表示装置
【課題】有機ＥＬ素子においての発光光が近接する画素に伝搬されることによる混色が防止され、これにより高精度表示が可能な表示装置を提供する。
【解決手段】下部電極２１と上部電極２３との間に有機層２２を狭持してなる有機電界発光素子ＥＬを基板１０上に複数配列してなる表示装置１において、基板１０上の各画素１０ｒ，１０ｇ，１０ｂにパターン形成された下部電極２１と、下部電極２１間に設けられた絶縁膜１７と、下部電極２１および絶縁膜１７に接してこれらを覆う状態で設けられると共に絶縁膜１７の屈折率ｎ２と略同一の屈折率ｎ１を有する有機層２２と、下部電極２１との間に有機層２２を狭持すると共に、有機層２２において生じた発光光が取り出される上部電極２３とを備えたことを特徴とする。
【解決手段】下部電極２１と上部電極２３との間に有機層２２を狭持してなる有機電界発光素子ＥＬを基板１０上に複数配列してなる表示装置１において、基板１０上の各画素１０ｒ，１０ｇ，１０ｂにパターン形成された下部電極２１と、下部電極２１間に設けられた絶縁膜１７と、下部電極２１および絶縁膜１７に接してこれらを覆う状態で設けられると共に絶縁膜１７の屈折率ｎ２と略同一の屈折率ｎ１を有する有機層２２と、下部電極２１との間に有機層２２を狭持すると共に、有機層２２において生じた発光光が取り出される上部電極２３とを備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置に関し、特には有機電界発光素子を基板上に複数配列してなる表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機材料のエレクトロルミネッセンス(electroluminescence：ＥＬ）を利用した有機電界発光素子（有機ＥＬ素子）は、高速応答性に優れ、低電圧直流駆動による高輝度発光が可能な発光素子として注目されている。有機ＥＬ素子は、２枚の電極間に発光層を含む有機層を狭持してなり、一方の電極側から発光光を取り出す構成となっている。このような有機ＥＬ素子を用いた表示装置（いわゆる有機ＥＬディスプレイ）は、基板上に複数の有機ＥＬ素子を配列してなる。また、アクティブマトリックス駆動の有機ＥＬディスプレイにおいては、基板上の各画素に駆動素子が設けられ、これを覆う平坦化絶縁膜上に有機ＥＬ素子が配列形成される。この平坦化絶縁膜上には各有機ＥＬ素子を露出させる形状のウィンドウ絶縁膜が設けられる場合もある。また有機ＥＬ素子が形成された基板上は保護絶縁膜で覆われ、封止基板が貼り合わせられている。
【０００３】
以上のような有機ＥＬディスプレイにおいてカラー表示を行うための構成としては、例えば、各画素の発光層に各色発光材料をパターン形成する構成がある。またこの他にも白色発光素子と共にカラーフィルタや色変換層を組み合わせた構成、さらには白色発光する共通の発光層を用い多重干渉によって所定波長の光のみを取り出す構成等、様々な構成がある。
【０００４】
以上のような有機ＥＬディスプレイは、モニタなどの大型ディスプレイに限らず、ビューアなどに代表される小型ディスプレイへの用途が検討されている。この場合、表示性能の観点において現行の液晶ディスプレイと差別化するために、可能な限り高性能化する必要がある。特に、従来の有機ＥＬディスプレイでは、明所における視認性や色純度が未だ十分とは言えないため、多分に改善の余地がある。
【０００５】
そこで、例えば基板と反対側から色変換層で変換させた光を取り出す構成の有機ＥＬディスプレイにおいて、光取り出し側の電極と色変換層との間に配置される保護膜の屈折率を、色変換層に向かって減少させ、これらの各層の屈折率を調整することにより、これらの各層の界面における反射を防止し、外部に取り出す発光量の減少を防止する構成が提案されている（例えば下記特許文献１参照）。
【０００６】
また例えば、発光層での発光が基板の外に透過する際に通過する層を、光透過率の高い材料で構成し、またこれらの層の屈折率を設定することで、屈折率の異なる層間での反射を抑えて発光効率を上昇させ、さらには発光が基板の外に透過する際に通過しない部分も光透過率の高い材料で構成することで光の吸収を抑えて、発光効率を向上させる構成が提案されている（例えば、下記特許文献２参照）。
【０００７】
さらに、基板側から光を取り出す構成であれば、有機ＥＬ素子の下地となる平坦化絶縁膜と、この平坦化絶縁膜上において有機ＥＬ素子の隔壁を構成するウィンドウ絶縁膜とを同一の材料を用いることで、これらの界面での光反射を防止した構成も提案されている（例えば、下記特許文献３参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１３３６２号公報
【特許文献２】特開２００５−１０８８２５号公報
【特許文献３】特開２００５−９３３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述した有機ＥＬディスプレイにおいては、ある画素で発光した光が、前記の光反射や光拡散によって近接する画素に伝播し、そこで再び反射して基板上面に取り出されて混色する問題がある。このような問題は、各層や膜の各面で生じる光反射や光拡散が要因となるため、上述したように各絶縁層間での光反射を防止することである程度抑えることは可能である。
【００１０】
しかしながら、上述した構成の表示装置においては、有機ＥＬ素子を構成する有機層が、当該有機ＥＬ素子を分離するウィンドウ絶縁膜や有機ＥＬ素子の下地絶縁膜上に接して配置される部分がある。この部分は、有機ＥＬ素子の周辺部であり、有機ＥＬ素子の発光面に対してテーパ角度を持って配置されている場合が多い。したがって、この部分においての光反射や光拡散は、特に近接する画素に伝播し易く、そこで再び反射して基板上面に取り出されて混色を引き起こする要因となり、有機ＥＬディスプレイの表示精度を低下させる。
【００１１】
そこで本発明は、有機ＥＬ素子においての発光光が近接する画素に伝搬されることによる混色が防止され、これにより高精度表示が可能な表示装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような目的を達成するための本発明の表示装置は、下部電極と上部電極との間に有機層を狭持してなる有機電界発光素子を基板上に複数配列してなる構成のものであり、基板上の各画素にパターン形成された下部電極、およびこれらの下部電極間に設けられた絶縁膜を備えている。また、下部電極および絶縁膜に接してこれらを覆う状態で設けられると共に、当該絶縁膜の屈折率ｎ２と略同一の屈折率ｎ１を有する有機層を備えている。そして、下部電極との間に有機層を狭持すると共に、当該有機層において生じた発光光が取り出される上部電極を備えている。
【００１３】
このような構成の表示装置によれば、絶縁膜とこれを覆う有機層との屈折率を略同一としたことにより、この界面での光反射が防止される。特に、絶縁膜と有機層とが接する界面は、有機ＥＬ素子の周辺部を囲むように存在し、有機ＥＬ素子の発光面に対してテーパ角度を持って配置されている場合が多い。したがって、この界面においての反射光を防止することにより、近接する画素への反射光の伝播が効果的に防止される。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明の表示装置によれば、絶縁膜とこれを覆う有機層と界面での光反射を防止することで近接する画素への反射光の伝播を効果的に防止できるため、画素間における混色が防止されて視認性や色純度を向上させた高精度表示が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
＜第１実施形態＞
【００１７】
図１は、第１実施形態の表示装置の構成を示す概略断面図である。この図に示す表示装置１は、基板１０上の各画素１０ｒ，１０ｇ，１０ｂに有機電界発光素子ＥＬを配置してなる有機ＥＬディスプレイである。有機電界発光素子ＥＬは、赤色光ｈｒを取り出す赤色画素１０ｒ、緑色光ｈｇを取り出す緑色画素１０ｇ、青色光ｈｂを取り出す青色画素１０ｂにそれぞれ配置され、基板１０と反対側からこれらの各色光ｈｒ，ｈｇ，ｈｂを取り出す構成（いわゆるトップエミッション型構造）となっている。先ず、この表示装置１の全体構成を下層側から順に説明する。
【００１８】
