JP4032956B2 - Self-luminous element, display panel, display device, and self-luminous element manufacturing method - Google Patents

Self-luminous element, display panel, display device, and self-luminous element manufacturing method Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)などの自発光素子、および表示パネルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、自発光型のフラットパネルディスプレイ(FPD)として、有機EL素子を用いた表示パネルや、プラズマディスプレイパネル(PDP)を用いたものが盛んに開発されている。これらの表示パネルでは、陽極層と陰極層との間に発光層が配置された構成となっている。表示パネルにおいては、電極間に電圧を印加することにより自発光素子を発光させ、その発光面を、屈折率が1より大きな透明媒質または透明パネルを介して見ることにより文字や画像を認識することができる。
【0003】
しかしながら、自発光素子の発光面から射出される光は放射、すなわち、ほぼ全ての角度に発射されるので、透明媒質と外界(または空気)との界面に対して臨界角以上の入射角を持つ光が界面で全反射されて表示パネルに閉じ込められるという問題が発生する。例えば、自発光型の素子の一つである有機EL素子においては、20%〜30%程度の光しか表示パネルの外に取り出せないと言われている。
【0004】
このような光の利用効率または光の取出効率に関する問題を解決するために、臨界角以上の放射角を持つ光を臨界角未満に変換するように、パネル内部に斜面構造を作り、その斜面構造の斜面で反射や屈折を発生させることにより光の取出効率を上げることが開示されている。特に、特開平10−189251号では、ベース基板の上に形成された発光層を覆う透明パネルの側から光が射出されるトップエミッション型の表示パネルにおいて、発光層の周囲に楔状の反射部材を配置し、反射構造が作り込まれた構成が開示されている。また、特開2001−332388号公報では、発光層が形成されたベース基板の側から光が射出されるボトムエミッション型の表示パネルにおいて、発光層を挟む陽極および陰極に斜面を形成した構成が開示されている。
【0005】
【特許文献1】
特開平10−189251号公報
【特許文献2】
特開2001−332388号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、発光層から射出された光を斜面で角度変換して界面における全反射を防止する構成では、表示パネル全体が厚くなりやすく、非常に薄いフラットパネルディスプレイを実現する際の制約になる可能性がある。表示パネルからの光の取出効率を高めるためには、透明パネルと外界との界面に対して臨界角以上の角度で入射する光を斜面で角度変換する必要があるので、そのような光は必ず、あるいはそのような光の大部分が斜面に入射するような設計をする必要がある。すなわち、発光層から透明パネルの界面に臨界角で入射する光を少なくするために、高い斜面を形成する必要があり、その結果、透明パネルは厚くなる。このため、光の取出効率を上げようとすると厚い透明パネルを採用せざるを得ず、表示パネル全体を薄くできない。一方、透明パネルを薄くすれば、表示パネル全体を薄くすることはできるが、界面に対して臨界角以上で入射する光が増えるので、光の取出効率が下がる。
【0007】
そこで、本発明においては、表示パネルの薄型化と光の取出効率の向上という相反する要求を同時に達成することが可能な自発光素子、表示パネルおよび自発光素子の製造方法を提供することを目的としている。また、本発明の表示パネルを用いることにより、非常に薄くて、明るい画像を表示できる表示装置を提供することも本発明の目的である。
【0008】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明においては、発光層から界面に対して臨界角以上で射出された光が界面において全反射されるのを防止するのではなく、それを利用して、反対側にも反射層を形成し、多重反射させることにより、界面で全反射された光を発光層の周囲に設けた角度変換部まで導き、そこで角度変換するようにしている。すなわち、本発明の自発光素子は、電極間に配置され、電極間に印加した電圧により発光する発光層と、発光層の射出側を覆い、外界との界面を形成する保護層であって、発光層から射出された光が発光層の面積内の界面で少なくとも1回は全反射する程度の厚みの保護層と、発光層に対して保護層の反対側を覆う反射層と、発光層の周囲において、発光層から射出された光であって、保護層内を伝播する光の向きを変えて界面に対して臨界角未満にする角度変換部とを有する。
【0009】
本発明の自発光素子では、発光層から射出された光が少なくとも1回は全反射する程度の薄い保護層が採用される。したがって、自発光素子全体を薄くすることが可能である。複数の発光層が設けられた表示パネルにおいても同様であり、界面における全反射を積極的に利用することにより、光の取出効率を向上できると共に、表示パネルを薄く纏めることができる。一方、保護層の界面に対して臨界角以上で射出された光は、界面と、界面の反対側に位置する反射層との多重反射により、発光層の周囲に配置された角度変換部に到達して角度変換されて外界に出力される。そして、保護層は薄くて良いので、角度変換部を形成する斜面構造、たとえば、以下に述べるバンクや突起よりも薄くできる。このような構成であると、多重反射により発光層の周囲に伝播した光は、必ず角度変換部により角度が変換されて取り出されるので、光の取出効率も向上する。また、角度変換部となる高い斜面は不要であり、斜面構造を形成する手間を省いて低コストで明るい表示パネルを提供できる。
【0010】
したがって、自発光素子または表示パネルの薄型化と光の取出効率の向上という相反する2つの要求を満足できる自発光素子および表示パネルを提供できる。特に、有機エレクトロルミネッセンス発光層を用いた自発光素子や表示パネルでは、光の取出効率がたかだか20〜30%程度と称されているので、本発明は非常に有効である。このため、本発明の表示パネルと、この表示パネルの発光層を駆動して画像を表示させる駆動装置とを有する表示装置は、非常に薄いサイズで提供でき、明るい画像を表示可能である。
【0011】
保護層を伝播する光の角度を変えて界面に対して臨界角度未満にする角度変換部の1つは射出側が広くなるように傾いている反射面である。また、角度変換部は、射出側が狭くなるように傾いている屈折面であっても良い。いずれにしても斜面構造が必要になる。
【0012】
発光層の周囲を囲んでいる斜面が高いと、傾斜が一定であれば、斜面が高い方が隣り合う発光層の距離が長くなり、解像度の高い画像を出力する表示パネルのサイズが大きくなる。したがって、その表示パネルを採用した表示装置も大型になる。これに対し、低い斜面(角度変換部)であると、隣り合う発光層の距離が短くなり、解像度の高い画像を表示する表示パネルおよび表示装置をコンパクトにすることができる。
【0013】
また、発光層および斜面を含む平面領域が一つの画素に相当する表示パネルでは、画素当たりの発光する領域(発光層の発光面)に対して、その画素が占める面積に斜面(角度変換部)も含まれる。したがって、本発明により角度変換部の面積を小さくできるので、画素の面積を小さくでき、小さな面積の画素から同じ発光量の光を射出できる。したがって、表示パネルの輝度も向上する。したがって、本発明により、画素を小さくして輝度を高められるという利点もあり、非常に明るい画像または文字を表示できる。
【0014】
自発光素子および表示パネルにおいては、発光層を挟むように配置されている電極のうち、一方の電極、すなわち、射出側とは反対側の電極を反射層とすることが可能である。これにより、専用の反射層は不要であり、さらに薄い自発光素子および表示パネルを提供できる。
【0015】
本発明の自発光素子および表示パネルにおいては、発光層を、他の発光層と分離するために射出側に突き出たバンクを形成し、そのバンクの内面を角度変換部とすることが望ましい。本発明の自発光素子および表示パネルは、保護層として、角度変換部が形成されたシート状またはパネル状の部材を貼り付ける構成であっても良いが、発光層と保護層との間に隙間が生じ、漏れ光(クロストーク)が発生する可能性が高くなり易い。また、保護層を貼り付けるとなると、貼り付けの段階で気泡などが入りやすく、その気泡により光が散乱されて利用効率を向上するうえでの妨げとなる可能性もある。さらに、クロストークの発生や気泡の入り込みがないように製造するのも困難であると考えられる。
【0016】
これに対し、発光層の周囲に形成したバンクの内面を角度変換部とすることにより、バンクに囲われた領域に保護層を形成すると、保護層を発光層にほぼ密着させた構成、または保護層と発光層との距離を最短にすることができ、クロストークの発生を抑制できる。また、バンクに囲われた領域に保護層を形成すれば良いので、保護層をその領域に対し塗布するなどの方法で形成することができ、保護層を形成する段階で気泡が入り込んでしまう事態も防ぐことが可能になる。さらに、この構造であれば、保護層の厚みはバンクの厚みに吸収され、すなわち、保護層の厚みは素子や表示パネルの厚みに影響しなくなるので、いっそう薄い自発光素子および表示パネルを提供できる。
【0017】
したがって、電極間に配置され、電極間に印加した電圧により発光する発光層と、発光層の射出側を覆い、外界との界面を形成する保護層であって、発光層から射出された光が発光層の面積内の界面で少なくとも1回は全反射する程度の厚みの保護層と、発光層に対して保護層の反対側を覆う反射層と、発光層の周囲において、発光層から射出された光であって、保護層内を伝播する光の向きを変えて界面に対して臨界角未満にする角度変換部とを有する自発光素子の製造方法であって、発光層を、他の発光層と分離するために射出側に突き出たバンクを有し、そのバンクの内面を角度変換部とする工程と、バンクに囲われた領域に保護層を形成する工程とを有する方法により、薄く、光の利用効率も高い構成の自発光素子を製造できる。
【0018】
