WO2006035811A1 - 有機エレクトロルミネッセンス表示装置 - Google Patents

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WO2006035811A1
WO2006035811A1 PCT/JP2005/017840 JP2005017840W WO2006035811A1 WO 2006035811 A1 WO2006035811 A1 WO 2006035811A1 JP 2005017840 W JP2005017840 W JP 2005017840W WO 2006035811 A1 WO2006035811 A1 WO 2006035811A1
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WO
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layer
organic
light
back electrode
display device
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Application number
PCT/JP2005/017840
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English (en)
French (fr)
Inventor
Naotada Okada
Junichi Tonotani
Satoshi Okutani
Hiroshi Sano
Tsuyoshi Uemura
Muneharu Akiyoshi
Hirofumi Kubota
Original Assignee
Kabushiki Kaisha Toshiba
Toshiba Matsushita Display Technology Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to an organic electoluminescence (organic EL) display device.
  • an organic EL display device is a self-luminous display device, the organic EL display device has a feature that a viewing angle is wide and a response speed is fast. In addition, since a knocklight is not required, it is possible to reduce the thickness and weight. For these reasons, in recent years, attention has been paid to the use of organic EL display devices as display devices for mobile phones, for example, instead of liquid crystal display devices.
  • An organic EL element which is a main part of an organic EL display device, includes a light-transmitting front electrode, a light-reflective or light-transmitting back electrode opposite to the front electrode, and a light-emitting layer interposed therebetween.
  • a charge injection type self-luminous element that emits light when electricity is passed through the organic layer.
  • the light emitted from the light-emitting layer must be emitted from the front electrode. Of the light that travels to the front side in the element, the light that travels to the wide-angle side is the front surface. It is totally reflected at the interface between the electrode and its lower layer. For this reason, most of the light emitted from the organic layer cannot be extracted outside the organic EL element, that is, the light extraction efficiency of the organic EL element is low.
  • Patent Document 1 since the pattern constituting the diffraction element or the zone plate has directionality, the directivity of the extracted light varies depending on the direction, and image display is inappropriate as an organic EL display device. There are cases. In addition, the fine shape of the diffractive element or the zone plate must be formed by lithography or the like, resulting in a problem that the cost is increased.
  • An object of the present invention is to provide an organic EL display device with improved light extraction efficiency.
  • a light-transmissive insulating layer According to a first aspect of the present invention, a light-transmissive insulating layer
  • a back electrode disposed on the back side with respect to the light transmissive insulating layer, a light transmissive front electrode interposed between the light transmissive insulating layer and the back electrode, and the front electrode;
  • An organic EL device having an organic layer interposed between the back electrode and including a light emitting layer;
  • a two-layer three-dimensional diffractive element disposed on the optical path from the light emitted from the light emitting layer to the light transmissive insulating layer after exiting the organic layer
  • ⁇ ⁇ q is the q-order amplitude
  • K 2 ⁇ ⁇ ( ⁇ is the period)
  • ⁇ is the horizontal position
  • a light transmissive insulating layer According to a second aspect of the present invention, a light transmissive insulating layer
  • a back electrode disposed on the back side with respect to the light transmissive insulating layer, a light transmissive front electrode interposed between the light transmissive insulating layer and the back electrode, and the front electrode;
  • An organic EL device having an organic layer including a light emitting layer and being interposed between the back electrode and
  • the organic electoluminescence element is bent in a wave shape with a desired period.
  • An EL display device is provided.
  • a light-transmissive insulating layer a light-transmissive insulating layer
  • a back electrode disposed on the back side with respect to the light transmissive insulating layer, a light transmissive front electrode interposed between the light transmissive insulating layer and the back electrode, and the front electrode;
  • An organic EL device comprising an organic material layer including a light emitting layer interposed between the back electrode;
  • a fine particle dispersion layer disposed on an optical path from the light emitted from the light emitting layer to the light transmissive insulating layer after exiting the organic material layer
  • the fine particle dispersion layer provides an organic EL display device in which a large number of fine particles having a refractive index different from that of the base material are dispersed in the base material.
  • a light-transmitting back electrode, a light-transmitting front electrode facing the back electrode, and the back electrode and the front electrode are interposed between the back electrode and the light-emitting electrode.
  • An organic EL device having an organic layer including a light layer;
  • a reflective layer facing the back electrode A reflective layer facing the back electrode
  • the surface of the reflective layer facing the organic EL element includes a plurality of convex portions or concave portions arranged at a substantially constant pitch and each having a forward tapered cross-sectional shape, and the height of the convex portion or the concave portion
  • the depth of the reflective layer is 0.5 ⁇ m or more, the pitch is 3 ⁇ m or more, and when the cross section of the reflective layer is viewed, the surface of the reflective layer facing the organic EL element is substantially positive.
  • the light-transmitting back electrode, the light-transmitting front electrode facing the back electrode, and the back electrode and the front electrode are interposed between and An organic EL device having an organic layer including a light layer;
  • a reflective layer facing the back electrode A reflective layer facing the back electrode
  • An organic EL display device including a plurality of convex portions or concave portions each having a forward tapered cross-sectional shape on a surface of the reflective layer facing the organic EL element is provided.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an organic EL display device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view showing the three-dimensional diffraction element of FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing an organic EL display device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a principal part of the organic EL display device of FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing an organic EL display device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the particle diameter of fine particles dispersed in the fine particle dispersion layer of the organic EL display device of FIG. 6 and the light extraction efficiency.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing an organic EL display device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the organic EL display device of FIG.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing an example of a method that can be used for manufacturing the organic EL display device shown in FIG.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing an example of a method that can be used for manufacturing the organic EL display device shown in FIG.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing an example of a method that can be used for manufacturing the organic EL display device shown in FIG.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing an example of a method that can be used for manufacturing the organic EL display device shown in FIG.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a bottom emission type organic EL display device adopting the active matrix drive method according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a plan view showing a three-dimensional diffraction element of the organic EL display device.
  • 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. In FIG. 1, the organic EL display device is drawn such that its display surface, that is, the front surface faces downward and the back surface faces upward.
  • a plurality of pixels are arranged in a matrix on a transparent substrate 1 such as a glass substrate that is a light-transmissive insulating layer.
  • Each pixel has, for example, an element control circuit, an output switch, an organic EL element and a pixel switch, which will be described later, connected in series between a pair of power supply terminals.
  • the element control circuit has a control terminal connected to a video signal line via a pixel switch, and has a size corresponding to a video signal supplied from the video signal line drive circuit via the video signal line and the pixel switch. This current is output to the organic EL device via the output switch.
  • the pixel switch has a control terminal connected to the scanning signal line, and ONZOFF is controlled by a scanning signal supplied from the scanning signal line driving circuit via the scanning signal line. Further, the control terminal of the output switch is connected to the scanning signal line, and ON ZOFF is controlled by the scanning signal supplied from the scanning signal line driving circuit via the scanning signal line. Note that other structures may be employed for these pixels.
  • an undercoat layer 2 in which a SiN layer and a SiO layer are sequentially laminated is formed on the substrate 1.
  • TEOS tetraethyl orthosilicate
  • a gate electrode 5 made of MoW or the like is formed in this order to constitute a top gate type thin film transistor (TFT).
  • TFTs are used for pixel switches, output switches, and element control circuits.
  • a scanning signal line (not shown) that can be formed in the same process as the gate electrode 5 is further formed on the gate insulating film 4.
  • an interlayer insulating film 6 having a force such as SiO formed by a plasma CVD method or the like is formed on the gate insulating film 4 including the gate electrode 5.
  • the source / drain electrodes 7 and 8 are formed on the interlayer insulating film 6 and contact holes provided in the interlayer insulating film 6 are formed.
  • the TFT is connected to the source region and drain region of the TFT.
  • the source / drain electrodes 7 and 8 have, for example, a three-layer structure of MoZAlZMo.
  • a video signal line (not shown) that can be formed in the same process as the source / drain electrodes 7 and 8 is formed on the interlayer insulating film 6.
  • a passivation film 9 having a force such as SiN is formed on the interlayer insulating film 6 including the source / drain electrodes 7 and 8.
  • a three-dimensional diffractive element 10 as light extraction means is provided on the passivation film 9.
  • This three-dimensional diffractive element 10 has a first layer 11 made of a transparent inorganic material such as SiN as shown in FIGS. 1, 2 and 3, and is laminated on the first layer 11 and is different from this material. It has a two-layer structure of the second layer 12 made of organic insulating materials such as resist and polyimide, and has a cross-sectional structure (for example, a lattice shape) of dielectric constant modulation represented by the Fourier series of the following formula (1) .
  • ⁇ ⁇ ( ⁇ ) in the equation is the change in dielectric constant at position ⁇
  • ⁇ ⁇ q is the q-order amplitude
  • K 2 ⁇ ⁇ ( ⁇ is the period)
  • ⁇ is the horizontal position (arrow direction in Fig. 2)
  • the three-dimensional diffractive element 10 operates sufficiently against confined light and does not act on extracted light.
  • the efficiency with respect to the extracted light is the wavelength
  • the refractive index of the first layer 11 is nl
  • the refractive index of the second layer 12 is nl.
  • nl 2.
  • n2 l. 5
  • ⁇ 500
  • Assuming nm, h 125 nm.
  • the leakage of confined light is often less than lOOnm, so h should be 125nm.
  • a through hole communicating with the drain electrode 8 is opened in the passivation film 9 and the three-dimensional diffraction element 10.
  • the plurality of light transmissive front electrodes 13 are juxtaposed on the three-dimensional diffraction element 10 so as to be separated from each other.
  • the front electrode 13 is an anode and is made of a transparent conductive oxide such as ITO (Indium Tin Oxide).
  • ITO Indium Tin Oxide
  • the partition insulating layer 14 is provided on the three-dimensional diffraction element 10 including the front electrode 13.
  • the partition insulating layer 14 is provided with through holes 15 corresponding to the front electrodes 13.
  • the partition insulating layer 14 is an organic insulating layer, for example, and can be formed using a photolithography technique.
  • the organic material layer 16 including the light emitting layer 16 a is provided on the front electrode 13 exposed in the through hole 15 of the partition insulating layer 14.
  • the light emitting layer 16a is a thin film containing a luminescent organic compound whose emission color is red, green or blue, for example.