先ず、基板１０上には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１２、絶縁層１３、駆動配線１４、および平坦化絶縁層１５が設けられている。平坦化絶縁膜１５上には、反射パターン１６と、反射パターン１６が挟み込まれた積層構造の絶縁膜１７とが設けられ、この上部に有機電界発光素子ＥＬが設けられている。
【００１９】
有機電界発光素子ＥＬは、透明電極からなる下部電極２１、有機層２２、および半透過材料からなる上部電極２３で構成されている。そして、有機層２２で生じた白色光は、反射パターン１６と上部電極２３との間で多重干渉し、上部電極２３側から各色の光ｈｒ，ｈｇ，ｈｂとして取り出される。
【００２０】
また有機電界発光素子ＥＬの上部には、保護膜２５および接着層２６を介して封止基板２７が貼り合わせられ、基板１０と封止基板２７との間に有機電界発光素子ＥＬを狭持してなる表示装置１が構成されている。
【００２１】
このような構成において、本第１実施形態の表示装置１においては、絶縁膜１７とその上部に設けられた下部電極２１とに接して有機層２２が設けられている。そして特に、絶縁膜１７の屈折率ｎ２が、有機層２２の屈折率ｎ１と略同一に調整されているところが特徴的である。
【００２２】
次に上述した各部材の詳細構成を説明する。
【００２３】
基板１０は、シリコン（Ｓｉ）やプラスチックなどの非光透過性の絶縁性材料により構成されている。
【００２４】
ＴＦＴ１２は、有機電界発光素子ＥＬを駆動させるための素子であり、例えば、基板１０の各画素１０ｒ，１０ｇ，１０ｂに対応してマトリクス状に配列されている。尚、ＴＦＴ１２の構造自体が限定されることはなく、ボトムゲート型構造であってもよいし、あるいはトップゲート型構造であってもよい。
【００２５】
絶縁層１３は、ＴＦＴ１２を周囲から電気的に分離するものであり、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ2）やＰＳＧ（phospho-silicate glass）などの絶縁性材料により構成されている。この絶縁層１３は、例えば、ＴＦＴ１２およびその周辺の基板１０上を覆うように配設されている。
【００２６】
駆動配線１４は、信号線として機能することにより有機電界発光素子ＥＬを駆動させるものであり、例えば、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム銅合金（ＡｌＣｕ）などの導電性材料により構成されている。この駆動配線１４は、例えば、各ＴＦＴ１２に２つずつゲート信号線およびドレイン信号線として設けられており、絶縁層１３に設けられたコンタクトホール（図示せず）を通じてＴＦＴ１２と電気的に接続されている。
【００２７】
平坦化絶縁層１５は、ＴＦＴ１２および駆動配線１４と有機電界発光素子ＥＬとの間を電気的に分離すると共に、その有機電界発光素子ＥＬが配置される下地を平坦化するものであり、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ2）などの絶縁性材料により構成されている。尚、図１には図示していなが、平坦化絶縁層１５中には、例えば、ＴＦＴ１２を駆動させるためのキャパシタや、駆動配線１４と有機電界発光素子ＥＬとの間を電気的に接続させるための多階層の配線などが埋設されている。
【００２８】
反射パターン１６は、光反射性を有する材料により構成されており、例えば、いずれもアルミニウム（Ａｌ）、アルミニウムを含む合金、銀（Ａｇ）または銀を含む合金により構成されている。この「アルミニウムを含む合金」とは、いわゆるアルミニウムを主成分とする合金であり、例えば、アルミニウムネオジム合金（ＡｌＮｄ；例えばＡｌ：Ｎｄ＝９０重量％：１０重量％）などが挙げられる。また、「銀を含む合金」とは、いわゆる銀を主成分とする合金であり、例えば、銀パラジウム銅合金（ＡｇＰｄＣｕ；例えばＡｇ：Ｐｄ：Ｃｕ＝９９重量：０．７５重量％：０．２５重量％）などが挙げられる。
【００２９】
このような材料からなる反射パターン１６は、各画素１０ｒ，１０ｇ，１０ｂ毎にパターン形成され、それぞれが積層構造の絶縁膜１７の層間に互い違いに挿入されることで、それぞれに設定された高さ位置に配置されている。ここでは例えば、平坦化絶縁膜１５上には、緑色画素１０ｇに対応する位置に反射パターン１６が配置されている。そしてこれを覆う絶縁膜１７の第１層１７-1上には、青色画素１０ｂに対応する位置に反射パターン１６が配置されている。さらにこれを覆う絶縁膜１７の第２層１７-2上には、赤色画素１０ｒに対応する位置に反射パターン１６が配置されている。
【００３０】
尚、反射パターン１６と有機電界発光素子ＥＬの上部電極２３との光学的距離Ｌは、各画素１０ｒ，１０ｇ，１０ｂにおいて、次のように調整されている。すなわち、赤色画素１０ｒにおいては、赤色光ｈｒ（例えば、波長＝約６２０ｎｍ）が共振して取り出されるように調整されている。また、緑色画素１０ｇにおいては、緑色光ｈｇ（例えば、波長＝５３０ｎｍ）が共振して取り出されるように調整されている。さらに青色画素１０ｂにおいては、青色光ｈｂ（例えば、波長＝４６０ｎｍ）が共振して取り出されるように調整されている。
【００３１】
ここで、本第１実施形態の表示装置においては、有機電界発光素子ＥＬの有機層２２で発生させた光を、反射パターン１６と有機電界発光素子ＥＬの上部電極２３との間において反射させることにより共振させる共振器構造を有しており、いずれも一種の狭帯域フィルタとして機能するものである。反射パターン１６と上部電極２３との間の光学的距離Ｌは、上記した共振器構造の共振特性に寄与する因子であり、例えば、下記の関係式（１）の関係を満たしている。
【００３２】
【数１】
ただし、式（１）中の「λ」は各画素１０ｒ，１０ｇ，１０ｂから取り出す各色光ｈｒ，ｈｇ，ｈｂのスペクトルのピーク波長、「Φ」は有機電界発光素子ＥＬの有機層２２で発生した光が反射パターン１６と上部電極２３との界面において反射する際に生じる位相シフト、「ｍ」は０または整数を表している。
【００３３】
絶縁膜１７は、第１層１７-1、第２層１７-2、および第３層１７-3の３層構造であり、各画素１０ｒ，１０ｇ，１０ｂ毎にパターン形成された反射パターン１６の高さ位置を調整し、これによって上記光学的距離Ｌを調整するためのものである。また、最上部の反射パターン１６を第３層１７-3で覆っている。これらの３層は、それぞれが設定された膜厚を備え基板１０上の面内で均一であることとする。この絶縁膜１７は、この上部の有機電界発光素子ＥＬで発生させた光を透過させて反射パターン１６で反射させるため光透過性が良好な材料で構成される。また絶縁膜１７は、内部での光反射および下地となる平坦化絶縁膜１５との界面での光反射を防止するために、平坦化絶縁膜１５と同一の単一材料で構成されることが好ましい。
【００３４】
そして特に本第１実施形態では、上述したように絶縁膜１７の屈折率ｎ２が、この絶縁膜１７に接して設けられた有機層２２の屈折率ｎ１と略同一に調整されているところが特徴的である。
【００３５】
図１中のａ部拡大図を図２に示す。ここでは、絶縁膜１７の屈折率ｎ２とは、より正確には最表面を構成する層（ここでは第３層１７-3）の屈折率ｎ２であることとする。また、有機層２２の屈折率ｎ１とは、有機層２２の最下層を構成する層（例えば以降に説明するホール注入層２２-1）の屈折率であることとする。そして、これらの屈折率ｎ１，ｎ２が略同一とは、屈折率差［（ｎ１−ｎ２）／ｎ２］×１００％＝−５％〜８％の範囲であることとする。これにより、後にグラフを用いて説明するように、絶縁膜１７と有機層２２との界面での反射率が低く抑えられるのである。
【００３６】
以上のような絶縁膜１７は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ2）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）または酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）などの無機絶縁性材料により構成されている。そして、材質の選択と共に、選択された材質からなる絶縁膜１７の成膜条件によってその屈折率ｎ２が高精度に調整されていることとする。
【００３７】
