive index layer LL. For application of the coating solution, for example, spin coating can be used.
その後、塗膜を、プリベーク、パターン露光、現像、ポストベークに供する。これにより、高屈折率層ＨＬを得る。 Thereafter, the coating film is subjected to pre-baking, pattern exposure, development, and post-baking. Thereby, the high refractive index layer HL is obtained.
高屈折率層ＨＬ上では、図２及び図３に示す画素電極ＰＥが、画素ＰＸに対応して配列している。これら画素電極ＰＥは、光透過性の背面電極である。本態様では、画素電極ＰＥは陽極である。各画素電極ＰＥは、高屈折率層ＨＬと低屈折率層ＬＬとパッシベーション膜ＰＳとに設けた貫通孔を介してドレイン電極ＤＥに接続されており、このドレイン電極はスイッチングトランジスタＳＷａのドレインに接続されている。 On the high refractive index layer HL, the pixel electrodes PE shown in FIGS. 2 and 3 are arranged corresponding to the pixels PX. These pixel electrodes PE are light-transmissive rear electrodes. In this embodiment, the pixel electrode PE is an anode. Each pixel electrode PE is connected to the drain electrode DE through a through hole provided in the high refractive index layer HL, the low refractive index layer LL, and the passivation film PS, and this drain electrode is connected to the drain of the switching transistor SWa. Has been.
高屈折率層ＨＬ上には、さらに、図２に示す隔壁絶縁層ＰＩが形成されている。隔壁絶縁層ＰＩには、画素電極ＰＥに対応した位置に貫通孔が設けられているか、或いは、画素電極ＰＥが形成する列に対応した位置にスリットが設けられている。ここでは、一例として、隔壁絶縁層ＰＩには、画素電極ＰＥに対応した位置に貫通孔が設けられていることとする。 A partition insulating layer PI shown in FIG. 2 is further formed on the high refractive index layer HL. In the partition insulating layer PI, a through hole is provided at a position corresponding to the pixel electrode PE, or a slit is provided at a position corresponding to a column formed by the pixel electrode PE. Here, as an example, the partition insulating layer PI is provided with a through hole at a position corresponding to the pixel electrode PE.
隔壁絶縁層ＰＩは、例えば、有機絶縁層である。隔壁絶縁層ＰＩは、例えば、フォトリソグラフィ技術を用いて形成することができる。 The partition insulating layer PI is, for example, an organic insulating layer. The partition insulating layer PI can be formed using, for example, a photolithography technique.
各画素電極ＰＥ上には、有機物層ＯＲＧが形成されている。有機物層ＯＲＧが含んでいる各層は、画素ＰＸに対応してパターニングされていてもよい。或いは、有機物層ＯＲＧが含んでいる各層は、画素ＰＸ間で繋がっていてもよい。 An organic layer ORG is formed on each pixel electrode PE. Each layer included in the organic material layer ORG may be patterned corresponding to the pixel PX. Alternatively, each layer included in the organic material layer ORG may be connected between the pixels PX.
有機物層ＯＲＧは、図３に示す発光層ＥＭＬを含んでいる。本態様では、有機物層ＯＲＧは、発光層ＥＭＬに加え、正孔輸送層ＨＴＬと電子輸送層ＥＴＬとをさらに含んでいる。正孔輸送層ＨＴＬ及び電子輸送層ＥＴＬは、省略してもよい。 The organic layer ORG includes the light emitting layer EML shown in FIG. In this embodiment, the organic layer ORG further includes a hole transport layer HTL and an electron transport layer ETL in addition to the light emitting layer EML. The hole transport layer HTL and the electron transport layer ETL may be omitted.
隔壁絶縁層ＰＩ及び有機物層ＯＲＧは、対向電極ＣＥで被覆されている。対向電極ＣＥは、画素ＰＸ間で共用している共通電極であり、且つ、可視光透過性の前面電極である。また、本態様では、対向電極ＣＥは陰極である。対向電極ＣＥは、例えば、隔壁絶縁層ＰＩと高屈折率層ＨＬと低屈折率層ＬＬとパッシベーション膜ＰＳとに設けられたコンタクトホールを介して、映像信号線ＤＬと同一の層上に形成された電極配線（図示せず）に電気的に接続されている。 The partition insulating layer PI and the organic layer ORG are covered with the counter electrode CE. The counter electrode CE is a common electrode shared between the pixels PX, and is a visible light transmissive front electrode. In this embodiment, the counter electrode CE is a cathode. The counter electrode CE is formed on the same layer as the video signal line DL through, for example, contact holes provided in the partition insulating layer PI, the high refractive index layer HL, the low refractive index layer LL, and the passivation film PS. Are electrically connected to an electrode wiring (not shown).
