JP4239983B2 - 有機ｅｌ装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば有機ＥＬ（Electro-Luminescence）装置、無機ＥＬ装置に代表される発光装置及び当該発光装置を搭載した電子機器に関する。

ボトムエミッション型の有機ＥＬ装置は、例えばガラス基板等の透明な基板の一面側に絶縁膜を介して複数の発光素子（画素）が設置され、各画素間に対応する領域には配線等が形成される。各画素で発生した光は、当該基板を透過して射出される。この基板は、発光層からの光を外部に透過する一方で、外部からの光を有機ＥＬ装置内部に入射させる場合もある。有機ＥＬ装置の内部では、各画素の発光部とそれ以外の画素間との面積比が例えば４：６程度になっており、外部から基板を透過してきた入射光の大部分が画素間に設けられた配線で反射する。また、配線で反射しなくても、画素等を透過し陰極となる共通電極で反射する場合もある。従って、この有機ＥＬ装置を駆動したとき、表示面には画素からの発光と、配線や共通電極による反射光とが混ざり合って表示されるため、コントラストの低下を招くことになる。

このようなコントラスト低下を抑えるため、従来では、例えば表示部に円偏光板を重ねることで配線や共通電極に入射光を到達させないようにする方法や、特許文献１に開示されるように、配線間に光を吸収する有機材料をブラックマトリクスとして配置することで、内部で反射した光を外部に漏らさないようにする方法が提案されている。
特開平１０−２１４０４３号公報

しかしながら、円偏光板は高価であるため、当該円偏光板を用いた発光装置のコストは増大する。一方、上記特許文献１に記載の方法では、配線間を埋めるようにブラックマトリクスをパターニングする必要があり、製造工程が煩雑で困難なものになってしまう上、ブラックマトリクスには炭素が含まれているため、配線同士が炭素を介して電気的に導通してしまう可能性が高い。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、複雑な製造工程を経ずとも配線や陰極での光反射を抑えて表示コントラストの向上を実現することができ、かつ製造コストを抑えることもできる発光装置、及び当該発光装置を搭載した電子機器を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る有機ＥＬ装置は、透明な基板と、前記基板上に設けられた第１の方向に延在するゲート配線と、前記ゲート配線と交差する第２の方向に延在するソース配線と、前記ソース配線と絶縁層を介して設けられ前記ソース配線に電気的に接続されたシリコン膜上に形成されているソース領域と、前記シリコン膜上にチャネル領域およびドレイン領域と、前記チャネル領域上に形成されたゲート絶縁層を有するトランジスタと、前記トランジスタに対応して設けられた画素電極と、前記画素電極上に画素毎に設けられた発光層と、隣合う前記発光層間に設けられたバンク層と、前記発光層及び前記バンク層を前記基板と反対側から覆うように設けられた共通電極とを有し、前記発光層からの光が前記基板を透過して射出される有機ＥＬ装置であって、前記ソース配線は、前記トランジスタと前記画素電極との間に設けられ、前記バンク層は、前記画素電極と前記共通電極との間に設けられており、前記ソース配線及び前記バンク層は、前記基板上で平面的に見て、それぞれ隣り合う画素間に配置されており、前記ソース配線と前記基板上に形成された前記トランジスタのゲート絶縁層との間に、前記ソース配線と所定の距離をおいて、第１の光半透過半反射層が設けられており、前記バンク層の内部に、前記共通電極と所定の距離をおいて、第２の光半透過半反射層が設けられており、前記第１及び第２の光半透過半反射層は、前記基板上で平面的に見て、それぞれ前記隣り合う画素間に配置されており、前記第１の光半透過半反射層は、前記基板を透過して入射する光が前記第１の光半透過半反射層で反射する光と、前記基板及び前記第１の光半透過半反射層を透過して入射する光が前記ソース配線で反射し再び前記第１の光半透過半反射層を透過する戻り光とを干渉させて打ち消すように配置されており、前記第２の光半透過半反射層は、前記基板を透過して入射する光が前記第２の光半透過半反射層で反射する光と、前記基板及び前記第２の光半透過半反射層を透過して入射する光が前記共通電極で反射し再び前記第２の光半透過半反射層を透過する戻り光とを干渉させて打ち消すように配置されていることを特徴とする。

本発明では、基板を透過した入射光は、一部が光半透過半反射層で反射し、残りが光半透過半反射層を透過し導電部で反射して戻ってくる。したがって、光半透過半反射層と導電部との距離を所定の距離にすることで、光半透過半反射層で反射する光と、導電部で反射する光とを干渉させて打ち消し合うようにすることができる。これにより、当該発光装置を駆動したとき、導電部からの反射光が視認されないため、コントラストを向上させることができる。また、本発明では、例えば導電部が形成された部分に光半透過半反射層を形成すれば良いため、配線間を埋めるようなパターニングは必要無く、円偏光板を用いる必要も無い。これにより、本発光装置は煩雑な製造工程を経ることもなく、低コストで製造できる。
また光半透過半反射層と導電部との間には、様々な透明絶縁部材を介挿することができ、材料の選択が自由である。更には、例えばブラックマトリクスのように光を吸収する部材を配置した場合、変換された熱が当該光吸収部材に蓄積され、発光装置に悪影響を及ぼすおそれがあるが、本発明では光半透過半反射層を配置し、光を干渉させて打ち消しあうようにしたので蓄熱することも無く、発光装置を安定して駆動することができる。特に本発明を有機ＥＬ装置に適用した場合には、発光層に悪影響を与えることなく装置を駆動することができる。

