JP4183427B2 - Electroluminescence element - Google Patents
Electroluminescence element Download PDFInfo
- Publication number
- JP4183427B2 JP4183427B2 JP2002065048A JP2002065048A JP4183427B2 JP 4183427 B2 JP4183427 B2 JP 4183427B2 JP 2002065048 A JP2002065048 A JP 2002065048A JP 2002065048 A JP2002065048 A JP 2002065048A JP 4183427 B2 JP4183427 B2 JP 4183427B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- light
- light emitting
- shielding film
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 title claims description 5
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 48
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 34
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 28
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 15
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M lithium fluoride Chemical compound [Li+].[F-] PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 7
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 6
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- -1 aluminum quinolinol Chemical compound 0.000 description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 3
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004984 aromatic diamines Chemical class 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- VOFUROIFQGPCGE-UHFFFAOYSA-N nile red Chemical compound C1=CC=C2C3=NC4=CC=C(N(CC)CC)C=C4OC3=CC(=O)C2=C1 VOFUROIFQGPCGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 description 2
- BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N thallium Chemical compound [Tl] BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003852 triazoles Chemical class 0.000 description 2
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005083 Zinc sulfide Substances 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 150000004985 diamines Chemical class 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical compound [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Optical Filters (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレクトロルミネッセンス(以下EL)素子に係り、特に、その光の取り出し構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、情報機器の多様化に伴い、一般に使用されているCRT(陰極線管)に比べて、消費電力が少ない平面表示素子に対する要求が高まっている。平面表示素子の一つとして、高効率・薄型・軽量・低視野角依存性等の特徴を有するEL素子が注目され、このEL素子を用いたディスプレイの開発が活発に行われている。
EL素子は蛍光性化合物に電場を加えることで発光する自己発光型の素子であり、硫化亜鉛などの無機化合物を発光層として用いた無機EL素子と、ジアミン類などの有機化合物を発光層として用いた有機EL素子とに大別される。
なかでも有機EL素子はカラー化が容易で、無機EL素子よりはるかに低電圧の直流電流で動作するなどの利点から、近年特に携帯端末の表示装置などへの応用が期待されている。
【0003】
有機EL素子は、ホール注入電極から発光層に向けてホール(正孔)を注入するとともに電子注入電極から発光層に向けて電子を注入し、注入されたホールと電子が再結合せしめられることにより発光中心を構成する有機分子を励起しこの励起された有機分子が基底状態に戻るときに、蛍光を発するように構成されている。
従って、有機EL素子は発光層を構成する蛍光物質を選択することにより発光色を変化させることができるので、マルチカラー、フルカラー等の表示装置への応用に対する期待が高まっている。