  • the organic material layer 16 can further include layers other than the light emitting layer 16a.
  • the organic material layer 16 may further include a buffer layer 16b that serves to mediate the injection of holes from the front electrode 13 into the light emitting layer 16a.
  • the organic material layer 16 may further include a hole transport layer, a hole blocking layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and the like.
  • the light-reflecting back electrode 17 is provided on the partition insulating layer 14 and the organic material layer 16.
  • the back electrode 17 is a cathode provided continuously in common with each pixel.
  • the back electrode 17 is electrically connected to an electrode wiring formed on the same layer as the video signal line X through a contact hole (not shown) provided in the noisy film 9, the three-dimensional diffraction element 10 and the partition insulating layer 14. It is connected.
  • These front electrode 13, organic substance layer 16 and back electrode 17 constitute an organic EL element 18, respectively.
  • the self-luminous display device in which pixels including at least a pixel switch arranged corresponding to the self-luminous element and the self-luminous element are arranged in a matrix, the self-luminous display device is arranged on the display surface side or the back surface side of the display device. Providing light extraction means.
  • the organic EL shown in Fig. 1 The display device usually further includes a sealing substrate (not shown) facing the back electrode 17 and a seal layer (not shown) provided along the periphery of the facing surface of the back electrode 17; Thereby, a sealed space is formed between the back electrode 17 and the sealing substrate. This space is filled with a noble gas such as Ar gas or an inert gas such as N gas.
  • a noble gas such as Ar gas or an inert gas such as N gas.
  • the EL display device further includes a light scattering layer 19 as a diffusing means on the outside of the transparent substrate 1, that is, on the front side.
  • the above equation (1) is applied to the optical path from the time when the light emitted from the light emitting layer 16a is emitted from the organic material layer 16 to the light transmitting insulating layer (for example, the transparent substrate 1).
  • An organic EL display device with high luminous efficiency can be realized by arranging the three-dimensional diffractive element 10 having a specific dielectric constant modulation sectional structure represented by
  • the organic EL element 18 itself has high power, even if light can be extracted with high efficiency, light can be emitted with high efficiency from the light-transmitting insulating layer (transparent substrate 1) placed on the front side of the organic EL element 18 As long as it cannot be extracted, the luminous efficiency of the organic EL display device cannot be sufficiently increased.
  • the light incident on the light-transmitting insulating layer is caused by the interface between the light-transmitting insulating layer and the external environment (typically air). Therefore, it is necessary to sufficiently suppress the total reflection. That is, light incident on the second waveguide layer (here, the light-transmissive insulating layer) from the first waveguide layer (here, the organic material layer 16 and the front electrode 13) propagating light is transmitted through the second waveguide layer. It is important to suppress total reflection at the light exit surface interface.
  • the light transmitting The light incident on the conductive insulating layer must be within the critical angle between the light-transmitting insulating layer and the outside world, and the directivity must be extremely high. Specifically, the directivity of light must be increased to the extent that the use of a light scattering layer is necessary to achieve a sufficient viewing angle.
  • the specific dielectric constant modulation expressed by the above formula (1) between the interface of the first waveguide layer and the second waveguide layer, that is, between the front electrode 13 and the passivation film 9 By arranging a three-dimensional diffractive element 10 having a cross-sectional structure of The light is diffracted by the three-dimensional diffractive element 10 and, as a result, light having a high preference can be incident on the light-transmissive insulating layer, and the light extraction efficiency can be improved. Therefore, an organic EL display device with high luminous efficiency can be realized.
  • the wavelength of light emitted from the light emitting layer 16a in the three-dimensional diffraction element 10 is obtained
  • the refractive index of the first layer 11 is nl
  • the refractive index of the second layer 12 is nl
  • a three-dimensional diffractive element consists of a first layer made of SiN (refractive index 2.0) and a second layer made of resin (refractive index 1.5), and has a periodic structure depth of hlOOnm. Therefore, by setting the period ( ⁇ ) to 350 nm and making the cross-sectional shape rectangular so that the primary light becomes stronger, an organic EL display device with even higher luminous efficiency could be obtained.
  • the directivity of the light emitted from the transparent substrate 1 is remarkably increased as described above.
  • the directivity of light can be freely changed by the light scattering layer 19 according to the use of the organic EL display device.
  • the organic EL display device when an organic EL display device is used in a portable device such as a mobile phone, the organic EL display device is not required to have a wide viewing angle, and is required to have a bright display or low power consumption. Therefore, for such applications, a light scattering layer 19 having a low light scattering ability may be used.
  • the organic EL display device when an organic EL display device is used as a fixed device display device, the organic EL display device requires a wide viewing angle. Therefore, for such applications, a light scattering layer 19 having a high light scattering ability may be used.
  • the extracted light can be used more effectively. It is possible to improve the luminous efficiency.
  • the light scattering layer 19 is used as the diffusing means, other structures may be adopted for the diffusing means.
  • the surface of the transparent substrate may be roughened and used as a light scattering surface.
  • the diffusing means may not use light scattering.
  • a diffusing means a lens array in which a plurality of diffusing lenses are arranged may be used instead of the light scattering layer.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a bottom emission type organic EL display device adopting the active matrix drive system according to the second embodiment
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the main part of FIG.
  • the organic EL display device is drawn with its display surface, that is, the front surface facing downward and the back surface facing upward. Further, in FIG. 4, the same members as those in FIG.
  • a planarizing layer 20 made of, for example, a resin material is formed on a passivation film 9, and, for example, a resin material card is formed on the flat film layer 20.
  • the corrugated layer 21 is formed.
  • the corrugated layer 21 includes a front electrode 13, an organic layer 16 including a light emitting layer, and a back electrode 17.
  • the corrugated layer 21 is transferred to the surface of the corrugated layer 21 with a desired period.
  • a bent organic EL element 18 is formed.
  • the organic EL element 18 having a wave shape preferably has a period L (wave mountain or valley) of 5 to 8 ⁇ m and a height difference ⁇ H between peaks and valleys of 1 to 2 ⁇ m. .
  • the corrugated layer 21 can be formed, for example, by forming irregularities on the photosensitive resin layer by photolithography and then heat-treating to reflow the surface.
  • an organic EL display device with high luminous efficiency can be obtained by forming the organic EL element 18 including the front electrode 13, the organic layer 16 including the light emitting layer, and the back electrode 17 into a wave shape. realizable.
  • the organic EL element 18 itself has high power, even if light can be extracted with high efficiency, light can be emitted with high efficiency from the light-transmitting insulating layer (transparent substrate 1) placed on the front side of the organic EL element 18 As long as it cannot be extracted, the luminous efficiency of the organic EL display device cannot be sufficiently increased.
  • light incident on the light transmissive insulating layer is an interface between the light transmissive insulating layer and the outside world (typically air). Therefore, it is necessary to sufficiently suppress the total reflection. That is, light incident on the second waveguide layer (here, the light-transmissive insulating layer; transparent substrate 1) from the first waveguide layer (here, the organic material layer 16 and the front electrode 13) that propagates light is It is important to suppress total reflection at the light exit surface interface of the two waveguide layers.
  • the directivity of light must be increased to the extent that the use of a light scattering layer is necessary to achieve a sufficient viewing angle.
  • the organic EL element 18 itself including the first waveguide layer corrugated, the light emitted from the light emitting layer of the organic layer 16 is transmitted to the interface of the second waveguide layer.
  • the light transmissive insulating layer below the corrugated layer 21 that is, the light transmissive insulating layer.
  • This makes it possible to make light incident with high preference and improve the light extraction efficiency. Therefore, an organic EL display device with high luminous efficiency can be realized.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a bottom emission organic EL display device that employs an active matrix drive system according to the second embodiment.
  • the organic EL display device is drawn such that its display surface, that is, the front surface faces downward and the back surface faces upward.
  • the same members as those in FIG. 6 are identical to those in FIG.
  • a fine particle dispersion layer 30 as light extraction means is provided on the passivation film 9.
  • the fine particle dispersed layer 30 has a structure in which a large number of fine particles 22 having an average particle diameter of 100 to 350 nm are dispersed in a base material layer (for example, a resin material layer) 31.
  • the fine particles may be either primary particles or secondary particles formed by aggregation of the primary particles.
  • the dispersion state of the fine particles need not be aligned but may be random.
  • Such a fine particle dispersion layer can be formed by preparing a solution in which fine particles are dispersed in a resin material, applying the solution by a method such as spin coating, and curing by exposure or heating.
  • the passivation film 9 and the fine particle dispersion layer 30 communicate with the drain electrode 8.
  • a through hole is opened.
  • the plurality of light-transmitting front electrodes 13 are juxtaposed on the fine particle dispersion layer 30 so as to be separated from each other.
  • the front electrode 13 is an anode, and is made of a transparent conductive oxide such as ITO (Indium Tin Oxide).
  • the front electrode 13 is electrically connected to the drain electrode 8 through the through hole.
  • a partition insulating layer 14 is further disposed on the fine particle dispersion layer 30.
  • the average particle size of the fine particles is less than lOOnm, it is difficult to efficiently extract light from an organic EL element described later. On the other hand, if the average particle size of the fine particles exceeds 350 nm, the coating properties for film formation may be hindered and the flatness of the fine particle dispersed layer may be impaired.
  • n2> nl is satisfied, where nl is the refractive index of the organic resin material and n2 is the refractive index of the fine particles. These refractive index differences are preferably in the range of 0.5 to 1.2.
  • the resin material it is preferable that the resin material is transparent.
  • a photosensitive resin such as a trade name of PCSR: PC403, polyimide, or the like can be used. These resin materials have a refractive index of approximately 1.5 to 1.6.
  • the refractive index is 2.0 or more, for example, Zn 0 (refractive index 2.0), ZrO (refractive index 2.0) or TiO (refractive index 2 7) etc. are preferred.
  • the fine particle dispersed layer 30 is thicker than the dispersed fine particles by 500 ⁇ ! It preferably has a thickness of ⁇ 1 ⁇ m.
  • the fine particle dispersed layer 30 is preferably such that the fine particles are dispersed at a deposition density of 10 to 50%!
  • the base material layer is disposed on the optical path from the time when the light emitted from the light emitting layer 16a is emitted from the organic material layer 16 to the light transmissive insulating layer (for example, the transparent substrate 1).
