JP2008210728A - 有機ｅｌ表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
再現性高く製造できる光取り出し効率の高い有機EL表示装置を提供する。
【解決手段】
第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極の間に配置された発光層を含む有機層と、前記第１電極と前記第２電極の間に配置された第１絶縁膜と、前記発光層から出射される光を取り出す方向に配置され、前記第１絶縁膜と重なる第２絶縁膜と、前記第２絶縁膜に囲まれた領域に、前記第２絶縁膜と同層に配置された第３絶縁膜と、を備えた有機ＥＬ表示装置であって、前記第２絶縁膜と前記第３絶縁膜との屈折率は異なり、前記第３絶縁膜の断面形状が四角形以上の多角形であることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機ＥＬ表示装置の光取り出し構造に関する。

有機ＥＬ表示装置の光取り出し構造として、特許文献１がある。

特許文献１は、ガラス基板をレンズ形状となる曲面の凹をドライエッチングで加工し、その凹に屈折率の異なる絶縁材料を形成することでレンズを形成することが開示されている。

この構造は側面が曲面となっているか、断面が三角形になっている。

特開２００２−２６０８４５号公報

従来の技術は、直接曲面をエッチングにより形成しようとするために、このような構造となっている。

しかし、実際にはエッチングのガス流量を厳密に制御する必要があり、光学的な曲面を再現することは難しい。

本発明の目的は、再現性が高く、光取り出し効率が高い有機ＥＬ表示装置を提案するものである。

上記目的を達成する発明の一つの態様は、次の通りである。

発光層の光出射方向にファイバ構造を備え、ファイバ構造を構成するコアを囲む絶縁膜の断面形状を四角形以上の矩形にした構造がある。

本発明によれば、光取り出し効率の高い有機EL表示装置を再現性高く製造できる。

以下、発光層の光出射方向にファイバ構造を備え、ファイバ構造を構成するコアを囲む絶縁膜の断面形状を四角形以上の矩形で構成する実施例を説明する。

図１に、本発明を用いた実施例１の断面構造を示す。

ガラス基板の上に、媒体１を囲むように媒体２が形成されている。

これらの媒体１と媒体２の上面を覆うように、ITOで構成された画素電極が形成されている。

さらに、このITOの外縁を覆うように、絶縁膜（例えばSiNや有機絶縁膜）で構成されたバンクが形成され、バンクの上層に発光層を含む有機層と、各画素電極を共通にアルミニウムで覆った共通電極を備えている。

バンクは、図１の下図で示すように、画素電極の外縁を覆うように、有機層／共通電極の積層構造との間に配置されている。

この構造の媒体２は屈折率１．５の二酸化シリコンで構成され、媒体１は屈折率２．０の窒化シリコンで構成されているので、これらの媒体は光ファイバ構造となっている。

光は屈折率の違いから、画素の中央方向に出射方向を変えるので、基板内で閉じ込められる量が減り、光取り出し効率が高まる。

また、後述するが、媒体２が四角形以上の矩形断面を備えているので、再現性高く製造することができる。

ここで、通常のボトムエミッションＯＬＥＤ素子の光取り出し臨界角と実施例１の光ファイバー構造を適応した場合のＯＬＥＤ素子発光部からの光取り出し臨界角を比較する。

図２に、従来のボトムエミッションＯＬＥＤ素子の光取り出し臨界角を示す。

図３に、光ファイバー構造を適応した場合のＯＬＥＤ素子光取り出し臨界角を示す。

本発明の光ファイバ構造を採用すると、絶縁膜への入射角が従来３０°までしか取り出せなかったが、５６°まで取り出せるようになり、明らかな優位差がみられる。

図４に、実施例２の断面構造図を示す。

図１との違いは、図１の媒体１と図１の媒体２の上に媒体１をさらに形成している点である。

具体的には、全画素電極とバンクの下層に形成している。

媒体２のバリア性が弱い場合、具体的には、二酸化シリコンは吸湿性が媒体１のSiNよりも高いので、媒体１のSiNを図１の媒体１と図１の媒体２の両方を覆うように形成することで水分やガスに対するバリア性を向上させることができる。また、基板からのイオンの進入も抑制できる。

