自発光表示装置
【課題】 通電により発光する発光層を一対の電極により挟んでなる発光画素を有する無機ＥＬ表示装置において、適切に低消費電力化を実現する。
【解決手段】 通電により発光する発光部としての無機ＥＬ材料からなる発光層４０を絶縁層３０、５０を介して一対の電極２０、６０により挟んでなる発光画素７０を有する自発光表示装置としての無機ＥＬ表示装置１００において、発光画素７０にて、第２電極６０に複数の穴６１が規則性を持って開口されており、好ましくは１個当りの穴６１の径が５０μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下である。
【解決手段】 通電により発光する発光部としての無機ＥＬ材料からなる発光層４０を絶縁層３０、５０を介して一対の電極２０、６０により挟んでなる発光画素７０を有する自発光表示装置としての無機ＥＬ表示装置１００において、発光画素７０にて、第２電極６０に複数の穴６１が規則性を持って開口されており、好ましくは１個当りの穴６１の径が５０μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通電により発光する発光部を一対の電極により挟んでなる発光画素を有する自発光表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置としては、ＣＲＴ、ＬＣＤ、ＰＤＰ（プラズマディスプレイ）、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ等様々な表示装置があるが、表示品質の点で、ＰＤＰ（プラズマディスプレイ）、ＥＬディスプレイのような自発光型の表示装置が望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、自発光表示装置は、消費電力の大きさが課題となっており、環境、コストの上で低消費電力化が不可欠である。特にディスプレイが大型になってくればくるほど低消費電力の必要性が高くなってくる。
【０００４】
ここで、自発光表示装置として無機ＥＬ表示装置を例に、発光原理から低消費電力化の必要性を簡単に説明する。
【０００５】
図７は、従来の一般的な無機ＥＬ表示装置の概略断面構成を示す図である。図７に示されるように、無機ＥＬ表示装置の一般的な構造は、発光部である発光層４０の両側を絶縁層３０、５０、電極２０、６０で挟み込んだ２重絶縁層構造である。
【０００６】
ここで、絶縁層３０、５０、発光層４０は、電気的には容量性負荷である。電極２０、６０の両端に交流電圧を印加すると、発光層４０、絶縁層３０、５０の静電容量に応じた電荷が蓄えられる。
【０００７】
そして、発光層４０、絶縁層３０、５０の材料および膜厚によって決まる電圧であるクランプ電圧以上の電圧を印加すると、それまで蓄えられていた電荷が発光層４０中を流れる。その電荷が発光層４０中の発光中心に衝突し発光中心を励起し、そのエネルギーが基底状態に落ちるときに発光する。
【０００８】
このような無機ＥＬ表示装置は、上記の通り容量性負荷であるため、充電時、放電時には発光層４０、絶縁層３０、５０の静電容量に応じた電流が流れる。また、発光原理から発光時に電流が流れる。したがって、表示面積が大きくなると素子容量が大きくなるため、表示面積の増加に伴って消費電流が増加する。また、低電圧化、高輝度化のために、発光層４０、絶縁層３０、５０の単位面積あたりの容量を増加させても、消費電流が増加する。
【０００９】
したがって、無機ＥＬ表示装置の大面積化、低電圧化、高輝度化のためには、低消費電力化が必要となる。そして、この低消費電力化の必要性は、無機ＥＬ表示装置だけでなく、自発光表示装置においては、共通した問題である。
【００１０】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、通電により発光する発光部を一対の電極により挟んでなる発光画素を有する自発光表示装置において、適切に低消費電力化を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、通電により発光する発光部（４０）を一対の電極（２０、６０）により挟んでなる発光画素（７０）を有する自発光表示装置において、発光画素（７０）にて、一対の電極（２０、６０）の少なくとも一方の電極に複数の穴（６１）が規則性をもって開口されていることを特徴としている。
【００１２】
本発明のように、発光画素（７０）にて、一対の電極（２０、６０）の少なくとも一方の電極に複数の穴（６１）を規則性をもって開口させれば、穴（６１）の面積分だけ発光画素（７０）の面積が減少する。発光画素（７０）の面積が減少することで、素子容量が減少するため、その分だけ消費電流が減少するのである。
【００１３】
また、穴（６１）の部分は電圧が印加されないため発光はしていないが、穴（６１）の近傍の発光箇所における発光が、発光部（４０）の表面凹凸などによって散乱することで、穴（６１）の部分も発光しているように見える。
【００１４】
よって、本発明によれば、通電により発光する発光部（４０）を一対の電極（２０、６０）により挟んでなる発光画素（７０）を有する自発光表示装置において、適切に低消費電力化を実現することができる。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の自発光表示装置において、１個当りの穴（６１）の径が５０μｍ以下であることを特徴としている。
【００１６】
穴（６１）の径を５０μｍ以下とすれば、発光画素（７０）のうち発光している部位と発光していない穴（６１）とのコントラストが小さく、目視で穴（６１）の存在が確認されにくくなるため、好ましい。
【００１７】
ここで、請求項３に記載の発明のように、請求項２に記載の自発光表示装置においては、１個当りの穴（６１）の径が２０μｍ以下であることが、好ましい。
【００１８】
１個当りの穴（６１）の径を２０μｍ以下とすれば、穴（６１）を開口させることによる発光輝度の低下を、実用上、問題のないレベルにすることができる。
【００１９】
また、請求項４に記載の発明では、請求項１ないし請求項３に記載の自発光表示装置において、発光画素（７０）のうち穴（６１）を除いた部分の総面積は、発光画素（７０）全体の面積の２５％以上であることを特徴としている。
【００２０】
このように、発光画素（７０）のうち穴（６１）を除いた部分の総面積が、発光画素（７０）全体の面積の２５％以上の範囲にあれば、穴（６１）の数などに関係なく、発光輝度の変化はほとんど無いものにできる。
【００２１】
また、請求項５に記載の発明のように、請求項１〜請求項４に記載の自発光表示装置においては、発光画素（７０）は、セグメント表示パターンにて配置されているものにできる。
【００２２】
さらに、請求項６に記載の発明のように、請求項１〜請求項４に記載の自発光表示装置においては、発光画素（７０）は、ドットマトリクス表示パターンにて配置されているものにしてもよい。
【００２３】
また、請求項７に記載の発明のように、請求項１〜請求項６に記載の自発光表示装置においては、発光部（４０）は無機ＥＬ材料からなるものであり、無機ＥＬ表示装置として構成されているものにできる。
【００２４】
