JP2009032553A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子を有する表示画素を備える表示装置において、色度と発光強度のばらつき及び視野角依存性を抑制することができる表示装置を提供する。
【解決手段】透明アノード電極１４と厚膜透明電極１９との間には発光層１７が設けられている。また、発光層１７から厚膜透明電極１９側に発光された光を透明アノード電極１４側に反射させる反射メタル２０が設けられている。厚膜透明電極１９は、発光層１７と反射メタル２０との間に設けられ、厚膜の透明な導電性材料から構成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、表示画素に発光素子を備える表示装置に関し、特に、発光素子に有機エレクトロルミネッセンス素子を備える表示装置に関する。

近年、液晶表示装置（ＬＣＤ）に続く次世代の表示デバイスとして、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」と略記する）や発光ダイオード（ＬＥＤ）等のような自発光素子を２次元配列した発光素子型の表示パネルを備えた表示装置の本格的な実用化、普及に向けた研究開発が盛んに行われている。このような表示装置に配設される有機ＥＬ素子は、例えば、発光層を含む有機層を反射性電極と透明電極とで挟み、発光層から発光された光を反射性電極で反射させるとともに、透明電極側から出射させて画像表示を行う構成となっている。このような構成の有機ＥＬ素子では、発光層から透明電極方向に出る光と、発光層より反射性電極側に出て反射し、透明電極方向に出る光とがあることから、これらの光の間に干渉効果が発生し、例えば、視野角による色相の変化が生じてしまうおそれがある。

かかる問題を解決するため、例えば、特許文献１には、発光層による発光位置から反射層までの光学距離を取り出したい出射光の波長域の中心波長の光が干渉により強めあう光学距離にするとともに、第２の電極側の素子端部の反射界面から反射層までの光学距離を取り出したい出射光の波長域の中心波長の光が干渉により弱めあう光学距離とすることにより、視野角による色相の変化を低減することができる有機ＥＬ素子が提案されている。
特開２００６−２４４７１３号公報

ところで、このような光の干渉効果は光の波長により異なるピークを持っており、発光層の発光位置によって、そのピーク位置がシフトしてしまう。このため、発光層の厚さにばらつきがあると発光位置が変化し、発光強度や色度にばらつきが生じてしまうという問題がある。

また、有機ＥＬ素子から出射された光には、有機ＥＬ素子の真正面から出射される光の他に、その斜め方向から出射される光がある。この斜め方向から出射される光は、真正面から出射される光とその光路差が異なるため、異なる干渉効果を受け、視野角依存性を生じてしまうおそれがある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、発光素子を有する表示画素を備える表示装置において、色度と発光強度のばらつき及び視野角依存性を抑制することができる表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点にかかる表示装置は、
発光素子を有する表示画素を備える表示装置であって、
前記発光素子は、少なくとも、
発光層と、
一面側が前記発光層に接し、導電性材料からなり、前記発光層の発光波長の少なくとも一部を透過する第１の電極と、
前記第１の電極に対向して設けられ、導電性材料からなり、一面側が前記発光層に接し、前記発光層の発光波長の少なくとも一部を透過する第２の電極と、
前記第２の電極の他面側に接して設けられ、前記発光層から前記第２の電極側に発光された光を前記第１の電極側に反射させる反射層と、
を備えることを特徴とする。

前記第２の電極は、その膜厚が８００〜１５００ｎｍであることが好ましい。

本発明の第２の観点にかかる表示装置は、
発光素子を有する表示画素を備える表示装置であって、
前記発光素子は、少なくとも、
発光層と、
一面側が前記発光層に接し、導電性材料からなり、前記発光層の発光波長の少なくとも一部を透過する第１の電極と、
前記第１の電極に対向して設けられ、導電性材料からなり、一面側が前記発光層に接し、前記発光層の発光波長の少なくとも一部を透過する第２の電極と、
一面側が前記第２の電極の他面側に接し、前記発光層の発光波長の少なくとも一部を透過する厚膜層と、
前記厚膜層の他面側に接し、前記発光層から前記第２の電極側に発光された光を前記第１の電極側に反射させる反射層と、
を備えることを特徴とする。

前記厚膜層は、無機材料から構成され、その膜厚が８００〜１５００ｎｍであることが好ましい。
前記無機材料は、窒化シリコンまたは窒化酸化シリコンであることが好ましい。

前記厚膜層は、有機材料から構成され、その膜厚が２０００〜７０００ｎｍであることが好ましい。
前記有機材料は、真空中で蒸着可能なパラキシレン系樹脂、ポリイミド系樹脂またはポリ尿素系樹脂であることが好ましい。

前記厚膜層は、例えば、パッシベーション膜としての機能を有する。
前記反射層は、Ａｇ、ＡｌＮｄＴｉ、または、Ａｌから構成されていることが好ましい。

前記透明な導電性材料は、ＩＴＯ、ＩＷＯ、ＩＺＯ、または、ＩＷＺＯから構成されていることが好ましい。
前記発光素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子であることが好ましい。

本発明によれば、発光素子を有する表示画素を備える表示装置において、色度と発光強度のばらつき及び視野角依存性を抑制することができる。

以下、本発明の表示装置について、図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態における表示装置１の画素配列の一例を示す図である。図１に示すように、表示装置１は、有機ＥＬパネル（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode）２と、カソードエリア（Cathode area）３と、アノードライン（Anode line）４と、データライン（Data line）５と、セレクトライン（Select line）６と、を備えている。

