JP4624452B2 - カラー有機ｅｌ表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、エレクトロルミネッセンス（Electroluminescence：以下、「ＥＬ」と称する。）素子等の自発光素子、及び薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：以下、「ＴＦＴ」と称する。）を備えたカラー有機ＥＬ表示装置に関する。
近年、ＥＬ素子を用いたＥＬ表示装置が、ＣＲＴやＬＣＤに代わる表示装置として注目されている。
また、そのＥＬ素子を駆動させるスイッチング素子としてＴＦＴを備えた表示装置も研究開発されている。
図７に有機ＥＬ表示装置の表示画素付近を示す平面図を示し、図８（ａ）に図７中のＡ−Ａ線に沿った断面図を示し、図８（ｂ）に図７中のＢ−Ｂ線に沿った断面図を示す。
図７に示すように、ゲート信号線５１とドレイン信号線５２とに囲まれた領域に表示画素が形成されている。両信号線の交点付近には第１のＴＦＴ３０が備えられており、そのＴＦＴ３０のソース１３ｓは後述の保持容量電極線５４との間で容量をなす容量電極５５を兼ねるとともに、第２のＴＦＴ４０のゲート４１に接続されている。第２のＴＦＴのソース４３ｓは有機ＥＬ素子６０の陽極６１に接続され、他方のドレイン４３ｄは有機ＥＬ素子６０に供給される電流源である駆動電源線５３に接続されている。
また、ＴＦＴの付近には、ゲート信号線５１と並行に保持容量電極線５４が配置されている。この保持容量電極線５４はクロム等から成っている。また、保持容量電極線５４は、ＴＦＴ３０のソース１３ｓに接続された容量電極５５とはゲート絶縁膜１２を介して形成されている。そして、保持容量電極線５４と容量電極５５との間で電荷を蓄積して容量を成している。この保持容量は、第２のＴＦＴ４０のゲート電極４１に印加される電圧を保持するために設けられている。
図８に示すように、有機ＥＬ表示装置は、ガラスや合成樹脂などから成る基板又は導電性を有する基板あるいは半導体基板等の基板１０上に、ＴＦＴ及び有機ＥＬ素子を順に積層形成して成る。ただし、基板１０として導電性を有する基板及び半導体基板を用いる場合には、これらの基板１０上にＳｉＯ2やＳｉＮなどの絶縁膜を形成した上にＴＦＴ及び有機ＥＬ素子を形成する。
まず、スイッチング用のＴＦＴである第１のＴＦＴ３０について説明する。
図８（ａ）に示すように、石英ガラス、無アルカリガラス等からなる絶縁性基板１０上に、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）などの高融点金属からなるゲート電極１１を兼ねたゲート信号線５１及び保持容量電極線５４を配置する。続いて、ゲート絶縁膜１２、及び多結晶シリコン（以下、「ｐ−Ｓｉ」と称する。）膜からなる能動層１３が順に積層されている。
そして、ゲート絶縁膜１２、能動層１３及びストッパ絶縁膜１４上の全面には、ＳｉＯ2膜、ＳｉＮ膜及びＳｉＯ2膜の順に積層された層間絶縁膜１５が形成されており、この層間絶縁膜１５のドレイン１３ｄに対応する位置に形成したコンタクトホールに、Ａｌ等の金属を充填したドレイン電極１６が設けられ、更に基板全面に有機樹脂から成り表面を平
坦にする平坦化絶縁膜１７が形成されている。
次に、有機ＥＬ素子の駆動用のＴＦＴである第２のＴＦＴ４０について説明する。
図８（ｂ）に示すように、石英ガラス、無アルカリガラス等からなる絶縁性基板１０上に、Ｃｒ、Ｍｏなどの高融点金属からなるゲート電極４１、ゲート絶縁膜１２、及びｐ−Ｓｉ膜からなる能動層４３を順に形成されており、その能動層４３には、チャネル４３ｃと、このチャネル４３ｃの両側にソース４３ｓ及びドレイン４３ｄが設けられている。そして、ゲート絶縁膜１２及び能動層４３上の全面に、ＳｉＯ2膜、ＳｉＮ膜及びＳｉＯ2膜の順に積層された層間絶縁膜１５を形成し、この層間絶縁膜１５のドレイン４３ｄに対応した位置に形成したコンタクトホールに、Ａｌ等の金属を充填して駆動電源に接続された駆動電源線５３が配置されている。更に全面に例えば有機樹脂から成り表面を平坦にする平坦化絶縁膜１７を備えている。そして、その平坦化絶縁膜１７及び層間絶縁膜１５のソース４３ｓに対応した位置にコンタクトホールを形成し、このコンタクトホールを介してソース４３ｓとコンタクトしたＩＴＯ（Indium Tin Oxide）から成る透明電極、即ち有機ＥＬ素子の陽極６１を平坦化絶縁膜１７上に設けている。
