JP2007005173A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】表示品位の良好な表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 第１屈折率を有する支持基板１００上に配置され第１屈折率とは異なる第２屈折率を有する第１絶縁層１１１と、第１絶縁層１１１上に配置され第２屈折率とは異なる第３屈折率を有する第２絶縁層１２０と、第２絶縁層１２０上に配置され異なる波長の光を発生する第２屈折率と略同等の屈折率を有する複数種類の色画素ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）と、を備え、少なくとも１種類の色画素ＰＸＢは、第２絶縁層１２０を貫通する開口部ＯＰを介して第１絶縁層１１１にコンタクトしたことを特徴とする。
【選択図】 図２
【解決手段】 第１屈折率を有する支持基板１００上に配置され第１屈折率とは異なる第２屈折率を有する第１絶縁層１１１と、第１絶縁層１１１上に配置され第２屈折率とは異なる第３屈折率を有する第２絶縁層１２０と、第２絶縁層１２０上に配置され異なる波長の光を発生する第２屈折率と略同等の屈折率を有する複数種類の色画素ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）と、を備え、少なくとも１種類の色画素ＰＸＢは、第２絶縁層１２０を貫通する開口部ＯＰを介して第１絶縁層１１１にコンタクトしたことを特徴とする。
【選択図】 図２
Description
この発明は、表示装置に係り、特に、複数の自発光性素子によって構成された表示装置に関する。
近年、平面表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置が注目されている。この有機ＥＬ表示装置は、自発光性素子であることから、視野角が広く、バックライトを必要とせず薄型化が可能であり、消費電力が抑えられ、且つ応答速度が速いといった特徴を有している。
これらの特徴から、有機ＥＬ表示装置は、液晶表示装置に代わる、次世代平面表示装置の有力候補として注目を集めている。このような有機ＥＬ表示装置は、陽極と陰極との間に発光機能を有する有機化合物を含む有機活性層を挟持した有機ＥＬ素子をマトリックス状に配置することにより構成されている。
このような表示装置においては、波長λをピークとする光を発する有機ＥＬ素子を挟むように配置された第１反射膜及び第２反射膜を備え、第１反射膜及び第２反射膜に挟まれた有機ＥＬ素子の光路長が、λ・ｍ／２（ｍは１以上の整数）に設定されたものが提案されている。この構成によれば、第１反射膜及び第２反射膜間で生じる干渉によって選択波長の光が減衰することを抑制できる（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−１５１７６１号公報
カラー表示可能な有機ＥＬ表示装置を実現するための代表的な方法として、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色にそれぞれ発光する複数種類の色画素を配置する方法が挙げられる。しかしながら、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の波長が異なるため、各色画素において、それぞれ干渉条件を最適化するためには、それぞれ異なる光路長に設定する必要がある。つまり、各色画素について、異なる膜厚に設定する必要がある。
しかしながら、各色画素を構成する薄膜の大部分は共通であり、各薄膜の膜厚を調整することによってそれぞれの色画素で最適な光路長を得ることは極めて困難なことである。また、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色画素における光路長の最適化条件が異なるため、例えば、ある色における光取出効率と、他の色における色純度とを両立することが困難である。したがって、高輝度化及び高色純度化の両立が困難であるといった課題がある。
この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、表示品位の良好な表示装置を提供することにある。
この発明の態様による表示装置は、