  • the fine particle dispersion layer 30 in which a large number of fine particles 32 having an average particle diameter of 100 to 350 nm are dispersed in the resin material layer 31, an organic EL display device with high luminous efficiency can be realized.
  • the light totally reflected at the interface between the front electrode 13 and the passivation film 9 is confined and difficult to take out to the outside.
  • a fine particle dispersion layer 30 in which a large number of fine particles 22 having an average particle diameter of 100 to 350 nm are dispersed in the resin material layer 21 between the front electrode 13 and the passivation film 9 as in the third embodiment, total reflection is achieved.
  • the light trapped in the fine particles Light scattering efficiency can be improved by scattering with the dispersion layer 30. Therefore, an organic EL display device with high luminous efficiency can be realized.
  • the refractive index of the organic resin material in the fine particle dispersion layer 30 is nl and the refractive index of the fine particles is n2, the relationship of n2> nl is satisfied, and the refractive index difference is 0.5 or more. As a result, an organic EL display device with higher luminous efficiency can be obtained.
  • acrylic photosensitive resin (refractive index 1.54) is different in average particle size (50-450nm)
  • TiO fine particles (refractive index 2.7) dispersed at a volume density of 20%, 500 nm thick fine particles
  • the scattering layer was incorporated in the form shown in FIG. 6, and the light extraction efficiency of the light (wavelength 500 nm) emitted from the light emitting layer 16a of the organic material layer 16 was measured. The results are shown in Fig. 7.
  • the extraction efficiency is the TiO fine particles dispersed in the fine particle dispersion layer.
  • the average particle size of 2 becomes higher when lOOnm is larger than that of lOOnm, and the average particle size of the fine particles becomes maximum in the range of 200 to 350 nm.
  • the average particle size of the fine particles exceeds 350 nm, it becomes difficult to form a flat fine particle dispersed layer.
  • the average particle size of the fine particles was 5 Onm, the improvement in light extraction efficiency was hardly recognized.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a top emission type organic EL display device adopting an active matrix type driving system according to the fourth embodiment.
  • the organic EL display device is drawn such that its display surface, that is, the front surface faces upward and the back surface faces downward.
  • a plurality of pixels are arranged in a matrix on an insulating transparent substrate 41 such as a glass substrate.
  • Each pixel has, for example, an element control circuit, an output switch, an organic EL element and a pixel switch, which will be described later, connected in series between a pair of power supply terminals.
  • the element control circuit has a control terminal connected to a video signal line via a pixel switch, and has a size corresponding to a video signal supplied from the video signal line driving circuit via the video signal line and the pixel switch. Is output to the organic EL device via the output switch.
  • the pixel switch has a control terminal connected to the scanning signal line, and ONZOFF is controlled by a scanning signal supplied from the scanning signal line driving circuit through the scanning signal line.
  • the output switch has its control terminal connected to the scanning signal line, and ONZOFF is controlled by the scanning signal supplied from the scanning signal line driving circuit via the scanning signal line. . Note that other structures may be employed for these pixels.
  • an undercoat layer 42 in which a SiN x layer and a SiO x layer are sequentially laminated is formed on the substrate 41.
  • a gate electrode 45 having a force such as Mo W is formed in this order to constitute a top gate type thin film transistor (TFT).
  • TFTs are used for pixel switches, output switches, and element control circuits.
  • a scanning signal line (not shown) that can be formed in the same process as the gate electrode 45 is further formed on the gate insulating film 44.
  • an interlayer insulating film 46 made of SiO or the like formed by a plasma CVD method or the like is formed on the gate insulating film 44 including the gate electrode 45.
  • the source / drain electrodes 47 and 48 are formed on the interlayer insulating film 46 and are connected to the source region and the drain region of the TFT through contact holes provided in the interlayer insulating film 46, respectively.
  • the source / drain electrodes 47 and 48 have, for example, a three-layer structure of MoZAlZMo.
  • a video signal line (not shown) that can be formed in the same process as the source / drain electrodes 47 and 48 is formed on the interlayer insulating film 46.
  • a passivation film 49 made of SiN or the like is formed on the interlayer insulating film 46 including the source / drain electrodes 47 and 48.
  • the insulating base layer 50 is formed on the passivation film 49.
  • a material for the underlayer 50 for example, a resin can be used.
  • the surface of the base layer 50 facing an organic EL element described later includes a plurality of convex portions each having a forward tapered cross-sectional shape.
  • the “convex portion having a forward tapered cross-sectional shape” means a convex portion whose width decreases from the bottom to the top when one cross section perpendicular to the film surface is viewed.
  • the cross-sections of these convex portions each have a curved line, and a substantially sine wave shape is generated on the upper surface of the underlayer 50.
  • the convex portions of the underlayer 50 are typically provided so as to form a periodic structure when the underlayer 50 is observed from a direction perpendicular to the film surface.
  • these convex portions are provided so as to form a two-dimensional array structure such as a triangular lattice or a square lattice when the base layer 50 is observed from a direction perpendicular to the film surface.
  • a reflective layer 51 is disposed on the base layer 50.
  • the upper surface of the reflective layer 51 has a shape along the upper surface of the base layer 50. That is, the upper surface of the reflective layer 51 includes a plurality of convex portions each having a forward tapered cross-sectional shape. In FIG.
  • each of these convex portions has a curved surface, and a substantially sine wave shape is generated on the upper surface of the reflective layer 51.
  • the material of the reflective layer 51 for example, aluminum, aluminum alloys such as aluminum neodymium, silver, and silver alloys can be used.
  • a planarizing layer 52 is formed on the base layer 50 and the reflective layer 51.
  • the planarization layer 52 provides a flat base for the organic EL element 18.
  • a transparent resin such as silicone resin or acrylic resin can be used.
  • each front electrode 53 is arranged to face the reflective layer 51.
  • Each front electrode 53 is connected to the drain electrode 48 through through holes provided in the passivation film 49, the underlayer 50, and the flat layer 52.
  • the front electrode 53 is an anode in this example.
  • a transparent conductive oxide such as ITO (Indium Tin Oxide) can be used.
  • a partition insulating layer 54 is further disposed on the flat layer 52.
  • the partition insulating layer 54 is provided with a through hole 55 at a position corresponding to the front electrode 53.
  • the partition insulating layer 53 is an organic insulating layer, for example, and can be formed using a photolithography technique.
  • an organic material layer 56 including a light emitting layer is disposed on the front electrode 53 exposed in the through hole 55 of the partition insulating layer 54.
  • the light emitting layer is a thin film containing a luminescent organic compound whose emission color is red, green, or blue, for example.
  • the organic layer 56 can further include layers other than the light emitting layer.
  • the organic layer 56 may further include a buffer layer that serves to mediate hole injection from the front electrode 53 to the light emitting layer.
  • the organic layer 56 can further include a hole transport layer, a blocking layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and the like.
  • the partition insulating layer 54 and the organic layer 46 are covered with a light-transmissive back electrode 57.
  • the back electrode 57 is a cathode provided continuously in common with each pixel.
  • the back electrode 57 is provided on the noisy film 46, the underlayer 50, the planarization layer 52, and the partition insulating layer 54. It is electrically connected to the electrode wiring formed on the same layer as the video signal line through a contact hole (not shown).
  • the front electrode 53, the organic material layer 56, and the back electrode 57 constitute an organic EL element 58, respectively.
  • this organic EL display device can sealing or sealing film sealing is usually performed to prevent the organic EL element 58 from deteriorating due to contact with moisture, oxygen or the like.
  • a polarizing plate is usually disposed on the front side of the organic EL element 58.
  • total reflection light a part of the light emitted from the light emitting layer is totally reflected at any interface on the front side of the organic EL display device. A part of this light is transmitted through the interface between the front electrode 53 and the flat layer 52 if the refractive index of each component is appropriately set.
  • this light is referred to as total reflection light.
  • the refraction angle when the light emitted from the light emitting layer enters the flattening layer 52 from the front electrode 53 is The incident angles when this light is reflected by the reflecting layer 51 and enters the front electrode 53 from the planarizing layer 52 are equal to each other. Therefore, the total reflected light is confined inside the organic EL display device.
  • the upper surface of the reflective layer 51 includes a plurality of convex portions each having a forward tapered cross-sectional shape. Therefore, the refraction angle when the light emitted from the light emitting layer is incident on the planarization layer 52 from the front electrode 53, and the light when the light is reflected by the reflection layer 51 and incident on the front electrode 53 from the planarization layer 52.
  • the incident angle can be made different. Therefore, at least part of the total reflected light can be taken out of the organic EL display device. That is, high light extraction efficiency can be realized.
  • the organic EL display device when the light traveling direction is changed by inclining the reflecting surface of the reflecting layer 51 with respect to the lower surface of the front electrode 53 in this manner, unlike the case where diffraction is used, the organic EL display device is projected.
  • the directivity of the light is not excessively high.
  • the reflective surface of the reflective layer 51 includes a curved surface, so that the reflective layer 51 functions as a light scattering layer. That is, this organic EL display device has excellent viewing angle characteristics.
  • FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the organic EL display device of FIG.
  • the upper surface of the reflective layer 51 has a sinusoidal shape.
  • the product of the amplitude of the previous sine wave (H2—HI) Z2, that is, the height of the projection H2—HI, and the refractive index n of the flattening layer 52 is 1Z4 of the wavelength of light.
  • the diffraction effect is maximized. For example, when the refractive index n is 1.5 and the wavelength is 0.53 / z m, the diffraction effect becomes maximum when the height H2—HI is about 0.09 m.
  • This diffraction effect can hardly be obtained if the height H2—HI is not less than 5 times the value giving the maximum diffraction effect.
  • the height H2-H1 when the height H2-H1 is about 0.5 m or more, almost no diffraction effect is obtained. Therefore, in order to increase the light extraction efficiency using the diffraction effect, the height H2-H1 must be sufficiently smaller than about 0.5 m.
  • the effect of changing the traveling direction of light by diffraction is given as sin- 1 (ZL) when the pitch of the convex portions, that is, the wavelength of the sine wave, L and the wavelength are used.
  • ZL sin- 1
  • the pitch of the convex portions that is, the wavelength of the sine wave, L and the wavelength are used.
  • the diffraction angle is only about 10 °.
  • the inclination angle of the reflection surface that is, the ratio between the height H2—HI and the pitch L should be set as appropriate.