有機ＥＬ素子６０は、ＩＴＯ等の透明電極から成る陽極６１、ＭＴＤＡＴＡ（4,4,4-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine）などから成る第１ホール輸送層、及びＴＰＤ（N,N-diphenyl-N,N-di(3-methylphenyl)-1,1-biphenyl-4,4-diamine）などからなる第２ホール輸送層のホール輸送層６２と、キナクリドン（Quinacridone）誘導体を含むＢｅｂｑ2（bis(10-hydroxybenzo[h]quinolinato)beryllium）などから成る発光層６３及びＢｅｂｑ2などから成る電子輸送層６４からなる発光素子層６５、マグネシウム・インジウム合金などから成る陰極６６がこの順番で積層形成された構造であり、各画素にそれぞれ設けられ各画素での発光を可能としている。
この有機ＥＬ素子は、陽極から注入されたホールと、陰極から注入された電子とが発光層の内部で再結合し、発光層を形成する有機分子を励起して励起子が生じる。この励起子が放射失活する過程で発光層から光が放たれ、この光が透明な陽極から透明絶縁基板を介して外部へ放出されて発光する。
ところが、各色を発光する発光層の発光効率は各色ごとに異なっている。
しかしながら、従来のＥＬ表示装置は、図９に示すように、複数のゲート信号線５１と複数のドレイン信号線５２との各交点にマトリックス状に配列された各色（赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ））の表示画素の発光領域１Ｂ，１Ｒ，１Ｇの発光面積がみな同一であるため、発光効率の悪い表示画素において同一輝度を得るためには、他の発光効率の良い表示画素よりも大きな電流を流さなければならなくなり、それによって、その表示画素の寿命が短くなってしまい、ＥＬ表示装置の寿命も短くなってしまうという欠点があった。
また、発光効率の異なる各色の表示画素の発光面積を同一とすると、各色の色度の違いによる色バランス（ホワイトバランス）が取りにくく、またそのバランスを取るために電流を多く発光層に供給しなければならないため、多く電流を供給した表示画素のＥＬ素子の劣化が生じるという欠点があった。
そこで本発明は、上記の従来の欠点に鑑みて為されたものであり、ホワイトバランスの制御が容易で、かつ長寿命のＥＬ素子等の発光素子を有する表示装置を提供することを目的とする。
本発明のカラー表示装置は、各表示画素に、陽極と陰極との間に色毎に異なる有機材料からなる発光層を有する有機ＥＬ素子を備え、陽極の端部を覆い陽極に対応して開口部を備えた平坦化絶縁膜を有するカラー有機ＥＬ表示装置において、各色の表示画素のうちいずれかの色の表示画素の発光面積と他の色の表示画素の発光面積とが、平坦化絶縁膜の開口部の大小によって異なり、前記発光層は、前記平坦化絶縁膜の開口部及び平坦部を覆って島状に形成されるとともに、異なる色を発光する発光層同士が同じ面積であるものである。
また、上述のカラー有機ＥＬ表示装置は、陽極が島状に形成されるとともに、異なる色を示す表示画素に形成される陽極同士が同じ面積であるカラー有機ＥＬ表示装置である。
また、上述のカラー有機ＥＬ表示装置は、発光層の面積が陽極の面積と異なるカラー有機ＥＬ表示装置である。
また、上述のカラー有機ＥＬ表示装置は、発光層が陽極を覆って形成され、発光層の面積が陽極の面積よりも大きいカラー有機ＥＬ表示装置である。
更に、上述のカラー有機ＥＬ表示装置は、発光面積が有機ＥＬ素子の発光効率に応じて設定されているカラー有機ＥＬ表示装置である。
また、上述のカラー有機ＥＬ表示装置は、発光効率が高い有機ＥＬ素子の発光面積を、発光効率が高い有機ＥＬ素子よりも低い発光効率の有機ＥＬ素子の発光面積よりも小さくしたカラー有機ＥＬ表示装置である。
