WO2019064578A1 - 表示デバイス - Google Patents

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WO2019064578A1
WO2019064578A1 PCT/JP2017/035711 JP2017035711W WO2019064578A1 WO 2019064578 A1 WO2019064578 A1 WO 2019064578A1 JP 2017035711 W JP2017035711 W JP 2017035711W WO 2019064578 A1 WO2019064578 A1 WO 2019064578A1
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film
light emitting
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liquid crystal
emitting element
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博司 土屋
箕浦　潔
伸二 島田
勇毅 小林
鳴瀧　陽三
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シャープ株式会社
堺ディスプレイプロダクト株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to display devices.
  • Patent Document 1 discloses a display device that performs light emission display by an EL light emitting element and liquid crystal display by a reflective liquid crystal element.
  • the light emitting area is the same for light emitting display and reflective liquid crystal display, there is a problem that the luminance is insufficient at the time of reflective liquid crystal display.
  • the contact hole for connecting the pixel electrode and the switching element is formed in the insulating layer which protects the light emitting element from moisture and oxygen, there is a problem that the reliability can not be secured.
  • a display device includes a first substrate including a light emitting element of upper light emitting type and a transistor under the light emitting element, a second substrate facing the first substrate, the first substrate, and A display device comprising: a liquid crystal layer disposed between the second substrate, wherein the first substrate is provided with an island-like sealing film covering the light emitting element and a translucent pixel electrode.
  • the pixel electrode includes a first portion not overlapping the sealing film and a second portion overlapping the sealing film.
  • the first portion and the second portion as a reflective liquid crystal element, the brightness at the time of reflective liquid crystal display can be enhanced. For example, by connecting the first portion which does not overlap with the sealing film to the contact hole, the reliability of the light emitting element can be secured.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the display principle of the display device of Embodiment 1; 7 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the display device of Embodiment 1.
  • (A) is a top view which shows the 2-pixel area
  • (b) is a top view which shows the example of a display of 2 pixel area (in the case of external light intensity and the case of external light weak).
  • . 7 is a cross-sectional view showing a display device of Embodiment 2.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a display device of Embodiment 3.
  • Embodiment 1 in the following, “same layer” means being formed of the same material in the same process, and “lower layer” means being formed in a process earlier than the layer to be compared , “Upper layer” means that it is formed in a later process than the layer to be compared. Further, “overlap” means that two members have an overlapping portion in a plan view, and includes cases where another member intervenes between these two members or does not intervene.
  • FIG. 1A is a plan view showing the display device of Embodiment 1
  • FIG. 1B is a circuit diagram showing a configuration example of a sub-pixel.
  • the display device 3 includes a display unit including a red sub-pixel SP (R), a green sub-pixel SP (G), and a blue sub-pixel SP (B).
  • a driver circuit DRC for driving the display unit 3d, an ambient light sensor LS, and a display control circuit DCC are provided.
  • the display unit 3 d is provided with a data line DL, a gate line GLn, a switching line KL, a current line CL, and a ground line PL.
  • the driver circuit DRC includes a source driver SD for driving the data line DL, and a gate driver GD for driving the gate line GLn and the switching line KL.
  • the display control circuit DCC controls the source driver SD and the gate driver GD based on the output (external light amount) of the external light sensor LS.
  • the sub-pixel SP includes a light emitting element ED (for example, an organic light emitting diode), a reflective liquid crystal element (reflective liquid crystal capacity) LD, transistors TRx, TRy, TRz, and a capacity Cp, Cs.
  • a light emitting element ED for example, an organic light emitting diode
  • a reflective liquid crystal element (reflective liquid crystal capacity) LD transistors TRx, TRy, TRz, and a capacity Cp, Cs.
  • the red sub-pixel SP (R) includes a reflective liquid crystal element LD including a red color filter, and a light emitting element ED that emits red light.
  • the transistor TRy While the switching line KL is inactive (external light amount is less than the threshold), the transistor TRy is off, and when the gate line GLn becomes active, a gradation signal for light emission display is input through the data line DL and the transistor TRx. The capacitance Cp is charged according to the gradation. Then, when the current line CL becomes active, a current flows to the light emitting element ED through the transistor TRz, and the light emitting element ED emits light with luminance according to the gradation. The cathode of the light emitting element ED is connected to the ground line PL.
  • the transistor TRy When the switching line KL is active (external light amount is equal to or higher than the threshold), the transistor TRy is ON, and when the gate line GLn becomes active, the grayscale signal for reflective liquid crystal display is transmitted through the data line DL and the transistors TRx and TRy.
  • the reflective liquid crystal element (reflective liquid crystal capacitance) LD is charged according to the gradation.
  • the reflective liquid crystal element LD has a transmittance corresponding to the gradation, and the reflected light passes through the reflective liquid crystal element LD.
  • the capacitance Cs functions as an auxiliary capacitance of the reflective liquid crystal element LD.
  • FIG. 2A is a plan view showing a configuration example of the sub-pixel
  • FIG. 2B is a cross-sectional view passing through the sub-pixel of the display device.
  • a first substrate (lower substrate) 1 a liquid crystal 30, a second substrate (upper substrate) 2, and a circularly polarizing plate 40 are stacked in this order.
  • the barrier layer 13 the semiconductor films 15 a and 15 b, the inorganic insulating film 16, the electrodes Ga, Ee, and Gb, the inorganic insulating film 18, the electrodes Ea, Eb, Ef, Eh, Ei on the base material 10.
  • the interlayer insulating film 21, the light reflecting film Rf, the electrode Ec, the anode 22, the buffer film Bf, the electrode cover film 23, the light emitting layer 24, the cathode 25, the sealing film 26, the pixel electrode 28, and the alignment film Fx are stacked in this order.
  • the color filter CF, the counter electrode Ce, and the alignment film Fy are stacked in this order on the base material 32.
  • the sub-pixel SP includes a light emitting element ED configured to include an anode 22 (lower electrode), a light emitting layer 24 and a cathode 25 (upper electrode), a pixel electrode 28, a liquid crystal layer 30, and a counter electrode Ce.
  • the reflective liquid crystal element LD configured as described above is provided, and the light emitting element ED is covered with the island-shaped sealing film 26.