第１屈折率を有する基板上に配置され、前記第１屈折率とは異なる第２屈折率を有する第１絶縁層と、
前記第１絶縁層上に配置され、前記第２屈折率とは異なる第３屈折率を有する第２絶縁層と、
前記第２絶縁層上に配置され、異なる波長の光を発生する前記第２屈折率と略同等の屈折率を有する複数種類の表示素子と、を備え、
少なくとも１種類の表示素子は、前記第２絶縁層を貫通する開口部を介して前記第１絶縁層にコンタクトしたことを特徴とする。
第１屈折率を有する基板上に配置され、前記第１屈折率とは異なる第２屈折率を有する第１絶縁層と、
前記第１絶縁層上に配置され、前記第２屈折率とは異なる第３屈折率を有する第２絶縁層と、
前記第２絶縁層上に配置され、異なる波長の光を発生する前記第２屈折率と略同等の屈折率を有する複数種類の表示素子と、を備え、
少なくとも１種類の表示素子は、前記第２絶縁層を貫通する開口部を介して前記第１絶縁層にコンタクトしたことを特徴とする。
この発明によれば、表示品位の良好な表示装置を提供することができる。
以下、この発明の一実施の形態に係る表示装置について図面を参照して説明する。なお、この実施の形態では、表示装置として、自己発光型表示装置、例えば有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置を例にして説明する。
図１に示すように、この実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置は、単位画素が少なくとも４つのトランジスタならびに自発光性の表示素子である有機ＥＬ（ＯＬＥＤ）素子により形成されている。図１に示したレイアウト構成においては、第１走査線ＧＬ１をアクティブとすることにより、第１トランジスタＭＤＲのゲートとドレインとの間を短絡するように第２トランジスタＭＳＨが開くと共に、第１トランジスタＭＤＲ及び第３トランジスタＭＷＲを通して、映像信号に対応した値の映像信号電流を流す。続いて、第１走査線ＧＬ１を非アクティブにし、第２トランジスタＭＳＨ及び第３トランジスタＭＷＲをオフ状態にし、第１トランジスタＭＤＲのゲートとソースとの間に接続されたコンデンサＣＳに、映像信号電流に応じた第１トランジスタＭＤＲのゲート-ソース間電圧を記憶した後に、第３走査線ＧＬ３をアクティブとして、映像信号電流を第４トランジスタＭＣＨを介してＯＬＥＤ素子に流すように画素回路を構成する。
この画素回路についてより詳細に説明する。すなわち、第１トランジスタＭＤＲのソースは、コンタクトホールＣＷを介してアノード電源（電圧源）Ｐに接続され、第１トランジスタＭＤＲのゲートは、第２トランジスタＭＳＨのソースに接続されている。第２トランジスタＭＳＨのゲートは、第１走査線ＧＬ１に接続され、また、第２トランジスタＭＳＨのドレインは、第１トランジスタＭＤＲのドレイン、第３トランジスタＭＷＲのソース及び第４トランジスタＭＣＨのソースに接続されている。第３トランジスタＭＷＲのドレインは、信号線ＤＡＴＡに接続され、第３トランジスタＭＷＲのゲートは第２走査線ＧＬ２に接続されている。第４トランジスタＭＣＨのゲートは、第３走査線ＧＬ３に接続され、第４トランジスタＭＣＨのドレインは、コンタクトホールＰＣを介してＯＬＥＤ素子を構成するアノードに接続されている。
これらのトランジスタは、４つとも同じＰチャネル型またはＮチャネル型のトランジスタであってもよいし、違う型のトランジスタであってもよいが、本実施の形態では、すべてＰチャネルのトランジスタとした。また、本実施の形態では、トランジスタは、低温ポリシリコンの薄膜トランジスタ（ＴＦＴとも称する）を用いた。但し、トランジスタは、低温ポリシリコンの薄膜トランジスタに限ったものではなく、シリコンウエハ上の単結晶トランジスタを用いても良いし、連続粒界シリコン（ＣＧＳ）や石英基板上に作成する高温ポリシリコンのトランジスタ、またはアモルファスシリコンのトランジスタでもあっても良い。
また、トランジスタの断面構造は、本実施の形態では、トップゲートのプレーナー型のＴＦＴを用いたが、ボトムゲート型でも良く、また、スタガー型でも、逆スタガー型でも良い。更に、セルフアライン方式を用いて不純物領域（ソース、ドレイン）が形成されたものでも、非セルフアライン方式によるものでも良い。
更に、画素回路は、本実施の形態では、4つのトランジスタを用いたが、これに限ったものではなくても良い。これらはすべて本発明の範疇である。