ここで、請求項８に記載の発明のように、請求項７に記載の自発光表示装置においては、無機ＥＬ材料からなる発光部（４０）の表面粗さＲａが１０ｎｍ以上であることが好ましい。
【００２５】
無機ＥＬ材料からなる発光部（４０）の表面粗さＲａが１０ｎｍ以上の範囲であれば、発光輝度の変化はほとんど無いものにできる。
【００２６】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００２８】
図１は、本発明の実施形態に係る自発光表示装置としての無機ＥＬ表示装置１００の概略断面構成を示す図である。また、図２は、図１に示される無機ＥＬ表示装置１００の概略平面図、図３は、図２中の１個の発光画素７０の拡大平面図である。
【００２９】
図１に示されるように、本無機ＥＬ表示装置１００は、絶縁性基板であるガラス基板１０上に順次、以下に述べられる薄膜２０〜６０が積層形成されることによって構成された薄膜ＥＬ素子である。
【００３０】
ガラス基板１０上には、光学的に透明な、たとえばＩＴＯ（インジウムチンオキサイド）膜や酸化亜鉛などからなる透明な第１電極２０が、下部電極として形成されている。本例では、第１電極２０は、好ましい形態としてＩＴＯ膜から構成されている。
【００３１】
第１電極２０の上面には、たとえばアルミナとチタニアの積層膜であるＡＴＯ膜（Ａｌ2Ｏ3／ＴｉＯ2積層構造膜）や五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）などからなる第１絶縁層３０が形成されている。本例では、第１絶縁層３０は、好ましい形態としてＡｌ2Ｏ3／ＴｉＯ2積層構造膜から構成されている。
【００３２】
第１絶縁層３０の上には、発光部としての無機ＥＬ材料からなる発光層４０が形成されている。ここで、発光層４０としては、特に限定するものではないが、希土類元素などの発光中心を添加したII−VI族化合物半導体が用いられる。
【００３３】
ここで、II−VI族化合物半導体は、旧周期律表におけるＣａ、Ｓｒ、Ｚｎ、ＣｄなどのIIＡ族（現２族）およびIIＢ族（現１２族）とＯ、ＳなどのVIＢ族（現１６族）との化合物半導体である。
【００３４】
具体的には、本実施形態の発光層４０としては、少なくともＺｎＳ、ＳｒＳ、ＣａＳの１つを母体材料とし、発光中心としてテルビウム（Ｔｂ）、サマリウム（Ｓｍ）などの希土類元素やマンガン（Ｍｎ）を添加したものが使用される。本例では、発光層４０は、ＺｎＳを母体材料とし、発光中心としてＭｎを添加した硫化亜鉛：マンガン（ＺｎＳ：Ｍｎ）の膜からなる。
【００３５】
また、この無機ＥＬ材料からなる発光層４０においては、その表面粗さＲａが１０ｎｍ以上であることが好ましい。ここで、表面粗さＲａは、ＪＩＳ（日本工業規格）に定義されたものである。
【００３６】
発光層４０の上には、たとえば上記ＡＴＯ膜や五酸化タンタルなどからなる第２絶縁層５０が形成されている。本例では、第２絶縁層５０は、好ましい形態としてＡｌ2Ｏ3／ＴｉＯ2積層構造膜から構成されている。
【００３７】
この第２絶縁層５０の上には、光学的に透明な、たとえばＩＴＯ膜や酸化亜鉛などからなる透明な第２電極６０が、上部電極として形成されている。本例では、第２電極６０は、好ましい形態としてＩＴＯ膜から構成されており、たとえば、２００ｎｍ程度の厚さである。
【００３８】
ここで、この第１電極２０と第２電極６０とが重なり合う部分が、これら電極２０、６０の膜間に挟まれている第１絶縁層３０、第２絶縁層５０および発光層４０とともに、表示領域である発光画素７０として構成されている。
【００３９】
本例では、第１電極２０は、複数本のストライプ状に配置されたものであり、第２電極６０は、第１電極２０と直交する複数本のストライプ状に配置されたものであり、これら両電極２０、６０が重なり合った部分としての発光画素７０は、格子状に配置されている。つまり、本例では、発光画素７０は、ドットマトリクス表示パターンにて配置されている。
【００４０】
そして、第１電極２０、第２電極６０間に電圧を印加することで、この発光画素７０が発光可能となっている。つまり、本無機ＥＬ表示装置１００は、通電により発光する発光部としての発光層４０を一対の電極２０、６０により挟んでなる発光画素７０を有するものとなっている。
【００４１】
本例では、無機ＥＬ表示装置１００は、第１電極２０と第２電極６０とが光学的に透明であるため、ガラス基板１０側および第２電極６０側の両方の側から光の取り出しが可能となっている。
【００４２】
ここで、本実施形態の無機ＥＬ表示装置１００においては、図１〜図３に示されるように、発光画素７０にて、第２電極６０には、複数の穴６１が開口されている。
【００４３】
なお、図１、図２においても、穴６１は示されているが、図１、図２では、穴６１の大きさをわかりやすいようにデフォルメしており、詳しい穴６１の配置構成は、図３に示されるようなものである。
【００４４】
本実施形態では、図３に示されるように、第２電極６０には、複数の穴６１が規則性をもって開口されている。ここでは、マトリクス状に複数の穴６１が配列されているが、これら複数の穴６１は、マトリクス状に限ることなく、ある規則性をもって配列されていればよい。
【００４５】
ここで、１個当りの穴６１の径は５０μｍ以下が好ましく、より好ましくは２０μｍ以下である。また、発光画素７０のうち穴６１を除いた部分の総面積は、発光画素７０全体の面積の２５％以上であることが好ましい。
【００４６】
なお、穴６１の穴形状は、円形でも、多角形でもよく、穴の径とは、通常用いられる穴径であり、たとえば、穴形状が円形である場合には直径であり、多角形である場合には、対角の距離である。また、穴６１の配置形態も上記図３に示されるような形態に限定されるものではない。
【００４７】
次に、上記図１に示される本実施形態のＥＬ素子１００の製造方法について、上記した一具体例の膜構成に基づいて説明する。
【００４８】
まず、ガラス基板１０上に、第１電極２０として光学的に透明であるＩＴＯ膜をスパッタ法によって形成する。この第１電極２０は、フォトリソグラフやエッチング技術を用いてパターニング形成することができる。
【００４９】
次に、その上に、第１絶縁層３０として、Ａｌ2Ｏ3／ＴｉＯ2積層構造膜をＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ−Ｌａｙｅｒ−Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって作製する。このＡｌ2Ｏ3／ＴｉＯ2積層構造膜の具体的な形成方法について説明する。
【００５０】
まず、第１のステップとして、アルミニウム（Ａｌ）の原料ガスとして三塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3）、酸素（Ｏ）の原料ガスとして水（Ｈ2Ｏ）を用いて、Ａｌ2Ｏ3層をＡＬＤ法で形成する。
【００５１】
ＡＬＤ法では１原子層ずつ膜を形成していくために、原料ガスを交互に供給する。従って、この場合には、ＡｌＣｌ3をアルゴン（Ａｒ）のキャリアガスで反応炉に１秒導入した後に、反応炉内のＡｌＣｌ3ガスを排気するのに十分なパージを行う。
【００５２】
