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CN107006096B - 发光元件、显示面板、显示装置、发光元件的制造方法 - Google Patents

发光元件、显示面板、显示装置、发光元件的制造方法 Download PDF

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CN107006096B
CN107006096B CN201580063591.XA CN201580063591A CN107006096B CN 107006096 B CN107006096 B CN 107006096B CN 201580063591 A CN201580063591 A CN 201580063591A CN 107006096 B CN107006096 B CN 107006096B
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Abstract

发光元件在一个发光区域(13)内至少具有,具备挖掘形状的,依次相互接触而层叠有第一电极(41)、EL层(42)、第二电极(43)的第一沟槽部(41TR1),第一电极(41)以及第二电极(43)其中一方含有反射电极,在反射电极的靠近于EL层(42)侧的表面上设有衍射表面等离子体的亚微米级的凹凸部。

Description

发光元件、显示面板、显示装置、发光元件的制造方法
技术领域
本发明关于发光元件、显示面板、显示装置、电子设备、以及发光元件的制造方法。
背景技术
近年来,在各种商品和领域中利用平板显示器,要求平板显示器进一步大型化、高画质化、低消耗电力化。
在这样的状况下,具备利用有机材料的电场发光(电致发光;以下记为“EL”)的有机EL元件的有机EL显示装置,作为全固体型且在低电压驱动、高速响应性、自发光性等方面优异的平板显示器,受到高度关注。
有机EL显示装置例如具有如下结构:在设置有TFT(薄膜晶体管)的由玻璃基板等构成的基板上,设置有与TFT电连接的薄膜状的有机EL元件。
有机EL元件是能够通过低电压直流驱动进行高亮度发光的发光元件,具有依次层叠有第一电极、有机EL层和第二电极的结构。
有机EL层是含有发光层的有机化合物层。全彩色的有机EL显示装置,一般而言,在基板上作为子像素排列形成有红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的各颜色的有机EL元件,通过使用TFT使这些有机EL元件有选择地以期望的亮度发光来进行图像显示。
但是,一般而言,从有机EL元件的发光层产生的光的其中一部分,通过由第一电极或者第二电极和有机EL层的界面等反射,不输出于有机EL元件的外部而传播于有机EL元件内,被封入在有机EL元件内。
此处,有机EL显示装置提出了,在有机EL元件内以界面反射而传播,将不输出至外部的光(因光传播距离极限的衰减),通过具有反射性的,由多个侧壁或者有倾斜的堤的反射,因此将被封入于有机EL元件内的光的一部分输出至外部的方法(例如,参照专利文献1)。
图16(a)是表示专利文献1所记载的有机EL显示装置的子像素510R、510G、510B的概略结构的俯视图,图16(b)是图16(a)所示的子像素510R的J-J线截面图。
有机EL显示装置具有,如图16(a)所示,在显示区域内,分别排列有多个呈R(红色)、B(绿色)、G(蓝色)三个不同颜色的各颜色的子像素510R、510G、510B的结构。
子像素510R通过作为非发光区域的隔壁527(参照图16(b)),如图16(b)所示,被分隔成多个发光区域510Ra。另外,子像素510G、510B也相同分别被分隔成多个发光区域510Ga、510Ba。
如图16(b)所示,有机EL显示装置在形成有TFT电路部521的基板520上,通过平坦化层522配置有侧部层523。在平坦化层522以及侧部层523上配置有第一电极525。通过该侧部层523以及第一电极525形成有反射结构526。
如图16(a)所示,第一电极525被各子像素510R、510G、510B之间隔离。各子像素510R、510G、510B的第一电极525通过接触孔524,分别与不同的TFT电路部521(驱动TFT电路)电连接。此外,同一个子像素中的多个发光区域,例如子像素510R中的多个发光区域510Ra由于共用第一电极525,从而通过同一个TFT电路部521来驱动。
如图16(b)所示,隔壁527配置于第一电极252上,使得覆盖侧部层523上的第一电极525以及接触孔524的第一电极525。
在第一电极225上配置有至少具有发光层的有机EL层528,在有机EL层528上涵盖显示区域501整体而配置有第二电极529。有机EL元件由第一电极525、有机EL层528、第二电极529构成。此外,反射结构526上的有机EL层528由于配置有第一电极525上的隔壁527从而不会发光。由隔壁527形成的,隔壁527间的沟槽530(挖掘)内的区域作为发光区域510Ra、510Ga、510Ba使用。
根据专利文献1,反射结构526具有在侧部层523上的倾斜面,通过该倾斜面上的第一电极525,在发光区域发出的光中,将朝向基板520的面内方向的光反射。
因此,根据专利文献1,被封入于有机EL元件内的光的一部分通过沟槽530的反射结构526反射,可以输出于有机EL元件的外部,可以提高光输出效率。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开发明公报“特开2012-221811号公报(2012年11月12日公开)”
非专利文献1:冈本隆之的“表面等离子体辐射光子学和高效率光输出技术的应用”,(独)日本学术振兴会“薄膜第131委员会”第271回研究会资料,2014年6月18日,p15~p20。
发明内容
本发明所要解决的技术问题
但是,专利文献1中,在各子像素510R、510G、510B内,由规定的沟槽间隔P(参照图16(b)),将多个沟槽530在水平方向上并列设置成岛状。专利文献1中,配置有隔壁527的沟槽间空间S(参照图16(b))是非发光区域。
即,专利文献1的有机EL显示装置具有,例如在子像素510内具有由隔壁527区分成多个非发光区域的多个发光区域510Ra,一个发光区域510Ra上形成有一个沟槽530的结构。
因此,专利文献1中,在俯视下的各隔壁527间的开口部的大小,换句话说,通过俯视下的各子像素510R、510G、510B内的沟槽530的面积,由各子像素510R、510G、510B内的发光区域的面积而规定。
另外,专利文献1的有机EL显示装置如上所述,反射结构526上含有隔壁527。即,专利文献1具有在沟槽530内设有绝缘膜的结构。因此,有机EL层528上产生的光的一部分由形成有上述反射结构526的第一电极525和上述绝缘层(隔壁527)之间的界面反射,导致不输出至外部而传播至所述绝缘层内等,会产生多余的反射。
另外,专利文献1的有机EL显示装置具有,由于平坦配置于具有发光层的有机EL层528的下方的第一电极525的表面,从而因该第一电极525表面的表面等离子体的光吸取效果,降低光输出效率的问题点。
即,若将在金属层的表面上入射从发光层发光的光,则金属层表面上的自由电子集体振动而产生作为虚拟粒子活动的表面等离子体(例如参照非专利文献1)。
表面等离子体局限于金属层和电介质层之间的界面上,不能直接向元件外部作为传播光放射。
等离子体是结合了电荷密度波和随之而来的表面电磁波(消逝波)。若将在表面电磁波的存在范围内上存在有发光层,则发光能量的一部分作为表面等离子体散逸。
根据非专利文献1,从发光层生成的激子的能量的散逸可以将激子的再结合视为偶极放射,从而作为光子的波数的接线成分(面内波数)的函数求出。
从发光层放出的光能的散逸位置根据面内波数的大小可以分成五个区域。并且,从发光层放出的光能的散逸通过该光能的散逸位置分类成五个模式,五个模式如下:(1)该光能放射于外部(大气)的放射模式、(2)该光能被封入在玻璃基板等基板内的基板模式、(3)该光能被封入在发光层内的波导模式、(4)该光能被金属表面上的等离子体吸取的表面等离子体模式、(5)该光能跃迁于扎带(band)内或者扎带之间的模式。
根据非专利文献1,这些模式中表面等离子体模式所占据的比列大约为50%。即,从发光层放出的光能的约一半被表面等离子体散逸,被表面等离子体吸取。
这种的表面等离子体的吸取,在金属层的表面平坦时显著发生。
因此,如专利文献1,入射从有机EL层528的发光层放射的光的第一电极525的表面为平坦时,若将从发光层到达第一电极525的光的波长相同于该第一电极525的表面上产生的表面等离子体的共振频率波数(换句话说,从发光层放出的光能持有与等离子体现象相同的共振频率),则从发光层放出的光能被表面等离子体吸取。
被表面等离子体吸取的光能的一部分最终变换成热能而消失。其结果大幅度下降光输出效率。
本发明是鉴于上述问题点完成的,其目的在于提供可以效率良好地向外部输出在发光层上产生的光的发光元件、显示面板、显示装置、电子设备、发光元件的制造方法。
用于解决技术问题的技术方案
为了解决上述问题,本发明的一方式涉及的发光元件,在基底上利用层间绝缘层,依次层叠有第一电极、至少包含发光层的电致发光层、第二电极,上述第一电极以及第二电极的其中一方的电极含有反射电极的同时,在一个发光区域内具有,具备挖掘形状的至少一个沟槽,上述沟槽依次相互接触而层叠有上述第一电极、上述电致发光层、上述第二电极,在上述反射电极的邻近于上述电致发光层侧的表面上设有衍射表面等离子体的亚微米级的凹凸部。
为了解决上述问题,本发明的一方式涉及的显示面板排列有多个所述发光元件。
为了解决上述问题,本发明的一方式涉及的显示装置具备所述显示面板。
为了解决上述问题,本发明的一方式涉及的电子设备具备所述发光元件。
为了解决上述问题,本发明的一方式涉及的发光元件的制造方法,包括:在基板上层叠有层间绝缘层的发光区域的形成区域上形成有,具有亚微米级的凹凸部的至少一个沟槽的工序;形成在所述层间绝缘层上沿着所述层间绝缘层的沟槽设有具有亚微米级的凹凸部的沟槽的第一电极的工序;在所述第一电极上形成有覆盖没形成有上述沟槽的上述第一电极的端部,使得围绕所述第一电极的上述沟槽的,被开设发光区域的边缘罩的工序;在所述第一电极上形成有至少含有发光层的电致发光层以及第二电极,使得相对于所述第一电极的上述沟槽,依次相互接触而层叠所述第一电极、上述电致发光层、所述第二电极的同时,所述电致发光层以及所述第二电极分别沿着上述第一电极的沟槽,具有设有亚微米级的凹凸部的沟槽的工序,所述第一电极以第二电极的其中一方的电极使用反射电极。
有益效果
根据本发明的一方式,所述发光元件的沟槽依次相互接触而层叠有第一电极、电致发光层、以及第二电极,不包含如专利文献1的反射结构上的绝缘层。
因此,由于所述发光元件是从发光区域发出的光不经由绝缘层而由反射电极发射,因此,所述发光元件不会如专利文献1产生多余的反射,可以效率良好地向外部输出在发光层产生的光。
另外,根据本发明的一方式,抑制反射电极表面的光能的等离子体散逸,反射电极表面从光能的等离子体吸取、再次输出光,由沟槽侧面的反射电极反射。因此,根据本发明的一方式,可以抑制发光层内的波导光的衰减,大幅度提高光输出效率。
因此,根据本发明的一方式可以提供可以效率良好地向外部输出在发光层上产生的光的发光元件、显示面板、显示装置、电子设备、发光元件的制造方法。
附图的简单说明
图1(a)是表示本发明的第一实施方式涉及的显示面板的子像素电路部的概略构成的俯视图(透视图),图1(b)是图1(a)所示的显示面板的子像素电路部沿A-A线方向看的剖面图,图1(c)是表示图1(b)所示的显示面板中利用双点划线围起来的截面S的概略构成的一个例子的截面图。
图2(a)是表示本发明的第一实施方式涉及的显示装置的概略结构的俯视图(透视图),图2(b)是表示图2(a)所示的像素电路部的概略结构的俯视图。
图3(a)~(i)是将本发明的第一实施方式涉及的显示面板的制造工序按照工序表示的主要部分截面图。
图4(a)~(h)是将图3(i)所示的工序后的本实施方式涉及的显示面板2的制造工序按照工序表示的主要部分截面图。
图5是,图1(c)所示的显示面板的阳极表面的凹凸结构的一个例子的扫描电子显微(SEM)图像的图。
图6(a)是表示本发明的第一实施方式的第一变形例涉及的子像素电路部的概略结构的俯视图和,表示该俯视图所示的子像素电路部沿B-B线方向看的截面图以上下方向并列的图,图6(b)是表示本发明的第一实施方式的第二变形例涉及的子像素电路部的概略结构的俯视图和,表示该俯视图所示的子像素电路部沿C-C线方向看的截面图以上下方向并列的图。
图7(a)是表示本发明的第二实施方式涉及的显示面板2的像素电路部的概略结构的俯视图,图7(b)是表示本发明的第二实施方式涉及的显示面板的子像素电路部的概略结构的俯视图,图7(c)是图7(b)所示的显示面板的子像素电路部沿D-D线方向看的截面图,图7(d)是图7(c)所示的显示面板上利用双点划线围起来的截面S的概略构成的一个例子的截面图。
图8(a)~(i)是将本发明的第二实施方式涉及的显示面板的制造工序的一部分按照工序表示的主要部分截面图。
图9(a)是表示为了将本发明的第三实施方式涉及的显示面板的子像素电路部的概略结构与第一实施方式的子像素电路部比对而并列的俯视图,图9(b)是表示本发明的第三实施方式涉及的显示面板的子像素电路部的概略结构的俯视图,图9(c)是图9(b)所示的显示面板2的子像素电路部12沿E-E线方向看的截面图,图9(d)是图9(c)所示的显示面板上利用双点划线围起来的截面S的概略构成的一个例子的截面图。
图10(a)~(f)是将本发明的第三实施方式涉及的显示面板的制造工序按照工序表示的主要部分截面图。
图11(a)~(f)是将图10(f)所示的工序后的本实施方式涉及的显示面板的制造工序按照工序表示的主要部分截面图。
图12(a)是表示本发明的第四实施方式涉及的显示装置的概略结构的俯视图(透视图),图12(b)是表示像素电路部的概略结构的俯视图。
图13(a)是表示本发明第四实施方式涉及的显示面板的子像素电路部的概略结构的俯视图,图13(b)是图13(a)所示的显示面板的子像素电路部沿F-F线方向看的截面图,图13(c)是图13(b)所示的显示面板上利用双点划线围起来的截面S的概略构成的一个例子的截面图。
图14(a)是表示本发明的第四实施方式的第一变形例涉及的子像素电路部的概略结构的俯视图和,表示该俯视图所示的子像素电路部沿G-G线方向看的截面图以上下方向并列的图,图14(b)是表示本发明的第四实施方式的第二变形例涉及的子像素电路部的概略结构的俯视图和,表示该俯视图所示的子像素电路部沿H-H线方向看的截面图以上下方向并列的图。
图15(a)是表示本发明的第五实施方式涉及的显示面板的像素电路部的概略结构的俯视图,图15(b)是表示本发明的第五实施方式涉及的显示面板的子像素电路部的概略结构的俯视图,图15(c)是图15(b)所示的显示面板的子像素电路部沿I-I线方向看的截面图,图15(d)是图15(c)所示的显示面板上利用双点划线围起来的截面S的概略构成的一个例子的截面图。
图16(a)是表示专利文献1所记载的有机EL显示装置的子像素的概略结构的俯视图,图16(b)是图16(a)所示的子像素的J-J线的截面图。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式进行详细说明。
(第一实施方式)
关于本发明的一方式,基于图1(a)~(c)至图6(a)、(b)来进行如下说明。
以下,本实施方式涉及的具备EL元件的发光元件作为显示装置的像素电路(子像素电路部)所使用的情况举例进行说明。
(显示装置的概略结构)
本实施方式涉及的显示装置具备,具有有源型像素的有源型EL面板(电场发光显示面板),或者像素内不具备有源元件的无源型EL面板。另外,本实施方式的显示装置可以对应其设计方式还具备栅极扫描驱动器、源极驱动器等驱动器。
以下,在本实施方式中,作为本实施方式涉及显示装置的例子举例说明,作为搭载有EL元件的基板使用了作为有源元件形成有TFT(薄膜晶体管)的基板(有源矩阵基板、半导体基板),该基板上通过层间绝缘层设有有机EL面板的有机EL显示装置,该有机EL面板为具有将多个发光元件分别作为像素电路(子像素电路部)的有源矩阵型的有机EL面板,该多个发光元件是作为EL元件设有有机EL元件的发光元件。
另外,以下,EL面板具备由作为子像素的R(红色)、B(绿色)、G(蓝色)的发光元件构成的像素电路(子像素电路部)的情况举例进行说明。以下,本实施方式涉及的各发光元件(像素电路)称为“子像素电路部”。
图2(a)是表示本实施方式涉及的显示装置1的概略结构的俯视图(透视图),图2(b)是表示图2(a)所示的像素电路部11的概略结构的俯视图。
本实施方式涉及的显示装置1是进行RGB三原色的彩色显示的有机EL显示装置。
本实施方式涉及的显示装置1如图2(a)所示具备,由有源矩阵型的有机EL面板构成的显示面板2(显示部)(参照图1)、栅极扫描驱动器3(栅极驱动器)以及源极驱动器4等驱动器、未图示的高电平电源电路部、低电平电源电路部、逻辑电源电路部等电源电路部、以及未图示的显示控制电路部等。以下,更详细说明。
(显示面板2)
显示面板2配设有多条(m条)扫描线GL1~GLm和,与各扫描线GL1~GLm分别正交的多条(n条)数据线SL1~SLn。此外,本实施方式中,m以及n分别表示2以上的整数。
此外,以下,在无需特别区别的情况下,扫描线GL1~GLm共同地称为“扫描线GL”,数据线SL1~SLn共同地称为“数据线SL”。
在显示面板2上,与各扫描线GL(扫描线GL1~GLm)和各数据线SL(数据线SL1~SLn)对应的交点,分别作为子像素设有多个(m×n个)的子像素电路部12。
在本实施方式中,如图2(a)、(b)所示,在显示面板2上作为像素,按如图2(a)所示的矩阵状设有由呈RGB三个不同颜色的三个各颜色的子像素电路部12(发光元件、像素电路)构成的像素电路部11。
此外,以下,构成R子像素的子像素电路部12称为“R子像素电路部12R”,构成G子像素的子像素电路部12称为“G子像素电路部12G”,构成B子像素的子像素电路部12称为“B子像素电路部12B”。
这些R子像素电路部12R、G子像素电路部12G、以及B子像素电路部12B在扫描线GL的延伸方向上依次反复排列。
另外,这些R子像素电路部12R、G子像素电路部12G、以及B子像素电路部12B分别沿着数据线SL的延伸方向,各颜色排列有多个。
另外,显示面板2配设有,供给用于驱动各子像素电路部12的EL元件40(参照图1)的高电平电位ELVDD的多个电源线(以下名称为“高电平电源线”,标示与高电平电源线电位相同符号ELVDD)、以及供给用于驱动各子像素电路部12的EL元件40的,低于高电平电位ELVDD的低电平电位ELVSS的多个电源线(以下名称为“低电平电源线”,标示与低电平电源线电位相同符号ELVSS)。高电平电位ELVDD以及低电平电位ELVSS分别是固定电位。
高电平电源线ELVDD与数据线SL并列排线,虽然未图示,低电平电源线ELVSS与扫描线GL并列排线。
另外,显示面板2配线有,分别与各扫描线GL并列,控制各子像素电路部12的EL元件40的发光/非发光的时刻的,未图示的多个(m条)的发射线(发光控制线)。
本实施方式涉及的各子像素电路部12分别具有,在半导体基板20上通过后述的层间绝缘层31(参照图1(b))设置有EL元件40的结构。各子像素电路部12的半导体基板20分别具备扫描线GL、数据线SL、高电平电源线ELVDD、低电平电源线ELVSS、以及未图示的发射线等配线和,作为驱动各子像素电路部12的EL元件40的驱动电路部(像素电路部)的TFT电路部22(参照图1(a)、(b))。
