画像表示装置
【課題】開口率を上げることのできる画像表示装置を提供すること。
【解決手段】基板１５と、基板１５上に形成され、電流が流れることで発光する有機ＥＬ素子４と、閾値電圧以上の電圧が印加されることで、有機ＥＬ素子４に流れる電流量を調整する駆動トランジスタＴｄと、駆動トランジスタＴｄに対して印加する前記閾値電圧以上の電圧に応じた電荷が蓄積される保持容量Ｃｓと、を備えた画像表示装置であって、保持容量Ｃｓは、平面視して有機ＥＬ素子４と重なる領域であって、基板１５と有機ＥＬ素子４との間に設けられ、且つ有機ＥＬ素子４の発する光を透過することを特徴とする画像表示装置。
【解決手段】基板１５と、基板１５上に形成され、電流が流れることで発光する有機ＥＬ素子４と、閾値電圧以上の電圧が印加されることで、有機ＥＬ素子４に流れる電流量を調整する駆動トランジスタＴｄと、駆動トランジスタＴｄに対して印加する前記閾値電圧以上の電圧に応じた電荷が蓄積される保持容量Ｃｓと、を備えた画像表示装置であって、保持容量Ｃｓは、平面視して有機ＥＬ素子４と重なる領域であって、基板１５と有機ＥＬ素子４との間に設けられ、且つ有機ＥＬ素子４の発する光を透過することを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬディスプレイ装置等の画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マトリックス状に配列された画素中に、発光層に注入された正孔と電子とが再結合することにより発光する有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子と、アモルファスシリコンや多結晶シリコン等で形成される薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：以下「ＴＦＴ」という）等を含む画素回路とを備えた画像表示装置が提案されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子を用いた画像表示装置は、光透過性を有する基板上に形成された有機ＥＬ素子から前記基板を通して下方に光を放つボトムエミッション構造と、基板上に形成された有機ＥＬ素子から上方に光を放つトップエミッション構造とに分類できる。なお、ボトムエミッション構造の画像表示装置としては、特許文献１および２等が存在する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−０８１０９４号公報
【特許文献２】特開２００５−０１１５７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ボトムエミッション構造は、平面視して画素内において有機ＥＬ素子と画素回路とが重なる領域が大きいため、開口率（各画素の発光面積の割合）が小さくなるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、開口率を上げることのできる画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態に係る画像表示装置は、透明素子基板と、前記透明素子基板上に形成され、電流が流れることで発光する発光素子と、閾値電圧以上の電圧が印加されることで、前記発光素子に流れる電流量を調整するドライバ素子と、前記ドライバ素子に対して印加する前記閾値電圧以上の電圧に応じた電荷が蓄積される容量素子と、を備えた画像表示装置であって、前記容量素子は、平面視して前記発光素子と重なる領域であって、前記透明素子基板と前記発光素子との間に設けられ、且つ前記発光素子の発する光を透過することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の一実施形態に係る画像表示装置は、請求項１に記載の画像表示装置において、前記発光素子は、一対の電極間に電流が流れて発光するとともに、該一対の電極の一方が、前記容量素子の一方の電極であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の一実施形態に係る画像表示装置は、請求項１に記載の画像表示装置において、前記ドライバ素子は、平面視して前記容量素子と離間して設けられていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の一実施形態に係る画像表示装置は、請求項１に記載の画像表示装置において、前記容量素子は、第１電極層と第２電極層との間に介在される誘電体層とを備え、前記発光素子の発する光のうち、発光ピーク波長をλとし、前記第１電極層の膜厚をｄ３、屈折率をｎ３とし、前記誘電体層の膜厚をｄ２、屈折率をｎ２とし、前記第２電極層の膜厚をｄ１、屈折率をｎ１とした場合に、λ＝ｄ１×ｎ１＝ｄ２×ｎ２＝ｄ３×ｎ３の関係が成り立つように各層を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、開口率を上げることの可能な画像表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる画像表示装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されないものとする。
【００１３】
図１は、本実施の形態にかかる画像表示装置の１画素を構成する画素回路および発光素子としての有機ＥＬ素子を示す回路図であり、図２は、図１の画素回路および有機ＥＬ素子で構成された画像表示装置の１画素を示す透過上面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ矢視断面図である。なお、図２では、透明素子基板としての基板１５、絶縁膜１６、平坦化膜１７、接着膜１８、誘電体層７、層間絶縁膜１９、有機発光層１４、および、上部電極１３を省略するとともに、第１電極層５において第２電極層６と重なって見えない部分を点線で描いている。なお、有機ＥＬ素子４は、一対の電極と、その電極間に介在される有機発光層１４とを備えている。ここで、有機ＥＬ素子４の一対の電極のうち、基板１５に近い方の電極を下部電極１２とし、その上方に位置する電極を上部電極１３とする。
【００１４】
本画素回路は、ｎ型ＴＦＴを用いたコモンカソード・ボトムエミッション構造である。画素回路は、容量素子としての保持容量Ｃｓ、ドライバ素子としての駆動トランジスタＴｄ、制御用トランジスタＴｓ、電源線１、走査線２、および、画像信号線３を備えて構成されており、本画素回路に有機ＥＬ素子４が接続されている。
【００１５】
ボトムエミッション構造は、基板上方に乾燥剤を配置できるため、湿度に強いという利点がある一方、平面視して１画素内において有機ＥＬ素子４と画素回路とが重なる領域が大きい同一平面状に配置されるため、開口率（各画素の発光面積の割合）が小さくなるという問題がある。そして、開口率が小さいと画像表示装置においては、開口率が大きい画像表示装置と比較した場合、輝度を大きくしようとすると有機ＥＬ素子４に流れる電流量を多くしなければならない。その結果、有機発光層が酸化しやすくなり、ひいては有機ＥＬ素子４の製品寿命が短くなってしまう。
【００１６】
画素の中で有機ＥＬ素子４に次いで場所を取るのは保持容量Ｃｓである。特に、ＴＦＴのチャネル層がアモルファスシリコンの場合、ＴＦＴの寄生容量が大きいため、その寄生容量の影響を小さくするために必要とする保持容量Ｃｓの面積は大きくなる。図１に示すように、有機ＥＬ素子４と保持容量Ｃｓとを電気的に直接接続し、有機ＥＬ素子４と保持容量Ｃｓとを基板上に重ねて配置する。具体的には、有機ＥＬ素子４の下部電極１２と、保持容量Ｃｓの第２電極層６とを同一の層で形成する。さらに、保持容量Ｃｓの第１電極層５および誘電体層７を有機ＥＬ素子４が発する光が透過する材料から構成することにより、保持容量Ｃｓが形成されていた部分から有機ＥＬ素子４が発する光を取り出すことができる。これにより、画素の開口率を上げることができる。
【００１７】
保持容量Ｃｓは、画像信号線３から供給された画像データ電位を保持する容量素子である。なお、画像データ電位とは、有機ＥＬ素子４の発光輝度に応じた電位のことであって、保持容量Ｃｓに画像データ電位が保持されることで、駆動トランジスタＴｄのゲート電位を大きくし、それに応じた電流が駆動トランジスタＴｄのソース・ドレイン間に流れることで、有機ＥＬ素子４を発光させることができる。
【００１８】