  • the height H2—HI and pitch L are not particularly limited. That is, the height H2-HI and the pitch L can be increased to such an extent that the reflective layer 51 can be formed at a low cost.
  • the amplitude height H2 – HI can be 0.5 ⁇ m or more, and the pitch L can be 3 ⁇ m or more.
  • a 50 nm thick A or A1 alloy layer is formed as the reflective layer 51
  • an ITO layer is formed as the front electrode 53
  • a laminate of an MgAg layer and an ITO layer is formed as the back electrode 57.
  • the pitch L is 6 / ⁇ ⁇
  • the minimum value HI and the maximum value ⁇ 2 of the distance in the thickness direction between the front electrode 53 and the reflective layer 51 are 1.5 m and 3.
  • O / zm (height H2— H1 1.5 / zm)
  • about 50% of the light confined when the reflective layer 51 is flat can be extracted to the front side of the organic EL element 58.
  • the ratio of amplitude (H2 ⁇ H1) Z2 to pitch L (H2 ⁇ H1) Z2L is, for example, about 0.1 to 0.5. In this case, the effect of increasing the light extraction efficiency is great.
  • the ratio between the minimum value HI and the maximum value H2 of the distance in the thickness direction between the front electrode 53 and the reflective layer 51 H1ZH2 is, for example, less than 0.5.
  • the ratio H1ZH2 is large, the planarization layer 52 may be difficult to serve to provide a flat base for the organic EL element 58.
  • the amplitude (H2—HI) Z2 and the pitch L can be increased. Therefore, the following method can be used to manufacture this organic EL display device.
  • FIGS. 10 to 13 are cross-sectional views schematically showing an example of a method that can be used for forming the base layer 50 and the reflective layer 51 during the manufacturing process of the organic EL display device of FIG.
  • a photosensitive resin layer 61 is formed on the passivation film 49.
  • the photosensitive resin layer 61 is irradiated with, for example, energy rays such as ultraviolet rays through a photomask 70 in which a light shielding body pattern 72 is formed on a light transmitting substrate 71.
  • the photosensitive resin layer 61 is developed. As a result, as shown in FIG. 11, a resin pattern 62 composed of a plurality of resin parts is obtained.
  • a reflective layer 51 is formed on the base layer 50 as shown in FIG. 13 by, eg, sputtering.
  • the resin pattern 62 in FIG. 11 is not used as an etching mask. Instead, by reflowing the resin pattern 62 in FIG. 11, the base layer 50 having a convex portion on the surface is formed as shown in FIG. 12, and the reflective layer 51 is formed thereon.
  • the amplitude (H2 ⁇ HI) Z2 and the pitch L can be increased as described above, the change in the structure in FIG. 12 from the structure in FIG. 11 due to reflow can be controlled easily and with high accuracy. Therefore, according to this method, it is possible to easily form the reflective layer 51 having a convex portion on the surface.
  • the force that has generated a plurality of convex portions each having a forward tapered cross-sectional shape on the surface of the reflective layer 51 instead, each of the surfaces of the reflective layer 51 has a forward tapered cross-sectional shape.
  • a plurality of recesses having the following may be generated.
  • “Has a forward tapered cross-sectional shape” means a recessed portion whose width decreases toward the lower side when the upper surface is viewed in a cross section perpendicular to the film surface.
  • Such a reflective layer 51 is, for example, a process described with reference to FIG. 10 so as to obtain a lattice-like resin pattern 62 instead of the resin pattern 62 including a plurality of resin parts shown in FIG. Can be obtained.

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Abstract

　光透過性絶縁層；光透過性絶縁層に対して背面側に配置された背面電極と、光透過性絶縁層と背面電極との間に介在した光透過性の前面電極と、前面電極と背面電極との間に介在するとともに発光層を含む有機物層とを備えた有機ＥＬ素子；および前記発光層が放出する光が有機物層を出射してから光透過性絶縁層に至るまでの光路上に配置された２層構造で特定の誘電率変調の断面構造を有する３次元回折素子を具備し、３次元回折素子は特定の誘電率変調の断面構造を有し、光の取り出し効率を高めた有機ＥＬ表示装置。

Description

明 細 書
有機エレクト口ルミネッセンス表示装置
技術分野
[0001] 本発明は、有機エレクト口ルミネッセンス (有機 EL)表示装置に関する。
背景技術
[0002] 有機 EL表示装置は、自己発光表示装置であるため、視野角が広ぐ応答速度が 速いという特徴を有する。また、ノ ックライトが不要であるため、薄型軽量化が可能で ある。これらの理由から、近年、有機 EL表示装置は、液晶表示装置に代わり、例えば 、携帯電話の表示装置として用いられることが注目されて 、る。
[0003] 有機 EL表示装置の主要部である有機 EL素子は、光透過性の前面電極と、これと 対向した光反射性または光透過性の背面電極と、それらの間に介在される発光層を 含む有機物層とで構成され、有機物層に電気を流すことにより発光する電荷注入型 の自発光素子である。有機 EL表示装置で表示を行うためには、発光層が放出する 光を前面電極から出射させる必要がある力 素子内で前面側へと進行する光のうち、 広角側へと進行する光は前面電極とその下層の界面で全反射される。このため、有 機物層が放出する光の多くを有機 EL素子の外部に取り出すことができない、すなわ ち有機 EL素子の光取り出し効率が低 ヽ、という問題があった。
[0004] このようなことから特許第 2991183号公報には、素子内で前面側へと進行する光 のうち、広角側へと進行する光を回折素子またはゾーンプレートを利用して屈折させ て前面電極界面を通過させることが記載されている。この技術によれば、有機 EL素 子の光取り出し効率を高めることが可能である。
[0005] し力しながら、特許文献 1では回折素子またはゾーンプレートを構成するパターン に方向性があるため、取り出される光の指向性が方向によって異なり、有機 EL表示 装置としては画像表示が不適切な場合がある。また、回折素子またはゾーンプレート の微細形状はリソグラフィーなどにより形成する必要があり、コストが高くなるという問 題もあった。
発明の開示 [0006] 本発明は、光の取り出し効率を高めた有機 EL表示装置を提供することを目的とす る。
[0007] 本発明の第 1の態様によると、光透過性絶縁層；