また、バンクから射出側に突き出た絶縁材料からなる突起を形成し、この突起の内面を角度変換部とすることも可能である。そして、この突起により囲われた領域に保護層を形成する。ただし、バンクの内面を角度変換部とする構成に比べると、バンクの部分でクロストークが発生する可能性があるので、バンクの内面を角度変換部とした構成が最も好ましい。一方、バンクの内面を角度変換部とする構成では、アルミニウムなどの膜をバンクの内面に製膜して角度変換部とする場合は、発光層を挟むように配置される電極が角度変換部によりショートされてしまう可能性がある。したがって、絶縁膜などを製膜する必要があるので、表示パネルの製造の容易さを考えれば、バンクの上に突起を形成して、その内面を角度変換部とする構成が適していると考えられる。
【0019】
バンクの上に形成された絶縁性の突起を角度変換部とした自発光素子は、発光層を、他の発光層と分離するために射出側に突き出たバンクから射出側に突き出た突起を絶縁材料により形成し、その突起の内面を角度変換部とする工程と、その突起により囲われた領域に保護層を形成する工程とを有する方法により製造することが可能である。
【0020】
本発明は、自発光型の発光素子、すなわち、自発光素子または表示パネルであれば適用することが可能である。このため、PDP、発光ダイオード、無機EL、有機EL、フィールドエミッションなどを利用した表示体または表示パネルに本発明を適用できる。特に、発光層が有機エレクトロルミネッセンス発光層である有機EL素子を用いた表示体(または自発光素子)、または表示パネルは光の取出効率が非常に低いので、本発明は非常に有用である。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。図1に本発明に係る表示パネルが搭載された表示装置として携帯電話機を示してある。本例の携帯電話機1は、データが表示される表示パネル10aとして自発光素子である有機EL素子を用いた表示パネルが採用され、マイクロコンピュータなどで構成される駆動装置9により有機EL素子から光Lを発光させて文字や画像などのデータがユーザ90に観測されるようになっている。
【0022】
図2に表示パネルの一部を平面図により拡大して示し、図3に図2のIII−III線における断面図を示してある。本例の表示パネル10aは、有機エレクトロルミネッセンス素子から多数の画素がマトリクス状に配置されたものであり、アクティブマトリックス方式やパッシブマトリックス方式により駆動することができる。この表示パネル10aは、単独の発光層14と、この発光層14の周囲に設けられた反射面13aを備えた表示体または自発光素子19が1つの画素を構成し、複数の表示体19が2次元方向にアレイ状またはマトリクス状に配置されたものである。したがって、各々の表示体19を駆動することにより2次元画像を表示することができる。個々の表示体19は、電極間に配置され、電極間に電圧を印加することにより自発的に発光する発光層14と、この発光層14の射出側を覆い、外界との界面18aを形成する保護層18とを有し、発光層14の周囲に設けられた角度変換部である反射面13aにより保護層18の内部を伝播する光L2の向きを保護層の界面18aの臨界角未満となるように変えて光の利用効率または光の取出効率を高めるようになっている。
【0023】
表示パネル10aは、ガラス基板などのパネルの支持体となる基板11を有し、この上面または表面11aに信号線やドライビング用の素子などと共にアルミニウムなどの金属層や誘電体多層膜などからなる陰極層12(電極層12または反射層12ともいう)が積層されている。したがって、本例の表示パネル10aにおいては、陰極層12が反射性であり、発光層14から射出された光の一部を保護層18の側に反射したり、界面18aで全反射した光を保護層18の側に反射する機能を有している。さらに、基板11の上面11aにはポリイミドからなる所定の高さのバンク13が所定のパターンで積層されており、バンク13により四方が囲われた領域21が形成されている。この領域21は有機EL発光層14が製膜される領域であり、発光領域となる。本例では、60μm×190μmの長方形状の発光領域21が形成されている。発光領域21とバンク13の傾斜した一方の側面(斜面)を含む領域22は表示パネル10aにおける1つの画素に相当し、たとえば、80μm×240μmの画素領域とされている。
【0024】
発光層14は、インクジェット技術を利用して領域21に製膜されている。バンク13は発光層14を製膜する際のアライメントに利用できる層であり、発光層14を分離するための層である。発光層14は有機ELからなる単独の層であっても良いし、発光効率を改善するためにホール輸送層や電子輸送層を付加した層とすることも可能である。発光層14の上にはITOからなる透明電極(陽極層)15が形成されており、陰極層12および陽極層15に電圧を印加することにより、これらの電極間に配置された発光層14が自発的に発光する。そして、陽極層15の上(射出側)から保護層18が積層されており、発光層14の射出側が保護層18により覆われ、保護層18により外界との界面18aが形成されている。ここで、電極層12を陰極、電極層15を陽極としたが、電極層12は反射性をもつ電極、また電極層15は光透過性をもつ電極であれば、上記の組み合わせに限定されるものではない。
【0025】
保護層18は、薄い透明な層であり、発光層14から斜めに、界面18aに対して臨界角以上になるような角度で射出された光が発光層14の面積内の界面18aで全反射される程度の厚みになっている。すなわち、従来の斜面で角度変換するタイプの表示パネルでは、発光層から全反射する角度で射出された光が保護層と外界との界面に達しないような厚い保護層を採用しているのに対し、本例の表示パネル10aでは、逆に、臨界角以上になるような角度で射出された光が界面18aに達して反射されるような薄い保護層18が製膜されている。このため、発光層14から射出された光Lのうち、界面18aの臨界角未満の光L1は、界面18aから外界に出力され、界面18aの臨界角以上の光L2は界面18aで全反射されて発光層14の側に戻り、電極層12で再び反射される。これを繰り返すことにより臨界角以上の光L2は、保護層18の内部を伝播する。たとえば、屈折率が1.5の保護層18であれば、約42度以上の角度で界面18aに入射する光L2は界面18aで全反射され、保護層18を伝播する。
【0026】
保護層18を伝播する光L2は、発光領域21の周囲のバンク13の斜面に到達し、そこで角度が変わって臨界角未満になることにより界面18aを通って外界に出力される。すなわち、バンク13の側面13aは射出側に向けて広くなるように傾斜した斜面とされており、この側面13aにアルミニウムなどの反射膜24が形成されている。このため、界面18aと反射層12との間で反射を繰り返した光L2は反射面13aで向き(角度)が変えられる。したがって、反射面13aで反射された光L2は、界面18aに対して臨界角未満で入射し外界に出力される。このため、本例の表示パネル10aでは、薄い保護層18を用いているために界面18aで全反射される光L2が存在するが、その光L2は多重反射により反射面13aに到達し、そこで向きを変えて外界に出力されるので、全反射により閉じ込められる光はほとんどない。したがって、従来の厚い保護層と高い反射面を備えた表示パネルと同様に、あるいはそれ以上に光の利用効率または取出効率の高い表示パネルを提供することができる。
【0027】
従来の表示パネルであると、発光層から外界との界面に向けて射出された光線が、その界面で全反射されないように保護層を形成するので、その保護層の厚さを厚くする必要があり、その厚みは発光領域または画素領域の面積に応じて変わるが、画素のサイズと同等あるいはそれ以上になる。たとえば、発光領域または画素領域が50μm×50μm程度である場合は70μm程度の厚みの保護層18が必要になる。これに対し、本例の表示パネル10aであれば、保護層18と外界との界面18aで全反射することを前提としているので、保護層18は保護の機能を果たす限界まで薄くすることができる。このため、たとえば、50μm×50μmの発光領域または画素領域に対して数μmという非常に薄い保護層18を用いた表示パネルを製造できる。したがって、保護層の厚みを10分の1程度にすることが可能であり、非常に薄い表示パネルを実現できる。
【0028】
さらに、発光層14の周囲に設ける反射面13aは、保護層18と反射層12との間で多重反射している光の向きを変えるためのものであり、1回の反射により発光層14から射出された光が界面18aで全反射されないように光の向きを変換するものではない。したがって、従来の表示パネルのように、発光層14から全反射する角度で射出された光が入射できるような高さは不要である。このため、画素当たりの面積を小さくできるという効果も得られる。図4に画素領域22における発光領域21と反射面13aが占める領域との関係を示してある。表示パネル10aの反射面の角度を、従来の表示パネルの反射面の角度と等しい角度とすると、高さを低くできるので、反射面13aを形成するために必要な領域25を狭くできる。したがって、小さな画素領域22に対して従来と同じ光量の発光領域21を形成でき、画素当りの輝度が高くなる。さらに、保護層18を伝播した光が画素の周囲から出力されるので、中央に対して周囲の光量が同等もしくは多い表示体19となり、輪郭のしっかりしたコントラストの高い表示が可能となる。
【0029】
また、逆の言い方をすると、従来の方式では、画素と画素とのピッチがある程度限られるので、反射面の高さは限られ、反射面により角度変換されて界面から出力される光の量も限られたものとなっている。これに対して、本発明においては、保護層18を薄くできると共に、反射面(斜面)24の高さも低くできるので、保護層18と同じあるいは保護層18よりも高い斜面を作ることも可能である。したがって、保護層18を伝播する光を逃すことなく、その角度を変えて界面18aから出力されるようにすることができる。したがって、この点では、薄く、光の取出効率の高い表示パネル10aを提供することができる。ただし、保護層18を薄くすると、多重反射する回数が増加する。界面18aにおける反射は全反射であり、それほどロスはないが、電極12のアルミニウムなどの金属面では吸収があり、また、保護層18などを伝播している間の吸収もある。したがって、保護層を薄くすることにより吸収によるロスが発生し、光の取出効率に影響を与える可能性がある。
【0030】
