WO2020110944A1 - 発光素子、表示装置及び電子機器 - Google Patents
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Definitions
- organic electroluminescence display device As one type of organic electroluminescence display device (organic EL display device), a display device is known in which a transparent anode electrode is laminated on a reflection plate (light reflection layer) having a high light reflectance (for example, According to Japanese Patent Laid-Open No. 2016-143585), a resonance effect can be obtained by forming a reflector having a high light reflectance under the anode electrode.
- the reflector (light reflecting layer) 51 is not provided below the peripheral edge of the anode electrode 31, the light emitted in the organic layer 33 escapes to the interlayer film 29a below the peripheral edge of the anode electrode 31. Therefore, the luminous efficiency may decrease, and the amount of light reflected by the reflection plate (light reflection layer) 51 is small.
- the reference numerals in FIG. 35 will be described in the first embodiment.
- the first electrode can be made of a transparent conductive material.
- the transparent conductive material include “a transparent conductive material forming the first electrode” and the like described later.
- the material forming the underlayer is made of a transparent conductive material, and the light reflecting layer is formed below the underlayer. be able to.
- the transparent conductive material include “a transparent conductive material forming the first electrode” and the like described later.
- the material forming the underlayer is made of a transparent insulating material, and the light reflecting layer is formed below the underlayer. be able to.
- Specific examples of the transparent insulating material include SiO 2 , SiN, and SiON.
- the display panel includes at least a first light emitting element (e.g., red light emitting element) that emits a first color (e.g., red) and a second light emitting element (e.g., green light) that emits a second color (e.g., green).
- a first light emitting element e.g., red light emitting element
- a second light emitting element e.g., green light
- a plurality of light emitting element units each including two light emitting elements (for example, a green light emitting element) and a third light emitting element (for example, a blue light emitting element) that emits a third color (for example, blue) are provided. It can be in the form of.
- a red light emitting element is configured by combining such an organic layer (light emitting portion) that emits white light and a red color filter layer (or a planarizing layer that functions as a red color filter layer), and an organic light emitting diode that emits white light is formed.
- a green light emitting element is configured by combining a layer (light emitting portion) and a green color filter layer (or a flattening layer that functions as a green color filter layer), and an organic layer (light emitting portion) that emits white light and a blue color filter layer. (Or a flattening layer that functions as a blue color filter layer) to form a blue light emitting element. The flattening layer will be described later.
- the organic layer may have a form composed of one light emitting layer.
- the light emitting element is, for example, a red light emitting element having an organic layer containing a red light emitting layer, a green light emitting element having an organic layer containing a green light emitting layer, or a blue light emitting element having an organic layer containing a blue light emitting layer.
- a red light emitting element having an organic layer containing a red light emitting layer a green light emitting element having an organic layer containing a green light emitting layer
- a blue light emitting element having an organic layer containing a blue light emitting layer.
- one pixel is composed of these three types of light emitting elements (sub-pixels).
- the first substrate or the second substrate is a silicon semiconductor substrate, a high strain point glass substrate, a soda glass (Na 2 O/CaO/SiO 2 ) substrate, a borosilicate glass (Na 2 O/B 2 O 3 /SiO 2 ) substrate.
- PMMA polymethylmethacrylate
- PVA polyvinyl alcohol
- PVP polyvinylphenol
- PES polyethersulfone
- PET polyethylene terephthalate
- PEN polyethylene naphthalate
- the first electrode is made of a transparent oxide semiconductor material having a specific resistance value of 1 ⁇ 10 7 ⁇ cm or more
- examples of the oxide semiconductor material forming the first electrode include ZnO, In 2 O 3 and It may be in a form containing at least one kind of material selected from the group consisting of SnO 2, but specifically, various oxides in the above-mentioned “transparent conductive material or the like constituting the first electrode”. Mention may be made of semiconductor materials. When various oxide semiconductor materials among the above-mentioned “transparent conductive material forming the first electrode” are used as the oxide semiconductor material, the forming condition (film forming condition) of the first electrode may be changed.
- the thickness of the second electrode include 4 nm to 50 nm, preferably 4 nm to 20 nm, and more preferably 6 nm to 12 nm.
- at least one material selected from the group consisting of Ag-Nd-Cu, Ag-Cu, Au and Al-Cu can be mentioned.
- the second electrode is laminated from the organic layer side with the above-mentioned material layer and a so-called transparent electrode (for example, a thickness of 3 ⁇ 10 ⁇ 8 m to 1 ⁇ 10 ⁇ 6 m) made of, for example, ITO or IZO. It can also be a structure.
- the flattening layer may have a function as a color filter layer.
- a flattening layer may be made of a known color resist material.
- a transparent filter may be provided for a light emitting element that emits white light.
- the organic layer and the flattening layer are close to each other, so that color mixing is prevented even if the light emitted from the light emitting element is widened in angle. This can be effectively achieved and the viewing angle characteristics are improved.
- the color filter layer may be provided independently of the flattening layer, above or above the flattening layer, and below or below the flattening layer.
- the organic EL display device preferably has a resonator structure in order to further improve the light extraction efficiency.
- the interface between the first electrode and the underlayer or the lower layer/interlayer insulating layer is provided under the underlayer and the light reflection layer is provided under the lower layer/interlayer insulating layer. Is a first interface formed by the interface between the light reflecting layer and the lower/interlayer insulating layer) and an interface between the second electrode and the organic layer (or the upper/interlayer above the second electrode).
- the value of m 1 is larger than or equal to zero
- the value of m 2 is independently a value of m 1, is a value of 0 or more
- (m 1, m 2) (0,0 )
- (m 1 , m 2 ) (0,1)
- (m 1 , m 2 ) (1,0)
- the average refractive index n ave is the refractive index of each layer constituting the organic layer (or the upper/interlayer insulating layer, the second electrode, the organic layer, the first electrode, the base layer, and the lower/interlayer insulating layer).
- the thickness are summed and divided by the thickness of the organic layer (or the upper/interlayer insulating layer, the second electrode, the organic layer, the first electrode, the base layer and the lower/interlayer insulating layer, etc.). ..
- a desired wavelength ⁇ (specifically, for example, a red wavelength, a green wavelength, a blue wavelength) of the light generated in the light emitting layer is determined, and the formula (1-1) and the formula (1-2) are determined. Based on the above, various parameters such as OL 1 and OL 2 in the light emitting element may be obtained to design the light emitting element.
- the light absorption layer black matrix layer
- the light absorption layer may be formed between the wavelength selection portions of the adjacent light emitting elements, which reliably suppresses the occurrence of color mixture between the adjacent light emitting elements. be able to.
- a light absorbing layer may be formed between the outer edge portions of the adjacent lens members, or in some cases between the adjacent light emitting elements, which also allows the adjacent light emitting elements to be formed adjacent to each other. It is possible to reliably suppress the occurrence of color mixing between the light emitting elements.
- the light absorption layer is made of, for example, a black resin film (specifically, for example, a black polyimide resin) having an optical density of 1 or more mixed with a black colorant, or a thin film. It is composed of a thin film filter utilizing the interference of.
- Example 1 relates to the light emitting element according to the first aspect of the present disclosure and the display device of the present disclosure.
- FIG. 1 shows a schematic partial cross-sectional view of a part of a light-emitting element forming the display device of Example 1, and a schematic partial cross-sectional view of the display device of Example 1 and a light-emitting element forming the display device.
- the display device of Example 1 is specifically composed of an organic EL display device, and the light emitting element of Example 1 is specifically composed of an organic EL element.
- the display device of Example 1 is a top emission type (top emission type) display device (top emission type display device) that emits light from the second substrate.
- the light emitting element 10 of Example 1 or Examples 2 to 7 described later is The first electrode 31, the organic layer 33, and the second electrode 32 have a light emitting unit (laminated structure) 30 laminated in this order,
- the first electrode 31 is composed of a first portion 31A, a second portion 31B and a third portion 31C,
- the first portion 31A is located in the center of the first electrode 31,
- the second portion 31B surrounds the first portion 31A
- the third portion 31C surrounds the second portion 31B,
- An underlying layer 51 is formed below the first portion 31A, the second portion 31B, and the third portion 31C of the first electrode 31,
- the organic layer 33 is in contact with the first portion 31A of the first electrode 31 and at least in contact with the second portion 31B of the first electrode 31.
- the organic layer 33 is in contact with the second portion 31B of the first electrode 31. That is, regarding the second portion 31B and the third portion 31C of the first electrode 31, the portion in contact with the organic layer 33 is the second portion 31B of the first electrode 31, and the portion not in contact with the organic layer 33 is the first portion. It is the third portion 31C of the one electrode 31.
- the display device of Example 1 or Examples 2 to 8 described later is formed on the first substrate 41, the second substrate 42, and between the first substrate 41 and the second substrate 42.
- a plurality of light emitting elements of Examples 1 to 7 are provided.
- An insulating layer 28 is formed between the organic layer 33 and the third portion 31C of the first electrode 31.
- the insulating layer 28 forms a so-called bank. That is, the insulating layer 28 corresponds to an inter-pixel separation layer.
- An insulating material layer 29 is formed on the base 26 on which the first electrode 31 and the base layer 51 are not formed.
- the color filter layer CF (CF R , CF G , CF B ) and the flattening layer 36 formed on the lens member 60 are bonded to the second substrate 42 via the sealing resin layer 37.
- a thermosetting adhesive such as an acrylic adhesive, an epoxy adhesive, a urethane adhesive, a silicone adhesive, or a cyanoacrylate adhesive, or an ultraviolet curable adhesive is used.
- the color filter layer CF is an OCCF (on-chip color filter layer) formed on the first substrate side. Then, by this, the distance between the organic layer 33 and the color filter layer CF can be shortened, and the light emitted from the organic layer 33 enters the adjacent color filter layers CF of other colors to cause color mixing.
- the organic layer 33 has a laminated structure of a red light emitting layer, a green light emitting layer and a blue light emitting layer.
- One pixel is composed of three light emitting elements, a red light emitting element 10R, a green light emitting element 10G, and a blue light emitting element 10B.
- the organic layer 33 that constitutes the light emitting element 10 emits white light
- each of the light emitting elements 10R, 10G, and 10B is a combination of the organic layer 33 that emits white light and the color filter layers CF R , CF G , and CF B. It is configured.
- a light emitting element driving section is provided below the base body 26 made of SiO 2 formed by the CVD method.
- the light emitting element drive unit can have a known circuit configuration.
- the light emitting element drive unit is composed of a transistor (specifically, MOSFET) formed on a silicon semiconductor substrate corresponding to the first substrate 41.
- the transistor 20 including a MOSFET includes a gate insulating layer 22 formed on the first substrate 41, a gate electrode 21 formed on the gate insulating layer 22, a source/drain region 24 formed on the first substrate 41, It comprises a channel forming region 23 formed between the source/drain regions 24, and an element isolation region 25 surrounding the channel forming region 23 and the source/drain regions 24.
- the transistor 20 and the first electrode 31 (specifically, the extending portion 51D of the base layer 51) are electrically connected to each other via a contact plug 27 provided on the base 26.
- one transistor 20 is shown for one light emitting element driving unit.
- the first electrode 31 is made of a transparent conductive material (specifically, ITO or the like such as the above-mentioned “transparent conductive material forming the first electrode”).
- the “transparent conductive material or the like forming the first electrode” is generally excellent in hole injection characteristics.
- the second electrode 32 is formed of the above-mentioned semi-light transmissive material, or a laminated structure of the above-mentioned semi-light transmissive material and the above-mentioned “transparent conductive material forming the first electrode”.
- the surface roughness value of the first portion 31A of the first electrode 31 becomes larger than the surface roughness values of the second portion 31B and the third portion 31C of the first electrode 31. Therefore, the value of the surface area per unit area of the top surface (interface with the organic layer 33) of the second portion 31B of the first electrode 31 is equal to the surface area per unit area of the top surface of the first portion 31A of the first electrode 31. Is smaller than the value of, the leak current in the second portion 31B of the first electrode 31 is reduced. As a result, abnormal light emission due to the leak current in the second portion 31B of the first electrode 31 can be suppressed, so that an organic EL display device having excellent light emission characteristics such as light emission efficiency can be realized. In particular, even if the pixel size is miniaturized for higher definition, it is possible to suppress the influence of the leakage current in the second portion 31B of the first electrode 31 on the light emitting region, and thus the light emitting characteristics are further improved. Can be planned.
- R 1 to R 6 are each independently hydrogen, halogen, a hydroxy group, an amino group, an allure amino group, a substituted or unsubstituted carbonyl group having 20 or less carbon atoms, and a substituted or non-substituted group having 20 or less carbon atoms.
- the light emitting layer is a light emitting layer that emits white light by color mixing, and for example, as described above, is formed by stacking a red light emitting layer, a green light emitting layer, and a blue light emitting layer.
- red light emitting layer when an electric field is applied, a part of the holes injected from the first electrode 31 and a part of the electrons injected from the second electrode 32 are recombined to generate red light. To do.
- a red light emitting layer contains, for example, at least one material selected from a red light emitting material, a hole transporting material, an electron transporting material and both charge transporting materials.
- the red light emitting material may be a fluorescent material or a phosphorescent material.
- the interface between the underlying layer 51 and the first electrode 31 constitutes the first interface
- the interface between the semi-transmissive material layer 35 and the upper/interlayer insulating layer 39A constitutes the second interface
- the first interface and the first interface constitutes the first interface.
- a resonator structure is formed between the two interfaces.
- the thickness of the organic layer 33 is 8 ⁇ 10. It is preferably ⁇ 8 m or more and 5 ⁇ 10 ⁇ 7 m or less, more preferably 1.5 ⁇ 10 ⁇ 7 m or more and 3.5 ⁇ 10 ⁇ 7 m or less.
- the base film 39C is disposed below the light reflection layer 38, and the base film 39C has different thicknesses in the light emitting units 30 1 , 30 2 , and 30 3 . That is, in the illustrated example, the base film 39C is thicker in the order of the light emitting section 30 1 , the light emitting section 30 2 , and the light emitting section 30 3 .
- the second electrode 32 may be covered as shown in a schematic partial cross-sectional view of a part of a modified example of the light emitting element that constitutes the display device of the fifth embodiment.
- An upper layer/interlayer insulating layer 39A and a protective layer 34 are formed on the upper surface and the semi-transmissive material layer 35 is formed between the upper layer/interlayer insulating layer 39A and the protective layer 34.
- the first electrode 31′ is common with the first electrode 31′ that constitutes the adjacent light emitting element. That is, the first electrode 31' is a solid electrode.
- the first electrode 31' is composed of a first portion 31A', a second portion 31B' and a third portion 31C', and the first portion 31A' is located in the center of the first electrode 31' and The portion 31B' surrounds the first portion 31A', the third portion 31C' surrounds the second portion 31B', and the first portion 31A', the second portion 31B', and the third portion 31C' of the first electrode 31'.
- a base layer 51 is formed below.
- first electrode 31′ there is a common first electrode 31′ portion between the adjacent light emitting elements, but this portion is referred to as “extending portion 31D′ of the first electrode 31′” for convenience.
- the extending portion 31D′ of the first electrode 31′ is formed on the insulating layer 28.
- the first electrode 31′ is made of transparent oxide having a specific resistance value of 1 ⁇ 10 7 ⁇ cm or more. Composed of semiconductor materials.
- the first electrode 31′ includes, for example, at least one material selected from the group consisting of ZnO, In 2 O 3 and SnO 2 .
- the first electrode 31' also serves as a hole injection layer.
- the high resistance oxide semiconductor material (for example, IZO) forming the first electrode 31 ′ has excellent hole injection characteristics. Therefore, the hole injection layer in the organic layer 33 can be replaced by such a first electrode 31'. Therefore, it is not necessary to form the hole injection layer in the organic layer 33, and the hole transport layer, the light emitting layer, the electron transport layer, and the electron injection layer can be sequentially stacked.
- the organic layer 33 may have a structure in which a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer are sequentially stacked.
- the surface roughness value of the first portion 31A′′ of the first electrode 31′′ is larger than the surface roughness values of the second portion 31B′′ and the third portion 31C′′ of the first electrode 31′′.
- the first material forming the first portion 51A of the underlayer 51 located below the first portion 31A′′ of the electrode 31′′ is below the second portion 31B′′ and the third portion 31C′′ of the first electrode 31′′. Different from the second material forming the second portion 51B of the underlying layer 51 located at.
- the crystallinity of the first portion 31A′′ of the first electrode 31′′ is different from the crystallinity of the second portion 31B′′ and the third portion 31C′′ of the first electrode 31′′.
- the characteristics (surface roughness and crystallinity) of the portion 31D′′ depend on the insulating material layer 29 that is the base of the extending portion 31D′′ of the first electrode 31′′.
- the configuration and structure of the light emitting element of Example 7 can be the same as the configuration and structure of the light emitting elements of Examples 1 to 6, and thus detailed description will be omitted. Note that an example to which the light emitting element of Example 3 is applied is shown in FIG. 19, an example to which the light emitting element of Example 4 is applied is shown in FIGS. 20 and 21, and an example to which the light emitting element of Example 5 is applied is shown in FIG. 23 and FIG.
- an active matrix type organic EL display device 110 is a pixel array in which a plurality of light emitting elements 10 (10R, 10G, 10B) composed of organic EL elements are two-dimensionally arranged in a matrix.
- the peripheral circuit includes, for example, a writing scanning unit 140, a driving scanning unit 150, and a signal output unit 160 mounted on the same display panel 111 as the pixel array unit 130, and each light emitting element of the pixel array unit 130. Drive ten. It is also possible to provide some or all of the writing scanning unit 140, the driving scanning unit 150, and the signal output unit 160 outside the display panel 111.
- one pixel which is a unit for forming a color image, is composed of light emitting elements (subpixels, subpixels) that emit various colors. More specifically, in a display device compatible with color display, one pixel includes, for example, three light emitting elements (sub-pixels) of a red light emitting element 10R, a green light emitting element 10G, and a blue light emitting element 10B.
- the scanning lines 131 1 to 131 m are connected to the output terminals of the corresponding rows of the writing scanning unit 140, respectively.
- the drive lines 132 1 to 132 m are connected to the output ends of the corresponding rows of the drive scanning unit 150, respectively.
- the signal lines 133 1 to 133 n are respectively connected to the output ends of the corresponding columns of the signal output section 160.
- the writing scanning unit 140 is composed of a shift register circuit or the like.
- the writing scanning unit 140 writes the writing scanning signals WS (WS 1 to WS m ) to the scanning lines 131 (131 1 to 131 m ) when writing the signal voltage of the video signal to each light emitting element 10 of the pixel array unit 130. ) Is sequentially supplied to sequentially scan the respective light emitting elements 10 of the pixel array section 130 row by row, that is, so-called line sequential scanning is performed.
- the drive scanning unit 150 like the writing scanning unit 140, is configured by a shift register circuit or the like.
- the drive scanning unit 150 emits light by supplying a light emission control signal DS (DS 1 to DS m ) to the drive lines 132 (132 1 to 132 m ) in synchronization with the line sequential scanning by the writing scanning unit 140.
- the light emission/non-light emission (quenching) of the element 10 is controlled.
- the signal output unit 160 has a signal voltage V sig (hereinafter also simply referred to as “signal voltage”) V sig and a reference voltage V ofs of a video signal according to luminance information supplied from a signal supply source (not shown). And are selectively output.
- the reference voltage V ofs is a voltage corresponding to a reference voltage of the signal voltage V sig of the video signal (for example, a voltage corresponding to the black level of the video signal), or a voltage in the vicinity thereof.
- the reference voltage V ofs is used as an initialization voltage when performing the correction operation.
- the signal voltage V sig /reference voltage V ofs that is alternatively output from the signal output unit 160 is written to each light emitting element 10 of the pixel array unit 130 via the signal line 133 (133 1 to 133 n ). Writing is performed in units of rows of the light emitting elements selected by the line sequential scanning by the scanning unit 140. That is, the signal output unit 160 employs a line-sequential writing drive mode in which the signal voltage V sig is written in units of rows (lines) of light emitting elements.
- FIG. 25 is a circuit diagram showing an example of the circuit configuration of the light emitting element drive unit (pixel circuit) in the active matrix organic EL display device 110.