更にまた、上述のカラー有機ＥＬ表示装置は、最も発光効率が高い有機ＥＬ素子の発光面積を、他の発光効率の有機ＥＬ素子の発光面積よりも小さくしたカラー有機ＥＬ表示装置である。
また、上述のカラー有機ＥＬ表示装置は、最も発光効率が高い有機ＥＬ素子が緑色を発光する有機ＥＬ素子であるカラー有機ＥＬ表示装置である。
また、上述のカラー有機ＥＬ表示装置は、発光効率が低くなるにつれて発光面積が順に大きくしたカラー有機ＥＬ表示装置である。
本発明のカラー有機ＥＬ表示装置によれば、自発光素子を備えた表示装置の長寿命化を図ることができるとともに、容易にホワイトバランスを制御することが可能なカラー有機ＥＬ表示装置を得ることができる。
本発明のＥＬ表示装置について以下に説明する。
図１は、本発明のＥＬ表示装置１００の平面図である。
なお、同図には各表示画素が、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）を発光する場合
を示している。また、Ｒ、Ｇ、Ｂの各表示画素の基本的平面構成は図２に示す。
ＥＬ表示装置１００には、複数のゲート信号線５１が行（左右）方向に、また複数のドレイン信号線５２と、ＥＬ素子に電源からの電力を供給するための駆動電源線５３が列（上下）方向に配置されており、それらの信号線５１と、信号線５２と、駆動電源線５３とは互いに交差している。
それらの交点付近に、両信号線５１，５２に接続された第１ＴＦＴ３０、及び駆動電源線５３から電流を有機ＥＬ素子１６０に供給する第２ＴＦＴ４０、そしてＲ，Ｇ，Ｂのいずれかを発光する有機ＥＬ素子１６０とが形成されている。図１においては図２のＲ、Ｇ、Ｂを発光する各表示画素のうちの発光領域のみを表している（図１中において１Ｒ、１Ｂ、１Ｇを付している）。
図１に示すように、各色の表示画素は基板上にマトリックス状に配列されており、それらの各表示画素の発光面積１Ｒ、１Ｇ、１Ｂはそれぞれ異なっている。具体的には図１の場合には、緑色の発光領域１Ｇの発光面積を最も小さくして設けられている。他の色の発光領域１Ｒ，１Ｂは緑の発光領域１Ｇよりも広い面積に形成されている。即ち、同図の場合には、緑色の発光領域１Ｇの発光面積を最も小さく形成し、次に赤色の発光領域１Ｒの発光面積を大きくし、青色の発光領域１Ｂの発光面積を最も大きくした場合を示している。
なお、赤色の発光領域１Ｒと、緑色の発光領域１Ｇと、青色の発光領域１Ｂとの発光面積の大きさの順番は、それらの発光材料の発光効率に依存する。従って、発光面積の大きさの順は上述のＧ＜Ｒ＜Ｂに限ることなく、使用する発光材料の発光効率によって決定する。
図３は、それぞれ図２のＢ−Ｂ線に沿った有機ＥＬ表示装置の一表示画素の断面図を示す。
一表示画素は割り当てられたＲ、Ｇ、Ｂのいずれかを発光する有機ＥＬ素子１６０と、ゲート信号線５１によってデータ信号を取り込む第１ＴＦＴ３０と、この第１ＴＦＴ３０を介してドレイン信号線５２から供給されたデータ信号を保持する保持容量ＳＣと、保持されたドレイン信号に応じて駆動電源線５３を介して電流を有機ＥＬ素子１６０に供給する第２ＴＦＴ４０を備えている。なお、これらのうち、図２のＡ−Ａ線に沿った第１ＴＦＴ３０及び保持容量ＳＣの断面は上述の図８（ａ）と共通するため説明を省略する。また、図３において、第２ＴＦＴ４０は上述の図８（ｂ）と共通する。
有機ＥＬ素子１６０は、第２ＴＦＴ４０のソース４３ｓに接続された陽極１６１と、基板上において共通電極として形成された陰極１６６と、この両電極の間に有機化合物を配置した発光素子層１６５とが形成されて構成されている。発光素子層１６５は、少なくとも発光層を含み、単一層でも多層構造でも構成できるが、一例として、図示するように陽極１６１側から順にホール輸送層１６２、発光層１６３、電子輸送層１６４から構成される。
また、本実施の形態においては、図１に示すように基板上にマトリクス状に配置された複数の表示画素Ｒ，Ｇ，Ｂを発光してカラー表示を行うために、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の有機ＥＬ素子１６０では、それぞれ異なる材料、特に発光機能を備える有機化合物として異なる材料を用いる。