図５に、実施例３の断面構造図を示す。

図１の構造と違う点は光ファイバ構造の先端、媒体１の先端に曲面を設け、マイクロレンズを形成している点であり、この構造によれば、集光するので光取り出し効率が向上する。なお、この構造は、媒体２をエッチングで形成する際に、オーバーエッチングすることにより形成可能である。

図６に、実施例４の断面構造図を示す。

図１の構造と違う点は、媒体２の側面断面形状を基板に対して逆テーパにしている点であり、この構造によれば、反射光を集める効率が向上する。

図７に、実施例５の断面構造図を示す。

図１の構造と違う点は、媒体２の側面断面形状を基板に対して順テーパにしている点であり、この構造によれば、媒体２への入射光を増やすことができる。実施例４と実施例５のいずれの方が光取り出し効率が高いかは媒体１と媒体２の屈折率差による。

図８に、実施例６の断面構造図を示す。

ガラス基板上に、薄膜トランジスタTFTと、薄膜トランジスタTFT上に形成された絶縁膜と、絶縁膜の上に形成されたアルミニウムの画素電極（反射板と透明電極の組合せでも可）と、画素電極の外縁を覆うバンクと、バンクの上に形成された発光層を含む有機層と、有機層の上層に形成された透明な共通電極とを備えている。

つまり、一般的なトップエミッション型のアクティブマトリクス有機ＥＬ表示装置である。

また、この有機ＥＬ表示装置は、封止ガラスで封止されているが、この封止ガラスの対向面には、媒体２である二酸化シリコン、媒体１である窒化シリコンの積層膜がこの順番で形成されている。