有機ＥＬパネル２は、有機ＥＬ素子を２次元配列した表示パネルである。本実施の形態の有機ＥＬパネル２では、図１に示すように、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の画素を一組として、この組が行方向（図１の左右方向）に繰り返し複数配列されるとともに、列方向（図１の上下方向）に同一色の画素が複数配列されている。

カソードエリア３は、単一の電極層から構成され、各画素に共通のカソード電極である。アノードライン４は、電源電圧に接続されて有機ＥＬパネル２に電流を供給するための配線である。データライン５は、各列の画素に階調信号を与えるものである。セレクトライン６は、各行を選択するものであり、選択された行の画素にデータライン５から与えられた階調信号が供給される。

図２は、表示装置１の画素回路構成の一例を示す図である。図２に示すように、表示装置１は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等を有する画素駆動回路７と、画素駆動回路７により制御される電流により発光するＯＬＥＤ（有機ＥＬ素子）とを備えた回路構成を有している。すなわち、本実施の形態の表示装置１は、ＴＦＴを各画素に配置して各有機ＥＬ素子を駆動するアクティブ駆動方式の表示装置である。

画素駆動回路７は、ＴＦＴからなるトランジスタＴ_１〜Ｔ_３と、キャパシタＣｓとを備えている。トランジスタＴ_１〜Ｔ_３は、例えば、ゲート電極がアルミニウム−ネオジウム−チタン（ＡｌＮｄＴｉ）またはクロム（Ｃｒ）、ソース／ドレイン電極がアルミニウム−チタン（ＡｌＴｉ）／Ｃｒ、ＡｌＮｄＴｉ／ＣｒまたはＣｒから形成されている。なお、導電率の高さと窒化シリコン（ＳｉＮ）膜との密着性からＡｌＴｉ／ＣｒまたはＡｌＮｄＴｉ／Ｃｒから形成されることが好ましい。本実施の形態では、ソース／ドレイン電極とセレクトライン６／アノードライン４は、ＡｌＴｉ／Ｃｒ、ＡｌＮｄＴｉ／Ｃｒで構成されている。なお、セレクトライン６／アノードライン４上にＡｌＴｉ／Ｃｒ、ＡｌＮｄＴｉ／Ｃｒ、Ｃｒまたは銅（Ｃｕ）等の金属配線を重ねて配線抵抗を下げてもよい。キャパシタＣｓは、トランジスタＴ_３のゲート−ソース間に形成される寄生容量、または、ゲート−ソース間に付加的に設けられた補助容量、もしくは、これらの寄生容量と補助容量からなる容量成分である。

本実施の形態では、セレクトライン６／アノードライン４は、ソース／ドレイン電極と同層になっており、例えば、これらは同時に形成されている。なお、上記においては画素駆動回路７が３個のＴＦＴを有して構成されるものとしたが、一例を示したに過ぎず、２個のＴＦＴを有して構成されるものであってもよく、また、４個以上のＴＦＴを有して構成されるものであってもよい。

図３は、本実施形態における表示装置１の要部の断面構成を示す。なお、本実施の形態の表示装置１は、図３の下方（基板１１の下方）に光を出射して表示するボトムエミッション型の表示装置である。

図３に示すように、表示装置１は、基板１１を備えている。基板１１は、透明な材料からなる基板、例えば、ガラス基板から構成されている。

基板１１上の有機ＥＬパネル２の形成領域（画素領域）には、絶縁膜１２ａが形成されている。また、基板１１上の画素領域近傍には、セレクトライン６およびアノードライン４が配置され、これらの周囲に絶縁膜１２ａが形成されている。さらに、セレクトライン６およびアノードライン４を覆うように、絶縁膜１２ｂ（層間絶縁膜）が形成されている。絶縁膜１２ａ、１２ｂは、例えば、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ_Ｘ等から構成され、本実施の形態ではＳｉＮが用いられている。

セレクトライン６およびアノードライン４が覆われた絶縁膜１２ｂ上には、バンク層１３が形成されている。バンク層１３は、画素領域に有機ＥＬ用材料を塗布する際のバンク（堤防）として機能し、感光性の樹脂材料、例えば、ポリイミド樹脂により形成されている。また、バンク層１３は、後述する画素領域に塗布される有機化合物含有液に対して撥液性を有するように、表面処理が施されている。

また、画素領域に形成された絶縁膜１２ａ上には、有機ＥＬ素子を形成する、第１の電極としての透明アノード電極１４と、ホール注入層１５と、インターレイヤー１６と、発光層１７と、電子輸送層１８と、第２の電極としての厚膜透明電極１９と、反射層としての反射メタル２０と、が設けられている。

透明アノード電極１４は、絶縁膜１２ａ上に形成されている。透明アノード電極１４は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）等の透明な導電性材料から形成されている。なお、透明アノード電極１４は、一般にＩＴＯが用いられるが、これに限定されるものではなく、公知の透明な導電性材料を用いてもよい。また、透明アノード電極１４は、発光層１７の発光波長の少なくとも一部を透過する材料であれば、透明な材料でなくともよい。透明アノード電極１４は、後述する画素領域に塗布される有機化合物含有液に対して親液性を有するように、表面処理が施されている。