いずれにしても、本例の表示パネル10aでは、光の取出効率を減ぜずに、あるいは光の取出効率を高めると共に、保護層18を薄くすることができる。したがって、この構造であれば、光の取出効率の向上と表示パネルの薄型化という相反する要求を同時に達成でき、明るくて薄い表示パネルを製造または提供できる。また、低い反射面を採用でき、光の取出効率の向上だけでなく、1画素当りの輝度も向上しやすいという相乗的なメリットが得られるので、非常に明るい画像を表示可能な表示パネルを提供できる。さらに、表示パネル10aでは、発光層14の反射出側に配置された電極12を反射層と兼用しているので、薄い表示パネルを製造するのに最適な構成である。また、輝度を上げるために必要以上にエネルギーを費やす必要がないので、表示装置1の消費電力も少なくて済み、有機ELの信頼性を向上することも可能である。
【0031】
図5に表示パネル10aの製造方法を示してある。図5(a)に示すように、ガラス基板などの基板11を用意し、図5(b)に示すように、基板11の表面11aにアルミニウムからなる電極層(陰極層)12を積層する。そして、電極層12の上にポリイミドからなるバンク13を形成し、バンク13の側面(斜面)13aに反射膜24となるアルミニウム膜や誘電体多層膜を形成する。アルミニウムなどの導電性の反射膜を形成する場合は、電極12および15がショートしないように絶縁膜を形成する必要がある。
【0032】
次に、図5(c)に示すように、バンク13により囲われた領域に対してインクジェット法により有機EL材料からなるインク液滴を滴下あるいは着弾させ発光層14を製膜する。そして、発光層14の上に電極層(陽極層)15を積層する。次に、図5(d)に示すように、電極層12、バンク13、発光層14および電極層15が形成された基板11の射出側に薄い保護層18を積層する。これにより、表示パネル10aが製造される。
【0033】
図6に異なる表示パネル10bを断面図により示してある。上記の表示パネル10aは、発光層14の周囲を囲っているバンク13に反射面13aを形成しており、発光層14の側方に反射面13aが配置されている。すなわち、反射面13aと発光層14との間には鉛直方向、または射出方向に隙間が存在しない。このため、発光層14から射出された光の漏れ(クロストーク)は防止されており、光の利用効率を最も高められる構造である。また、バンク13の上にも保護層18が若干積層されている構造となっているが、陽極層15の上に保護層18があれば良く、バンク13と同じ高さとなるような厚み、または、バンク13より低い高さとなるような厚みの保護層18で陽極層15を覆った構造とすることが可能である。このため、表示パネルの厚みも非常に薄くできる。しかしながら、この表示パネル10aでは、電極間の短絡を防止するために、反射面13aを形成する際に絶縁層を形成する必要があり、表示パネルの製造が若干複雑になる可能性がある。
【0034】
これに対し、図6に示す表示パネル10bは、バンク13の斜面13aに反射膜24を形成するのではなく、バンク13および発光層14の上に陽極層15を形成し、さらに、陽極層15の上にバンク13と重なる位置に絶縁材料からなる突起25が形成されている。そして、この突起25の斜面25aに反射膜24が形成され、突起25に囲われた領域が保護層18により覆われている。この表示パネル10bであれば、反射膜24により電極間がショートする心配はなく、電極間のショートを防止するための絶縁膜を形成する必要がない。このため、表示パネル10bを容易に製造できる。ただし、発光層14と反射面25aとの間に射出方向に隙間が生じるので、バンク13の部分で光の漏れが発生する可能性がある。表示パネル10bにおける突起25の高さは、バンク13と同程度とするなど様々な高さとすることが可能であるが、表示パネルを薄くするためには低い突起25とすることが望ましい。一方、保護層18として十分な機能を発揮させるためにある程度の厚みが必要な場合は、突起25の高さを調整することにより保護層18の厚みを自由に制御できるというメリットがある。
【0035】
この表示パネル10bは以下のように製造することが可能である。まず、表示パネル10aと同様に、図7(b)に示すように、図7(a)に示す基板11の表面11aに電極層12、バンク13および発光層14を形成する。そして、図7(c)に示すように、発光層14およびバンク13に対して電極層15を形成し、バンク13と重なるように、すなわち、バンク13の上に絶縁材料からなる突起25を形成し、その突起25の斜面25aに反射膜24を形成する。次に、図7(d)に示すように、突起25に囲われた領域に保護層を形成する材料を注入し保護層18を形成する。これにより、表示パネル10bが製造される。
【0036】
図8にさらに異なる表示パネル10cを断面図により示してある。この表示パネル10cは、バンク13に重ねて保護層18と屈折率の異なる透明な層30を形成し、射出方向が狭くなるような屈折面31を角度変換部として形成したものである。このように、角度変換部は反射面の他に屈折面でも実現できる。
【0037】
図9にさらに異なる表示パネル10dを断面図により示してある。この表示パネル10dは、保護シート18に凹部28を形成すると共に、この凹部28の壁面28aに反射膜24を形成し、保護シート18を接着層26を介してバンク13などが形成された基板11の射出側に接合した構成となっている。この構成の場合、ミラー24の頂点と保護シート18の界面18aとの距離が長いと、これらの間から光の漏れが発生する。このため、これらの距離を可能な限り短くすることにより、光の漏れを防止することが望ましい。
【0038】
なお、上記のいずれの例においても、反射面は射出側に向けて広がるように傾斜しているが、射出側に向けて狭まるような傾斜とすることも可能である。ただし、射出側に向けて広がる反射面であれば、界面18aと反射層12との間での多重反射の回数を少なくできるので、反射層12での吸収損失や発光層14などの透過率を考慮すると、多重反射による光強度の低下を抑制する点では、射出側に向けて広がる反射面とすることが望ましい。
【0039】
また、本発明の表示パネルを携帯電話機に搭載される表示パネルを例に説明したが、PDA、カーナビゲーションなどに搭載される小型の表示パネルにも本発明を適用することが可能であるし、近年、開発が盛んである30インチなどの大型の表示パネル、PC用のディスプレイ、TVなどについても本発明を適用できる。また、有機EL素子を用いた発光層を説明したが、PDP、発光ダイオード、無機EL、有機EL、フィールドエミッションなどの電極間に電圧を印加することにより自発的に発光する発光層を用いた表示パネルであれば本発明を適用することが可能である。
【0040】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明においては、界面における全反射を積極的に活用して全反射された光を発光層の周囲に設けた反射面などの角度変換部で角度変換するようにしている。これにより、薄い保護層を採用して、従来の反射性の斜面が形成された表示パネルと同様に光の取出効率を向上できるので、明るくて非常に薄い自発光素子および表示パネルを製造できる。また、本発明であると、低い反射面で光の伝播する角度を変換することが可能であり、光の取出効率の向上だけでなく、1つの画素を小さくして画素当りの輝度も向上できる。したがって、自発光素子および表示パネルは、薄いながらも従来に増して非常に明るい画像または文字を表示することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る表示パネルが搭載された表示装置(携帯電話機)を示す図である。
【図2】 本発明に係る表示パネルの概略を示す平面図である。
【図3】 図2に示す表示パネルの概略を示す断面図である。
【図4】 図2に示す表示パネルの発光領域と画素領域の関係を説明するための図である。
【図5】 図2に示す表示パネルの製造方法を示す図である。
【図6】 異なる表示パネルの概略を示す断面図である。
【図7】 図6に示す表示パネルの製造方法を示す図である。
【図8】 さらに異なる表示パネルの概略を示す図である。
【図9】 さらに異なる表示パネルの概略を示す図である。
【符号の説明】
1 携帯電話機
10a、10b、10c、10d 表示パネル
11 ベース基板
12 電極(反射層)
13 バンク
14 発光層
14a 反射面
18 保護層
18a 界面
24 反射膜
25 突起
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a self-luminous element such as organic electroluminescence (organic EL), and a display panel.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as a self-luminous flat panel display (FPD), a display panel using an organic EL element and a display panel using a plasma display panel (PDP) have been actively developed. These display panels have a configuration in which a light emitting layer is disposed between an anode layer and a cathode layer. In a display panel, a self-luminous element is caused to emit light by applying a voltage between electrodes, and characters and images are recognized by viewing the light emitting surface through a transparent medium or a transparent panel having a refractive index greater than 1. Can do.
[0003]