  • the material of the substrate 10 examples include glass and polyethylene terephthalate (PET).
  • PET polyethylene terephthalate
  • the barrier layer 13 is a layer that prevents foreign matter such as water and oxygen from penetrating into the transistors TRy and TRz, the light emitting layer 24, etc.
  • the semiconductor films 15a and 15b are made of, for example, low temperature polysilicon (LTPS) or an oxide semiconductor.
  • the semiconductor film 15a includes a channel portion Ca, a source portion Sa, and a drain portion Da
  • the semiconductor film 15b includes a channel portion Cb, a source portion Sb, and a drain portion Db.
  • the inorganic insulating films 16 and 18 can be formed of, for example, a silicon oxide (SiOx) film, a silicon nitride (SiNx) film, or a laminated film thereof formed by a CVD method.
  • SiOx silicon oxide
  • SiNx silicon nitride
  • the electrodes Ga, Gb, Ea, Eb, Ee, Ef, Eh, Ei are, for example, aluminum (Al), tungsten (W), molybdenum (Mo), tantalum (Ta), chromium (Cr), titanium (Ti), It is comprised by the single layer film or laminated film of the metal containing at least one of copper (Cu).
  • the transistor TRy (see FIG. 1B) is configured to include the semiconductor film 15 a and an electrode Ga (gate electrode) overlapping the channel portion Ca via the inorganic insulating film 18.
  • the transistor TRz (see FIG. 1B) is configured to include the semiconductor film 15 b and the electrode Gb (gate electrode) overlapping the channel portion Cb via the inorganic insulating film 18.
  • the interlayer insulating film 21 is a film covering the electrodes Ea, Eb, Ef, Eh, Ei referred to as a source metal (source layer), and can be made of, for example, a coatable photosensitive organic material such as polyimide or acrylic. .
  • the interlayer insulating film 21 functions as a base film (planarization film) of the light emitting element ED.
  • the drain portion Da of the semiconductor film 15a (the drain of the transistor TRy) is connected to the electrode Ec filling the contact hole Ha of the interlayer insulating film 21 via the electrode Eb, and the electrode Ec is formed by the contact hole Hb of the planarizing film 27. It is connected to the pixel electrode 28.
  • a capacitance Cs (see FIG. 1B) is formed in a portion where the drain portion Da and the electrode Ee overlap via the inorganic insulating film 16.
  • the source portion Sb (the source of the transistor TRz) of the semiconductor film 15b is connected to the anode 22 filling the contact hole of the interlayer insulating film 21 via the electrode Eh.
  • the anode 22, the light reflecting film Rf, and the electrode Ec are, for example, a light reflecting laminated film in which an Ag alloy film is sandwiched between two ITO (Indium Tin Oxide) films, and the same process is performed on the interlayer insulating film 21. (In the same layer).
  • the electrode cover film 23 and the buffer film Bf are organic insulating films formed in the same layer (in the same step), and are formed, for example, by applying a photosensitive organic material such as polyimide or acrylic and then patterning it by photolithography. Be done.
  • the light emitting layer 24 is formed in an island shape for each sub-pixel by a vapor deposition method using an FMM (Fine Metal Mask) or an ink jet method. Although not shown in the drawings, a hole transport layer may be provided between the anode 22 and the light emitting layer 24.
  • the cathode 25 is, for example, a translucent MgAg alloy film having a thickness of 20 nm or less, and is formed in an island shape for each sub-pixel. Although not shown in the drawings, an electron transport layer may be provided between the light emitting layer 24 and the cathode 25.
  • the cathode 25 can be patterned, for example, by vapor deposition using FMM.
  • the light emitting element ED In the light emitting element ED (OLED), light is emitted by the recombination of holes and electrons in the light emitting layer 24 by the drive current between the anode 22 and the cathode 25 and the resulting excitons falling to the ground state. . Since the cathode 25 is translucent and the anode 22 is light reflective, the light emitted from the light emitting layer 24 is directed upward to become top emission (upper light emission).
  • the sealing film 26 is a laminated film including two inorganic sealing films, and is formed in an island shape covering the light emitting element ED for each sub-pixel.
  • the inorganic sealing film can be formed of, for example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or a laminated film thereof formed by CVD.
  • a coatable organic film such as acrylic may be disposed between the two inorganic sealing films. This is because, when there is a foreign substance inside or on the inorganic sealing film of the first layer (lower side), the inorganic sealing film of the second layer (upper side) is cut off and sealing is performed. This is to prevent the performance from decreasing.
  • the pixel electrode 28 is formed for each sub-pixel using a translucent conductive material such as ITO or IZO so as to cover the buffer film Bf and the sealing film 28.
  • the alignment film Fx covering the pixel electrode 28 can be configured using polyimide or the like, but in consideration of the influence on the light emitting element ED, alignment processing (pretilt application) in which rubbing or UV irradiation is performed is not performed.
  • the liquid crystal layer 30 is in the vertical alignment (VA) mode to be normally black, and the alignment film Fy of the second substrate 2 is subjected to alignment processing (pretilt addition).
  • the color (red / green / blue) of the color filter CF is defined for each sub-pixel.
  • the counter electrode Ce is a common electrode to which a common potential Vcom is given, and is formed in a solid shape using a light-transmitting conductive material such as ITO or IZO.
  • the circularly polarizing plate 40 is formed of, for example, a combination of a linear polarizing plate and a 1 ⁇ 4 wavelength retardation plate.
  • the phase of light passing through the liquid crystal layer is set so as not to shift, and light is reflected through the circularly polarizing plate 40 and the liquid crystal layer 30
  • the external light that has been reflected by the film Rf and returned to the circularly polarizing plate 40 again is the minimum transmission (black display).
  • the liquid crystal layer 30 is in the horizontal alignment (in the case where the voltage of the LD is maximum)
  • the phase of light passing through the liquid crystal layer is set to deviate by 1/4 wavelength.
  • the external light reflected by the light reflection film Rf and returned to the circularly polarizing plate 40 again is regarded as the maximum transmission (white display).