前記光透過性絶縁層に対して背面側に配置された背面電極と、前記光透過性絶 縁層と前記背面電極との間に介在した光透過性の前面電極と、前記前面電極と前 記背面電極との間に介在するとともに発光層を含む有機物層とを有する有機 EL素 子；および
前記発光層が放出する光が前記有機物層を出射してから前記光透過性絶縁層に 至るまでの光路上に配置された 2層構造の 3次元回折素子
を具備し、
前記 3次元回折素子は、下記式（1)で表される誘電率変調の断面構造を有し、か つ式（1)の q= lの振幅を Δ ε 1、 q> lの他の次数の振幅を Δ ε qすると、 Δ ε 1 > Δ ε qである有機 EL表示装置が提供される。
[数 1]
Δ 2) = ^Δ¾ cos(^) - - - ( 1 )
[0008] ただし、式中の Δ ε (ζ)は位置 ζにおける誘電率変化、
Δ ε qは q次の項の振幅、
Kは 2 π ΖΛ ( Λは周期）、
ζは水平方向位置、
を示す。
[0009] 本発明の第 2の態様によると、光透過性絶縁層；および
前記光透過性絶縁層に対して背面側に配置された背面電極と、前記光透過性絶 縁層と前記背面電極との間に介在した光透過性の前面電極と、前記前面電極と前 記背面電極との間に介在するとともに発光層を含む有機物層と有する有機 EL素子 を具備し、
前記有機エレクト口ルミネッセンス素子は、所望の周期で波状に屈曲されている有 機 EL表示装置が提供される。
[0010] 本発明の第 3の態様によると、光透過性絶縁層；
前記光透過性絶縁層に対して背面側に配置された背面電極と、前記光透過性絶 縁層と前記背面電極との間に介在した光透過性の前面電極と、前記前面電極と前 記背面電極との間に介在された発光層を含む有機物層とを備えた有機 EL素子;お よび
前記発光層から放出する光が前記有機物層を出射してから前記光透過性絶縁層 に至るまでの光路上に配置された微粒子分散層
を具備し、
前記微粒子分散層は、ベース材料にこのベース材料と異なる屈折率を持つ多数の 微粒子が分散されて ヽる有機 EL表示装置が提供される。
[0011] 本発明の第 4の態様によると、光透過性の背面電極と、前記背面電極と向き合った 光透過性の前面電極と、前記背面電極と前記前面電極との間に介在すると共に発 光層を含む有機物層とを有する有機 EL素子；
前記背面電極と向き合った反射層；および
前記反射層と前記有機 EL素子との間に介在した光透過性の平坦化層 を具備し、
前記反射層の前記有機 EL素子との対向面は、略一定のピッチで配列すると共に 各々が順テーパ状の断面形状を有する複数の凸部又は凹部を含み、前記凸部の高 さ又は前記凹部の深さは 0. 5 μ m以上であり、前記ピッチは 3 μ m以上であり、前記 反射層の一断面を見た場合に、前記反射層の前記有機 EL素子との対向面は略正 弦波形状を有する有機 EL表示装置が提供される。
[0012] 本発明の第 5の態様によると、光透過性の背面電極と、前記背面電極と向き合った 光透過性の前面電極と、前記背面電極と前記前面電極との間に介在すると共に発 光層を含む有機物層とを有する有機 EL素子；
前記背面電極と向き合った反射層；および
前記反射層と前記有機 EL素子との間に介在した光透過性の平坦化層 を具備し、 前記反射層の前記有機 EL素子との対向面は、各々が順テーパ状の断面形状を有 する複数の凸部又は凹部を含む有機 EL表示装置が提供される。
図面の簡単な説明
[0013] [図 1]図 1は、本発明の第 1実施形態に係る有機 EL表示装置を概略的に示す断面図 である。
[図 2]図 2は、図 1の 3次元回折素子を示す平面図である。
[図 3]図 3は、図 2の III III線に沿う断面図である。
[図 4]図 4は、本発明の第 2実施形態に係る有機 EL表示装置を概略的に示す断面図 である。
[図 5]図 5は、図 4の有機 EL表示装置の要部断面図である。
[図 6]図 6は、本発明の第 3実施形態に係る有機 EL表示装置を概略的に示す断面図 である。
[図 7]図 7は、図 6の有機 EL表示装置の微粒子分散層に分散された微粒子の粒径と 光取り出し効率の関係を示す図である。
[図 8]図 8は、本発明の第 4実施形態に係る有機 EL表示装置を概略的に示す断面図 である。
[図 9]図 9は、図 8の有機 EL表示装置の一部を拡大して示す断面図である。
[図 10]図 10は、図 8の有機 EL表示装置の製造に利用可能な方法の一例を概略的 に示す断面図である。
[図 11]図 11は、図 8の有機 EL表示装置の製造に利用可能な方法の一例を概略的 に示す断面図である。
[図 12]図 12は、図 8の有機 EL表示装置の製造に利用可能な方法の一例を概略的 に示す断面図である。
[図 13]図 13は、図 8の有機 EL表示装置の製造に利用可能な方法の一例を概略的 に示す断面図である。
発明を実施するための形態
[0014] 以下、本発明に係る実施形態の有機 EL表示装置を図面を参照して詳細に説明す る。 [0015] (第 1実施形態）
図 1は、この第 1実施形態に係るアクティブマトリクス型駆動方式を採用した下面発 光型の有機 EL表示装置に示す断面図、図 2は有機 EL表示装置の 3次元回折素子 を示す平面図、図 3は図 2の III— III線に沿う断面図である。なお、図 1では有機 EL表 示装置をその表示面、すなわち前面が下方を向き、背面が上方を向くように描いて いる。
[0016] 光透過性絶縁層である例えばガラス基板のような透明基板 1上には、複数の画素 がマトリクス状に配列されている。各画素は、例えば一対の電源端子間で直列に接 続された素子制御回路、出力スィッチ、後述する有機 EL素子および画素スィッチを 有する。前記素子制御回路は、その制御端子が画素スィッチを介して映像信号線に 接続されており、映像信号線駆動回路カゝら映像信号線および画素スィッチを介して 供給される映像信号に対応した大きさの電流を、出力スィッチを介して有機 EL素子 へ出力する。また、画素スィッチは、その制御端子が走査信号線に接続されており、 走査信号線駆動回路から走査信号線を介して供給される走査信号により ONZOF Fが制御される。さらに、出力スィッチは、その制御端子が走査信号線に接続されて おり、走査信号線駆動回路から走査信号線を介して供給される走査信号により ON ZOFFが制御される。なお、これら画素には他の構造を採用することも可能である。
[0017] 例えば SiN層と SiO層がこの順次で積層されたアンダーコート層 2は、前記基板 1 上に形成されている。アンダーコート層 2上には、例えばチャネル領域、ソース領域、 ドレイン領域が形成されたポリシリコン力もなる半導体層 3と、例えばテトラエチルオル ソシリケート (TEOS)などを用いて形成されるゲート絶縁膜 4と、例えば MoWなどか らなるゲート電極 5とがこの順序で形成され、トップゲート型の薄膜トランジスタ (TFT) を構成している。この例では、これら TFTは画素スィッチ、出力スィッチ、素子制御回 路に利用されている。前記ゲート絶縁膜 4上には、ゲート電極 5と同一の工程で形成 可能な走査信号線（図示せず)がさらに形成されている。
[0018] 例えばプラズマ CVD法などにより成膜された SiOなど力もなる層間絶縁膜 6は、前 記ゲート電極 5を含むゲート絶縁膜 4上に形成されている。ソース'ドレイン電極 7, 8 は、層間絶縁膜 6上に形成され、その層間絶縁膜 6に設けられたコンタクトホールを 通して前記 TFTのソース領域、ドレイン領域にそれぞれ接続されている。ソース'ドレ イン電極 7, 8は、例えば、 MoZAlZMoの三層構造を有する。また、ソース'ドレイン 電極 7, 8と同一の工程で形成可能な映像信号線 (図示せず)は層間絶縁膜 6上形 成されている。例えば SiNなど力もなるパッシベーシヨン膜 9は、前記ソース'ドレイン 電極 7, 8を含む層間絶縁膜 6上に形成されている。
[0019] 光取り出し手段としての 3次元回折素子 10は、前記パッシベーシヨン膜 9上に設け られている。この 3次元回折素子 10は、図 1、図 2および図 3に示すように例えば SiN のような透明無機材料力 作られる第 1層 11と、この第 1層 11に積層され、この材料 と異なるレジストやポリイミド等の有機絶縁材料カゝら作られる第 2層 12の 2層構造をな し、下記式（1)のフーリエ級数で表される誘電率変調の断面構造 (例えば格子状)を 有する。
[数 2]
△ =∑△¾ cos( z) ——― ( 1 )
q
[0020] ただし、式中の Δ ε (ζ)は位置 ζにおける誘電率変化、
Δ ε qは q次の項の振幅、
Kは 2π ΖΛ ( Λは周期）、
ζは水平方向位置（図 2の矢印方向）、
を示す。
[0021] 例えば光透過性絶縁層（透明基板 1)力 光を指向性を以つて取り出すためには、 一次光のみ、または一次光が強くなるような形状にした方が有利である。すなわち、 前記式（1)の関係において q= lの振幅を Δ ε 1を、 q> lの他の次数の振幅を Δ ε q とすると、 Δ ε 1 > Δ ε qにすることが必要である。
[0022] 前記 3次元回折素子 10は、閉じ込め光に対しては十分動作し、取り出される光に 対しては作用しないことが望ましい。取り出し光に対する効率は、波長をえ、第 1層 1 1の屈折率を nl、第 2層 12の屈性率を nlとすると、図 3に示す屈折率周期構造深さ（ h)は h= λ Ζ2(η1— n2)のときに最大になる。 nl = 2. 0, n2 = l. 5のとき、 λ =500 nmとすると、 h= 125nmとなる。一方、閉じ込め光の染み出しは lOOnm以下である 場合が多いため、 hく 125nmにすることが望ましい。
[0023] 前記パッシベーシヨン膜 9および 3次元回折素子 10には、前記ドレイン電極 8に連 通するスルーホールが開口されている。複数の光透過性の前面電極 13は、前記 3次 元回折素子 10上に互いに離間して並置されている。この例において、前面電極 13 は陽極であり、例えば ITO (Indium Tin Oxide)のような透明導電性酸ィ匕物など力ゝらな る。前面電極 13は前記スルーホールを通して前記ドレイン電極 8に電気的に接続さ れている。
[0024] 隔壁絶縁層 14は、前記前面電極 13を含む前記 3次元回折素子 10上に設けられ ている。この隔壁絶縁層 14には、貫通孔 15が前面電極 13に対応して設けられてい る。前記隔壁絶縁層 14は、例えば有機絶縁層であり、フォトリソグラフィ技術を用いて 形成することができる。
[0025] 発光層 16aを含む有機物層 16は、前記隔壁絶縁層 14の貫通孔 15内に露出した 前面電極 13上に設けられている。発光層 16aは、例えば発光色が赤色、緑色または 青色のルミネセンス性有機化合物を含んだ薄膜である。この有機物層 16は、発光層 16a以外の層をさらに含むことができる。例えば、有機物層 16は前面電極 13から発 光層 16aへの正孔の注入を媒介する役割を果たすバッファ層 16bをさらに含むことが できる。また、有機物層 16は正孔輸送層、正孔ブロッキング層、電子輸送層、電子注 入層などもさらに含むことができる。