信号線ＤＡＴＡは、映像信号電流を伝えるための配線である。走査線ＧＬ１〜ＧＬ３は、画素のトランジスタをアクティブ／非アクティブにするための制御信号を伝えるための配線である。電源線Ｐは、アノードに、アノード電圧を供給するための配線である。それぞれの配線は抵抗が低い方が好ましく、その配線は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）または窒化チタン（ＴｉＮ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、ネオジウム（Ｎｄ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等のいずれか１種または２種以上を含有する金属を単層または２層以上の積層構造にして形成される。但し、本発明においてはこの材料に限られるものではない。
また、第１トランジスタＭＤＲのゲート-ソース間電圧を保持するコンデンサＣＳは、隣接する画素間の非表示領域におおむね形成する。低分子のＯＬＥＤ素子でカラー表示パネルを作成する場合、ＯＬＥＤ素子を構成する光活性層をメタルマスクによるマスク蒸着で形成するため、隣接する画素間の非表示領域の幅は約１０〜２０μｍになる。この部分は発光に寄与しない部分となるため、コンデンサＣＳをこの領域に形成することは、トランジスタを形成した支持基板（例えばガラス基板）側から光を取り出す下面発光方式の場合、開口率を向上するための有効な手段となる。
次に、ＯＬＥＤ素子の構造について、以下に、述べる。
本実施の形態の有機ＥＬ表示装置の構成例を図２に示す。本実施の形態では、下面発光方式を採用している。すなわち、支持基板１００としては、比較的低屈折率（第１屈折率；ｎ＝１．４〜１．６）の絶縁体、例えばガラス基板を適用する。この支持基板１００上には、所望の形状のトランジスタアレイ１１０が配置されている。このトランジスタアレイ１１０は、支持基板１００上に配置された、窒化シリコン（ＳｉＮ）及び酸化シリコン（ＳｉＯ）によって形成されたアンダーコート膜、ポリシリコン膜、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極、ドレイン電極、それぞれを絶縁するための層間絶縁膜、及び、それらを保護するための保護膜で構成される。ゲート絶縁膜、層間絶縁膜、及び、保護膜は、アンダーコート膜と同様に比較的高屈折率（第２屈折率；ｎ＝１．８〜２．２）の無機系材料、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）及び酸化シリコン（ＳｉＯ）によって形成されている。
トランジスタアレイ１１０上には、平坦化膜１２０が配置されている。この平坦化膜１２０は、ＯＬＥＤ素子のアノードとトランジスタアレイ１１０におけるトランジスタと電気的に接続するためのコンタクトホールを有している。この平坦化膜１２０は、比較的低屈折率（第３屈折率；ｎ＝１．３〜１．７）の材料として、フォトレジスト、ポリイミド、アクリル樹脂などの樹脂系材料の塗膜など、絶縁性を有するもので形成されており、より厚く平らにできる有機膜を用いることが望ましい。
平坦化膜１２０上には、ＯＬＥＤ素子１３０が配置されている。本実施の形態では、ＯＬＥＤ素子１３０は、光透過性を有する第１電極（例えば、アノードとして機能するホール注入電極）１３１と、１種以上の光活性層１３３と、第２電極（カソードとして機能する電子注入電極）１３２とを有している。光活性層１３３は、少なくとも１層のホール輸送層及び発光層を有し、例えば、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層を順次有している。なお、本発明のＯＬＥＤ素子１３０の光活性層１３３は、種々の構成とすることができ、電子注入・輸送層を省略したり、あるいは発光層と一体としたり、ホール注入輸送層と発光層とを混合してもよい。光活性層１３３において、発光層１３３Ａ以外は共通層であり、図２に示した例では、第１電極１３１側に配置されたホール側共通層１３３Ｈは、ホール注入層及びホール輸送層を含み、また、第２電極１３２側に配置された電子側共通層１３３Ｅは、電子輸送層及び電子注入層を含み、発光層１３３Ａは、これらのホール側共通層１３３Ｈと電子側共通層１３３Ｅとの間に配置されている。第２電極１３２は、蒸着、スパッタ法等、好ましくは蒸着法で成膜される仕事関数の小さい金属、化合物または合金などで形成されている。