- the light emitting element 10 is an organic EL element.
- the organic EL element is an example of a current-driven electro-optical element whose light emission luminance changes according to the value of current flowing through the element.
- the sampling transistor 123 and the light emission control transistor 124 are also configured to use P-channel type transistors similarly to the driving transistor 122. Therefore, the driving transistor 122, the sampling transistor 123, and the light emission control transistor 124 have four terminals of source/gate/drain/back gate, instead of three terminals of source/gate/drain. The power supply voltage V dd is applied to the back gate.
- sampling transistor 123 and the emission control transistor 124 are not limited to P-channel type transistors because they are switching transistors that function as switching elements. Therefore, the sampling transistor 123 and the light emission control transistor 124 may be an N-channel transistor or a mixture of a P-channel transistor and an N-channel transistor.
- the sampling transistor 123 writes the signal voltage V sig of the video signal supplied from the signal output unit 160 through the signal line 133 into the storage capacitor 125 by sampling.
- the light emission control transistor 124 is connected between the node of the power supply voltage V dd and the source electrode of the drive transistor 122, and controls light emission/non-light emission of the light emitting element 10 under the drive of the light emission control signal DS.
- the storage capacitor 125 is connected between the gate electrode and the source electrode of the drive transistor 122.
- the storage capacitor 125 holds the signal voltage V sig of the video signal written by sampling by the sampling transistor 123.
- the drive transistor 122 drives the light emitting element 10 by supplying a drive current according to the holding voltage of the holding capacitor 125 to the light emitting element 10.
- Example 9 relates to the electronic device of the present disclosure.
- the display device of the present disclosure described above displays a video signal input to an electronic device or a video signal generated in the electronic device as an image or a video, and is a display unit of the electronic device in various fields. It can be used as a (display device).
- the electronic device include, but are not limited to, a television set, a notebook personal computer, a digital still camera, a mobile terminal device such as a mobile phone, and a head mounted display.
- the display device (display device) of the electronic device according to the present disclosure can be provided. By using the display device, a high-quality display image can be provided.
- a smartphone, a head mounted display, and a digital still camera are illustrated below as specific examples of electronic devices that use the display device of the present disclosure.
- the specific examples illustrated here are merely examples, and the present invention is not limited to these specific examples.
- 26A and 26B are external views of a smartphone according to the first specific example of the electronic apparatus of the present disclosure.
- 26A is an external view showing a first example of a smartphone
- FIG. 26B is an external view showing a second example of a smartphone.
- FIG. 27 shows an external view of a head mounted display according to a second specific example of the electronic apparatus of the present disclosure.
- the main body unit 301 has a built-in control board and display unit for controlling the operation of the head mounted display 300.
- the arm portion 302 supports the lens barrel 303 with respect to the body portion 301 by connecting the body portion 301 and the lens barrel 303. Specifically, the arm portion 302 fixes the lens barrel 303 to the body portion 301 by being coupled to the end portion of the body portion 301 and the end portion of the lens barrel 303. Further, the arm unit 302 has a built-in signal line for communicating data related to an image provided from the main unit 301 to the lens barrel 303.
- the lens barrel 303 projects the image light provided from the main body 301 via the arm 302 through the lens 311 of the spectacles 310 toward the eyes of an observer wearing the head mounted display 300.
- the display device of the present disclosure can be used as a display unit built in the main body 301. That is, the head mounted display 300 according to the second specific example has the display device of the present disclosure as its display unit.
- FIG. 28A and 28B are external views of a lens-interchangeable mirrorless type digital still camera according to a third specific example of the electronic apparatus of the present disclosure.
- FIG. 28A is a front view of the digital still camera and
- FIG. It is a rear view of a still camera.
- the display device of the present disclosure can be used as the viewfinder 415 in the lens-interchangeable mirrorless type digital still camera 400 having the above configuration.
- the light emitting element and the display device of the present disclosure have been described above based on the preferred embodiments, but the present disclosure is not limited to these embodiments.
- the light emitting element, the configuration, structure, system configuration, and light emitting element driving unit (pixel circuit) of the display device described in the embodiments are examples, and can be changed as appropriate, and the method for manufacturing the light emitting element described in the embodiments. Also, it can be changed appropriately.
- the explanation has been given by taking the organic EL device (display panel) as an example, but the present disclosure can be applied to a display device other than the organic EL device.
- the top emission type display device for extracting light from the second substrate has been described, but it is also possible to use a bottom emission type display device for extracting light from the first substrate.
- FIG. 30 is a schematic partial cross-sectional view of a modified example 1 of the display device of Example 1 and the light-emitting element constituting the display device.
- the light emitting side of the lens member 60 is provided with a collar.
- Filter layers CF R , CF G , and CF B are provided.
- a protective layer 34 made of acrylic resin is formed on the second electrode 32.
- a lens member (on-chip microlens) 60 made of a known material is provided on or above the protective layer 34 (specifically, on the protective layer 34 ).
- a color filter layer CF (CF R , CF G , CF B ) is provided on the surface of the second substrate 42 facing the first substrate 41.
- FIG. 32 is a schematic partial cross-sectional view of a modified example 3 of the display device of Example 1 and the light emitting element constituting the display device.
- the lens member 60 is omitted. That is, the top surface or upper protective layer 34 (specifically, on the protective layer 34) a color filter layer CF R, CF G, CF B is provided, the color filter layer CF R, CF The G , CF B and the second substrate 42 are bonded together by a sealing resin layer 37 made of an acrylic adhesive.
- FIG. 34 shows a schematic partial cross-sectional view of a display device of Example 1 and a modified example 5 of the light emitting element constituting the display device.
- this modified example 5 between the lens members 60 of the adjacent light emitting elements.
- a light absorbing layer (black matrix layer) BM′ may be formed on the substrate.
- the size of the wavelength selection section may be appropriately changed according to the light emitted from the light emitting element, or the size of the wavelength selection section (for example, a color filter layer) of the adjacent light emitting element may be changed.
- the size of the light absorption layer black matrix layer
- the size of the light absorption layer black matrix layer
- [A10] The light emitting device according to [A08] or [A09], in which the first electrode also serves as a hole injection layer.
- [A11] The light emitting device according to any one of [A01] to [A10], in which the underlayer is made of a material that reflects 50% or more of the amount of light emitted from the organic layer.
- the material forming the underlayer is a transparent conductive material,
- Organic layer 34... Protective layer, 35... Semi-light transmissive material layer, 36... Flattening layer, 37... Sealing resin layer, 38... Light Reflective layer, 39A... Upper layer/interlayer insulating layer, 39B... Lower layer/interlayer insulating layer, 39C... Underlayer film, 41... First substrate, 42... Second substrate, 51, 51′ ...Underlayer, 51A...First part of underlayer, 51B...Second part of underlayer, 51D...Extension part of underlayer, 60...Lens member (on-chip microlens ), CF, CF R , CF G , CF B ... Color filter layer, BM, BM'... Black matrix layer, 110... Organic EL display device, 111... Display panel, 122...
- Photographing lens unit (interchangeable lens), 413 ... Grip part, 414... Monitor, 415... Viewfinder (eyepiece window), WS, WS 1 to WS m ⁇ Write scan signal, DS, DS 1 to DS m ⁇ Light emission control signal, V sig ⁇ Signal voltage
Landscapes
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
発光素子は、第1電極、有機層、及び、第2電極がこの順に積層された発光部を有しており、第1電極は、第1部分、第2部分及び第3部分から構成されており、第1部分は第1電極の中央に位置し、第2部分は第1部分を囲み、第3部分は第2部分を囲み、第1電極の第1部分、第2部分及び第3部分の下には下地層が形成されており、有機層は、第1電極の第1部分と接しており、且つ、少なくとも第1電極の第2部分と接しており、第1電極の第1部分の表面粗さの値は、第1電極の第2部分及び第3部分の表面粗さの値よりも大きい。
Description
本開示は、発光素子、表示装置及び電子機器に関する。
有機エレクトロルミネッセンス表示装置(有機EL表示装置)の1種に、光反射率が高い反射板(光反射層)の上に透明なアノード電極を積層して成る表示装置が知られており(例えば、特開2016-143585号公報参照)、アノード電極の下に光反射率が高い反射板を形成することで共振効果を得ることができる。
ところで、上記の特許公開公報に開示された表示装置では、発光素子の一部分の模式的な一部断面図である図35の「X」で囲んだ領域に位置するアノード電極(第1電極)31の周縁部で、アノード電極31から有機層33を経由して第2電極32へとリーク電流が発生する結果、このリーク電流によって発光効率等の発光特性が悪化する虞がある。特に、高精細化のために画素サイズの微細化を図ると、アノード電極全体の面積に対する周縁部の面積の割合が増大し、周縁部でのリーク電流の影響が増大する。また、アノード電極31の周縁部の下には反射板(光反射層)51が設けられていないので、有機層33において発光した光がアノード電極31の周縁部の下の層間膜29aへと抜けてしまい、発光効率が低下する虞があるし、反射板(光反射層)51によって反射される光量が少ない。尚、図35における参照番号に関しては、実施例1において説明する。
従って、本開示は、第1電極の周縁部でのリーク電流の影響が小さく、発光効率等の発光特性に優れた発光素子、係る発光素子を備えた表示装置、及び、係る表示装置を有する電子機器を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するための本開示の第1の態様~第3の態様に係る発光素子は、
第1電極、有機層、及び、第2電極がこの順に積層された発光部(積層構造体)を有しており、
第1電極は、第1部分、第2部分及び第3部分から構成されており、
第1部分は、第1電極の中央に位置し、
第2部分は、第1部分を囲み、
第3部分は、第2部分を囲み、
第1電極の第1部分、第2部分及び第3部分の下には下地層が形成されており、
有機層は、第1電極の第1部分と接しており、且つ、少なくとも第1電極の第2部分と接している。
第1電極、有機層、及び、第2電極がこの順に積層された発光部(積層構造体)を有しており、
第1電極は、第1部分、第2部分及び第3部分から構成されており、