かかる保持容量Ｃｓは、第１電極層５、第２電極層６、および、第１電極層５と第２電極層６の間に介在された誘電体層７を備えた構造を有している。そして、第１電極層５及び第２電極層６は、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）又は錫酸化物等の光透過性を有する導電材料を用いて形成される。また、第１電極層５及び第２電極層６は、例えば、マグネシウム、銀、アルミニウム又はカルシウム等の材料、あるいはこれらの合金等を用いることができ、その厚みを３０ｎｍ以下にすることによって、光透過性の電極とすることができる。また、誘電体層７は、例えば、窒化珪素又は酸化珪素等の光透過性の誘電体を用いることができる。従って、保持容量Ｃｓは、光を透過する材料からなるため、有機ＥＬ素子４の発する光の少なくとも一部を透過することができる。
【００１９】
駆動トランジスタＴｄは、保持容量Ｃｓに保持される画像データ電位により、該駆動トランジスタＴｄに電流が流れるオン状態又は電流が流れないオフ状態に切り替えられることにより、有機ＥＬ素子４に流れる電流量を制御する。駆動トランジスタＴｄは、ゲート電極８、ソース電極９、および、ドレイン電極１０、および、チャネル層１１を備えた構造を有している。
【００２０】
駆動トランジスタＴｄは、平面視して保持容量Ｃｓが設けられている領域と隣接する領域に設けられている。具体的には、有機発光層１４と下部電極１２とが直接接する領域と重ならない領域に駆動トランジスタＴｄが設けられている。駆動トランジスタＴｄは、ゲート電極８、ソース電極９及びドレイン電極１０等の光を反射する金属材料から成り、有機ＥＬ素子４が発する光が照射することがある。また、駆動トランジスタＴｄは、光が照射されることで、駆動トランジスタＴｄの電気的特性に変化が生じることがある。そのため、有機ＥＬ素子４の発光領域の直下には、駆動トランジスタＴｄが配設されない。なお、発光領域とは、有機発光層１４の下面と下部電極１２の上面とが直接接する領域のことであって、有機発光層１４が下部電極１２及び上部電極１３から電圧を印加されることで、発光する領域のことをいう。
【００２１】
制御用トランジスタＴｓは、走査線２の電位に応じて保持容量Ｃｓと画像信号線３との電気的接続を制御するスイッチングトランジスタである。制御用トランジスタＴｓは、走査線２の電位に応じて、該制御用トランジスタＴｓがオン状態又はオフ状態に切り替えられる。そして、制御用トランジスタＴｓがオン状態において、画像信号線３から供給される画像データ電位が保持容量Ｃｓに供給される。
【００２２】
電源線１は、駆動トランジスタＴｄに所定電圧を供給する。そして、駆動トランジスタＴｄがオン状態のとき、有機ＥＬ素子４の両電極間に所定電圧に応じた電圧差が生じ、有機ＥＬ素子４に電流が流れ、該有機ＥＬ素子４が発光する。走査線２は、制御用トランジスタＴｓをオン状態又はオフ状態に制御するための電位としての制御信号を供給する。画像信号線３は、有機ＥＬ素子４の発光輝度に対応する画像データ電位としての画像信号を保持容量Ｃｓに供給する。
【００２３】
有機ＥＬ素子４は、アノードとしての下部電極１２、カソードとしての上部電極１３、および、下部電極１２と上部電極１３の間に介在され、有機発光材料からなる有機発光層１４を少なくとも備えた構造を有している。本画素回路では、有機ＥＬ素子４の下部電極１２を電源線１側に、上部電極１３をグラウンド側にそれぞれ接続している。
【００２４】
ここで、本実施の形態では、画素回路上で、有機ＥＬ素子４と保持容量Ｃｓとを直接接続するとともに、両者を平面視して重ね合わせる。そして、有機ＥＬ素子４の一対の電極のうち、一方の下部電極１２と、保持容量Ｃｓの第２電極５とを、共通の電極とし、構造上は同一の層となる。
【００２５】
下部電極１２の材料としては、第２電極層６と同一の層とすることができるため、第２電極層６と同一材料からなる。また、上部電極１３の材料としては、例えば、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム又は銀等の金属、あるいはこれらの合金等の材料から成る。なお、上部電極層１４の厚みは、例えば５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下に設定されている。
【００２６】
また、有機発光層１４の材料としては、例えば、Ａｌｑ３（トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体）等の発光性の材料で構成される。発光効率を高めるために、トリス［ピリジニル−ｋＮ−フェニル−ｋＣ］イリジウム等の有機金属化合物又クマリン等の色素をドーパント材料として、正孔輸送性又は電子輸送性を有するホスト材料にドープして有機発光層を構成してもよい。有機発光層を構成するドーパント材料の濃度は、例えば、０．５質量％以上２０質量％以下とする。正孔輸送性を有するホスト材料の例としては、α−ＮＰＤ、ＴＰＤ等がある。電子輸送性を有するホスト材料の例としては、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−（フェニルフェノラト）アルミニウム、１，４−フェニレンビス（トリフェニルシラン）、１，３−ビス（トリフェニルシリル）ベンゼン、１，３，５−トリ（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）ベンゼン、ＣＢＰ、Ａｌｑ３又はＳＤＰＶＢｉ等がある。なお、有機発光層の各層を構成する材料は、発する光の色に応じて、適当な材料が選択される。赤色の光を発するドーパント材料の例としては、トリス（１−フェニルイソキノリナト−Ｃ２，Ｎ）イリジウム又はＤＣＪＴＢ等がある。緑色の光を発するドーパント材料の例としては、トリス［ピリジニル−ｋＮ−フェニル−ｋＣ］イリジウム又はビス［２−（２−ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）等がある。青色の光を発するドーパント材料の例としては、ジスチリルアリーレン誘導体、ペリレン誘導体又はアゾメチン亜鉛錯体等がある。有機発光層は、１層構造に限られることはなく、複数層構造であってもよい。このような有機ＥＬ素子４は、有機発光層１４に注入された正孔と電子とが再結合することによって光を生じる機能を有する。
【００２７】
さらに、画像表示装置はその構造上、基板１５、絶縁膜１６、平坦化膜１７、接着膜１８、および、層間絶縁膜１９を備えている。基板１５は、例えば、ガラスやプラスチック等の光を透過する材料からなる。また、基板１５上に、駆動トランジスタＴｄのゲート電極８に対して、ソース電極９及びドレイン電極１０を絶縁するための絶縁膜１６が形成されている。絶縁膜１６は、例えば、窒化珪素、酸化珪素又は酸化窒化珪素等の光を透過する絶縁材料からなる。
【００２８】
絶縁膜１６上には、駆動トランジスタＴｄに起因する表面の凹凸を低減するために、平坦化膜１７が形成されている。駆動トランジスタＴｄは、複数のゲート電極８等の複数の電気配線がパターニングされているため、その表面には凹凸が形成される。有機ＥＬ素子４を凹凸な表面上に形成すると、有機ＥＬ素子４を構成する電極層同士が短絡し、有機ＥＬ素子４が発光しないことがある。そのため、絶縁膜１６及び駆動トランジスタＴｄ上には、平坦化膜１７が形成される。かかる平坦化膜１７は、例えば、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂又はシリコン樹脂等の光を透過する絶縁性を有する有機材料を用いることができる。なお、平坦化膜１７の厚みは、例えば２μｍ以上５μｍ以下に設定されている。
【００２９】
また、接着膜１８は、平坦化膜１７と層間絶縁膜１９との間に形成されている。接着膜１８は、平坦化膜１７と層間絶縁膜１９との両者の接着性を良好にすることができる。かかる接着膜１８は、誘電体層７と同一の材料からなる。
【００３０】
また、層間絶縁膜１９は、有機ＥＬ素子４の発光する領域を取り囲むように、下部電極１２及び接着膜１８上に形成されている。かかる層間絶縁膜１９は、下部電極１２と上部電極１３とが短絡するのを防止している。なお、層間絶縁膜１９は、例えば、フェノール樹脂、アクリル樹脂又はポリイミド樹脂等の有機絶縁材料、あるいは窒化珪素、酸化珪素又は酸化窒化珪素等の無機絶縁材料から成る。層間絶縁膜１９の厚みは、例えば０．５μｍ以上２μｍ以下に設定されている。
【００３１】
上述したように構成された画素回路の駆動について説明する。まず、走査線２を高電位にして制御用トランジスタＴｓをオン状態として導通させる。そして、画像信号線３を介して保持容量Ｃｓに適切な画像データ電位を保持し、駆動トランジスタＴｄをオン状態に設定する。その後、走査線２を低電位にして制御用トランジスタＴｓをオフ状態として非導通にする。その結果、保持容量Ｃｓに保持された画像データ電位によって、駆動トランジスタＴｄをオン状態に維持することができる。
