表示装置
【課題】ホワイトバランスの調整が容易な表示装置を提供する。
【解決手段】画素アレイ1の各画素100に含まれる発光素子は、アノード電極と、層間絶縁膜を介してアノード電極の下に配された金属反射膜と、アノード電極の上に配された有機エレクトロルミネッセンス薄膜と、その上に配されたカソード電極とで構成されており、金属反射膜とカソード電極との間で光共振器を構成してRGB三色のいずれかの光を放射する。画素アレイ1の端部に光センサ4が設置されており、画素アレイ1内で各発光素子から伝播して漏れたRGB各色の光のレベルを検出する。ホワイトバランス調整回路5は、光センサ4で検出されたRGB各色の光のレベルに応じてRGB映像信号のホワイトバランス調整を自動的に行う。
【解決手段】画素アレイ1の各画素100に含まれる発光素子は、アノード電極と、層間絶縁膜を介してアノード電極の下に配された金属反射膜と、アノード電極の上に配された有機エレクトロルミネッセンス薄膜と、その上に配されたカソード電極とで構成されており、金属反射膜とカソード電極との間で光共振器を構成してRGB三色のいずれかの光を放射する。画素アレイ1の端部に光センサ4が設置されており、画素アレイ1内で各発光素子から伝播して漏れたRGB各色の光のレベルを検出する。ホワイトバランス調整回路5は、光センサ4で検出されたRGB各色の光のレベルに応じてRGB映像信号のホワイトバランス調整を自動的に行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はアクティブマトリクス型のカラー表示装置に関する。より詳しくは、有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子などの発光素子を画素に用いたアクティブマトリクス型のカラー表示装置に関する。なお本発明では、特に発光素子の代表として有機EL素子を画素に用いた表示装置を、有機EL表示装置と称する場合がある。
【背景技術】
【0002】
近年、フラットパネルディスプレイ(以下、「FPD」と略称)として有機EL表示装置に関心が高まっている。現在、FPDでは液晶表示装置(以下、「LCD」と略称)が主流を占めているが、これは自発光型のデバイスではなく、バックライトや偏光板などの部材を必要とするため、装置の薄型化や高輝度化を図る上で不利になる。
【0003】
一方、有機EL表示装置は、自発光型のデバイスであり、バックライトなどの部材が原理的に不要であるため、LCDと比較すると、装置の薄型化や高輝度化を図るうえで有利である。特に、各画素にスイッチング素子を形成したアクティブマトリクス型の有機EL表示装置では、各画素をホールド点灯させることで消費電流を低く抑えることができ、大画面化及び高精細化が比較的容易に行える。こうした優位点もあって、アクティブマトリクス型有機EL表示装置は盛んに開発が進められており、次世代FPDの主流になると期待されている。
【0004】
また、近年ではデジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダーなどに代表される個人用撮影機器が発達している。それらのファインダー表示素子としては、結晶珪素基板上に画素回路及び駆動回路が形成されたLCOS(Liquid Crystal on Silicon)、あるいは高温又は低温多結晶シリコンLCDが用いられている。LCDを用いたファインダー素子では、透過型ではバックライトが、反射型ではフロントライトが必要である。したがって、必然的にモジュール厚が増加し、機器の薄型化に不利となる。また、個人用撮影機器の小型化とともにファインダー自体も小型化され、それに伴って画素自体も縮小されつつある。このため、透過型LCDでは表示部の開口率を十分に確保できず、性能限界に近づきつつある。また、反射型LCDではLCOSが主流になりつつあるが、やはり照明系は必要であるため、機器の薄型化に不利である。
【0005】
一方、有機ELをビューファインダー表示素子として用いた場合は、自発光型である故にLCDのような照明系を必要としないため、機器の薄型化に寄与することができる。また、有機ELの素子構造として上面発光の素子を用いることにより、表示部の開口率も十分に確保できる。さらに、近年ではビューファインダーも高画質化の道をたどりつつあり、セットメーカーよって色再現範囲を拡大する要求が出ている。
【0006】
そこで、色再現範囲を拡大し得るものとして、光共振型の有機EL素子が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2を参照)。光共振型の有機EL素子では、有機EL層の上層及び下層に、それぞれ所定の反射率で光を反射する反射膜を形成し、有機EL層で発光させた光を上下の反射膜の間で共振させて光強度を増幅させることにより、一方の反射膜を通して特定の波長(色)成分の光を取り出すようになっている。
【0007】
こうした光共振型の有機EL素子を備える有機EL表示装置では、マトリクス状に配列されるR(赤)、G(緑)、B(青)の画素(サブピクセル)ごとに、有機EL層を挟む上下2つの反射膜の対向距離を個別に設定(調節)することにより、各色の光を画素単位(サブピクセル単位)で取り出すことができる。なぜなら光共振器の特性は、各々の反射膜の反射率及び対向距離によって決定されるからである。
【0008】
【特許文献1】特開2004−127588号公報
【特許文献2】特開2005−108644号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら光共振型の有機EL素子を画素に用いた場合、製造ばらつき等によりRGB画素間でホワイトバランスがパネル毎に異なってしまうという課題がある。通常、ホワイトバランスの調整はパネル完成後に映像信号振幅やガンマ補正曲線に手を加えることで実施している。しかしながらこのホワイトバランス調整には時間がかかりコスト増大の要因となっており、解決すべき課題である。
また、光共振型の有機EL素子では上下の反射膜間から漏れる光があり、RGB各色の純度の低下を招いていた。したがって、光共振型の有機EL素子を用いたカラー表示装置では、光漏れによる色純度の低下も解決すべき課題となっている。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上述した従来の技術の課題に鑑み、本発明はホワイトバランスの調整が容易な表示装置を提供することを目的とする。また、色純度が改善された表示装置を提供することを目的とする。かかる目的を達成するために以下の手段を講じた。即ち本発明は発光素子を含む画素が行列状に配列した画素アレイと、画素の行を順次選択する行駆動回路と、選択された画素に映像信号を供給する列駆動回路とを有し、各画素に含まれる発光素子を該映像信号に応じた輝度で発光させる表示装置であって、前記画素アレイは、各画素がRGB三色に発光する発光素子のいずれかを含むRGB画素で構成されており、前記列駆動回路は、RGB画素に対応して、RGB三色に分かれたRGB映像信号を供給するとともに、外部から入力されたRGB映像信号のホワイトバランスを調整して該列駆動回路に出力するホワイトバランス調整回路を備えており、各発光素子は、アノード電極と、層間絶縁膜を介して該アノード電極の下に配された金属反射膜と、該アノード電極の上に配された有機エレクトロルミネッセンス薄膜と、その上に配されたカソード電極とで構成されており、該金属反射膜と該カソード電極との間で光共振器を構成してRGB三色のいずれかの光を放射し、該画素アレイの端部に光センサが設置されており、該画素アレイ内で各発光素子から伝播して漏れたRGB各色の光のレベルを検出し、前記ホワイトバランス調整回路は、該光センサで検出されたRGB各色の光のレベルに応じてRGB映像信号のホワイトバランス調整を自動的に行うことを特徴とする。
【0011】
好ましくは、前記列駆動回路は、ホワイトバランス調整時にRGB各色の単色ラスタ画面を順次画素アレイに表示し、前記光センサは、単色ラスタ画面を表示している画素アレイからもれた光のレベルを検出する。前記ホワイトバランス調整回路は、画素アレイの電源投入直後にホワイトバランス調整を行う。前記画素アレイは、第1の金属反射膜を形成した後、第1の層間絶縁膜を形成してから第2の金属反射膜を形成し、その上に第2の層間絶縁膜を形成して更に第3の金属反射膜を形成し、その上に第3の層間絶縁膜を形成した後にアノード電極を形成してから、その上に有機エレクトロルミネッセンス薄膜を均一に形成し、更にその上にカソード電極を形成し、以ってRGB三色に発光する発光素子を形成する。前記有機エレクトロルミネッセンス薄膜は白色発光し、RGB各色の発光素子は、該光共振器を構成する金属反射膜とカソード電極との間の光学距離に応じて、白色発光からRGB各色の光を選択的に放射する。各発光素子は、アノード電極が透明であり、カソード電極が光反射性である。該発光素子は、カソード電極、有機エレクトロルミネッセンス薄膜、アノード電極、層間絶縁膜及び金属反射膜が、シリコンからなる基板上に形成されている。各発光素子は、該アノード電極の外形がこれと対向する該金属反射膜の外形よりも大きく設定されており、該アノード電極が該金属反射膜を覆う構成になっている。或いは各発光素子は、該アノード電極の辺とこれに対向する該金属反射膜の辺が一致し、平面的にみて該アノード電極と該金属反射膜が少なくとも三辺で整合している。
【0012】
又本発明は、発光素子を含む画素が行列状に配列した画素アレイと、画素の行を順次選択する行駆動回路と、選択された画素に映像信号を供給する列駆動回路とを有し、各画素に含まれる発光素子を該映像信号に応じた輝度で発光させる表示装置であって、各発光素子は、アノード電極と、層間絶縁膜を介して該アノード電極の下に配された金属反射膜と、該アノード電極の上に配された有機エレクトロルミネセンス薄膜と、その上に配されたカソード電極とで構成されており、該金属反射膜と該カソード電極との間で光共振器を構成して光を放射し、各発光素子は、該アノード電極の外形がこれと対向する該金属反射膜の外形よりも大きく設定されており、該アノード電極が該金属反射膜を覆う構成になっていることを特徴とする。
【0013】
好ましくは、前記画素アレイは、各画素がRGB三色に発光する発光素子のいずれかを含むRGB画素で構成されており、各発光素子は、該光共振器を構成する金属反射膜とカソード電極との間の光学距離を変えることでRGB三色のうちの一色を放射する。前記画素アレイは、第1の金属反射膜を形成した後、第1の層間絶縁膜を形成してから第2の金属反射膜を形成し、その上に第2の層間絶縁膜を形成して更に第3の金属反射膜を形成し、その上に第3の層間絶縁膜を形成した後にアノード電極を形成してから、その上に有機エレクトロルミネッセンス薄膜を均一に形成し、更にその上にカソード電極を形成し、以ってRGB三色に発光する発光素子を形成する。前記有機エレクトロルミネッセンス薄膜は白色発光し、RGB各色の発光素子は、光共振器を構成する金属反射膜とカソード電極との間の光学距離に応じて、白色発光からRGB各色の光を選択的に放射する。各発光素子は、アノード電極が透明であり、カソード電極が光反射性である。該発光素子は、カソード電極、有機エレクトロルミネッセンス薄膜、アノード電極、層間絶縁膜及び金属反射膜が、シリコンからなる基板上に形成されている。
【0014】
又本発明は、発光素子を含む画素が行列状に配列した画素アレイと、画素の行を順次選択する行駆動回路と、選択された画素に映像信号を供給する列駆動回路とを有し、各画素に含まれる発光素子を該映像信号に応じた輝度で発光させる表示装置であって、各発光素子は、アノード電極と、層間絶縁膜を介して該アノード電極の下に配された金属反射膜と、該アノード電極の上に配された有機エレクトロルミネセンス薄膜と、その上に配されたカソード電極とで構成されており、該金属反射膜と該カソード電極との間で光共振器を構成して光を放射し、各発光素子は、該アノード電極の辺とこれに対向する該金属反射膜の辺が一致し、平面的にみて該アノード電極と該金属反射膜が少なくとも三辺で整合していることを特徴とする。
