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図面 (12)

課題

電界発光表示及びその製造法を提供する。

解決手段

光を回折及び反射により分散させるための凹凸をなす構造物30が上面に形成された基板21と、基板21の上面に順次積層され、構造物30と基板21の表面形状に沿って形成される第1電極層、第1絶縁層蛍光膜、第2絶縁層、第2電極層を有する電界発光表示装置。このように蛍光膜と絶縁層が波打ちつようにするための構造物30を備えることにより内部光損失を減らし、光の取り出し効率を高められる。

概要

背景

一般的に電界発光表示装置情報化社会にて高品位画像表示用装置であって、軽くて体積が小さく、耐環境性耐久性、長寿命、広い視野角などの長所を有する平板表示装置のうちの一つである。

電界発光表示装置は、蛍光膜の両端に電圧を加えて電子を蛍光膜内に加速させ、発光中心原子衝突させることにより発光中心原子電子準位にあった電子がさらに高いエネルギー準位励起されていて基底状態遷移されつつ電子周囲のエネルギー差により特定波長領域の光を出す電界発光現象を起こすディスプレイ装置である。

電界発光表示装置は交流(AC:Alternating Current)駆動型及び直流(DC:Direct Current)駆動型があり、また薄膜型厚膜型とに分けられもする。

かような電界発光表示装置は主に一層以上の絶縁膜と、一層以上の蛍光膜とより構成され、その両端に電圧を加えられる電極を備える。前記絶縁膜と蛍光膜とはその特性を向上させるために相異なる材料より構成された薄膜多層構造に形成しもする。

図1にはAC駆動型薄膜電界発光表示装置の一例を示した。図面を参照すれば、基板10上に第1電極層11、第1絶縁層12、蛍光膜13、第2絶縁層14、第2電極層15が設けられた構成を有する。

前記蛍光膜13をなす材料としては、金属硫化物であるZnS、SrS、CsSなどが利用され、最近ではCaCa2S4、SrCa2S4などのアルカリ土類カルシウム硫化物金属酸化物も利用されている。そして、前記蛍光体をなす物質に含まれる発光中心原子としてはMn、Ce、Tb、Eu、Tm、Er、Pr、Pbなどを含む遷移金属またはアルカリ土類金属が利用される。

一方、特許文献1には電界発光表示素子の他の例が開示されている。この電界発光表示素子は基板上に、第1電極、無機化合物よりなる絶縁層、無機化合物よりなる発光層、第2電極が積層された構造を有する。

上記の通りに例示された電界発光表示装置は、電界発光蛍光膜13の両側に位置する第1及び2電極層11、15に所定電圧印加されるにつれて電界発光現象により特定波長の光を発する。

上記の通りに構成された電界発光表示装置は蛍光膜13、第1及び2電極層11、15の上面が比較的平坦な薄膜よりなっており、前記第1及び2絶縁膜12、14の屈折率が大きいために、蛍光膜13から発生した光がほとんど前面に透過できない。このために蛍光膜から発せられた光が前面で透過する光量は10%ほどに過ぎない。

これを一層詳細に説明すれば、電界発光表示装置の光効率内部効率と外部効率とに分けられる。内部効率は発光物質の蛍光膜の特性に依存する一方、外部効率は表示装置を構成する各層の屈折率に依存する。

電界発光表示装置の外部効率ηexは、ηex=ηin×ηoutと示せる。ここで、前記ηinは内部効率であり、前記ηoutは光の取り出し結合効率である。前記光の取り出し結合効率は電界発光表示装置の蛍光体層がZnS:Mnでなされ、高屈折率材料から低屈折領域に光が行く時にスネルの法則により決定される臨界角が薄膜蛍光膜の屈折率に依存する。ZnSのような材質よりなる蛍光膜はほとんど屈折率が大きいので低い放出効率値を有するが、この光の放出効率は式ηe=(2n2)−1による。ここで、前記nは蛍光体の屈折率である。

前記式によりZnS系蛍光体の場合、nは2.5なので、8%ほどの光だけが取り出されてほとんどの光は画像表示装置薄膜層の間から反射されて消滅する。

前記のような問題点を解決するために、電界発光表示装置の場合に蛍光膜のグレインサイズを調節してガラスよりなる基板面でのスキャッタリングを誘発させて光の取り出しを高める方策が提案された。この方策は、基板上に単純に薄膜蛍光膜が形成される時の改善効果なので、蛍光膜と基板間に電極層と絶縁層とが形成される場合に大きい効果を期待し難い。

