TWI278250B - Organic electroluminescent display device - Google Patents
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Description
1278250 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於—種有機電致發光顯示裝置（有機EL)。 【先前技術】 有機EL顯示裝置，由於是自己發光顯示裝置，具有可視 角廣，響應速度快等特徵。又，由於不需要背光，可輕薄 化。由該等理由，近年，有機肛顯示裝置，代替液晶顯示 裝置，例如使用作為行動電話之顯示裝£受到嗎目。 藝有機EL顯示裝置之主要部之有機肛元件，係以透光性之 前面電極、與此相對之光反射性或透光性之背面電極，及 介在於該等間包含發光層之有機物層所構成，藉由使電氣 流動於有機物層而發光之電荷注入型之自發光元件。以有 機EL顯示裝置進行顯示，需要發光層將發出之光由前面電 極出射，惟在元件内向前面側進行之光之中，向廣角側進 行之光會在前面電極及其下層之介面全反射。因此，有無 法將有機物層所發出之光多向有機EL元件之外部取出，^ 鲁 有機EL元件之光取出效率低之問題。 由於如此在專利第2991183號公報揭示，於元件内向前面 T進行之光之中’將向廣角側進行之光利用繞射元件或波 π片折射通過前面電極介面。根據該技術，可提光有機 元件之光取出效率。 但是，於專利文獻丨由於構成繞設元件或波帶片之圖案有 方向性，所取出光之指向性因方向而異，作為有機^顯示 裝置圖像顯示有不適當的情形。又，繞射元件或波帶片之 l〇5480,doc 1278250 細微形狀需要以微影等形成，有成本變高的問題。 【發明内容】 置 本發明之目的係提供提高光取出效率之有機紅顯示裝 其具 根據本發明之第丨態樣，提供一種有機££顯示裝置， 備： 透光性絕緣層； 有機EL元件；及 3維繞射元件， 該有機EL元件具備··背面電極，其係對於透光性絕緣 層配置於背面側；透光性前面電極，其係介在於上述透光 性絕緣層與上述背面電極間；及有機物層，其係介在於上 述前面電極與上述背面電極之間，且包含發光層； 該3維繞射元件係配置於上述發光層所發出之光由有 機物層出射至上述透光性絕緣層之光路上之2層構造， 上述3維繞射元件，具有以下式（1)表示之介電常數變 調之剖面構造，且式（1)之q=l之振幅為Αε1，q>1之其他次 數之振幅為Asq，則Δε^Δες。 δ^(ζ) = Σδ^ c〇KqKz) q …⑴ 其中’式中的Δε(ζ)係表示於位置z之介電常數變化， △ sq係表示q次方之項之振幅， K係表示2π/Λ (Λ為周期）， 105480.doc 1278250 z係表示水平方向位置。 根據本發明之第2態樣，提供_ 備： 種有機EL顯示裝置 ，其具 透光性絕緣層；及 有機EL元件；其具備： 緣層配置於背面侧；透光性 光性絕緣層與上述背面電極 上述前面電極與上述背面電
者面電極，其係對於透光性絕 前面電極，其係介在於上述透 間，及有機物層，其係介在於 極之間，且包含發光層； 上述有機電致發光元件，以所期望的周期彎曲為波狀。 根據本發明之第3態樣，提供_種有機EL顯示裝置，盆且 備： …、 透光性絕緣層； 有機EL元件；及 微粒子分散層， 忒有機EL元件具備：背面電極，其係對於透光性絕緣 層配置於背面側，·透光性前面電極，其係介在於上述透光 性絕緣層與上述背面電極間；及有機物層，其係介在於上 述前面電極與上述背面電極之間，且包含發光層， 該微粒子分散層係配置於上述發光層所發出之光由有 機物層出射至上述透光性絕緣層之光路上， 上述微粒子分散層係於基體材料分散具有與該基體材 料相異折射率之多數微粒子。 根據本發明之第4態樣，提供一種有機示裝置，其具 備： 105480.doc 1278250 有機EL元件、反射層及透光性平坦化層； 該有機EL元件具備：透光性之背面電極；透光性前面 電極’其係與上述背面電極相對；及有機物層，其係介在 於上述前面電極與上述背面電極之間，且包含發光層，該 反射層係與上述背面電極相對，該透光性平坦化層係介在 於上述反射層與上述有機EL元件之間， 上述反射層與上述有機EL元件相對之面，包含以略一 定間距排列，並且各個具有順錐狀之剖面形狀之複數凸部 或凹部，上述凸部之高度或上述凹部之深度為〇 .5 pm以 上’上述間距為3 μπι以上，視上述反射層之一剖面時，上 述反射層與上述有機EL元件相對之面具有略正弦波形狀。 