ここで、「所定の距離」については、光半透過半反射層で反射する光と導電部で反射する光とが干渉して打ち消しあうような距離、例えば０次干渉が起こる距離とすることが好ましい。しかし、例えば光半透過半反射層と導電部とが近づきすぎて絶縁部材を介挿することが困難な場合等には、１次干渉や２次干渉が起こる距離としても構わない。なお、入射光の「一部」及び「残り」の表現は、入射光の強度又は光量についての「一部」及び「残り」を意味するものであって、波長成分の「一部」及び「残り」を意味するものではない。

また、前記第１及び第２の光半透過半反射層が、前記ソース配線のパターンとほぼ同一のパターンになるように設けられることが好ましい。この場合、光半透過半反射層の形状を、導電部の形状と同一になるようにパターンを形成しても良い。これにより、導電部及び光半透過半反射層を作製する際に同様の工程を繰りかえせば良く、特別な製造工程を設ける必要が無くなる。また、導電部より光半透過半反射層を広い範囲に形成しても良い。これにより、例えば斜め方向からの光を透過・反射することもでき、コントラストが一層向上する。

また本発明は、前記ソース配線が、前記トランジスタのゲート線及びソース線のうち少なくとも一方に該当することが好ましい。通常、ＴＦＴアクティブマトリクス型の発光装置では、各発光層にそれぞれトランジスタが形成され、各トランジスタには配線のゲート線やソース線等が形成される。このように、発光層間に配線が多く形成されるＴＦＴアクティブマトリクス型の発光装置にあっては、当該配線での反射を抑えることができるため、本発明の意義は特に大きい。

また、前記第１の光半透過半反射層は、前記ソース配線よりも幅広に形成されていることが好ましい。

また、前記所定の距離をｄ１、前記入射光の波長をλ１、前記ソース配線と前記第１の光半透過半反射層との間の領域の屈折率をｎ１、ゼロ以上の整数をｍ１とすると、前記距離ｄ１が、
ｄ１＝λ１（１／２＋ｍ１）／２ｎ１・・・・（式１）
で表されるように、前記第１の光半透過半反射層が設けられることが好ましい。本発明は、いわゆるブラッグの式を用い所定の距離ｄ１を計算した上で、光半透過半反射層を配置するので、干渉の精度を高めることができる。

また、前記（式１）におけるλ１の値が、可視光の中心波長付近の値であることが好ましい。可視光の中でも中心波長付近の光は人間にとって高感度で認識される。本発明によれば、当該中心波長付近の光の反射を抑えることができるので、他の波長の光の反射を抑えた場合と比べて反射光がより減少する。これにより、コントラスト向上の効果を一層高めることができる。

また、前記第１の光半透過半反射層で反射する反射光の強度と、前記第１の光半透過半反射膜を透過して前記ソース配線で反射し、再び前記第１の光半透過半反射膜を透過した戻り光の強度とがほぼ等しくなるように前記第１の半透過半反射層の透過率と反射率が設定されていることが好ましい。これにより、光半透過半反射層で反射する光と導電部で反射した光とがほぼ完全に打ち消し合うことになる。

また、前記第１及び第２の光半透過半反射層が、金属からなることが好ましい。本発明の光半透過半反射層は、光の干渉を起こすために必要な部位であるため、屈折率、層厚などの物理特性が変化するのは好ましくない。金属は一般的に水銀などの液体金属を除いては、高温下であっても樹脂と比べて変形しにくい性質を有する。従って、当該発光装置を駆動したときに発生する熱によって変形しにくく、屈折率、層厚等の物理特性が変化することは無いので、高いコントラスト状態を維持することができる。本発明で用いられる金属としては、例えばアルミニウム等の反射性の高い金属が好ましい。このような金属を薄膜の層にすることで、光を透過させることもできる。この場合、膜質向上のためアルミニウムに例えば銅やネオジム等を加えても良い。

本発明の別の手段に係る有機ＥＬ装置は、透明な基板と、前記基板上に設けられた第１の方向に延在するゲート配線と、前記ゲート配線と交差する第２の方向に延在するソース配線と、前記ソース配線と絶縁層を介して設けられ前記ソース配線に電気的に接続されたトランジスタと、前記トランジスタに対応して設けられた画素電極と、前記画素電極上に画素毎に設けられた発光層とを有し、前記発光層からの光が前記基板を透過して射出される有機ＥＬ装置であって、前記ソース配線は、前記トランジスタと前記画素電極との間に設けられており、前記基板上で平面的に見て、前記ソース配線及び前記トランジスタのチャネル領域を構成するシリコン膜は、隣合う画素間に配置されており、前記シリコン膜と前記基板との間に、前記基板側からの光を反射する光反射層が設けられており、前記光反射層と前記基板との間に、前記光反射層と所定の距離をおいて、光半透過半反射層が設けられており、前記光反射層及び光半透過半反射層は、前記基板上で平面的に見て、それぞれ前記隣合う画素間に配置されており、前記光半透過半反射層は、前記基板を透過して入射する光が前記光半透過半反射層で反射する光と、前記基板及び前記光半透過半反射層を透過して入射する光が前記光反射層で反射し再び前記光半透過半反射層を透過する戻り光とを干渉させて打ち消すように配置されていることを特徴とする。