近年、有機ELディスプレイにおいて、図8に示すように、素子形成面側すなわち、基板1とは反対側に光を取り出すいわゆるトップエミッション構造が提案されている。この構造では、ガラス基板1表面に形成された非晶質シリコン薄膜層2内に薄膜トランジスタ(TFT)からなるスイッチング回路素子を形成するとともに、この上層に形成された平坦化膜3としての酸化シリコン膜を隔壁として区画された画素領域内に、酸化インジウム錫(ITO)層などからなる第1の電極4と、発光物質層5と、発光物質層5上に形成された、弗化リチウム層とアルミニウム層との2層構造体からなる第2の電極層6と、この上層に光CVD法により形成された膜厚1ミクロンの酸化シリコン膜からなる保護膜(図示せず)と、封止層7とで構成されている。この構造では、基板上に形成される薄膜トランジスタ(TFT)などの駆動回路部2の配置に影響されることなく、発光面積を大きくとることができるという利点がある。
【0004】
このトップエミッション構造を実現するためには、出射面側である基板と対向する面側に形成される陰極の特性が重要となる。そこでこの電子注入陰極として、0.2〜2nmの弗化リチウム(LiF)層からなる内層と0.2〜4.0nmのアルミニウム層とからなる外層との2層構造の電極構造を用いる(特開2001−52878号)などの方法により実現できるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら通常は基板側にはTFTなどの駆動回路が形成されており、各画素間は図8に示すように平坦化膜3で覆われていることが多い。
【0006】
このような平坦化膜の部分での発光の取り出しは不可能であり、平坦化膜部分は非発光領域となっており、光量の増大には限界があった。
【0007】
上記問題は、トップエミッション構造において特に深刻であるが、基板側に光を取り出す構造の有機ELディスプレイの場合にも各画素間を利用して配線層を走行させたりするなどして非発光領域となっている領域もあった。
【0008】
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、発光部から発光せしめられた光を効率よく取り出し、光量の増大を図り、発光効率のEL素子を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明では、基板表面に、陽極と陰極との間に発光物質層を挟持してなる発光部を配設するとともに、前記発光部に対応して、前記発光部上に配設されたマイクロレンズを有する封止層を有し、前記発光部からの光が前記マイクロレンズを介して取り出されるように構成したことを特徴とする。
【0010】
かかる構成によれば、発光部からの光をマイクロレンズを介して取り出すようにしているため、光を非発光部にまで拡大することができ、発光効率を増大することができる。従って光量の増大をはかることができ、隙間のない高密度の表示デバイスを形成することが可能となる。
【0011】
望ましくは、前記封止層は、前記発光部上に貼着されたガラス基板で構成されており、前記ガラス基板表面からイオン移入によって所定の深さに形成された屈折率勾配を有するレンズ層を具備してなることを特徴とする。
【0012】
かかる構成によれば、封止層にレンズを一体形成しているため、部品点数もすくなく、位置決めも容易で高効率のEL素子を得ることが可能となる。
【0013】
望ましくは、前記封止層は、隔壁で囲まれた各画素の中央に前記マイクロレンズの光軸が位置するように配置されていることを特徴とする。
【0014】
かかる構成によれば、マイクロレンズの光軸が各画素の中央に位置するように構成されているため、効率よく光の取り出しをはかることが可能となる。
【0015】
望ましくは、前記封止層表面は、前記発光部の配設位置に対応して開口を有する遮光膜で被覆されていることを特徴とする。
【0016】
かかる構成によれば、画素の区切りを確実にすることができる。
【0017】
望ましくは、前記遮光膜は、Ti薄膜からなり、前記レンズ層形成のためのマスク層であることを特徴とする。
【0018】
かかる構成によれば、Ti薄膜を形成し、これをマスクとしてイオン移入等の方法により屈折率勾配層を形成し、レンズ層を形成しているため、マスク層と遮光膜との位置あわせも不要であり、高効率で信頼性の高いEL素子を生産性よく形成することが可能となる。
【0019】
望ましくは、前記封止層表面に積層されたカラーフィルタ層を具備したことを特徴とする。
【0020】
かかる構成によれば、フィルタ層が封止層に一体的に形成されているため、薄型化をはかることができまた、生産性の向上を図ることが可能となる。
【0021】
望ましくは、前記カラーフィルタ層は、前記マスク層の開口にインクジェット法により充填されてなることを特徴とする。
【0022】
かかる構成によれば、マスク層の開口である凹部にカラーフィルタ層を充填することにより、色ずれもなく極めて高精度の実装が可能となる。
【0023】
望ましくは、前記基板は、発光部の形成された面に対向する側の面に、前記基板表面からイオン移入によって所定の深さに形成された屈折率勾配を有するレンズ層を具備してなることを特徴とする。
【0024】
かかる構成によれば、あらかじめ基板にマイクロレンズを構成するレンズ層を形成しておくようにし、このレンズ層の形成された面とは対向面側に発光部を形成するようにすればよく、小型でかつ信頼性の高いEL素子を生産性よく形成することが可能となる。基板側に光を取り出す構造の場合、TFTなどの駆動回路は外付けにするなど、ガラス基板上に積層されることは少ないが、各画素間の配線などに画素間領域が用いられるような場合には、この部分では非発光領域となるが、マイクロレンズによって画素領域の拡大をはかることができる。
【0025】
また望ましくは、前記基板は、発光部の形成された面に対向する側の面に、前記発光部の配設位置に対応して開口を有する遮光膜で被覆されていることを特徴とする。
【0026】
望ましくは、前記遮光膜は、Ti薄膜からなり、前記レンズ層形成のためのマスク層であることを特徴とする。
【0027】