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the display principle of the display device of the first embodiment. If the amount of external light obtained by the external light sensor LS is less than the threshold, the display control circuit DCC of FIG. 1 is set to the first mode for performing light emission display by the light emitting element ED as shown in FIG. If it is more than the threshold value, as shown in FIG. 3B, the light emitting element ED is made non-emission to set the second mode to perform the reflective liquid crystal display by the reflective liquid crystal element LD. In this way, it is possible to realize the degradation of the light emitting display under strong external light and the reduction of the power consumption.
  • the pixel electrode 28 is provided above the island-shaped sealing film 26 covering the light emitting element ED, and the pixel electrode 28 does not overlap with the sealing film 26.
  • a first portion P1 and a second portion P2 overlapping the sealing film 26 are included.
  • a light reflection film Rf overlapping the pixel electrode 28 is provided in the lower layer of the pixel electrode 28 .
  • the anode 22 of the light emitting element ED has an edge 22e covered with the electrode cover film 23 and a non-edge 22k not covered with the electrode cover film 23 (under the opening 23k of the electrode cover film 23). And the entire area of the non-edge portion 22k overlaps the light emitting layer 24, the cathode 25, the sealing film 26, and the second portion P2 of the pixel electrode 28.
  • the first portion P1 and the second portion P2 of the pixel electrode 28 can be used for the reflective liquid crystal element LD, and in FIG. 3B, the external light L1 reflected by the light reflection film Rf and passing through the first portion P1. And external light L2 reflected by the anode 22 and passing through the second portion P2 can contribute to the display. Thereby, the brightness at the time of reflective liquid crystal display can be enhanced.
  • the light reflecting film Rf is formed so as not to overlap with the cathode 25 of the light emitting element ED.
  • the first substrate 1 of Embodiment 1 includes the electrode cover film 23 covering the anode 22 of the light emitting element ED, and the buffer film Bf (formed by the same process) in the same layer as the electrode cover film 23. Overlaps the first portion P1, the electrode cover film 23 overlaps the second portion P2, and the buffer film Bf is thicker than the electrode cover film 23.
  • the first portion P1 of the pixel electrode 28 is formed on the buffer film Bf
  • the second portion P2 is formed on the sealing film 26, and the thickness of the liquid crystal layer 30 overlapping with the first portion P1; And the thickness of the liquid crystal layer 30 overlapping the In this way, the thickness (cell gap) of the liquid crystal layer 30 can be set to an optimal value (1.5 to 2.5 ⁇ m) for reflective liquid crystal display, and the quality of the reflective liquid crystal display can be improved without losing the quality of the light emission display. It can be enhanced.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the display device of Embodiment 1.
  • the light shielding portion q1, the light transmitting portion q2, and the halftone with respect to the positive type resist material Lz (for example, polyimide) which is a material of the electrode cover film 23 and the buffer film Bf.
  • the positive type resist material Lz for example, polyimide
  • the light shielding portion q1 corresponds to the formation position of the buffer film Bf
  • the halftone portion q3 corresponds to the formation position of the electrode cover film 23
  • the buffer film Bf corresponds to the electrode cover film. It can be formed thicker than 23. In order to form the buffer film Bf thick, the thickness of the sealing film 26 etc. is taken into consideration. In this case, the electrode cover film 23 and the buffer film Bf can be formed by one exposure using one mask MK.
  • FIG. 5A is a plan view showing a two-pixel area of the display device of Embodiment 1
  • FIG. 5B shows a display example of two-pixel area (in the case of external light intensity and in the case of external light weak) It is a top view.
  • the non-edge portion 22k of the anode 22 is located inside the outer periphery of the pixel electrode 28, and the first portion P1 of the pixel electrode 28 (portion not overlapping with the sealing film 26). Surround the second portion P2 (portion overlapping the sealing film 26).
  • the light emitting area EA of the light emitting element ED is located inside the outer periphery of the pixel electrode 28, and the center of gravity of the pixel electrode 28 coincides with the center of gravity of the light emitting area EA.
  • each of the light emission area LA (R) of the red sub pixel, the light emission area LA (G) of the green sub pixel, and the light emission area LA (B) of the blue sub pixel during the reflection liquid crystal display It can be made larger than the light emission area EA (R) of the red sub pixel, the light emission area EA (G) of the green sub pixel, and the light emission area EA (B) of the blue sub pixel, and the quality of reflective liquid crystal display can be enhanced. .
  • red, green and blue sub-pixels are arranged in a pen tile manner in FIGS. 1 and 5 and the like, this is merely an example.
  • the first portion T1 (portion not overlapping with the sealing film 26) of the pixel electrode 28 formed in the upper layer than the sealing film 26 is the contact hole Ha of the interlayer insulating film 21 and the planarizing film 27.
  • the contact hole Hb is connected to the transistor TRy.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a display device of Embodiment 2.
  • the surface of the light reflecting film Rf is made uneven, and the light reflecting film Rf is overlapped on the light emitting element ED, and the surface of the anode 22 (formed in the same step) is formed as well. I am wearing In this way, the reflected light can be efficiently diffused in the region overlapping the first portion P1 of the pixel electrode 28 and the region overlapping the second portion P2 of the pixel electrode 28, and the quality of the reflective liquid crystal display can be improved. it can. Further, since the edge of the sealing film 26 is in contact with the light reflecting film Rf which is an inorganic film, the bonding property between the two is good, and the sealing effect is high.
  • FIG. 6 shows a configuration in which the light reflecting film Rf and the cathode 25 are in contact with each other, so the cathode potential is supplied to the light reflecting film Rf.
  • the light reflecting film Rf and the cathode 25 may not be in contact with each other.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a display device of Embodiment 3.
  • the planarizing film 27 is provided above the sealing film 26 and below the pixel electrode 28, and the planarizing film 27 overlaps the first portion P1 and the second portion P2 of the pixel electrode 28. It is.
  • planarizing film 27 is formed to cover the light reflecting film Rf and the sealing film 26, and the pixel electrode 28 is formed on the planarizing film 27.
  • the planarizing film 27 can be made of, for example, a coatable photosensitive organic material such as polyimide or acrylic.
  • the thickness of the liquid crystal layer 30 overlapping the first portion P1 and the thickness of the liquid crystal layer 30 overlapping the second portion P2 are values (1.5 to 2.5 ⁇ m) optimal for reflective liquid crystal display
  • the quality of the reflective liquid crystal display can be enhanced without losing the quality of the light emission display.