例えば、Ｒ用有機ＥＬ素子１６０Ｒでは、陽極１６１としてＩＴＯ、ホール輸送層１６
２として、ＭＴＤＡＴＡ（第１ホール輸送層）及びＴＰＤ（第２ホール輸送層）、発光層１６３としてはＺｎＰｒを２％ドープしたＢｅＢｑ2、陰極１６６としてＭｇＩｎ合金を用いる。
また、Ｇ用有機ＥＬ素子１６０Ｇでは、陽極１６１としてＩＴＯ、ホール輸送層１６２として、ＭＴＤＡＴＡ（第１ホール輸送層）及びＴＰＤ（第２ホール輸送層）、発光層１６３としてはＢｅＢｑ2、陰極１６６としてＭｇＩｎ合金を用いる。
更に、Ｂ用有機ＥＬ素子１６０Ｂでは、陽極１６１としてＩＴＯ、ホール輸送層１６２として、ＭＴＤＡＴＡ（第１ホール輸送層）及びＴＰＤ（第２ホール輸送層）、発光層１６３としては１ＡＺＭ−Ｈｅｘ、陰極としてＭｇＩｎ合金を用いる。
またＢ用有機ＥＬ素子１６０Ｂとしては、他にＩＴＯ（陽極）／ＭＴＤＡＴＡ（第１ホール輸送層）・ＴＰＤ（第２ホール輸送層）／ＯＸＤ−８（発光層）／ＭｇＩｎ（陰極）の組み合わせでも良い。
なお、上述の各化合物の略称の正式名称は、以下の通りである。
ZnPr：5,10,15,20-tetraphenylporphyrinato zinc
MTDATA：4,4,4-tris(3-methylphenylphenyl amino)triphenylamine
TPD：N,N-diphenyl-N,N-di(3-methylphenyl)-1,1-biphenyl-4,4-diamine
BeBq2：bis(10-hydroxybenzo[h]quinolinato)beryllium
1AZM-Hex：(N,N-disalicylidene-1,6-hexanediaminato)zinc
OXD-8：3-bis[5-(p-dimethylaminophenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-y l]benzene
また、Ｒ，Ｇ，Ｂ用有機ＥＬ素子１６０（１６０Ｒ、１６０Ｇ、１６０Ｂ）としてこのような材料を採用した場合、発光効率は素子１６０Ｇ＞素子１６０Ｒ＞素子１６０Ｂとなる。有機ＥＬ素子１６０において、発光輝度は電流（電流密度）に依存性を示す。従って、各表示画素に同等の電流を供給した場合に、各色が同等な輝度となるようにするためには、上述のように素子発光領域面積を領域１Ｇ＜領域１Ｒ＜領域１Ｂと設定すればよい。
次に、各表示画素における発光面積をＲ，Ｇ，Ｂで適切な異なった大きさにするための表示画素の形成方法について説明する。
その方法としては、（ｉ）有機ＥＬ素子の陽極１６１の面積をＲ，Ｇ，Ｂで変える、（ii）陽極１６１の面積は同一として、陽極形成後、発光素子の層形成前に形成される平坦化絶縁膜１６７により陽極１６１の端部を覆うことで、陽極と発光素子層との接触面積をＲ，Ｇ，Ｂで変えるという方法がある。
まず、陽極の面積を異ならせて表示画素を形成する上述の（ｉ）の方法について、図４を参照して説明する。なお、図４はＲ，Ｇ，Ｂ各色の有機ＥＬ素子１６０の陽極１６１を形成するためのマスクを表している。
マスク２００Ａは、図１に示すように発光領域面積を１Ｇ＜１Ｒ＜１Ｂとするためのマスクであり、目的とする陽極の大きさに応じた開口部２０１が形成されている。同図において最も大きい開口部は、発光効率がＲ，Ｇ，Ｂのうち最も低い青色の有機ＥＬ素子用陽極のための開口部２０１Ｂ、最も小さな開口部は、最も発光効率が高い緑色の有機ＥＬ素子用陽極のための開口部２０１Ｇである。また、開口部２０１Ｂと２０１Ｇの中間の大きさの開口部は、発光効率が緑色のＥＬ素子より低く、青色のＥＬ素子より高い赤色のＥＬ素子用陽極のための開口部２０１Ｒである。
以下に、図３（ａ）を参照して、（ｉ）の方法について具体的に説明する。
第２ＴＦＴ４０を形成し、このＴＦＴ４０を覆うように層間絶縁膜１５，ＴＦＴ４０のドレイン４３ｄと接続された駆動電源線５３、基板全面を覆う平坦化絶縁膜１７を形成し、この平坦化絶縁膜１７と層間絶縁膜１５を貫通するようにＴＦＴ４０のソース４３ｓ対応領域にコンタクトホールを形成し、このコンタクトホール及び平坦化絶縁膜１７の全面を覆うように透明電極（陽極）材料であるＩＴＯをスパッタ法によって形成するまでの工程は、上述の図８（ｂ）の構成と共通する。