望ましくは、前記封止層表面に積層されたカラーフィルタ層を具備したことを特徴とする。
【0028】
望ましくは、前記カラーフィルタ層は、前記マスク層の開口にインクジェット法により充填されてなること特徴とする。
【0029】
望ましくは、前記発光物質層は、有機物質層であることを特徴とする。
【0030】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の有機EL素子の製造方法の一実施形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0031】
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の有機EL素子の構成を示す断面図であり、図2(a)乃至(c)はその製造工程を示す断面図、図3乃至図5はマイクロレンズの製造工程を示す図である。
【0032】
本発明の有機EL素子は、図1に示すように、ガラス基板1表面に形成された非晶質シリコン薄膜層2内に薄膜トランジスタ(TFT)からなるスイッチング回路素子を形成するとともに、この上層に形成された平坦化膜としての酸化シリコン膜3を隔壁として区画された画素領域内に、膜厚80nmの酸化インジウム錫(ITO)層からなる第1の電極4と、発光物質層5と、発光層5上に形成された、膜厚2nmの弗化リチウム層と膜厚40nmのアルミニウム層との2層構造体からなる第2の電極層6と、この上層に光CVD法により形成された膜厚1ミクロンの酸化シリコン膜からなる保護膜(図示せず)と、この上層に形成された厚さ700μmのガラスからなり、上面に各画素に対応してマイクロレンズを構成するレンズ層8を備えた封止層7とで構成されている。発光物質層5は、R、G、Bの各色に塗り分けられている。この封止層7表面はレンズ層8に対応して開口が形成されているが、この開口間の領域はTi薄膜からなる遮光膜9で被覆されている。この遮光膜9で囲まれた開口は凹部を構成しており、発光物質層5として白色の光を発光する層を用いる場合には、この凹部内に赤色フィルタ層、緑色フィルタ層、青色フィルタが形成される。ここで画素ピッチは106μm、画素数は640×480である。
【0033】
白色光を発光する発光物質層は、例えば膜厚20nmの芳香族ジアミンからなるホール輸送層と、膜厚3nmのトリアゾール誘導体からなるホールブロック層と、膜厚20nmのアルミニウムキノリノール錯体からなる緑色発光層と、膜厚20nmのアルミニウムキノリノール錯体にナイルレッドをドープしてなる赤色発光層とで構成されている。
【0034】
かかる構成によれば、マイクロレンズが封止層に一体的に形成されており、各画素に対応してマイクロレンズが形成されているため、平坦化膜3によって形成された隔壁によって規定された各画素の発光領域は、拡大されて効率よく封止層側にとりだすことができる。ここでは白色光を発光する発光物質層5を用い、カラーフィルタを設けた素子の例について説明する。
【0035】
次に、この有機EL素子の製造工程について説明する。
【0036】
まず図2(a)に示すように、薄膜トランジスタを形成したガラス基板1を、通常の真空蒸着装置に装着し、真空度を10-4Pa以下にし、抵抗加熱ボートを用いた真空蒸着法によって、メタルマスクを用いて、ガラス基板1の表面に、膜厚80nmの酸化インジウム錫(ITO)層からなる第1の電極4を形成する。そしてこの後平坦化膜3としての酸化シリコン膜を形成する。
【0037】
続いて、図3(b)に示すように、真空を破ることなく蒸発源を切り換えるとともに、所望のメタルマスクを装着し、膜厚20nmの芳香族ジアミンからなるホール輸送層と、膜厚3nmのトリアゾール誘導体からなるホールブロック層と、膜厚20nmのアルミニウムキノリノール錯体からなる緑色発光層と、膜厚20nmのアルミニウムキノリノール錯体にナイルレッドをドープしてなる赤色発光層とを順次積層する。
【0038】
こののち、図2(c)に示すように、さらに真空を破ることなく蒸発源を切り換えるとともに、所望のメタルマスクを装着し、膜厚2nmの弗化リチウム層6aと膜厚40nmのアルミニウム層6bとの2層構造体からなる第2の電極層6を形成する。
【0039】
そして、このように第2の電極層6までの各層の形成されたガラス基板を、例えば光CVD装置を用いて波長172nmの紫外線Lを照射し、毎分10ccで(CH3)3SiOSi(CH3)3を原料ガスを供給し、膜厚1μmの酸化シリコン膜からなる保護膜(図示せず)を形成し、有機EL素子が形成される。
【0040】
続いて、封止層の形成方法について説明する。
【0041】
まず、厚さ700μmのB−270と指称されるショット社製のガラス基板7を用意し、図3(a)および(b)に示すように、開口径90μmの開口Oが2次元的に配列された厚さ50μm、幅16μmのチタン薄膜9を貼着する。ここで開口Oの最小間隔は16μmとする。
【0042】
そして、図4に装置の断面図を示すように、このガラス基板7を底部にセットした小容器200に600℃の亜鉛、カリウムあるいはタリウムの混合硝酸溶融塩20を充填するとともに、この小容器200を、さらにカリウムあるいはタリウムの混合硝酸溶融塩20を充填した大容器100に浸漬し、この大容器100内に浸漬した陽極103と、小容器100内に浸漬した陰極104との間に7Vの電圧を印加することにより、溶融塩中のカリウムイオンをガラス中に拡散させる。
【0043】
このようにして8時間程度浸漬することにより、図5(a)および(b)に示すように、開口径90μmの開口O内に屈折率勾配を有する層からなる半球状のレンズ層8が形成される。この屈折率勾配は半球の表面上の中心がもっとも高屈折率となっている。
【0044】
そしてこのチタン薄膜9をそのまま遮光膜として残したまま、図6に示すようにインクジェット法により各色のインクジェットヘッド11R,11G,11Bからフィルタ層10R,10G,10Bを順次形成し、硬化させることにより、カラーフィルタ層およびマイクロレンズを備えた封止層7が形成される。
【0045】
この封止層7を図3(d)の工程で形成された有機EL素子の画素の中心に封止層7の光軸がくるようにガラス基板1上に位置あわせをし、接着する。