また、この絶縁膜１７は、略均一な膜厚を備えており、かつ各反射パターン１６を覆っている。このため、絶縁膜１７の表面には、各画素１０ｒ，１０ｇ，１０ｂの周縁部において反射パターン１６の段差を覆う分部に対応してテーパ形状に形成された側壁部分が発生する。ここで例えば、この側壁部分のテーパ角度θは、この上部に設けられている有機層２２や上部電極２３の段切れを防止するために、６０°以下に形成されていることとする。また、有機電界発光素子ＥＬは、この側壁部分の上部に配置されるため、画素面積を保つことを目的としてテーパ角度θは、３０°以上に形成されていることとする。
【００３８】
次に有機電界発光素子ＥＬの構成を説明する。
【００３９】
下部電極２１は、各画素１０ｒ，１０ｇ，１０ｂ毎にパターン形成されている。各下部電極２１は、絶縁膜１７に設けられたコンタクトホール(図示せず）を介して反射パターン１６に接続され、さらに平坦化絶縁層１５に設けられたコンタクトホール（図示せず）を通じて駆動配線１４と電気的に接続されている。
【００４０】
これらの下部電極２１は、アノード(陽極)として設けられると共に、酸化インジウム錫（ＩＴＯ；indium tin oxide）のような透明導電性材料により構成されている。またこれらの下部電極２１は、同一層で構成されていても良いが異なる層で構成されていても良い。この場合、絶縁膜１７と共に、各画素１０ｒ，１０ｇ，１０ｂ毎にパターン形成された反射パターン１６の高さ位置（すなわち光学的距離Ｌ）を調整するためにそれぞれ異なる膜厚で構成されていても良い。またこの場合、各画素１０ｒ，１０ｇ，１０ｂの下部電極２１は、それぞれが異なる透明導電性材料で構成されても良い。
【００４１】
有機層２２は、少なくとも発光層を備えており、全画素１０ｒ，１０ｇ，１０ｂに共通の連続した層として均一な膜厚で設けられている。この有機層２２は、陽極となる下部電極２１側から順に、例えばホール注入層２２-1、ホール輸送層２２-2、赤色発光層２２-3、緑色発光層２２-4、青色発光層２２-5、および電子輸送層２２-6が積層された積層構造を有しており、白色の発光光を発生させる構成となっている。
【００４２】
このうちホール注入層２２-1は、ホール輸送層２２-2にホール（正孔）を注入するものであり、例えば、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）により構成されている。
【００４３】
またホール輸送層２２-2は、ホール注入層２２-1から注入されたホールを発光層２２-3，２２-4，２２-5へ輸送するものであり、例えば、ビス［（Ｎ−ナフチル）−Ｎ−フェニル］ベンジジン（α−ＮＰＤ）により構成されている。
【００４４】
さらに発光層のうちの赤色発光層２２-3は、有機ＥＬ現象を利用して赤色の光を発生させるものであり、例えば、４−ジシアノメチレン−６−（Ｐ−ジメチルアミノシチル）−２−メチル−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ）が約２体積％混合された８−キノリノールアルミニウム錯体（Ａｌｑ）により構成されている。緑色発光層２２-4は、有機ＥＬ現象を利用して緑色の光を発生させるものであり、例えば、８−キノリノールアルミニウム錯体（Ａｌｑ）により構成されている。青色発光層２２-5は、有機ＥＬ現象を利用して青色の光を発生させるものであり、例えば、バソクプロイン（ＢＣＰ）により構成されている。
【００４５】
そして電子輸送層２２-6は、電子を発光層２２-3，２２-4，２２-5へ輸送するものであり、例えば、８−キノリノールアルミニウム錯体（Ａｌｑ）により構成されている。
【００４６】
また上記有機層２２上の上部電極２３は、全画素１０ｒ，１０ｇ，１０ｂに共通の連続した層として設けられている。この上部電極２３は、カソード（陰極）として設けられると共に、有機層２２で発生した光を共振させるために反射させたのちに外部へ導くハーフミラーとして機能する。このような上部電極２３は、光半透過性を有する導電性材料により構成されており、例えば、銀（Ａｇ）または銀を含む合金により構成された単層構造を有している。この「銀を含む合金」とは、いわゆる銀を含有する合金であり、例えば、銀マグネシウム合金（ＡｇＭｇ；例えばＡｇ：Ｍｇ＝１０重量％：９０重量％）などが挙げられる。
【００４７】
特に、発光の取り出し側となる上部電極２３の反射率は、例えば、約５０％以上、より具体的には約５０％以上９５％以下の範囲内である。この場合において、反射率は、例えば、約６０％以上であるのが好ましく、さらに約７０％以上あるいは約８０％以上であるのが好ましい。反射率が約５０％よりも小さくなると、上部電極２３において十分な反射特性が得られず、一方、反射率が約９５％よりも大きくなると、上部電極２３において十分な光透過特性が得られないからである。
【００４８】
尚、上部電極２３は、単層構造である必要はなく、互いに異なる材料により構成された積層構造を有していてもよい。より具体的には、カソードとなる上部電極２３は、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）および銀（Ａｇ）を含む合金により構成された層（下層）と、銀または銀を含む合金により構成された層（上層）とがこの順に積層された２層構造を有していてもよい。この「マグネシウムおよび銀を含む合金」としては、いわゆるマグネシウムおよび銀を含有する合金であり、例えば、マグネシウム銀合金（ＭｇＡｇ；Ｍｇ：Ａｇ＝例えば５重量％：１重量％〜２０重量％：１重量％）などが挙げられる。また、「銀を含む合金」とは、いわゆる銀を含有する合金であり、例えば、銀マグネシウム合金（ＡｇＭｇ；例えばＡｇ：Ｍｇ＝１０重量％：９０重量％）などが挙げられる。
【００４９】
以上までの構成において、各画素１０ｒ，１０ｇ，１０ｂに、下部電極２１、有機層２２、および上部電極２３を積層してなる有機電界発光素子ＥＬが配置される。これらの各有機電界発光素子ＥＬは、共通の色（互いに等しい色）の光を発生させるものであり、ここでは例えば、白色光を発生させる構成となっている。
【００５０】
尚、この表示装置１においては、赤色画素１０ｒ、緑色画素１０ｇ、および青色画素１０ｂを１組として、ＴＦＴ１２の配列パターンに対応して複数組がマトリクス状に配列された構成となっている。
【００５１】
保護膜２５は、主に有機電界発光素子ＥＬを保護するものであり、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）などの光透過性誘電性材料により構成されたパッシベーション膜である。
【００５２】
接着層２６は、保護膜２５上に封止基板２５を貼り合わせるためのものであり、例えば、熱硬化型樹脂などの接着材料により構成されている。
【００５３】
封止基板２５は、各画素１０ｒ，１０ｇ，１０ｂから放出された画像表示用の光ＨＲ，ＨＧ，ＨＢを、表示光として表示装置１の外側に放出させるものであり、例えば、ガラスなどの光透過性絶縁性材料により構成されている。
【００５４】
以上のような構成の表示装置１では、有機電界発光素子ＥＬを構成する有機層２２の屈折率ｎ１と、有機層２２と直接接する下地の一部を構成する絶縁膜１７の屈折率ｎ２とを、略同一としたことにより、これらの界面での光反射が防止される。
【００５５】
特に絶縁膜１７と有機層２２とが接する界面部分は、有機電界発光素子ＥＬの周辺部を囲むように存在するため、テーパ角度を持って配置されている場合が多い。例えば、先に図２を用いて説明したように、この絶縁膜１７は略均一な膜厚を備えて反射パターン１６を覆っているため、各画素１０ｒ，１０ｇ，１０ｂの周縁部においてテーパ角θ＝３０°〜６０°に設定されたテーパ形状の側壁部分が発生する。
【００５６】
したがって、このようなテーパ形状の界面部分において光の反射を防止することにより、近接する画素への反射光の伝播が防止される。そして、図３に示すように、近接する画素から伝播された光Ｈが、有機層２２と絶縁膜１７とのテーパ形状の界面に入射し、この界面において、各色光の取り出し方向（表示面方向）に反射して表示光として取り出されることを防止できる。尚、テーパ角度θの界面においては、この界面に対してテーパ角θと同一の入射角φ１から入射した光が、表示面方向(正面方向）に反射して取り出されることになる。
【００５７】