高电平电源线ELVDD连接于未图示的高电平电源电路部。为了将与显示数据对应的驱动电流(发光电流)供给各子像素电路部12的EL元件40的第一电极41(阳极),在高电平电源线ELVDD上施加,高于施加于EL元件40的第二电极43(阴极)的低电平电位ELVSS的电压的,高电平电位ELVDD的电压。另外,低电平电源线ELVSS连接于未图示的低电平电路部。
各子像素电路部12的高电平电源线ELVDD将从高电平电源电路部供给的高电平电位ELVDD供给于各子像素电路部12的EL元件40。各子像素电路部12的低电平电源线ELVSS将从低电平电源电路部供给的低电平电位ELVSS供给于各子像素电路部12的EL元件40。
另外,各扫描线GL以及各发射线分别连接于栅极扫描驱动器3,数据线SL连接于源极驱动器4。
扫描线GL将选择发光的子像素电路部12的EL元件40的信号,供给于该子像素电路部12的TFT电路部22,发射线将控制所述EL元件40的发光/非发光时刻的发光控制信号,供给于所述子像素电路部12的TFT电路部22。
另外,数据线SL将基于从未图示的显示控制电路部输出的源极控制信号所决定的数据信号(数据电压)供给于所述子像素电路部12的TFT电路部22。
(驱动器)
如上所述,显示装置1设有含有栅极扫描驱动器3以及源极驱动器4的驱动器。
栅极扫描驱动器3基于从未图示的显示控制电路部取得的时钟信号clk等控制信号,驱动各扫描线GL以及各发射线。
栅极扫描驱动器3具备未图示的多个移位寄存器以及多个缓冲器,通过将从移位寄存器的各段输出的信号,经由对应的缓冲器供给于对应的扫描线GL,从而从扫描线GL1起依次选择扫描线GL1~GLm。
另外,栅极扫描驱动器3具备,变化各发射线的电位的高电平(VDD)或者低电平(VSS)的多个控制晶体管、以及经由该控制晶体管将高电平电位VDD供给各发射线的多个电源线(以下,称为“高电平逻辑电源线VDD”)以及经由所述控制晶体管将低电平电位VSS供给各发射线的多个电源线(以下,称为“低电平逻辑电源线VSS”),基于所述时钟信号clk等控制信号,将具有高电平(VDD)或者低电平(VSS)电位的发光控制信号依次供给于各发射线,从而各子像素电路部12处于发光或者非发光状态。
另外,源极驱动器4连接于各数据线SL,以驱动各数据线SL。
源极驱动器4具备未图示的移位寄存器、采样电路、锁存电路、D/A转换器、缓冲器等,基于从所述显示控制部输出的源极控制信号依次存储一行量的显示数据(视频数据),包含一行量的显示数据的各子像素的显示数据(灰阶数据)变换成数据电压(灰阶电压),以供给对应的数据线SL。
另外,图2(a)中,栅极扫描驱动器3为例如在显示面板2的单侧,在显示面板2上单片地形成的单片电路(栅极单片),源极驱动器4为由设于显示面板2的外部的IC(集成电路)芯片(源极驱动器IC)形成的情况为例来图示。但是,本实施方式并不限于此。
例如,栅极扫描驱动器3也可以配置于显示面板2的两侧(即,相对的两边)。如上所述,栅极扫描驱动器3配置于显示面板2的两侧的情况下,奇数行的扫描线GL和偶数行的扫描线GL也可以由不同的栅极扫描驱动器3驱动,也可以多条的扫描线GL组成一组,交替地,在显示面板2的两侧引出连接端子,由显示面板2的两侧的栅极扫描驱动器3驱动对应的扫描线GL的所谓的梳形结构。
另外,源极驱动器4也可以单片地形成在显示面板2上,源极驱动器4也可以形成于显示面板2的两侧。另外,栅极扫描驱动器3也可以由IC芯片(源极驱动器IC)形成。
另外,在本实施方式中,栅极扫描驱动器和发射驱动器是一体形成,但是栅极扫描驱动器和发射驱动器也可以个别设置,这是不言而喻的。
(电源电路部)
另外,如上所述,在显示装置1设有高电平电源电路部、低电平电源电路部、逻辑电源电路部等电源电路部。
高电平电源电路部将高电平电位ELVDD供给于高电平电源线ELVDD,将低电平电位ELVSS供给于低电平电源线ELVSS。
另外,逻辑电源电路部将高电平电位VDD或者低电平电位VSS作为逻辑电源电位供给于,具备于栅极扫描驱动器3的高电平电源线VDD以及低电平电源线VSS。
(显示控制电路部)
显示控制电路部通过将显示数据(视频数据)以及源极控制信号发送给源极驱动器4,扫描控制信号发送给栅极扫描驱动器3,以控制源极驱动器4以及栅极扫描驱动器3。源极控制信号含有例如源极开始脉冲、源极时钟等控制信号。扫描控制信号含有例如扫描开始脉冲、扫描时钟(时钟信号clk)等控制信号。
(子像素电路部12的结构)
接着,更详细说明所述的显示面板2的子像素电路部12的结构。
此外,如图2(b)所示,R子像素电路部12R、G子像素电路部12G、以及B子像素电路部B的结构基本相同。
此处,图1(a)~(c)中,例举R子像素电路部12R作为子像素电路部12,图示子像素电路部12的结构。
另外,图1(a)是表示本实施方式涉及的显示面板2的子像素电路部12的概略构成的俯视图(透视图),图1(b)是图1(a)所示的显示面板2的子像素电路部12沿A-A线方向看的剖面图,图1(c)是表示图1(b)所示的显示面板2中利用双点划线围起来的截面S的概略构成的一个例子的截面图。
此外,图1(b)所示的截面S(第一沟槽部40TR1的截面的截面SF1、SF2以及第二沟槽部40TR2的截面SS1)的结构均相同。此处,图1(c)中,例举截面SF2作为截面S图示截面S的结构。
如图1(b)所示,显示面板2具备在半导体基板20上隔着层间绝缘层31层叠的EL元件40。
EL元件40具有依次层叠有第一电极41、EL层42、以及第二电极43的结构。
另外,在各子像素电路部12的第一电极41的端部(图案边缘部)上形成有边缘罩51,使得覆盖该端部。
另外,虽然未图示,优选地,显示面板2具有含有密封膜或者密封基板等密封元件的密封结构。EL元件40可以通过覆盖未图示的无机膜等密封膜、或者未图示的玻璃罩等密封基板,针对水汽等保护EL元件40。此外,EL元件40和密封膜或者密封基板之间,根据必要性,也可以填充填充树脂层。
以下,更详细地说明图1(a)、(b)所示的各构成。
(半导体基板20)
半导体基板20具备在作为基材的绝缘性基板21上的用于驱动EL元件40的TFT电路部22(驱动电路部、像素电路部)以及,上述的扫描线GL、数据线SL、高电平电源线ELVDD、低电平电源线ELVSS、发射线等各种配线(图1(a)、(b)中未图示)。
作为绝缘性基板21可以列举例如由玻璃、石英、陶瓷等无机材料构成的无机基板,或者由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚咔唑、聚酰亚胺等塑料构成的塑料基板。作为一个例子,可以使用无碱玻璃基板等玻璃基板。另外,作为绝缘性基板21也可以利用,由铝(Al)、铁(Fe)等金属构成的金属基板的表面上涂覆氧化硅(SiO2)、有机绝缘材料等绝缘物而得到的基板,或者在含有铝等的金属基板的表面上由阳极氧化等方法实施绝缘化处理而得到的基板等。
此外,显示面板2为,在EL元件40上方,即从EL元件40的与半导体基板20相反侧射出光的顶部发射(top emission)型的情况下,所使用的绝缘性基板21没有特别限定。但是,显示面板2为在EL元件40下方,即,从与EL元件40的绝缘性基板21里侧射出光的底部发射(bottom emission)型的情况下,作为绝缘性基板21使用透明或者半透明的基板材料。
TFT电路部22设于每一个子像素电路部12。TFT电路部22对灰阶电压的EL元件40进行电流控制。TFT电路部22能够分别驱动子像素电路部12即可,其结构并不特别限定。作为TFT电路部22举例,仅有开、关等开关功能的,有存储功能的,仅有将电流供给于单位像素的功能的,具有调整供给电流量的功能的,或者具有其中两个以上功能的TFT电路部22等。
具有这种功能的TFT电路部22可以是例如驱动用晶体管、控制用晶体管、储存电容器等单一或者任意组合多个元件的结构。另外,这些元件可以任意连接于扫描线GL、数据线SL、高电平电源线ELVDD等,以达到期望效果。
TFT电路部22含有作为驱动用晶体管、控制用晶体管、储存电容器等多个TFT23。
这些TFT23中,作为驱动用晶体管将驱动电流供给于EL元件40的驱动用TFT23,经由在层间绝缘层31上形成的接触孔32与EL元件40的第一电极41电连接,从而如图1(a)、(b)所示,形成有驱动用TFT-第一电极接触部24。
驱动用TFT-第一电极接触部24通过TFT电路部22与EL元件40的第一电极41电连接,由从高电平电源线ELVDD施加的高电平的正电压和从数据线SL施加的数据电压(灰阶电压)而生成的一定量的电流作为用于驱动该EL元件40的驱动电流供给于EL元件40。
在所述TFT电路部22上设有层间绝缘层31。
(层间绝缘层31)
如图1(b)所示,层间绝缘层31是除了驱动用TFT-第一电极接触部24以外,用于电性隔离TFT电路部22和EL元件40的第一电极41的绝缘膜。
作为层间绝缘层31的材料可以使用公知的材料,可以列举例如氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN、或者Si2N4)、氧化钽(TaO、或者Ta2O5)等无机绝缘材料,或者丙烯酸树脂、抗蚀剂材料等有机绝缘材料等。
此外,在显示面板2为顶部发射型的情况下,作为层间绝缘层31也可以形成具有遮光性绝缘层。因此,即便外部光入射到TFT电路部22,也可防止TFT特性上发生变化。
作为遮光性层间绝缘层的材料,可以列举在聚酰亚胺等高分子树脂中分散酞菁、喹吖啶酮等颜料或染料而得到的物质、彩色抗蚀剂、黑矩阵材料等无机绝缘材料等。
另外,层间绝缘层31可以具有单层结构,也可以具有由多层构成的层叠结构。
层间绝缘层31在半导体基板20上涵盖该半导体基板20的显示区域整体而形成。
在层间绝缘层31上对应各子像素电路部12的发光区域13(即,子像素内的发光有效区域),形成有阶梯状的沟槽(以下称为“阶梯状沟槽”)33TR,该阶梯状沟槽33TR由多个沟槽部34TR(凹部、绝缘性沟槽部)构成,该多个沟槽部34TR具有成为多个壁、提的挖掘形状(沟槽形状)。
阶梯状沟槽33TR具有一个沟槽部34TR内形成有其他沟槽部34TR的沟槽内沟槽结构(阶梯状沟槽结构)。阶梯状沟槽33TR具有以阶梯状形成的侧壁。
本实施方式涉及的阶梯状沟槽33TR具有,在俯视下,作为主沟槽的第一沟槽部34TR1(沟槽部34TR)内形成有作为子沟槽的,小于第一沟槽部34TR1在子像素电路部12的长度方向(Y方向)以及宽度方向(X方向)的尺寸(即,在俯视下,以下,记载为“纵横尺寸”)的第二沟槽部34TR2(沟槽部34TR)的结构。
另外,如图1(b)所示,阶梯状沟槽部33TR具有第二沟槽部34TR2相较于第一沟槽部34TR1位于半导体基板20侧的截面形状。即,在垂直于半导体基板20的基板面的方向上,第二沟槽部34TR2相较于第一沟槽部34TR1位于半导体基板20侧。
此外,图1(a)中,为了方便图示,作为主沟槽以及子沟槽只图示了层间绝缘层31的第一沟槽部34TR1以及第二沟槽部34TR2。
如图1(a)、(b)所示,阶梯状沟槽33TR形成于相邻于用于形成驱动用TFT-第一电极接触部24的接触孔32的形成区域的区域。
具有此结构的层间绝缘层31可以将由通过例如化学气相沉积(CVD)法、溅射法、旋涂法等方法沉积的绝缘材料构成的层,通过光刻法图案化而形成。
优选地,各沟槽部34TR的侧壁具有倾斜面,尤其是优选地,该倾斜面的角度(锥角),即该倾斜面和平行于绝缘性基板21的基板面形成的角度为45度或者45度左右。因此,被各沟槽部34TR所形成的EL元件40的反射电极反射的,在EL层42内的界面反射、波导的光可以效率良好地在显示面板2的正面侧(即,显示面侧)输出(即,放出)。但是,EL层界面的波导光中存在各种的角度的光,从而上述锥角不限于上述的角度。
另外,期望与上述第一沟槽部34TR1相对的第二沟槽部34TR2的,在俯视下的面积比、表面积比、以及第二沟槽部34TR2的纵横长度以及深度被设定,使得第二沟槽部34TR2的纵横尺寸不超出光传播距离极限。
层间绝缘层31的层厚可以适当设定,但不限于此,使得与在第一沟槽部34TR1内形成的沟槽部34TR的数量对应,得到期望的数量的沟槽内沟槽(换句话说,具有期望的数量的台阶数量的阶梯状沟槽33TR)。
另外,各沟槽部34TR的深度也不限于此。但是,若将各沟槽部34TR的深度变深,则增加层间绝缘层31的整体厚度,最终导致得到的子像素电路部12以及具备该子像素电路部12的显示面板2的厚度的增加。因此,期望层间绝缘层31的层厚在半导体基板20的各配线以及TFT电路部22和EL元件40不短路的范围内适当设定,使得子像素电路部12的厚度成为期望的厚度。
此外,并无特别限定,但是层间绝缘层31被形成,发光区域13的外侧的非发光区域的层间绝缘层31的层厚(换句话说,阶梯状沟槽33TR形成前的层间绝缘层31的层厚)一般而言为,数微米(μm)级的层厚。
另外,如图1(b)、(c)所示,在发光区域13的层间绝缘层31的表面上设有凹凸部31a。此外,图1(b)、(c)中表示,在层间绝缘层31的各沟槽部34TR的底壁(平面部)上设有凹凸部31a的情况为例。
期望凹凸部31a设于层间绝缘层31的各沟槽部34TR的底壁表面的整体上。但是,本实施方式中,并不限于此,凹凸部31a可以设于发光区域13的层间绝缘层31的表面的至少一部分上。例如,凹凸部31a也可以设于层间绝缘层31的各沟槽部34TR的底壁的一部分,也可以在含有各沟槽部34TR的侧壁的,发光区域13的层间绝缘层31的表面整体上设有凹凸部31a。
凹凸部31a的间距P1以及凹凸部高度H1(凹凸的高度,即,从凹凸部31a的谷(凹部底面)到峰(凸部顶端)为止的高度)分别并无特别限定具体的值,但是形成呈亚微米级别。
此外,图1(c)中,图示间距P1作为凹凸部31a的凸部的宽度(凸部宽度(凸部周边部分的宽度),换句话说,相邻的凹部之间的距离),可以换句话说,间距P1是凹凸部31a的凹部的宽度(凹部宽度,换句话说,相邻的凸部之间的距离)。
即,凹凸部31a的凸部宽度以及凹部宽度分别并无特别限定具体的值,但是形成呈亚微米级别。
在层间绝缘层31的表面上形成凹凸部31a的方法并无特别限定,但是列举例如将各沟槽部34TR的层间绝缘层31的表面通过光刻法等进行图案化的方法。但是,本实施方式并不限于此,例如,对各沟槽部34TR的层间绝缘层31的表面实施例如热纳米压印、UV(Ultraviolet:紫外线)纳米压印,从而也可以层间绝缘层31的表面上形成有凹凸部31a。
另外,例如,凹凸部31a的形成也可以利用,具备与各沟槽部34TR对应的凸部,且在该凸部的表面上设有与凹凸部31a对应的微细凹凸结构的模具(图章)。此时,例如由通过CVD法、溅射法、旋涂法等沉积的绝缘材料构成的层的表面上按压上述模具,从而可以同时形成各沟槽部34TR和各凹凸部31a。
另外,凹凸部31a也可以在形成各沟槽部34TR时形成,也可以各沟槽部34TR形成之后一次性形成。
例如,如下后述,也可以形成主沟槽之后在该主沟槽上形成凹凸部31a之后,形成子沟槽之后在该子沟槽上形成凹凸部31a,也可以主沟槽以及子沟槽形成之后,在主沟槽以及子沟槽上一并形成凹凸部31a。
(EL元件40)
如上所述,EL元件40具有依次层叠有第一电极41、EL层42、以及第二电极43的结构。
EL元件40在层间绝缘层31的阶梯状沟槽33TR上沿着该阶梯状沟槽33TR层叠。由此,EL元件40在层间绝缘层31的阶梯状沟槽33TR上具有阶梯状沟槽40TR(反射性沟槽),该阶梯状沟槽40TR具有追随于阶梯状沟槽33TR形状的挖掘形状。
本实施方式涉及的阶梯状沟槽40TR具有,在俯视下,作为主沟槽的第一沟槽部40TR1内形成有作为子沟槽的,纵横尺寸小于第一沟槽部40TR1的第二沟槽部40TR2的结构。
如图1(b)所示,阶梯状沟槽40TR具有挖掘形状,且具有第二沟槽部40TR2相较于第一沟槽部40TR1位于半导体基板20侧的截面形状。即,在垂直于半导体基板20的基板面的方向上,第二沟槽部40TR2相较于第一沟槽部40TR1位于半导体基板20侧。
阶梯状沟槽40TR依次相互接触而层叠有第一电极41、EL层42、以及第二电极43,如专利文献1的子像素510R的沟槽530在反射结构上不含有隔壁(绝缘层)。
由此,本实施方式涉及的子像素电路部12只有一个发光区域13,不具有如专利文献1发光区域由非发光区域分隔成多个的结构。
因此,本实施方式涉及的子像素电路部12是从发光区域13不经由绝缘层而由反射电极反射,从而不会发生如专利文献1的多余的反射。
构成阶梯状沟槽40TR的第一电极41、EL层42、以及第二电极43分别在发光区域13内具有追随于阶梯状沟槽33TR形状的形状。
更严格来说,第一电极41具有阶梯状沟槽(阶梯状的结构),该阶梯状沟槽具有追随于阶梯状沟槽33TR形状的形状。另外,EL层42具有阶梯状沟槽(阶梯状的结构),该阶梯状沟槽具有追随于第一电极41所具有的阶梯状的沟槽结构的形状。并且,第二电极43具有阶梯状沟槽(阶梯状的结构),该阶梯状沟槽具有追随于EL层42所具有的阶梯状的沟槽结构的形状。
因此,第一电极41在发光区域13内具有阶梯状的沟槽结构,该阶梯状的沟槽结构是,在作为由第一电极41形成的主沟槽的第一沟槽部41TR1内,形成有作为子沟槽的,纵横尺寸小于第一沟槽部41TR1的第二沟槽部41TR2的结构。
同样,EL层42在发光区域13内具有阶梯状的沟槽结构,该阶梯状的沟槽结构是,在作为由EL层42形成的主沟槽的第一沟槽部42TR1内,形成有作为子沟槽的,纵横尺寸小于第一沟槽部42TR1的第二沟槽部42TR2的结构。
另外,第二电极43在发光区域13内具有阶梯状的沟槽结构,该阶梯状的沟槽结构是,在作为由第二电极43形成的主沟槽的第一沟槽部43TR1内由形成有作为子沟槽的,纵横尺寸小于第一沟槽部43TR1的第二沟槽部43TR2的结构。
如上所述,由于EL元件40沿着该阶梯状沟槽33TR层叠于层间绝缘层31的阶梯状沟槽33TR上,从而EL元件40的第一电极41、EL层42、以及第二电极43分别的第一沟槽部41TR1、42TR1、43TR1以及第二沟槽部41TR2、42TR2、43TR2的各侧壁分别具有倾斜面(倾斜部),各倾斜面的角度(锥角)设定为例如45度或者45度左右。
另外,与EL元件40的第一电极41、EL层42、以及第二电极43各自相对于第一沟槽部41TR1、42TR1、43TR1的第二沟槽部41TR2、42TR2、43TR2的,在俯视下的面积比、表面积比、以及第二沟槽部41TR2、42TR2、43TR2的纵横长度以及深度被设定,优选地,使得第二沟槽部41TR2、42TR2、43TR2的纵横尺寸不超出光传播距离极限。
如图1(b)、(c)所示,EL元件40的表面上,沿着设于构成阶梯状沟槽33TR的各沟槽部34TR上的凹凸部31a形成有凹凸部。构成EL元件40的第一电极41、EL层42、第二电极43上分别反映接触的下层的界面的形状。由此,第一电极41、EL层42、第二电极43由各层厚是分别接触的下层的凹凸部的凹凸部高度以上,且分别相同的厚度(此外,层彼此的厚度也可以不同)而形成,从而第一电极41、EL层42、第二电极43上分别直接反映接触的下层的界面的形状。
本实施方式中,例如如图1(c)所示,第一电极41形成为具有相同的厚度的同时,第一电极41的厚度为凹凸高度H1以上的厚度,从而第一电极41在位于上述凹凸部31a上的部分上形成有具有与该凹凸部31a相同形状的凹凸部41a。另外,EL层42形成为同样具有相同的厚度的同时,EL层42的厚度为凹凸高度H2以上的厚度,从而EL层42在位于上述凹凸部41a上的部分上形成有具有与该凹凸部41a相同形状的凹凸部42a。还有,第二电极43形成为同样具有相同的厚度的同时,第二电极43的厚度为凹凸高度H3以上的厚度,从而第二电极43在位于上述凹凸部42a上的部分上形成有具有与该凹凸部42a相同形状的凹凸部43a。
以下,更详细地说明第一电极41、EL层42、以及第二电极43。
(第一电极41以及第二电极43)
