JP4431125B2 - 平板ディスプレイ装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、平板ディスプレイ装置及びその製造方法に係り、さらに詳細には、光取り出し効率及び輝度が向上し、かつ製造が容易な平板ディスプレイ装置及びその製造方法に関する。

平板ディスプレイ装置の光取り出し効率は、次の（ａ）式で表すことができる。

η_ｅｘ＝η_ｉｎ・η_ｏｕｔ …（ａ）
前記（ａ）式で、η_ｉｎ及びη_ｏｕｔは、それぞれ内部光取り出し効率と外部光取り出し効率とを表すものであって、η_ｉｎは、平板ディスプレイ装置内の各層の内部で自体的に消滅されることによって決定されるものであり、η_ｏｕｔは、各層間での全反射、すなわち、光が高屈折率の層から低屈折率の層に入射するとき、臨界角以上に入射して全反射を起こして外部に取り出されることが阻害されることによって決定されるものである。

平板ディスプレイ装置の場合、発光層で発生した光が外部に取り出されるまで多くの層を経るので、各層の屈折率によって外部に取り出されることのできない光が存在する。

前記において、発光層から放出された光が外部に取り出されるとき、各層間での全反射を考慮した透光率η_ｏｕｔは、次の下記（ｂ）式のように表せる。

（１／２）（Ｎ_ｏｕｔ／Ｎ_ｉｎ）^２ …（ｂ）
前記（ｂ）式で、Ｎは、各層の屈折率である。

前記各式に基づいて、屈折率が約１．５である層から、屈折率が約１．２である層に光が進む時の透光率を計算すれば、約３２％となる。すなわち、前記界面に進入した光の約７０％の光が外部に取り出されずに消滅されるということが分かる。

前記のような光取り出し効率の低下を防止するために、多様な試みがあった。

そのような試みのうち、供給電圧を高める方法は、意図した輝度の向上を達成することを可能にするが、バッテリーの容量の増加を伴って軽量化に反し、また、バッテリー及びディスプレイ装置に備えられた画素の寿命を短縮させる。このため、供給電圧を下げめつつ、輝度を向上させるために、次の先行技術が提案された。

特許文献１には、無機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子が形成されている透光性基板の外面に、無機ＥＬ素子と同等ないしそれ以上のサイズを有する集光用のマイクロレンズを複数個設置した無機ＥＬ装置が開示されている。透光性基板と空気との界面に、臨界角以上の角度に入射した光がマイクロレンズ内では臨界角以下の入射角を有して全反射を減らし、光の射出方向を所定の方向に指向させて、その方向での輝度を向上させる。しかし、前記特許文献１では、ＥＬ素子が面光源であるため、当該ＥＬ素子と同等ないしそれ以上のサイズを有するマイクロレンズを利用した場合には集光されず、かえって広がるＥＬ光が必然的に発生し、また、隣接したＥＬ素子による像との重複によって像の鮮明度が低下するという問題点がある。

特許文献２には、厚さ方向に周囲より屈折率の高い材料で形成された高屈折率部を有している基板に形成されたＥＬ素子が開示されている。ＥＬ素子の光を、高屈折率部を通過して射出させて、光取り出し効率を向上させる。しかし、前記特許文献２では、高屈折率部を通過したＥＬ光が特許文献２の図１に示したように拡散光であるので、その正面から見るとき、輝度が大きく向上しないという問題点がある。

特許文献３には、有機ＥＬ素子を構成している下部電極と透光性基板の外面との間に１あるいは複数の集光用レンズが形成され、前記有機ＥＬ素子と前記集光用レンズとが対応するように設けられたことを特徴とする有機ＥＬ発光装置が開示されている。集光用レンズを通過したＥＬ素子の光を基板と空気との界面に臨界角以下に入射させて、光取り出し効率を向上させる。しかし、前記特許文献３では、隣接したＥＬ素子による像との重複によって像の鮮明度が低下するという問題点がある。
特開平４−１９２２９０号公報 特開平７−０３７６８８号公報 特開平１０−１７２７５６号公報