However, since the light emitted from the light emitting surface of the self-luminous element is emitted, that is, emitted at almost all angles, the incident angle is greater than the critical angle with respect to the interface between the transparent medium and the outside (or air). There arises a problem that light is totally reflected at the interface and confined in the display panel. For example, in an organic EL element which is one of self-luminous elements, it is said that only about 20% to 30% of light can be taken out of the display panel.
[0004]
In order to solve such problems related to light utilization efficiency or light extraction efficiency, a slope structure is created inside the panel so that light having a radiation angle greater than the critical angle is converted to less than the critical angle. It is disclosed that the light extraction efficiency is increased by generating reflection and refraction on the slope of the light. In particular, in Japanese Patent Laid-Open No. 10-189251, in a top emission type display panel in which light is emitted from a transparent panel side covering a light emitting layer formed on a base substrate, a wedge-shaped reflecting member is provided around the light emitting layer. An arrangement is disclosed in which a reflective structure is built in. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2001-332388 discloses a configuration in which slopes are formed on an anode and a cathode sandwiching a light emitting layer in a bottom emission type display panel in which light is emitted from the base substrate side on which the light emitting layer is formed. Has been.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-10-189251
[Patent Document 2]
JP 2001-332388 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the configuration that prevents the total reflection at the interface by changing the angle of the light emitted from the light-emitting layer on the inclined surface tends to be thick, which may be a limitation when realizing a very thin flat panel display. There is. In order to increase the light extraction efficiency from the display panel, it is necessary to change the angle of light incident on the interface between the transparent panel and the outside world at an angle greater than the critical angle, so that such light must be Alternatively, it is necessary to design such that most of the light is incident on the slope. That is, in order to reduce the light incident at the critical angle from the light emitting layer to the interface of the transparent panel, it is necessary to form a high slope, and as a result, the transparent panel becomes thick. For this reason, to increase the light extraction efficiency, a thick transparent panel must be employed, and the entire display panel cannot be thinned. On the other hand, if the transparent panel is made thin, the entire display panel can be made thin, but light incident on the interface at a critical angle or more increases, so that the light extraction efficiency decreases.
[0007]
In view of the above, an object of the present invention is to provide a self-luminous element, a display panel, and a method for manufacturing the self-luminous element that can simultaneously achieve the conflicting demands of thinning the display panel and improving the light extraction efficiency. It is said. It is another object of the present invention to provide a display device that can display a very thin and bright image by using the display panel of the present invention.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, in the present invention, the light emitted from the light emitting layer at a critical angle or more with respect to the interface is not prevented from being totally reflected at the interface, but is used for the reflection layer on the opposite side. Is formed and multiple reflections are performed, so that the light totally reflected at the interface is led to an angle conversion unit provided around the light emitting layer, where the angle is converted. That is, the self-luminous element of the present invention is a protective layer that is disposed between electrodes and that emits light by a voltage applied between the electrodes, covers the emission side of the light emitting layer, and forms an interface with the outside. A protective layer having a thickness such that light emitted from the light emitting layer is totally reflected at an interface within the area of the light emitting layer at least once; a reflective layer covering the opposite side of the protective layer with respect to the light emitting layer; There is an angle conversion unit that changes the direction of light emitted from the light emitting layer and propagates through the protective layer to make it less than the critical angle with respect to the interface.