第1部分は、第1電極の中央に位置し、
第2部分は、第1部分を囲み、
第3部分は、第2部分を囲み、
第1電極の第1部分、第2部分及び第3部分の下には下地層が形成されており、
有機層は、第1電極の第1部分と接しており、且つ、少なくとも第1電極の第2部分と接している。
そして、本開示の第1の態様に係る発光素子において、第1電極の第1部分の表面粗さの値は、第1電極の第2部分及び第3部分の表面粗さの値よりも大きい。ここで、表面粗さの値は、JIS B0601:2013において規定された表面粗さRa(算術平均粗さ)である。尚、表面粗さの値は、例えば、発光素子の断面をSEM(走査型電子顕微鏡)を用いて観察することで求めることができる。
また、本開示の第2の態様に係る発光素子において、第1電極の第1部分の下に位置する下地層の第1部分を構成する第1の材料は、第1電極の第2部分及び第3部分の下に位置する下地層の第2部分を構成する第2の材料と異なる。
更には、本開示の第3の態様に係る発光素子にあっては、第1電極の第1部分の結晶性は、第1電極の第2部分及び第3部分の結晶性と異なる。結晶性の違いは、例えば、XRD法(X線回折法)に基づき求めることができる。
上記の目的を達成するための本開示の表示装置は、第1基板、第2基板、及び、第1基板と第2基板との間に形成され、本開示の第1の態様~第3の態様に係る発光素子の複数を備えている。
上記の目的を達成するための本開示の電子機器は、本開示の表示装置を備えており、あるいは又、本開示の第1の態様~第3の態様に係る発光素子を備えている。
以下、図面を参照して、実施例に基づき本開示を説明するが、本開示は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
1.本開示の第1の態様~第3の態様に係る発光素子、本開示の表示装置及び本開示の電子機器、全般に関する説明
2.実施例1(本開示の第1の態様に係る発光素子、本開示の表示装置)
3.実施例2(実施例1の変形)
4.実施例3(本開示の第2の態様~第3の態様に係る発光素子、実施例1~実施例2の変形)
5.実施例4(実施例1~実施例3の変形)
6.実施例5(実施例4の変形)
7.実施例6(実施例1~実施例5の変形)
8.実施例7(実施例1~実施例6の変形)
9.実施例8(本開示の表示装置が適用されるアクティブマトリクス型表示装置[システム構成及び画素回路を含む])
10.実施例9(本開示の電子機器の具体例)
11.その他
1.本開示の第1の態様~第3の態様に係る発光素子、本開示の表示装置及び本開示の電子機器、全般に関する説明
2.実施例1(本開示の第1の態様に係る発光素子、本開示の表示装置)
3.実施例2(実施例1の変形)
4.実施例3(本開示の第2の態様~第3の態様に係る発光素子、実施例1~実施例2の変形)
5.実施例4(実施例1~実施例3の変形)
6.実施例5(実施例4の変形)
7.実施例6(実施例1~実施例5の変形)
8.実施例7(実施例1~実施例6の変形)
9.実施例8(本開示の表示装置が適用されるアクティブマトリクス型表示装置[システム構成及び画素回路を含む])
10.実施例9(本開示の電子機器の具体例)
11.その他
〈本開示の第1の態様~第3の態様に係る発光素子、本開示の表示装置及び本開示の電子機器、全般に関する説明〉
本開示の第1の態様に係る発光素子、本開示の表示装置を構成する本開示の第1の態様に係る発光素子、及び、本開示の電子機器を構成する本開示の第1の態様に係る発光素子を、以下、総称して、『本開示の第1の態様に係る発光素子等』と呼ぶ場合がある。また、本開示の第2の態様に係る発光素子、本開示の表示装置を構成する本開示の第2の態様に係る発光素子、本開示の電子機器を構成する本開示の第2の態様に係る発光素子、本開示の第3の態様に係る発光素子、本開示の表示装置を構成する本開示の第3の態様に係る発光素子、及び、本開示の電子機器を構成する本開示の第3の態様に係る発光素子、並びに、本開示の第1の態様に係る発光素子等を、以下、総称して、『本開示の発光素子等』と呼ぶ場合がある。
本開示の第1の態様に係る発光素子、本開示の表示装置を構成する本開示の第1の態様に係る発光素子、及び、本開示の電子機器を構成する本開示の第1の態様に係る発光素子を、以下、総称して、『本開示の第1の態様に係る発光素子等』と呼ぶ場合がある。また、本開示の第2の態様に係る発光素子、本開示の表示装置を構成する本開示の第2の態様に係る発光素子、本開示の電子機器を構成する本開示の第2の態様に係る発光素子、本開示の第3の態様に係る発光素子、本開示の表示装置を構成する本開示の第3の態様に係る発光素子、及び、本開示の電子機器を構成する本開示の第3の態様に係る発光素子、並びに、本開示の第1の態様に係る発光素子等を、以下、総称して、『本開示の発光素子等』と呼ぶ場合がある。
本開示の第1の態様に係る発光素子等において、第1電極の第1部分の下に位置する下地層の第1部分を構成する第1の材料は、第1電極の第2部分及び第3部分の下に位置する下地層の第2部分を構成する第2の材料と異なる形態とすることができる。そして、この場合、下地層の第1部分を構成する第1の材料は、金属又は合金から成り;下地層の第2部分を構成する第2の材料は、第1の材料とは異なる金属又は合金から成る形態とすることができる。更には、これらの場合、第1電極の第1部分の結晶性は、第1電極の第2部分及び第3部分の結晶性と異なる形態とすることができる。
上記の好ましい形態を含む本開示の発光素子等において、第1電極は透明導電性材料から成る形態とすることができる。透明導電性材料として、具体的には、例えば、後述する「第1電極を構成する透明導電性材料等」を挙げることができる。
更には、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の発光素子等において、各発光素子のそれぞれに第1電極が設けられている形態とすることができるし、あるいは又、第1電極は発光素子において共通化されている形態、即ち、第1電極はベタ電極である形態とすることができる。後者の場合、第1電極は、1×107Ω・cm以上の比抵抗値を有する透明な酸化物半導体材料から成り;第1電極は、隣接する発光素子を構成する第1電極と共通である形態とすることができ、この場合、第1電極は、例えば、ZnO、In2O3及びSnO2から成る群から選択された少なくとも1種類の材料を含む形態とすることができ、更には、これらの場合、第1電極は正孔注入層を兼ねている形態とすることができる。第1電極の膜厚は、2nm乃至10nmであることが望ましい。このような膜厚とすることで、正孔注入効率の向上や、発光素子間での第1電極を介した短絡(電流のリーク)の発生防止を達成することができる。尚、「1×107Ω・cm以上」とは、厳密に1×107Ω・cm以上である場合の他、実質的に1×107Ω・cm以上である場合も含む意味であり、設計上あるいは製造上、生じ得る種々のばらつきは許容される。
更には、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の発光素子等において、有機層で発光した光を反射させる機能を下地層が求められる場合、下地層は有機層の発光量の50%以上を反射する材料から成る形態とすることができる。
更には、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の発光素子等において、下地層を構成する材料は透明導電性材料から成り、下地層の下方には光反射層が形成されている形態とすることができる。透明導電性材料として、具体的には、例えば、後述する「第1電極を構成する透明導電性材料等」を挙げることができる。あるいは又、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の発光素子等において、下地層を構成する材料は透明な絶縁材料から成り、下地層の下方には光反射層が形成されている形態とすることができる。透明な絶縁材料として、具体的には、SiO2、SiN、SiONを例示することができる。
更には、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の発光素子等において、有機層と第1電極の第3部分との間には絶縁層が形成されている形態とすることができる。あるいは又、有機層は第1電極の第3部分と接している形態とすることができる。
更には、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の発光素子等において、有機層は白色又は多色を発光する形態とすることができる。
更には、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の発光素子等において、発光素子に備えられた有機層は、有機エレクトロルミネッセンス(EL:Electro Luminescence)層を含む形態とすることができる。即ち、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の表示装置は有機エレクトロルミネッセンス表示装置(有機EL表示装置)から構成されている形態とすることができるし、発光素子は有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)から構成されている形態とすることができる。有機EL素子は、素子に流れる電流値に応じて発光輝度が変化する、所謂、電流駆動型の電気光学素子である。
表示装置は、例えば、パーソナルコンピュータやビデオカメラ、デジタルスチルカメラを構成するモニタ装置として使用することができるし、テレビジョン受像機や携帯電話、PDA(携帯情報端末,Personal Digital Assistant)、ゲーム機器に組み込まれたモニタ装置、プロジェクタに組み込まれた表示装置として使用することができる。あるいは又、電子ビューファインダ(Electronic View Finder,EVF)や頭部装着型ディスプレイ(Head Mounted Display,HMD)に適用することができるし、VR(Virtual Reality)用、MR(Mixed Reality)用、あるいは、AR(Augmented Reality)用の表示装置に適用することができる。あるいは又、電子ブック、電子新聞等の電子ペーパー、看板、ポスター、黒板等の掲示板、プリンター用紙代替のリライタブルペーパー、家電製品の表示部、ポイントカード等のカード表示部、電子広告、電子POPにおける画像表示装置を構成することができる。本開示の表示装置を発光装置として使用して、液晶表示装置用のバックライト装置や面状光源装置を含む各種照明装置を構成することができる。
本開示の表示装置にあっては、画素(あるいは副画素)の配列として、デルタ配列を挙げることができるし、あるいは又、ストライプ配列、ダイアゴナル配列、レクタングル配列、ペンタイル配列を挙げることができる。
本開示の表示装置において、表示パネルは、少なくとも、第1の色(例えば、赤色)を出射する第1発光素子(例えば、赤色発光素子)、第2の色(例えば、緑色)を出射する第2発光素子(例えば、緑色発光素子)、及び、第3の色(例えば、青色)を出射する第3発光素子(例えば、青色発光素子)から構成された発光素子ユニットを、複数、有している形態とすることができる。即ち、表示装置にあっては、後述するように、白色を発光する発光部と赤色カラーフィルタ層とが組み合わされた赤色発光素子、白色を発光する発光部と緑色カラーフィルタ層とが組み合わされた緑色発光素子、及び、白色を発光する発光部と青色カラーフィルタ層とが組み合わされた青色発光素子のそれぞれが副画素として設けられ、これらの副画素から1画素が構成される。あるいは又、赤色を発光する発光部から構成された赤色発光素子、緑色を発光する発光部から構成された緑色発光素子、及び、青色を発光する発光部から構成された青色発光素子のそれぞれが副画素として設けられ、これらの副画素から1画素が構成される。あるいは又、赤色、緑色、青色以外の第4番目の色(光)を発光する発光部から構成された発光素子が、更に副画素として組み合わされていてもよいし、単色の画像を生成する表示装置とすることもできる。
以下、発光素子に備えられた発光部が有機エレクトロルミネッセンス層を含む形態に関して、即ち、本開示の表示装置が有機エレクトロルミネッセンス表示装置(有機EL表示装置)から構成されている形態に関して、説明を行う。
表示装置は、
第1基板、及び、第2基板、並びに、
第1基板と第2基板との間に位置し、2次元状に配列された複数の発光素子、
を備えており、
発光素子は発光部を含み、
第1基板の上に形成された基体上に設けられた発光部(積層構造体)は、
第1電極、
第2電極、及び、
第1電極と第2電極とによって挟まれた有機層(有機エレクトロルミネッセンス層を含む発光層を含む)、
を少なくとも備えており、
有機層からの光が、第2基板を介して外部に出射され、あるいは又、第1基板を介して外部に出射される。第2電極が第2基板側に設けられており、第1電極が第1基板側に設けられている。
第1基板、及び、第2基板、並びに、
第1基板と第2基板との間に位置し、2次元状に配列された複数の発光素子、
を備えており、
発光素子は発光部を含み、
第1基板の上に形成された基体上に設けられた発光部(積層構造体)は、
第1電極、
第2電極、及び、
第1電極と第2電極とによって挟まれた有機層(有機エレクトロルミネッセンス層を含む発光層を含む)、
を少なくとも備えており、
有機層からの光が、第2基板を介して外部に出射され、あるいは又、第1基板を介して外部に出射される。第2電極が第2基板側に設けられており、第1電極が第1基板側に設けられている。
即ち、本開示の表示装置を、第2電極を介して第2基板から光を出射するトップエミッション方式(上面発光方式)の表示装置(上面発光型表示装置)とすることもできるし、第1電極を介して第1基板から光を出射するボトムエミッション方式(下面発光方式)の表示装置(下面発光型表示装置)とすることもできる。
発光部は、上述したとおり、第1電極、有機層及び第2電極から構成されている。第1電極と有機層とが接する領域を『発光領域』と呼ぶ。第1電極が有機層の一部と接している構成とすることができるし、有機層が第1電極の一部と接している構成とすることができる。具体的には、第1電極の大きさは有機層よりも小さい構成とすることができるし、あるいは又、第1電極の大きさは有機層と同じ大きさであるが、第1電極と有機層との間の一部分に絶縁層が形成されている構成とすることもできるし、あるいは又、第1電極の大きさは有機層より大きい構成とすることもできる。
そして、有機層は白色光を出射する形態とすることができ、この場合、有機層は、異なる色を発光する少なくとも2層の発光層から構成されている形態とすることができる。具体的には、有機層は、赤色(波長:620nm乃至750nm)を発光する赤色発光層、緑色(波長:495nm乃至570nm)を発光する緑色発光層、及び、青色(波長:450nm乃至495nm)を発光する青色発光層の3層が積層された積層構造を有する形態とすることができ、全体として白色を発光する。あるいは又、有機層は、青色を発光する青色発光層、及び、黄色を発光する黄色発光層の2層が積層された構造とすることができ、全体として白色を発光する。あるいは又、有機層は、青色を発光する青色発光層、及び、橙色を発光する橙色発光層の2層が積層された構造とすることができ、全体として白色を発光する。有機層は、複数の発光素子において共通化されていてもよいし、各発光素子において個別に設けられていてもよい。そして、このような白色を発光する有機層(発光部)と赤色カラーフィルタ層(あるいは赤色カラーフィルタ層として機能する平坦化層)とを組み合わせることで赤色発光素子が構成され、白色を発光する有機層(発光部)と緑色カラーフィルタ層(あるいは緑色カラーフィルタ層として機能する平坦化層)とを組み合わせることで緑色発光素子が構成され、白色を発光する有機層(発光部)と青色カラーフィルタ層(あるいは青色カラーフィルタ層として機能する平坦化層)とを組み合わせることで青色発光素子が構成される。平坦化層については、後述する。上述したとおり、赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子といった副画素の組合せによって1画素が構成される。場合によっては、赤色発光素子、緑色発光素子、青色発光素子及び白色(あるいは第4の色)を出射する発光素子(あるいは補色光を出射する発光素子)によって1画素を構成してもよい。また、単色の画像を生成する表示装置とすることもできる。異なる色を発光する少なくとも2層の発光層から構成されている形態にあっては、実際には、異なる色を発光する発光層が混合し、明確に各層に分離されていない場合がある。
あるいは又、有機層は、1層の発光層から構成されている形態とすることができる。この場合、発光素子を、例えば、赤色発光層を含む有機層を有する赤色発光素子、緑色発光層を含む有機層を有する緑色発光素子、あるいは、青色発光層を含む有機層を有する青色発光素子から構成することができる。カラー表示の表示装置の場合、これらの3種類の発光素子(副画素)から1画素が構成される。あるいは又、赤色発光層を含む有機層を有する赤色発光素子、緑色発光層を含む有機層を有する緑色発光素子、及び、青色発光層を含む有機層を有する青色発光素子の積層構造から構成することもできる。カラーフィルタ層の形成は、原則、不要であるが、色純度向上のためにカラーフィルタ層を設けてもよい。
基体は第1基板の上あるいは上方に形成されている。基体を構成する材料として、絶縁材料、例えば、SiO2、SiN、SiONを例示することができる。基体は、基体を構成する材料に適した形成方法、具体的には、例えば、各種CVD法、各種塗布法、スパッタリング法や真空蒸着法を含む各種PVD法、スクリーン印刷法といった各種印刷法、メッキ法、電着法、浸漬法、ゾル-ゲル法等の公知の方法に基づき形成することができる。
基体の下あるいは下方には、限定するものではないが、発光素子駆動部が設けられている。発光素子駆動部は、例えば、第1基板を構成するシリコン半導体基板に形成されたトランジスタ(具体的には、例えば、MOSFET)や、第1基板を構成する各種基板に設けられた薄膜トランジスタ(TFT)から構成されている。発光素子駆動部を構成するトランジスタやTFTと第1電極あるいは下地層とは、基体等に形成されたコンタクトホール(コンタクトプラグ)を介して接続されている形態とすることができる。発光素子駆動部は、周知の回路構成(画素回路)とすることができる。第2電極は、表示パネルの外周部において、基体等に形成されたコンタクトホール(コンタクトプラグ)を介して発光素子駆動部と接続される。
第1電極は、各発光素子毎に設けられており、あるいは又、発光素子に共通して設けられている。即ち、第1電極は、所謂ベタ電極とされていてもよい。有機層は、各発光素子毎に設けられており、あるいは又、発光素子に共通して設けられている。第2電極は、複数の発光素子において共通電極とされていてもよい。即ち、第2電極は、所謂ベタ電極とされていてもよい。基体の下方あるいは下には第1基板が配置されており、第2電極の上方に第2基板が配置されている。第1基板側に発光素子が形成されている。発光部は基体上に設けられている。
第1基板あるいは第2基板を、シリコン半導体基板、高歪点ガラス基板、ソーダガラス(Na2O・CaO・SiO2)基板、硼珪酸ガラス(Na2O・B2O3・SiO2)基板、フォルステライト(2MgO・SiO2)基板、鉛ガラス(Na2O・PbO・SiO2)基板、表面に絶縁材料層が形成された各種ガラス基板、石英基板、表面に絶縁材料層が形成された石英基板、ポリメチルメタクリレート(ポリメタクリル酸メチル,PMMA)やポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルフェノール(PVP)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)に例示される有機ポリマー(高分子材料から構成された可撓性を有するプラスチックフィルムやプラスチックシート、プラスチック基板といった高分子材料の形態を有する)から構成することができる。第1基板と第2基板を構成する材料は、同じであっても、異なっていてもよい。但し、上面発光型表示装置の場合、第2基板は発光素子からの光に対して透明であることが要求されるし、下面発光型表示装置の場合、第1基板は発光素子からの光に対して透明であることが要求される。
第1電極をアノード電極として機能させる場合、第1電極は透明導電性材料から成る形態において、第1電極を構成する透明導電性材料として、酸化インジウム、インジウム-錫酸化物(ITO,Indium Tin Oxide,SnドープのIn2O3、結晶性ITO及びアモルファスITOを含む)、インジウム-亜鉛酸化物(IZO,Indium Zinc Oxide)、インジウム-ガリウム酸化物(IGO)、インジウム・ドープのガリウム-亜鉛酸化物(IGZO,In-GaZnO4)、IFO(FドープのIn2O3)、ITiO(TiドープのIn2O3)、InSn、InSnZnO、酸化錫(SnO2)、ATO(SbドープのSnO2)、FTO(FドープのSnO2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化アルミニウム・ドープの酸化亜鉛(AZO)、ガリウム・ドープの酸化亜鉛(GZO)、BドープのZnO、AlMgZnO(酸化アルミニウム及び酸化マグネシウム・ドープの酸化亜鉛)といった酸化物半導体材料を挙げることができるし、あるいは又、酸化アンチモン、酸化チタン、NiO、スピネル型酸化物、YbFe2O4構造を有する酸化物、ガリウム酸化物、チタン酸化物、ニオブ酸化物、ニッケル酸化物等を母層とする透明導電性材料といった各種透明導電材料を挙げることができる。以下、これらの酸化物半導体材料を含む透明導電性材料を、便宜上、『第1電極を構成する透明導電性材料等』と呼ぶ場合がある。尚、第1電極を構成する透明導電性材料等は、単一の材料としてもよいし、複数の混合物としてもよい。これらの「第1電極を構成する透明導電性材料等」は、一般に、仕事関数の値が大きいため、正孔注入特性に優れている。一方、第1電極をカソード電極として機能させる場合、仕事関数の値が小さい材料から構成することが望ましいが、アノード電極として用いられる材料に適切な電子注入層を設けるなどして電子注入特性を向上させることで、カソード電極として用いることもできる。
第1電極が1×107Ω・cm以上の比抵抗値を有する透明な酸化物半導体材料から成る形態において、第1電極を構成する酸化物半導体材料は、例えば、ZnO、In2O3及びSnO2から成る群から選択された少なくとも1種類の材料を含む形態とすることができるが、具体的には、上記の「第1電極を構成する透明導電性材料等」の内の各種酸化物半導体材料を挙げることができる。上記の「第1電極を構成する透明導電性材料等」の内の各種酸化物半導体材料を酸化物半導体材料として用いる場合、第1電極の形成条件(成膜条件)を変えればよい。例えば、スパッタリング法を採用する場合、酸素ガス導入量(酸素ガス分圧)を制御することによって、具体的には、酸素ガス分圧を高くすることで、1×107Ω・cm以上の比抵抗値を有する透明な酸化物半導体材料を成膜することができる。あるいは又、成膜後の酸化物半導体材料を熱酸化処理することで、あるいは又、成膜後の酸化物半導体材料を酸素雰囲気中で酸化させることで、比抵抗値の増加を図ってもよい。