【0015】
好ましくは前記画素アレイは、各画素がRGB三色に発光する発光素子のいずれかを含むRGB画素で構成されており、各発光素子は、該光共振器を構成する金属反射膜とカソード電極との間の光学距離を変えることでRGB三色のうちの一色を放射する。前記画素アレイは、第1の金属反射膜を形成した後、第1の層間絶縁膜を形成してから第2の金属反射膜を形成し、その上に第2の層間絶縁膜を形成して更に第3の金属反射膜を形成し、その上に第3の層間絶縁膜を形成した後にアノード電極を形成してから、その上に有機エレクトロルミネッセンス薄膜を均一に形成し、更にその上にカソード電極を形成し、以ってRGB三色に発光する発光素子を形成する。前記有機エレクトロルミネッセンス薄膜は白色発光し、RGB各色の発光素子は、光共振器を構成する金属反射膜とカソード電極との間の光学距離に応じて、白色発光からRGB各色の光を選択的に放射する。各発光素子は、アノード電極が透明であり、カソード電極が光反射性である。該発光素子は、カソード電極、有機エレクトロルミネッセンス薄膜、アノード電極、層間絶縁膜及び金属反射膜が、シリコンからなる基板上に形成されている。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、アクティブマトリクス型のカラー表示装置は、RGB3色に発光する光共振型の発光素子で画素アレイが構成されている。この画素アレイの近傍には光センサが設置されており、各画素アレイ内で光共振型の発光素子から伝播して漏れたRGB各色の光のレベルを検出している。この光センサで検出されたRGB各色の光のレベルに応じてRGB映像信号のホワイトバランス調整を自動的に行っている。この様に本発明は、ホワイトバランスの自動調整を行うことで低コストなアクティブマトリクス型のカラー表示装置を提供することができる。
【0017】
また本発明によれば、光共振型の各発光素子は、アノード電極の外形がこれと対向する金属反射膜の外形よりも大きく設定されており、アノード電極が金属反射膜を覆う構成になっている。この様にアノード電極の内側に金属反射膜を形成することで、金属反射膜端部における光共振波長のずれを防止し、以って色純度の低下を防いでいる。あるいは平面的にみて矩形のアノード電極と金属反射膜が少なくとも3辺で整合している。この様に金属反射膜の端面部をアノード電極の端面部と一致させることで、金属反射膜端部における光共振波長のずれをなくし、以って色純度の低下を防いでいる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明にかかる表示装置の全体的な構成を示す模式的な平面図及び側面図である。図示する様に、本表示装置は、基本的に画素アレイ1と行駆動回路2と列駆動回路3とホワイトバランス調整回路5とで構成されている。この内画素アレイ1と行駆動回路2と列駆動回路3はシリコンウェハなどからなる基板6の上に集積形成されており、いわゆるフラットパネルとなっている。一方ホワイトバランス調整回路5はパネルに対して外付けの構成となっている。但し本発明はこれに限られるものではなく、例えば画素アレイ1をガラスなどからなる基板6の上に形成し、行駆動回路2及び列駆動回路3はパネルに対して外付けする構成でも良い。画素アレイ1は、発光素子を含む画素100が行列状に配列している。各画素100は行状の走査線WSと列状の信号線SIGとが交差する部分に配されている。行駆動回路2は走査線WSを介して画素100の行を順次選択する。列駆動回路3は選択された画素100に信号線SIGを介して映像信号を供給する。かかる構成により、各画素100に含まれる発光素子を映像信号に応じた輝度で発光させ、以って所望の表示を行っている。
【0019】
本表示装置はカラー表示が可能であり、この為に画素アレイ1は各画素100がRGB3色に発光する発光素子のいずれかを含むRGB画素で構成されている。また列駆動回路3は、RGB画素に対応して、RGB3色に分かれたRGB映像信号を各信号線SIGに供給する。ホワイトバランス調整回路5は外部から入力されたRGB映像信号のホワイトバランスを調整して列駆動回路3に出力する。
【0020】
各画素100に含まれる発光素子はいわゆる光共振型であり、アノード電極と、層間絶縁膜を介してこのアノード電極の下に配された金属反射膜と、このアノード電極の上に配された有機エレクトロルミネッセンス薄膜と、その上に配されたカソード電極とで構成されており、金属反射膜とこのカソード電極との間で光共振器を構成してRGB3色のいずれかの色を放射する。本発明の特徴事項として、画素アレイ1の端部に光センサ4が設置されており、画素アレイ1内で各発光素子から伝播して漏れたRGB各色の光のレベルを検出する。ホワイトバランス調整回路5は、この光センサ4で検出されたRGB各色の光のレベルに応じてRGB映像信号のホワイトバランス調整を自動的に行う。
【0021】
好ましくは列駆動回路3は、ホワイトバランス調整時にRGB各色の単色ラスタ画面を順次画素アレイ1に表示する。光センサ4は、単色ラスタ画面を表示している画素アレイ1から漏れた光のレベルを検出する。この様にして、RGB各色のレベルを順次別々に検出することが可能である。好ましくはホワイトバランス調整回路5は、画素アレイ1の電源投入直後にホワイトバランス調整を自動的に行う。
【0022】
本実施形態では特に光共振型の発光素子が、いわゆる埋め込み構造となっている。即ち本画素アレイ1は、第1の金属反射膜を形成した後、第1の層間絶縁膜を形成してから第2の金属反射膜を形成し、その上に第2の層間絶面膜を形成してさらに第3の金属反射膜を形成し、その上に第3の層間絶縁膜を形成した後にアノード電極を形成してから、その上に有機エレクトロルミネッセンス薄膜を均一に形成し、さらにその上にカソード電極を形成し、以ってRGB3色に発光する発光素子を形成している。かかる構成により、各金属薄膜はいわゆる埋め込み構造となる。この場合有機エレクトロルミネッセンス薄膜は白色発光し、RGB各色の発光素子は、光共振器を構成する金属反射膜とカソード電極との間の光学距離に応じて、白色発光からRGB各色の光を選択的に放射する。各発光素子は、アノード電極が透明であり、カソード電極が光反射性である。
【0023】
好ましくは発光素子は、カソード電極、有機エレクトロルミネッセンス薄膜、アノード電極、層間絶縁膜及び金属反射膜が、シリコンウェハからなる基板6上に形成されている。かかる発光素子を含む画素100は駆動用のトランジスタも含んでいる。このトランジスタもシリコンウェハからなる基板6にMOSプロセスを用いて集積形成することができる。加えて画素アレイ1の近傍に配された光センサ4も、例えばMOSプロセスを用いたフォトダイオードで構成することが出来る。
【0024】
好ましくは各発光素子は、アノード電極の外形がこれと対向する金属反射膜の外形よりも大きく設定されており、アノード電極が金属反射膜を覆う構成になっている。この様に透明アノード電極の内側に金属反射膜を形成することで、金属反射膜端部での光共振波長のずれを防止し、色純度の低下を防ぐことが出来る。あるいはアノード電極の辺とこれに対向する金属反射膜の辺が一致し、平面的に見てアノード電極と金属反射膜が少なくとも3辺で整合しているものであっても良い。この様に金属反射膜の端部をアノード電極の端部と一致させることで、金属反射膜端部での光共振波長のずれをなくし、以って色純度の低下を抑制することが可能である。
【0025】
図2は、図1に示した表示装置において画素アレイ1の一部を拡大した断面図であり、RGB3色の発光素子1セット分が表れている。図において、基板6は、例えば、シリコン基板等の半導体基板やガラス基板からなるものである。基板6の一方の面上には、第1金属反射膜7、第1絶縁膜8、第2金属反射膜9、第2絶縁膜10、第3金属反射膜11、第3絶縁膜12、アノード電極13、有機EL層14、カソード電極15が順に積層した状態で形成されている。なお、ここでは基板6に近い方の電極(下部電極)をアノード電極13、遠い方の電極(上部電極)をカソード電極15としているが、これらの電極の位置関係は上下逆であってもかまわない。
【0026】
各々の金属反射膜7,9,11は、例えば、アルミニウム、銀等の単体金属あるいはそれらを含む合金など、光の反射率の高い金属材料によって形成されるものである。第1金属反射膜7は、Gの光が取り出される画素位置に形成されている。また、第2金属反射膜9は、Bの光が取り出される画素位置に形成され、第3金属反射膜11は、Rの光が取り出される画素位置に形成されている。各々の金属反射膜7,9,11は、それぞれに対応するRGBの画素位置でカソード電極15と対向し、このカソード電極15を一方の反射膜(ミラー)として光共振器を構成するものである。このため、各々の金属反射膜7,9,11の膜厚は、所望の反射率(一般的には80〜90%の範囲内に設定)が得られるように、例えば5〜50nmの範囲内に設定されている。
【0027】
各々の層間絶縁膜8,10,12は、光透過性を有するもので、例えば、酸化シリコン(SiO2)によって形成されている。第1絶縁膜8は、第1金属反射膜7を覆う状態で基板6上に形成されている。また、第2絶縁膜10は、第2金属反射膜9を覆う状態で第1絶縁膜8上に形成され、第3絶縁膜12は、第3金属反射膜11を覆う状態で第2絶縁膜10上に形成されている。これにより、基板6の厚み方向(積層方向)においては、第1絶縁膜8が第1金属反射膜7と第2金属反射膜9との間に介在し、第2絶縁膜10が第2金属反射膜9と第3金属反射膜11との間に介在した状態になっている。
【0028】
また、各々の絶縁膜8,10,12の膜厚は、Gの画素位置で光共振器を構成する第1金属反射膜7とカソード電極15との間の対向距離L1と、Bの画素位置で光共振器を構成する第2金属反射膜9とカソード電極15との間の対向距離L2と、Rの画素位置で光共振器を構成する第3金属反射膜12とカソード電極15との間の対向距離L3が、それぞれに対応する色光の波長に適合した値となるように設定されている。すなわち、対向距離L1は、Gの光を共振させるのに適した値に設定され、対向距離L2は、Bの光を共振させるのに適した値に設定され、対向距離L3は、Rの光を共振させるのに適した値に設定されている。ちなみに、対向距離L1,L2,L3の相対的な大小関係は、L1>L2>L3となっている。また、基板6の面方向における各々の金属反射膜7,9,11の端部は、カソード電極15成膜のカバレッジ性を考慮して、各層で例えば50nm以上ずつずらして、各々の端部段差を金属反射膜1層分程度に抑えることが望ましい。
【0029】
アノード電極13は、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(酸化インジウム亜鉛)等の透明導電材料を用いて形成されたものである。アノード電極13は、基板6の面方向でRGBの画素(サブピクセル)ごとに1つずつ設けられている。
【0030】
有機EL層14は、少なくとも発光層(有機材料)を含む光源体を構成するもので、例えば、3層型であれば、ホール輸送層、発光層、電子輸送層を順に積層してなり、4層型であれば、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子注入層を順に積層してなるものである。この有機EL層14の発光層は、白色の光を発光するものとなっている。
【0031】
カソード電極15は、上記金属反射膜7,9,11と同様に、例えば、アルミニウム、銀等の単体金属あるいはそれらを含む合金など、光の反射率の高い金属材料によって形成されるものである。カソード電極15は、RGBの各色共通の電極として、画素アレイの表示部全域に一様な膜厚で形成されるものである。また、カソード電極15は、RGBの画素ごとに形成された各々の金属反射膜7,9,11を他方の反射膜(ミラー)として光共振器を構成するものである。このため、カソード電極15の膜厚は、各々の金属反射膜7,9,11と同等の反射率(厳密には若干低い反射率)が得られるように、例えば5〜50nmの範囲内に設定されている。