作为下层电极的第一电极41和作为上层电极的第二电极43是成对的电极,其中一个是作为阳极起作用,另一个是作为阴极起作用。
阳极作为在EL层42注入(供给)空穴的电极起作用。另外,阴极作为在EL层42注入(供给)电子的电极起作用。
第一电极41以及第二电极4 3的其中一个电极具有反射电极层(反射电极)的电极(反射电极)。
此外,本实施方式中,第一电极41是阳极(具体地,图案化阳极、像素电极),第二电极43是阴极(具体地,共用阴极、共用电极)的情况为列来图示。但是,本实施方式并不限于此,也可以半导体基板20上设有作为下层电极的阴极。
作为阳极以及阴极可使用的电极材料并无特别限定,可以使用例如公知的电极材料。
作为阳极可以由例如功函数大(例如4eV程度以上的)的金属、合金、导电性材料、导电性高分子等电极材料形成。具体而言,例如可以举出、铝、钒、钴、镍、钨、钯、银、金、白金、以及这些材料的合金、铟锡氧化物(ITO:Indium Ton Oxide)、氧化锡(SnO2)、铟锌氧化物(IZO:Indium Zinc Oxide)等导电性材料、聚(3-甲基噻吩)、聚吡咯、聚(对苯)、聚呋喃等导电性高分子。
另外,作为阴极可以由例如功函数小(例如4eV程度以下的)的金属、合金、导电性材料、导电性高分子等电极材料形成。具体而言,例如可以举出,钙、铝、银、钛、钇、钠、钌、锰、铟、镁、锂、镱、氟化锂(LiF)等金属、镁/铜、镁/银、钠/钾、砹(At)/氧化砹(AtO2)、钾/铝、锂/钙/铝、氟化锂/钙/铝等合金、上述的导电性材料、上述的导电性高分子等。
从EL层42发射的光,从阳极以及阴极的任意一方的电极侧射出。因此,优选地,一方的电极使用具有透光性的电极材料(透光性电极材料),另一方的电极使用用于反射如上述的EL层42内的界面反射、波导的光以在显示面板2的正面侧输出的,具有反射性的电极材料(光反射性电极材料)。
即,作为第一电极41以及第二电极43可以使用各种的导电性材料,优选地,EL元件40为顶部发射型的EL元件的情况下,由具有反射性的金属或者合金等反射性电极材料形成第一电极41,由透明或者半透明的透光性电极材料形成第二电极43。此外,作为透光性电极材料也可以使用例如ITO、SnO2、IZO等透明电极材料等,也可以使用制成薄膜的银(Ag)等半透明的电极材料。
此外,第一电极41以及第二电极43分别也可以是由一个电极材料构成的单层,也可以具有由多个电极材料构成的层叠结构。
因此,如上述的EL元件40为顶部发射型的EL元件情况下,第一电极41也可以为由反射性电极材料构成的反射电极和由透光性电极材料构成的透光性电极的层叠结构。
不管哪种情况,发光区域13的第一电极41设有如图1(b)、(c)所示,具有亚微米级别的间距P1以及凹凸部高度H2的凹凸部41a。
另外,发光区域13的第二电极43设有如图1(b)、(c)所示,具有亚微米级别的间距P1以及凹凸部高度H4的凹凸部43a。
凹凸高度H2是从凹凸部41a的谷到峰为止的高度,凹凸高度H4是从凹凸部43a的谷到峰为止的高度。另外,如图1(b)、(c)所示,换句话说,间隔P1是凹凸部41a或者凹凸部43a的,凸部的宽度或凹部的宽度。
上述第一电极41以及第二电极43可以是,将例如上述电极材料通过蒸镀、溅射法等方法形成为薄膜状,通过公知的方法例如光刻法、蚀刻以图案化期望的形状的方法,或者通过利用掩模的蒸镀、溅射法方法来形成期望的形状。
此外,阳极(阳极金属层)以及阴极(阴极金属层)的厚度并无特别限定,可以与现有技术相同设定即可。阳极(阳极金属层)的厚度一般为数nm~数百nm左右,阴极(阴极金属层)的厚度一般为数nm~数百nm左右。
各子像素电路部12中,EL元件40的第一电极41形成于层间绝缘层31上。如上所述,第一电极41经由驱动用TFT-第一电极接触部24,与作为TFT电路部22的一部分的驱动用TFT23a电连接。上述第一电极41通过驱动用TFT23a与作为高电平电位ELVDD的正电压的供给线的高电平电源线ELVDD电连接。
一方面,EL元件40的第二电极43对各子像素电路部12共同形成。上述第二电极43电连接于作为低电平电位ELVSS的负电压的供给线的低电平电源线ELVSS。从TFT电路部22,低电平电位ELVSS的负电压通过层间绝缘层31设置的未图示的接触孔供给于上述第二电极43。
(EL层42)
EL层42是含有发光层的发光单元。本实施方式中,作为EL层42使用至少含有发光层的有机层。
发光层是具有使从阳极(本实施方式中的第一电极41)侧注入的空(空穴)和从阴极(本实施方式中的第二电极43)侧注入的电子再结合而射出光的功能的层。
作为发光层的材料(即,发光物质)可以使用公知的各种发光材料,并无特别限定,优选地,使用低分子荧光色素、金属络合(确认术语)物等发光效率高的材料。
作为发光材料的一个例子,列举例如由蒽、萘(naphthalene)、茚(indene)、菲(phenanthrene)、芘(pyrene)、丁省(naphthacene,也称为“萘并萘”)、三亚苯、苝(perylene,也称为“二萘嵌苯”)、苉(picene)、荧蒽(fluoranthene)、醋菲烯(acephenanthrylene)、戊芬(pentaphene)、戊省(pentacene,也称为“并五苯”)、晕苯(coronene,也称为“六苯并苯”)、丁二烯(butadiene)、香豆素(coumarin)、吖啶(acridine)、芪(stilbene)、以及它们的衍生物、三(8-羟基喹啉)铝络合物(tris(8-quinolinolato)aluminum complex)、双(苯并喹啉)铍络合物(bis(benzoquinolinolato)berylliumu complex)、三(二苯甲酰甲基)邻菲啰啉铕络合物(tri(dibenzoyl methyl)phenanthroline europium complex)、二甲苯甲酰乙烯基联苯(ditoluylvinylbiphenyl)。
此外,与发光层对应适当设定发光材料,但并无特别限定,一般数nm~数百nm左右。
本实施方式涉及的EL层42含有有机化合物作为发光物质即可,没有对发光层以外的层限定。由此,EL层42作为发光层以外的层可以使用任意层。
作为发光层以外的层列举空穴注入层、空穴传输层、电子传输层、电子注入层等。
空穴注入层包含空穴注入材料,具有提高从阳极注入到发光层的空穴注入效率的功能的层。另外,空穴传输层包含空穴传输材料,具有提高传输到发光层的空穴传输效率的功能的层。电子注入层包含电子注入材料,具有提高从阴极注入到发光层的电子注入效率的功能的层。电子传输层包含电子传输材料,具有提高传输到发光层的电子传输效率的功能的层。
此外,空穴注入层和空穴传输层也可以作为相互独立的层形成,也可以作为空穴注入层兼空穴传输层一体形成。同样,电子传输层和电子注入层也可以作为相互独立的层形成,也可以作为电子传输层兼电子注入层一体形成。另外,空穴注入层和空穴传输层中也可以只设置任意一方。同样,电子传输层和电子注入层中也可以只设置任意一方。
另外,EL层42除了上述层以外也可以具备载流子阻挡层(carrier-blockinglayer)、中间层等,也可以具备多个发光层。
此外,这些发光层以外的层的材料并不限定,作为各层可以使用现有技术中公知的材料。另外,这些发光层以外的层不是必要的层,该层的厚度没有特别限定。因此,本实施方式中省略该部分说明。
另外,发光区域13的EL层42设有,如图(b)、(c)所示,亚微米级别(例如,数十~数百nm级别)的间隔P1以及具有凹凸高度H3的凹凸部42a。
凹凸高度H3是从凹凸部42a的谷(凹部底面)到峰(凸部顶端)为止的高度。另外,如图(b)、(c)所示,间隔P1可以换句话说,凹凸部42a的,凸部的宽度或者凹部的宽度。此外,凹凸高度H2、H3、H4分别相同于凹凸高度H1。
(边缘罩51)
边缘罩51是在一个像素(即,像素电路部11)内隔离RGB的各发光区域13的,作为发光区域隔离层(元件隔离层、隔壁)起作用的绝缘层。
各子像素电路部12中,在边缘罩51上设有开口部52。因此,没有边缘罩51的部分(开口部52)成为各子像素电路部12(即,R子像素电路部12R、G子像素电路部12G、以及B子像素电路部12B)的各发光区域13。
因此,以定义各子像素电路部12的各发光区域13的形状形成边缘罩51。
边缘罩51层叠于第一电极41上,使得边缘罩51围绕上述第一电极41的多个沟槽部(本实施方式中的第一沟槽部41TR1以及第二沟槽部41TR2)。边缘罩51覆盖没有形成这些沟槽部的,各子像素电路部12的第一电极41的端部(图案端部)。
由于在第一电极41的端部(图案端部)上,EL层42变薄或者发生电场集中,从而边缘罩51作为为了防止EL元件40的第一电极41和第二电极43发生短路的势垒起作用。
边缘罩51可以使用与层间绝缘层31相同的绝缘材料。因此,与层间绝缘层31形状不同,边缘罩51也可以与层间绝缘层31相同,将例如化学气相沉积(CVD)法、溅射法、旋涂法等方法沉积的绝缘材料构成的层,通过光刻法等进行图案化,以形成期望的形状。
此外,边缘罩51的层厚并无特别限定,但是一般而言,形成为数微米(μm)级。
(显示面板2的制造方法)
接着,参照图3(a)~(i)以及图4(a)~(h),说明上述显示面板2的制造方法一个例子。此外,以下,上述显示面板2的子像素电路部12的制造方法为中心,说明上述显示面板2的制造方法。
图3(a)~(i)是将本实施方式涉及的显示面板2的制造工序按照工序表示的主要部分截面图。另外,图4(a)~(h)是将图3(i)所示的工序后的本实施方式涉及的显示面板2的制造工序按照工序表示的主要部分截面图。此外,图3(a)~(i)以及图4(a)~(h)表示子像素电路部12的截面结构。
首先,如图3(a)所示,在绝缘性基板21上形成含有驱动用TFT23a的TFT电路部22、以及上述的扫描线GL、数据线SL、高电平电源线ELVDD、低电平电源线ELVSS、发射线等各种配线(未图示),以制造半导体基板20。
接着,如图3(b)所示,通过沉积作为绝缘材料例如感光性树脂,在上述半导体基板20上涵盖该半导体基板20的显示区域整体而形成有层间绝缘层31。
接着,如图3(b)所示,上述层间绝缘层31上涂布感光性抗蚀剂61,驱动用TFT接触用掩模62曝光、显影感光性抗蚀剂61,驱动用TFT接触用掩模62用于开口接触孔32,接触孔32用于在层间绝缘层31上形成驱动用TFT-第一电极接触部24。
接着,如图3(c)所示,以显影之后的感光性抗蚀剂61作为掩模,通过蚀刻(干蚀刻法或者湿蚀刻法)驱动用TFT23a上的层间绝缘层31,从而在层间绝缘层31上形成有上述接触孔32,以曝光驱动用TFT23a。
接着,如图3(d)所示,去除上述感光性抗蚀剂61之后,在上述层间绝缘层31上涂布感光性抗蚀剂63,使其覆盖上述接触孔32以及上述层间绝缘层31。此外,本实施方式中,去除感光性抗蚀剂的方法(本工序的感光性抗蚀剂61的去除方法)并无特别限定。一般可以通过例如利用抗蚀剂剥离液剥离而清洗,以去除感光性抗蚀剂。
接着,如图3(d)所示,使用以在与发光区域13对应的区域内开口作为主沟槽的第一沟槽部34TR1的主沟槽用的掩模64,曝光、显影感光性抗蚀剂63。
之后,如图3(e)所示,以显影之后的感光性抗蚀剂63作为掩模,通过半蚀刻(干蚀刻法或者湿蚀刻法)层间绝缘层31,在层间绝缘层31上形成有第一沟槽部34TR1。此外,第一沟槽部34TR1的锥角并无特别限定,一般成为45度。
接着,如图3(f)所示,去除上述感光性抗蚀剂63之后,在上述层间绝缘层31上涂布感光性抗蚀剂65,使其覆盖上述接触孔32以及上述层间绝缘层31。接着,如图3(f)所示,使用用于在第一沟槽部34TR1上形成凹凸部31a的凹凸形成用的掩模66,曝光、显影感光性抗蚀剂65。
此外,凹凸形成用的掩模66可以使用例如使用单晶LS1(大规模集成电路)等亚微米级别的掩模。
接着,如图3(g)所示,以显影之后的感光性抗蚀剂65作为掩模,蚀刻(干蚀刻法或者湿蚀刻法)第一沟槽部34TR1内的层间绝缘层31的表面。
之后,通过去除感光性抗蚀剂65,如图3(h)所示,在第一沟槽部34TR1的底壁部(平面部)的层间绝缘层31的表面上形成有间距P1(凸部宽度以及凹部宽度)以及凹凸高度H1(参照图1(c))为数十~数百nm级别的凹凸部31a。
此外,例如如图3(g)所示,在凹凸部31a的形成工序,例如,湿蚀刻层间绝缘层31的情况下,通过湿蚀刻的特性,从层间绝缘层31的靠近于感光性抗蚀剂65的接触面侧开始进行蚀刻。用于形成凹凸部31a的感光性抗蚀剂(例如感光性抗蚀剂65)的掩模部的线宽是例如如图3(g)所示极小,层间绝缘层31的靠近于感光性抗蚀剂65的接触面侧最早被暴露于蚀刻液。因此,如图3(g)、(h)以及图1(b)、(c)所示,在俯视下,在层间绝缘层31表面上形成有例如波状(例如正弦波状)的凹凸部31a。但是,图3(g)、(h)以及图1(b)、(c)所示的形状是一个例子,凹凸部31a的形状并不限于此。
接着,如图3(i)所示,在上述层间绝缘层31上涂布上述感光性抗蚀剂67,使其覆盖接触孔32以及上述层间绝缘层31。并且,使用在第一沟槽部34TR1内开口作为子沟槽的第二沟槽部34TR2的子沟槽用的掩模68,曝光、显影感光性抗蚀剂67。
接着,如图4(a)所示,以显影之后的感光性抗蚀剂67作为掩模,半蚀刻(干蚀刻法或者湿蚀刻法)第一沟槽部34TR1内层间绝缘层31之后,如图(b)所示,去除上述感光性抗蚀剂67。
因此,在层间绝缘层31的第一沟槽部34TR1内形成有第二沟槽部34TR2。此外,第二沟槽部34TR2的锥角并无特别限定,一般成为45度。
如图4(a)、(b)所示,由于层间绝缘层31的第一沟槽部34TR1内形成有第二沟槽部34TR2,从而去除在第一沟槽部34TR1的,在第二沟槽部34TR2形成区域上形成的凹凸部31a。
并且,为了在第二沟槽部34TR2内也可以形成有凹凸部31a,接着,如图4(c)所示,在上述层间绝缘层31上涂布感光性抗蚀剂69,使其覆盖上述接触孔32以及上述层间绝缘层31。
并且,利用用于在第二沟槽部34TR2内具有凹凸部31a的凹凸形成用的掩模70,曝光、显影感光性抗蚀剂69。
此外,凹凸形成用的掩模70也可以使用例如使用单晶LS1(大规模集成电路)等亚微米级别的掩模。
接着,如图4(d)所示,以显影之后的感光性抗蚀剂69作为掩模,蚀刻(干蚀刻法或者湿蚀刻法)第二沟槽部34TR2内的层间绝缘层31的表面。
之后,通过去除感光性抗蚀剂69,如图4(e)所示,在第二沟槽部34TR2的底壁部(平面部)的层间绝缘层31的表面上,与第一沟槽部34TR1相同,形成有间距P1(凸部宽度以及凹部宽度)以及凹凸高度H1(参照图1(c))为数十~数百nm级别的凹凸部31a。
此外,如图4(f)所示,在层间绝缘层31上通过例如,溅射法层叠有形成第一电极41(阳极金属层)的电极材料,使得覆盖上述接触孔32以及上述层间绝缘层31。上述电极材料使用例如Ag/Al合金等的,具有反射性的电极材料。
接着,在由上述电极材料构成的层上,通过光刻法形成有未图示的抗蚀剂图案,该抗蚀剂图案作为掩模,蚀刻由上述电极材料构成的层之后,去除该抗蚀剂图案。因此,形成有第一沟槽部41TR1以及第二沟槽部41TR2,在各子像素电路部12上形成有隔离的第一电极41的同时,通过接触孔32电连接驱动用TFT23a和第一电极41的驱动用TFT-第一电极接触部24。
此外,由上述电极材料构成的层上直接反映层间绝缘层31的表面的凹凸部31a形状。因此,在第一沟槽部41TR1以及第二沟槽部41TR2的第一电极41上形成有与凹凸部31a相同的间距P1(凸部宽度以及凹部宽度)以及凹凸高度H2(参照图1(c))的凹凸部41a。
接着,如图4(g)所示,通过沉积绝缘材料,使其覆盖上述第一电极41以及上述层间绝缘层31,在形成有上述第一电极41的半导体基板20上涵盖显示区域整体而形成有边缘罩51。此外,绝缘材料的沉积可以利用如上所述,化学气相沉积法、溅射法、旋涂法等方法。
接着,在由上述绝缘材料构成的层(边缘罩51)上,通过光刻法形成有未图示的抗蚀剂图案,该抗蚀剂图案作为掩模,蚀刻由上述绝缘材料构成的层之后,通过去除该抗蚀剂图案,在各子像素电路部12上,以定义发光区域的形状而图案化边缘罩51。
其后,如图4(h)所述,在第一电极41上形成有,具有沿着第一沟槽部41TR1以及第二沟槽部41TR2的第一沟槽部42TR1以及第二沟槽部42TR2的EL层42。EL层42的形成中,在每一个各颜色的子像素电路部12上分涂EL层42。例如,在每一个各颜色的子像素电路部12上,作为EL层42分涂RGB的发光层。
此外,EL层42根据需求也可以不包含空穴注入层、空穴传输层、电子传输层、电子注入层。EL层42例如包含空穴注入层、空穴传输层、电子传输层、电子注入层的情况下,从第一电极41以空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层顺序层叠成EL层42。
EL层42的分涂可以利用例如掩模蒸镀技术、喷墨技术等。
接着,在形成有上述EL层42的半导体基板20的显示区域整体上,通过例如溅射法形成有,具有沿着EL层42的第一沟槽部42TR1以及第二沟槽部42TR2的第一沟槽部43TR1以及第二沟槽部43TR2的第二电极43(阴极金属层)。因此,在没被边缘罩51覆盖的发光区域13内形成有EL元件40,该EL元件40具有在由上述第一沟槽部41TR1、42TR1、43TR1构成的第一沟槽部40TR1内形成有由上述第二沟槽部41TR2、42TR2、43TR2构成的第二沟槽部40TR2的阶梯状沟槽40TR。
此外,在EL层42上直接反映第一电极41的表面的凹凸部41a的形状,在第二电极43上直接反映EL层42的表面的凹凸部42a形状。由此,在第一沟槽部42TR1以及第二沟槽部42TR2的EL层42上形成有与凹凸部31a、41a相同的间隔P1(凸部宽度以及凹部宽度)以及凹凸高度H3(参照图1(c))的凹凸部42a。另外,在第一沟槽部43TR1以及第二沟槽部43TR2的第二电极43上形成有与凹凸部31a、41a、42a相同的间隔P1(凸部宽度以及凹部宽度)以及凹凸高度H4(参照图1(c),凹凸高度H4=凹凸高度H3=凹凸高度H2=凹凸高度H1)的凹凸部43a。
之后,由于例如由未图示的玻璃罩等密封基板覆盖作为密封元件的上述EL元件40,从而密封EL元件40。此外,EL元件40的密封也可以通过,在上述半导体基板20上,相对配置有由未图示的密封材料以将玻璃罩等密封基板而密封,也可以在上述EL元件40上形成有由未图示的无机膜构成的密封膜而密封,密封方法并无特别限定。
(各凹凸部31a、41a、42a、43a的结构)
本实施方式中,为了抑制因表面等离子体的光的损失,如上所述,在发光区域13的各沟槽部的各层表面上设有亚微米级别(即,1μm未满,例如数十~数百nm级别)的凹凸部31a、41a、42a、43a。
根据本实施方式,如上所述,由于在从EL层42的发光层发射的光入射到的第一电极41的靠近于EL层42的界面上设有具有细微凹凸结构的凹凸部41a,从而将通过因第一电极41的表面上发生表面等离子体而暂时吸取的能量作为光能变换成传播光而再次射出。
以下,更具体说明。
一般而言,表面等离子体是随着传播,因金属的吸取而衰减。但是,表面等离子体寿命为相对长的亚皮秒。
因此,引起表面等离子体的金属表面,换句话说,在构成从EL层42的发光层射出的光入射到第一电极41的反射电极的EL层42侧的表面(例如,第一电极的靠近于EL层42的界面)上,作为从表面等离子体输出光的结构(等离子体(plasmonic)结构)形成有凹凸部41a,从而可以将通过上述表面等离子体暂时吸取的能量作为光再次输出。
将通过上述表面等离子体暂时吸取的能量,通过构成第一电极41的反射电极的表面的凹凸结构(凹凸部31a)变换成传播光,由沟槽部侧面(本实施方式中,构成第一沟槽部40TR1以及第二沟槽部40TR2的第一沟槽部41TR1以及第二沟槽部41TR2的侧面)的反射电极(具有反射性的阳极金属层)向上述凹凸部41a的法线方向反射。