本発明は、前記の色々な問題点を解決するためのものであって、光取り出し効率及び輝度が向上し、かつ製造が容易な平板ディスプレイ装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は、基板と、前記基板の上部に備えられ、それぞれ赤色、緑色及び青色の光を放出する３つの副画素を備えた複数個の画素と、前記副画素の上部に備えられた光共振層と、を備え、前記光共振層は、前記副画素の上部に形成された第１層と、前記第１層の上部に形成され、前記第１層よりも高い屈折率を有する第２層と、を備え、前記第１および第２層は、前記３つの副画素上にそれぞれ位置する厚さの異なる３つの領域をそれぞれ有していることを特徴とする平板ディスプレイ装置を提供する。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記第１層の厚さをｔ１とし、前記副画素から放出される光の波長をλとするとき、前記ｔ１が下記（１）式を満足させうる。

ｔ１＝（ｎλ）／２ …（１）、（ただし（１）式中ｎは自然数）
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第２層の厚さをｔ２とし、前記副画素から放出される光の波長をλとするとき、前記ｔ２が下記（２）式を満足させうる。

ｔ２＝（２ｍ＋１）λ／４ …（２）、（ただし（２）式中ｍは自然数）
本発明のさらに他の特徴によれば、前記副画素は、電界発光素子で備えられうる。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記副画素から放出された光は、前記副画素の上部の方向に取り出されうる。

このような本発明の他の特徴によれば、前記光共振層は、前記第１層と前記第２層とが交互に積層されてなる２つ以上の層を備えうる。

本発明はまた、前記目的を達成するために、基板を準備するステップと、基板の上部に赤色、緑色及び青色の光を放出する３つの副画素を形成するステップと、前記副画素の上部に第１層を形成するステップと、前記第１層をエッチングして前記３つの副画素によって異なる厚さを有させるステップと、前記第１層を覆うように、前記第１層よりも高い屈折率を有する第２層を形成するステップと、前記第２層を平坦化して前記３つの副画素によって異なる厚さを有させるステップと、を含むことを特徴とする平板ディスプレイ装置の製造方法を提供する。

このような本発明の他の特徴によれば、前記光共振層が２つ以上の層を備えるように、前記第１層と前記第２層とが交互に積層されうる。

本発明の平板ディスプレイ装置及びその製造方法によれば、次のような効果が得られる。

第一に、各副画素から放出される光路上に複数の層を備えた光共振層を備え、前記光共振層に備えられた層が、各副画素から放出される光の波長によって適切な厚さを有することによって、光取り出し効率を高め、かつ輝度を向上させうる。

第二に、高屈折率の層と低屈折率の層とが交互に備えられた複数の層の構造の光共振層を利用して、光共振層の製造を容易に行える。

第三に、複数の層を備えた光共振層の形成において、一つの層を形成し、その層をエッチングして適切な段差を有させ、その上部に他の層を形成させる方法を通じて、光共振層の製造工程を単純化させうる。

以下、添付された図面を参照して、本発明の望ましい実施形態を詳細に説明すれば、次の通りである。

図１は、本発明の望ましい第１実施形態による平板ディスプレイ装置、特に、電界発光ディスプレイ装置を概略的に示す断面図である。

図１を参照すれば、基板１０２の上部に、それぞれ赤色、緑色及び青色の光を放出する副画素を備えた複数の画素が備えられている。本実施形態による平板ディスプレイ装置は、前記副画素が電界発光素子で備えられ、各電界発光素子には、少なくとも一つの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が備えられた場合である。

電界発光ディスプレイ装置は、その画素の発光如何を制御する方式によって、単純マトリックスタイプの受動駆動型（Ｐａｓｓｉｖｅ マトリックス：ＰＭ）電界発光ディスプレイ装置と、ＴＦＴを備えた能動駆動型（Ａｃｔｉｖｅ マトリックス：ＡＭ）電界発光ディスプレイ装置とに分けられるところ、本実施形態による電界発光ディスプレイ装置は、ＡＭ電界発光ディスプレイ装置である。

