專利名稱：顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有有機(jī)電致發(fā)光(EL)元件的顯示裝置，特別是涉及具有可改善視 角特性的有機(jī)EL元件的顯示裝置。
背景技術(shù)：
諸如有機(jī)EL元件的電極、發(fā)光層和空穴傳輸層之類的有機(jī)化合物層容易通過與 空氣中的水分或氧氣的反應(yīng)而被腐蝕或氧化。這種腐蝕和氧化使稱為暗斑(dark spot)的 非發(fā)光部分顯著成長(zhǎng)，并且，隨著時(shí)間的過去導(dǎo)致有機(jī)EL元件的特性劣化?，F(xiàn)在將描述導(dǎo) 致暗斑的因素。
通常，有機(jī)EL元件的表面被保護(hù)層覆蓋，用于防止有機(jī)化合物層與空氣中的水分 或氧氣接觸。但是，由于諸如在制造過程中產(chǎn)生的蝕刻殘留物和灰塵之類的微粒，會(huì)在保護(hù) 層中部分地形成小孔(pinhole)。然后，氧氣和水分穿過小孔進(jìn)入元件的內(nèi)部以形成暗斑。 為了防止氧氣和水分的滲入，保護(hù)層可以是厚的，以便充分地覆蓋微粒。但是，由于由諸如 SiN之類的無機(jī)材料制成的保護(hù)層由CVD等形成，因此將該層形成為厚的花費(fèi)長(zhǎng)的時(shí)間，從 而導(dǎo)致成本增加的問題。同時(shí)，提出如下的設(shè)計(jì)其中，形成可通過涂敷等方便地形成的樹 脂層，用于充分地覆蓋微粒，并且，在樹脂層上進(jìn)一步形成質(zhì)密的無機(jī)材料的保護(hù)層。
日本專利公開No. 2002-025765公開了一種涉及在有機(jī)EL元件的上電極上形成保 護(hù)層的密封技術(shù)，該保護(hù)層具有由硅的氧氮化物(SiON)層/有機(jī)材料層/硅的氧氮化物 (SiON)層構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)。
此外，在日本專利公開No. 2005-19148中，為了給出令人滿意的放射分布并且提 供自然的可視性，在覆蓋有機(jī)EL元件的覆蓋層(例如SiO2)的上表面上形成具有負(fù)折光力 的微光學(xué)元件。
順便提及，在日本專利公開No. 2002-025765中公開的具有疊層結(jié)構(gòu)的保護(hù)層與 日本專利公開No. 2005-19148所示的具有負(fù)折光力的微光學(xué)元件(凹形的微透鏡)的組合 導(dǎo)致以下的問題。
S卩，當(dāng)在用作保護(hù)層的疊層結(jié)構(gòu)上設(shè)置由樹脂制成的微透鏡陣列時(shí)，微透鏡層自 身暴露于外部氣體環(huán)境。因此，氣體環(huán)境中的水分很容易滲入微透鏡，以由于膨脹而引起折 射率和形狀的變化，從而導(dǎo)致透鏡功能的降低。
為了解決該問題，可以在微透鏡的表面上形成由諸如SiN之類的無機(jī)材料制成的 最外面的保護(hù)層。在這種情況下，層結(jié)構(gòu)具有五個(gè)層，該五個(gè)層包含由三個(gè)層構(gòu)成的保護(hù)層 和構(gòu)成微透鏡的樹脂層，這導(dǎo)致成本的增加。
另外，在這種結(jié)構(gòu)中，構(gòu)成反射界面的層界面的數(shù)量增大，并由此增大在元件中捕 獲的發(fā)射光的量。結(jié)果，被提取到外部的光的總量減少，并且還由此降低傾斜方向上的亮 度，這導(dǎo)致視角特性的劣化。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一方面涉及一種顯示裝置，該顯示裝置包括像素的陣列，所述像素的 陣列具有多個(gè)有機(jī)EL元件，所述多個(gè)有機(jī)EL元件各具有一對(duì)電極和有機(jī)化合物層，該有機(jī) 化合物層包含發(fā)光層并且被設(shè)置在所述一對(duì)電極之間，并且，該顯示裝置包括保護(hù)層，所述 保護(hù)層被設(shè)置在所述多個(gè)有機(jī)EL元件上。所述保護(hù)層具有由無機(jī)材料制成的第一保護(hù)層、 由樹脂材料制成并且被設(shè)置在第一保護(hù)層上的第二保護(hù)層和由無機(jī)材料制成并且被設(shè)置 在第二保護(hù)層上的第三保護(hù)層。第二保護(hù)層包含用于使從發(fā)光層發(fā)射的光的至少一部分發(fā) 散的透鏡，并且，透鏡具有細(xì)長(zhǎng)的凹形形狀。
本發(fā)明的另一方面涉及一種顯示裝置，該顯示裝置包括像素的陣列，所述像素的 陣列具有多個(gè)有機(jī)EL元件，所述多個(gè)有機(jī)EL元件各具有一對(duì)電極和有機(jī)化合物層，該有機(jī) 化合物層包含發(fā)光層并且被設(shè)置在所述一對(duì)電極之間，并且，所述顯示裝置包括被設(shè)置在 所述多個(gè)有機(jī)EL元件上的保護(hù)層。保護(hù)層包含用于使從發(fā)光層發(fā)射的光的至少一部分發(fā) 散的細(xì)長(zhǎng)的凹形的透鏡。