ここで、有機層２２の屈折率をｎ１、有機層２２において発光した光Ｈが入射する絶縁層１７（１７-1）の屈折率をｎ２、有機層２２と絶縁層１７との界面における有機層２２から絶縁層１７への光の入射角をφ１、屈折角をφ２とする。この場合、界面において下記式（２）が成り立つ。また光反射率は、下記式（３）で示されるｐ成分の光反射率Ｒｐと、下記式（４）で示されるｓ成分の光反射率Ｒｓの平均値となる。
【００５８】
【数２】
【００５９】
図４には、以上の式（２）〜（４）に基づいて、有機層２２の屈折率ｎ１と絶縁層１７の屈折率をｎ２との屈折率差［（ｎ１−ｎ２）／ｎ２］×１００％に対する、界面での反射率をシミュレーションした結果を示す。このグラフに示すように、屈折率差［（ｎ１−ｎ２）／ｎ２］×１００％＝−５〜８％の範囲で、反射率を約１％以下の低い値に抑えられることがわかる。
【００６０】
また、この図４によれば、上述のように設定された有機層２２と絶縁層１７との界面のテーパ角度θ＝３０°〜６０°の範囲（すなわち入射角度φ１＝３０°〜６０°）において、屈折率差［（ｎ１−ｎ２）／ｎ２］×１００％＝−５〜８％の範囲では、有機層２２と絶縁層１７との界面における反射率を約１％以下の低い値に抑えられることがわかる。
【００６１】
以上の結果、本第１実施形態の表示装置１によれば、絶縁膜１７とこれを覆う有機層２２と界面での光反射を防止することで近接する画素への反射光の伝播を効果的に防止できる。これにより、画素間における混色が防止されて視認性や色純度が向上させた高精度表示が可能になる。
【００６２】
＜第２実施形態＞
図５には、第２実施形態の表示装置の構成を示す概略断面図である。この図に示す表示装置１’と、図１に示した第１実施形態の表示装置１との異なるところは、有機電界発光素子ＥＬを構成する下部電極２３の周縁を覆うウィンドウ絶縁膜３１が設けられているところにある。
【００６３】
ウィンドウ絶縁膜３１は、各下部電極２１の周縁を覆うと共に下部電極２１の中央部を露出させる形状を有し、各下部電極２１を分離するように設けられている。これにより、反射パターン１６を覆う絶縁層１７の段差をウィンドウ絶縁膜３１で覆い、この上部に形成される有機層２２および上部電極２３のカバレッジを良好にし、下部電極２１と上部電極２３との間の短絡を防止する。
【００６４】
このウィンドウ絶縁膜３１は、例えば、ポリイミドまたはポリベンゾオキサゾールなどの有機絶縁性材料や、酸化シリコン（ＳｉＯ2）などの無機絶縁性材料で構成されている。そして、本第２実施形態においては、このウィンドウ絶縁膜３１の屈折率をｎ２とし、この屈折率ｎ２が、ウィンドウ絶縁膜３１および下部電極２１を覆う有機層２２の屈折率ｎ１と略同一に調整されているところが特徴的である。ここで、有機層２２の屈折率ｎ１とは、有機層２２の最下層を構成する層（例えば先に説明したホール注入層２２-1）の屈折率であることとする。そして、これらの屈折率ｎ１，ｎ２が略同一とは、屈折率差［（ｎ１−ｎ２）／ｎ２］×１００％＝−５％〜８％の範囲であることは第１実施形態と同様である。
【００６５】
以上のようなウィンドウ絶縁膜３１は、材質の選択と共に、選択された材質からなる絶縁膜１７の成膜条件によってその屈折率ｎ２が高精度に調整されていることとする。
【００６６】
また、このウィンドウ絶縁膜３１は、下部電極２１に臨む側壁部分がテーパ形状に形成され、そのテーパ角度θは、この上部に設けられている有機層２２や上部電極２３の段切れを防止するために、６０°以下に形成されていることとする。また、有機電界発光素子ＥＬは、この側壁部分の上部に配置されるため、画素面積を保つことを目的としてテーパ角度θは、３０°以上に形成されていることとする。
【００６７】
このような第２実施形態の表示装置１’であっても、有機電界発光素子ＥＬを構成する有機層２２の屈折率ｎ１と、有機層２２と直接接する下地の一部を構成する絶縁膜３１の屈折率ｎ２とを略同一としたことにより、これらの界面での光反射が防止される。このため、第１実施形態と同様に、画素間における混色が防止されて視認性や色純度が向上させた高精度表示が可能になる。
【００６８】
＜第３実施形態＞
図６には、第３実施形態の表示装置の構成を示す概略断面図である。この図に示す表示装置１”と、図５に示した第２実施形態の表示装置１’との異なるところは、有機電界発光素子ＥＬを構成する下部電極２１’が反射パターンを兼ねており、有機電界発光素子ＥＬの光取り出し側にカラーフィルタ３３ｒ，３３ｇ，３３ｂを設けたところにある。
【００６９】
このため、有機電界発光素子ＥＬの下部には、反射パターンは存在せず、ＴＦＴ１２を覆う平坦化絶縁膜１５上に有機電界発光素子ＥＬが直接配置されている構成となっている。このため、反射パターンを兼ねる下部電極２１’と上部電極２３との間の光学的距離Ｌは、各画素１０ｒ，１０ｇ，１０ｂで共通になる。
【００７０】
そして、赤色画素１０ｒには、赤色光ｈｒのみを透過させる赤色フィルタ３３ｒが設けられ、緑色画素１０ｇには緑色光ｈｇのみを透過させる緑色フィルタ３３ｇが設けられ、青色画素１０ｂには青色光ｈｂのみを透過させる青色フィルタ３３ｂが設けられた構成となっている。尚、カラーフィルタに換えて色変換層を用いても同様である。
【００７１】
このような表示装置１”においても、第２実施形態と同様に、ウィンドウ絶縁膜３１の屈折率をｎ２とし、この屈折率ｎ２がウィンドウ絶縁膜３１および下部電極２１を覆う有機層２２の屈折率ｎ１と略同一に調整されていることとする。
【００７２】
このような第３実施形態の表示装置１”であっても、有機電界発光素子ＥＬを構成する有機層２２の屈折率ｎ１と、有機層２２と直接接する下地の一部を構成する絶縁膜３１の屈折率ｎ２とを略同一としたことにより、これらの界面での光反射が防止される。このため、第１実施形態と同様に、画素間における混色が防止されて視認性や色純度が向上させた高精度表示が可能になる。
【００７３】
尚、以上の実施形態においては、有機電界発光素子ＥＬが、白色発光の同一構成である場合を例示した。しかしながら、本発明は、発光色毎に発光層を造り分けた各色発光の有機電界発光素子を用いた構成にも適用可能であり、同様の効果を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】第１実施形態の表示装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１中のａ部拡大図である。
【図３】有機層と絶縁膜との界面における光の反射を説明する図である。
【図４】屈折率差に対する、界面での反射率のシミュレーション結果である。
【図５】第２実施形態の表示装置の構成を示す断面図である。
【図６】第３実施形態の表示装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１，１’，１”…表示装置、１０…基板、１０ｒ…赤色発光画素、１０ｇ…緑色発光画素、１０ｂ…青色発光画素、１６…絶縁膜、２１…下部電極、２２…有機層、２３…上部電極、３１…ウィンドウ絶縁膜、ＥＬ…有機電界発光素子、ｎ１…有機層の屈折率、ｎ２…絶縁膜の屈折率、θ…テーパ角度
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置に関し、特には有機電界発光素子を基板上に複数配列してなる表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機材料のエレクトロルミネッセンス(electroluminescence：ＥＬ）を利用した有機電界発光素子（有機ＥＬ素子）は、高速応答性に優れ、低電圧直流駆動による高輝度発光が可能な発光素子として注目されている。有機ＥＬ素子は、２枚の電極間に発光層を含む有機層を狭持してなり、一方の電極側から発光光を取り出す構成となっている。このような有機ＥＬ素子を用いた表示装置（いわゆる有機ＥＬディスプレイ）は、基板上に複数の有機ＥＬ素子を配列してなる。また、アクティブマトリックス駆動の有機ＥＬディスプレイにおいては、基板上の各画素に駆動素子が設けられ、これを覆う平坦化絶縁膜上に有機ＥＬ素子が配列形成される。この平坦化絶縁膜上には各有機ＥＬ素子を露出させる形状のウィンドウ絶縁膜が設けられる場合もある。また有機ＥＬ素子が形成された基板上は保護絶縁膜で覆われ、封止基板が貼り合わせられている。