ホール注入層１５は、透明アノード電極１４上に形成されている。ホール注入層１５は、透明アノード電極１４からのホール注入効率を高める機能を有する。ホール注入層１５は、透明アノード電極１４からの注入障壁が低く、ホール移動度の高い材料が用いられている。

インターレイヤー１６は、ホール注入層１５上に形成されている。すなわち、インターレイヤー１６は、ホール注入層１５と発光層１７との間に形成されている。インターレイヤー１６は、発光層１７内を移動する電子をブロッキングする機能等を有し、発光層１７内での電子とホール（正孔）との再結合確率を高める作用を奏する。インターレイヤー１６は、ホール移動度が高く、電子ブロッキング機能を有する材料が用いられている。

発光層１７は、インターレイヤー１６上に形成されている。発光層１７は、透明アノード電極１４と厚膜透明電極１９との間に所定の電圧を印加することにより光を発生する機能を有する。発光層１７は、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の高分子発光材料が用いられている。

なお、本実施の形態では、ホール注入層１５、インターレイヤー１６、および、発光層１７は、ノズルコート法やインクジェット法等を用いて材料を画素領域に塗付することにより形成している。このため、ホール注入層１５、インターレイヤー１６、および、発光層１７は、各層の機能を発揮することができる通常用いられる材料を含み、かつ、ノズルコート法やインクジェット法によりその材料の層が形成可能な有機化合物含有液が用いられている。

有機高分子系のホール注入・輸送材料を含む有機化合物含有液としては、例えば、導電性ポリマーであるポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）とドーパントであるポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）を水系溶媒に分散させた分散液であるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液がある。また、有機高分子系の電子輸送性発光材料を含む有機化合物含有液としては、ポリパラフェニレンビニール系やポリフルオレン系等の共役二重結合ポリマーを含む赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）色の発光材料を、適宜水系溶媒あるいはテトラリン、テトラメチルベンゼン、メシチレン、キシレン等の有機溶媒に溶解（又は分散）した溶液（分散液）がある。

電子輸送層１８は、発光層１７上に形成されている。電子輸送層１８は、発光層１７への電子注入効率を高めるとともに、ホールブロッキング機能を有する。電子輸送層１８は、例えば、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ等のアルカリ土類金属やその酸化物または金属との合金などが用いられる。なお、本実施の形態では、厚膜透明電極１９を、スパッタ法を用いて形成することから、スパッタに用いる酸素に強い材料であるＣａが用いられている。

厚膜透明電極１９は、電子輸送層１８上に形成されている。すなわち、厚膜透明電極１９は、発光層１７（電子輸送層１８）と反射メタル２０との間に形成されている。厚膜透明電極１９は、カソード電極として機能する。また、厚膜透明電極１９は、発光強度や色度のばらつきを抑制する機能を有する。すなわち、厚膜透明電極１９は、干渉のピークを広範囲にわたり発生させることにより、発光層１７の厚さのばらつきによって生じる干渉効果のピークシフトと、その結果による放射輝度のピークシフトを抑制する機能を有する。このため、色度と発光強度のばらつきを抑制することができ、視野角依存性を抑制することができる。詳しくは後述する。

厚膜透明電極１９は、透明性、導電性を有する材料、例えば、ＩＴＯ、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ：Indium Zinc Oxide）、インジウムタングステン酸化物（ＩＷＯ：Indium Tungsten Oxide）、インジウムタングステン亜鉛酸化物（ＩＷＺＯ：Indium Tungsten Zinc Oxide）等の酸化物導電膜から構成されている。厚膜透明電極１９は、前述のように、スパッタ法により形成されている。なお、厚膜透明電極１９は、発光層１７の発光波長の少なくとも一部を透過する材料であれば、透明な材料でなくともよい。

ここで、厚膜透明電極１９の厚みは、８００ｎｍ〜１５００ｎｍにすることが好ましく、１０００ｎｍ〜１５００ｎｍにすることがさらに好ましい。厚膜透明電極１９の厚みを１０００ｎｍ以上とすることにより、色度と発光強度のばらつきを十分抑制することができるためである。また、１５００ｎｍよりも厚くすると、成膜時間が著しく長くなり、さらに、透明性が低下するおそれがあるため、１５００ｎｍより厚くすることは好ましくない。

反射メタル２０は、厚膜透明電極１９上に形成されている。反射メタル２０は、発光層１７から厚膜透明電極１９側に発光された光を透明アノード電極１４側に反射できるものであればよく、例えば、可視光を全て反射できる材質および膜厚から形成されている。これは、本実施の形態の表示装置１（有機ＥＬ素子）では、通常のボトムエミッション型の有機ＥＬ素子と異なり、カソード電極としての役割は厚膜透明電極１９が担っているためである。反射メタル２０は、可視光の反射率が高い金属から構成されることが好ましく、ＡｇまたはＡｌＮｄＴｉまたはＡｌから構成されていることが好ましい。

このように構成された表示装置１（有機ＥＬ素子）では、透明アノード電極１４と厚膜透明電極１９との間に所定の電圧を印加することで、発光層１７に流れる電流量に応じた光が発生する。そして、発生した光を透明アノード電極１４から直接的に、また反射メタル２０で反射された光を間接的に、透明アノード電極１４側から取り出される。

ここで、本実施の形態では、発光層１７と反射メタル２０との間に厚膜透明電極層１９が設けられているので、色度と発光強度のばらつきを抑制することができ、さらに、視野角依存性を抑制することができる。以下、図４に示す計算モデルＡを用いて説明する。