また、蛍光体層からの光取り出し効率を高めるために、蛍光膜の形成時にO2の分圧を26664.4Pa(200mtorr)以上に調節してノジュールディメンジョンを100nmに大きくすることにより効率を向上させる方策が提案された(非特許文献1参照)。

また、薄膜蛍光体の光取り出し効率を高めるためにガラス基板を粗く作って光取り出し特性を4倍向上させる方案提示された(非特許文献2参照)。

上記の通りに提案された方法は特定薄膜層から光が反射されることを防止しており、光の取り出し効率を高めるのに限界がある。

そして、特許文献2には有機電界発光表示装置の薄膜層間の一側に光回折のための凹凸を形成して光取り出し効率を高めた構成が開示されている。
特開2001−176671号公報
米国特許6,476,550号明細書
S.l.Jones,D Kumar,K.−G.Cho,R.Singh and P.H.Holloway,Displays,19,151(1999)
Sella,C.;Martin,J.;Charreire,Y. ThinSolid Films 1982,90,181.)

概要

電界発光表示及びその製造法を提供する。 光を回折及び反射により分散させるための凹凸をなす構造物30が上面に形成された基板21と、基板21の上面に順次積層され、構造物30と基板21の表面形状に沿って形成される第1電極層、第1絶縁層、蛍光膜、第2絶縁層、第2電極層を有する電界発光表示装置。このように蛍光膜と絶縁層が波打ちつようにするための構造物30を備えることにより内部光損失を減らし、光の取り出し効率を高められる。

目的

本発明は前記のような問題点を解決するためものであり、その目的は、基板と薄膜層、すなわち絶縁層、蛍光膜、電極層の間に屈折率差による光の反射を防止して光を回折させて光の取り出し効率を高められる電界発光表示装置及びその製造法を提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

光を回折及び反射により分散させるための凹凸をなす構造物が上面に形成された基板と、前記基板の上に、前記構造物と基板の表面形状に沿って順次形成される第1電極層、第1絶縁層蛍光膜、第2絶縁層、第2電極層と、を有することを特徴とする電界発光表示装置

請求項2

前記構造物は所定ピッチで設けられた円柱状、四角柱状、および外周面先細りとなった形状のいずれかよりなる多数の突起よりなることを特徴とする請求項1に記載の電界発光表示装置。

請求項3

前記構造物は基板に薄膜層が形成され、この薄膜層に所定ピッチで配列された多数のホールが形成されてなることを特徴とする請求項1に記載の電界発光表示装置。

請求項4

前記構造物を基板と屈折率が実質的に同じ材料よりなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電界発光表示装置。

請求項5

前記構造物の材料は、透明なSiO2、SiO2エアロジェルシリコンポリマー、BCB、ポリイミドよりなる群から選択された少なくともいずれか一つの材料よりなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の電界発光表示装置。

請求項6

前記構造物の前記所定ピッチは前記蛍光膜から生じた光の波長λのλ/4ないし4λ間の値を有することを特徴とする請求項2または3に記載の電界発光表示装置。

請求項7

前記構造物の前記所定ピッチは100〜2400nmであることを特徴とする請求項6に記載の電界発光表示装置。

請求項8

前記構造物の形状の高さは50〜1000nmであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の電界発光表示装置。

請求項9

前記構造物の上面が円形よりなり、その円形の直径と前記所定ピッチとの関係が不等式0.05<2×直径/ピッチ<0.5を満足することを特徴とする請求項2〜8のいずれか1項に記載の電界発光表示装置。

請求項10

前記蛍光膜の屈折率は隣接する第1及び2絶縁層の屈折率より大きいことを特徴とする請求項1に記載の電界発光表示装置。

請求項11

前記蛍光膜は屈折率が1.6以上の酸化物硫化物とが母体となってなることを特徴とする請求項1に記載の電界発光表示装置。

請求項12

透明な基板と、基板の上面に順次積層された第1電極層、第1絶縁層、蛍光膜、第2絶縁層、および第2電極層を含み、前記基板、前記第1電極層、前記第1絶縁層、前記蛍光膜、前記第2絶縁層、および前記第2電極層のうち少なくともいずれかの上面に光を回折及び反射させるために凹凸をなす構造物が形成され、当該構造物が形成された層から上に積層されてなる少なくとも一層が前記構造物の形状に沿って形成されていることを特徴とする電界発光表示装置。