そして、バンクの対向領域に媒体２である二酸化シリコンが四角形以上の矩形断面となるように形成されている。

トップエミッション型でも同様に光取り出し効率が向上する。

図９に、実施例７の断面構造図を示す。

図８の構造と違う点は、媒体２の上にさらに、媒体２が形成されている点で、高いバリア効果を実現している。

図１０に、図１の平面レイアウトの変形例を示す。

発光領域の外側に媒体２の枠が一重に形成され、発光領域に媒体２の枠が二重に形成され、さらに、中央にも配置されている構造である。

図１の平面レイアウトと違う点は、三重の矩形枠（最内矩形は枠ではなく、直線状であるが、簡易的に表記している、）を内包している点である。

図１１に、図１の平面レイアウトの変形例を示す。

図１０の平面レイアウトと違う点は、中央の線状の媒体２を配置していない点である。

図１の平面レイアウトと違う点は、二重の矩形枠を内包している点である。

図１２に、図１の平面レイアウトの変形例を示す。

図１の平面レイアウトと違う点は、画素の短手方向に伸びる媒体２を複数備えている点である。

図１３に、図１の平面レイアウトの変形例を示す。

図１の平面レイアウトと違う点は、画素の長手方向に伸びる媒体２が複数あり、発光領域の外側の媒体２と接続されている点である。

図１４に、図１の平面レイアウトの変形例を示す。

図１２の平面レイアウトと違う点は、画素の短手方向に伸びる媒体２が発光領域の外側の枠状の媒体２と接続されている点である。

図１５に、図１の平面レイアウトの変形例を示す。

図１の平面レイアウトと違う点は、画素の斜め方向に伸びる媒体２が複数あり、発光領域の外側の媒体２と接続されている点である。

図１６に、図１の平面レイアウトの変形例を示す。

図１の平面レイアウトと違う点は、発光領域の外側しか通らない楕円の媒体２が１本あり、発光領域の内側を通る楕円の媒体２が５本ある点である。

図１７に、図１の平面レイアウトの変形例を示す。

図１６の平面レイアウトと違う点は、発光領域の内側を通る楕円の媒体２が中央の１本分だけ少ない点である。

図１８に、図１の平面レイアウトの変形例を示す。

図１の平面レイアウトと違う点は、発光領域の内側にマトリクス状に、円形の媒体２がある点である。

図１９に、図１の平面レイアウトの変形例を示す。

図１の平面レイアウトと違う点は、発光領域の内側にマトリクス状に、矩形の媒体２がある点である。

図２０に、図１の平面レイアウトの変形例を示す。

図１１の平面レイアウトと違う点は、矩形の媒体２の角を丸くした点である。

図２１に、図１の平面レイアウトの変形例を示す。

図１２の平面レイアウトと違う点は、矩形の媒体２の角を丸くした点である。

図２２に、図１の平面レイアウトの変形例を示す。

図１８の平面レイアウトと違う点は、発光領域の外側の外枠の媒体２をなくし、画素に関係なく円形の媒体２を配置した点である。

図２３に、図１の平面レイアウトの変形例を示す。

図１９の平面レイアウトと違う点は、発光領域の外側の外枠の媒体２をなくし、画素に関係なく矩形の媒体２を配置した点である。

図２４に、図１の平面レイアウトの変形例を示す。

図２２の平面レイアウトと違う点は、媒体２が行毎に半ピッチずらした点である。

図２５に実施例１から実施例２２まで共通する媒体１と媒体２に製造フロー図を示す。

まず、基板上に媒体２として二酸化シリコンをプラズマCVDで成膜する。

次に、フォトプロセスでレジストをパターニングする。

次に、レジストパターンを用いて二酸化シリコンをドライエッチングし、媒体２を所定パターンにする。この時、オーバーエッチングすることで、凹部の先端をレンズ曲面とすることも可能である。

次に、媒体１として窒化シリコンをプラズマCVDで成膜する。

次に、CMPを用いて平坦に研磨する。このとき、媒体２の上面を露出させなければ、バリア性の高い構造となる、

本発明を用いた実施例１の断面構造図である。 従来のボトムエミッションＯＬＥＤ素子の光取り出し臨界角を示す図である。 本発明の光ファイバー構造を適応した場合のＯＬＥＤ素子光取り出し臨界角を示す図である。 実施例２の断面構造図である。 実施例３の断面構造図である。 実施例４の断面構造図である。 実施例５の断面構造図である。 実施例６の断面構造図である。 実施例７の断面構造図である。 図１の平面レイアウトの変形例を示す図である。 図１の平面レイアウトの変形例を示す図である。 図１の平面レイアウトの変形例を示す図である。 図１の平面レイアウトの変形例を示す図である。 図１の平面レイアウトの変形例を示す図である。 図１の平面レイアウトの変形例を示す図である。 図１の平面レイアウトの変形例を示す図である。 図１の平面レイアウトの変形例を示す図である。 図１の平面レイアウトの変形例を示す図である。 図１の平面レイアウトの変形例を示す図である。 図１の平面レイアウトの変形例を示す図である。 図１の平面レイアウトの変形例を示す図である。 図１の平面レイアウトの変形例を示す図である。 図１の平面レイアウトの変形例を示す図である。 図１の平面レイアウトの変形例を示す図である。 図２５は、媒体１と媒体２の製造フロー図である。

符号の説明

ITO・・・画素電極、媒体１・・・屈折率が媒体２よりも高い絶縁膜、媒体２・・・屈折率が媒体１よりも低い絶縁膜、ガラス・・・ガラス基板、アルミ・・・共通電極。

Claims (3)

1. 第１電極と、
   第２電極と、
   前記第１電極と前記第２電極の間に配置された発光層を含む有機層と、
   前記第１電極と前記第２電極の間に配置された第１絶縁膜と、
   前記発光層から出射される光を取り出す方向に配置され、前記第１絶縁膜と重なる第２絶縁膜と、
   前記第２絶縁膜に囲まれた領域に、前記第２絶縁膜と同層に配置された第３絶縁膜と、
   を備えた有機ＥＬ表示装置であって、
   前記第２絶縁膜と前記第３絶縁膜との屈折率は異なり、
   前記第２絶縁膜の断面形状が四角形以上の多角形であることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
2. 請求項１において、
   第１基板と第２基板とを備え、
   前記第１基板は、
   前記第１電極と、前記第２電極と、前記有機層と、前記第１絶縁膜とを備え、
   前記第２基板は、
   前記第２絶縁膜と、前記第３絶縁膜とを備えていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
3. 請求項１において、
   第１基板と第２基板とを備え、
   前記第１基板は、
   前記第１電極と、前記第２電極と、前記有機層と、前記第１絶縁膜と、前記第２絶縁膜と、前記第３絶縁膜とを備えていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。

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