(57)【要約】【課題】第１平坦化絶縁膜を用いる必要がなく製造コストを低減すると共に、有機ＥＬ層の段切れ、段差部からの吸湿等により表示不良が発生するのを防止する。【解決手段】ガラス基板１上にＲカラーフィルター層３、Ｇカラーフィルター層４、Ｂカラーフィルター層５がそれぞれの端部が重なり合うように形成される。Ｒカラーフィルター層３、Ｇカラーフィルター層４、Ｂカラーフィルター層５は第１平坦化絶縁膜を兼ねている。その平坦性を得るために、各カラーフィルター層の端部は互いに重ねられている。重なり部の段差Ｈ２を小さくするために、カラーフィルター層の端部はテーパー形状に加工されている。【選択図】  図１
2004227851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のカラー画素を備え、これらのカラー画素に対応して絶縁基板上に設けられた各色のカラーフィルター層と、この各色のカラーフィルター層上にそれぞれ形成されたアノード層と、このアノード層上に形成された白色ＥＬ層と、この白色ＥＬ層上に形成されたカソード層と、を有するエレクトロルミネッセンス表示装置であって、
前記各色のカラーフィルター層の端部をテーパー形状にして隣接するカラーフィルターの端部を互いに重ね合わせたことを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項２】
前記各色のカラーフィルター層の重なり部の段差が、前記白色ＥＬ層の厚さより小さいことを特徴とする請求項１記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項３】
前記各色のカラーフィルター層は、前記絶縁基板上に、膜厚の厚い順に形成されていることを特徴とする請求項１記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項４】
カラー画素に対応して絶縁基板上に設けられた各色のカラーフィルター層と、この各色のカラーフィルター層上に形成された平坦化絶縁膜と、この平坦化絶縁膜上に形成されたアノード層と、このアノード層上に形成された白色ＥＬ層と、この白色ＥＬ層上に形成されたカソード層と、を有するエレクトロルミネッセンス表示装置であって、
前記各色のカラーフィルター層の端部をテーパー形状にして隣接するカラーフィルターの端部を互いに重ね合わせたことを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項５】
カラー画素に対応して絶縁基板上に設けられた各色のカラーフィルター層と、この各色のカラーフィルター層上に形成された第１平坦化絶縁膜と、この第１平坦化絶縁膜上に形成されたアノード層と、このアノード層の端部を被覆するように形成された第２平坦化絶縁膜と、前記アノード層上に形成された白色ＥＬ層と、この白色ＥＬ層上に形成されたカソード層と、を有するエレクトロルミネッセンス表示装置であって、
前記各色のカラーフィルター層の端部をテーパー形状にして隣接するカラーフィルターの端部を互いに重ね合わせたことを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項６】
前記各色のカラーフィルター層の重なり部の段差が、前記白色ＥＬ層の厚さより小さいことを特徴とする請求項５記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項７】
前記各色のカラーフィルター層は、前記絶縁基板上に、膜厚の厚い順に形成されていることを特徴とする請求項４又は５記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項８】
前記第１平坦化絶縁膜は、無機絶縁膜であることを特徴とする請求項４又は５記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項９】
前記無機絶縁膜は、シリコン酸化膜、ＴＥＯＳ膜、シリコン窒化膜の中、いずれかであることを特徴とする請求項８記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレクトロルミネッセンス表示装置に関し、特にカラーフィルター層を備えたエレクトロルミネッセンス表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機エレクトロルミネッセンス素子（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  Ｄｅｖｉｃｅ：以下、「有機ＥＬ素子」と称する。）は自発光型の発光素子である。この有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示装置は、ＣＲＴやＬＣＤに代わる新しい表示装置として注目されている。