【０００３】
以上のような有機ＥＬディスプレイにおいてカラー表示を行うための構成としては、例えば、各画素の発光層に各色発光材料をパターン形成する構成がある。またこの他にも白色発光素子と共にカラーフィルタや色変換層を組み合わせた構成、さらには白色発光する共通の発光層を用い多重干渉によって所定波長の光のみを取り出す構成等、様々な構成がある。
【０００４】
以上のような有機ＥＬディスプレイは、モニタなどの大型ディスプレイに限らず、ビューアなどに代表される小型ディスプレイへの用途が検討されている。この場合、表示性能の観点において現行の液晶ディスプレイと差別化するために、可能な限り高性能化する必要がある。特に、従来の有機ＥＬディスプレイでは、明所における視認性や色純度が未だ十分とは言えないため、多分に改善の余地がある。
【０００５】
そこで、例えば基板と反対側から色変換層で変換させた光を取り出す構成の有機ＥＬディスプレイにおいて、光取り出し側の電極と色変換層との間に配置される保護膜の屈折率を、色変換層に向かって減少させ、これらの各層の屈折率を調整することにより、これらの各層の界面における反射を防止し、外部に取り出す発光量の減少を防止する構成が提案されている（例えば下記特許文献１参照）。
【０００６】
また例えば、発光層での発光が基板の外に透過する際に通過する層を、光透過率の高い材料で構成し、またこれらの層の屈折率を設定することで、屈折率の異なる層間での反射を抑えて発光効率を上昇させ、さらには発光が基板の外に透過する際に通過しない部分も光透過率の高い材料で構成することで光の吸収を抑えて、発光効率を向上させる構成が提案されている（例えば、下記特許文献２参照）。
【０００７】
さらに、基板側から光を取り出す構成であれば、有機ＥＬ素子の下地となる平坦化絶縁膜と、この平坦化絶縁膜上において有機ＥＬ素子の隔壁を構成するウィンドウ絶縁膜とを同一の材料を用いることで、これらの界面での光反射を防止した構成も提案されている（例えば、下記特許文献３参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１３３６２号公報
【特許文献２】特開２００５−１０８８２５号公報
【特許文献３】特開２００５−９３３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述した有機ＥＬディスプレイにおいては、ある画素で発光した光が、前記の光反射や光拡散によって近接する画素に伝播し、そこで再び反射して基板上面に取り出されて混色する問題がある。このような問題は、各層や膜の各面で生じる光反射や光拡散が要因となるため、上述したように各絶縁層間での光反射を防止することである程度抑えることは可能である。
【００１０】
しかしながら、上述した構成の表示装置においては、有機ＥＬ素子を構成する有機層が、当該有機ＥＬ素子を分離するウィンドウ絶縁膜や有機ＥＬ素子の下地絶縁膜上に接して配置される部分がある。この部分は、有機ＥＬ素子の周辺部であり、有機ＥＬ素子の発光面に対してテーパ角度を持って配置されている場合が多い。したがって、この部分においての光反射や光拡散は、特に近接する画素に伝播し易く、そこで再び反射して基板上面に取り出されて混色を引き起こする要因となり、有機ＥＬディスプレイの表示精度を低下させる。
【００１１】
そこで本発明は、有機ＥＬ素子においての発光光が近接する画素に伝搬されることによる混色が防止され、これにより高精度表示が可能な表示装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような目的を達成するための本発明の表示装置は、下部電極と上部電極との間に有機層を狭持してなる有機電界発光素子を基板上に複数配列してなる構成のものであり、基板上の各画素にパターン形成された下部電極、およびこれらの下部電極間に設けられた絶縁膜を備えている。また、下部電極および絶縁膜に接してこれらを覆う状態で設けられると共に、当該絶縁膜の屈折率ｎ２と略同一の屈折率ｎ１を有する有機層を備えている。そして、下部電極との間に有機層を狭持すると共に、当該有機層において生じた発光光が取り出される上部電極を備えている。
【００１３】
このような構成の表示装置によれば、絶縁膜とこれを覆う有機層との屈折率を略同一としたことにより、この界面での光反射が防止される。特に、絶縁膜と有機層とが接する界面は、有機ＥＬ素子の周辺部を囲むように存在し、有機ＥＬ素子の発光面に対してテーパ角度を持って配置されている場合が多い。したがって、この界面においての反射光を防止することにより、近接する画素への反射光の伝播が効果的に防止される。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明の表示装置によれば、絶縁膜とこれを覆う有機層と界面での光反射を防止することで近接する画素への反射光の伝播を効果的に防止できるため、画素間における混色が防止されて視認性や色純度を向上させた高精度表示が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
＜第１実施形態＞
【００１７】
図１は、第１実施形態の表示装置の構成を示す概略断面図である。この図に示す表示装置１は、基板１０上の各画素１０ｒ，１０ｇ，１０ｂに有機電界発光素子ＥＬを配置してなる有機ＥＬディスプレイである。有機電界発光素子ＥＬは、赤色光ｈｒを取り出す赤色画素１０ｒ、緑色光ｈｇを取り出す緑色画素１０ｇ、青色光ｈｂを取り出す青色画素１０ｂにそれぞれ配置され、基板１０と反対側からこれらの各色光ｈｒ，ｈｇ，ｈｂを取り出す構成（いわゆるトップエミッション型構造）となっている。先ず、この表示装置１の全体構成を下層側から順に説明する。
【００１８】
先ず、基板１０上には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１２、絶縁層１３、駆動配線１４、および平坦化絶縁層１５が設けられている。平坦化絶縁膜１５上には、反射パターン１６と、反射パターン１６が挟み込まれた積層構造の絶縁膜１７とが設けられ、この上部に有機電界発光素子ＥＬが設けられている。
【００１９】
有機電界発光素子ＥＬは、透明電極からなる下部電極２１、有機層２２、および半透過材料からなる上部電極２３で構成されている。そして、有機層２２で生じた白色光は、反射パターン１６と上部電極２３との間で多重干渉し、上部電極２３側から各色の光ｈｒ，ｈｇ，ｈｂとして取り出される。
【００２０】
また有機電界発光素子ＥＬの上部には、保護膜２５および接着層２６を介して封止基板２７が貼り合わせられ、基板１０と封止基板２７との間に有機電界発光素子ＥＬを狭持してなる表示装置１が構成されている。
【００２１】
このような構成において、本第１実施形態の表示装置１においては、絶縁膜１７とその上部に設けられた下部電極２１とに接して有機層２２が設けられている。そして特に、絶縁膜１７の屈折率ｎ２が、有機層２２の屈折率ｎ１と略同一に調整されているところが特徴的である。
【００２２】
次に上述した各部材の詳細構成を説明する。
【００２３】
基板１０は、シリコン（Ｓｉ）やプラスチックなどの非光透過性の絶縁性材料により構成されている。
【００２４】
ＴＦＴ１２は、有機電界発光素子ＥＬを駆動させるための素子であり、例えば、基板１０の各画素１０ｒ，１０ｇ，１０ｂに対応してマトリクス状に配列されている。尚、ＴＦＴ１２の構造自体が限定されることはなく、ボトムゲート型構造であってもよいし、あるいはトップゲート型構造であってもよい。
【００２５】
絶縁層１３は、ＴＦＴ１２を周囲から電気的に分離するものであり、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ2）やＰＳＧ（phospho-silicate glass）などの絶縁性材料により構成されている。この絶縁層１３は、例えば、ＴＦＴ１２およびその周辺の基板１０上を覆うように配設されている。
【００２６】
駆動配線１４は、信号線として機能することにより有機電界発光素子ＥＬを駆動させるものであり、例えば、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム銅合金（ＡｌＣｕ）などの導電性材料により構成されている。この駆動配線１４は、例えば、各ＴＦＴ１２に２つずつゲート信号線およびドレイン信号線として設けられており、絶縁層１３に設けられたコンタクトホール（図示せず）を通じてＴＦＴ１２と電気的に接続されている。