【００３２】
そして、有機ＥＬ素子４の発光について説明する。駆動トランジスタＴｄがオン状態に維持されているときに、電源線１をグラウンドに対して高電位にする。このとき、駆動トランジスタＴｄに流れる電流は保持容量Ｃｓに保持された画像データ電位に応じて制御されている。そのため、電源線１がグラウンドよりも高電位であるため、電源線１からグラウンドに向かって電流が流れ、有機ＥＬ素子４の有機発光層１４が発光する。
【００３３】
そして、有機発光層１４より下側に形成された第２電極層６、誘電体層７、第１電極層５、平坦化膜１７、絶縁膜１６、および、基板１５が光を透過させるため、有機発光層１４が発光した光は基板１５から外部に向かって放射される。この時、有機ＥＬ素子４と重なる保持容量Ｃｓ形成部は開口部となるので、画素の開口率を効果的に大きくすることができる。本実施形態によれば、画素内において、平面視して保持容量Ｃｓと重なる領域にまで有機ＥＬ素子４を配設することができ、発光面積を大きくすることができる。しいては、画素の開口率を大きくすることができ、有機ＥＬ素子４の発する光を外部に取り出しやすくする外部取出効率を向上させることができる。
【００３４】
（画像表示装置の製造方法）
次に、図１〜図３に示される構成を有する画像表示装置の製造方法について説明する。図４−１〜図４−１８は、本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【００３５】
最初に、基板１５上に、ゲート層２０を成膜する（図４−１）。ここで、基板１５の材料としては、例えば、ガラスが用いられ、その厚さは、本例では、０．７ｍｍである。また、ゲート層２０の材料としては、例えば、アルミニウム合金又はモリブデン合金が用いられ、その厚さは、本例では、３００ｎｍである。その後、レジストの塗布、露光、現像、ゲート層２０のエッチング、レジストの剥離を順番に行うことにより、ゲート層２０を所定の形状にパターニングする（図４−２）。なお、図４−２では、ゲート層２０から走査線２および駆動トランジスタＴｄのゲート電極８が形成される。
【００３６】
次に、絶縁膜１６を成膜し、さらに、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）層２１を成膜する（図４−３）。ここで、絶縁膜１６の材料としては、例えば、窒化珪素が用いられ、その厚さは、本例では、３５０ｎｍである。また、アモルファスシリコンの厚さは、本例では、１００ｎｍである。次に、レジストの塗布、露光、現像、ａ−Ｓｉ層２１のエッチング、レジストの剥離を順番に行うことにより、ａ−Ｓｉ層２１を所定の形状にパターニングする（図４−４）。なお、図４−４では、ａ−Ｓｉ層２１から駆動トランジスタＴｄのチャネル層１１が形成される。
【００３７】
次に、ソース・ドレイン層２２を成膜する（図４−５）。ここで、ソース・ドレイン層２２の材料としては、例えば、アルミニウムが用いられ、その厚さは、本例では、３００ｎｍである。その後、レジストの塗布、露光、現像、ソース・ドレイン層２２のエッチング、レジストの剥離を順番に行うことにより、ソース・ドレイン層２２を所定の形状にパターニングする（図４−６）。なお、図４−６では、ソース・ドレイン層２２から駆動トランジスタＴｄのソース電極９およびドレイン電極１０が形成される。
【００３８】
次に、平坦化膜１７を塗布する（図４−７）。ここで、平坦化膜１７の材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂又はノボラック樹脂が用いられ、その厚さは、本例では、３μｍである。その後、露光、現像、硬化を順番に行うことにより、駆動トランジスタＴｄのドレイン電極１０の上部が露出した平坦化膜１７を形成する（図４−８）。
【００３９】
次に、第１電極層５を成膜する（図４−９）。ここで、第１電極層５の材料としては、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）が用いられ、その厚さは、本例では、４５０ｎｍである。その後、レジストの塗布、露光、現像、第１電極層５のエッチング、レジストの剥離を順番に行うことにより、第１電極層５を所定の形状にパターニングする（図４−１０）。
【００４０】
次に、接着膜１８を成膜する（図４−１１）。ここで、接着膜１８の材料としては、例えば、窒化珪素が用いられ、その厚さは、本例では、４５０ｎｍである。その後、レジストの塗布、露光、現像、接着膜１８のエッチング、レジストの剥離を順番に行うことにより、接着膜１８を所定の形状にパターニングする（図４−１２）。
【００４１】
次に、第２電極層６を成膜する（図４−１３）。ここで、第２電極層６の材料としては、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）が用いられ、その厚さは、本例では、５０ｎｍである。その後、レジストの塗布、露光、現像、第２電極層６のエッチング、レジストの剥離を順番に行うことにより、第２電極層６を所定の形状にパターニングする（図４−１４）。なお、前述した様に、第２電極層６は、下部電極１２の役割も有する。さらに、第２電極層６と第１電極層５の間に配置された接着膜１８は、誘電体層７の役割を有する。
【００４２】
次に、層間絶縁膜１９を塗布する（図４−１５）。ここで、層間絶縁膜１９の材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂又はノボラック樹脂が用いられ、その厚さは、本例では、１μｍである。その後、露光、現像、硬化を順番に行うことにより、第２電極層６の上部が露出した層間絶縁膜１９を形成する（図４−１６）。
【００４３】
次に、有機発光層１４を成膜する（図４−１７）。ここで、有機発光層１４の材料としては、例えば、Ａｌｑ３が用いられ、その厚さは、本例では、０．５ｎｍである。最後に、上部電極１３を成膜する（図４−１８）。ここで、上部電極１３の材料としては、例えば、カルシウム又はマグネシウムが用いられ、その厚さは、本例では、１００ｎｍである。以上の工程を経て、図１〜図３に示される構成を有する画像表示装置が完成する。
【００４４】
（変形例１）
本発明は、有機ＥＬ素子４と保持容量Ｃｓとが直接接続されているボトムエミッション構造であれば適用することが可能である。図５は、本実施の形態にかかる画像表示装置の１画素を構成する画素回路および有機ＥＬ素子４の第１の変形例を示す回路図である。本画素回路は、図１の画素回路と比べて、制御用トランジスタＴｍ、閾値電圧検出用トランジスタＴｔｈ、制御用トランジスタＴｍを制御するための制御信号を供給するＴｍ制御線２３、および、閾値電圧検出用トランジスタＴｔｈを制御するための制御信号を供給するＴｔｈ制御線２４をさらに備える。また、有機ＥＬ素子４の下部電極１２がグラウンド側に、上部電極１３が電源線１側に接続されている点が異なっている。
【００４５】
本例でも同様に、有機ＥＬ素子４の下部電極１２と、保持容量Ｃｓの第２電極層６とを光を透過する同一の層で形成し、さらに、保持容量Ｃｓの第１電極層５および誘電体層７を光を透過する材料から構成することによって、画素の開口率を大きくすることができる。
【００４６】
（変形例２）
また、本実施の形態にかかる画像表示装置において、保持容量Ｃｓの第２電極層６、誘電体層７、および、第１電極層５の各光路長（膜厚ｄと屈折率ｎとの積）を、所望の波長の整数倍にすることで、有機ＥＬ素子４が発光する光のうち特定の波長を強めることができる。つまり、第１電極層５と第２電極層６との間に、有機ＥＬ素子４が発する光が共振する定在波が発生するように、保持容量Ｃｓを構成する各層の厚みを調整する。図６は、本実施の形態にかかる画像表示装置の１画素を構成する画素回路および有機ＥＬ素子４の第２の変形例を示す断面図である。図のように、第２電極層６の膜厚をｄ１、屈折率をｎ１とし、誘電体層７の膜厚をｄ２、屈折率をｎ２とし、第１電極層５の膜厚をｄ３、屈折率をｎ３とする。そして、有機ＥＬ素子が発光する光で強めたい波長（光強度が最大となる波長）である発光ピーク波長をλとすると、λ＝ｄ１×ｎ１＝ｄ２×ｎ２＝ｄ３×ｎ３の関係が成り立つように各層を形成することにより、発光ピーク波長λの光を強めることができる（発光スペクトルを細くすることができる）。なお、λ＝ｄ１×ｎ１＝ｄ２×ｎ２＝ｄ３×ｎ３の関係が成り立つとは、０．９≦（ｄ１×ｎ１）／λ≦１．１、０．９≦（ｄ２×ｎ２）／λ≦１．１、０．９≦（ｄ３×ｎ３）／λ≦１．１の関係式を満たす場合も該当する。
【００４７】