各々の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、画素電極ＰＥと、有機物層ＯＲＧと、対向電極ＣＥとを含んでいる。なお、発光層ＥＭＬと正孔輸送層ＨＴＬとの間には、電子ブロッキング層を挿入してもよい。発光層ＥＭＬと電子輸送層ＥＴＬとの間には、正孔ブロッキング層を挿入してもよい。また、正孔輸送層ＨＴＬと陽極である画素電極ＰＥとの間には、正孔注入層として、例えば銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）層又はアモルファスカーボン（α−Ｃ）層を挿入してもよい。電子輸送層ＥＴＬと陰極である対向電極ＣＥとの間には、電子注入層として、例えば弗化リチウム（ＬｉＦ）層又は弗化セシウム（ＣｓＦ）層と弗化リチウム層との積層体を挿入してもよい。 Each organic EL element OLED includes a pixel electrode PE, an organic layer ORG, and a counter electrode CE. An electron blocking layer may be inserted between the light emitting layer EML and the hole transport layer HTL. A hole blocking layer may be inserted between the light emitting layer EML and the electron transport layer ETL. Further, a copper phthalocyanine (CuPc) layer or an amorphous carbon (α-C) layer, for example, may be inserted as a hole injection layer between the hole transport layer HTL and the pixel electrode PE as an anode. For example, a lithium fluoride (LiF) layer or a laminate of a cesium fluoride (CsF) layer and a lithium fluoride layer is inserted between the electron transport layer ETL and the counter electrode CE as a cathode. May be.
画素ＰＸの各々は、図１に示すように、駆動トランジスタＤＲと、スイッチングトランジスタＳＷａ乃至ＳＷｃと、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤと、キャパシタＣとを含んでいる。上記の通り、この例では、駆動トランジスタＤＲ及びスイッチングトランジスタＳＷａ乃至ＳＷｃはｐチャネル薄膜トランジスタである。 Each of the pixels PX includes a drive transistor DR, switching transistors SWa to SWc, an organic EL element OLED, and a capacitor C as shown in FIG. As described above, in this example, the drive transistor DR and the switching transistors SWa to SWc are p-channel thin film transistors.
駆動トランジスタＤＲとスイッチングトランジスタＳＷａと有機ＥＬ素子ＯＬＥＤとは、第１電源端子ＮＤ１と第２電源端子ＮＤ２との間で、この順に直列に接続されている。この例では、電源端子ＮＤ１は高電位電源端子であり、電源端子ＮＤ２は低電位電源端子である。 The drive transistor DR, the switching transistor SWa, and the organic EL element OLED are connected in series in this order between the first power supply terminal ND1 and the second power supply terminal ND2. In this example, the power supply terminal ND1 is a high potential power supply terminal, and the power supply terminal ND2 is a low potential power supply terminal.
スイッチングトランジスタＳＷａのゲートは、走査信号線ＳＬ１に接続されている。スイッチングトランジスタＳＷｂは、映像信号線ＤＬと駆動トランジスタＤＲのドレインとの間に接続されており、そのゲートは走査信号線ＳＬ２に接続されている。スイッチングトランジスタＳＷｃは、駆動トランジスタＤＲのドレインとゲートとの間に接続されており、そのゲートは走査信号線ＳＬ２に接続されている。 The gate of the switching transistor SWa is connected to the scanning signal line SL1. The switching transistor SWb is connected between the video signal line DL and the drain of the drive transistor DR, and its gate is connected to the scanning signal line SL2. The switching transistor SWc is connected between the drain and gate of the driving transistor DR, and the gate is connected to the scanning signal line SL2.
キャパシタＣは、駆動トランジスタＤＲのゲートと定電位端子ＮＤ１’との間に接続されている。この例では、定電位端子ＮＤ１’は、電源端子ＮＤ１に接続されている。 The capacitor C is connected between the gate of the driving transistor DR and the constant potential terminal ND1 '. In this example, the constant potential terminal ND1 'is connected to the power supply terminal ND1.
封止基板ＣＳは、図２に示すように、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを間に挟んで基板ＳＵＢと向き合っている。封止基板ＣＳは、例えばガラス基板である。 As shown in FIG. 2, the sealing substrate CS faces the substrate SUB with the organic EL element OLED interposed therebetween. The sealing substrate CS is, for example, a glass substrate.