[0009]
In the self-luminous element of the present invention, a thin protective layer is employed so that the light emitted from the light emitting layer is totally reflected at least once. Therefore, it is possible to make the whole self-luminous element thin. The same applies to a display panel provided with a plurality of light emitting layers. By positively utilizing total reflection at the interface, the light extraction efficiency can be improved and the display panel can be thinly packed. On the other hand, light emitted above the critical angle with respect to the interface of the protective layer reaches the angle conversion part arranged around the light emitting layer by multiple reflection between the interface and the reflective layer located on the opposite side of the interface. The angle is converted and output to the outside world. And since the protective layer may be thin, it can be made thinner than the slope structure which forms an angle conversion part, for example, the bank and protrusion which are described below. With such a configuration, light propagated around the light emitting layer due to multiple reflection is always extracted after the angle is converted by the angle conversion unit, so that the light extraction efficiency is also improved. In addition, a high slope serving as an angle conversion portion is not necessary, and a bright display panel can be provided at low cost by eliminating the trouble of forming the slope structure.
[0010]
Therefore, it is possible to provide a self-luminous element and a display panel that can satisfy the two contradictory requirements of making the self-luminous element or display panel thin and improving the light extraction efficiency. In particular, in a self-luminous element or display panel using an organic electroluminescence light emitting layer, the light extraction efficiency is at most about 20 to 30%, so the present invention is very effective. Therefore, a display device having the display panel of the present invention and a driving device that drives the light emitting layer of the display panel to display an image can be provided in a very thin size and can display a bright image.
[0011]
One of the angle conversion units that change the angle of light propagating through the protective layer to make it less than the critical angle with respect to the interface is a reflecting surface that is inclined so that the exit side becomes wider. Further, the angle conversion unit may be a refracting surface that is inclined so that the exit side becomes narrow. In any case, a slope structure is required.
[0012]
If the slope surrounding the light emitting layer is high, if the slope is constant, the distance between the adjacent light emitting layers becomes longer when the slope is higher, and the size of the display panel that outputs an image with high resolution becomes larger. Therefore, a display device that employs the display panel also becomes large. On the other hand, when the slope is low (angle conversion unit), the distance between adjacent light emitting layers is shortened, and the display panel and the display device for displaying an image with high resolution can be made compact.
[0013]
In addition, in a display panel in which a planar area including a light emitting layer and a slope corresponds to one pixel, a slope (angle conversion unit) is an area occupied by the pixel with respect to a light emitting area per pixel (light emitting surface of the light emitting layer). Is also included. Therefore, the area of the angle conversion unit can be reduced according to the present invention, so that the area of the pixel can be reduced, and light having the same light emission amount can be emitted from the pixel having a small area. Therefore, the brightness of the display panel is also improved. Therefore, according to the present invention, there is an advantage that the luminance can be increased by reducing the pixels, and a very bright image or character can be displayed.
[0014]
In the self-luminous element and the display panel, one of the electrodes arranged so as to sandwich the light emitting layer, that is, the electrode opposite to the emission side can be used as the reflective layer. This eliminates the need for a dedicated reflective layer and can provide a thinner self-luminous element and display panel.
[0015]
In the self-luminous element and the display panel of the present invention, it is desirable to form a bank protruding to the emission side in order to separate the light emitting layer from other light emitting layers, and to use the inner surface of the bank as an angle conversion section. The self-light-emitting element and the display panel of the present invention may have a configuration in which a sheet-like or panel-like member in which an angle conversion portion is formed is attached as a protective layer, but there is a gap between the light-emitting layer and the protective layer. Is likely to occur and leakage light (crosstalk) is likely to occur. Further, when the protective layer is pasted, bubbles and the like are likely to enter at the stage of pasting, and light may be scattered by the bubbles, which may hinder the use efficiency. Furthermore, it is considered difficult to manufacture so as not to generate crosstalk or enter bubbles.
[0016]
On the other hand, when the inner surface of the bank formed around the light emitting layer is used as an angle conversion portion, when the protective layer is formed in a region surrounded by the bank, the protective layer is almost adhered to the light emitting layer, or the protection The distance between the layer and the light emitting layer can be minimized, and the occurrence of crosstalk can be suppressed. In addition, since a protective layer may be formed in a region surrounded by the bank, it can be formed by a method such as applying the protective layer to the region, and bubbles may enter at the stage of forming the protective layer. Can also be prevented. Furthermore, with this structure, the thickness of the protective layer is absorbed by the thickness of the bank, that is, the thickness of the protective layer does not affect the thickness of the element and the display panel, so that a thinner self-luminous element and display panel can be provided. .
[0017]
Therefore, a light emitting layer that is disposed between the electrodes and emits light by a voltage applied between the electrodes, and a protective layer that covers the emission side of the light emitting layer and forms an interface with the outside, where light emitted from the light emitting layer The light emitting layer is emitted from the light emitting layer around the light emitting layer, the protective layer having a thickness that allows total reflection at least once at the interface within the area of the light emitting layer, the reflective layer covering the opposite side of the light emitting layer to the protective layer A self-luminous element having an angle conversion unit that changes the direction of light propagating in the protective layer to make it less than a critical angle with respect to the interface, In order to separate from the layer, the method has a bank protruding to the exit side, the inner surface of the bank is used as an angle conversion unit, and a method of forming a protective layer in a region surrounded by the bank, A self-luminous element having a high light utilization efficiency can be manufactured.
[0018]
It is also possible to form a protrusion made of an insulating material protruding from the bank to the emission side, and to use the inner surface of this protrusion as an angle conversion portion. Then, a protective layer is formed in a region surrounded by the protrusions. However, compared to a configuration in which the inner surface of the bank is an angle conversion unit, crosstalk may occur in the bank portion, and therefore, a configuration in which the inner surface of the bank is an angle conversion unit is most preferable. On the other hand, in the configuration in which the inner surface of the bank is used as the angle conversion unit, when the film such as aluminum is formed on the inner surface of the bank to form the angle conversion unit, the electrode disposed so as to sandwich the light emitting layer is There is a possibility of being short-circuited. Therefore, since it is necessary to form an insulating film or the like, considering the ease of manufacturing the display panel, a configuration in which protrusions are formed on the bank and the inner surface thereof is an angle conversion portion is considered suitable. It is done.
[0019]
A self-luminous element that uses an insulating protrusion formed on the bank as an angle conversion part insulates the protrusion protruding to the emission side from the bank protruding to the emission side in order to separate the light emitting layer from other light emitting layers. It can be manufactured by a method that includes a step of forming a material and forming the inner surface of the protrusion as an angle conversion portion and a step of forming a protective layer in a region surrounded by the protrusion.
[0020]
The present invention can be applied to any self-luminous light emitting element, that is, a self-luminous element or a display panel. Therefore, the present invention can be applied to a display body or a display panel using PDP, light emitting diode, inorganic EL, organic EL, field emission, or the like. In particular, a display body (or a self-luminous element) using an organic EL element whose light emitting layer is an organic electroluminescent light emitting layer, or a display panel has very low light extraction efficiency, and thus the present invention is very useful.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a mobile phone as a display device on which a display panel according to the present invention is mounted. In the cellular phone 1 of this example, a display panel using an organic EL element which is a self-luminous element is employed as a display panel 10a on which data is displayed, and light is emitted from the organic EL element by a driving device 9 composed of a microcomputer or the like. The user 90 observes data such as characters and images by emitting L.