即,本实施方式中,通过表面等离子体暂时吸取,并通过上述第一电极41变换成传播光的光由该第一电极41反射到绝缘性基板21的上面侧。
因此,本实施方式中,可以抑制因表面等离子体的光的损失,与没有形成有上述凹凸部41a的情况相比,可以大幅度地提高光输出效率。
上述凹凸部41a作为衍射(衍射输出)表面等离子体的衍射光栅(凹凸衍射光栅)所使用。
被吸取于表面等离子体的能量,如上所述,在反射电极表面上衍射输出表面等离子体的凹凸部(凹凸结构、凹凸衍射光栅)而衍射表面等离子体,从而在自由空间可以输出光。
例如,若将表面等离子体的波数向量设为kSP,则金属表面结构所持有的波数向量设为(空间频率向量×2π)K,衍射光的面内波数k||(即,由金属表面的凹凸结构的衍射而取得的光波的面内波数向量)是由k||=kSP+mK(公式中m是给出衍射次数的整数)给出。
若将衍射光的面内波数k||的绝对值|k|||小于传播于接触反射电极的EL层42的光的波数k(k=nω/c,n:接触金属的EL层42的折射率,ω:光的角频率,c:真空中的光速),则衍射光作为传播光向EL层42侧放射。
此外,上述凹凸部41a也可以是在俯视下,只在一维方向上设置的一维光栅(一维的衍射光栅),但是,优选地,在俯视下,在二维方向上设置的二维光栅(二维的衍射光栅)。
如非专利文献1所记载,在单色元件的情况下,激子的能量由持有单一的频率的表面等离子体散逸。
因此,单色元件的情况下,持有单一周期的凹凸衍射光栅适合射出光。但是,一维的光栅中,向面内的全方向传播的表面等离子体中的一半的表面等离子体作为传播光不会被衍射。因此,为了将所有的表面等离子体变换成传播光,优选地,在反射电极表面上设有具有二维周期结构的二维凹凸衍射光栅。
此外,金属表面上形成有二维周期结构情况下,持有二维周期结构的两个基本倒易晶格矢量设为K1、K2,衍射光的面内波数k||是由k||=kSP+mK1+nK2(公式中m以及n是给出衍射次数的整数)给出。此时,该衍射光的面内波数k||的绝对值|k|||小于传播于EL层42的光的波数k,衍射光作为传播光向EL层42侧放射。
此外,图1(b)、(c)以及图3(g)~图4(h)中举例图示,各凹凸部31a、41a、42a、43a以一定的间距P1(凸部宽度以及凹部宽度)以及凹凸高度而形成的情况。但是,本实施方式不限于此。
图5是,图1(c)所示的显示面板2的第一电极41的表面的凹凸结构的一个例子的扫描电子显微(SEM)图像的图。
图5表示在第一电极41的表面上,设有具有随机的凸部宽度以及凹部宽度的凹凸部41a的情况。
此时,即便这种情况,各层的厚度为各自接触的下层的凹凸部的凹凸高度以上,且各自以相同的厚度(此外,层彼此的厚度也可以不同)而形成EL层42以及第二电极43,从而EL层42以及第二电极43上分别可以形成有具有追随于接触的下层的界面的形状的凹凸部。
即,各凹凸部31a、41a、42a、43a的各凹部以及凸部也可以如上所述具有例如数十~数百nm级别的一定的固定宽度,也可以具有数十~数百nm的随机的宽度。
各凹凸部31a、41a、42a、43a的凸部宽度、凹部宽度、间隔、凹凸高度是,例如,要求波长依赖性、射出角度依赖性的时候,优选地,相同或者周期的设定。
金属表面的自由电子的振动与光结合而在金属表面传播的振动波(传播型表面等离子体),通过变化金属的结构(例如,凸部宽度、凹部宽度、间隔、凹凸高度),可以自由地传播于金属表面。
另外,设于金属表面上的小于光的波长的衍射光栅是,与光相互作用以表示局限型的表面等离子体共振,引发由等离子体的发光跃迁的颜色和金属表面的局部的电场增强。
因此,由于在反射电极的EL层40侧表面上设有,具有小于发光的光(即,EL元件40以及作为具备该EL元件40的发光元件的子像素电路部12的发光的光)的波长(换句话说,从EL层42的入射光的波长)的周期结构的衍射光栅,从而在发光层发生的光通过表面等离子体共振增强,可以提高发光效率。另外,如上所述,激子寿命缩短,可以提高耐久性。
因此,优选地,例如凹凸部41a(具体地,凹凸部41a的凸部宽度、凹部宽度、间隔、凹凸高度)具有小于发光的光的波长的周期结构。
作为一个例子,凹凸部41a的凸部宽度设为约100nm,凹部宽度设为约100nm,凹凸高度设为约40~60nm,从而得出增强G色的发光效果。
凹凸部41a的凸部宽度设为约400nm,凹部宽度设为约10~400nm,凹凸高度设为约40~60nm,从而得到增强R色的发光效果。
一方面,优选地,各凹凸部31a、41a、42a、43a的凸部宽度、凹部宽度、间隔、凹凸高度是,在由较宽波长、全射出角度提高输出均等的光的效率的情况下,随机设定。
通过随机形成各凹凸部31a、41a、42a、43a,可以抑制例如RGB整体性的光吸取。
另外,图1(c)中,各凹凸部31a、41a、42a、43a列举图示从截面观看时形成正弦波状的情况,但是本实施方式并不限于此。各凹凸部31a、41a、42a、43a也可以是正弦波状的波状(曲线形状)的晶格,也可以是正方晶格、三角(六方)晶格或者矩形波状的晶格。
另外,本实施方式中,各凹凸部31a、41a、42a、43a具有追随于各自直下的凹凸部的形状,各凹凸部31a、41a、42a、43a分别具有相同形状(相同的凹部宽度、凸部宽度、间隔、凹凸高度)的情况列举说明。
但是,本实施方式并不限于此,各凹凸部31a、41a、42a、43a也可以具有相互不同的凹部宽度、凸部宽度、间隔、凹凸高度。
例如,各凹凸部31a、41a、42a、43a的凹部宽度、凸部宽度、间隔、凹凸高度也可以形成为越位于上层越小。另外,EL层42含有多层的情况下,构成EL层42的各层凹部宽度、凸部宽度、间隔、凹凸高度也可以形成为越位于上层越小。
由于第一电极41、EL层42、第二电极43分别以相同的膜厚形成于凹凸部31a上,从而可以分别形成有相对于直下的凹凸部的相似形状或者相同形状地凹凸部。
(显示面板2的发光、光输出的改善动作)
接着,针对本实施方式涉及的显示面板2的子像素电路部12的发光动作以及光输出的改善动作进行说明。
上述显示面板2的发光动作如下说明。
首先,若将选择图2(a)所示的任意的扫描线GL,则从源极驱动器4将灰阶电压供给TFT电路部22。如上所述,从驱动用TFT-第一电极接触部24与灰阶电压对应的驱动电流(发光电流)通过第一电极41供给于EL元件40而流动到第二电极43。其结果,EL元件40的EL层42的发光层上发生发光现象。
以下更具体说明。
例如,驱动用TFT23a的栅极端子连接于在TFT23中作为控制用晶体管的TFT23的漏极端子。另外,驱动用TFT23a的漏极端子连接于高电平电源线ELVDD。驱动用TFT23a的源极端子连接于作为EL元件40的阳极(阳极端子)的第一电极41。
另外,作为控制用晶体管的TFT23的漏极端子连接于数据线SL,作为控制用晶体管的TFT23的栅极端子连接于扫描线GL。
另外,作为控制用晶体管的TFT23的漏极端子和驱动用TFT23a之间设有,例如电压保持用的电容器。
如上所述,写入数据时,扫描线GL变为H(高),即,有效时,导通控制用晶体管的TFT23,将自数据线SL的数据电压信号写入于上述电压保持用的电容器,扫描线GL变为L(低)时,断开控制用晶体管的TFT23。如上所述,电容器和数据线SL被切断,电容器在写入数据时保持写入的数据电压(灰阶电压)信号。
驱动用TFT23a的电流由电容器的两端的电压的大小来决定。
如上所述,对应于灰阶电压的电流(发光电流)从连接于高电平电源线ELVDD的驱动用TFT23a的漏极端子流动到驱动用TFT23a的源极端子,从该驱动用TFT23a的源极端子经由EL元件40的第一电极41供给于EL层42,流动到作为连接于低电平电源线ELVSS的阴极(阴极端子)的第二电极43。EL元件40以与流动到第二电极43的电流对应的期望亮度进行发光。
此外,此时,EL元件40的发光层上发生的光中的一部分的光,通过第一电极41或者第二电极43和EL层42之间的界面等的反射,传播(波导)于EL元件40内。
本实施方式中,如上所述,将由于在EL元件40内因界面反射、波导而因光传播距离极限衰减的衰减光,由具有反射性的第一电极41的沟槽边缘,反射至成为显示面板2的正面侧(显示面侧)的第二电极43侧。如上所述,由第一电极41的沟槽边缘反射的光可以从第二电极43的沟槽边缘输出至外部。
图1(b)表示,上述衰减光由作为第一电极41的沟槽边缘的第一沟槽部41TR1的各侧壁41TR1a、41TR1b以及第二沟槽部41TR2的各侧壁41TR2a、41TR2b反射,从作为第二电极43的沟槽边缘的第一沟槽部43TR1的各侧壁43TR1a、43TR1b以及第二沟槽部43TR2的各侧壁43TR2a、43TR2b输出至外部的样子。
此外,虽然图1(b)中表示因子像素电路部12的长度方向(Y方向)的各沟槽部41TR1、41TR2的各侧壁(沟槽边缘)引起的上述衰减光的反射,但是子像素电路部12的宽度方向(X方向)的各沟槽部41TR1、41TR2的各侧壁也可以同样反射上述衰减光。
即,本实施方式中,在第一电极41的各沟槽部41TR1、41TR2上存在Y方向上的合计四个位置以及X方向上的合计四个位置的反射壁,可以通过各反射壁反射上述衰减光而输出外部。
另外,本实施方式中,如图1(c)所示,通过EL层42的发光层和第一电极41的反射电极(阳极金属层)之间上发生的表面等离子体所引起的等离子体效果(阳极金属表面的自由电子振动),入射至该反射电极的光中,与表面等离子体的共振频率相同的波长的光(光能)被该反射电极的表面吸取。
但是,表面等离子体的寿命较长,由于第一电极41的表面上设有凹凸部41a,因而通过等离子体的发光跃迁,被吸取的光能再次在凹凸部41a的法线方向上作为光被输出。
此时,从EL层42放射的光在反射电极表面上引起等离子体,吸取能量之后再次放射而增加新的发光,从而增强发光。
(效果)
(减少阳极和EL层42之间的界面的等离子体的光能的吸取的效果)
如上所述,在阳极金属层和EL层42之间的界面,通过阳极金属原子的自由电子的振动(等离子体),从发光层放出的光能持有与表面等离子体相同的共振频率时,由于从发光层放出的光能被等离子体吸取,变换成热能,从而大幅度下降光输出效率。
根据非专利文献1,从发光层放出的光能的实际约一半被等离子体吸取。
在成为反射电极的,由金属构成的阳极以及阴极的表面是平坦的情况下,等离子体吸取显著发生。
因此,本实施方式中,通过凹凸化阳极金属层的表面,从而通过该阳极金属层的凹凸结构,将由表面等离子体暂时吸取的能量作为光能量再次输出。
如上所述,根据本实施方式,至少抑制光能的等离子体散逸,该光能的等离子体散逸因阳极金属层的平坦而引起,从因发光层和阳极金属层之间的界面的等离子体吸取可以再次输出光(传播光)。由此,抑制发光层内的波导光的衰减,可以大幅度提高光输出效率。
还有,专利文献1中,因等离子体吸取,有机EL显示装置的有机EL层528的发光层内的波导光会衰减,只有衰减的波导光才反射至有机EL显示装置的上面(显示面板上面)侧。
专利文献1的有机EL显示装置根据配置于具有发光层的有机EL层528下方的第一电极525的表面是平坦,从在发光层生成的激子的能量的约50%被等离子体散逸,以热的形式消失。
对此,根据本实施方式,从发光层和阳极金属层之间界面的光能的等离子体吸取,再次光输出,且由沟槽侧面的反射性的某一个阳极金属层反射至基板上面。因此,根据本实施方式,将暂时等离子体吸取的光可以输出于基板上面侧。
由此,根据本实施方式,现有技术的以热的形式消失的,从在发光层生成的激子的能量的约50%的能量可以再次作为光射出于基板上面侧。因此,发光层内的波导光的光输出量可以相对于专利文献1增加。
(以在反射性沟槽内不具有绝缘层的方式提高光输出效率的好处)
另外,如上所述,专利文献1是在沟槽530内具有设有绝缘膜的结构。由此,由有机EL层528发生的光的一部分被形成上述反射结构526的第一电极525和上述绝缘层(隔壁527)之间的界面等反射,不输出外部而传播于上述绝缘层等发生多余的反射。
对此,本实施方式涉及的子像素电路部12在发光区域13内具有第一电极41、EL层42、以及第二电极43依次相互接触而层叠的阶梯状沟槽40TR。并且,阶梯状沟槽40TR如专利文献1的子像素510R的沟槽530不含有反射结构上的隔壁(绝缘层)。
由此,本实施方式涉及的子像素只有一个发光区域13,不含有如专利文献1在子像素内由非发光区域相互分隔设置的设有多个发光区域的结构(例如,在子像素510T内设有多个发光区域510Ra的结构)。即,本实施方式涉及子像素电路部12只有一个发光区域13,不含有如专利文献1的由非发光区域分隔的结构。
因此,本实施方式涉及的子像素电路部12从发光区域13不经由绝缘层而通过反射电极反射,从而不会发生如专利文献1的多余的反射。由此,由EL层42(发光层)发生的光可以效率良好地输出至外部。
(以阶梯状形成沟槽而提高光输出效率的优点)
另外,专利文献1具有在一个子像素(例如子像素510R)内,由沟槽530所规定的多个发光区域(例如,发光区域510Ra)沿着Y方向一直线设置的结构。
由此,专利文献1在Y方向上具有多个沟槽530、具有并列于Y方向的沟槽530的数量的两倍数量的反射结构526,但是X方向上只设有两个反射结构526(更具体地,沿着Y方向断续设置的反射结构526的例子)
对此,本实施方式中,子像素电路部12具有沟槽内沟槽结构(阶梯状沟槽40TR),X方向以及Y方向上同时具有沟槽数量的两倍数量的反射壁(并且,沿着Y方向分别连续的反射壁)。因此,根据本实施方式,在X方向来看,得到例如,专利文献1的约两倍的光输出效率的优点。
(发光层的长寿命化的优点)
另外,如上所述,专利文献1中,如图16(b)所示,反射结构526上的有机EL层528在第一电极525上配置有隔壁527,从而不发光(不流动电流)。
因此,专利文献1中沟槽530的侧面的有机EL层528的发光层不会发光。由此,在专利文献1的子像素内,例如,列举子像素510R时,设有由非发光区域相互分隔的多个发光区域510Ra、510Ga、510Ba。
另一方面,本实施方式中,如图1(b)所示,第二电极43的各沟槽部43TR1、43TR2的侧面(即,侧壁43TR1a、43TR1b、43TR2a、43TR2b)也作为发光区域所使用。
即,专利文献1的有机EL显示装置具有相当于在本实施方式涉及的发光区域13内具有多个发光区域510Ra、510Ga、510Ba,各发光区域510Ra、510Ga、510Ba之间设有非发光区域的结构。
因此,根据本实施方式,相较于专利文献1可以加大发光区域(发光面积),可以降低发光所需要的电流密度。
一般而言,发光元件的寿命是以电流密度比的1~2次方成反比例地恶化。因此,根据本实施方式,可以实现子像素电路部12的长寿化,还有具备该子像素电路部12的显示面板12以及显示装置1的长寿化。
(针对显示面板的高精度化的优点)
另外,专利文献1在俯视下的各隔壁527之间的开口部的大小,换句话说,通过在俯视下的各子像素510R、510G、510B内的沟槽530的面积510R、510G、510B内的发光区域的面积而规定。
由此,有机EL显示装置的显示面板越是高精细一个子像素的有效面积越窄,难以将多个沟槽形成一个子像素,无法充分地得到上述效果。
例如,比列因数为约440ppi(pixel per inch)的5.0英寸FHD(Full HighDefinition)型的显示面板的子像素尺寸是图16(a)所示的纵/横比例(Y/X比例)为58×19μm左右,配置沟槽形状的有效区域是由工艺规则的依赖相较于该尺寸窄。因此,这种的显示面板上在子像素内难以形成如专利文献1的多个沟槽530。从专利文献1所记载的图中估算,这种情况下,一个沟槽的尺寸为10μm方形。因此,如专利文献1,难以在纵(Y)方向上配置多个沟槽530,需要极高的图案化精度。
但是,本实施方式中,如上所示,并非如专利文献1的多个沟槽在水平方向上由非发光区域分隔而形成岛(island)状,而是以阶梯状下挖层间绝缘层31,从而发光区域13内形成有沟槽内沟槽结构(阶梯状沟槽结构)。
即,本实施方式中,在先形成的沟槽,即位于从子像素电路部12表面更浅位置(换句话说,从半导体基板20表面到更远的位置)的沟槽(上段沟槽、前端沟槽)内,朝向半导体基板20侧下挖而形成,在俯视下,小于上述上段侧沟槽的沟槽(下段沟槽、后端沟槽)。
因此,极端而言,本实施方式中,上段侧沟槽内的任意位置上配置下段侧沟槽即可。例如,图1(b)所示的结构而言,在第一沟槽部40TR1内的任意位置配置有第二沟槽部40TR2即可。
因此,本实施方式中,无需如专利文献1的高精度的对准技术(尤其是,Y方向的高精度的对准技术)。
本实施方式中,沟槽间空间d11、d12是,成为反射上述衰减光(有机层内波导光)的堤的侧壁(沟槽边缘)可以形成的范围内的掩模对准就足够了。因此,无需高精度等级的掩模,可以降低制造成本。
(对于面板超高精度化的光输出效率的优点)
另外,一般而言,若将高精细化显示面板,则高精细化的同时减小一个像素的尺寸。例如,若将显示面板600ppi级别为止进行超高精细化,则一个像素尺寸成为42μm×14μm。
在这样的显示面板2进行超高精细化的情况下,如专利文献1将相同的尺寸的沟槽530以规定的沟槽间隔P并列时,难以确保沟槽间空间S。
其结果,多个沟槽530相连而形成一个沟槽,从而成为不能形成期望的数量的沟槽530的状态。
对此,无需如上述的光刻的对准精度的本技术中,在超高精细像素的子像素区域的发光区域13内可以形成有沟槽内沟槽(例如,在第一沟槽部40TR1内形成有第二沟槽部40TR2的阶梯状的沟槽40TR)。
因此,本实施方式中,即便在如上所述的高精细化显示面板2的情况下,Y方向以及X方向上可以设有多个发射壁。
接下来,对本实施方式的变形例进行说明。
(第一变形例)
(显示面板2的概略结构)
图6(a)是表示本变形例涉及的子像素电路部12的概略结构的俯视图(透视图)和,表示该俯视图所示的子像素电路部沿B-B线方向看的截面图以上下方向并列的图。此外,图6(a)中,上方图表示俯视图,下方图表示截面图。另外,图6(a)中,在俯视图(透视图)上,为了便于图示,作为沟槽也只图示有层间绝缘层31的第一沟槽部34TR1以及第二沟槽部34TR2。
如上所述,本实施方式中,主要,如图1(b)所示,例举说明在发光区域13内以上下方向(即,相对于基板面垂直方向)设有具有反射性的多个沟槽的情况。
但是,本实施方式并不限于此。EL元件40在发光区域13内具有,第一电极41、EL元件42、以及第二电极43依次相互接触而层叠的,具有挖掘形状的至少一个沟槽即可。
因此,本变形例中,例举说明在发光区域13内,水平方向上并列配置有第一沟槽部40TR1和第二沟槽40TR2的情况。
此外,图6(a)中,作为本变形例的一个例子,表示在层间绝缘层31上,水平方向上并列形成有相同大小的第一沟槽部34TR1和第二沟槽部34TR2,使得沟槽间隔=d31、沟槽间空间=d32的例子。
本变形例涉及的显示面板2,如上所述,除了在各子像素电路部12的发光区域13内,水平方向上并列设有由上述第一沟槽部34TR1以及第二沟槽部34TR2形成的第一沟槽部40TR1和第二沟槽部40TR2之外,具有与图1(a)~(c)以及图2所示的显示面板2相同的结构。由此,图6(a)所示的截面S(截面SF1、SF2)的结构相同于图1(c)所示的截面S的结构。
(显示面板2的制造方法)
另外,本变形例涉及的显示面板2除了水平方向上并列形成第一沟槽部40TR1以及第二沟槽部40TR2之外,可以以与图3(a)~(i)以及图4(a)~(h)相同的方法制造。
即,本变形例中,在图3(d)、(e)所示的工序中,代替掩模64,利用水平方向上并列设置有相同大小的开口部的掩模,曝光、显影感光性抗蚀剂63。并且,显影之后的影感光性抗蚀剂63作为掩模蚀刻层间绝缘层31,从而在层间绝缘层31上,水平方向上形成有第一沟槽部34TR1以及第二沟槽部34TR2。