本発明では、光半透過半反射層を透過した光を導電部で反射させるのではなく、当該光を反射させるための光反射層を別途設けるようにしたので、導電部の配置に拘束されずに当該光反射層を任意の場所に設けることができる。例えば導電部が形成された領域だけではなく、発光層の周りの全域に光半透過半反射層及び光反射層を形成しても良い。また、光反射層を構成する材料については、特に導電性を有しているかどうかは問われないため、反射特性の良い最適な材料を選択することができる。

また、前記光半透過半反射層が、前記光反射層のパターンとほぼ同一のパターンになるように設けられていることが好ましい。この場合、光半透過半反射層の形状を、光反射層の形状と同一になるようにパターンを形成しても良い。これにより、光半透過半反射層及び光反射層を作製する場合に同様の工程を繰りかえせば良く、特別な製造工程を設ける必要が無い。また、光反射層よりも光半透過半反射層を広い範囲に形成しても良い。これにより、例えば斜め方向からの光を透過・反射することもでき、コントラストが一層向上する。

また、前記所定の距離をｄ２、前記基板を通して入射される入射光の波長をλ２、前記光反射層と前記光半透過半反射層との間の領域の屈折率をｎ２、ゼロ以上の整数をｍ２とすると、前記距離ｄ２が、
ｄ２＝λ２（１／２＋ｍ２）／２ｎ２・・・・（式２）
で表されるように、光反射層と前記光半透過半反射層とが設けられることが好ましい。本発明は、いわゆるブラッグの式を用い所定の距離ｄ２を計算した上で、光反射層と前記光半透過半反射層とを配置するので、干渉の精度を高めることができる。

また、前記（式２）におけるλ２の値が、可視光の中心波長付近の値であることが好ましい。本発明によれば、視感度の高い当該中心波長付近の光の反射を抑えることができるので、他の波長の光の反射を抑えた場合と比べて、反射光をより減少させることができる。これにより、コントラスト向上の効果を一層高めることができる。

また、前記光半透過半反射層で反射する光の強度と、前記光半透過半反射膜を透過して前記光反射層で反射し、再び前記光半透過半反射膜を透過する光の強度が、ほぼ等しくなるように前記半透過半反射層の透過率と反射率が設定されていることが好ましい。これにより、光半透過半反射層で反射する光と、光反射層で反射した光とがほぼ完全に打ち消し合うことになる。

また、前記光半透過半反射層が、金属からなることが好ましい。当該発光装置を駆動したときに発生する熱等によって変形しにくく、屈折率、層厚等の物理特性も変化することが無いので、高いコントラストの状態を維持することができる。

本発明に係る電子機器は、上記の発光装置を搭載したことを特徴とする。これにより、コントラストが高く、製造コストがかからない電子機器を得ることができる。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図面に基づき説明する。以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。
図１は、有機ＥＬ装置１の全体構成を概略的に示す斜視図である。
有機ＥＬ装置１は、基板２に回路素子や配線、さらには絶縁層等が形成された基体１０と、この基体１０上に形成された有機ＥＬ素子３と、基体１０の端部に取り付けられた外付け回路部４とを有しており、外付け回路部４から供給される電気信号に応じて有機ＥＬ素子３が発光することで、画像や動画等を表示できるようになっている。また、有機ＥＬ素子３及び基体１０を覆うように封止部５が形成されている。以下本実施形態では、薄膜トランジスタ（Thin film Transistor：ＴＦＴ）が形成されたアクティブマトリクス型であり、かつ、有機ＥＬ素子３により発生した光が基体１０を透過して取り出されるボトムエミッション型である有機ＥＬ装置１を例に挙げて説明する。

図２は、図１の有機ＥＬ装置１の平面図である。この図では、図１の有機ＥＬ素子３及び封止部５を省略している。図３は、有機ＥＬ装置１のＡ−Ｂ断面を示す断面図である。図４は、有機ＥＬ装置１のＣ−Ｄ断面を示す断面図である。図５は、有機ＥＬ装置１の実表示領域Ｐの断面拡大図である。

図２に示すように、基体１０は、画素部７（一点鎖線内の領域）と周縁部８（一点鎖線の外の領域）とに区画され、画素部７内では、実表示領域Ｐ（二点鎖線内の領域）とダミー領域Ｑ（一点鎖線と二点鎖線との間の領域）とに更に区画される。また、画素部７の実表示領域Ｐは、有機ＥＬ素子３からの光が通過する画素領域Ｋと、電極や配線等が配置される画素間Ｌとに区画される。

図３、図４及び図５を参照して説明する。基体１０の構成要素である基板２は、例えば、ガラス、石英、樹脂（プラスチックシート、プラスチックフィルム）等からなる透明基板である。本実施形態に係る有機ＥＬ装置１はボトムエミッション型であるため、光を取り出すためには基板２を透明にする必要がある。なお、基板２を透明にすることによって、外部からの光が基板２を透過して内部に到達する場合もある。基板２の表面２ｂには、下地として例えばＳｉＯ２等の透明な下地保護層１１が形成されている。

図５に示すように、画素部７の実表示領域Ｐでは、下地保護層１１上に、シリコン膜１２、第１絶縁層（ゲート絶縁層）１３、ハーフミラー１４、ゲート配線１５、第２絶縁層１６、ソース配線１７、ドレイン電極１８、第３絶縁層１９が形成されている。これらは画素間Ｌに形成される。また、図３、４に示すように、画素部７のダミー領域Ｑでは、下地保護層１１上に、走査駆動回路２０、データ駆動回路２１、検査回路２２等が形成されている。また、外付け回路部４に接続された電源線（図示せず）も形成されている。