前記電界発光素子は、図１を参照すれば、基板１０２の上部に第１電極１３１が備えられており、前記第１電極１３１の上部に前記第１電極１３１と対向した第２電極１３４が備えられ、前記第１電極１３１と前記第２電極１３４との間に、発光層を備える中間層１３３が備えられる。そして、前記第１電極１３１には、少なくとも一つのＴＦＴが備えられ、必要に応じて、キャパシタがさらに備えられてもよい。

前記基板１０２は、透明なガラス材が使われうるが、これ以外にも、アクリル、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエステル、マイラー、その他のプラスチック材料が使用されうる。また前記基板１０２上には、基板の平滑性を維持し、不純物の侵入を防止するために、ＳｉＯ_２でバッファ層（図示せず）を備えてもよい。

前記第１電極１３１は、アノード電極の機能を行い、前記第２電極１３４は、カソード電極の機能を行う。もちろん、前記第１電極１３１と前記第２電極１３４との極性は、逆になってもよい。

本実施形態による電界発光ディスプレイ装置は、前記基板１０２の逆方向、すなわち、前記第２電極１３４の方向に光が取り出される、いわば、前面発光型の電界発光ディスプレイ装置である。したがって、前記第１電極１３１が反射型電極となり、前記第２電極１３４が透明電極となる。

前記第１電極１３１は、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、及びこれらの化合物で反射膜を形成した後、その上にＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、またはＩｎ_２Ｏ_３を形成した構造を取れる。このとき、前記第１電極１３１は、副画素に対応するように備えられうる。

そして、前記第２電極１３４は、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ、Ｍｇ、及びこれらの化合物を前記中間層１３３の方向に蒸着した後、その上にＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、またはＩｎ_２Ｏ_３などの透明電極形成用の物質で補助電極やバス電極ラインを形成した構造を取れる。前記第２電極１３４は、各副画素に対応するようにまたは全面的に備えられうる。

これらの電極は、これ以外にも多様な変形が可能である。

前述したように、前記第１電極１３１には、ＴＦＴが連結されるところ、前記ＴＦＴは、半導体層１２２と、前記半導体層１２２の上部に形成されたゲート絶縁膜１２３と、前記ゲート絶縁膜１２３の上部のゲート電極１２４と、を備える。前記ゲート電極１２４は、ＴＦＴのオン／オフ信号を印加するゲートライン（図示せず）と連結されている。そして、前記ゲート電極１２４が形成される領域は、半導体層１２２のチャンネル領域に対応する。もちろん、ＴＦＴは、図１に示したような構造に限定されず、有機ＴＦＴなど、多様なＴＦＴを備えうる。

前記ゲート電極１２４の上部には、層間絶縁膜１２５が形成され、コンタクトホールを通じてソース電極１２６及びドレイン電極１２７がそれぞれ半導体層１２２のソース領域及びドレイン領域に接するように形成される。

前記ソース電極１２６及びドレイン電極１２７の上部には、ＳｉＯ_２からなる平坦化膜または保護膜１２８が備えられ、前記平坦化膜１２８の上部には、アクリルまたはポリイミドで形成される画素定義膜１２９が備えられている。

そして、図面に示していないが、前記ＴＦＴには、少なくとも一つのキャパシタが連結される。そして、このようなＴＦＴを含む回路は、必ずしも図１に示した例に限定されず、多様に変形可能である。

一方、前記ドレイン電極１２７に電界発光素子が連結される。前記電界発光素子のアノード電極となる第１電極１３１は、前記平坦化膜１２８の上部に形成されており、その上部には、絶縁性画素定義膜１２９が形成されており、前記画素定義膜１２９に備えられた所定の開口部に発光層を備えた中間層１３３が形成される。図１には、前記中間層１３３が前記副画素にのみ対応するようにパターニングされたと示されているが、それは、各副画素の構成を説明するために、便宜上、そのように示したものであり、前記中間層１３３は、隣接した副画素の中間層と一体に形成されうる。