図４に示すように、この計算モデルＡは、反射メタル２０と、厚膜透明電極１９と、発光層１７と、透明アノード電極１４と、ガラス基板１１と、から構成された有機ＥＬ素子である。なお、計算モデルＡでは、説明の便宜上、図３とは、その上下方向を逆にしている。また、計算モデルＡでは、有機ＥＬの発光は、発光層１７内の一点（発光点Ｐ）から起こるものとした。さらに、発光点Ｐから厚膜透明電極１９までの膜厚をＸｐ、発光点Ｐから透明アノード電極１４までの膜厚をＸｑとし、厚膜透明電極１９の膜厚をｄｃ、透明アノード電極１４の膜厚をｄａとし、反射メタル２０およびガラス基板１１の厚みは無限として計算した。

図５に入射光、反射光、および、透過光の振幅の正の方向をそれぞれ示す。光が媒質ｉ（屈折率ｎ_ｉ）から媒質ｏ（屈折率ｎ_ｏ）に入射すると、入射面に垂直に電場が振動する偏光（ｓ偏光）の正の方向は、図５の矢印（破線）方向となる。また、入射面内に電場が振動する偏光（ｐ偏光）の正の方向は、図５に示すように、図５に鉛直な方向となる。

各界面での振幅反射率ｒ_ｉ．ｏ、透過振幅率ｔ_ｉ．ｏはそれぞれ、

となる。ここで、θ_ｉは入射角、反射角、θ_ｏは屈折角である。

また、Ｙ_ｉ、Ｙ_ｏは、ｓ偏光の場合には、
Ｙ_ｉ＝ｎ_ｉｃｏｓθ_ｉ、Ｙ_ｏ＝ｎ_ｏｃｏｓθ_ｏ
で表され、ｐ偏光の場合には、
Ｙ_ｉ＝ｎ_ｉ／ｃｏｓθ_ｉ、Ｙ_ｏ＝ｎ_ｏ／ｃｏｓθ_ｏ
で表される。

図６に、この計算に用いる光の干渉光路を示す。図６に示すように、発光層１７の発光点Ｐから出射された光は、干渉光路（１）〜（４）を経てガラス基板１１外に出射される。このようにして出射された光の角度θ方向の分光強度Ｉ（λ）（干渉効果）は、以下の式で表すことができる。
Ｉ（λ）＝Ａｂｓ［｛ｔ_２．４｛１−ｒ_２．０ ｅｘｐ（ｉγ_ｐ）｝＋ｒ_２．４ ｒ_２．０ ｔ_２．４ ｅｘｐ（ｉγ_ｐ＋ｑ）｛１−ｒ_２．４ ｅｘｐ（ｉγ_ｐ）｝／√２｝］^２
と表すことができる。なお、この式では、反射メタル２０を「０（層）」、厚膜透明電極１９を「１（層）」、発光層１７を「２（層）」、透明アノード電極１４を「３（層）」、ガラス基板１１を「４（層）」とする。このため、例えば、ｔ_２．４は、２層から４層に透過する透過振幅率を示している。この式から、ｓ偏光、およびｐ偏光のそれぞれの分光強度を求め、平均を取ることで、各波長に対する分光強度を求めることができる。

ここで、
ｒ_２．４ ＝ｒ_２．３ ＋ｔ_２．３ ｔ_３．２ ｒ_３．４ ｅｘｐ（ｉγ_ｃ）
ｔ_２．４ ＝ｔ_２．３ ｔ_３．４ ｅｘｐ（−ｉγ_ｃ／２）
ｒ_２．０ ＝ｒ_２．１＋ｔ_２．１ ｔ_１．２ ｒ_１．０ ｅｘｐ（ｉγ_ａ）
と表すことができる。

また、位相差γは、それぞれ、
γ_ａ ＝４πｎ_１ ｄａ ｃｏｓθ_１／λ
γ_ｃ ＝４πｎ_３ ｄｃ ｃｏｓθ_３／λ
γ_ｐ ＝４πｎ_２ Ｘｐ ｃｏｓθ_２／λ
γ_ｐ＋ｑ ＝４πｎ_２（Ｘｐ＋Ｘｑ） ｃｏｓθ_２／λ
と表すことができる。

なお、θ_ｍはスネルの法則 ｎｍ ｓｉｎθ_ｍ = ｓｉｎθ（ｍ＝層の番号、θ=視角)より求めた。また、３層（透明アノード電極１４）と、２層（発光層１７）および４層（ガラス基板１１）とは屈折率が近いことから、反射の影響は少ないと考え、ｒ_２．３、ｒ_３．４ ＝０として計算した。さらに、θ＝０、ｄａ＝２００、Ｘｐ＝５０、Ｘｑ＝６０〜８０、ｄｃ＝１０００として計算した。

次に、発光層１７から放出される光の定義を行った、干渉を受ける前の放射輝度Ｌｅ（λ）は、

と表すことができる。ここで、λ_ｐは発光層のピーク波長、σは線幅、γ_ａは短波長減衰係数である。

各波長におけるＬｅに分光強度Ｉ（λ）を乗じた
Ｌｅ’（λ）＝Ｉ（λ）Ｌｅ（λ）
が最終的に視角θで観察される放射輝度である。

各色の色度ＣＩＥ（ｘ，ｙ）は、それぞれ、
ｘ＝Ｘ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）
ｙ＝Ｙ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）
となる。