シリコン膜１２は、チャネル領域、ソース領域及びドレイン領域を有する駆動用トランジスタを形成する。シリコン膜１２のうち、ゲート絶縁層１３を挟んでゲート配線１５と重なる領域がチャネル領域１２ａである。チャネル領域１２ａのソース側には、低濃度ソース領域１２ｂ及び高濃度ソース領域１２ｓが形成され、チャネル領域１２ａのドレイン側には、低濃度ドレイン領域１２ｃ及び高濃度ドレイン領域１２ｄが形成されている。このように駆動用薄膜トランジスタは、ＬＤＤ（Light Doped Drain）構造を有する。

高濃度ソース領域１２ｓ及び高濃度ドレイン領域１２ｄには、ゲート絶縁層１３と第２絶縁層１６とを連続して開孔したコンタクトホール２３、２４が形成されている。また、高濃度ドレイン領域１２d側には、画素電極(陽極３１）に接続されるように、第３絶縁層１９を貫通してコンタクトホール２５が形成されている。

ゲート絶縁層１３は、例えばＳｉＯ２やＳｉＮ等で形成された透明な層であり、シリコン膜１２とゲート配線１５とを絶縁している。
ゲート配線１５及びソース配線１７は、図２に示すようにそれぞれマトリックス状に配設され、ゲート配線１５は、例えばアルミニウムや銅等を用い図２のＸ方向に延びるように、また、ソース配線１７は、ゲート配線１５とほぼ直交する図２のＹ方向に延びるように形成されている。ソース配線１７は、コンタクトホール２３及びソース電極１７ａを介して高濃度ソース領域１２ｓに接続される。また、ドレイン電極１８は、高濃度ドレイン領域１２ｄに接続されている。
第２絶縁層１６は、主にＳｉＯ２からなる透明な層であり、ゲート配線１５、ソース配線１７、ドレイン電極１８を絶縁している。

ゲート絶縁層１３上には、例えばソース配線１７と同一の形状でハーフミラー１４が形成される。ハーフミラー１４は、例えばアルミニウム等の金属からなり、薄膜状に形成することで基板２、下地保護層１１及びゲート絶縁層１３を透過した光の一部を基板２に向けて反射し、残りの光を透過できるようになっている。膜質向上のため、アルミニウムに例えば銅やネオジウム等を加えても良い。
また、外部からの入射光の波長をλ１、ソース配線１７とハーフミラー１４との間の領域（本実施形態においては、第２絶縁層１６）の屈折率をｎ１、ゼロ以上の整数をｍ１とすると、ソース配線１７から、
ｄ１＝λ１（１／２＋ｍ１）／２ｎ１
で表される距離ｄ１をおいて、ハーフミラー１４を設けることが好ましい。このように設計すると、基板２を透過しハーフミラー１４で反射した光と、ハーフミラー１４をそのまま透過しソース配線１７で反射した光が干渉して打ち消される。

また、可視光の中では中心波長付近の光が人間にとって高感度で認識されるため、中心波長付近の光の反射を抑えることができれば、他の波長の光の反射を抑えた場合と比べて、反射光をより減少させることができる。そこで、λ１を可視光線の中心波長、例えば５２０ｎｍとしたときに算出されるｄ１の距離にハーフミラー１４を設けることがより好ましい。本実施形態においては、第２絶縁層１６（ＳｉＯ２）の屈折率が１．４６であるから、０次の干渉（ｍ１＝０）は、ｄ１＝８９ｎｍの距離で起こることになる。したがって、ソース配線１７から８９ｎｍの距離にハーフミラー１４を設けるようにする。

上記のように所定の距離にハーフミラー１４を設けるためには、例えばソース配線１７とハーフミラー１４とに挟まれる第２絶縁層１６の膜厚を適宜調節すればよい。即ちｄ１＝８９ｎｍと算出された場合には、第２絶縁層１６の膜厚を８９ｎｍとすることで、ハーフミラー１４を所望の距離に設置することができる。

また、ハーフミラー１４の膜厚を調節することによって（即ち、反射率および透過率の調整）、このハーフミラー１４で反射する光の強度、及びハーフミラー１４を透過する光の強度を変えることができる。例えば、ハーフミラー１４の膜厚を薄くすれば、透過する光の強度が大きくなり、反射する光の強度が小さくなる。逆に、ハーフミラー１４の膜厚を厚くすれば、透過する光の強度が小さくなり、反射する光の強度が大きくなる。したがって、基板２を透過しハーフミラー１４で反射した光の強度と、ハーフミラー１４をそのまま透過した後ソース配線１７で反射し、再びハーフミラーを透過した光の強度とが同一になるような膜厚（例えば、１０ｎｍ）であって、かつ光の位相が反転する距離にハーフミラー１４を形成するのが好適である。このようにすれば、ハーフミラー１４を透過してソース配線１７で反射した光と、ハーフミラー１４で反射した光とがほぼ完全に干渉し合い打ち消されることになる。

なお、ここではｎ１の値を第２絶縁層１６の屈折率としたが、例えばゲート絶縁層１３内にハーフミラー１４を設ける場合には、当該ハーフミラー１４とソース配線１７との間の領域にゲート絶縁層１３と第２絶縁層１６とが含まれるため、これらの屈折率をもとにｄ１を算出する。また、上記のようにハーフミラー１４の形状をソース配線１７の形状と同一になるようにパターンを形成しても良いし、ソース配線１７よりもハーフミラー１４が広くなるように形成することで、斜め方向からの光を透過・反射できるようにしても良い。