本実施形態によれば、有機ＥＬ素子４の直下に保持容量Ｃｓを設けるとともに、両者の間で電極層を共通に使用する。さらに、有機ＥＬ素子４と保持容量Ｃｓの各層の厚みを調整することによって、有機ＥＬ素子４と保持容量Ｃｓにて、それぞれ定在波を発生させることができる。その結果、有機ＥＬ素子４が発光する強まった光を保持容量Ｃｓを介して、外部に効率良く取り出すことができる。
【００４８】
（変形例３）
また、本実施の形態にかかる画像表示装置において、第１電極層５を有機ＥＬ素子４が発光する光の発光ピーク波長よりはるかに薄くし、さらに、誘電体層７および第２電極層６の各膜厚ｄを、所望の波長の整数倍にすることで、有機ＥＬ素子４が発光する光のうち特定の波長を強めることができる。なお、第１電極層５は、例えば、マグネシウム、銀、アルミニウム又はカルシウム等の材料を用いる。さらに、第１電極層５の厚みを１００ｎｍ以下にすることによって、光透過性の電極とすることができる。
【００４９】
図７は、本実施の形態にかかる画像表示装置の１画素を構成する画素回路および有機ＥＬ素子の第３の変形例を示す断面図である。図のように、第２電極層６の膜厚をｄ１、屈折率をｎ１とし、誘電体層７の膜厚をｄ２、屈折率をｎ２とし、第１電極層５の膜厚を発光ピーク波長λよりはるかに薄いｄ３とする。そして、λ＝ｄ１×ｎ１＝ｄ２×ｎ２の関係がほぼ成り立つように各層を形成することにより、発光ピーク波長λの光を強めることができる。
【００５０】
さらに、第１電極層５、第２電極層６及び誘電体層７の厚みを調整する。つまり、第１電極層５と第２電極層６との間にて有機ＥＬ素子４の発する光を強める構造とする。そして、第１電極層５の直下に、外光を吸収する光吸収層２５を設ける。光吸収層２５は、外部から有機ＥＬディスプレイ内に入射する外光を吸収する機能を備えている。また、光吸収層２５は、外光を吸収するとともに、有機ＥＬ素子４が発する光は外部に効率良く取り出すことができる。
【００５１】
光吸収層２５は、エネルギーギャップ（ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ）が１ｅＶ以下の材料から成り、例えばポルフィリン類及びフラーレン類の混合物、ポルフィリン環及びフラーレン基を同一分子内に有する化合物類、シアニン系ポリメチン色素、又はスチリル系ポリメチン色素等の材料から成る。また、光吸収層２５は、有機ＥＬ素子４の発する光のうち、定在波が外部に出射されるように、定在波の節となる位置に該当する第１電極層５の直下に配置されている。そのため、光吸収層２５の厚みは、５ｎｍ以上２５ｎｍ以下に設定されている。光吸収層２５の厚みを５ｎｍ以上とすることで、外光又は定在波の波長と異なる光を十分に吸収することができる。また、光吸収層２５の厚みを２５ｎｍ以下にすることで、必要以上に有機ＥＬ素子４の発する光を吸収することがなく、有機ＥＬディスプレイ１の輝度が低下するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本実施の形態にかかる画像表示装置の１画素を構成する画素回路および有機ＥＬ素子を示す回路図である。
【図２】図１の画素回路および有機ＥＬ素子で構成された画像表示装置の１画素の上面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４−１】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図４−２】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図４−３】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図４−４】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図４−５】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図４−６】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図４−７】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図４−８】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図４−９】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図４−１０】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図４−１１】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図４−１２】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図４−１３】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図４−１４】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図４−１５】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図４−１６】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図４−１７】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図４−１８】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図５】本実施の形態にかかる画像表示装置の１画素を構成する画素回路および有機ＥＬ素子の第１の変形例を示す回路図である。
【図６】本実施の形態にかかる画像表示装置の１画素を構成する画素回路および有機ＥＬ素子の第２の変形例を示す断面図である。
【図７】本実施の形態にかかる画像表示装置の１画素を構成する画素回路および有機ＥＬ素子の第３の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ 電源線
２ 走査線
３ 画像信号線
４ 有機ＥＬ素子
５ 第１電極層
６ 第２電極層
７ 誘電体層
８ ゲート電極
９ ソース電極
１０ ドレイン電極
１１ チャネル層
１２ 下部電極
１３ 上部電極
１４ 有機発光層
１５ 基板
１６ 絶縁膜
１７ 平坦化膜
１８ 接着膜
１９ 層間絶縁膜
２０ ゲート層
２１ ａ−Ｓｉ層
２２ ソース・ドレイン層
２３ Ｔｍ制御線
２４ Ｔｔｈ制御線
２５ 光吸収層
Ｃｓ 保持容量
Ｔｄ 駆動トランジスタ
Ｔｓ 制御用トランジスタ
Ｔｍ 制御用トランジスタ
Ｔｔｈ 閾値電圧検出用トランジスタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬディスプレイ装置等の画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マトリックス状に配列された画素中に、発光層に注入された正孔と電子とが再結合することにより発光する有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子と、アモルファスシリコンや多結晶シリコン等で形成される薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：以下「ＴＦＴ」という）等を含む画素回路とを備えた画像表示装置が提案されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子を用いた画像表示装置は、光透過性を有する基板上に形成された有機ＥＬ素子から前記基板を通して下方に光を放つボトムエミッション構造と、基板上に形成された有機ＥＬ素子から上方に光を放つトップエミッション構造とに分類できる。なお、ボトムエミッション構造の画像表示装置としては、特許文献１および２等が存在する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−０８１０９４号公報