  • the electro-optical elements included in the display device according to the present embodiment are not particularly limited.
  • the display device according to the present embodiment includes, for example, an organic EL (Electro Luminescence) display provided with an OLED (Organic Light Emitting Diode) as an electro-optical element, and an inorganic light emitting diode as an electro-optical element Inorganic EL display, a QLED display provided with a QLED (Quantum dot Light Emitting Diode) as an electro-optical element, and the like.
  • a first substrate including a light emitting element of upper light emitting type and a transistor under the light emitting element, a second substrate facing the first substrate, and a liquid crystal disposed between the first substrate and the second substrate And an island-like sealing film covering the light emitting element and a translucent pixel electrode are provided on the first substrate, and the pixel electrode overlaps with the sealing film. And a second portion overlapping with the sealing film.
  • the display according to aspect 2 for example, including a planarization film provided above the sealing film and below the pixel electrode, the planarization film overlapping the first portion and the second portion of the pixel electrode. device.
  • Aspect 7 The display device according to any one of aspects 1 to 6, wherein an interlayer insulating film is provided above the transistor and below the light emitting element, and the light reflecting film is formed on the interlayer insulating film.
  • the first substrate includes a lower alignment film in contact with the liquid crystal layer
  • the second substrate includes an upper alignment film in contact with the liquid crystal layer
  • the upper alignment film is provided with a pretilt
  • the display device according to any one of aspects 1 to 11, for example, wherein the lower alignment film is not provided with a pretilt.
  • a reflective liquid crystal element including the pixel electrode and the liquid crystal layer, and the light emitting element covered with the sealing film are provided for each sub pixel.
  • the display device according to, for example, the thirteenth aspect, wherein the first mode for performing the reflective liquid crystal display by the reflective liquid crystal display with the light emitting element not emitting light and the second mode for performing the light emitting display by the light emitting element are switched according to the external light amount. .

Abstract

上方発光型の発光素子（ＥＤ）および前記発光素子よりも下層のトランジスタ（ＴＲｃ）を含む第１基板（３）と、前記第１基板に対向する第２基板（４）と、前記第１基板および前記第２基板の間に配された液晶層（３０）とを備える表示デバイスであって、前記第１基板に、前記発光素子を覆う島状の封止膜（２６）と透光性の画素電極（２８）とが設けられ、前記画素電極は、前記封止膜と重ならない第１部分（Ｐ１）と、前記封止膜と重なる第２部分（Ｐ２）とを含む。

Description

表示デバイス
　本発明は表示デバイスに関する。
　特許文献１には、ＥＬ発光素子による発光表示と反射液晶素子による液晶表示とを行う表示デバイスが開示されている。