シール層ＳＳは、上記の通り、枠形状を有しており、アレイ基板ＡＳと封止基板ＣＳの周縁部との間に介在している。シール層ＳＳは、全画素ＰＸによって構成された画素群を取り囲んでいる。シール層ＳＳの材料としては、例えば、フリットガラス及び接着剤を使用することができる。 As described above, the seal layer SS has a frame shape, and is interposed between the array substrate AS and the peripheral portion of the sealing substrate CS. The seal layer SS surrounds a pixel group constituted by all the pixels PX. As a material of the sealing layer SS, for example, frit glass and an adhesive can be used.
映像信号線ドライバＸＤＲ及び走査信号線ドライバＹＤＲは、図１に示すように、アレイ基板ＡＳに搭載されている。映像信号線ドライバＸＤＲには、映像信号線ＤＬが接続されている。この例では、映像信号線ドライバＸＤＲには、電源線ＰＳＬがさらに接続されている。映像信号線ドライバＸＤＲは、映像信号線ＤＬに映像信号を電流信号として出力すると共に、電源線ＰＳＬに電源電圧を供給する。走査信号線ドライバＹＤＲには、走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２が接続されている。走査信号線ドライバＹＤＲは、走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２にそれぞれ第１及び第２走査信号を電圧信号として出力する。 The video signal line driver XDR and the scanning signal line driver YDR are mounted on the array substrate AS as shown in FIG. A video signal line DL is connected to the video signal line driver XDR. In this example, a power supply line PSL is further connected to the video signal line driver XDR. The video signal line driver XDR outputs the video signal as a current signal to the video signal line DL and supplies a power supply voltage to the power supply line PSL. Scanning signal lines SL1 and SL2 are connected to the scanning signal line driver YDR. The scanning signal line driver YDR outputs the first and second scanning signals as voltage signals to the scanning signal lines SL1 and SL2, respectively.
この有機ＥＬ表示装置で画像を表示する場合、例えば、画素ＰＸを行毎に順次選択する。或る画素ＰＸを選択している選択期間では、その画素ＰＸに対して書込動作を行う。或る画素ＰＸを選択していない非選択期間では、その非選択中の画素ＰＸで表示動作を行う。 When displaying an image on this organic EL display device, for example, the pixels PX are sequentially selected for each row. In a selection period in which a certain pixel PX is selected, a writing operation is performed on the pixel PX. In a non-selection period in which a certain pixel PX is not selected, a display operation is performed on the non-selected pixel PX.
具体的には、或る行の画素ＰＸを選択する選択期間では、まず、走査信号線ドライバＹＤＲから、先の画素ＰＸが接続された走査信号線ＳＬ１に、スイッチングトランジスタＳＷａを開く（非導通状態とする）走査信号を電圧信号として出力する。続いて、走査信号線ドライバＹＤＲから、先の画素ＰＸが接続された走査信号線ＳＬ２に、スイッチングトランジスタＳＷｂ及びＳＷｃを閉じる（導通状態とする）走査信号を電圧信号として出力する。この状態で、映像信号線ドライバＹＤＲから、映像信号線ＤＬに、映像信号を電流信号（書込電流）Ｉsigとして出力し、駆動トランジスタＤＲのゲート−ソース間電圧Ｖgsを、先の映像信号Ｉsigに対応した大きさに設定する。その後、走査信号線ドライバＹＤＲから、先の画素ＰＸが接続された走査信号線ＳＬ２に、スイッチングトランジスタＳＷｂ及びＳＷｃを開く走査信号を電圧信号として出力する。続いて、走査信号線ドライバＹＤＲから、先の画素ＰＸが接続された走査信号線ＳＬ１に、スイッチングトランジスタＳＷａを閉じる走査信号を電圧信号として出力する。これにより、選択期間を終了する。 Specifically, in the selection period in which the pixels PX in a certain row are selected, first, the switching transistor SWa is opened from the scanning signal line driver YDR to the scanning signal line SL1 to which the previous pixel PX is connected (non-conducting state). The scanning signal is output as a voltage signal. Subsequently, the scanning signal line driver YDR outputs, as a voltage signal, a scanning signal that closes the switching transistors SWb and SWc (sets the conductive state) to the scanning signal line SL2 to which the previous pixel PX is connected. In this state, the video signal line driver YDR outputs the video signal to the video signal line DL as a current signal (write current) I sig , and the gate-source voltage V gs of the drive transistor DR is changed to the previous video signal. Set to a size corresponding to I sig . Thereafter, a scanning signal for opening the switching transistors SWb and SWc is output as a voltage signal from the scanning signal line driver YDR to the scanning signal line SL2 to which the previous pixel PX is connected. Subsequently, a scanning signal for closing the switching transistor SWa is output as a voltage signal from the scanning signal line driver YDR to the scanning signal line SL1 to which the previous pixel PX is connected. This ends the selection period.