請求項13

前記構造物が所定ピッチで設けられた円柱状、四角柱状、および外周面が先細りとなった形状のいずれかよりなる多数の突起よりなることを特徴とする請求項12に記載の電界発光表示装置。

請求項14

前記構造物の材料は、透明なSiO2、SiO2エアロジェル、シリコンポリマー、BCB、ポリイミドよりなる群から選択された少なくともいずれか一つの材料よりなることを特徴とする請求項12または13に記載の電界発光表示装置。

請求項15

前記構造物の前記所定ピッチは、前記蛍光膜から生じた光の波長λのλ/4ないし4λ間の値を有することを特徴とする請求項13または14に記載の電界発光表示装置。

請求項16

前記構造物の前記所定ピッチは100ないし2400nmであることを特徴とする請求項15に記載の電界発光表示装置。

請求項17

前記構造物の形状の高さは50〜1000nmであることを特徴とする請求項12〜16のいずれか1項に記載の電界発光表示装置。

請求項18

前記構造物の上面が円形よりなり、この円形の直径と前記所定ピッチとの関係が不等式0.05<2×直径/ピッチ<0.5を満足することを特徴とする請求項13〜17のいずれか1項に記載の電界発光表示装置。

請求項19

前記蛍光膜の屈折率は隣接する層の屈折率より大きいことを特徴とする請求項12に記載の電界発光表示装置。

請求項20

前記蛍光膜は屈折率が1.6より大きい酸化物と硫化物とが母体となってなることを特徴とする請求項12に記載の電界発光表示装置。

請求項21

前記第1電極層または第2電極層を駆動するための薄膜トランジスタ層をさらに備えてなることを特徴とする請求項12に記載の電界発光表示装置。

請求項22

前記所定のパターンで形成された第1及び2電極層の間に形成された蛍光膜が所定パターンの赤、緑、青色蛍光膜よりなることを特徴とする請求項12に記載の電界発光表示装置。

請求項23

透明な基板を準備する第1段階と、前記透明な基板の上面に光を回折及び反射させて分散させるために凹凸をなす構造物を形成するための絶縁性薄膜層を形成する第2段階と、前記薄膜層の上面にフォトレジスタ層を形成する第3段階と、前記フォトレジスタ層を、レーザホログラムを利用して所定のパターニングを行う第4段階と、前記パターニングされたフォトレジスタ層をエッチングする第5段階と、前記エッチングされたフォトレジスタ層を利用して薄膜層をエッチングし、二次元の構造物を形成する第6段階と、を有することを特徴とする電界発光表示装置の製造法

技術分野

0001

本発明は電界発光表示装置及びその製造法係り、さらに詳細には基板薄膜層とが改善されて各層の屈折率に依存する光取り出し効率を向上させた電界発光表示装置及びその製造法に関する。

背景技術

0002

一般的に電界発光表示装置は情報化社会にて高品位画像表示用装置であって、軽くて体積が小さく、耐環境性耐久性、長寿命、広い視野角などの長所を有する平板表示装置のうちの一つである。

0003

電界発光表示装置は、蛍光膜の両端に電圧を加えて電子を蛍光膜内に加速させ、発光中心原子衝突させることにより発光中心原子電子準位にあった電子がさらに高いエネルギー準位励起されていて基底状態遷移されつつ電子周囲のエネルギー差により特定波長領域の光を出す電界発光現象を起こすディスプレイ装置である。

0004

電界発光表示装置は交流(AC:Alternating Current)駆動型及び直流(DC:Direct Current)駆動型があり、また薄膜型厚膜型とに分けられもする。

0005

かような電界発光表示装置は主に一層以上の絶縁膜と、一層以上の蛍光膜とより構成され、その両端に電圧を加えられる電極を備える。前記絶縁膜と蛍光膜とはその特性を向上させるために相異なる材料より構成された薄膜多層構造に形成しもする。

0006

図1にはAC駆動型薄膜電界発光表示装置の一例を示した。図面を参照すれば、基板10上に第1電極層11、第1絶縁層12、蛍光膜13、第2絶縁層14、第2電極層15が設けられた構成を有する。