【0046】
このようにして、効率よく、マイクロレンズアレイを備えた封止層で封止された有機EL素子が形成される。
【0047】
この有機EL素子によれば、マイクロレンズで発光層からの光を拡大し、非発光部からも発光しているかのようにみせることができ、表示領域を大きくすることができる。またマイクロレンズアレイおよびカラーフィルタ層が封止層に一体化されており、位置ずれもなく、極めて薄型で高効率の表示装置を形成することが可能となる。
【0048】
なお前記第1の実施の形態では保護膜として酸化シリコン膜を形成したが、また酸化シリコン膜のみならず窒化シリコン膜との2層膜を形成するようにしてもよい。この場合、N2ガスやNH3ガスの供給により簡単に行なうことができるが、第1層の酸化シリコン膜を形成する際には大パワーの光照射を行ない、窒化シリコン膜の形成に際しては小パワーに切りかえ、光照射をしながら保護膜を形成するようにすれば、より発光物質層と電極層との界面の不純物が除去され、高効率の有機EL素子が形成される。
【0049】
このように本発明の第1の実施の形態によれば、基板と対向する面側すなわち表面側から光を取り出す構造であるトップエミッション構造の有機EL素子に付いて説明したが、基板側から光を取り出す場合にも適用可能であることは言うまでもない。
【0050】
なお、カラーフィルタを一体的に形成したが、別に形成して封止層上に貼着するようにしてもよいことはいうまでもない。
【0051】
また、レンズ層の形成に用いたマスクとしてのチタン薄膜をそのまま遮光膜として用いたが、これに限定されることなくマスクをポリイミドなどの樹脂膜で構成してもよい。この場合は遮光膜を別に形成する必要がある。また、カラーフィルタ層の形成にポリイミドなどのバンプを形成し、これを隔壁としてカラー層を色分けするようにしてもよい。このバンプはチタン薄膜と同一パターン形状をなすように16μm程度の幅となるように形成してもよい。
【0052】
(第2の実施の形態)
すなわち、この有機EL素子は、図7に示すように、基板側から光を取り出す構造の素子であり、第1の実施の形態において図3乃至図5に示す工程で形成されたレンズ層8と、カラーフィルタ層10R〜10Bと、遮光膜9とが形成されたガラス基板7の裏面側すなわち、レンズ層形成面の反対側の面に、前記第1の実施の形態と同様にして、図2(a)乃至(d)に示したのと同様の方法で、ガラス基板7の裏面側に順次第2の電極16、発光物質層15、第1の電極14を順次積層してなるものである。
【0053】
この構造では、基板側に光を取り出す構造であるため、TFTなどの駆動回路は表示領域の外側に形成するかまたは外付けによって形成する。
【0054】
他の部分については前記第1の実施の形態と同様に形成される。
【0055】
かかる構成によれば、発光部を構成する支持基板にレンズ層およびカラーフィルタ層を一体形成しているため、より薄型化をはかることが可能となる。
【0056】
さらにまた、前記第1および第2の実施の形態では有機EL素子について説明したが、発光物質層を無機物質層で形成した無機EL素子にも適用可能である。
【0057】
なお前記第1および第2の実施の形態では、レンズ層を封止膜内に形成したが別体で形成して貼着するようにしてもよい。
【0058】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、封止膜に、マイクロレンズを配設するようにしているため、非発光部からも光を取り出すことができ、隙間のない高密度の表示領域を有する表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の有機EL素子を示す図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態の有機EL素子の製造工程を示す図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態の有機EL素子で用いられる封止層の製造工程を示す図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態の有機EL素子で用いられる封止層の製造工程を示す図である。
【図5】本発明の第1の実施の形態の有機EL素子で用いられる封止層の製造工程を示す図である。
【図6】本発明の第1の実施の形態の有機EL素子で用いられる封止層の製造工程を示す図である。
【図7】本発明の第2の実施の形態の有機EL素子を示す図である。
【図8】従来例の有機EL素子を示す図である。
【符号の説明】
1 有機EL素子
2 基板
3 第1の電極
4 発光物質層
5 第2の電極
6 保護膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electroluminescence (hereinafter referred to as EL) element, and more particularly to a light extraction structure thereof.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the diversification of information equipment, there has been an increasing demand for flat display elements that consume less power than commonly used CRTs (cathode ray tubes). As one of the flat display elements, an EL element having features such as high efficiency, thinness, light weight, and low viewing angle dependency has been attracting attention, and a display using the EL element has been actively developed.