選択期間に続く非選択期間では、走査信号線ドライバＹＤＲから、先の画素ＰＸが接続された走査信号線ＳＬ１に、スイッチングトランジスタＳＷａを閉じる走査信号を電圧信号として出力する。スイッチングトランジスタＳＷａは閉じたままとし、スイッチングトランジスタＳＷｂ及びＳＷｃは開いたままとする。非選択期間では、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤには、駆動トランジスタＤＲのゲート−ソース間電圧Ｖgsに対応した大きさの駆動電流Ｉdrvが流れる。有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、駆動電流Ｉdrvの大きさに対応した輝度で発光する。 In the non-selection period following the selection period, a scanning signal for closing the switching transistor SWa is output as a voltage signal from the scanning signal line driver YDR to the scanning signal line SL1 to which the previous pixel PX is connected. The switching transistor SWa remains closed, and the switching transistors SWb and SWc remain open. In the non-selection period, a drive current I drv having a magnitude corresponding to the gate-source voltage V gs of the drive transistor DR flows through the organic EL element OLED. The organic EL element OLED emits light with a luminance corresponding to the magnitude of the drive current I drv .
この有機ＥＬ表示装置では、通常、発光層ＥＭＬの屈折率は、有機物層ＯＲＧが含む他の層の屈折率とほぼ等しい。また、通常、画素電極ＰＥの屈折率は、発光層ＥＭＬの屈折率と比較してより大きい。したがって、発光層ＥＭＴが回折面ＤＳに向けて放出する光が、有機物層ＯＲＧと画素電極ＰＥとの界面で全反射されることはない。 In this organic EL display device, normally, the refractive index of the light emitting layer EML is substantially equal to the refractive index of other layers included in the organic layer ORG. In general, the refractive index of the pixel electrode PE is larger than the refractive index of the light emitting layer EML. Therefore, the light emitted from the light emitting layer EMT toward the diffraction surface DS is not totally reflected at the interface between the organic material layer ORG and the pixel electrode PE.
また、この有機ＥＬ表示装置では、画素電極ＰＥと低屈折率層ＬＬとの間に高屈折率層ＨＬが介在している。この高屈折率層ＨＬは、発光層ＥＭＬの屈折率と等しいか又はそれよりも大きく、画素電極ＰＥと接触している。それゆえ、発光層ＥＭＴから回折面ＤＳへ向けて進行する光が、画素電極ＰＥと高屈折率層ＨＬとの界面で全反射されることはない。それゆえ、この構造によると、発光層ＥＭＴが回折面ＤＳへ向けて放出する光を高い効率で回折面ＤＳに入射させることができる。 In this organic EL display device, the high refractive index layer HL is interposed between the pixel electrode PE and the low refractive index layer LL. The high refractive index layer HL is equal to or larger than the refractive index of the light emitting layer EML and is in contact with the pixel electrode PE. Therefore, the light traveling from the light emitting layer EMT toward the diffraction surface DS is not totally reflected at the interface between the pixel electrode PE and the high refractive index layer HL. Therefore, according to this structure, the light emitted from the light emitting layer EMT toward the diffractive surface DS can be incident on the diffractive surface DS with high efficiency.
回折面ＤＳは入射光を回折させるので、回折面ＤＳを適宜設計すれば、反射層ＲＥＦから対向電極ＣＥへ向けて進行する光の指向性を高めることができる。したがって、例えば、封止基板ＣＳの外面での全反射を生じ難くすることができ、それゆえ、高い光取り出し効率を実現することができる。 Since the diffractive surface DS diffracts incident light, the directivity of light traveling from the reflective layer REF toward the counter electrode CE can be improved by appropriately designing the diffractive surface DS. Therefore, for example, total reflection on the outer surface of the sealing substrate CS can be made difficult to occur, and thus high light extraction efficiency can be realized.