【特許文献２】特開２００５−０１１５７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ボトムエミッション構造は、平面視して画素内において有機ＥＬ素子と画素回路とが重なる領域が大きいため、開口率（各画素の発光面積の割合）が小さくなるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、開口率を上げることのできる画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態に係る画像表示装置は、透明素子基板と、前記透明素子基板上に形成され、電流が流れることで発光する発光素子と、閾値電圧以上の電圧が印加されることで、前記発光素子に流れる電流量を調整するドライバ素子と、前記ドライバ素子に対して印加する前記閾値電圧以上の電圧に応じた電荷が蓄積される容量素子と、を備えた画像表示装置であって、前記容量素子は、平面視して前記発光素子と重なる領域であって、前記透明素子基板と前記発光素子との間に設けられ、且つ前記発光素子の発する光を透過することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の一実施形態に係る画像表示装置は、請求項１に記載の画像表示装置において、前記発光素子は、一対の電極間に電流が流れて発光するとともに、該一対の電極の一方が、前記容量素子の一方の電極であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の一実施形態に係る画像表示装置は、請求項１に記載の画像表示装置において、前記ドライバ素子は、平面視して前記容量素子と離間して設けられていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の一実施形態に係る画像表示装置は、請求項１に記載の画像表示装置において、前記容量素子は、第１電極層と第２電極層との間に介在される誘電体層とを備え、前記発光素子の発する光のうち、発光ピーク波長をλとし、前記第１電極層の膜厚をｄ３、屈折率をｎ３とし、前記誘電体層の膜厚をｄ２、屈折率をｎ２とし、前記第２電極層の膜厚をｄ１、屈折率をｎ１とした場合に、λ＝ｄ１×ｎ１＝ｄ２×ｎ２＝ｄ３×ｎ３の関係が成り立つように各層を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、開口率を上げることの可能な画像表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる画像表示装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されないものとする。
【００１３】
図１は、本実施の形態にかかる画像表示装置の１画素を構成する画素回路および発光素子としての有機ＥＬ素子を示す回路図であり、図２は、図１の画素回路および有機ＥＬ素子で構成された画像表示装置の１画素を示す透過上面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ矢視断面図である。なお、図２では、透明素子基板としての基板１５、絶縁膜１６、平坦化膜１７、接着膜１８、誘電体層７、層間絶縁膜１９、有機発光層１４、および、上部電極１３を省略するとともに、第１電極層５において第２電極層６と重なって見えない部分を点線で描いている。なお、有機ＥＬ素子４は、一対の電極と、その電極間に介在される有機発光層１４とを備えている。ここで、有機ＥＬ素子４の一対の電極のうち、基板１５に近い方の電極を下部電極１２とし、その上方に位置する電極を上部電極１３とする。
【００１４】
本画素回路は、ｎ型ＴＦＴを用いたコモンカソード・ボトムエミッション構造である。画素回路は、容量素子としての保持容量Ｃｓ、ドライバ素子としての駆動トランジスタＴｄ、制御用トランジスタＴｓ、電源線１、走査線２、および、画像信号線３を備えて構成されており、本画素回路に有機ＥＬ素子４が接続されている。
【００１５】
ボトムエミッション構造は、基板上方に乾燥剤を配置できるため、湿度に強いという利点がある一方、平面視して１画素内において有機ＥＬ素子４と画素回路とが重なる領域が大きい同一平面状に配置されるため、開口率（各画素の発光面積の割合）が小さくなるという問題がある。そして、開口率が小さいと画像表示装置においては、開口率が大きい画像表示装置と比較した場合、輝度を大きくしようとすると有機ＥＬ素子４に流れる電流量を多くしなければならない。その結果、有機発光層が酸化しやすくなり、ひいては有機ＥＬ素子４の製品寿命が短くなってしまう。
【００１６】
画素の中で有機ＥＬ素子４に次いで場所を取るのは保持容量Ｃｓである。特に、ＴＦＴのチャネル層がアモルファスシリコンの場合、ＴＦＴの寄生容量が大きいため、その寄生容量の影響を小さくするために必要とする保持容量Ｃｓの面積は大きくなる。図１に示すように、有機ＥＬ素子４と保持容量Ｃｓとを電気的に直接接続し、有機ＥＬ素子４と保持容量Ｃｓとを基板上に重ねて配置する。具体的には、有機ＥＬ素子４の下部電極１２と、保持容量Ｃｓの第２電極層６とを同一の層で形成する。さらに、保持容量Ｃｓの第１電極層５および誘電体層７を有機ＥＬ素子４が発する光が透過する材料から構成することにより、保持容量Ｃｓが形成されていた部分から有機ＥＬ素子４が発する光を取り出すことができる。これにより、画素の開口率を上げることができる。
【００１７】
保持容量Ｃｓは、画像信号線３から供給された画像データ電位を保持する容量素子である。なお、画像データ電位とは、有機ＥＬ素子４の発光輝度に応じた電位のことであって、保持容量Ｃｓに画像データ電位が保持されることで、駆動トランジスタＴｄのゲート電位を大きくし、それに応じた電流が駆動トランジスタＴｄのソース・ドレイン間に流れることで、有機ＥＬ素子４を発光させることができる。
【００１８】
かかる保持容量Ｃｓは、第１電極層５、第２電極層６、および、第１電極層５と第２電極層６の間に介在された誘電体層７を備えた構造を有している。そして、第１電極層５及び第２電極層６は、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）又は錫酸化物等の光透過性を有する導電材料を用いて形成される。また、第１電極層５及び第２電極層６は、例えば、マグネシウム、銀、アルミニウム又はカルシウム等の材料、あるいはこれらの合金等を用いることができ、その厚みを３０ｎｍ以下にすることによって、光透過性の電極とすることができる。また、誘電体層７は、例えば、窒化珪素又は酸化珪素等の光透過性の誘電体を用いることができる。従って、保持容量Ｃｓは、光を透過する材料からなるため、有機ＥＬ素子４の発する光の少なくとも一部を透過することができる。
【００１９】
駆動トランジスタＴｄは、保持容量Ｃｓに保持される画像データ電位により、該駆動トランジスタＴｄに電流が流れるオン状態又は電流が流れないオフ状態に切り替えられることにより、有機ＥＬ素子４に流れる電流量を制御する。駆動トランジスタＴｄは、ゲート電極８、ソース電極９、および、ドレイン電極１０、および、チャネル層１１を備えた構造を有している。
【００２０】
駆動トランジスタＴｄは、平面視して保持容量Ｃｓが設けられている領域と隣接する領域に設けられている。具体的には、有機発光層１４と下部電極１２とが直接接する領域と重ならない領域に駆動トランジスタＴｄが設けられている。駆動トランジスタＴｄは、ゲート電極８、ソース電極９及びドレイン電極１０等の光を反射する金属材料から成り、有機ＥＬ素子４が発する光が照射することがある。また、駆動トランジスタＴｄは、光が照射されることで、駆動トランジスタＴｄの電気的特性に変化が生じることがある。そのため、有機ＥＬ素子４の発光領域の直下には、駆動トランジスタＴｄが配設されない。なお、発光領域とは、有機発光層１４の下面と下部電極１２の上面とが直接接する領域のことであって、有機発光層１４が下部電極１２及び上部電極１３から電圧を印加されることで、発光する領域のことをいう。
【００２１】
制御用トランジスタＴｓは、走査線２の電位に応じて保持容量Ｃｓと画像信号線３との電気的接続を制御するスイッチングトランジスタである。制御用トランジスタＴｓは、走査線２の電位に応じて、該制御用トランジスタＴｓがオン状態又はオフ状態に切り替えられる。そして、制御用トランジスタＴｓがオン状態において、画像信号線３から供給される画像データ電位が保持容量Ｃｓに供給される。
【００２２】
電源線１は、駆動トランジスタＴｄに所定電圧を供給する。そして、駆動トランジスタＴｄがオン状態のとき、有機ＥＬ素子４の両電極間に所定電圧に応じた電圧差が生じ、有機ＥＬ素子４に電流が流れ、該有機ＥＬ素子４が発光する。走査線２は、制御用トランジスタＴｓをオン状態又はオフ状態に制御するための電位としての制御信号を供給する。画像信号線３は、有機ＥＬ素子４の発光輝度に対応する画像データ電位としての画像信号を保持容量Ｃｓに供給する。
【００２３】