有機層で発光した光を反射させる機能を下地層が求められる場合、下地層を構成する材料として、あるいは又、光反射層を構成する材料として、アルミニウム(Al)、アルミニウム合金(例えば、Al-NiやAl-Nd、Al-Cu)、Al/Ti積層構造、Al-Cu/Ti積層構造、クロム(Cr)、銀(Ag)、銀合金(例えば、Ag-Cu、Ag-Pd-Cu、Ag-Sm-Cu)を挙げることができ、あるいは又、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、マグネシウム(Mg)、ジルコニウム(Zr)を挙げることもでき、例えば、電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法、真空蒸着法を含む蒸着法、スパッタリング法、CVD法やイオンプレーティング法;メッキ法(電気メッキ法や無電解メッキ法);リフトオフ法;レーザアブレーション法;ゾル・ゲル法等によって形成することができる。下地層や光反射層を構成する材料に依っては、成膜される下地層や光反射層の結晶状態の制御のために、例えば、TiNから成る下地膜を形成しておくことが好ましい。一方、下地層の下方に光反射層が形成されている場合、有機層で発光した光を透過させる機能が下地層に求められ、下地層を構成する材料として、上記の「第1電極を構成する透明導電性材料等」を挙げることができるし、あるいは又、前述したとおり、透明な絶縁材料(例えば、SiO2やSiN、SiON)を挙げることができる。
あるいは又、本開示の第1の態様に係る発光素子等の好ましい形態において、第1の材料として、Al(アルミニウム)、Al-Ni(アルミニウム-ニッケル)合金、Al-Cu(アルミニウム-銅)合金、Ag(銀)、Ag(銀)合金等を挙げることができるし、第2の材料として、Al(アルミニウム)、Al-Ni(アルミニウム-ニッケル)合金、Al-Cu(アルミニウム-銅)合金、Ag(銀)、Ag(銀)合金等を挙げることができる。但し、第1の材料と第2の材料とは異なる。また、第2の材料の表面は酸化されていることが望ましい。
トップエミッション方式(上面発光方式)の表示装置(上面発光型表示装置)にあっては、第2電極を構成する半光透過材料として、第2電極をカソード電極として機能させる場合、発光光を透過し、しかも、有機層(発光層)に対して電子を効率的に注入できるように仕事関数の値の小さな導電材料から構成することが望ましく、例えば、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ナトリウム(Na)、ストロンチウム(Sr)、アルカリ金属又はアルカリ土類金属と銀(Ag)[例えば、マグネシウム(Mg)と銀(Ag)との合金(Mg-Ag合金)]、マグネシウム-カルシウムとの合金(Mg-Ca合金)、アルミニウム(Al)とリチウム(Li)の合金(Al-Li合金)等の仕事関数の小さい金属あるいは合金を挙げることができ、中でも、Mg-Ag合金が好ましく、マグネシウムと銀との体積比として、Mg:Ag=5:1~30:1を例示することができる。あるいは又、マグネシウムとカルシウムとの体積比として、Mg:Ca=2:1~10:1を例示することができる。第2電極の厚さとして、4nm乃至50nm、好ましくは、4nm乃至20nm、より好ましくは6nm乃至12nmを例示することができる。あるいは又、Ag-Nd-Cu、Ag-Cu、Au及びAl-Cuから成る群から選択された少なくとも1種類の材料を挙げることができる。あるいは又、第2電極を、有機層側から、上述した材料層と、例えばITOやIZOから成る所謂透明電極(例えば、厚さ3×10-8m乃至1×10-6m)との積層構造とすることもできる。第2電極に対して、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金、銅、銅合金、金、金合金等の低抵抗材料から成るバス電極(補助電極)を設け、第2電極全体として低抵抗化を図ってもよい。第2電極の平均光透過率は50%乃至90%、好ましくは60%乃至90%であることが望ましい。一方、第2電極をアノード電極として機能させる場合、必要に応じて発光光を透過し、しかも、仕事関数の値の大きな導電材料から構成することが望ましい。
あるいは又、第2電極を上記の透明電極あるいは上記の「第1電極を構成する透明導電性材料等」から構成し、第2電極の上方に保護層を介して上述した半光透過材料から成る半光透過材料層を形成してもよい。
第1電極や第2電極、半光透過材料層の形成方法として、例えば、電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法、真空蒸着法を含む蒸着法、スパッタリング法、化学的気相成長法(CVD法)やMOCVD法、イオンプレーティング法とエッチング法との組合せ;スクリーン印刷法やインクジェット印刷法、メタルマスク印刷法といった各種印刷法;メッキ法(電気メッキ法や無電解メッキ法);リフトオフ法;レーザアブレーション法;ゾル・ゲル法、ALD(Atomic Layer Deposition)法等を挙げることができる。各種印刷法やメッキ法によれば、直接、所望の形状(パターン)を有する第1電極や第2電極、半光透過材料層を形成することが可能である。有機層を形成した後、第2電極を形成する場合、特に真空蒸着法のような成膜粒子のエネルギーが小さな成膜方法、あるいは又、MOCVD法といった成膜方法に基づき形成することが、有機層のダメージ発生を防止するといった観点から好ましい。有機層にダメージが発生すると、リーク電流の発生による「滅点」と呼ばれる非発光画素(あるいは非発光副画素)が生じる虞がある。
有機層は有機発光材料を含む発光層を備えているが、具体的には、例えば、正孔輸送層と発光層と電子輸送層との積層構造、正孔輸送層と電子輸送層を兼ねた発光層との積層構造、正孔注入層と正孔輸送層と発光層と電子輸送層と電子注入層との積層構造等から構成することができる。有機層の形成方法として、真空蒸着法等の物理的気相成長法(PVD法);スクリーン印刷法やインクジェット印刷法といった印刷法;転写用基板上に形成されたレーザ吸収層と有機層の積層構造に対してレーザを照射することでレーザ吸収層上の有機層を分離して、有機層を転写するといったレーザ転写法、各種の塗布法を例示することができる。有機層を真空蒸着法に基づき形成する場合、例えば、所謂メタルマスクを用い、係るメタルマスクに設けられた開口を通過した材料を堆積させることで有機層を得ることができる。
発光素子と発光素子との間に遮光部を設けてもよい。遮光部を構成する遮光材料として、具体的には、チタン(Ti)やクロム(Cr)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、アルミニウム(Al)、MoSi2等の光を遮光することができる材料を挙げることができる。遮光部は、電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法、真空蒸着法を含む蒸着法、スパッタリング法、CVD法やイオンプレーティング法等によって形成することができる。
第2電極を覆うように保護層が形成されていることが好ましい。また、保護層上あるいは上方にレンズ部材が形成されている形態、あるいは又、保護層上あるいは上方にカラーフィルタ層が形成され、カラーフィルタ層上あるいは上方にレンズ部材が形成されている形態、あるいは又、保護層上あるいは上方にレンズ部材が形成され、レンズ部材上あるいは上方にカラーフィルタ層が形成されている形態とすることができる。そして、これらの上に更に平坦化層が形成されている形態とすることができる。前述したとおり、カラーフィルタ層として機能する平坦化層を設けてもよい。半光透過材料層を形成する場合、上層・層間絶縁層と保護層の間に半光透過材料層を形成すればよい。
保護層や平坦化層を構成する材料として、アクリル系樹脂を例示することができるし、SiO2、SiN、SiON、SiC、アモルファスシリコン(α-Si)、Al2O3、TiO2を例示することもできる。保護層や平坦化層は、単層構成とすることもできるし、複数層から構成することもできる。保護層や平坦化層の形成方法として、各種CVD法、各種塗布法、スパッタリング法や真空蒸着法を含む各種PVD法、スクリーン印刷法といった各種印刷法等の公知の方法に基づき形成することができる。また、保護層や平坦化層の形成方法として、更には、ALD法を採用することもできる。保護層や平坦化層は、複数の発光素子において共通化されていてもよいし、各発光素子において個別に設けられていてもよい。
平坦化層と第2基板とは、例えば、樹脂層(封止樹脂層)を介して接合される。樹脂層(封止樹脂層)を構成する材料として、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤、シアノアクリレート系接着剤といった熱硬化型接着剤や、紫外線硬化型接着剤を挙げることができる。樹脂層(封止樹脂層)が平坦化層を兼用していてもよい。
上述したとおり、場合によっては、平坦化層はカラーフィルタ層としての機能を有する形態とすることもできる。このような平坦化層は、周知のカラーレジスト材料から構成すればよい。白色を出射する発光素子にあっては透明なフィルタを配設すればよい。このように平坦化層をカラーフィルタ層としても機能させることで、有機層と平坦化層(カラーフィルタ層)とが近接するので、発光素子から出射する光を広角化させても混色の防止を効果的に図ることができ、視野角特性が向上する。但し、カラーフィルタ層を、平坦化層とは別に、独立して、平坦化層上あるいは上方、平坦化層の下あるいは下方に設けてもよい。
表示パネルの光を出射する最外面(具体的には、例えば、第2基板の外面)には、紫外線吸収層、汚染防止層、ハードコート層、帯電防止層を形成してもよいし、保護部材(例えば、カバーガラス)を配してもよい。
表示パネルにおいては、絶縁層や上層・層間絶縁層、下層・層間絶縁層、絶縁材料層が形成されるが、これらを構成する絶縁材料として、SiO2、NSG(ノンドープ・シリケート・ガラス)、BPSG(ホウ素・リン・シリケート・ガラス)、PSG、BSG、AsSG、SbSG、PbSG、SOG(スピンオングラス)、LTO(Low Temperature Oxide、低温CVD-SiO2)、低融点ガラス、ガラスペースト等のSiOX系材料(シリコン系酸化膜を構成する材料);SiON系材料を含むSiN系材料;SiOC;SiOF;SiCNを挙げることができる。あるいは又、酸化チタン(TiO2)、酸化タンタル(Ta2O5)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化クロム(CrOx)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化ニオブ(Nb2O5)、酸化スズ(SnO2)、酸化バナジウム(VOx)といった無機絶縁材料を挙げることができる。あるいは又、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂といった各種樹脂や、SiOCH、有機SOG、フッ素系樹脂といった低誘電率絶縁材料(例えば、誘電率k(=ε/ε0)が例えば3.5以下の材料であり、具体的には、例えば、フルオロカーボン、シクロパーフルオロカーボンポリマー、ベンゾシクロブテン、環状フッ素系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、アモルファステトラフルオロエチレン、ポリアリールエーテル、フッ化アリールエーテル、フッ化ポリイミド、アモルファスカーボン、パリレン(ポリパラキシリレン)、フッ化フラーレン)を挙げることができるし、Silk(The Dow Chemical Co. の商標であり、塗布型低誘電率層間絶縁膜材料)、Flare(Honeywell Electronic Materials Co. の商標であり、ポリアリルエーテル(PAE)系材料)を例示することもできる。そして、これらを、単独あるいは適宜組み合わせて使用することができる。場合によっては、基体を、あるいは又、下地層を構成する絶縁材料を、以上に説明した材料から構成してもよい。絶縁層や上層・層間絶縁層、下層・層間絶縁層、絶縁材料層、基体、下地層を構成する絶縁材料は、各種CVD法、各種塗布法、スパッタリング法や真空蒸着法を含む各種PVD法、スクリーン印刷法といった各種印刷法、メッキ法、電着法、浸漬法、ゾル-ゲル法等の公知の方法に基づき形成することができる。
有機EL表示装置は、更に一層の光取出し効率の向上を図るために、共振器構造を有することが好ましい。具体的には、第1電極と下地層との界面(あるいは、下地層の下に下層・層間絶縁層が設けられ、下層・層間絶縁層の下に光反射層が設けられた構造にあっては、光反射層と下層・層間絶縁層との界面によって構成された界面)によって構成された第1界面と、第2電極と有機層との界面(あるいは、第2電極の上に上層・層間絶縁層が設けられ、上層・層間絶縁層の上に半光透過材料層が設けられた構造にあっては、半光透過材料層と上層・層間絶縁層との界面によって構成された界面)によって構成された第2界面との間で、発光層で発光した光を共振させて、その一部を第2電極(あるいは第2電極及び半光透過材料層)から出射させる。そして、発光層の最大発光位置から第1界面までの光学距離をOL1、発光層の最大発光位置から第2界面までの光学距離をOL2とし、m1及びm2を整数としたとき、以下の式(1-1)及び式(1-2)を満たす構成とすることができる。
0.7{-Φ1/(2π)+m1}≦2×OL1/λ≦1.2{-Φ1/(2π)+m1} (1-1)
0.7{-Φ2/(2π)+m2}≦2×OL2/λ≦1.2{-Φ2/(2π)+m2} (1-2)
ここで、
λ :発光層で発生した光のスペクトルの最大ピーク波長(あるいは又、発光層で発生した光の内の所望の波長)
Φ1:第1界面で反射される光の位相シフト量(単位:ラジアン)。但し、-2π<Φ1≦0
Φ2:第2界面で反射される光の位相シフト量(単位:ラジアン)。但し、-2π<Φ2≦0
である。
0.7{-Φ2/(2π)+m2}≦2×OL2/λ≦1.2{-Φ2/(2π)+m2} (1-2)
ここで、
λ :発光層で発生した光のスペクトルの最大ピーク波長(あるいは又、発光層で発生した光の内の所望の波長)
Φ1:第1界面で反射される光の位相シフト量(単位:ラジアン)。但し、-2π<Φ1≦0
Φ2:第2界面で反射される光の位相シフト量(単位:ラジアン)。但し、-2π<Φ2≦0
である。
ここで、m1の値は0以上の値であり、m2の値は、m1の値と独立して、0以上の値であるが、(m1,m2)=(0,0)である形態、(m1,m2)=(0,1)である形態、(m1,m2)=(1,0)である形態、(m1,m2)=(1,1)である形態を例示することができる。
発光層の最大発光位置から第1界面までの距離L1とは、発光層の最大発光位置から第1界面までの実際の距離(物理的距離)を指し、発光層の最大発光位置から第2界面までの距離L2とは、発光層の最大発光位置から第2界面までの実際の距離(物理的距離)を指す。また、光学距離とは、光路長とも呼ばれ、一般に、屈折率nの媒質中を距離Lだけ光線が通過したときのn×Lを指す。以下においても、同様である。従って、平均屈折率をnaveとしたとき、
OL1=L1×nave
OL2=L2×nave
の関係がある。ここで、平均屈折率naveとは、有機層(あるいは、上層・層間絶縁層、第2電極、有機層、第1電極、下地層及び下層・層間絶縁層等)を構成する各層の屈折率と厚さの積を合計し、有機層(あるいは、上層・層間絶縁層、第2電極、有機層、第1電極、下地層及び下層・層間絶縁層等)の厚さで除したものである。
OL1=L1×nave
OL2=L2×nave
の関係がある。ここで、平均屈折率naveとは、有機層(あるいは、上層・層間絶縁層、第2電極、有機層、第1電極、下地層及び下層・層間絶縁層等)を構成する各層の屈折率と厚さの積を合計し、有機層(あるいは、上層・層間絶縁層、第2電極、有機層、第1電極、下地層及び下層・層間絶縁層等)の厚さで除したものである。
発光層で発生した光の内の所望の波長λ(具体的には、例えば、赤色の波長、緑色の波長、青色の波長)を決定し、式(1-1)及び式(1-2)に基づき発光素子におけるOL1,OL2等の各種パラメータを求めて、発光素子を設計すればよい。
第1電極又は光反射層及び第2電極又は半光透過材料層は入射した光の一部を吸収し、残りを反射する。従って、反射される光に位相シフトが生じる。この位相シフト量Φ1,Φ2は、第1電極又は光反射層及び第2電極又は半光透過材料層を構成する材料の複素屈折率の実数部分と虚数部分の値を、例えばエリプソメータを用いて測定し、これらの値に基づく計算を行うことで求めることができる(例えば、"Principles of Optic", Max Born and Emil Wolf, 1974 (PERGAMON PRESS) 参照)。有機層や上層・層間絶縁層、下層・層間絶縁層等の屈折率も、エリプソメータを用いて測定することで求めることができる。
このように、共振器構造を有する有機EL表示装置にあっては、実際には、白色光を発光する有機層から構成された赤色発光素子[場合によっては、白色光を発光する有機層と赤色カラーフィルタ層(あるいは赤色カラーフィルタ層として機能する平坦化層)とを組み合わせることで構成された赤色発光素子]は、発光層で発光した赤色光を共振させて、赤味がかった光(赤色の領域に光スペクトルのピークを有する光)を第2電極から出射する。また、白色光を発光する有機層から構成された緑色発光素子[場合によっては、白色光を発光する有機層と緑色カラーフィルタ層(あるいは緑色カラーフィルタ層として機能する平坦化層)とを組み合わせることで構成された緑色発光素子]は、発光層で発光した緑色光を共振させて、緑味がかった光(緑色の領域に光スペクトルのピークを有する光)を第2電極から出射する。更には、白色光を発光する有機層から構成された青色発光素子[場合によっては、白色光を発光する有機層と青色カラーフィルタ層(あるいは青色カラーフィルタ層として機能する平坦化層)とを組み合わせることで構成された青色発光素子]は、発光層で発光した青色光を共振させて、青味がかった光(青色の領域に光スペクトルのピークを有する光)を第2電極から出射する。即ち、発光層で発生した光の内の所望の波長λ(具体的には、赤色の波長、緑色の波長、青色の波長)を決定し、式(1-1)及び式(1-2)に基づき、赤色発光素子、緑色発光素子、青色発光素子のそれぞれにおけるOL1,OL2等の各種パラメータを求めて、各発光素子を設計すればよい。例えば、特開2012-216495の段落番号[0041]には、有機層を共振部とした共振器構造を有する有機EL素子が開示されており、発光点(発光面)から反射面までの距離を適切に調整することが可能となるため、有機層の膜厚は、80nm以上500nm以下であることが好ましく、150nm以上350nm以下であることがより好ましいと記載されている。通常、(L1+L2=L0)の値は、赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子において異なる。
更には、以上に説明した好ましい構成、形態を含む本開示の発光素子等において、有機層から出射された光を収束(集束)あるいは発散させるためのレンズ部材を備えていてもよい。レンズ部材は、半球状、あるいは、球の一部から構成されている形態とすることができるし、あるいは、切頭円錐形(レンズ部材の光軸を含む仮想平面でレンズ部材を切断したときに得られるレンズ部材の断面形状が台形である立体形状)から構成されている形態とすることができるし、レンズ部材の光軸を含む仮想平面でレンズ部材を切断したときに得られるレンズ部材の断面形状が矩形(正方形や長方形)である形態とすることができ、広くは、レンズとして機能するのに適した形状から構成されている形態とすることができる。レンズ部材(オンチップマイクロレンズ)は、例えば、アクリル系樹脂やエポキシ系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド系樹脂等の透明樹脂材料、SiO2、SiN、SiON等の透明無機材料から構成することができ、透明樹脂材料を、メルトフローさせることで得ることができるし、あるいは又、エッチバックすることで得ることができるし、あるいは又、グレートーンマスクを用いたフォトリソグラフィ技術とエッチング法の組合せで得ることができるし、ナノプリント法に基づき透明樹脂材料をレンズ形状に形成するといった方法によって得ることもできる。カラーフィルタ層とレンズ部材の間に、レンズ部材と同様の材料で平坦化膜を形成してもよい。
有機層から出射された光から所望の波長の光を取り出す波長選択部が設けられている形態とすることができる。また、隣接する発光素子の波長選択部の間に光吸収層(ブラックマトリクス層)が形成されている形態とすることができ、これによって、隣接した発光素子間における混色の発生を確実に抑制することができる。
波長選択部は、例えば、上述したとおり、カラーフィルタ層から構成することができる。カラーフィルタ層は、所望の顔料や染料から成る着色剤を添加した樹脂によって構成されており、顔料や染料を選択することにより、目的とする赤色、緑色、青色等の波長域における光透過率が高く、他の波長域における光透過率が低くなるように調整されている。あるいは又、波長選択部は、フォトニック結晶や、プラズモンを応用した波長選択素子(導体薄膜に格子状の穴構造を設けた導体格子構造を有するカラーフィルタ層。例えば、特開2008-177191号公報参照)、アモルファスシリコン等の無機材料から成る薄膜、量子ドットから構成することもできる。以下、カラーフィルタ層で波長選択部を代表して説明を行うが、波長選択部はカラーフィルタ層に限定するものではない。発光素子が出射する光に対応して、波長選択部(例えば、カラーフィルタ層)の大きさを、適宜、変えてもよい。
隣接するレンズ部材の外縁部の間に、あるいは、場合によっては隣接する発光素子の間には、光吸収層(ブラックマトリクス層)が形成されている形態とすることができ、これによっても、隣接した発光素子間における混色の発生を確実に抑制することができる。光吸収層(ブラックマトリクス層)は、例えば、黒色の着色剤を混入した光学濃度が1以上の黒色の樹脂膜(具体的には、例えば、黒色のポリイミド系樹脂)から成り、あるいは又、薄膜の干渉を利用した薄膜フィルタから構成されている。薄膜フィルタは、例えば、金属、金属窒化物あるいは金属酸化物から成る薄膜を2層以上積層して成り、薄膜の干渉を利用して光を減衰させる。薄膜フィルタとして、具体的には、Crと酸化クロム(III)(Cr2O3)とを交互に積層したものを挙げることができる。発光素子が出射する光に対応して、光吸収層(ブラックマトリクス層)の大きさを、適宜、変えてもよい。
有機EL表示装置にあっては、正孔輸送層(正孔供給層)の厚さと電子輸送層(電子供給層)の厚さは、概ね等しいことが望ましい。あるいは又、正孔輸送層(正孔供給層)よりも電子輸送層(電子供給層)を厚くしてもよく、これによって、低い駆動電圧で高効率化に必要、且つ、発光層への十分な電子供給が可能となる。即ち、アノード電極に相当する第1電極と発光層との間に正孔輸送層を配置し、しかも、電子輸送層よりも薄い膜厚で形成することで、正孔の供給を増大させることが可能となる。そして、これにより、正孔と電子の過不足がなく、且つ、キャリア供給量も十分多いキャリアバランスを得ることができるため、高い発光効率を得ることができる。また、正孔と電子の過不足がないことで、キャリアバランスが崩れ難く、駆動劣化が抑制され、発光寿命を長くすることができる。
実施例1は、本開示の第1の態様に係る発光素子及び本開示の表示装置に関する。実施例1の表示装置を構成する発光素子の一部分の模式的な一部断面図を図1に示し、実施例1の表示装置及び表示装置を構成する発光素子の模式的な一部断面図を図2に示す。実施例1の表示装置は、具体的には、有機EL表示装置から構成されており、実施例1の発光素子は、具体的には、有機EL素子から構成されている。また、実施例1の表示装置は、第2基板から光を出射するトップエミッション方式(上面発光方式)の表示装置(上面発光型表示装置)である。
実施例1、あるいは、後述する実施例2~実施例7の発光素子10は、
第1電極31、有機層33、及び、第2電極32がこの順に積層された発光部(積層構造体)30を有しており、
第1電極31は、第1部分31A、第2部分31B及び第3部分31Cから構成されており、
第1部分31Aは、第1電極31の中央に位置し、
第2部分31Bは、第1部分31Aを囲み、
第3部分31Cは、第2部分31Bを囲み、
第1電極31の第1部分31A、第2部分31B及び第3部分31Cの下には下地層51が形成されており、