之后,图3(f)所示的工序中,代替掩模66,为了在第一沟槽部34TR1以及第二沟槽部34TR2上形成有的凹凸部31a,利用凹凸形成用的掩模,曝光、显影感光性抗蚀剂65。
接着,与图3(g)所示的工序相同,以显影之后的感光性抗蚀剂65作为掩模,分别蚀刻(干蚀刻法或者湿蚀刻法)第一沟槽部34TR1内的以及第二沟槽部34TR2内的层间绝缘层31的表面。
之后,与图3(h)所示的工序相同,通过去除感光性抗蚀剂65,如图6(a)所示,在第一沟槽部34TR1以及第二沟槽部34TR2的底壁部(平面部)的层间绝缘层31的表面上,形成有凹凸部31a(例如,间隔P1(凸部宽度以及凹部宽度)以及凹凸高度H1为数十~数百nm级别的凹凸部31a)。
之后,与图4(f)~(h)所示的工序相同,在上述层间绝缘层31上形成第一电极41、边缘罩51、EL层42、第二电极43之后,得到的EL元件40由密封元件覆盖而密封上述EL元件40。因此,可以制造本变形例涉及的显示面板2。
(减少阳极和EL层42之间的界面的等离子体的光能的吸取的效果)
如上所述,本变形例中,在发光区域13的第一电极41的表面,即,阳极(阳极金属层)的靠近于EL层42的界面上,如图6(a)所示,作为衍射表面等离子体的衍射光栅,也设有具有亚微米级别的间隔P1(凸部宽度以及凹部宽度)以及凹凸高度H2的凹凸部41a。因此,本变形例也可以得到,与图1(a)~(c)所示的显示面板2相同效果。
(反射性沟槽内不具有绝缘层而提高光输出效率的优点)
另外,如上所述,本变形例中,第一沟槽部40TR1以及第二沟槽部40TR2也是依次相互接触而层叠有第一电极41、EL层42、以及第二电极43,如专利文献1的子像素510R的沟槽530在反射结构上不含有隔壁(绝缘层)。
因此,本变形例中,子像素电路部12也只有一个发光区域13,不具有如专利文献1发光区域被非发光区域分隔成多个的结构。因此,本变形例也可以得到与图1(a)~(c)所示的显示面板2相同的效果。
此外,本变形例也例举,与图1(b)所示的子像素电路部12相同,在发光区域13内设置两个沟槽部的情况,但是,发光区域13内的沟槽的数量并无特别限定,可以设有与专利文献1相同的数量的沟槽。
(发光层的长寿命化的优点)
另外,如上所述,本变形例中,子像素电路部12也不具有,如专利文献1发光区域被非发光区域分隔成多个的结构。
并且,本变形例中,如图6(a)所示,与图1(a)所示的子像素电路部12相同,第二电极43的各沟槽部43TR1、43TR2的侧面(即,侧壁43TR1a、43TR1b、43TR2a、43TR2b)也作为发光区域所使用。因此,本变形例也可以得到与图1(a)~(c)所示的显示面板2相同的效果。
(第二变形例)
(显示面板2的概略结构)
图6(b)是表示第二变形例涉及的子像素电路部12的概略结构的俯视图(透视图)和表示该俯视图所示的子像素电路部沿C-C线方向看的截面图以上下方向并列的图。此外,图6(b)中,上方图也表示俯视图,下方图也表示截面图。另外,图6(b)中,在俯视图(透视图)上,为了便于图示,作为沟槽也只图示有层间绝缘层31的沟槽部34TR。
本变形例中,在发光区域13内只设有,作为具有反射性的沟槽部(即,EL元件40的沟槽),依次相互接触而层叠有第一电极41、EL元件42、以及第二电极43的,具有挖掘形状的至少一个沟槽。具体地,本变形例中,在发光区域13内,作为具有反射性的沟槽部,只设有第一沟槽部40TR1,所述第一沟槽部40TR1由沿着层间绝缘层31的沟槽部34TR在第一电极41、EL元件42、以及第二电极43上分别形成的沟槽部41TR、42TR、43TR构成。
本变形例涉及的显示面板2,如图6(b)所示,在俯视下,除了在各子像素电路部12的发光区域13内只设有一个具有反射性沟槽之外,具有与图1(a)、(b)以及图2所示的显示面板2相同的结构。由此,图6(b)所示的截面S(截面SF1)的结构也相同于图1(c)所示的截面S的结构。
(显示面板2的制造方法)
本变形例涉及的显示面板2除了在发光区域13内只设有第一沟槽部40TR1之外,可以通过与图3(a)~(i)以及图4(a)~(h)相同的方法制造。
即,本变形例中,例如,作为图3(h)所示的工序的下一个工序,进行与图4(f)相同的工序,之后,进行与图4(g)、(h)所示的工序相同的工序,从而可以制造在发光区域13内只设有由沟槽部41TR、42TR、43TR构成的第一沟槽部40TR1,在该沟槽部40TR1的各层的表面上设有凹凸部(即,凹凸部41a、42a、43a)的显示面板2。
(减少阳极和EL层42之间的界面的等离子体的光能的吸取的效果)
另外,本变形例中,在发光区域13的第一电极41的表面,即,阳极(阳极金属层)的靠近于EL层42的界面上,如图6(b)所示,作为衍射表面等离子体的衍射光栅,也设有具有亚微米级别(例如,数十~数百nm级别)的间隔P1(凸部宽度以及凹部宽度)以及凹凸高度H2的凹凸部41a。因此,本变形例也可以得到,与图1(a)~(c)所示的显示面板2相同效果。
(反射性沟槽内不具有绝缘层而提高光输出效率的优点)
另外,本变形例中,第一沟槽部40TR1也是,依次相互接触而层叠有第一电极41、EL层42、以及第二电极43,如专利文献1的子像素510R的沟槽530在反射结构上不含有隔壁(绝缘层)。
因此,本变形例中,子像素电路部12也只有一个发光区域13,不具有如专利文献1发光区域被非发光区域分隔成多个的结构。因此,本变形例也可以得到与图1(a)~(c)所示的显示面板2相同的效果。
(发光层的长寿化的优点)
另外,如上所述,本变形例中,子像素电路部12也不具有,如专利文献1发光区域被非发光区域分隔成多个的结构。
并且,本变形例中,如图6(b)所示,第二电极43的沟槽部43TR的侧面(图6(b)所示的侧壁43TRa、43TRb)也作为发光区域所使用。因此,本变形例也可以得到与图1(a)~(c)所示的显示面板2相同的效果。
(对于第一变形例、第二变形例的阶梯状沟槽40TR的优点)
在此,说明对于图6(a)、(b)所示的第一变形例、第二变形例的,图6(a)、(b)所示的阶梯状沟槽40TR的优点。
如上所述,一般而言,若将高精细化显示面板,则高精细化的同时减小一个像素的尺寸。因此,显示面板2进行超高精细化的情况下,若将在层间绝缘层31的与发光区域13对应的区域内,则在俯视下并列形成有如图6(a)所示的第一沟槽部34TR1以及第二沟槽部34TR2,有可能难以确保第一沟槽部34TR1以及第二沟槽部34TR2之间的沟槽间空间d32。在该情况下,有可能难以将第一沟槽部34TR1以及第二沟槽部34TR2相互隔离形成。
但是,如图1(a)、(b)所示,作为主沟槽的第一沟槽部34TR1内形成有,作为子沟槽的,纵横尺寸小于第一沟槽部34TR1的第二沟槽部34TR2的结构的情况下,在第一沟槽部34TR1内,作为主沟槽-子沟槽间空间,确保沟槽间空间d11、d12即可。
以下更具体说明。此外,以下,举例说明相当于子像素电路部的沟槽排列方向的,子像素电路部12的长度方向(Y方向)的宽度。
图6(a)、(b)所示的结构,成为沟槽形成区域的发光区域13的Y方向的宽度为d1,如图6(a)所示,各沟槽部34TR1、34TR2的Y方向的宽度分别为d21,沟槽间隔为d31,沟槽间空间为d32,成为d1≧d21×2+d32=d31+d21,例如,从d1减去d21×2所获得的值成为沟槽间空间d31。因此,高精细化显示面板2的情况下,对于d1的d21的大小,难以确保沟槽间空间d32,难以在发光区域13内形成有沟槽部34TR1、34TR2。
对此,在作为反射性沟槽形成阶梯状沟槽40TR的情况下,如图1(b)所示,成为沟槽形成区域的发光区域13的Y方向的宽度为d1,图1(a)所示,作为本实施方式涉及的主沟槽的第一沟槽部43TR1的Y方向的宽度为d2,作为本实施方式涉及的子沟槽的第二沟槽部34TR2的Y方向的宽度为d3,在Y方向上,从第一沟槽部34TR1的一端部到位于该端部侧的第二沟槽部34TR2的端部为止的距离成为d11(第一沟槽间空间),在Y方向上,从第一沟槽部34TR1的另一端部到位于该端部侧的第二沟槽部34TR2的端部为止的距离成为d12(第二沟槽间空间),成为d1≧d2=d3+d11+d12。
因此,图1(a)、(b)所示的结构上,例如,从d1(严谨地说d2)减去d3所获得的值成为沟槽间空间d11、d12。因此,图1(a)、(b)所示的结构上,为了确保,沟槽间空间d11、d12,在第一沟槽部34TR1内形成有纵横尺寸小于形成第一沟槽部34TR1的第二沟槽部34TR2即可,可以在发光区域13内容易形成有两个沟槽部34TR1、34TR2。
另外,如上所述,极端而言,图1(a)、(b)所示的结构上,在第一沟槽部34TR1内的任意位置上配置有第二沟槽部34TR2即可,无需高精度的对准技术(尤其是,如现有技术在Y方向上的高精度的对准技术)。图1(a)、(b)中,沟槽间空间d11、d12是,成为反射上述衰减光(有机层内波导光)的堤的侧壁(沟槽边缘)可以形成的范围内的掩模对准就足够了。因此,无需高精度的等级的掩模,可以降低制造成本。
另外,在高精细化显示面板2的情况下,如上所述,若将显示面板600ppi级别为止进行超高精细化,则一个像素尺寸成为42μm×14μm。
在超高精细化这样的显示面板2的情况下,图6(a)所示的第一沟槽部34TR1和第二沟槽部34TR2难以相互隔离形成。其结果,图6(a)所示的第一沟槽部34TR1和第二沟槽部34TR2相连,如图6(b)所示,通过形成有一个沟槽部34TR,成为在发光区域13内只能形成有一个沟槽部的状态。
其结果,在沟槽部34TR2上,只形成有第一电极41的图6(a)所示的第一沟槽部41TR1和第二沟槽部41TR2相连而成的沟槽部41TR,在该沟槽部41TR上,只形成有EL层42的图6(a)所示的第一沟槽部42TR1和第二沟槽部42TR2相连而成的沟槽部42TR,在该沟槽部42TR上,只形成有第二电极43的图6(a)所示的第一沟槽部43TR1和第二沟槽部43TR2相连而成的沟槽部43TR。此外,当然,即便在这种情况下,也可以得到第二变形例的效果。
但是,这种情况下,如图6(b)所示,在Y方向上,只有在具有反射性的第一电极41的沟槽边缘的,沟槽部41TR的Y方向上的各侧壁41TRa、41TRb的两个位置上存在反射壁。
因此,这种情况下,在一个像素内因光传播距离极限而衰减的衰减光只能由第一电极41的沟槽41TR的两个位置的侧壁41TRa、41TRb(沟槽边缘)的反射而输出至外部。此外,由第一电极41的沟槽41TR的侧壁41TRa反射的光经由第二电极43的沟槽43TRa输出至外部。另外,由第一电极41的沟槽41TR的侧壁41TRb反射的光经由第二电极43的沟槽43TRb输出至外部。
对此,如上所述的图1(a)、(b)所示的结构上,无需高精度的光刻的对准精度,在超高精细像素的子像素区域的发光区域13内,可以形成有在第一沟槽部40TR1内形成有第二沟槽部40TR2的阶梯状的沟槽40TR。
因此,在如上所述的发光区域13内形成有作为反射性沟槽的阶梯状沟槽40TR的情况下,如图1(b)所示,在Y方向上存在有,作为第一电极41的沟槽边缘的,第一沟槽部41TR1的在Y方向上的各侧壁41TR1a、41TR1b和,第二沟槽部41TR2的在Y方向上的各侧壁41TR2a、41TR2b的合计的四个位置上的反射壁。因此,这种情况下,由所述四个位置上的反射壁反射的衰减光,可以从第二电极43的沟槽边缘的,第一沟槽部43TR1的在Y方向上的各侧壁43TR1a、41TR3b和,第二沟槽部43TR2的在Y方向上的各侧壁43TR2a、43TR2b输出。
因此,超高精细化如上所述的显示面板2时的光输出效率,在形成如上所述的阶梯状沟槽40TR的情况下,与图6(b)所示的情况相比较,在Y方向上,大约达到两倍。因此,在形成有如上所述的阶梯状沟槽40TR的情况下,在Y方向上,可以得到现有技术的大约两倍的光输出效果。
此外,在此讨论了在Y方向上的光输出效率,但是在X方向上也可以提高相同的光输出效率,这是不言而喻的。
(第三变形例)
另外,如上所述,本实施方式中,举例说明发光元件作为有机EL元件的情况。但是,上述发光元件无需是有机EL元件,也可以是无机EL元件。
(第四变形例)
另外,本实施方式中,举例说明了显示面板2具备RGB的子像素电路部12的情况。但是,本实施方式并不限于此,可以具备其他颜色的子像素电路部12。上述子像素电路部12也可以是由例如,呈红色(M)、黄色(Y)、青色(C)的发光颜色的发光元件构成的子像素电路部,也可以是由发光颜色为白色(W)的发光元件构成的子像素电路部。
(第五变形例)
另外,本实施方式中,举例说明了显示面板2是有源型的EL面板,显示装置1是有源型的EL装置的情况。但是,本实施方式涉及的显示面板2并不限于此,如上所述,也可以是无源型的EL面板,显示装置1也可以是无源型的EL装置。
(第六变形例)
作为用于将使用EL元件的显示面板2进行全彩色化的方式列举了,(1)在半导体基板上排列子像素电路部的方式,该子像素电路部含有具备发光层的EL元件,该发光层发光实现全彩色化的各颜色(例如RGB的各颜色);(2)组合使用W颜色的发光层的白色发光的EL元件和彩色滤光片(CF)层,选择各子像素的发光颜色的方式;(3)使用发光颜色使用W颜色的发光层,通过在各子像素上导入微腔结构,实现全彩色化的方式等。此外,上述(3)方式中,通过并用CF层,可以从EL元件射出的光的光谱由CF调整。
本实施方式中,举例说明了,使用上述(1)的方式,作为EL层42例如发光层分涂于每一个各颜色的子像素电路部12上,以全彩色化显示面板2的情况。但是,本实施方式并不限于此,可以采用上述(1)~(3)中的任意方式。
此外,虽然未图示,在如上述(2)或者(3)所示的显示面板2上形成有CF层的情况下,显示面板2为从如上所述的半导体基板20的上方侧射出光的顶部发射型的情况下,上述密封膜或者密封基板也可以使用形成有CF层的密封膜或者形成有CF层的密封基板。一方面,显示面板2为底部发射型的情况下,也可以在半导体基板20侧上形成有CF层。
本实施方式中,为了形成有具备发出各颜色的发光层的EL元件,将EL层42分涂于每一个各颜色的子像素电路部12上。
但是,在组合W发光的发光层和CF层的EL显示装置上,为了通过CF层或者微腔结构等其他方法变更各子像素电路部的发光颜色,无需将EL层42分涂于每一个颜色的子像素电路部12上。
此外,W发光可以是例如通过多个发光颜色的重合(即,多个发光颜色的发光层的重合)而得到。作为该发光颜色的组合例举例如,蓝色光和橙色光的组合,蓝色光和黄色光的组合等。另外,也可以通过红色光、蓝色光、绿色光的组合得到W发光。
(第七变形例)
另外,本实施方式中,举例说明了本实施方式涉及的具备EL元件的发光元件作为像素电路(具体地,显示面板2的子像素电路部12)使用的情况。
上述EL元件以及具备该EL元件的发光元件(像素电路)可以优选适用于例如,移动电话、智能手机、平板电脑(Personal Computer)、便携用电脑、电子纸等携带终端等电子设备的显示面板。但是,本实施方式并不限于此。
本实施方式涉及的EL元件以及具备该EL元件的发光元件也可以优选适用于除了显示装置的显示面板之外的用途。即,本实施方式涉及的EL元件、以及具备该EL元件的发光元件可以优选适用于,例如作为照明装置、现有技术中使用EL元件、发光元件的公知的各种电子设备的EL元件、发光元件。
因此,本实施方式涉及的发光元件上,在搭载有EL元件的基板上可以具有,与上述发光元件的用途对应的结构,可以具备与搭载有该发光元件的电子设备的设计方式对应的各种驱动电路。
(第二实施方式)
针对本发明的其他实施方式,基于图7(a)~(d)至图8(a)~(i)来进行如下说明。
在本实施方式中,对与第一实施方式的不同点进行说明,对于具有与在第一实施方式中说明过的构件相同的功能的构件,赋予与第一实施方式相同的符号,并省略其说明。此外,本实施方式也可以进行与第一实施方式相同的变形,这是不言而喻的。
(显示装置2)
图7(a)是表示本实施方式涉及的显示面板2的像素电路部11的概略结构的俯视图(透视图),图7(b)是表示本实施方式涉及的显示面板2的子像素电路部12的概略结构的俯视图(透视图),图7(c)是图7(b)所示的显示面板2的子像素电路部12沿D-D线方向看的截面图,图7(d)是图7(c)所示的显示面板2上利用双点划线围起来的截面S的概略构成的一个例子的截面图。
此外,在本实施方式中,如图7(a)所示,R子像素电路部12R、G子像素电路部12G、B子像素电路部12B的结构也基本相同。
并且,在本实施方式中,图7(b)、(c)中,也例举R子像素电路部12R作为子像素电路部12而图示有子像素电路部12的结构。
另外,在本实施方式中,图7(c)所示的截面S(第一沟槽部40TR1的截面的截面SF1、SF2以及第二沟槽部40TR2的截面SS1、SS2以及第三沟槽部40TR3的截面ST1)的结构均相同。此处,图7(d)中,例举截面SF2作为截面S而图示有截面S的结构。
本实施方式涉及的显示面板2除了,如图7(a)~(d)所示,阶梯状沟槽40TR在俯视下,已在第一沟槽部40TR1内形成的第二沟槽部40TR2内,具有纵横尺寸小于该第二沟槽部40TR2的第三沟槽部40TR3,层间绝缘层31在发光区域13内,具有与上述阶梯状沟槽40对应形状的阶梯状沟槽33TR的点之外,与第一实施方式涉及的显示面板2相同。
如图7(c)所示,阶梯状沟槽40TR具有挖掘形状,且具有第三沟槽部40TR3相较于第二沟槽部40TR2位于半导体基板20侧,第二沟槽部40TR2相较于第一沟槽部40TR1位于半导体基板20侧的截面形状。
此外,在本实施方式中,阶梯状沟槽40TR在发光区域13内具有追随于阶梯状沟槽33TR形状的形状。
因此,图7(a)~(c)所示,本实施方式中,层间绝缘层31作为沟槽部34TR,在俯视下已在第一沟槽部34TR1内形成的第二沟槽部34TR2内,具有纵横尺寸小于该第二沟槽部34TR2的第三沟槽部34TR3。阶梯状沟槽33TR是由这些第一沟槽部34TR1、第二沟槽部34TR2、第三沟槽部34TR3形成。阶梯状沟槽33TR具有挖掘形状,且具有第三沟槽部33TR3相较于第二沟槽部33TR2位于半导体基板20侧,第二沟槽部33TR2相较于第一沟槽部33TR1位于半导体基板20侧的截面形状。
另外,第一电极41在发光区域13内具有阶梯状的沟槽结构,所述阶梯状的沟槽结构为,在作为由第一电极14形成的主沟槽部的第一沟槽部41TR1内,作为第一子沟槽,形成有纵横尺寸小于第一沟槽部41TR1的第二沟槽部41TR2,在该第二沟槽部41TR2内,作为第二子沟槽,形成有纵横尺寸小于第二沟槽部41TR2的第三沟槽部41TR3的结构。
同样的,EL层42在发光区域13内具有阶梯状的沟槽结构,所述阶梯状的沟槽结构为,在作为由EL层42形成的主沟槽部的第一沟槽部42TR1内,作为第一子沟槽,形成有纵横尺寸小于第一沟槽部42TR1的第二沟槽部42TR2,在该第二沟槽部42TR2内,作为第二子沟槽,形成有纵横尺寸小于第二沟槽部42TR2的第三沟槽部42TR3的结构。
另外,第二电极43在发光区域13内具有阶梯状的沟槽结构,所述阶梯状的沟槽结构为,在作为由第二电极43形成的主沟槽部的第一沟槽部43TR1内,作为第一子沟槽,形成有纵横尺寸小于第一沟槽部43TR1的第二沟槽部43TR2,在该第二沟槽部43TR2内,作为第二子沟槽,形成有纵横尺寸小于第二沟槽部43TR2的第三沟槽部43TR3的结构。
如上所述,本实施方式也与第一实施方式相同,阶梯状沟槽40TR依次相互接触而层叠有第一电极41、EL层42、以及第二电极43,如专利文献1的子像素510R的沟槽530在反射结构上不含有隔壁(绝缘层)。
由此,本实施方式涉及的子像素电路部12也只有一个发光区域13,不具有如专利文献1发光区域被非发光区域分隔成多个的结构。
