專利名稱：自發(fā)光元件，顯示面板，顯示裝置以及自發(fā)光元件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于有機(jī)電致發(fā)光(有機(jī)EL)等的自發(fā)光元件，顯示面板，顯示裝置以及自發(fā)光元件的制造方法的發(fā)明。
背景技術(shù)：
近年來，作為自發(fā)光型的平面式面板顯示器(FPD)，大量地開發(fā)出了使用了有機(jī)EL元件的顯示面板，以及等離子顯示器面板(PDP)的顯示器。這些顯示面板是由在陽極層和陰極層之間配置了發(fā)光層而構(gòu)成的。在顯示面板中，通過在電極間施加電壓而使自發(fā)光元件發(fā)光，可以通過折射率大于1的透明介質(zhì)或者透明面板觀看其發(fā)光面來識別文字和圖像。
由于從自發(fā)光元件的發(fā)光面發(fā)出的光呈放射狀，也就是，幾乎向所有的角度發(fā)射，因此對于透明介質(zhì)與外界(或者空氣)的界面，就會出現(xiàn)具有臨界角或其以上的入射角的光在界面上被全反射而被封閉在顯示面板上的問題。例如，就一個作為自發(fā)光型元件的有機(jī)EL元件而言，據(jù)說只能使20％-30％左右的光從顯示面板被取出。
為了解決這樣的有關(guān)光的利用效率或者取出效率的問題，已經(jīng)提出了在面板的內(nèi)部構(gòu)成為斜面，以便將具有臨界角或其以上的放射角的光轉(zhuǎn)換為放射角小于臨界角的光，通過該斜面結(jié)構(gòu)的斜面使得光發(fā)生反射或折射而提高光的取出效率。特別是，在特開平10-189251號中，提出了在從覆蓋基底基板形成的發(fā)光層的透明面板側(cè)射出光的頂發(fā)射型顯示面板中，在發(fā)光層的周圍配置楔狀反射部件，加入了反射結(jié)構(gòu)的構(gòu)成。還有，在特開平2001-332388號公報中，提出了在從形成了發(fā)光層的基底基板側(cè)射出光的底發(fā)射型顯示面板中，其結(jié)構(gòu)是在夾持發(fā)光層的陽極以及陰極上形成斜面。
但是，從發(fā)光層射出的光通過斜面進(jìn)行角度變換以防止在界面的全反射的結(jié)構(gòu)，顯示面板的整體會變厚，對于實現(xiàn)非常薄的平面式面板顯示器可能會產(chǎn)生制約。為了提高來自顯示面板的光的取出效率，有必要對具有相對于透明面板與外界的界面以臨界角或其以上的角度入射的光用斜面進(jìn)行變換，所以有必要設(shè)計成使得這樣的光必須或者其中大部分的光入射到斜面上。也就是，為了要減少從發(fā)光層向透明面板的界面以臨界角入射的光，有必要形成高的斜面，其結(jié)果是使得透明面板變厚。因此，為了要提高光的取出效率只能采用厚的透明面板，就無法使得顯示面板整體變薄。另一方面，雖然如果讓透明面板變薄就可以使得顯示面板整體變薄，但因為增加了對于界面以臨界角或其以上角度入射的光，所以光的取出效率就會下降。
而且，雖然設(shè)置了轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，但并不是從發(fā)光元件輸出的光全部從顯示面板輸出到外界。
在作為發(fā)光層的包含發(fā)光元件的顯示體層中層疊形成了保護(hù)層的顯示面板中，來自發(fā)光元件的輸出光沒有全部被輸出到外界的一個主要原因是因為，在發(fā)光元件與保護(hù)層之間還有界面，當(dāng)保護(hù)層的折射率低于發(fā)光元件的折射率時，從發(fā)光元件向保護(hù)層進(jìn)行光輸入時也會有臨界角。例如，在作為發(fā)光元件采用夾持在兩個電極之間的有機(jī)EL的顯示面板的一般結(jié)構(gòu)中，在基板上形成的顯示體層上層疊了玻璃基板作為保護(hù)層。當(dāng)發(fā)光元件的折射率為1.7左右，而玻璃基板的折射率為1.5左右時，從發(fā)光元件輸出的通過了電極的光在界面就存在全反射的成分。因此，在從發(fā)光元件輸出的光之中，向玻璃基板的入射角在臨界角或其以上的光在玻璃基板的界面被反射，無法被取出到外界。
如果使作為保護(hù)層或者輸出層的在顯示體層上層疊的透明面板的折射率比發(fā)光元件的折射率大的話，從顯示體層輸入到透明面板的光就沒有全反射成分。因此，從發(fā)光元件輸出的光就可以輸入到透明面板。但是，如果增大透明面板的折射率，則其與外界的空氣之間的折射率的差就會增大，從透明面板向外界輸出的光的臨界角就會變小。所以，即使只是采用了折射率大于發(fā)光元件的折射率的透明面板，由于被取出到外界的光的量并沒有增加，因而無法提高光的取出效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是至少要解決上述的問題。依照本發(fā)明，可以提供可使光的取出效率提高，使得從發(fā)光元件輸出的光更多地向外界輸出的自發(fā)光元件，顯示面板，顯示裝置以及自發(fā)光元件的制造方法。
為此，在本發(fā)明中，并不是防止從發(fā)光層到界面的以在臨界角或其以上的角度射出的光在界面被全反射，而是利用其，通過在反射側(cè)也形成反射層，進(jìn)行多重反射，將在界面被全反射的光導(dǎo)向到在發(fā)光層的周圍設(shè)置的角度變換部件上，在那里進(jìn)行角度的變換。即，本發(fā)明的自發(fā)光元件具有，配置在電極之間，通過在電極之間施加的電壓進(jìn)行發(fā)光的發(fā)光層；覆蓋發(fā)光層的射出側(cè)并形成與外界的界面的保護(hù)層，該保護(hù)層的厚度為可使得從發(fā)光層射出的光在發(fā)光層的面積以內(nèi)的界面上至少進(jìn)行一次全反射的厚度；覆蓋發(fā)光層的與保護(hù)層相反的一側(cè)的反射層；在發(fā)光層的周圍配置的，改變從發(fā)光層射出的光在保護(hù)層內(nèi)的傳播方向，使其角度相對于界面小于臨界角的角度轉(zhuǎn)換部。
在本發(fā)明的自發(fā)光元件中，采用了讓從發(fā)光層射出的光至少進(jìn)行一次全反射程度的薄的保護(hù)層。因此，可以使得自發(fā)光元件的整體變薄。對于設(shè)置有多個發(fā)光層的顯示面板也是同樣，通過積極地利用界面的全反射，在可以提高光的取出效率的同時，可以構(gòu)成薄的顯示面板。另一方面，相對于保護(hù)層界面以臨界角或其以上角度射出的光，通過在界面和位于界面的相反側(cè)的反射層之間的多重反射，到達(dá)配置在發(fā)光層周圍的角度變換部而被進(jìn)行角度變換后向外界輸出。而且，由于保護(hù)層薄且良好，構(gòu)成角度變換部的斜面的結(jié)構(gòu)，可以比例如以下敘述的凸棱或凸起的結(jié)構(gòu)更薄。如果采用這樣的結(jié)構(gòu)，由于通過多重反射在發(fā)光層周圍傳播的光，一定會通過角度變換部進(jìn)行角度變換后被取出，從而光的取出效率將提高。另外，作為角度變換部不需要很高的斜面，省去了制作斜面結(jié)構(gòu)的麻煩，從而可以提供低成本的明亮的顯示面板。
因此，可以提供同時滿足了自發(fā)光元件或者顯示面板的薄型化和提高光的取出效率這兩個相反要求的自發(fā)光元件以及顯示面板。特別是，在采用了有機(jī)電致發(fā)光發(fā)光層的自發(fā)光元件或者顯示面板中，由于光的取出效率高也就是所說的20％-30％左右，所以本發(fā)明是非常有效的。為此，可以提供很薄的具有本發(fā)明的顯示面板，和驅(qū)動該顯示面板的發(fā)光層進(jìn)行圖像顯示的驅(qū)動裝置的顯示裝置，從而可以進(jìn)行明亮的圖像顯示。
改變在保護(hù)層傳播的光的角度使其相對界面的角度小于臨界角的角度變換部的其中一種是，使射出側(cè)變寬那樣傾斜著的反射面。另外，角度變換部也可以是使射出側(cè)收窄那樣傾斜著的折射面。以上的任一種斜面結(jié)構(gòu)是必要的。
包圍在發(fā)光層的周圍的斜面高的話，如果傾斜度一定，斜面高的，相鄰接的發(fā)光層的距離就會變長，輸出高分辨率的圖像的顯示面板的尺寸就要變大。因此，采用了這種顯示面板的顯示裝置就要大型化。與此相對，如果是低的斜面(角度變換部)，相鄰接的發(fā)光層的距離就變短，就可以壓縮顯示高分辨率的圖像的顯示面板以及顯示裝置。