【0032】
かかる有機EL素子の構成において、アノード電極13とカソード電極15との間に所定の電圧を印加すると、有機EL層14に対して、アノード電極13側からホールが、カソード電極15側から電子がそれぞれ送り込まれ、それらが発光層で結合(再結合)することにより、有機EL層14が発光状態となる。このとき、有機EL層14では白色の光を発光する。
【0033】
こうして有機EL層14が発光すると、第1金属反射膜7とカソード電極15との間ではGの光が共振し、この共振によって光強度が増幅されたGの光が、第1金属反射膜7から遠ざかる方向でカソード電極15側(基板6と反対側)から取り出される。また、第2金属反射膜9とカソード電極15との間ではBの光が共振し、この共振によって光強度が増幅されたBの光が、第2金属反射膜9から遠ざかる方向でカソード電極15側から取り出される。同様に、第3金属反射膜11とカソード電極15との間ではRの光が共振し、この共振によって光強度が増幅されたRの光が、第3金属反射膜11から遠ざかる方向でカソード電極15側から取り出される。これにより、有機EL表示パネルの表示部においては、上部電極から光を取り出す「上面発光方式」にしたがって、RGBの画素位置でそれぞれ所望の光が選択的に取り出されることになる。
【0034】
一般的には、金属反射膜7,9,11の反射率は70〜90%に設計する。またカソード電極15の反射率は80〜90%となるように設計する。よってカラーフィルターを用いる必要はなく、また金属反射膜などの形成には半導体プロセスをそのまま適用できる為、新規設備投資を必要としない。以上により、高画質で且つ低コストの有機EL表示装置を提供することが出来る。
【0035】
図3は、図2に示したRGB3色の発光素子のうち、特にR発光素子を拡大表示した部分断面図である。前述したように、このR発光素子はカソード電極15と埋め込み型の金属反射膜11との間で光共振を起こし、赤色光が外部に放射される。しかし、有機EL層14では、その発光領域内で光が全方位に発光している。光共振は主として垂直方向に起こり、目的の赤色光が垂直方向に放射される。垂直方向以外の方向に反射する光はその一部が画素アレイの表面から放射することなく画素アレイの水平方向に伝播する。例えば金属反射膜11とカソード電極15との間で反射した光はその一部が層間絶縁膜12などを介して水平方向に伝播する。この伝播光は最終的には画素アレイ1の端部に到達する。したがってこの画素アレイの端部に到達した光を前述した光センサ4で検出することは十分可能である。
【0036】
図4は、画素アレイの端部に漏れ出る光を利用したホワイトバランス調整のアルゴリズムを示すフローチャートであり、主としてホワイトバランス調整回路5で実行されるものである。まずパネルに電源が投入されたら、Rラスタ画面を表示し(S1)、光センサにて漏れ光を検出し(S2)、R映像信号のゲインを調整する(S3)。R成分の調整終了後は、Gラスタ画面を表示し(S1)、Rと同様にG光を検出(S2)した後、G映像信号のゲインを調整する(S3)。さらにBラスタ画面を表示し(S1)、Rと同様にB光を検出した後(S2)、B映像信号のゲインを調整する(S3)。そしてRGB全ての映像信号の調整が終了したら(S4)、通常の画面表示を行う(S5)。この様に、埋め込みミラー構造の発光素子が集積形成された画素アレイを有する有機EL表示装置では、画素アレイの水平方向に伝播する光を検出することで、ホワイトバランスの自動調整が可能である。よって従来のような手動工程での調整を必要とせず、低コストな有機EL表示装置を提供できる。
【0037】
図5は、図4に示したR画素の断面構造に加え、平面構造も表したものである。平面図のX−X線に沿った断面構造が表れている。図示の構造では、画素コンタクト13Cが存在する画素上部を除いて、金属反射膜11が透明アノード電極13からはみ出す構造となっている。なお、画素コンタクト13Cは発光素子のアノード電極13を画素の駆動トランジスタ側に接続するコンタクトである。各層11〜15の上下構造は断面に示すとおり、金属反射膜11が最下層に位置し、層間絶縁膜12、透明アノード電極13、白色有機EL薄膜14、カソード電極15が順に積層形成されている。
【0038】
図6は、図5に示した発光素子の発光状態を模式的に示す断面図である。図示する様に、透明アノード電極13の存在する範囲が正規の発光領域Mとなり、正規の色純度の光Rが出射される。所が透明アノード電極13の端部付近で発光した光は、ある角度でカソード電極15に入射することで、正規外の領域Nで光共振を起こし、上面へ出射される。この正規外の領域Nは、透明アノード電極13からはみ出ている金属反射膜11の部分とカソード電極15との間に存在している。この正規外領域Nで生じた光NRは、正規領域Mとは光共振器の特性が異なるので、正規領域Mの発光色Rとは異なってしまう。この透明アノード電極13に対する金属反射膜11のはみ出し量は、透明アノード電極13のプロセス精度と金属反射膜11のプロセス精度との兼ね合いで決定され、例えは約0.1〜0.5μmに設定される。画素ピッチが大きくしたがって画素面積が大きい場合、正規領域Mが正規外領域Nに比べて非常に大きくなるので色純度の違いが無視できる。しかしながら画素ピッチが小さい場合、正規外領域Nから放射される色度の異なる光NRは無視できない。正規領域Mでは正規の光路長L3で赤色発光するが、正規外領域Nでは正規外の光路長で発光するため、赤色とはならない。
【0039】
図7は、図6に示した発光素子の発光スペクトルを表しており、縦軸にRGB強度を取り横軸に横方向距離Xを取ってある。X軸でみると、正規領域MはX2〜X3の間に位置し、正規外領域NはX1〜X2とX3〜X4の間に位置している。グラフから明らかな様に正規の発光領域では、赤レベルが最大の255、緑が100程度、青レベルがほぼ0で、基本的に橙色に発光している。これが、赤色発光素子の基本的な発光色である。ここで金属反射膜とアノード電極が重なったX2、X3の部分では、RGBの各レベルが全て73となっている。さらに外側に向かって非正規領域になると、RGB強度は正規領域と著しく異なるようになり、色調がまったく変わってしまう。
【0040】
ここで正規領域Mの水平長X=2.8μm、垂直長Y=8.6μm、はみ出し量X´=0.2μmとすると、正規領域mの発光面積はM=24.08μm2である。また非正規領域Nの擬似発光面積はN=4.08μm2である。したがって面積Nは面積Mの17%となる。この擬似発光面積での寄与分はRGBで各々R=13、G=13、B=13となり、人間の目には正規の発光色と非正規の発光色(擬似発光色)が混色した光が見えてしまい、結果的に色純度の低下を招く。これを防止するには、カソード電極の上面にアノード電極を囲むようにブラックマスクを設けることも考えられるが、これではコストアップとなってしまう。
【0041】
図8は、色純度を改善した発光素子の実施例を示す模式的な平面図及び断面図である。理解を容易にする為、図5に示した先の例と対応する部分には対応する参照番号を付してある。図示する様に本発光素子は、金属反射膜11を最下層にし、その上に順に層間絶縁膜12、透明アノード電極13、白色有機EL薄膜14、反射性カソード電極15を積層形成している。特徴事項として、金属反射膜11は透明アノード電極13に内包される平面構造となっている。換言すると、アノード電極13の外形が、これと対向する金属反射膜11の外形よりも大きく設定されており、アノード電極13が金属反射膜11を覆う構成になっている。金属反射膜11に対する透明アノード電極13のはみ出し量は、プロセス精度により決まり、0.1μm〜0.4μmの間に設定される。
【0042】
図9は、図8に示した発光素子の光伝播経路を示す模式的な断面図である。理解を容易にする為、図6に示した先の例と対応する部分には対応する参照番号を付してある。本構造では、透明アノード電極13と金属反射膜11とが平面的に重なっている正規発光領域Mにおいては、光路長L3によって規定される正規の波長で光共振を起こす。一方、透明アノード電極13下で金属反射膜11が存在しない非正規領域Nでは、光共振が起こらないので白色有機EL薄膜14の内部で発光する光がそのまま外部に射出される。ここでカソード電極15は反射率が85〜90%と高いので、外部に出射される非正規光NRの光量は小さくなる。したがって、図6に示した先の例と比較すると、非正規領域Nから出射される擬似発光成分が小さくなることが期待できる。
【0043】
図10は、図9に示した構造における画素水平方向Xに沿った出射光のRGB強度を解析した結果を表している。正規領域Mから出射した光のRGB強度は、図7に示した先の例と同じ分布となるように設計してある。即ちRレベルが最大の255で、Gレベルが約100、Bレベルが最小のほぼ0レベルとなるようにしてある。この状態で正規領域Mと非正規領域Nとの境界(X2,X3)における各色成分の強度レベルは、R30、G30、B10となる。図7に示した先の例では、擬似発光の強度レベルが、R73、G73、B73となっている。したがって先の例と比較してR成分とG成分は50%に減少し、B成分は13%に減少している。したがって色度のずれ度合いは格段に改善できる。また非正規領域NにおけるRGB各成分の全てのレベルが低下しているので、正規領域Mを囲む非正規領域Nは非常に暗くなっていることが分かる。即ちRGB各画素を区分けするブラックマスクの役割を果たしている。よって画素ピッチが同じ場合には、先に示した例に比べ色度のずれが小さいので、色再現範囲の広い高画質な有機EL表示装置を提供することが出来る。また、本例は金属反射膜の外形を透明アノード電極より小さくするだけなので、プロセス変更などは一切伴わず、低コストで色純度の低下を効果的に防ぐことができる。
【0044】
図11は、発光素子の他の実施例を示す模式的な平面図及び断面図である。理解を容易にする為、図8に示した先の実施例と対応する部分には対応する参照番号を付してある。図示する様に、本発光素子は、金属反射膜11を最下層とし、その上に層間絶縁膜12、透明アノード電極13、白色有機EL薄膜14、反射性カソード電極15を順に積層している。特徴事項として、金属反射膜11は、画素コンタクト部13Cを除いた3辺が、透明アノード電極13と一致している。
【0045】
図12は、図11に示した発光素子の拡大断面図であり、光伝播経路を表している。この構造では、透明アノード電極13と金属反射膜11が平面的に見て整合しており、正規発光領域Mを規定している。金属反射膜11とアノード電極13が重なっていない非正規発光領域は本構造の場合実質的に表示に関与していない。正規発光領域Mでは光路長L3に従って正規の波長で光共振を起こし、赤色光Rを放射する。金属反射膜11はアノード電極13と整合している為、金属反射膜11の端部で擬似発光は発生しない。またコンタクト部周辺は透明アノード電極の下に金属反射膜が存在しないので光共振を起こさず、またカソード電極の光透過率も10%程度なので、表示に悪影響を及ぼすことはない。
【0046】
図13は、図11及び図12に示した実施例において、画素水平方向Xに沿ったRGB強度を解析した結果を表している。正規発光領域MはX軸方向に沿って座標X2とX3との間に存在している。この正規発光領域Mにおいて、Rレベルは255、Gレベルは100程度、Bレベルは0レベルとなっており、基本的にR発光素子は赤色成分に緑色成分が多少加わった橙色の発色となる。グラフから明らかな様に、X2及びX3の点ではRGB強度が全て0となっており、擬似発光は発生しない。したがって、金属反射膜端部における色度ずれは生じない。この様にアノード電極と金属反射膜の端部を整合させることで、色再現範囲の広い高画質な有機EL表示装置を提供することが出来る。本構造では金属反射膜のコンタクト周辺を除く3辺を透明アノード電極と一致させるだけなので、プロセス変更などは一切伴わず、低コストを維持できる。
【0047】