前記中間層１３３は、有機物または無機物で備えられ、有機物の場合には、低分子または高分子有機物で備えられうる。低分子有機物を使用する場合、ホール注入層（ＨＩＬ：Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）、ホール輸送層（ＨＴＬ：Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ）、有機発光層（ＥＭＬ：ＥＭｉｓｓｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）、電子輸送層（ＥＴＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ）、電子注入層（ＥＩＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）が単一あるいは複合の構造で積層されて形成され、使用可能な有機材料も銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、Ｎ，Ｎ−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（ＮＰＢ）、トリス−８−ヒドロキシキノリンアルミニウム（Ａｌｑ_３）をはじめとして、多様に適用可能である。これらの低分子有機物は、前述したようなパターンで備えられ、前述したようなマスクを利用して真空蒸着の方法で形成される。

高分子有機物の場合には、大体、ＨＴＬ及びＥＭＬで備えられた構造を有し、このとき、前記ＨＴＬにＰＥＤＯＴを使用し、ＥＭＬにＰＰＶ（Ｐｏｌｙ−Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｖｉｎｙｌｅｎｅ）系及びポリフルオレン系など高分子有機物質を使用する。

前記中間層１３３の構造及び材料についての説明は、後述する実施形態においても同一に適用され、もちろん、その変形も可能である。

そして、基板１０２上に形成された電界発光素子は、対向部材（図示せず）によって密封される。対向部材は、前記基板１０２と同一にガラスまたはプラスチック材で備えられうるが、それ以外にも、メタルキャップで形成されてもよい。

一方、前記副画素の上部に光共振層が備えられるところ、それぞれの副画素が電界発光素子として備えられる本実施形態の場合には、図１に示したように、前記第２電極１３４の上部に光共振層１２１が備えられる。もちろん、図示したものと違って、前記第２電極１３４の上部に他の層が必要に応じてさらに備えられてもよく、この場合、前記光共振層１２１は、そのような層の間のうちどこにも備えられうる。それは、後述する変形例及び実施形態においても同一である。

このとき、前記光共振層１２１は、二つ以上の層１２１１，１２１２を備え、前記副画素、すなわち、前記発光層から放出される光の波長によって前記光共振層１２１の厚さが異なって備えられている。そして、前記光共振層１３１は、高屈折率の層と低屈折率の層とを交互に備えうる。ここで、高屈折率または低屈折率とは、前記光共振層１２１に備えられた層の屈折率の相対的な大きさを意味する。これは、後述する実施形態においても同一である。本実施形態による電界発光ディスプレイ装置の場合には、前記光共振層１２１が二層１２１１，１２１２を備える。

前記のような構造において、前記光共振層１２１の二層のうち前記副画素からの距離、すなわち、前記第２電極１３４からの距離が近い層１２１１を第１層とし、他の層１２１２は、第２層とするとき、前記第１層１２１１は、低屈折率の層であり、前記第２層１２１２は、高屈折率の層でありうる。この場合、発光層から放出された光がその上部に進むにつれて、低屈折率の層と高屈折率の層とを過ぎ、その結果、左右に広がる光が副画素、すなわち、ディスプレイ装置の全面に集中する効果をもたらし、その結果、輝度の向上を図りうる。

このとき、前記発光層から放出された光路を説明すれば、前記第１層１２１１及び前記第２層１２１２をそのまま通過して取り出される光がある一方、前記第１層１２１１内に進入して、低屈折率の層である前記第１層１２１１と高屈折率の層である前記第２層１２１２との間の界面で反射された後、再び低屈折率の層である前記第１層１２１１と前記第１層１２１１の下部の層との界面で反射されて、前記第２層１２１２に進入して外部に取り出される光がある。

このような二つの光の光路差は、前記第１層１２１１の厚さの２倍であるところ、前記第１層１２１１の厚さをｔ１とすれば、光路差は２ｔ１となる。そして、前記後者の光は、原位相と同じ位相を有する。したがって、前記副画素から放出される光の波長をλとするとき、光路差が波長の整数倍となる場合に補強干渉が発生するので、前記第１層１２１１の厚さｔ１が下記（１）式を満足させる場合に補強干渉が発生して、光取り出し効率及び輝度が向上する。