根據本發明之第5態樣，提供一種有機el顯示裝置，其具 備： 有機EL元件、反射層及透光性平坦化層； 該有機EL元件具備：透光性之背面電極；透光性前面 電極’其係與上述背面電極相對；及有機物層，其係介在 於上述前面電極與上述背面電極之間，且包含發光層，該 反射層係與上述背面電極相對，該透光性平坦化層係介在 於上述反射層與上述有機EL元件之間， 上述反射層與上述有機EL元件相對之面，包含各個具 有順錐狀之剖面形狀之複數凸部或凹部。 【實施方式】 以下’參見圖面詳細說明關於本發明之實施形態之有機 EL顯示裝置。 105480.doc 1278250 (第1實施形態） 圖1係表示關於該第丨實施形態，採用主動矩陣型驅動方 式之下面方光型有機EL顯示裝置之剖面圖，圖2係表示有機 EL顯示裝置之3維繞射元件之平面圖，圖3係沿著旧之 ΠΙ-ΙΙΙ線之剖面圖。再者，於圖！將有機虹顯示裝置描緣成 其顯示面，即前面朝下，背面朝上。 於透光性絕緣層’例如如㈣基板之透明基板丨上，有複 數像素排列成矩陣狀。各像素，具有例如，串聯於一對電 源端子間之元件控制電路、輸出開關、後述之有機el元件、 及像素開關。上述凡件控制電路，其控制端子經由像素開 關連接影像信號線’將對映由影像信號驅動電路經由影像 信號線及像素開關供給之影像信號之大小之電流，經由輸 出_向有機肛元件輸出。又，像素開關，其控制端子連 接於知描仏號線’藉由由掃描信號線驅動電路經由掃描信 號線供給之掃描信號控制接通/斷開。再者，輸出開關，其 控制端子連接於掃描信號線’藉由由掃描信號線驅動電路 經由掃描信號線供給之掃描信號控制接通/斷開。再者，該 等像素亦可採用其他構造。 例如依序堆sSlNx層及8队層之底層2，形成於上述基板 1上。於底層2上，依序形成半導體層3，其包含例如形成有 通道區域、源極區域”及極區域之多晶石夕；閘極絕緣膜4, 其係使用例如四乙基梦酸鹽（TEqS)等形成；閘極電極5，立 係以MOW等形成’構成上閑極型薄膜電晶體叫於： 例’該等TFT係用於像素開關、輸出開關、S件控制電路。 105480.doc 1278250 於上述閘極絕緣膜4上，另外形成有可以與閘極電極5同一 工序形成之掃描信號線（無圖示）。
包含例如以電漿CVD法等成膜之Si〇x等之層間絕緣膜 6係形成於包含上述閘極電極5之閘極絕緣膜4上。源極. 及極電極7、8係形成於層間絕緣膜6上，經設於該層間絕緣 膜6之接觸孔分別連接於上述TFT之源極區域、汲極區域。 源極.汲極電極7、8，具有例如撾〇/八1/馗〇之三層構造。又， 可與源極.祕電極7、8以同—工序形成之影像信號線（無 圖示）係形成於層間絕緣膜6上。包含例如SiNx等之保護膜 9,係形成於包含上述極.汲極電極7、8之層間絕緣膜6上。 作為光取出手段之3維繞射元件1〇，係設於上述保護膜9 上。該3維繞射元件10’係如圖丨、圖2及圖3所示例如由如 SiNx之透明無機材料製作之第丨層丨丨，及堆疊於該第1層 11 ’由與該材料相異之抗钕劑或聚亞醯胺等有機絕緣材: 製作之第2層12之2層構造’具有以下式⑴之傅立葉級數表 示之介電常數變調之剖面構造（例如袼子狀）。 Αε(ζ)= Σμ cos(qKz) 其中，式中的Δε(ζ)係表示於位置z之介電常數變化， △sq係表示q次方之項之振幅， K係表示2π/Λ (Λ為周期）， ζ係表示水平方向位置（圖2之箭頭方向）。 例如為從透光性絕緣層（透明基板υ將光以指向性取 出’以只有-次光，或使—次光變強的形狀較有利。即， 105480.doc !278250 於上述式（1)之關係使q=l之振幅為Δε1，q>1之其他次數之 振幅為Asq，則需要使Asl>^q。 上述3維繞射元件1〇,對封入光充分動作，而不對取出光 作用為佳。對取出光之效率，以波長為λ，第M u之折射 率為nl，第2層12之折射率為n2，則圖3所示折射率周期構 k 之 /米度（h)於 1ι=λ/2 (nl-n2)時最大。ηι=2.〇、η2=：ι 5 時， λ=500 ηιη，則h=125nm。另一方面，由於封入光之滲出以 100 nm以下之情形為多，故h<125 nm為佳。 於上述保護膜9及3維繞射元件1〇，開有連通上述汲極電 極8之貫通孔。複數透光性之前面電極13，於上述3維繞射 凡件ίο上，互相隔著間距並排。於此例，前面電極13為陽 極，以例如ITO (Indium Tin Oxide :銦錫氧化物）之透明導 電性氧化物所構成。前面電極13經上述貫通孔與上述汲極 電極8電性連接。 隔壁絕緣層14,設於包含上述前面電極13之上述3維繞射 元件10上。於該隔壁絕緣層14，對應上述電極13設有貫通 孔丨5。上述隔壁絕緣層14，例如為有機絕緣層，可以使用 微影技術形成。 於包含發光層16a之有機物層16，係設在露出於上述隔壁 絕緣層14之貫通孔15内之前面電極13上。