另外，在包括發(fā)光層以及斜面的平面區(qū)域相當(dāng)于一個像素的顯示面板中，對于每個像素的發(fā)光區(qū)域(發(fā)光層的發(fā)光面)，該像素所占的面積中也包含斜面(角度變換部)。因此，由于通過本發(fā)明可以使得角度變換部的面積變小，所以也就可以縮小像素的面積，從而可以從小面積的像素發(fā)射出同樣光發(fā)射量的光。所以，顯示面板的亮度也提高了。因此，本發(fā)明也具有縮小像素提高亮度的優(yōu)點，可以顯示非常明亮的圖像或者文字。
在自發(fā)光元件以及顯示面板中，夾持發(fā)光層而設(shè)置的電極之中，一方的電極，也就是與射出側(cè)相反的一側(cè)的電極可以被作為反射層。這樣做可以不需要專用的反射層，從而可以提供更加薄的自發(fā)光元件以及顯示面板。
在本發(fā)明的自發(fā)光元件以及顯示面板中，為了將發(fā)光層與其他的發(fā)光層分隔開而形成向射出側(cè)突出的凸棱，優(yōu)選將凸棱的內(nèi)側(cè)表面作為角度變換部。本發(fā)明的自發(fā)光元件以及顯示面板，作為保護(hù)層，雖然也可以采用將形成有角度變換部的片狀或者面板狀的部件進(jìn)行粘貼的結(jié)構(gòu)，但發(fā)光層和保護(hù)層之間會產(chǎn)生縫隙，容易增加產(chǎn)生漏光(串光)的可能性。另外，如果粘貼保護(hù)層，則在粘貼時容易使氣泡等進(jìn)入，由于氣泡的原因光被散射，從而也可能妨礙利用效率的提高。而且，要進(jìn)行沒有串光或者氣泡混入的制造被認(rèn)為是困難的。
對此，通過將在發(fā)光層的周圍形成的凸棱的內(nèi)側(cè)表面作為角度變換部，在凸棱所包圍的區(qū)域形成保護(hù)層后，可以采用將保護(hù)層與發(fā)光層進(jìn)行基本緊密的配合的結(jié)構(gòu)，或者使得保護(hù)層與發(fā)光層的距離最短，因而可以抑制串光的產(chǎn)生。而且，由于只要在凸棱包圍的區(qū)域形成保護(hù)層就可以，所以可以使用對區(qū)域進(jìn)行涂布等方法形成保護(hù)層，也可以防止在形成保護(hù)層時發(fā)生氣泡混入。而且，如果采用這樣的結(jié)構(gòu)，保護(hù)層的厚度被凸棱的厚度所吸收，也就是說，保護(hù)層的厚度不會影響元件或者顯示面板的厚度，因而可以提供更加薄的自發(fā)光元件以及顯示面板。
因此，通過一種自發(fā)光元件的制造方法，所述自發(fā)光元件具備配置在電極之間，通過在電極之間施加的電壓進(jìn)行發(fā)光的發(fā)光層；覆蓋發(fā)光層的射出側(cè)并形成與外界的界面的保護(hù)層，該保護(hù)層的厚度是使得從發(fā)光層射出的光在發(fā)光層的面積以內(nèi)的界面上至少進(jìn)行一次全反射程度的厚度；覆蓋發(fā)光層的與保護(hù)層相反的一側(cè)的反射層；在發(fā)光層的周圍的角度變換部，該角度變換部改變從發(fā)光層射出的光，即在保護(hù)層內(nèi)傳播的光的方向，使得其角度小于相對于界面的臨界角；該自發(fā)光元件的制造方法還包括為了將發(fā)光層與其他的發(fā)光層分隔開而具備向射出側(cè)突出的凸棱，將凸棱的內(nèi)側(cè)表面作為角度變換部的工序，以及通過在凸棱所包圍的區(qū)域形成保護(hù)層的工序，通過該方法可以制造具有薄的而且光的利用效率高的結(jié)構(gòu)的自發(fā)光元件。
另外，也可以形成從凸棱向射出側(cè)突出的由絕緣材料構(gòu)成的凸起，而將這個凸起的內(nèi)側(cè)表面作為角度變換部。而且，在由該凸起包圍的區(qū)域中形成保護(hù)層。但是，與將凸棱的內(nèi)側(cè)表面作為角度變換部的結(jié)構(gòu)相比，由于在凸棱的部分有產(chǎn)生串光的可能性，所以優(yōu)選將凸棱的內(nèi)側(cè)表面作為角度變換部的結(jié)構(gòu)。另一方面，在將凸棱的內(nèi)側(cè)表面作為角度變換部的結(jié)構(gòu)中，在采用鋁等的膜在凸棱的內(nèi)側(cè)表面制膜作為角度變換部的情況下，會有夾持發(fā)光層而配置的電極由于角度變換部而發(fā)生短路的可能性。因此，由于有制作絕緣膜的必要，如果考慮到制造顯示面板的容易程度的話，在凸棱之上形成凸起，將其內(nèi)側(cè)表面作為角度變換部的結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是適當(dāng)?shù)摹?br> 將在凸棱之上形成的絕緣性的凸起作為角度變換部的自發(fā)光元件，可通過如下制造方法制造，該方法具有，由絕緣材料形成為了將發(fā)光層與其他發(fā)光層分隔開的，從向射出側(cè)突出的凸棱向射出側(cè)突出的凸起，將該凸起的內(nèi)側(cè)表面作為角度變換部的工序，在由凸起所包圍的區(qū)域中形成保護(hù)層的工序。
本發(fā)明對于自發(fā)光型的發(fā)光元件，即只要是自發(fā)光元件或者顯示面板就可以適用。因此、本發(fā)明可以適用于利用了PDP、發(fā)光二極管、無機(jī)EL、有機(jī)EL、場致發(fā)光等的顯示體或者顯示面板。特別是，由于采用了發(fā)光層是有機(jī)電致發(fā)光發(fā)光層的有機(jī)EL元件的顯示體(或者自發(fā)光元件)，或者是顯示面板的光的取出效率非常低，因此本發(fā)明是非常有用的。
另外，在本發(fā)明中，通過將具有使從發(fā)光元件輸出的輸出光的傳播方向朝向射出方向的角度變換部的透明的輸出層的折射率設(shè)為等于或者大于發(fā)光元件的折射率，使得對于輸出層來說輸出光無泄漏地被輸入的同時，通過在輸出層讓輸出光的方向的角度小于輸出層與外界的界面的臨界角，即使是折射率高的輸出層對于外界也可進(jìn)行高效率的輸出光的輸出。也就是，本發(fā)明的顯示體(自發(fā)光元件)具有，包括發(fā)光元件的顯示體層；在這個顯示體層的射出方向的位置上，具有使從發(fā)光元件輸出的輸出光的傳播方向朝向射出方向的角度變換部的透明的輸出層，將該輸出層的折射率設(shè)為等于或者大于發(fā)光元件的折射率。
通過將輸出層的折射率設(shè)為等于或者大于發(fā)光元件的折射率，使得來自發(fā)光元件或者顯示體層朝向輸出層的光沒有全反射成分存在，除去從發(fā)光元件向背面輸出的光之外，向前方或者上方輸出的輸出光全部取出到輸出層。然后，通過在輸出層設(shè)置由反射或者折射來改變輸出光的傳播方向的角度變換部，將相對于輸出層與外界界面的入射角大的輸出光的傳播方向變換為相對于輸出層與外界界面的入射角小的方向，即使由于折射率增大而使得與外部界面的臨界角變小時，通過進(jìn)一步使入射角小于這個臨界角而可以向外界輸出，從而可以維持或者提高光的取出效率。因此，只要是本發(fā)明的自發(fā)光元件(顯示體)，就可以減少從發(fā)光元件或者顯示體層對輸出層的輸出光入射時的損失，從而可以進(jìn)一步提高從發(fā)光元件輸出的光的利用效率。
作為改變在輸出層的輸出光的光路的角度變換部，可以采用使輸出光折射而改變輸出光的傳播方向的微型透鏡或者微型棱鏡，和使輸出光反射而改變輸出光的傳播方向的微型反射鏡。也可以將微型透鏡本身作為輸出層來利用。
即使準(zhǔn)備了折射率高的輸出層，如果在發(fā)光元件與輸出層之間存在折射率低于發(fā)光元件的折射率的中間層的話，因為存在向中間層入射時在界面被全反射的光，因而在輸出層輸入的輸出光將減少。但另一方面，如果在發(fā)光元件與輸出層之間的是其折射率高于輸出層的折射率的中間層的話，因為從發(fā)光元件向中間層輸入的光是以在中間層與輸出層的臨界角以下角度輸入到輸出層的，所以在中間層不產(chǎn)生損失。因此，有必要使中間層的折射率高于發(fā)光元件的折射率。例如，如果發(fā)光元件是通過施加電壓使之發(fā)光的有機(jī)EL那樣的元件的話，就有必要在顯示體層上層疊形成作為向發(fā)光元件施加電壓的電極的透明電極層，由于該透明電極層成為了發(fā)光元件與輸出層之間的中間層，因而通過使該透明電極層的折射率高于發(fā)光元件的折射率就可以抑制在透明電極層的輸出光的損失。
另一方面，輸出層和透明電極層的折射率差大的情況下，就會存在由于在輸出層和透明電極層的界面的折射率級差引起的反射，光的利用效率就會降低。還有，在外來光入射的情況下，由于在界面外來光反射，對比度就會降低。因此，優(yōu)選在透明電極和輸出層的界面設(shè)置防反射層來提高光的利用效率，進(jìn)一步地抑制外來光的反射。