[0026] 光反射性の背面電極 17は、前記隔壁絶縁層 14および有機物層 16上に設けられ ている。この例において、前記背面電極 17は各画素共通に連続して設けられた陰極 である。背面電極 17は、ノッシベーシヨン膜 9、 3次元回折素子 10および隔壁絶縁 層 14に設けられたコンタクトホール（図示せず)を通して映像信号線 Xと同一の層上 に形成された電極配線に電気的に接続されている。これら前面電極 13、有機物層 1 6および背面電極 17により有機 EL素子 18をそれぞれ構成して 、る。
[0027] 自発光素子および自発光素子に対応して配置される画素スィッチを少なくとも含む 画素をマトリクス状に配置してなる自発光表示装置において、前記表示装置の表示 面側または背面側に配置される光取り出し手段を設ける。なお、図 1に示す有機 EL 表示装置は通常、背面電極 17と対向した封止基板 (図示せず)と、その背面電極 17 との対向面周縁に沿って設けられたシール層（図示せず)とをさらに備えており、それ により背面電極 17と封止基板との間に密閉された空間を形成している。この空間は、 例えば Arガスなどの希ガスや Nガスのような不活性ガスで満たされる。また、この有
2
機 EL表示装置は透明基板 1の外側、すなわち前面側、に拡散手段として光散乱層 19をさらに備えている。
[0028] 以上、第 1実施形態によれば発光層 16aから放出する光が有機物層 16を出射して から光透過性絶縁層（例えば透明基板 1)に至るまでの光路上に前記式（1)で表され る特定の誘電率変調の断面構造を有する 3次元回折素子 10を配置することによって 、発光効率の高い有機 EL表示装置を実現できる。
[0029] すなわち、有機 EL表示装置の発光効率には有機 EL素子 18自体の光取り出し効 率だけでなぐ他の要因も大きく作用している。例え、有機 EL素子 18自体力も高い 効率で光を取り出すことができたとしても、有機 EL素子 18に対して前面側に配置さ れる光透過性絶縁層（透明基板 1)から高 、効率で光を取り出すことができな 、限り、 有機 EL表示装置の発光効率を十分には高められない。
[0030] 換言すれば、有機 EL表示装置の発光効率を十分に高めるためには、光透過性絶 縁層に入射した光が光透過性絶縁層と外界 (典型的には空気)との界面で全反射さ れるのを十分に抑制することが必要である。つまり、光を伝播する第 1導波層（ここで は、有機物層 16および前面電極 13)から第 2導波層（ここでは光透過性絶縁層）へ 入射した光が第 2導波層の光出射面界面での全反射を抑制することが重要である。
[0031] 本発明者らの調査によれば、光透過性絶縁層に入射した光が光透過性絶縁層と 外界との界面で全反射されるのを十分に抑制するためには、光透過性絶縁層に入 射させる光を光透過性絶縁層と外界との臨界角度以内であり且つ指向性が極めて 高くなければならないことが分力つている。具体的には、十分な視野角を実現するた めに光散乱層の使用が必要となるほどまで光の指向性を高めなければならない。
[0032] このようなことから、前記第 1導波層と第 2導波層の界面、すなわち前面電極 13とパ ッシベーシヨン膜 9の間に前記式（1)で表される特定の誘電率変調の断面構造を有 する 3次元回折素子 10を配置することによって、光透過性絶縁層に入射される光を 3 次元回折素子 10で回折し、結果として光透過性絶縁層への嗜好性の高い光入射を 可能にし、光取り出し効率を向上できる。したがって、発光効率の高い有機 EL表示 装置を実現できる。
[0033] 特に、前記 3次元回折素子 10において発光層 16aから出射される光の波長をえ、 第 1層 11の屈折率を nl、第 2層 12の屈性率を nl、図 3に示す屈折率周期構造深さ を hとしたとき、 h= l /2 (nl -n2)に関係式力も hく 125nmにすることによって、より 一層発光効率の高 ヽ有機 EL表示装置を得ることができる。
[0034] 事実、 3次元回折素子を SiN (屈折率 2. 0)により作られる第 1層と榭脂 (屈折率 1. 5) により作られる第 2層とから構成し、周期構造深さ hlOOnm,周期（Λ)を 350nmとし ,断面形状を 1次光が強くなるよう矩形とすることによって、より一層発光効率の高い 有機 EL表示装置を得ることができた。
[0035] また、第 1実施形態によれば前記の通り透明基板 1を出射する光の指向性は著しく 高くなる。この光の指向性は、有機 EL表示装置の用途などに応じ、光散乱層 19によ つて自由に変化させることが可能である。例えば、有機 EL表示装置を携帯電話など の携帯機器で使用する場合、有機 EL表示装置に広視野角は要求されず、明るい表 示或いは低消費電力が要求される。したがって、このような用途については、光散乱 能の低い光散乱層 19を使用してもよい。また、有機 EL表示装置を固定機器の表示 装置として利用する場合、有機 EL表示装置には広視野角が要求される。したがって 、このような用途については、光散乱能の高い光散乱層 19を使用してもよい。
[0036] このように、或る方向に指向性をもった光を取出し、光散乱層 19により指向性を用 途に応じて調整することにより、取り出した光をより有効に活用することができ、発光 効率を向上させることが可能となる。
[0037] なお、拡散手段として光散乱層 19を利用したが、拡散手段には他の構造を採用し てもよい。例えば、透明基板の表面を荒らし、これを光散乱面として利用してもよい。 さらに、拡散手段は、光散乱を利用しないものであってもよい。例えば、拡散手段とし て、光散乱層の代わりに、複数の拡散レンズを配列してなるレンズアレイを使用しても よい。
[0038] (第 2実施形態） 図 4は、この第 2実施形態に係るアクティブマトリクス型駆動方式を採用した下面発 光型の有機 EL表示装置に示す断面図、図 5は図 4の要部断面図である。なお、図 4 では有機 EL表示装置をその表示面、すなわち前面が下方を向き、背面が上方を向 くように描いている。また、図 4において前述した図 1と同様な部材は同符号を付した 説明を省略する。
[0039] この有機 EL表示装置は、図 4に示すようにパッシベーシヨン膜 9上に例えば榭脂材 料からなる平坦化層 20が形成され、この平坦ィ匕層 20上に例えば榭脂材料カゝらなる 波形層 21が形成され、さらにこの波形層 21上に前面電極 13、発光層を含む有機物 層 16および背面電極 17からなり、その波形層 21表面に転写された所望の周期で波 状を屈曲した有機 EL素子 18が形成されている。この波状をなす有機 EL素子 18は、 図 5に示すように周期 L (波の山間または谷間）が 5〜8 μ m、山谷間の高低差 Δ Hが 1〜2 μ mであることが好ましい。
[0040] なお、前記波形層 21は例えば感光性榭脂層を写真蝕刻法により凹凸を形成した 後、熱処理して表面をリフローすることにより形成することが可能である。
[0041] 以上、第 2実施形態によれば前面電極 13、発光層を含む有機物層 16および背面 電極 17からなる有機 EL素子 18を波形状にすることによって、発光効率の高い有機 EL表示装置を実現できる。
[0042] すなわち、有機 EL表示装置の発光効率には有機 EL素子 18自体の光取り出し効 率だけでなぐ他の要因も大きく作用している。例え、有機 EL素子 18自体力も高い 効率で光を取り出すことができたとしても、有機 EL素子 18に対して前面側に配置さ れる光透過性絶縁層（透明基板 1)から高 、効率で光を取り出すことができな 、限り、 有機 EL表示装置の発光効率を十分には高められない。
[0043] 換言すれば、有機 EL表示装置の発光効率を十分に高めるためには、光透過性絶 縁層に入射した光が光透過性絶縁層と外界 (典型的には空気)との界面で全反射さ れるのを十分に抑制することが必要である。つまり、光を伝播する第 1導波層（ここで は、有機物層 16および前面電極 13)から第 2導波層（ここでは光透過性絶縁層；透 明基板 1)へ入射した光が第 2導波層の光出射面界面での全反射を抑制することが 重要である。 [0044] 本発明者らの調査によれば、光透過性絶縁層に入射した光が光透過性絶縁層と 外界との界面で全反射されるのを十分に抑制するためには、光透過性絶縁層に入 射させる光を光透過性絶縁層と外界との臨界角度以内であり且つ指向性が極めて 高くなければならないことが分力つている。具体的には、十分な視野角を実現するた めに光散乱層の使用が必要となるほどまで光の指向性を高めなければならない。
[0045] このようなことから、前記第 1導波層を含む有機 EL素子 18自体を波状にすることに よって、その有機物層 16の発光層で放射された光を第 2導波層の界面、すなわち前 面電極 13と波形層 21の界面で全反射されずに屈折させて、波形層 21の下方、つま り光透過性絶縁層に入射させることができるため、結果として光透過性絶縁層への嗜 好性の高い光入射を可能にし、光取り出し効率を向上できる。したがって、発光効率 の高 ヽ有機 EL表示装置を実現できる。
[0046] 特に、有機 EL素子 18において図 5に示すように周期 L (波の山間または谷間）を 5 〜8 μ m、山谷間の高低差 Δ Hを 1〜2 μ mにすることによって、より一層発光効率の 高!、有機 EL表示装置を得ることができる。
[0047] (第 3実施形態）
図 6は、この第 2実施形態に係るアクティブマトリクス型駆動方式を採用した下面発 光型の有機 EL表示装置に示す断面図である。なお、図 6では有機 EL表示装置をそ の表示面、すなわち前面が下方を向き、背面が上方を向くように描いている。また、 図 6において前述した図 1と同様な部材は同符号を付した説明を省略する。
[0048] この有機 EL表示装置は、図 6に示すように光取り出し手段である微粒子分散層 30 がパッシベーシヨン膜 9上に設けられている。この微粒子分散層 30は、ベース材料層 (例えば榭脂材料層） 31に平均粒径 100〜350nmの微粒子 22が多数分散された 構造を有する。ここで、微粒子は一次粒子でも一次粒子が凝集して形成される二次 粒子のいずれでもよい。微粒子の分散状態は、整列している必要はなぐランダムで あってもカゝまわない。このような微粒子分散層は、榭脂材料に微粒子を分散した溶液 を調製し、この溶液をスピンコートなどの方法により塗布し、露光や加熱により硬化す ること〖こより形成することができる。
[0049] 前記パッシベーシヨン膜 9および微粒子分散層 30には、ドレイン電極 8に連通する スルーホールが開口されている。複数の光透過性の前面電極 13は、前記微粒子分 散層 30上に互いに離間して並置されている。この例において、前面電極 13は陽極 であり、例えば ITO (Indium Tin Oxide)のような透明導電性酸化物などからなる。前 面電極 13は前記スルーホールを通して前記ドレイン電極 8に電気的に接続されて!ヽ る。前記微粒子分散層 30上には、さらに隔壁絶縁層 14が配置されている。
[0050] 前記微粒子の平均粒径を lOOnm未満にすると、後述する有機 EL素子からの光を 効率的に取出すことが困難になる。一方、前記微粒子の平均粒径が 350nmを超え ると、膜形成のための塗布性が阻害されて微粒子分散層の平坦性が損なわれる虞 がある。