【００２７】
平坦化絶縁層１５は、ＴＦＴ１２および駆動配線１４と有機電界発光素子ＥＬとの間を電気的に分離すると共に、その有機電界発光素子ＥＬが配置される下地を平坦化するものであり、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ2）などの絶縁性材料により構成されている。尚、図１には図示していなが、平坦化絶縁層１５中には、例えば、ＴＦＴ１２を駆動させるためのキャパシタや、駆動配線１４と有機電界発光素子ＥＬとの間を電気的に接続させるための多階層の配線などが埋設されている。
【００２８】
反射パターン１６は、光反射性を有する材料により構成されており、例えば、いずれもアルミニウム（Ａｌ）、アルミニウムを含む合金、銀（Ａｇ）または銀を含む合金により構成されている。この「アルミニウムを含む合金」とは、いわゆるアルミニウムを主成分とする合金であり、例えば、アルミニウムネオジム合金（ＡｌＮｄ；例えばＡｌ：Ｎｄ＝９０重量％：１０重量％）などが挙げられる。また、「銀を含む合金」とは、いわゆる銀を主成分とする合金であり、例えば、銀パラジウム銅合金（ＡｇＰｄＣｕ；例えばＡｇ：Ｐｄ：Ｃｕ＝９９重量：０．７５重量％：０．２５重量％）などが挙げられる。
【００２９】
このような材料からなる反射パターン１６は、各画素１０ｒ，１０ｇ，１０ｂ毎にパターン形成され、それぞれが積層構造の絶縁膜１７の層間に互い違いに挿入されることで、それぞれに設定された高さ位置に配置されている。ここでは例えば、平坦化絶縁膜１５上には、緑色画素１０ｇに対応する位置に反射パターン１６が配置されている。そしてこれを覆う絶縁膜１７の第１層１７-1上には、青色画素１０ｂに対応する位置に反射パターン１６が配置されている。さらにこれを覆う絶縁膜１７の第２層１７-2上には、赤色画素１０ｒに対応する位置に反射パターン１６が配置されている。
【００３０】
尚、反射パターン１６と有機電界発光素子ＥＬの上部電極２３との光学的距離Ｌは、各画素１０ｒ，１０ｇ，１０ｂにおいて、次のように調整されている。すなわち、赤色画素１０ｒにおいては、赤色光ｈｒ（例えば、波長＝約６２０ｎｍ）が共振して取り出されるように調整されている。また、緑色画素１０ｇにおいては、緑色光ｈｇ（例えば、波長＝５３０ｎｍ）が共振して取り出されるように調整されている。さらに青色画素１０ｂにおいては、青色光ｈｂ（例えば、波長＝４６０ｎｍ）が共振して取り出されるように調整されている。
【００３１】
ここで、本第１実施形態の表示装置においては、有機電界発光素子ＥＬの有機層２２で発生させた光を、反射パターン１６と有機電界発光素子ＥＬの上部電極２３との間において反射させることにより共振させる共振器構造を有しており、いずれも一種の狭帯域フィルタとして機能するものである。反射パターン１６と上部電極２３との間の光学的距離Ｌは、上記した共振器構造の共振特性に寄与する因子であり、例えば、下記の関係式（１）の関係を満たしている。
【００３２】
【数１】
ただし、式（１）中の「λ」は各画素１０ｒ，１０ｇ，１０ｂから取り出す各色光ｈｒ，ｈｇ，ｈｂのスペクトルのピーク波長、「Φ」は有機電界発光素子ＥＬの有機層２２で発生した光が反射パターン１６と上部電極２３との界面において反射する際に生じる位相シフト、「ｍ」は０または整数を表している。
【００３３】
絶縁膜１７は、第１層１７-1、第２層１７-2、および第３層１７-3の３層構造であり、各画素１０ｒ，１０ｇ，１０ｂ毎にパターン形成された反射パターン１６の高さ位置を調整し、これによって上記光学的距離Ｌを調整するためのものである。また、最上部の反射パターン１６を第３層１７-3で覆っている。これらの３層は、それぞれが設定された膜厚を備え基板１０上の面内で均一であることとする。この絶縁膜１７は、この上部の有機電界発光素子ＥＬで発生させた光を透過させて反射パターン１６で反射させるため光透過性が良好な材料で構成される。また絶縁膜１７は、内部での光反射および下地となる平坦化絶縁膜１５との界面での光反射を防止するために、平坦化絶縁膜１５と同一の単一材料で構成されることが好ましい。
【００３４】
そして特に本第１実施形態では、上述したように絶縁膜１７の屈折率ｎ２が、この絶縁膜１７に接して設けられた有機層２２の屈折率ｎ１と略同一に調整されているところが特徴的である。
【００３５】
図１中のａ部拡大図を図２に示す。ここでは、絶縁膜１７の屈折率ｎ２とは、より正確には最表面を構成する層（ここでは第３層１７-3）の屈折率ｎ２であることとする。また、有機層２２の屈折率ｎ１とは、有機層２２の最下層を構成する層（例えば以降に説明するホール注入層２２-1）の屈折率であることとする。そして、これらの屈折率ｎ１，ｎ２が略同一とは、屈折率差［（ｎ１−ｎ２）／ｎ２］×１００％＝−５％〜８％の範囲であることとする。これにより、後にグラフを用いて説明するように、絶縁膜１７と有機層２２との界面での反射率が低く抑えられるのである。
【００３６】
以上のような絶縁膜１７は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ2）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）または酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）などの無機絶縁性材料により構成されている。そして、材質の選択と共に、選択された材質からなる絶縁膜１７の成膜条件によってその屈折率ｎ２が高精度に調整されていることとする。
【００３７】
また、この絶縁膜１７は、略均一な膜厚を備えており、かつ各反射パターン１６を覆っている。このため、絶縁膜１７の表面には、各画素１０ｒ，１０ｇ，１０ｂの周縁部において反射パターン１６の段差を覆う分部に対応してテーパ形状に形成された側壁部分が発生する。ここで例えば、この側壁部分のテーパ角度θは、この上部に設けられている有機層２２や上部電極２３の段切れを防止するために、６０°以下に形成されていることとする。また、有機電界発光素子ＥＬは、この側壁部分の上部に配置されるため、画素面積を保つことを目的としてテーパ角度θは、３０°以上に形成されていることとする。
【００３８】
次に有機電界発光素子ＥＬの構成を説明する。
【００３９】
下部電極２１は、各画素１０ｒ，１０ｇ，１０ｂ毎にパターン形成されている。各下部電極２１は、絶縁膜１７に設けられたコンタクトホール(図示せず）を介して反射パターン１６に接続され、さらに平坦化絶縁層１５に設けられたコンタクトホール（図示せず）を通じて駆動配線１４と電気的に接続されている。
【００４０】
これらの下部電極２１は、アノード(陽極)として設けられると共に、酸化インジウム錫（ＩＴＯ；indium tin oxide）のような透明導電性材料により構成されている。またこれらの下部電極２１は、同一層で構成されていても良いが異なる層で構成されていても良い。この場合、絶縁膜１７と共に、各画素１０ｒ，１０ｇ，１０ｂ毎にパターン形成された反射パターン１６の高さ位置（すなわち光学的距離Ｌ）を調整するためにそれぞれ異なる膜厚で構成されていても良い。またこの場合、各画素１０ｒ，１０ｇ，１０ｂの下部電極２１は、それぞれが異なる透明導電性材料で構成されても良い。
【００４１】
有機層２２は、少なくとも発光層を備えており、全画素１０ｒ，１０ｇ，１０ｂに共通の連続した層として均一な膜厚で設けられている。この有機層２２は、陽極となる下部電極２１側から順に、例えばホール注入層２２-1、ホール輸送層２２-2、赤色発光層２２-3、緑色発光層２２-4、青色発光層２２-5、および電子輸送層２２-6が積層された積層構造を有しており、白色の発光光を発生させる構成となっている。
【００４２】
このうちホール注入層２２-1は、ホール輸送層２２-2にホール（正孔）を注入するものであり、例えば、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）により構成されている。
【００４３】
またホール輸送層２２-2は、ホール注入層２２-1から注入されたホールを発光層２２-3，２２-4，２２-5へ輸送するものであり、例えば、ビス［（Ｎ−ナフチル）−Ｎ−フェニル］ベンジジン（α−ＮＰＤ）により構成されている。