An EL element is a self-luminous element that emits light when an electric field is applied to a fluorescent compound. An inorganic EL element using an inorganic compound such as zinc sulfide as a light-emitting layer and an organic compound such as diamines as a light-emitting layer are used. The organic EL element is roughly classified.
In particular, organic EL elements are easy to be colored and are expected to be applied to display devices for portable terminals in recent years because of their advantages such as operating at a much lower DC current than inorganic EL elements.
[0003]
The organic EL element injects holes from the hole injection electrode toward the light emitting layer and injects electrons from the electron injection electrode toward the light emitting layer, and the injected holes and electrons are recombined. An organic molecule constituting the emission center is excited, and fluorescence is emitted when the excited organic molecule returns to the ground state.
Accordingly, since the organic EL element can change the emission color by selecting the fluorescent material constituting the light emitting layer, there is an increasing expectation for application to multi-color and full-color display devices.
In recent years, as shown in FIG. 8, a so-called top emission structure in which light is extracted from the element formation surface side, that is, the side opposite to the substrate 1, has been proposed for organic EL displays. In this structure, a switching circuit element composed of a thin film transistor (TFT) is formed in an amorphous silicon
[0004]
In order to realize this top emission structure, the characteristics of the cathode formed on the surface side facing the substrate on the emission surface side are important. Therefore, as this electron injection cathode, an electrode structure having a two-layer structure of an inner layer composed of a 0.2 to 2 nm lithium fluoride (LiF) layer and an outer layer composed of a 0.2 to 4.0 nm aluminum layer is used (special feature). This method can be realized by a method such as Japanese Laid-Open Patent Application No. 2001-52878).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, usually, a drive circuit such as a TFT is formed on the substrate side, and the pixels are often covered with a
[0006]
It is impossible to take out light emission in such a portion of the flattening film, and the flattening film portion is a non-light emitting region, and there is a limit to increase in the amount of light.
[0007]
The above problem is particularly serious in the top emission structure. However, even in the case of an organic EL display having a structure in which light is extracted to the substrate side, the wiring layer is caused to travel between the pixels and the non-light emitting region is used. Some areas have become.
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to efficiently extract the light emitted from the light emitting portion, increase the light amount, and provide an EL element with light emission efficiency.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in the present invention, a light-emitting portion having a light-emitting substance layer sandwiched between an anode and a cathode is disposed on the surface of the substrate, and a micro-chip disposed on the light-emitting portion corresponding to the light-emitting portion. A sealing layer having a lens is provided, and light from the light emitting portion is extracted through the microlens.
[0010]
According to such a configuration, the light from the light emitting unit is extracted through the microlens, so that the light can be expanded to the non-light emitting unit, and the light emission efficiency can be increased. Accordingly, the amount of light can be increased, and a high-density display device without gaps can be formed.
[0011]
Preferably, the sealing layer is formed of a glass substrate attached on the light emitting unit, and a lens layer having a refractive index gradient formed at a predetermined depth by ion transfer from the glass substrate surface. It is characterized by comprising.
[0012]
According to this configuration, since the lens is integrally formed on the sealing layer, it is possible to obtain a highly efficient EL element with a small number of components and easy positioning.
[0013]
Preferably, the sealing layer is arranged such that the optical axis of the microlens is positioned at the center of each pixel surrounded by a partition wall.
[0014]
According to such a configuration, since the optical axis of the microlens is configured to be positioned at the center of each pixel, it is possible to efficiently extract light.
[0015]
Preferably, the surface of the sealing layer is covered with a light shielding film having an opening corresponding to the position where the light emitting unit is disposed.
[0016]
According to such a configuration, it is possible to ensure pixel separation.
[0017]
Preferably, the light shielding film is made of a Ti thin film and is a mask layer for forming the lens layer.
[0018]
According to such a configuration, the Ti thin film is formed, the refractive index gradient layer is formed by a method such as ion transfer using the Ti thin film as a mask, and the lens layer is formed, so that the alignment between the mask layer and the light shielding film is unnecessary. Thus, an EL element with high efficiency and high reliability can be formed with high productivity.
[0019]
Preferably, a color filter layer laminated on the surface of the sealing layer is provided.
[0020]
According to such a configuration, since the filter layer is integrally formed with the sealing layer, it is possible to reduce the thickness and improve productivity.
[0021]
Preferably, the color filter layer is formed by filling an opening of the mask layer by an ink jet method.
[0022]
According to such a configuration, the color filter layer is filled in the concave portion that is the opening of the mask layer, so that it is possible to mount with extremely high accuracy without color misregistration.
[0023]
Preferably, the substrate includes a lens layer having a refractive index gradient formed at a predetermined depth by ion transfer from the surface of the substrate on a surface facing the surface where the light emitting unit is formed. It is characterized by.