次に、Ｈ2Ｏを同様にＡｒキャリアガスで反応炉に１秒導入した後に、反応炉内のＨ2Ｏを排気するのに十分なパージを行う。このサイクルを繰り返して所定の膜厚のＡｌ2Ｏ3層を形成する。
【００５３】
第２のステップとして、Ｔｉの原料ガスとして四塩化チタン（ＴｉＣｌ4）、酸素の原料ガスとしてＨ2Ｏを用いて、酸化チタン層を形成する。
【００５４】
具体的には、第１のステップと同様にＴｉＣｌ4をＡｒキャリアガスで反応炉に１秒導入した後に、反応炉内のＴｉＣｌ4を排気するのに十分なパージを行う。次に、Ｈ2Ｏを同様にＡｒキャリアガスで反応炉に１秒導入した後に、反応炉内のＨ2Ｏを排気するのに十分なパージを行う。そして、このサイクルを繰り返して所定の膜厚の酸化チタン層を形成する。
【００５５】
そして、上述した第１のステップと第２のステップを繰り返し、所定膜厚のＡｌ2Ｏ3／ＴｉＯ2積層構造膜を形成して、これを第１絶縁層３０とする。具体的には、Ａｌ2Ｏ3層、ＴｉＯ2層とも、１層当たりの厚さを５ｎｍとし、それぞれ３０層積層した構造とすることができる。
【００５６】
なお、Ａｌ2Ｏ3／ＴｉＯ2積層構造膜の最初と最後の層は、Ａｌ2Ｏ3層とＴｉＯ2層のいずれであってもよいが、最下層すなわち第１電極２０上の最初の層はＡｌ2Ｏ3層であることが好ましい。
【００５７】
また、ＡＬＤ法を用いて原子層オーダで膜を形成する場合、１層あたりの膜厚が０．５ｎｍより薄い膜では絶縁体として機能せず、また１層当たりの膜厚が２０ｎｍよりも厚い場合には、積層構造による耐電圧の向上効果が低下してしまう。従って、積層構造膜の１層当たりの膜厚は０．５ｎｍから２０ｎｍ、好ましくは１ｎｍから１０ｎｍとするのがよい。
【００５８】
次に、第１絶縁層３０上に、発光層４０として、ＺｎＳを母体材料とし発光中心としてＭｎを添加した硫化亜鉛：マンガン（ＺｎＳ：Ｍｎ）からなる膜を蒸着法によって形成する。
【００５９】
その後、第２絶縁層５０を第１絶縁層３０と同様の構造と膜厚で成膜し、最後に第２電極６０として、第１電極２０と同様にしてＩＴＯ膜を成膜する。
【００６０】
この第２電極６０は、フォトリソグラフやエッチング技術を用いてパターニング形成することができる。穴６１の形成は、フォトリソグラフ時に使用されるマスクを、第２電極６０のストライプパターンから穴６１が開口されたストライプパターンに変更するだけでよく、穴６１の形成のために工程を増やす必要はない。こうして、本実施形態の無機ＥＬ表示装置１００ができあがる。
【００６１】
ところで、本実施形態によれば、通電により発光する発光部としての発光層４０を一対の電極２０、６０により挟んでなる発光画素７０を有する自発光表示装置としての無機ＥＬ表示装置１００において、発光画素７０にて、第２電極６０に複数の穴６１が規則性をもって開口されていることを特徴とする無機ＥＬ表示装置１００が提供される。
【００６２】
このように、発光画素７０にて、第２の電極６０に複数の穴６１を規則性をもって（図示例ではマトリクス状に）開口させれば、穴６１の面積分だけ発光画素７０の面積が減少する。発光画素７０の面積が減少することで、素子容量が減少するため、その分だけ消費電流が減少するのである。
【００６３】
また、穴６１の部分は電圧が印加されないため発光はしていないが、穴６１の近傍の発光箇所における発光が、発光層４０の表面凹凸などによって散乱することで、穴６１の部分も発光しているように見える。
【００６４】
よって、本実施形態によれば、通電により発光する発光部４０を一対の電極２０、６０により挟んでなる発光画素７０を有する無機ＥＬ表示装置１００において、適切に低消費電力化を実現することができる。
【００６５】
ここで、上述したが、本実施形態の無機ＥＬ表示装置１００においては、１個当りの穴６１の径が５０μｍ以下であることが好ましいとしている。
【００６６】
本発明者の検討によれば、穴６１の径を５０μｍ以下とすれば、発光画素７０のうち発光している部位と発光していない穴６１とのコントラストが小さく、目視で穴６１の存在が確認されにくくなるため、好ましい。
【００６７】
図４は、穴６１の径と発光輝度比との関係を示した特性図である。ここで、発光輝度比とは、穴６１が無い発光画素７０の発光輝度に対する穴６１がある発光画素７０の発光輝度である。また、穴６１の径は、たとえば第２電極６０のフォトリソグラフ時に使用されるマスクの開口部の径を変えることなどにより、容易に変化させることができる。
【００６８】
図４に示される結果から、穴６１の径が大きくなればなるほど、発光輝度比が小さくなっていることがわかる。これは、穴６１の径が大きくなると、発光している箇所の端面から穴６１の中心までの距離が遠くなるため、光が減衰して穴６１の部分で見られる散乱光が小さくなっているためと予想される。
【００６９】
また、本発明者らの検討によれば、穴６１の径を１００μｍ以上にすると、発光画素７０のうち発光している部位と発光していない部位すなわち穴６１の内部とのコントラストが大きくなり、目視で穴６１の存在が確認できてしまう。
【００７０】
それに対して、穴６１の径を５０μｍ以下とすれば、発光画素７０のうち発光している部位と発光していない穴６１とのコントラストが小さく、目視で穴６１の存在が確認されないため、表示に係る穴６１の影響を無視することができる。
【００７１】
よって、本実施形態によれば、無機ＥＬ表示装置１００において、１個当りの穴６１の径が５０μｍ以下であることが好ましい。
【００７２】
さらに、上述したが、本実施形態の無機ＥＬ表示装置１００においては、より好ましくは、１個当りの穴６１の径が２０μｍ以下であることが望ましいとしている。これは、上記図４に示される特性図の結果から導き出される。
【００７３】
図４に示されるように、１個当りの穴６１の径を２０μｍ以下とすれば、穴６１の存在が目視で確認できず、輝度の低下も２０％以下に抑えられる。つまり、１個当りの穴６１の径を２０μｍ以下とすれば、穴６１を開口させることによる発光輝度の低下を、実用上、問題のないレベルにすることができる。
【００７４】
また、上述したが、本実施形態の無機ＥＬ表示装置１００においては、発光画素７０のうち穴６１を除いた部分の総面積を、発光画素７０全体の面積の２５％以上とすることが好ましいとしている。
【００７５】
このように、発光画素７０のうち穴６１を除いた部分の総面積が、発光画素７０全体の面積の２５％以上の範囲にあれば、穴６１の数などに関係なく、発光輝度の変化はほとんど無いものにできる。
【００７６】
このことは、具体的には、図５に示される。図５は、発光画素７０の面積比率と発光輝度比との関係を示した特性図である。
【００７７】
ここで、発光画素７０の面積比率は、発光画素７０のうち穴６１を除いた部分の総面積を示すもので、穴６１の無い場合の発光画素７０の面積に対する穴６１の開口部面積を除いた発光画素７０の面積の比率である。
【００７８】
この発光画素７０の面積比率が小さいほど、発光画素７０のうちで、穴径が５０μｍ以下の穴６１が数多く設けられていることになる。図５に示される例は、穴６１の径を１２μｍとした時のデータである。
【００７９】
図５に示される結果から、発光画素７０の面積比率が２５％以上の範囲であれば、発光画素７０の面積比率を減らしても発光輝度比がほとんど変わらないことがわかる。そして、発光画素７０の面積比率が２５％以上であれば、発光輝度を低下させることなく、発光画素７０の面積を減らすことができ、消費電力の低減が図れる。