【００４４】
さらに発光層のうちの赤色発光層２２-3は、有機ＥＬ現象を利用して赤色の光を発生させるものであり、例えば、４−ジシアノメチレン−６−（Ｐ−ジメチルアミノシチル）−２−メチル−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ）が約２体積％混合された８−キノリノールアルミニウム錯体（Ａｌｑ）により構成されている。緑色発光層２２-4は、有機ＥＬ現象を利用して緑色の光を発生させるものであり、例えば、８−キノリノールアルミニウム錯体（Ａｌｑ）により構成されている。青色発光層２２-5は、有機ＥＬ現象を利用して青色の光を発生させるものであり、例えば、バソクプロイン（ＢＣＰ）により構成されている。
【００４５】
そして電子輸送層２２-6は、電子を発光層２２-3，２２-4，２２-5へ輸送するものであり、例えば、８−キノリノールアルミニウム錯体（Ａｌｑ）により構成されている。
【００４６】
また上記有機層２２上の上部電極２３は、全画素１０ｒ，１０ｇ，１０ｂに共通の連続した層として設けられている。この上部電極２３は、カソード（陰極）として設けられると共に、有機層２２で発生した光を共振させるために反射させたのちに外部へ導くハーフミラーとして機能する。このような上部電極２３は、光半透過性を有する導電性材料により構成されており、例えば、銀（Ａｇ）または銀を含む合金により構成された単層構造を有している。この「銀を含む合金」とは、いわゆる銀を含有する合金であり、例えば、銀マグネシウム合金（ＡｇＭｇ；例えばＡｇ：Ｍｇ＝１０重量％：９０重量％）などが挙げられる。
【００４７】
特に、発光の取り出し側となる上部電極２３の反射率は、例えば、約５０％以上、より具体的には約５０％以上９５％以下の範囲内である。この場合において、反射率は、例えば、約６０％以上であるのが好ましく、さらに約７０％以上あるいは約８０％以上であるのが好ましい。反射率が約５０％よりも小さくなると、上部電極２３において十分な反射特性が得られず、一方、反射率が約９５％よりも大きくなると、上部電極２３において十分な光透過特性が得られないからである。
【００４８】
尚、上部電極２３は、単層構造である必要はなく、互いに異なる材料により構成された積層構造を有していてもよい。より具体的には、カソードとなる上部電極２３は、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）および銀（Ａｇ）を含む合金により構成された層（下層）と、銀または銀を含む合金により構成された層（上層）とがこの順に積層された２層構造を有していてもよい。この「マグネシウムおよび銀を含む合金」としては、いわゆるマグネシウムおよび銀を含有する合金であり、例えば、マグネシウム銀合金（ＭｇＡｇ；Ｍｇ：Ａｇ＝例えば５重量％：１重量％〜２０重量％：１重量％）などが挙げられる。また、「銀を含む合金」とは、いわゆる銀を含有する合金であり、例えば、銀マグネシウム合金（ＡｇＭｇ；例えばＡｇ：Ｍｇ＝１０重量％：９０重量％）などが挙げられる。
【００４９】
以上までの構成において、各画素１０ｒ，１０ｇ，１０ｂに、下部電極２１、有機層２２、および上部電極２３を積層してなる有機電界発光素子ＥＬが配置される。これらの各有機電界発光素子ＥＬは、共通の色（互いに等しい色）の光を発生させるものであり、ここでは例えば、白色光を発生させる構成となっている。
【００５０】
尚、この表示装置１においては、赤色画素１０ｒ、緑色画素１０ｇ、および青色画素１０ｂを１組として、ＴＦＴ１２の配列パターンに対応して複数組がマトリクス状に配列された構成となっている。
【００５１】
保護膜２５は、主に有機電界発光素子ＥＬを保護するものであり、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）などの光透過性誘電性材料により構成されたパッシベーション膜である。
【００５２】
接着層２６は、保護膜２５上に封止基板２５を貼り合わせるためのものであり、例えば、熱硬化型樹脂などの接着材料により構成されている。
【００５３】
封止基板２５は、各画素１０ｒ，１０ｇ，１０ｂから放出された画像表示用の光ＨＲ，ＨＧ，ＨＢを、表示光として表示装置１の外側に放出させるものであり、例えば、ガラスなどの光透過性絶縁性材料により構成されている。
【００５４】
以上のような構成の表示装置１では、有機電界発光素子ＥＬを構成する有機層２２の屈折率ｎ１と、有機層２２と直接接する下地の一部を構成する絶縁膜１７の屈折率ｎ２とを、略同一としたことにより、これらの界面での光反射が防止される。
【００５５】
特に絶縁膜１７と有機層２２とが接する界面部分は、有機電界発光素子ＥＬの周辺部を囲むように存在するため、テーパ角度を持って配置されている場合が多い。例えば、先に図２を用いて説明したように、この絶縁膜１７は略均一な膜厚を備えて反射パターン１６を覆っているため、各画素１０ｒ，１０ｇ，１０ｂの周縁部においてテーパ角θ＝３０°〜６０°に設定されたテーパ形状の側壁部分が発生する。
【００５６】
したがって、このようなテーパ形状の界面部分において光の反射を防止することにより、近接する画素への反射光の伝播が防止される。そして、図３に示すように、近接する画素から伝播された光Ｈが、有機層２２と絶縁膜１７とのテーパ形状の界面に入射し、この界面において、各色光の取り出し方向（表示面方向）に反射して表示光として取り出されることを防止できる。尚、テーパ角度θの界面においては、この界面に対してテーパ角θと同一の入射角φ１から入射した光が、表示面方向(正面方向）に反射して取り出されることになる。
【００５７】
ここで、有機層２２の屈折率をｎ１、有機層２２において発光した光Ｈが入射する絶縁層１７（１７-1）の屈折率をｎ２、有機層２２と絶縁層１７との界面における有機層２２から絶縁層１７への光の入射角をφ１、屈折角をφ２とする。この場合、界面において下記式（２）が成り立つ。また光反射率は、下記式（３）で示されるｐ成分の光反射率Ｒｐと、下記式（４）で示されるｓ成分の光反射率Ｒｓの平均値となる。
【００５８】
【数２】
【００５９】
図４には、以上の式（２）〜（４）に基づいて、有機層２２の屈折率ｎ１と絶縁層１７の屈折率をｎ２との屈折率差［（ｎ１−ｎ２）／ｎ２］×１００％に対する、界面での反射率をシミュレーションした結果を示す。このグラフに示すように、屈折率差［（ｎ１−ｎ２）／ｎ２］×１００％＝−５〜８％の範囲で、反射率を約１％以下の低い値に抑えられることがわかる。
【００６０】
また、この図４によれば、上述のように設定された有機層２２と絶縁層１７との界面のテーパ角度θ＝３０°〜６０°の範囲（すなわち入射角度φ１＝３０°〜６０°）において、屈折率差［（ｎ１−ｎ２）／ｎ２］×１００％＝−５〜８％の範囲では、有機層２２と絶縁層１７との界面における反射率を約１％以下の低い値に抑えられることがわかる。
【００６１】
以上の結果、本第１実施形態の表示装置１によれば、絶縁膜１７とこれを覆う有機層２２と界面での光反射を防止することで近接する画素への反射光の伝播を効果的に防止できる。これにより、画素間における混色が防止されて視認性や色純度が向上させた高精度表示が可能になる。
【００６２】
＜第２実施形態＞
図５には、第２実施形態の表示装置の構成を示す概略断面図である。この図に示す表示装置１’と、図１に示した第１実施形態の表示装置１との異なるところは、有機電界発光素子ＥＬを構成する下部電極２３の周縁を覆うウィンドウ絶縁膜３１が設けられているところにある。
【００６３】
ウィンドウ絶縁膜３１は、各下部電極２１の周縁を覆うと共に下部電極２１の中央部を露出させる形状を有し、各下部電極２１を分離するように設けられている。これにより、反射パターン１６を覆う絶縁層１７の段差をウィンドウ絶縁膜３１で覆い、この上部に形成される有機層２２および上部電極２３のカバレッジを良好にし、下部電極２１と上部電極２３との間の短絡を防止する。
【００６４】