0007

前記蛍光膜13をなす材料としては、金属硫化物であるZnS、SrS、CsSなどが利用され、最近ではCaCa2S4、SrCa2S4などのアルカリ土類カルシウム硫化物金属酸化物も利用されている。そして、前記蛍光体をなす物質に含まれる発光中心原子としてはMn、Ce、Tb、Eu、Tm、Er、Pr、Pbなどを含む遷移金属またはアルカリ土類金属が利用される。

0008

一方、特許文献1には電界発光表示素子の他の例が開示されている。この電界発光表示素子は基板上に、第1電極、無機化合物よりなる絶縁層、無機化合物よりなる発光層、第2電極が積層された構造を有する。

0009

上記の通りに例示された電界発光表示装置は、電界発光蛍光膜13の両側に位置する第1及び2電極層11、15に所定電圧印加されるにつれて電界発光現象により特定波長の光を発する。

0010

上記の通りに構成された電界発光表示装置は蛍光膜13、第1及び2電極層11、15の上面が比較的平坦な薄膜よりなっており、前記第1及び2絶縁膜12、14の屈折率が大きいために、蛍光膜13から発生した光がほとんど前面に透過できない。このために蛍光膜から発せられた光が前面で透過する光量は10%ほどに過ぎない。

0011

これを一層詳細に説明すれば、電界発光表示装置の光効率内部効率と外部効率とに分けられる。内部効率は発光物質の蛍光膜の特性に依存する一方、外部効率は表示装置を構成する各層の屈折率に依存する。

0012

電界発光表示装置の外部効率ηexは、ηex=ηin×ηoutと示せる。ここで、前記ηinは内部効率であり、前記ηoutは光の取り出し結合効率である。前記光の取り出し結合効率は電界発光表示装置の蛍光体層がZnS:Mnでなされ、高屈折率材料から低屈折領域に光が行く時にスネルの法則により決定される臨界角が薄膜蛍光膜の屈折率に依存する。ZnSのような材質よりなる蛍光膜はほとんど屈折率が大きいので低い放出効率値を有するが、この光の放出効率は式ηe=(2n2)−1による。ここで、前記nは蛍光体の屈折率である。

0013

前記式によりZnS系蛍光体の場合、nは2.5なので、8%ほどの光だけが取り出されてほとんどの光は画像表示装置の薄膜層の間から反射されて消滅する。

0014

前記のような問題点を解決するために、電界発光表示装置の場合に蛍光膜のグレインサイズを調節してガラスよりなる基板面でのスキャッタリングを誘発させて光の取り出しを高める方策が提案された。この方策は、基板上に単純に薄膜蛍光膜が形成される時の改善効果なので、蛍光膜と基板間に電極層と絶縁層とが形成される場合に大きい効果を期待し難い。

0015

また、蛍光体層からの光取り出し効率を高めるために、蛍光膜の形成時にO2の分圧を26664.4Pa(200mtorr)以上に調節してノジュールディメンジョンを100nmに大きくすることにより効率を向上させる方策が提案された(非特許文献1参照)。

0016

また、薄膜蛍光体の光取り出し効率を高めるためにガラス基板を粗く作って光取り出し特性を4倍向上させる方案提示された(非特許文献2参照)。

0017

上記の通りに提案された方法は特定薄膜層から光が反射されることを防止しており、光の取り出し効率を高めるのに限界がある。

0018

そして、特許文献2には有機電界発光表示装置の薄膜層間の一側に光回折のための凹凸を形成して光取り出し効率を高めた構成が開示されている。
特開2001−176671号公報
米国特許6,476,550号明細書
S.l.Jones,D Kumar,K.−G.Cho,R.Singh and P.H.Holloway,Displays,19,151(1999)
Sella,C.;Martin,J.;Charreire,Y. ThinSolid Films 1982,90,181.)

発明が解決しようとする課題

0019

本発明は前記のような問題点を解決するためものであり、その目的は、基板と薄膜層、すなわち絶縁層、蛍光膜、電極層の間に屈折率差による光の反射を防止して光を回折させて光の取り出し効率を高められる電界発光表示装置及びその製造法を提供することである。

0020

本発明の他の目的は、光の取り出し効率を高めて画像の輝度を向上させることにより無機薄膜電界発光による画像の具現が可能な電界発光表示装置及びその製造法を提供することである。