【００８０】
また、本実施形態の無機ＥＬ表示装置１００においては、発光画素７０は、直交するストライプ状の第１および第２電極２０、６０が交差した部分として構成されており、発光画素７０が、ドットマトリクス表示パターンにて配置されているものであることも特徴のひとつである。
【００８１】
さらに、本実施形態においては、自発光表示装置として、発光部４０は無機ＥＬ材料からなる発光層４０であり、無機ＥＬ表示装置１００として構成されているものとしたことも特徴のひとつである。
【００８２】
ここで、上述したが、本実施形態の無機ＥＬ表示装置１００においては、無機ＥＬ材料からなる発光層４０の表面粗さＲａが１０ｎｍ以上であることが好ましいとしている。これは、当該発光層４０の表面粗さＲａが１０ｎｍ以上の範囲であれば、発光輝度の変化はほとんど無いものにできるためである。
【００８３】
このことは、具体的には、図６に示される。図６は、発光層４０の表面の平均粗さＲａと発光輝度比との関係を示した特性図である。ここで、図６に示される例は、穴６１の径を１２μｍとした時のデータである。
【００８４】
図６に示される結果から、発光層４０の表面の平均粗さＲａが小さいほど、発光輝度比が小さくなっていることがわかる。
【００８５】
これは、当該表面粗さＲａが小さいほど、穴６１の部分での光の散乱が小さくなっているためと考えられる。そして、発光層４０の表面の平均粗さＲａが１０ｎｍ以上であれば、発光輝度を低下させることなく、発光画素７０の面積を減らすことができ、消費電力の低減が図れる。
【００８６】
（他の実施形態）
なお、上記図１に示される無機ＥＬ表示装置１００においては、発光画素７０にて、第２電極６０に複数の穴６１が規則性を持って開口されていたが、このような電極を厚さ方向に貫通する穴は第１電極２０に形成されていてもよいし、第１および第２電極２０、６０の両方に形成されていてもよい。これらの場合も、上記実施形態と同様の効果が得られる。
【００８７】
また、規則性を持って配列する複数の穴６１は、上記図３に示されるようなマトリクス状の配置形態に限定されないことはもちろんであり、たとえば、千鳥状、螺旋状、同心円状など、複数の穴６１は、ある規則性を持って開口していればよい。
【００８８】
つまり、本発明において電極に形成される複数の穴６１は、製造上偶然発生するピンホールのような穴とは、まったく非なるものである。
【００８９】
また、上記図１に示される無機ＥＬ表示装置１００においては、発光部としての発光層４０と第１電極２０との間、および、発光層４０と第２電極６０との間に、発光層４０の保護などのために、それぞれ絶縁層３０、５０が介在されているが、場合によっては、これら絶縁層３０、５０は、どちらか一方が省略されていてもよいし、両方が省略されていてもよい。
【００９０】
また、上記図１に示される無機ＥＬ表示装置１００では、第１電極２０と第２電極６０とが光学的に透明であるため、ガラス基板１０側および第２電極６０側の両方の側から光の取り出しが可能となっているが、たとえば、どちらか一方の電極が透明で他方の電極は不透明とすることにより、透明な一方の電極のみから光取り出しを可能なものとしてもよい。
【００９１】
また、上記図２に示される無機ＥＬ表示装置１００においては、発光画素７０は、ドットマトリクス表示パターンにて配置されているが、発光画素は、セグメント表示パターンにて配置されているものであってもよい。
【００９２】
セグメント表示においては、たとえば、数字の「３」や「８」などの１個の字を複数個のセグメントに分割して表示する。この場合において、１個のセグメントが１個の発光画素である。
【００９３】
また、上記無機ＥＬ表示装置において、第１電極、第１絶縁層、発光層、第２絶縁層、第２電極として示した具体例は、本無機ＥＬ表示装置に使用可能な一例を示したものであり、これに限定されるものではない。
【００９４】
また、自発光表示装置としては、上記したような発光部が無機ＥＬ材料からなる無機ＥＬ表示装置に限定されるものではなく、プラズマディスプレイや有機ＥＬ表示装置などであってもよい。
【００９５】
要するに、本発明は、通電により発光する発光部を一対の電極により挟んでなる発光画素を有する自発光表示装置に適用できるものであり、そのような自発光表示装置において、発光画素にて、一対の電極の少なくとも一方の電極に複数の穴を開口し、１個当りの穴の径を５０μｍ以下としたことを要部としている。そして、その他の部分については、適宜設計変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の実施形態に係る自発光表示装置としての無機ＥＬ表示装置の概略断面構成を示す図である。
【図２】図１に示される無機ＥＬ表示装置の概略平面図である。
【図３】図２中の発光画素の拡大平面図である。
【図４】穴の径と発光輝度比との関係を示した特性図である。
【図５】発光画素の面積比率と発光輝度比との関係を示した特性図である。
【図６】発光層の表面の平均粗さＲａと発光輝度比との関係を示した特性図である。
【図７】従来の一般的な無機ＥＬ表示装置の概略断面構成を示す図である。
【符号の説明】
【００９７】
１０…基板としてのガラス基板、２０…第１電極、３０…第１絶縁層、
４０…発光部としての発光層、５０…第２絶縁層、６０…第２電極、６１…穴、
７０…発光画素。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通電により発光する発光部を一対の電極により挟んでなる発光画素を有する自発光表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置としては、ＣＲＴ、ＬＣＤ、ＰＤＰ（プラズマディスプレイ）、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ等様々な表示装置があるが、表示品質の点で、ＰＤＰ（プラズマディスプレイ）、ＥＬディスプレイのような自発光型の表示装置が望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、自発光表示装置は、消費電力の大きさが課題となっており、環境、コストの上で低消費電力化が不可欠である。特にディスプレイが大型になってくればくるほど低消費電力の必要性が高くなってくる。
【０００４】
ここで、自発光表示装置として無機ＥＬ表示装置を例に、発光原理から低消費電力化の必要性を簡単に説明する。
【０００５】
図７は、従来の一般的な無機ＥＬ表示装置の概略断面構成を示す図である。図７に示されるように、無機ＥＬ表示装置の一般的な構造は、発光部である発光層４０の両側を絶縁層３０、５０、電極２０、６０で挟み込んだ２重絶縁層構造である。
【０００６】
ここで、絶縁層３０、５０、発光層４０は、電気的には容量性負荷である。電極２０、６０の両端に交流電圧を印加すると、発光層４０、絶縁層３０、５０の静電容量に応じた電荷が蓄えられる。
【０００７】
そして、発光層４０、絶縁層３０、５０の材料および膜厚によって決まる電圧であるクランプ電圧以上の電圧を印加すると、それまで蓄えられていた電荷が発光層４０中を流れる。その電荷が発光層４０中の発光中心に衝突し発光中心を励起し、そのエネルギーが基底状態に落ちるときに発光する。