另外，從輸出層輸出的光經(jīng)過空氣(折射率約為1)到達(dá)用戶的眼睛時才初次有效地工作。進(jìn)一步在輸出層的射出方向與輸出層間隔開空間設(shè)置了透明的密封層的情況下，在其空間中充滿折射率接近1的惰性氣體，即使密封層是由折射率約為1.5的部件所構(gòu)成，從輸出層向惰性氣體層輸入的光是可以全部向密封層輸入的，而且，由于惰性氣體層與用戶所在的空氣層具有基本相同的折射率，所以入射到密封層的光是可以全部被取出到空氣中的。
還有，在本發(fā)明中，除了采用的薄的保護(hù)層外，還將輸出層的折射率設(shè)為等于或者大于發(fā)光元件的折射率。由此，可以進(jìn)一步提高光的取出效率。
如此，由于本發(fā)明的自發(fā)光元件(顯示體)可以進(jìn)一步提高從發(fā)光元件輸出的光的利用效率，從而可以輸出高亮度的光。因此，通過使用多個這樣的自發(fā)光元件(顯示體)并將其配置成二元矩陣狀的顯示面板，可以顯示高亮度的鮮明的圖像。而且，通過提供具備本發(fā)明的顯示面板，和驅(qū)動顯示面板的發(fā)光元件而進(jìn)行圖像顯示的驅(qū)動裝置的顯示裝置，可以提供用低的電功率就可以顯示更加明亮的圖像的顯示裝置。


圖1是表示配備了本發(fā)明涉及的顯示面板的顯示裝置(攜帶電話機(jī))的圖。
圖2是表示本發(fā)明涉及的顯示面板的概要的平面圖。
圖3是表示圖2所示的顯示面板的概要的剖面圖。
圖4是表示圖2所示的顯示面板的發(fā)光區(qū)域和像素區(qū)域的關(guān)系的說明圖。
圖5A-5D是表示圖2所示的顯示面板的制造方法的圖。
圖6是表示一種不同的顯示面板的概要的剖面圖。
圖7A-7D是圖6所示的顯示面板的制造方法的圖。
圖8是表示另外一種不同的顯示面板的概要的示意圖。
圖9是表示又一種不同的顯示面板的概要的圖。
圖10是表示本發(fā)明涉及的顯示面板的概要結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖11是表示本發(fā)明涉及的顯示面板的輸出層的折射率和入射率的關(guān)系的圖。
圖12是表示在本發(fā)明涉及的顯示面板的制造過程中，形成了顯示體層的基板的準(zhǔn)備階段的剖面圖。
圖13是表示在本發(fā)明涉及的顯示面板的制造過程中，形成了微型反射鏡的蓋板的準(zhǔn)備階段的剖面圖。
圖14是表示在本發(fā)明涉及的顯示面板的制造過程中，基板和蓋板的粘合狀態(tài)的剖面圖。
圖15是表示本發(fā)明的另一顯示面板的結(jié)構(gòu)的圖。
圖16是表示本發(fā)明的另一顯示面板的結(jié)構(gòu)的圖。
圖17是表示本發(fā)明的另一顯示面板的結(jié)構(gòu)的圖。
圖18是表示本發(fā)明的另一顯示面板的結(jié)構(gòu)的圖。
圖19是表示本發(fā)明的另一顯示面板的結(jié)構(gòu)的圖。
圖20是表示本發(fā)明的另一顯示面板的結(jié)構(gòu)的圖。
圖21是表示本發(fā)明的另一顯示面板的結(jié)構(gòu)的圖。
圖22是表示本發(fā)明的另一顯示面板的結(jié)構(gòu)的圖。
具體實施例方式
以下參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明。圖1是表示作為顯示裝置配備了本發(fā)明涉及的顯示面板的攜帶電話機(jī)的圖。在本例的攜帶電話機(jī)1上，作為顯示數(shù)據(jù)的顯示面板10a是采用了自發(fā)光元件的有機(jī)EL元件的顯示面板，通過由微型計算機(jī)等構(gòu)成的驅(qū)動裝置9使有機(jī)EL元件發(fā)出光L，從而讓用戶90可看到文字或者圖像等的數(shù)據(jù)。
圖2是表示顯示面板的一部分的平面放大圖，圖3是表示圖2的III-III線處的剖面圖。本例的顯示面板10a是由有機(jī)電致發(fā)光元件構(gòu)成的多個像素配置成矩陣狀的面板，可以通過有源矩陣方式或者無源矩陣方式進(jìn)行驅(qū)動。該顯示面板10a，是由單獨的發(fā)光層14，和具備在該發(fā)光層14周圍設(shè)置的反射面13a的顯示體或者自發(fā)光元件19構(gòu)成一個像素，并由多個顯示體19呈二維陣列狀或者矩陣狀配置而構(gòu)成。因此，通過驅(qū)動各個顯示體19可以進(jìn)行二維圖像顯示。每個顯示體19的結(jié)構(gòu)是，具備有在電極之間配置的通過在電極之間施加電壓進(jìn)行自發(fā)型發(fā)光的發(fā)光層14，覆蓋該發(fā)光層14的射出側(cè)的形成與外界的界面18a的保護(hù)層18，通過在發(fā)光層14的周圍設(shè)置的作為角度變換部的反射面13a，將在保護(hù)層18的內(nèi)部傳播的光L2的方向變換為小于保護(hù)層的界面18a的臨界角的角度的方向，從而提高光的利用效率或者光的取出效率。
顯示面板10a，具備有玻璃基板等的作為面板的支撐體的基板11，在其上面或者上表面11a層疊了由信號線、驅(qū)動用的元件等，同時還有鋁等的金屬層或電介質(zhì)多層膜等構(gòu)成的陰極層12(也稱為電極層12或者反射層12)。因此，在本例的顯示面板10a中，陰極層12是反射型的，其功能是將從發(fā)光層14射出的光的一部分向保護(hù)層18側(cè)進(jìn)行反射，和將在界面18a全反射了的光向保護(hù)層18側(cè)進(jìn)行反射。此外，在基板11的上表面11a上按規(guī)定的圖形層疊了由聚酰亞胺構(gòu)成的規(guī)定高度的凸棱13，由凸棱13包圍形成四方的區(qū)域21。該區(qū)域21是有機(jī)EL發(fā)光層14制成膜的區(qū)域，形成發(fā)光區(qū)域。在本例中，是形成了60μm×190μm的長方形發(fā)光區(qū)域21。包括發(fā)光區(qū)域21和凸棱13的一側(cè)傾斜的側(cè)面(斜面)的區(qū)域22相當(dāng)于顯示面板10a的一個像素，例如，成為80μm×240μm的像素區(qū)域。
發(fā)光層14是由利用噴墨技術(shù)在區(qū)域21制成膜而形成。凸棱13是在進(jìn)行發(fā)光層14的制膜時的對準(zhǔn)中可利用的層，也是用于分割發(fā)光層14的層。發(fā)光層14也可以是由有機(jī)EL構(gòu)成的單獨的層，為了改善發(fā)光效率也可以作成為附加了空穴輸送層或者電子輸送層的層。在發(fā)光層14上面形成了由ITO構(gòu)成的透明電極(陽極層)15，通過給陰極層12以及陽極層15施加電壓，配置在電極之間的發(fā)光層14將進(jìn)行自發(fā)地發(fā)光。而且，在陽極層15的上面(射出側(cè))層疊著保護(hù)層18，發(fā)光層14的射出側(cè)由保護(hù)層18覆蓋，并由保護(hù)層18形成與外界的界面18a。在此，雖然電極層12是作為陰極，而電極層15是作為陽極，但只要電極層12是光反射型的電極，而電極層15是光透射型的電極的話，并沒有必要局限于上述的組合設(shè)置。
保護(hù)層18是薄的透明的層，其厚度設(shè)為能夠使得傾斜的從自發(fā)光層14以相對于界面18a的臨界角或其以上的角度射出的光，在發(fā)光層14的面積以內(nèi)的界面18a被全反射的厚度。也就是，在以往的用斜面進(jìn)行角度變換型的顯示面板中，是采用了使得從發(fā)光層以全反射的角度射出的光無法到達(dá)保護(hù)層與外界的界面的厚度的保護(hù)層，而在本例的顯示面板10a中與其相反，是由讓以臨界角或其以上的角度射出的光到達(dá)界面18a而被反射的薄的制膜形成的保護(hù)層18。因此，在從發(fā)光層14射出的光L之中，角度小于界面18a的臨界角的光L1從界面18a被輸出到了外界，而角度在界面18a的臨界角或其以上的光L2在界面18a被全反射，返回到發(fā)光層14側(cè)，被電極層12再次反射。臨界角或其以上的光L2就這樣反復(fù)地在保護(hù)層18的內(nèi)部傳播。例如，如果是折射率為1.5的保護(hù)層18的話，以大約42度或其以上的角度入射到界面18a的光L2在界面18a被全反射而在保護(hù)層18中傳播。