第３絶縁層１９は、例えばアクリル系の樹脂とし、ソース配線１７とドレイン電極１８及びコンタクトホール２５とを絶縁する。なお、アクリル系の絶縁膜以外の材料、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯ₂などを用いることもできる。

また、ダミー領域Ｑに設けられる走査駆動回路２０は、シフトレジスタ等のメモリや信号レベルを変換するレベルシフタ等の回路を有しており、ゲート配線１５に接続されている。データ駆動回路２１は、このシフトレジスタ、レベルシフタの他、ビデオラインやアナログシフタ等の回路を有しており、ソース配線１７に接続されている。走査駆動回路２０及びデータ駆動回路２１は、駆動制御信号線２８ａ、２８ｂ（図３、４参照）を介して駆動部４に接続されており、当該外付け回路部４の制御によりゲート配線１５及びソース配線１７に電気信号を出力する。検査回路２２は、有機ＥＬ装置１の作動状況を検査するための回路であり、例えば検査結果を外部に出力する検査情報出力手段（図示せず）等を備え、製造途中や出荷時の表示装置の品質、欠陥の検査を行うことができるように構成されている。また、走査駆動回路２０、データ駆動回路２１及び検査回路２２は、駆動電源線２９ａ、２９ｂを介して電源に接続される。

周縁部８には、有機ＥＬ素子３に接続する接続用配線２７が形成される。この接続用配線２７は外付け回路部４に接続されており、当該接続用配線２７を介して外付け回路部４からの電気信号を有機ＥＬ素子３に供給する。

一方、有機ＥＬ素子３は、陽極３１、正孔注入層３２、発光層３３、共通電極（陰極）３４、画素開口膜３５及び有機バンク層３６を有する。これらは上述した基体１０上に積層される。陽極３１、正孔注入層３２及び発光層３３は画素領域Ｋに形成され、画素開口膜３５及び有機バンク層３６は主に画素間Ｌに形成される。

陽極３１は、正孔注入層３２に正孔を注入する透明な電極であり、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等から形成され、コンタクトホール２５を介してドレイン電極１８に接続される。
正孔注入層３２は、陽極３１から注入された正孔を発光層３３に輸送する層であり、例えばポリチオフェン誘導体、ポリピロール誘導体、あるいはそれらのドーピング体等から形成されている。また、陰極３４は、外付け回路部４からの電気信号に応じて発光層３３に電子を注入する層であり、例えばカルシウム等の金属により形成されている。陰極３４は、実表示領域Ｐおよびダミー領域Ｑより広い面積を備え、それぞれの領域を覆うように形成され、有機ＥＬ素子３の外側を覆った状態に形成されている。この陰極３４は、接続用配線２７に接続され、当該接続用配線２７を介して外付け回路部４に接続されている。なお製造時の陰極３４の腐食防止のため、陰極３４の上層部に例えばアルミニウム等の保護層を形成してもよい。

発光層３３は、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の発光材料、例えば低分子材料や高分子材料により形成されている。この発光層３３では、正孔注入層３２からの正孔と陰極３４からの電子とが結合して光を発する。発光層３３には、赤色光を発する層（３３Ｒ）、緑色光を発する層（３３Ｇ）、青色光を発する層（３３Ｂ）の３種類がある。各発光層３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂからの光が、陽極３１、正孔注入層３２及び基体１０を透過することで、基板２の実表示領域Ｐに画像や動画等が表示される。

画素開口膜３５は、画素領域Ｋを区画する絶縁膜である。この画素開口膜３５は、開口部３５ａにおいて陽極３１からの正孔の移動を可能にすると共に、開口部３５ａ以外での正孔の移動が起こらないように隔離している。

有機バンク層３６は、正孔注入層３２や発光層３３をインクジェットによる液滴吐出法等で形成する際の隔壁であり、また、隣接する正孔注入層３２及び発光層３３の間で正孔の移動が起こらないようにする絶縁層である。有機バンク層３６は、例えばアクリルやポリイミド等で形成される。なお、基板２から透過して内部に入射した光が陰極３４に達し、当該陰極３４で反射する場合もあるため、この有機バンク層３６内に、陰極３４から上述した所定の距離ｄ１を置いてハーフミラー３７が設けられている。ハーフミラー３７は、上述したハーフミラー１４と同様、基板２を通して入射した光の一部を反射し、残りを透過することができるようになっている。

図６は、このように構成された有機ＥＬ装置１の配線構造を概念的に示す模式図である。
この有機ＥＬ装置１によれば、ゲート配線１５を介してゲート信号がＯＮになると、スイッチング用ＴＦＴ１００がオン状態になる。するとそのときのソース配線１７の電位が保持容量１０１に保持され、該保持容量１０１の電位状態に応じて、駆動用ＴＦＴ１２のＯＮ電流値が決まる。駆動用ＴＦＴ１２は、この状態に応じて電源線１０２から陽極３１に電流を流す。陽極３１は、正孔注入層３２を介して発光層３３に正孔を供給し、陰極３４からは発光層３３に電子が移動する。このように、電流が陽極３１から陰極３４に流れることにより、発光層３３はこの電流量に応じて発光する。なお、保持容量１０１は、上述のハーフミラー１４を利用して形成しても良い。