[0022]
FIG. 2 is an enlarged plan view showing a part of the display panel, and FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. The display panel 10a of the present example has a large number of pixels arranged in a matrix form from an organic electroluminescence element, and can be driven by an active matrix method or a passive matrix method. In the display panel 10a, a single light emitting layer 14 and a display body or a self light emitting element 19 having a reflective surface 13a provided around the light emitting layer 14 constitute one pixel, and a plurality of display bodies 19 are formed. They are arranged in an array or matrix in the two-dimensional direction. Therefore, a two-dimensional image can be displayed by driving each display body 19. The individual display bodies 19 are arranged between the electrodes, and the light emitting layer 14 that spontaneously emits light by applying a voltage between the electrodes, covers the emission side of the light emitting layer 14, and forms an interface 18a with the outside. The direction of the light L2 propagating through the inside of the protective layer 18 is less than the critical angle of the interface 18a of the protective layer by the reflecting surface 13a that is an angle conversion portion provided around the light emitting layer 14. In this way, the light utilization efficiency or the light extraction efficiency is enhanced.
[0023]
The display panel 10a includes a substrate 11 serving as a support for a panel such as a glass substrate, and a cathode made of a metal layer such as aluminum or a dielectric multilayer film on the upper surface or the surface 11a together with a signal line or a driving element. A layer 12 (also referred to as an electrode layer 12 or a reflective layer 12) is stacked. Therefore, in the display panel 10a of this example, the cathode layer 12 is reflective, and part of the light emitted from the light emitting layer 14 is reflected toward the protective layer 18 or the light totally reflected at the interface 18a is reflected. It has a function of reflecting to the protective layer 18 side. Further, on the upper surface 11 a of the substrate 11, a bank 13 made of polyimide and having a predetermined height is laminated in a predetermined pattern, and a region 21 surrounded on all sides by the bank 13 is formed. This area | region 21 is an area | region where the organic electroluminescent light emitting layer 14 is formed into a film, and becomes a light emission area | region. In this example, a 60 μm × 190 μm rectangular light emitting region 21 is formed. A region 22 including the light emitting region 21 and one inclined side surface (slope) of the bank 13 corresponds to one pixel in the display panel 10a, and is, for example, a pixel region of 80 μm × 240 μm.
[0024]
The light emitting layer 14 is formed in the region 21 using an ink jet technique. The bank 13 is a layer that can be used for alignment when forming the light emitting layer 14, and is a layer for separating the light emitting layer 14. The light emitting layer 14 may be a single layer made of organic EL, or a layer to which a hole transport layer or an electron transport layer is added in order to improve the light emission efficiency. A transparent electrode (anode layer) 15 made of ITO is formed on the light emitting layer 14. By applying a voltage to the cathode layer 12 and the anode layer 15, the light emitting layer 14 disposed between these electrodes is formed. Lights spontaneously. A protective layer 18 is laminated on the anode layer 15 (on the emission side), the emission side of the light emitting layer 14 is covered with the protective layer 18, and an interface 18 a with the outside world is formed by the protective layer 18. Here, the electrode layer 12 is a cathode and the electrode layer 15 is an anode. However, the electrode layer 12 is limited to the above combination as long as the electrode layer 12 is a reflective electrode and the electrode layer 15 is a light-transmissive electrode. It is not a thing.
[0025]
The protective layer 18 is a thin transparent layer, and light emitted obliquely from the light emitting layer 14 at an angle larger than the critical angle with respect to the interface 18 a is totally reflected at the interface 18 a within the area of the light emitting layer 14. It is thick enough. In other words, the conventional display panel that converts the angle on the slope uses a thick protective layer that prevents the light emitted at the angle of total reflection from the light emitting layer from reaching the interface between the protective layer and the outside world. On the other hand, in the display panel 10a of this example, on the contrary, a thin protective layer 18 is formed so that light emitted at an angle equal to or greater than the critical angle reaches the interface 18a and is reflected. For this reason, of the light L emitted from the light emitting layer 14, the light L1 less than the critical angle of the interface 18a is output from the interface 18a to the outside, and the light L2 greater than the critical angle of the interface 18a is totally reflected by the interface 18a. Then, the light returns to the light emitting layer 14 side and is reflected again by the electrode layer 12. By repeating this, the light L2 having a critical angle or more propagates inside the protective layer 18. For example, in the case of the protective layer 18 having a refractive index of 1.5, the light L2 incident on the interface 18a at an angle of about 42 degrees or more is totally reflected at the interface 18a and propagates through the protective layer 18.
[0026]
The light L2 propagating through the protective layer 18 reaches the slope of the bank 13 around the light emitting region 21, where the angle changes and becomes less than the critical angle, and is output to the outside through the interface 18a. That is, the side surface 13a of the bank 13 is inclined so as to become wider toward the emission side, and a reflective film 24 such as aluminum is formed on the side surface 13a. For this reason, the direction (angle) of the light L2 that has been repeatedly reflected between the interface 18a and the reflective layer 12 is changed by the reflective surface 13a. Accordingly, the light L2 reflected by the reflecting surface 13a is incident on the interface 18a at a angle less than the critical angle and is output to the outside. For this reason, in the display panel 10a of this example, since the thin protective layer 18 is used, there is light L2 that is totally reflected at the interface 18a. However, the light L2 reaches the reflecting surface 13a by multiple reflection, and there. Since the direction is changed and the light is output to the outside world, almost no light is confined by total reflection. Therefore, it is possible to provide a display panel having a high light utilization efficiency or extraction efficiency similar to or higher than that of a conventional display panel having a thick protective layer and a high reflection surface.
[0027]
In the case of a conventional display panel, a protective layer is formed so that light emitted from the light emitting layer toward the interface with the outside world is not totally reflected at the interface, so it is necessary to increase the thickness of the protective layer. The thickness varies depending on the area of the light emitting region or the pixel region, but is equal to or larger than the size of the pixel. For example, when the light emitting region or the pixel region is about 50 μm × 50 μm, the protective layer 18 having a thickness of about 70 μm is required. On the other hand, in the display panel 10a of the present example, since it is premised on total reflection at the interface 18a between the protective layer 18 and the outside world, the protective layer 18 can be thinned to the limit that performs the protective function. . Therefore, for example, it is possible to manufacture a display panel using a very thin protective layer 18 of several μm for a light emitting region or pixel region of 50 μm × 50 μm. Therefore, the thickness of the protective layer can be reduced to about 1/10, and a very thin display panel can be realized.
[0028]
Furthermore, the reflecting surface 13a provided around the light emitting layer 14 is for changing the direction of light that is multiply reflected between the protective layer 18 and the reflecting layer 12, and from the light emitting layer 14 by one reflection. The direction of the light is not changed so that the emitted light is not totally reflected at the interface 18a. Therefore, unlike a conventional display panel, it is not necessary to have a height at which light emitted from the light emitting layer 14 can be incident at an angle that causes total reflection. For this reason, the effect that the area per pixel can be made small is also acquired. FIG. 4 shows the relationship between the light emitting region 21 in the pixel region 22 and the region occupied by the reflecting surface 13a. If the angle of the reflective surface of the display panel 10a is equal to the angle of the reflective surface of the conventional display panel, the height can be lowered, and therefore the region 25 necessary for forming the reflective surface 13a can be narrowed. Therefore, the light emitting region 21 having the same light amount as that of the conventional case can be formed in the small pixel region 22, and the luminance per pixel is increased. Furthermore, since the light that has propagated through the protective layer 18 is output from the periphery of the pixel, the display body 19 has the same or a large amount of ambient light with respect to the center, and a high-contrast display with a solid outline is possible.