當(dāng)在保護(hù)層18中傳播的光L2到達(dá)發(fā)光區(qū)域21周圍的凸棱13的斜面時，其角度變換為小于臨界角而通過界面18a被輸出到外界。也就是說，凸棱13的側(cè)表面13a被制成了朝向射出側(cè)變寬的傾斜的斜面，該側(cè)表面13a上形成了鋁等的反射膜24。為此，在界面18a和反射層12之間反復(fù)地進(jìn)行反射的光L2，在反射面13a被變換了方向(角度)。因此，被反射面13a反射了的光L2，是以小于相對于界面18a的臨界角的角度入射而被輸出到外界的。為此，在本例的顯示面板10a中，雖然由于采用了薄的保護(hù)層18而存在被界面18a全反射的光L2，但由于光L2經(jīng)過多次反射而到達(dá)反射面13a時，在這里改變了方向而被輸出到外界，所以基本上沒有因為全反射而被封閉的光。因此，可以提供具有與以往的配備有厚的保護(hù)膜和高的反射面的顯示面板同樣，或者在其之上的高的光的利用效率或者取出效率的顯示面板。
如果是以往的顯示面板，因為是使得從發(fā)光層朝向與外界的界面射出的光束不會在其界面被全反射而形成的保護(hù)層，所以有必要增厚其保護(hù)層的厚度，雖然其厚度會根據(jù)發(fā)光區(qū)域或者像素區(qū)域的面積而改變，但會等同于像素的尺寸或者在其之上。例如，發(fā)光區(qū)域或者像素區(qū)域為50μm×50μm時，有必要形成70μm左右厚的保護(hù)層18。與此相對，如果是本例的顯示面板10a的話，因為是將要在保護(hù)層18與外界的界面18a進(jìn)行全反射作為前提條件，所以可以形成更薄的只要能夠起到保護(hù)作用即可的保護(hù)層18。為此，例如，相對于50μm×50μm的發(fā)光區(qū)域或者像素區(qū)域，可以制造出采用幾個μm的非常薄的保護(hù)層18的顯示面板。因此，可以將保護(hù)層的厚度做成原來的十分之一左右，從而可以實現(xiàn)非常薄的顯示面板。
而且，在發(fā)光層14的周圍設(shè)置的反射面13a，是為了改變在保護(hù)層18和反射層12之間進(jìn)行多次反射的光的方向的反射面，而不是通過一次反射就使從發(fā)光層14射出的光不會在界面18a被全反射那樣地改變光的方向的面。因此，該反射面不需要達(dá)到象以往的顯示面板那樣，讓從發(fā)光層14以全反射的角度射出的光可以入射的高度。為此，也可以得到使像素范圍的面積變小的效果。圖4是表示像素區(qū)域22中發(fā)光區(qū)域21和反射面13a所占區(qū)域的關(guān)系。如果將顯示面板10a的反射面的角度設(shè)為等于以往的顯示面板的反射面的角度，因為可以降低其高度，所以為形成反射面13a所必要的區(qū)域25可以變窄。因而，對應(yīng)于較小的像素區(qū)域22可以形成與以往具有同樣光量的發(fā)光區(qū)域21，從而使每個像素的亮度增高。而且，由于在保護(hù)層18內(nèi)傳播的光可以從像素的周圍被輸出，從而形成其周圍的光量與其中央部分相比同等或者更多的顯示體19，從而可以進(jìn)行輪廓分明的高對比度的顯示。
另外，從反面來講，在以往的方式中，由于像素與像素之間的間距受到一定程度的限制，使得反射面的高度受到限制，從而使得經(jīng)過反射面變換其角度從界面被輸出的光的量也受到限制。相對于此，在本發(fā)明中，保護(hù)層18可以變薄的同時，反射面(斜面)24高度也可以降低，從而可以形成與保護(hù)層18同等或者比保護(hù)層18高的斜面。因此，不會漏掉在保護(hù)層18內(nèi)傳播的光，并可以通過改變其角度使其從界面18a被輸出。因此，從這一點看，就可以提供薄的而且光的取出效率高的顯示面板10a。然而，保護(hù)層18變薄后，會增加多次反射的次數(shù)。雖然在界面18a的反射是全反射而沒有什么損失，但在電極12的鋁等的金屬面上光會被吸收，而且光在保護(hù)層18等中進(jìn)行傳播期間也會被吸收。因此，會由于保護(hù)層18變薄造成的吸收而產(chǎn)生光的損失，就會有影響光的取出效率的可能。
總之，在本例的顯示面板10a中，在不減小光的取出效率或者提高光的取出效率的同時，可以使保護(hù)層18變薄。因此，如果是這種結(jié)構(gòu)，可以同時達(dá)到提高光的取出效率和使得顯示面板薄型化的所謂相反的要求，從而可以制造或者提供明亮的薄的顯示面板。還有，由于可以采用低的反射面，不僅可以提高光的取出效率，而且具有可以得到所謂容易提高一個像素的亮度的協(xié)同效果的優(yōu)點，從而可以提供可顯示非常明亮的圖像的顯示面板。進(jìn)而，在顯示面板10a中，因為配置在發(fā)光層14的反射側(cè)的電極12兼作為反射層，這對于制造薄的顯示面板是最佳的結(jié)構(gòu)。還有，為提高亮度而不需要消耗超過必要以上的能量，所以顯示裝置1所消耗的電能減少，從而也可以提高有機(jī)EL的可靠性。
圖5A-5D表示顯示面板10a的制造方法。如圖5A所示，首先準(zhǔn)備玻璃基板等的基板11，如圖5B所示，在基板11的表面11a上層疊由鋁構(gòu)成的電極層(陰極層)12。然后，在電極層12上形成由聚酰亞胺構(gòu)成的凸棱13，在凸棱13的側(cè)面(斜面)13a上形成作為反射膜24的鋁膜或者電介質(zhì)多層膜。在形成了鋁等導(dǎo)電性反射膜時，有必要形成絕緣膜以便不讓電極12和15短路。
接著，如圖5C所示，對由凸棱13包圍的區(qū)域通過噴墨法將由有機(jī)EL材料構(gòu)成的墨水液滴滴下或者噴涂而制膜形成發(fā)光層14。然后，在發(fā)光層14的上面層疊電極層(陽極層)15。接著，如圖5D所示，在形成有電極層12、凸棱13、發(fā)光層14以及電極層15的基板11的射出側(cè)層疊薄的保護(hù)膜18。由此來制造出顯示面板10a。
圖6是表示一種不同的顯示面板10b的剖面圖。上述的顯示面板10a，在包圍發(fā)光層14的周圍的凸棱13上形成了反射面13a，發(fā)光層14的邊側(cè)處配置了反射面13a。也就是，在反射面13a和發(fā)光層14之間的垂直方向或者射出方向沒有間隙。因此，可以防止從發(fā)光層14射出的光泄漏(串光)，是可以讓光的利用效率達(dá)到最高的結(jié)構(gòu)。另外，雖然形成為在凸棱13上也層疊了一部分保護(hù)層18的結(jié)構(gòu)，但由于在陽極層15的上面有保護(hù)層18即可，所以，也可以形成由與凸棱13具有同樣高度或者低于凸棱13的高度的厚度的保護(hù)層18來覆蓋陽極層15的結(jié)構(gòu)。因此，顯示面板的厚度也可以非常薄。但是，在這種顯示面板10a中，為了防止電極之間的短路，在形成反射面13a時有必要形成絕緣層，從而可能會使得顯示面板的制造變得復(fù)雜些。
對此，在圖6所示的顯示面板10b中，不是在凸棱13的斜面上形成反射膜24，而是在凸棱13以及發(fā)光層14的上面形成陽極層15，進(jìn)而，在陽極層15的上面與凸棱13重疊的位置形成由絕緣材料構(gòu)成的凸起25。然后，在該凸起25的斜面25a上形成反射膜24，在凸起25所包圍的區(qū)域覆蓋保護(hù)層18。如果是這樣的顯示面板10b，則不用擔(dān)心由于反射膜24引起的電極之間的短路，從而沒有必要形成為防止電極之間短路的絕緣膜。因此，可以容易地制造顯示面板10b。但是，由于在發(fā)光層14和反射面25a之間在射出方向產(chǎn)生了間隙，在凸棱13部分可能會出現(xiàn)光的泄漏。顯示面板10b中的凸起2 5的高度，可以采用與凸棱13同等或者各種高度，但為了得到薄的顯示面板，優(yōu)選采用低的凸起25。另一方面，為了充分發(fā)揮保護(hù)層18的作用，需要具有一定厚度時，具有通過調(diào)整凸起25的高度來自由地控制保護(hù)層18的厚度的優(yōu)點。
可以通過以下的方法來制造顯示面板10b。首先，與顯示面板10a同樣地，如圖7B所示，在圖7A所示的基板11的表面11a上形成電極層12、凸棱13以及發(fā)光層14。然后，如圖7C所示，對發(fā)光層14以及凸棱13形成電極層15，與凸棱重疊地，也就是在凸棱13的上面形成由絕緣材料構(gòu)成的凸起25，在凸起25的斜面25a上形成反射膜24。然后，如圖7D所示，在凸起25所包圍的區(qū)域注入形成保護(hù)層的材料而形成保護(hù)層18。由此來制造顯示面板10b。
圖8所示的是另一種顯示面板10c的剖面圖。該顯示面板10c，形成了與凸棱13重疊而具有不同于保護(hù)層18的折射率的透明層30，作為角度變換部而形成了使得射出的方向變窄的折射面31。這樣，角度變換部除了由反射面，也可由折射面來實現(xiàn)。