次に、本実施形態に係る有機ＥＬ装置１の製造工程について簡単に説明する。なお、本実施形態においては、基体１０及び有機ＥＬ素子３の画素部７の領域を形成する工程を説明し、周縁部８を形成する工程の説明は省略する。

まず、公知の方法により、基板２に下地保護層１１を形成し、その上にシリコン膜１２を形成し、レーザーアニールにてポリシリコン化する。シリコン膜１２をゲート絶縁層１３で覆った後、ゲート配線１５を形成する。

次に、ゲート絶縁層１３上にソース配線１７とほぼ同一のパターンとなるように、ハーフミラー１４をパターニングして形成する。ハーフミラー１４上には、当該ハーフミラー１４とソース配線１７との距離が上述した距離ｄ１となるように決められた膜厚で、第２絶縁層１６を形成する。

次に、コンタクトホール２３、２４、及びこのコンタクトホール２３、２４を介して接続するソース電極１７ａおよびドレイン電極１８を形成し、さらに第２絶縁層１６上に、ハーフミラー１４と同一のパターンで、ハーフミラー１４に重なるようにソース配線１７をパターニングする。次に、ソース配線１７及びドレイン電極１８上に全体を覆う第３絶縁層１９の形成をし、ドレイン側のコンタクトホール２５をエッチングして形成する。なお、コンタクトホール２５は、陽極３１と接続させるため画素領域Ｋに形成する。このようにして駆動回路部分が形成される。

次に、有機ＥＬ素子３を形成する工程を説明する。
基体１０の全面を覆っている第３絶縁層１９上に、陽極３１となる透明な導電膜を成膜し、画素領域Ｋに陽極３１が形成されるようにこの導電膜をパターニングする。このとき、同時にダミー領域のダミーパターン（図示せず）も形成する。本工程により、画素領域Ｋでコンタクトホール２５を介して陽極３１とドレイン電極１８とが接続される。

次に、第３絶縁層１９の露出部分上に、やや陽極３１に重なるように絶縁層である画素開口膜３５を形成する。
この画素開口膜３５上に、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等のレジストを溶媒に溶解した材料を用い、スピンコート法、ディップコート法などの各種塗布法により有機バンク層３６を形成する。有機バンク層３６内にはバンク形成工程を２回に分け、中間にハーフミラー３７を形成してもよい。

次に、全面を所定温度、例えば７０〜８０℃に加熱してＯ２プラズマ処理を施す。このプラズマ処理は、大気雰囲気中で酸素を反応ガスとする処理であり、開口部３５の壁面３５ａ、上面３５ｂ、および陽極３１の表面をそれぞれ親液化する。また、大気雰囲気中で４フッ化メタンを反応ガスとするＣＦ４プラズマ処理により、有機バンク層３６の上面３６ｂおよび開口部３６ａを撥液性にする。その後、各部を室温まで冷却する。

次に、例えばインクジェット法等の液滴吐出法や、スピンコート法などにより、正孔注入層３２を打ち込む。その後、乾燥処理および熱処理を行い、陽極３１上に正孔注入層３２を形成する。打ち込まれた液滴は、親液性処理がなされた陽極３１上で広がり、開口部３５ａ内に満たされ、その一方で、撥液性処理された有機バンク層３６の開口部３６ａおよび上面３６ｂでは液滴がはじかれて付着しない。なお、本工程以降は、正孔注入層３２および発光層３３の酸化を防止するため、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気などの不活性ガス雰囲気で行うのが好ましい。

正孔注入層３２を乾燥してアニールした後、例えばインクジェット法により、発光層形成材料を正孔注入層３２上に吐出し、乾燥処理および熱処理を行って発光層３３を形成する。本工程では、例えば発光層３３Ｂの材料を青色の表示領域に選択的に塗布し、乾燥処理した後、同様にして緑色（３３Ｇ）、赤色（３３Ｒ）についてもそれぞれその表示領域に１色ずつ選択的に塗布し乾燥処理する。また、必要に応じて発光層３３の上に電子注入層を形成してもよい。

乾燥とアニールをした後は、例えば蒸着法等の物理的気相蒸着法によりカルシウムを成膜して陰極３４の形成を行う。陰極３４が、発光層３３、有機バンク層３６の上面３６ｂ、有機バンク層３６の外側部を形成する壁面３６ｃ（図３）を覆い、上述した接続用配線２７に接続する。

なお、陰極３４上に陰極保護層を形成する場合には、蒸着法等の物理的気相蒸着法により陰極３４上に、例えばアルミニウム等の膜を成膜する。このようにして形成された駆動回路部を含む基体１０、及び有機ＥＬ素子３のほぼ全体を封止部５により缶封止して有機ＥＬ装置１が完成する。