【０００８】
このような無機ＥＬ表示装置は、上記の通り容量性負荷であるため、充電時、放電時には発光層４０、絶縁層３０、５０の静電容量に応じた電流が流れる。また、発光原理から発光時に電流が流れる。したがって、表示面積が大きくなると素子容量が大きくなるため、表示面積の増加に伴って消費電流が増加する。また、低電圧化、高輝度化のために、発光層４０、絶縁層３０、５０の単位面積あたりの容量を増加させても、消費電流が増加する。
【０００９】
したがって、無機ＥＬ表示装置の大面積化、低電圧化、高輝度化のためには、低消費電力化が必要となる。そして、この低消費電力化の必要性は、無機ＥＬ表示装置だけでなく、自発光表示装置においては、共通した問題である。
【００１０】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、通電により発光する発光部を一対の電極により挟んでなる発光画素を有する自発光表示装置において、適切に低消費電力化を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、通電により発光する発光部（４０）を一対の電極（２０、６０）により挟んでなる発光画素（７０）を有する自発光表示装置において、発光画素（７０）にて、一対の電極（２０、６０）の少なくとも一方の電極に複数の穴（６１）が規則性をもって開口されていることを特徴としている。
【００１２】
本発明のように、発光画素（７０）にて、一対の電極（２０、６０）の少なくとも一方の電極に複数の穴（６１）を規則性をもって開口させれば、穴（６１）の面積分だけ発光画素（７０）の面積が減少する。発光画素（７０）の面積が減少することで、素子容量が減少するため、その分だけ消費電流が減少するのである。
【００１３】
また、穴（６１）の部分は電圧が印加されないため発光はしていないが、穴（６１）の近傍の発光箇所における発光が、発光部（４０）の表面凹凸などによって散乱することで、穴（６１）の部分も発光しているように見える。
【００１４】
よって、本発明によれば、通電により発光する発光部（４０）を一対の電極（２０、６０）により挟んでなる発光画素（７０）を有する自発光表示装置において、適切に低消費電力化を実現することができる。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の自発光表示装置において、１個当りの穴（６１）の径が５０μｍ以下であることを特徴としている。
【００１６】
穴（６１）の径を５０μｍ以下とすれば、発光画素（７０）のうち発光している部位と発光していない穴（６１）とのコントラストが小さく、目視で穴（６１）の存在が確認されにくくなるため、好ましい。
【００１７】
ここで、請求項３に記載の発明のように、請求項２に記載の自発光表示装置においては、１個当りの穴（６１）の径が２０μｍ以下であることが、好ましい。
【００１８】
１個当りの穴（６１）の径を２０μｍ以下とすれば、穴（６１）を開口させることによる発光輝度の低下を、実用上、問題のないレベルにすることができる。
【００１９】
また、請求項４に記載の発明では、請求項１ないし請求項３に記載の自発光表示装置において、発光画素（７０）のうち穴（６１）を除いた部分の総面積は、発光画素（７０）全体の面積の２５％以上であることを特徴としている。
【００２０】
このように、発光画素（７０）のうち穴（６１）を除いた部分の総面積が、発光画素（７０）全体の面積の２５％以上の範囲にあれば、穴（６１）の数などに関係なく、発光輝度の変化はほとんど無いものにできる。
【００２１】
また、請求項５に記載の発明のように、請求項１〜請求項４に記載の自発光表示装置においては、発光画素（７０）は、セグメント表示パターンにて配置されているものにできる。
【００２２】
さらに、請求項６に記載の発明のように、請求項１〜請求項４に記載の自発光表示装置においては、発光画素（７０）は、ドットマトリクス表示パターンにて配置されているものにしてもよい。
【００２３】
また、請求項７に記載の発明のように、請求項１〜請求項６に記載の自発光表示装置においては、発光部（４０）は無機ＥＬ材料からなるものであり、無機ＥＬ表示装置として構成されているものにできる。
【００２４】
ここで、請求項８に記載の発明のように、請求項７に記載の自発光表示装置においては、無機ＥＬ材料からなる発光部（４０）の表面粗さＲａが１０ｎｍ以上であることが好ましい。
【００２５】
無機ＥＬ材料からなる発光部（４０）の表面粗さＲａが１０ｎｍ以上の範囲であれば、発光輝度の変化はほとんど無いものにできる。
【００２６】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００２８】
図１は、本発明の実施形態に係る自発光表示装置としての無機ＥＬ表示装置１００の概略断面構成を示す図である。また、図２は、図１に示される無機ＥＬ表示装置１００の概略平面図、図３は、図２中の１個の発光画素７０の拡大平面図である。
【００２９】
図１に示されるように、本無機ＥＬ表示装置１００は、絶縁性基板であるガラス基板１０上に順次、以下に述べられる薄膜２０〜６０が積層形成されることによって構成された薄膜ＥＬ素子である。
【００３０】
ガラス基板１０上には、光学的に透明な、たとえばＩＴＯ（インジウムチンオキサイド）膜や酸化亜鉛などからなる透明な第１電極２０が、下部電極として形成されている。本例では、第１電極２０は、好ましい形態としてＩＴＯ膜から構成されている。
【００３１】
第１電極２０の上面には、たとえばアルミナとチタニアの積層膜であるＡＴＯ膜（Ａｌ2Ｏ3／ＴｉＯ2積層構造膜）や五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）などからなる第１絶縁層３０が形成されている。本例では、第１絶縁層３０は、好ましい形態としてＡｌ2Ｏ3／ＴｉＯ2積層構造膜から構成されている。
【００３２】
第１絶縁層３０の上には、発光部としての無機ＥＬ材料からなる発光層４０が形成されている。ここで、発光層４０としては、特に限定するものではないが、希土類元素などの発光中心を添加したII−VI族化合物半導体が用いられる。
【００３３】
ここで、II−VI族化合物半導体は、旧周期律表におけるＣａ、Ｓｒ、Ｚｎ、ＣｄなどのIIＡ族（現２族）およびIIＢ族（現１２族）とＯ、ＳなどのVIＢ族（現１６族）との化合物半導体である。
【００３４】
具体的には、本実施形態の発光層４０としては、少なくともＺｎＳ、ＳｒＳ、ＣａＳの１つを母体材料とし、発光中心としてテルビウム（Ｔｂ）、サマリウム（Ｓｍ）などの希土類元素やマンガン（Ｍｎ）を添加したものが使用される。本例では、発光層４０は、ＺｎＳを母体材料とし、発光中心としてＭｎを添加した硫化亜鉛：マンガン（ＺｎＳ：Ｍｎ）の膜からなる。
【００３５】
また、この無機ＥＬ材料からなる発光層４０においては、その表面粗さＲａが１０ｎｍ以上であることが好ましい。ここで、表面粗さＲａは、ＪＩＳ（日本工業規格）に定義されたものである。
【００３６】
発光層４０の上には、たとえば上記ＡＴＯ膜や五酸化タンタルなどからなる第２絶縁層５０が形成されている。本例では、第２絶縁層５０は、好ましい形態としてＡｌ2Ｏ3／ＴｉＯ2積層構造膜から構成されている。