ＩＴＯを形成した後、次にレジストを塗布し、図４に示すマスク２００Ａを用いて、露光、現像工程を施すことにより、マスク２００Ａの開口部２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂに対応した位置にのみレジストパターンが残り、このレジストパターンをエッチングマスクとして用いてＩＴＯを所定エッチャントにてエッチングして除去する。これにより、マスク２００Ａの開口部２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂに対応した大きさ及び位置にＩＴＯパターンが形成され、その結果、陽極１６１は、Ｒ，Ｇ，Ｂ毎に異なる大きさとなる。
有機ＥＬ素子の陽極１６１を各表示画素領域に形成した後、Ｒ，Ｇ，Ｂ毎に異なる上述の有機化合物材料を用いてＲ，Ｇ，Ｂ用の発光素子層１６５をそれぞれ形成する。なお、有機ＥＬ素子において、発光素子層に用いられる材料は比較的高抵抗であり、発光領域は発光素子層のうち陽極と陰極との層間に挟まれた領域に限られる。
従って、発光素子層は陽極形成領域と同一でも、また陽極形成領域より大きくても良いが、発光素子層上に形成される陰極と、陽極とが、陽極端部において短絡することを防止するため、本実施の形態においては、図３（ａ）に示すように、発光素子層はＲ、Ｇ、Ｂとも陽極を覆うようにこの陽極面積より大きく設定している。もちろん、陽極と陰極との間で短絡が起こらないように他の処置を施せば、必ずしも発光素子層１６５を陽極より大きくする必要はない。他の処置とは、例えば後述する図３（ｂ）のように平坦化絶縁膜１６７を形成すること等である。
ここで、上述のようにＲ用有機ＥＬ素子：ITO//MTDATA/TPD//BeBq2+ZnPr2%//MgIn、Ｂ用有機ＥＬ素子：ITO//MTDATA/TPD//BeBq2//MgIn、Ｇ用有機ＥＬ素子：ITO//MTDATA/TPD //1AZM-Hex//MgIn又はITO//MTDATA/TPD//OXD-8//MgInの構成を採用した場合、第１及び第２ホール輸送層から構成されるホール輸送層１６２としてＲ，Ｇ，Ｂで同一材料が用いられており、ホール輸送層１６２の形成に際してはＲ，Ｇ，Ｂの区別無く、対応する陽極上１６１及び平坦化絶縁膜１７上の全面に形成すればよい。
また、発光層１６３の形成にあたっては、上述のように本実施の形態においては、Ｒ，Ｇ，Ｂ用それぞれに異なる発光材料を用いており、各色用の発光層１６３の材料を変更して順に形成していく。各色の発光層１６３の形成に際しては、図５に示すようなマスク２００Ｌを用いる。このマスク２００Ｌはタングステン（Ｗ）等の金属であったり、あるいはシリコンなどが材料として用いられる。
同図に示すように、マスク２００Ｌは基板上に同一色の発光層を形成するための開口部２０２を有しており、それらの開口部２０２はマスク２００Ｌの位置をシフトさせることにより図４に示したマスク２００Ａを用いて形成した各色の陽極と重畳するように設けられている。このとき、発光層の面積は陽極と同じ大きさであっても良く、陽極を覆って陽極よりも大きい面積であっても良く、本実施の形態においては図３（ａ）に示すようにＲ，Ｇ，Ｂいずれの陽極より大きい大きさに設定している。
例えば、青色を発光する発光層を蒸着する際には、蒸着前にマスク２００Ｌを青色の発光層を形成予定領域にマスク２００Ｌの開口部２０２が位置するように位置合わせして、
ホール輸送層１６２上に密着させて配置する。その後、青色発光材料を蒸着することによって開口部２０２に応じた島状の青色発光層を形成する。
赤色発光層の蒸着にはマスク２００Ｌを横方向にシフトさせ図５のマスク２００Ｌの開口部２０２を赤色発光層の形成予定領域に位置合わせして用い、同様にして緑色発光層の蒸着に際してはマスク２００Ｌの開口部２０２を緑色発光層の形成予定領域に位置合わせして用いる。このような手順により、Ｒ，Ｇ，Ｂで共に材料は異なるが同じ面積の発光層を順次島状にホール輸送層１６２上に形成する。こうして各色の発光層１６３を形成することができる。