[0024]
According to such a configuration, the lens layer constituting the microlens is formed on the substrate in advance, and the light emitting portion may be formed on the side opposite to the surface on which the lens layer is formed. In addition, a highly reliable EL element can be formed with high productivity. In the case of a structure that extracts light to the substrate side, it is rare to be stacked on a glass substrate, such as by attaching a driving circuit such as a TFT externally, but when an inter-pixel region is used for wiring between pixels In this portion, although it is a non-light emitting area, the pixel area can be enlarged by a microlens.
[0025]
Desirably, the substrate is covered with a light shielding film having an opening corresponding to a position where the light emitting unit is disposed on a surface facing the surface where the light emitting unit is formed.
[0026]
Preferably, the light shielding film is made of a Ti thin film and is a mask layer for forming the lens layer.
[0027]
Preferably, a color filter layer laminated on the surface of the sealing layer is provided.
[0028]
Preferably, the color filter layer is formed by filling an opening of the mask layer by an ink jet method.
[0029]
Preferably, the light emitting material layer is an organic material layer.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of a method for producing an organic EL element of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0031]
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the organic EL device of the present invention, FIGS. 2A to 2C are cross-sectional views showing the manufacturing process, and FIGS. 3 to 5 show the manufacturing process of the microlens. FIG.
[0032]
As shown in FIG. 1, the organic EL element of the present invention forms a switching circuit element composed of a thin film transistor (TFT) in an amorphous silicon
[0033]
The light emitting material layer that emits white light includes, for example, a hole transport layer made of an aromatic diamine having a thickness of 20 nm, a hole block layer made of a triazole derivative having a thickness of 3 nm, and a green light emitting layer made of an aluminum quinolinol complex having a thickness of 20 nm. And a red light emitting layer formed by doping a 20 nm thick aluminum quinolinol complex with Nile Red.
[0034]
According to such a configuration, since the microlens is formed integrally with the sealing layer and the microlens is formed corresponding to each pixel, each microlens defined by the partition formed by the
[0035]
Next, the manufacturing process of this organic EL element is demonstrated.
[0036]
First, as shown in FIG. 2 (a), the glass substrate 1 on which the thin film transistor is formed is mounted on a normal vacuum deposition apparatus, the degree of vacuum is 10 −4 Pa or less, and the vacuum deposition method using a resistance heating boat is used. A first electrode 4 made of an indium tin oxide (ITO) layer having a thickness of 80 nm is formed on the surface of the glass substrate 1 using a metal mask. Thereafter, a silicon oxide film as a
[0037]
Subsequently, as shown in FIG. 3B, the evaporation source is switched without breaking the vacuum, a desired metal mask is mounted, a hole transport layer made of an aromatic diamine having a thickness of 20 nm, and a film having a thickness of 3 nm. A hole blocking layer made of a triazole derivative, a green light emitting layer made of an aluminum quinolinol complex with a thickness of 20 nm, and a red light emitting layer made by doping a 20 nm thick aluminum quinolinol complex with Nile Red are sequentially laminated.
[0038]
After that, as shown in FIG. 2C, the evaporation source is further switched without breaking the vacuum, and a desired metal mask is mounted, and the lithium fluoride layer 6a having a thickness of 2 nm and the aluminum layer 6b having a thickness of 40 nm are mounted. A
[0039]
The glass substrate on which the layers up to the
[0040]
Then, the formation method of a sealing layer is demonstrated.
[0041]
First, a
[0042]
Then, as shown in a sectional view of the apparatus in FIG. 4, a
[0043]
By soaking for about 8 hours in this way, a
[0044]
Then, while leaving the titanium
[0045]
The
[0046]
In this way, an organic EL element sealed with a sealing layer including a microlens array is efficiently formed.
[0047]
According to this organic EL element, the light from the light emitting layer can be enlarged by the microlens, and it can be seen as if the light is emitted from the non-light emitting portion, and the display area can be enlarged. In addition, since the microlens array and the color filter layer are integrated with the sealing layer, it is possible to form an extremely thin and highly efficient display device without any positional displacement.
[0048]
Although the silicon oxide film is formed as the protective film in the first embodiment, a two-layer film including a silicon nitride film as well as the silicon oxide film may be formed. In this case, it can be easily performed by supplying N 2 gas or NH 3 gas. However, when the silicon oxide film of the first layer is formed, high power light irradiation is performed, and when the silicon nitride film is formed, the light is small. By switching to power and forming a protective film while irradiating light, impurities at the interface between the light emitting material layer and the electrode layer are further removed, and a highly efficient organic EL element is formed.
[0049]
As described above, according to the first embodiment of the present invention, the organic EL element having the top emission structure in which light is extracted from the surface side facing the substrate, that is, the surface side has been described. Needless to say, the present invention can also be applied to the case of taking out.