下面発光方式を採用した構成では、第１電極１３１は、例えば、ＩＴＯ（錫ドープ酸化インジウム）、ＩＺＯ（亜鉛ドープ酸化インジウム）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＳｎＯ２（酸化錫）、Ｉｎ２Ｏ３（酸化インジウム）などの光透過性を有する導電材料によって形成され、特にＩＴＯ、ＩＺＯを用いて形成することが好ましい。第１電極１３１の厚さは、ホール注入を行うのに十分な一定以上の厚さを有していれば良い。また、第１電極１３１は、蒸着法等によっても形成できるが、スパッタ法により形成することが好ましい。スパッタガスとしては、特に制限するものではなく、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）等の不活性ガス、あるいはこれらの混合ガスを用いればよい。このようにして形成された第１電極１３１は、比較的高い屈折率（ｎ＝１．８〜２．２）を有している。
第２電極１３２は、蒸着、スパッタ法等、好ましくは蒸着法で成膜される仕事関数の小さい金属、化合物または合金によって形成されている。下面発光方式を採用した構成では、この第２電極１３２は、光反射性を有する導電材料を用いて形成され、例えば、カリウム（Ｋ）、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の金属元素単体、または安定性を向上させるためにそれらを含む２成分あるいは３成分の合金系を用いて形成することが好ましい。合金系材料としては、例えばＡｇ・Ｍｇ（Ａｇ：１〜２０ａｔ％）、Ａｌ・Ｌｉ（Ｌｉ：０．３〜１４ａｔ％）、Ｉｎ・Ｍｇ（Ｍｇ：５０〜８０ａｔ％）、Ａｌ・Ｃａ（Ｃａ：５〜２０ａｔ％）等が好ましい。第２電極１３２の厚さは、電子注入を行うのに十分な一定以上の厚さを有していれば良い。
ホール側共通層１３３Ｈにおいて、ホール注入層は、第１電極１３１からのホールの注入を容易にする機能を有し、ホール輸送層は、ホールを輸送する機能及び電子を妨げる機能を有している。
電子側共通層１３３Ｅにおいて、電子注入層及び電子輸送層は、発光層１３３Ａに用いる化合物の電子注入機能及び電子輸送機能がさほど高くないときなどに設けられ、第２電極１３２からの電子の注入を容易にする機能、電子を輸送する機能及びホールを妨げる機能を有している。これらのホール注入層、ホール輸送層、電子注入層及び電子輸送層は、発光層１３３Ａへ注入されるホールや電子を増大・閉じ込めさせ、再結合領域を最適化させ、発光効率を改善する。なお、電子側共通層１３３Ｅは、電子注入機能を持つ層と電子輸送機能を持つ層とを別個に設けてもよいし、機能的に複合した層であっても良い。
本発明のＯＬＥＤ素子１３０の発光層１３３Ａは、発光機能を有する化合物である蛍光性物質を含有している。この蛍光性物質としては、例えば、特開昭６３−２６４６９２号公報等に開示されているようなトリス（８−キノリノラト）アルミニウム〔Ａｌｑ３〕等の金属錯体色素、特開平６−１１０５６９号公報（フェニルアントラセン誘導体）、特開平６−１１４４５６号公報（テトラアリールエテン誘導体）、特開平６−１００８５７号公報、特開平２−２４７２７８号公報等に開示されているような青緑色発光材料などが挙げられる。このようにして形成された発光層１３３Ａは、比較的高い屈折率（ｎ＝１．８〜２．２）を有している。
また、ホール側共通層１３３Ｈを構成するホール注入層及びホール輸送層としては、例えば、特開昭６３−２９５６９５号公報、特開平２−１９１６９４号公報、特開平３−７９２号公報、特開平５-２３４６８１号公報、特開平５−２３９４５５号公報、特開平５−２９９１７４号公報、特開平７−１２６２２５号公報、特開平７−１２６２２６号公報、特開平８−１００１７２号公報、ＥＰ０６５０９５５Ａ１等に記載されている各種有機化合物を用いることができる。このようにして形成されたホール側共通層１３３Ｈは、比較的高い屈折率（ｎ＝１．８〜２．２）を有している。また、電子側共通層１３３Ｅも同様に、比較的高い屈折率（ｎ＝１．８〜２．２）を有している。このように、ＯＬＥＤ素子１３０を構成する各薄膜は、第１屈折率及び第３屈折率より高い屈折率の材料からなり、それらの屈折率は第２屈折率と略同等である。
ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子注入層及び電子輸送層の形成には、均質な薄膜が形成できることから真空蒸着法を用いることが好ましい。
このような有機ＥＬ表示装置は、ＯＬＥＤ素子１３０、特に光活性層１３３に水分が侵入しないように封止材４０により封止されている。本実施の形態では、封止材４０としてシール材を用いてガラスを張り合わせ、その間の空間には、乾燥剤を備えている方法を適用しているが、他の方法として、メタル薄膜と有機膜との積層構造で封止する方法や、メタルキャップで封止する方法を適用しても良く、それら全ては本発明の範疇である。
カラー化の手法としては、例えば、白色に発光するＯＬＥＤ素子と赤、緑、青にそれぞれ着色されたカラーフィルタとを組み合わせる方法や、青色に発光するＯＬＥＤ素子と波長変換層とを組み合わせる方法などが提案されているが、本実施の形態では、それぞれ異なる波長（例えば、青色波長、緑色波長、及び、赤色波長）の発光ピークを持つ複数種類の発光材料を塗り分けることによって実現した。すなわち、本実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置は、主に赤色波長の光を発生する赤色画素ＰＸＲ、主に緑色波長の光を発生する緑色画素ＰＸＧ、及び、主に青色波長の光を発生する青色画素ＰＸＢを備えている。これらの色画素ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、格子状またはストライプ状の隔壁５０によって区画されている。
ところで、先に説明したように、トランジスタアレイ１１０とＯＬＥＤ素子１３０（第１電極１３１）との間には、トランジスタアレイ１１０の凹凸によるＯＬＥＤ素子１３０のショートを防止するため、平坦化膜１２０が配置されている。
この平坦化膜１２０は、屈折率ｎが１．３〜１．７程度と小さいのに対して、ＩＴＯによって形成した第１電極１３１や光活性層１３３を構成する各薄膜は、屈折率ｎが１．８〜２．２と高い。このため、光活性層１３３で発生した光の一部は、第１電極１３１と平坦化膜１２０との界面で反射され、その界面と反射電極である第２電極１３２との間の光路で干渉する。この干渉効果は、光取出効率や色純度に大きな影響を及ぼす。
すなわち、図３は、実質的な光路長に対する各色画素ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）での規格化した発光輝度の関係の一例を示している。図３に示した例のように、各色画素ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）において、発光輝度が最大となる光路長が同一（あるいは略同一）であるとは限らない。図３に示した例において、発光輝度が最大となる光路長は、赤色画素ＰＸＲについては２３０ｎｍ付近であり、青色画素ＰＸＢについては２００ｎｍ付近であり、緑色画素ＰＸＧについては２２０ｎｍ付近である。つまり、各色画素での干渉条件を最適化して最大の発光輝度を得るためには、色画素毎に最適な光路長に設定することが要求される。
一方、色純度について、図４Ａは実質的な光路長に対する緑色画素ＰＸＧで発生した光の色度図上の座標値（ＣＩＥｘ及びＣＩＥｙ）の関係の一例を示し、図４Ｂは実質的な光路長に対する青色画素ＰＸＢで発生した光の色度図上の座標値（ＣＩＥｘ及びＣＩＥｙ）の関係の一例を示し、図４Ｃは実質的な光路長に対する赤色画素ＰＸＲで発生した光の色度図上の座標値（ＣＩＥｘ及びＣＩＥｙ）の関係の一例を示している。
緑色の光については、色度図上において実質的にＣＩＥｙの値が大きいほど色純度が高い（濃い）ことに対応する。青色の光については、色度図上において実質的にＣＩＥｙの値が小さいほど色純度が高い（濃い）ことに対応する。赤色の光については、色度図上において実質的にＣＩＥｘの値が大きいほど色純度が高い（濃い）ことに対応する。