有機ＥＬ素子４は、アノードとしての下部電極１２、カソードとしての上部電極１３、および、下部電極１２と上部電極１３の間に介在され、有機発光材料からなる有機発光層１４を少なくとも備えた構造を有している。本画素回路では、有機ＥＬ素子４の下部電極１２を電源線１側に、上部電極１３をグラウンド側にそれぞれ接続している。
【００２４】
ここで、本実施の形態では、画素回路上で、有機ＥＬ素子４と保持容量Ｃｓとを直接接続するとともに、両者を平面視して重ね合わせる。そして、有機ＥＬ素子４の一対の電極のうち、一方の下部電極１２と、保持容量Ｃｓの第２電極５とを、共通の電極とし、構造上は同一の層となる。
【００２５】
下部電極１２の材料としては、第２電極層６と同一の層とすることができるため、第２電極層６と同一材料からなる。また、上部電極１３の材料としては、例えば、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム又は銀等の金属、あるいはこれらの合金等の材料から成る。なお、上部電極層１４の厚みは、例えば５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下に設定されている。
【００２６】
また、有機発光層１４の材料としては、例えば、Ａｌｑ３（トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体）等の発光性の材料で構成される。発光効率を高めるために、トリス［ピリジニル−ｋＮ−フェニル−ｋＣ］イリジウム等の有機金属化合物又クマリン等の色素をドーパント材料として、正孔輸送性又は電子輸送性を有するホスト材料にドープして有機発光層を構成してもよい。有機発光層を構成するドーパント材料の濃度は、例えば、０．５質量％以上２０質量％以下とする。正孔輸送性を有するホスト材料の例としては、α−ＮＰＤ、ＴＰＤ等がある。電子輸送性を有するホスト材料の例としては、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−（フェニルフェノラト）アルミニウム、１，４−フェニレンビス（トリフェニルシラン）、１，３−ビス（トリフェニルシリル）ベンゼン、１，３，５−トリ（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）ベンゼン、ＣＢＰ、Ａｌｑ３又はＳＤＰＶＢｉ等がある。なお、有機発光層の各層を構成する材料は、発する光の色に応じて、適当な材料が選択される。赤色の光を発するドーパント材料の例としては、トリス（１−フェニルイソキノリナト−Ｃ２，Ｎ）イリジウム又はＤＣＪＴＢ等がある。緑色の光を発するドーパント材料の例としては、トリス［ピリジニル−ｋＮ−フェニル−ｋＣ］イリジウム又はビス［２−（２−ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）等がある。青色の光を発するドーパント材料の例としては、ジスチリルアリーレン誘導体、ペリレン誘導体又はアゾメチン亜鉛錯体等がある。有機発光層は、１層構造に限られることはなく、複数層構造であってもよい。このような有機ＥＬ素子４は、有機発光層１４に注入された正孔と電子とが再結合することによって光を生じる機能を有する。
【００２７】
さらに、画像表示装置はその構造上、基板１５、絶縁膜１６、平坦化膜１７、接着膜１８、および、層間絶縁膜１９を備えている。基板１５は、例えば、ガラスやプラスチック等の光を透過する材料からなる。また、基板１５上に、駆動トランジスタＴｄのゲート電極８に対して、ソース電極９及びドレイン電極１０を絶縁するための絶縁膜１６が形成されている。絶縁膜１６は、例えば、窒化珪素、酸化珪素又は酸化窒化珪素等の光を透過する絶縁材料からなる。
【００２８】
絶縁膜１６上には、駆動トランジスタＴｄに起因する表面の凹凸を低減するために、平坦化膜１７が形成されている。駆動トランジスタＴｄは、複数のゲート電極８等の複数の電気配線がパターニングされているため、その表面には凹凸が形成される。有機ＥＬ素子４を凹凸な表面上に形成すると、有機ＥＬ素子４を構成する電極層同士が短絡し、有機ＥＬ素子４が発光しないことがある。そのため、絶縁膜１６及び駆動トランジスタＴｄ上には、平坦化膜１７が形成される。かかる平坦化膜１７は、例えば、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂又はシリコン樹脂等の光を透過する絶縁性を有する有機材料を用いることができる。なお、平坦化膜１７の厚みは、例えば２μｍ以上５μｍ以下に設定されている。
【００２９】
また、接着膜１８は、平坦化膜１７と層間絶縁膜１９との間に形成されている。接着膜１８は、平坦化膜１７と層間絶縁膜１９との両者の接着性を良好にすることができる。かかる接着膜１８は、誘電体層７と同一の材料からなる。
【００３０】
また、層間絶縁膜１９は、有機ＥＬ素子４の発光する領域を取り囲むように、下部電極１２及び接着膜１８上に形成されている。かかる層間絶縁膜１９は、下部電極１２と上部電極１３とが短絡するのを防止している。なお、層間絶縁膜１９は、例えば、フェノール樹脂、アクリル樹脂又はポリイミド樹脂等の有機絶縁材料、あるいは窒化珪素、酸化珪素又は酸化窒化珪素等の無機絶縁材料から成る。層間絶縁膜１９の厚みは、例えば０．５μｍ以上２μｍ以下に設定されている。
【００３１】
上述したように構成された画素回路の駆動について説明する。まず、走査線２を高電位にして制御用トランジスタＴｓをオン状態として導通させる。そして、画像信号線３を介して保持容量Ｃｓに適切な画像データ電位を保持し、駆動トランジスタＴｄをオン状態に設定する。その後、走査線２を低電位にして制御用トランジスタＴｓをオフ状態として非導通にする。その結果、保持容量Ｃｓに保持された画像データ電位によって、駆動トランジスタＴｄをオン状態に維持することができる。
【００３２】
そして、有機ＥＬ素子４の発光について説明する。駆動トランジスタＴｄがオン状態に維持されているときに、電源線１をグラウンドに対して高電位にする。このとき、駆動トランジスタＴｄに流れる電流は保持容量Ｃｓに保持された画像データ電位に応じて制御されている。そのため、電源線１がグラウンドよりも高電位であるため、電源線１からグラウンドに向かって電流が流れ、有機ＥＬ素子４の有機発光層１４が発光する。
【００３３】
そして、有機発光層１４より下側に形成された第２電極層６、誘電体層７、第１電極層５、平坦化膜１７、絶縁膜１６、および、基板１５が光を透過させるため、有機発光層１４が発光した光は基板１５から外部に向かって放射される。この時、有機ＥＬ素子４と重なる保持容量Ｃｓ形成部は開口部となるので、画素の開口率を効果的に大きくすることができる。本実施形態によれば、画素内において、平面視して保持容量Ｃｓと重なる領域にまで有機ＥＬ素子４を配設することができ、発光面積を大きくすることができる。しいては、画素の開口率を大きくすることができ、有機ＥＬ素子４の発する光を外部に取り出しやすくする外部取出効率を向上させることができる。
【００３４】
（画像表示装置の製造方法）
次に、図１〜図３に示される構成を有する画像表示装置の製造方法について説明する。図４−１〜図４−１８は、本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【００３５】
最初に、基板１５上に、ゲート層２０を成膜する（図４−１）。ここで、基板１５の材料としては、例えば、ガラスが用いられ、その厚さは、本例では、０．７ｍｍである。また、ゲート層２０の材料としては、例えば、アルミニウム合金又はモリブデン合金が用いられ、その厚さは、本例では、３００ｎｍである。その後、レジストの塗布、露光、現像、ゲート層２０のエッチング、レジストの剥離を順番に行うことにより、ゲート層２０を所定の形状にパターニングする（図４−２）。なお、図４−２では、ゲート層２０から走査線２および駆動トランジスタＴｄのゲート電極８が形成される。
【００３６】
次に、絶縁膜１６を成膜し、さらに、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）層２１を成膜する（図４−３）。ここで、絶縁膜１６の材料としては、例えば、窒化珪素が用いられ、その厚さは、本例では、３５０ｎｍである。また、アモルファスシリコンの厚さは、本例では、１００ｎｍである。次に、レジストの塗布、露光、現像、ａ−Ｓｉ層２１のエッチング、レジストの剥離を順番に行うことにより、ａ−Ｓｉ層２１を所定の形状にパターニングする（図４−４）。なお、図４−４では、ａ−Ｓｉ層２１から駆動トランジスタＴｄのチャネル層１１が形成される。
【００３７】