發光層16a，係包 含例如發光色為紅色、綠色或藍色之螢光性有機化合物之 薄膜。該有機物層16，可另外包含發光層1以以外之層。例 如’有機物層16可另外包含緩衝層16b，其係媒介電洞由前 面電極13注入發光層16a之角色。又，有機物層16可另外包 105480.doc • 12· 1278250 含電動傳輸層、電動阻擋層、電子傳輸層、電子注入層等。 光反射性背面電極1 7，係設於上述隔壁絕緣層14及有機 物層16之上。於此例，上述背面電極17係設於連接共通於 各像素之陰極。背面電極17，係經設於保護膜9、3維繞射 元件10及隔壁絕緣層14之接觸孔（無圖示）連接電極配線，該 電極配線係形成於與影像信號線X同一層上。以該等前面電 極13、有機物層16及背面電極17構成有機el元件18。 於自發光顯示裝置’其係將至少包含自發光元件及對應 自發光元件配置之像素開關之像素配置為矩陣狀而成者， 設光取出手段，其係配置於上述顯示裝置之顯示面侧或背 面側。再者，示於圖1之有機EL顯示裝置通常，另外具備： 與背面電極17相對之封裝基板（無圖示），及沿著與該背面電 極17之相對面周緣設置之密封層（無圖示），藉此於背面電極 17與封裝基板間形成密閉之空間。該空間，以例如氣體 荨稀有氣體或如Ν2氣體之鈍氣充滿。又，該有機£[顯示裝 置，於透明基板1之外側，即前面侧，作為擴散手段另外具 備光散射層19。 以上，根據第1實施形態，藉由在由上述發光層16a所發
出之光由有機物層16出射至透光性絕緣層（例如透明基板U 之光路上配置具有以上式⑴表示之介電常數變調之剖面構 造之3維繞射元件10，可實現發光效率高的有機EL顯示裝 置。 即’有機EL顯示裝置之發光效率，不尸、是有機肛元件18 本身之光取出效率，其他要因亦會大大地作用。例如，即 105480.doc -13- 1278250 使可由有機EL元件18本身之以高效率取出光，若無法由對 有機E L元件18配置於前面側之透光性絕緣層（透明基板i) 以高效率將光取出，無法充分提高有機EL顯示裝置之發光 效率。 換言之，為充分提高有機EL顯示裝置之發光效率，需要 充分抑制入射透光性絕緣層之光於透光性絕緣層與外界 (典型的是空氣）之界面全反射。即，抑制由傳播光之第^波 導層（在此是有機物層16及前面電極13)向第2波導層（在此 是透光性絕緣層）之光在於第2波導層之光出射面界面之全 反射為重要。 根據本發明者們的調查，已知為了充分抑制入射透光性 絕緣層之光在透光性絕緣層與外界之界面之全反射，需要 使入射透光性絕緣層之光在於透光性絕緣層與外界之臨界 角度以内且指向性極高。具體而言，需將光的指向性提高 到為實現充分的可視角需要使用光散射層之程度。 、由此，上述第1波導層與第2波導層之界面，即藉由於上 述電極13與保護膜9之間配置具有以上式（1)表示之介電常 數變調之剖面構造之3維繞射元件1〇，使入射透光性絕緣層 “光以3維繞射元件丨〇繞射，結果可使入射透光性絕緣層之 ，指向性高，可提升光取出效率。因此，可實現發光二率 南的有機EL顯示裝置。 、特別疋，於上述3維繞射元件10由發光層16a出射之光之 波長為λ、第1層11之折射率為nl、第2層12之n2、示於圖3 之折射率周期構造深度為㈣，由Η=λ/2⑷之關係式， 105480.doc -14- 1278250 藉由使h<l25 nm’可得到發光效率更高的有機el顯示裝置。 事實上，藉由將3維繞射元件以SiN(折射率2.0)製作之第 1層與樹脂（折射率1.5)製作之第2層構成，周期構造深度 hlOOnm’周期（Λ)為35Gnm，使剖面形狀為使1次光變強的 矩形，可侍發光效率更高的有機EL顯示裝置。 X才艮據第1實知形態如上述出射透明基板i之光之指向 性會顯著地提⑥。該光之指向性，可因應有機队顯示裝置 之用途等’藉由光散射層19使之自由變化。例如，將有機 EL顯示裝置使用於行動機㈣，有機紅顯示裝置並不會被 要求廣視角，而要求明亮的顯示及低耗電。gUb，在如此 之用逐’可使用光散射低之光散射層19。又，將有機則頁 不裝置利用作為固定機器之顯示裝置時，則被要求廣視 角因此，在如此之用途，可使用光散射高之光散射層19。 如此，取出對某方向具有指向性之光，藉由光散射層^ 因應用途調整指向&，可絲出之光更有效地活用，可提 升發光效率。 再者，雖作為擴散手段使用光散射層19，擴散手段亦可 ^采用其他構造。例如，使透明基板表面粗糙，冑此作為光 政射面亦可。再者，光散射手段，亦可為不利用光散射者。 例如’作為擴散手段’代替光散射層，使用排列複數擴散 透鏡而成之透鏡陣列亦可。 (第2實施形態） 、圖4係表示採用關於該第2實施形態之主動矩陣型驅動方 弋之下面發光型有機EL顯示裝置之剖面圖，圖5係圖4之要 105480.doc -15- 1278250 部剖面圖。