ｔ１＝（ｎλ）／２ …（１）
前記（１）式で、ｎは自然数である。各副画素別に放出する光の波長が異なるので、各副画素から放出する光の波長によって前記（１）式を満足させるように前記第１層１２１１の厚さを調節して、光取り出し効率及び輝度を向上させうる。

一方、前記発光層から放出された光のうち、前記第１層１２１１と前記第２層１２１２とを全てそのまま通過する光がある一方、前記第２層１２１２の上面で反射された後、前記第１層１２１１の下面で再び反射され、その後に前記第２層１２１２を通じて外部に取り出される光がありうる。この場合、二つの光の光路差は、前記第１層１２１１の厚さをｔ１とし、前記第２層１２１２の厚さをｔ２とすれば、２（ｔ１＋ｔ２）となる。そして、高屈折率の層である前記第２層１２１２の上面で反射され、前記第１層１２１１の下面で反射された後、再び前記第２層１２１２を通過して取り出される光は、高屈折率の層である前記第２層１２１２の上面で反射される時に位相が１８０°変わる。したがって、前記副画素から放出される光の波長をλとするとき、光路差が半波長の奇数倍となる場合に補強干渉が発生するので、前記光路差が下記（３）式を満足させる場合に補強干渉が発生して、光取り出し効率及び輝度が向上する。

２（ｔ１＋ｔ２）＝（２ｋ＋１）λ／２ …（３）
前記（３）式で、ｋは、自然数である。前記（３）式に前記（１）式のｔ１値を代入すれば、次の（２）式が導出される。

ｔ２＝（２ｍ＋１）λ／４ …（２）
前記（２）式で、ｍは、ｋ−ｎ、すなわち、自然数である。前記第２層１２１２の厚さｔ２が前記（２）式を満足させることによって、光取り出し効率及び輝度を向上させうる。このとき、各副画素別に放出する光の波長が異なるので、各副画素から放出する光の波長によって前記（１）式を満足させるように、前記第２層１２１２の厚さｔ２を調節することが望ましい。

一般的に、電界発光素子に備えられる各層の屈折率は、約１．５であるので、前記光共振層１２１の低屈折率の層である第１層１２１１の材料は、屈折率が約１．５以下である材料を使用すればよい。このようなものとしては、珪酸マトリックス、メチルシロキサンポリマー、シロキサン、またはＴｉ−Ｏ−Ｓｉのような材料、アクリル酸ポリマーまたはエポキシポリマーなどのポリマー、ＳｉＯ_２、ＨｆＯｘ、Ａｌ_２Ｏ_３などの酸化物、そして、ＭｇＦ、ＣａＦなどのフッ化物などを挙げられる。そして、前記光共振層１２１の高屈折率の層である第２層１２１２の材料は、屈折率が１．５以上である材料を使用すればよい。このために、ＳｉＮ_ｘ、ＴｉＯ_２、Ｎｂ２Ｏ５、またはＴａ_２Ｏ_ｘなどの高屈折粒子が分散されているゾルゲル材料を使用できる。

このとき、前記光共振層１２１の各層１２１１，１２１２は、各副画素に対応させてもよく、各画素に対応させてもよく、前画素にわたって一体に形成させてもよい。もちろん、各副画素から放出する光の波長によって、前記各層１２１１，１２１２の厚さは、前述したように変わることが良い。

一方、図１に示したように、前記光共振層１２１の二層１２１１，１２１２は、基板１０２の全面にわたって備えられているが、図２に示したように、前記光共振層１２１の二層１２１１，１２１２を各副画素に対応するようにパターニングして備えてもよく、図３に示したように、前記光共振層１２１の第１層１２１１は、各副画素に対応するようにパターニングされ、第２層１２１２は、全面にわたって備えてもよく、図４に示したように、第１層１２１１は、全面にわたって備え、第２層１２１２は、各副画素に対応するようにパターニングさせてもよいなど、多様な変形が可能である。もちろん、そのような場合にも、各層の厚さは、前述した（１）式及び（３）式の条件を満足させるように備えられる。