最後に、図14は図1に示した画素100の具体的な回路構成例を示す回路図である。図は、RGBで1セットになった赤色画素100R、青色画素100B及び緑色画素100Gの回路構成を表している。赤色画素100Rは走査線WSとR映像信号を供給する信号線SIG−Rとが交差する部分に配されている。同様に青色画素100Bは走査線WSとB映像信号を供給する信号線SIG−B等が交差する部分に配されている。緑色画素100Gは走査線WSとG映像信号を供給する信号線SIG−Gとが交差する部分に配されている。各画素100R,100B及び100Gは全て同じ構成となっており、対応する発光色の発光素子ELR,ELB及びELGを各々サンプリングトランジスタT1、ドライブトランジスタT2及び画素容量Csで駆動する。例えば赤色画素100Rに注目すると、サンプリングトランジスタT1のゲートは走査線WSに接続し、ソース/ドレインの一方は信号線SIG−Rに接続し、他方は画素容量Csの一端に接続している。画素容量Csの他端は接地電位Vssに接続している。ドライブトランジスタT2のゲートは画素容量Csの一端に接続し、ソース/ドレインの一方は電源電位Vccに接続し、他端は発光素子ELRのアノードに接続している。発光素子ELRのカソードは所定のカソード電位Vkに接続している。
【0048】
かかる構成において、サンプリングトランジスタT1は走査線WSによって選択されたとき、信号線SIG−Rから供給されるR映像信号をサンプリングして、画素容量Csに保持する。ドライブトランジスタT2は画素容量Csに保持されたR映像信号に応じて動作し、ドレイン電流IRを発光素子ELRに供給する。これにより発光素子ELRはR映像信号に応じた輝度で赤色発光する。
【0049】
ここでサンプリングトランジスタT1及びドライブトランジスタT2は、例えばシリコンウェハなどからなる基板6にMOSプロセスを用いて集積形成される。画素容量Csも同時にMOSプロセスで集積形成可能である。さらに発光素子ELもMOSプロセスを応用した技術で、トランジスタT,T2,画素容量Csの上に重ねて形成可能である。上側の発光素子ELのアノードは、コンタクトを介して下側のドライブトランジスタT2に接続する。なお、図14に示した回路構成は一例に過ぎず、本発明の技術的な範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【0050】
【図1】本発明にかかる表示装置の全体構成を示す模式的な平面図及び側面図である。
【図2】図1に示した表示装置に含まれる発光素子の構成を示す断面図である。
【図3】図2に示した発光素子の拡大断面図である。
【図4】図1に示した表示装置の動作説明に供するフローチャートである。
【図5】発光素子の一例を示す模式的な平面図及び断面図である。
【図6】図5に示した発光素子の光伝播経路を示す模式図である。
【図7】図5及び図6に示した発光素子の発光特性を示す模式図である。
【図8】本発明にかかる発光素子の実施例を示す模式的な平面図及び断面図である。
【図9】図8に示した発光素子の光伝播経路を示す模式的な断面図である。
【図10】図8及び9に示した発光素子の発光特性を示す模式図である。
【図11】本発明の発光素子の他の実施例を示す平面図及び断面図である。
【図12】図11に示した実施例の光伝播経路を示す模式図である。
【図13】図11及び図12に示した実施例の発光特性を示す模式図である。
【図14】図1に示した表示装置に含まれるRGB画素の回路構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【0051】
1・・・画素アレイ、2・・・行駆動回路、3・・・列駆動回路、4・・・光センサ、5・・・ホワイトバランス調整回路、6・・・基板、7・・・金属反射膜、8・・・第1層間絶縁膜、9・・・第2金属反射膜、10・・・第2層間絶縁膜、11・・・第3金属反射膜、12・・・第3層間絶縁膜、13・・・アノード電極、14・・・白色有機EL薄膜、15・・・カソード電極
【技術分野】
【0001】
本発明はアクティブマトリクス型のカラー表示装置に関する。より詳しくは、有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子などの発光素子を画素に用いたアクティブマトリクス型のカラー表示装置に関する。なお本発明では、特に発光素子の代表として有機EL素子を画素に用いた表示装置を、有機EL表示装置と称する場合がある。
【背景技術】
【0002】
近年、フラットパネルディスプレイ(以下、「FPD」と略称)として有機EL表示装置に関心が高まっている。現在、FPDでは液晶表示装置(以下、「LCD」と略称)が主流を占めているが、これは自発光型のデバイスではなく、バックライトや偏光板などの部材を必要とするため、装置の薄型化や高輝度化を図る上で不利になる。
【0003】
一方、有機EL表示装置は、自発光型のデバイスであり、バックライトなどの部材が原理的に不要であるため、LCDと比較すると、装置の薄型化や高輝度化を図るうえで有利である。特に、各画素にスイッチング素子を形成したアクティブマトリクス型の有機EL表示装置では、各画素をホールド点灯させることで消費電流を低く抑えることができ、大画面化及び高精細化が比較的容易に行える。こうした優位点もあって、アクティブマトリクス型有機EL表示装置は盛んに開発が進められており、次世代FPDの主流になると期待されている。
【0004】
また、近年ではデジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダーなどに代表される個人用撮影機器が発達している。それらのファインダー表示素子としては、結晶珪素基板上に画素回路及び駆動回路が形成されたLCOS(Liquid Crystal on Silicon)、あるいは高温又は低温多結晶シリコンLCDが用いられている。LCDを用いたファインダー素子では、透過型ではバックライトが、反射型ではフロントライトが必要である。したがって、必然的にモジュール厚が増加し、機器の薄型化に不利となる。また、個人用撮影機器の小型化とともにファインダー自体も小型化され、それに伴って画素自体も縮小されつつある。このため、透過型LCDでは表示部の開口率を十分に確保できず、性能限界に近づきつつある。また、反射型LCDではLCOSが主流になりつつあるが、やはり照明系は必要であるため、機器の薄型化に不利である。
【0005】
一方、有機ELをビューファインダー表示素子として用いた場合は、自発光型である故にLCDのような照明系を必要としないため、機器の薄型化に寄与することができる。また、有機ELの素子構造として上面発光の素子を用いることにより、表示部の開口率も十分に確保できる。さらに、近年ではビューファインダーも高画質化の道をたどりつつあり、セットメーカーよって色再現範囲を拡大する要求が出ている。
【0006】
そこで、色再現範囲を拡大し得るものとして、光共振型の有機EL素子が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2を参照)。光共振型の有機EL素子では、有機EL層の上層及び下層に、それぞれ所定の反射率で光を反射する反射膜を形成し、有機EL層で発光させた光を上下の反射膜の間で共振させて光強度を増幅させることにより、一方の反射膜を通して特定の波長(色)成分の光を取り出すようになっている。
【0007】
こうした光共振型の有機EL素子を備える有機EL表示装置では、マトリクス状に配列されるR(赤)、G(緑)、B(青)の画素(サブピクセル)ごとに、有機EL層を挟む上下2つの反射膜の対向距離を個別に設定(調節)することにより、各色の光を画素単位(サブピクセル単位)で取り出すことができる。なぜなら光共振器の特性は、各々の反射膜の反射率及び対向距離によって決定されるからである。
【0008】
【特許文献1】特開2004−127588号公報
【特許文献2】特開2005−108644号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら光共振型の有機EL素子を画素に用いた場合、製造ばらつき等によりRGB画素間でホワイトバランスがパネル毎に異なってしまうという課題がある。通常、ホワイトバランスの調整はパネル完成後に映像信号振幅やガンマ補正曲線に手を加えることで実施している。しかしながらこのホワイトバランス調整には時間がかかりコスト増大の要因となっており、解決すべき課題である。
また、光共振型の有機EL素子では上下の反射膜間から漏れる光があり、RGB各色の純度の低下を招いていた。したがって、光共振型の有機EL素子を用いたカラー表示装置では、光漏れによる色純度の低下も解決すべき課題となっている。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上述した従来の技術の課題に鑑み、本発明はホワイトバランスの調整が容易な表示装置を提供することを目的とする。また、色純度が改善された表示装置を提供することを目的とする。かかる目的を達成するために以下の手段を講じた。即ち本発明は発光素子を含む画素が行列状に配列した画素アレイと、画素の行を順次選択する行駆動回路と、選択された画素に映像信号を供給する列駆動回路とを有し、各画素に含まれる発光素子を該映像信号に応じた輝度で発光させる表示装置であって、前記画素アレイは、各画素がRGB三色に発光する発光素子のいずれかを含むRGB画素で構成されており、前記列駆動回路は、RGB画素に対応して、RGB三色に分かれたRGB映像信号を供給するとともに、外部から入力されたRGB映像信号のホワイトバランスを調整して該列駆動回路に出力するホワイトバランス調整回路を備えており、各発光素子は、アノード電極と、層間絶縁膜を介して該アノード電極の下に配された金属反射膜と、該アノード電極の上に配された有機エレクトロルミネッセンス薄膜と、その上に配されたカソード電極とで構成されており、該金属反射膜と該カソード電極との間で光共振器を構成してRGB三色のいずれかの光を放射し、該画素アレイの端部に光センサが設置されており、該画素アレイ内で各発光素子から伝播して漏れたRGB各色の光のレベルを検出し、前記ホワイトバランス調整回路は、該光センサで検出されたRGB各色の光のレベルに応じてRGB映像信号のホワイトバランス調整を自動的に行うことを特徴とする。
【0011】
好ましくは、前記列駆動回路は、ホワイトバランス調整時にRGB各色の単色ラスタ画面を順次画素アレイに表示し、前記光センサは、単色ラスタ画面を表示している画素アレイからもれた光のレベルを検出する。前記ホワイトバランス調整回路は、画素アレイの電源投入直後にホワイトバランス調整を行う。前記画素アレイは、第1の金属反射膜を形成した後、第1の層間絶縁膜を形成してから第2の金属反射膜を形成し、その上に第2の層間絶縁膜を形成して更に第3の金属反射膜を形成し、その上に第3の層間絶縁膜を形成した後にアノード電極を形成してから、その上に有機エレクトロルミネッセンス薄膜を均一に形成し、更にその上にカソード電極を形成し、以ってRGB三色に発光する発光素子を形成する。前記有機エレクトロルミネッセンス薄膜は白色発光し、RGB各色の発光素子は、該光共振器を構成する金属反射膜とカソード電極との間の光学距離に応じて、白色発光からRGB各色の光を選択的に放射する。各発光素子は、アノード電極が透明であり、カソード電極が光反射性である。該発光素子は、カソード電極、有機エレクトロルミネッセンス薄膜、アノード電極、層間絶縁膜及び金属反射膜が、シリコンからなる基板上に形成されている。各発光素子は、該アノード電極の外形がこれと対向する該金属反射膜の外形よりも大きく設定されており、該アノード電極が該金属反射膜を覆う構成になっている。或いは各発光素子は、該アノード電極の辺とこれに対向する該金属反射膜の辺が一致し、平面的にみて該アノード電極と該金属反射膜が少なくとも三辺で整合している。
【0012】
又本発明は、発光素子を含む画素が行列状に配列した画素アレイと、画素の行を順次選択する行駆動回路と、選択された画素に映像信号を供給する列駆動回路とを有し、各画素に含まれる発光素子を該映像信号に応じた輝度で発光させる表示装置であって、各発光素子は、アノード電極と、層間絶縁膜を介して該アノード電極の下に配された金属反射膜と、該アノード電極の上に配された有機エレクトロルミネセンス薄膜と、その上に配されたカソード電極とで構成されており、該金属反射膜と該カソード電極との間で光共振器を構成して光を放射し、各発光素子は、該アノード電極の外形がこれと対向する該金属反射膜の外形よりも大きく設定されており、該アノード電極が該金属反射膜を覆う構成になっていることを特徴とする。
【0013】
好ましくは、前記画素アレイは、各画素がRGB三色に発光する発光素子のいずれかを含むRGB画素で構成されており、各発光素子は、該光共振器を構成する金属反射膜とカソード電極との間の光学距離を変えることでRGB三色のうちの一色を放射する。前記画素アレイは、第1の金属反射膜を形成した後、第1の層間絶縁膜を形成してから第2の金属反射膜を形成し、その上に第2の層間絶縁膜を形成して更に第3の金属反射膜を形成し、その上に第3の層間絶縁膜を形成した後にアノード電極を形成してから、その上に有機エレクトロルミネッセンス薄膜を均一に形成し、更にその上にカソード電極を形成し、以ってRGB三色に発光する発光素子を形成する。前記有機エレクトロルミネッセンス薄膜は白色発光し、RGB各色の発光素子は、光共振器を構成する金属反射膜とカソード電極との間の光学距離に応じて、白色発光からRGB各色の光を選択的に放射する。各発光素子は、アノード電極が透明であり、カソード電極が光反射性である。該発光素子は、カソード電極、有機エレクトロルミネッセンス薄膜、アノード電極、層間絶縁膜及び金属反射膜が、シリコンからなる基板上に形成されている。
【0014】
又本発明は、発光素子を含む画素が行列状に配列した画素アレイと、画素の行を順次選択する行駆動回路と、選択された画素に映像信号を供給する列駆動回路とを有し、各画素に含まれる発光素子を該映像信号に応じた輝度で発光させる表示装置であって、各発光素子は、アノード電極と、層間絶縁膜を介して該アノード電極の下に配された金属反射膜と、該アノード電極の上に配された有機エレクトロルミネセンス薄膜と、その上に配されたカソード電極とで構成されており、該金属反射膜と該カソード電極との間で光共振器を構成して光を放射し、各発光素子は、該アノード電極の辺とこれに対向する該金属反射膜の辺が一致し、平面的にみて該アノード電極と該金属反射膜が少なくとも三辺で整合していることを特徴とする。
【0015】
好ましくは前記画素アレイは、各画素がRGB三色に発光する発光素子のいずれかを含むRGB画素で構成されており、各発光素子は、該光共振器を構成する金属反射膜とカソード電極との間の光学距離を変えることでRGB三色のうちの一色を放射する。前記画素アレイは、第1の金属反射膜を形成した後、第1の層間絶縁膜を形成してから第2の金属反射膜を形成し、その上に第2の層間絶縁膜を形成して更に第3の金属反射膜を形成し、その上に第3の層間絶縁膜を形成した後にアノード電極を形成してから、その上に有機エレクトロルミネッセンス薄膜を均一に形成し、更にその上にカソード電極を形成し、以ってRGB三色に発光する発光素子を形成する。前記有機エレクトロルミネッセンス薄膜は白色発光し、RGB各色の発光素子は、光共振器を構成する金属反射膜とカソード電極との間の光学距離に応じて、白色発光からRGB各色の光を選択的に放射する。各発光素子は、アノード電極が透明であり、カソード電極が光反射性である。該発光素子は、カソード電極、有機エレクトロルミネッセンス薄膜、アノード電極、層間絶縁膜及び金属反射膜が、シリコンからなる基板上に形成されている。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、アクティブマトリクス型のカラー表示装置は、RGB3色に発光する光共振型の発光素子で画素アレイが構成されている。この画素アレイの近傍には光センサが設置されており、各画素アレイ内で光共振型の発光素子から伝播して漏れたRGB各色の光のレベルを検出している。この光センサで検出されたRGB各色の光のレベルに応じてRGB映像信号のホワイトバランス調整を自動的に行っている。この様に本発明は、ホワイトバランスの自動調整を行うことで低コストなアクティブマトリクス型のカラー表示装置を提供することができる。
【0017】
また本発明によれば、光共振型の各発光素子は、アノード電極の外形がこれと対向する金属反射膜の外形よりも大きく設定されており、アノード電極が金属反射膜を覆う構成になっている。この様にアノード電極の内側に金属反射膜を形成することで、金属反射膜端部における光共振波長のずれを防止し、以って色純度の低下を防いでいる。あるいは平面的にみて矩形のアノード電極と金属反射膜が少なくとも3辺で整合している。この様に金属反射膜の端面部をアノード電極の端面部と一致させることで、金属反射膜端部における光共振波長のずれをなくし、以って色純度の低下を防いでいる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明にかかる表示装置の全体的な構成を示す模式的な平面図及び側面図である。図示する様に、本表示装置は、基本的に画素アレイ1と行駆動回路2と列駆動回路3とホワイトバランス調整回路5とで構成されている。この内画素アレイ1と行駆動回路2と列駆動回路3はシリコンウェハなどからなる基板6の上に集積形成されており、いわゆるフラットパネルとなっている。一方ホワイトバランス調整回路5はパネルに対して外付けの構成となっている。但し本発明はこれに限られるものではなく、例えば画素アレイ1をガラスなどからなる基板6の上に形成し、行駆動回路2及び列駆動回路3はパネルに対して外付けする構成でも良い。画素アレイ1は、発光素子を含む画素100が行列状に配列している。各画素100は行状の走査線WSと列状の信号線SIGとが交差する部分に配されている。行駆動回路2は走査線WSを介して画素100の行を順次選択する。列駆動回路3は選択された画素100に信号線SIGを介して映像信号を供給する。かかる構成により、各画素100に含まれる発光素子を映像信号に応じた輝度で発光させ、以って所望の表示を行っている。
【0019】
本表示装置はカラー表示が可能であり、この為に画素アレイ1は各画素100がRGB3色に発光する発光素子のいずれかを含むRGB画素で構成されている。また列駆動回路3は、RGB画素に対応して、RGB3色に分かれたRGB映像信号を各信号線SIGに供給する。ホワイトバランス調整回路5は外部から入力されたRGB映像信号のホワイトバランスを調整して列駆動回路3に出力する。
【0020】
各画素100に含まれる発光素子はいわゆる光共振型であり、アノード電極と、層間絶縁膜を介してこのアノード電極の下に配された金属反射膜と、このアノード電極の上に配された有機エレクトロルミネッセンス薄膜と、その上に配されたカソード電極とで構成されており、金属反射膜とこのカソード電極との間で光共振器を構成してRGB3色のいずれかの色を放射する。本発明の特徴事項として、画素アレイ1の端部に光センサ4が設置されており、画素アレイ1内で各発光素子から伝播して漏れたRGB各色の光のレベルを検出する。ホワイトバランス調整回路5は、この光センサ4で検出されたRGB各色の光のレベルに応じてRGB映像信号のホワイトバランス調整を自動的に行う。
【0021】
好ましくは列駆動回路3は、ホワイトバランス調整時にRGB各色の単色ラスタ画面を順次画素アレイ1に表示する。光センサ4は、単色ラスタ画面を表示している画素アレイ1から漏れた光のレベルを検出する。この様にして、RGB各色のレベルを順次別々に検出することが可能である。好ましくはホワイトバランス調整回路5は、画素アレイ1の電源投入直後にホワイトバランス調整を自動的に行う。
【0022】
本実施形態では特に光共振型の発光素子が、いわゆる埋め込み構造となっている。即ち本画素アレイ1は、第1の金属反射膜を形成した後、第1の層間絶縁膜を形成してから第2の金属反射膜を形成し、その上に第2の層間絶面膜を形成してさらに第3の金属反射膜を形成し、その上に第3の層間絶縁膜を形成した後にアノード電極を形成してから、その上に有機エレクトロルミネッセンス薄膜を均一に形成し、さらにその上にカソード電極を形成し、以ってRGB3色に発光する発光素子を形成している。かかる構成により、各金属薄膜はいわゆる埋め込み構造となる。この場合有機エレクトロルミネッセンス薄膜は白色発光し、RGB各色の発光素子は、光共振器を構成する金属反射膜とカソード電極との間の光学距離に応じて、白色発光からRGB各色の光を選択的に放射する。各発光素子は、アノード電極が透明であり、カソード電極が光反射性である。
【0023】
好ましくは発光素子は、カソード電極、有機エレクトロルミネッセンス薄膜、アノード電極、層間絶縁膜及び金属反射膜が、シリコンウェハからなる基板6上に形成されている。かかる発光素子を含む画素100は駆動用のトランジスタも含んでいる。このトランジスタもシリコンウェハからなる基板6にMOSプロセスを用いて集積形成することができる。加えて画素アレイ1の近傍に配された光センサ4も、例えばMOSプロセスを用いたフォトダイオードで構成することが出来る。
【0024】
好ましくは各発光素子は、アノード電極の外形がこれと対向する金属反射膜の外形よりも大きく設定されており、アノード電極が金属反射膜を覆う構成になっている。この様に透明アノード電極の内側に金属反射膜を形成することで、金属反射膜端部での光共振波長のずれを防止し、色純度の低下を防ぐことが出来る。あるいはアノード電極の辺とこれに対向する金属反射膜の辺が一致し、平面的に見てアノード電極と金属反射膜が少なくとも3辺で整合しているものであっても良い。この様に金属反射膜の端部をアノード電極の端部と一致させることで、金属反射膜端部での光共振波長のずれをなくし、以って色純度の低下を抑制することが可能である。
【0025】
図2は、図1に示した表示装置において画素アレイ1の一部を拡大した断面図であり、RGB3色の発光素子1セット分が表れている。図において、基板6は、例えば、シリコン基板等の半導体基板やガラス基板からなるものである。基板6の一方の面上には、第1金属反射膜7、第1絶縁膜8、第2金属反射膜9、第2絶縁膜10、第3金属反射膜11、第3絶縁膜12、アノード電極13、有機EL層14、カソード電極15が順に積層した状態で形成されている。なお、ここでは基板6に近い方の電極(下部電極)をアノード電極13、遠い方の電極(上部電極)をカソード電極15としているが、これらの電極の位置関係は上下逆であってもかまわない。
【0026】
各々の金属反射膜7,9,11は、例えば、アルミニウム、銀等の単体金属あるいはそれらを含む合金など、光の反射率の高い金属材料によって形成されるものである。第1金属反射膜7は、Gの光が取り出される画素位置に形成されている。また、第2金属反射膜9は、Bの光が取り出される画素位置に形成され、第3金属反射膜11は、Rの光が取り出される画素位置に形成されている。各々の金属反射膜7,9,11は、それぞれに対応するRGBの画素位置でカソード電極15と対向し、このカソード電極15を一方の反射膜(ミラー)として光共振器を構成するものである。このため、各々の金属反射膜7,9,11の膜厚は、所望の反射率(一般的には80〜90%の範囲内に設定)が得られるように、例えば5〜50nmの範囲内に設定されている。
【0027】
各々の層間絶縁膜8,10,12は、光透過性を有するもので、例えば、酸化シリコン(SiO2)によって形成されている。第1絶縁膜8は、第1金属反射膜7を覆う状態で基板6上に形成されている。また、第2絶縁膜10は、第2金属反射膜9を覆う状態で第1絶縁膜8上に形成され、第3絶縁膜12は、第3金属反射膜11を覆う状態で第2絶縁膜10上に形成されている。これにより、基板6の厚み方向(積層方向)においては、第1絶縁膜8が第1金属反射膜7と第2金属反射膜9との間に介在し、第2絶縁膜10が第2金属反射膜9と第3金属反射膜11との間に介在した状態になっている。
【0028】
また、各々の絶縁膜8,10,12の膜厚は、Gの画素位置で光共振器を構成する第1金属反射膜7とカソード電極15との間の対向距離L1と、Bの画素位置で光共振器を構成する第2金属反射膜9とカソード電極15との間の対向距離L2と、Rの画素位置で光共振器を構成する第3金属反射膜12とカソード電極15との間の対向距離L3が、それぞれに対応する色光の波長に適合した値となるように設定されている。すなわち、対向距離L1は、Gの光を共振させるのに適した値に設定され、対向距離L2は、Bの光を共振させるのに適した値に設定され、対向距離L3は、Rの光を共振させるのに適した値に設定されている。ちなみに、対向距離L1,L2,L3の相対的な大小関係は、L1>L2>L3となっている。また、基板6の面方向における各々の金属反射膜7,9,11の端部は、カソード電極15成膜のカバレッジ性を考慮して、各層で例えば50nm以上ずつずらして、各々の端部段差を金属反射膜1層分程度に抑えることが望ましい。
【0029】
アノード電極13は、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(酸化インジウム亜鉛)等の透明導電材料を用いて形成されたものである。アノード電極13は、基板6の面方向でRGBの画素(サブピクセル)ごとに1つずつ設けられている。
【0030】
有機EL層14は、少なくとも発光層(有機材料)を含む光源体を構成するもので、例えば、3層型であれば、ホール輸送層、発光層、電子輸送層を順に積層してなり、4層型であれば、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子注入層を順に積層してなるものである。この有機EL層14の発光層は、白色の光を発光するものとなっている。
【0031】
カソード電極15は、上記金属反射膜7,9,11と同様に、例えば、アルミニウム、銀等の単体金属あるいはそれらを含む合金など、光の反射率の高い金属材料によって形成されるものである。カソード電極15は、RGBの各色共通の電極として、画素アレイの表示部全域に一様な膜厚で形成されるものである。また、カソード電極15は、RGBの画素ごとに形成された各々の金属反射膜7,9,11を他方の反射膜(ミラー)として光共振器を構成するものである。このため、カソード電極15の膜厚は、各々の金属反射膜7,9,11と同等の反射率(厳密には若干低い反射率)が得られるように、例えば5〜50nmの範囲内に設定されている。
【0032】
かかる有機EL素子の構成において、アノード電極13とカソード電極15との間に所定の電圧を印加すると、有機EL層14に対して、アノード電極13側からホールが、カソード電極15側から電子がそれぞれ送り込まれ、それらが発光層で結合(再結合)することにより、有機EL層14が発光状態となる。このとき、有機EL層14では白色の光を発光する。
【0033】
こうして有機EL層14が発光すると、第1金属反射膜7とカソード電極15との間ではGの光が共振し、この共振によって光強度が増幅されたGの光が、第1金属反射膜7から遠ざかる方向でカソード電極15側(基板6と反対側)から取り出される。また、第2金属反射膜9とカソード電極15との間ではBの光が共振し、この共振によって光強度が増幅されたBの光が、第2金属反射膜9から遠ざかる方向でカソード電極15側から取り出される。同様に、第3金属反射膜11とカソード電極15との間ではRの光が共振し、この共振によって光強度が増幅されたRの光が、第3金属反射膜11から遠ざかる方向でカソード電極15側から取り出される。これにより、有機EL表示パネルの表示部においては、上部電極から光を取り出す「上面発光方式」にしたがって、RGBの画素位置でそれぞれ所望の光が選択的に取り出されることになる。
【0034】
一般的には、金属反射膜7,9,11の反射率は70〜90%に設計する。またカソード電極15の反射率は80〜90%となるように設計する。よってカラーフィルターを用いる必要はなく、また金属反射膜などの形成には半導体プロセスをそのまま適用できる為、新規設備投資を必要としない。以上により、高画質で且つ低コストの有機EL表示装置を提供することが出来る。
【0035】
図3は、図2に示したRGB3色の発光素子のうち、特にR発光素子を拡大表示した部分断面図である。前述したように、このR発光素子はカソード電極15と埋め込み型の金属反射膜11との間で光共振を起こし、赤色光が外部に放射される。しかし、有機EL層14では、その発光領域内で光が全方位に発光している。光共振は主として垂直方向に起こり、目的の赤色光が垂直方向に放射される。垂直方向以外の方向に反射する光はその一部が画素アレイの表面から放射することなく画素アレイの水平方向に伝播する。例えば金属反射膜11とカソード電極15との間で反射した光はその一部が層間絶縁膜12などを介して水平方向に伝播する。この伝播光は最終的には画素アレイ1の端部に到達する。したがってこの画素アレイの端部に到達した光を前述した光センサ4で検出することは十分可能である。
【0036】
図4は、画素アレイの端部に漏れ出る光を利用したホワイトバランス調整のアルゴリズムを示すフローチャートであり、主としてホワイトバランス調整回路5で実行されるものである。まずパネルに電源が投入されたら、Rラスタ画面を表示し(S1)、光センサにて漏れ光を検出し(S2)、R映像信号のゲインを調整する(S3)。R成分の調整終了後は、Gラスタ画面を表示し(S1)、Rと同様にG光を検出(S2)した後、G映像信号のゲインを調整する(S3)。さらにBラスタ画面を表示し(S1)、Rと同様にB光を検出した後(S2)、B映像信号のゲインを調整する(S3)。そしてRGB全ての映像信号の調整が終了したら(S4)、通常の画面表示を行う(S5)。この様に、埋め込みミラー構造の発光素子が集積形成された画素アレイを有する有機EL表示装置では、画素アレイの水平方向に伝播する光を検出することで、ホワイトバランスの自動調整が可能である。よって従来のような手動工程での調整を必要とせず、低コストな有機EL表示装置を提供できる。
【0037】
図5は、図4に示したR画素の断面構造に加え、平面構造も表したものである。平面図のX−X線に沿った断面構造が表れている。図示の構造では、画素コンタクト13Cが存在する画素上部を除いて、金属反射膜11が透明アノード電極13からはみ出す構造となっている。なお、画素コンタクト13Cは発光素子のアノード電極13を画素の駆動トランジスタ側に接続するコンタクトである。各層11〜15の上下構造は断面に示すとおり、金属反射膜11が最下層に位置し、層間絶縁膜12、透明アノード電極13、白色有機EL薄膜14、カソード電極15が順に積層形成されている。
【0038】
図6は、図5に示した発光素子の発光状態を模式的に示す断面図である。図示する様に、透明アノード電極13の存在する範囲が正規の発光領域Mとなり、正規の色純度の光Rが出射される。所が透明アノード電極13の端部付近で発光した光は、ある角度でカソード電極15に入射することで、正規外の領域Nで光共振を起こし、上面へ出射される。この正規外の領域Nは、透明アノード電極13からはみ出ている金属反射膜11の部分とカソード電極15との間に存在している。この正規外領域Nで生じた光NRは、正規領域Mとは光共振器の特性が異なるので、正規領域Mの発光色Rとは異なってしまう。この透明アノード電極13に対する金属反射膜11のはみ出し量は、透明アノード電極13のプロセス精度と金属反射膜11のプロセス精度との兼ね合いで決定され、例えは約0.1〜0.5μmに設定される。画素ピッチが大きくしたがって画素面積が大きい場合、正規領域Mが正規外領域Nに比べて非常に大きくなるので色純度の違いが無視できる。しかしながら画素ピッチが小さい場合、正規外領域Nから放射される色度の異なる光NRは無視できない。正規領域Mでは正規の光路長L3で赤色発光するが、正規外領域Nでは正規外の光路長で発光するため、赤色とはならない。
【0039】
図7は、図6に示した発光素子の発光スペクトルを表しており、縦軸にRGB強度を取り横軸に横方向距離Xを取ってある。X軸でみると、正規領域MはX2〜X3の間に位置し、正規外領域NはX1〜X2とX3〜X4の間に位置している。グラフから明らかな様に正規の発光領域では、赤レベルが最大の255、緑が100程度、青レベルがほぼ0で、基本的に橙色に発光している。これが、赤色発光素子の基本的な発光色である。ここで金属反射膜とアノード電極が重なったX2、X3の部分では、RGBの各レベルが全て73となっている。さらに外側に向かって非正規領域になると、RGB強度は正規領域と著しく異なるようになり、色調がまったく変わってしまう。
【0040】
ここで正規領域Mの水平長X=2.8μm、垂直長Y=8.6μm、はみ出し量X´=0.2μmとすると、正規領域mの発光面積はM=24.08μm2である。また非正規領域Nの擬似発光面積はN=4.08μm2である。したがって面積Nは面積Mの17%となる。この擬似発光面積での寄与分はRGBで各々R=13、G=13、B=13となり、人間の目には正規の発光色と非正規の発光色(擬似発光色)が混色した光が見えてしまい、結果的に色純度の低下を招く。これを防止するには、カソード電極の上面にアノード電極を囲むようにブラックマスクを設けることも考えられるが、これではコストアップとなってしまう。
【0041】
図8は、色純度を改善した発光素子の実施例を示す模式的な平面図及び断面図である。理解を容易にする為、図5に示した先の例と対応する部分には対応する参照番号を付してある。図示する様に本発光素子は、金属反射膜11を最下層にし、その上に順に層間絶縁膜12、透明アノード電極13、白色有機EL薄膜14、反射性カソード電極15を積層形成している。特徴事項として、金属反射膜11は透明アノード電極13に内包される平面構造となっている。換言すると、アノード電極13の外形が、これと対向する金属反射膜11の外形よりも大きく設定されており、アノード電極13が金属反射膜11を覆う構成になっている。金属反射膜11に対する透明アノード電極13のはみ出し量は、プロセス精度により決まり、0.1μm〜0.4μmの間に設定される。
【0042】
図9は、図8に示した発光素子の光伝播経路を示す模式的な断面図である。理解を容易にする為、図6に示した先の例と対応する部分には対応する参照番号を付してある。本構造では、透明アノード電極13と金属反射膜11とが平面的に重なっている正規発光領域Mにおいては、光路長L3によって規定される正規の波長で光共振を起こす。一方、透明アノード電極13下で金属反射膜11が存在しない非正規領域Nでは、光共振が起こらないので白色有機EL薄膜14の内部で発光する光がそのまま外部に射出される。ここでカソード電極15は反射率が85〜90%と高いので、外部に出射される非正規光NRの光量は小さくなる。したがって、図6に示した先の例と比較すると、非正規領域Nから出射される擬似発光成分が小さくなることが期待できる。
【0043】
図10は、図9に示した構造における画素水平方向Xに沿った出射光のRGB強度を解析した結果を表している。正規領域Mから出射した光のRGB強度は、図7に示した先の例と同じ分布となるように設計してある。即ちRレベルが最大の255で、Gレベルが約100、Bレベルが最小のほぼ0レベルとなるようにしてある。この状態で正規領域Mと非正規領域Nとの境界(X2,X3)における各色成分の強度レベルは、R30、G30、B10となる。図7に示した先の例では、擬似発光の強度レベルが、R73、G73、B73となっている。したがって先の例と比較してR成分とG成分は50%に減少し、B成分は13%に減少している。したがって色度のずれ度合いは格段に改善できる。また非正規領域NにおけるRGB各成分の全てのレベルが低下しているので、正規領域Mを囲む非正規領域Nは非常に暗くなっていることが分かる。即ちRGB各画素を区分けするブラックマスクの役割を果たしている。よって画素ピッチが同じ場合には、先に示した例に比べ色度のずれが小さいので、色再現範囲の広い高画質な有機EL表示装置を提供することが出来る。また、本例は金属反射膜の外形を透明アノード電極より小さくするだけなので、プロセス変更などは一切伴わず、低コストで色純度の低下を効果的に防ぐことができる。