再者，於圖4將有機EL顯示裝置描繪成其顯示 面，即前面朝下，背面朝上。又於圖4與上述之圖i同樣的 構件附以同符號省略說明。 該有機EL顯示裝置，如圖4所示於保護膜9之上形成例如 以樹脂材料構成之平坦化層20，於該平坦化層2〇上形成例 如由樹脂材料構成之波形層21，另外於該波形層21上，以 轉印於該波形層21表面形成以所期望的周期波狀屈曲之有 機EL元件18，該有機EL元件18包含前面電極13、含有發光 層之有機物層16、及背面電極及17。呈該波狀之有機£乙元 件18,如圖5所示周期L(波之峰或谷）為5〜8 μιη，峰谷間的 高低差ΔΗ為1〜2 μιη為佳。 再者，上述波形層21可例如將感光性樹脂層藉由照片蝕 刻法形成凹凸後，以熱處理對表面圓滑而形成。 以上，根據第2實施形態藉由使包含前面電極13、含有發 光層之有機物質層16、及背面電極Π之有機EL元件18為波 形狀，可實現發光效率高的有機EL顯示裝置。 即，於有機EL顯示裝置之發光效率不只是有機el元件 本身之光取出效率，其他要因亦會大大地作用。例如，即 使可由有機EL元件18本身之以高效率取出光，若無法由對 有機肛兀件18配置於前面侧之透光性絕緣層(透明基板1) 以间效率將光取出，無法充分提高有機EL顯示裝置之發光 效率。 ^ 換言之，為充分提高有機EL顯示|置之發光效率，需要 充分抑制人射透光性絕緣層之光於透光性絕緣層與:界 105480.doc -16- 1278250 (典型的是空氣）之界面全反射。即，抑制由傳播光之第1波 導層（在此是有機物層16及前面電極13)向第2波導層（在此 是透光性絕緣層；透明基板）之光在於第2波導層之光出射面 界面之全反射為重要。 根據本發明者們的調查，已知為了充分抑制入射透光性 絕緣層之光在透光性絕緣層與外界之界面之全反射，需要 使入射透光性絕緣層之光在於透光性絕緣層與外界之臨界 角度以内且指向性極高。具體而言，需將光的指向性提高 到為實現充分的可視角需要使用光散射層之程度。 由此，藉由使包含上述第1波導層之有機EL元件18本身為 波狀，使該有機物層16所發射之光於第2波導層之界面，即 前面電極13與波形層21之界面不被全反射而折射，由於可 入射波形層2 1之下方，即透光性絕緣層，結果可於透光性 絕緣層入射指向性高的光，可提高光取出效率。因此，可 實現發光效率高的有機EL顯示元件。 特別是，於有機EL元件18，可以如圖5所示周期！^ (波之 峰或谷）為5〜8 μιη，峰谷間的高低差^!^為丨〜2 μιη，得到發 光效率更高的有機EL顯示裝置。 (第3實施形態） 、圖6係表示採用關於該第3實施形態之主動矩陣型驅動方 式之下面發光型有機EL顯示裝置之剖面圖，再者，於圖6 將有機EL顯示裝置描繪成其顯示面，即前面朝下，背面朝 上又於圖6與上述之圖1同樣的構件附以同符號省略說明。 忒有機EL顯示裝置，如圖6所示於保護膜9上設有光取出 105480.doc -17- 1278250 手段之微粒子分散層30。該微粒子分散層3〇，具有於基體 材料層（例如樹脂材料層）31分散多數平均粒徑1〇〇〜35〇 nm 之微粒子22之構造。於此，微粒子為一次粒子或一次粒子 綾集形成之二次粒子均可。微粒子之分散狀態，無需整齊， 無序也無仿。如此之微粒子分散層，可藉由調製於樹脂材 料分散微粒子之溶液，將該溶液以旋轉塗佈等方法塗佈， 以曝光或加熱硬化形成。 上述保護膜9及微粒子分散層3〇，開有連通汲極電極8之 貫通孔。複數透光性之前面電極13，互相隔著間距並排。 於此例，前面電極13為陽極，以例*IT〇(Indium Tin : 銦錫氧化物）之透明導電性氧化物所構成。前面電極i3經上 述貫通孔與上述汲極電極8電性連接。於上述微粒子分散層 3 0上，另外配置有隔壁絕緣層14。 上述微粒子之平均粒徑未滿100 nm’則難以有效地由後 述之有機此元件取出光。另一方面，上述微粒子之平均粒 徑超過350 nm，則阻礙膜形成之塗佈性有損微粒子分散層 之平坦性之虞。 於上述微粒子分散層3〇，有機樹脂材料之折射率為 上述微粒子之折射率為以，以滿h2>nl之關係為佳。該等 折射率差以0.5〜1>2之範圍為佳。作為上述樹脂材料，透明 者為佳’可使用例如JSR公司製商標名：PC403之感光性樹 脂或聚亞醯胺等。該等樹脂，折射率均為15〜16。上述微 粒子’由於折射率越高光取出效果越高，以折射率為以 上之例如ZnO (折射率2 〇)、Zr〇2 (折射率2 〇)或Ti〇2折射率 105480.doc -18- 1278250 2 · 7專為佳。 上述微粒子分散層3〇，具有較分散之微粒子厚之5〇〇 nm〜1 μηι之厚度為佳。