三刺激純値Ｘ，Ｙ，Ｚは、

から計算できる。なお、係数ｋは５として計算した。また、輝度＝Ｙ＊６８３／１００から求められる。

これらの式より、各パラメータから最終的に導いたＬｅ’（λ）、ＣＩＥ（ｘ，ｙ）を求め、色度と発光強度のばらつき、および、視野角依存性の評価を行った。

また、比較のため、発光層１７と反射メタル２０との間に厚膜透明電極層１９が設けられていない場合についても色度と発光強度のばらつき、および、視野角依存性の評価を行った。図７に厚膜透明電極層１９が設けられていない場合の計算モデルＢを示し、図８に計算モデルＢにおける光の干渉光路を示す。

この場合、図８に示すように、発光層１７の発光点Ｐから出射された光は、（１）〜（４）の光路を経てガラス基板１１外に出射される。出射された光の角度θ方向の分光強度Ｉ（λ）（干渉効果）は、以下の式で表される。
Ｉ（λ）＝Ａｂｓ［｛ｔ_１．３｛１−ｒ_１．０ ｅｘｐ（ｉγ_ｐ）｝＋ｒ_１．３ ｒ_１．０ ｔ_１．３ ｅｘｐ（ｉγ_ｐ＋ｑ）｛１−ｒ_１．３ ｅｘｐ（ｉγ_ｐ）｝／√２｝］^２
なお、計算モデルＢでは、反射メタル２０を「０（層）」、発光層１７を「１（層）」、透明アノード電極１４を「２（層）」、ガラス基板１１を「３（層）」とした。

ここで、
ｒ_１．３＝ｒ_１．２＋ｔ_１．２ ｔ_２．１ ｒ_２．３ ｅｘｐ（ｉγ_ａ）
ｔ_１．３＝ｔ_１．２ ｔ_２．３ ｅｘｐ（−ｉγ_ａ／２）
また、位相差γは、それぞれ、
γ_ａ＝４πｎ_１ ｄａ ｃｏｓθ_１／λ
γ_ｐ＝４πｎ_２ Ｘｐ ｃｏｓθ_２／λ
γ_ｐ＋ｑ＝４πｎ_２（Ｘｐ＋Ｘｑ）ｃｏｓθ_２／λ
と表される。

次に、計算モデルＡおよび計算モデルＢの干渉効果を計算した。図９は透明厚膜電極層１９を設けた計算モデルＡの干渉効果を示し、図１０は透明厚膜電極層１９を設けていない計算モデルＢの干渉効果を示す。

図９および図１０に示すように、透明厚膜電極層１９を設けることにより、図１０に示すような干渉のピークのシフトがなくなり、図９に示すように、複数のピークを持つ周期構造となる。このため、干渉のピークを広範囲にわたり発生させることができ、発光層の膜厚による色度と発光強度のばらつき、および、視野角依存性を抑制することができる。

また、透明厚膜電極層１９を設けることにより多重ピーク効果を受けた放射輝度と、多重ピーク効果を受けなかった放射輝度との比較を図１１に示す。図１１に示すように、多重ピーク効果を受けると放射輝度が複数のピークを持つことがわかる。また、図１２および図１３に、発光点Ｐから厚膜透明電極１９までの膜厚Ｘｐを変えて計算した放射輝度のピークシフトを示す。図１２に示すように、図１３と比較すると、膜厚Ｘｐの変化に対して、スペクトルと色度のシフトが減少していることが確認できた。

このように、厚膜透明電極１９を挿入することによる多重ピーク効果は、発光層１７の膜厚の変化による干渉効果のピークシフトと、その結果による放射輝度のピークシフトを抑制させる効果があることが確認できた。

また、図１４に、計算モデルＡ、Ｂについて、視角θを変化させた時の青色素子の色度を示す。図１４に示すように、視角θが０°から８０°になると、計算モデルＢではＣＩＥ（Ｙ）の減少が０．０６２であるのに対して、計算モデルＡではＣＩＥ（Ｙ）の減少が０．０２４に抑えられる。このように、厚膜透明電極１９を挿入することにより、視野角による色度変化を抑制できることが確認できた。

この結果から、スペクトルのシフトを最小限に抑えることができる厚膜透明電極１９の最適な膜厚を求めた。厚膜透明電極１９の最適な膜厚を発光層１７の膜厚を変化させた時の青色素子の色度と輝度の理想値からの乖離で評価した。発光点Ｐから厚膜透明電極１９までの膜厚Ｘｐを３５〜４５ｎｍ、発光点Ｐから透明アノード電極１４までの膜厚Ｘｑを６０〜８０ｎｍの範囲で１ｎｍづつ変化させ、それぞれのＣＩＥ（ｘ，ｙ）、輝度の値について、１１×２１＝２３１個のデータを求めた。このデータの平均値が理想値に近いほど、また誤差が少ない条件ほど干渉効果により色の変化が無く、かつ膜厚が変化した時のシフトが少なくなる理想の膜厚であるとした。

透明導電厚膜層１９の屈折率をＩＴＯの値とし、厚膜透明電極１９の膜厚ｄｃを０〜２０００ｎｍまで変化させた時のデータの平均値と誤差とを計算した。なお、誤差は、（最大値−最小値）／平均値から求め、（％）で表示した。計算結果を図１５、図１６に示す。