【0044】
図11は、発光素子の他の実施例を示す模式的な平面図及び断面図である。理解を容易にする為、図8に示した先の実施例と対応する部分には対応する参照番号を付してある。図示する様に、本発光素子は、金属反射膜11を最下層とし、その上に層間絶縁膜12、透明アノード電極13、白色有機EL薄膜14、反射性カソード電極15を順に積層している。特徴事項として、金属反射膜11は、画素コンタクト部13Cを除いた3辺が、透明アノード電極13と一致している。
【0045】
図12は、図11に示した発光素子の拡大断面図であり、光伝播経路を表している。この構造では、透明アノード電極13と金属反射膜11が平面的に見て整合しており、正規発光領域Mを規定している。金属反射膜11とアノード電極13が重なっていない非正規発光領域は本構造の場合実質的に表示に関与していない。正規発光領域Mでは光路長L3に従って正規の波長で光共振を起こし、赤色光Rを放射する。金属反射膜11はアノード電極13と整合している為、金属反射膜11の端部で擬似発光は発生しない。またコンタクト部周辺は透明アノード電極の下に金属反射膜が存在しないので光共振を起こさず、またカソード電極の光透過率も10%程度なので、表示に悪影響を及ぼすことはない。
【0046】
図13は、図11及び図12に示した実施例において、画素水平方向Xに沿ったRGB強度を解析した結果を表している。正規発光領域MはX軸方向に沿って座標X2とX3との間に存在している。この正規発光領域Mにおいて、Rレベルは255、Gレベルは100程度、Bレベルは0レベルとなっており、基本的にR発光素子は赤色成分に緑色成分が多少加わった橙色の発色となる。グラフから明らかな様に、X2及びX3の点ではRGB強度が全て0となっており、擬似発光は発生しない。したがって、金属反射膜端部における色度ずれは生じない。この様にアノード電極と金属反射膜の端部を整合させることで、色再現範囲の広い高画質な有機EL表示装置を提供することが出来る。本構造では金属反射膜のコンタクト周辺を除く3辺を透明アノード電極と一致させるだけなので、プロセス変更などは一切伴わず、低コストを維持できる。
【0047】
最後に、図14は図1に示した画素100の具体的な回路構成例を示す回路図である。図は、RGBで1セットになった赤色画素100R、青色画素100B及び緑色画素100Gの回路構成を表している。赤色画素100Rは走査線WSとR映像信号を供給する信号線SIG−Rとが交差する部分に配されている。同様に青色画素100Bは走査線WSとB映像信号を供給する信号線SIG−B等が交差する部分に配されている。緑色画素100Gは走査線WSとG映像信号を供給する信号線SIG−Gとが交差する部分に配されている。各画素100R,100B及び100Gは全て同じ構成となっており、対応する発光色の発光素子ELR,ELB及びELGを各々サンプリングトランジスタT1、ドライブトランジスタT2及び画素容量Csで駆動する。例えば赤色画素100Rに注目すると、サンプリングトランジスタT1のゲートは走査線WSに接続し、ソース/ドレインの一方は信号線SIG−Rに接続し、他方は画素容量Csの一端に接続している。画素容量Csの他端は接地電位Vssに接続している。ドライブトランジスタT2のゲートは画素容量Csの一端に接続し、ソース/ドレインの一方は電源電位Vccに接続し、他端は発光素子ELRのアノードに接続している。発光素子ELRのカソードは所定のカソード電位Vkに接続している。
【0048】
かかる構成において、サンプリングトランジスタT1は走査線WSによって選択されたとき、信号線SIG−Rから供給されるR映像信号をサンプリングして、画素容量Csに保持する。ドライブトランジスタT2は画素容量Csに保持されたR映像信号に応じて動作し、ドレイン電流IRを発光素子ELRに供給する。これにより発光素子ELRはR映像信号に応じた輝度で赤色発光する。
【0049】
ここでサンプリングトランジスタT1及びドライブトランジスタT2は、例えばシリコンウェハなどからなる基板6にMOSプロセスを用いて集積形成される。画素容量Csも同時にMOSプロセスで集積形成可能である。さらに発光素子ELもMOSプロセスを応用した技術で、トランジスタT,T2,画素容量Csの上に重ねて形成可能である。上側の発光素子ELのアノードは、コンタクトを介して下側のドライブトランジスタT2に接続する。なお、図14に示した回路構成は一例に過ぎず、本発明の技術的な範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【0050】
【図1】本発明にかかる表示装置の全体構成を示す模式的な平面図及び側面図である。
【図2】図1に示した表示装置に含まれる発光素子の構成を示す断面図である。
【図3】図2に示した発光素子の拡大断面図である。
【図4】図1に示した表示装置の動作説明に供するフローチャートである。
【図5】発光素子の一例を示す模式的な平面図及び断面図である。
【図6】図5に示した発光素子の光伝播経路を示す模式図である。
【図7】図5及び図6に示した発光素子の発光特性を示す模式図である。
【図8】本発明にかかる発光素子の実施例を示す模式的な平面図及び断面図である。
【図9】図8に示した発光素子の光伝播経路を示す模式的な断面図である。
【図10】図8及び9に示した発光素子の発光特性を示す模式図である。
【図11】本発明の発光素子の他の実施例を示す平面図及び断面図である。
【図12】図11に示した実施例の光伝播経路を示す模式図である。
【図13】図11及び図12に示した実施例の発光特性を示す模式図である。
【図14】図1に示した表示装置に含まれるRGB画素の回路構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【0051】
1・・・画素アレイ、2・・・行駆動回路、3・・・列駆動回路、4・・・光センサ、5・・・ホワイトバランス調整回路、6・・・基板、7・・・金属反射膜、8・・・第1層間絶縁膜、9・・・第2金属反射膜、10・・・第2層間絶縁膜、11・・・第3金属反射膜、12・・・第3層間絶縁膜、13・・・アノード電極、14・・・白色有機EL薄膜、15・・・カソード電極
【特許請求の範囲】
【請求項1】
発光素子を含む画素が行列状に配列した画素アレイと、画素の行を順次選択する行駆動回路と、選択された画素に映像信号を供給する列駆動回路とを有し、各画素に含まれる発光素子を該映像信号に応じた輝度で発光させる表示装置であって、
前記画素アレイは、各画素がRGB三色に発光する発光素子のいずれかを含むRGB画素で構成されており、
前記列駆動回路は、RGB画素に対応して、RGB三色に分かれたRGB映像信号を供給するとともに、
外部から入力されたRGB映像信号のホワイトバランスを調整して該列駆動回路に出力するホワイトバランス調整回路を備えており、
各発光素子は、アノード電極と、層間絶縁膜を介して該アノード電極の下に配された金属反射膜と、該アノード電極の上に配された有機エレクトロルミネッセンス薄膜と、その上に配されたカソード電極とで構成されており、該金属反射膜と該カソード電極との間で光共振器を構成してRGB三色のいずれかの光を放射し、
該画素アレイの端部に光センサが設置されており、該画素アレイ内で各発光素子から伝播して漏れたRGB各色の光のレベルを検出し、
前記ホワイトバランス調整回路は、該光センサで検出されたRGB各色の光のレベルに応じてRGB映像信号のホワイトバランス調整を自動的に行うことを特徴とする表示装置。
【請求項2】
前記列駆動回路は、ホワイトバランス調整時にRGB各色の単色ラスタ画面を順次画素アレイに表示し、
前記光センサは、単色ラスタ画面を表示している画素アレイからもれた光のレベルを検出することを特徴とする請求項1記載の表示装置。
【請求項3】
前記ホワイトバランス調整回路は、画素アレイの電源投入直後にホワイトバランス調整を行うことを特徴とする請求項1記載の表示装置。
【請求項4】
前記画素アレイは、第1の金属反射膜を形成した後、第1の層間絶縁膜を形成してから第2の金属反射膜を形成し、その上に第2の層間絶縁膜を形成して更に第3の金属反射膜を形成し、その上に第3の層間絶縁膜を形成した後にアノード電極を形成してから、その上に有機エレクトロルミネッセンス薄膜を均一に形成し、更にその上にカソード電極を形成し、以ってRGB三色に発光する発光素子を形成することを特徴とする請求項1記載の表示装置。
【請求項5】
前記有機エレクトロルミネッセンス薄膜は白色発光し、RGB各色の発光素子は、該光共振器を構成する金属反射膜とカソード電極との間の光学距離に応じて、白色発光からRGB各色の光を選択的に放射することをすることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
【請求項6】
各発光素子は、アノード電極が透明であり、カソード電極が光反射性であることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
【請求項7】
該発光素子は、カソード電極、有機エレクトロルミネッセンス薄膜、アノード電極、層間絶縁膜及び金属反射膜が、シリコンからなる基板上に形成されていることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
【請求項8】
各発光素子は、該アノード電極の外形がこれと対向する該金属反射膜の外形よりも大きく設定されており、該アノード電極が該金属反射膜を覆う構成になっていることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
【請求項9】
各発光素子は、該アノード電極の辺とこれに対向する該金属反射膜の辺が一致し、平面的にみて該アノード電極と該金属反射膜が少なくとも三辺で整合していることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
【請求項10】
発光素子を含む画素が行列状に配列した画素アレイと、画素の行を順次選択する行駆動回路と、選択された画素に映像信号を供給する列駆動回路とを有し、各画素に含まれる発光素子を該映像信号に応じた輝度で発光させる表示装置であって、
各発光素子は、アノード電極と、層間絶縁膜を介して該アノード電極の下に配された金属反射膜と、該アノード電極の上に配された有機エレクトロルミネセンス薄膜と、その上に配されたカソード電極とで構成されており、該金属反射膜と該カソード電極との間で光共振器を構成して光を放射し、
各発光素子は、該アノード電極の外形がこれと対向する該金属反射膜の外形よりも大きく設定されており、該アノード電極が該金属反射膜を覆う構成になっていることを特徴とする表示装置。
【請求項11】
前記画素アレイは、各画素がRGB三色に発光する発光素子のいずれかを含むRGB画素で構成されており、
各発光素子は、該光共振器を構成する金属反射膜とカソード電極との間の光学距離を変えることでRGB三色のうちの一色を放射することを特徴とする請求項10記載の表示装置。
【請求項12】
前記画素アレイは、第1の金属反射膜を形成した後、第1の層間絶縁膜を形成してから第2の金属反射膜を形成し、その上に第2の層間絶縁膜を形成して更に第3の金属反射膜を形成し、その上に第3の層間絶縁膜を形成した後にアノード電極を形成してから、その上に有機エレクトロルミネッセンス薄膜を均一に形成し、更にその上にカソード電極を形成し、以ってRGB三色に発光する発光素子を形成することを特徴とする請求項11記載の表示装置。
【請求項13】