【００３７】
この第２絶縁層５０の上には、光学的に透明な、たとえばＩＴＯ膜や酸化亜鉛などからなる透明な第２電極６０が、上部電極として形成されている。本例では、第２電極６０は、好ましい形態としてＩＴＯ膜から構成されており、たとえば、２００ｎｍ程度の厚さである。
【００３８】
ここで、この第１電極２０と第２電極６０とが重なり合う部分が、これら電極２０、６０の膜間に挟まれている第１絶縁層３０、第２絶縁層５０および発光層４０とともに、表示領域である発光画素７０として構成されている。
【００３９】
本例では、第１電極２０は、複数本のストライプ状に配置されたものであり、第２電極６０は、第１電極２０と直交する複数本のストライプ状に配置されたものであり、これら両電極２０、６０が重なり合った部分としての発光画素７０は、格子状に配置されている。つまり、本例では、発光画素７０は、ドットマトリクス表示パターンにて配置されている。
【００４０】
そして、第１電極２０、第２電極６０間に電圧を印加することで、この発光画素７０が発光可能となっている。つまり、本無機ＥＬ表示装置１００は、通電により発光する発光部としての発光層４０を一対の電極２０、６０により挟んでなる発光画素７０を有するものとなっている。
【００４１】
本例では、無機ＥＬ表示装置１００は、第１電極２０と第２電極６０とが光学的に透明であるため、ガラス基板１０側および第２電極６０側の両方の側から光の取り出しが可能となっている。
【００４２】
ここで、本実施形態の無機ＥＬ表示装置１００においては、図１〜図３に示されるように、発光画素７０にて、第２電極６０には、複数の穴６１が開口されている。
【００４３】
なお、図１、図２においても、穴６１は示されているが、図１、図２では、穴６１の大きさをわかりやすいようにデフォルメしており、詳しい穴６１の配置構成は、図３に示されるようなものである。
【００４４】
本実施形態では、図３に示されるように、第２電極６０には、複数の穴６１が規則性をもって開口されている。ここでは、マトリクス状に複数の穴６１が配列されているが、これら複数の穴６１は、マトリクス状に限ることなく、ある規則性をもって配列されていればよい。
【００４５】
ここで、１個当りの穴６１の径は５０μｍ以下が好ましく、より好ましくは２０μｍ以下である。また、発光画素７０のうち穴６１を除いた部分の総面積は、発光画素７０全体の面積の２５％以上であることが好ましい。
【００４６】
なお、穴６１の穴形状は、円形でも、多角形でもよく、穴の径とは、通常用いられる穴径であり、たとえば、穴形状が円形である場合には直径であり、多角形である場合には、対角の距離である。また、穴６１の配置形態も上記図３に示されるような形態に限定されるものではない。
【００４７】
次に、上記図１に示される本実施形態のＥＬ素子１００の製造方法について、上記した一具体例の膜構成に基づいて説明する。
【００４８】
まず、ガラス基板１０上に、第１電極２０として光学的に透明であるＩＴＯ膜をスパッタ法によって形成する。この第１電極２０は、フォトリソグラフやエッチング技術を用いてパターニング形成することができる。
【００４９】
次に、その上に、第１絶縁層３０として、Ａｌ2Ｏ3／ＴｉＯ2積層構造膜をＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ−Ｌａｙｅｒ−Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって作製する。このＡｌ2Ｏ3／ＴｉＯ2積層構造膜の具体的な形成方法について説明する。
【００５０】
まず、第１のステップとして、アルミニウム（Ａｌ）の原料ガスとして三塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3）、酸素（Ｏ）の原料ガスとして水（Ｈ2Ｏ）を用いて、Ａｌ2Ｏ3層をＡＬＤ法で形成する。
【００５１】
ＡＬＤ法では１原子層ずつ膜を形成していくために、原料ガスを交互に供給する。従って、この場合には、ＡｌＣｌ3をアルゴン（Ａｒ）のキャリアガスで反応炉に１秒導入した後に、反応炉内のＡｌＣｌ3ガスを排気するのに十分なパージを行う。
【００５２】
次に、Ｈ2Ｏを同様にＡｒキャリアガスで反応炉に１秒導入した後に、反応炉内のＨ2Ｏを排気するのに十分なパージを行う。このサイクルを繰り返して所定の膜厚のＡｌ2Ｏ3層を形成する。
【００５３】
第２のステップとして、Ｔｉの原料ガスとして四塩化チタン（ＴｉＣｌ4）、酸素の原料ガスとしてＨ2Ｏを用いて、酸化チタン層を形成する。
【００５４】
具体的には、第１のステップと同様にＴｉＣｌ4をＡｒキャリアガスで反応炉に１秒導入した後に、反応炉内のＴｉＣｌ4を排気するのに十分なパージを行う。次に、Ｈ2Ｏを同様にＡｒキャリアガスで反応炉に１秒導入した後に、反応炉内のＨ2Ｏを排気するのに十分なパージを行う。そして、このサイクルを繰り返して所定の膜厚の酸化チタン層を形成する。
【００５５】
そして、上述した第１のステップと第２のステップを繰り返し、所定膜厚のＡｌ2Ｏ3／ＴｉＯ2積層構造膜を形成して、これを第１絶縁層３０とする。具体的には、Ａｌ2Ｏ3層、ＴｉＯ2層とも、１層当たりの厚さを５ｎｍとし、それぞれ３０層積層した構造とすることができる。
【００５６】
なお、Ａｌ2Ｏ3／ＴｉＯ2積層構造膜の最初と最後の層は、Ａｌ2Ｏ3層とＴｉＯ2層のいずれであってもよいが、最下層すなわち第１電極２０上の最初の層はＡｌ2Ｏ3層であることが好ましい。
【００５７】
また、ＡＬＤ法を用いて原子層オーダで膜を形成する場合、１層あたりの膜厚が０．５ｎｍより薄い膜では絶縁体として機能せず、また１層当たりの膜厚が２０ｎｍよりも厚い場合には、積層構造による耐電圧の向上効果が低下してしまう。従って、積層構造膜の１層当たりの膜厚は０．５ｎｍから２０ｎｍ、好ましくは１ｎｍから１０ｎｍとするのがよい。
【００５８】
次に、第１絶縁層３０上に、発光層４０として、ＺｎＳを母体材料とし発光中心としてＭｎを添加した硫化亜鉛：マンガン（ＺｎＳ：Ｍｎ）からなる膜を蒸着法によって形成する。
【００５９】
その後、第２絶縁層５０を第１絶縁層３０と同様の構造と膜厚で成膜し、最後に第２電極６０として、第１電極２０と同様にしてＩＴＯ膜を成膜する。
【００６０】
この第２電極６０は、フォトリソグラフやエッチング技術を用いてパターニング形成することができる。穴６１の形成は、フォトリソグラフ時に使用されるマスクを、第２電極６０のストライプパターンから穴６１が開口されたストライプパターンに変更するだけでよく、穴６１の形成のために工程を増やす必要はない。こうして、本実施形態の無機ＥＬ表示装置１００ができあがる。
【００６１】
ところで、本実施形態によれば、通電により発光する発光部としての発光層４０を一対の電極２０、６０により挟んでなる発光画素７０を有する自発光表示装置としての無機ＥＬ表示装置１００において、発光画素７０にて、第２電極６０に複数の穴６１が規則性をもって開口されていることを特徴とする無機ＥＬ表示装置１００が提供される。
【００６２】
このように、発光画素７０にて、第２の電極６０に複数の穴６１を規則性をもって（図示例ではマトリクス状に）開口させれば、穴６１の面積分だけ発光画素７０の面積が減少する。発光画素７０の面積が減少することで、素子容量が減少するため、その分だけ消費電流が減少するのである。