【０００３】
図５は、従来例のフルカラーの有機ＥＬ表示装置の一画素を示す概略の断面図である。２００はガラス基板、２０１はガラス基板２００上に形成された有機ＥＬ素子駆動用のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、２０２は第１平坦化絶縁膜である。２０３はＴＦＴ２０１に接続されると共に、第１平坦化絶縁膜２０２上に延在するＩＴＯから成るアノード層、２０４はアノード層２０３の端部を被覆するように形成された第２平坦化絶縁膜、２０５は、アノード層２０３上に形成されたＲＧＢの有機ＥＬ層、２０６は有機ＥＬ層２０５上に形成されたカソード層である。
【０００４】
その上をガラス基板２０７で覆い、そのガラス基板２０７とガラス基板２００を両基板の周辺で接着してＲＧＢ各色の有機ＥＬ層２０５をその内側に封入する。ここで、ＲＧＢ各色の有機ＥＬ層２０５は、メタルマスクを用いてＲＧＢの各色の有機ＥＬ材料を選択的に蒸着することで形成していた。
【０００５】
一方、上記のようにＲＧＢ各色の有機ＥＬ層２０５を用いることなく、フルカラーの有機ＥＬ表示装置を実現する方法として、カラーフィルター層を使用するものが提案されている。この場合、白色の有機ＥＬ層＋カラーフィルター層、という構成が採用されている。
【０００６】
図６はそのようなフルカラーの有機ＥＬ表示装置の断面図である。ガラス基板３００上に、下地の絶縁膜３０１が形成され、この下地の絶縁膜３０１上にＲカラーフィルター層３０２、Ｇカラーフィルター層３０３、Ｂカラーフィルター層３０４が形成されている。これらのフィルター層は、ＲＧＢの各色に対応して、白色の有機ＥＬ層から放射されるの所定波長領域の光を透過する。なお、図示しないが、これらのカラーフィルター層３０２，３０３，３０４の下層には、図５のＴＦＴ２０１のように、有機ＥＬ駆動用のＴＦＴが形成されている。
【０００７】
また、これらのカラーフィルター層３０２，３０３，３０４上には第１平坦化絶縁膜３０５が形成され、この第１平坦化絶縁膜３０５上にＲＧＢの各色に対応して、アノード層３０６，３０７，３０８が形成されている。さらに、アノード層３０６，３０７，３０８の端部を被覆するように、第２平坦化絶縁膜３０９が形成され、この上に、白色の有機ＥＬ層３１０、カソード層３１１がこの順で積層されている。さらに、その上をガラス基板３１２で覆い、そのガラス基板３１２とガラス基板３００を両基板の周辺で接着して、白色の有機ＥＬ層３１０をその内側に封入する。
【０００８】
ここで、第２平坦化絶縁膜３０９を設けている理由は、これがないとアノード層３０６，３０７，３０８とカソード層３１１との距離が短くなり、ショートするおそれがあるためである。第２平坦化絶縁膜３０９は、アノード層３０６，３０７，３０８の端部上を除いて、開口されており、この開口部に露出されたアノード層３０６，３０７，３０８に白色の有機ＥＬ層３１０が接触している。
【０００９】
この種の有機ＥＬ表示装置は、以下の特許文献１に記載されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１１−２５１０５９号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した白色の有機ＥＬ層＋カラーフィルター層という構成を採用した有機ＥＬ表示装置には以下の問題点があった。第１に、Ｒカラーフィルター層３０２、Ｇカラーフィルター層３０３、Ｂカラーフィルター層３０４上に第１平坦化絶縁膜３０５を形成していたので、その分製造コストが高くなるという問題があった。そこで、カラーフィルター層を第１平坦化絶縁膜３０５の代わりとすることで、第１平坦化絶縁膜３０５を削除することが考えられる。この場合、平坦化のため及び開口率を上げるために隣接するカラーフィルター層を互いに重ねることが必要となる。しかしながら、カラーフィルター層の重なり部の段差が大きくなるため、有機ＥＬ層の段切れ、段差部からの吸湿等により表示不良が発生するおそれがあった。
【００１２】