図５は、本発明の望ましい第２実施形態による平板ディスプレイ装置を概略的に示す断面図である。

図５を参照すれば、基板２０２の上部に、それぞれ赤色、緑色及び青色の光を放出する副画素を備えた複数の画素が備えられるが、本実施形態による平板ディスプレイ装置の場合には、前記副画素が電界発光素子で備えられ、各電界発光素子には、少なくとも一つのＴＦＴが備えられた場合である。

そして、前記副画素の上部に光共振層が備えられるところ、それぞれの副画素が電界発光素子として備えられる本実施形態の場合には、図５に示したように、前記電界発光素子の第２電極２３４の上部に光共振層２２１が備えられる。そして、前記副画素から放出される光の波長によって、前記光共振層の厚さは異なっている。すなわち、各副画素から放出される光の光取り出し効率が最大となるように、その厚さが異なって調節されている。

本実施形態による電界発光ディスプレイ装置が、前述した第１実施形態による電界発光ディスプレイ装置と異なる点は、前記光共振層２２１が二層でない３以上の層２２１１，２２１２，２２１３を備える構造の光共振層という点である。図５には、前記光共振層２２１が三層２２１１，２２１２，２２１３を備えたと示しているが、さらに多くの層を備えてもよい。このとき、前記光共振層２２１は、高屈折率の層と低屈折率の層とを交互に備えうる。すなわち、図３に示したように、前記光共振層２２１が三層２２１１，２２１２，２２１３を備える場合、最下層２２１１は、低屈折率の層にし、その上部の層２２１２は、最下層２２１１の屈折率より高い屈折率の層である高屈折率の層にし、その上部の層２２１３は、再び低屈折率の層にしうる。

第１中間層２２１１及び第２中間層２２１２は、前述した第１実施形態によるＡＭ電界発光ディスプレイ装置で説明したように、左右への拡散光をディスプレイ装置の全面に集める役割を行うものであり、それと共に、その上部に低屈折率の層である第３中間層２２１３を備えて中央の高屈折率の層２２１２で光共振を起こして光を増幅させて、外部での輝度の向上を図りうる。この場合、光共振をよく起こすためには、前記高屈折率の層と低屈折率の層との屈折率の差が大きいほど良い。したがって、そのような物質を使用し難い場合、３層以上の多層構造の光共振層を備えることによって、同じ効果が得られる。

図６は、本発明の望ましい第３実施形態による電界発光ディスプレイ装置を概略的に示す断面図である。

図６を参照すれば、基板３０２の上部に、それぞれ赤色、緑色及び青色の光を放出する副画素を備えた複数の画素が備えられるが、本実施形態による平板ディスプレイ装置の場合には、前記副画素がＰＭ電界発光素子で備えられる。

そして、前記副画素の上部に光共振層が備えられるところ、それぞれの副画素が電界発光素子で備えられる本実施形態の場合には、図６に示したように、前記第２電極３３４の上部に光共振層３２１が備えられる。このとき、前記副画素から放出される光の波長によって、前記光共振層の厚さは異なっている。すなわち、各副画素から放出される光の光取り出し効率が最大となるように、その厚さが異なって調節されている。

本実施形態による電界発光ディスプレイ装置が、前述した第１実施形態による電界発光ディスプレイ装置と異なる点は、ＰＭ電界発光ディスプレイ装置という点である。すなわち、前述した第１実施形態による電界発光ディスプレイ装置は、電界発光素子に少なくとも一つのＴＦＴが備えられて、各副画素の発光如何を各ＴＦＴを利用して調節したが、本実施形態による電界発光ディスプレイ装置の場合には、所定のパターン、例えば、ストライプパターンで備えられた第１電極３３１と第２電極３３４とによって、各副画素の発光如何を調節する。

本実施形態による電界発光ディスプレイ装置の電界発光素子の構造を簡略に説明すれば、まず、前記基板３０２の上部に第１電極３３１が所定のパターン、例えば、ストライプパターンで形成される。そして、前記第１電極３３１の上部に発光層を備える中間層３３３及び第２電極３３４が順次に形成される。前記第１電極３３１の各ラインの間には、絶縁層３３２がさらに備えられ、前記第２電極３３４は、前記第１電極３３１のパターンと直交するパターンで形成されうる。そして、図面に示していないが、前記第２電極３３４のパターンのために、前記第１電極３３１と直交するパターンで別途の絶縁層がさらに備えられてもよい。前記のような構造において、前記第１電極３３１、前記第２電極３３４及び前記中間層３３３の構造及び材料は、前述した通りである。

