JP6151136B2 - 有機エレクトロルミネセンス表示装置 - Google Patents

Description

本発明は有機エレクトロルミネセンス表示装置に係り、例えば当該表示装置の画素の構成に関する。

有機エレクトロルミネセンス材料を利用した有機エレクトロルミネセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」ともいう。）は、有機材料を選択することにより、あるいは有機ＥＬ素子の構造を適当なものとすることにより、白色発光はもとより可視光帯域において各色の発光を実現できる。このため有機ＥＬ素子を用いた表示装置や照明器具の開発が進められている。

有機エレクトロルミネセンス表示装置は、各画素に有機ＥＬ素子が設けられている。そして、各画素における有機ＥＬ素子はトランジスタと接続され、該トランジスタを介して発光が制御されている。有機ＥＬ素子はトランジスタが形成された素子基板に形成されている。画素の構造において、有機ＥＬ素子とトランジスタとの間には層間絶縁層が設けられているのが通常である。そして、有機ＥＬ素子を構成する一方の電極と、トランジスタのソース・ドレイン電極とが当該絶縁層に形成されたコンタクトホールにおいて電気的に接続されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

有機エレクトロルミネセンス表示装置は、このような画素がマトリクス状に配列した画素アレイを有しており、有機ＥＬ素子が発光した光が、素子基板又は素子基板上に対向配置される対向基板側に出射されることにより、その面に表示画面が形成される。

特開２００１−２９１５８８号公報 特開２００３−２２９２８３号公報

有機ＥＬ素子は陽極と陰極とも呼ばれる一対の電極間に有機エレクトロルミネセンス材料を含む層（以下「有機エレクトロルミネセンス層」若しくは「有機ＥＬ層」ともいう。）が設けられている。有機ＥＬ層で発光した光は、立体角で表すと４πの全ての方向に広がるため、表示画面側以外の方向に出射される光をいかに有効利用するかが問題となる。

しかしながら、有機ＥＬ層の層内で平行に放射された光は、有機ＥＬ層の端面に向かい透明電極側からは放射されないという問題を有している。これは、有機ＥＬ層を形成する材料の屈折率が高く（ｎ＝１．８〜１．９）、屈折率の異なる界面において特定の角度で入射する光が全反射するためである。例えば、有機ＥＬ層と透明電極との界面、及びガラス基板と空気との界面で全反射した光は、有機ＥＬ層内又はガラス基板内を導波して層内で吸収されるか、あるいはガラス基板端面から出射されてしまう。このように、有機ＥＬ層やガラス基板内を導波する光は、導波光と呼ばれている。

有機ＥＬ層内を導波してしまう光のために、有機ＥＬ層で発生した光の取り出し効率（有機ＥＬ層での発光量全体に占めるガラス基板側へ放射された光量の比率）は、２０％程度であると言われている。有機ＥＬ層で発生した光の取り出し効率を高くすることは、有機ＥＬ素子を用いて構成される有機エレクトロルミネッセンス表示装置の消費電力を低減するために重要となる。

また、有機ＥＬ素子が設けられた画素において、画素の斜め方向に出射される光は、隣接する画素から出射される漏れ光となり混色の問題が発生するので、通常は画素の領域を区画する遮光層によって遮断されるようにしている。しかし、混色の影響を低減するために遮光層の幅を広げると、画素の開口率が低下し、有機ＥＬ素子が発光した光の有効利用を図ることができないといった問題が生じる。

従来の有機エレクトロルミネセンス表示装置を参照すると、特許文献１では、トランジスタと接続する電極と画素電極とを接続するコンタクトホールにまで有機ＥＬ層が形成されているものの、層間絶縁膜はポリイミド、ポリアミド、アクリル等透光性を有する絶縁体で形成されている。そして、コンタクトホールの側壁面は急峻な傾斜面を有しているので、このような部分では通常の発光輝度が得られないばかりか、画素からの出射光として有効利用することはできない。またコンタクトホールを有機樹脂で埋め込んでしまい、この部位に有機ＥＬ層が形成されないようにする構成が開示されている。

特許文献２は、画素電極の周縁部を隔壁膜（絶縁膜）で覆う構成が開示されている。画素電極は下地側の絶縁層に設けられたコンタクトホールによって下層の配線と接続する構成を有しているが、隔壁膜はコンタクトホールのある位置を覆い隠すように配設されている。

このように、従来の技術によれば、有機ＥＬ層によって構成される有機ＥＬ素子は、もっぱら平坦な領域に形成されるのが主であり、前述のとおり有機ＥＬ層を伝播する横方向の光（すなわち導波光）を利用することはできないものとなっている。別言すれば、有機ＥＬ層内にとどまってしまう光を有効利用しようとする対策が何ら施されていないものとなっている。

そこで本発明の一実施形態は、有機エレクトロルミネセンス表示装置において、画素に設けられた有機ＥＬ素子で発光した光を、当該画素における出射光として有効に利用することを目的とする。また、画素からの光取り出し効率を向上させる構成を、製造工程を大幅に変更せずに実現することを目的とする。

本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネセンス表示装置は、発光制御素子と接続する第１の電極と、該第１の電極の周縁部を埋設すると共に第１の電極の周縁部より内側領域を露出させる開口部を有する第１の絶縁層と、該第１の絶縁層の開口部において第１の電極と接し第１の電極の上面部から第１の絶縁層の上表面にかけて連続して設けられた第２の電極と、該第２の電極の周縁部を覆う第２の絶縁層と、第２の電極の上面部から第２の絶縁層の表面部に沿って設けられた有機エレクトロルミネセンス層と、該有機エレクトロルミネセンス層上に設けられた第３の電極とを有し、第２の電極は第１の電極と第１の絶縁層との間で段差部を有し、該段差部のある領域を含み、第２の電極、有機エレクトロルミネセンス層及び第３の電極が重畳する領域を発光領域として有している。

この有機エレクトロルミネセンス表示装置によれば、第２の電極における段差部が光反射面となり、有機エレクトロルミネセンス層と平行に放射された光、有機エレクトロルミネセンス層から斜め方向に放射された光を当該光反射面で反射して、画素の出射光とすることができる。

本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネセンス表示装置は、発光制御素子と接続する第１の電極と、第１の電極の周縁部を埋設すると共に第１の電極の周縁部より内側領域を露出させる開口部を有する第１の絶縁層と、該第１の絶縁層の開口部において第１の電極と接し第１の電極の上面部から第１の絶縁層の上表面にかけて連続して設けられた第２の電極と、該第２の電極の周縁部を覆う第２の絶縁層と、第１の絶縁層の開口部の開口周縁部を覆う第３の絶縁層と、第２の電極の上面部から第２の絶縁層及び第３の絶縁層の表面部に沿って設けられた有機エレクトロルミネセンス層と、該有機エレクトロルミネセンス層上に設けられた第３の電極とを有し、第３の絶縁層の外側領域であって、第２の電極、有機エレクトロルミネセンス層及び第３の電極が重畳する領域を発光領域として有している。

この有機エレクトロルミネセンス表示装置によれば、第２の電極における段差部に重なるように第３の絶縁層を設けることで、段差部を光反射面として利用することができ、有機エレクトロルミネセンス層と平行に放射された光、有機エレクトロルミネセンス層から斜め方向に放射された光を当該光反射面で反射して画素の出射光とすることができる。

本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネセンス表示装置は、発光制御素子と接続する第１の電極と、第１の電極を露出させ第１の電極の外側領域に開口端部を有する第１の絶縁層と、第１の電極と接し第１の電極の上面部から第１の絶縁層の開口端部に沿って連続して設けられた第２の電極と、該第２の電極の周縁部を覆う第２の絶縁層と、該第２の電極の上面部から第２の絶縁層の表面部に沿って設けられた有機エレクトロルミネセンス層と、該有機エレクトロルミネセンス層上に設けられた第３の電極とを有し、第２の電極は少なくとも第１の絶縁層の開口端部において段差部を有し、該段差部のある領域を含み、第２の電極、有機エレクトロルミネセンス層及び第３の電極が重畳する領域を発光領域として有している。

この有機エレクトロルミネセンス表示装置によれば、第２の電極における段差部を、該第２の電極の周縁部に配設することにより、より多くの、有機エレクトロルミネセンス層と平行に放射された光、有機エレクトロルミネセンス層から斜め方向に放射された光を当該光反射面で反射して画素の出射光とすることができる。

本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネセンス表示装置は、発光制御素子と接続する第１の電極と、第１の電極の周縁部を埋設すると共に第１の電極の周縁部より内側領域を露出させる第１の開口部と、該第１の電極の外側領域に開口端部が位置する第２の開口部とを有する第１の絶縁層と、該第１の絶縁層の開口部において第１の電極と接し第１の電極の上面部から第１の絶縁層の上表面にかけて連続して設けられた第２の電極と、該第２の電極の周縁部を覆う第２の絶縁層と、第２の電極の上面部から第２の絶縁層の表面部に沿って設けられた有機エレクトロルミネセンス層と、該有機エレクトロルミネセンス層上に設けられた第３の電極とを有し、第２の電極は、第１の絶縁層の第１の開口部の開口端部に第１の段差部を、第２の開口部の開口端部において第２の段差部を有し、第１の段差部及び第２の段差部のある領域を含み、第２の電極、有機エレクトロルミネセンス層及び第３の電極が重畳する領域を発光領域として有している。

この有機エレクトロルミネセンス表示装置によれば、第２の電極の面内、すなわち画素内に複数の段差部を設けることで、より多くの領域において、有機エレクトロルミネセンス層と平行に放射された光、有機エレクトロルミネセンス層から斜め方向に放射された光を当該光反射面で反射して画素の出射光とすることができる。

本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネセンス表示装置は、発光制御素子と接続する第１の電極と、第１の電極の周縁部を埋設すると共に第１の電極の周縁部より内側領域を露出させる第１の開口部と、該第１の電極の外側領域に開口端部が位置する第２の開口部とを有する第１の絶縁層と、第１の絶縁層の第１の開口部において第１の電極と接し第１の電極の上面部から第１の絶縁層の上表面にかけて連続して設けられた第２の電極と、該第２の電極の周縁部及び第１の絶縁層における第２の開口部の開口端部を覆う第２の絶縁層と、該第２の電極の上面部から第２の絶縁層の表面部に沿って設けられた有機エレクトロルミネセンス層と、該有機エレクトロルミネセンス層上に設けられた第３の電極とを有し、第２の電極は、第１の絶縁層の第１の開口部の開口端部に第１の段差部を、第２の開口部の開口端部において第２の絶縁層に埋設される第２の段差部を有し、第１の段差部、第２の電極、有機エレクトロルミネセンス層及び第３の電極が重畳する領域を発光領域として有している。

この有機エレクトロルミネセンス表示装置によれば、第２の電極の面内、すなわち画素内に複数の段差部を設け、周縁部にある段差部を第２の絶縁層で覆うことにより、この部位を非発光領域としつつ光反射面として作用させ、有機エレクトロルミネセンス層と平行に放射された光、有機エレクトロルミネセンス層から斜め方向に放射された光を当該光反射面で反射して画素の出射光とすることができる。

本発明の一実施形態に係るエレクトロルミネセンス装置の別の態様として、第２の電極は光反射面を有し、段差部において光反射面が屈曲するように設けることが好ましい。また、第２の電極に複数の光反射面を有する場合においても、それぞれの段差部において光反射面が屈曲していることが好ましい。第２の電極を屈曲させると共にその部位を少なくとも光反射面とすることで、有機エレクトロルミネセンス層と平行に放射された光、有機エレクトロルミネセンス層から斜め方向に放射された光を当該光反射面で反射して画素の出射光とすることができる。

本発明の一実施形態に係るエレクトロルミネセンス装置の別の態様として、第２の電極における段差部が傾斜面であることが好ましい。当該段差部を傾斜面とすることで、有機エレクトロルミネセンス層と平行に放射された光、有機エレクトロルミネセンス層から斜め方向に放射された光を自画素の出射方向に反射させることができる。

本発明の一実施形態に係るエレクトロルミネセンス装置の別の態様として、第２の電極に複数の段差部を設け、その段差部に傾斜面を有するようにする場合において、それぞれの段差部の傾斜角を異ならせることが好ましい。複数の段差部の傾斜面における傾斜角を異ならせることで、有機エレクトロルミネセンス層から斜め方向に放射された光を自画素の出射方向に反射させることができ、その光の出射方向を異ならせることができる。

本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネセンス表示装置によれば、有機エレクトロルミネセンス層で発光した光を、画素電極（第２の電極）の段差部によって形成される光反射面で反射させることで、発光した光の有効利用を図ることができる。すなわち、画素からの光取り出し効率を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネセンス表示装置の構成を示す図。 本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネセンス表示装置の画素の構成を示す平面図。 本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネセンス表示装置の画素の構成を示す断面図。 本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネセンス表示装置の画素の構成を示す断面図。 本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネセンス表示装置の画素の構成を示す平面図。 本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネセンス表示装置の画素の構成を示す断面図。 本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネセンス表示装置の画素の構成を示す平面図。 本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネセンス表示装置の画素の構成を示す断面図。 本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネセンス表示装置の画素の構成を示す断面図。 本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネセンス表示装置の画素の構成を示す断面図。 画素の等価回路を示す図。

以下、本発明の実施形態を、図面等を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

なお、以下に説明する発明の内容について、同一部分又は同様な機能を有する部分については同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その場合において特段の事情が無い限り繰り返しの説明は省略する。

［実施形態１］
本実施形態に係る有機エレクトロルミネセンス表示装置の構成を図１に示す。有機エレクトロルミネセンス表示装置は、素子基板１０２に、画素１０８がマトリクス状に配列された画素領域１０６、ゲート信号線駆動回路１１０、データ信号線駆動回路１１２が設けられている。

ゲート信号線駆動回路１１０から出力される信号はゲート信号線１１４に与えられ、データ信号線駆動回路１１２から出力されるデータ信号はデータ信号線１１６に与えられる。ゲート信号線１１４とデータ信号線１１６は画素領域１０６で交差するように設けられ、マトリクス状に配列された画素１０８のそれぞれに信号を与える。画素１０８には、トランジスタと、トランジスタによって発光状態が制御される有機ＥＬ素子が設けられている。

また、画素領域１０６には、有機ＥＬ素子へ電流を供給する電源線１１８と、各画素における有機ＥＬ素子の一方の電極に対して共通電位を与えるコモン線１２０が設けられている。コモン線１２０は、画素領域１０６又はその近傍に設けられるコモンコンタクト１２２において有機ＥＬ素子の一方の電極と接続される。素子基板１０２の端部に設けられる入力端子１２４は、ゲート信号線駆動回路１１０とデータ信号線駆動回路１１２へ送る信号が入力される複数の端子の他に、電源線１１８と接続する電源入力端子、コモン線１２０にコモン電位を与えるコモン入力端子等が含まれている。

図１で示すエレクトロルミネセンス装置において、各画素１０８に配設される有機ＥＬ素子の発光色を単色としてモノクロ表示させるようにしても良いし、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色で発光する有機ＥＬ素子を各画素１０８に配設して、若しくはこれに白色（Ｗ）発光の画素をさらに設けてカラー表示をさせるように構成することもできる。

図１１は、画素１０８の回路構成の一例を示す。選択トランジスタ１２８は、ゲート信号線１１４に選択信号が与えられたとき、この選択信号と同期してデータ信号線１１６のデータ信号を駆動トランジスタ１３０のゲート電位として与え、容量素子１３２はそのゲート電位を保持する。電源線１１８に接続される駆動トランジスタ１３０は、当該ゲート電位に基づくドレイン電流を有機ＥＬ素子１２６に供給する。有機ＥＬ素子１２６はこのドレイン電流に基づく輝度で発光をする。有機エレクトロルミネセンス表示装置では、画素に複数のトランジスタを設け、有機ＥＬ素子を駆動するようにしている。

図２は、図１１で示す画素回路に基づき、各素子を配置した画素１０８の一例を平面図として示す。画素１０８は、選択トランジスタ１２８、駆動トランジスタ１３０、容量素子１３２を有している。選択トランジスタ１２８は、半導体層１３８ａと重なるゲート電極１４０ａを有し、ゲート電極１４０ａはゲート信号線１１４と接続されている。また、ソース・ドレイン電極１４２ａはデータ信号線１１６と接続され、もう一方のソース・ドレイン電極１４２ｂは駆動トランジスタ１３０のゲート電極１４０ｂと接続されている。駆動トランジスタ１３０は、ゲート電極１４０ｂと重なる半導体層１３８ｂを有し、ソース・ドレイン電極１４２ｃは電源線１１８と接続され、もう一方の第１の電極１４６は有機ＥＬ素子と接続されている。容量素子１３２は、ゲート電極１４０と同じ層で形成される容量電極１４４と、絶縁層を挟んで容量電極１４４と重なる電源線１１８とによって形成される。

なお、図１１で示す画素回路、及び図２で示す画素のレイアウトは一例であり、本発明の有機エレクトロルミネセンス表示装置はこのような画素及び回路構成に限定されない。例えば、駆動トランジスタ１３０の閾値電圧を補償する回路や、有機ＥＬ素子１２６の発光を強制的に終了させるスイッチングトランジスタをさらに付加しても良い。

画素１０８における第１の電極１４６は、少なくとも周縁部が第１の絶縁層１５０で覆われている。第１の電極１４６は、第１の絶縁層１５０で覆われていない内側領域において第２の電極１４８と接触している。すなわち、第１の絶縁層１５０に設けられた開口部（コンタクトホール）によって、第１の電極１４６と第２の電極１４８は電気的に接続されている。

なお、本実施形態において、画素電極は第１の電極１４６と第２の電極１４８から構成されているものとする。第１の電極１４６と第２の電極１４８は電気的に接続されており、一体物として扱うことも可能であるが、構造上複数の導電層によって構成されているものとして説明する。

図３は画素の縦断面図であり、図２において示すＡ−Ｂ線に対応する構造を示す。図３では、駆動トランジスタ１３０、有機ＥＬ素子１２６等が形成される素子基板１０２と、これに対向して設けられる対向基板１０４の配置を示している。対向基板１０４には、カラーフィルタ１３４、遮光層１３６が設けられている。

第１の電極１４６は、第２の電極１４８と重なるように配置されており、第１の絶縁層１５０の開口部は第１の電極１４６の周縁部を除いて、その内側領域を広く開口している。第１の絶縁層１５０は開口部の側壁面が傾斜面となっていることが好ましく、第１の電極１４６と接する下部から、第１の絶縁層１５０の上平面に向けて開くような傾斜面を有していることが好ましい。

第１の絶縁層１５０は、酸化シリコン若しくは窒化シリコン等の無機絶縁材料、又はアクリル樹脂若しくはポリイミド樹脂等の有機絶縁材料によって形成することが好ましい。上記のように、第１の絶縁層１５０において、開口部の端部に傾斜面を有するようにするには、テーパーエッチングを行えばよい。また、感光性の有機樹脂材料を用いる場合には、露光時間や現像条件を適宜調節することで、第１の絶縁層１５０の開口部の端部が傾斜面を有するように加工することができる。

第２の電極１４８は、第１の電極１４６の上平面から、第１の絶縁層１５０の開口部における側壁面（傾斜面）に沿って、第１の絶縁層１５０の上平面にまで延びている。別言すれば、第２の電極１４８は、第１の電極１４６上における第１の平面領域１５６と、第１の絶縁層１５０上における第２の平面領域１５８と、第１の絶縁層１５０の開口側面部における段差部１６０とを有している。

第２の電極１４８の周縁部は第２の絶縁層１５２で覆われている。別言すれば第２の絶縁層１５２は、第２の電極１４８を開口する開口部を有している。第２の絶縁層１５２の開口部における側壁面は、第１の絶縁層１５０における開口部と同様に傾斜面を有していることが好ましい。

第２の電極１４８上には有機ＥＬ層１６２が設けられている。有機ＥＬ層１６２は、低分子系又は高分子系のいずれの有機材料で形成されていても良い。例えば、有機ＥＬ層１６２に低分子系の有機材料を用いる場合には、発光性の有機材料を含む発光層に加え、当該発光層を挟むように正孔輸送層や電子輸送層等を含んで構成することができる。

有機ＥＬ層１６２上には第３の電極１６４が設けられている。第１の電極１４６の周縁部が第２の絶縁層１５２で覆われており、有機ＥＬ層１６２が第２の電極１４８の表面から第２の絶縁層１５２にかけて連続的に設けられていることにより、第３の電極１６４は第１の電極１４６及び第２の電極１４８と短絡しないように設けられている。第３の電極１６４上にはパッシベーション膜１６６が設けられている。パッシベーション膜１６６は、例えば窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）等の絶縁性材料で形成されることが好ましいものとなる。

ところで、有機ＥＬ素子１２６は、有機ＥＬ層１６２を挟んで一方の面に陽極（正孔を注入する側の電極）を、他方の面に陰極（電子を注入する側の電極）を設け、両電極間に所定の電位差を与えると発光する。陽極と陰極は、各種導電性材料で形成されるが、通常は陰極に対して陽極の方が仕事関数の高い材料で形成される。発光した光を効率良く出射させるためには、一方の電極を反射電極とし、他方の電極を透光性の電極とすることが好ましい。

有機ＥＬ素子をトップエミッション型とするために、第２の電極１４８を少なくとも陽極としての機能を発揮させ、かつこれを反射電極とするには、例えばチタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）等の金属材料を用いれば良い。しかしながら、これらの金属材料は、アルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）と比較して反射率が低いため、反射電極としての機能はやや劣るものとなる。そこで、反射電極としてより反射率を高めるには、有機ＥＬ層１６２と接する側に仕事関数の高いインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）の層を設け、その下層側に光反射面となるアルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）の層を設けた多層構造を適用すると好ましい。

第３の電極１６４を陰極とするには、例えば、アルミニウム（Ａｌ）に、カルシウム（Ｃａ）又はマグネシウム（Ｍｇ）を、あるいはリチウム（Ｌｉ）等のアルカリ金属を含有する材料を用いて形成すれば良い。そして、第３の電極１６４を陰極としつつ、光透過性を有するようにするには、上記の金属層を光が透過し得るように薄く形成するか、さらにその上にインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）や、インジウム。ズス・亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の透明導電膜を積層させることが望ましい。

一方、第２の電極１４８を陽極として機能させ、かつ反射電極とするには、上記の如くアルミニウム系又は銀（Ａｇ）系の金属材料を用いれば良い。また、第３の電極１６４を陰極とし、この陰極を光透過性の電極とするには、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）や、インジウム・スズ・亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の透明導電膜を用いれば良い。

いずれにしても、第２の電極１４８を反射電極とし、第３の電極１６４を透光性の電極とすることで、有機ＥＬ層１６２で発光した光は、第３の電極１６４を通って出射されることとなる。しかし有機ＥＬ層１６２で発光した光は、立体角で表すと４πの全ての方向に放射されるので、通常であれば第３の電極１６４から出射される光は、有機ＥＬ層１６２内で発光した光の一部ということになる。

しかしながら、本実施形態に係る有機エレクトロルミネセンス表示装置は、反射電極として機能する第２の電極１４８が単なる一平面に設けられているのではなく、第１の電極１４６上における第１の平面領域１５６と、第１の絶縁層１５０における第２の平面領域１５８に加え、第１の平面領域１５６と第２の平面領域１５８との間にある段差部１６０を含んでいる。そして、この段差部１６０は、第１の平面領域１５６若しくは第２の平面領１５８域に対して傾斜した反射面を構成している。この段差部１６０が画素内に含まれていることで、有機ＥＬ層１６２を導波する光、有機ＥＬ層１６２から斜め方向に出射した光を反射して、出射光とすることができる。

図３は有機ＥＬ層１６２で発光して出射される光の経路を点線によって模式的に示す。有機ＥＬ層１６２で発光した光のうち、垂直放射成分の光（有機EL層の膜面に対して略垂直に放射された光）は、第３の電極１６４を通して外部に出射される。図３は、この垂直放射成分の光を矢印付きの点線で模式的に示す（他の図においても同じ）。また、第２の電極１４８側に放射された光は、第２の電極１４８の光反射面で反射され、反射光の略垂直成分は同様に外部に出射されると考えられる。

一方、有機ＥＬ層１６２で発光した光のうち、平行放射成分の光（有機ＥＬ層と略平行に放射する光、及び有機ＥＬ層と第２の電極又は第３の電極との界面で全反射した光）は、通常であれば第３の電極１６４側から出射されずに失われてしまう。しかしながら、本実施形態で示す画素の構成においては、少なくとも第１の平面領域１５６で発光した平行放射成分の光は、段差部１６０が存在することにより、その部分で反射して第３の電極１６４側へ出射させることができる。図３は、この平行放射成分の光を矢印付きの二点鎖線で模式的に示す（他の図においても同じ）。すなわち、第２の電極１４８の段差部１６０は、有機ＥＬ層１６２内を導波した光を反射する機能を有している。

また、有機ＥＬ層１６２で発光した光のうち斜め放射光成分の光（有機ＥＬ層の膜面に対して斜め方向に放射される光）は、隣接する画素へ出射して混色の原因となり得るものである。このような斜め放射光成分の光に対しても、段差部１６０が存在することにより、その部分で反射して、第３の電極１６４側へ出射させることができる。すなわち、第２の電極１４８の段差部１６０は、有機ＥＬ層１６２の斜め放射光成分の光も、その一部については反射することができる。図３は、この斜め放射成分の光を矢印付きの一点鎖線で模式的に示す（他の図においても同じ）。

光を外部に効果的に取り出すためには、段差部１６０の傾斜角は３０度から６０度、好ましくは４５度前後の角度とすれば良い。さらに、段差部１６０は直線状の傾斜面に限定されず、図３で例示的に示すように、断面構造でみれば二次曲線のように連続的に傾斜角が変化する傾斜面であっても良い。

第２の電極１４８における段差部１６０は、下地面となる第１の絶縁層１５０の表面を、第２の電極１４８が設けられる位置に合わせて凹凸化することにより形成することができる。しかし、第１の絶縁層１５０に埋設される第１の電極１４６の表面が露出するように開口部を形成することが好ましい態様として適用することができる。このようにすれば、電極のパターンを変更するだけで、製造工程を大幅に変更せずに段差部１６０を形成することが可能となる。エッチング工程で、第１の絶縁層１５０を形成する絶縁材料と第１の電極１４６を形成する金属材料との選択加工をする場合、エッチングの選択比は比較的高くなるので、エッチング加工自体もさほど困難性を伴わないこととなる。また、第１の絶縁層１５０の開口部は、コンタクトホールを兼ねるので、エッチング加工の回数が増えることもない。

すなわち、図２及び図３で示す画素の構成は、画素電極と下層にある配線とを接続するコンタクトホールの開口部を、画素電極のある一定の範囲にまで拡大させたものとみることができる。そして、この場合において、当該コンタクトホールの底部を平坦化することにより、この領域も有効な発光領域として利用可能としている。そして、コンタクトホールの段差部１６０の傾斜面を緩やかなものとすることで、第２の電極１４８において、第１の平面領域１５６から、段差部１６０を含んで第２の平面領域１５８にまで連続的に発光領域を形成することを可能としている。

このように、有機ＥＬ層１６２で発光した光のうち平行放射成分は、第２の電極１４８の段差部１６０によって形成される光反射面で反射され、第３の電極１６４側に出射される。これにより、有機ＥＬ層１６２で発生した光の取り出し効率を高くすることができる。このような光反射面を、画素の面内に設けることで、有機ＥＬ層１６２で発光した光の取り出し効率をより高めることができる。

なお、図３において、駆動トランジスタ１３０は絶縁ゲート型の構造を有し、半導体層１３８とゲート電極１４０との間にゲート絶縁層１３９が設けられている。なお、図３で示す薄膜トランジスタはトップゲート型の構造を示すが、これに限定されず、例えばボトムゲート型のトランジスタであっても本実施形態に係るエレクトロルミネセンス装置において、同様に適用することができる。

以上、本実施形態によれば、画素電極に段差部を含ませることで、有機ＥＬ層で発光した光を、当該画素における出射光として有効に取り出すことができる。また、画素からの光取り出し効率を向上させることができる。別言すれば、画素電極のコンタクトホールを拡大し、画素電極の上面だけでなく、当該コンタクトホールの底面も発光領域とし、当該コンタクトホールの側壁面を反射面とすることで、有機ＥＬ層で発光した光を出射させるべき方向に有効に取り出すことができる。

［実施形態２］
本実施形態に係る有機エレクトロルミネセンス表示装置の画素構成を、図４を参照して説明する。本実施形態において、第１の電極１４６、第２の電極１４８、第１の絶縁層１５０及び第２の絶縁層１５２は、実施形態１と同じ構成を有している。

図４で示すように、第２の電極１４８の段差部１６０には、第３の絶縁層１５４が重なるように設けられている。有機ＥＬ層１６２と第３の電極１６４は、第２の電極１４８上に設けられるが、段差部１６０においては、第３の絶縁層１５４の表面に沿うように設けられている。すなわち、少なくとも有機ＥＬ層１６２は、段差部１６０において第２の電極１４８と接しない構造となっている。このため、第３の絶縁層１５４が設けられている領域は有機ＥＬ層１６２が発光しない非発光領域となる。

有機ＥＬ層１６２が、第１の平面領域１５６、段差部１６０及び第２の平面領域１５８に沿って形成されているとき、段差部１６０における光の出射方向は、他の平面領域におけるものとは異なるものとなる。例えば、第２の電極１４８において、第１の平面領域１５６及び第２の平面領域１５８が大部分を占めるとき、段差部１６０における垂直放射成分の光は、他の平面領域における斜め放射成分の光と同等なものとなってしまう。すなわち、画素を平面透視した場合において、有機ＥＬ層１６２が段差部１６０で発光する光は、画素の出射光として有効に利用されないものとなり得る。

従って、本実施形態のように、段差部１６０において有機ＥＬ層１６２が発光しないようにすることで、斜め放射光成分を減少させることができる。第３の絶縁層１５４を透光性の絶縁材料で形成すれば、第１の平面領域１５６において有機ＥＬ層１６２から出射される斜め放射光成分の光（図４中、矢印付きの一点鎖線で示す出射光）は、段差部１６０が光反射面として機能するので、実施形態１と同様に斜め放射光成分を反射することができる。そして、段差部１６０における反射光は、自画素の出射光として利用できるので、光の利用効率を高めることができる。また、段差部１６０では有機ＥＬ層１６２が発光しないため、隣接又は近隣の画素との間で混色の発生を防ぐことができる。

なお、第３の絶縁層１５４は、第２の絶縁層１５２と同じ層で形成することができるので、第２の絶縁層１５２をパターニングするときに用いるフォトマスクを変更するだけで、製造工程が特段増加することなく、本実施形態の画素構造を作製することがきる。

本実施形態によれば、第２の電極１４８の段差部１６０で有機ＥＬ層１６２が発光しないことにより、斜め放射光成分を減少させ、その一方、平面部で発光した光のうち、斜め出射光を反射して自画素の出射光とすることができるので、画素からの光取り出し効率を向上させることができる。

［実施形態３］
図５及び図６を参照して本実施形態に係る有機エレクトロルミネセンス表示装置における画素の構成を説明する。図５は画素の平面図であり、同図中に示すＡ−Ｂ線に対応する断面構造を図６に示す。以下の説明では両図面を参照するものとする。

本実施形態に係る画素において、第１の絶縁層１５０の端部は、第１の電極１４６の外側領域にまで後退している。すなわち第１の絶縁層１５０の開口部における端部は、第１の電極１４６の外側領域に位置している。第２の電極１４８は第１の電極１４６及び第１の絶縁層１５０の開口側端部から上面部に沿って設けられている。第２の絶縁層１５２は、第２の電極１４８の外周端部を覆うように設けられている。有機ＥＬ層１６２及び第３の電極１６４は第２の電極１４８の上面から第２の絶縁層１５２に沿って設けられている。

このような構成にすると、段差部１６０は第２の電極１４８の周縁部に配設されることとなる。それにより、画素１０８の内側領域（第２の電極１４８の内側領域）で有機ＥＬ層１６２が発光した光のうち、斜め放射光成分の光（図６中、矢印付きの一点鎖線で示す出射光）を、この段差部１６０によって形成される光反射面で反射させることができる。

このような画素の構造は、第１の絶縁層１５０の開口部を形成するフォトマスクを変更するだけで良いので、製造工程が特段増加することなく、本実施形態の画素構造を作製することがきる。

本実施形態の画素構造によれば、第２の電極１４８の段差部１６０によって形成される光反射面を、当該第２の電極１４８の周縁領域に配置することで、第２の電極１４８の内側領域において有機ＥＬ層１６２が発光した光のうち、斜め放射光成分の光を当該反射面で反射することができるので、光の利用効率をより高めることができる。

［実施形態４］
図７及び図８を参照して本実施形態に係る有機エレクトロルミネセンス表示装置における画素の構成を説明する。図７は画素の平面図であり、同図中に示すＡ−Ｂ線に対応する断面構造を図８に示す。以下の説明では両図面を参照するものとする。

第１の絶縁層１５０は、第１の電極１４６の上面を露出させる第１の開口部１６８を有している。第１の開口部１６８の開口端部は第１の電極１４６の周縁部を覆うように設けられている。そして、第１の開口部１６８の側壁面は傾斜面を有しており、好ましくは図８において模式的に示すように、断面構造でみれば二次曲線のように連続的に傾斜角が変化する傾斜面であっても良い。

なお、実施形態１との相違は、第１の開口部１６８の側壁面の高さであり、図３で示す場合と比較して第１の絶縁層１５０の厚さが薄くなっていることにより、第１の段差部１６０ａ高さが低くなっている。このように、第１の電極１４６の周辺領域において、第１の絶縁層１５０を薄くすることにより、第１の開口部１６８により形成される第１の段差部１６０ａの傾斜を緩やかなものとすることができる。

第１の絶縁層１５０において、第１の開口部１６８の外側領域には第２の開口部１７０が設けられている。第２の開口部１７０の端部は、第２の電極１４８の周縁領域に沿って設けられていることが好ましい。第２の開口部１７０の開口端部も傾斜面を有していることが好ましく、第２の電極１４８の周縁部はこの傾斜面に沿って設けられることにより第２の段差部１６０ｂが形成されている。

第２の電極１４８の周縁部は、また、第２の絶縁層１５２で覆われている。有機ＥＬ層１６２及び第３の電極１６４は、第２の電極１４８上から第２の絶縁層１５２の表面に沿うように設けられている。このように、本実施形態で示す画素は、内側領域に第１の段差部１６０ａを有し、該第１の段差部１６０ａの外側領域に第２の段差部１６０ｂを有している。

実施形態１で説明したように、第２の電極１４８における第１の段差部１６０ａは、有機ＥＬ層１６２で発光した平行放射成分の光（図８中、矢印付きの二点鎖線で示す出射光）、及び斜め放射成分の光（図８中、矢印付きの一点鎖線で示す出射光）を画素の出射方向に反射させる反射面として機能させることができる。本実施形態において、第１の段差部１６０ａと第２の段差部１６０ｂは共に光反射面として機能させることができる。そして、第１の段差部１６０ａと第２の段差部１６０ｂの傾斜角を異ならせることで、より多くの平行放射成分の光、及び斜め放射成分の光を反射することができると共に、この面で反射した光の出射方向を異ならせることができる。

また、図９は本実施形態の変形例であり、第１の絶縁層１５０において、第１の開口部１６８を縮小した構成を示す。このように、第１の絶縁層１５０上における第２の平面部を拡大することで、第２の段差部１６０ｂによる平行放射成分の光、及び斜め放射成分の光の反射を増大させることができる。また、第１の電極１４６と第２の電極１４８の接続部分、すなわちコンタクトホールの領域も発光領域とすることができるので、画素の開口率を向上させることができる。

本実施形態では、第１の絶縁層１５０の膜厚を異ならせることによって、第１の段差部１６０ａと第２の段差部１６０ｂを設けるようにしている。第１の絶縁層１５０の膜厚を異ならせるには、例えばエッチング加工によって部分的に第１の絶縁層１５０の膜厚が薄くなるようにすれば良い。この場合、フォトリソグラフィー工程においてハーフトーンマスクを使用することで、工程を削減することができる。

本実施形態の画素構造によれば、画素内に複数の段差部を設けることにより、有機ＥＬ層１６２が発光した光のうち、平行放射成分の光、及び斜め放射光成分を複数の反射面で反射することができるので、光の利用効率をより高めることができる。

［実施形態５］
図１０は、第２の段差部１６０ｂを第２の絶縁層１５２が埋設する構成を示す。有機ＥＬ層１６２及び第３の電極１６４は、第２の電極１４８の表面から第２の絶縁層１５２の表面に沿って形成される。有機ＥＬ素子の発光領域は、有機ＥＬ層１６２を挟んで、第２の電極１４８と第３の電極１６４が重畳する領域に形成されるため、本実施形態においては、第２の電極１４８の周縁部において傾斜面で有機ＥＬ層１６２が発光せず、この領域において斜め方向に出射される光をなくすことができる。

一方、第２の電極１４８における第２の段差部１６０ｂは光反射面として機能するので、有機ＥＬ層１６２で発光した光のうち平行放射成分の光（図１０中、矢印付きの二点鎖線で示す出射光）、及び斜め放射光成分の光（図１０中、矢印付きの一点鎖線で示す出射光）を、この光反射面で反射して、自画素の出射光とすることができる。

本実施形態の画素構造によれば、第２の電極の周縁部を覆うように第２の絶縁層を設けることにより、第２の電極の周縁部において発光領域を平坦にしつつ、有機ＥＬ層の平行放射成分の光、及び斜め放射光成分の光を反射して、光の利用効率を高めることができる。

１０２：素子基板、１０４：対向基板、１０６：画素領域、１０８：画素、１１０：ゲート信号線駆動回路、１１２：データ信号線駆動回路、１１４：ゲート信号線、１１６：データ信号線、１１８：電源線、１２０：コモン線、１２２：コモンコンタクト、１２４：入力端子、１２６：有機ＥＬ素子、１２８：選択トランジスタ、１３０：駆動トランジスタ、１３２：容量素子、１３４：カラーフィルタ、１３６：遮光層、１３８：半導体層、１３９：ゲート絶縁層、１４０：ゲート電極、１４２：ソース・ドレイン電極、１４４：容量電極、１４６：第１の電極、１４８：第２の電極、１５０：第１の絶縁層、１５２：第２の絶縁層、１５４：第３の絶縁層、１５６：第１の平面領域、１５８：第２の平面領域、１６０：段差部、１６２：有機ＥＬ層、１６４：第３の電極、１６６：パッシベーション膜、１６８：第１の開口部、１７０：第２の開口部

Claims (21)

1. 発光制御素子と接続する第１の電極と、
   前記第１の電極の周縁部を埋設すると共に前記第１の電極の周縁部より内側領域を露出させる開口部を有する第１の絶縁層と、
   前記第１の絶縁層の開口部において、前記第１の電極と接し、前記第１の電極の上面部から前記第１の絶縁層の上表面にかけて連続して設けられた第２の電極と、
   前記第２の電極の周縁部を覆う第２の絶縁層と、
   前記第２の電極の上面部から前記第２の絶縁層の上面部平面領域に沿って設けられた有機エレクトロルミネセンス層と、
   前記有機エレクトロルミネセンス層上に設けられた第３の電極と、を有し、
   前記第２の電極は、前記第１の電極と前記第１の絶縁層との間で段差部を有し、
   前記段差部のある領域を含み、前記第２の電極、前記有機エレクトロルミネセンス層及び前記第３の電極が重畳する領域が発光領域であること
   を特徴とする有機エレクトロルミネセンス装置。
2. 前記第２の電極は光反射面を有し、前記段差部において、前記光反射面が屈曲している、請求項１に記載の有機エレクトロルミネセンス装置。
3. 前記第２の電極が、アルミニウム（Ａｌ）又は銀（Ａｇ）による金属層と、前記金属層の上面に設けられた透明導電膜層とを有する、請求項２に記載の有機エレクトロルミネセンス装置。
4. 発光制御素子と接続する第１の電極と、
   前記第１の電極の周縁部を埋設すると共に前記第１の電極の周縁部より内側領域を露出させる開口部を有する第１の絶縁層と、
   前記第１の絶縁層の開口部において、前記第１の電極と接し、前記第１の電極の上面部から前記第１の絶縁層の上表面にかけて連続して設けられた第２の電極と、
   前記第２の電極の周縁部を覆う第２の絶縁層と、
   前記第１の絶縁層の開口部の開口周縁部を覆う第３の絶縁層と、
   前記第２の電極の上面部から前記第２の絶縁層の上面部平面領域及び前記第３の絶縁層の表面部に沿って設けられた有機エレクトロルミネセンス層と、
   前記有機エレクトロルミネセンス層上に設けられた第３の電極と、を有し、
   前記第３の絶縁層の開口部であって、前記第２の電極、前記有機エレクトロルミネセンス層及び前記第３の電極が重畳する領域が発光領域であること
   を特徴とする有機エレクトロルミネセンス装置。
5. 前記第２の電極は光反射面を有し、前記第２の電極は、前記第１の電極と前記第１の絶縁層とによる段差部に沿って設けられ、前記段差部において、前記光反射面が屈曲している、請求項４に記載の有機エレクトロルミネセンス装置。
6. 前記第２の電極が、アルミニウム（Ａｌ）又は銀（Ａｇ）による金属層と、前記金属層の上面に設けられた透明導電膜層とを有する、請求項５に記載の有機エレクトロルミネセンス装置。
7. 前記第３の絶縁層が透光性を有する、請求項４に記載の有機エレクトロルミネセンス装置。
8. 発光制御素子と接続する第１の電極と、
   前記第１の電極を露出させ、前記第１の電極の外側領域に開口端部を有する第１の絶縁層と、
   前記第１の電極と接し、前記第１の電極の上面部から前記第１の絶縁層の開口端部に沿って連続して設けられた第２の電極と、
   前記第２の電極の周縁部を覆う第２の絶縁層と、
   前記第２の電極の上面部から前記第２の絶縁層の上面部平面領域に沿って設けられた有機エレクトロルミネセンス層と、
   前記有機エレクトロルミネセンス層上に設けられた第３の電極と、を有し、
   前記第２の電極は、少なくとも前記第１の絶縁層の開口端部において段差部を有し、
   前記段差部のある領域を含み、前記第２の電極、前記有機エレクトロルミネセンス層及び前記第３の電極が重畳する領域が発光領域であること
   を特徴とする有機エレクトロルミネセンス装置。
9. 前記第２の電極は光反射面を有し、前記段差部において、前記光反射面が屈曲している、請求項８に記載の有機エレクトロルミネセンス装置。
10. 前記第２の電極が、アルミニウム（Ａｌ）又は銀（Ａｇ）による金属層と、前記金属層の上面に設けられた透明導電膜層とを有する、請求項９に記載の有機エレクトロルミネセンス装置。
11. 発光制御素子と接続する第１の電極と、
    前記第１の電極の周縁部を埋設すると共に前記第１の電極の周縁部より内側領域を露出させる第１の開口部と、前記第１の電極の外側領域に開口端部が位置する第２の開口部と、を有する第１の絶縁層と、
    前記第１の絶縁層の前記第１の開口部において、前記第１の電極と接し、前記第１の電極の上面部から前記第１の絶縁層の上表面にかけて連続して設けられた第２の電極と、
    前記第２の電極の周縁部を覆う第２の絶縁層と、
    前記第２の電極の上面部から前記第２の絶縁層の上面部平面領域に沿って設けられた有機エレクトロルミネセンス層と、
    前記有機エレクトロルミネセンス層上に設けられた第３の電極と、を有し、
    前記第２の電極は、前記第１の絶縁層の前記第１の開口部の開口端部に第１の段差部を、前記第２の開口部の開口端部において第２の段差部を有し、
    前記第１の段差部及び前記第２の段差部のある領域を含み、前記第２の電極、前記有機エレクトロルミネセンス層及び前記第３の電極が重畳する領域が発光領域であること
    を特徴とする有機エレクトロルミネセンス装置。
12. 前記第２の電極は光反射面を有し、前記第１の段差部及び前記第２の段差部において、前記光反射面が屈曲している、請求項１１に記載の有機エレクトロルミネセンス装置。
13. 前記第２の電極が、アルミニウム（Ａｌ）又は銀（Ａｇ）による金属層と、前記金属層の上面に設けられた透明導電膜層とを有する、請求項１２に記載の有機エレクトロルミネセンス装置。
14. 前記第１の段差部と前記第２の段差部は傾斜面を有する、請求項１１に記載の有機エレクトロルミネセンス装置。
15. 前記第１の段差部の傾斜面は、前記第２の段差部の傾斜面より傾斜角が小さい、請求項１１に記載の有機エレクトロルミネセンス装置。
16. 発光制御素子と接続する第１の電極と、
    前記第１の電極の周縁部を埋設すると共に前記第１の電極の周縁部より内側領域を露出させる第１の開口部と、前記第１の電極の外側領域に開口端部が位置する第２の開口部とを有する第１の絶縁層と、
    前記第１の絶縁層の前記第１の開口部において、前記第１の電極と接し、前記第１の電極の上面部から前記第１の絶縁層の上表面にかけて連続して設けられた第２の電極と、
    前記第２の電極の周縁部及び前記第１の絶縁層における前記第２の開口部の開口端部を覆う第２の絶縁層と、
    前記第２の電極の上面部から前記第２の絶縁層の上面部平面領域に沿って設けられた有機エレクトロルミネセンス層と、
    前記有機エレクトロルミネセンス層上に設けられた第３の電極と、を有し、
    前記第２の電極は、前記第１の絶縁層の第１の開口部の開口端部に第１の段差部を、第２の開口部の開口端部において前記第２の絶縁層に埋設される第２の段差部を有し、
    前記第１の段差部、前記第２の電極、前記有機エレクトロルミネセンス層及び前記第３の電極が重畳する領域が発光領域であること
    を特徴とする有機エレクトロルミネセンス装置。
17. 前記第２の電極は光反射面を有し、前記第１の段差部及び前記第２の段差部において、前記光反射面が屈曲している、請求項１６に記載の有機エレクトロルミネセンス装置。
18. 前記第２の電極が、アルミニウム（Ａｌ）又は銀（Ａｇ）による金属層と、前記金属層の上面に設けられた透明導電膜層とを有する、請求項１７に記載の有機エレクトロルミネセンス装置。
19. 前記第３の電極上にパッシベーション膜をさらに含み、前記第３の電極及び前記パッシベーション膜の一部は前記第１の絶縁層の前記開口部の内側に設けられている、請求項１に記載の有機エレクトロルミネセンス装置。
20. 複数の画素がマトリクス状に配列された画素領域と、前記画素領域に設けられた複数のゲート信号線と複数のデータ信号線と、を含み、
    前記ゲート信号線と前記データ信号線は互いに交差するように設けられ、前記複数の画素の各々は、前記複数のゲート信号線と前記複数のデータ信号線によって囲まれており、
    前記複数の画素のそれぞれは、前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極、前記第１の絶縁層、前記第２の絶縁層、及び前記有機エレクトロルミネセンス層を含み、
    前記第３の電極、前記第１の絶縁層、前記第２の絶縁層、及び前記有機エレクトロルミネセンス層は前記複数の画素で共有されている、請求項１に記載の有機エレクトロルミネセンス装置。
21. 前記ゲート信号線に平行な断面視において、前記第１の絶縁層の前記開口部の幅は、前記第２の絶縁層の幅から前記第１の絶縁層の幅を差し引いた幅よりも広い、請求項２０に記載の有機エレクトロルミネセンス装置。
    

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