第２に、第１平坦化絶縁膜３０５としては、平坦性を得るために、２μｍ〜３μｍの厚さを有するアクリル樹脂等の有機樹脂を用いることが必要であった。しかし、有機樹脂は吸湿性が高いので、湿気に弱い有機ＥＬ層に悪影響を与え、表示不良を生じるおそれがあった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明はカラーフィルター層を第１平坦化絶縁膜３０５の代わりとすることで、第１平坦化絶縁膜３０５を用いず、しかもカラーフィルター層の重なり部の段差に起因して有機ＥＬ層の段切れ、段差部からの吸湿等により表示不良が発生することを防止したエレクトロルミネッセンス表示装置を提供するものである。
【００１４】
本発明のエレクトロルミネッセンス表示装置は、複数のカラー画素を備え、これらのカラー画素に対応して絶縁基板上に設けられた各色のカラーフィルター層と、この各色のカラーフィルター層上にそれぞれ形成されたアノード層と、このアノード層上に形成された白色ＥＬ層と、この白色ＥＬ層上に形成されたカソード層と、を有するエレクトロルミネッセンス表示装置であって、前記各色のカラーフィルター層の端部をテーパー形状にして、隣接するカラーフィルターの端部を互いに重ね合わせたことを特徴とするものである。
【００１５】
ここで、前記各色のカラーフィルター層の重なり部の段差が、前記白色ＥＬ層の厚さより小さいことが好ましい。これは、白色有機ＥＬ層の段切れを防止するためである。
【００１６】
前記各色のカラーフィルター層は、前記絶縁基板上に、膜厚の厚い順に形成されていることが好ましい。これは、カラーフィルター層の重なり部の段差を最小限にするためである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の一画素を示す断面図である。実際の有機ＥＬ表示装置では、係る画素が複数個マトリクス状に配置されている。
【００１８】
ガラス基板１上に、下地のＳｉＯ２等の絶縁膜２が形成され、この下地の絶縁膜３０１上にＲカラーフィルター層３、Ｇカラーフィルター層４、Ｂカラーフィルター層５が隣接して形成されている。これらのフィルター層は、ＲＧＢの各色に対応して、白色の有機ＥＬ層から放射されるの所定波長領域の光を透過する。なお、図示しないが、これらのカラーフィルター層の下層には有機ＥＬ駆動用のＴＦＴや画素選択用のＴＦＴが形成されている。
【００１９】
Ｒカラーフィルター層３、Ｇカラーフィルター層４、Ｂカラーフィルター層５は、従来技術の欄で説明した図５の符号２０２で示す第１平坦化絶縁膜を兼ねている。その平坦性を得るために、各カラーフィルター層の端部は互いに重ねられている。また、重なり部の段差Ｈ２を小さくするために、カラーフィルター層の端部はテーパー形状に加工されている。例えば、Ｒカラーフィルター層３の両端部は順テーパー形状を呈しており、その一端部にＧカラーフィルター層４の一端部が覆うように重ね合わされている。また、Ｂカラーフィルター層５の両端部は、Ｒカラーフィルター層３の端部とＧカラーフィルター層４の端部と覆うように重ね合わされている。
【００２０】
これらのカラーフィルター層上には、従来のように平坦化絶縁膜を形成されず、アノード層６，７，８がそれぞれＲカラーフィルター層３、Ｇカラーフィルター層４、Ｂカラーフィルター層５上に直接形成されている。さらに、アノード層６，７，８の端部を被覆するように、第２平坦化絶縁膜９が形成され、この上に、白色の有機ＥＬ層１０、カソード層１１がこの順で積層されている。その上をガラス基板３０で覆い、そのガラス基板３０とガラス基板１を両基板の周辺で接着して白色の有機ＥＬ層１０をその内側に封入する。
【００２１】
ここで、第２平坦化絶縁膜９を設けている理由は、従来例と同様であり、これがないとアノード層６，７，８とカソード層１１との距離が短くなり、アノード層６，７，８とカソード層１１がショートするおそれがあるためである。第２平坦化絶縁膜９は、アノード層６，７，８の端部上を除いて、開口されており、この開口部に露出されたアノード層６，７，８上に白色の有機ＥＬ層１０が接触して形成されている。
【００２２】
カラーフィルター層の形成方法について図２を参照して説明する。ここでは、Ｒカラーフィルター層３、Ｇカラーフィルター層４の形成方法について説明する。図２（ａ）に示すように、ガラス基板１上形成された下地の絶縁膜２上の全面に、所定の顔料を含むネガ型の感光性樹脂から成るＲカラーフィルター材料層３ａを塗布する。そして、所定のマスク１２を用いて、その開口部を通してＲカラーフィルター材料層３ａに対して露光を行う。次に、現像処理を行うと、図２（ｂ）に示すように、Ｒカラーフィルター材料層３ａの露光された部分が残存し、Ｒカラーフィルター層３が形成される。この露光・現像処理により、端部に順テーパーを有するＲカラーフィルター層３が形成される。これは、Ｒカラーフィルター材料層３ａが、マスク１２の端部から水平方向にある程度広がった領域に浅い露光を受けるためである。