このとき、前記光共振層３２１は、二つ以上の層３２１１，３２１２を備え、前記副画素、すなわち、前記発光層から放出される光の波長によって、前記光共振層３２１の厚さが異なって備えられている。そして、前記光共振層３３１は、高屈折率の層と低屈折率の層とを交互に備えうる。本実施形態による電界発光ディスプレイ装置の場合には、前記光共振層３２１が二層３２１１，３２１２を備える場合である。

前記のような構造において、前記光共振層３２１の二層のうち、前記副画素からの距離、すなわち、前記第２電極３３４からの距離が近い層３２１１を第１層とし、他の層３２１２は第２層とするとき、前述した第１実施形態で説明したように、前記第１層３２１１は、低屈折率の層であり、前記第２層３２１２は、高屈折率の層でありうる。そして、前記第１層３２１１及び前記第２層３２１２の厚さをそれぞれｔ１及びｔ２とすれば、前記ｔ１及びｔ２が、前述したように、前記（１）式及び前記（２）式を満足させることによって、発光層で発生した光の光取り出し効率及び輝度を向上させうる。

図７は、本発明の望ましい第４実施形態による電界発光ディスプレイ装置を概略的に示す断面図である。

本実施形態による電界発光ディスプレイ装置が前述した第３実施形態による電界発光ディスプレイ装置と異なる点は、光共振層４２１が二層でない３以上の層４２１１，４２１２，４２１３を備える構造の光共振層という点である。図７には、前記光共振層４２１が三層を備えていると示しているが、さらに多くの層を備えてもよい。このとき、前記光共振層４２１は、高屈折率の層と低屈折率の層とを交互に備えうる。すなわち、図７に示したように、前記光共振層４２１が三層を備える場合、最下層４２１１は、その上部の第２電極４３４の屈折率より低い低屈折率の層にし、その上部の中間層４２１２は、その屈折率が前記最下層４２１１の屈折率より高い高屈折率の層にし、最上層４２１３は、その屈折率が前記中間層４２１２の屈折率より低い低屈折率の層にしうる。もちろん、それより多くの層が備えられてもよい。その効果は、前述した第２実施形態で説明した通りである。

一方、光共振層が低屈折率の層と高屈折率の層とを一つずつ備える場合、前述したように、前記各層の厚さは、前述した（１）式及び（２）式を満足させるように備えられることが望ましい。この場合、製造工程を単純化させ、収率の向上を図り、製造コストを低減するために、図８に示したような構造で光共振層５２１を形成させうる。

すなわち、副画素５９１，５９２，５９３の上部に第１層５２１１を基板５０２の全面にわたって形成した後、乾式エッチングなどの多様な方法を利用して、各副画素５９１，５９２，５９３から放出する光の波長によって適切な厚さｔ１１，ｔ１２，ｔ１３を有するように段差を形成する。その後、前記第１層５２１１の上面に第２層５２１２をコーティングして平坦化することによって、各副画素から放出される光の波長によって最適化された光共振層５２１を容易に製造できる。この場合、第２層５２１２の各副画素に対する厚さｔ２１，ｔ２２，ｔ２３も異なって調節されうる。このとき、前記光共振層５２１に備えられた層５２１１，５２１２の厚さは、前述した（１）式及び（２）式によって決定されるところ、前記各式には、任意の自然数であるｎ及びｍがあるので、前記光共振層５２１に備えられた層５２１１，５２１２の厚さが最適化されるように適切に調節できる。もちろん、図面には示していないが、前記第２層５２１２の上面を乾式エッチングなどの多様な方法を通じて前記第２層５２１２の厚さをさらに正確に調節できる。