圖9是表示另一種顯示面板10d的剖面圖。這個顯示面板10d是構(gòu)成為，在保護(hù)蓋板18中形成凹部28的同時，在該凹部28的壁面28a形成反射膜24，保護(hù)蓋板18通過粘著層26與形成了凸棱13等的基板11的射出側(cè)粘合的結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)的情況下，反射鏡24的頂點與保護(hù)蓋板18的界面18a的距離長的話，在它們之間會產(chǎn)生光的泄漏。因此，優(yōu)選盡可能地縮短它們之間的距離，以防止光的泄漏。
另外，在上述的任一個例子中，反射面是朝向射出側(cè)擴(kuò)展地傾斜的，也可以朝向射出側(cè)收窄地進(jìn)行傾斜。然而，如果是朝向射出側(cè)擴(kuò)展的反射面，因為可以減少光在界面18a和反射層12之間的多次反射的次數(shù)，如果考慮到反射層12的吸收損失以及發(fā)光層14等的透射率，在抑制由于多次反射造成的光的強(qiáng)度降低這一點上，優(yōu)選形成朝向射出側(cè)擴(kuò)展的反射面。
圖10是表示構(gòu)成另一種顯示面板103的作為自發(fā)光元件的顯示體104的局部放大剖面圖。顯示面板103的結(jié)構(gòu)是，具備基板105、在基板105上順序地層疊的顯示體層110以及輸出層130。顯示體層110構(gòu)成為，將由聚酰亞胺制成的凸棱112分隔的，呈二維矩陣狀配置的有機(jī)EL元件作為發(fā)光層的發(fā)光元件111，該發(fā)光元件111由電極120以及121夾持其間。在這些電極之中，位于輸出層130側(cè)的電極120是氧化銦錫(ITO)等的透明電極。因此，從以發(fā)光元件111為單位來看，具有由基板105、顯示體層110以及輸出層130按順序?qū)盈B的結(jié)構(gòu)的多個顯示體104，這些顯示體104呈矩陣狀配置的結(jié)構(gòu)。
在將有機(jī)EL作為發(fā)光元件的顯示面板103中，發(fā)光元件的折射率約為1.7，如果采用ITO作為透明電極120，其折射率約為2.0。
配置在透明電極120的射出側(cè)的輸出層130的整體是透明的，其結(jié)構(gòu)是配備有反射從發(fā)光元件111輸出的光108的反射板132的帶有反射板的蓋板131，通過透明的粘著層133粘合在顯示體層110上。
本例的蓋板131以及粘著層133，是由包括雙鍵以及三鍵的多重鍵的芳香族樹脂構(gòu)成，折射率約為1.7。因此，本例的顯示面板103中，輸出層130的折射率與發(fā)光元件111的折射率是相同的。因此，在顯示體層110和輸出層130之間的第一界面130b上，從發(fā)光元件111輸出的光之中，朝向用戶109的方向(射出方向或者前方)D1輸出的輸出光108沒有全反射的成分存在，發(fā)光元件111的輸出光108全部被傳送到了輸出層130。
實際上，透明電極層120的折射率為2.0，輸出層130的折射率比透明電極層120的折射率小時，在第一界面130b中對于輸出光108是存在全反射角的。但是由于從發(fā)光元件111向透明電極120傳送的光108全部是對于第一界面130b在臨界角以下輸入的，即使輸出層130的折射率比透明電極層120的折射率小，輸出光108在第一界面130b是不會發(fā)生全反射的。因此，透明電極層120的折射率與發(fā)光元件111的折射率相等或者大于發(fā)光元件111的折射率時，通過比較發(fā)光元件111的折射率和輸出層130的折射率，可判斷從發(fā)光元件111輸出的光108是否會被傳送到輸出層130。
另一方面，當(dāng)透明電極層120的折射率比發(fā)光元件111的折射率小時，由于在透明電極120和發(fā)光元件111的界面上輸出光108的一部分會被全反射，所以輸出光108的利用效率就會降低。
在本例的顯示面板103中，在向輸出層130輸入的輸出光108之中，以小于作為外界界面的第二界面130a的臨界角的角度入射到界面130a的光，通過了界面130a而被輸出到外界。另一方面，在向輸出層130輸入的輸出光108之中，在界面130a的入射角大于臨界角的光，經(jīng)過帶有反射板的蓋板131的反射板132反射后，其相對于界面130a的入射角度會變小。因此，向輸出層130輸入的光，直接地或者通過被反射板132反射，經(jīng)過界面130a被輸出到外界150。
圖11是表示將發(fā)光元件111的折射率設(shè)為1.7時，輸出層130的折射率和入射到輸出層130的輸出光108的比率(入射率)的關(guān)系。輸出層130的折射率在發(fā)光元件111的折射率或其以上時，入射率為1，也就表示不存在由于全反射導(dǎo)致的損失。作為輸出層是采用了以二氧化硅為主要成分的玻璃基板的情況下，由于其折射率為1.5，所以入射率為0.78。因此，通過將輸出層130的折射率設(shè)為在發(fā)光元件111的折射率或其以上，輸入到輸出層130的輸出光108的比率大約增加了30％。為此，假設(shè)輸入到輸出層130的輸出光108全部從輸出層130被輸出到外界的情況下，那么通過本發(fā)明，就可以將光的利用效率提高30％。
作為折射率為1.7或其以上的高折射的樹脂，例如，優(yōu)選含有很多雙鍵、三鍵等多重鍵的樹脂，如果是芳香族樹脂，就很容易得到高的折射率。
圖12-圖14是表示圖10中的顯示面板103的制造過程的一個例子的剖面圖。如這些圖所示，準(zhǔn)備基板105，該基板105上層疊有矩陣狀配置了有機(jī)EL元件111的顯示體層110(圖12)，另外，準(zhǔn)備帶有反射板的蓋板131，其結(jié)構(gòu)是成形為矩陣狀配置的向下突出的凸臺狀的凸起134，并將該臺狀凸起134的斜面作為反射板132(圖13)。然后，如圖14所示，通過粘著層133粘貼以便用蓋板131將基板105的顯示體層110側(cè)覆蓋起來，由此可制造顯示面板103。蓋板131以及粘著層133的構(gòu)成成分或者材料可以相同，也可以不同，要選擇各個層的折射率比發(fā)光元件111的折射率大的構(gòu)成成分或者材料。舉一個例子來說，可以是上述的芳香族樹脂，除此之外，只要是包含多個雙鍵、三鍵等多重鍵的樹脂都可以得到高的折射率。
以上雖然對于為了提高輸入到輸出層130的輸出光108從輸出層130輸出到外界150的效率，在作為變換其傳播方向的手段以設(shè)置了反射板132的顯示面板為例中對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但也可以將折射作為變換手段。
圖15是表示與上述不同的顯示面板103a的概要結(jié)構(gòu)。這個顯示面板103a，配備有輸出層130的顯示體104a配置成矩陣狀，輸出層130的內(nèi)部形成有通過折射面變換輸出光108的傳播方向的微型透鏡136。
在這個輸出層130中，如果被加工成下面構(gòu)成微型透鏡136的折射面的透鏡薄片135與粘著層133的折射率相同的話，因為無法構(gòu)成微型透鏡136，所以優(yōu)選相對于透鏡薄片135的折射率，粘著層133的折射率高。而且，如果粘著層133的折射率比發(fā)光元件111的折射率高的話，與上述顯示面板103一樣，發(fā)光元件111的輸出光108會無泄漏地輸入到輸出層130，通過微型透鏡136對輸出光108的傳播方向進(jìn)行變換，使其能夠從輸出層130輸出到外界150。因此，可以提供光的利用效率更高的顯示面板。
圖16是表示與上述更不同的顯示面板103b的概要結(jié)構(gòu)。在這個顯示面板103b中，微型透鏡136作為輸出層130，微型透鏡的折射面136成為了與外界150的界面130a的顯示體104b呈矩陣狀配置。在這個顯示面板103b中，微型透鏡136的面本身作為界面130a，根據(jù)界面130a的傾斜的變化，使得輸出光108的入射角度小于臨界角，從而輸出光108能夠以更好的效率向外界150輸出。因此，可以進(jìn)一步地提高光的利用效率。
這些微型透鏡136可以通過噴墨的方式，直接地在透明電極層120上形成，從而可以提供低成本的、薄的而高亮度的顯示面板。