0021

本発明のさらに他の目的は、屈折率の高い層と屈折率の低い層との界面での光分散効果を利用して光損失を減らせる電界発光表示装置及びその製造法を提供することである。

課題を解決するための手段

0022

前記のような目的を達成するために本発明の電界発光表示装置は、上面に光を回折及び反射させて分散させるために凹凸をなす構造物が形成された基板と、前記基板の上面に順次積層され、前記構造物の表面形状に沿って形成される第1電極層、第1絶縁層、蛍光膜、第2絶縁層、および第2電極層とを有することを特徴とする。

0023

本発明によれば、前記構造物が所定ピッチを有する円柱状または多角錐状ドットよりなり、前記構造物の材料は実質的に基板と屈折率が同じや小さい材質を使用するのが望ましい。前記構造物の材料は透明なSiO2、ポリイミドなどで構成されうる。

0024

一方、前記構造物のピッチは前記蛍光膜から生じた光波長のλ/4ないし4λ間の値を有させるのが望ましく、前記蛍光膜は屈折率が1.6より大きい酸化物と硫化物とが母体となる。前記蛍光膜の屈折率は隣接する層の屈折率より相対的に大きい。

0025

また、本発明による電界発光表示装置は、透明な基板と、基板の上面に順次積層され、第1電極層、第1絶縁層、蛍光膜、第2絶縁層、および第2電極層を含み、前記基板または前記各層のうち少なくとも一層の上面に光を回折及び反射させるために凹凸をなす構造物が形成され、前記構造物が形成された層に積層されて少なくとも一層が前記構造物の形状に沿って形成されたことを特徴とする。

0026

そして、前記目的を達成するための本発明による電界発光表示装置の製造法は、透明な基板を準備する第1段階と、前記透明な基板の上面に光を回折及び反射させて分散させるために凹凸をなす構造物を形成するための絶縁性薄膜層を形成する第2段階と、前記薄膜層の上面にフォトレジスタ層を形成する第3段階と、前記フォトレジスタ層をホログラムを利用して所定のパターニングを行う第4段階と、前記パターニングされたフォトレジスタ層をエッチングする第5段階と、前記エッチングされたフォトレジスタ層を利用して薄膜層をエッチングし、二次元の構造物を形成する第6段階とを有することを特徴とする。

発明の効果

0027

本発明の電界発光表示装置およびその製造法は、蛍光膜と絶縁層の波打ちを形成するための構造物を備えることにより内部光損失を減らし、ひいては光の取り出し効率を高められる。特に、無機電界発光表示装置において光取り出し効率を高められるので、無機電界発光表示装置の実用化を可能にできる。

発明を実施するための最良の形態

0028

以下、添付図面を参照して本発明の望ましい実施の形態を詳細に説明すれば次の通りである。

0029

本発明による電界発光表示装置は、これをなす基板の上面または積層された薄膜のうち少なくとも一層の上面に光を回折反射により分散させるための凹凸をなす構造物が形成され、前記構造物が形成された層の上部に積層された少なくとも一層以上が前記構造物と基板の表面に沿って波打つように形成された構造を有する。

0030

このような本発明による電界発光表示装置の一実施の形態を図2に示した。

0031

図面を参照すれば、電界発光表示装置20は、透明な基板21と、前記基板21の上面に光を回折及び反射させて分散させるために凹凸をなす構造物30とを備える。

0032

そして、前記構造物30が形成された基板21の上面に順次積層され、前記構造物30の表面形状に沿って形成される第1電極層22、第1絶縁層23、蛍光膜24、第2絶縁層25、および第2電極層26を有する。

0033

前記第1電極層22は透明な材質であるITO(Indium Thin Oxide)よりなりうる。

0034

前記蛍光膜24は単色光を放出できるように単一パターンの層より形成されうる。また、カラー画像を具現するためには、赤、青、緑色蛍光膜を所定のパターンで形成できる。この場合、それぞれの蛍光膜の上下面に電界を印加できるように前記第1及び2電極層22、26を相互直交するマトリックスタイプで形成できる。

0035

前記蛍光膜24は屈折率nが1.6以上の酸化物と硫化物とが母体に使用されているものが望ましい。前記蛍光膜の屈折率は前記実施の形態により限定されずに隣接する層、すなわち第1及び2絶縁層23、25の屈折率より大きい屈折率を有するようにするが望ましい。そして、前記第1及び2絶縁層23、25は透明な酸化物または硫化物よりなる。

0036

一方、前記基板21の上面に形成されて前記蛍光膜24から生じた光を回折及び反射させて分散させるために凹凸をなす構造物30は、図3ないし図5に示されたように円柱状、四角柱状、外周面先細りとなった形状の多数の突起突起31よりなる。