【００６３】
また、穴６１の部分は電圧が印加されないため発光はしていないが、穴６１の近傍の発光箇所における発光が、発光層４０の表面凹凸などによって散乱することで、穴６１の部分も発光しているように見える。
【００６４】
よって、本実施形態によれば、通電により発光する発光部４０を一対の電極２０、６０により挟んでなる発光画素７０を有する無機ＥＬ表示装置１００において、適切に低消費電力化を実現することができる。
【００６５】
ここで、上述したが、本実施形態の無機ＥＬ表示装置１００においては、１個当りの穴６１の径が５０μｍ以下であることが好ましいとしている。
【００６６】
本発明者の検討によれば、穴６１の径を５０μｍ以下とすれば、発光画素７０のうち発光している部位と発光していない穴６１とのコントラストが小さく、目視で穴６１の存在が確認されにくくなるため、好ましい。
【００６７】
図４は、穴６１の径と発光輝度比との関係を示した特性図である。ここで、発光輝度比とは、穴６１が無い発光画素７０の発光輝度に対する穴６１がある発光画素７０の発光輝度である。また、穴６１の径は、たとえば第２電極６０のフォトリソグラフ時に使用されるマスクの開口部の径を変えることなどにより、容易に変化させることができる。
【００６８】
図４に示される結果から、穴６１の径が大きくなればなるほど、発光輝度比が小さくなっていることがわかる。これは、穴６１の径が大きくなると、発光している箇所の端面から穴６１の中心までの距離が遠くなるため、光が減衰して穴６１の部分で見られる散乱光が小さくなっているためと予想される。
【００６９】
また、本発明者らの検討によれば、穴６１の径を１００μｍ以上にすると、発光画素７０のうち発光している部位と発光していない部位すなわち穴６１の内部とのコントラストが大きくなり、目視で穴６１の存在が確認できてしまう。
【００７０】
それに対して、穴６１の径を５０μｍ以下とすれば、発光画素７０のうち発光している部位と発光していない穴６１とのコントラストが小さく、目視で穴６１の存在が確認されないため、表示に係る穴６１の影響を無視することができる。
【００７１】
よって、本実施形態によれば、無機ＥＬ表示装置１００において、１個当りの穴６１の径が５０μｍ以下であることが好ましい。
【００７２】
さらに、上述したが、本実施形態の無機ＥＬ表示装置１００においては、より好ましくは、１個当りの穴６１の径が２０μｍ以下であることが望ましいとしている。これは、上記図４に示される特性図の結果から導き出される。
【００７３】
図４に示されるように、１個当りの穴６１の径を２０μｍ以下とすれば、穴６１の存在が目視で確認できず、輝度の低下も２０％以下に抑えられる。つまり、１個当りの穴６１の径を２０μｍ以下とすれば、穴６１を開口させることによる発光輝度の低下を、実用上、問題のないレベルにすることができる。
【００７４】
また、上述したが、本実施形態の無機ＥＬ表示装置１００においては、発光画素７０のうち穴６１を除いた部分の総面積を、発光画素７０全体の面積の２５％以上とすることが好ましいとしている。
【００７５】
このように、発光画素７０のうち穴６１を除いた部分の総面積が、発光画素７０全体の面積の２５％以上の範囲にあれば、穴６１の数などに関係なく、発光輝度の変化はほとんど無いものにできる。
【００７６】
このことは、具体的には、図５に示される。図５は、発光画素７０の面積比率と発光輝度比との関係を示した特性図である。
【００７７】
ここで、発光画素７０の面積比率は、発光画素７０のうち穴６１を除いた部分の総面積を示すもので、穴６１の無い場合の発光画素７０の面積に対する穴６１の開口部面積を除いた発光画素７０の面積の比率である。
【００７８】
この発光画素７０の面積比率が小さいほど、発光画素７０のうちで、穴径が５０μｍ以下の穴６１が数多く設けられていることになる。図５に示される例は、穴６１の径を１２μｍとした時のデータである。
【００７９】
図５に示される結果から、発光画素７０の面積比率が２５％以上の範囲であれば、発光画素７０の面積比率を減らしても発光輝度比がほとんど変わらないことがわかる。そして、発光画素７０の面積比率が２５％以上であれば、発光輝度を低下させることなく、発光画素７０の面積を減らすことができ、消費電力の低減が図れる。
【００８０】
また、本実施形態の無機ＥＬ表示装置１００においては、発光画素７０は、直交するストライプ状の第１および第２電極２０、６０が交差した部分として構成されており、発光画素７０が、ドットマトリクス表示パターンにて配置されているものであることも特徴のひとつである。
【００８１】
さらに、本実施形態においては、自発光表示装置として、発光部４０は無機ＥＬ材料からなる発光層４０であり、無機ＥＬ表示装置１００として構成されているものとしたことも特徴のひとつである。
【００８２】
ここで、上述したが、本実施形態の無機ＥＬ表示装置１００においては、無機ＥＬ材料からなる発光層４０の表面粗さＲａが１０ｎｍ以上であることが好ましいとしている。これは、当該発光層４０の表面粗さＲａが１０ｎｍ以上の範囲であれば、発光輝度の変化はほとんど無いものにできるためである。
【００８３】
このことは、具体的には、図６に示される。図６は、発光層４０の表面の平均粗さＲａと発光輝度比との関係を示した特性図である。ここで、図６に示される例は、穴６１の径を１２μｍとした時のデータである。
【００８４】
図６に示される結果から、発光層４０の表面の平均粗さＲａが小さいほど、発光輝度比が小さくなっていることがわかる。
【００８５】
これは、当該表面粗さＲａが小さいほど、穴６１の部分での光の散乱が小さくなっているためと考えられる。そして、発光層４０の表面の平均粗さＲａが１０ｎｍ以上であれば、発光輝度を低下させることなく、発光画素７０の面積を減らすことができ、消費電力の低減が図れる。
【００８６】
（他の実施形態）
なお、上記図１に示される無機ＥＬ表示装置１００においては、発光画素７０にて、第２電極６０に複数の穴６１が規則性を持って開口されていたが、このような電極を厚さ方向に貫通する穴は第１電極２０に形成されていてもよいし、第１および第２電極２０、６０の両方に形成されていてもよい。これらの場合も、上記実施形態と同様の効果が得られる。
【００８７】
また、規則性を持って配列する複数の穴６１は、上記図３に示されるようなマトリクス状の配置形態に限定されないことはもちろんであり、たとえば、千鳥状、螺旋状、同心円状など、複数の穴６１は、ある規則性を持って開口していればよい。
【００８８】
つまり、本発明において電極に形成される複数の穴６１は、製造上偶然発生するピンホールのような穴とは、まったく非なるものである。
【００８９】
また、上記図１に示される無機ＥＬ表示装置１００においては、発光部としての発光層４０と第１電極２０との間、および、発光層４０と第２電極６０との間に、発光層４０の保護などのために、それぞれ絶縁層３０、５０が介在されているが、場合によっては、これら絶縁層３０、５０は、どちらか一方が省略されていてもよいし、両方が省略されていてもよい。
【００９０】