圖17是表示與上述不同的顯示面板103c的概要結(jié)構(gòu)。該顯示面板103c，在微型透鏡136的射出側(cè)設(shè)置了透明的密封層140，在其內(nèi)部封入了折射率在1或其以上的惰性氣體142。通過密封層140和惰性氣體142，可以防止有機(jī)EL元件由于氧化或吸濕而變質(zhì)。顯示面板103c，經(jīng)過折射率為1的外界(空氣)150將輸出光108傳送給用戶109進(jìn)行圖像顯示。因此，如果密封層140的內(nèi)部的惰性氣體142的折射率小于1的話，輸出層130與惰性氣體142的界面130a的臨界角就會小于與空氣的界面的臨界角，因而全反射產(chǎn)生的損失就會增大。另一方面，如果惰性氣體142的折射率比1大，則微型透鏡136的折射能力就會減小，因而就會降低將輸出光108變換到射出方向D1的變換效率。還有，如果密封層140的折射率不大于惰性氣體142的折射率的話，光向密封層140入射時就會發(fā)生全反射而產(chǎn)生損失。為此，選擇密封層140的材料的范圍就變小了。因此，優(yōu)選惰性氣體142的折射率基本為1。
圖18是表示另一個顯示面板103d的概要結(jié)構(gòu)。在該顯示面板103d中，在透明電極120的上面形成了防反射膜145，而且在其上面還呈矩陣狀配置了形成了由微型透鏡136構(gòu)成輸出層130的顯示體104b。輸出層130與透明電極120的折射率的差大的時候，在輸出層130與透明電極120的界面上，即使是在臨界角以下入射的光也由于折射率的差而產(chǎn)生反射，從而降低光的利用效率。還有，從外界150向顯示面板103d入射的外來光107，例如是太陽或照明光也會由于輸出層130與透明電極120的折射率的差而產(chǎn)生反射，從而成為使得從發(fā)光元件111輸出的輸出光108的對比度降低的主要原因。因此，通過在顯示體層110和輸出層130之間，也就是，在透明電極120與輸出層130之間設(shè)置防反射膜145來提高光的利用效率，進(jìn)一步防止外來光107的反射。在顯示面板103d的內(nèi)部，為了不讓其所有的層由于折射率的差而產(chǎn)生反射，優(yōu)選在發(fā)光元件111與透明電極120的界面設(shè)置防反射膜。但是，在發(fā)光元件111與透明電極120之間無法設(shè)置絕緣性的防反射膜。為此，通過在顯示體層110和輸出層130之間設(shè)置防反射膜145，使得盡量減少由于折射率差引起的反射，從而可以提供光的取出效率高的，能夠顯示對比度大的鮮明的圖像的顯示面板103d。
在以上所說明的顯示面板103，103a-103d中，通過在輸出層130中采用高折射率材料，將來自發(fā)光元件111的輸出光108無泄漏地提供給輸出層130，在輸出層130進(jìn)行光路變換，從而可以用比通過采用高折射率材料而減小的臨界角更小的角度向與外界的界面130a入射，由此進(jìn)一步提高光的利用效率。輸出光108的傳播方向可以通過反射或者折射來進(jìn)行變換，采用折射時，并不局限于上述透鏡，也可以采用棱鏡。
根據(jù)在圖11所示的模擬的結(jié)果，通過本發(fā)明，與不采用高折射率的材料的情況相比，光的利用效率可以進(jìn)一步提高30％左右，從而可以提供使用低電能就能夠顯示高亮度鮮明的圖像的顯示面板。
圖19是表示另一個顯示面板203的斷面結(jié)構(gòu)的圖。在本例的顯示面板203中，由有機(jī)電致發(fā)光元件構(gòu)成的多個像素配置成矩陣狀，可以采用有源矩陣方式和無源矩陣方式進(jìn)行驅(qū)動。該顯示面板203，由單獨的發(fā)光層214，和具備在發(fā)光層214的周圍設(shè)置的反射面213a的顯示體或者自發(fā)光元件219構(gòu)成一個像素，多個顯示體219在二維方向上呈陣列或者矩陣狀配置。
因此，通過驅(qū)動各個顯示體219可以進(jìn)行二維的圖像顯示。各個顯示體219的結(jié)構(gòu)是，具備配置在電極之間而通過在電極之間施加的電壓來進(jìn)行自發(fā)地發(fā)光的發(fā)光層214，和覆蓋這個發(fā)光層214的射出側(cè)，形成與外界的界面218a的保護(hù)層218。而且，通過在發(fā)光層214的周圍設(shè)置的作為角度變換部的反射面213a，將在保護(hù)層218內(nèi)部傳播的光L22的方向變換為小于保護(hù)層的界面218a的臨界角的角度，從而可以提高光的利用效率或者光的取出效率。
顯示面板203，具備玻璃基板等作為面板的支撐體的基板211，在其上面或者表面211a上層疊了由信號線、驅(qū)動用的元件等，同時還有鋁等的金屬層或電介質(zhì)多層膜等構(gòu)成的陰極層212(也稱為電極層212或者反射層212)。因此，在本例的顯示面板203中，陰極層212具有反射性，其具有將從發(fā)光層214射出的光的一部分向保護(hù)層218側(cè)反射，以及將在界面218a被全反射的光向保護(hù)層218側(cè)反射的作用。
而且，在基板211的上面211a上以規(guī)定的圖形層疊了由聚酰亞胺構(gòu)成的規(guī)定高度的凸棱213，通過凸棱213包圍四周形成區(qū)域221。該區(qū)域221是將有機(jī)EL發(fā)光層214制膜的區(qū)域，形成發(fā)光區(qū)域。
發(fā)光層214是利用噴墨的技術(shù)在區(qū)域221通過制膜形成的。凸棱213是在制膜形成發(fā)光層214時的對準(zhǔn)中可以利用的層，也是分隔發(fā)光層214的層。發(fā)光層214可以是由有機(jī)EL構(gòu)成的單獨的層，也可以是為改善發(fā)光效率而附加了空穴送層或者電子傳送層的層。在發(fā)光層214的上面形成了由ITO構(gòu)成的透明電極(陽極層)215。而且，通過給陰極層212以及陽極層215施加電壓，配置在這些電極之間的發(fā)光層214將自發(fā)地發(fā)光。還有，在陽極層215的上面(射出側(cè))層疊了保護(hù)層218，發(fā)光層214的射出側(cè)被保護(hù)層218覆蓋，通過保護(hù)層218與外界形成界面218a。在此，雖然將電極層212作為陰極，而將電極層215作為陽極，但只要電極層212是具有光反射性的電極而電極層215是具有光透射性的電極，并不一定局限于上述的組合構(gòu)成。
保護(hù)層218是薄的透明的層，其厚度是設(shè)為能夠讓從發(fā)光層214傾斜地，以角度在界面218a的臨界角或其以上的角度射出的光在發(fā)光層214的面積以內(nèi)的界面218a能夠被全反射的厚度。也就是，與在以往的采用斜面進(jìn)行角度變換型的顯示面板中，采用不讓從發(fā)光層以全反射的角度射出的光到達(dá)保護(hù)層與外界的界面的厚度的保護(hù)層相對，在本例的顯示面板203中，與之相反地，是采用了使得以臨界角或其以上的角度射出的光能夠到達(dá)界面218a而被反射的通過制膜形成的薄的保護(hù)層218。因此，在從發(fā)光層214射出的光L之中，角度小于界面218a的臨界角的光L21從界面218a被輸出到外界，角度在界面218a的臨界角或其以上的光L22在界面218a被全反射而返回到發(fā)光層214側(cè)，再次被電極層212反射。通過這樣的反復(fù)使得在臨界角或其以上的光L22在保護(hù)層218內(nèi)部傳播。
在保護(hù)層218內(nèi)傳播的光L22，在到達(dá)發(fā)光區(qū)域221的周圍的凸棱213的斜面時，在此變換其角度使之小于臨界角而從界面218a被輸出到外界。即，在凸棱213的側(cè)面213a是制成了朝向射出側(cè)擴(kuò)展的傾斜的斜面，在這個側(cè)面213a上形成了鋁等的反射膜224。因此，在界面218a和作為反射層的陰極層212之間反復(fù)被反射的光L22在反射面213a上被改變了方向(角度)。因此，被反射面213a反射的光L22以小于相對于界面218a的臨界角的角度入射而被輸出到外界。因此，在本例的顯示面板203中，由于是采用了薄的保護(hù)層218而存在在界面218a被全反射的光L22，光L22經(jīng)過多次反射而到達(dá)反射面213a，在那里被變換了方向而被輸出到了外界，所以幾乎沒有由于全反射而被封閉的光。因此，可以提供與以往的具有厚的保護(hù)層和高的反射面的顯示面板同樣地，或者更高的光的利用效率或者取出效率高的顯示面板。
而且，在該顯示面板203中，由有機(jī)EL構(gòu)成的發(fā)光層214的折射率為1.7，作為透明電極的陽極層215如果采用ITO的話，折射率約為2.0。