微粒子分散層3〇，上述微粒子以堆 積密度10〜50%分散為佳。 以上’根據第3實施形態，藉由於發光層16a所發出之光 由有機物層16出射至透光性絕緣層（例如透明基板丨）之光路 上配置於基體材料層（例如樹脂材料層）3丨分散平均粒徑 1〇〇〜350 nm之多數微粒子32之微粒子分散層3〇，可實現發 光效率高的有機EL顯示裝置。 於上述前面電極13與保護膜9之界面全反射之光，會被封 入而難以取出外部。如第3實施形態，藉由於上述前面電極 13與保護膜9之間配置樹脂材料層21分散平均粒徑ι〇〇〜35〇 nm之微粒子之多數微粒子22之微粒子分散層3〇，可使因全 反射而被封入之反射光以上述微粒子分散層3〇散射，可提 升光取出效率。因此，可實現發光效率高的有機EL顯示裝 置。 特別是，於微粒子分散層30，其有機樹脂材料之折射率 為nl，上述微粒子之折射率為心，藉由滿足n2>nli關係， 其折射率差為0.5以上，可得發光效率更高的有機EL顯示裝 置。 事實上，於丙烯酸系感光性樹脂（折射率154)以2〇%之體 積密度分散平均粒徑相異（50〜450 nm)之Ti〇2微粒子（折射 率2·7)厚度500 nm之微粒子分散層以圖6所示形態組入，測 定由有機物層16之發光層16a所發射之光（波長5〇〇 nm)之光 105480.doc -19- 1278250 取出效率。結果示於圖7。 由圖7明顯可知取出效率，當分散於微粒子分散層之Ti〇2 微粒子之平均粒徑比100 nm大則變高，該微粒子之平均粒 徑在200〜350 nm之範圍成最大。但是，微粒子之平均粒徑 超過350 nm，則形成平坦的微粒子分散層。又，微粒子之 平均粒徑於50 nm則幾乎無法確認到光取出效率之提升。 (第4實施形態） 圖8表示採用關於該第4施形態之主動矩陣型驅動方式之 上面發光型有機EL顯示裝置之剖面圖，再者，於圖8有機 肛顯示裝置將其顯示面描繪成前面朝上，背面朝下。 於例如如玻璃基板之絕緣透明基板41上，有複數像素以 矩陣狀排列。各像素，具有例如，串聯於一對電源端子間 之兀件控制電路、輸出開關、後述之有機虹元件、及像素 開關。上述元件控制電路， ” 影像#幹綠收.· /、控制鳊子經由像素開關連接 及像辛二；對映由影像信號驅動電路經由影像信號線 關供給之影像信號之大小之電流，經由輸出開關 描H線'件輸出。又，像素開關，其控制端子連接於掃 二:二Li由由掃描信號線驅動電路經由掃描信號線供 ;=:r制接通/斷開。再者，輸出開關，其控制端 于運接於知描信號線，藉由 描信號線供給之掃 ^6 5虎線驅動電路經由掃 ▼描七遽控制接通/斷開。再者，兮笙推各 亦可採用其他構造。 #者，4專像素 例如依序堆疊SiNx層 板41上m 及SlGx層之底層c，形成於上述基 於底層42上，依序形成半 牛V體層43，其包含例如 105480.doc -20- 1278250 形成有通道區域、源極區域”及極區域之多祕絕 緣膜44’其係使用例如四乙基錢鹽（TE〇s)等形成丨閑極 電極45,其係以MGW等形成，構成上閘極型薄㈣晶體 (TFTP於此例，該等TFT係用於像素開關、輸出_、元 件控制電路。於上述閘極絕緣膜44上，另外形成有可以與 閘極電極45同一工序形成之掃描信號線（無圖示）。 八
包含例如以電聚CVD法等成膜之抓等之層間絕緣膜 46,係形成於包含上述閘極電極45之閘極絕緣膜料上。源 極.汲極電極47、48係形成於層間絕緣膜牝上，經設於該 層間絕緣膜46之接觸孔分別連接於上述TFT之源極區域、汲 極區域。源極•沒極電極47、48，具有例如Mg/ai/m〇之三 層構造。又，可與源極.汲極電極47、48以同一工序形成 之影像信號線（無圖示）係形成於層間絕緣膜4 6上。包含例如 SiNx等之保護膜49,係形成於包含上述極.汲極電極47、 48之層間絕緣膜46上。 絕緣性之打底層係形成於保護膜49之上。打底層5〇係使 用例如樹脂等材料而成。 絕緣性之打底層50與後述有機EL元件之相對面，包含複 數凸部，其各個具有順錐狀之剖面形狀。再者，所謂「具 有順錐狀之剖面形狀之凸部」，係意味著向垂直於膜面之一 剖面看時，由下方向上方寬度減少之凸部。於圖8,該等凸 部之剖面’分別具有曲線，使打底層5〇之上面產生略正弦 波形狀。 打底層50之凸部’典型的是將打底層50由垂直於其膜面 105480.doc • 21 - 1278250 之方向觀察時形成周期構造的方式設置。例如，該等凸部 係將打底層50由垂直於其膜面之方向觀察時，形成三角袼 子或正方格子等的二維排列構造的方式設置。 於打底層50上，配置有反射層51。反射層“上面，具有 沿著打底層50之上面之形狀。即，反射層。之上面，包含 複數凸部，其各個具有順錐面狀之剖面形狀。