因此,本实施方式涉及的子像素电路部12也是从发光区域13不经由绝缘层而由反射电极反射,从而不会发生如专利文献1的多余的反射。
此外,在本实施方式中,层间绝缘层31的第三沟槽部34TR3的侧壁优选地具有与第一沟槽部34TR1以及第二沟槽部34TR2相同的倾斜面,尤其是优选地,该倾斜面的角度(锥角)设定为45度或者45度左右。
EL元件40在层间绝缘层31的阶梯状沟槽33TR上,沿着该阶梯状沟槽33TR层叠,从而EL元件40的第一电极41、EL层42、以及第二电极43分别的第一沟槽部41TR1、42TR1、43TR1、第二沟槽部41TR2、42TR2、43TR2、第三沟槽部41TR3、42TR3、43TR3的各侧壁分别具有倾斜面,各倾斜面的角度(锥角)设定为45度或者45度左右。
如上所述,在本实施方式中,由EL元件40内的反射电极所反射的,在EL层42内的界面反射、波导的光也可以效率良好地在显示面板2的正面侧(即,显示面侧)输出。但是,上述锥角不限于上述的角度。
另外,在本实施方式中,与层间绝缘层31、第一电极41、EL层42、以及第二电极43的第一沟槽部34TR1、41TR1、42TR1、43TR1分别相对的第二沟槽部34TR 2、41TR2、42TR2、43TR2的,在俯视下的面积比、表面积比、以及第二沟槽部34TR2、41TR2、42TR2、43TR2的纵横长度以及深度也相同设定,优选地,使得第二沟槽部34TR2、41TR2、42TR2、43TR2的纵横尺寸不超出光传播距离极限。
同样的,与层间绝缘层31、第一电极41、EL层42、以及第二电极43的第二沟槽部34TR 2、41TR2、42TR2、43TR2分别相对的第三沟槽部34TR 3、41TR3、42TR3、43TR3的,在俯视下的面积比、表面积比、以及第三沟槽部34TR 3、41TR3、42TR3、43TR3的纵横长度以及深度被设定,优选地,使得第三沟槽部34TR3、41TR3、42TR3、43TR3的纵横尺寸不超出光传播距离极限。
另外,在本实施方式也是,如图7(c)、(d)所示,在发光区域13的层间绝缘层31的表面上设有与第一实施方式相同的凹凸部31a,在发光区域13的第一电极41的表面上设有与第一实施方式相同的凹凸部41a。并且,在发光区域13的EL层42的表面上设有与第一实施方式相同的凹凸部42a,在发光区域13的第二电极43的表面上设有与第一实施方式相同的凹凸部43a。
此外,本实施方式中,如图7(b)、(c)所示,各凹凸部31a、41a、42a、43a分别在第一沟槽部34TR1、41TR1、42TR1、43TR1、第二沟槽部34TR2、41TR2、42TR2、43TR2、以及第三沟槽部34TR3、41TR3、42TR3、43TR3的底壁(平面部)上,以相同的间隔P1(凸部宽度以及凹部宽度)设置的同时,凹凸高度H1、H2、H3、H4分别相等的情况为例来表示。
但是,与第一实施方式相同,本实施方式并不限于此,进行与第一实施方式的相同的变形,这是不言而喻的。
(显示面板2的制造方法)
接着,参照图8(a)~(i),说明上述显示面板2的制造方法。
图8(a)~(i)是将本实施方式涉及的显示面板2的制造工序的一部分按照工序表示的主要部分截面图。另外,图8(a)~(i)表示将图4(e)所示的工序后的工序,图8(i)也表示,子像素电路部12的截面结构。
在本实施方式中,首先,进行图3(a)~(i)以及图4(a)~(e)所示的工程。
接着,如图8(a)所示,在上述层间绝缘层31上涂布有感光性抗蚀剂71,使其覆盖接触孔32以及上述层间绝缘层31。
接着,如图8(a)所示,使用开口作为第二子沟槽的第三沟槽部34TR3的第二子沟槽用掩模72,进行曝光、显影。
之后,如图8(b)所示,以显影之后的感光性抗蚀剂71作为掩模,蚀刻(干蚀刻法或者湿蚀刻法)层间绝缘层31。
如上所述,如图8(c)所示,在层间绝缘层31上形成有第三沟槽部34TR3。此外,第三沟槽部34TR3的锥角并无特别限定,一般成为45度。之后,如图8(c)所示,去除上述感光性抗蚀剂71。此外,在本实施方式中,感光性抗蚀剂的去除方法也并无特别限定。感光性抗蚀剂可以通过例如与第一实施方式相同去除方法来去除。
接着,如图8(d)所述,在上述层间绝缘层31上涂布有感光性抗蚀剂73,使其覆盖上述接触孔32以及上述层间绝缘层31。并且,使用用于在第三沟槽部34TR3上形成凹凸部31a的凹凸形成用的掩模74,曝光、显影感光性抗蚀剂73。
此外,凹凸形成用的掩模74也可以使用例如使用单晶LS1等亚微米级别的掩膜。
接着,如图8(e)所示,以显影之后的感光性抗蚀剂73作为掩膜,蚀刻(干蚀刻法或者湿蚀刻法)第三沟槽部34TR3内的层间绝缘层31的表面。
之后,通过去除感光性抗蚀剂73,如图8(f)所示,在第三沟槽部34TR3的底壁部(平面部)的层间绝缘层31的表面上,与第一沟槽部34TR1以及第二沟槽部34TR2的凹凸部31a相同,形成有间距P1(凸部宽度以及凹部宽度)以及凹凸高度H1(参照图7(d))为数十~数百nm级别的凹凸部31a。
之后,如图8(g)所示,在层间绝缘层31上通过例如,溅射法,与第一实施方式相同,层叠有形成第一电极41(阳极金属层)的电极材料,使其覆盖上述接触孔32以及上述层间绝缘层31。
接着,在由上述电极材料构成的层上,通过光刻法形成有未图示的抗蚀剂图案,该抗蚀剂图案作为掩模,蚀刻由上述电极材料构成的层之后,去除该抗蚀剂图案。因此,具有第一沟槽部41TR1、第二沟槽部41TR2以及第三沟槽部41TR3,在各子像素电路部12上形成有被隔离的第一电极41的同时,形成有通过接触孔32电连接驱动用TFT23a和第一电极41的驱动用TFT-第一电极接触部24。
在本实施方式中,由上述电极材料构成的层上直接反映层间绝缘层31的表面的凹凸部31a形状。因此,在第一沟槽部41TR1、第二沟槽部41TR2以及第三沟槽部41TR3的第一电极41上形成有与凹凸部31a相同的间距P1(凸部宽度以及凹部宽度)以及凹凸高度H2(参照图7(d))的凹凸部41a。
接着,如图8(h)所示,通过沉积绝缘材料,使其覆盖上述第一电极41以及上述层间绝缘层31,与第一实施方式相同,在形成有上述第一电极41的半导体基板20上涵盖显示区域整体而形成有边缘罩51。
接着,在由上述绝缘材料构成的层(边缘罩51)上,与第一实施方式相同,通过光刻法形成有未图示的抗蚀剂图案,该抗蚀剂图案作为掩模,蚀刻由上述电极材料构成的层之后,通过去除该抗蚀剂图案,在每一个子像素电路部12上,以定义发光区域的形状而图案化边缘罩51。
其后,如图8(i)所述,与第一实施方式相同,在第一电极41上形成有EL层42,所述EL层42具有沿着第一沟槽部41TR1、第二沟槽部41TR2以及第三沟槽部41TR3的,第一沟槽部42TR1、第二沟槽部42TR2以及第三沟槽部42TR3。
接着,在形成有上述EL层42的半导体基板20的显示区域整体上,通过例如溅射法,与第一实施方式相同,形成有第二电极43(阴极金属层),所述第二电极43具有沿着EL层42的第一沟槽部42TR1、第二沟槽部42TR2以及第三沟槽部42TR3的,第一沟槽部43TR1、第二沟槽部43TR2以及第一沟槽部43TR3。因此,在没被边缘罩51覆盖的发光区域13内形成有EL元件40,所述EL元件40具有阶梯状沟槽40TR,所述阶梯状沟槽40TR在由上述第一沟槽部41TR1、42TR1、43TR1构成的第一沟槽部40TR1内形成有由上述第二沟槽部41TR2、42TR2、43TR2构成的第二沟槽部40TR2,在该第二沟槽部40TR2内形成有由上述第三沟槽部41TR3、42TR3、43TR3构成的第三沟槽部40TR3。
在本实施方式中,也是在EL层42上直接反映第一电极41的表面的凹凸部41a的形状,在第二电极43上直接反映EL层42的表面的凹凸部42a形状。由此,在第一沟槽部42TR1、第二沟槽部42TR2以及第三沟槽部42TR3的EL层42上形成有,与凹凸部31a、41a相同的间隔P1(凸部宽度以及凹部宽度)以及凹凸高度H3(参照图7(d))的凹凸部42a。另外,在第一沟槽部41TR1、第二沟槽部41TR2以及第三沟槽部41TR3的第二电极43上,形成有与凹凸部31a、41a、42a相同的间隔P1(凸部宽度以及凹部宽度)以及凹凸高度H4(参照图7(d))的凹凸部43a。
之后,与第一实施方式相同,由例如未图示的玻璃罩等密封元件来覆盖EL元件40,从而密封EL元件40。
(显示面板2的发光、光输出的改善动作)
本实施方式涉及的显示面板2的子像素电路部12的发光动作以及光输出的改善动作与第一实施方式基本相同。
但是,本实施方式中,在第一电极41的各沟槽部41TR1、41TR2、41TR3上存在有Y方向上的合计六个位置以及X方向上的合计六个位置的反射壁,可以通过各反射壁反射上述衰减光而输出至外部。
本实施方式中,图7(c)表示,上述衰减光由作为第一电极41的沟槽边缘的第一沟槽部41TR1的各侧壁41TR1a、41TR1b、第二沟槽部41TR2的各侧壁41TR2a、41TR2b、第三沟槽部41TR3的各侧壁41TR3a、41TR3b反射,从作为第二电极43的沟槽边缘的第一沟槽部43TR1的各侧壁43TR1a、43TR1b、第二沟槽部43TR2的各侧壁43TR2a、43TR2b以及第三沟槽部43TR3的各侧壁43TR3a、43TR3b输出至外部的样子。
如上所述,虽然图7(c)中表示由子像素电路部12的长度方向(Y方向)的各沟槽部41TR1、41TR2、41TR3的各侧壁(沟槽边缘)反射上述衰减光,但是子像素电路部12的宽度方向(X方向)的各沟槽部41TR1、41TR2、41TR3的各侧壁(沟槽边缘)也可以同样反射上述衰减光。
(效果)
如上所述,与第一实施方式相同,在本实施方式中,并非如专利文献1将成为反射光的壁或者堤的沟槽形状形成,在水平方向上由非发光区域分隔的岛状,而是在发光区域13内设有,内部为阶梯状,且第一电极41和第二电极43之间不含有绝缘层的阶梯状沟槽40TR。
另外,在本实施方式中,在发光区域13的第一电极41的表面,即,阳极金属层的靠近于EL层42的界面上,作为衍射表面等离子体的衍射光栅,也设有具有亚微米级别(例如,数十~数百nm级别)的间隔P1(凸部宽度以及凹部宽度)以及凹凸高度H2的凹凸部41a。
因此,在本实施方式中,也可以得到与第一实施方式相同的效果。
另外,根据本实施方式,在第二沟槽部34TR2内设有第三沟槽部34TR3,从而相较于第一实施方式可以增加反射点。
以下,参照第一实施方式的第一变形例、第二变形例,更详细说明关于上述反射点数量的好处。
如第一实施方式所示,一般而言,若将高精细化显示面板,则高精细化的同时减小一个像素的尺寸。因此,显示面板2进行超高精细化的情况下,如图6(a)所示,若将在层间绝缘层31的与发光区域13对应的区域内,在俯视下沿着纵方向(Y方向)并列形成有第一沟槽部34TR1以及第二沟槽部34TR2,则有可能难以确保沟槽间空间d32。
因此,图6(a)所示的情况下,对于发光区域13的大小的不同,在Y方向上根据光刻界限的最小分割沟槽数量为两个。即,与子像素内的因光传播距离极限的衰减光相对的第一电极41的Y方向上的反射点成为四个位置。
但是,根据本实施方式,如图7(c)所示,在主沟槽内形成有,由第一子沟槽以及第二子沟槽构成的双重子沟槽结构,因而可以与因光传播距离极限的衰减光相对的第一电极41的Y方向的反射点增加到六个位置。因此,根据本实施方式,与图6(a)所示的子像素电路部12相比,在Y方向上,可以得到1.5倍的光输出效果。另外,与图6(b)所示的子像素电路部12相比,得到大约3倍的光输出效果。
此外,在此讨论了在Y方向上的光输出效果,但是在X方向上也可以提高相同的光输出效果,这是不言而喻的。
基本上,越增加沟槽的反射壁的数量,越可以提高光输出效果。因此,根据本实施方式,相较于第一实施方式,可以提高光输出效果。
(第一变形例)
另外,本实施方式中,在主沟槽内形成有由第一子沟槽以及第二子沟槽构成的双重子沟槽结构,因而可以增加与因光传播距离极限的衰减光相对的第一电极41的Y方向的反射点的情况为例来说明。
但是,作为增加在主沟槽内的子沟槽的数量的方法,并不限定于上述方法。
如本实施方式所示,各沟槽在发光区域13内形成有Z个(Z为1以上的任意整数)的沟槽的情况下,z段(z=2~Z中的任意的整数)的子沟槽形成于z-1段的沟槽内而形成各沟槽,从第一实施方式、第二实施方式上所说明的理由、尤其是从光刻界限的观点出发为优选。
但是,如上所述,相对于z-1段的沟槽(例如,第一沟槽部34TR1)的z段的沟槽(例如,第二沟槽部34TR2)的,在俯视下的面积比、表面积比、以及z段沟槽的纵横长度以及深度被设定,优选地,使得z段沟槽的纵横尺寸不超出光传播距离极限。
因此,在Y方向上根据光刻界限的最小分割沟槽数量以及光传播距离极限的不同,在主沟槽内,也可以并列设有多个子沟槽。
例如,在Y方向上根据光刻界限的最小分割沟槽数量为两个的情况下,在主沟槽内,也可以并列设有两个子沟槽,也可以将该两个并列设置的每一个子沟槽形成阶梯状。即,也可以在阶梯状沟槽内,多个阶梯状沟槽在俯视下并列设置的结构。
(第二变形例)
另外,作为增加在发光区域13内的沟槽数量的方法,并不限定于上述方法。在Y方向上根据光刻界限的最小分割沟槽数量为两个的情况下,在如图6(a)所示的发光区域13内,在俯视下并列设有第一沟槽部34TR1和第二沟槽部34TR2的同时,也可以该两个并列设置的每一个子沟槽形成阶梯状。
即,也可以是在发光区域13内,在俯视下并列设有多个阶梯状沟槽的结构。
例如,也可以是图6(a)中,在第一沟槽部34TR1内设有纵横尺寸小于该第一沟槽部34TR1的第三沟槽部40TR3,第二沟槽部34TR2内设有纵横尺寸小于该第二沟槽部34TR2的,与第三沟槽部40TR3相同的沟槽部的结构。
当然,图6(a)中,也可以只要第一沟槽部34TR1以及第二沟槽部34TR2中的任意一方具有阶梯状沟槽,第一沟槽部34TR1以及第二沟槽部34TR2也可以具有不同大小。
即,主沟槽也可以在水平方向上设置多个。此外,此处所说的主沟槽是指,与大小以及数量无关地,在内部内作为子沟槽形成有其他沟槽的阶梯状沟槽的,在俯视下位置最外侧(最外轮廓)的沟槽。
(第三实施方式)
针对本发明的另一个其他实施方式,基于图9(a)~(d)至图11(a)~(f)来进行如下说明。
在本实施方式中,对与第一实施方式的不同点进行说明,对于具有与在第一实施方式中说明过的构件相同的功能的构件,赋予与第一实施方式相同的符号,并省略其说明。此外,本实施方式也可以进行与第一实施方式、第二实施方式相同的变形,这是不言而喻的。
(显示装置2)
图9(a)是表示为了将本实施方式涉及的显示面板2的子像素电路部12的概略结构与第一实施方式的子像素电路部12比对而并列的俯视图(透视图),图9(b)是表示本实施方式涉及的显示面板2的子像素电路部12的概略结构的俯视图(透视图),图9(c)是图9(b)所示的显示面板2的子像素电路部12沿E-E线方向看的截面图,图9(d)是图9(c)所示的显示面板2上利用双点划线围起来的截面S的概略构成的一个例子的截面图。
此外,在本实施方式中,如图9(a)所示,R子像素电路部12R、G子像素电路部12G、B子像素电路部12B的结构也基本相同。
并且,在本实施方式中,图9(b)、(c)中,也例举R子像素电路部12R作为子像素电路部12而图示有子像素电路部12的结构。
另外,在本实施方式中,图9(c)所示的截面S(第一沟槽部40TR1的截面的截面SF1、SF2)的结构均相同。此处,图9(d)中,例举截面SF2作为截面S而图示有截面S的结构。
本实施方式涉及的显示面板2除了,如图9(a)~(d)所示,各子像素电路部12中,驱动用TFT-第一电极接触部24不设于发光区域13的外侧而设于子沟槽区域(子沟槽部),凹凸部31a、41a、42a、43a只设于第一沟槽部34TR1、40TR1内的点之外,相同于第一实施方式涉及的显示面板2。
即,本实施方式中,驱动用TFT23a配设于第二沟槽部34TR2内,第一电极41通过该第一电极41的第二沟槽部41TR2与驱动用TFT23a电连接。因此,子沟槽区域(即,第二沟槽部34TR2、40TR2)不设有凹凸部31a、41a、42a、43a。
本实施方式中,在发光区域13外侧的非发光区域上,无需设置驱动用TFT-第一电极接触部24,具有在第一实施方式涉及的子像素电路部12中,减少在发光区域13外侧上设置的驱动用TFT-第一电极接触部24的形成区域的形状。
(显示面板2的制造方法)
以下,参照图10(a)~(f)以及图11(a)~(f),说明上述显示面板2的制造方法。
图10(a)~(f)是将本实施方式涉及的显示面板2的制造工序按照工序表示的主要部分截面图。另外,图11(a)~(f)是将图10(f)所示的工序后的本实施方式涉及的显示面板2的制造工序按照工序表示的主要部分截面图。此外,图10(a)~(f)以及图11(a)~(f)表示子像素电路部12的截面结构。
首先,如图10(a)所示,在绝缘性基板21上形成有含有驱动用TFT23a的TFT电路部22、以及上述的扫描线GL、数据线SL、高电平电源线ELVDD、低电平电源线ELVSS、发射线等的各种配线(未图示),以制造半导体基板20。
此时,本实施方式中,在第二沟槽部41TR2的形成区域内配置有驱动用TFT23a,使得第二沟槽部41TR2的第一电极41形成驱动用TFT-第一电极接触部24。
接着,如图10(b)所示,通过在上述半导体基板20上与第一实施方式相同沉积作为绝缘材料例如感光性树脂,从而涵盖该半导体基板20的显示区域整体而形成有层间绝缘层31。
接着,如图10(b)所示,上述层间绝缘层31上涂布感光性抗蚀剂81,利用用于在层间绝缘层31上开口作为主沟槽的第一沟槽部34TR1的沟槽用掩模82,曝光、显影感光性抗蚀剂81。
接着,如图10(c)所示,以显影之后的感光性抗蚀剂81作为掩模,与第一实施方式相同,通过半蚀刻(干蚀刻法或者湿蚀刻法)层间绝缘层31,在层间绝缘层31上形成有第一沟槽部34TR1。此外,在本实施方式中,第一沟槽部34TR1的锥角并无特别限定,一般成为45度。
接着,如图10(d)所示,去除上述感光性抗蚀剂81之后,在上述层间绝缘层31上涂布有感光性抗蚀剂83,使其覆盖上述层间绝缘层31。接着,如图10(d)所示,使用用于在第一沟槽部34TR1上形成凹凸部31a的凹凸形成用的掩模83,曝光、显影感光性抗蚀剂84。
此外,凹凸形成用的掩模84可以使用例如使用单晶LS1等亚微米级别的掩模。
接着,如图10(e)所示,以显影之后的感光性抗蚀剂83作为掩模,蚀刻(干蚀刻法或者湿蚀刻法)第一沟槽部34TR1内的层间绝缘层31的表面。
之后,如图10(f)所示,通过去除感光性抗蚀剂83,在第一沟槽部34TR1的底壁部(平面部)的层间绝缘层31的表面上形成有间距P1(凸部宽度以及凹部宽度)以及凹凸高度H1(参照图9(d))为数十~数百nm级别的凹凸部31a。
接着,如图11(a)所示,在上述层间绝缘层31上涂布上述感光性抗蚀剂85,使其覆盖上述层间绝缘层31。接着,如图11(a)所示,使用子沟槽用掩模86,曝光、显影感光性抗蚀剂85,所述子沟槽用掩模86用于在第一沟槽部34TR1内作为接触孔开口第二沟槽部34TR2,所述接触孔用于形成驱动用TFT-第一电极接触部24。
接着,如图11(b)所示,显影之后的感光性抗蚀剂85作为掩模,蚀刻(干蚀刻法或者湿蚀刻法)驱动用TFT23a上的层间绝缘层31,以去除上述感光性抗蚀剂85。
如上所述,如图11(c)所示,在层间绝缘层31的第一沟槽部34TR1内形成有第二沟槽部34TR2而曝光驱动用TFT23a。此外,如上所述,第二沟槽部34TR2兼用作用于形成驱动用TFT-第一电极接触部24的接触孔的情况下,第二沟槽部34TR2的锥角与第一实施方式相同,并无特别限定,一般成为45度。
之后,如图11(d)所示,在上述层间绝缘层31上,通过例如溅射法,与第一实施方式相同,层叠有形成第一电极41(阳极金属层)的电极材料,使其覆盖上述驱动用TFT23a以及上述层间绝缘层31。