国際公開公報ＷＯ２００４／０５３８１９（公開日：２００４年６月２４日）
　前記従来の表示デバイスでは、発光領域が発光表示と反射液晶表示とで同一であるため、反射液晶表示時に輝度が不足するという問題がある。また、画素電極とスイッチング素子とを接続するコンタクトホールが、発光素子を水分や酸素から保護する絶縁層に形成されているため、信頼性が確保できないという問題もある。
　本発明の一態様に係る表示デバイスは、上方発光型の発光素子および前記発光素子よりも下層のトランジスタを含む第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第１基板および前記第２基板の間に配された液晶層とを備える表示デバイスであって、前記第１基板に、前記発光素子を覆う島状の封止膜と透光性の画素電極とが設けられ、前記画素電極は、前記封止膜と重ならない第１部分と、前記封止膜と重なる第２部分とを含む。
　前記第１部分および前記第２部分を反射液晶素子に利用することで反射液晶表示時の輝度が高められる。例えば、封止膜と重ならない第１部分をコンタクトホールに接続することで、発光素子の信頼性を確保することができる。
（ａ）は実施形態１の表示デバイスを示す平面図であり、（ｂ）はサブピクセルの構成例を示す回路図である。 （ａ）はサブ画素の構成例を示す平面図であり、（ｂ）は表示部のサブ画素を通る断面図である。 実施形態１の表示デバイスの表示原理を示す断面図である。 実施形態１の表示デバイスの製造方法を示す断面図である。 （ａ）は実施形態１の表示デバイスの２画素領域を示す平面図であり、（ｂ）は２画素領域の表示例（外光強の場合と外光弱の場合）を示す平面図である。 実施形態２の表示デバイスを示す断面図である。 実施形態３の表示デバイスを示す断面図である。
　〔実施形態１〕
　以下においては、「同層」とは同一プロセスにて同材料で形成されていることを意味し、「下層」とは、比較対象の層よりも先のプロセスで形成されていることを意味し、「上層」とは比較対象の層よりも後のプロセスで形成されていることを意味する。また、「重なる」とは、２つの部材が平面視において重畳部分を有することであり、これら２つの部材間に別の部材が介在する場合も介在しない場合も含まれるものとする。
　図１（ａ）は実施形態１の表示デバイスを示す平面図であり、図１（ｂ）はサブピクセルの構成例を示す回路図である。図１（ａ）に示すように、実施形態１の表示デバイス３は、赤のサブ画素ＳＰ（Ｒ）、緑のサブ画素ＳＰ（Ｇ）、および青のサブ画素ＳＰ（Ｂ）を含む表示部３ｄと、表示部３ｄを駆動するドライバ回路ＤＲＣと、外光センサＬＳと、表示制御回路ＤＣＣとを備える。
　図１に示すように、表示部３ｄには、データラインＤＬ、ゲートラインＧＬｎ、切り替えラインＫＬ、電流ラインＣＬ、および接地ラインＰＬが設けられる。ドライバ回路ＤＲＣには、データラインＤＬを駆動するソースドライバＳＤと、ゲートラインＧＬｎおよび切り替えラインＫＬを駆動するゲートドライバＧＤとが含まれる。表示制御回路ＤＣＣは、外光センサＬＳの出力（外光量）に基づいてソースドライバＳＤおよびゲートドライバＧＤを制御する。
　サブ画素ＳＰは、発光素子ＥＤ（例えば、有機発光ダイオード）、反射液晶素子（反射液晶容量）ＬＤ、トランジスタＴＲｘ・ＴＲｙ・ＴＲｚ、容量Ｃｐ・Ｃｓを含む。例えば赤のサブ画素ＳＰ（Ｒ）は、赤色カラーフィルタを含む反射液晶素子ＬＤと、赤色発光する発光素子ＥＤとを含む。
　切り替えラインＫＬが非アクティブ（外光量が閾値未満）の期間はトランジスタＴＲｙがＯＦＦであり、ゲートラインＧＬｎがアクティブになると発光表示用の階調信号がデータラインＤＬおよびトランジスタＴＲｘを介して入力され、容量Ｃｐが階調に応じて充電される。そして、電流ラインＣＬがアクティブになることでトランジスタＴＲｚを介して発光素子ＥＤに電流が通り、発光素子ＥＤが階調に応じた輝度で発光する。発光素子ＥＤのカソードは接地ラインＰＬに接続される。
　切り替えラインＫＬがアクティブ（外光量が閾値以上）の期間はトランジスタＴＲｙがＯＮであり、ゲートラインＧＬｎがアクティブになると反射液晶表示用の階調信号がデータラインＤＬ並びにトランジスタＴＲｘおよびトランジスタＴＲｙを介して入力され、反射液晶素子（反射液晶容量）ＬＤが階調に応じて充電される。これにより、反射液晶素子ＬＤが階調に応じた透過率となり、反射光が反射液晶素子ＬＤを透過する。容量Ｃｓは反射液晶素子ＬＤの補助容量として機能する。
　図２（ａ）はサブ画素の構成例を示す平面図であり、図２（ｂ）は、表示デバイスのサブ画素を通る断面図である。図２に示すように、表示デバイス３では、第１基板（下側基板）１、液晶３０、第２基板（上側基板）２、および円偏光板４０がこの順に積層されている。
　第１基板１では、基材１０上に、バリア層１３、半導体膜１５ａ・１５ｂ、無機絶縁膜１６、電極Ｇａ・Ｅｅ・Ｇｂ、無機絶縁膜１８、電極Ｅａ・Ｅｂ・Ｅｆ・Ｅｈ・Ｅｉ、層間絶縁膜２１、光反射膜Ｒｆ・電極Ｅｃ・アノード２２、バッファ膜Ｂｆ・電極カバー膜２３、発光層２４、カソード２５、封止膜２６、画素電極２８、および配向膜Ｆｘがこの順に積層されている。また、第２基板２では、基材３２上に、カラーフィルタＣＦ、対向電極Ｃｅ、および配向膜Ｆｙがこの順に積層されている。
　サブ画素ＳＰには、アノード２２（下側電極）、発光層２４およびカソード２５（上側電極）を含むように構成された発光素子ＥＤと、画素電極２８、液晶層３０、および対向電極Ｃｅを含むように構成された反射液晶素子ＬＤとが設けられ、発光素子ＥＤが島状の封止膜２６によって覆われている。
　基材１０の材料としては、ガラス、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が挙げられる。バリア層１３は、水、酸素等の異物がトランジスタＴＲｙ・ＴＲｚ、発光層２４等に浸透することを防ぐ層であり、例えば、ＣＶＤにより形成される、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、あるいは酸窒化シリコン膜、またはこれらの積層膜で構成することができる。
　半導体膜１５ａ・１５ｂは、例えば低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）あるいは酸化物半導体で構成される。半導体膜１５ａは、チャネル部Ｃａ、ソース部Ｓａおよびドレイン部Ｄａを含み、半導体膜１５ｂは、チャネル部Ｃｂ、ソース部Ｓｂおよびドレイン部Ｄｂを含む。