そして、前記第１層及び前記第２層を形成する工程を２回以上反復することによって、３つ以上の層を備えた光共振層を備えた平板ディスプレイ装置を製造することもできる。

前述した実施形態においては、各副画素が電界発光素子として備えられた場合について説明したが、それは、説明の便宜のためであり、本発明がそれに限定されるものではない。すなわち、光を放出する平板ディスプレイ装置ならば、いかなる装置にも本発明が適用されうる。

本発明は、図面に示した実施形態を参照して説明されたが、それは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが分かるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されねばならない。

本発明は、平板ディスプレイ装置関連の技術分野に適用可能である。

本発明の望ましい一実施形態による平板ディスプレイ装置、特に、電界発光ディスプレイ装置を概略的に示す断面図である。 本発明の望ましい他の一実施形態による電界発光ディスプレイ装置を概略的に示す断面図である。 前記実施形態による電界発光ディスプレイ装置の一変形例を概略的に示す断面図である。 前記実施形態による電界発光ディスプレイ装置の他の変形例を概略的に示す断面図である。 前記実施形態による電界発光ディスプレイ装置のさらに他の変形例を概略的に示す断面図である。 本発明の望ましいさらに他の一実施形態による電界発光ディスプレイ装置を概略的に示す断面図である。 本発明の望ましいさらに他の一実施形態による電界発光ディスプレイ装置を概略的に示す断面図である。 本発明の望ましいさらに他の一実施形態による電界発光ディスプレイ装置を概略的に示す断面図である。

符号の説明

１０２…基板、
１２１…光共振層、
１２２…半導体層、
１２３…ゲート絶縁膜、
１２４…ゲート電極、
１２５…層間絶縁膜、
１２６…ソース電極、
１２７…ドレイン電極、
１２８…保護膜（平坦化膜）、
１２９…画素定義膜、
１３１…第１電極、
１３３…中間層、
１３４…第２電極。

Claims (8)

1. 基板と、
   前記基板の上部に備えられ、それぞれ赤色、緑色及び青色の光を放出する３つの副画素を備えた複数個の画素と、
   前記副画素の上部に備えられた光共振層と、を備え、
   前記光共振層は、前記副画素の上部に形成された第１層と、前記第１層の上部に形成され、前記第１層よりも高い屈折率を有する第２層と、を備え、
   前記第１および第２層は、前記３つの副画素上にそれぞれ位置する厚さの異なる３つの領域をそれぞれ有していることを特徴とする平板ディスプレイ装置。
2. 前記第１層の厚さをｔ１とし、前記副画素から放出される光の波長をλとするとき、前記ｔ１が下記（１）式を満足させることを特徴とする請求項１に記載の平板ディスプレイ装置。
   ｔ１＝（ｎλ）／２ …（１）、（ただし（１）式中ｎは自然数）
3. 前記第２層の厚さをｔ２とし、前記副画素から放出される光の波長をλとするとき、前記ｔ２が下記（２）式を満足させることを特徴とする請求項１または２に記載の平板ディスプレイ装置。
   ｔ２＝（２ｍ＋１）λ／４ …（２）、（ただし（２）式中ｍは自然数）
4. 前記副画素は、電界発光素子で備えられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の平板ディスプレイ装置。
5. 前記副画素から放出された光は、前記副画素の上部の方向に取り出されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の平板ディスプレイ装置。
6. 前記光共振層は、前記第１層と前記第２層とが交互に積層されてなる２つ以上の層を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の平板ディスプレイ装置。
7. 基板を準備するステップと、
   基板の上部に赤色、緑色及び青色の光を放出する３つの副画素を形成するステップと、
   前記副画素の上部に第１層を形成するステップと、
   前記第１層をエッチングして前記３つの副画素によって異なる厚さを有させるステップと、
   前記第１層を覆うように、前記第１層よりも高い屈折率を有する第２層を形成するステップと、
   前記第２層を平坦化して前記３つの副画素によって異なる厚さを有させるステップと、を含むことを特徴とする平板ディスプレイ装置の製造方法。
8. 前記光共振層が２つ以上の層を備えるように、前記第１層と前記第２層とが交互に積層されることを特徴とする請求項７に記載の平板ディスプレイ装置の製造方法。

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