有機層33は、第1電極31の第1部分31Aと接しており、且つ、少なくとも第1電極31の第2部分31Bと接している。
第1電極31、有機層33、及び、第2電極32がこの順に積層された発光部(積層構造体)30を有しており、
第1電極31は、第1部分31A、第2部分31B及び第3部分31Cから構成されており、
第1部分31Aは、第1電極31の中央に位置し、
第2部分31Bは、第1部分31Aを囲み、
第3部分31Cは、第2部分31Bを囲み、
第1電極31の第1部分31A、第2部分31B及び第3部分31Cの下には下地層51が形成されており、
有機層33は、第1電極31の第1部分31Aと接しており、且つ、少なくとも第1電極31の第2部分31Bと接している。
具体的には、実施例1において、有機層33は第1電極31の第2部分31Bと接している。即ち、第1電極31の第2部分31B及び第3部分31Cに関しては、有機層33が接している部分が第1電極31の第2部分31Bであり、有機層33が接していない部分が第1電極31の第3部分31Cである。
そして、実施例1の発光素子10において、第1電極31の第1部分31Aの表面粗さの値は、第1電極31の第2部分31B及び第3部分31Cの表面粗さの値よりも大きい。具体的には、第1電極31の第1部分31Aの表面粗さRaの値は5nm乃至20nmであり、第1電極31の第2部分31B及び第3部分31Cの表面粗さRaの値は5nm未満であることが望ましい。
また、実施例1、あるいは、後述する実施例2~実施例8の表示装置は、第1基板41、第2基板42、及び、第1基板41と第2基板42との間に形成され、実施例1~実施例7の発光素子の複数を備えている。
上述したとおり、実施例1あるいは後述する実施例2~実施例8の表示装置において、発光素子10に備えられた発光部30は、有機エレクトロルミネッセンス層(有機EL層)を含む。即ち、実施例1~実施例8の表示装置は有機エレクトロルミネッセンス表示装置(有機EL表示装置)から構成されており、発光素子10は有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)から構成されている。
具体的には、実施例1の表示装置は、
第1基板41、及び、第2基板42、並びに、
第1基板41と第2基板42との間に位置し、2次元状に配列された複数の発光素子10(10R,10G,10B)、
を備えており、
発光素子10(10R,10G,10B)は発光部(積層構造体)30を含み、
第1基板41の上に形成された基体26上に設けられた発光部30は、
第1電極31、
第2電極32、及び、
第1電極31と第2電極32とによって挟まれた有機層(有機エレクトロルミネッセンス層を含む発光層を含む)33、
を少なくとも備えており、
実施例1にあっては、有機層33からの光が、第2基板42を介して外部に出射される。第2電極32が第2基板42側に設けられており、第1電極31が第1基板41側に設けられている。第1電極31と有機層33とが接する領域(より具体的には、下地層51と第1電極31と有機層33とが重複する領域、云い換えれば、第1基板41への下地層51の正射影像と第1電極31の正射影像と有機層33の正射影像とが重複する領域)が発光領域である。
第1基板41、及び、第2基板42、並びに、
第1基板41と第2基板42との間に位置し、2次元状に配列された複数の発光素子10(10R,10G,10B)、
を備えており、
発光素子10(10R,10G,10B)は発光部(積層構造体)30を含み、
第1基板41の上に形成された基体26上に設けられた発光部30は、
第1電極31、
第2電極32、及び、
第1電極31と第2電極32とによって挟まれた有機層(有機エレクトロルミネッセンス層を含む発光層を含む)33、
を少なくとも備えており、
実施例1にあっては、有機層33からの光が、第2基板42を介して外部に出射される。第2電極32が第2基板42側に設けられており、第1電極31が第1基板41側に設けられている。第1電極31と有機層33とが接する領域(より具体的には、下地層51と第1電極31と有機層33とが重複する領域、云い換えれば、第1基板41への下地層51の正射影像と第1電極31の正射影像と有機層33の正射影像とが重複する領域)が発光領域である。
また、有機層33と第1電極31の第3部分31Cとの間には絶縁層28が形成されている。絶縁層28によって、所謂バンクが構成される。即ち、絶縁層28は画素間分離層に相当する。第1電極31及び下地層51がその上に形成されていない基体26の上には、絶縁材料層29が形成されている。
そして、第2電極32の上には、第2電極32を覆うようにアクリル系樹脂から成る保護層34が形成されている。保護層34の頂面又は上方には(実施例1にあっては、具体的には、保護層34の上には)、周知の方法で、周知の材料から成るカラーフィルタ層CFが形成されており、カラーフィルタ層CFの上には、周知の方法で、周知の材料から成るレンズ部材(オンチップマイクロレンズ)60が設けられている。カラーフィルタ層CF及びレンズ部材60の上には、平坦化層36が形成されている。発光部30、カラーフィルタ層CF及びレンズ部材60の外形形状を、便宜的に円形としたが、このような形状に限定されるものではない。カラーフィルタ層CF及びレンズ部材60を設けることは必須ではなく、場合によっては、省略することもできる。
カラーフィルタ層CF(CFR,CFG,CFB)及びレンズ部材60の上に形成された平坦化層36は、封止樹脂層37を介して第2基板42に貼り合わされている。封止樹脂層37を構成する材料として、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤、シアノアクリレート系接着剤といった熱硬化型接着剤や、紫外線硬化型接着剤を挙げることができる。カラーフィルタ層CFは、第1基板側に形成されたOCCF(オンチップカラーフィルタ層)である。そして、これによって、有機層33とカラーフィルタ層CFとの間の距離を短くすることができ、有機層33から出射した光が隣接する他色のカラーフィルタ層CFに入射して混色が生じることを抑制することができるし、レンズ部材60の幅広いレンズ設計が可能となる。場合によっては、平坦化層36を省略し、レンズ部材60及びカラーフィルタ層CFを、封止樹脂層37を介して第2基板42に貼り合わせてもよい。
有機EL素子から構成された実施例1~実施例7の発光素子10において、有機層33は、赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層の積層構造を有する。1画素は、赤色発光素子10R、緑色発光素子10G及び青色発光素子10Bの3つの発光素子から構成されている。発光素子10を構成する有機層33は白色光を発光し、各発光素子10R,10G,10Bは、白色光を発光する有機層33とカラーフィルタ層CFR,CFG,CFBとの組合せから構成されている。赤色を表示すべき赤色発光素子10Rには赤色カラーフィルタ層CFRが備えられており、緑色を表示すべき緑色発光素子10Gには緑色カラーフィルタ層CFGが備えられており、青色を表示すべき青色発光素子10Bには青色カラーフィルタ層CFBが備えられている。赤色発光素子10R、緑色発光素子10G及び青色発光素子10Bは、カラーフィルタ層、発光層の位置を除き、実質的に同じ構成、構造を有する。画素数は、例えば1920×1080であり、1つの発光素子(表示素子)は1つの副画素を構成し、発光素子(具体的には有機EL素子)は画素数の3倍である。実施例1の表示装置にあっては、副画素の配列として、図29Aに示すデルタ配列を挙げることができる。但し、図29B、図29C、図29Dに示すようなストライプ配列等とすることもできる。場合によっては、赤色発光素子10R、緑色発光素子10G、青色発光素子10B及び白色を出射する発光素子(あるいは補色光を出射する発光素子)によって1画素を構成してもよい。
CVD法に基づき形成されたSiO2から成る基体26の下方には、発光素子駆動部が設けられている。発光素子駆動部は周知の回路構成とすることができる。発光素子駆動部は、第1基板41に相当するシリコン半導体基板に形成されたトランジスタ(具体的には、MOSFET)から構成されている。MOSFETから構成されたトランジスタ20は、第1基板41上に形成されたゲート絶縁層22、ゲート絶縁層22上に形成されたゲート電極21、第1基板41に形成されたソース/ドレイン領域24、ソース/ドレイン領域24の間に形成されたチャネル形成領域23、並びに、チャネル形成領域23及びソース/ドレイン領域24を取り囲む素子分離領域25から構成されている。トランジスタ20と第1電極31(具体的には、下地層51の延在部51D)とは、基体26に設けられたコンタクトプラグ27を介して電気的に接続されている。尚、図面においては、1つの発光素子駆動部につき、1つのトランジスタ20を図示した。
第2電極32は、表示パネルの外周部において、基体26に形成された図示しないコンタクトホール(コンタクトプラグ)を介して発光素子駆動部と接続されている。表示パネルの外周部において、第2電極32の下方に第2電極32に接続された補助電極を設け、補助電極を発光素子駆動部と接続してもよい。
第1電極31はアノード電極として機能し、第2電極32はカソード電極として機能する。
そして、第1電極31は透明導電性材料(具体的には、ITO等、上述した「第1電極を構成する透明導電性材料等」)から成る。「第1電極を構成する透明導電性材料等」は、一般に、正孔注入特性に優れている。第2電極32は、前述した半光透過材料、あるいは又、前述した半光透過材料と前述した「第1電極を構成する透明導電性材料等」との積層構造から成る。
実施例1にあっては、有機層33で発光した光を反射させる機能が下地層51に求められる。それ故、下地層51は、有機層33の発光量の50%以上を反射する材料から成ることが好ましい。具体的には、下地層51は、Al、Al-Ni合金、Al-Cu合金、Ag合金等から構成されている。第1電極31の第1部分31Aの下に位置する下地層51の部分を第1部分51A、第1電極31の第2部分31B及び第3部分31Cの下に位置する下地層51の部分を第2部分51Bとする。実施例1にあっては、下地層51の第1部分51Aと第1電極31の第1部分31Aとの界面における下地層51の第1部分51Aの表面粗さの値(以下、便宜上、『下地層51の第1部分51Aの表面粗さの値』と呼ぶ)は、下地層51の第2部分51Bと第1電極31の第2部分31B及び第3部分31Cとの界面における下地層51の第2部分51Bの表面粗さの値(以下、便宜上、『下地層51の第2部分51Bの表面粗さの値』と呼ぶ)よりも大きい。
そして、その結果として、第1電極31の第1部分31Aの表面粗さの値は、第1電極31の第2部分31B及び第3部分31Cの表面粗さの値よりも大きくなる。従って、第1電極31の第2部分31Bの頂面(有機層33との界面)の単位面積当たりの表面積の値が、第1電極31の第1部分31Aの頂面の単位面積当たりの表面積の値よりも小さくなるので、第1電極31の第2部分31Bでのリーク電流が減少する。これにより、第1電極31の第2部分31Bでのリーク電流に起因する異常発光を抑えることができるため、発光効率等の発光特性に優れた有機EL表示装置を実現することができる。特に、高精細化のために画素サイズの微細化を図ったとしても、発光領域に対する第1電極31の第2部分31Bでのリーク電流の影響を抑えることができるため、発光特性の一層の向上を図ることができる。
表面粗さと電気特性との関係を求めた。第1電極31の第1部分31Aにおける電流密度の値で規格化したときの第1電極31の第2部分31B電流密度の値を以下の表1に示すが、表面粗さの減少に伴い、電流密度が減少することが判る。
〈表1〉
電流密度
第1電極31の第1部分31A 1.00
第1電極31の第2部分31B 0.33
電流密度
第1電極31の第1部分31A 1.00
第1電極31の第2部分31B 0.33
実施例1において、有機層33は、正孔注入層(HIL:Hole Injection Layer)、正孔輸送層(HTL:Hole Transport Layer)、発光層、電子輸送層(ETL:Electron Transport Layer)、及び、電子注入層(EIL:Electron InjectionLayer)の積層構造を有する。発光層は、異なる色を発光する少なくとも2層の発光層から構成されており、前述したとおり、有機層33から出射される光は白色である。具体的には、有機層は、上述したとおり、赤色を発光する赤色発光層、緑色を発光する緑色発光層、及び、青色を発光する青色発光層の3層が積層された構造を有する。有機層を、青色を発光する青色発光層、及び、黄色を発光する黄色発光層の2層が積層された構造とすることもできるし、青色を発光する青色発光層、及び、橙色を発光する橙色発光層の2層が積層された構造とすることができる。
正孔注入層は、正孔注入効率を高める層であると共に、リークを防止するバッファ層として機能し、厚さは、例えば2nm乃至10nm程度である。正孔注入層は、例えば、以下の式(A)又は式(B)で表されるヘキサアザトリフェニレン誘導体から成る。尚、正孔注入層の端面が第2電極と接した状態になると、画素間の輝度バラツキ発生の主たる原因となり、表示画質の低下につながる。
ここで、R1~R6は、それぞれ、独立に、水素、ハロゲン、ヒドロキシ基、アミノ基、アルールアミノ基、炭素数20以下の置換あるいは無置換のカルボニル基、炭素数20以下の置換あるいは無置換のカルボニルエステル基、炭素数20以下の置換あるいは無置換のアルキル基、炭素数20以下の置換あるいは無置換のアルケニル基、炭素数20以下の置換あるいは無置換のアルコキシ基、炭素数30以下の置換あるいは無置換のアリール基、炭素数30以下の置換あるいは無置換の複素環基、ニトリル基、シアノ基、ニトロ基、又は、シリル基から選ばれる置換基であり、隣接するRm(m=1~6)は環状構造を介して互いに結合してもよい。また、X1~X6は、それぞれ、独立に、炭素又は窒素原子である。
正孔輸送層は発光層への正孔輸送効率を高める層である。発光層では、電界が加わると電子と正孔との再結合が起こり、光を発生する。電子輸送層は発光層への電子輸送効率を高める層であり、電子注入層は発光層への電子注入効率を高める層である。
正孔輸送層は、例えば、厚さが40nm程度の4,4’,4”-トリス(3-メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(m-MTDATA)又はα-ナフチルフェニルジアミン(αNPD)から成る。
発光層は、混色により白色光を生じる発光層であり、例えば、上述したとおり、赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層が積層されて成る。
赤色発光層では、電界が加わることにより、第1電極31から注入された正孔の一部と、第2電極32から注入された電子の一部とが再結合して、赤色の光が発生する。このような赤色発光層は、例えば、赤色発光材料、正孔輸送性材料、電子輸送性材料及び両電荷輸送性材料の内、少なくとも1種の材料を含んでいる。赤色発光材料は、蛍光性の材料であってもよいし、燐光性の材料であってもよい。厚さが5nm程度の赤色発光層は、例えば、4,4-ビス(2,2-ジフェニルビニル)ビフェニル(DPVBi)に、2,6-ビス[(4’-メトキシジフェニルアミノ)スチリル]-1,5-ジシアノナフタレン(BSN)を30質量%混合したものから成る。
緑色発光層では、電界が加わることにより、第1電極31から注入された正孔の一部と、第2電極32から注入された電子の一部とが再結合して、緑色の光が発生する。このような緑色発光層は、例えば、緑色発光材料、正孔輸送性材料、電子輸送性材料及び両電荷輸送性材料の内、少なくとも1種の材料を含んでいる。緑色発光材料は、蛍光性の材料であってもよいし、燐光性の材料であってもよい。厚さが10nm程度の緑色発光層は、例えば、DPVBiに、クマリン6を5質量%混合したものから成る。
青色発光層では、電界が加わることにより、第1電極31から注入された正孔の一部と、第2電極32から注入された電子の一部とが再結合して、青色の光が発生する。このような青色発光層は、例えば、青色発光材料、正孔輸送性材料、電子輸送性材料及び両電荷輸送性材料の内、少なくとも1種の材料を含んでいる。青色発光材料は、蛍光性の材料であってもよいし、燐光性の材料であってもよい。厚さが30nm程度の青色発光層は、例えば、DPVBiに、4,4’-ビス[2-{4-(N,N-ジフェニルアミノ)フェニル}ビニル]ビフェニル(DPAVBi)を2.5質量%混合したものから成る。
厚さが20nm程度の電子輸送層は、例えば、8-ヒドロキシキノリンアルミニウム(Alq3)から成る。厚さが0.3nm程度の電子注入層は、例えば、LiFあるいはLi2O等から成る。
但し、各層を構成する材料は例示であり、これらの材料に限定するものではない。また、例えば、発光層は、青色発光層と黄色発光層から構成されていてもよいし、青色発光層と橙色発光層から構成されていてもよい。
以下、図1及び図2に示した実施例1の発光素子10の製造方法の概要を説明する。
[工程-100]
先ず、シリコン半導体基板(第1基板41)に発光素子駆動部を公知のMOSFET製造プロセスに基づき形成する。
先ず、シリコン半導体基板(第1基板41)に発光素子駆動部を公知のMOSFET製造プロセスに基づき形成する。
[工程-110]
次いで、CVD法に基づき全面に基体26を形成する。
次いで、CVD法に基づき全面に基体26を形成する。
[工程-120]
そして、トランジスタ20の一方のソース/ドレイン領域24の上方に位置する基体26の部分に、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき接続孔を形成し、接続孔を含む基体26の上に、下地層51を形成するための金属あるいは合金から成る下地層・形成層を、例えば、スパッタリング法に基づき形成し、次いで、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき下地層・形成層をパターニングすることで、基体26の一部分の上に下地層51及び下地層の延在部51Dを形成することができる。下地層51は、各発光素子毎に分離されている。併せて、接続孔内に下地層51(具体的には、下地層の延在部51D)とトランジスタ20とを電気的に接続するコンタクトホール(コンタクトプラグ)27を形成することができる。
そして、トランジスタ20の一方のソース/ドレイン領域24の上方に位置する基体26の部分に、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき接続孔を形成し、接続孔を含む基体26の上に、下地層51を形成するための金属あるいは合金から成る下地層・形成層を、例えば、スパッタリング法に基づき形成し、次いで、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき下地層・形成層をパターニングすることで、基体26の一部分の上に下地層51及び下地層の延在部51Dを形成することができる。下地層51は、各発光素子毎に分離されている。併せて、接続孔内に下地層51(具体的には、下地層の延在部51D)とトランジスタ20とを電気的に接続するコンタクトホール(コンタクトプラグ)27を形成することができる。
[工程-130]
その後、下地層51の第1部分51Aが露出したレジスト層を全面に形成し、露出した下地層51の第1部分51Aにソフトエッチングを施すことで、下地層51の第1部分51Aの表面を荒らした後、レジスト層を除去する。こうして、下地層51の第1部分51Aの表面粗さの値が、下地層51の第2部分51Bの表面粗さの値よりも大きい状態を得ることができる。尚、ソフトエッチングの代わりに、例えば、アルゴンイオン等のイオンを露出した下地層51の第1部分51Aに衝突させることで、下地層51の第1部分51Aの表面を荒らしてもよい。あるいは又、下地層51の表面を酸化(例えば、熱酸化)した後、あるいは下地層51の表面に自然酸化膜を形成させた後、下地層51の第1部分51Aの酸化膜(自然酸化膜)を除去する方法を採用してもよい。酸化膜上に形成された第1電極の表面粗さの値は、酸化膜が除去された領域上に形成された第1電極の表面粗さの値よりも小さいといった知見が得られている。それ故、これによっても、下地層51の上に形成された第1電極31において、第1電極31の第1部分31Aの表面粗さの値は、第1電極31の第2部分31B及び第3部分31Cの表面粗さの値よりも大きくなる。
その後、下地層51の第1部分51Aが露出したレジスト層を全面に形成し、露出した下地層51の第1部分51Aにソフトエッチングを施すことで、下地層51の第1部分51Aの表面を荒らした後、レジスト層を除去する。こうして、下地層51の第1部分51Aの表面粗さの値が、下地層51の第2部分51Bの表面粗さの値よりも大きい状態を得ることができる。尚、ソフトエッチングの代わりに、例えば、アルゴンイオン等のイオンを露出した下地層51の第1部分51Aに衝突させることで、下地層51の第1部分51Aの表面を荒らしてもよい。あるいは又、下地層51の表面を酸化(例えば、熱酸化)した後、あるいは下地層51の表面に自然酸化膜を形成させた後、下地層51の第1部分51Aの酸化膜(自然酸化膜)を除去する方法を採用してもよい。酸化膜上に形成された第1電極の表面粗さの値は、酸化膜が除去された領域上に形成された第1電極の表面粗さの値よりも小さいといった知見が得られている。それ故、これによっても、下地層51の上に形成された第1電極31において、第1電極31の第1部分31Aの表面粗さの値は、第1電極31の第2部分31B及び第3部分31Cの表面粗さの値よりも大きくなる。
[工程-140]
その後、前述した「第1電極を形成するための透明導電性材料等」から成る第1電極・形成層を、例えば、スパッタリング法に基づき全面に成膜し、次いで、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき第1電極・形成層をパターニングすることで、下地層51の上に第1電極31を形成することができる。第1電極31は、各発光素子毎に分離されている。下地層51の第1部分51Aの表面粗さの値が、下地層51の第2部分51Bの表面粗さの値よりも大きいが故に、第1電極31の第1部分31Aの表面粗さの値は、第1電極31の第2部分31B及び第3部分31Cの表面粗さの値よりも大きくなる。
その後、前述した「第1電極を形成するための透明導電性材料等」から成る第1電極・形成層を、例えば、スパッタリング法に基づき全面に成膜し、次いで、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき第1電極・形成層をパターニングすることで、下地層51の上に第1電極31を形成することができる。第1電極31は、各発光素子毎に分離されている。下地層51の第1部分51Aの表面粗さの値が、下地層51の第2部分51Bの表面粗さの値よりも大きいが故に、第1電極31の第1部分31Aの表面粗さの値は、第1電極31の第2部分31B及び第3部分31Cの表面粗さの値よりも大きくなる。
[工程-150]
次に、例えば、CVD法に基づき基体26の上に絶縁材料層29を形成し、絶縁材料層29に平坦化処理を施した後、CVD法に基づき全面に絶縁層28を形成し、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術によって、第1電極31と第1電極31との間の基体26の上、及び、第1電極の第3部分の上に絶縁層28を残す。絶縁層28に設けられた開口部28Aの底部には第1電極31が露出しており、この第1電極31の部分によって発光領域が構成される。尚、発光素子10と発光素子10との間に位置する絶縁層28の部分の厚さを薄くしてもよい。