本發(fā)明的又一方面涉及一種顯示裝置，該顯示裝置包括像素的陣列，所述像素的 陣列包括多個(gè)有機(jī)EL元件，所述多個(gè)有機(jī)EL元件各具有一對(duì)電極和有機(jī)化合物層，該有機(jī) 化合物層包含發(fā)光層并且被設(shè)置在所述一對(duì)電極之間；并且，所述顯示裝置包括用于使從 發(fā)光層發(fā)射的光的至少一部分發(fā)散的細(xì)長(zhǎng)的凹形的透鏡。
參照附圖閱讀示例性實(shí)施例的以下描述，本發(fā)明的其它特征將變得清晰。


圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施例的部分截面圖。
圖2是示出已知的結(jié)構(gòu)的部分截面圖。
圖3是示出發(fā)射角和相對(duì)亮度之間的相關(guān)關(guān)系的曲線圖。
圖4A是示出根據(jù)本發(fā)明的各方面的顯示裝置的制造過程的實(shí)施例的圖。
圖4B是示出根據(jù)本發(fā)明的各方面的顯示裝置的制造過程的實(shí)施例的圖。
圖4C是示出根據(jù)本發(fā)明的各方面的顯示裝置的制造過程的實(shí)施例的圖。
圖4D是示出根據(jù)本發(fā)明的各方面的顯示裝置的制造過程的實(shí)施例的圖。
圖4E是示出根據(jù)本發(fā)明的各方面的顯示裝置的制造過程的實(shí)施例的圖。
圖4F是示出根據(jù)本發(fā)明的各方面的顯示裝置的制造過程的實(shí)施例的圖。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的顯示區(qū)域的外部的保護(hù)層的狀態(tài)的截面圖。
圖6A是示出本發(fā)明的例子2中的顯示裝置的制造過程的實(shí)施例的圖。
圖6B是示出本發(fā)明的例子2中的顯示裝置的制造過程的實(shí)施例的圖。
圖6C是示出本發(fā)明的例子2中的顯示裝置的制造過程的實(shí)施例的圖。
圖6D是示出本發(fā)明的例子2中的顯示裝置的制造過程的實(shí)施例的圖。
圖6E是示出本發(fā)明的例子2中的顯示裝置的制造過程的實(shí)施例的圖。
圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的各方面的顯示裝置的像素陣列和凹透鏡形狀的圖。
圖8A是示出根據(jù)本發(fā)明的各方面的顯示裝置的另一像素陣列和凹透鏡形狀的前 視圖。
圖8B是示出根據(jù)本發(fā)明的各方面的顯示裝置的像素陣列和凹透鏡形狀的透視圖。
圖9A是示出根據(jù)本發(fā)明的各方面的顯示裝置的又一像素陣列和凹透鏡形狀的前 視圖。
圖9B是示出根據(jù)本發(fā)明的各方面的顯示裝置的像素陣列和凹透鏡形狀的透視 圖。
具體實(shí)施方式
有機(jī)EL顯示裝置
以下將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的顯示裝置。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的顯示裝置的部分截面圖。該顯示裝置是頂發(fā)射型 的，其中，從在基板上形成的有機(jī)EL元件的上側(cè)向圖1中的向上的方向提取光。
根據(jù)本發(fā)明的各方面的顯示裝置包括基板10和在基板10上以矩陣形式形成以構(gòu) 成顯示區(qū)域的多個(gè)像素。在本說明書中，術(shù)語“像素”意味著與一個(gè)發(fā)光元件對(duì)應(yīng)的區(qū)域。 根據(jù)本發(fā)明的各方面，在所述多個(gè)像素中的每一個(gè)中形成用作發(fā)光元件的有機(jī)EL元件，并 且，將像素中的每一個(gè)像素分離開的像素分離層12被設(shè)置在有機(jī)EL元件之間。另外，有機(jī) EL元件各具有一對(duì)電極即陽極電極11和陰極電極14以及有機(jī)化合物層13(以下，稱為有 機(jī)EL層)，所述有機(jī)化合物層13包含發(fā)光層并且被設(shè)置在所述一對(duì)電極之間。特別地，在 基板10上形成對(duì)于各像素構(gòu)圖的陽極電極11，并且，在陽極電極11上形成有機(jī)EL層13， 并且在有機(jī)EL層13上進(jìn)一步形成陰極電極14。
陽極電極11例如由諸如Ag之類的具有高反射率的導(dǎo)電金屬材料制成。另外，陽 極電極11可以是疊層，該疊層包含由這種金屬材料制成的層和由具有優(yōu)異的空穴注入特 性的諸如銦錫的氧化物(ITO)之類的導(dǎo)電透明材料制成的層。
另一方面，陰極電極14是用于所述多個(gè)有機(jī)EL元件的共用電極，并且具有半反射 性或者透光性(light-permeable)的構(gòu)成，使得從發(fā)光層發(fā)射的光可出射到元件的外部。 特別地，在為了增強(qiáng)元件內(nèi)部的干涉效果，陰極電極14具有半反射性的情況下，陰極電極 14形成為這樣的層該層具有2nm 50nm的厚度并且由諸如Ag和AgMg之類的具有優(yōu)異的 電子注入特性的導(dǎo)電金屬材料制成。順便提及，術(shù)語“半反射性”意味著部分反射并且部分 透過在元件的內(nèi)部發(fā)射的光的特性，并且指的是具有20% 80%的可見光反射率的特性。 另外，術(shù)語“透光性”指的是具有80%或更大的可見光透射率的特性。