　無機絶縁膜１６・１８は、例えば、ＣＶＤ法によって形成された、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）膜あるいは窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜またはこれらの積層膜によって構成することができる。
　電極Ｇａ・Ｇｂ・Ｅａ・Ｅｂ・Ｅｅ・Ｅｆ・Ｅｈ・Ｅｉは、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）の少なくとも１つを含む金属の単層膜あるいは積層膜によって構成される。
　半導体膜１５ａと、無機絶縁膜１８を介してチャネル部Ｃａと重なる電極Ｇａ（ゲート電極）とを含むようにトランジスタＴＲｙ（図１（ｂ）参照）が構成される。半導体膜１５ｂと、無機絶縁膜１８を介してチャネル部Ｃｂと重なる電極Ｇｂ（ゲート電極）とを含むようにトランジスタＴＲｚ（図１（ｂ）参照）が構成される。
　層間絶縁膜２１は、ソースメタル（ソース層）といわれる電極Ｅａ・Ｅｂ・Ｅｆ・Ｅｈ・Ｅｉを覆う膜であり、例えば、ポリイミド、アクリル等の塗布可能な感光性有機材料によって構成することができる。層間絶縁膜２１は、発光素子ＥＤの下地膜（平坦化膜）として機能する。
　半導体膜１５ａのドレイン部Ｄａ（トランジスタＴＲｙのドレイン）は、電極Ｅｂを介して、層間絶縁膜２１のコンタクトホールＨａを埋める電極Ｅｃに接続され、電極Ｅｃは、平坦化膜２７のコンタクトホールＨｂによって画素電極２８に接続される。なお、ドレイン部Ｄａと電極Ｅｅとが無機絶縁膜１６を介して重なる部分に容量Ｃｓ（図１（ｂ）参照）が形成される。半導体膜１５ｂのソース部Ｓｂ（トランジスタＴＲｚのソース）は、電極Ｅｈを介して、層間絶縁膜２１のコンタクトホールを埋めるアノード２２に接続される。
　アノード２２、光反射膜Ｒｆ、および電極Ｅｃは、例えば、２枚のＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜でＡｇ合金膜を挟んだ光反射性の積層膜であり、層間絶縁膜２１上に、同一工程で（同層に）形成することができる。
　電極カバー膜２３およびバッファ膜Ｂｆは同層に（同一工程で）形成される有機絶縁膜であり、例えば、ポリイミド、アクリル等の感光性有機材料を塗布した後にフォトリソグラフィ法によってパターニングすることで形成される。
　発光層２４は、ＦＭＭ（Fine Metal Mask）を用いた蒸着法あるいはインクジェット法によって、サブ画素ごとに島状に形成される。図面では割愛するが、アノード２２と発光層２４との間に正孔輸送層を設けることもできる。
　カソード２５は、例えば、厚さ２０ｎｍ以下とされた透光性のＭｇＡｇ合金膜であり、サブ画素ごとに島状に形成される。図面では割愛するが、発光層２４とカソード２５との間に電子輸送層を設けることもできる。カソード２５は、例えば、ＦＭＭを用いた蒸着法によってパターン形成することができる。
　発光素子ＥＤ（ＯＬＥＤ）では、アノード２２およびカソード２５間の駆動電流によって正孔と電子が発光層２４内で再結合し、これによって生じたエキシトンが基底状態に落ちることによって、光が放出される。カソード２５が透光性であり、アノード２２が光反射性であるため、発光層２４から放出された光は上方に向かい、トップエミッション（上方発光）となる。
　封止膜２６は、２枚の無機封止膜を含む積層膜であり、サブ画素ごとに発光素子ＥＤを覆う島状に形成される。無機封止膜は、例えば、ＣＶＤにより形成される、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、あるいは酸窒化シリコン膜、またはこれらの積層膜で構成することができる。２枚の無機封止膜の間に、アクリル等の塗布可能な有機膜を配することもできる。これは、１層目（下側）の無機封止膜の内部あるいは当該無機封止膜上に異物がある場合に、２層目（上側）の無機封止膜が段切れを起こし、封止性能が低下することを防ぐためである。
　画素電極２８は、バッファ膜Ｂｆおよび封止膜２８を覆うように、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の透光性の導電材を用いてサブ画素ごとに形成される。画素電極２８を覆う配向膜Ｆｘはポリイミド等を用いて構成することができるが、発光素子ＥＤへの影響を考慮し、ラビングあるいはＵＶ照射を行う配向処理（プレチルト付与）は行わない。
　液晶層３０はノーマリブラックとなる垂直配向（ＶＡ）モードであり、第２基板２の配向膜Ｆｙには配向処理（プレチルト付与）がなされる。カラーフィルタＣＦの色（赤・緑・青）はサブ画素ごとに規定される。対向電極Ｃｅは、共通電位Ｖｃｏｍが与えられる共通電極であり、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の透光性の導電材を用いてベタ状に形成される。
　円偏光板４０は、例えば、直線偏光板と１／４波長の位相差板との組み合せで形成される。例えば、液晶層３０が垂直配向（ＬＤの電圧が最小の場合）のときに、液晶層を通過した光の位相がずれないように設定し、円偏光板４０および液晶層３０を通って光反射膜Ｒｆで反射し、再び円偏光板４０に戻った外光を最小透過（黒色表示）とする。一方、液晶層３０が水平配向（ＬＤの電圧が最大の場合）のときに液晶層を通過した光の位相が１／４波長分ずれるように設定し、円偏光板４０および液晶層３０を通って光反射膜Ｒｆで反射して再び円偏光板４０に戻った外光を最大透過（白色表示）とする。
　図３は、実施形態１の表示デバイスの表示原理を示す断面図である。図１の表示制御回路ＤＣＣは、外光センサＬＳで得られる外光量が閾値未満であれば、図３（ａ）のように、発光素子ＥＤによる発光表示を行う第１モードとし、外光量が閾値以上であれば、図３（ｂ）のように、発光素子ＥＤを非発光として反射液晶素子ＬＤによる反射液晶表示を行う第２モードとする。こうすれば、強外光下での発光表示の劣化および低消費電力化を実現することができる。
　図２・３に示すように、第１基板１では、発光素子ＥＤを覆う島状の封止膜２６よりも上層に画素電極２８が設けられ、画素電極２８は、封止膜２６と重畳しない第１部分Ｐ１と、封止膜２６と重畳する第２部分Ｐ２とを含む。画素電極２８の下層には、画素電極２８と重なる光反射膜Ｒｆが設けられる。より具体的には、発光素子ＥＤのアノード２２は、電極カバー膜２３で覆われたエッジ部２２ｅと、電極カバー膜２３で覆われていない非エッジ部２２ｋ（電極カバー膜２３の開口２３ｋ下の露出部分）とを含み、非エッジ部２２ｋの全域が、発光層２４、カソード２５、封止膜２６および画素電極２８の第２部分Ｐ２と重なる。