[0029]
In other words, in the conventional method, since the pitch between pixels is limited to some extent, the height of the reflection surface is limited, and the amount of light that is angle-converted by the reflection surface and output from the interface is also large. It is limited. On the other hand, in the present invention, the protective layer 18 can be made thin, and the height of the reflecting surface (slope) 24 can be lowered. Therefore, it is possible to make a slope that is the same as or higher than the protective layer 18. is there. Therefore, the light propagating through the protective layer 18 can be output from the interface 18a by changing its angle without missing the light. Therefore, in this respect, it is possible to provide the display panel 10a which is thin and has high light extraction efficiency. However, if the protective layer 18 is thinned, the number of multiple reflections increases. The reflection at the interface 18a is total reflection, and there is no loss, but there is absorption on the metal surface such as aluminum of the electrode 12, and there is also absorption while propagating through the protective layer 18 and the like. Therefore, by making the protective layer thin, loss due to absorption occurs, which may affect the light extraction efficiency.
[0030]
In any case, in the display panel 10a of this example, the protective layer 18 can be made thin without decreasing the light extraction efficiency or increasing the light extraction efficiency. Therefore, with this structure, the conflicting demands of improving the light extraction efficiency and reducing the thickness of the display panel can be achieved simultaneously, and a bright and thin display panel can be manufactured or provided. In addition, a low reflective surface can be adopted, and not only the light extraction efficiency is improved, but also a synergistic advantage that the luminance per pixel is easily improved, so a display panel capable of displaying a very bright image is provided. it can. Further, the display panel 10a is an optimum configuration for manufacturing a thin display panel because the electrode 12 disposed on the reflection output side of the light emitting layer 14 is also used as a reflection layer. In addition, since it is not necessary to spend more energy than necessary to increase the luminance, the power consumption of the display device 1 can be reduced, and the reliability of the organic EL can be improved.
[0031]
FIG. 5 shows a method for manufacturing the display panel 10a. A substrate 11 such as a glass substrate is prepared as shown in FIG. 5A, and an electrode layer (cathode layer) 12 made of aluminum is laminated on the surface 11a of the substrate 11 as shown in FIG. Then, a bank 13 made of polyimide is formed on the electrode layer 12, and an aluminum film or a dielectric multilayer film to be a reflective film 24 is formed on the side surface (slope) 13 a of the bank 13. When forming a conductive reflective film such as aluminum, it is necessary to form an insulating film so that the electrodes 12 and 15 do not short-circuit.
[0032]
Next, as shown in FIG. 5C, an ink droplet made of an organic EL material is dropped or landed on the region surrounded by the bank 13 by an ink jet method to form a light emitting layer 14. Then, an electrode layer (anode layer) 15 is laminated on the light emitting layer 14. Next, as shown in FIG. 5D, a thin protective layer 18 is laminated on the emission side of the substrate 11 on which the electrode layer 12, the bank 13, the light emitting layer 14, and the electrode layer 15 are formed. Thereby, the display panel 10a is manufactured.
[0033]
FIG. 6 is a sectional view showing a different display panel 10b. In the display panel 10 a, the reflective surface 13 a is formed on the bank 13 surrounding the light emitting layer 14, and the reflective surface 13 a is disposed on the side of the light emitting layer 14. That is, there is no gap between the reflecting surface 13a and the light emitting layer 14 in the vertical direction or the emission direction. For this reason, leakage (crosstalk) of light emitted from the light emitting layer 14 is prevented, and the light utilization efficiency is maximized. Further, although the protective layer 18 is slightly laminated on the bank 13, the protective layer 18 may be provided on the anode layer 15, and the thickness is the same as the bank 13, or The anode layer 15 can be covered with the protective layer 18 having a thickness lower than that of the bank 13. For this reason, the thickness of the display panel can be made very thin. However, in this display panel 10a, in order to prevent a short circuit between the electrodes, it is necessary to form an insulating layer when forming the reflective surface 13a, and there is a possibility that the manufacture of the display panel becomes slightly complicated.
[0034]
On the other hand, the display panel 10b shown in FIG. 6 does not form the reflective film 24 on the slope 13a of the bank 13, but forms the anode layer 15 on the bank 13 and the light emitting layer 14, and further the anode layer 15 A protrusion 25 made of an insulating material is formed at a position overlapping the bank 13 on the top. A reflective film 24 is formed on the slope 25 a of the protrusion 25, and a region surrounded by the protrusion 25 is covered with the protective layer 18. In the display panel 10b, there is no fear that the electrodes are short-circuited by the reflective film 24, and it is not necessary to form an insulating film for preventing a short-circuit between the electrodes. For this reason, the display panel 10b can be manufactured easily. However, since a gap is generated in the emission direction between the light emitting layer 14 and the reflecting surface 25a, light leakage may occur in the bank 13 portion. The height of the projection 25 in the display panel 10b can be various heights such as the same level as that of the bank 13, but it is desirable to make the projection 25 low in order to make the display panel thin. On the other hand, when a certain amount of thickness is required to exhibit a sufficient function as the protective layer 18, there is an advantage that the thickness of the protective layer 18 can be freely controlled by adjusting the height of the protrusion 25.
[0035]
The display panel 10b can be manufactured as follows. First, as in the display panel 10a, as shown in FIG. 7B, the electrode layer 12, the bank 13 and the light emitting layer 14 are formed on the surface 11a of the substrate 11 shown in FIG. 7A. Then, as shown in FIG. 7C, the electrode layer 15 is formed on the light emitting layer 14 and the bank 13, and the protrusion 25 made of an insulating material is formed on the bank 13, that is, on the bank 13. Then, the reflective film 24 is formed on the slope 25 a of the protrusion 25. Next, as shown in FIG. 7D, a material for forming a protective layer is injected into a region surrounded by the protrusions 25 to form the protective layer 18. Thereby, the display panel 10b is manufactured.
[0036]
FIG. 8 shows a further different display panel 10c in a sectional view. In this display panel 10c, a transparent layer 30 having a refractive index different from that of the protective layer 18 is formed on the bank 13, and a refracting surface 31 is formed as an angle conversion portion so that the emission direction becomes narrow. Thus, the angle conversion unit can be realized by a refracting surface in addition to the reflecting surface.
[0037]
FIG. 9 shows a further different display panel 10d in a sectional view. In this display panel 10 d, a concave portion 28 is formed in the protective sheet 18, a reflective film 24 is formed on the wall surface 28 a of the concave portion 28, and the substrate 11 on which the bank 13 and the like are formed with the protective sheet 18 interposed through the adhesive layer 26. It is the structure joined to the injection | emission side. In the case of this configuration, if the distance between the apex of the mirror 24 and the interface 18a of the protective sheet 18 is long, light leakage occurs between them. For this reason, it is desirable to prevent light leakage by shortening these distances as much as possible.
[0038]
In any of the above examples, the reflecting surface is inclined so as to expand toward the exit side, but may be inclined so as to narrow toward the exit side. However, if the reflecting surface is widened toward the exit side, the number of multiple reflections between the interface 18a and the reflecting layer 12 can be reduced, so that the absorption loss in the reflecting layer 12 and the transmittance of the light emitting layer 14 and the like can be reduced. Considering this, it is desirable that the reflecting surface is widened toward the exit side from the viewpoint of suppressing a decrease in light intensity due to multiple reflection.