另外，有機(jī)EL層13具有至少包含發(fā)光層的單層或多層結(jié)構(gòu)。有機(jī)EL層13的結(jié) 構(gòu)的例子包括四層結(jié)構(gòu)，該四層結(jié)構(gòu)包含空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層和電子注入層； 和三層結(jié)構(gòu)，該三層結(jié)構(gòu)包含空穴傳輸層、發(fā)光層和電子傳輸層。用于有機(jī)EL層13的材料 可以是已知的材料。
基板10具有像素電路，使得有機(jī)EL元件中的每一個(gè)可被獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)。像素電路 包含多個(gè)晶體管(未示出)。具有晶體管的基板10被覆蓋有層間絕緣層(未示出)，該層 間絕緣層由SiN制成并且具有用于使晶體管與各陽極電極11電連接的接觸孔。此外，在層 間絕緣層上設(shè)置平坦化層(未示出)，所述平坦化層由丙烯酸樹脂制成，用于削減由于像素 電路導(dǎo)致的表面粗糙并且由此使表面平坦化。
此外，在陰極電極14上設(shè)置保護(hù)層，所述保護(hù)層用于保護(hù)有機(jī)EL層13以使其免 受空氣中的氧氣和水分影響。
保護(hù)層具有三層結(jié)構(gòu)，所述三層結(jié)構(gòu)從陰極電極14側(cè)依次包含第一保護(hù)層15、第 二保護(hù)層16和第三保護(hù)層17。
第一保護(hù)層15由諸如SiN或SiON之類的無機(jī)材料制成，并且保護(hù)有機(jī)EL層13以 使其免受構(gòu)成在第一保護(hù)層15上層疊的第二保護(hù)層16的樹脂材料中包含的水分的影響。 另外，第一保護(hù)層15可具有吸收當(dāng)樹脂材料固化時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力的功能。第一保護(hù)層15可 具有大于或等于0. 1 μ m且小于或等于1. 0 μ m的厚度，并且可通過CVD形成。
第二保護(hù)層16由具有例如為IOOppm或更少的低水分含量的透明樹脂材料制成。 關(guān)于透明性，第二保護(hù)層16可在厚度為10 μ m時(shí)具有90%或更大的可見光透射率。樹脂 材料可以是熱硬化樹脂、光硬化樹脂或熱塑性樹脂。這些樹脂的例子包括環(huán)氧樹脂、聚氨酯 硬化型樹脂、酚醛樹脂、脲醛樹脂(urea resin)、三聚氰胺樹脂、醇酸樹脂(alkyd resin), 丙烯酸反應(yīng)樹脂和甲醛樹脂。此外，這些樹脂的例子包括硅樹脂、環(huán)氧聚酰胺樹脂、聚酯樹 脂和異氰酸酯預(yù)聚物的混合物、聚酯多元醇和聚異氰酸酯的混合物、聚氨酯和聚異氰酸酯 的混合物、具有乙烯基氯、乙酸乙烯酯、乙烯醇、順丁烯二酸、丙烯酸、丙烯酸酯、偏二氯乙烯 (vinylidene chloride)、丙烯腈、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯、苯乙烯、丁二烯、乙烯、乙烯 基縮丁醛(vinyl butyral)、乙烯基縮乙醛(vinyl acetal)、乙烯醚等的結(jié)構(gòu)單位的聚合物 或共聚物，以及各種類型的橡膠樹脂。如上所述，第二保護(hù)層16包含凹透鏡。因此，第二保 護(hù)層16不具有均勻的厚度。最小厚度即最薄的部分可具有大于或等于1 μ m但不大于50 μ m 的厚度。最厚部分可具有10 μ m 100 μ m的厚度。第二保護(hù)層16可通過涂敷或印刷而形 成。
第三保護(hù)層17由諸如SiN之類的無機(jī)材料制成，并且防止氧氣和水分從外部滲入 有機(jī)EL元件的內(nèi)部。第三保護(hù)層17可具有大于或等于0. 5 μ m且小于或等于5. 0 μ m的厚 度，并且可通過CVD形成。
第二保護(hù)層16在光提取側(cè)(圖1的向上的方向)包含陣列狀的多個(gè)凹透鏡16a。 通過處理構(gòu)成第二保護(hù)層16的樹脂材料而形成透鏡16a。特別地，可通過諸如壓印之類的 方法形成透鏡16a?？梢园凑找粋€(gè)透鏡16a與一個(gè)像素(即一個(gè)有機(jī)EL元件)對(duì)應(yīng)的方 式布置透鏡16a，但是，多個(gè)透鏡可與一個(gè)像素對(duì)應(yīng)，或者，一個(gè)透鏡可與多個(gè)像素對(duì)應(yīng)。并 且，沿透鏡16a的形狀形成第三保護(hù)層17。
通過形成這種結(jié)構(gòu)，例如，當(dāng)各像素均被設(shè)置有一個(gè)透鏡16a時(shí)，從有機(jī)EL層13 發(fā)射的光透過透明的陰極電極14，然后透過第一保護(hù)層15、在第二保護(hù)層16中形成的透鏡 陣列和第三保護(hù)層17，以被發(fā)射到有機(jī)EL元件的外部。