本例的保護(hù)層218是由含有很多雙鍵以及三鍵的多重鍵的芳香族樹脂形成的，折射率約為1.7。因此，在本例的顯示面板203中，作為輸出層的保護(hù)層218的折射率與發(fā)光層214的折射率是相同的。在此，陰極層212與發(fā)光層214以及陽極層215構(gòu)成顯示體層210。而且，在顯示體層210和作為輸出層的保護(hù)層218之間的第一界面230b上，在從發(fā)光層214輸出的光之中，向用戶209的方向(射出方向或者前方)D1輸出的輸出光沒有全反射的成分存在，來自發(fā)光層214的輸出光全部被傳送到了作為輸出層的保護(hù)層218。
實際上，作為透明電極層的陽極層215的折射率為2.0左右，作為輸出層的保護(hù)層218的折射率比陽極層215的折射率小的情況下，在第一界面230b上對于輸出光存在全反射角。但是，因為從發(fā)光層214被傳送到陽極層215的光，相對于第一界面230b全部以臨界角以下的角度入射，所以即使保護(hù)層218的折射率比陽極層215的折射率小，通過第一界面230b輸出光是不會被全反射的。因此，陽極層215的折射率與發(fā)光層214的折射率相同或者更大的情況下，通過比較發(fā)光層214的折射率和輸出層230的折射率，可以判斷來自發(fā)光層214的輸出光能否被傳送到輸出層230。
另一方面，在陽極層215的折射率比發(fā)光層214的折射率小的情況下，因為在陽極層215和發(fā)光層214的界面會有一部分的輸出光被全反射，所以輸出光的利用效率會降低。
在本例的顯示面板203中，向輸出層230輸入的輸出光之中，以角度小于作為與外界的界面的第二界面230a的臨界角，輸入到界面230a的光經(jīng)過界面230a被輸出到外界。另一方面，在輸入到輸出層230的輸出光之中，其在界面230a的入射角度比臨界角大的光，通過反射面213a的反射使其在界面230a的入射角度變小。由此，輸入到輸出層230的光，直接地或者通過反射面213a的反射，經(jīng)過界面230a被輸出到外界。由此，可以提高光的取出效率。
圖20是表示另一個顯示面板204的剖面圖。在上述的顯示面板203中，在包圍在發(fā)光層214周圍的凸棱213上形成了反射面213a，在發(fā)光層214的邊側(cè)處配置了反射面213a。也就是說，在反射面213a和發(fā)光層214之間的垂直方向或者射出方向不存在間隙。因此，是具有防止從發(fā)光層214射出的光的泄漏(串光)，使得光的利用效率達(dá)到最高的結(jié)構(gòu)。另外，雖然在凸棱213的上面也層疊了部分保護(hù)層218，但由于只要在陽極層215的上面具有保護(hù)層218就可以，所以可以采用與凸棱213具有同樣高度的厚度的，或者比凸棱213的高度低的厚度的保護(hù)層218來覆蓋陽極層215的結(jié)構(gòu)。因此，顯示面板的厚度也可以非常薄。但是，在這個顯示面板203中，為了防止電極之間的短路，在形成反射面213a時有必要形成絕緣層，這可能會使得顯示面板的制造變得復(fù)雜些。
對此，在圖20所示的顯示面板204中，在凸棱213的斜面213a上沒有形成反射膜224，在與凸棱213重疊的位置上的保護(hù)層218側(cè)形成了由絕緣材料構(gòu)成的凸起325。然后，在這個凸起325的斜面325a上形成反射膜324，凸起325所包圍的區(qū)域被保護(hù)層218覆蓋著。如果是這樣的顯示面板204，不用擔(dān)心通過反射膜324導(dǎo)致的電極之間的短路，因而不必為防止電極之間的短路而形成絕緣膜。由此，可以很容易地制造顯示面板204。但是，由于在發(fā)光層214和反射面325a之間在射出方向會產(chǎn)生間隙，可能會在凸棱213部分產(chǎn)生光的泄漏。顯示面板204中的凸起325的高度，可以采用與凸棱213相同等多種高度，但為了使得顯示面板變薄，優(yōu)選采用低的凸起325。另一方面，為了充分發(fā)揮保護(hù)層218的作用而需要一定厚度的保護(hù)層的情況下，具有通過調(diào)整凸起325的高度而自由地控制保護(hù)層218的厚度的優(yōu)點。
另外，在本例中，與上述例子的顯示面板203同樣地，構(gòu)成為作為輸出層的保護(hù)層218與發(fā)光層214相比具有相同或者更大的折射率。因此，向用戶209的方向(射出方向或者前方)D1輸出的輸出光沒有全反射的成分存在，從發(fā)光層214輸出的光全部被傳送到作為輸出層的保護(hù)層218。由此，可以提高光的取出效率。
另外，在上述的例子中，為使在界面被全反射的光經(jīng)過多次反射而被導(dǎo)向角度變換部的反射層，是由電極來實現(xiàn)的，也可以通過與電極不同的層來實現(xiàn)。如圖21以及圖22是表示將反射層形成為與電極不同的層的例子的顯示面板的剖面圖。在圖21中，在發(fā)光層14和電極303a之間形成了反射層302a。為了要通過兩個電極15和303a向發(fā)光層14施加電壓，該反射層302a有必要具有充分的導(dǎo)電性。另一方面，圖22中，作為電極303b的下層形成了反射層302b。在這種情況下，電極303b與透明電極層15同樣有必要具有充分的透明性。
另外，雖然對將本發(fā)明的顯示面板裝載到攜帶電話機(jī)上作為顯示面板的例子進(jìn)行了說明，但對于裝載到PDA、導(dǎo)航器等的小型的顯示面板中，本發(fā)明也可以適用，本發(fā)明也可以適用于近年來大量開發(fā)的30寸等的大型顯示面板、PC用的顯示器、TV、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)等。還有，雖然對于采用了有機(jī)EL元件的發(fā)光層進(jìn)行了說明，但只要是采用了PDP、發(fā)光二極管、無機(jī)EL、有機(jī)EL、場致發(fā)光等的通過在電極之間施加電壓進(jìn)行自發(fā)地發(fā)光的發(fā)光層的顯示面板，都可以適用本發(fā)明。
如以上所說明的，在本發(fā)明中，采用積極地運用了在界面的全反射，對于被全反射了的光采用設(shè)置在發(fā)光層周圍的反射面等的角度變換部進(jìn)行其角度變換。由此，由于采用薄的保護(hù)層可以與以往的形成了反射性的斜面的顯示面板同樣地提高光的取出效率，所以可以制造明亮的非常薄的自發(fā)光元件以及顯示面板。還有，如果是本發(fā)明，可以用低的反射面來進(jìn)行光的傳播角度的變換，不僅提高了光的取出效率，而且使得一個像素變小而也可以提高每個像素的亮度。因此，自發(fā)光元件以及顯示面板在薄的同時可以顯示超過以往的非常明亮的圖像或者文字。
而且，在本發(fā)明中，通過使輸出層的折射率與發(fā)光元件的折射率相比相同或者更大，可以將發(fā)光元件的輸出光全部輸入到輸出層。而且，通過在輸出層設(shè)置的變換光路的角度變換部件，對于折射率增大而使得臨界角變小的輸出層與外界的界面，使得輸出光可以以小于其臨界角的角度入射，使得輸出光可以以很好的效率輸出到外界。因此，可以大幅度地提高來自發(fā)光元件的輸出光的利用效率，從而可提供可以顯示鮮明的明亮圖像的顯示面板。
另外，在本發(fā)明中，除了采用薄的保護(hù)層外，還使輸出層的折射率與發(fā)光元件的折射率相比相同或者更大。由此，可以進(jìn)一步提高光的取出效率。
權(quán)利要求
1.一種自發(fā)光元件，其特征在于具備配置在電極之間，通過在上述電極之間施加的電壓進(jìn)行發(fā)光的發(fā)光層；覆蓋上述發(fā)光層的射出側(cè)，并形成與外界的界面的保護(hù)層，該保護(hù)層的厚度是使得從上述發(fā)光層射出的光在上述發(fā)光層的面積以內(nèi)的上述界面至少進(jìn)行一次全反射程度的厚度；覆蓋上述發(fā)光層的與上述保護(hù)層相反的一側(cè)的反射層；在上述發(fā)光層的周圍的角度變換部，該角度變換部改變從上述發(fā)光層射出的光，即在上述保護(hù)層內(nèi)傳播的光的方向，使得其角度小于相對于上述界面的臨界角。
2.權(quán)利要求1所述的自發(fā)光元件，其特征在于，上述反射層是一方的上述電極。
3.權(quán)利要求1所述的自發(fā)光元件，其特征在于，上述角度變換部為使上述射出側(cè)變寬那樣的傾斜著的反射面。
4.權(quán)利要求1所述的自發(fā)光元件，其特征在于，上述角度變換部為使上述射出側(cè)收窄那樣的傾斜著的折射面。
5.權(quán)利要求1所述的自發(fā)光元件，其特征在于，具有為將上述發(fā)光層與其它的發(fā)光層分隔開的向上述射出側(cè)突出的凸棱，該凸棱的內(nèi)側(cè)表面構(gòu)成上述角度變換部，在由凸棱包圍的區(qū)域形成上述保護(hù)層。