於圖8，該等 凸部分別具有曲面，於反射層51上面產生略正弦波形狀。 作為反射層51之材料，可使用例如鋁、鋁_斂等鋁合金、銀 及銀合金等。 於打底層50及反射層51上，形成有平坦化層52。平坦化 層52係，提供有機]£]^元件18平坦的打底。作為平坦化層^ 之材料，可使用例如矽膠樹脂或丙烯酸樹脂等透明的樹脂。 於平坦化層52上，有透光性之前面電極53互相隔著間距 並排。各前面電極53，係與反射層51向對的方式配置。又， 各前面電極53係經設於保護膜49、打底層50、平坦化層52 之貫通孔與汲極4 8連接。 前面電極53，於此例為陽極。作為前面電極53之材料， 可以使用例如ITO (Indium Tin Oxide :銦錫氧化物）之透明 導電性氧化物。 於平坦化層5 2 ’另外配置有隔壁絕緣層5 4。於該隔壁絕 緣層54 ’在對應上述電極53之位置設有貫通孔55。隔壁絕 緣層54 ’例如為有機絕緣層，可以使用微影技術形成。 於露出在隔壁絕緣層54之貫通孔55内之前面電極53，配 置有包含發光層之有機物層5 6。發光層，係包含例如發光 105480.doc • 22- 1278250 色為紅色、綠色或藍色之螢光性有機化合物之薄膜。該有 機物層56,可另外包含發光層以外之層。例如，有機物層 56可另外包含缓衝層，其係媒介電洞由前面電極53注入發 光層之角色。又，有機物層56可另外包含電動傳輸層、電 動阻播層、電子傳輸層、電子注入層等。 隔壁絕緣層54及有機物層46,以透光性之背面電極”覆 蓋。背面電極57,於此例係設於連接共通於各像素之陰極。 背面電極57,係經設於保護膜46、打底層5〇、平坦化層52、 • 及隔壁絕緣層54之接觸孔（無圖示）連接電極配線，該電極配 線係形成於與影像信號線同一層上。以該等前面電極53、 有機物層56及背面電極57構成有機元件58。 於該有機EL顯示裝置，通常，為防止因接觸水分或氧等 使有機EL元件5 8惡化，進行罐密封或保護膜封裝。又，於 該有機EL顯示裝置，通常，於有機EL元件58之前面側配置 偏光板。 然而，發光層所發出之光之一部分，會被有機EL顯示裝 置之前面側之任一界面全反射。該光的一部分，只要適當 設定各構成要素之折射率，則會透過前面電極53與平坦化 層52之界面。以下，將該光稱為全反射光。 反側層51之上面為平坦面，且與前面電極53之下面平行 時，發光層所發出之光由前面電極53入射平坦化層52時之 折射角，與該光因反射層51反射而由平坦化層52入射前面 電極53時之入射角為互相相等。因此，之前之全反射光， 會被封入在有機EL元件之内部。 105480.doc -23- 1278250 對此’於圖8之有機EL顯示裝置，反射層51之上面，包含 複數凸部’其各個具有錐面狀之剖面形狀。因此，可使發 光層所發出之光由前面電極53入射平坦化層52時之折射 角’與該光陰反射層51而由平坦化層52入射前面電極53時 之入射角相異。因此，可將之前之全反射光之至少一部分 向有機EL顯示裝置之外部取出。即，可實現高的光取出效 率 〇 又’藉由如此使反射層51之反射面對前面電極53之下面 傾斜改變光的行進方向時，與利用繞射之情形相異，不會 使有機EL顯示裝置所發射之光之指向性過高。特別是，於 圖8之有機EL顯示裝置，反射層51之反射面包含曲面，反射 層51將發會作為光散射層之功能。即，該有機EL顯示裝置 之視角特性良好。 另外，使產生於反射層51上面之凸部之尺寸或間隔變 小’亦可得到上述效果。參見圖9將此說明。 圖9係放大圖8之有機el顯示裝置之一部分放大之剖面 圖。 於圖9之構造，反射層51之上面具有正弦波形狀。於該構 造，之前之正弦波之振幅（H2_H1)/2之2倍，即凸部之高度 H2-H1，與平坦化層52之折射率n之積為光的波長人之1/4 時，繞射效果最大。例如，折射率為15，波長人為〇 53 pm 時’使高度H2-H1為約〇·〇9 μιη則，繞射效果最大。 當高度Η2-Η1為得到最大繞射效果之值之5倍以上，則幾 乎無法得到該繞射效果。即，於上述之例，高度Η2_Η1為約 105480.doc • 24 - 1278250 0·5 μηι以上時，幾乎無法得到繞射效果。因此，利用繞射 效果提高光取出效率，需要使高度Η2-Η1充分地比約0.5 μηι 小 〇 又’藉由繞射改變光的行進方向之效果，若使用凸部的 間距，即正弦波之波長，L與波長λ，可以sin-1 (λ/L)導出。 例如’考慮波長λ為〇·53 μηι，間距L為約3 μηι之情形，則繞 射角只不過是1〇。左右。 對此’利用反射層5 1之反射面之傾斜提高光取出效率 鲁時’只要適當地設定反射角之傾斜角，即高度Η2-Η1與間距 L之比’於各個高度Η2-Η1或間距L並無特別限制。