また、上記図１に示される無機ＥＬ表示装置１００では、第１電極２０と第２電極６０とが光学的に透明であるため、ガラス基板１０側および第２電極６０側の両方の側から光の取り出しが可能となっているが、たとえば、どちらか一方の電極が透明で他方の電極は不透明とすることにより、透明な一方の電極のみから光取り出しを可能なものとしてもよい。
【００９１】
また、上記図２に示される無機ＥＬ表示装置１００においては、発光画素７０は、ドットマトリクス表示パターンにて配置されているが、発光画素は、セグメント表示パターンにて配置されているものであってもよい。
【００９２】
セグメント表示においては、たとえば、数字の「３」や「８」などの１個の字を複数個のセグメントに分割して表示する。この場合において、１個のセグメントが１個の発光画素である。
【００９３】
また、上記無機ＥＬ表示装置において、第１電極、第１絶縁層、発光層、第２絶縁層、第２電極として示した具体例は、本無機ＥＬ表示装置に使用可能な一例を示したものであり、これに限定されるものではない。
【００９４】
また、自発光表示装置としては、上記したような発光部が無機ＥＬ材料からなる無機ＥＬ表示装置に限定されるものではなく、プラズマディスプレイや有機ＥＬ表示装置などであってもよい。
【００９５】
要するに、本発明は、通電により発光する発光部を一対の電極により挟んでなる発光画素を有する自発光表示装置に適用できるものであり、そのような自発光表示装置において、発光画素にて、一対の電極の少なくとも一方の電極に複数の穴を開口し、１個当りの穴の径を５０μｍ以下としたことを要部としている。そして、その他の部分については、適宜設計変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の実施形態に係る自発光表示装置としての無機ＥＬ表示装置の概略断面構成を示す図である。
【図２】図１に示される無機ＥＬ表示装置の概略平面図である。
【図３】図２中の発光画素の拡大平面図である。
【図４】穴の径と発光輝度比との関係を示した特性図である。
【図５】発光画素の面積比率と発光輝度比との関係を示した特性図である。
【図６】発光層の表面の平均粗さＲａと発光輝度比との関係を示した特性図である。
【図７】従来の一般的な無機ＥＬ表示装置の概略断面構成を示す図である。
【符号の説明】
【００９７】
１０…基板としてのガラス基板、２０…第１電極、３０…第１絶縁層、
４０…発光部としての発光層、５０…第２絶縁層、６０…第２電極、６１…穴、
７０…発光画素。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により発光する発光部（４０）を一対の電極（２０、６０）により挟んでなる発光画素（７０）を有する自発光表示装置において、
前記発光画素（７０）にて、前記一対の電極（２０、６０）の少なくとも一方の電極に複数の穴（６１）が規則性をもって開口されていることを特徴とする自発光表示装置。
【請求項２】
１個当りの前記穴（６１）の径が５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の自発光表示装置。
【請求項３】
１個当りの前記穴（６１）の径が２０μｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の自発光表示装置。
【請求項４】
前記発光画素（７０）のうち前記穴（６１）を除いた部分の総面積は、前記発光画素（７０）全体の面積の２５％以上であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の自発光表示装置。
【請求項５】
前記発光画素（７０）は、セグメント表示パターンにて配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の自発光表示装置。
【請求項６】
前記発光画素（７０）は、ドットマトリクス表示パターンにて配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の自発光表示装置。
【請求項７】
前記発光部（４０）は、無機ＥＬ材料からなるものであり、
無機ＥＬ表示装置として構成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の自発光表示装置。
【請求項８】
前記無機ＥＬ材料からなる前記発光部（４０）の表面粗さＲａが１０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項７に記載の自発光表示装置。
【請求項１】
通電により発光する発光部（４０）を一対の電極（２０、６０）により挟んでなる発光画素（７０）を有する自発光表示装置において、
前記発光画素（７０）にて、前記一対の電極（２０、６０）の少なくとも一方の電極に複数の穴（６１）が規則性をもって開口されていることを特徴とする自発光表示装置。
【請求項２】
１個当りの前記穴（６１）の径が５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の自発光表示装置。
【請求項３】
１個当りの前記穴（６１）の径が２０μｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の自発光表示装置。
【請求項４】
前記発光画素（７０）のうち前記穴（６１）を除いた部分の総面積は、前記発光画素（７０）全体の面積の２５％以上であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の自発光表示装置。
【請求項５】
前記発光画素（７０）は、セグメント表示パターンにて配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の自発光表示装置。
【請求項６】
前記発光画素（７０）は、ドットマトリクス表示パターンにて配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の自発光表示装置。
【請求項７】
前記発光部（４０）は、無機ＥＬ材料からなるものであり、
無機ＥＬ表示装置として構成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の自発光表示装置。
【請求項８】
前記無機ＥＬ材料からなる前記発光部（４０）の表面粗さＲａが１０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項７に記載の自発光表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−２１０２１７（Ｐ２００６−２１０２１７Ａ）
【公開日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２２５５０（Ｐ２００５−２２５５０）
【出願日】平成１７年１月３１日（２００５．１．３１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月３１日（２００５．１．３１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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