次に、ソース・ドレイン層２２を成膜する（図４−５）。ここで、ソース・ドレイン層２２の材料としては、例えば、アルミニウムが用いられ、その厚さは、本例では、３００ｎｍである。その後、レジストの塗布、露光、現像、ソース・ドレイン層２２のエッチング、レジストの剥離を順番に行うことにより、ソース・ドレイン層２２を所定の形状にパターニングする（図４−６）。なお、図４−６では、ソース・ドレイン層２２から駆動トランジスタＴｄのソース電極９およびドレイン電極１０が形成される。
【００３８】
次に、平坦化膜１７を塗布する（図４−７）。ここで、平坦化膜１７の材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂又はノボラック樹脂が用いられ、その厚さは、本例では、３μｍである。その後、露光、現像、硬化を順番に行うことにより、駆動トランジスタＴｄのドレイン電極１０の上部が露出した平坦化膜１７を形成する（図４−８）。
【００３９】
次に、第１電極層５を成膜する（図４−９）。ここで、第１電極層５の材料としては、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）が用いられ、その厚さは、本例では、４５０ｎｍである。その後、レジストの塗布、露光、現像、第１電極層５のエッチング、レジストの剥離を順番に行うことにより、第１電極層５を所定の形状にパターニングする（図４−１０）。
【００４０】
次に、接着膜１８を成膜する（図４−１１）。ここで、接着膜１８の材料としては、例えば、窒化珪素が用いられ、その厚さは、本例では、４５０ｎｍである。その後、レジストの塗布、露光、現像、接着膜１８のエッチング、レジストの剥離を順番に行うことにより、接着膜１８を所定の形状にパターニングする（図４−１２）。
【００４１】
次に、第２電極層６を成膜する（図４−１３）。ここで、第２電極層６の材料としては、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）が用いられ、その厚さは、本例では、５０ｎｍである。その後、レジストの塗布、露光、現像、第２電極層６のエッチング、レジストの剥離を順番に行うことにより、第２電極層６を所定の形状にパターニングする（図４−１４）。なお、前述した様に、第２電極層６は、下部電極１２の役割も有する。さらに、第２電極層６と第１電極層５の間に配置された接着膜１８は、誘電体層７の役割を有する。
【００４２】
次に、層間絶縁膜１９を塗布する（図４−１５）。ここで、層間絶縁膜１９の材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂又はノボラック樹脂が用いられ、その厚さは、本例では、１μｍである。その後、露光、現像、硬化を順番に行うことにより、第２電極層６の上部が露出した層間絶縁膜１９を形成する（図４−１６）。
【００４３】
次に、有機発光層１４を成膜する（図４−１７）。ここで、有機発光層１４の材料としては、例えば、Ａｌｑ３が用いられ、その厚さは、本例では、０．５ｎｍである。最後に、上部電極１３を成膜する（図４−１８）。ここで、上部電極１３の材料としては、例えば、カルシウム又はマグネシウムが用いられ、その厚さは、本例では、１００ｎｍである。以上の工程を経て、図１〜図３に示される構成を有する画像表示装置が完成する。
【００４４】
（変形例１）
本発明は、有機ＥＬ素子４と保持容量Ｃｓとが直接接続されているボトムエミッション構造であれば適用することが可能である。図５は、本実施の形態にかかる画像表示装置の１画素を構成する画素回路および有機ＥＬ素子４の第１の変形例を示す回路図である。本画素回路は、図１の画素回路と比べて、制御用トランジスタＴｍ、閾値電圧検出用トランジスタＴｔｈ、制御用トランジスタＴｍを制御するための制御信号を供給するＴｍ制御線２３、および、閾値電圧検出用トランジスタＴｔｈを制御するための制御信号を供給するＴｔｈ制御線２４をさらに備える。また、有機ＥＬ素子４の下部電極１２がグラウンド側に、上部電極１３が電源線１側に接続されている点が異なっている。
【００４５】
本例でも同様に、有機ＥＬ素子４の下部電極１２と、保持容量Ｃｓの第２電極層６とを光を透過する同一の層で形成し、さらに、保持容量Ｃｓの第１電極層５および誘電体層７を光を透過する材料から構成することによって、画素の開口率を大きくすることができる。
【００４６】
（変形例２）
また、本実施の形態にかかる画像表示装置において、保持容量Ｃｓの第２電極層６、誘電体層７、および、第１電極層５の各光路長（膜厚ｄと屈折率ｎとの積）を、所望の波長の整数倍にすることで、有機ＥＬ素子４が発光する光のうち特定の波長を強めることができる。つまり、第１電極層５と第２電極層６との間に、有機ＥＬ素子４が発する光が共振する定在波が発生するように、保持容量Ｃｓを構成する各層の厚みを調整する。図６は、本実施の形態にかかる画像表示装置の１画素を構成する画素回路および有機ＥＬ素子４の第２の変形例を示す断面図である。図のように、第２電極層６の膜厚をｄ１、屈折率をｎ１とし、誘電体層７の膜厚をｄ２、屈折率をｎ２とし、第１電極層５の膜厚をｄ３、屈折率をｎ３とする。そして、有機ＥＬ素子が発光する光で強めたい波長（光強度が最大となる波長）である発光ピーク波長をλとすると、λ＝ｄ１×ｎ１＝ｄ２×ｎ２＝ｄ３×ｎ３の関係が成り立つように各層を形成することにより、発光ピーク波長λの光を強めることができる（発光スペクトルを細くすることができる）。なお、λ＝ｄ１×ｎ１＝ｄ２×ｎ２＝ｄ３×ｎ３の関係が成り立つとは、０．９≦（ｄ１×ｎ１）／λ≦１．１、０．９≦（ｄ２×ｎ２）／λ≦１．１、０．９≦（ｄ３×ｎ３）／λ≦１．１の関係式を満たす場合も該当する。
【００４７】
本実施形態によれば、有機ＥＬ素子４の直下に保持容量Ｃｓを設けるとともに、両者の間で電極層を共通に使用する。さらに、有機ＥＬ素子４と保持容量Ｃｓの各層の厚みを調整することによって、有機ＥＬ素子４と保持容量Ｃｓにて、それぞれ定在波を発生させることができる。その結果、有機ＥＬ素子４が発光する強まった光を保持容量Ｃｓを介して、外部に効率良く取り出すことができる。
【００４８】
（変形例３）
また、本実施の形態にかかる画像表示装置において、第１電極層５を有機ＥＬ素子４が発光する光の発光ピーク波長よりはるかに薄くし、さらに、誘電体層７および第２電極層６の各膜厚ｄを、所望の波長の整数倍にすることで、有機ＥＬ素子４が発光する光のうち特定の波長を強めることができる。なお、第１電極層５は、例えば、マグネシウム、銀、アルミニウム又はカルシウム等の材料を用いる。さらに、第１電極層５の厚みを１００ｎｍ以下にすることによって、光透過性の電極とすることができる。
【００４９】
図７は、本実施の形態にかかる画像表示装置の１画素を構成する画素回路および有機ＥＬ素子の第３の変形例を示す断面図である。図のように、第２電極層６の膜厚をｄ１、屈折率をｎ１とし、誘電体層７の膜厚をｄ２、屈折率をｎ２とし、第１電極層５の膜厚を発光ピーク波長λよりはるかに薄いｄ３とする。そして、λ＝ｄ１×ｎ１＝ｄ２×ｎ２の関係がほぼ成り立つように各層を形成することにより、発光ピーク波長λの光を強めることができる。
【００５０】
さらに、第１電極層５、第２電極層６及び誘電体層７の厚みを調整する。つまり、第１電極層５と第２電極層６との間にて有機ＥＬ素子４の発する光を強める構造とする。そして、第１電極層５の直下に、外光を吸収する光吸収層２５を設ける。光吸収層２５は、外部から有機ＥＬディスプレイ内に入射する外光を吸収する機能を備えている。また、光吸収層２５は、外光を吸収するとともに、有機ＥＬ素子４が発する光は外部に効率良く取り出すことができる。
【００５１】
光吸収層２５は、エネルギーギャップ（ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ）が１ｅＶ以下の材料から成り、例えばポルフィリン類及びフラーレン類の混合物、ポルフィリン環及びフラーレン基を同一分子内に有する化合物類、シアニン系ポリメチン色素、又はスチリル系ポリメチン色素等の材料から成る。また、光吸収層２５は、有機ＥＬ素子４の発する光のうち、定在波が外部に出射されるように、定在波の節となる位置に該当する第１電極層５の直下に配置されている。そのため、光吸収層２５の厚みは、５ｎｍ以上２５ｎｍ以下に設定されている。光吸収層２５の厚みを５ｎｍ以上とすることで、外光又は定在波の波長と異なる光を十分に吸収することができる。また、光吸収層２５の厚みを２５ｎｍ以下にすることで、必要以上に有機ＥＬ素子４の発する光を吸収することがなく、有機ＥＬディスプレイ１の輝度が低下するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本実施の形態にかかる画像表示装置の１画素を構成する画素回路および有機ＥＬ素子を示す回路図である。