[0051] 前記微粒子分散層 30において、有機榭脂材料の屈折率を nl、前記微粒子の屈 折率を n2とすると、 n2>nlの関係を満たすことが好ましい。これらの屈折率差は 0. 5〜1. 2の範囲にすることが好ましい。前記榭脂材料としては、透明であることが好ま しぐ例え «JSR社製商標名： PC403のような感光性榭脂またはポリイミド等を用いる ことができる。これらの榭脂材料は、屈折率が概ね 1. 5〜1. 6である。前記微粒子は 、屈折率は高いほど光取り出し効果が高いため、屈折率が 2. 0以上である例えば Zn 0 (屈折率 2. 0)、ZrO (屈折率 2. 0)または TiO (屈折率 2. 7)等が好ましい。
2 2
[0052] 前記微粒子分散層 30は、分散された微粒子より厚い 500ηπ！〜 1 μ mの厚さを有 することが好ましい。微粒子分散層 30は、前記微粒子が堆積密度で 10〜50%で分 散されて!、ることが好まし!/、。
[0053] 以上、第 3実施形態によれば、発光層 16aから放出する光が有機物層 16を出射し てから光透過性絶縁層（例えば透明基板 1)に至るまでの光路上にベース材料層（例 えば榭脂材料層） 31に平均粒径 100〜350nmの多数の微粒子 32が分散された微 粒子分散層 30を配置することによって、発光効率の高い有機 EL表示装置を実現で きる。
[0054] 前面電極 13とパッシベーシヨン膜 9の界面で全反射した光は、閉じ込められ外部に 取り出すことが困難になる。第 3実施形態のように前面電極 13とパッシベーシヨン膜 9 の間に榭脂材料層 21に平均粒径 100〜350nmの多数の微粒子 22が分散された 微粒子分散層 30を配置することによって、全反射で閉じ込められた光を前記微粒子 分散層 30で散乱させ、光取り出し効率を向上できる。したがって、発光効率の高い 有機 EL表示装置を実現できる。
[0055] 特に、微粒子分散層 30においてその有機榭脂材料の屈折率を nl、前記微粒子の 屈折率を n2とすると、 n2>nlの関係を満たし、その屈折率差を 0. 5以上にすること によって、より一層発光効率の高い有機 EL表示装置を得ることができる。
[0056] 事実、アクリル系感光性榭脂（屈折率 1. 54)に平均粒径の異なる（50〜450nm)
TiOの微粒子 (屈折率 2. 7)を 20%の体積密度で分散した厚さ 500nmの微粒子分
2
散層を図 6に示す形態で組み込み、有機物層 16の発光層 16aから放射された光 (波 長 500nm)の光取り出し効率を測定した。その結果を図 7に示す。
[0057] 図 7から明らかなように取り出し効率は、微粒子分散層に分散された TiOの微粒子
2 の平均粒径が lOOnmより大きくなると高くなり、その微粒子の平均粒径が 200〜350 nmの範囲で最大になることがわかる。ただし、微粒子の平均粒径が 350nmを越える と、平坦な微粒子分散層を形成することが困難になる。また、微粒子の平均粒径が 5 Onmでは光の取り出し効率の向上が殆ど認められな力つた。
[0058] (第 4実施形態）
図 8は、この第 4実施形態に係るアクティブマトリクス型駆動方式を採用した上面発 光型の有機 EL表示装置に示す断面図である。なお、図 8では有機 EL表示装置をそ の表示面、すなわち前面が上方を向き、背面が下方を向くように描いている。
[0059] 例えばガラス基板のような絶縁透明基板 41上には、複数の画素がマトリクス状に配 列されている。各画素は、例えば一対の電源端子間で直列に接続された素子制御 回路、出力スィッチ、後述する有機 EL素子および画素スィッチを有する。前記素子 制御回路は、その制御端子が画素スィッチを介して映像信号線に接続されており、 映像信号線駆動回路から映像信号線および画素スィッチを介して供給される映像信 号に対応した大きさの電流を、出力スィッチを介して有機 EL素子へ出力する。また、 画素スィッチは、その制御端子が走査信号線に接続されており、走査信号線駆動回 路から走査信号線を介して供給される走査信号により ONZOFFが制御される。さら に、出力スィッチは、その制御端子が走査信号線に接続されており、走査信号線駆 動回路から走査信号線を介して供給される走査信号により ONZOFFが制御される 。なお、これら画素には他の構造を採用することも可能である。
[0060] 例えば SiNx層と SiOx層がこの順次で積層されたアンダーコート層 42は、前記基板 41上に形成されている。アンダーコート層 42上には、例えばチャネル領域、ソース領 域、ドレイン領域が形成されたポリシリコン力もなる半導体層 43と、例えばテトラエチ ルオルソシリケート (TEOS)などを用いて形成されるゲート絶縁膜 44と、例えば Mo Wなど力もなるゲート電極 45とがこの順序で形成され、トップゲート型の薄膜トランジ スタ (TFT)を構成している。この例では、これら TFTは画素スィッチ、出力スィッチ、 素子制御回路に利用されている。前記ゲート絶縁膜 44上には、ゲート電極 45と同一 の工程で形成可能な走査信号線（図示せず)がさらに形成されている。
[0061] 例えばプラズマ CVD法などにより成膜された SiOなどからなる層間絶縁膜 46は、 前記ゲート電極 45を含むゲート絶縁膜 44上に形成されている。ソース'ドレイン電極 47, 48は、層間絶縁膜 46上に形成され、その層間絶縁膜 46に設けられたコンタクト ホールを通して前記 TFTのソース領域、ドレイン領域にそれぞれ接続されている。ソ ース 'ドレイン電極 47, 48は、例えば、 MoZAlZMoの三層構造を有する。また、ソ ース'ドレイン電極 47, 48と同一の工程で形成可能な映像信号線（図示せず）は層 間絶縁膜 46上形成されている。例えば SiNなどカゝらなるパッシベーシヨン膜 49は、 前記ソース ·ドレイン電極 47, 48を含む層間絶縁膜 46上に形成されて 、る。
[0062] 絶縁性の下地層 50は、パッシベーシヨン膜 49上に形成されている。下地層 50の材 料としては、例えば榭脂などを使用することができる。
[0063] 下地層 50の後述する有機 EL素子との対向面は、各々が順テーパ状の断面形状を 有する複数の凸部を含んでいる。なお、「順テーパ状の断面形状を有する凸部」とは 、膜面に垂直な一断面を見た場合に、下方から上方に向けて幅が減少している凸部 を意味する。図 8では、これら凸部の断面は、それぞれ曲線を有しており、下地層 50 の上面に略正弦波形状を生じさせて!/、る。
[0064] 下地層 50の凸部は、典型的には下地層 50をその膜面に垂直な方向から観察した 場合に周期構造を形成するように設ける。例えば、これら凸部は下地層 50をその膜 面に垂直な方向から観察した場合に、三角格子又は正方格子などのような二次元配 列構造を形成するように設ける。 [0065] 下地層 50上には、反射層 51が配置されている。反射層 51の上面は、下地層 50の 上面に沿った形状を有している。すなわち、反射層 51の上面は、各々が順テーパ状 の断面形状を有する複数の凸部を含んでいる。図 8では、これら凸部はそれぞれ曲 面を有しており、反射層 51の上面に略正弦波形状を生じさせている。反射層 51の材 料としては、例えばアルミニウム、アルミニウム ネオジムなどのアルミニウム合金、銀 及び銀合金などを使用することができる。
[0066] 下地層 50および反射層 51上には、平坦化層 52が形成されている。平坦化層 52 は、有機 EL素子 18に平坦な下地を提供する。平坦ィ匕層 52の材料としては、例えば シリコーン榭脂ゃアクリル榭脂などの透明な榭脂を使用することができる。
[0067] 平坦ィ匕層 52上には、光透過性の前面電極 53が互いから離間して並置されている 。各前面電極 53は、反射層 51と向き合うように配置されている。また、各前面電極 53 はパッシベーシヨン膜 49、下地層 50、平坦ィ匕層 52に設けたスルーホールを通してド レイン電極 48に接続されて!、る。
[0068] 前面電極 53は、この例では陽極である。前面電極 53の材料としては、例えば ITO ( Indium Tin Oxide)のような透明導電性酸化物を使用することができる。
[0069] 平坦ィ匕層 52には、さらに、隔壁絶縁層 54が配置されている。この隔壁絶縁層 54に は、前面電極 53に対応した位置に貫通孔 55が設けられている。隔壁絶縁層 53は、 例えば有機絶縁層であり、フォトリソグラフィ技術を用いて形成することができる。
[0070] 隔壁絶縁層 54の貫通孔 55内で露出した前面電極 53には、発光層を含んだ有機 物層 56が配置されている。発光層は、例えば発光色が赤色、緑色、または青色のル ミネセンス性有機化合物を含んだ薄膜である。この有機物層 56は、発光層以外の層 をさらに含むことができる。例えば、有機物層 56は、前面電極 53から発光層への正 孔の注入を媒介する役割を果たすバッファ層をさらに含むことができる。また、有機 物層 56は、正孔輸送層、ブロッキング層、電子輸送層、電子注入層などもさらに含む ことができる。
[0071] 隔壁絶縁層 54及び有機物層 46は、光透過性の背面電極 57で被覆されている。背 面電極 57は、この例では各画素共通に連続して設けられた陰極である。背面電極 5 7は、ノ ッシベーシヨン膜 46、下地層 50、平坦化層 52、隔壁絶縁層 54に設けられた コンタクトホール（図示せず)を通して、映像信号線と同一の層上に形成された電極 配線に電気的に接続されている。これら前面電極 53、有機物層 56および背面電極 57により有機 EL素子 58をそれぞれ構成している。
[0072] この有機 EL表示装置では、通常、水分や酸素などとの接触により有機 EL素子 58 が劣化するのを防止するために、缶封止又は保護膜封止を行う。また、この有機 EL 表示装置では、通常、有機 EL素子 58の前面側に偏光板を配置する。
[0073] ところで、発光層が放出する光の一部は、有機 EL表示装置の前面側の何れかの 界面で全反射される。この光の一部は、各構成要素の屈折率を適宜設定すれば、前 面電極 53と平坦ィ匕層 52との界面を透過する。以下、この光を全反射光という。
[0074] 反射層 51の上面が平坦面であり、かつ前面電極 53の下面と平行である場合、発 光層が放出する光が前面電極 53から平坦化層 52に入射するときの屈折角と、この 光が反射層 51によって反射されて平坦化層 52から前面電極 53に入射するときの入 射角とは互いに等しい。そのため、先の全反射光は、有機 EL表示装置の内部に閉 じ込められる。
[0075] これに対し、図 8の有機 EL表示装置では反射層 51の上面は、各々が順テーパ状 の断面形状を有する複数の凸部を含んでいる。そのため、発光層が放出する光が前 面電極 53から平坦化層 52に入射するときの屈折角と、この光が反射層 51によって 反射されて平坦化層 52から前面電極 53に入射するときの入射角とを異ならしめるこ とができる。したがって、先の全反射光の少なくとも一部を、有機 EL表示装置の外部 へと取り出すことが可能となる。すなわち、高い光の取り出し効率を実現することがで きる。