即，可 使高度Η2-Η1或間距L大到可以廉價地形成反射層51的程 度。例如，使振幅高度Η2-Η1為0.5 μηι以上或使間距L為3 μιη 以上。 例如’考慮作為反射層51形成厚度50 nm之Α1或Α1合金 層’作為前面電極53形成ITO層，作為背面電極57形成MgAg 層與ITO層之積層體之情形。此時，使間距l為6 μιη，前面 _ 電極53與反射層51之厚度方向之距離之最小值hi及最大值 Η2^7 別為 1 ·5 μπι及 3 ·0 μιη (南度 Η2-Η1 = 1 ·5 μηι)，則可將反 射層5 1為平坦時所封入之光之約5〇%向有機el元件58之前 面側取出。 振幅（Η2-Η1)/2與間距L之比（H2-H1)/2L，例如為〇.1至〇.5 左右。此時，提高光取出效率之效果大。 又’前面電極53與反射層51之厚度方向之距離之最小值 H1與最大值H2之比H1/H2，例如為未滿〇·5。比m/H2大時， 105480.doc 25· 1278250 平坦化層52會有難以達成提供有機£1^元件兄之平坦的打底 之角色之可能性。 如以上，於圖8之有機EL顯示裝置可使振幅（H2_hi)/24 間距L大。因此，於該有機EL顯示裝置之製造，可利用以 下方法。 圖10至圖丨3係概略顯示，於圖8之有機£[顯示裝置之製造 工序中，於形成打底層50及反射層51之形成可利用之方法 之一例之剖面圖。
首先，如圖H)所示於保護膜49上形成感光性樹脂層Η。 接著’經由於透光性基板71上形成遮光體圖案72之光罩 7〇,對該感光性樹脂層61，照射例如紫外線等能量線。 …其後，將感光性樹脂層61顯影。藉此，得到如圖丨丨包含 複數樹脂部之樹脂圖案62。 其次，將樹脂圖案62加熱，使樹脂部產生圓滑。適當設 定樹脂圖案62之加熱溫度及加熱時間，則可得設有如圖12 所示於表面各個具有順錐狀之剖面形狀之複數凸部之打底 其後’例如藉由濺鍍法等，如圖13所示，於打底層5〇上 形成反射層5 1。 於該方法，與通常形成繞射格子之方法不同，不使用圖 11之樹脂圖案62作為㈣掩膜。代之，藉由使圖u之樹脂 圖案62圓滑，形成如圖12所示於表面設有凸部之打底層 50’於其上將反射層51成膜。又 成腺又如別所述由於可使振幅 (-1 )/2或間距L大，故可容易且高_许 呵精度地控制以圓滑熱 105480.doc -26- 1278250 處理由圖11之構造變化為圖12之構造。因此，以該方法可 谷易地形成於表面設有凸部之反射層51。 於上述態樣，雖於反射層51之表面產生各個具有順錐狀 之剖面形狀之複數凸部，惟亦可代之於反射層51之表面產 生各個具有順錐狀之剖面形狀之複數凹部。再者，所謂「具 有順錐狀之剖面形狀之凹部」，係意味著向垂直於膜面之— 剖面看時，由上方向下方寬度減少之凹部。如此之反射層 51，代替例如圖1丨所示由複數樹脂部所構成之樹脂圖案
62 ’可得格子狀的樹脂圖案62的方式可藉由實施參見圖 吞兄明之工序而得。 以上，參見具體例，說明本發明之實施形態，但是，本 發明並非限定於該等具體例者。即使是該當業者，使用宜 他具體例適當變更者，只要具有本發明之主要，包含於本 發明之範圍。 【圖式簡單說明】 圖1係概略顯不關於本發明之楚1杳 月灸弟1實施形態之有機E]L顯示 裝置之剖面圖。 圖2係表示圖1之3維繞射元件之平面圖 圖3係沿著圖2之III-III線之剖面圖。 圖4係概略顯不關於本發明 裝置之剖面圖。 之第2實施形態之有機el顯示 圖5係圖4之有機EL顯示裝置之要部剖面圖。 圖6係概略顯示關於本發明 弟3只施形悲之有機EL顯开 裝置之剖面圖。 105480.doc -27- 1278250 圖係表不刀政於圖6之有機α顯示裝置m + >㈣ 之微粒子之粒徑與光取出效率之關係。 圖8係概略顯不關於本發明之第4實施形態之有機虹顯示 裝置之剖面圖 圖9係放大表示圖8之有機EL顯示裝置之一部分之剖面 圖。 圖10係概略顯示可用於圖8之有機EL顯示裝置之製造之 方法之一例之剖面圖。
圖11係概略顯示可用於圖8之有機EL顯示裝置之製造之 方法之一例之剖面圖。 圖12係概略顯示可用於圖8之有機el顯示裝置之製造之 方法之一例之剖面圖。 圖13係概略顯示可用於圖8之有機el顯示裝置之製造之 方法之一例之剖面圖。 【主要元件符號說明】 1 透明基板 2 底層 3 半導體層 4 閘極絕緣膜 5 閘極電極 6 層間絕緣膜 7 源極電極 8 汲極電極 9 保護膜 105480.doc -28- 3維繞射元件 第1層 第2層 前面電極 隔壁絕緣層 貫通孔 有機物層 發光層 緩衝層 背面電極 有機元件 光散射層 微粒子 基體材料層 基板 底層 半導體層 閘極絕緣膜 閑極電極 層間絕緣膜 源極電極 >及極電極 保護膜 打底層 -29- 1278250