発光層１６３を形成後、電子輸送層１６４を必要とするＥＬ素子１６０に対しては、発光層１６３上及びホール輸送層１６２上に電子輸送層１６４を蒸着形成することで電子輸送層１６４を形成する。
以上のような手法により得られた発光素子層１６５を覆うようにマグネシウム・インジウム合金などをスパッタ法によって堆積し陰極１６６を形成する。これにより、Ｒ，Ｇ，Ｂ毎で陽極の面積が異なり素子発光面積がＲ，Ｇ，Ｂ毎に所望の面積となった有機ＥＬ素子を用いた表示装置が得られる。
次に、陽極の面積は同じで陽極と発光層との間に形成した平坦化絶縁膜で陽極と発光層との接触面積を異ならせる方法（上述の（ii））について説明する。
図３（ｂ）に示すように、陽極１６１上に設ける発光素子層１６５の陽極１６１の段差による断線することを防止するためには、陽極１６１の周縁部を平坦化絶縁膜１６７で覆うことが好適である。このような構成の有機ＥＬ素子の場合、実質的に発光する領域、即ち発光面積は発光素子層１６５が陽極１６１と接触している面積であり、この平坦化絶縁膜１６７によって覆われた陽極１６１の周縁部は実質的に発光しない領域となる。
従って、平坦化絶縁膜１６７で覆う陽極１６１の周縁部の面積のみ各色で異ならせることにより、各色の表示画素の発光面積を異ならせることができる。
このように各色の表示画素の発光面積を異ならせることによっても、ＥＬ素子の長寿命化が図れる。
なお、本実施の形態においては、発光効率がＧ＞Ｒ＞Ｂの場合に、表示画素の発光面積をＧ＜Ｒ＜Ｂとし、各色でそれぞれ発光面積をこの順に異なるものとした場合を例にして説明したが、本発明はこれに限定するものはない。例えば、発光効率が同じくＧ＞Ｒ＞Ｂの場合において、発光面積はＧ≒Ｒ＜Ｂとしても良いし、Ｇ＜Ｒ≒Ｂとしても良い。
また、陽極１６１の周縁部に平坦化絶縁膜１６７を配置したが、平坦化絶縁膜に限るものではなく、絶縁性を有するものであればよい。
以上のようにすることにより、電流量が大きいほど劣化が早まる傾向を示す有機ＥＬ素子において、低発光効率の表示画素のＥＬ素子発光層に、他の色の発光層よりも大きい電流を流すことで各色が同様に明るく光るようにさせると低発光効率の素子が選択的に劣化するといった不具合が発生することが防止でき、どの色の有機ＥＬ素子も同様の期間劣化を防ぐことが可能となり、その結果、表示装置全体としての寿命を長くできる。
面積比の一例としては、次のようなものが挙げられる。
例えば、発光する緑、赤、青の各色光の輝度を１：１：１とする場合、供給電流を一定とすると、発光効率の比が、１０：３．８：１．８の場合である。各色とも輝度”１”成するために必要な各色の発光面積の比は、１／１０：１／３．８：１／１．８＝１：２．６：５．６である。
このような発光面積比にすることにより、発光効率が最も悪い色の青色だけに大きな電流を流すことなく、Ｒ，Ｇ，Ｂを同様な輝度で発光させることができるので発光層の寿命を長くすることが可能となる。
次に、面積比の他の例について説明する。この例は、発光効率の低い色の有機ＥＬ素子の劣化を防止すると共に、フルカラー表示におけるホワイトバランスの制御を考慮した場合の例である。
自発光素子である有機ＥＬ素子を表示画素に用いてカラー表示を行う場合、各Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの有機ＥＬ素子からの発光光を加算することにより白が表示される。
目標として設定する白色を、ＮＴＳＣ方式の基準白色光源（Ｃ光源）の色度座標（ｘ、ｙ）＝（０．３１，０．３２）とする場合に、このような白色の輝度１００％を達成するためにＲ，Ｇ，Ｂに要求される輝度は、各有機ＥＬ素子の発するＲ，Ｇ，Ｂの各色の色度が、図６の上段に示すような座標で表される場合に、例えば、２５％：４６％：２９％というように決まる。これは輝度比で示すと、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝０．５４：１：０．６３となる。
また、有機ＥＬ素子の各色における発光効率の比が、上述の例と同様にＧ，Ｒ，Ｂについて、１０：３．８：１．８の場合、Ｇ，Ｒ，Ｂの輝度比Ｇ：Ｒ：Ｂ＝１：０．５４：０．６３を達成するために必要な発光面積の比は、Ｇ：Ｒ：Ｂ＝１／１０：０．５４／３．８：０．６３／１．８＝１：１４．２：３５ということになる。
このように、Ｒ，Ｇ，Ｂの色度と目標白色の色度、そして各色の発光効率を考慮し、例えば発光領域の面積比が上述の値になるように、Ｒ，Ｇ，Ｂ用の発光面積を設定すれば、各表示画素の有機ＥＬ素子に同量の電流を供給した場合に、白の輝度１００％を達成することが可能となる。
なお、目標とする白色の色度又は各色の色度が変わると、上述のように輝度比によって決まる各色の発光面積の順番も変わることになる。
以上のように、このような方法により面積比を決定したＥＬ表示装置では、各色の輝度バランスが発光面積で調整されているので、ホワイトバランスの制御が非常に容易であるとともに、白を表示するために特定の色のＥＬ素子にのみ多く電流を流す必要が無くなり、表示装置全体としての寿命を向上することも可能となる。
なお、使用する材料が異なれば有機ＥＬ素子の発するＲ，Ｇ，Ｂの光の色度座標値が異なるため、Ｒ，Ｇ，Ｂの輝度比もそれに応じて変わり、また発光効率も異なるため、発光面積比はこれに応じて決まり、上述の数値のものに限られない。
また、本発明ではＲ，Ｇ，Ｂの有機ＥＬ素子にそれぞれ同一電流を供給した場合に、常時白色１００％が達成されるように素子の発光面積が設定されている構成に限るものではない。例えば、各表示画素を駆動する図示しないドライバ等を更に考慮した上で、装置全体としてホワイトバランスの制御が容易で、かつ発光効率の低い素子に選択的に負荷がかかることを防止できるように、Ｒ，Ｇ，Ｂの各有機ＥＬ素子の発光面積を設定しても良い
。
更に上述の実施の形態においては、有機ＥＬ表示装置を例に挙げて説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、発光素子として有機ＥＬ素子に代えて、発光材料に向き発光材料が用いられた無機ＥＬ素子を用いた無機ＥＬ表示装置や、２つの電極の間に発光層として蛍光層を備える蛍光表示管（ＶＦＤ：Vacuum Fluorescent Display）等においても有機ＥＬ表示装置と同様の効果が得られる。
ＶＦＤは、図３で示したＥＬ素子と同様に、絶縁性基板１０上に形成したＴＦＴを用いて駆動する。ＶＦＤは、図３において、陽極１６１の形成までの工程及び構造はＥＬ素子と同じである。ただし、陽極１６１はＡｌ等の金属から成っている。その上には蛍光物質を堆積し、その上方にはグリッド及び陰極（フィラメント）が配置されている。陽極及び陰極で囲まれる間隙は真空状態である。
フィラメントから発せられた熱電子がグリッドで整流化されて、陽極上の蛍光物質に衝突して発光する。こうして自ら光を発する。所定の色を発する蛍光物質を選択することにより所定の色を発することができる。また、発光面積は、上述のＥＬ素子の場合と同様に決めればよい。即ち、蛍光物質の発光効率に応じて発光面積を決定すれば良い。
なお、本発明において、表示画素の発光面積とは、表示画素の発光素子が実際に発光する領域の面積である。
即ち、図３（ｂ）に示すように、陽極の厚みによる段差に起因して発光層が段切れを起こして陰極と短絡してしまうことを防止するために設けた平坦化絶縁膜が、陽極の周辺部を覆っている場合には、陽極と発光素子層とが直接接することにより実質的に発光する領域の面積をいう。
更に言い換えると、有機ＥＬ素子の発光素子層が、陽極又は陰極の少なくとも一方の電極と直接接触する面積のうち、小さい方の面積をいう。
また、本実施の形態においては、各表示画素の数を４行Ｘ７列の場合について示したが、本発明はそれに限定されるものではなく、ＶＧＡ（６４０Ｘ４８０）、ＳＶＧＡ（８００Ｘ６００）、ＸＧＡ（１０２４Ｘ７６８）、ＳＸＧＡ（１２８０Ｘ１０２４）など、任意の表示画素数に適用可能である。
また、各陽極の形状は「Ｌ」字の場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、長方形でも、正方形でも良く、形状は発光層の発光に支障のない形状であれば制限はない。