図４Ａ乃至図４Ｃに示した例のように、各色画素ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）において、色度が最良となる光路長が同一（あるいは略同一）であるとは限らず、また、青色画素ＰＸＢのように光路長に対する色度変化が大きいものもあれば、赤色画素ＰＸＲのように光路長に対する色度変化が小さいものもある。例えば、青色画素ＰＸＢについては、図４Ｂに示した例では、色度が最良となる光路長は２７０ｎｍ付近である。つまり、各色画素での干渉条件を最適化して最良の色度を得るためには、色画素毎に最適な光路長に設定することが要求される。
なお、ＯＬＥＤ素子１３０を平坦化膜１２０上に配置する場合、図３、及び、図４Ａ乃至図４Ｃでの光路長とは、実質的に第１電極１３１及び光活性層１３３の膜厚に相当する。つまり、各色画素での干渉条件を最適化するためには、色画素毎に異なる膜厚設定にすることが望ましい。
しかしながら、先に説明したように、発光層１３３Ａ以外は全て共通層であり、発光層１３３Ａの膜厚は、キャリアバランスへの影響もあるので、大きく異ならせることは、困難である。例えば、赤色画素ＰＸＲについては発光輝度の最も高くなる条件を選択して２３０ｎｍ付近の膜厚に設定し、青色画素ＰＸＢについては色度の最も良くなる条件を選択して２７０ｎｍ付近の膜厚に設定し、緑色画素ＰＸＧについては発光輝度の最も高くなる条件を選択して２２０ｎｍ付近の膜厚に設定しようとしても、最大で５０ｎｍの膜厚差がある。このような大きな膜厚差は、発光層１３３Ａの膜厚のみで形成するのは困難である。したがって、各色画素で選択される条件（発光輝度または色度が最良となる条件）を同時に成り立たせることは極めて困難である。
また、緑色の光については、図３に示した例のような光路長に対する発光輝度の関係と図４Ａに示した例のような光路長に対する色度（ＣＩＥｙ）の関係とが略一致するため、干渉効果を最適化（すなわち最適な条件の光路長を選択）することにより、発光輝度を向上するのと同時に色度も向上できる。つまり、緑色の光は、白色の輝度への寄与度が高いので、発光輝度を向上する条件の光路長を選択すると、その結果、色度も向上される。
これに対して、青色の光については、図３に示した例のような光路長に対する発光輝度の関係と図４Ｂに示した例のような光路長に対する色度（ＣＩＥｙ）の関係とが相反する。つまり、発光輝度を向上するための最適化条件と色度を向上するための最適化条件とがトレードオフの関係にある。このため、青色の光については、干渉効果を最適化するというよりはむしろ干渉効果による発光輝度及び色度の変化がない方が好ましい。
そこで、本実施の形態では、図１及び図２に示したように、青色画素ＰＸＢについては、平坦化膜１２０を貫通する開口部ＯＰを介してトランジスタアレイ１１０にコンタクトさせている。すなわち、トランジスタアレイ１１０の保護膜、層間絶縁膜、ゲート絶縁膜、アンダーコート膜は、窒化シリコン（ＳｉＮ）によって形成されており、ＯＬＥＤ素子１３０の第１電極１３１を形成するＩＴＯや光活性層１３３を形成する有機材料と同等の屈折率（１．８〜２．２）を有し、かつ、それらのトータルの膜厚は、５００ｎｍ〜１５００ｎｍと厚い。
平坦化膜１２０は、本来トランジスタアレイ１１０の凹凸によるＯＬＥＤ素子１３０のショートを防止するために設けられているため、平坦化膜１２０を貫通する開口部ＯＰは、トランジスタアレイ１１０において、ポリシリコン膜や、各種電極及び各種配線とは重ならない比較的平坦な部分に対応して形成される。つまり、開口部ＯＰによって露出する部分のトランジスタアレイ１１０は、アンダーコート膜１１０Ａ、ゲート絶縁膜１１０Ｂ、層間絶縁膜１１０Ｃ、保護膜１１０Ｄといった同等の屈折率を有する光透過性の絶縁膜が積層した第１絶縁層１１１に相当する。
青色画素ＰＸＢは、この第１絶縁層１１１に直接コンタクトしており（つまり、青色画素ＰＸＢ用のＯＬＥＤ素子１３０を構成する第１電極１３１と、この第１電極１３１と同等の屈折率の第１絶縁層１１１とがコンタクトしている）、また、赤色画素ＰＸＲ及び緑色画素ＰＸＧは第１絶縁層１１１に積層した第２絶縁層に相当する平坦化膜１２０上に配置されている。
このため、青色画素ＰＸＢについては、第１電極１３１と第１絶縁層１１１との界面では反射が起こらず、干渉条件の光路長は、平坦化膜１２０を介する赤色画素ＰＸＲ及び緑色画素ＰＸＧの１００ｎｍ〜４００ｎｍと比較して、６００ｎｍ〜１８００ｎｍと大幅に長くなる。これにより、波長の最も短い青色は、干渉効果を受けにくくなり、ＯＬＥＤ素子１３０の膜厚（実質的な光路長）による発光輝度の変化及び色度の変化を受けにくくなる。