次に、例えば、CVD法に基づき基体26の上に絶縁材料層29を形成し、絶縁材料層29に平坦化処理を施した後、CVD法に基づき全面に絶縁層28を形成し、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術によって、第1電極31と第1電極31との間の基体26の上、及び、第1電極の第3部分の上に絶縁層28を残す。絶縁層28に設けられた開口部28Aの底部には第1電極31が露出しており、この第1電極31の部分によって発光領域が構成される。尚、発光素子10と発光素子10との間に位置する絶縁層28の部分の厚さを薄くしてもよい。
[工程-160]
その後、第1電極31及び絶縁層28の上に、有機層33を、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法といったPVD法、スピンコート法やダイコート法等のコーティング法等によって成膜する。場合によっては、有機層33を所望の形状にパターニングしてもよい。
その後、第1電極31及び絶縁層28の上に、有機層33を、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法といったPVD法、スピンコート法やダイコート法等のコーティング法等によって成膜する。場合によっては、有機層33を所望の形状にパターニングしてもよい。
[工程-170]
次いで、例えば真空蒸着法等に基づき、全面に第2電極32を形成する。場合によっては、第2電極32を所望の形状にパターニングしてもよい。このようにして、第1電極31上に、有機層33及び第2電極32を形成することができる。
次いで、例えば真空蒸着法等に基づき、全面に第2電極32を形成する。場合によっては、第2電極32を所望の形状にパターニングしてもよい。このようにして、第1電極31上に、有機層33及び第2電極32を形成することができる。
[工程-180A]
その後、全面に保護層を形成し、保護層34の頂面に平坦化処理を施す。
その後、全面に保護層を形成し、保護層34の頂面に平坦化処理を施す。
[工程-180B]
その後、周知の方法で、保護層34の上にカラーフィルタ層CF(CFR,CFG,CFB)を形成し、更に、カラーフィルタ層CFの上にレンズ部材60を形成する。
その後、周知の方法で、保護層34の上にカラーフィルタ層CF(CFR,CFG,CFB)を形成し、更に、カラーフィルタ層CFの上にレンズ部材60を形成する。
[工程-190]
そして、カラーフィルタ層CF及びレンズ部材60の上に平坦化層36を形成する。その後、平坦化層36と第2基板42とをアクリル系接着剤から成る封止樹脂層37によって貼り合わせる。こうして、図1、図2に示した発光素子(有機EL素子)10、実施例1の表示装置を得ることができる。このように、第2基板側にカラーフィルタ層CFを設けるのではなく、第1基板側にカラーフィルタ層CFを設ける、所謂OCCF型とすることで、有機層33とカラーフィルタ層CFとの間の距離を短くすることができ、レンズ部材60の設計幅、設計自由度が広がるし、所謂OCCF型とするので、有機層33との間の位置合わせに問題が生じる可能性が少ない。
そして、カラーフィルタ層CF及びレンズ部材60の上に平坦化層36を形成する。その後、平坦化層36と第2基板42とをアクリル系接着剤から成る封止樹脂層37によって貼り合わせる。こうして、図1、図2に示した発光素子(有機EL素子)10、実施例1の表示装置を得ることができる。このように、第2基板側にカラーフィルタ層CFを設けるのではなく、第1基板側にカラーフィルタ層CFを設ける、所謂OCCF型とすることで、有機層33とカラーフィルタ層CFとの間の距離を短くすることができ、レンズ部材60の設計幅、設計自由度が広がるし、所謂OCCF型とするので、有機層33との間の位置合わせに問題が生じる可能性が少ない。
有機層33はパターニングされていない。但し、これに限定するものではなく、有機層33をパターニングしてもよい。即ち、有機層33を副画素毎に塗り分け、赤色発光素子の有機層33を赤色を発光する有機層から構成し、緑色発光素子の有機層33を緑色を発光する有機層から構成し、青色発光素子の有機層33を青色を発光する有機層から構成してもよい。
実施例2は、実施例1の変形である。実施例2の発光素子は共振器構造を有する。実施例2の表示装置を構成する発光素子の一部分の模式的な一部断面図を図3に示す。
実施例2において、第2電極32の上には、第2電極32を覆うように、絶縁材料から成る上層・層間絶縁層39A、及び、アクリル系樹脂から成る保護層34が形成されている。そして、上層・層間絶縁層39Aと保護層34との間には半光透過材料層35が形成されている。半光透過材料層35は、前述した半光透過材料から成る。
そして、下地層51と第1電極31との界面によって第1界面が構成され、半光透過材料層35と上層・層間絶縁層39Aとの界面によって第2界面が構成され、第1界面と第2界面との間で共振器構造が構成される。発光面から反射面までの距離(具体的には、発光面から下地層51及び半光透過材料層35までの距離)を適切に調整するために、有機層33の厚さは、8×10-8m以上、5×10-7m以下であることが好ましく、1.5×10-7m以上、3.5×10-7m以下であることがより好ましい。共振器構造を有する有機EL表示装置にあっては、実際には、赤色発光素子10Rは、発光層で発光した赤色光を共振させて、赤味がかった光(赤色の領域に光スペクトルのピークを有する光)を第2電極32から出射する。また、緑色発光素子10Gは、発光層で発光した緑色光を共振させて、緑味がかった光(緑色の領域に光スペクトルのピークを有する光)を第2電極32から出射する。更には、青色発光素子10Bは、発光層で発光した青色光を共振させて、青味がかった光(青色の領域に光スペクトルのピークを有する光)を第2電極32から出射する。
(L1+L2=L0)の値は、赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子において異なる。従って、赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子のそれぞれにおいて、上層・層間絶縁層39Aの厚さの最適化を図ることで、式(1-2)におけるΦ2の値を赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子において異ならせ、赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子における共振器構造の最適化を図ることができる。尚、上層・層間絶縁層、下層・層間絶縁層は、「絶縁膜」と云い換えることができる。
場合によっては、半光透過材料層35を省略し、下地層51と第1電極31との間の界面である第1界面と、有機層33と第2電極32との間の界面である第2界面によって構成された共振器構造において、下地層51の材料を変えることで、式(1-1)におけるΦ1の値を赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子において異ならせ、赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子における共振器構造の最適化を図ってもよい。あるいは又、場合によっては、半光透過材料層35を省略し、下地層51と第1電極31との間の界面である第1界面と、有機層33と第2電極32との間の界面である第2界面とによって構成された共振器構造において、第1界面から第2界面までの距離を、赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子において異ならせてもよい。
実施例2の発光素子は、実施例1の[工程-180A]と同様の工程において、発光素子に応じた厚さを有する上層・層間絶縁層39A、半光透過材料層35、保護層34を形成し、保護層34の頂面に平坦化処理を施せばよい。
以上の点を除き、実施例2の表示装置の構成、構造は、実施例1において説明した表示装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
実施例3は、本開示の第2の態様及び第3の態様に係る発光素子に関し、且つ、実施例1~実施例2の変形である。
実施例3において、第1電極31の第1部分31Aの下に位置する下地層51の第1部分51Aを構成する第1の材料は、第1電極31の第2部分31B及び第3部分31Cの下に位置する下地層51の第2部分51Bを構成する第2の材料と異なる。ここで、下地層51の第1部分51Aを構成する第1の材料は、金属又は合金から成り、下地層51の第2部分51Bを構成する第2の材料は、第1の材料とは異なる金属又は合金から成る。具体的には、例えば、第1の材料としてAl(アルミニウム)を挙げることができるし、例えば、第2の材料としてAl-Ni合金、Al-Cu合金、Ag、Ag合金を挙げることができる。また、第1電極31の第1部分31Aの結晶性は、第1電極31の第2部分31B及び第3部分31Cの結晶性と異なる。更には、第1電極31の第1部分31Aの下に位置する下地層51の第1部分51Aの結晶性は、第1電極31の第2部分31B及び第3部分31Cの下に位置する下地層51の第2部分51Bの結晶性と異なる。あるいは又、第1電極31の第1部分31Aを構成する材料の組成は、第1電極31の第2部分31B及び第3部分31Cを構成する材料の組成と異なるし、また、第1電極31の第1部分31Aの下に位置する下地層51の第1部分51Aを構成する材料の組成は、第1電極31の第2部分31B及び第3部分31Cの下に位置する下地層51の第2部分51Bを構成する材料の組成と異なる。組成が異なる例として、酸素原子の含有率が異なる例を挙げることができる。Alの結晶性とAl-Ni合金等の結晶性とを比較した場合、Alを、Al-Ni合金等よりも、一層アモルファス状態にすることができ、Alの表面は、Al-Ni合金等の表面よりも滑らかになる。
このように、下地層51の第1部分51Aを構成する第1の材料が下地層の第2部分51Bを構成する第2の材料と異なり、あるいは又、第1電極31の第1部分31Aの結晶性は、第1電極31の第2部分31B及び第3部分31Cの結晶性と異なる。その結果、第1電極31の第1部分31Aの表面粗さの値が、第1電極31の第2部分31B及び第3部分31Bの表面粗さの値よりも大きくなり、実施例1において説明したと同様の効果を得ることができる。
実施例3の発光素子の製造にあっては、実施例1の[工程-130]と同様の工程において、接続孔を含む基体26の上に、金属あるいは合金から成る下地層・第1形成層を、例えば、スパッタリング法に基づき形成し、次に、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき下地層・第1形成層をパターニングすることで、基体26の一部分の上に下地層51の第1部分51Aを形成する。次いで、全面に、金属あるいは合金から成る下地層・第2形成層を、例えば、スパッタリング法に基づき形成し、次に、下地層・第2形成層の平坦化処理、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づく下地層・第2形成層のパターニングによって、基体26の一部分の上に下地層51の第2部分51Bを形成することができる。下地層51の第2部分51Bは下地層51の第1部分51Aを囲んでいる。
以上の点を除き、実施例3の表示装置の構成、構造は、実施例1~実施例2において説明した表示装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
実施例4は、実施例1~実施例3の変形である。実施例4の発光素子は、実施例2において説明した発光素子と同様に、共振器構造を有する。実施例4の表示装置を構成する発光素子の一部分の模式的な一部断面図を図4に示す。
実施例4の発光素子において、下地層51’を構成する材料は、透明導電性材料(具体的には、例えば、前述した「第1電極を形成するための透明導電性材料等」)から成り、下地層51’の下方には光反射層38が形成されている。そして、下地層51’と光反射層38との間には下層・層間絶縁層39Bが形成されている。
光反射層38と下層・層間絶縁層39Bとの界面によって第1界面が構成され、第2電極32と有機層33との界面によって第2界面が構成され、第1界面と第2界面との間で共振器構造が構成される。そして、発光面から反射面までの距離(具体的には、発光面から光反射層38及び第2電極32までの距離)を適切に調整する。共振器構造を有する実施例4の表示装置にあっては、実施例2と同様に、実際には、赤色発光素子10Rは、発光層で発光した赤色光を共振させて、赤味がかった光(赤色の領域に光スペクトルのピークを有する光)を第2電極32から出射する。また、緑色発光素子10Gは、発光層で発光した緑色光を共振させて、緑味がかった光(緑色の領域に光スペクトルのピークを有する光)を第2電極32から出射する。更には、青色発光素子10Bは、発光層で発光した青色光を共振させて、青味がかった光(青色の領域に光スペクトルのピークを有する光)を第2電極32から出射する。
(L1+L2=L0)の値は、赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子において異なる。従って、赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子のそれぞれにおいて、下層・層間絶縁層39Bの厚さの最適化を図ることで、式(1-1)におけるΦ1の値を赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子において異ならせ、赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子における共振器構造の最適化を図ることができる。
実施例4の発光素子は、例えば、以下の方法で製造することができる。
即ち、先ず、実施例1の[工程-100]~[工程-110]と同様の工程を実行する。そして、基体26に接続孔を形成し、更に、基体26の上に、光反射層38を、例えば、スパッタリング法、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき形成する。接続孔は光反射層38を構成する材料で埋め込まれる。次いで、全面に下層・層間絶縁層39Bを形成した後、下層・層間絶縁層39Bに接続孔を形成し、更に、下層・層間絶縁層39Bの上に、下地層51’を、例えば、スパッタリング法、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき形成する。接続孔は下地層51’を構成する材料で埋め込まれる。こうして、下地層51’の延在部51D’とトランジスタ20とを電気的に接続するコンタクトホール(コンタクトプラグ)27を形成することができる。次いで、実施例1の[工程-130]と同様の工程を実行することで、下地層51’の第1部分51A’の表面粗さの値が、下地層51’の第2部分51B’の表面粗さの値よりも大きい状態を得ることができる。あるいは又、実施例3と同様に工程を実行する。場合によっては、光反射層38は、コンタクトホール(コンタクトプラグ)27に接続されていなくともよい。
その後、実施例1の[工程-140]~[工程-190]と同様の工程を実行する。あるいは又、実施例2において説明したと同様の工程を実行する。
場合によっては、実施例4の表示装置を構成する発光素子の変形例の一部分の模式的な一部断面図を図5に示すように、実施例2と同様に、第2電極32を覆うように上層・層間絶縁層39A、保護層34が形成されており、上層・層間絶縁層39Aと保護層34との間には半光透過材料層35が形成されている形態とすることもできる。
以上の点を除き、実施例4の表示装置の構成、構造は、実施例1~実施例3において説明した表示装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
共振器構造を設ける場合、前述したとおり、有機層33を共振部とし、下地層51’と第2電極32とによって挟まれた共振器構造としてもよいし、下地層51’と半光透過材料層35とによって挟まれた共振器構造としてもよいし、実施例4のように、第1電極31よりも下方に(第1基板41側に)光反射層38を形成し、有機層33を共振部とし、光反射層38と第2電極32とによって挟まれた共振器構造としてもよい。
以下、図6A(第1例)、図6B(第2例)、図7A(第3例)、図7B(第4例)、図8A(第5例)、及び、図8B(第6例)、並びに、図9A及び図9B(第7例)を参照して、第1例~第7例に基づき共振器構造について説明する。ここで、第1例~第4例において、第1電極及び第2電極は、各発光部において同じ厚さを有する。一方、第5例~第6例において、下地層と第1電極の合計厚さは、各発光部において異なり、第2電極は、各発光部において同じ厚さを有する。また、第7例において、下地層及び第1電極は、各発光部において異なる厚さを有する場合もあるし、同じ厚さを有する場合もあり、第2電極は、各発光部において同じ厚さを有する。尚。これらの図面においては、第1電極と下地層を併せて参照番号「331+51’」、「332+51’」、「333+51’」で表示している。また、第1電極と下地層を併せて、『第1電極等』と呼ぶ。
尚、以下の説明において、第1発光素子101、第2発光素子102及び第3発光素子103を構成する発光部を参照番号301,302,303で表し、第1電極を参照番号311,312,313で表し、第2電極を参照番号321,322,323で表し、有機層を参照番号331,332,333で表し、光反射層を参照番号381、382、383で表し、下層・層間絶縁層39Bを参照番号39B1,39B2,39B3,39B1’,39B2’,39B3’で表す。
図示した例では、式(1-1)及び式(1-2)から導かれる第1発光素子101、第2発光素子102及び第3発光素子103の共振器長を、第1発光素子101、第2発光素子102、第3発光素子103の順で短くしたが、即ち、L0の値を、第1発光素子101、第2発光素子102、第3発光素子103の順で短くしたが、これに限定するものではなく、m1,m2の値を、適宜、設定することで最適な共振器長を決定すればよい。
共振器構造の第1例を有する発光素子の概念図を図6Aに示し、共振器構造の第2例を有する発光素子の概念図を図6Bに示し、共振器構造の第3例を有する発光素子の概念図を図7Aに示し、共振器構造の第4例を有する発光素子の概念図を図7Bに示す。第1例~第6例、第7例の一部において、発光部30の第1電極等の下に下層・層間絶縁層39B,39B’が形成されており、下層・層間絶縁層39B,39B’の下に光反射層38が形成されている。第1例~第4例において、下層・層間絶縁層39B,39B’の厚さは、発光部301,302,303において異なる。そして、下層・層間絶縁層39B1,39B2,39B3,39B1’,39B2’,39B3’の厚さを適切に設定することで、発光部30の発光波長に対して最適な共振を生ずる光学的距離を設定することができる。
第1例では、発光部301,302,303において、第1界面(図面においては、点線で示す)は同じレベルとされる一方、第2界面(図面においては、一点鎖線で示す)のレベルは、発光部301,302,303において異なる。また、第2例では、発光部301,302,303において、第1界面は異なるレベルとされる一方、第2界面のレベルは、発光部301,302,303において同じである。
第2例において、下層・層間絶縁層39B1’,39B2’,39B3’は、光反射層38の表面が酸化された酸化膜から構成されている。酸化膜から成る下層・層間絶縁層39B’は、光反射層38を構成する材料に依存して、例えば、アルミニウム酸化物、タンタル酸化物、チタン酸化物、マグネシウム酸化物、ジルコニウム酸化物等から構成される。光反射層38の表面の酸化は、例えば、以下の方法で行うことができる。即ち、容器の中に充填された電解液中に、光反射層38が形成された第1基板41を浸漬する。また、光反射層38と対向するように陰極を配置する。そして、光反射層38を陽極として、光反射層38を陽極酸化する。陽極酸化による酸化膜の膜厚は、陽極である光反射層38と陰極との電位差に比例する。それ故、光反射層381、382、383のそれぞれに発光部301,302,303に応じた電圧を印加した状態で陽極酸化を行う。これによって、厚さの異なる酸化膜から成る下層・層間絶縁層39B1’,39B2’,39B3’を、一括して、光反射層38の表面に形成することができる。光反射層381、382、383の厚さ、下層・層間絶縁層39B1’,39B2’,39B3’の厚さは、発光部301,302,303において異なる。
第3例にあっては、光反射層38の下に下地膜39Cが配設されており、下地膜39Cは、発光部301,302,303において、異なる厚さを有する。即ち、図示した例では、発光部301、発光部302、発光部303の順に、下地膜39Cの厚さは厚い。
第4例にあっては、成膜時の光反射層381,382,383の厚さが、発光部301,302,303において異なる。第3例~第4例では、発光部301,302,303において、第2界面は同じレベルとされる一方、第1界面のレベルは、発光部301,302,303において異なる。
第5例~第6例においては、第1電極等の厚さが、発光部301,302,303において異なる。光反射層38は各発光部30において同じ厚さを有する。
第5例において、第1界面のレベルは、発光部301,302,303において同じである一方、第2界面のレベルは、発光部301,302,303において異なる。
第6例においては、光反射層38の下に下地膜39Cが配設されており、下地膜39Cは、発光部301,302,303において、異なる厚さを有する。即ち、図示した例では、発光部301、発光部302、発光部303の順に、下地膜39Cの厚さは厚い。第6例では、発光部301,302,303において、第2界面は同じレベルとされる一方、第1界面のレベルは、発光部301,302,303において異なる。
第7例において、下地層51’は光反射層を兼ねており、第1電極等(311+51’,312+51’)を構成する材料の光学定数(具体的には、位相シフト量)が、発光部301,302において異なる。第1電極311,312,313、下地層51’の厚さは、異なっていてもよいし、同じであってよい。
実施例5は、実施例4の変形である。実施例5の表示装置を構成する発光素子の一部分の模式的な一部断面図を図10に示す。
実施例5の発光素子において、下地層51”を構成する材料は透明な絶縁材料から成り、下地層51”の下方には光反射層38が形成されている。下地層51”は、具体的には、例えば、SiO、SiN又はSiONから成る。そして、第1電極31の第1部分31Aの下に位置する下地層51”の第1部分51A”の表面粗さの値は、第1電極31の第2部分31B及び第3部分31Cの下に位置する下地層51”の第2部分51B”の表面粗さの値よりも大きい。下地層51”の下方には光反射層38が形成されている。そして、下地層51”と光反射層38との間には下層・層間絶縁層39Bが形成されている。
実施例5の発光素子は、例えば、以下の方法で製造することができる。
即ち、先ず、実施例1の[工程-100]~[工程-110]と同様の工程を実行する。そして、基体26に接続孔を形成し、更に、基体26の上に、光反射層38を、例えば、スパッタリング法、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき形成する。接続孔は光反射層38を構成する材料で埋め込まれ、コンタクトホール(コンタクトプラグ)27が形成される。次いで、全面に下層・層間絶縁層39Bを形成した後、下層・層間絶縁層39Bの上に、下地層51”を、例えば、CVD法に基づき形成する。下地層51”はパターニングしなくともよいし、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づきパターニングしてもよい。次いで、実施例1の[工程-130]と同様の工程を実行する。即ち、下地層51”の第1部分51A”が露出したレジスト層を全面に形成し、露出した下地層51”の第1部分51A”にソフトエッチングを施すことで、下地層51”の第1部分51A”の表面を荒らした後、レジスト層を除去する。こうして、下地層51”の第1部分51A”の表面粗さの値が、下地層51”の第2部分51Bの表面粗さの値よりも大きい状態を得ることができる。尚、ソフトエッチングの代わりに、例えば、アルゴンイオン等のイオンを露出した下地層51”の第1部分51A”に衝突させることで、下地層51”の第1部分51A”の表面を荒らしてもよい。