如果不形成透鏡16a (圖2)，那么從有機(jī)EL層13的發(fā)光層斜著發(fā)射的光18在從 第三保護(hù)層17被發(fā)射時(shí)被進(jìn)一步傾斜(沿20的方向)。另一方面，如果圖1所示，與不具 有透鏡16a的情況相比，在形成透鏡16a的結(jié)構(gòu)中，從第三保護(hù)層17發(fā)射的光19的發(fā)射角 進(jìn)一步向基板的面內(nèi)方向接近(沿19的方向)。因此，與不具有透鏡16a的情況相比，在具 有透鏡16a的情況下，使光向斜方向分散的功能更高。即，可提高顯示裝置的視角特性。這 里，術(shù)語“視角特性的提高”意味著，與從垂直于基板的方向觀看有機(jī)EL顯示裝置時(shí)相比的 從基板的斜方向觀看有機(jī)EL顯示裝置時(shí)的亮度減小的程度降低。
此外，視角特性的改善的程度依賴于發(fā)光區(qū)域、透鏡16a的曲率和從發(fā)光面到透 鏡16a的距離?？墒褂眠@些因素作為參數(shù)來設(shè)計(jì)透鏡16a。
下面將描述透鏡16a的曲率和視角特性。圖3示出改變透鏡16a的透鏡曲率半徑 R(ym)時(shí)的發(fā)射角和相對(duì)亮度之間的相關(guān)關(guān)系的變化。圖3中的術(shù)語“平坦”意味著不設(shè) 置有透鏡16a的情況。
對(duì)于具有四種不同的透鏡曲率半徑1^2(^111、3(^111、6(^111和10(^111)的透鏡16a 實(shí)施測(cè)量。測(cè)量條件如下像素間距為31. 5 μ m,透鏡16a的最大寬度為31. 5 μ m，發(fā)光區(qū) 域(由像素分離層限定的一個(gè)像素的發(fā)光區(qū)域)的寬度為16. 5μπι。并且，陰極電極由銦的 氧化物和鋅的氧化物的混合物制成，并且具有1. 9的折射率和0. 05 μ m的厚度。第一保護(hù) 層由SiN制成，并且具有1.83的折射率和0. 18 μ m的厚度。第二保護(hù)層由環(huán)氧樹脂制成， 并且具有1. 54的折射率和10 μ m的最小厚度。第三保護(hù)層由SiN制成，并且具有1. 83的 折射率和Iym的厚度。對(duì)于透鏡曲率半徑R 20μπι、30μπι、60μπι和ΙΟΟμπι，相鄰的像素 之間的、第二保護(hù)層具有最大厚度的位置處的從發(fā)光面到透鏡16a的距離分別為17. 7μπκ 14. 5 μ m>12. 1 μ m 禾Π 11. 2μπι。
術(shù)語“相對(duì)亮度”意味著在假定發(fā)射角為0度時(shí)的亮度為1的條件下在各結(jié)構(gòu)中 相對(duì)確定的亮度。
發(fā)射角是從第三保護(hù)層17發(fā)射的光束的擴(kuò)展角度。從圖3確認(rèn)，與不具有透鏡 16a時(shí)相比，當(dāng)具有透鏡16a時(shí)，相對(duì)亮度不易減小。并且確認(rèn)，當(dāng)具有透鏡16a時(shí)，在具有 較小的透鏡曲率半徑R的情況下，相對(duì)亮度不易減小。
其原因在于，由于透鏡16a是發(fā)散透鏡，因此入射到透鏡16a上的光束在基板的面 內(nèi)方向發(fā)散，這樣，即使斜著觀看顯示裝置(視角變大)，也給出明亮的并且具有好的視角 特性的顯示。
順便提及，術(shù)語“發(fā)散透鏡”意味著與平坦(不具有透鏡)的情況相比放大斜著入 射到透鏡上的光線的折射角并且具有進(jìn)一步使光束發(fā)散的功能的透鏡。因此，第三保護(hù)層 17外側(cè)(紙的上側(cè))的區(qū)域(例如，空氣層或樹脂層)中的折射率可比第一保護(hù)層15、第 二保護(hù)層16和第三保護(hù)層17中的折射率小。
顯示裝置的制造過程
下面將參照?qǐng)D4A 4F描述根據(jù)實(shí)施例的顯示裝置的制造過程。圖4A 4F是示 出實(shí)施例的顯示裝置的制造過程的各步驟的示意性截面圖。順便提及，由于直到形成陰極 電極14的步驟是已知的制造步驟，其描述在這里被省略。首先，如圖4A所示，制備具有多 個(gè)頂發(fā)射型有機(jī)EL元件的基板10。通過層間絕緣層和平坦化層(未示出)在具有有源矩 陣像素電路(未示出)的基板10之上形成有機(jī)EL元件，并且，這些有機(jī)EL元件包含陽極 電極11、像素分離層12、有機(jī)EL層13和陰極電極14。
然后，如圖4B所示，在顯示區(qū)域的整個(gè)區(qū)域中形成第一保護(hù)層15。第一保護(hù)層15 是具有防止構(gòu)成在第一保護(hù)層15上形成的第二保護(hù)層的樹脂材料中所包含的水分與有機(jī) EL元件接觸的密封功能的部件。因此，第一保護(hù)層15可以是具有高的光透射率并且防濕特 性優(yōu)異的部件，并可由硅的氮化物層或硅的氧氮化物層制成。
然后，如圖4C所示，在顯示區(qū)域的整個(gè)區(qū)域中，在第一保護(hù)層15上形成第二保護(hù) 層16。第二保護(hù)層16由樹脂材料制成，并且具有約大于或等于10 μ m且小于或等于100 μ m 的厚度，使得第二保護(hù)層16可充分地覆蓋諸如蝕刻殘留物之類的灰塵并且還消減由丙烯 酸樹脂制成的像素分離層12的粗糙。樹脂材料可以是水分含量低的熱硬化樹脂、熱塑性樹脂或光硬化樹脂。當(dāng)使用熱硬化樹脂或光硬化樹脂時(shí)，可通過例如旋涂或點(diǎn)涂(dispense) 方法形成第二保護(hù)層16。作為替代方案，可以在真空下在第一保護(hù)層15上層疊具有大于或 等于10 μ m且小于或等于100 μ m的厚度的熱塑性樹脂層。樹脂材料的具體例子包括環(huán)氧 樹脂和丁基樹脂。