前記有機エレクトロルミネッセンス薄膜は白色発光し、RGB各色の発光素子は、光共振器を構成する金属反射膜とカソード電極との間の光学距離に応じて、白色発光からRGB各色の光を選択的に放射することをすることを特徴とする請求項11記載の表示装置。
【請求項14】
各発光素子は、アノード電極が透明であり、カソード電極が光反射性であることを特徴とする請求項10記載の表示装置。
【請求項15】
該発光素子は、カソード電極、有機エレクトロルミネッセンス薄膜、アノード電極、層間絶縁膜及び金属反射膜が、シリコンからなる基板上に形成されていることを特徴とする請求項10記載の表示装置。
【請求項16】
発光素子を含む画素が行列状に配列した画素アレイと、画素の行を順次選択する行駆動回路と、選択された画素に映像信号を供給する列駆動回路とを有し、各画素に含まれる発光素子を該映像信号に応じた輝度で発光させる表示装置であって、
各発光素子は、アノード電極と、層間絶縁膜を介して該アノード電極の下に配された金属反射膜と、該アノード電極の上に配された有機エレクトロルミネセンス薄膜と、その上に配されたカソード電極とで構成されており、該金属反射膜と該カソード電極との間で光共振器を構成して光を放射し、
各発光素子は、該アノード電極の辺とこれに対向する該金属反射膜の辺が一致し、平面的にみて該アノード電極と該金属反射膜が少なくとも三辺で整合していることを特徴とする表示装置。
【請求項17】
前記画素アレイは、各画素がRGB三色に発光する発光素子のいずれかを含むRGB画素で構成されており、
各発光素子は、該光共振器を構成する金属反射膜とカソード電極との間の光学距離を変えることでRGB三色のうちの一色を放射することを特徴とする請求項16記載の表示装置。
【請求項18】
前記画素アレイは、第1の金属反射膜を形成した後、第1の層間絶縁膜を形成してから第2の金属反射膜を形成し、その上に第2の層間絶縁膜を形成して更に第3の金属反射膜を形成し、その上に第3の層間絶縁膜を形成した後にアノード電極を形成してから、その上に有機エレクトロルミネッセンス薄膜を均一に形成し、更にその上にカソード電極を形成し、以ってRGB三色に発光する発光素子を形成することを特徴とする請求項17記載の表示装置。
【請求項19】
前記有機エレクトロルミネッセンス薄膜は白色発光し、RGB各色の発光素子は、光共振器を構成する金属反射膜とカソード電極との間の光学距離に応じて、白色発光からRGB各色の光を選択的に放射することをすることを特徴とする請求項17記載の表示装置。
【請求項20】
各発光素子は、アノード電極が透明であり、カソード電極が光反射性であることを特徴とする請求項16記載の表示装置。
【請求項21】
該発光素子は、カソード電極、有機エレクトロルミネッセンス薄膜、アノード電極、層間絶縁膜及び金属反射膜が、シリコンからなる基板上に形成されていることを特徴とする請求項16記載の表示装置。
【請求項1】
発光素子を含む画素が行列状に配列した画素アレイと、画素の行を順次選択する行駆動回路と、選択された画素に映像信号を供給する列駆動回路とを有し、各画素に含まれる発光素子を該映像信号に応じた輝度で発光させる表示装置であって、
前記画素アレイは、各画素がRGB三色に発光する発光素子のいずれかを含むRGB画素で構成されており、
前記列駆動回路は、RGB画素に対応して、RGB三色に分かれたRGB映像信号を供給するとともに、
外部から入力されたRGB映像信号のホワイトバランスを調整して該列駆動回路に出力するホワイトバランス調整回路を備えており、
各発光素子は、アノード電極と、層間絶縁膜を介して該アノード電極の下に配された金属反射膜と、該アノード電極の上に配された有機エレクトロルミネッセンス薄膜と、その上に配されたカソード電極とで構成されており、該金属反射膜と該カソード電極との間で光共振器を構成してRGB三色のいずれかの光を放射し、
該画素アレイの端部に光センサが設置されており、該画素アレイ内で各発光素子から伝播して漏れたRGB各色の光のレベルを検出し、
前記ホワイトバランス調整回路は、該光センサで検出されたRGB各色の光のレベルに応じてRGB映像信号のホワイトバランス調整を自動的に行うことを特徴とする表示装置。
【請求項2】
前記列駆動回路は、ホワイトバランス調整時にRGB各色の単色ラスタ画面を順次画素アレイに表示し、
前記光センサは、単色ラスタ画面を表示している画素アレイからもれた光のレベルを検出することを特徴とする請求項1記載の表示装置。
【請求項3】
前記ホワイトバランス調整回路は、画素アレイの電源投入直後にホワイトバランス調整を行うことを特徴とする請求項1記載の表示装置。
【請求項4】
前記画素アレイは、第1の金属反射膜を形成した後、第1の層間絶縁膜を形成してから第2の金属反射膜を形成し、その上に第2の層間絶縁膜を形成して更に第3の金属反射膜を形成し、その上に第3の層間絶縁膜を形成した後にアノード電極を形成してから、その上に有機エレクトロルミネッセンス薄膜を均一に形成し、更にその上にカソード電極を形成し、以ってRGB三色に発光する発光素子を形成することを特徴とする請求項1記載の表示装置。
【請求項5】
前記有機エレクトロルミネッセンス薄膜は白色発光し、RGB各色の発光素子は、該光共振器を構成する金属反射膜とカソード電極との間の光学距離に応じて、白色発光からRGB各色の光を選択的に放射することをすることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
【請求項6】
各発光素子は、アノード電極が透明であり、カソード電極が光反射性であることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
【請求項7】
該発光素子は、カソード電極、有機エレクトロルミネッセンス薄膜、アノード電極、層間絶縁膜及び金属反射膜が、シリコンからなる基板上に形成されていることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
【請求項8】
各発光素子は、該アノード電極の外形がこれと対向する該金属反射膜の外形よりも大きく設定されており、該アノード電極が該金属反射膜を覆う構成になっていることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
【請求項9】
各発光素子は、該アノード電極の辺とこれに対向する該金属反射膜の辺が一致し、平面的にみて該アノード電極と該金属反射膜が少なくとも三辺で整合していることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
【請求項10】
発光素子を含む画素が行列状に配列した画素アレイと、画素の行を順次選択する行駆動回路と、選択された画素に映像信号を供給する列駆動回路とを有し、各画素に含まれる発光素子を該映像信号に応じた輝度で発光させる表示装置であって、
各発光素子は、アノード電極と、層間絶縁膜を介して該アノード電極の下に配された金属反射膜と、該アノード電極の上に配された有機エレクトロルミネセンス薄膜と、その上に配されたカソード電極とで構成されており、該金属反射膜と該カソード電極との間で光共振器を構成して光を放射し、
各発光素子は、該アノード電極の外形がこれと対向する該金属反射膜の外形よりも大きく設定されており、該アノード電極が該金属反射膜を覆う構成になっていることを特徴とする表示装置。
【請求項11】
前記画素アレイは、各画素がRGB三色に発光する発光素子のいずれかを含むRGB画素で構成されており、
各発光素子は、該光共振器を構成する金属反射膜とカソード電極との間の光学距離を変えることでRGB三色のうちの一色を放射することを特徴とする請求項10記載の表示装置。
【請求項12】
前記画素アレイは、第1の金属反射膜を形成した後、第1の層間絶縁膜を形成してから第2の金属反射膜を形成し、その上に第2の層間絶縁膜を形成して更に第3の金属反射膜を形成し、その上に第3の層間絶縁膜を形成した後にアノード電極を形成してから、その上に有機エレクトロルミネッセンス薄膜を均一に形成し、更にその上にカソード電極を形成し、以ってRGB三色に発光する発光素子を形成することを特徴とする請求項11記載の表示装置。
【請求項13】
前記有機エレクトロルミネッセンス薄膜は白色発光し、RGB各色の発光素子は、光共振器を構成する金属反射膜とカソード電極との間の光学距離に応じて、白色発光からRGB各色の光を選択的に放射することをすることを特徴とする請求項11記載の表示装置。
【請求項14】
各発光素子は、アノード電極が透明であり、カソード電極が光反射性であることを特徴とする請求項10記載の表示装置。
【請求項15】
該発光素子は、カソード電極、有機エレクトロルミネッセンス薄膜、アノード電極、層間絶縁膜及び金属反射膜が、シリコンからなる基板上に形成されていることを特徴とする請求項10記載の表示装置。
【請求項16】
発光素子を含む画素が行列状に配列した画素アレイと、画素の行を順次選択する行駆動回路と、選択された画素に映像信号を供給する列駆動回路とを有し、各画素に含まれる発光素子を該映像信号に応じた輝度で発光させる表示装置であって、
各発光素子は、アノード電極と、層間絶縁膜を介して該アノード電極の下に配された金属反射膜と、該アノード電極の上に配された有機エレクトロルミネセンス薄膜と、その上に配されたカソード電極とで構成されており、該金属反射膜と該カソード電極との間で光共振器を構成して光を放射し、
各発光素子は、該アノード電極の辺とこれに対向する該金属反射膜の辺が一致し、平面的にみて該アノード電極と該金属反射膜が少なくとも三辺で整合していることを特徴とする表示装置。
【請求項17】
前記画素アレイは、各画素がRGB三色に発光する発光素子のいずれかを含むRGB画素で構成されており、
各発光素子は、該光共振器を構成する金属反射膜とカソード電極との間の光学距離を変えることでRGB三色のうちの一色を放射することを特徴とする請求項16記載の表示装置。
【請求項18】
前記画素アレイは、第1の金属反射膜を形成した後、第1の層間絶縁膜を形成してから第2の金属反射膜を形成し、その上に第2の層間絶縁膜を形成して更に第3の金属反射膜を形成し、その上に第3の層間絶縁膜を形成した後にアノード電極を形成してから、その上に有機エレクトロルミネッセンス薄膜を均一に形成し、更にその上にカソード電極を形成し、以ってRGB三色に発光する発光素子を形成することを特徴とする請求項17記載の表示装置。
【請求項19】
前記有機エレクトロルミネッセンス薄膜は白色発光し、RGB各色の発光素子は、光共振器を構成する金属反射膜とカソード電極との間の光学距離に応じて、白色発光からRGB各色の光を選択的に放射することをすることを特徴とする請求項17記載の表示装置。
【請求項20】
各発光素子は、アノード電極が透明であり、カソード電極が光反射性であることを特徴とする請求項16記載の表示装置。
【請求項21】
該発光素子は、カソード電極、有機エレクトロルミネッセンス薄膜、アノード電極、層間絶縁膜及び金属反射膜が、シリコンからなる基板上に形成されていることを特徴とする請求項16記載の表示装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【公開番号】特開2007−108248(P2007−108248A)
【公開日】平成19年4月26日(2007.4.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−296861(P2005−296861)
【出願日】平成17年10月11日(2005.10.11)
【出願人】(000002185)ソニー株式会社 (34,172)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成19年4月26日(2007.4.26)
【国際特許分類】
【出願日】平成17年10月11日(2005.10.11)
【出願人】(000002185)ソニー株式会社 (34,172)
【Fターム(参考)】
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