また、高屈折率層ＨＬは、樹脂ＴＭを含有している。樹脂ＴＭは、高屈折率層ＨＬに平坦化層としての機能を与えると共に、エッチングマスクを形成することなしに高屈折率層ＨＬに貫通孔等を形成することを可能とする。したがって、この構造は、製造コストの低減に有利である。 The high refractive index layer HL contains a resin TM. The resin TM provides the high refractive index layer HL with a function as a flattening layer, and allows a through hole or the like to be formed in the high refractive index layer HL without forming an etching mask. Therefore, this structure is advantageous for reducing the manufacturing cost.
高屈折率層ＨＬと画素電極ＰＥとの間には、発光層ＥＭＬの屈折率と等しいか又はそれよりも大きな屈折率を有する層を介在させてもよい。例えば、高屈折率層ＨＬと画素電極ＰＥとの間に、酸化チタン、酸化ジルコニウム、窒化珪素などの透明な無機誘電体からなる層を介在させてもよい。この場合も、上述したのと同様の効果を得ることができる。 Between the high refractive index layer HL and the pixel electrode PE, a layer having a refractive index equal to or larger than the refractive index of the light emitting layer EML may be interposed. For example, a layer made of a transparent inorganic dielectric such as titanium oxide, zirconium oxide, or silicon nitride may be interposed between the high refractive index layer HL and the pixel electrode PE. In this case, the same effect as described above can be obtained.
或いは、高屈折率層ＨＬと画素電極ＰＥとの間に、薄く且つ発光層ＥＭＬよりも屈折率が小さな層（以下、低屈折率薄膜という）を介在させてもよい。この場合、発光層ＥＭＬが放出する光のうち、画素電極ＰＥと低屈折率薄膜との界面に臨界角よりも大きな入射角で光が入射すると、低屈折率薄膜中に近接場光であるエバネッセント波が生じる。低屈折率薄膜がエバネッセント波のしみ出し深さの最大値よりも厚ければ、先のエバネッセント波は、上記の界面で伝搬光へと変換される。すなわち、伝搬光からエバネッセント波への変換とその逆変換とが同一界面で生じる。換言すれば、発光層ＥＭＬが放出する光のうち、画素電極ＰＥと低屈折率薄膜との界面に臨界角よりも大きな入射角で入射した光は、先の界面で全反射される。そのため、この光は、表示に利用することができない可能性がある。なお、「エバネッセント波のしみ出し深さ」は、上記界面におけるエバネッセント波のエネルギーを１としたときに、エバネッセント波のエネルギーが１／ｅにまで減少する深さを意味する。 Alternatively, a thin layer (hereinafter referred to as a low refractive index thin film) having a smaller refractive index than the light emitting layer EML may be interposed between the high refractive index layer HL and the pixel electrode PE. In this case, of the light emitted from the light emitting layer EML, when light is incident on the interface between the pixel electrode PE and the low refractive index thin film at an incident angle larger than the critical angle, evanescent light that is near-field light enters the low refractive index thin film. A wave is generated. If the low refractive index thin film is thicker than the maximum value of the penetration depth of the evanescent wave, the previous evanescent wave is converted into propagating light at the interface. That is, conversion from propagating light to evanescent waves and reverse conversion occur at the same interface. In other words, of the light emitted from the light emitting layer EML, the light incident on the interface between the pixel electrode PE and the low refractive index thin film at an incident angle larger than the critical angle is totally reflected at the previous interface. Therefore, this light may not be used for display. The “evanescent wave seepage depth” means a depth at which the energy of the evanescent wave is reduced to 1 / e when the energy of the evanescent wave at the interface is 1.
低屈折率薄膜が先のエバネッセント波のしみ出し深さの最大値よりも薄ければ、先のエバネッセント波は、低屈折率薄膜と高屈折率層ＨＬとの界面で伝搬光へと変換される。すなわち、光が低屈折率薄膜をトンネルする「フォトントンネリング」を生じさせることができる。それゆえ、低屈折率薄膜が十分に薄ければ、上述したのとほぼ同様の効果を得ることができる。 If the low-refractive-index thin film is thinner than the maximum penetration depth of the previous evanescent wave, the previous evanescent wave is converted into propagating light at the interface between the low-refractive-index thin film and the high-refractive index layer HL. . That is, “photon tunneling” in which light tunnels through the low refractive index thin film can be generated. Therefore, if the low refractive index thin film is sufficiently thin, the same effect as described above can be obtained.