然后，如圖4D所示，制備用于形成透鏡16a的模子21，并且，通過避免在樹脂材料 中包含氣泡的同時(shí)將模子21壓到第二保護(hù)層16的樹脂材料上，形成透鏡16a。
模子21可由通常的金屬制成，但是，當(dāng)樹脂材料是光硬化樹脂時(shí)，由于模子21需 要透光，因此，可以使用石英基板。此外，為了提高模子21從樹脂材料的剝離性，模子21可 在表面上具有諸如氟樹脂層之類的層。
當(dāng)樹脂材料是熱硬化樹脂時(shí)，模子21被放置，使得用于形成凹透鏡的模子21的頂 部與各像素的中心大致對(duì)應(yīng)，并且，在這種狀態(tài)下，通過加熱到80°C使得樹脂固化。
由于構(gòu)成有機(jī)EL層13的有機(jī)化合物的耐熱溫度可以為約100°C，因此固化溫度可 以為約80°C。
然后，如圖4E所示，從固化的樹脂材料剝離模子21。
通過這樣做，在第二保護(hù)層16的表面上形成與各像素對(duì)應(yīng)的透鏡16a。
順便提及，如果各凹透鏡16a的底部過薄，那么諸如蝕刻殘留物之類的灰塵不能 被充分地覆蓋，這導(dǎo)致小孔的出現(xiàn)。因此，第二保護(hù)層16在凹部的底部的最小厚度可以為 Iym或更大。此外，為了防止由于吸收導(dǎo)致的光量的減少以及從相鄰像素發(fā)射的光的泄漏， 第二保護(hù)層16在各凹透鏡16a的底部的最大厚度可以為50 μ m或更小。
最后，如圖4F所示，在顯示區(qū)域的整個(gè)區(qū)域中，在硬化了的第二保護(hù)層16上形成 上述的第三保護(hù)層17。第三保護(hù)層17可以是具有高的光透射率并且防濕特性優(yōu)異的部件， 并且可由硅的氮化物層或硅的氧氮化物層制成。第一保護(hù)層15和第三保護(hù)層17可由相同 的材料或不同的材料制成。
這里，在顯示裝置中，如圖5所示，第一保護(hù)層15和第三保護(hù)層17在周邊區(qū)域處 相互直接接觸，所述周邊區(qū)域是設(shè)置有有機(jī)EL元件的顯示區(qū)域的外部并且不設(shè)置有有機(jī) EL元件。因此，第一保護(hù)層15和第三保護(hù)層17形成為在其間具有第二保護(hù)層16。S卩，給 出其中由第一保護(hù)層15和第三保護(hù)層17密封第二保護(hù)層16的結(jié)構(gòu)。
因此，外部空氣中的水分不滲入構(gòu)成第二保護(hù)層16的樹脂材料中。
另外，如圖5所示，第一保護(hù)層15和在基板10與平坦化層52之間形成的層間絕 緣層51在周邊區(qū)域中相互直接接觸，并且形成為在其間具有平坦化層52、有機(jī)EL層13、陰 極電極14和像素分離層(未示出)。即，給出其中平坦化層52、有機(jī)EL層13、陰極電極14 和像素分離層被層間絕緣層51和第一保護(hù)層15密封的結(jié)構(gòu)。由于層間絕緣層51由諸如 硅的氮化物或硅的氧氮化物之類的無機(jī)材料制成并且具有優(yōu)異的防濕特性，因此它可防止 水分從外部通過平坦化層52和像素分離層滲入顯示區(qū)域的內(nèi)部中。
順便提及，在圖4C、圖4D和圖4E所示的形成透鏡16a的步驟中，描述了通過使用 模子21直接形成的方法，但是，也可通過諸如以下的i) ν)中的任一個(gè)的另一方法來制 造透鏡16a
i)包含加熱通過例如光刻來構(gòu)圖的樹脂層并且通過回流使樹脂層變形為透鏡形 狀的方法；
ii)通過用沿面內(nèi)方向具有分布的光將具有均勻厚度的光硬化樹脂層曝光并且將 樹脂層顯影而形成透鏡的方法；
iii)用離子束、電子束或激光將形成為具有均勻厚度的樹脂材料的表面加工成透 鏡形狀的方法；
iv)通過將適量的樹脂滴到各像素上而自對(duì)準(zhǔn)地形成透鏡的方法；以及
ν)通過事先單獨(dú)制備設(shè)置有有機(jī)EL元件的基板和設(shè)置有透鏡的樹脂板并將它們 相互對(duì)準(zhǔn)和接合而形成透鏡的方法。
根據(jù)本發(fā)明的各方面的凹透鏡16a可具有半球形或U形的半圓柱狀的前面。當(dāng)透 鏡為U形的半圓柱狀時(shí)，視角特性在垂直方向或水平方向特別提高。此外，半圓柱透鏡的長(zhǎng) 度方向的端部可以為半球形或者可以與基板垂直。
順便提及，根據(jù)本發(fā)明的各方面的顯示裝置可被應(yīng)用于例如視角特性的改善重要 的電視、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)和數(shù)字照相機(jī)背面監(jiān)視器。
本發(fā)明的各方面不限于上述的配置，并且，只要不背離上述的精神，各種應(yīng)用和變 型是可能的。
例子
例子 1
用低溫多晶硅TFT在玻璃基板上形成像素電路(未示出)，并且，在像素電路上依 次形成SiN的層間絕緣層和丙烯酸樹脂的平坦化層，以制成圖4A所示的基板10。然后，通 過濺射在基板10上形成ITO層和AlNd層，以使其分別具有38nm和IOOnm的厚度。隨后， 對(duì)于各像素將ITO層和AlNd層構(gòu)圖以形成陽極電極11。