51 反射層 52 平坦化層 53 前面電極 54 隔壁絕緣層 55 貫通孔 56 有機物層 57 背面電極 58 有機元件 61 感光性樹脂層 62 樹脂圖案 71 透光性基板 105480.doc -30-
Claims (1)
1278250 十、申請專利範圍： 1· 一種有機電致發光顯示裝置，其具備： 透光性絕緣層； 有機電致發光元件；及 3維繞射元件， 該有機電致發光元件具備··背面電極，其係對於上述 透光性絕緣層配置於背面侧；透光性前面電極，其係介 在於上述透光性絕緣層與上述背面電極間；及有機物 Φ 層，其係介在於上述前面電極與上述背面電極之間，且 包含發光層； 該3維繞射元件係配置於上述發光層所發出之光由上 述有機物層出射至上述透光性絕緣層之光路上之2層構 造者， 上述3維繞射元件，具有以下式〇)表示之介電常數變調 之剖面構造，且式（1)之q=1之振幅為Δε1，q>1之其他次數 之振幅為Asq，則△slsAsq， • △♦) = Σ cos(冰Z) q -(1) 其中，式中的Δε (Z)係表示於位置z之介電常數變化， △ ε q係表不q次方之項之振幅， K係表示2π/Λ (Λ為周期）， ζ係表示水平方向位置。 2·如請求項1之有機電致發光顯示裝置，其中 上述3維繞射元件之折射率周期構造之深度，當光的 105480.doc 1278250 波長為λ，其繞射格子之第1層材料之折射率為ni，第2層 材料之折射率為n2時，滿足 1ι<λ/2 (nl_n2) 之關係。 3. —種有機電致發光顯示裝置，其具備： 透光性絕緣層；及 有機電致發光元件；其具備：背面電極，其係對於上 述透光性絕緣層配置於背面側；透光性前面電極，其係 介在於上述透光性絕緣層與上述背面電極間；及有機物 層’其係介在於上述前面電極與上述背面電極之間，且 包含發光層； 上述有機電致發光元件，以所期望的周期彎曲為波狀。 4·如請求項3之有機電致發光顯示裝置，其中 上述有柢:電致發光元件’周期為5〜8 μη，峰谷間的高 低差ΑΗ為1〜2 μπι。 5· —種有機電致發光顯示裝置，其具備： 透光性絕緣層； 有機電致發光元件；及 微粒子分散層， 忒有機電致發光元件具備：背面電極，其係對於上述 透光性絕緣層配置於背面側；透光性前面電極，其係介 在於上述透光性絕緣層與上述背面電極間；及有機物 層，其係介在於上述前面電極與上述背面電極之間，且 包含發光層， 105480.doc 1278250 該微粒子分散層係配置於上述發光層所發出之光由上 述有機物層出射至上述透光性絕緣層之光路上， 上述微粒子分散層係於基體材料分散具有與該基體材 料相異折射率之多數微粒子。* 6·如請求項5之有機電致發光顯示裝置，其中 上述试粒子’平均粒徑為1〇〇〜3 5〇 nm，具有較上述基 體材料高的折射率。 7·如請求項5或6之有機電致發光顯示裝置，其中 上述基體材料，為感光性樹脂。 8·一種有機電致發光顯示裝置，其具備： 有機電致發光元件、反射層及透光性平坦化層， 該有機電致發光元件具備：透光性之背面電極；透光 性前面電極，其係與上述背面電極相對；及有機物層， 其係介在於上述前面電極與上述背面電極之間，且包含 發光層’該反射層係與上述背面電極相對，該透光性平 坦化層係介在於上述反射層與上述有機電致發光元件之 間， 上述反射層與上述有機電致發光元件相對之面，包含 以略一定間距排列，並且各個具有順錐狀之剖面形狀之 複數凸部或凹部，上述凸部之高度或上述凹部之深度為 0 · 5 μηι以上，上述間距為3 μιη以上，視上述反射層之一剖 面時，上述反射層與上述有機電致發光元件相對之面具 有略正弦波形狀。 9.如請求項8之有機電致發光顯示裝置，其中 105480.doc 1278250 上述背面電極與上述反射層之厚度方向之距離之最小 值111與最大值112之比H1/H2為未滿0.5。 1〇·如請求項8之有機電致發光顯示裝置，其中 上述反射層之材料，可選自由銘、銘合金、銀及銀合 金所組成之群。 11· 一種有機電致發光顯示裝置，其具備： 有機電致發光元件、反射層及透光性平坦化層； 該有機電致發光元件具備：透光性之背面電極；透光 性前面電極，其係與上述f面電極相對；及有機物層， 其係介在於上述前面電極與上述背面電極之間，且包含 發光層，該反射層係與上述背面電極相，該透光性平 坦化層係介在於上述反射層與上述有機電致發光元件之 間， 上述反射層與上述有機電致發光元件相對之面，包含 各個具有順錐狀之剖面形狀之複數凸部或凹部。
105480.doc
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