[0050]
In addition, although the color filter was integrally formed, it cannot be overemphasized that it may form separately and may make it stick on a sealing layer.
[0051]
Moreover, although the titanium thin film as a mask used for forming the lens layer is used as it is as the light shielding film, the mask may be formed of a resin film such as polyimide without being limited thereto. In this case, it is necessary to form a light shielding film separately. Further, bumps such as polyimide may be formed for forming the color filter layer, and the color layer may be color-coded using this bump as a partition. The bumps may be formed to have a width of about 16 μm so as to form the same pattern shape as the titanium thin film.
[0052]
(Second Embodiment)
That is, this organic EL element is an element having a structure for extracting light from the substrate side, as shown in FIG. 7, and the
[0053]
In this structure, since light is extracted to the substrate side, a driver circuit such as a TFT is formed outside the display region or formed externally.
[0054]
Other portions are formed in the same manner as in the first embodiment.
[0055]
According to such a configuration, since the lens layer and the color filter layer are integrally formed on the support substrate constituting the light emitting unit, it is possible to further reduce the thickness.
[0056]
Furthermore, although the organic EL element has been described in the first and second embodiments, the present invention can also be applied to an inorganic EL element in which a light emitting material layer is formed of an inorganic material layer.
[0057]
In the first and second embodiments, the lens layer is formed in the sealing film, but may be formed separately and attached.
[0058]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the microlens is arranged in the sealing film, light can be extracted from the non-light emitting portion, and there is no high-density display area without a gap. Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an organic EL element according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process of the organic EL element according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a manufacturing process of a sealing layer used in the organic EL element according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a manufacturing process of a sealing layer used in the organic EL element according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a manufacturing process of a sealing layer used in the organic EL element according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a manufacturing process of a sealing layer used in the organic EL element according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing an organic EL element according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a conventional organic EL element.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記封止層表面は、前記発光部の配設位置に対応して開口を有する遮光膜で被覆され、該遮光膜は、前記レンズ層形成のためのマスク層であり、
前記遮光膜の開口内にカラーフィルタが充填されてなることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。A sealing unit having a light emitting part formed by sandwiching a light emitting material layer between an anode and a cathode on the surface of the substrate and having a microlens disposed on the light emitting part corresponding to the light emitting part. A lens layer having a refractive index gradient formed at a predetermined depth by ion transfer so that the light from the light emitting portion is extracted through the lens layer. An electroluminescence element configured as follows:
The surface of the sealing layer is covered with a light shielding film having an opening corresponding to the position where the light emitting unit is disposed, and the light shielding film is a mask layer for forming the lens layer ,
An electroluminescence element comprising a color filter filled in an opening of the light shielding film .
前記基板は、発光部の形成された面の対向面側に、前記発光部の配設位置に対応して開口を有する遮光膜で被覆され、前記遮光膜は、前記レンズ層形成のためのマスク層であり、
前記遮光膜の開口内にカラーフィルタが充填されてなることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。A light emitting portion is formed on the substrate surface by sandwiching a light emitting material layer between an anode and a cathode, and ions are transferred from the substrate surface to the opposite surface side of the surface where the light emitting portion of the substrate is formed. An electroluminescent element comprising a lens layer having a refractive index gradient formed at a predetermined depth,
The substrate is covered with a light-shielding film having an opening corresponding to an arrangement position of the light-emitting part on the opposite surface side of the surface on which the light-emitting part is formed, and the light-shielding film is a mask for forming the lens layer It is a layer,
An electroluminescence element comprising a color filter filled in an opening of the light shielding film .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002065048A JP4183427B2 (en) | 2002-03-11 | 2002-03-11 | Electroluminescence element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002065048A JP4183427B2 (en) | 2002-03-11 | 2002-03-11 | Electroluminescence element |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003264059A JP2003264059A (en) | 2003-09-19 |
JP4183427B2 true JP4183427B2 (en) | 2008-11-19 |
Family
ID=29197543
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002065048A Expired - Lifetime JP4183427B2 (en) | 2002-03-11 | 2002-03-11 | Electroluminescence element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4183427B2 (en) |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004363049A (en) | 2003-06-06 | 2004-12-24 | Seiko Epson Corp | Method of manufacturing organic electroluminescent display device and organic electroluminescent display device, and display device equipped with it |