然后，丙烯酸樹脂被旋涂于陽極電極11上，然后在設(shè)置了陽極電極11的部分處通 過光刻對(duì)該丙烯酸樹脂進(jìn)行構(gòu)圖以形成開口(這些開口與像素對(duì)應(yīng))，以形成像素分離層 12。像素的間距為30μπι，并且，各陽極電極11的由于開口而露出的部分的尺寸為ΙΟμπι。 然后，進(jìn)行利用異丙醇(IPA)的超聲清洗、煮沸清洗和干燥化。此外，在UV和臭氧清洗之后， 通過真空沉積形成有機(jī)EL層13。
在形成有機(jī)EL層13的過程中，首先，在所有的像素上形成具有87nm的厚度的空 穴傳輸層。在該步驟中，真空度為lX10_4Pa，并且沉積速率為0.2nm/秒。
然后，使用蔭罩部件(shadow mask)分別以30nm、40nm和25nm的厚度形成紅色發(fā) 光層、綠色發(fā)光層和藍(lán)色發(fā)光層。
隨后，以IOnm 的厚度通過 4，7_ 二苯基鄰菲咯啉(bathophenanthoroline，Bphen) 的真空沉積形成共用于所有像素的電子傳輸層。在真空沉積中，真空度為lX10_4Pa，沉積 速率為0. 2nm/秒。
然后，以40nm的厚度通過Bphen和C&03(90 10的重量比)的共同氣相沉積而 形成共用的電子注入層。在氣相沉積中，真空度為3X 10_4Pa，沉積速率為0. 2nm/秒。
然后，在保持真空的同時(shí)，設(shè)置有包含從空穴傳輸層到電子注入層的有機(jī)EL層13 的基板被傳送到濺射裝置。然后，作為陰極電極14，依次分別以IOnm和50nm的厚度形成極 薄的Ag層和透明電極層。透明電極層由銦的氧化物和鋅的氧化物的混合物制成。
然后，如圖4B所示，通過使用SiH4氣體、N2氣體和H2氣體的等離子CVD，形成硅的 氮化物的第一保護(hù)層15。然后，如圖4C所示，在露點(diǎn)溫度為60°C的氮?dú)鈿怏w環(huán)境下，用能夠精密描繪的分配器(dispenser, SHOT MINI SL =Musashi Engineering, Inc.的產(chǎn)品)涂 敷粘度為3000mPa · s的熱硬化樹脂材料(環(huán)氧樹脂)的第二保護(hù)層16。
在樹脂材料的熱硬化之前，如圖4D所示，將單獨(dú)制備的用于形成透鏡16a的模子 21壓向樹脂材料的表面。在壓制中，通過關(guān)于基板的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記調(diào)整模子21的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，執(zhí) 行定位。結(jié)果，在與各像素對(duì)應(yīng)的位置處形成透鏡16a。模子21以與像素間距相同的間距 具有凸形的突起，并且，突起的表面涂敷有作為脫模劑的基于Teflon(注冊(cè)商標(biāo))的樹脂。 突起的形狀即透鏡16a的形狀形成為具有30 μ m的曲率半徑。得到的透鏡陣列具有30 μ m 的間距和約4μπι的深度。
這里，考慮清潔室和處理裝置的環(huán)境，由于第二保護(hù)層16的目的是通過樹脂材料 對(duì)于存在異物的情況實(shí)施平坦化，因此最小厚度(最薄部分處的膜厚)被確定為10 μ m。順 便提及，在此，最小厚度為10 μ m,但可以大于或等于1 μ m并且小于或等于50 μ m。
在如上面描述的那樣對(duì)模子21加壓的狀態(tài)下，通過在真空環(huán)境中以100°C加熱15 分鐘，樹脂材料(環(huán)氧樹脂)固化。然后，從樹脂剝離模子21，以如圖4E所示形成透鏡16a。
此外，如圖4F所示，通過使用SiH4氣體、隊(duì)氣體和H2氣體的等離子CVD，形成硅的 氮化物的無機(jī)保護(hù)層(第三保護(hù)層17)。第三保護(hù)層17形成為具有1 μ m的厚度，并且覆蓋 設(shè)置有有機(jī)EL元件的整個(gè)顯示區(qū)域。
測(cè)量由此制成的根據(jù)本發(fā)明的各方面的顯示裝置的視角特性，并將其與不具有 透鏡的顯示裝置的視角特性相比較，以確認(rèn)60°的發(fā)射角的相對(duì)亮度從平坦情況下的約 0. 25增大到約0. 4。
另外，由于具有透鏡的第二保護(hù)層16完全被第一保護(hù)層15和第三保護(hù)層17密 封，因此，即使在高溫和高濕度的環(huán)境下，也不發(fā)生樹脂的透濕。因此，樹脂未膨脹，并且未 發(fā)生透鏡特性的變化。
例子2
如圖6A 6E所示，通過與例子1的過程不同的過程形成透鏡陣列。順便提及，由 于直到形成第一保護(hù)層15的步驟與例子1中的相同，因此其描述被省略，并且，將從形成第 二保護(hù)層16的步驟開始進(jìn)行描述。
首先，在露點(diǎn)溫度為60°C的氮?dú)鈿怏w環(huán)境下，用能夠精密描繪的分配器(SHOT MINI SL =Musashi Engineering, Inc.的產(chǎn)品)以10 μ m的厚度在第一保護(hù)層15上涂敷粘 度為3000mPa .s的熱硬化環(huán)氧樹脂(熱硬化樹脂材料的第二保護(hù)層16)(圖6A)。然后，通 過在真空環(huán)境下以100°C加熱15分鐘，環(huán)氧樹脂固化。