　こうすれば、画素電極２８の第１部分Ｐ１および第２部分Ｐ２を反射液晶素子ＬＤに利用でき、図３（ｂ）において、光反射膜Ｒｆで反射して第１部分Ｐ１を通る外光Ｌ１と、アノード２２で反射して第２部分Ｐ２を通る外光Ｌ２とを表示に寄与させることができる。これにより、反射液晶表示時の輝度が高められる。なお、光反射膜Ｒｆは、発光素子ＥＤのカソード２５と重ならないように形成する。
　実施形態１の第１基板１は、発光素子ＥＤのアノード２２を覆う電極カバー膜２３と、電極カバー膜２３と同層の（同一プロセスで形成された）バッファ膜Ｂｆとを含み、バッファ膜Ｂｆは第１部分Ｐ１と重なるとともに、電極カバー膜２３は第２部分Ｐ２と重なり、バッファ膜Ｂｆは、電極カバー膜２３よりも厚い。そして、画素電極２８の第１部分Ｐ１がバッファ膜Ｂｆ上に形成され、第２部分Ｐ２が封止膜２６上に形成され、第１部分Ｐ１と重なる液晶層３０の厚みと、第２部分Ｐ２と重なる液晶層３０の厚みとが等しくされている。こうすれば、液晶層３０の厚み（セルギャップ）を反射液晶表示に最適な値（１．５～２．５μｍ）とすることができ、発光表示の品位を損なわずに反射液晶表示の品位を高めることができる。
　図４は、実施形態１の表示デバイスの製造方法を示す断面図である。図４（ａ）に示すように、電極カバー膜２３およびバッファ膜Ｂｆの材料であるポジ型のレジスト材料Ｌｚ（例えば、ポリイミド）に対して、遮光部ｑ１と、透光部ｑ２と、ハーフトーン部（制限透過部）ｑ３とを備えるマスクＭＫ越しに露光を行った後に現像する。ここで、バッファ膜Ｂｆの形成位置に遮光部ｑ１を、電極カバー膜２３の形成位置にハーフトーン部ｑ３を対応させることで、図４（ｂ）に示すように、バッファ膜Ｂｆを電極カバー膜２３よりも厚く形成することができる。バッファ膜Ｂｆを厚く形成するには、封止膜２６等の厚みを勘案してのことである。こうすれば、電極カバー膜２３およびバッファ膜Ｂｆを、１枚のマスクＭＫを用いて１回の露光で形成することができる。
　図５（ａ）は実施形態１の表示デバイスの２画素領域を示す平面図であり、図５（ｂ）は２画素領域の表示例（外光強の場合と外光弱の場合）を示す平面図である。図２・５に示すように、平面視において、画素電極２８の外周の内側にアノード２２の非エッジ部２２ｋが位置し、画素電極２８の第１部分Ｐ１（封止膜２６と重ならない部分）が第２部分Ｐ２（封止膜２６と重なる部分）を取り囲む。すなわち、平面視において、画素電極２８の外周の内側に発光素子ＥＤの発光領域ＥＡが位置し、画素電極２８の重心と、発光領域ＥＡの重心とが一致する。こうすれば、反射液晶表示時の、赤サブ画素の発光領域ＬＡ（Ｒ）、緑サブ画素の発光領域ＬＡ（Ｇ）、青サブ画素の発光領域ＬＡ（Ｂ）それぞれを、発光表示時の、赤サブ画素の発光領域ＥＡ（Ｒ）、緑サブ画素の発光領域ＥＡ（Ｇ）、青サブ画素の発光領域ＥＡ（Ｂ）よりも大きくすることができ、反射液晶表示の品位を高めることができる。また、発光表示と反射液晶表示とを切り替えてもサブ画素の輝度重心が変わらないため、表示の切り替わり時の違和感が低減される。図１・５等では赤、緑、青のサブ画素をペンタイル方式で配置しているがこれは一例に過ぎない。
　実施形態１では、封止膜２６よりも上層に形成される画素電極２８の第１部分Ｔ１（封止膜２６と重ならない部分）が、層間絶縁膜２１のコンタクトホールＨａおよび平坦化膜２７のコンタクトホールＨｂを介してトランジスタＴＲｙに接続されている。このように、封止膜２６にホール（孔）を形成することなく、画素電極２８とトランジスタＴＲｙとを電気的に接続することで、封止効果を高め、発光素子ＥＤの劣化を抑えることができる。
　〔実施形態２〕
　図６は実施形態２の表示デバイスを示す断面図である。実施形態２では、光反射膜Ｒｆの表面に凹凸をつけるとともに光反射膜Ｒｆを発光素子ＥＤに重ね、光反射膜Ｒｆと同層の（同一工程で形成される）アノード２２の表面にも凹凸をつけている。こうすれば、画素電極２８の第１部分Ｐ１と重なる領域および画素電極２８の第２部分Ｐ２と重なる領域それぞれにおいて反射光を効率的に拡散させることができ、反射液晶表示の品位を高めることができる。また、封止膜２６の端縁が、無機膜である光反射膜Ｒｆに接するため、両者の接合性がよく、封止効果が高い。
　図６は、光反射膜Ｒｆおよびカソード２５が接触する構成であるため、光反射膜Ｒｆにカソード電位が供給される。光反射膜Ｒｆとカソード２５とが接触しない構成でもよい。
　〔実施形態３〕
　図７は実施形態３の表示デバイスを示す断面図である。実施形態２では、封止膜２６よりも上層かつ画素電極２８よりも下層に平坦化膜２７が設けられ、平坦化膜２７が、画素電極２８の第１部分Ｐ１および第２部分Ｐ２と重なる構成である。
　図７では、光反射膜Ｒｆおよび封止膜２６を覆うように平坦化膜２７が形成され、平坦化膜２７上に画素電極２８が形成される。平坦化膜２７は、例えば、ポリイミド、アクリル等の塗布可能な感光性有機材料によって構成することができる。
　実施形態３によれば、第１部分Ｐ１と重なる液晶層３０の厚みと、第２部分Ｐ２と重なる液晶層３０の厚みとを、反射液晶表示に最適な値（１．５～２．５μｍ）とすることができ、発光表示の品位を損なわずに反射液晶表示の品位を高めることができる。
　〔まとめ〕
　本実施形態にかかる表示デバイスが備える電気光学素子（電流によって輝度や透過率が制御される電気光学素子）は特に限定されるものではない。本実施形態にかかる表示装置としては、例えば、電気光学素子としてＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode：有機発光ダイオード）を備えた有機ＥＬ（Electro Luminescence：エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ、電気光学素子として無機発光ダイオードを備えた無機ＥＬディスプレイ、電気光学素子としてＱＬＥＤ（Quantum dot Light Emitting Diode：量子ドット発光ダイオード）を備えたＱＬＥＤディスプレイ等が挙げられる。
　〔態様１〕
　上方発光型の発光素子および前記発光素子よりも下層のトランジスタを含む第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第１基板および前記第２基板の間に配された液晶層とを備える表示デバイスであって、前記第１基板に、前記発光素子を覆う島状の封止膜と透光性の画素電極とが設けられ、前記画素電極は、前記封止膜と重ならない第１部分と、前記封止膜と重なる第２部分とを含む表示デバイス。