0037

構造物の形状は、この実施の形態により限定されるものではなく、所定ピッチを有して突出している凹凸構造ならばいかなるものでも可能である。

0038

構造物30の他の実施の形態としては、たとえば、図6に示すように、基板21または絶縁性薄膜層32に所定ピッチPで形成された多数のホールくぼみ)33によって形成されてもよい。前記ホール33の形状は図6においては円形で形成されているがこれに限定されるものではない。

0039

前述の如く構成された構造物30において、それらピッチP、すなわち突起31またはホール33のピッチPは前記蛍光膜24から生じた光の波長λのλ/4ないし4λの間の値、または100nmないし2400nmの間の値を有する。

0040

そして、前記構造物30の高さは前記蛍光膜24の高さHPより低い高さHを有するが、実質的に蛍光膜24の厚さが600nmほどなので、蛍光膜24と第1電極層22及び第1絶縁層23の厚さを案して蛍光膜24と接する面に構造物30の形状に沿える高さに設定するのが望ましい。つまり、前記構造物30の高さは50nm以上と蛍光膜の厚さ以下に設定するのが望ましい。

0041

一方、前記構造物30をなす突起31の直径Dまたはホールの直径DとピッチPとは光の取り出し効率に直接的な影響を及ぼす。

0042

本発明人の実験によれば、前記直径Dは前記設定されたピッチとの関係を考慮し、不等式「0.05<2×直径/ピッチ<0.5」を満足すべく設定するのが望ましい。「2×直径/ピッチ」の値が0.5以上である場合に突起が互いに出合って凹凸がほとんど生ずることなく、また0.05以下である場合に突起のサイズがあまりに小さくて凹凸の効果がなくなってしまうので望ましくない。

0043

そして、前記構造物30の屈折率は基板21またはこの構造物が形成される層の屈折率と実質的に同じ屈折率を有させるのが望ましく、前記構造物の材料は透明なSiO2、SiO2エアロジェルシリコンポリマー、BCB、ポリイミドなど、無機物ポリマーなどにより形成されうる。もちろん、これに限定されるものではない。

0044

前述の如く構成された電界発光表示装置20は、前記第1及び2電極層22、26を介して所定電圧を印加すれば、前記第1及び2絶縁層23、25と蛍光膜24との界面を電子が貫通して蛍光膜24に注入される。前記蛍光膜24にかかった磁場により加速された電子は発光中心の原子と衝突して発光中心電子を励起させ、この励起された電子がさらに基底状態に戻りつつ電子周囲のエネルギー差に該当する一定の波長の光を出す。これが電界発光現象である。この時、AC型電圧や任意波形正負電圧を反復して加えればパルスの数に対応して正方向に反復して電界発光現象が起きるので、持続的に蛍光膜の発光現象を保持できる。

0045

上記の通り蛍光膜24から放出された光は基板21側を通じて外部に取り出されるが、前記基板21には所定ピッチを有する突起31よりなる構造物30によって第1電極層22、第1絶縁層23、蛍光膜24、第2絶縁層25、および第2電極層26が波打つようになっているので、図7に示すように界面に入射される臨界角以上の光の屈折率差による反射が防止されて散乱され、電界発光表示装置をなす層間で光が反射されて損失されることを防止できる。

0046

すなわち、蛍光膜24の屈折率は第1及び2電極層22、26、第1及び2絶縁層23、25の屈折率に比較して高いために、それら界面から反射される。しかし、それらの間の基板に形成された構造物30により波打ち型になっているので、前記界面に入射された光のうち界面と平行した成分の光は波打ちにより水平方向に進めずに前面に放出されて光取り出し効率を高める。

0047

本発明人は界面に前記構造物を有する電界発光表示装置と構造物を有していない電界発光表示装置との光取り出し量を比較して光取り出し効率の上昇を明確に理解した。以下この比較実験について説明する。

0048

(実施例1)
本実施例1では電界発光表示装置を製作するにあたり、基板の上面にSiO2を利用して円柱状の構造物をなす突起を形成した。前記構造物の突起間のピッチは620nmを保持させ、突起の高さHと直撃Dとは200nmと230nmとなすべく製作した。そして、上記実施の形態の通りに構造物が形成された基板の上面に第1電極層、第1絶縁層、蛍光膜第2絶縁層、第2電極層を前記構造物が形成された基板の表面の形状に沿って波打つように形成した。