然后，以4 μ m的厚度在第二保護(hù)層16上涂敷相同的樹脂23 (圖6B)，并且用光掩 模M從上方對(duì)其進(jìn)行曝光(圖6C)。將曝光量確定為具有從透鏡16a的形狀換算的二維分 布。曝光的樹脂被顯影以形成具有預(yù)定形狀的透鏡16a(圖6D)。通過光掩模M的透射率 的面內(nèi)控制執(zhí)行曝光量的面內(nèi)控制。然后，通過再次在真空環(huán)境下以100°C加熱15分鐘，樹 脂固化。該熱處理還具有使透鏡的表面平滑化的功能。另外，由于目的是埋置異物，因此， 當(dāng)異物存在時(shí)，在樹脂材料中，第二保護(hù)層16的最小厚度(最薄部分處的膜厚)被確定為 10 μ m。最小厚度可以大于或等于1 μ m并且小于或等于50 μ m。
最后，通過使用SiH4氣體、隊(duì)氣體和吐氣體的等離子CVD，形成硅的氮化物的無機(jī) 保護(hù)層(第三保護(hù)層17)。第三保護(hù)層17形成為具有1 μ m的厚度，并且覆蓋設(shè)置有有機(jī)10EL元件的顯示區(qū)域的整個(gè)區(qū)域(圖6E)。
順便提及，在上述的例子中，沒有提到像素的布置，但是，根據(jù)像素的布置，透鏡 16a的形狀可形成如下。圖7是根據(jù)本發(fā)明的各方面的顯示裝置的前視圖。如圖7所示，當(dāng) 像素的布置是RGB的delta布置時(shí)，可以將透鏡16a形成為使得從顯示裝置的前側(cè)觀看時(shí) 其外形是圓形。在圖7中，附圖標(biāo)記101表示R(紅色發(fā)光)像素，附圖標(biāo)記102表示G(綠 色發(fā)光)像素，附圖標(biāo)記103表示B(藍(lán)色發(fā)光)像素。此外，附圖標(biāo)記104示出透鏡16a 的外形。在圖7中，RGB像素各被設(shè)置有一個(gè)透鏡16a。
如圖8A和圖8B所示，當(dāng)以條帶狀布置來布置像素時(shí)，可形成細(xì)長(zhǎng)的半圓柱狀凹透 鏡16a以便覆蓋一個(gè)像素(有機(jī)EL元件)。這里，用相同的附圖標(biāo)記示出與圖7中相同的 結(jié)構(gòu)。圖8A是根據(jù)本發(fā)明的各方面的顯示裝置的前視圖。如圖8A所示，RGB像素各被設(shè) 置有一個(gè)透鏡16a。圖8B是圖8A所示的顯示裝置的透視圖。在圖8B中，沒有示出第一保 護(hù)層和第三保護(hù)層。在圖8A和圖8B所示的透鏡陣列的情況下，圖8A的垂直方向的視角特 性沒有得到改善，并且，向前的視角特性僅在圖8A的水平方向上得到改善。
圖9A和圖9B示出圖8A和圖8B所示的細(xì)長(zhǎng)半圓柱透鏡16a的變型。在此例子中， 以一個(gè)透鏡16a與沿各列方向(紙張的垂直方向)布置的多個(gè)像素(有機(jī)EL元件)對(duì)應(yīng) 的方式在顯示區(qū)域107上連續(xù)形成細(xì)長(zhǎng)半圓柱透鏡16a。這里，用相同的附圖標(biāo)記示出與圖 7中相同的結(jié)構(gòu)。
如圖9A和圖9B所示，透鏡16a各沿紙張的垂直方向具有細(xì)長(zhǎng)的形狀，并且被形成 為使得一個(gè)透鏡16a共用于在沿圖9A的垂直方向的線上排列的像素。特別地，對(duì)于R像素、 G像素和B像素的各排列，形成一個(gè)細(xì)長(zhǎng)半圓柱透鏡16a。改善視角特性的效果與圖8A和 圖8B所示的透鏡中的相同。S卩，圖9A的垂直方向的視角特性沒有得到改善，并且，向前的 視角特性僅在圖9A的水平方向上得到改善。
此外，除了上述的例子以外，可將細(xì)長(zhǎng)半圓柱透鏡16a形成為使得多個(gè)透鏡16a對(duì) 應(yīng)于在顯示區(qū)域107的沿紙張的垂直方向的一端到另一端的線上排列的多個(gè)像素組(未示 出)。
另外，在圖7所示的RGB像素的delta布置中，透鏡可沿圖7的水平方向具有細(xì)長(zhǎng) 的形狀。在這種情況下，視角特性沒有在圖7的水平方向得到改善，并且，向前的視角特性 可僅在圖7的垂直方向上得到改善。
本發(fā)明的各方面由此可提供一種顯示裝置，該顯示裝置具有暗斑的發(fā)生減少的有 機(jī)EL元件，并且實(shí)現(xiàn)令人滿意的視角特性，并且還可以低成本制造。
根據(jù)本發(fā)明的各方面，諸如蝕刻殘留物和灰塵之類的微?？沙浞值乇挥蓸渲牧?制成的第二保護(hù)層覆蓋，這使得容易實(shí)現(xiàn)厚度的增加，并且，光的視角特性通過透鏡的功能 得到改善。此外，由于由無機(jī)材料制成的第三保護(hù)層被設(shè)置在透鏡的表面上，因此，防止透 鏡隨著時(shí)間的過去而改變，這穩(wěn)定地提高光的視角特性。此外，由于由樹脂材料制成的第二 保護(hù)層在不形成附加的透鏡用樹脂層的情況下具有透鏡，因此總層數(shù)可減少，這導(dǎo)致制造 成本的降低。
雖然已參照示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于公開的示例性 實(shí)施例。以下的權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最寬的解釋以包含所有這些變更方式和等同的結(jié) 構(gòu)及功能。
權(quán)利要求