接着,在由上述电极材料构成的层上,通过光刻法形成有未图示的抗蚀剂图案,该抗蚀剂图案作为掩模,蚀刻由上述电极材料构成的层之后,去除该抗蚀剂图案。因此,形成有具有第一沟槽部41TR1以及第二沟槽部41TR2,在每一个子像素电路部12上形成有被隔离的第一电极41的同时,在第二沟槽部41TR2上形成有用于电连接驱动用TFT23a和第一电极41的驱动用TFT-第一电极接触部24。
在本实施方式中,由上述电极材料构成的层上直接反映层间绝缘层31的表面的凹凸部31a形状。因此,在第一沟槽部41TR1的第一电极41上形成有与凹凸部31a相同的间距P1(凸部宽度以及凹部宽度)以及凹凸高度H2(参照图9(d))的凹凸部41a。
接着,如图11(e)所示,通过沉积绝缘材料,使其覆盖上述第一电极41以及上述层间绝缘层31,与第一实施方式相同,涵盖形成有上述第一电极41的半导体基板20的显示区域整体而形成有边缘罩51。
接着,在由上述绝缘材料构成的层(边缘罩51)上,与第一实施方式相同,通过光刻法形成有未图示的抗蚀剂图案,以该抗蚀剂图案作为掩模,蚀刻由上述电极材料构成的层之后,去除该抗蚀剂图案,从而在每一个子像素电路部12上,以定义发光区域的形状而图案化边缘罩51。
其后,如图11(f)所述,与第一实施方式相同,在第一电极41上形成有,具有沿着第一沟槽部41TR1以及第二沟槽部41TR2的第一沟槽部42TR1以及第二沟槽部42TR2的EL层42。
接着,在形成有上述EL层42的半导体基板20的显示区域整体上,通过例如溅射法,与第一实施方式相同形成有,具有沿着EL层42的第一沟槽部42TR1以及第二沟槽部42TR2的,第一沟槽部43TR1以及第二沟槽部43TR2的第二电极43(阴极金属层)。因此,在没被边缘罩51覆盖的发光区域13内形成有EL元件40,该EL元件40具有在上述第一沟槽部40TR1内形成有第二沟槽部40TR2的阶梯状沟槽40TR。
本实施方式中,在EL层42上也直接反映第一电极41的表面的凹凸部41a的形状,在第二电极43上直接反映EL层42的表面的凹凸部42a形状。由此,在第一沟槽部42TR1的EL层42上形成有与凹凸部31a、41a相同的间隔P1(凸部宽度以及凹部宽度)以及凹凸高度H3(参照图9(d))的凹凸部42a。另外,在第一沟槽部43TR1的第二电极43上形成有与凹凸部31a、41a、42a相同的间隔P1(凸部宽度以及凹部宽度)以及凹凸高度H4(参照图9(d))的凹凸部43a。
之后,与第一实施方式相同,由例如未图示的玻璃罩等密封元件来覆盖EL元件40,从而密封EL元件40。
(显示面板2的发光、光输出的改善动作)
此外,本实施方式涉及的显示面板2的子像素电路部12的发光动作以及光输出的改善动作与第一实施方式相同。因此,本实施方式中,省略说明此部分。
(效果)
如上所述,本实施方式涉及的显示面板2是,除了在每一个子像素电路部12上通过第一沟槽部41TR2的第一电极41形成有驱动用TFT-第一电极接触部24点之外,与第一实施方式涉及的显示面板2相同。因此,本实施方式中,也得到与第一实施方式相同的效果。
另外,本实施方式中,除了与第一实施方式相同的效果之外,以下,对于本实施方式的进一步效果,参照图6(a)、(b)、图9(a)以及图16(a)、(b)式进行说明如下。
本实施方式中,如上所述,驱动用TFT-第一电极接触部24设于,形成有发光区域的子沟槽区域。由此,根据本实施方式,如图9(a)所示,与第一实施方式涉及的子像素电路部12相比,可以减小一个子像素的有效尺寸。
例如,如图9(a)所示,第一实施方式涉及的子像素电路部12上,若将驱动用TFT-第一电极接触部24所需要的,子像素电路部12的长度方向(Y方向)上的长度为D1,则D1占Y方向上的子像素电路部12的整体长度(即,子像素电路部12的长边的长度)的1/5的情况下,根据本实施方式,子像素电路部12的长边长度可以相较于第一实施方式缩小1/5。这种情况下,像素尺寸在长边侧可以缩小20%。因此,根据本实施方式,相较于第一实施方式可以提供高精细的显示面板2。
并且,根据本实施方式,以相同的理由,相较于图6(a)、(b)所示的子像素电路部12以及图16(a)、(b)所示的专利文献1的子像素电路部510R、510G、510B,可以缩小像素尺寸。因此,根据本实施方式,相较于现有技术可以提供高精细的显示面板2。
另外,根据本技术,如第一实施方式所说明,超高精细化显示面板2的情况下,在发光区域13内可以形成有多个沟槽部。因此,在本实施方式中,与例如图1(a)、(b)所示的子像素电路部12相同,与子像素内的因光传播距离极限的衰减光相对的第一电极41的反射点例如在Y方向上可以确保四个位置。因此,根据本实施方式,与例如如图6(a)所示的子像素电路部12,在发光区域13内,将两个沟槽部在水平方向上并列设置相比,在Y方向上可以得到约两倍的光输出效果,但是,在本实施方式中,可以如上所述,通过在子沟槽区域上设置驱动用TFT-第一电极接触部24,减小子像素尺寸的同时,得到约两倍的光输出效果。
另外,根据本实施方式,在层间绝缘层31上无需独立地形成有用于形成驱动用TFT-第一电极接触部24的接触孔32,从而简化制造工序。
(第一变形例)
在本实施方式中,第一电极41通过该第一电极41的第一沟槽部41TR1与驱动用TFT23a电连接的情况为例来说明,但是本实施方式并不限于此。
例如,在子像素电路部12上,如第二实施方式所示,作为子沟槽设有第一子沟槽和第二子沟槽的情况下,也可以在第二子沟槽区域上设有驱动用TFT-第一电极接触部24。
即,在第二实施方式中,也可以是驱动用TFT23a设置于在层间绝缘层31的第三沟槽部34TR3内,第一电极41通过在该第一电极41的第三沟槽部41TR3与驱动用TFT23a电连接的结构。在这种情况下,可以相较于图6(b)所示的子像素电路部12,减小子像素的尺寸的同时,得到约三倍的光输出效果。
此外,在这种情况下,在第二实施方式中,驱动用TFT23a配置于第三沟槽部34TR3的形成区域,蚀刻层间绝缘层31,使得在第三沟槽部34TR3中暴露驱动用TFT23a等,通过驱动用TFT23a配置于第三沟槽部34TR3内,在该第三沟槽部34TR3上形成有第一电极41而形成上述子像素电路部12。
根据本实施方式,与层间绝缘层31的阶梯状沟槽33TR的沟槽数量(沟槽段数)无关地,通过在层间绝缘层31的阶梯状沟槽33TR的底部上形成有驱动用TFT23a,可以减小子像素的尺寸的同时,增加光输出效果。
(第二变形例)
此外,如上所述,驱动用TFT-第一电极接触部24形成于层间绝缘层31的阶梯状沟槽33TR的底部,从而优选地可以在发光区域13内容易形成有驱动用TFT-第一电极接触部24的同时,可以简化结构。但是,本实施方式并不限于此,由于独立形成用于在阶梯状沟槽33TR内形成有驱动用TFT-第一电极接触部24的接触孔,因而在发光区域13内也可以配置有驱动用TFT-第一电极接触部24。即,驱动用TFT-第一电极接触部24可以设于阶梯状沟槽33TR的底部以外的区域。
(第三变形例)
另外,如上所述,若将在沟槽部内设有驱动用TFT-第一电极接触部24,则可以减小子像素尺寸。因此,在图6(a)所示的子像素电路部12中,第一电极41通过第一沟槽部40TR1以及第二沟槽部40TR2其中一方的沟槽部与驱动用TFT-第一电极接触部24连接(即,第一沟槽部40TR1以及第二沟槽部40TR2其中一方的沟槽部的第一电极41连接于驱动用TFT23a),因而可以减小子像素尺寸。
同样,在图6(b)所示的子像素电路部12中,第一电极41通过第一沟槽部40TR1与驱动用TFT23a连接,因而可以减小子像素尺寸。
(第四实施方式)
针对本发明的另一个其他实施方式,基于图12(a)、(b)~图14(a)、(b)来进行如下说明。
在本实施方式中,对与第三实施方式的不同点进行说明,对于具有与在第三实施方式中说明过的构件相同的功能的构件,赋予与第三实施方式相同的符号,并省略其说明。此外,本实施方式也可以进行与第一至第三实施方式相同的变形,这是不言而喻的。
(显示装置2)
图12(a)是表示本实施方式涉及的显示装置1的概略结构的俯视图(透视图),图12(b)是表示像素电路部11的概略结构的俯视图。
图13(a)是表示本实施方式涉及的显示面板2的子像素电路部12的概略结构的俯视图(透视图),图13(b)是图13(a)所示的显示面板2的子像素电路部12沿F-F线方向看的截面图,图13(c)是图13(b)所示的显示面板2上利用双点划线围起来的截面S的概略构成的一个例子的截面图。
本实施方式涉及的显示面板2上配设有多条(j条)的扫描线GL1~GLj、分别正交于各扫描线GL1~GLj的多条(k条)的数据线SL1~SLk。此外,在本实施方式中,j以及k分别表示2以上的整数。
此外,在本实施方式中,也与第一至第三实施方式相同,在无需特别区别的情况下,扫描线GL1~GLj共同地称为“扫描线GL”,数据线SL1~SLk共同地称为“数据线SL”。
在显示面板2上,与各扫描线GL(扫描线GL1~GLj)和各数据线SL(数据线SL1~SLk)对应的交点,分别作为子像素设有多个(j×k个)的子像素电路部12。
本实施方式中,在显示面板2上,作为像素,如图12(a)所示的矩阵状设有像素电路部11,所述像素电路部11如图12(a)、(b)所示,由呈RGBW的四个不同颜色的四个各颜色的子像素电路部12(发光元件、像素电路)构成。
本实施方式涉及的显示面板2除了,如图12(a)、(b)以及图13(a)~(c)所示,一个像素由与相邻的两条扫描线GL和相邻的两条数据线SL的交点(各交点)对应设置的四个子像素构成,各子像素具有正方形的点之外,与第三实施方式涉及的显示面板2相同。
即,本实施方式涉及的显示面板2除了,构成像素的像素电路部11如图12(a)、(b)所示,通过在上下左右方向上以田字型排列的,显示颜色不同的四个子像素电路部12(像素电路、发光元件)构成之外,与第三实施方式涉及的显示面板2相同。
根据本实施方式,由于子像素电路部12排列成田字型,例如在奇数行的扫描线GL的延伸方向上重复排列有R子像素电路部12R和G子像素电路部12G,例如在偶数行的扫描线GL的延伸方向上重复排列有B子像素电路部12B和W子像素电路部12W。另外,在奇数列的数据线SL的延伸方向上重复排列有R子像素电路部12R和B子像素电路部12B,例如偶数列的数据线SL的延伸方向上重复排列有G子像素电路部12G和W子像素电路部12W。
根据本实施方式,如上所述的子像素电路部12排列成田字型,因而可以与一个像素中的子像素数量相对的扫描线GL的条数成为两倍,与一个像素中的子像素数量相对的数据线SL的条数成为1/2。
此外,在本实施方式中,构成R子像素的子像素电路部12称为“R子像素电路部12R”,构成G子像素的子像素电路部12称为“G子像素电路部12G”,构成B子像素的子像素电路部12称为“B子像素电路部12B”。另外,以下,构成W子像素的子像素电路部12称为“W子像素电路部12W”。
如图12(b)所示,R子像素电路部12R、G子像素电路部12G、B子像素电路部12B、以及W子像素电路部12W的结构基本相同。
因此,在本实施方式中,图13(a)、(b)中,也例举R子像素电路部12R作为子像素电路部12而图示有子像素电路部12的结构。
另外,在本实施方式中,图13(b)所示的截面S(第一沟槽部40TR1的截面的截面SF1、SF2)的结构均相同。此处,图13(c)中,例举截面SF2作为截面S而图示有截面S的结构。
如图13(a)、(b)所示,在本实施方式中,也与第三实施方式相同,每一个子像素电路部12中,驱动用TFT-第一电极接触部24设于子沟槽区域(子沟槽部)上。另外,凹凸部31a、41a、42a、43a只设于第一沟槽部34TR1、40TR1内,不设于子沟槽区域(即,第二沟槽部34TR2、40TR2)。
因此,本实施方式涉及的子像素电路部12除了如上所述,像素电路部12为正方形的点之外,与第三实施方式涉及的子像素电路部12相同。
(显示面板2的制造方法)
本实施方式涉及的显示面板2的制造方法除了如上所述的以田字型配置子像素电路部12的点之外,与第三实施方式相同。
因此,本实施方式涉及的子像素电路部12在俯视下具有正方形,但是各制造工序的子像素电路部12的截面结构与图10(a)~(f)以及图11(a)~(f)相同,除了在EL层42的形成工序中,代替RGB的分涂,通过RGBW分涂方式,分涂形成有RGBW的各颜色的发光层的点之外,可以与第三实施方式相同的方法制造。
因此,本实施方式中,省略各制造工序的子像素电路部12的截面结构的图示以及其说明,根据图10(a)~(f)以及图11(a)~(f)的说明代替本实施方式涉及的显示面板2的制造方法的说明。
(效果)
如上所述,本实施方式涉及的显示面板2除了将子像素电路部12配列成田字型的点之外,第三实施方式涉及显示面板2相同。因此,在本实施方式中,得到与第三实施方式相同的效果。
(第一变形例)
(显示面板2的概略结构)
图14(a)是表示本变形例涉及的子像素电路部12的概略结构的俯视图(透视图)和,表示该俯视图所示的子像素电路部沿G-G线方向看的截面图,以上下方向并列的图。此外,图14(a)中,上方图表示俯视图,下方图表示截面图。另外,图14(a)、(b)中,分别上方图表示俯视图,下方图表示截面图。另外,图14(a)中,在俯视图(透视图)上,为了便于图示,作为沟槽也只图示有层间绝缘层31的第一沟槽部34TR1以及第二沟槽部34TR2。
因此,在子像素电路部12配置成田字型的情况下,EL元件40也在发光区域13内具有,依次相互接触而层叠有第一电极41、EL层42以及第二电极43的具有挖掘形状的至少一个沟槽即可。
图14(a)中,作为本变形例的一个例子,表示在层间绝缘层31上,并列形成有相同大小的第一沟槽部34TR1和第二沟槽部34TR2,使得沟槽间隔=d31、沟槽间空间=d32的例子。
本变形例涉及的显示面板2,如上所述,除了在每一个子像素电路部12的发光区域13内水平方向上并列设有由上述第一沟槽部34TR1以及第二沟槽部34TR2形成的第一沟槽部40TR1和第二沟槽部40TR2之外,具有与图1(a)、(b)以及图2所示的显示面板2相同的结构。
本变形例涉及的显示面板2,如上所述,除了在每一个子像素电路部12的发光区域13内水平方向上并列设有由上述第一沟槽部34TR1以及第二沟槽部34TR2形成的第一沟槽部40TR1和第二沟槽部40TR2之外,具有与图12(a)、(b)以及图13(a)~(c)所示的显示面板2相同的结构。
(显示面板2的制造方法)
另外,本变形例涉及的显示面板2除了水平方向上并列形成第一沟槽部40TR1以及第二沟槽部40TR2的同时,在发光区域13的外侧设有驱动用TFT-第一电极接触部24之外,可以以与图12(a)、(b)以及图13(a)~(c)所示的显示面板2相同的方法制造。
换句话说,本变形例涉及的显示面板2的制造方法除了如上述所示将子像素电路部12配置成田字型的点之外,与第一实施方式的第一变形例相同。因此,在此省略此说明。
(效果)
在本变形例中,第一沟槽部40TR1以及第二沟槽部40TR2也是,依次相互接触而层叠有第一电极41、EL层42、以及第二电极43,如专利文献1的子像素510R的沟槽530在反射结构上不含有隔壁(绝缘层)。
本变形例涉及的显示面板2除了将子像素电路部12配置成田字型的点之外,与第一实施方式的第一变形例相同。因此,根据变形例,得到与第一实施方式的第一变形例相同的效果。
(第二变形例)
图14(b)是表示本第二变形例涉及的子像素电路部12的概略结构的俯视图(透视图)和表示该俯视图所示的子像素电路部沿H-H线方向看的截面图,以上下方向并列的图。另外,图14(b)中,在俯视图(透视图)上,为了便于图示,作为沟槽也只图示有层间绝缘层31的沟槽部34TR。
本变形例涉及的显示面板2除了子像素电路部12配置成田字型的点之外,与第一实施方式的第二变形例相同。因此,根据变形例,得到与第一实施方式的第二变形例相同的效果。
另外,本变形例涉及的显示面板2的制造方法除了如上所述子像素电路部12配置成田字型的点之外,与第一实施方式的第二变形例相同。
因此,在本变形例中,省略这些说明。以下,针对上述第一变形例、第二变形例的,图13(a)~(c)所示的显示面板2的优点进行说明。
(针对本实施方式的第一变形例、第二变形例的,图13(a)~(c)所示的显示面板2的优点)
如上所述,若将高精细化显示面板,则高精细化的同时减小一个像素的尺寸。因此,即便如图14(a)、(b)所示的子像素电路部12形成正方形的情况下,若将如现有技术将相同大小的沟槽部以规定的沟槽间隔(沟槽间隔=d31)并列而形成,则有可能难以确保沟槽间空间d32。在该情况下,与图6(a)、(b)所示的子像素电路部12相同,有可能难以将第一沟槽部34TR1和第二沟槽部34TR2相互隔离形成。
但是,与第一至第三实施方式相同,在本实施方式中,并非如专利文献1将成为反射光的壁或者堤的沟槽形状形成,在水平方向上由非发光区域分隔的岛状,而是在发光区域13内设有内部为阶梯状的阶梯状沟槽。因此,图14(a)、(b)所示的显示面板2也可以得到与图1(a)、(b)所示的显示面板2相同的效果。
另外,图13(a)~(c)所示的显示面板2上,与第三实施方式相同,每一个子像素电路部12中,驱动用TFT-第一电极接触部24设于子沟槽区域(子沟槽部)。即,图13(a)~(c)所示的显示面板2中,驱动用TFT23a配置于层间绝缘层31的第二沟槽部34TR2内,第一电极41通过该第一电极41的第二沟槽部41TR2电连接于驱动用TFT23a。
因此,根据图13(a)~(c)所示的显示面板2,在一个像素由四个子像素构成的情况下,与图14(a)、(b)所示的例子相比,以与第三实施方式相同的理由可以减小像素尺寸,可以制造更高精细化的显示面板2。因此,根据图13(a)~(c)所示的显示面板2,除了与第一实施方式相同的效果之外,可以得到与第三实施方式相同的效果。
(第五实施方式)
针对本发明的另一个其他实施方式,基于图15(a)~(d)来进行如下说明。
在本实施方式中,对与第一实施方式的不同点进行说明,对于具有与在第一实施方式中说明过的构件相同的功能的构件,赋予与第一实施方式相同的符号,并省略其说明。此外,本实施方式也可以进行与第一至第四实施方式相同的变形,这是不言而喻的。
(显示装置2)
图15(a)是表示本实施方式涉及的显示面板2的像素电路部11的概略结构的俯视图(透视图),图15(b)是表示本实施方式涉及的显示面板2的子像素电路部12的概略结构的俯视图(透视图),图15(c)是图15(b)所示的显示面板2的子像素电路部12沿I-I线方向看的截面图,图15(d)是图15(c)所示的显示面板2上利用双点划线围起来的截面S的概略构成的一个例子的截面图。
此外,在本实施方式中,如图15(a)所示,R子像素电路部12R、G子像素电路部12G、B子像素电路部12B的结构也基本相同。
并且,在本实施方式中,图15(b)、(c)中,也例举R子像素电路部12R作为子像素电路部12而图示有子像素电路部12的结构。
另外,在本实施方式中,图15(c)所示的截面S(第一沟槽部40TR1的截面的截面SF1、SF2以及第二沟槽部40TR2的截面SS1)的结构均相同。此处,图15(d)中,例举截面SF2作为截面S而图示有截面S的结构。
在第一至第四实施方式中,显示装置1为具备顶部发射型的显示面板2的顶部发射型的显示装置的情况为例来说明。对此,在本实施方式中,显示装置1为具备底部发射型的显示面板2的底部发射型的显示装置的情况为例来说明。
此外,本实施方式中,与第一至第四实施方式相同,第一电极41为阳极(图案化阳极),第二电极43为阴极(共用阴极)的情况为例来说明,但是本实施方式中并不限于此。
以下,针对与第一实施方式的差异点进行说明。
(半导体基板20)