このウィンドウ絶縁膜３１は、例えば、ポリイミドまたはポリベンゾオキサゾールなどの有機絶縁性材料や、酸化シリコン（ＳｉＯ2）などの無機絶縁性材料で構成されている。そして、本第２実施形態においては、このウィンドウ絶縁膜３１の屈折率をｎ２とし、この屈折率ｎ２が、ウィンドウ絶縁膜３１および下部電極２１を覆う有機層２２の屈折率ｎ１と略同一に調整されているところが特徴的である。ここで、有機層２２の屈折率ｎ１とは、有機層２２の最下層を構成する層（例えば先に説明したホール注入層２２-1）の屈折率であることとする。そして、これらの屈折率ｎ１，ｎ２が略同一とは、屈折率差［（ｎ１−ｎ２）／ｎ２］×１００％＝−５％〜８％の範囲であることは第１実施形態と同様である。
【００６５】
以上のようなウィンドウ絶縁膜３１は、材質の選択と共に、選択された材質からなる絶縁膜１７の成膜条件によってその屈折率ｎ２が高精度に調整されていることとする。
【００６６】
また、このウィンドウ絶縁膜３１は、下部電極２１に臨む側壁部分がテーパ形状に形成され、そのテーパ角度θは、この上部に設けられている有機層２２や上部電極２３の段切れを防止するために、６０°以下に形成されていることとする。また、有機電界発光素子ＥＬは、この側壁部分の上部に配置されるため、画素面積を保つことを目的としてテーパ角度θは、３０°以上に形成されていることとする。
【００６７】
このような第２実施形態の表示装置１’であっても、有機電界発光素子ＥＬを構成する有機層２２の屈折率ｎ１と、有機層２２と直接接する下地の一部を構成する絶縁膜３１の屈折率ｎ２とを略同一としたことにより、これらの界面での光反射が防止される。このため、第１実施形態と同様に、画素間における混色が防止されて視認性や色純度が向上させた高精度表示が可能になる。
【００６８】
＜第３実施形態＞
図６には、第３実施形態の表示装置の構成を示す概略断面図である。この図に示す表示装置１”と、図５に示した第２実施形態の表示装置１’との異なるところは、有機電界発光素子ＥＬを構成する下部電極２１’が反射パターンを兼ねており、有機電界発光素子ＥＬの光取り出し側にカラーフィルタ３３ｒ，３３ｇ，３３ｂを設けたところにある。
【００６９】
このため、有機電界発光素子ＥＬの下部には、反射パターンは存在せず、ＴＦＴ１２を覆う平坦化絶縁膜１５上に有機電界発光素子ＥＬが直接配置されている構成となっている。このため、反射パターンを兼ねる下部電極２１’と上部電極２３との間の光学的距離Ｌは、各画素１０ｒ，１０ｇ，１０ｂで共通になる。
【００７０】
そして、赤色画素１０ｒには、赤色光ｈｒのみを透過させる赤色フィルタ３３ｒが設けられ、緑色画素１０ｇには緑色光ｈｇのみを透過させる緑色フィルタ３３ｇが設けられ、青色画素１０ｂには青色光ｈｂのみを透過させる青色フィルタ３３ｂが設けられた構成となっている。尚、カラーフィルタに換えて色変換層を用いても同様である。
【００７１】
このような表示装置１”においても、第２実施形態と同様に、ウィンドウ絶縁膜３１の屈折率をｎ２とし、この屈折率ｎ２がウィンドウ絶縁膜３１および下部電極２１を覆う有機層２２の屈折率ｎ１と略同一に調整されていることとする。
【００７２】
このような第３実施形態の表示装置１”であっても、有機電界発光素子ＥＬを構成する有機層２２の屈折率ｎ１と、有機層２２と直接接する下地の一部を構成する絶縁膜３１の屈折率ｎ２とを略同一としたことにより、これらの界面での光反射が防止される。このため、第１実施形態と同様に、画素間における混色が防止されて視認性や色純度が向上させた高精度表示が可能になる。
【００７３】
尚、以上の実施形態においては、有機電界発光素子ＥＬが、白色発光の同一構成である場合を例示した。しかしながら、本発明は、発光色毎に発光層を造り分けた各色発光の有機電界発光素子を用いた構成にも適用可能であり、同様の効果を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】第１実施形態の表示装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１中のａ部拡大図である。
【図３】有機層と絶縁膜との界面における光の反射を説明する図である。
【図４】屈折率差に対する、界面での反射率のシミュレーション結果である。
【図５】第２実施形態の表示装置の構成を示す断面図である。
【図６】第３実施形態の表示装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１，１’，１”…表示装置、１０…基板、１０ｒ…赤色発光画素、１０ｇ…緑色発光画素、１０ｂ…青色発光画素、１６…絶縁膜、２１…下部電極、２２…有機層、２３…上部電極、３１…ウィンドウ絶縁膜、ＥＬ…有機電界発光素子、ｎ１…有機層の屈折率、ｎ２…絶縁膜の屈折率、θ…テーパ角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部電極と上部電極との間に有機層を狭持してなる有機電界発光素子を基板上に複数配列してなる表示装置において、
基板上の各画素にパターン形成された下部電極と、
前記下部電極間に設けられた絶縁膜と、
前記下部電極および絶縁膜に接してこれらを覆う状態で設けられると共に、当該絶縁膜の屈折率ｎ２と略同一の屈折率ｎ１を有する有機層と、
前記下部電極との間に前記有機層を狭持すると共に、当該有機層において生じた発光光が取り出される上部電極とを備えた
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の表示装置において、
前記有機層の屈折率ｎ１と前記絶縁膜の屈折率ｎ２との屈折率差［（ｎ１−ｎ２）／
ｎ２］×１００％が、−５％〜８％の範囲で略同一である
ことを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項１記載の表示装置において、
前記絶縁膜は、前記下部電極の周縁を覆うと共に当該下部電極の中央部を露出させるウィンドウ絶縁膜として構成されている
ことを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項１記載の表示装置において、
前記絶縁膜は、前記下部電極に近接してテーパ形状に構成された側壁部分を備え、当該の側壁部分のテーパ角度が３０°〜６０°である
ことを特徴とする表示装置。
【請求項１】
下部電極と上部電極との間に有機層を狭持してなる有機電界発光素子を基板上に複数配列してなる表示装置において、
基板上の各画素にパターン形成された下部電極と、
前記下部電極間に設けられた絶縁膜と、
前記下部電極および絶縁膜に接してこれらを覆う状態で設けられると共に、当該絶縁膜の屈折率ｎ２と略同一の屈折率ｎ１を有する有機層と、
前記下部電極との間に前記有機層を狭持すると共に、当該有機層において生じた発光光が取り出される上部電極とを備えた
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の表示装置において、
前記有機層の屈折率ｎ１と前記絶縁膜の屈折率ｎ２との屈折率差［（ｎ１−ｎ２）／
ｎ２］×１００％が、−５％〜８％の範囲で略同一である
ことを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項１記載の表示装置において、
前記絶縁膜は、前記下部電極の周縁を覆うと共に当該下部電極の中央部を露出させるウィンドウ絶縁膜として構成されている
ことを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項１記載の表示装置において、
前記絶縁膜は、前記下部電極に近接してテーパ形状に構成された側壁部分を備え、当該の側壁部分のテーパ角度が３０°〜６０°である
ことを特徴とする表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−９１２２３（Ｐ２００８−９１２２３Ａ）
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２７１３７４（Ｐ２００６−２７１３７４）
【出願日】平成１８年１０月３日（２００６．１０．３）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月３日（２００６．１０．３）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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