1.一種顯示裝置，包括像素的陣列，所述像素的陣列包含多個(gè)有機(jī)EL元件，所述多個(gè)有機(jī)EL元件各具有一對(duì) 電極和有機(jī)化合物層，該有機(jī)化合物層包含發(fā)光層；以及保護(hù)層，所述保護(hù)層被設(shè)置在所述多個(gè)有機(jī)EL元件上，其中所述保護(hù)層包含由無機(jī)材料制成的第一保護(hù)層、由樹脂材料制成并且被設(shè)置在第一保 護(hù)層上的第二保護(hù)層和由無機(jī)材料制成并且被設(shè)置在第二保護(hù)層上的第三保護(hù)層； 第二保護(hù)層包含用于使從發(fā)光層發(fā)射的光的至少一部分發(fā)散的透鏡；以及 所述透鏡具有細(xì)長(zhǎng)的凹形形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中，所述透鏡以一個(gè)透鏡對(duì)應(yīng)于一個(gè)有機(jī)EL元 件的方式被布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中，所述透鏡以一個(gè)透鏡對(duì)應(yīng)于沿列方向排列 的多個(gè)像素的方式被布置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，還包括被設(shè)置有有機(jī)EL元件的顯示區(qū)域和位于顯 示區(qū)域外側(cè)且不設(shè)置有有機(jī)EL元件的周邊區(qū)域，其中第一保護(hù)層和第三保護(hù)層在所述周邊區(qū)域中相互接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的顯示裝置，還包括依次在基板上設(shè)置的由無機(jī)材料制成的層間絕緣層和用于使表面平坦化的平坦化層，其中有機(jī)EL元件被設(shè)置在層間絕緣層和平坦化層之上，以及 第一保護(hù)層在所述周邊區(qū)域中與層間絕緣層接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中，第二保護(hù)層具有大于或等于1μ m且小于或 等于50 μ m的最小厚度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中，第三保護(hù)層具有大致均勻的厚度，使得第三 保護(hù)層的表面的形狀與第三保護(hù)層和第二保護(hù)層之間的界面的形狀對(duì)應(yīng)。
8.一種顯示裝置，包括像素的陣列，所述像素的陣列包含多個(gè)有機(jī)EL元件，所述多個(gè)有機(jī)EL元件各具有一對(duì) 電極和有機(jī)化合物層，該有機(jī)化合物層包含發(fā)光層；以及保護(hù)層，所述保護(hù)層被設(shè)置在所述多個(gè)有機(jī)EL元件上，其中所述保護(hù)層包含用于使從發(fā)光層發(fā)射的光的至少一部分發(fā)散的細(xì)長(zhǎng)的凹形透鏡。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的顯示裝置，其中，所述透鏡被布置為使得一個(gè)透鏡對(duì)應(yīng)于沿 列方向排列的多個(gè)像素。
10.一種顯示裝置，包括像素的陣列，所述像素的陣列包含多個(gè)有機(jī)EL元件，所述多個(gè)有機(jī)EL元件各具有一對(duì) 電極和有機(jī)化合物層，該有機(jī)化合物層包含發(fā)光層；以及細(xì)長(zhǎng)的凹形透鏡，用于使從發(fā)光層發(fā)射的光的至少一部分發(fā)散。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的顯示裝置，其中，所述透鏡被布置為使得一個(gè)透鏡對(duì)應(yīng)于 沿列方向排列的多個(gè)像素。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種顯示裝置，該顯示裝置包括像素的陣列，所述像素的陣列包含多個(gè)有機(jī)EL元件，所述多個(gè)有機(jī)EL元件各具有一對(duì)電極和有機(jī)化合物層，該有機(jī)化合物層包含發(fā)光層并且被設(shè)置在所述一對(duì)電極之間；以及保護(hù)層，所述保護(hù)層被設(shè)置在所述多個(gè)有機(jī)EL元件上。所述保護(hù)層具有由無機(jī)材料制成的第一保護(hù)層、由樹脂材料制成并且被設(shè)置在第一保護(hù)層上的第二保護(hù)層和由無機(jī)材料制成并且被設(shè)置在第二保護(hù)層上的第三保護(hù)層。第二保護(hù)層包含用于使從發(fā)光層發(fā)射的光的至少一部分發(fā)散的透鏡。所述透鏡具有細(xì)長(zhǎng)的凹形形狀。
文檔編號(hào)H01L27/32GK102034851SQ201010293330
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月2日
發(fā)明者坂口清文, 角田乃亞 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社