JP4736433B2 (en) * | 2005-01-11 | 2011-07-27 | セイコーエプソン株式会社 | LIGHT EMITTING DEVICE, MANUFACTURING METHOD THEREOF, IMAGE FORMING DEVICE, AND IMAGE READING DEVICE |
JP2008066216A (en) * | 2006-09-11 | 2008-03-21 | Seiko Epson Corp | Organic electroluminescence device, its manufacturing method and electronic apparatus |
KR101268528B1 (en) * | 2006-11-30 | 2013-05-28 | 삼성코닝정밀소재 주식회사 | Organic light emitting display apparatus |
JP2008233536A (en) * | 2007-03-20 | 2008-10-02 | Sony Corp | Display device |
JP5162179B2 (en) * | 2007-07-31 | 2013-03-13 | 住友化学株式会社 | LIGHT EMITTING ELEMENT, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND LIGHTING DEVICE |
JP2009272068A (en) * | 2008-04-30 | 2009-11-19 | Toppan Printing Co Ltd | El element, backlight apparatus for liquid crystal display using el element, lighting device using el element, electronic signboard device using el element, and display device using el element |
JP2010080224A (en) | 2008-09-25 | 2010-04-08 | Sony Corp | Method of manufacturing optical component, and optical component, as well as method of manufacturing display device, and display device |
JP5210267B2 (en) * | 2009-09-04 | 2013-06-12 | ユー・ディー・シー アイルランド リミテッド | Organic electroluminescent device and manufacturing method thereof |
JP5497385B2 (en) * | 2009-09-10 | 2014-05-21 | ユー・ディー・シー アイルランド リミテッド | Organic electroluminescent device and manufacturing method thereof |
JP2011059621A (en) * | 2009-09-14 | 2011-03-24 | Fujifilm Corp | Light extraction member, organic el element and method for manufacturing the organic el element |
JP5341701B2 (en) * | 2009-10-02 | 2013-11-13 | キヤノン株式会社 | Display device and digital camera |
US8735874B2 (en) * | 2011-02-14 | 2014-05-27 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light-emitting device, display device, and method for manufacturing the same |
JP2013016272A (en) * | 2011-06-30 | 2013-01-24 | Canon Inc | Display device |
JP6286850B2 (en) * | 2013-03-29 | 2018-03-07 | 大日本印刷株式会社 | Color filter substrate for top emission type organic EL display device and top emission type organic EL display device |
KR102335812B1 (en) * | 2014-09-19 | 2021-12-09 | 삼성디스플레이 주식회사 | Organic light emitting diode device |
JP7530897B2 (en) | 2019-07-12 | 2024-08-08 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Functional panel, display device, input/output device, information processing device |
CN118301997A (en) * | 2020-06-04 | 2024-07-05 | 武汉天马微电子有限公司 | Organic light-emitting display panel and display device |
-
2002
- 2002-03-11 JP JP2002065048A patent/JP4183427B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2003264059A (en) | 2003-09-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4183427B2 (en) | Electroluminescence element | |
US7942715B2 (en) | Organic light emitting display device and manufacturing method thereof | |
JP4121514B2 (en) | ORGANIC LIGHT EMITTING ELEMENT AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME | |
US7375464B2 (en) | Full-color organic light emitting display having red, green, blue, cyan, magenta, and yellow color modulation layers | |
US7642109B2 (en) | Electrical connection in OLED devices | |
EP1758170B1 (en) | Organic light emitting display and method for fabricating the same | |
KR100834342B1 (en) | an active matrix organic electroluminescence display and a manufacturing method of the same | |
US6392340B2 (en) | Color display apparatus having electroluminescence elements | |
US7897979B2 (en) | Light emitting device and manufacturing method thereof | |
US6388377B1 (en) | Electroluminescent element with banks intersecting anode group | |
JP5094477B2 (en) | Organic light-emitting display device and method for manufacturing the same | |
US8957579B2 (en) | Low image sticking OLED display | |
CN109216413A (en) | OLED shows equipment and its manufacturing method | |
US20050146266A1 (en) | Organic el display and its production method | |
KR100401378B1 (en) | The organic electroluminescence device | |
KR101895616B1 (en) | Organic light emitting display device and method for manufacturing thereof | |
JP2009533810A (en) | Optoelectronic display and manufacturing method thereof | |
JP2000228284A (en) | Color el display device | |
KR20060106682A (en) | Self-light emitting panel and method for fabricating the same | |
JP2010186582A (en) | Organic el display | |
US7294960B2 (en) | Organic electroluminescent device with HIL/HTL specific to each RGB pixel | |
JP4049033B2 (en) | Organic EL device and manufacturing method thereof | |
JP2000123975A (en) | Active matrix type organic el display body | |
TW201320429A (en) | Method for manufacturing display device, and display device | |
JP2003142259A (en) | Organic thin film light emitting display and manufacturing method of the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040810 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20051227 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070911 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071112 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080205 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080407 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080430 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080630 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080805 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080902 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110912 Year of fee payment: 3 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4183427 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110912 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110912 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120912 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120912 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130912 Year of fee payment: 5 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |