JP6817807B2 - 表示装置 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態の一つは、発光素子、発光素子を含む表示装置、および表示装置の製造方法に関する。
表示装置の一例として、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置が挙げられる。有機ＥＬ表示装置は、基板上に形成された複数の画素の各々に有機発光素子（以下、発光素子）を有している。発光素子は一対の電極（陰極、陽極）間に有機化合物を含む層（以下、ＥＬ層と記す）を有しており、一対の電極間に電流を供給することで駆動される。表示素子が与える色はＥＬ層内の発光材料によって主に決定され、発光材料を適宜選択することによって種々の色の発光を得ることができる。異なる発光色を与える発光素子を基板上に複数配置することで、フルカラー表示を行うことができる。
発光素子の発光色は、発光素子内部、あるいは外部における光の干渉効果を利用して調整することもできる。例えば特許文献１や２では、発光素子の一方の電極上に共振構造を設け、これによって発光素子から出射された発光を共振させ、発光強度や発光色の調整を行うことが開示されている。
特開２００６−３０２８７８号公報 特開２００６−３０２８７９号公報
本発明は、色純度に優れた発光素子を有し、色再現性の高い表示装置を提供することを目的の一つとする。あるいは、これらの表示装置を歩留まり良く、低コストで製造可能な方法を提供することを目的の一つとする。
本発明の実施形態の一つは、表示装置である。表示装置は、第１の発光素子、第２の発光素子、第３の発光素子をそれぞれ有する第１の画素、第２の画素、第３の画素、第１のキャップ層、第２のキャップ層、第３のキャップ層、および第４のキャップ層を有する。第１のキャップ層は、第１の発光素子、第２の発光素子、第３の発光素子の上に重なり、第２の画素を経て第１の画素から第３の画素へ延伸する。第２のキャップ層は、第１のキャップ層上に位置し、第２の発光素子と重なる。第３のキャップ層は、第１のキャップ層上に位置し、第３の発光素子と重なる。第４のキャップ層は、第１のキャップ層、第２のキャップ層、第３のキャップ層上に位置する。第１の画素、第２の画素、第３の画素はこの順に配列される。第１の発光素子、第２の発光素子、第３の発光素子はそれぞれ、第１の電極と、第１の電極上に位置し、第１の電極と接する正孔輸送領域と、正孔輸送領域上に位置し、正孔輸送領域と接する発光層と、発光層上に位置し、発光層と接する電子輸送領域と、電子輸送領域上に位置し、電子輸送領域と接する第２の電極を有する。第１の発光素子、第２の発光素子、第３の発光素子は、第２の発光素子の発光波長が、第３の発光素子の発光波長よりも短く、第１の発光素子の発光波長よりも長くなるように構成される。第３のキャップ層の厚さは、第２のキャップ層の厚さよりも大きい。
本発明の実施形態の一つは、表示装置である。表示装置は、第１の発光素子、第２の発光素子、第３の発光素子をそれぞれ有する第１の画素、第２の画素、第３の画素、第１のキャップ層、第２のキャップ層、第３のキャップ層、および第４のキャップ層を有する。第１のキャップ層は、第１の発光素子、第２の発光素子、第３の発光素子の上に重なり、第２の画素を経て第１の画素から第３の画素へ延伸する。第２のキャップ層は、第１のキャップ層上に位置し、第２の発光素子と第３の発光素子と重なり、第２の画素から第３の画素へ延伸する。第３のキャップ層は、第２のキャップ層上に位置し、第３の発光素子と重なる。第４のキャップ層は、第１のキャップ層、第２のキャップ層、第３のキャップ層上に位置する。第１の画素、第２の画素、第３の画素はこの順に配列される。第１の発光素子、第２の発光素子、第３の発光素子はそれぞれ、第１の電極と、第１の電極上に位置し、第１の電極と接する正孔輸送領域と、正孔輸送領域上に位置し、正孔輸送領域と接する発光層と、発光層上に位置し、発光層と接する電子輸送領域と、電子輸送領域上に位置し、電子輸送領域と接する第２の電極を有する。
本発明の実施形態の一つは、表示装置の製造方法である。この製造方法は、第１の発光素子、第２の発光素子、および第３の発光素子を、第１の画素、第２の画素、第３の画素の各々にそれぞれ形成すること、第１の発光素子、第２の発光素子、第３の発光素子の上に、第２の画素を経由して第１の画素から第３の画素へ延伸する第１のキャップ層を形成すること、第１のキャップ層上に、第２の発光素子と重なる第２のキャップ層を形成すること、第１のキャップ層上に、第３の発光素子と重なる第３のキャップ層を形成すること、第１のキャップ層、第２のキャップ層、第３のキャップ層上に、第２の画素を経由して第１の画素から第３の画素へ延伸する第４のキャップ層を形成することを含む。第１の発光素子、第２の発光素子、第３の発光素子はそれぞれ、第１の電極と、第１の電極上に位置し、第１の電極と接する正孔輸送領域と、正孔輸送領域上に位置し、正孔輸送領域と接する発光層と、発光層上に位置し、発光層と接する電子輸送領域と、電子輸送領域上に位置し、電子輸送領域と接する第２の電極とをそれぞれ有する。第１の発光素子、第２の発光素子、第３の発光素子は、この順で配置される。
本発明の実施形態の一つは、表示装置の製造方法である。この製造方法は、第１の発光素子、第２の発光素子、および第３の発光素子を、第１の画素、第２の画素、第３の画素の各々にそれぞれ形成すること、第１の発光素子、第２の発光素子、第３の発光素子の上に、第２の画素を経由して第１の画素から第３の画素へ延伸する第１のキャップ層を形成すること、第１のキャップ層上に、第２の発光素子、および第３の発光素子と重なる第２のキャップ層を形成すること、第２のキャップ層上に、第３の発光素子と重なる第３のキャップ層を形成すること、第１のキャップ層、第２のキャップ層、第３のキャップ層上に第２の画素を経由して第１の画素から第３の画素へ延伸する第４のキャップ層を形成することを含む。第１の発光素子、第２の発光素子、第３の発光素子はそれぞれ、第１の電極と、第１の電極上に位置し、第１の電極と接する正孔輸送領域と、正孔輸送領域上に位置し、正孔輸送領域と接する発光層と、発光層上に位置し、発光層と接する電子輸送領域と、電子輸送領域上に位置し、電子輸送領域と接する第２の電極とをそれぞれ有する。第１の発光素子、第２の発光素子、第３の発光素子は、この順で配置される。
本発明の実施形態の表示装置の断面模式図。 本発明の実施形態の表示装置の上面模式図。 本発明の実施形態の表示装置の断面模式図。 本発明の実施形態の表示装置の発光スペクトルを説明する図。 本発明の実施形態の表示装置の断面模式図。 本発明の実施形態の表示装置の断面模式図。 本発明の実施形態の表示装置の断面模式図。 本発明の実施形態の表示装置の断面模式図。 本発明の実施形態の表示装置の断面模式図。 本発明の実施形態の表示装置の模式的斜視図。 本発明の実施形態の表示装置の断面模式図。 本発明の実施形態の表示装置の製造方法を説明する断面模式図。 本発明の実施形態の表示装置の製造方法を説明する断面模式図。 本発明の実施形態の表示装置の製造方法を説明する断面模式図。 本発明の実施形態の表示装置の製造方法を説明する断面模式図。 本発明の実施形態の表示装置の製造方法を説明する断面模式図。 本発明の実施形態の表示装置の製造方法を説明する断面模式図。 本発明の実施形態の表示装置の製造方法を説明する断面模式図。 本発明の実施形態の表示装置の製造方法を説明する断面模式図。
以下、本発明の各実施形態について、図面等を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、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。
図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。
本発明において、ある一つの膜に対してエッチングや光照射を行って複数の膜を形成した場合、これら複数の膜は異なる機能、役割を有することがある。しかしながら、これら複数の膜は同一の工程で同一層として形成された膜に由来し、同一の層構造、同一の材料を有する。したがって、これら複数の膜は同一層に存在しているものと定義する。
本明細書および特許請求の範囲において、ある構造体の上に他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、直上に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。
（第１実施形態）
［１．発光素子］
図１（Ａ）と図２はそれぞれ、第１実施形態の表示装置１００の模式的な断面図と上面図である。図２の鎖線Ａ−Ａ’に沿った断面が図１（Ａ）に相当する。図２に示すように、表示装置１００は複数の画素１０２を有している。図２では、隣接する三つの画素として、第１の画素１０２ｂ、第２の画素１０２ｇ、第３の画素１０２ｒが示されている。隣接するこれらの画素１０２は互いに異なる色を与えることができる。例えば赤色、緑色、青色の三原色を与える３種類の画素１０２を配置することができ、これにより、フルカラー表示を行うことが可能となる。以下、第１の画素１０２ｂ、第２の画素１０２ｇ、第３の画素１０２ｒがそれぞれ、青色、緑色、赤色を与えるとして説明を行うが、隣接する二つの画素１０２間で発光色を与えるように構成されていれば、表示装置１００の構成は上記構造に限られない。例えば、第２の画素１０２ｇから得られる発光波長が、第１の画素１０２ｂから得られる発光波長よりも長く、第３の画素１０２ｒから得られる発光波長よりも短くなるよう、表示装置１００を構成することができる。ここで発光波長とは、画素１０２から得られる発光ピーク波長、画素１０２内に設けられる発光素子１０４（後述）の発光ピーク波長、あるいは発光素子１０４の発光材料の発光ピーク波長に相当する。
図２では、画素１０２間で面積が異なる例が示されており、第１の画素１０２ｂの面積が最も大きく、第２の画素１０２ｇと第３の画素１０２ｒは互いに同じ大きさ、面積を有している。ただし、画素１０２の配置や大きさに制限はなく、第１の画素１０２ｂ、第２の画素１０２ｇ、第３の画素１０２ｒの大きさや形状が同一でも良く、互いに異なっていてもよい。また、画素１０２の配列もストライプ配列でも良く、デルタ配列やモザイク配列、ペンタイル配列でもよい。
図１（Ａ）に示すように、第１から第３の画素１０２ｂ、１０２ｇ、１０２ｒには発光素子１０４ｂ、１０４ｇ、１０４ｒがそれぞれ備えられる。各発光素子１０４ｂ、１０４ｇ、１０４ｒは、第１の電極１０６、第１の電極１０６上のＥＬ層１０８、およびＥＬ層１０８上の第２の電極１１０によって構成される。以下、発光素子１０４ｂ、１０４ｇ、１０４ｒをそれぞれ第１の発光素子、第２の発光素子、第３の発光素子と記す。なお、図１（Ａ）では、画素１０２を支持する基板や、画素１０２を駆動するための各種回路などは省略されている。
第１の電極１０６は画素１０２ごとに設けられ、それぞれ独立して電位が与えられるように構成される。一方、第２の電極１１０は複数の画素１０２にわたって設けられ、複数の画素１０２によって共有される。表示装置１００は、第２の電極１１０に一定の電位が与えられるように構成される。
第１の電極１０６と第２の電極１１０は、一方が可視光を透過するように、他方は可視光を反射するように構成される。また、第１の電極１０６と第２の電極１１０のうちいずれかは陽極として機能し、他方は陰極として機能する。本実施形態では、第１の電極１０６は可視光を反射する陽極として、第２の電極１１０は可視光を一部反射し、一部透過する陰極（半透過半反射陰極）として機能する例を用いて説明を行う。この場合、第１の電極１０６は、銀やアルミニウムなどの反射率の高い金属やその合金を用いて形成することができる。あるいはこれらの金属や合金を含む膜上に、透光性を有する導電性酸化物の膜を形成してもよい。導電性酸化物としてはインジウム―スズ酸化物（ＩＴＯ）やインジウム―亜鉛（ＩＺＯ）などが挙げられる。第２の電極１１０としては、アルミニウムやマグネシウム、銀などの金属やこれらの合金を含み、可視光が透過する程度の厚さを有する金属薄膜を用いることができる。あるいは、ＩＴＯやＩＺＯなどの透光性を有する導電性酸化物を用いてもよい。上述した金属薄膜を第２の電極１１０として用いる場合、金属薄膜上に透光性を有する導電性酸化物を積層してもよい。
隣接する画素１０２の第１の電極１０６間には、絶縁膜である隔壁１１２が設けられる。図２は第１の電極１０６と隔壁１１２を示しており、隔壁１１２の開口部１１３において第１の電極１０６が露出し、第１の電極１０６の端部が隔壁１１２によって覆われる。これにより、第１の電極１０６の端部に起因する段差が緩和され、その上に形成されるＥＬ層１０８や第２の電極１１０が切断されることを防ぐことができる。
ＥＬ層１０８は第１の電極１０６と隔壁１１２に接し、これらを覆うように設けられる図１（Ａ）。第２の電極１１０はＥＬ層１０８に接するように設けられる。本明細書と請求項では、ＥＬ層１０８とは、第１の電極１０６と第２の電極１１０によって挟持される膜を指す。
ＥＬ層１０８の構成は任意に決めることができる。図１（Ａ）に示す表示装置１００では、ＥＬ層１０８は正孔注入層１１４、正孔輸送層１１６、発光層１１８、電子輸送層１２０、電子注入層１２２を有する。ＥＬ層１０８は必ずしもこれら５つの層をすべて有する必要は無く、例えば一つの層が二つの機能を有していてもよい。各層は単層構造を有してもよく、あるいは異なる材料の積層によって形成されていてもよい。
正孔注入層１１４は、第１の電極１０６からＥＬ層１０８への正孔注入を促進する機能を有する。正孔注入層１１４は、第１の電極１０６や隔壁１１２に接するように設けることができる。正孔注入層１１４は、正孔が注入しやすい、すなわち酸化されやすい（電子供与性の）化合物を用いることができる。換言すると最高占有分子軌道（ＨＯＭＯ）準位の浅い化合物を用いることができる。例えばベンジジン誘導体やトリアリールアミンなどの芳香族アミン、カルバゾール誘導体、チオフェン誘導体、銅フタロシアニンなどのフタロシアニン誘導体などを用いることができる。あるいは、ポリチオフェンやポリアニリン、およびこれらの誘導体などの高分子材料を用いることができ、一例としてポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）などが挙げられる。上述した芳香族アミンやカルバゾール誘導体、あるいは芳香族炭化水素などの電子供与性化合物と電子受容体との混合物を用いてもよい。電子受容体としては、酸化バナジウムや酸化モリブデンなどの遷移金属酸化物や、含窒素ヘテロ芳香族化合物、シアノ基などの強い電子吸引基を有する芳香族化合物などが挙げられる。
正孔輸送層１１６は正孔注入層１１４に注入された正孔を発光層１１８へ輸送する機能を有し、正孔注入層１１４で使用可能な材料と同様あるいは類似する材料を用いることができる。例えば、正孔注入層１１４と比較して、ＨＯＭＯ順位が深いが、その差が約０．５ｅＶあるいはそれ以下の材料を用いることができる。典型的には、ベンジジン誘導体などの芳香族アミンを用いることができる。
発光層１１８は、単一の化合物で形成されていてもよく、あるいはいわゆるホスト―ドープ型の構成を有していもよい。ホスト―ドープ型の場合、ホスト材料としては、スチルベン誘導体、アントラセン誘導体などの縮合芳香族化合物、カルバゾール誘導体、ベンゾキノリノールを基本骨格として有する配位子を含む金属錯体、芳香族アミン、フェナントロリン誘導体などの含窒素ヘテロ芳香族化合物などが例示される。ドーパントは発光材料として機能し、クマリン誘導体、ピラン誘導体、キノクリドン誘導体、テトラセン誘導体、ピレン誘導体、アントラセン誘導体などの蛍光材料、あるいはイリジウム系オルトメタル錯体などの燐光材料を用いることができる。発光層１１８を単一の化合物で構成する場合、上述したホスト材料を発光材料として用いることができる。
図１（Ａ）に示すように、発光層１１８は隣接する画素１０２間で異なる構造、あるいは異なる発光材料を有することができる。これにより、隣接する画素１０２間で異なる発光色を生成することができる。表示装置１００では、第２の発光素子１０４ｇの発光層１１８ｇに含まれる発光材料の発光波長は、第３の発光素子１０４ｒの発光層１１８ｒのそれよりも短く、第１の発光素子１０４ｂの発光層１１８ｂそれよりも長くなるよう、発光層１１８を構成することができる。
電子輸送層１２０は、第２の電極１１０から電子注入層１２２を介して注入される電子を発光層１１８へ輸送する機能を有する。電子輸送層１２０には、還元されやすい（電子受容性の）化合物を用いることができる。換言すると、最低非占有分子軌道（ＬＵＭＯ）準位の浅い化合物を用いることができる。例えばトリス（８−キノリノラト）アルミニウム、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウムなどのベンゾキノリノールを基本骨格として有する配位子を含有する金属錯体、オキサジアゾールやチアゾールを基本骨格として有する配位子を含有する金属錯体などが挙げられる。これらの金属錯体以外にも、オキサジアゾール誘導体、チアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体など、電子欠如型ヘテロ芳香環を有する化合物を用いることができる。
電子注入層１２２には、第２の電極１１０から電子輸送層１２０への電子注入を促進する化合物を用いることができる。例えば電子輸送層１２０に用いることが可能な化合物と、リチウムやマグネシウムなどの電子供与体との混合物を用いることができる。あるいは、フッ化リチウムやフッ化カルシウムなどの無機化合物を用いてもよい。
本明細書と請求項では、第１の電極１０６の上面から発光層１１８の底面までの領域を正孔輸送領域と定義し、発光層１１８の上面から第２の電極１１０の底面までの領域を電子輸送領域と定義する。正孔輸送領域には、正孔注入層１１４や正孔輸送層１１６を含むことができる。一方、電子輸送領域には、電子輸送層１２０や電子注入層１２２などを含むことができる。したがってＥＬ層１０８は、正孔輸送領域、発光層１１８、および電子輸送領域から構成される。ただし、発光層１１８以外の層（例えば正孔輸送層１１６や電子輸送層１２０）が発光層１１８として機能する場合、ＥＬ層１０８は正孔輸送領域と電子輸送領域から構成される。
第１の電極１０６と第２の電極１１０間に電位差を与えることにより、前者からは正孔が、後者からは電子がＥＬ層１０８へ注入される。正孔は正孔注入層１１４、正孔輸送層１１６を経由して発光層１１８へ輸送される。一方、電子は電子注入層１２２、電子輸送層１２０を経由して発光層１１８へ輸送される。発光層１１８内で正孔と電子が再結合し、発光層１１８内に含まれる発光材料の励起状態が形成される。この励起状態が基底状態に緩和する際、励起状態と基底状態のエネルギー差に相当する波長の光が放出され、各発光素子１０４からの発光として観測することができる。
ＥＬ層１０８に含まれる各層は、インクジェット法やスピンコート法、印刷法、ディップコーティング法などの湿式成膜法、あるいは蒸着法などの乾式成膜法を適用して形成することができる。またＥＬ層１０８は、上述した層以外に、例えば正孔阻止層、電子阻止層、励起子阻止層などを有していてもよい。
［２．共振構造］
表示装置１００にはさらに、第２の電極１１０上に共振構造を配置することができる。共振構造は、図１（Ａ）に示すように、複数のキャップ層（第１のキャップ層１３０、第２のキャップ層１３２、第３のキャップ層１３４、第４のキャップ層１３６）によって構成することができる。
第１のキャップ層１３０は、第１の発光素子１０４ｂ、第２の発光素子１０４ｇ、第３の発光素子１０４ｒと重なるように設けられる。換言すると、第１のキャップ層１３０は第１の画素１０２ｂ、第２の画素１０２ｇ、第３の画素１０２ｒによって共有され、第１の画素１０２ｂから第２の画素１０２ｇを経て第３の画素１０２ｒへ延伸する。
第２のキャップ層１３２は第１のキャップ層１３０の上に、第２の発光素子１０４ｇと重なるように設けられる。第２のキャップ層１３２は第１のキャップ層１３０と接してもよい。第３のキャップ層１３４は、第１のキャップ層１３０の上に、第３の発光素子１０４ｒと重なるように設けられる。第３のキャップ層１３４は第１のキャップ層１３０と接してもよい。
第４のキャップ層１３６は、第１のキャップ層１３０、第２のキャップ層１３２、第３のキャップ層１３４の上に、第１の発光素子１０４ｂ、第２の発光素子１０４ｇ、第３の発光素子１０４ｒと重なるように設けられる。したがって、第４のキャップ層１３６も、第１の画素１０２ｂ、第２の画素１０２ｇ、第３の画素１０２ｒによって共有され、第１の画素１０２ｂから第２の画素１０２ｇを経て第３の画素１０２ｒへ延伸する。第４のキャップ層１３６は、第１の画素１０２ｂにおいて第１のキャップ層１３０と接し、第２の画素１０２ｇにおいて第２のキャップ層１３２と接し、第３の画素１０２ｒにおいて第３のキャップ層１３４と接することができる。
ここで、第３のキャップ層１３４の厚さは、第２のキャップ層１３２の厚さよりも大きい。第１のキャップ層１３０と第４のキャップ層１３６は、複数の画素１０２内でそれぞれ実質的に同じ厚さを有する。したがって、第１の発光素子１０４ｂ、第２の発光素子１０４ｇ、第３の発光素子１０４ｒ上に設けられる共振構造の厚さは、第１の発光素子１０４ｂ、第２の発光素子１０４ｇ、第３の発光素子１０４ｒの順に従って大きくなる。
第１のキャップ層１３０、第２のキャップ層１３２、第３のキャップ層１３４は、可視光領域における透過率が高く、かつ、屈折率が比較的高い材料を含むことができる。このような材料の一例として有機化合物が挙げられる。有機化合物は、正孔輸送材料や電子輸送材料でもよい。有機化合物としては高分子材料が代表例であり、たとえば硫黄、ハロゲン、リンを含む高分子材料が挙げられる。硫黄を含む高分子としては、主鎖や側鎖にチオエーテル、スルホン、チオフェンなどの置換基を有する高分子が挙げられる。リンを含む高分子材料としては、主鎖や側鎖に亜リン酸基、リン酸基などが含まれる高分子材料、あるいはポリフォスファゼンなどが挙げられる。ハロゲンを含む高分子材料としては、臭素やヨウ素、塩素を置換基として有する高分子材料が挙げられる。上記高分子材料は、分子間あるいは分子内で架橋していてもよい。
他の例としては無機材料が挙げられ、酸化チタン、酸化ジリコニウム、酸化クロム、酸化アルミニウム、酸化インジウム、ＩＴＯ、ＩＺＯ、硫化鉛、硫化亜鉛、窒化ケイ素などが例示される。これらの無機材料と高分子材料の混合物を用いてもよい。
第１のキャップ層１３０、第２のキャップ層１３２、第３のキャップ層１３４は、互いに同一の材料を含むことができる。あるいはこれらのうち一つが他の一つと異なる材料を含んでもよく、これらの三つが互いに異なる材料を含んでいてもよい。
一方第４のキャップ層１３６は、可視光領域における透過率が高く、かつ、屈折率が比較的低い材料を含むことができる。一例としてフッ素を含有する高分子材料が挙げられる。フッ素を含有する高分子材料としては、例えばポリテトラフルオロエチレンやポリフッ化ビニリデン、これらの誘導体、主鎖あるいは側鎖にフッ素を有するポリビニルエーテルやポリイミド、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリル酸エステル、ポリシロキサンなどが挙げられる。これらの高分子は分子内あるいは分子間で架橋していてもよい。
低い屈折率を有する無機材料としては、フッ化リチウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウムなどの金属フッ化物、酸化ホウ素や酸化リンを含有する酸化ケイ素などが挙げられる。
図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）にそれぞれ、第３の発光素子１０４ｒ、第２の発光素子１０４ｇ、第１の発光素子１０４ｂの詳細な構造を示す。第１の発光素子１０４ｂ上には、第１のキャップ層１３０と第４のキャップ層１３６が共振構造として設けられる。第２の発光素子１０４ｇ上には、第１のキャップ層１３０、第２のキャップ層１３２、および第４のキャップ層１３６の積層が共振構造として設けられる。第３の発光素子１０４ｒ上には、第１のキャップ層１３０、第３のキャップ層１３４、および第４のキャップ層１３６が共振構造として設けられる。ここで、第１のキャップ層１３０、第２のキャップ層１３２、第３のキャップ層１３４、第４のキャップ層１３６の厚さをそれぞれ、ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３、ＣＰ４とする。ＣＰ４は、ＣＰ１よりも大きく、かつ、ＣＰ１とＣＰ２の和以下にすることができる。あるいは、ＣＰ１はＣＰ２よりも大きく、かつ、ＣＰ３以下にすることができる。
第１のキャップ層１３０は、必ずしも第２の電極１１０と第２のキャップ層１３２の間、あるいは第２の電極１１０と第３のキャップ層１３４の間に設ける必要は無い。例えば図１（Ｂ）に示す表示装置１４０のように、第２のキャップ層１３２と第３のキャップ層１３４の上に、第１の発光素子１０４ｂ、第２の発光素子１０４ｇ、第３の発光素子１０４ｒと重なるように第１のキャップ層１３０を配置してもよい。この場合、第２のキャップ層１３２と第３のキャップ層１３４は第２の電極１１０と接することができる。
［３．共振］
各発光素子１０４上に設けられるキャップ層は、第２の電極１１０を通して発光素子１０４から取り出される光を共振さるための共振構造として機能する。例えば第１の発光素子１０４ｂの場合、共振構造は、厚さＣＰ１の第１のキャップ層１３０と厚さＣＰ４の第４のキャップ層１３６である。発光層１１８ｂから得られる光は直接、あるいは第１の発光素子１０４ｂ内（すなわち、第１の電極１０６の上面と第２の電極１１０の底面間）で共振した後、第２の電極１１０を通して第１のキャップ層１３０へ入射する。入射した光は、第１のキャップ層１３０と第４のキャップ層１３６内で共振する。
この時、第１のキャップ層１３０と第４のキャップ層１３６を含む共振構造の光学距離に合致する波長をもつ光は、第１のキャップ層１３０の底面と第４のキャップ層１３６の上面間で反射を繰り返すことで干渉効果によって増幅され、一方、光学距離に合致しない波長の光は減衰する。ここで光学距離とは層の厚さと層の屈折率の積であり、第１の発光素子１０４ｂの共振構造の場合、第１のキャップ層１３０の屈折率と厚さＣＰ１の積、および第４のキャップ層１３６の屈折率と厚さＣＰ４の積の和である。第１の発光素子１０４ｂから取り出される光の波長をλｂとすると、λｂの４分の１（λｂ／４）の奇数倍が光学距離と一致する、あるいは近い場合、この波長λｂを有する光は光学距離に合致し、増幅される。逆にλｂの２分の１（λｂ／２）、すなわち半波長の整数倍が光学距離と一致する、あるいは近い場合、この波長λｂを有する光は光学距離に合致せず、減衰する。したがって、第１のキャップ層１３０と第４のキャップ層１３６を含む共振構造の光学距離がλｂ／４の奇数倍になるように第１のキャップ層１３０と第４のキャップ層１３６の厚さと材料を最適化することで、第１の画素１０２ｂから得られる発光の半値幅が小さくなり、色純度が向上するとともに、第１の画素１０２ｂの正面方向における輝度が増大する。
一方、第２の発光素子１０４ｇでは、共振構造は第１のキャップ層１３０、第２のキャップ層１３２、および第４のキャップ層１３６の積層である。この構造に起因し、第２の発光素子１０４ｇの共振構造の光学距離は、第１の発光素子１０４ｂのそれよりも大きくすることができる。上述したように、第２の発光素子１０４ｇの発光波長は、第１の発光素子１０４ｂの発光波長よりも長くなるよう、表示装置１００が構成される。したがって、上記構成を採用することで、第１の発光素子１０４ｂのみならず、第２の発光素子１０４ｇにも適した共振構造を構築することができる。その結果、第２の画素１０２ｇから得られる発光の半値幅が小さくなり、色純度が向上するとともに、第２の画素１０２ｇの正面方向における輝度を増大させることができる。
同様に第３の発光素子１０４ｒでは、共振構造は第１のキャップ層１３０、第３のキャップ層１３４、および第４のキャップ層１３６の積層である。上述したように、第３のキャップ層１３４の厚さＣＰ３を、第２のキャップ層の厚さＣＰ２よりも大きくすることで、第２の発光素子１０４ｇの共振構造よりもさらに大きな光学距離を有する共振構造を形成することができる。また、第３の発光素子１０４ｒの発光波長は、第２の発光素子１０４ｇの発光波長よりも長くなるよう、表示装置１００が構成される。したがって、上述した構成を採用することで、第１の発光素子１０４ｂ、第２の発光素子１０４ｇだけでなく、第３の発光素子１０４ｒにも適した共振構造を構築することができる。その結果、第３の画素１０２ｒからの発光の半値幅が小さくなり、色純度が向上するとともに、第３の画素１０２ｒの正面方向における輝度を増大させることができる。
このように、表示装置１００では、画素１０２ごとに構成や厚さが異なる共振構造が発光素子１０４上に形成され、その結果、発光波長が異なる発光素子を有する画素ごとに、最適化された共振構造を設けることができる。表示装置１００の製造方法は後述するが、このような共振構造を構築する場合、通常、蒸着法を適用し、ファインメタルマスクを用いて画素１０２ごとに共振構造を設置する。したがって、３種類の共振構造を形成する場合には、ファインメタルマスクを用いる蒸着を３回行う必要がある。ファインメタルマスクを用いる蒸着は、メタルマスクのアライメントが比較的困難であること、メタルマスクで遮蔽された領域へ材料が意図せず堆積されること、あるいはメタルマスク開口部の目詰まりに起因し、必ずしも意図した領域の全てにに蒸着ができないこと、メタルマスクが発光素子と接触することで発光素子にダメージを与え、発光欠陥（ダークスポット）が生じるなどの欠点を有している。このため、ファインメタルマスクを用いる蒸着の回数が増大するほど歩留まりが低下し、表示装置の信頼性が低下する。
これに対し、図１（Ａ）や図３（Ａ）から図３（Ｃ）に示すように、表示装置１００では、第１のキャップ層１３０と第４のキャップ層１３６は複数の画素１０２にわたって共通して設けることができる。このような構造を採用することで、第１のキャップ層１３０や第４のキャップ層１３６を蒸着法によって形成するときに、ファインメタルマスクの使用を避けることができる。このため、ファインメタルマスクを用いる蒸着回数を低減することができ、その結果、信頼性が改善された表示装置を歩留まり良く製造することができる。さらに、発光色が異なる発光素子１０４ごとに最適化された共振構造を構築することができるため、色再現性が高く、高効率な、すなわち、消費電力の低い表示装置を提供することが可能となる。
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態の表示装置１００、１４０とは異なる構造を有する表示装置１５０について説明する。表示装置１００では、隣接する画素１０２間で異なる発光層１１８を有するが、表示装置１５０は、隣接する画素１０２間で同一の発光層１１８を有する。具体的には図１（Ｃ）に示すように、表示装置１５０の発光層１１８は、第１の画素１０２ｂ、第２の画素１０２ｇ、第３の画素１０２ｒで共通の構造を有し、第１の画素１０２ｂから第２の画素１０２ｇを経由して第３の画素１０２ｒへ延伸する。すなわち発光層１１８は、第１の画素１０２ｂ、第２の画素１０２ｇ、第３の画素１０２ｒによって共有される。
このような構成の場合、白色発光を与えるように発光層１１８を構成することができる。この場合の発光スペクトルを図４に模式的に示す。図４（Ａ）には、右から順に、第１の発光素子１０４ｂ、第２の発光素子１０４ｇ、第３の発光素子１０４ｒの発光層１１８が与える発光スペクトルを示す。発光層１１８は第１の発光素子１０４ｂ、第２の発光素子１０４ｇ、第３の発光素子１０４ｒ間で同一の構造を有し、白色の発光を与えため、発光層１１８のスペクトルの形状は同一であり、幅は広く、可視光領域のほぼ全体をカバーする。
図４（Ｂ）は、右から順に、第１の画素１０２ｂ、第２の画素１０２ｇ、第３の画素１０２ｒから得られる発光スペクトルを模式的に示す。第１の画素１０２ｂ中の第１の発光素子１０４ｂは、第２の発光素子１０４ｇ、第３の発光素子１０４ｒと比較して短波長の光の増幅に適した共振構造を有する。したがって、青色領域（例えば４５０ｎｍ付近）の光を増幅し、この領域から離れた波長の光は減衰するように共振構造を構成することができる。このため、図４（Ｂ）の右の図に示すように、青色領域以外の発光スペクトルは減衰し、第１の画素１０２ｂから主に青色の発光を得ることができる。
逆に第１実施形態で述べたように、第３の画素１０２ｒ中の第３の発光素子１０４ｒには、第１の発光素子１０４ｂ、第２の発光素子１０４ｇと比較して長波長の光の増幅に適した共振構造を構築することができる。この場合、赤色領域（例えば７５０ｎｍ付近）の光を増幅し、この領域から離れた波長の光は減衰する。このため、図４（Ｂ）の左側の図に示すように、赤色領域以外の発光スペクトルは減衰し、第３の画素１０２ｒからは主に赤色の発光を得ることができる。
一方、第２の画素１０２ｇ中の第２の発光素子１０４ｇには、中間波長の光の増幅に適した共振構造を付与することができる。したがって、緑色領域（例えば５３０ｎｍ付近）の光を増幅し、この領域から離れた波長の光は減衰する。このため、図４（Ｂ）の真中の図に示すように、緑色領域以外の発光スペクトルは減衰し、第２の画素１０２ｇからは主に緑色の発光を得ることができる。
このように、本発明の実施形態では、カラーフィルタを設置しなくても、白色発光の発光素子を有する画素１０２から任意の色を取り出すことが可能となる。このため、カラーフィルタが不要となり、かつ、画素１０２ごとに異なる発光層１１８を形成する必要がないため、低いコストで表示装置を提供することが可能となる。
（第３実施形態）
本実施形態では、発光素子１０４上の共振構造だけでなく、最適化された共振構造を含有する発光素子１０４を有する表示装置１６０、１７０に関して説明を行う。第１、第２実施形態と同様の構成に関しては説明を割愛することがある。
表示装置１６０の断面模式図を図５に示す。表示装置１６０は、発光層１１８の厚さが、第１の発光素子１０４ｂ、第２の発光素子１０４ｇ、および第３の発光素子１０４ｒ間で異なり、これにより各発光素子１０４内で最適化された共振構造が形成されている点で、表示装置１００と異なる。
表示装置１６０の詳細な構造を図６に示す。図６（Ａ）、図６（Ｂ）、図６（Ｃ）はそれぞれ、第３の発光素子１０４ｒ、第２の発光素子１０４ｇ、第１の発光素子１０４ｂの断面模式図である。
表示装置１６０においても、第１の電極１０６は可視光を反射可能なように構成され、第２の電極１１０は可視光を一部透過し、一部反射するように構成される。このため、発光層１１８から出射する光は、第１の電極１０６の上面（第１の電極１０６と正孔注入層１１４との界面）と第２の電極１１０の底面（第２の電極１１０と電子注入層１２２との界面）で反射し、共振することができる。この共振による干渉効果は、第１の電極１０６の上面と第２の電極１１０の底面間の光学距離と発光層１１８からの発光のスペクトルによって決まる。この光学距離は、ＥＬ層１０８の各層の屈折率と厚さの積の和である。したがって、発光が強め合うように、すなわち、この光学距離が目的とする発光の波長の４分の１（λ／４）の奇数倍と一致するように発光層１１８を調整することで、発光強度を増大させ、発光スペクトルの狭線化を実現することができる。
表示装置１６０では、図５に示すように、発光層１１８の厚さを変えることで光学距離の調整を行う。ここで、発光層１１８ｂ、発光層１１８ｇ、発光層１１８ｒの厚さをそれぞれＥｍｂ、Ｅｍｇ、Ｅｍｒとする。正孔輸送領域と電子輸送領域の構造は各発光素子１０４で共通であり、前者の厚さをＨＴとする。また、第１の発光素子１０４ｂ、第２の発光素子１０４ｇ、第３の発光素子１０４ｒのＥＬ層１０８の厚さをそれぞれ、ＥＬｂ、ＥＬｇ、ＥＬｒとする。
第１の発光素子１０４ｂを最適化する場合、発光層１１８ｂの発光波長をλｂとすると、ＥＬ層１０８の厚さＥＬｂがλｂの４分の１（λｂ／４）の奇数倍となるように、発光層１１８ｂの厚さを調整する。一方、発光層１１８ｇの発光波長は発光層１１８ｂの発光波長よりも長く、発光層１１８ｒの発光波長よりも短いので、発光層１１８ｇの厚さＥｍｇは、発光層１１８ｂの厚さＥｍｂよりも大きくなるように、かつ、発光層１１８ｒの厚さ以下となるよう調整する。このような調整を行うことで、ＥＬ層１０８の厚さも発光素子１０４間で異なり、第２の発光素子１０４ｇのＥＬ層１０８の厚さＥＬｇは、第１の発光素子１０４ｂのＥＬ層１０８の厚さＥＬｂよりも大きく、かつ、第３の発光素子１０４ｒのＥＬ層１０８の厚さＥＬｒ以下にすることができる。
さらに、発光層１１８ｂの厚さＥｍｂが第１のキャップ層１３０の厚さＣＰ１よりも小さく、発光層１１８ｇの厚さＥｍｇが第１のキャップ層１３０の厚さＣＰ１と第２のキャップ層１３２の厚さＣＰ２の和よりも小さく、かつ、発光層１１８ｒの厚さＥｍｒが第１のキャップ層１３０の厚さＣＰ１と第３のキャップ層１３４の厚さＣＰ３の和よりも小さくなるように各発光素子１０４を構成することで、より効果的に発光の増幅を行うことができる。
表示装置１７０ではさらに、正孔輸送領域の厚さＨＴが画素１０２間で異なる。例えば図７に示すように、各画素１０２において発光素子１０４の発光層１１８と正孔輸送層１１６の間に電子阻止層１２４を設け、その厚さを調整することで、正孔輸送領域の厚さＨＴ、およびＥＬ層１０８の厚さが調整される。なお、電子阻止層１２４を設けず、正孔輸送層１１６の厚さを調整して正孔輸送領域の厚さＨＴを制御してもよい。
具体的には図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図８（Ｃ）に示すように、第２の発光素子１０４ｇの正孔輸送領域の厚さＨＴを第１の発光素子１０４ｂのそれよりも大きくし、かつ、第３の発光素子１０４ｒのそれよりも小さくなるよう、電子阻止層１２４や発光層１１８の厚さを制御する。また、第２の発光素子１０４ｇのＥＬ層１０８の厚さＥＬｇが、第１の発光素子１０４ｂのＥＬ層１０８の厚さＥＬｂよりも大きく、かつ、第３の発光素子１０４ｒのＥＬ層１０８の厚さＥＬｒよりも小さくなるよう、電子阻止層１２４や発光層１１８の厚さを制御する。これにより、各発光素子１０４内でより効果的に発光の増幅やスペクトルの狭線化を行うことができる。このようにして増幅、狭線化された発光は、さらに各発光素子１０４上の共振構造によって光学調整することができる。したがって、発光素子１０４ごとに、より精密に最適化された共振構造を構築することができるため、色再現性が高く、高効率な表示装置を提供することが可能となる。
表示装置１６０、１７０においても、第１のキャップ層１３０と第４のキャップ層１３６を複数の画素１０２にわたって共通して設けることができる。このような構造を採用することで、第１のキャップ層１３０や第４のキャップ層１３６を蒸着法によって形成するとき、ファインメタルマスクの使用を避けることができる。このため、ファインメタルマスクを用いる蒸着回数を低減することができ、その結果、信頼性が改善された表示装置を歩留まり良く製造することができる。
（第４実施形態）
本実施形態では、第１から第３実施形態で示した表示装置１００、１４０、１５０、１６０、１７０とは異なる構造を有する表示装置１８０に関して説明を行う。第１から第３実施形態と同様の構成に関しては説明を割愛することがある。
表示装置１８０は、図９に示すように、第２のキャップ層１３２が第２の画素１０２ｇから第３の画素１０２ｒへ延伸し、第２の画素１０２ｇと第３の画素１０２ｒによって共有される点で、他の実施形態で示した表示装置と異なる。したがって、第２のキャップ層１３２は第３の画素１０２ｒと重なり、第３の画素１０２ｒにおいて第１のキャップ層１３０と第３のキャップ層１３４に挟持される。表示装置１８０では、第３のキャップ層１３４の厚さは第２のキャップ層１３２の厚さよりも小さくてもよく、大きくてもよく、同一でも良い。
第１から第３実施形態で示した表示装置と同様、表示装置１８０の製造時においても、ファインメタルマスクを用いる蒸着回数を低減することができ、その結果、信頼性が改善された表示装置を歩留まり良く製造することができる。さらに、発光素子１０４ごとに最適化された共振構造を構築することができるため、色再現性が高く、高効率な表示装置を提供することが可能となる。
（第５実施形態）
本実施形態では、本発明の表示装置１００の製造方法に関して説明する。第１乃至第４実施形態と同様の構成については、説明を割愛することがある。
図１０は、表示装置１００の模式的な斜視図である。表示装置１００は行方向と列方向に配置される複数の画素１０２とそれによって構成される表示領域２０４、走査線駆動回路２０６、データ線駆動回路２０８を基板２００上に有している。対向基板２０２は表示領域２０４を覆う。外部回路（図示せず）からの各種信号は、基板２００上に設けられた端子２１０に接続されるフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）基板などのコネクタを経由して走査線駆動回路２０６やデータ線駆動回路２０８に入力され、これらの信号に基づいて各画素１０２が制御される。
なお、走査線駆動回路２０６、データ線駆動回路２０８のいずれか、あるいは両方は、基板２００の上に直接形成される必要はなく、基板２００とは異なる基板（半導体基板など）上に形成された駆動回路を基板２００やコネクタ上に設け、これらの駆動回路によって画素１０２を制御してもよい。図１０では、基板２００上に形成された走査線駆動回路２０６が対向基板２０２に覆われ、一方、データ線駆動回路２０８は別基板に形成された後に基板２００上に搭載される例が示されている。
基板２００と対向基板２０２は、ガラス基板などの可撓性を持たない基板でもよく、あるいは、可撓性を有する基板でもよい。対向基板２０２の替わりに、樹脂フィルム、円偏光板などの光学フィルムを貼り合せる構造を用いてもよい。画素１０２はマトリクス状に設けられるが、配列には特に制限はなく、ストライプ配列、デルタ配列などを採用することができる。
図１１に、第１の画素１０２ｂ、第２の画素１０２ｇ、第３の画素１０２ｒを含む、表示装置１００の断面模式図を示す。第１の画素１０２ｂ、第２の画素１０２ｇ、第３の画素１０２ｒは、下地膜２１２を介して基板２００上にトランジスタ２２０、トランジスタ２２０と電気的に接続される発光素子１０４、付加容量２４０などの素子を有する。図１１では、各画素１０２に一つのトランジスタ２２０と一つの付加容量２４０が設けられる例が示されているが、各画素１０２は複数のトランジスタや複数の容量素子を有してもよい。発光素子１０４の構造は、第１実施形態で述べたものと同様である。以下、表示装置１００の製造方法を述べる。
［１．トランジスタ］
図１２（Ａ）に示すように、まず基板２００上に下地膜２１２を形成する。基板２００は、トランジスタ２２０など、表示領域２０４に含まれる半導体素子や発光素子１０４などを支持する機能を有する。したがって基板２００には、この上に形成される各種素子のプロセスの温度に対する耐熱性とプロセスで使用される薬品に対する化学的安定性を有する材料を使用すればよい。具体的には、基板２００はガラスや石英、プラスチック、金属、セラミックなどを含むことができる。
表示装置１００に可撓性を付与する場合、基板２００上に基材（図示せず）を形成し、その上に下地膜２１２が設けられる。この場合、基板２００は支持基板、あるいはキャリア基板とも呼ばれる。基材は可撓性を有する絶縁膜であり、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボナートに例示される高分子材料から選択される材料を含むことができる。基材は、例えば印刷法やインクジェット法、スピンコート法、ディップコーティング法などの湿式成膜法、あるいはラミネート法などを適用して形成することができる。
下地膜２１２は基板２００（および基材）からアルカリ金属などの不純物がトランジスタ２２０などへ拡散することを防ぐ機能を有する膜であり、窒化ケイ素や酸化ケイ素、窒化酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素などのケイ素含有無機化合物を含むことができる。下地膜２１２は化学気相成長法（ＣＶＤ法）やスパッタリング法などを適用して単層、あるいは積層構造を有するように形成することができる。
次に半導体膜２２２を形成する（図１２（Ａ））。半導体膜２２２は例えばケイ素などの１４族元素を含むことができる。あるいは半導体膜２２２は酸化物半導体を含んでもよい。酸化物半導体としては、インジウムやガリウムなどの第１３族元素を含むことができ、例えばインジウムとガリウムの混合酸化物（ＩＧＯ）が挙げられる。酸化物半導体を用いる場合、半導体膜２２２はさらに１２族元素を含んでもよく、一例としてインジウム、ガリウム、および亜鉛を含む混合酸化物（ＩＧＺＯ）が挙げられる。半導体膜２２２の結晶性に限定はなく、半導体膜２２２は単結晶、多結晶、微結晶、あるいはアモルファスのいずれの結晶状態を含んでもよい。
半導体膜２２２がケイ素を含む場合、半導体膜２２２は、シランガスなどを原料として用い、ＣＶＤ法によって形成すればよい。得られるアモルファスシリコンに対して加熱処理、あるいはレーザなどの光を照射することで結晶化を行ってもよい。半導体膜２２２が酸化物半導体を含む場合、スパッタリング法などを利用して形成することができる。
次に半導体膜２２２を覆うようにゲート絶縁膜２１４を形成する（図１２（Ａ））。ゲート絶縁膜２１４も、ケイ素含有無機化合物を含むことができ、ＣＶＤ法やスパッタリング法によって形成することができる。ゲート絶縁膜２１４は単層構造、積層構造のいずれの構造を有していてもい。
引き続き、ゲート絶縁膜２１４上にゲート２２４をスパッタリング法やＣＶＤ法を用いて形成する（図１２（Ｂ））。ゲート２２４はチタンやアルミニウム、銅、モリブデン、タングステン、タンタルなどの金属やその合金などを用い、単層、あるいは積層構造を有するように形成することができる。例えばチタンやタングステン、モリブデンなどの比較的高い融点を有する金属でアルミニウムや銅などの導電性の高い金属を挟持する構造を採用することができる。
次にゲート２２４上に層間膜２１６を形成する（図１２（Ｂ））。層間膜２１６は単層構造、積層構造のいずれの構造を有していてもよく、ケイ素含有無機化合物を含むことができ、ＣＶＤ法やスパッタリング法によって形成することができる。積層構造を有する場合、例えば有機化合物を含む層を形成したのち、無機化合物を含む層を積層してもよい。詳細は割愛するが、半導体膜２２２に対してドーピングを行い、ソース／ドレイン領域や低濃度不純物領域などを形成してもよい。
次に、層間膜２１６とゲート絶縁膜２１４に対してエッチングを行い、半導体膜２２２に達する開口２２８を形成する（図１２（Ｃ））。開口２２８は、例えばフッ素含有炭化水素を含むガス中でプラズマエッチングを行うことで形成することができる。
次に開口２２８を覆うように金属膜を形成し、エッチングを行って成形することで、ソース／ドレイン２２６を形成する（図１３（Ａ））。金属膜はゲート２２４と同様、種々の金属を含むことができ、単層構造、積層構造のいずれの構造を有することができる。以上の工程により、トランジスタ２２０が形成される。本実施形態では、トランジスタ２２０はトップゲート型のトランジスタとして図示されているが、トランジスタ２２０の構造に限定はなく、トランジスタ２２０はボトムゲート型トランジスタ、ゲート２２４を複数有するマルチゲート型トランジスタ、半導体膜２２２の上下を二つのゲート２２４で挟持する構造を有するデュアルゲート型トランジスタでもよい。また、ソース／ドレイン２２６と半導体膜２２２との上下関係にも制約はない。
［２．付加容量、発光素子］
次に平坦化膜２３０を、トランジスタ２２０を覆うように形成する（図１３（Ａ））。平坦化膜２３０は、トランジスタ２２０などに起因する凹凸や傾斜を吸収し、平坦な面を与える機能を有する。平坦化膜２３０は有機絶縁体で形成することができる。有機絶縁体としてエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボナート、ポリシロキサンなどの高分子材料が挙げられる。平坦化膜２３０は、上述した湿式成膜法などによって形成することができる。
その後平坦化膜２３０に対してエッチングを行い、トランジスタ２２０のソース／ドレイン２２６の一方を露出する開口２３４が設けられる（図１３（Ｂ））。この開口２３４を覆い、トランジスタ２２０のソース／ドレイン２２６の一方と接するように接続電極２３２を形成する（図１３（Ｃ））。接続電極２３２は、ＩＴＯやＩＺＯなどの導電性酸化物を用い、スパッタリング法などを用いて形成することができる。接続電極２３２の形成は任意であるが、接続電極２３２を設けることにより、引き続くプロセスにおいてソース／ドレイン２２６表面の劣化を防ぎ、ソース／ドレイン２２６と第１の電極１０６間の電気的接続においてコンタクト抵抗の発生を抑制することができる。
引き続き、平坦化膜２３０上に金属膜を形成し、エッチングを行って金属膜を成形し、付加容量２４０の一方の電極２４２を形成する（図１４（Ａ））。ここで用いる導電層は、ソース／ドレイン２２６の形成に用いる導電層と同様、単層構造、積層構造、いずれの構造を有してもよく、例えばモリブデン／アルミニウム／モリブデンの三層構造を採用することができる。
引き続き、平坦化膜２３０、および電極２４２上には絶縁膜２４４が形成される（図１４（Ａ））。絶縁膜２４４はトランジスタ２２０に対する保護膜として機能するだけでなく、付加容量２４０における誘電体としても機能する。したがって、誘電率の比較的高い材料を用いることが好ましい。例えばケイ素含有無機化合物などを用い、ＣＶＤ法やスパッタリング法を適用して絶縁膜２４４を形成することができる。その後絶縁膜２４４には開口２３６、２３８が設けられる（図１４（Ａ））。前者は接続電極２３２の底面を露出し、のちに形成される第１の電極１０６と接続電極２３２との電気的接続ために設けられる。後者は、隔壁１１２形成後の熱処理において平坦化膜２３０から脱離する水やガスを、隔壁１１２を通じて引き抜くための開口である。
次に図１４（Ｂ）に示すように、開口２３６を覆うように第１の電極１０６を形成する。第１の電極１０６と絶縁膜２４４、電極２４２によって付加容量２４０が形成される。付加容量２４０を設けることで、トランジスタ２２０のゲート２２４の電位をより長期間保持することができる。第１の電極１０６の構成は第１実施形態で述べたものと同様であり、スパッタリング法やＣＶＤ法などを用いて形成することができる。
次に、第１の電極１０６の端部を覆うように、隔壁１１２を形成する（図１４（Ｂ））。隔壁１１２はエポキシ樹脂やアクリル樹脂などを用い、湿式成膜法で形成することができる。
次にＥＬ層１０８、および第２の電極１１０を、第１の電極１０６と隔壁１１２を覆うように形成する。これらの構成は第１実施形態で述べたものと同様である。具体的には、まず、正孔注入層１１４を第１の電極１０６と隔壁１１２を覆うように形成し、その後正孔注入層１１４上に、正孔輸送層１１６を形成する（図１５（Ａ））。引き続き、正孔輸送層１１６上に発光層１１８を形成する（図１５（Ｂ））。本実施形態では、隣接する画素１０２間で異なる構造、あるいは異なる材料を含む発光層１１８が形成される。この場合、メタルマスクを用い、第１の画素１０２ｂ、第２の画素１０２ｇ、第３の画素１０２ｒにそれぞれ対応する発光層１１８ｂ、１１８ｇ、１１８ｒに含まれる材料を蒸着によって順次堆積すればよい。あるいはインクジェット法を用いて発光層１１８ｂ、１１８ｇ、１１８ｒを形成してもよい。
発光層１１８上には電子輸送層１２０、電子注入層１２２が順次形成され、その後、電子注入層１２２上に第２の電極１１０が形成される（図１６（Ａ））。ＥＬ層１０８を構成する各層は、湿式成膜法、あるいは蒸着法などの乾式成膜法を適用して形成すればよい。第２の電極１１０も、スパッタリング法や蒸着法などを用いて形成される。以上の工程により、付加容量２４０と表示装置１００が形成される。
［３．キャップ層］
次に、第２の電極１１０上に第１のキャップ層１３０を形成する（図１６（Ｂ））。第１のキャップ層は湿式成膜法、あるいは乾式成膜法によって形成することができる。蒸着法で形成する場合には、メタルマスクを用いて行うことができる。この場合、表示領域２０４の形状に対応する比較的大きな開口部を有するメタルマスクを使用することができる。このため、精度の高いマスクアライメントが不要であり、効率よく第１のキャップ層１３０を形成することができる。
引き続き、第１のキャップ層１３０上に、第２の画素１０２ｇと重なる第２のキャップ層１３２、および第３の画素１０２ｒと重なる第３のキャップ層１３４を形成する（図１７（Ａ）、１７（Ｂ））。第２のキャップ層１３２と第３のキャップ層１３４の形成順序は任意に決定することができる。第２のキャップ層１３２、第３のキャップ層１３４は第１のキャップ層１３０と同様の方法で形成することができる。蒸着法を用いる場合には、個々の画素１０２上に対応する開口部を有するメタルマスクを用いればよい。第３のキャップ層１３４は、第２のキャップ層１３２よりも大きな厚さを有するように形成する。
その後、第１のキャップ層１３０、第２のキャップ層１３２、第３のキャップ層１３４を覆うように、第４のキャップ層１３６を形成する（図１８）。第４のキャップ層１３６も蒸着法などの乾式成膜法を適用して形成することができる。第１のキャップ層１３０の形成と同様、第４のキャップ層１３６も、表示領域２０４の形状に対応する比較的大きな開口部を有するメタルマスクを用いる蒸着法で形成することができる。
［４．その他の構成］
表示装置１００は、任意の構成として、パッシベーション膜（封止膜）２５０などを有することができる。例えば図１９に示すように、第１の層２５２、第２の層２５４、第３の層２５６が積層されたパッシベーション膜２５０を形成してもよい。
この場合、まず第１の層２５２を第４のキャップ層１３６上に形成する。第１の層２５２は、例えばケイ素含有無機化合物などを含むことができ、ＣＶＤ法やスパッタリング法によって形成することができる。
引き続き第２の層２５４を形成する。第２の層２５４は、アクリル樹脂やポリシロキサン、ポリイミド、ポリエステルなどを含む有機樹脂を含有することができる。また、図１９に示すように、隔壁１１２などに起因する凹凸を吸収するよう、また、平坦な面を与えるような厚さで形成してもよい。第２の層２５４は、インクジェット法などの湿式成膜法によって形成することができる。あるいは、上記高分子材料の原料となるオリゴマーを減圧下で霧状あるいはガス状にし、これを第１の層２５２に吹き付けて、その後オリゴマーを重合することによって第２の層２５４を形成してもよい。
その後、第３の層２５６を形成する。第３の層２５６は、第１の層２５２と同様の構造を有し、同様の方法で形成することができる。以上のプロセスにより、パッシベーション膜２５０が形成される。
その後、フィル材２６０を介して対向基板２０２を固定する（図１１）。フィル材２６０はポリエステル、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ノボラック樹脂などの高分子材料を含むことができ、印刷法やラミネート法などを適用して形成することができる。フィル材２６０に乾燥剤が含まれていてもよい。対向基板２０２は基板２００と同様の材料を含むことができる。表示装置１００に可撓性を付与する場合には、対向基板２０２には、上述した高分子材料に加え、ポリオレフィン、ポリイミドなどの高分子材料を適用することも可能である。この場合、上述したように、基板２００上に形成された基材上にトランジスタ２２０や発光素子１０４などの素子が形成され、その上に可撓性を有する対向基板２０２が接着剤によって固定される。その後、基板２００と基材の界面にレーザなどの光を照射して基板２００と基材間の接着性を低下させ、引き続き物理的に基板２００を剥離することで可撓性の表示装置１００を得ることができる。
図示しないが、上述したように、対向基板２０２を用いず、偏光板（円偏光板）を形成してもよい。あるいは、対向基板２０２の上、あるいは下に偏光板を設けてもよい。
上述したように、各画素１０２が与える色に応じて共振構造を形成する場合、厚さの異なる共振構造を各発光素子１０４にそれぞれ設ける必要があり、このため、例えばファインメタルマスクを用いる蒸着を３回行う必要がある。このため、表示装置の歩留まりが低下するだけでなく、表示装置の信頼性が低下する
しかしながら本発明の実施形態の一つでは、ファインメタルマスクを用いる蒸着回数を減少させることができる。このため、歩留まり良く表示装置を製造することができ、色再現性が高く、消費電力が低く、かつ、信頼性の高い表示装置を提供することができる。
本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態の表示装置を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
本明細書においては、開示例として主にＥＬ表示装置の場合を例示したが、他の適用例として、その他の自発光型表示装置、液晶表示装置、あるいは電気泳動素子などを有する電子ペーパ型表示装置など、あらゆるフラットパネル型の表示装置が挙げられる。また、中小型から大型まで、特に限定することなく適用が可能である。
上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、または、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
１００：表示装置、１０２：画素、１０２ｂ：第１の画素、１０２ｇ：第２の画素、１０２ｒ：第３の画素、１０４：発光素子、１０４ｂ：第１の発光素子、１０４ｇ：第２の発光素子、１０４ｒ：第３の発光素子、１０６：第１の電極、１０８：ＥＬ層、１１０：第２の電極、１１２：隔壁、１１３：開口部、１１４：正孔注入層、１１６：正孔輸送層、１１８：発光層、１１８ｂ：発光層、１１８ｇ：発光層、１１８ｒ：発光層、１２０：電子輸送層、１２２：電子注入層、１２４：電子阻止層、１３０：第１のキャップ層、１３２：第２のキャップ層、１３４：第３のキャップ層、１３６：第４のキャップ層、１４０：表示装置、１５０：表示装置、１６０：表示装置、１７０：表示装置、１８０：表示装置、２００：基板、２０２：対向基板、２０４：表示領域、２０６：走査線駆動回路、２０８：データ線駆動回路、２１０：端子、２１２：下地膜、２１４：ゲート絶縁膜、２１６：層間膜、２２０：トランジスタ、２２２：半導体膜、２２４：ゲート、２２６：ソース／ドレイン、２２８：開口、２３０：平坦化膜、２３２：接続電極、２３４：開口、２３６：開口、２３８：開口、２４０：付加容量、２４２：電極、２４４：絶縁膜、２５０：パッシベーション膜、２５２：第１の層、２５４：第２の層、２５６：第３の層、２６０：フィル材

Claims (20)

  1. 第１の発光素子、第２の発光素子、第３の発光素子をそれぞれ有する第１の画素、第２の画素、第３の画素と、
    前記第１の発光素子、前記第２の発光素子、前記第３の発光素子の上に位置し、前記第１の発光素子、前記第２の発光素子、前記第３の発光素子からそれぞれ出射される光を共振させるキャップ層を有し、
    前記キャップ層は、
    前記第１の発光素子、前記第２の発光素子、前記第３の発光素子の上に重なり、前記第２の画素を経て前記第１の画素から前記第３の画素へ延伸する第１のキャップ層と、
    前記第１のキャップ層上に位置し、前記第２の発光素子と重なる第２のキャップ層と、
    前記第１のキャップ層上に位置し、前記第３の発光素子と重なる第３のキャップ層と、
    前記第１のキャップ層、前記第２のキャップ層、前記第３のキャップ層上の第４のキャップ層を有し、
    前記第１の画素、前記第２の画素、前記第３の画素はこの順に配列し、
    前記第１の発光素子、前記第２の発光素子、前記第３の発光素子はそれぞれ、
    第１の電極と、
    前記第１の電極上に位置し、前記第１の電極と接する正孔輸送領域と、
    前記正孔輸送領域上に位置し、前記正孔輸送領域と接する発光層と、
    前記発光層上に位置し、前記発光層と接する電子輸送領域と、
    前記電子輸送領域上に位置し、前記電子輸送領域と接する第２の電極を有し、
    前記第１の発光素子、前記第２の発光素子、前記第３の発光素子は、前記第２の発光素子の発光波長が、前記第３の発光素子の発光波長よりも短く、前記第１の発光素子の発光波長よりも長くなるように構成され、
    前記第３のキャップ層の厚さは、前記第２のキャップ層の厚さよりも大きい表示装置。
  2. 前記第１のキャップ層、前記第２のキャップ層、前記第３のキャップ層は、同一の有機化合物を含む、請求項１に記載の表示装置。
  3. 前記第１のキャップ層、前記第２のキャップ層、前記第３のキャップ層の一つは、他の一つが含有する有機化合物と異なる有機化合物を含む、請求項１に記載の表示装置。
  4. 前記第４のキャップ層は無機化合物を含み、前記第２の画素を経て前記第１の画素から前記第３の画素へ延伸する、請求項１に記載の表示装置。
  5. 前記第４のキャップ層の厚さは、前記第１のキャップ層の厚さよりも大きく、前記第１のキャップ層の前記厚さと前記第２のキャップ層の前記厚さの和以下である、請求項１に記載の表示装置。
  6. 前記第１のキャップ層の厚さは、前記第２のキャップ層の前記厚さよりも大きく、前記第３のキャップ層の前記厚さ以下である、請求項１に記載の表示装置。
  7. 前記第２の発光素子の前記発光層の厚さは、前記第１の発光素子の前記発光層の厚さよりも大きく、前記第３の発光素子の前記発光層の厚さ以下である、請求項１に記載の表示装置。
  8. 前記第１のキャップ層の厚さは、前記第１の発光素子の前記発光層の前記厚さよりも大きく、
    前記第１のキャップ層の前記厚さと前記第２のキャップ層の前記厚さの和は、前記第２の発光素子の前記発光層の前記厚さよりも大きく、
    前記第１のキャップ層の前記厚さと前記第３のキャップ層の前記厚さの和は、前記第３の発光素子の前記発光層の厚さよりも大きい、請求項７に記載の表示装置。
  9. 前記第２の発光素子の前記第１の電極の上面と前記第２の電極の底面間の距離は、前記第１の発光素子のそれよりも大きく、前記第３の発光素子のそれよりも小さい、請求項１に記載の表示装置。
  10. 前記第２の発光素子の前記正孔輸送領域の厚さは、前記第１の発光素子のそれよりも大きく、前記第３の発光素子のそれよりも小さい、請求項１に記載の表示装置。
  11. 第１の発光素子、第２の発光素子、第３の発光素子をそれぞれ有する第１の画素、第２の画素、第３の画素と、
    前記第１の発光素子、前記第２の発光素子、前記第３の発光素子の上に位置し、前記第１の発光素子、前記第２の発光素子、前記第３の発光素子からそれぞれ出射される光を共振させるキャップ層を有し、
    前記キャップ層は、
    前記第１の発光素子、前記第２の発光素子、前記第３の発光素子の上に重なり、前記第２の画素を経て前記第１の画素から前記第３の画素へ延伸する第１のキャップ層と、
    前記第１のキャップ層上に位置し、前記第２の発光素子と前記第３の発光素子と重なり、前記第２の画素から前記第３の画素へ延伸する第２のキャップ層と、
    前記第２のキャップ層上に位置し、前記第３の発光素子と重なる第３のキャップ層と、
    前記第１のキャップ層、前記第２のキャップ層、前記第３のキャップ層上の第４のキャップ層を有し、
    前記第１の画素、前記第２の画素、前記第３の画素はこの順に配列し、
    前記第１の発光素子、前記第２の発光素子、前記第３の発光素子はそれぞれ、
    第１の電極と、
    前記第１の電極上に位置し、前記第１の電極と接する正孔輸送領域と、
    前記正孔輸送領域上に位置し、前記正孔輸送領域と接する発光層と、
    前記発光層上に位置し、前記発光層と接する電子輸送領域と、
    前記電子輸送領域上に位置し、前記電子輸送領域と接する第２の電極を有する表示装置。
  12. 前記第１のキャップ層、前記第２のキャップ層、前記第３のキャップ層は、同一の有機化合物を含む、請求項１１に記載の表示装置。
  13. 前記第１のキャップ層、前記第２のキャップ層、前記第３のキャップ層の一つは、他の一つが含有する有機化合物と異なる有機化合物を含む、請求項１１に記載の表示装置。
  14. 前記第４のキャップ層は無機化合物を含み、前記第２の画素を経て前記第１の画素から前記第３の画素へ延伸する、請求項１１に記載の表示装置。
  15. 前記第４のキャップ層の厚さは、前記第１のキャップ層の厚さよりも大きく、前記第１のキャップ層の前記厚さと前記第２のキャップ層の前記厚さの和以下である、請求項１１に記載の表示装置。
  16. 前記第１のキャップ層の厚さは、前記第２のキャップ層の前記厚さよりも大きく、前記第２のキャップ層の前記厚さと前記第３のキャップ層の前記厚さの和以下である、請求項１１に記載の表示装置。
  17. 前記第２の発光素子の前記発光層の厚さは、前記第１の発光素子の前記発光層の厚さよりも大きく、前記第３の発光素子の前記発光層の厚さ以下である、請求項１１に記載の表示装置。
  18. 前記第１のキャップ層の厚さは、前記第１の発光素子の前記発光層の前記厚さよりも大きく、
    前記第１のキャップ層の前記厚さと前記第２のキャップ層の前記厚さの和は、前記第２の発光素子の前記発光層の前記厚さよりも大きく、
    前記第１のキャップ層の前記厚さ、前記第２のキャップ層の前記厚さ、および前記第３のキャップ層の前記厚さの和は、前記第３の発光素子の前記発光層の厚さよりも大きい、請求項１７に記載の表示装置。
  19. 前記第２の発光素子の前記第１の電極の上面と前記第２の電極の底面間の距離は、前記第１の発光素子のそれよりも大きく、前記第３の発光素子のそれよりも小さい、請求項１１に記載の表示装置。
  20. 前記第２の発光素子の前記正孔輸送領域の厚さは、前記第１の発光素子のそれよりも大きく、前記第３の発光素子のそれよりも小さい、請求項１１に記載の表示装置。
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