より詳細に説明すると、本発明では、干渉効果による発光輝度及び色度の変化は光路長が長くなるほど小さくなることに着目している。つまり、図３及び図４Ａ乃至図４Ｃに示したような低次の干渉条件では、光路長に対する発光輝度及び色度の変化は極めて大きいのに対して、図５に示すように、高次の干渉条件では、光路長に対する発光輝度及び色度の変化は小さくなる(このような現象は、青色に限らず、他の色の光に関しても同様の傾向を示す)。したがって、この実施の形態では、発光輝度を向上するための最適化条件と色度を向上するための最適化条件とがトレードオフの関係にある青色の光については、高次の干渉条件を利用して実質的に発光輝度及び色度の変化がない条件（光路長が十分に長いすなわち膜厚が十分に厚い条件）を選択する。このような構成を選択することにより、青色画素ＰＸＢについては、十分な発光輝度及び色度を同時に得ることが可能となる。
一方、ＯＬＥＤ素子１３０のホール側共通層１３３Ｈおよび電子側共通層１３３Ｅの干渉条件は、緑色画素ＰＸＧ及び赤色画素ＰＸＲの２つについて最適化すれば良く、どちらも２２０〜２３０ｎｍ付近の光路長（膜厚）を選択することによって最適条件となる。この程度の小さな膜厚差であれば、発光層１３３Ａの膜厚のみで十分に調整は可能である。したがって、本実施の形態では、第２電極１３２を除くＯＬＥＤ素子１３０の厚み（すなわち光活性層１３３の膜厚と第１電極１３１の膜厚との総和）を、緑色画素ＰＸＧで２２０ｎｍに設定し、赤色画素ＰＸＲで２３０ｎｍに設定した。これにより、緑色画素ＰＸＧ及び赤色画素ＰＸＲについて、ともに最大の発光輝度を得ることができ、緑色画素ＰＸＧについては、最良の色度を得ることも可能となる。
本実施の形態のように、青色画素ＰＸＢについて、平坦化膜１２０に形成した開口部ＯＰを介してＯＬＥＤ素子１３０と、ＯＬＥＤ素子１３０を構成する薄膜の屈折率と略同等の屈折率を有する第１絶縁層１１１（厳密には、トランジスタアレイ１１０の最もＯＬＥＤ素子１３０側に位置する保護膜１１０Ｄ）とを直接接触させることにより、干渉効果を受けにくくなり、緑色画素ＰＸＧ及び赤色画素ＰＸＲについて、必要な特性を得る（例えば最大輝度を得る）ための条件で光路長（膜厚）を設定することができる。その結果、高輝度で高色再現性の表示品位に優れた有機ＥＬ表示装置を得ることができた。また、青色画素ＰＸＢの干渉効果による色度の視野角依存性も解消することができた。さらに、平坦化膜１２０を構成する材料の特性として、特定波長の光の吸収率が高い場合がある。この実施の形態で適用した平坦化膜１２０は、特に、青色波長の光の吸収率が高い。このため、青色画素ＰＸＢについて、平坦化膜１２０に形成した開口部ＯＰを介してＯＬＥＤ素子１３０と、第１絶縁層１１１とを直接接触させる構成とすることにより、ＯＬＥＤ素子１３０からの青色出射光が平坦化膜１２０に吸収されず、外部に取り出される青色光の取出効率を改善することができる。
なお、上述した平坦化膜１２０は、例えばポジティブタイプの樹脂系材料を用いて形成される。すなわち、樹脂系材料を第１絶縁層１１１上に成膜した後、青色画素ＰＸＢに対応して開口パターンを有するフォトマスクを介して樹脂系材料を露光し、その後、樹脂系材料を現像する。これにより、青色画素ＰＸＢに対応した開口部を有する平坦化膜１２０が形成される。その後、第１電極１３１、光活性層１３３、及び、第２電極１３２を順次形成することにより、第１絶縁層１１１にコンタクトした青色用ＯＬＥＤ素子、平坦化膜１２０上に配置された赤色用ＯＬＥＤ素子及び緑色用ＯＬＥＤ素子１３０がそれぞれ形成される。
平坦化膜１２０をネガティブタイプの樹脂系材料を用いて形成する場合には、青色画素ＰＸＢに対応して遮光パターンを有するフォトマスクを介して樹脂系材料を露光し、現像することで、同様の開口部ＯＰを有する平坦化膜１２０を形成可能である。
次に、他の実施の形態について説明する。
ここでは、図６に示すように、青色画素ＰＸＢと同様に赤色画素ＰＸＲについても、平坦化膜１２０を貫通する開口部ＯＰを介してトランジスタアレイ１１０にコンタクトさせている。これにより、ＯＬＥＤ素子１３０の最適膜厚が、白色の輝度への寄与度が高い緑色画素ＰＸＧのみで最適化することが可能となる。これにより、赤色画素との干渉条件のマッチングも不必要となり、２００ｎｍ付近の膜厚だけでなく、３５０ｎｍ付近の膜厚も選択することができた。これにより、全体の膜厚を厚くすることができ、ＯＬＥＤ素子１３０内への異物の混入によるショート不良（黒点）の発生を抑制することができた。