本实施方式所使用的半导体基板20除了用于输出从绝缘性基板21的里面侧输出的光,如图15(a)~(d)所示,TFT电路部22设于发光区域13以外的区域(即,发光区域13的外侧的非发光区域)的点之外,与第一实施方式所使用的半导体基板20相同。
更具体的,在本实施方式中,如图15(a)~(d)所示,除了在TFT电路部22中,由驱动用TFT23以外的TFT23构成的TFT电路部22a夹着驱动用TFT-第一电极接触部24,设于发光区域13的相反侧的点之外,与第一实施方式所使用的半导体基板20相同。
此外,如上所述,显示面板2为顶部发射型的情况下,使用的绝缘层性基板21并无特别限定,但是如本实施方式显示面板2为底部发射型的情况下,作为绝缘性基板21使用玻璃基板等,透明或者半透明的基板材料。
(第一电极41以及第二电极43)
另外,显示面板2为底部发射型的情况下,用于反射在EL层42内界面反射、波导的光,从半导体基板20侧输出,优选地,第二电极43由具有反射性的金属、合金等反射性电极材料形成,第一电极41由透明或者半透明的透明性电极材料形成。
此外,第一电极41以及第二电极43所使用的反射性电极材料以及透光性电极材料如第一实施方式中所例示。在本实施方式中,第一电极41以及第二电极43分别也可以是由一个电极材料构成的单层,也可以具有由多个电极材料构成的层叠结构。
因此,如上所述,EL元件40为底部发射型的EL元件的情况下,第二电极43也可以为由反射性电极材料构成的反射电极和由透光性电极材料构成的透光性电极的层叠结构。
(显示面板2的制造方法)
本实施方式设计的显示面板2的制造方法除了如上所述,由驱动用TFT23以外的TFT23构成的TFT电路部22a的形成位置与第一实施方式不同之外,与第一实施方式相同。因此,在本实施方式中省略此说明。
(显示面板2的发光、光输出的改善动作)
另外,本实施方式涉及的显示面板2的子像素电路部12的发光动作以及光输出的改善动作与第一实施方式基本相同。
但是,本实施方式涉及的显示面板2为底部发射型,如上所述,在EL层42内界面反射、波导的光通过构成第二电极43的反射电极反射,从半导体基板20侧输出。
因此,在本实施方式中,通过在从EL层42的发光层发射的光入射到第二电极43的靠近于EL层42的界面上设有的凹凸部41a,将因第二电极43的表面上发生表面等离子体而暂时吸取的能量作为光能变换成传播光而再次输出。
即,本实施方式中,并不使用凹凸部41a,而将凹凸部43a作为衍射(衍射输出)表面等离子体的衍射光栅(凹凸衍射光栅)所使用。
此外,凹凸部43a的结构与第一实施方式相同,也可以进行与第一实施方式相同的变形。另外,第一实施方式的,例如“各凹凸部31a、41a、42a、43a的结构”的记载等的,在反射电极的EL层42侧的表面上设有凹凸衍射光栅的说明可以将凹凸部41a理解为凹凸部43a,阳极理解为阴极。
在本实施方式中,如图15(c)所示,通过因在EL层42的发光层和第二电极43的反射电极(阴极金属层)之间的界面上发生的表面等离子体而引起等离子体效果(阴极金属表面的自由电子振动),入射到该反射电极的光中,与表面等离子体的共振频率相同的波长的光(光能)被吸取于该反射电极的表面。
但是,表面等离子体的寿命较长,第二电极43的表面上设有凹凸部43a,因而通过等离子体的发光跃迁,被吸取的光能再次在凹凸部43a的法线方向上作为光被输出。
此时,从EL层42放射的光在反射电极表面上引起等离子体,吸取能量之后再次放射而增加新的发光,从而本实施方式也增强发光。
(效果)
在本实施方式中,除了不同于自EL元件40的光的输出方向的同时,作为衍射表面等离子体的衍射光栅,发光区域13的第二电极43的表面,即,在阴极金属层的靠近于EL层42的界面上设有具有亚微米级别的间隔P1(凸部宽度以及凹部宽度)以及凹凸高度H4的凹凸部43a的点之外,与第一实施方式相同。
因此,根据本实施方式,得到与第一实施方式相同的效果。
但是,在本实施方式中,不同于自EL元件40的光的输出方向的同时,在发光区域13的第二电极43的表面上,作为衍射表面等离子体的衍射光栅设有凹凸部43a,从而抑制阴极金属层表面的光能的等离子体散逸,该阴极金属层表面的光能的等离子体的吸取,且再次输出光,由沟槽边缘的阴极金属层(反射电极、反射金属部)从其下面侧输出光。但是,在本实施方式中,抑制发光层内的波导光的衰减,可以大幅度提高光输出效率的点与第一实施方式相同。
因此,根据本实施方式,针对高精细面板可以提供,可以提高光输出效率的,底部发射型的EL元件40、子像素电路部12、像素电路部11、显示面板2、以及显示装置1。
此外,在本实施方式中,作为对应第一实施方式的变形例,如图15(a)~(d)所示,图1(a)~(c)所示的显示面板为底部发射型的情况为例来说明。但是,本实施方式中并不限于此,作为对应第一实施方式的变形例,也可以例如图6(a)或者(b)所示的显示面板为底部发射型,这是不言而喻的。另外,如上所述,也可以有与第二至第四实施方式相同的变形,也可以第二至第四实施方式的任意实施方式涉及的显示面板为底部发射型,这是不言而喻的。
(总结)
本发明的第一实施方式涉及的发光元件(子像素电路部12),在基板(绝缘性基板21)上利用层间绝缘层31,依次层叠有第一电极41、至少包含发光层的电致发光层(EL层42)、第二电极43,上述第一电极41以及第二电极43的其中一方的电极含有反射电极的同时,在一个发光区域13内具有,具备挖掘形状的至少一个沟槽(反射性沟槽,例如阶梯状沟槽40TR、第一沟槽部40TR1、第二沟槽部40TR2、第三沟槽部40TR3),上述沟槽依次相互接触而层叠有上述第一电极41、上述电致发光层、上述第二电极43,在上述反射电极的邻近于上述电致发光层侧的表面上设有衍射表面等离子体的亚微米级的凹凸部。
本发明的第二实施方式涉及的发光元件(子像素电路部12)相对于上述第一实施方式,在上述发光区域13内也可以设有多个上述沟槽。
本发明的第三实施方式涉及的发光元件(子像素电路部12)相对于上述第二实施方式,上述多个沟槽也可以形成有,在俯视下一个沟槽(例如第一沟槽部40TR1)内至少设有一个小于该沟槽的子沟槽(例如第二沟槽部40TR2、第三沟槽部40TR3)的阶梯状沟槽(例如阶梯状沟槽40TR)。
即,根据本实施方式,并非如专利文献1将成为反射光的壁或者堤的沟槽形状形成,在水平方向上被非发光区域分隔的岛状,而是在发光区域13内也可以设有在主沟槽内设有至少一个子沟槽的阶梯状沟槽。
例如,本实施方式涉及的发光元件也可以是,在一个沟槽内例如作为主沟槽的第一沟槽部40TR1内设有至少一个小于该第一沟槽部40TR1的子沟槽(即,纵横尺寸小于第一沟槽部40TR1的第二沟槽部40TR2)的,内部为阶梯状的阶梯状沟槽。
或者,本实施方式涉及的发光元件也可以是,在水平方向上设置的沟槽内,例如第一沟槽部40TR1以及第二沟槽部40TR2的其中一方沟槽内,设有小于该沟槽的至少一个沟槽的,内部为阶梯状的阶梯状沟槽。即,在水平方向上设有多个主沟槽。
本发明的第四实施方式涉及的发光元件(子像素电路部12)也可以相对于上述第二实施方式或者第三实施方式,在上述发光区域13内,在俯视下并列设有上述多个沟槽。
本发明的第五实施方式涉及的发光元件(子像素电路部12)也可以相对于上述第一至第四实施方式的任意一个实施方式,上述层间绝缘层31在上述发光区域13内具有,具备与所述沟槽对应形状的沟槽(绝缘性沟槽,例如沟槽部34TR、第一沟槽部34TR1、第二沟槽部34TR2、第三沟槽部34TR3、阶梯状沟槽33TR),上述第一电极41、电致发光层(EL层42)、以及第二电极43在发光区域13内,在所述层间绝缘层31上,沿着所述层间绝缘层31的上述沟槽层叠。
本发明的第六实施方式涉及的发光元件(子像素电路部12)也可以相对于上述第三实施方式,上述沟槽具备第一子沟槽(例如第二沟槽部40TR2)和第二子沟槽(例如第三沟槽部40TR3),在上述第一子沟槽内形成有上述第二子沟槽。
本发明的第七实施方式涉及的发光元件(子像素电路部12)也可以相对于上述第一至第六实施方式的任意一个实施方式,所述第一电极41具备上述反射电极,由上述反射电极反射的光从该第二电极43侧输出至外部。
本发明的第八实施方式涉及的发光元件(子像素电路部12)也可以相对于上述第一至第七实施方式的任意一个实施方式,在上述基板(绝缘性基板21)上设有驱动电路部(TFT电路部22),所述驱动电路部连接于所述第一电极41,且含有驱动晶体管(驱动用TFT23a),所述驱动晶体管将驱动电流供给由上述第一电极41、上述电致发光层(EL层42)、所述第二电极43构成的电致发光元件(EL元件40),所述第一电极41通过上述至少一个沟槽的其中一个,连接于所述驱动晶体管。
本发明的第九实施方式涉及的发光元件(子像素电路部12)也可以相对于上述第八实施方式,所述第二电极43具备上述反射电极,所述驱动电路部(TFT电路部22)设于上述发光区域13的外侧的非发光区域,通过所述反射电极反射的光从所述第一电极41侧输出至外部。
本发明的第十实施方式涉及的发光元件(子像素电路部12)也可以相对于上述第一至第九实施方式的任意一个实施方式,上述凹凸部(凹凸部41a或者凹凸部43a)具有小于发光的光的波长的周期结构。
本发明的第十一实施方式涉及的显示面板2也可以排列多个上述第一至第十实施方式的任意一个实施方式涉及的发光元件。
本发明的第十二实施方式涉及的显示面板2也可以相对于上述第十一实施方式,由多个子像素(子像素电路部12)构成的像素(像素电路部11)按矩阵状排列,上述子像素由上述发光元件(子像素电路部12)构成。
本发明的第十三实施方式涉及的显示面板2也可以相对于上述第十二实施方式,具备多条扫描线GL以及多条数据线SL,上述像素(像素电路部11)由与相邻的两条扫描线和相邻的两条数据线的交点对应设置的四个子像素构成。
本发明的第十四实施方式涉及的显示装置1具备上述第十一至第十三实施方式的任意一个实施方式涉及的显示面板2。
本发明的第十五实施方式涉及的电子设备(例如,显示面板2、显示装置1、或者照明装置等)具备上述第一至第十实施方式的任意一个实施方式涉及的发光元件(子像素电路部12)。
本发明的第十六实施方式涉及的发光元件(子像素电路部12)的制造方法,包括:在基板(绝缘性基板21)上层叠有层间绝缘层31的发光区域13的形成区域上形成有,具有亚微米级的凹凸部31a的至少一个沟槽(绝缘性沟槽,例如沟槽部34TR、第一沟槽部34TR1、第二沟槽部34TR2、第三沟槽部34TR3、阶梯状沟槽33TR)的工序;形成在所述层间绝缘层31上沿着所述层间绝缘层31的沟槽设有具有亚微米级的凹凸部31a的沟槽(例如,第一沟槽部41TR1、第二沟槽部41TR2、第三沟槽部41TR3)的第一电极41的工序;在所述第一电极41上形成有覆盖没形成有上述沟槽(例如,第一沟槽部41TR1、第二沟槽部41TR2、第三沟槽部41TR3)的上述第一电极41的端部,使得围绕所述第一电极41的上述沟槽(例如,第一沟槽部41TR1、第二沟槽部41TR2、第三沟槽部41TR3)的,被开设发光区域13的边缘罩51的工序;在所述第一电极41上形成有至少含有发光层的电致发光层(EL层42)以及第二电极43,使得相对于所述第一电极41的上述沟槽(例如,第一沟槽部41TR1、第二沟槽部41TR2、第三沟槽部41TR3),依次相互接触而层叠所述第一电极41、上述电致发光层、所述第二电极43的同时,所述电致发光层以及所述第二电极43分别沿着上述第一电极41的沟槽具有,设有亚微米级的凹凸部(凹凸部42a、43a)的沟槽的工序,所述第一电极41以第二电极43的其中一方的电极使用反射电极。
本发明的第十七实施方式涉及的发光元件(子像素电路部12)的制造方法相对于所述第十六实施方式,在上述层间绝缘层31上形成有所述沟槽的工序中,在上述层间绝缘层31的发光区域13的形成区域上也可以形成有多个上述沟槽。
本发明的第十八实施方式涉及的发光元件(子像素电路部12)的制造方法相对于所述第十七实施方式,在上述层间绝缘层31上形成有所述沟槽的工序中也可以形成有,在俯视下一个沟槽(例如第一沟槽部34TR1)内至少设有一个小于该沟槽的子沟槽(例如第二沟槽部34TR2、第三沟槽部34TR3)的阶梯状沟槽(例如阶梯状沟槽40TR)。
例如,在上述层间绝缘层31上形成有所述沟槽的工序中也可以形成有,在一个沟槽内例如作为主沟槽的第一沟槽部34TR1内设有至少一个小于该第一沟槽部34TR1的子沟槽(即,纵横尺寸小于第一沟槽部34TR1的第二沟槽部34TR1)的,内部为阶梯状的阶梯状沟槽。
或者,在上述层间绝缘层31上形成有,在水平方向上设置的沟槽内例如第一沟槽部34TR1以及第二沟槽部34TR1的其中一方沟槽内,设有小于该沟槽的至少一个沟槽的,内部设有阶梯状的阶梯状沟槽。即,在水平方向上可以设有多个主沟槽。
本发明的第十九实施方式涉及的发光元件(子像素电路部12)的制造方法相对于上述第十七实施方式,在上述层间绝缘层31上也可以形成有,在俯视下并列设有上述多个沟槽。
本发明的第二十实施方式涉及的发光元件(子像素电路部12)的制造方法相对于上述第十六至第十九实施方式中任意一个实施方式,在上述层间绝缘层31上形成有所述沟槽的工序中也可以形成有上述凹凸部31a,使得在所述反射电极的靠近于上述电致发光层(EL层42)侧的表面上形成有,具有小于发光的光的波长的周期结构的上述凹凸部(凹凸部41a或者凹凸部43a)。
本发明不限于上述的各实施方式,在权利要求所示的范围中能够进行各种变更,将分别公开在不同的实施方式中的技术手段适当组合而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围中。而且,通过将各实施方式中分别公开的技术手段组合能够形成新的技术特征。
(工业上的实用性)
本发明是可以利用于使用有机EL元件的各种设备,可以利用于例如,电视等显示装置、照明装置等。
符号说明
1 显示装置
2 显示面板
3 栅极扫描驱动器
4 源极驱动器
11 像素电路部
12 子像素电路部子像素电路部(发光元件)
12R R子像素电路部(发光元件)
12G G子像素电路部(发光元件)
12B B子像素电路部(发光元件)
12W W子像素电路部(发光元件)
13 发光区域
20 半导体基板
21 绝缘性基板(基板)
22 TFT电路部
22a TFT电路部
23 TFT
24 驱动用TFT-第一电极接触部
31 层间绝缘层
32 接触孔
33TR、40TR 阶梯状沟槽
34TR 沟槽部
34TR1、40TR1、41TR1、42TR1、43TR1 第一沟槽部(主沟槽)
34TR2、40TR2、41TR2、42TR2、43TR2 第二沟槽部(子沟槽、第一子沟槽)
34TR3、40TR3、41TR3、42TR3、43TR3 第三沟槽部(子沟槽、第二子沟槽)
40 EL元件
41 第一电极
41TR1a、41TR1b、41TR2a、41TR2b、41TR3a、41TR3b 侧壁
42 EL层(电致发光层)
43 第二电极
43TR1a、43TR1b、43TR2a、43TR2b、43TR3a、43TR3b 侧壁
51 边缘罩
52 开口部
61、63、65、67、71、73 感光性抗蚀剂
62、64、66、68、72、74 掩模
GL 扫描线
SL 数据线

Claims (13)

1.一种发光元件,其特征在于,其包括:
在基板上隔着层间绝缘层,依次层叠有第一电极、至少包含发光层的电致发光层、第二电极,
所述第一电极以及第二电极的其中一方的电极含有反射电极的同时,
在一个发光区域内具有,具备挖掘形状的多个沟槽,
所述多个沟槽依次相互接触而层叠有所述第一电极、所述电致发光层、所述第二电极,
在所述反射电极的靠近于所述电致发光层侧的表面上设有,衍射表面等离子体的亚微米级的凹凸部的同时,
所述多个沟槽形成有,在俯视下一个沟槽内设有小于该沟槽的多个子沟槽的阶梯状沟槽,
所述发光区域为覆盖所述第一电极的端部的边缘罩的开口部,所述边缘罩以围绕阶梯状沟槽的方式形成,
所述子沟槽具备第一子沟槽、和小于所述第一子沟槽的第二子沟槽,
在所述第一子沟槽内形成有所述第二子沟槽,
所述第二子沟槽与所述第一子沟槽相比位于所述基板侧,
所述阶梯状沟槽具有以阶梯状形成的侧壁,
所述侧壁分别具有倾斜面,
在所述基板上设有驱动晶体管,所述驱动晶体管连接于所述第一电极,且将驱动电流供给由所述第一电极、所述电致发光层、所述第二电极构成的电致发光元件,
用于电性连接所述第一电极和所述驱动晶体管的接触孔形成于与所述多个沟槽相邻的区域。
2.如权利要求1所述的发光元件,其特征在于,在所述发光区域内,在俯视下并列设有所述多个沟槽。
3.如权利要求1或2所述的发光元件,其特征在于,所述层间绝缘层在所述发光区域内具有,具备与所述沟槽对应的形状的沟槽,所述第一电极、电致发光层、以及第二电极在发光区域内,在所述层间绝缘层上,沿着所述层间绝缘层的所述沟槽层叠。
4.如权利要求1或2所述的发光元件,其特征在于,所述第一电极具备所述反射电极,由所述反射电极反射的光从该第二电极侧输出至外部。
5.如权利要求1或2所述的发光元件,其特征在于,所述凹凸部具有小于发光的光的波长的周期结构。
6.一种显示面板,其特征在于,所述显示面板排列有多个权利要求1至5中任一项所述的发光元件。
7.如权利要求6所述的显示面板,其特征在于,由多个子像素构成的像素按矩阵状排列,所述子像素由所述发光元件构成。
8.如权利要求7所述的显示面板,其特征在于,所述显示面板具备多条扫描线以及多条数据线,所述像素由与相邻的两条扫描线和相邻的两条数据线的交点对应设置的四个子像素构成。
9.一种显示装置,其特征在于,包括权利要求6至8中任一项所述的显示面板。
10.一种电子设备,其特征在于,包括权利要求1至5中任一项所述的发光元件。
11.一种发光元件的制造方法,其特征在于,包括:
在基板上设有驱动晶体管,所述驱动晶体管连接于第一电极的同时将驱动电流供给由所述第一电极、电致发光层、第二电极构成的电致发光元件的工序;
在所述基板上形成层间绝缘层,所述层间绝缘层上开口用于电性连接所述层间绝缘层的发光区域的形成区域上形成有多个沟槽,所述多个沟槽具备挖掘形状,所述挖掘形状具有亚微米级的凹凸部的工序;
所述第一电极和所述驱动晶体管的接触孔的工序;
在所述层间绝缘层上形成沿着所述层间绝缘层的沟槽设有具有亚微米级的凹凸部的沟槽的所述第一电极的工序;
在所述第一电极上形成覆盖没形成有所述沟槽的所述第一电极的端部,使得围绕所述第一电极的所述沟槽的,被开设发光区域的边缘罩的工序;
在所述第一电极上形成有至少含有发光层的所述电致发光层以及所述第二电极,使得相对于所述第一电极的所述沟槽,依次相互接触而层叠所述第一电极、所述电致发光层、所述第二电极的同时,所述电致发光层以及所述第二电极分别具有沿着所述第一电极的沟槽,设有亚微米级的凹凸部的沟槽的工序,
所述第一电极以及第二电极的其中一方的电极使用反射电极,
在所述层间绝缘层上形成所述多个沟槽的工序中,作为所述层间绝缘层中的所述多个沟槽形成阶梯状沟槽,所述阶梯状沟槽为如下结构:
在俯视下一个沟槽内设有小于该沟槽的多个子沟槽,
所述子沟槽具备小于该沟槽的第一子沟槽、和小于所述第一子沟槽的第二子沟槽,
所述第二子沟槽以与所述第一子沟槽相比位于所述基板侧的方式形成于所述第一子沟槽内,且具有以阶梯状形成的侧壁,所述侧壁分别具有倾斜面,
在形成所述驱动晶体管的工序、以及形成所述接触孔被开口的层间绝缘层的工序中,以所述接触孔形成于与所述多个沟槽相邻的区域的方式形成所述驱动晶体管以及所述接触孔。
12.如权利要求11所述的发光元件的制造方法,其特征在于,在所述层间绝缘层上形成所述沟槽的工序中,在俯视下并列设有所述多个沟槽。
13.如权利要求11或12所述的发光元件的制造方法,其特征在于,在所述层间绝缘层上形成有所述沟槽的工序中形成有所述凹凸部,使得在所述反射电极的靠近于所述电致发光层侧的表面上形成有,具有小于发光的光的波长的周期结构的所述凹凸部。
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