本態様では、上面発光型の有機ＥＬ表示装置について説明したが、上述した技術は下面発光型の有機ＥＬ表示装置にも適用可能である。また、本態様では、有機ＥＬ表示装置に映像信号として電流信号を書き込む構成を採用したが、有機ＥＬ表示装置に映像信号として電圧信号を書き込む構成を採用してもよい。さらに、本態様では、有機ＥＬ表示装置にアクティブマトリクス駆動方式を採用したが、パッシブマトリクス駆動方式やセグメント駆動方式などの他の駆動方式を採用してもよい。 In this embodiment, the top emission organic EL display device has been described. However, the above-described technique can also be applied to a bottom emission organic EL display device. Further, in this aspect, a configuration in which a current signal is written as a video signal in the organic EL display device is employed, but a configuration in which a voltage signal is written as a video signal in the organic EL display device may be employed. Furthermore, in this aspect, the active matrix driving method is adopted for the organic EL display device, but other driving methods such as a passive matrix driving method and a segment driving method may be adopted.
ＡＳ…アレイ基板、Ｃ…キャパシタ、ＣＥ…対向電極、ＣＳ…封止基板、ＤＥ…ドレイン電極、ＤＬ…映像信号線、ＤＰ…表示パネル、ＤＲ…駆動トランジスタ、ＤＳ…回折面、ＥＭＬ…発光層、ＥＴＬ…電子輸送層、Ｇ…ゲート、ＧＩ…ゲート絶縁膜、ＨＬ…高屈折率層、ＨＴＬ…正孔輸送層、ＩＩ…層間絶縁膜、ＬＬ…低屈折率層、ＮＤ１…電源端子、ＮＤ１’…定電位端子、ＮＤ２…電源端子、ＯＬＥＤ…有機ＥＬ素子、ＯＲＧ…有機物層、ＰＥ…画素電極、ＰＩ…隔壁絶縁層、ＰＳ…パッシベーション膜、ＰＳＬ…電源線、ＰＴＣ…無機粒子、ＰＸ…画素、ＲＥＦ…反射層、ＳＣ…半導体層、ＳＥ…ソース電極、ＳＬ１…走査信号線、ＳＬ２…走査信号線、ＳＳ…シール層、ＳＵＢ…絶縁基板、ＳＷａ…スイッチングトランジスタ、ＳＷｂ…スイッチングトランジスタ、ＳＷｃ…スイッチングトランジスタ、ＴＭ…樹脂、ＵＣ…アンダーコート層、ＸＤＲ…映像信号線ドライバ、ＹＤＲ…走査信号線ドライバ。 AS ... Array substrate, C ... Capacitor, CE ... Counter electrode, CS ... Sealing substrate, DE ... Drain electrode, DL ... Video signal line, DP ... Display panel, DR ... Drive transistor, DS ... Diffraction surface, EML ... Light emitting layer , ETL ... Electron transport layer, G ... Gate, GI ... Gate insulating film, HL ... High refractive index layer, HTL ... Hole transport layer, II ... Interlayer insulating film, LL ... Low refractive index layer, ND1 ... Power supply terminal, ND1 '... constant potential terminal, ND2 ... power supply terminal, OLED ... organic EL element, ORG ... organic substance layer, PE ... pixel electrode, PI ... partition insulating layer, PS ... passivation film, PSL ... power supply line, PTC ... inorganic particles, PX ... Pixel, REF ... reflective layer, SC ... semiconductor layer, SE ... source electrode, SL1 ... scanning signal line, SL2 ... scanning signal line, SS ... seal layer, SUB ... insulating substrate, SWa ... switching transistor, Wb ... switching transistor, SWc ... switching transistor, TM ... resin, UC ... undercoat layer, XDR ... video signal line driver, YDR ... scanning signal line driver.
Claims (2)
前記下地表面と向き合うと共に一対の電極とそれらの間に介在した発光層とを含んだ有機ＥＬ素子と、
前記下地表面と前記有機ＥＬ素子との間に介在すると共に樹脂と前記発光層及び前記樹脂と比較して屈折率がより高い無機粒子とを含有した透明平坦化層とを具備したことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。 A base surface having a plurality of recesses or a plurality of protrusions;
An organic EL element that faces the base surface and includes a pair of electrodes and a light emitting layer interposed therebetween,
A transparent flattening layer that is interposed between the base surface and the organic EL element and contains a resin, the light emitting layer, and inorganic particles having a higher refractive index than the resin is provided. Organic EL display device.
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