次に、図７（ａ）、（ｂ）、および図８（ａ）、（ｂ）を用い、本実施例と従来例を比較する。なお本図に於いては、原理的なところのみを示し、細部は省略してある。
図７は、本実施形態と異なりハーフミラー１４又は３７を設けていない場合であり、基板２を通して入射した光がソース配線１７や陰極３４等で反射し、発光層３３で発光した光と共に射出されるため、著しく表示のコントラストを低下させている。この様子を画素間にあるソース配線１７のハッチの有無で表現した。一方、図８に示した本実施形態の場合、ハーフミラー１４又は３７を設けたので、基板２を通して透過した光は、その一部がハーフミラー１４又は３７で反射し、残りの光はこのハーフミラー１４又は３７を透過し、ソース配線１７や陰極３４で反射して戻ってくる。しかしこの時、ハーフミラー１４とソース配線１７、ハーフミラー３７と陰極３４との距離を前述したそれぞれの所定の距離ｄ１、ｄ２にすることで、ハーフミラー１４又は３７で反射する光と、ソース配線１７又は陰極３４で反射する戻り光とを、ハーフミラーの外で干渉させて打ち消し合うようにすることができる。従って、当該有機ＥＬ装置１を駆動したときに実表示領域Ｐの反射光が抑えられるので、コントラストを向上させることができる。また、本実施形態では、ソース配線１７や陰極３４が形成された部分にハーフミラー１４又は３７を形成すれば良いため、ブラックマトリクスをゲート配線１５やソース配線１７等の配線間に埋める必要がなく、円偏光板等を用いる必要も無い。これにより、煩雑な製造工程を経ることなく、低コストの有機ＥＬ装置を提供できる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る発光装置の第２実施形態を説明する。第１実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。また、第１実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。本実施形態では、ハーフミラーの構成が第１実施形態と異なっているため、この点を中心に説明する。

図９は、本実施形態に係る有機ＥＬ装置２００の断面を示す概略図である。
有機ＥＬ装置２００は、基板２に回路素子や配線、さらには絶縁層等が形成された基体１０と、この基体１０上に形成された有機ＥＬ素子３と、基体１０の端部２ａ（図２）に取り付けられた外付け回路部４とを有しており、外付け回路部４から供給される電気信号に応じて有機ＥＬ素子３が発光することで、画像や動画等を表示できるようになっている。本実施形態は、薄膜トランジスタ（Thin film Transistor：ＴＦＴ）が形成されたアクティブマトリクス型であり、また、有機ＥＬ素子３により発生した光が基体１０を透過して取り出されるボトムエミッション型の有機ＥＬ装置である。従って、本実施形態は第１実施形態とほぼ同様であるが、基体１０の下地保護層１１上に、ハーフミラー５０、第１透明層５１、反射層５２、第２透明層５３が形成される点で異なっている。

ハーフミラー５０は、例えばモリブデン等の金属により画素間Ｌ全体を覆うように形成されており、薄膜状にすることで、基板２及び下地保護層１１を透過した光の一部を基板２に向けて反射し、残りを透過できるようになっている。また、反射層５２は、ハーフミラー５０と同様、例えばモリブデン等の金属により、第１透明層５１を挟んでハーフミラー５０と重なるように形成される。反射層５２は、ハーフミラー５０を透過した光がほぼ全反射するに十分な厚さ、例えば５０ｎｍ程度になるように形成される。
第１透明層５１は、ハーフミラー５０を覆うように下地保護層１１上に設けられ、第２透明層５３は反射層５２を覆うように第１透明層５１上に設けられる。第１透明層５１及び第２透明層５３は、例えばＳｉＯ２等の透明な材料で形成される。

ハーフミラー５０と反射層５２とは同一形状であっても良いし、ハーフミラー５０が反射層５２よりも広くなるように形成しても良い。また、ハーフミラー５０と反射層５２との距離ｄ２は、入射光の波長をλ２、第１透明層５１の屈折率をｎ２、ゼロ以上の整数をｍ２とすると、
ｄ２＝λ２（１／２＋ｍ２）／２ｎ２
で表される距離ｄ２に設定される。このように設計することで、第１実施形態と同様に、基板２を透過しハーフミラー５０で反射した光と、ハーフミラー５０をそのまま透過し反射層５２で反射した光が、再びハーフミラー５０を透過した光と干渉して打ち消されるようになる。

上記距離ｄ２に合う厚さに第１透明層５１を調整することは難しくなく、またλ２を可視光の中心波長５２０ｎｍとした場合、効率的にコントラストを向上させることができる点も、第１実施例と同じである。さらには、ハーフミラー５０で反射した光の強度と、ハーフミラー５０を２回透過した戻り光強度がほぼ等しくなるような膜厚（言い換えれば反射率と透過率）でハーフミラー５０を形成すれば、ほぼ完全に干渉・減衰させることができる点についても、第１実施形態と同様である。

また、ハーフミラー５０を形成する工程では、下地保護層１１の実表示領域Ｐ上に一面にモリブデン薄膜を形成した後、パターニングにより画素領域Ｋの部分を除去すれば良いため、きわめて容易に形成することができる。反射層５２についても同様に形成することが可能である。

このように、本実施形態によれば、ハーフミラー５０を透過した光をソース配線１７や陰極３４で反射させるのではなく、当該光を反射させるための反射層５２を別途設けるようにしたので、ソース配線１７や陰極３４の配置に拘束されずに当該反射層５２を任意の領域に設けることができる。例えばソース配線１７が形成された領域だけではなく、画素間Ｌの全域にハーフミラー５０及び反射層５２を形成しても良い。また、反射層５２を構成する材料については、特に導電性を有しているかどうかは問われないため、反射特性の良い最適な材料を選択することができる。

（電子機器）
次に、本発明に係る電子機器について、携帯電話を例に挙げて説明する。
図１０は、携帯電話３０００の全体構成を示す斜視図である。
携帯電話３０００は、筺体３００１、複数の操作ボタンが設けられた操作部３００２、画像や動画、文字等を表示する表示部３００３を有する。表示部３００３には、本発明に係る有機ＥＬ装置１が搭載される。