[0076] また、このように反射層 51の反射面を前面電極 53の下面に対して傾けることにより 光の進行方向を変える場合、回折を利用する場合とは異なり、有機 EL表示装置を出 射する光の指向性が過剰に高くなることがない。特に、図 8の有機 EL表示装置では 反射層 51の反射面は曲面を含んで 、るので、反射層 51は光散乱層としての機能を 発揮する。すなわち、この有機 EL表示装置は視角特性に優れている。
[0077] さらに、上記の効果は、反射層 51の上面に生じさせる凸部の寸法や間隔を小さくし なくても得ることができる。これについて、図 9を参照しながら説明する。 [0078] 図 9は、図 8の有機 EL表示装置の一部を拡大して示す断面図である。
[0079] 図 9の構造では、反射層 51の上面は正弦波形状を有している。この構造では、先 の正弦波の振幅 (H2— HI) Z2の 2倍，すなわち凸部の高さ H2— HI,と平坦化層 52の屈折率 nとの積が光の波長えの 1Z4である場合に、回折効果が最大となる。例 えば、屈折率 nが 1. 5であり、波長えが 0. 53 /z mである場合、高さ H2— HIを約 0. 09 mとすると、回折効果が最大となる。
[0080] この回折効果は、高さ H2— HIが、最大の回折効果を与える値の 5倍以上であれ ば、殆ど得られない。すなわち、上記の例では、高さ H2—H1が約 0. 5 m以上の 場合、回折効果は殆ど得られない。したがって、回折効果を利用して光の取り出し効 率を高めるには、高さ H2—H1を約 0. 5 mよりも十分に小さくする必要がある。
[0081] また、回折によって光の進行方向を変える効果は、凸部のピッチ，すなわち正弦波 の波長， Lと波長えとを用いると、 sin—1 ( ZL)として与えられる。例えば、波長えが 0. 53 mであり、ピッチ Lが約 3 mである場合を考えると、回折角は 10° 程度に過 ぎない。
[0082] これに対し、反射層 51の反射面の傾きを利用して光の取り出し効率を高める場合、 反射面の傾き角，すなわち高さ H2— HIとピッチ Lとの比，を適宜設定すれば、高さ H2— HIやピッチ Lのそれぞれに特に制限はない。すなわち、反射層 51を安価に形 成できる程度に、高さ H2— HIやピッチ Lを大きくすることができる。例えば，振幅高 さ H2— HIを 0. 5 μ m以上とすることやピッチ Lを 3 μ m以上とすることができる。
[0083] 例えば、反射層 51として厚さ 50nmの Aほたは A1合金層を形成し、前面電極 53と して ITO層を形成し、背面電極 57として MgAg層と ITO層との積層体を形成する場 合を考える。このとき、ピッチ Lを 6 /ζ πι、前面電極 53と反射層 51との厚さ方向の距離 の最小値 HI及び最大値 Η2をそれぞれ 1. 5 m及び 3. O /z m (高さ H2—H1 = 1. 5 /z m)とすると、反射層 51が平坦である場合に閉じ込められていた光の約 50%を有 機 EL素子 58の前面側に取り出すことができる。
[0084] 振幅（H2—H1)Z2とピッチ Lとの比（H2—H1) Z2Lは、例えば、 0. 1乃至 0. 5 程度とする。この場合、光の取り出し効率を高める効果が大きい。
[0085] また、前面電極 53と反射層 51との厚さ方向の距離の最小値 HIと最大値 H2との比 H1ZH2は、例えば 0. 5未満とする。比 H1ZH2が大きい場合、平坦化層 52は有 機 EL素子 58に平坦な下地を提供する役割を果たすことが難しくなる可能性がある。
[0086] 以上の通り、図 8の有機 EL表示装置では振幅 (H2— HI) Z2やピッチ Lを大きくす ることができる。したがって、この有機 EL表示装置の製造には、以下の方法を利用す ることがでさる。
[0087] 図 10ないし図 13は、図 8の有機 EL表示装置の製造工程中、下地層 50および反 射層 51の形成に利用可能な方法の一例を概略的に示す断面図である。
[0088] まず、図 10に示すようにパッシベーシヨン膜 49上に感光性榭脂層 61を形成する。
つづいて、この感光性榭脂層 61に対し、光透過性基板 71上に遮光体パターン 72を 形成してなるフォトマスク 70を介して、例えば紫外線などのエネルギー線を照射する
[0089] その後、感光性榭脂層 61を現像する。これにより、図 11に示すように複数の榭脂 部からなる榭脂パターン 62を得る。
[0090] 次 、で、榭脂パターン 62を加熱して、榭脂部のリフローを生じさせる。榭脂パターン
62の加熱温度及び加熱時間を適宜設定すると、図 12に示すように表面に各々が順 テーパ状の断面形状を有する複数の凸部が設けられた下地層 50が得られる。
[0091] その後、例えばスパッタリング法などにより、図 13に示すように下地層 50上に反射 層 51を形成する。
[0092] この方法では、回折格子を形成する通常の方法とは異なり、図 11の榭脂パターン 6 2はエッチングマスクとして使用しない。代わりに、図 11の榭脂パターン 62をリフロー させることにより、図 12に示すように表面に凸部が設けられた下地層 50を形成し、こ の上に反射層 51を成膜する。また、前述したように振幅 (H2— HI) Z2やピッチ Lを 大きくすることができるので、リフローによる図 11の構造から図 12の構造の変化を、 容易かつ高精度に制御することができる。したがって、この方法によると表面に凸部 が設けられた反射層 51を容易に形成することができる。
[0093] 上記の態様では、反射層 51の表面に各々が順テーパ状の断面形状を有する複数 の凸部を生じさせた力 その代わりに反射層 51の表面に各々が順テーパ状の断面 形状を有する複数の凹部を生じさせてもよい。なお、「順テーパ状の断面形状を有す る凹部」とは、膜面に垂直な一断面を見た場合に、上方力も下方に向けて幅が減少 している凹部を意味する。このような反射層 51は、例えば図 11に示した複数の榭脂 部からなる榭脂パターン 62の代わりに、格子状の榭脂パターン 62が得られるように 図 10を参照しながら説明した工程を実施することにより得ることができる。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態にっ 、て説明した。しかし、本発 明はこれらの具体例に限定されるものではない。当業者が、他の具体例を用いて適 宜変更したものであっても、本発明の主要を有する限りにおいて、本発明の範囲に 包含される。

Claims

請求の範囲
[1] 光透過性絶縁層；
前記光透過性絶縁層に対して背面側に配置された背面電極と、前記光透過性絶 縁層と前記背面電極との間に介在した光透過性の前面電極と、前記前面電極と前 記背面電極との間に介在するとともに発光層を含む有機物層とを有する有機エレ外 口ルミネッセンス素子；および
前記発光層が放出する光が前記有機物層を出射してから前記光透過性絶縁層に 至るまでの光路上に配置された 2層構造の 3次元回折素子
を具備し、
前記 3次元回折素子は、下記式（1)で表される誘電率変調の断面構造を有し、か つ式（1)の q= lの振幅を Δ ε 1、 q> lの他の次数の振幅を Δ ε qすると、 Δ ε 1 > Δ ε qである有機エレクト口ルミネッセンス表示装置。
[数 3]
Δ ^) = ΣΔ¾ cos(qKz) ( "
q ただし、式中の Δ ε (ζ)は位置 ζにおける誘電率変化、
Δ ε qは q次の項の振幅、
Kは 2 π ΖΛ ( Λは周期）、
ζは水平方向位置、
を示す。
[2] 前記 3次元回折素子の屈折率周期構造深さ (h)は、光の波長をえ、その回折格子 の第 1層材料の屈折率を nl、第 2層材料の屈折率を n2としたとき、
h< λ /2 (η1 -η2)
の関係を満たす請求項 1記載の有機エレクト口ルミネッセンス表示装置。
[3] 光透過性絶縁層；および
前記光透過性絶縁層に対して背面側に配置された背面電極と、前記光透過性絶 縁層と前記背面電極との間に介在した光透過性の前面電極と、前記前面電極と前 記背面電極との間に介在するとともに発光層を含む有機物層と有する有機エレ外口 ルミネッセンス素子
を具備し、
前記有機エレクト口ルミネッセンス素子は、所望の周期で波状に屈曲されている有 機エレクト口ルミネッセンス表示装置。
[4] 前記有機エレクト口ルミネッセンス素子は、周期が 5〜8 μ m、山谷間の高低差 Δ Η 力^〜 2 μ mである請求項 3記載の有機エレクト口ルミネッセンス表示装置。
[5] 光透過性絶縁層；
前記光透過性絶縁層に対して背面側に配置された背面電極と、前記光透過性絶 縁層と前記背面電極との間に介在した光透過性の前面電極と、前記前面電極と前 記背面電極との間に介在された発光層を含む有機物層とを有する有機エレクト口ルミ ネッセンス素子；および
前記発光層から放出する光が前記有機物層を出射してから前記光透過性絶縁層 に至るまでの光路上に配置された微粒子分散層
を具備し、
前記微粒子分散層は、ベース材料にこのベース材料と異なる屈折率を持つ多数の 微粒子が分散されている有機エレクト口ルミネッセンス表示装置。
[6] 前記微粒子は、平均粒径 100〜350nmで、前記ベース材料より高い屈折率を有 する請求項 5記載の有機エレクト口ルミネッセンス表示装置。
[7] 前記ベース材料は、感光性榭脂である請求項 5または 6記載の有機エレクト口ルミ ネッセンス表示装置。
[8] 光透過性の背面電極と、前記背面電極と向き合った光透過性の前面電極と、前記 背面電極と前記前面電極との間に介在すると共に発光層を含む有機物層とを有する 有機エレクト口ルミネッセンス素子；
前記背面電極と向き合った反射層；および
前記反射層と前記有機エレクト口ルミネッセンス素子との間に介在した光透過性の 平坦化層
を具備し、 前記反射層の前記有機エレクト口ルミネッセンス素子との対向面は、略一定のピッ チで配列すると共に各々が順テーパ状の断面形状を有する複数の凸部又は凹部を 含み、前記凸部の高さ又は前記凹部の深さは 0. 5 m以上であり、前記ピッチは 3 m以上であり、前記反射層の一断面を見た場合に、前記反射層の前記有機エレク トロルミネッセンス素子との対向面は略正弦波形状を有する有機エレクト口ルミネッセ ンス表示装置。
[9] 前記背面電極と前記反射層との厚さ方向の距離の最小値 HIと最大値 H2との比 H
1ZH2は 0. 5未満である請求項 8記載の有機エレクト口ルミネッセンス表示装置。
[10] 前記反射層の材料は、アルミニウム、アルミニウム合金、銀及び銀合金からなる群よ り選択される請求項 8記載の有機エレクト口ルミネッセンス表示装置。
[11] 光透過性の背面電極と、前記背面電極と向き合った光透過性の前面電極と、前記 背面電極と前記前面電極との間に介在すると共に発光層を含む有機物層とを有する 有機エレクト口ルミネッセンス素子；
前記背面電極と向き合った反射層；および
前記反射層と前記有機エレクト口ルミネッセンス素子との間に介在した光透過性の 平坦化層
を具備し、
前記反射層の前記有機エレクト口ルミネッセンス素子との対向面は、各々が順テー パ状の断面形状を有する複数の凸部又は凹部を含む有機エレクト口ルミネッセンス 表示装置。
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