図１５および図１６に示すように、色度の誤差は、透明導電厚膜層１９の膜厚が２００ｎｍのときにピークとなり、５００ｎｍ以降徐々に減少し、１０００ｎｍ付近で一定の値に収束している。また、平均値は、ＣＩＥ＿Ｘでは１２００ｎｍ以上、ＣＩＥ＿Ｙでは１０００ｎｍ以上で理想値付近に収束している。ここで、色度のムラを抑えるためには色度の誤差が小さければ問題ないので、透明導電厚膜層１９の理想的な膜厚は、１０００ｎｍ以上であることが導かれる。ただし、透明導電厚膜層１９の膜厚が８００ｎｍ程度であっても、同様の効果が期待できることから、透明導電厚膜層１９の膜厚は、８００ｎｍ以上にすることが好ましい。また、透明導電厚膜層１９は、真空中でスパッタ成膜するため、その膜厚を厚くすると成膜時間が著しく長くなってしまう。その膜厚をさらに厚くすると、透明性が低下してしまうおそれがある。このため、透明導電厚膜層１９の膜厚は、１５００ｎｍ以下に抑えることが好ましい。

次に、以上のように構成された表示装置１の製造方法について説明する。図１７（ａ）〜図１７（ｃ）は、本実施の形態の表示装置１の製造方法を説明するための断面構成を示す図である。

まず、一般的なＴＦＴ基板の製造方法と同様の手順により、基板１１上の画素形成領域ごとに、画素駆動回路７のトランジスタＴ_１〜Ｔ_３、アノードライン４、データライン５、セレクトライン６等の配線層を形成するとともに、透明アノード電極１４を形成する。

例えば、基板１１上にＡｌＮｄＴｉからなるゲートメタル層を成膜し、パターニングすることによってデータライン５と画素駆動回路７のトランジスタＴ_１〜Ｔ_３のゲート電極とを同時に形成する。次に、基板１１上の全面に、ＳｉＮからなる絶縁膜１２ａ（ゲート絶縁膜）を形成する。続いて、基板１１上の画素領域に、ＩＴＯからなる透明アノード電極１４を形成する。また、形成した絶縁膜１２ａの所定領域をパターニングしてホールを形成し、形成したホールにＡｌＮｄＴｉ／Ｃｒからなるセレクトライン６／アノードライン４を形成するとともに、ＡｌＴｉ／Ｃｒからなるソース／ドレイン電極を形成する。

次に、セレクトライン６およびアノードライン４を覆うように、ＳｉＮからなる絶縁膜（層間絶縁膜）１２ｂを形成する。また、透明アノード電極１４上に形成された絶縁膜１２ｂを、例えば、ドライエッチングを行うことにより除去し、透明アノード電極１４の上面を露出させる。続いて、同様の手順により、絶縁膜１２ｂ上にポリイミド樹脂からなるバンク層１３を形成する。続いて、基板１１を純水で洗浄した後、例えば、酸化プラズマ処理やＵＶオゾン処理を施し、透明アノード電極１４の上面および絶縁膜１２ｂの壁面を親液化する処理を施す。さらに、基板１１をフッ素系の撥液処理溶液に浸漬した後、アルコールや純水で洗浄、乾燥させて、バンク層１３の表面を撥液処理する。これにより、図１７（ａ）に示す状態となる。

次に、図１７（ｂ）に示すように、絶縁膜１２ｂの開口（画素領域）に、インクジェット法、または、ノズルコート法等により所定の溶液または分散液を塗布した後、加熱乾燥させて、画素領域にホール注入層１５、インターレイヤー１６、および、発光層１７を形成する。

例えば、透明アノード電極１４上にＰＥＤＯＴを水系溶媒に分散させた分散液を塗布した後、基板１１が載置されているステージを１００℃以上の温度条件に加熱して乾燥処理を行って残留溶媒を除去することにより、画素領域にホール注入層１５を形成する。同様の手順により、インターレイヤー１６を形成する材料の溶液（分散液）を塗布、加熱、乾燥し、ホール注入層１５上にインターレイヤー１６を形成する。さらに、同様の手順により、発光層１７を形成する材料の溶液（分散液）、例えば、ポリフルオレン系等の共役二重結合ポリマーを含む発光材料を、適宜水系溶媒あるいはキシレン等の有機溶媒に溶解（又は分散）した溶液（分散液）を塗布、加熱、乾燥し、インターレイヤー１６上に発光層１７を形成する。

続いて、図１７（ｃ）に示すように、例えば、真空チャンバー内に基板１１を設置し、基板全面にＣａを蒸着させ、発光層１７（およびバンク層１３）上に電子輸送層１８を形成する。次に、基板全面にスパッタ法によりＩＴＯ膜を形成し、電子輸送層１８上に厚膜透明電極１９を形成する。そして、基板全面にスパッタ法又は蒸着によりＡｌ層を形成し、厚膜透明電極１９上に反射メタル２０を形成する。これにより、図３に示す表示装置１が製造される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、発光層１７と反射メタル２０との間に厚膜透明電極層１９が設けられているので、色度と発光強度のばらつきを抑制することができ、さらに、視野角依存性を抑制することができる。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、電子輸送層１８（発光層１７）と反射メタル２０との間に、厚膜の厚膜透明電極層１９が設けられている場合を例に本発明を説明した。本実施の形態では、図１８に示すように、電子輸送層１８と反射メタル２０との間に、透明カソード電極２１と、厚膜層２２とが設けられている場合を例に本発明を説明する。なお、本実施の形態では、第１の実施の形態と同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１８に示すように、本実施の形態の表示装置１では、電子輸送層１８と反射メタル２０との間に、透明カソード電極２１と、厚膜層２２と、が設けられている。