　〔態様２〕
　前画素電極と重なる光反射膜が設けられている例えば態様１に記載の表示デバイス。
　〔態様３〕
　前記発光素子の下側電極を覆う電極カバー膜と、電極カバー膜と同層のバッファ膜とを含み、前記電極カバー膜は前記第１部分と重なるとともに、前記バッファ膜は前記第２部分と重なり、前記バッファ膜は、前記電極カバー膜よりも厚い例えば態様２に記載の表示デバイス。
　〔態様４〕
　前記第１部分が前記バッファ膜上に形成され、前記第２部分が前記封止膜上に形成されている例えば態様２に記載の表示デバイス。
　〔態様５〕
　前記封止膜よりも上層かつ前記画素電極よりも下層に設けられた平坦化膜を含み、前記平坦化膜が、前記画素電極の第１部分および第２部分と重なる例えば態様２に記載の表示デバイス。
　〔態様６〕
　前記第１部分と重なる液晶層の厚みと、前記第２部分と重なる液晶層の厚みとが等しい例えば態様４または５に記載の表示デバイス。
　〔態様７〕
　前記トランジスタよりも上層かつ前記発光素子よりも下層に層間絶縁膜が設けられ、前記光反射膜が層間絶縁膜上に形成されている例えば態様１～６のいずれか１項に記載の表示デバイス。
　〔態様８〕
　前記画素電極が前記封止膜よりも上層に設けられ、前記画素電極の第１部分と前記トランジスタとがコンタクトホールを介して接続されている例えば態様１～７のいずれか１項に記載の表示デバイス。
　〔態様９〕
　前記光反射膜の表面が凹凸をなす例えば態様２に記載の表示デバイス。
　〔態様１０〕
　平面視において、前記画素電極の外周の内側に前記発光素子の発光領域が位置する例えば態様１～９のいずれか１項に記載の表示デバイス。
　〔態様１１〕
　前記画素電極の重心と、前記発光素子の発光領域の重心とが一致する例えば態様１０に記載の表示デバイス。
　〔態様１２〕
　前記第１基板に前記液晶層と接する下側配向膜が含まれるとともに、前記第２基板に前記液晶層と接する上側配向膜が含まれ、前記上側配向膜にはプレチルトが付与される一方、前記下側配向膜にはプレチルトが付与されていない例えば態様１～１１のいずれか１項に記載の表示デバイス。
　〔態様１３〕
　前記封止膜および前記画素電極がサブ画素ごとに設けられている例えば態様１～１２のいずれか１項に記載の表示デバイス。
　〔態様１４〕
　サブ画素ごとに、前記画素電極および前記液晶層を含む反射液晶素子と、前記封止膜で覆われた前記発光素子とが設けられ、
　前記発光素子を非発光として前記反射液晶表示による反射液晶表示を行う第１モードと、前記発光素子による発光表示を行う第２モードとが外光量に応じて切り替えられる例えば態様１３に記載の表示デバイス。
　１　第１基板
　２　第２基板
　３　表示デバイス
　１０　基材
　１３　バリア層
　１６・１８　無機絶縁膜
　２１　層間絶縁膜
　２２　アノード（下側電極）
　２３　電極カバー膜
　２４　発光層
　２５　カソード（上側電極）
　２６　封止膜
　２７　平坦化膜
　２８　画素電極
　３０　液晶層
　４０　円偏光板
　ＥＤ　発光素子
　ＬＤ　反射液晶素子
　Ｒｆ　光反射膜
　Ｂｆ　バッファ膜
　Ｆｘ・Ｆｙ　配向膜
　Ｃｅ　対向電極
　ＣＦ　カラーフィルタ
　Ｈａ・Ｈｂ　コンタクトホール
　ＴＲｘ～ＴＲｚ　トランジスタ
 

Claims (14)

  1. 　上方発光型の発光素子および前記発光素子よりも下層のトランジスタを含む第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第１基板および前記第２基板の間に配された液晶層とを備える表示デバイスであって、
    　前記第１基板に、前記発光素子を覆う島状の封止膜と透光性の画素電極とが設けられ、
    　前記画素電極は、前記封止膜と重ならない第１部分と、前記封止膜と重なる第２部分とを含む表示デバイス。
  2. 　前画素電極と重なる光反射膜が設けられている請求項１に記載の表示デバイス。
  3. 　前記発光素子の下側電極を覆う電極カバー膜と、電極カバー膜と同層のバッファ膜とを含み、
    　前記電極カバー膜は前記第１部分と重なるとともに、前記バッファ膜は前記第２部分と重なり、
    　前記バッファ膜は、前記電極カバー膜よりも厚い請求項１または２に記載の表示デバイス。
  4. 　前記第１部分が前記バッファ膜上に形成され、前記第２部分が前記封止膜上に形成されている請求項３に記載の表示デバイス。
  5. 　前記封止膜よりも上層かつ前記画素電極よりも下層に設けられた平坦化膜を含み、
    　前記平坦化膜が、前記画素電極の第１部分および第２部分と重なる請求項１または２に記載の表示デバイス。
  6. 　前記第１部分と重なる前記液晶層の厚みと、前記第２部分と重なる前記液晶層の厚みとが等しい請求項４または５に記載の表示デバイス。
  7. 　前記トランジスタよりも上層かつ前記発光素子よりも下層に層間絶縁膜が設けられ、
    　前記光反射膜が層間絶縁膜上に形成されている請求項２に記載の表示デバイス。
  8. 　前記画素電極が前記封止膜よりも上層に設けられ、
    　前記画素電極の第１部分と前記トランジスタとがコンタクトホールを介して接続されている請求項１～７のいずれか１項に記載の表示デバイス。
  9. 　前記光反射膜の表面が凹凸をなす請求項２に記載の表示デバイス。
  10. 　平面視において、前記画素電極の外周の内側に前記発光素子の発光領域が位置する請求項１～９のいずれか１項に記載の表示デバイス。
  11. 　前記画素電極の重心と、前記発光素子の発光領域の重心とが一致する請求項１０に記載の表示デバイス。
  12. 　前記第１基板に前記液晶層と接する下側配向膜が含まれるとともに、前記第２基板に前記液晶層と接する上側配向膜が含まれ、
    　前記上側配向膜にはプレチルトが付与される一方、前記下側配向膜にはプレチルトが付与されていない請求項１～１１のいずれか１項に記載の表示デバイス。
  13. 　前記封止膜および前記画素電極がサブ画素ごとに設けられている請求項１～１２のいずれか１項に記載の表示デバイス。
  14. 　サブ画素ごとに、前記画素電極および前記液晶層を含む反射液晶素子と、前記封止膜で覆われた前記発光素子とが設けられ、
    　前記発光素子を非発光として前記反射液晶表示による反射液晶表示を行う第１モードと、前記発光素子による発光表示を行う第２モードとが外光量に応じて切り替えられる請求項１３に記載の表示デバイス。

     
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