その後、実施例1の[工程-140]~[工程-190]と同様の工程を実行する。あるいは又、実施例2において説明したと同様の工程を実行する。尚、実施例1の[工程-140]と同様の工程を実行するとき、基体26に設けられたコンタクトプラグ27と第1電極31とを接続するコンタクトプラグ27を下層・層間絶縁層39B、下地層51”に形成する。
場合によっては、実施例5の表示装置を構成する発光素子の変形例の一部分の模式的な一部断面図を図11に示すように、実施例2と同様に、第2電極32を覆うように上層・層間絶縁層39A、保護層34が形成されており、上層・層間絶縁層39Aと保護層34との間には半光透過材料層35が形成されている形態とすることもできる。
以上の点を除き、実施例5の表示装置の構成、構造は、実施例4において説明した表示装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
第1電極31をITOから構成する場合、実施例1の[工程-140]において、第1電極・形成層を発光素子毎に分離形成した後、[工程-150]において、絶縁層28を形成するが、このとき、図35の「X」で囲んだ部分に示す領域においては、正孔注入特性を有する第1電極31の表面が絶縁層28のエッチングの際にダメージを受け、発光素子全体としての正孔注入特性にばらつきが生じる結果、発光特性がばらつく虞がある。
実施例6は、実施例1~実施例5の変形である。実施例6の表示装置を構成する発光素子の一部分の模式的な一部断面図を図12に示す。
実施例6の発光素子において、第1電極31’は、隣接する発光素子を構成する第1電極31’と共通である。即ち、第1電極31’はベタ電極である。第1電極31’は、第1部分31A’、第2部分31B’及び第3部分31C’から構成されており、第1部分31A’は、第1電極31’の中央に位置し、第2部分31B’は第1部分31A’を囲み、第3部分31C’は第2部分31B’を囲み、第1電極31’の第1部分31A’、第2部分31B’及び第3部分31C’の下には下地層51が形成されている。隣接する発光素子の間には共通する第1電極31’の部分が存在するが、この部分を、便宜上、『第1電極31’の延在部31D’』と呼ぶ。第1電極31’の延在部31D’は絶縁層28上に形成されている。そして、発光素子間で第1電極31’を介した短絡(電流のリーク)を防止するために、第1電極31’は、1×107Ω・cm以上の比抵抗値を有する透明な酸化物半導体材料から成る。具体的には、第1電極31’は、例えば、ZnO、In2O3及びSnO2から成る群から選択された少なくとも1種類の材料を含む。ここで、第1電極31’は正孔注入層を兼ねている。このような第1電極31’は、スパッタリング法において成膜するとき、酸素ガス導入量(酸素ガス分圧)を制御する(具体的には、高くする)ことによって得ることができる。より具体的には、例えば、IZO(例えば、In2O3に10質量%のZnOを混合した混合物)をターゲットとして、酸素を過剰に添加した反応性スパッタリング法に基づき形成することができる。第1電極31’の膜厚は2nm乃至10nm程度であることが望ましい。場合によっては、第1電極31’の成膜後、酸化処理を行うことで、1×107Ω・cm以上の比抵抗値を有する透明な酸化物半導体材料から成る第1電極31’を得ることもできる。
第1電極31’の第1部分31A’の表面粗さの値は、第1電極31’の第2部分31B’及び第3部分31C’の表面粗さの値よりも大きい。また、第1電極31’の第1部分31A’の下に位置する下地層51の第1部分51Aを構成する第1の材料は、第1電極31’の第2部分31B’及び第3部分31C’の下に位置する下地層51の第2部分51Bを構成する第2の材料と異なる。更には、第1電極31’の第1部分31A’の結晶性は、第1電極31’の第2部分31B’及び第3部分31C’の結晶性と異なる。第1電極31’の延在部31D’の特性(表面粗さや結晶性)は、第1電極31’の延在部31D’の下地である絶縁層28に依存する。
実施例6の発光素子の製造にあっては、実施例1の[工程-100]~[工程-130]を実行する。あるいは又、実施例2~実施例5において説明した工程を実行する。そして、第1電極を形成することなく、[工程-150]を実行する。即ち、例えば、CVD法に基づき基体26の上に絶縁材料層29を形成し、絶縁材料層29に平坦化処理を施した後、CVD法に基づき全面に絶縁層28を形成し、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術によって下地層51の上方の絶縁層28を除去し、発光素子10と発光素子10との間の基体26の上に絶縁層28を残す。絶縁層28に設けられた開口部28Aの底部には下地層51が露出している。その後、下地層51上を含む全面に第1電極31’を形成する。第1電極31’はベタ電極であり、パターニングはされない。そして、実施例1の[工程-160]~[工程-190]あるいは実施例2~実施例5と同様の工程を実行すればよい。
第1電極31’を構成する高抵抗の酸化物半導体材料(例えばIZO)は、優れた正孔注入特性を有する。従って、有機層33における正孔注入層を、このような第1電極31’によって置き換えることができる。それ故、有機層33には正孔注入層を形成する必要がなく、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層が順に積層された構成とすることができる。但し、場合によっては、有機層33を、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層が順に積層された構成とすることもできる。
実施例6の発光素子にあっては、第1電極31’が高抵抗の酸化物半導体材料から成る。酸化物半導体材料は正孔注入材としての機能を有しており、第1電極31’のエッチング加工を伴わないプロセスとすることができるため、第1電極31’の表面の安定化による表示装置の画質向上を図ることができる。また、第1電極31’のエッチング加工を伴わないので、第1電極31’の膜厚の安定化を図ることができるため、光学的な膜厚が安定し、生産歩留りの向上を図ることができる。
第1電極31’を、酸化物半導体材料として十分に酸化が進んだ状態とすることで、仕事関数が高くなり、正孔注入特性を向上させることができる。比抵抗率の値は酸化の程度の判断の指標となり、比抵抗率が高くなるほど酸化が進んでいると判断することができる。そして、高比抵抗率を有する酸化物半導体材料を用いることで、正孔注入特性を向上させることが可能である。正孔注入性特性が向上することに関しては、発光領域が広い方が十分に再結合が行われるため、発光効率が向上する。従って、多数の発光層が積層された再結合領域が広い白色を有機層33において発光する発光素子の方が、一層の発光層しか有さない単色光を発光する発光素子よりも、発光効率の増加を図ることができる。
高抵抗の酸化物半導体材料を第1電極31’に用いた発光素子の有機層33において、再結合領域が狭い単色発光(例えば、青色発光)の場合と、再結合領域が広い白色発光素子(有機層は、例えば、青色発光層と緑色発光層と赤色発光層の積層構造を有する)を用いた場合の発光効率の変化を、以下の表2に示す。
〈表2〉
第1電極31’の比抵抗値 相対発光効率
青色単色 1×10-3Ω・cm 1.00
青色単色 1×107Ω・cm 0.99
白色 1×10-3Ω・cm 1.00
白色 1×107Ω・cm 1.33
第1電極31’の比抵抗値 相対発光効率
青色単色 1×10-3Ω・cm 1.00
青色単色 1×107Ω・cm 0.99
白色 1×10-3Ω・cm 1.00
白色 1×107Ω・cm 1.33
表2から明らかなように、有機層33において発光層を積層した多色発光素子あるいは白色発光素子において、第1電極31’を酸化物半導体材料から構成することで、発光効率の向上を図ることができることが判る。また、第1電極31’を酸化物半導体材料から構成することで、駆動電圧の低電圧化(第1電極31と比較して約1.25ボルトの電圧低下)及び約25%の発光効率の向上を達成することができることが判った。
以上の点を除き、実施例6の表示装置の構成、構造は、実施例1~実施例5において説明した表示装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。尚、実施例3の発光素子を適用した例を図13に示し、実施例4の発光素子を適用した例を図14及び図15に示し、実施例5の発光素子を適用した例を図16及び図17に示す。
画素間に絶縁層28を設けない場合であっても、画素間に絶縁層28が設けられている場合と同様に、第1電極31の外縁部でリーク電流が発生し、このリーク電流によって異常発光が生じ、発光効率等の発光特性が悪化する虞がある。
実施例7は、実施例1~実施例6の変形である。実施例7の表示装置を構成する発光素子の一部分の模式的な一部断面図を図18に示す。実施例7の発光素子にあっては絶縁層28の形成が省略されており、有機層33は第1電極31”の第3部分31C”と接している。隣接する発光素子との間には共通する第1電極31”の部分が存在するが、この部分を、便宜上、『第1電極31”の延在部31D”』と呼ぶ。第1電極31”の延在部31D”は、絶縁材料層29の上に形成されている。
第1電極31”の第1部分31A”の表面粗さの値は、第1電極31”の第2部分31B”及び第3部分31C”の表面粗さの値よりも大きい。また、第1電極31”の第1部分31A”の下に位置する下地層51の第1部分51Aを構成する第1の材料は、第1電極31”の第2部分31B”及び第3部分31C”の下に位置する下地層51の第2部分51Bを構成する第2の材料と異なる。更には、第1電極31”の第1部分31A”の結晶性は、第1電極31”の第2部分31B”及び第3部分31C”の結晶性と異なる。第1電極31”の延在部31D”の特性(表面粗さや結晶性)は、第1電極31”の延在部31D”の下地である絶縁材料層29に依存する。
以上の点を除き、実施例7の発光素子の構成、構造は、実施例1~実施例6の発光素子の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。尚、実施例3の発光素子を適用した例を図19に示し、実施例4の発光素子を適用した例を図20及び図21に示し、実施例5の発光素子を適用した例を図22及び図23に示す。
実施例8は、本開示の表示装置に関する。本開示の表示装置は、電気光学素子に流れる電流を、電気光学素子が接続された画素回路(発光素子駆動部)内に設けられた能動素子(例えば、絶縁ゲート型電界効果トランジスタ)によって制御するアクティブマトリクス型表示装置である。絶縁ゲート型電界効果トランジスタとして、典型的には、MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタやTFT(Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ)を例示することができる。
ここでは、本開示の表示装置として、電流駆動型の電気光学素子の一例である有機EL素子を備えたアクティブマトリクス型有機EL表示装置を例に挙げて説明する。
[システム構成]
図24は、実施例8の表示装置であるアクティブマトリクス型有機EL表示装置の基本的な構成の概略を示すシステム構成図である。
図24は、実施例8の表示装置であるアクティブマトリクス型有機EL表示装置の基本的な構成の概略を示すシステム構成図である。
図24に示すように、アクティブマトリクス型有機EL表示装置110は、有機EL素子から成る複数の発光素子10(10R,10G、10B)が行列状(マトリクス状)に2次元配置されて成る画素アレイ部130、及び、画素アレイ部130の周辺領域に配置される周辺回路(周辺駆動部)を有する。
周辺回路は、例えば、画素アレイ部130と同じ表示パネル111上に搭載された書込み走査部140、駆動走査部150、及び、信号出力部160等を備えており、画素アレイ部130の各発光素子10を駆動する。書込み走査部140、駆動走査部150、及び、信号出力部160の幾つかあるいは全部を表示パネル111外に設ける構成とすることも可能である。
表示パネル111を構成する第1基板として、ガラス基板等の絶縁性透明基板を用いることもできるし、シリコン半導体基板等の半導体基板を用いることもできる。第1基板としてシリコン半導体基板等の半導体基板を用いる有機EL表示装置は、所謂、マイクロディスプレイ(小型ディスプレイ)と呼称され、デジタルスチルカメラの電子ビューファインダや、ヘッドマウントディスプレイの表示部等として好適に用いられる。
カラー表示対応の有機EL表示装置110では、カラー画像を形成する際の単位となる1画素は種々の色を発光する発光素子(副画素、サブピクセル)から構成される。より具体的には、カラー表示対応の表示装置では、1画素は、例えば、赤色発光素子10R、緑色発光素子10G及び青色発光素子10Bの3つの発光素子(副画素)から構成される。
但し、1画素は、赤色発光素子10R、緑色発光素子10G及び青色発光素子10Bの3つの発光素子の組合せに限定されるものではなく、これらの3つの発光素子に更に1色あるいは複数色の発光素子を加えて1画素を構成することも可能である。より具体的には、例えば、輝度向上のために白色を発光する白色発光素子を加えて1画素を構成し、あるいは又、色再現範囲を拡大するために補色光を発光する少なくとも1つの発光素子を加えて1画素を構成することも可能である。
画素アレイ部130においては、m行、n列の発光素子10の配列に対して、第1の方向(行方向/水平方向)に沿って走査線131(1311~131m)と駆動線132(1321~132m)とが発光素子の行毎に配線されている。更に、m行、n列の発光素子10の配列に対して、第2の方向(列方向/垂直方向)に沿って信号線133(1331~133n)が発光素子の列毎に配線されている。
走査線1311~131mは、書込み走査部140の対応する行の出力端にそれぞれ接続されている。駆動線1321~132mは、駆動走査部150の対応する行の出力端にそれぞれ接続されている。信号線1331~133nは、信号出力部160の対応する列の出力端にそれぞれ接続されている。
書込み走査部140は、シフトレジスタ回路等によって構成されている。この書込み走査部140は、画素アレイ部130の各発光素子10への映像信号の信号電圧の書込みに際して、走査線131(1311~131m)に対して書込み走査信号WS(WS1~WSm)を順次供給することによって画素アレイ部130の各発光素子10を行単位で順番に走査する、所謂、線順次走査を行う。
駆動走査部150は、書込み走査部140と同様に、シフトレジスタ回路等によって構成されている。この駆動走査部150は、書込み走査部140による線順次走査に同期して、駆動線132(1321~132m)に対して発光制御信号DS(DS1~DSm)を供給することによって発光素子10の発光/非発光(消光)の制御を行う。
信号出力部160は、信号供給源(図示せず)から供給される輝度情報に応じた映像信号の信号電圧(以下、単に『信号電圧』と記述する場合もある)Vsigと基準電圧Vofsとを選択的に出力する。ここで、基準電圧Vofsは、映像信号の信号電圧Vsigの基準となる電圧(例えば、映像信号の黒レベルに相当する電圧)に相当する電圧、あるいは、その近傍の電圧である。基準電圧Vofsは、補正動作を行う際に、初期化電圧として用いられる。
信号出力部160から択一的に出力される信号電圧Vsig/基準電圧Vofsは、信号線133(1331~133n)を介して画素アレイ部130の各発光素子10に対して、書込み走査部140による線順次走査によって選択された発光素子の行単位で書き込まれる。即ち、信号出力部160は、信号電圧Vsigを発光素子の行(ライン)単位で書き込む線順次書込みの駆動形態を採っている。
[発光素子駆動部(画素回路)]
図25は、アクティブマトリクス型有機EL表示装置110における発光素子駆動部(画素回路)の回路構成の一例を示す回路図である。発光素子10は、有機EL素子から成る。有機EL素子は、素子に流れる電流値に応じて発光輝度が変化する電流駆動型の電気光学素子の一例である。
図25は、アクティブマトリクス型有機EL表示装置110における発光素子駆動部(画素回路)の回路構成の一例を示す回路図である。発光素子10は、有機EL素子から成る。有機EL素子は、素子に流れる電流値に応じて発光輝度が変化する電流駆動型の電気光学素子の一例である。
図25に示すように、画素回路は、発光素子10と、発光素子10に電流を流すことによって発光素子10を駆動する駆動回路(画素駆動回路)とによって構成されている。共通に配線された共通電源線134に発光素子10の第2電極32が接続されている。図中、参照符号「Cel」は、発光素子10の等価容量を示す。
発光素子10を駆動する駆動回路は、駆動トランジスタ122、サンプリングトランジスタ123、発光制御トランジスタ124、保持容量125、及び、補助容量126を有する。ここでは、発光素子10及びその駆動回路を、ガラス基板のような絶縁体上ではなく、シリコン半導体基板から成る第1基板41上に形成することを想定し、駆動トランジスタ122として、Pチャネル型のトランジスタを用いる構成を採っている。
また、実施例8では、サンプリングトランジスタ123及び発光制御トランジスタ124についても、駆動トランジスタ122と同様に、Pチャネル型のトランジスタを用いる構成を採っている。従って、駆動トランジスタ122、サンプリングトランジスタ123、及び、発光制御トランジスタ124は、ソース/ゲート/ドレインの3端子ではなく、ソース/ゲート/ドレイン/バックゲートの4端子となっている。バックゲートには電源電圧Vddが印加される。
但し、サンプリングトランジスタ123及び発光制御トランジスタ124については、スイッチ素子として機能するスイッチングトランジスタであることから、Pチャネル型のトランジスタに限られるものではない。従って、サンプリングトランジスタ123及び発光制御トランジスタ124は、Nチャネル型のトランジスタでも、Pチャネル型とNチャネル型が混在した構成のものでもよい。
このような構成の駆動回路において、サンプリングトランジスタ123は、信号出力部160から信号線133を通して供給される映像信号の信号電圧Vsigをサンプリングすることによって保持容量125に書き込む。発光制御トランジスタ124は、電源電圧Vddのノードと駆動トランジスタ122のソース電極との間に接続され、発光制御信号DSによる駆動の下に、発光素子10の発光/非発光を制御する。
保持容量125は、駆動トランジスタ122のゲート電極とソース電極との間に接続されている。この保持容量125は、サンプリングトランジスタ123によるサンプリングによって書き込まれた映像信号の信号電圧Vsigを保持する。駆動トランジスタ122は、保持容量125の保持電圧に応じた駆動電流を発光素子10に流すことによって発光素子10を駆動する。
補助容量126は、駆動トランジスタ122のソース電極と、固定電位のノード、例えば、電源電圧Vddのノードとの間に接続されている。この補助容量126は、映像信号の信号電圧Vsigを書き込んだときに駆動トランジスタ122のソース電位が変動するのを抑制すると共に、駆動トランジスタ122のゲート-ソース間電圧Vgsを、駆動トランジスタ122の閾値電圧Vthにする作用を有する。
実施例9は、本開示の電子機器に関する。ところで、以上に説明した本開示の表示装置は、電子機器に入力された映像信号、又は、電子機器内で生成した映像信号を、画像又は映像として表示する、種々の分野の電子機器の表示部(表示装置)として用いることができる。電子機器として、テレビジョンセット、ノート型パーソナルコンピュータ、デジタルスチルカメラ、携帯電話機等の携帯端末装置、ヘッドマウントディスプレイ等を例示することができるが、これらに限られるものではない。そして、第1電極の端部でのリーク電流の影響が小さく、発光効率等の発光特性に優れた表示装置を実現することができるので、電子機器の表示部(表示装置)として、本開示の表示装置を用いることで、高画質の表示画像を提供することができる。
以下に、本開示の表示装置を用いる電子機器の具体例として、スマートフォン、ヘッドマウントディスプレイ、デジタルスチルカメラを例示する。但し、ここで例示する具体例は一例に過ぎず、これらの具体例に限られるものではない。
[具体例1:スマートフォンの例]
本開示の電子機器の具体例1に係るスマートフォンの外観図を図26A及び図26Bに示す。図26Aは、スマートフォンの第1例を示す外観図であり、図26Bは、スマートフォンの第2例を示す外観図である。
本開示の電子機器の具体例1に係るスマートフォンの外観図を図26A及び図26Bに示す。図26Aは、スマートフォンの第1例を示す外観図であり、図26Bは、スマートフォンの第2例を示す外観図である。
第1例のスマートフォン200A及び第2例のスマートフォン200Bは、表示部210と操作部220とを備えている。第1例のスマートフォン200Aの場合、操作部220は、筐体230の表示部210の下方部に設けられている。第2例のスマートフォン200Bの場合、操作部220は、筐体230の上面部に設けられている。そして、スマートフォン200A,200Bの表示部210として、本開示の表示装置を用いることができる。即ち、具体例1に係るスマートフォン200A,200Bは、その表示部210として、本開示の表示装置を用いることによって作製される。
[具体例2:ヘッドマウントディスプレイの例]
本開示の電子機器の具体例2に係るヘッドマウントディスプレイの外観図を図27に示す。
本開示の電子機器の具体例2に係るヘッドマウントディスプレイの外観図を図27に示す。
具体例2に係るヘッドマウントディスプレイ300は、本体部301、アーム部302及び鏡筒303を有する透過式ヘッドマウントディスプレイ構成を有する。本体部301は、アーム部302及び眼鏡310と接続されている。具体的には、本体部301の長辺方向の端部はアーム部302に取り付けられている。また、本体部301の側面の一方側は、接続部材(図示せず)を介して眼鏡310に連結されている。尚、本体部301を、直接的に人体の頭部に装着することもできる。
本体部301は、ヘッドマウントディスプレイ300の動作を制御するための制御基板や表示部を内蔵している。アーム部302は、本体部301と鏡筒303とを連結させることで、本体部301に対して鏡筒303を支える。具体的には、アーム部302は、本体部301の端部及び鏡筒303の端部と結合されることで、本体部301に対して鏡筒303を固定する。また、アーム部302は、本体部301から鏡筒303に提供される画像に係るデータを通信するための信号線を内蔵している。
鏡筒303は、本体部301からアーム部302を経由して提供される画像光を、眼鏡310のレンズ311を透して、ヘッドマウントディスプレイ300を装着する観察者の目に向かって投射する。このヘッドマウントディスプレイ300において、本体部301に内蔵される表示部として、本開示の表示装置を用いることができる。即ち、具体例2に係るヘッドマウントディスプレイ300は、その表示部として、本開示の表示装置を有している。
[具体例3:デジタルスチルカメラの例]
本開示の電子機器の具体例3に係るレンズ交換式ミラーレスタイプのデジタルスチルカメラの外観図を図28A及び図28Bに示すが、図28Aはデジタルスチルカメラの正面図であり、図28Bはデジタルスチルカメラの背面図である。
本開示の電子機器の具体例3に係るレンズ交換式ミラーレスタイプのデジタルスチルカメラの外観図を図28A及び図28Bに示すが、図28Aはデジタルスチルカメラの正面図であり、図28Bはデジタルスチルカメラの背面図である。