透明カソード電極２１は、電子輸送層１８上に形成されている。透明カソード電極２１は、透明性、導電性を有する材料、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＷＯ、ＩＷＺＯ等の酸化物導電膜から構成されている。なお、透明カソード電極２１は、発光層１７の発光波長の少なくとも一部を透過する材料であれば、透明な材料でなくともよい。透明カソード電極２１は、カソード電極として機能し、その厚さはカソード電極としての役割を果たす厚さがあればよい。

厚膜層２２は、透明カソード電極２１上に形成されている。厚膜層２２は、発光強度や色度のばらつきを抑制する機能を有する。すなわち、厚膜層２２は、干渉のピークを広範囲にわたり発生させることにより、発光層１７の厚さのばらつきによって生じる干渉効果のピークシフトと、その結果による放射輝度のピークシフトを抑制する機能を有する。このため、色度と発光強度のばらつきを抑制することができ、視野角依存性を抑制することができる。

厚膜層２２は、透明性を有し、真空中で成膜可能な材料であればよく、導電性を有しなくともよい。また、厚膜層２２は、無機材料から構成されていても、有機材料から構成されていてもよい。

例えば、無機材料としては、窒化シリコンまたは窒化酸化シリコンであることが好ましい。透明カソード電極２１を構成するＩＴＯに屈折率が近く（ｎ＝１．９）、ＣＶＤまたはスパッタにより成膜しやすいためである。また、厚膜層２２の膜厚は、ＩＴＯと同様に厚く成膜すると膜応力が高くなりすぎてクラックが起こる可能性があること、および、成膜時間が長くなることから、例えば、８００〜１５００ｎｍであることが好ましい。

有機材料としては、例えば、パラキシレン系樹脂、ポリイミド系樹脂またはポリ尿素系樹脂であることが好ましい。特に、パリレン樹脂等のように、ドライプロセスで成膜可能な樹脂であることが好ましい。これらの樹脂の屈折率は窒化シリコンより低くなるが（ｎ＝１．６前後）、１０００ｎｍ以上の厚膜を窒化シリコン膜より高い成膜レートで成膜することが可能になる。ただし、厚膜層２２の膜厚は、計算上、膜厚２０００ｎｍ以上であれば干渉抑制効果が一定であること、および、厚くしすぎると成膜に時間がかかることから、２０００〜７０００ｎｍにすることが好ましい。また、厚膜層２２に有機材料を用いると、無機材料を用いた場合に比べて、速い成膜レートで成膜することができる。

これらの無機材料、および、有機材料は、水分の透過性が低いことから有機ＥＬパネルのパッシベーション膜としても用いられており、干渉によるシフト抑制効果のみならず、パッシベーション効果も同時に実現することができる。

次に、以上のように構成された表示装置１の製造方法について説明する。図１９は、表示装置１の製造方法を説明するための断面構成である。

まず、第１の実施の形態と同様の手順により、基板１１上に、画素駆動回路７のトランジスタＴ_１〜Ｔ_３、アノードライン４、データライン５、セレクトライン６、絶縁膜１２ａ、透明アノード電極１４、絶縁膜１２ｂ、バンク層１３、ホール注入層１５、インターレイヤー１６、発光層１７、および、電子輸送層１８を形成する。

次に、図１９（ａ）に示すように、基板全面にスパッタ法によりＩＴＯ膜を形成し、電子輸送層１８上に透明カソード電極２１を形成する。ここで、透明カソード電極２１は、第１の実施の形態の厚膜透明電極１９とは異なり、カソード電極としての役割を果たす厚さに形成する。続いて、図１９（ｂ）に示すように、基板全面に、例えば、窒化酸化シリコン膜を形成し、透明カソード電極２１上に厚膜層２２を形成する。そして、基板全面にスパッタ法又は蒸着によりＡｌ層を形成し、厚膜層２２上に反射メタル２０を形成する。これにより、図１８に示す表示装置１が製造される。

次に、透明カソード電極２１および厚膜層２２を設けたことによる効果を確認するため、透明カソード電極２１および厚膜層２２を有する場合と、透明カソード電極２１および厚膜層２２を有しない場合とについて、青色テスト素子を作成して比較検討を行った。透明カソード電極２１には２００ｎｍのＩＴＯ膜、厚膜層２２には８００ｎｍのＳｉＯＮを用いた。また、発光層１７はスピンコートで成膜したが回転数を変えることで膜厚５０ｎｍ，７０ｎｍ，９０ｎｍの３種のサンプルを用意した。図２０に作成した素子の発光層の膜厚変化による色度の変化を示す図である。

図２０に示すように、透明カソード電極２１および厚膜層２２を設けることにより、色度の変化が抑えられる。このため、電子輸送層１８と反射メタル２０との間に、透明カソード電極２１および厚膜層２２を設けることにより発光層１７の厚さのばらつきによって生じる干渉効果のピークシフトを抑制できることが確認できた。