[0039]
Further, the display panel of the present invention has been described by way of example of a display panel mounted on a mobile phone, but the present invention can also be applied to a small display panel mounted on a PDA, a car navigation system, etc. The present invention can also be applied to a large-sized display panel such as a 30-inch display, a PC display, a TV, and the like, which have been actively developed in recent years. Moreover, although the light emitting layer using an organic EL element was demonstrated, the display using the light emitting layer which light-emits spontaneously by applying a voltage between electrodes, such as PDP, a light emitting diode, inorganic EL, organic EL, and field emission. The present invention can be applied to any panel.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the total reflection at the interface is positively utilized and the angle of the totally reflected light is converted by an angle conversion unit such as a reflection surface provided around the light emitting layer. Yes. As a result, a thin protective layer is employed to improve the light extraction efficiency in the same manner as a display panel having a conventional reflective slope, so that a bright and very thin self-luminous element and display panel can be manufactured. Further, according to the present invention, it is possible to change the light propagation angle on a low reflecting surface, and not only the light extraction efficiency can be improved, but also the luminance per pixel can be improved by reducing one pixel. . Accordingly, the self-luminous element and the display panel are capable of displaying images or characters that are much brighter than conventional ones although they are thin.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a display device (mobile phone) equipped with a display panel according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view schematically showing a display panel according to the present invention.
3 is a cross-sectional view schematically showing the display panel shown in FIG.
4 is a diagram for explaining a relationship between a light emitting region and a pixel region of the display panel shown in FIG.
5 is a diagram showing a method of manufacturing the display panel shown in FIG. 2. FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing different display panels.
7 is a diagram showing a method of manufacturing the display panel shown in FIG. 6. FIG.
FIG. 8 is a diagram schematically showing another display panel.
FIG. 9 is a diagram schematically showing another display panel.
[Explanation of symbols]
1 Mobile phone
10a, 10b, 10c, 10d Display panel
11 Base substrate
12 electrodes (reflective layer)
13 banks
14 Light emitting layer
14a Reflective surface
18 Protective layer
18a interface
24 Reflective film
25 Protrusions

Claims (8)

電極間に配置され、前記電極間に印加した電圧により発光する発光層と、
前記発光層の射出側を覆い、外界との界面を形成する保護層であって、前記発光層から射出された光が前記発光層の面積内の前記界面で少なくとも1回は全反射する程度の厚みの保護層と、
前記発光層に対して前記保護層の反対側を覆う反射層と、
前記発光層の周囲において、前記発光層から射出された光であって、前記保護層内を伝播する光の向きを変えて前記界面に対して臨界角未満にする角度変換部と、
前記発光層を、他の発光層と分離するために前記射出側に突き出たバンクと、
前記バンクから射出側に突き出た絶縁材料からなる突起とを有し、
前記突起の内面が前記角度変換部となっており、前記突起により囲われた領域に前記保護層が形成されている自発光素子。
A light emitting layer disposed between the electrodes and emitting light by a voltage applied between the electrodes;
A protective layer that covers the emission side of the light emitting layer and forms an interface with the outside world, such that light emitted from the light emitting layer is totally reflected at least once at the interface within the area of the light emitting layer. A protective layer of thickness;
A reflective layer covering the opposite side of the protective layer with respect to the light emitting layer;
Around the light emitting layer, an angle conversion unit that changes the direction of the light emitted from the light emitting layer and propagates in the protective layer to be less than the critical angle with respect to the interface;
A bank protruding to the emission side to separate the light emitting layer from other light emitting layers;
A protrusion made of an insulating material protruding from the bank to the emission side;
A self-luminous element in which an inner surface of the projection serves as the angle conversion portion, and the protective layer is formed in a region surrounded by the projection.
請求項1において、前記反射層は一方の前記電極である自発光素子。  The self-luminous element according to claim 1, wherein the reflective layer is one of the electrodes. 請求項1において、前記角度変換部は前記射出側が広くなるように傾いている反射面である自発光素子。  The self-luminous element according to claim 1, wherein the angle conversion unit is a reflecting surface that is inclined so that the emission side is widened. 請求項1において、前記角度変換部は、前記射出側が狭くなるように傾いている屈折面である自発光素子。  The self-luminous element according to claim 1, wherein the angle conversion unit is a refracting surface that is inclined so that the emission side becomes narrow. 請求項1において、前記発光層は、有機エレクトロルミネッセンス発光層である自発光素子。  The self-luminous element according to claim 1, wherein the light-emitting layer is an organic electroluminescence light-emitting layer. 電極間に配置され、前記電極間に印加した電圧により発光する複数の発光層と、
これらの発光層の射出側を覆い、外界との界面を形成する保護層であって、前記複数の発光層から射出された光が対応する発光層の面積内の前記界面で少なくとも1回は全反射する程度の厚みの保護層と、
前記発光層に対して前記保護層の反対側を覆う反射層と、
前記発光層の周囲において、前記発光層から射出された光であって、前記保護層内を伝播する光の向きを変えて前記界面に対して臨界角未満にする角度変換部と、
前記複数の発光層を分離するために前記射出側に突き出たバンクと、
前記バンクから射出側に突き出た絶縁材料から突起とを有し、
前記突起の内面が前記角度変換部となっており、前記突起により囲われた領域に前記保護層が形成されている表示パネル。
A plurality of light emitting layers disposed between the electrodes and emitting light by a voltage applied between the electrodes;
A protective layer that covers the emission side of these light emitting layers and forms an interface with the outside world, and the light emitted from the plurality of light emitting layers is at least once at the interface within the area of the corresponding light emitting layer. A protective layer with a reflective thickness;
A reflective layer covering the opposite side of the protective layer with respect to the light emitting layer;
Around the light emitting layer, an angle conversion unit that changes the direction of the light emitted from the light emitting layer and propagates in the protective layer to be less than the critical angle with respect to the interface;
A bank protruding to the emission side to separate the plurality of light emitting layers;
Having a protrusion from an insulating material protruding from the bank to the injection side,
A display panel in which an inner surface of the protrusion serves as the angle conversion portion, and the protective layer is formed in a region surrounded by the protrusion.
請求項6に記載の表示パネルと、この表示パネルの前記発光層を駆動して画像を表示させる駆動装置とを有する表示装置。  A display device comprising: the display panel according to claim 6; and a driving device that drives the light emitting layer of the display panel to display an image. 電極間に配置され、前記電極間に印加した電圧により発光する発光層と、前記発光層の射出側を覆い、外界との界面を形成する保護層であって、前記発光層から射出された光が前記発光層の面積内の前記界面で少なくとも1回は全反射する程度の厚みの保護層と、前記発光層に対して前記保護層の反対側を覆う反射層と、前記発光層の周囲において、前記発光層から射出された光であって、前記保護層内を伝播する光の向きを変えて前記界面に対して臨界角未満にする角度変換部とを有する自発光素子の製造方法であって、
前記発光層を、他の発光層と分離するために前記射出側に突き出たバンクから射出側に突き出た突起を絶縁材料により形成し、その突起の内面を前記角度変換部とする工程と、
その突起により囲われた領域に前記保護層を形成する工程とを有する自発光素子の製造方法。
A light-emitting layer disposed between the electrodes and emitting light by a voltage applied between the electrodes; and a protective layer that covers an emission side of the light-emitting layer and forms an interface with the outside world, the light emitted from the light-emitting layer A protective layer having a thickness enough to totally reflect at least once at the interface within the area of the light emitting layer, a reflective layer covering the opposite side of the protective layer with respect to the light emitting layer, and around the light emitting layer The light emitting device has a self-luminous element manufacturing method comprising: an angle conversion unit that changes the direction of light emitted from the light emitting layer and propagates in the protective layer so as to be less than a critical angle with respect to the interface. And
Forming a protrusion protruding from the bank protruding to the emission side with an insulating material to separate the light emitting layer from the other light emitting layer, and forming the inner surface of the protrusion as the angle conversion portion;
And a step of forming the protective layer in a region surrounded by the protrusion.
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