本実施例は、前述したように複雑な製造工程を経ずとも外光の反射を抑えることができる有機ＥＬ装置１が搭載されているので、コントラストが高く、製造コストがかからない電子機器を得ることができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態では、ソース配線１７及び陰極３４についてハーフミラー１４を形成するようにしたが、例えばゲート配線１５や電源線１０２についても反射光対策のハーフミラーを形成することが可能である。これにより、ゲート配線１５や電源線１０２での反射も抑えられるため、一層コントラストを向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ装置の全体構成を示す斜視図である。 有機ＥＬ装置の平面図である。 図２のＡ−Ｂ方向における有機ＥＬ装置の構成を示す断面図である。 図２のＣ−Ｄ方向における有機ＥＬ装置の構成を示す断面図である。 図４の一部を拡大した断面拡大図である。 有機ＥＬ装置の等価回路を概念的に示す模式図である。 （ａ）はハーフミラーを設けないときの有機ＥＬ装置の説明図であり、（ｂ）は表示画面を示す平面図である。 （ａ）はハーフミラーを設けたときの有機ＥＬ装置の原理説明図であり、（ｂ）は表示画面を示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ装置の全体構成を示す断面図である。 本発明に係る電子機器の構成を示す斜視図である。

符号の説明

Ｋ…画素領域 Ｌ…画素間 １…ＥＬ装置 ２…基板 ３…ＥＬ素子 １０…基体 １１…下地保護層 １２…シリコン膜 １３…ゲート絶縁層 １４、３７、５０…ハーフミラー １５…ゲート配線 １６…第２絶縁層 １７…ソース配線 １９…第３絶縁層 ３４…共通電極 ５１…第１透明層 ５２…反射層 ５３…第２透明層 ３０００…携帯電話 ３００３…表示部

Claims (7)

1. 透明な基板と、前記基板上に設けられた第１の方向に延在するゲート配線と、前記ゲート配線と交差する第２の方向に延在するソース配線と、トランジスタと、前記トランジスタに対応して設けられた画素電極と、前記画素電極上に画素毎に設けられた発光層と、隣合う前記発光層間に設けられたバンク層と、前記発光層及び前記バンク層を前記基板と反対側から覆うように設けられた共通電極とを有し、前記トランジスタは、チャネル領域、ソース領域及びドレイン領域とを有する前記基板上に形成されたシリコン膜と、前記シリコン膜上及び前記基板上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート配線と、を有し、前記ゲート配線及び前記ゲート絶縁膜上に形成された前記ソース配線は前記ゲート絶縁膜及び前記絶縁膜を介して前記ソース領域と電気的に接続されており、前記発光層からの光が前記基板を透過して射出される有機ＥＬ装置であって、
   前記ソース配線は、前記トランジスタと前記画素電極との間に設けられ、前記バンク層は、前記画素電極と前記共通電極との間に設けられており、前記ソース配線及び前記バンク層は、前記基板上で平面的に見て、それぞれ隣り合う画素間に配置されており、
   前記ソース配線と前記基板上に形成された前記トランジスタのゲート絶縁層との間に、前記ソース配線と所定の距離をおいて、第１の光半透過半反射層が設けられており、
   前記バンク層の内部に、前記共通電極と所定の距離をおいて、第２の光半透過半反射層が設けられており、
   前記第１及び第２の光半透過半反射層は、前記基板上で平面的に見て、それぞれ前記隣り合う画素間に配置されており、
   前記第１の光半透過半反射層は、前記基板を透過して入射する光が前記第１の光半透過半反射層で反射する光と、前記基板及び前記第１の光半透過半反射層を透過して入射する光が前記ソース配線で反射し再び前記第１の光半透過半反射層を透過する戻り光とを干渉させて打ち消すように配置されており、
   前記第２の光半透過半反射層は、前記基板を透過して入射する光が前記第２の光半透過半反射層で反射する光と、前記基板及び前記第２の光半透過半反射層を透過して入射する光が前記共通電極で反射し再び前記第２の光半透過半反射層を透過する戻り光とを干渉させて打ち消すように配置されていることを特徴とする有機ＥＬ装置。
2. 前記第１及び第２の光半透過半反射層が、前記ソース配線のパターンとほぼ同一のパターンになるように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置。
3. 前記第１の光半透過半反射層は、前記ソース配線よりも幅広に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置。
4. 前記所定の距離をｄ１、前記基板を通して入射される入射光の波長をλ１、前記ソース配線と前記第１の光半透過半反射層との間の領域の屈折率をｎ１、ゼロ以上の整数をｍ１とすると、
   前記距離ｄ１が、
   ｄ１＝λ１（１／２＋ｍ１）／２ｎ１・・・・（式１）
   で表されるように、前記第１の光半透過半反射層が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちのいずれか一項に記載の有機ＥＬ装置。
5. 前記（式１）におけるλ１の値が、可視光の中心波長付近の値であることを特徴とする請求項４に記載の有機ＥＬ装置。
6. 前記第１の光半透過半反射層で反射する反射光の強度と、前記第１の光半透過半反射膜を透過して前記ソース配線で反射し、再び前記第１の光半透過半反射膜を透過した戻り光の強度とがほぼ等しくなるように前記第１の半透過半反射層の透過率と反射率が設定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか一項に記載の有機ＥＬ装置。
7. 前記第１及び第２の光半透過半反射層が、金属からなることを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちいずれか一項に記載の有機ＥＬ装置。

Images