【図２】図１の画素回路および有機ＥＬ素子で構成された画像表示装置の１画素の上面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４−１】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図４−２】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図４−３】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図４−４】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図４−５】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図４−６】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図４−７】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図４−８】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図４−９】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図４−１０】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図４−１１】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図４−１２】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図４−１３】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図４−１４】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図４−１５】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図４−１６】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図４−１７】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図４−１８】本実施の形態にかかる画像表示装置の工程断面図である。
【図５】本実施の形態にかかる画像表示装置の１画素を構成する画素回路および有機ＥＬ素子の第１の変形例を示す回路図である。
【図６】本実施の形態にかかる画像表示装置の１画素を構成する画素回路および有機ＥＬ素子の第２の変形例を示す断面図である。
【図７】本実施の形態にかかる画像表示装置の１画素を構成する画素回路および有機ＥＬ素子の第３の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ 電源線
２ 走査線
３ 画像信号線
４ 有機ＥＬ素子
５ 第１電極層
６ 第２電極層
７ 誘電体層
８ ゲート電極
９ ソース電極
１０ ドレイン電極
１１ チャネル層
１２ 下部電極
１３ 上部電極
１４ 有機発光層
１５ 基板
１６ 絶縁膜
１７ 平坦化膜
１８ 接着膜
１９ 層間絶縁膜
２０ ゲート層
２１ ａ−Ｓｉ層
２２ ソース・ドレイン層
２３ Ｔｍ制御線
２４ Ｔｔｈ制御線
２５ 光吸収層
Ｃｓ 保持容量
Ｔｄ 駆動トランジスタ
Ｔｓ 制御用トランジスタ
Ｔｍ 制御用トランジスタ
Ｔｔｈ 閾値電圧検出用トランジスタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明素子基板と、
前記透明素子基板上に形成され、電流が流れることで発光する発光素子と、
閾値電圧以上の電圧が印加されることで、前記発光素子に流れる電流量を調整するドライバ素子と、
前記ドライバ素子に対して印加する前記閾値電圧以上の電圧に応じた電荷が蓄積される容量素子と、を備えた画像表示装置であって、
前記容量素子は、平面視して前記発光素子と重なる領域であって、前記透明素子基板と前記発光素子との間に設けられ、且つ前記発光素子の発する光を透過することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像表示装置において、
前記発光素子は、一対の電極間に電流が流れて発光するとともに、該一対の電極の一方が、前記容量素子の一方の電極であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像表示装置において、
前記ドライバ素子は、平面視して前記容量素子と離間して設けられていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
請求項１に記載の画像表示装置において、
前記容量素子は、第１電極層と第２電極層との間に介在される誘電体層とを備え、
前記発光素子の発する光のうち、発光ピーク波長をλとし、前記第１電極層の膜厚をｄ３、屈折率をｎ３とし、前記誘電体層の膜厚をｄ２、屈折率をｎ２とし、前記第２電極層の膜厚をｄ１、屈折率をｎ１とした場合に、λ＝ｄ１×ｎ１＝ｄ２×ｎ２＝ｄ３×ｎ３の関係が成り立つように各層を形成することを特徴とする画像表示装置。
【請求項１】
透明素子基板と、
前記透明素子基板上に形成され、電流が流れることで発光する発光素子と、
閾値電圧以上の電圧が印加されることで、前記発光素子に流れる電流量を調整するドライバ素子と、
前記ドライバ素子に対して印加する前記閾値電圧以上の電圧に応じた電荷が蓄積される容量素子と、を備えた画像表示装置であって、
前記容量素子は、平面視して前記発光素子と重なる領域であって、前記透明素子基板と前記発光素子との間に設けられ、且つ前記発光素子の発する光を透過することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像表示装置において、
前記発光素子は、一対の電極間に電流が流れて発光するとともに、該一対の電極の一方が、前記容量素子の一方の電極であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像表示装置において、
前記ドライバ素子は、平面視して前記容量素子と離間して設けられていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
請求項１に記載の画像表示装置において、
前記容量素子は、第１電極層と第２電極層との間に介在される誘電体層とを備え、
前記発光素子の発する光のうち、発光ピーク波長をλとし、前記第１電極層の膜厚をｄ３、屈折率をｎ３とし、前記誘電体層の膜厚をｄ２、屈折率をｎ２とし、前記第２電極層の膜厚をｄ１、屈折率をｎ１とした場合に、λ＝ｄ１×ｎ１＝ｄ２×ｎ２＝ｄ３×ｎ３の関係が成り立つように各層を形成することを特徴とする画像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４−１】
【図４−２】
【図４−３】
【図４−４】
【図４−５】
【図４−６】
【図４−７】
【図４−８】
【図４−９】
【図４−１０】
【図４−１１】
【図４−１２】
【図４−１３】
【図４−１４】
【図４−１５】
【図４−１６】
【図４−１７】
【図４−１８】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４−１】
【図４−２】
【図４−３】
【図４−４】
【図４−５】
【図４−６】
【図４−７】
【図４−８】
【図４−９】
【図４−１０】
【図４−１１】
【図４−１２】
【図４−１３】
【図４−１４】
【図４−１５】
【図４−１６】
【図４−１７】
【図４−１８】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１５２２２１（Ｐ２０１０−１５２２２１Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３２２７５（Ｐ２００８−３３２２７５）
【出願日】平成２０年１２月２６日（２００８．１２．２６）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２６日（２００８．１２．２６）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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