以上説明したように、本実施の形態によれば、発光層１７と反射メタル２０との間に、透明カソード電極２１および厚膜層２２が設けられているので、色度と発光強度のばらつきを抑制することができ、さらに、視野角依存性を抑制することができる。

本実施の形態によれば、厚膜層２２がパッシベーション層としての役割を果たすので、ダークスポットの成長を抑制することができる。さらに、厚膜層２２に有機材料を用いると、無機材料を用いた場合に比べて、速い成膜レートで成膜することができる。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限られず、種々の変形、応用が可能である。以下、本発明に適用可能な他の実施の形態について説明する。

上記実施の形態では、有機ＥＬ素子として、一対の電極間に、ホール注入層１５とインターレイヤー１６と発光層１７と電子輸送層１８とが設けられている場合を例に本発明を説明したが、一対の電極間に少なくとも発光層１７が設けられていればよく、例えば、発光層１７に電子輸送発光材料を用い、発光層１７と電子輸送層１８とを混合層にしてもよい。また、ホール注入層１５や、インターレイヤー１６や、電子輸送層１８を設けなくともよい。

上記実施の形態では、発光素子が有機ＥＬ素子である場合を例に本発明を説明したが、本発明は様々な発光素子に適用可能であり、有機ＥＬ素子に限定されるものではない。

本発明の第１の実施の形態における表示装置の画素配列の一例を示す図である。 画素回路構成の一例を示す図である。 第１の実施の形態における表示装置の要部の断面構成を示す図である。 計算モデルＡを示す図である。 入射光、反射光、および、透過光の振幅の正の方向を示す図である。 計算モデルＡにおける光の干渉光路を示す図である。 計算モデルＢを示す図である。 計算モデルＢにおける光の干渉光路を示す図である。 計算モデルＡの干渉効果を示す図である。 計算モデルＢの干渉効果を示す図である。 波長と放射輝度との関係を示す図である。 計算モデルＡの放射輝度のピークシフトを示す図である。 計算モデルＢの放射輝度のピークシフトを示す図である。 視角θを変化させた時の青色素子の色度を示す表である。 厚膜透明電極の膜厚と色度の平均値および誤差との関係を示す図である。 厚膜透明電極の膜厚と色度の平均値および誤差との関係を示す図である。 表示装置の製造方法を説明するための図である。 本発明の第２の実施の形態の表示装置の断面構成を示す図である。 図１８の表示装置の製造方法を説明するための図である。 発光層の膜厚変化による色度の変化を示す図である。

符号の説明

１・・・表示装置、２・・・有機ＥＬパネル、１１・・・基板、１２ａ、１２ｂ・・・絶縁膜、１３・・・バンク層、１４・・・透明アノード電極、１５・・・ホール注入層、１６・・・インターレイヤー、１７・・・発光層、１８・・・電子輸送層、１９・・・厚膜透明電極、２０・・・反射メタル

Claims (11)

1. 発光素子を有する表示画素を備える表示装置であって、
   前記発光素子は、少なくとも、
   発光層と、
   一面側が前記発光層に接し、導電性材料からなり、前記発光層の発光波長の少なくとも一部を透過する第１の電極と、
   前記第１の電極に対向して設けられ、導電性材料からなり、一面側が前記発光層に接し、前記発光層の発光波長の少なくとも一部を透過する第２の電極と、
   前記第２の電極の他面側に接して設けられ、前記発光層から前記第２の電極側に発光された光を前記第１の電極側に反射させる反射層と、
   を備えることを特徴とする表示装置。
2. 前記第２の電極は、その膜厚が８００〜１５００ｎｍである、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 発光素子を有する表示画素を備える表示装置であって、
   前記発光素子は、少なくとも、
   発光層と、
   一面側が前記発光層に接し、導電性材料からなり、前記発光層の発光波長の少なくとも一部を透過する第１の電極と、
   前記第１の電極に対向して設けられ、導電性材料からなり、一面側が前記発光層に接し、前記発光層の発光波長の少なくとも一部を透過する第２の電極と、
   一面側が前記第２の電極の他面側に接し、前記発光層の発光波長の少なくとも一部を透過する厚膜層と、
   前記厚膜層の他面側に接し、前記発光層から前記第２の電極側に発光された光を前記第１の電極側に反射させる反射層と、
   を備えることを特徴とする表示装置。
4. 前記厚膜層は、無機材料から構成され、その膜厚が８００〜１５００ｎｍである、ことを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
5. 前記無機材料は、窒化シリコンまたは窒化酸化シリコンである、ことを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
6. 前記厚膜層は、有機材料から構成され、その膜厚が２０００〜７０００ｎｍである、ことを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
7. 前記有機材料は、真空中で蒸着可能なパラキシレン系樹脂、ポリイミド系樹脂またはポリ尿素系樹脂である、ことを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
8. 前記厚膜層は、パッシベーション膜としての機能を有する、ことを特徴とする請求項３乃至７のいずれか１項に記載の表示装置。
9. 前記反射層は、Ａｇ、ＡｌＮｄＴｉ、または、Ａｌから構成されている、ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の表示装置。
10. 前記導電性材料は、ＩＴＯ、ＩＷＯ、ＩＺＯ、または、ＩＷＺＯから構成されている、ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の表示装置。
11. 前記発光素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の表示装置。

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