0049

(実施例2)
本実施例2では電界発光表示装置を製作するにあたり、基板の上面にSiO2を利用して円柱状の構造物をなす突起を形成した。前記構造物の突起間のピッチは420nmを保持させ、突起の高さHと直径Dとは200nmと220nmとをなすべく製作した。そして、上記の通りに構造物が形成された基板の上面に第1電極層、第1絶縁層、蛍光膜第2絶縁層、第2電極層を前記構造物が形成された基板の表面の形状に沿って波打つように形成した。

0050

(比較例1)
本比較例1では電界発光表示装置を製作するにあたり、基板の上面に構造物を形成せずに、基板の上面に平坦な第1電極層、第1絶縁層、蛍光膜第2絶縁層、第2電極層を形成した。

0051

上記の通りに実施例1、2、及び比較例1により製造された電界発光表示装置の効率向上と結果とを知るために、エレクトロルミネセンス分光光度計で測定した。測定時の励起条件は500Hzサイン波電圧を可変させて輝度と効率を測定し、特にしきい電圧である40Vと60Vとで測定した。その結果、実施例1と比較例1とにより製作された電界発光表示装置を利用し、図8に示された電圧と輝度との関係のグラフを得られ、実施例1、2及び比較例1により製作された電界発光表示装置の輝度、効率値、しきい電圧から測定した効率及び輝度比の比較結果を次の表1に示す。また、構造物を形成した電界発光表示装置と形成していない電界発光表示装置の輝度と供給電圧との関係を図8に示す。

0052

0053

図8に示されたグラフから分かるように、基板に構造物を形成して蛍光膜から発生する光の反射を防止して光取り出し効果を高めることにより、構造物を形成していない電界発光表示装置に比べて輝度が2.6倍以上向上することが分かった。

0054

また、表1に示されたように基板に構造物を形成した電界発光表示装置の輝度が従来の比較例1により製造された電界発光表示装置に比べて2.4倍以上、効率は2.3倍以上向上することが分かった。

0055

図9及び図10には本発明による電界発光表示装置の他の実施の形態を示した。なお、図9は電界発光表示装置の他の実施の形態を示した断面図であり、図10図9のA’で示す円内を抜粋した拡大断面図である。

0056

図面を参照すれば、電界発光表示装置は透明な基板40にはバッファ層41が形成され、このバッファ層41の上部はそれぞれ画素を形成するための画素領域Aと、薄膜トランジスタ(TFT)とキャパシタとが形成された駆動領域Bとに大別される。

0057

前記駆動領域はバッファ層41の上面に所定のパターンに配列されたp型またはn型の半導体層42がゲート絶縁層43により埋め込まれる。

0058

前記ゲート絶縁層43の上面には前記半導体層42と対応するゲート電極層44とこれを埋め込む第1絶縁層45と、前記第1絶縁層45とゲート絶縁層43とに形成されたコンタトホール46a、47aを通じて前記半導体層42の両側にそれぞれ連結され、第1絶縁層45の上部に形成されたドレーン電極46、ソース電極47よりなるTFTとを含む。

0059

前記ソース電極47と連結され、前記第1絶縁層45の上面に形成された第1補助電極111と、この第1電極と対向して第1絶縁層45に埋め込まれる第2補助電極112とよりなるキャパシタ110を備える。そして、前記第1絶縁層45の上部には第2絶縁層48が形成されるが、前記第2絶縁層48の上面または前記画素形成領域Aと対応する第2絶縁層48の上面には前述の実施の形態で言及した突起31よりなる構造物30が設けられる。この構造物30の詳細な構造については前述した実施の形態と同一であるので説明を省略する。

0060

そして、前記第2絶縁層48の上面には画素形成領域Aに開口部49aが形成された第3絶縁層49が形成される。前記第3絶縁層49の開口部49aの底面、すなわち前記構造物30が形成された第2絶縁層48の上面には前記ドレーン電極46と電気的に連結された第1電極層100が前記第2絶縁層48の上面形状に沿って波打つように形成される。前記第1電極層100の上部には蛍光膜50が形成され、前記蛍光膜50と第3絶縁層49の上部には第2電極層101が形成される。