6.權(quán)利要求1所述的自發(fā)光元件，其特征在于，具有為將上述發(fā)光層與其它的發(fā)光層分隔開的向上述射出側(cè)突出的凸棱，和從該凸棱向射出側(cè)突出的由絕緣材料構(gòu)成的凸起，該凸起的內(nèi)側(cè)表面構(gòu)成上述角度變換部，在由凸起包圍的區(qū)域形成上述保護(hù)層。
7.權(quán)利要求1所述的自發(fā)光元件，其特征在于，上述發(fā)光層為有機(jī)電致發(fā)光發(fā)光層。
8.一種顯示面板，其特征在于具備配置在電極之間，通過在上述電極之間施加的電壓進(jìn)行發(fā)光的多個發(fā)光層；覆蓋這些發(fā)光層的射出側(cè)，并形成與外界的界面的保護(hù)層，該保護(hù)層的厚度是使得從上述多個發(fā)光層射出的光在相應(yīng)的發(fā)光層的面積以內(nèi)的上述的界面上至少進(jìn)行一次全反射程度的厚度；覆蓋上述發(fā)光層的與上述保護(hù)層相反的一側(cè)的反射層；在上述發(fā)光層的周圍的角度變換部，該角度變換部改變從上述發(fā)光層射出的光，即在上述保護(hù)層內(nèi)傳播的光的方向，使得其角度小于相對于上述界面的臨界角。
9.權(quán)利要求8所述的顯示面板，其特征在于，具有為將上述多個發(fā)光層與其它的發(fā)光層分隔開的向上述射出側(cè)突出的凸棱，該凸棱的內(nèi)側(cè)表面構(gòu)成上述角度變換部，在由凸棱包圍的區(qū)域形成上述保護(hù)層。
10.權(quán)利要求8所述的顯示面板，其特征在于，具有為將上述多個發(fā)光層與其它的發(fā)光層分隔開的向上述射出側(cè)突出的凸棱，和從該凸棱向射出側(cè)突出的由絕緣材料構(gòu)成的凸起，該凸起的內(nèi)側(cè)表面構(gòu)成上述角度變換部，在由凸起包圍的區(qū)域形成上述保護(hù)層。
11.一種顯示裝置，其特征在于具備顯示面板和驅(qū)動裝置，該顯示面板具備配置在電極之間，通過在上述電極之間施加的電壓進(jìn)行發(fā)光的多個發(fā)光層；覆蓋這些發(fā)光層的射出側(cè)，并形成與外界的界面的保護(hù)層，該保護(hù)層的厚度是使得從上述多個發(fā)光層射出的光在相應(yīng)的發(fā)光層的面積以內(nèi)的上述的界面上至少進(jìn)行一次全反射程度的厚度；覆蓋上述發(fā)光層的與上述保護(hù)層相反的一側(cè)的反射層；在上述發(fā)光層的周圍的角度變換部，該角度變換部改變從上述發(fā)光層射出的光，即在上述保護(hù)層內(nèi)傳播的光的方向，使得其角度小于相對于上述界面的臨界角；所述驅(qū)動裝置驅(qū)動上述顯示面板的上述發(fā)光層而進(jìn)行圖像顯示。
12.一種自發(fā)光元件的制造方法，該方法是制造具備下述結(jié)構(gòu)的自發(fā)光元件的制造方法配置在電極之間，通過在上述電極之間施加的電壓進(jìn)行發(fā)光的發(fā)光層；覆蓋這些發(fā)光層的射出側(cè)，并形成與外界的界面的保護(hù)層，該保護(hù)層的厚度是使得從上述發(fā)光層射出的光在上述發(fā)光層的面積以內(nèi)的上述的界面上至少進(jìn)行一次全反射程度的厚度；覆蓋上述發(fā)光層的與上述保護(hù)層相反的一側(cè)的反射層；在上述發(fā)光層的周圍的角度變換部，該角度變換部改變從上述發(fā)光層射出的光，即在上述保護(hù)層內(nèi)傳播的光的方向，使得其角度小于相對于上述界面的臨界角，該方法具有，將為了將上述發(fā)光層與其它的發(fā)光層分隔開而向上述射出側(cè)突出的凸棱的內(nèi)側(cè)表面作成角度變換部的工序；和在上述凸棱所包圍的區(qū)域形成上述保護(hù)層的工序。
13.一種自發(fā)光元件的制造方法，該方法是制造具備下述結(jié)構(gòu)的自發(fā)光元件的制造方法配置在電極之間，通過在上述電極之間施加的電壓進(jìn)行發(fā)光的發(fā)光層；覆蓋這些發(fā)光層的射出側(cè)，并形成與外界的界面的保護(hù)層，該保護(hù)層的厚度是使得從上述發(fā)光層射出的光在上述發(fā)光層的面積以內(nèi)的上述的界面上至少進(jìn)行一次全反射程度的厚度；覆蓋上述發(fā)光層的與上述保護(hù)層相反的一側(cè)的反射層；在上述發(fā)光層的周圍的角度變換部，該角度變換部改變從上述發(fā)光層射出的光，即在上述保護(hù)層內(nèi)傳播的光的方向，使得其角度小于相對于上述界面的臨界角，該方法具有，從為了將上述發(fā)光層與其它的發(fā)光層分隔開而向上述射出側(cè)突出的凸棱上通過絕緣材料形成向射出側(cè)突出的凸起，將該凸起的內(nèi)側(cè)表面作成角度變換部的工序；和在上述凸起所包圍的區(qū)域形成上述保護(hù)層的工序。
14.一種自發(fā)光元件，其特征在于具備包含發(fā)光元件的顯示體層；和位于上述顯示體層的射出方向的，具備了將從上述發(fā)光元件輸出的輸出光的傳播方向變換為朝向上述射出方向的角度變換部的透明的輸出層，上述輸出層的折射率與上述發(fā)光元件的折射率相比相同或者更大。
15.權(quán)利要求14所述的自發(fā)光元件，其特征在于，上述角度變換部是微型透鏡、微型棱鏡或者微型反射鏡。
16.權(quán)利要求14所述的自發(fā)光元件，其特征在于，上述顯示體層具備夾持上述發(fā)光元件的，比上述發(fā)光元件的折射率高的透明電極層。
17.權(quán)利要求16所述的自發(fā)光元件，其特征在于，在上述透明電極層和上述輸出層的界面具有防反射層。
18.權(quán)利要求14所述的自發(fā)光元件，其特征在于，在上述輸出層的射出方向具有透明的密封層，在上述輸出層和上述密封層之間充填有折射率幾乎是1的惰性氣體。
19.一種顯示面板，其特征在于具有多個具備包含發(fā)光元件的顯示體層；和位于上述顯示體層的射出方向的，具備了將從上述發(fā)光元件輸出的輸出光的傳播方向變換為朝向上述射出方向的角度變換部的透明的輸出層，上述輸出層的折射率與上述發(fā)光元件的折射率相比相同或者更大的自發(fā)光元件，上述自發(fā)光元件配置成二維矩陣狀。
20.一種顯示裝置，其特征在于具備顯示面板和驅(qū)動裝置，該顯示面板具有多個具備包含發(fā)光元件的顯示體層；和位于上述顯示體層的射出方向的，具備了將從上述發(fā)光元件輸出的輸出光的傳播方向變換為朝向上述射出方向的角度變換部的透明的輸出層，上述輸出層的折射率與上述發(fā)光元件的折射率相比相同或者更大的自發(fā)光元件，上述自發(fā)光元件配置成二維矩陣狀；所述驅(qū)動裝置驅(qū)動該顯示面板的上述顯示體層而進(jìn)行圖像顯示。
21.一種自發(fā)光元件，其特征在于具備配置在電極之間，通過在上述電極之間施加的電壓進(jìn)行發(fā)光的發(fā)光層；覆蓋這些發(fā)光層的射出側(cè)，并形成與外界的界面的保護(hù)層，該保護(hù)層的厚度是使得從上述發(fā)光層射出的光在上述發(fā)光層的面積以內(nèi)的上述的界面上至少進(jìn)行一次全反射程度的厚度；覆蓋上述發(fā)光層的與上述保護(hù)層相反的一側(cè)的反射層；在上述發(fā)光層的周圍的角度變換部，該角度變換部改變從上述發(fā)光層射出的光，即在上述保護(hù)層內(nèi)傳播的光的方向，使得其角度小于相對于上述界面的臨界角；上述保護(hù)層的折射率與上述發(fā)光層的折射率相比相同或者更大。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供光的取出效率高的顯示面板，提供的顯示面板具備覆蓋發(fā)光層的射出側(cè)，并形成與外界的界面的保護(hù)層，該保護(hù)層的厚度是使得從發(fā)光層射出的光在發(fā)光層的面積內(nèi)的界面上至少進(jìn)行一次全反射程度的厚度；覆蓋上述發(fā)光層的與上述保護(hù)層相反的一側(cè)的反射層；在發(fā)光層的周圍的反射面，該反射面改變從發(fā)光層射出的光，即在保護(hù)層內(nèi)傳播的光的方向。
文檔編號G09F9/30GK1508765SQ20031012128
公開日2004年6月30日 申請日期2003年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月17日
發(fā)明者山內(nèi)泰介 申請人:精工愛普生株式會社