レンズ交換式ミラーレスタイプのデジタルスチルカメラ400は、例えば、カメラ本体部(カメラボディ)411の正面右側に交換式の撮影レンズユニット(交換レンズ)412を有し、正面左側に撮影者が把持するためのグリップ部413を有している。そして、カメラ本体部411の背面略中央にはモニタ414が設けられている。モニタ414の上部には、ビューファインダ(接眼窓)415が設けられている。撮影者は、ビューファインダ415を覗くことによって、撮影レンズユニット412によって導かれた被写体の光像を視認して構図決定を行うことが可能である。
上記の構成のレンズ交換式ミラーレスタイプのデジタルスチルカメラ400において、ビューファインダ415に本開示の表示装置を用いることができる。
以上、本開示の発光素子、表示装置を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例において説明した発光素子、表示装置の構成、構造、システム構成、発光素子駆動部(画素回路)は例示であり、適宜、変更することができるし、実施例において説明した発光素子の製造方法も、適宜、変更することができる。例えば、各実施例においては、専ら、有機EL装置(表示パネル)を例に挙げて説明を行ったが、有機EL装置以外の表示装置に対しても本開示を適用することができる。また、各実施例においては、第2基板から光を取り出すトップエミッション方式の表示装置を説明したが、第1基板から光を取り出すボトムエミッション方式の表示装置とすることもできる。
平坦化層がカラーフィルタ層としての機能を有する形態とすることもできる。即ち、このような機能を有する平坦化層を、周知のカラーレジスト材料から構成すればよい。このように平坦化層をカラーフィルタ層としても機能させることで、有機層と平坦化層とを近接して配置することが可能となり、発光素子から出射する光を広角化させても混色の防止を効果的に図ることができ、視野角特性が向上する。
実施例においては、専ら、白色発光素子とカラーフィルタ層の組合せから3つの副画素から1画素を構成したが、例えば、白色を出射する発光素子を加えた4つの副画素から1画素を構成してもよい。この場合、白色を出射する発光素子にあっては透明なフィルタを配設すればよい。また、実施例においては、発光素子駆動部をMOSFETから構成したが、TFTから構成することもできる。第1電極や第2電極を、単層構造としてもよいし、多層構造としてもよい。
図2に示した実施例1の表示装置及び表示装置を構成する発光素子の変形例を、以下、説明するが、これらの変形例を、あるいは又、これらの変形例を、適宜、組み合わせた変形例を、実施例1~実施例7に対しても適用することができる。
実施例1の表示装置及び表示装置を構成する発光素子の変形例1の模式的な一部断面図を図30に示すが、この変形例1においては、レンズ部材60の光出射側に、カラーフィルタ層CFR,CFG,CFBが設けられている。具体的には、第2電極32の上には、アクリル系樹脂から成る保護層34が形成されている。そして、保護層34の頂面又は上方には(具体的には、保護層34の上には)、周知の材料から成るレンズ部材(オンチップマイクロレンズ)60が設けられている。また、第1基板41と対向する第2基板42の面上にはカラーフィルタ層CF(CFR,CFG,CFB)が設けられている。そして、カラーフィルタ層CFとレンズ部材60及び保護層34とは、アクリル系接着剤から成る封止樹脂層37によって貼り合わされている。レンズ部材50の上に平坦化層を設け、カラーフィルタ層CFと平坦化層とを、アクリル系接着剤から成る封止樹脂層37によって貼り合わせてもよい。
実施例1の表示装置及び表示装置を構成する発光素子の変形例2の模式的な一部断面図を図31に示すが、この変形例2においては、カラーフィルタ層CFR,CFG,CFBが省略されている。即ち、保護層34の頂面又は上方には(具体的には、保護層34の上には)レンズ部材60が設けられており、レンズ部材60及び保護層34と第2基板42とは、アクリル系接着剤から成る封止樹脂層37によって貼り合わされている。レンズ部材60の上に平坦化層を設け、第2基板42と平坦化層とを、アクリル系接着剤から成る封止樹脂層37によって貼り合わせてもよい。尚、発光素子は、有機層が赤色を生じさせる赤色発光素子10R、有機層が緑色を生じさせる緑色発光素子10G、有機層が青色を生じさせる青色発光素子10Bから構成されており、これらの3種類の発光素子(副画素)を組み合わせることで、1画素が構成されるといった変形例とすることもできる。この場合、色純度向上のためにカラーフィルタ層を設けてもよい。
実施例1の表示装置及び表示装置を構成する発光素子の変形例3の模式的な一部断面図を図32に示すが、この変形例3においては、レンズ部材60が省略されている。即ち、保護層34の頂面又は上方には(具体的には、保護層34の上には)カラーフィルタ層CFR,CFG,CFBが設けられており、カラーフィルタ層CFR,CFG,CFBと第2基板42とは、アクリル系接着剤から成る封止樹脂層37によって貼り合わされている。
実施例1の表示装置及び表示装置を構成する発光素子の変形例4の模式的な一部断面図を図33に示すが、この変形例4においては、隣接する発光素子のカラーフィルタ層CFの間には光吸収層(ブラックマトリクス層)BMが形成されている。ブラックマトリクス層BMは、例えば、黒色の着色剤を混入した光学濃度が1以上の黒色の樹脂膜(具体的には、例えば、黒色のポリイミド系樹脂)から成る。
実施例1の表示装置及び表示装置を構成する発光素子の変形例5の模式的な一部断面図を図34に示すが、この変形例5においては、隣接する発光素子のレンズ部材60の間には光吸収層(ブラックマトリクス層)BM’が形成されている形態とすることもできる。
或る発光素子に隣接した発光素子に、或る発光素子から出射した光が侵入し、光学的クロストークが発生することを防止するために、発光素子と発光素子との間に遮光部を設けてもよい。即ち、発光素子と発光素子との間に溝部を形成し、この溝部を遮光材料で埋め込んで遮光部を形成してもよい。このように遮光部を設ければ、或る発光素子から出射した光が隣接発光素子に侵入する割合を低減させることができ、混色が発生し、画素全体の色度が所望の色度からずれてしまうといった現象の発生を抑制することができる。そして、混色を防止することができるので、画素を単色発光させたときの色純度が増加し、色度点が深くなる。それ故、色域が広くなり、表示装置の色表現の幅が広がる。また、色純度を向上させるため各画素に対してカラーフィルタ層を配置しているが、発光素子の構成に依っては、カラーフィルタ層の薄膜化若しくはカラーフィルタ層の省略が可能となり、カラーフィルタ層で吸収されていた光を取り出すことが可能となり、結果として発光効率の向上につながる。あるいは又、光吸収層(ブラックマトリクス層)に遮光性を付与してもよい。
発光素子が出射する光に対応して、波長選択部(例えば、カラーフィルタ層)の大きさを、適宜、変えてもよいし、隣接する発光素子の波長選択部(例えば、カラーフィルタ層)の間に光吸収層(ブラックマトリクス層)が設けられている場合、発光素子が出射する光に対応して、光吸収層(ブラックマトリクス層)の大きさを、適宜、変えてもよい。
尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
[A01]《発光素子:第1の態様》
第1電極、有機層、及び、第2電極がこの順に積層された発光部を有しており、
第1電極は、第1部分、第2部分及び第3部分から構成されており、
第1部分は、第1電極の中央に位置し、
第2部分は、第1部分を囲み、
第3部分は、第2部分を囲み、
第1電極の第1部分、第2部分及び第3部分の下には下地層が形成されており、
有機層は、第1電極の第1部分と接しており、且つ、少なくとも第1電極の第2部分と接しており、
第1電極の第1部分の表面粗さの値は、第1電極の第2部分及び第3部分の表面粗さの値よりも大きい発光素子。
[A02]《発光素子:第2の態様》
第1電極、有機層、及び、第2電極がこの順に積層された発光部を有しており、
第1電極は、第1部分、第2部分及び第3部分から構成されており、
第1部分は、第1電極の中央に位置し、
第2部分は、第1部分を囲み、
第3部分は、第2部分を囲み、
第1電極の第1部分、第2部分及び第3部分の下には下地層が形成されており、
有機層は、第1電極の第1部分と接しており、且つ、少なくとも第1電極の第2部分と接しており、
第1電極の第1部分の下に位置する下地層の第1部分を構成する第1の材料は、第1電極の第2部分及び第3部分の下に位置する下地層の第2部分を構成する第2の材料と異なる発光素子。
[A03]《発光素子:第3の態様》
第1電極、有機層、及び、第2電極がこの順に積層された発光部を有しており、
第1電極は、第1部分、第2部分及び第3部分から構成されており、
第1部分は、第1電極の中央に位置し、
第2部分は、第1部分を囲み、
第3部分は、第2部分を囲み、
第1電極の第1部分、第2部分及び第3部分の下には下地層が形成されており、
有機層は、第1電極の第1部分と接しており、且つ、少なくとも第1電極の第2部分と接しており、
第1電極の第1部分の結晶性は、第1電極の第2部分及び第3部分の結晶性と異なる発光素子。
[A04]第1電極の第1部分の下に位置する下地層の第1部分を構成する第1の材料は、第1電極の第2部分及び第3部分の下に位置する下地層の第2部分を構成する第2の材料と異なる[A01]に記載の発光素子。
[A05]下地層の第1部分を構成する第1の材料は、金属又は合金から成り、
下地層の第2部分を構成する第2の材料は、金属又は合金から成る[A02]に記載の発光素子。
[A06]第1電極の第1部分の結晶性は、第1電極の第2部分及び第3部分の結晶性と異なる[A01]乃至[A03]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A07]第1電極は透明導電性材料から成る[A01]乃至[A06]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A08]第1電極は、1×107Ω・cm以上の比抵抗値を有する透明な酸化物半導体材料から成り、
第1電極は、隣接する発光素子を構成する第1電極と共通である[A01]乃至[A06]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A09]第1電極は、ZnO、In2O3及びSnO2から成る群から選択された少なくとも1種類の材料を含む[A08]に記載の発光素子。
[A10]第1電極は正孔注入層を兼ねている[A08]又は[A09]に記載の発光素子。
[A11]下地層は有機層の発光量の50%以上を反射する材料から成る[A01]乃至[A10]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A12]下地層を構成する材料は透明導電性材料から成り、
下地層の下方には光反射層が形成されている[A01]乃至[A11]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A13]下地層を構成する材料は透明な絶縁材料から成り、
下地層の下方には光反射層が形成されている[A01]乃至[A11]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A14]有機層と第1電極の第3部分との間には絶縁層が形成されている[A01]乃至[A13]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A15]有機層は第1電極の第3部分と接している[A01]乃至[A13]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A16]有機層は、白色又は多色を発光する[A01]乃至[A15]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A17]発光素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子から成る[A01]乃至[A16]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A18]《表示装置》
第1基板、第2基板、及び、第1基板と第2基板との間に形成され、[A01]乃至[A17]のいずれか1項に記載の発光素子の複数を備えている表示装置。
[A19]《電子機器》
[A18]に記載の表示装置を備えている電子機器。
[A01]《発光素子:第1の態様》
第1電極、有機層、及び、第2電極がこの順に積層された発光部を有しており、
第1電極は、第1部分、第2部分及び第3部分から構成されており、
第1部分は、第1電極の中央に位置し、
第2部分は、第1部分を囲み、
第3部分は、第2部分を囲み、
第1電極の第1部分、第2部分及び第3部分の下には下地層が形成されており、
有機層は、第1電極の第1部分と接しており、且つ、少なくとも第1電極の第2部分と接しており、
第1電極の第1部分の表面粗さの値は、第1電極の第2部分及び第3部分の表面粗さの値よりも大きい発光素子。
[A02]《発光素子:第2の態様》
第1電極、有機層、及び、第2電極がこの順に積層された発光部を有しており、
第1電極は、第1部分、第2部分及び第3部分から構成されており、
第1部分は、第1電極の中央に位置し、
第2部分は、第1部分を囲み、
第3部分は、第2部分を囲み、
第1電極の第1部分、第2部分及び第3部分の下には下地層が形成されており、
有機層は、第1電極の第1部分と接しており、且つ、少なくとも第1電極の第2部分と接しており、
第1電極の第1部分の下に位置する下地層の第1部分を構成する第1の材料は、第1電極の第2部分及び第3部分の下に位置する下地層の第2部分を構成する第2の材料と異なる発光素子。
[A03]《発光素子:第3の態様》
第1電極、有機層、及び、第2電極がこの順に積層された発光部を有しており、
第1電極は、第1部分、第2部分及び第3部分から構成されており、
第1部分は、第1電極の中央に位置し、
第2部分は、第1部分を囲み、
第3部分は、第2部分を囲み、
第1電極の第1部分、第2部分及び第3部分の下には下地層が形成されており、
有機層は、第1電極の第1部分と接しており、且つ、少なくとも第1電極の第2部分と接しており、
第1電極の第1部分の結晶性は、第1電極の第2部分及び第3部分の結晶性と異なる発光素子。
[A04]第1電極の第1部分の下に位置する下地層の第1部分を構成する第1の材料は、第1電極の第2部分及び第3部分の下に位置する下地層の第2部分を構成する第2の材料と異なる[A01]に記載の発光素子。
[A05]下地層の第1部分を構成する第1の材料は、金属又は合金から成り、
下地層の第2部分を構成する第2の材料は、金属又は合金から成る[A02]に記載の発光素子。
[A06]第1電極の第1部分の結晶性は、第1電極の第2部分及び第3部分の結晶性と異なる[A01]乃至[A03]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A07]第1電極は透明導電性材料から成る[A01]乃至[A06]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A08]第1電極は、1×107Ω・cm以上の比抵抗値を有する透明な酸化物半導体材料から成り、
第1電極は、隣接する発光素子を構成する第1電極と共通である[A01]乃至[A06]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A09]第1電極は、ZnO、In2O3及びSnO2から成る群から選択された少なくとも1種類の材料を含む[A08]に記載の発光素子。
[A10]第1電極は正孔注入層を兼ねている[A08]又は[A09]に記載の発光素子。
[A11]下地層は有機層の発光量の50%以上を反射する材料から成る[A01]乃至[A10]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A12]下地層を構成する材料は透明導電性材料から成り、
下地層の下方には光反射層が形成されている[A01]乃至[A11]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A13]下地層を構成する材料は透明な絶縁材料から成り、
下地層の下方には光反射層が形成されている[A01]乃至[A11]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A14]有機層と第1電極の第3部分との間には絶縁層が形成されている[A01]乃至[A13]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A15]有機層は第1電極の第3部分と接している[A01]乃至[A13]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A16]有機層は、白色又は多色を発光する[A01]乃至[A15]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A17]発光素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子から成る[A01]乃至[A16]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A18]《表示装置》
第1基板、第2基板、及び、第1基板と第2基板との間に形成され、[A01]乃至[A17]のいずれか1項に記載の発光素子の複数を備えている表示装置。
[A19]《電子機器》
[A18]に記載の表示装置を備えている電子機器。
10,10R,10G,10B・・・発光素子、20・・・トランジスタ、21・・・ゲート電極、22・・・ゲート絶縁層、23・・・チャネル形成領域、24・・・ソース/ドレイン領域、25・・・素子分離領域、26・・・基体、27・・・コンタクトプラグ、28・・・絶縁層、28A・・・絶縁層に設けられた開口部、29・・・絶縁材料層、30・・・発光部(積層構造体)、31,31’,31”・・・第1電極、31A,31A’,31A”・・・第1電極の第1部分、31B,31B’,31B”・・・第1電極の第2部分、31B,31C’,31C”・・・第1電極の第3部分、31D’,31D”・・・第1電極の延在部、32・・・第2電極、33・・・有機層、34・・・保護層、35・・・半光透過材料層、36・・・平坦化層、37・・・封止樹脂層、38・・・光反射層、39A・・・上層・層間絶縁層、39B・・・下層・層間絶縁層、39C・・・下地膜、41・・・第1基板、42・・・第2基板、51,51’・・・下地層、51A・・・下地層の第1部分、51B・・・下地層の第2部分、51D・・・下地層の延在部、60・・・レンズ部材(オンチップマイクロレンズ)、CF,CFR,CFG,CFB・・・カラーフィルタ層、BM,BM’・・・ブラックマトリクス層、110・・・有機EL表示装置、111・・・表示パネル、122・・・駆動トランジスタ、123・・・サンプリングトランジスタ、124・・・発光制御トランジスタ、125・・・保持容量、126・・・補助容量、130・・・画素アレイ部、1311~131m・・・走査線、11321~132m・・・駆動線、1331~133n・・・信号線、140・・・書込み走査部、150・・・駆動走査部、160・・・信号出力部、200A,200B・・・スマートフォン、210・・・表示部、220・・・操作部、230・・・筐体、300・・・ヘッドマウントディスプレイ、301・・・本体部、302・・・アーム部、303・・・鏡筒、310・・・眼鏡、311・・・レンズ、400・・・デジタルスチルカメラ、411・・・カメラ本体部(カメラボディ)、412・・・撮影レンズユニット(交換レンズ)、413・・・グリップ部、414・・・モニタ、415・・・ビューファインダ(接眼窓)、WS,WS1~WSm・・・書込み走査信号、DS,DS1~DSm・・・発光制御信号、Vsig・・・信号電圧
Claims (19)
- 第1電極、有機層、及び、第2電極がこの順に積層された発光部を有しており、
第1電極は、第1部分、第2部分及び第3部分から構成されており、
第1部分は、第1電極の中央に位置し、
第2部分は、第1部分を囲み、
第3部分は、第2部分を囲み、
第1電極の第1部分、第2部分及び第3部分の下には下地層が形成されており、
有機層は、第1電極の第1部分と接しており、且つ、少なくとも第1電極の第2部分と接しており、
第1電極の第1部分の表面粗さの値は、第1電極の第2部分及び第3部分の表面粗さの値よりも大きい発光素子。 - 第1電極、有機層、及び、第2電極がこの順に積層された発光部を有しており、
第1電極は、第1部分、第2部分及び第3部分から構成されており、
第1部分は、第1電極の中央に位置し、
第2部分は、第1部分を囲み、
第3部分は、第2部分を囲み、
第1電極の第1部分、第2部分及び第3部分の下には下地層が形成されており、
有機層は、第1電極の第1部分と接しており、且つ、少なくとも第1電極の第2部分と接しており、
第1電極の第1部分の下に位置する下地層の第1部分を構成する第1の材料は、第1電極の第2部分及び第3部分の下に位置する下地層の第2部分を構成する第2の材料と異なる発光素子。 - 第1電極、有機層、及び、第2電極がこの順に積層された発光部を有しており、
第1電極は、第1部分、第2部分及び第3部分から構成されており、
第1部分は、第1電極の中央に位置し、
第2部分は、第1部分を囲み、
第3部分は、第2部分を囲み、
第1電極の第1部分、第2部分及び第3部分の下には下地層が形成されており、
有機層は、第1電極の第1部分と接しており、且つ、少なくとも第1電極の第2部分と接しており、
第1電極の第1部分の結晶性は、第1電極の第2部分及び第3部分の結晶性と異なる発光素子。 - 第1電極の第1部分の下に位置する下地層の第1部分を構成する第1の材料は、第1電極の第2部分及び第3部分の下に位置する下地層の第2部分を構成する第2の材料と異なる請求項1に記載の発光素子。
- 下地層の第1部分を構成する第1の材料は、金属又は合金から成り、
下地層の第2部分を構成する第2の材料は、金属又は合金から成る請求項4に記載の発光素子。 - 第1電極の第1部分の結晶性は、第1電極の第2部分及び第3部分の結晶性と異なる請求項1に記載の発光素子。
- 第1電極は透明導電性材料から成る請求項1に記載の発光素子。
- 第1電極は、1×107Ω・cm以上の比抵抗値を有する透明な酸化物半導体材料から成り、
第1電極は、隣接する発光素子を構成する第1電極と共通である請求項1に記載の発光素子。 - 第1電極は、ZnO、In2O3及びSnO2から成る群から選択された少なくとも1種類の材料を含む請求項8に記載の発光素子。
- 第1電極は正孔注入層を兼ねている請求項8に記載の発光素子。
- 下地層は有機層の発光量の50%以上を反射する材料から成る請求項1に記載の発光素子。
- 下地層を構成する材料は透明導電性材料から成り、
下地層の下方には光反射層が形成されている請求項1に記載の発光素子。 - 下地層を構成する材料は透明な絶縁材料から成り、
下地層の下方には光反射層が形成されている請求項1に記載の発光素子。 - 有機層と第1電極の第3部分との間には絶縁層が形成されている請求項1に記載の発光素子。
- 有機層は第1電極の第3部分と接している請求項1に記載の発光素子。
- 有機層は、白色又は多色を発光する請求項1に記載の発光素子。
- 発光素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子から成る請求項1に記載の発光素子。
- 第1基板、第2基板、及び、第1基板と第2基板との間に形成され、請求項1乃至請求項17のいずれか1項に記載の発光素子の複数を備えている表示装置。
- 請求項18に記載の表示装置を備えている電子機器。
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