さらに他の実施の形態としては、図７に示すように、青色画素ＰＸＢと同様に赤色画素ＰＸＲのみならず緑色画素ＰＸＧについても、平坦化膜１２０を貫通する開口部ＯＰを介してトランジスタアレイ１１０にコンタクトさせている。これにより、すべての色画素に関して干渉条件のマッチングが不必要となる。また、他の実施形態と同様に、全体の膜厚を厚くすることができ、ＯＬＥＤ素子１３０内への異物の混入によるショート不良（黒点）の発生を抑制することができた。加えて、各色画素のＯＬＥＤ素子１３０が平坦化膜１２０に残存する水分の影響を受けにくく、寿命劣化を抑制することができる。さらに、平坦化膜１２０の膜厚にばらつきが生じても特性の変動を抑制することができる。
以上説明したように、発光輝度や色度が最良となる実質的な光路長は、カラー表示に利用される複数種類の色画素の発光波長を考慮すると、各色画素について必ずしも同一となるとは限らない。したがって、色画素毎に必要な特性を得るための条件で光路長すなわち膜厚を設定する必要がある。そこで、最適条件の光路長が他の色と著しく異なる色画素、あるいは、必要とする２以上の特性（例えば発光輝度及び色度）を向上するための最適化条件とがトレードオフの関係にある色画素については、光路長の影響を受けにくい高次の干渉条件を適用する。高次の干渉条件を利用するためには、光路長を拡大すればよい。そのため、ＯＬＥＤ素子をそれと同等の屈折率を有する絶縁層とコンタクトさせ、実質的な光路長を拡大している。これにより、光路長が拡大された色画素については、光路長の影響を受けることなく必要な特性を得ることが可能となる。上述した実施の形態では、青色画素用のＯＬＥＤ素子をそれと同等の屈折率を有する絶縁層とコンタクトさせたが、この例に限らず、他の色画素についても同様の構成を適用可能であり、また、２種類以上の色画素に適用しても良い。
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
ＰＸＲ…赤色画素、ＰＸＧ…緑色画素、ＰＸＢ…青色画素、ＯＰ…開口部、１００…支持基板、１１０…トランジスタアレイ、１１０Ａ…アンダーコート膜、１１０Ｂ…ゲート絶縁膜、１１０Ｃ…層間絶縁膜、１１０Ｄ…保護膜、１１１…絶縁層、１２０…平坦化膜、１３０…ＯＬＥＤ素子、１３１…第１電極、１３２…第２電極、１３３…光活性層、１３３Ａ…発光層、１３３Ｈ…ホール側共通層、１３３Ｅ…電子側共通層
Claims (6)
- 第１屈折率を有する基板上に配置され、前記第１屈折率とは異なる第２屈折率を有する第１絶縁層と、
前記第１絶縁層上に配置され、前記第２屈折率とは異なる第３屈折率を有する第２絶縁層と、
前記第２絶縁層上に配置され、異なる波長の光を発生する前記第２屈折率と略同等の屈折率を有する複数種類の表示素子と、を備え、
少なくとも１種類の表示素子は、前記第２絶縁層を貫通する開口部を介して前記第１絶縁層にコンタクトしたことを特徴とする表示装置。 - 前記第１絶縁層にコンタクトした表示素子は、青色波長の光を発生することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
- 前記第２屈折率は、前記第１屈折率及び前記第３屈折率より高いことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
- 前記第１絶縁層は、窒化シリコン膜を含む多層膜によって形成されたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
- 前記表示素子は、独立島状に形成された光透過性を有する第１電極と、前記第１電極に対向して配置された第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に保持された光活性層と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
- 前記表示装置は、前記第１屈折率を有する基板上に形成された複数の薄膜トランジスタを備えたこと特徴とする請求項１に記載の表示装置
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