また、上述の実施の形態においては、各色の表示画素の配列がストライプ配列の場合について説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、デルタ配列、ダイアゴナル配列でも同様の効果が得られる。
更に、上述の実施の形態においては、ゲート電極が能動層の下層に配置されたいわゆるボトムゲート型ＴＦＴの場合を説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、ゲート電極が能動層の上層にあるいわゆるトップゲート型ＴＦＴであっても同様の効果が得られる。
本発明のＥＬ表示装置の各色の表示画素の発光領域を示す平面図である。 本発明のＥＬ表示装置の表示画素付近を表す平面図である。 本発明のＥＬ表示装置の断面図である。 本発明のＥＬ表示装置の陽極を作製するためのマスクの平面図である。 本発明のＥＬ表示装置の発光層を作製するためのマスクの平面図である。 白表示の場合のＲ，Ｇ，Ｂの発光輝度比の求め方の説明図である。 従来のＥＬ表示装置の表示画素付近を表す平面図である。 従来のＥＬ表示装置の断面図である。 従来のＥＬ表示装置の各色の表示画素の発光領域を示す平面図である。
符号の説明
１Ｂ 青色の表示画素の発光領域
１Ｒ 赤色の表示画素の発光領域
１Ｇ 緑色の表示画素の発光領域
３０ 第１のＴＦＴ
４０ 第２のＴＦＴ
５１ ゲート信号線
５２ ドレイン信号線
５３ 駆動電源線
５４ 保持容量電極線
１００ ＥＬ表示装置
１６１ 陽極
１６３ 発光層
１６５ 発光素子層
１６６ 陰極
２００Ａ 陽極形成用マスク
２００Ｌ 発光層形成用マスク
２０１Ｒ 陽極形成用マスクの開口部
２０１Ｇ 陽極形成用マスクの開口部
２０１Ｂ 陽極形成用マスクの開口部
２０２ 発光層形成用マスクの開口部

Claims (9)

  1. 各表示画素に、陽極と陰極との間に色毎に異なる有機材料からなる発光層を有する有機ＥＬ素子を備え、前記陽極の端部を覆い前記陽極に対応して開口部を備えた平坦化絶縁膜を有するカラー有機ＥＬ表示装置において、
    各色の表示画素のうちいずれかの色の表示画素の発光面積と他の色の表示画素の発光面積とは、前記平坦化絶縁膜の開口部の大小によって異なり、
    前記発光層は、前記平坦化絶縁膜の開口部及び平坦部を覆って島状に形成されるとともに、異なる色を発光する発光層同士が同じ面積であることを特徴とするカラー有機ＥＬ表示装置。
  2. 前記陽極は島状に形成されるとともに、異なる色を示す表示画素に形成される陽極同士が同じ面積であることを特徴とする請求項１に記載のカラー有機ＥＬ表示装置。
  3. 前記発光層の面積は、前記陽極の面積と異なることを特徴とする請求項２に記載のカラー有機ＥＬ表示装置。
  4. 前記発光層は前記陽極を覆って形成され、前記発光層の面積は、前記陽極の面積よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載のカラー有機ＥＬ表示装置。
  5. 前記発光面積は、前記有機ＥＬ素子の発光効率に応じて設定されていることを特徴とする請求項１に記載のカラー有機ＥＬ表示装置。
  6. 発光効率が高い有機ＥＬ素子の発光面積を、該発光効率が高い有機ＥＬ素子よりも低い発光効率の有機ＥＬ素子の発光面積よりも小さくしたことを特徴とする請求項１に記載のカラー有機ＥＬ表示装置。
  7. 最も発光効率が高い有機ＥＬ素子の発光面積を、他の発光効率の有機ＥＬ素子の発光面積よりも小さくしたことを特徴とする請求項１に記載のカラー有機ＥＬ表示装置。
  8. 前記最も発光効率が高い有機ＥＬ素子は緑色を発光する有機ＥＬ素子であることを特徴とする請求項７に記載のカラー有機ＥＬ表示装置。
  9. 発光効率が低くなるにつれて発光面積を順に大きくしたことを特徴とする請求項１に記載のカラー有機ＥＬ表示装置。
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