0061

そして、前記第1及び2電極層100、101と蛍光膜50間には第4及び5絶縁層51、52が形成される。ここで、前記蛍光膜50とこの蛍光膜50と対応する領域である第2電極層101及び前記第4及び5絶縁層51、52は前記構造物により形成される第2絶縁層48のうねりに沿って波打つように形成される。一方、前記蛍光膜50の屈折率は前記実施の形態の通り上下部に位置する第1及び2、3、4、5絶縁層45、48、49、51、52の屈折率より相対的に高い。

0062

一方、TFTを利用した電界発光表示装置は図10に示されたように構造物30を第1絶縁層の上部に形成することもある。しかし、これに限定されない。

0063

前述の如く構成された電界発光表示装置は選択されたTFTにより第1電極層100に所定電圧が印加されると共に第2電極層101に電圧が印加されれば、電界発光により蛍光膜50から光が放出されて外部に取り出されるが、前記蛍光膜50と電極及び絶縁層間は構造物により波立ちがあるので、蛍光膜50から臨界角以上に界面に照射される光を散乱させて臨界角以内で変化させることにより界面にて光の反射率を大幅減らせる。

0064

図11には本発明による電界発光表示装置の製造法を示した。

0065

図面を参照すれば電界発光表示装置の製造法は、まず基板を準備する第1段階(S1)と、前記基板の上面に光を回折及び反射により分散させるために凹凸をなす構造物を形成する第2段階(S2)とを行う。

0066

前記第1段階において、前記基板は光の取り出しが基板を介してなされる場合には基板がガラスのような透明な材質でなっていなければならない。

0067

そして、光を回折及び反射により分散させるために凹凸をなす構造物を形成する第2段階は次のような細分化された段階よりなる。

0068

まず、基板を洗浄した状態にて基板の上面にSiO2を真空蒸着方法により5000Åの厚さに蒸着する第1薄膜蒸着段階(S3)を行う。

0069

続いて、このマスキングのためにCrまたはSiを利用して500Åの厚さに第2薄膜を蒸着する第2薄膜蒸着段階(S4)と、前記第2薄膜の上面に感光膜層を形成してこれをレーザスキャニングまたはホログラム法を利用してパターニングした後で第2薄膜をエッチングするエッチング段階(S5)を行う。

0070

上記の通りに第2薄膜が所定パターンでエッチングが完了すれば、これを利用して前記第1薄膜をエッチングして所定ピッチを有する突起よりなる構造物を形成する構造物形成段階(S6)を実施する。

0071

続いて、上記の通りに基板の上面に所定の高さとピッチ及び大きさを有する突起よりなる構造物の形成が完了すれば、この上面に第1電極層、第1絶縁層、蛍光膜、第2絶縁層、第2電極層の形成段階を順次実施(S7〜S11)し、これら各層が構造物の形成された基板の上面に沿って波打ち型とする。

0072

以上、本発明を適用した実施の形態および実施例を説明したが、本発明は、これら実施の形態および実施例に限定されるものではない。たとえば前述した実施の形態においては基板の直上に構造物を形成する方法を説明したが、これにかわり、基板上に形成された前記第1電極層、前記第1絶縁層、前記蛍光膜、および前記第2絶縁層の少なくともいずれかの上面に、凹凸を有する構造物を形成しても良い。

0073

そして、本発明は図面に示された実施の形態を参考として説明されたが、それは例示的なものに過ぎず、当分野で当業者ならばそれから多様な変形及び実施の形態の変形が可能であるというが理解できるであろう。よって、本発明の真の技術的保護範囲は特許請求範囲技術的思想により決まるものである。

図面の簡単な説明

0074

従来の電界発光表示装置の光が取り出される状態を示した断面図である。
本発明による電界発光表示装置の断面図である。
電界発光表示装置の構造物の一例を示した斜視図である。
電界発光表示装置の構造物の一例を示した斜視図である。
電界発光表示装置の構造物の一例を示した斜視図である。
構造物の他の実施の形態を示した斜視図である。
本発明による電界発光表示装置の作用を示した断面図である。
構造物を形成した電界発光表示装置と形成していない電界発光表示装置の輝度と供給電圧との関係を示した図面である。
Aは電界発光表示装置の他の実施の形態を示した断面図である。
図9のA’で示す円内を抜粋して示した拡大断面図である。
本発明による製造法の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

0075

21…基板
22…第1電極層
23…第1絶縁層
24…蛍光膜
25…第2絶縁層
26…第2電極層
30構造物
31突起
D 直径
H 高さ
P ピッチ

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