【００２３】
次に、図２（ｃ）に示すように、全面に所定の顔料を含むネガ型の感光性樹脂から成るＧカラーフィルター材料層４ａを塗布する。そして、所定のマスク１３を用いて、その開口部を通してＧカラーフィルター材料層４ａに対して露光を行う。次に、現像処理を行うと、図２（ｄ）に示すように、Ｒカラーフィルター材料層４ａの露光された部分が残存し、Ｇカラーフィルター層４が形成される。マスク１３の位置決めにより、Ｇカラーフィルター層４の端部は、Ｒカラーフィルター層３の端部上に重ねられる。
【００２４】
Ｒカラーフィルター層３の端部は順テーパー形状であり、Ｇカラーフィルター層４の端部についても、本来的には順テーパー形状であり、その末端に向けて徐々に薄くなる。このため、Ｇカラーフィルター層４とＲカラーフィルター層３との重なり部分の段差Ｈ２を小さくすることができる。なお、Ｂカラーフィルター層５の形成方法についても同様である。
【００２５】
ここで、ＲＧＢの各カラーフィルター層の重なり部の段差Ｈ２は小さい程良いが、上層に形成されている白色の有機ＥＬ層９の段差Ｈ２による段切れを防止するためには、白色の有機ＥＬ層９の膜厚をＨ１とすれば、Ｈ１＞Ｈ２の関係であることが好ましい。本実施形態においては、Ｂカラーフィルター層５の両端部はそれぞれ隣接するＲカラーフィルター層３及びＧカラーフィルター層４を覆うように重ねた。
【００２６】
また、各カラーフィルター層の重なり部の段差Ｈ２を最小にするためには、カラーフィルター層は厚い順に形成することが好ましい。例えば、Ｒカラーフィルター層３の厚さをＴ１、Ｇカラーフィルター層４の厚さをＴ２、Ｂカラーフィルター層５の厚さをＴ３とすると、例えば、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３である。この場合には、Ｒカラーフィルター層３→Ｇカラーフィルター層４→Ｂカラーフィルター層５の順番で形成する。
【００２７】
このように上述の実施形態では、Ｒカラーフィルター層３、Ｇカラーフィルター層４、Ｂカラーフィルター層５で第１平坦化絶縁膜を兼用しているが、図３に示すように、これらのカラーフィルター層上に、さらに第１平坦化絶縁膜２０を形成してもよい。この第１平坦化絶縁膜２０としては、すでにＲカラーフィルター層３、Ｇカラーフィルター層４、Ｂカラーフィルター層５で平坦性がある程度確保されているので、従来例に比して薄く形成することができる。その好ましい膜厚は、２００ｎｍ〜３００ｎｍである。
【００２８】
また、そのように膜厚自体が薄くてもよいため、第１平坦化絶縁膜２０としてはプラズマＣＶＤ法を用いて、吸湿性の少ない無機絶縁膜で形成することができる。無機絶縁膜の好ましい例としては、シリコン酸化膜、ＴＥＯＳ膜、シリコン窒化膜が挙げられる。
【００２９】
次に、上述した有機ＥＬ表示装置の等価回路及び動作について説明する。図４は有機ＥＬ表示装置の等価回路図であり、第ｎ行のゲート信号線５０と第ｍ列のドレイン信号線６０の交差点付近に形成された一表示画素を示している。
【００３０】
ゲート信号Ｇｎを供給するゲート信号線５０と、ドレイン信号、すなわち、ビデオ信号Ｄｍを供給するドレイン信号線６０とが互いに交差している。それらの両信号線の交差点付近には、有機ＥＬ素子１２０及びこの有機ＥＬ素子１２０を駆動するＴＦＴ１００、表示画素を選択するためのＴＦＴ１１０が配置されている。
【００３１】
有機ＥＬ素子駆動用の第１のＴＦＴ１００のドレイン１００ｄには駆動電源１０５が接続され、この駆動電源１０５から正の駆動電圧ＰＶｄｄが供給されている。また、ソース１００ｓは有機ＥＬ素子１２０のアノード（陽極）１２１に接続されている。
【００３２】
また、表示画素選択用の第２のＴＦＴ１１０のゲート１１０ｇにはゲート信号線５０が接続されることによりゲート信号Ｇｎが供給され、ドレイン１１０ｄにはドレイン信号線６０が接続されることにより、ビデオ信号Ｄｍが供給される。第２のＴＦＴ１１０のソース１１０ｓは上記第１のＴＦＴ１００のゲート１００ｇに接続されている。ここで、ゲート信号Ｇｎは不図示のゲートドライバ回路から出力される。ビデオ信号Ｄｍは、不図示のドレインドライバ回路から出力される。
【００３３】
また、有機ＥＬ素子１２０は、アノード１２１、カソード１２２、このアノード１２１とカソード１２２の間に形成された発光素子層１２３から成る。カソード１２２は負の共通電圧ＣＶを供給する共通電源１４０に接続されている。
【００３４】
また、第１のＴＦＴ１００のゲート１００ｇには保持容量１３０が接続されている。すなわち、保持容量１３０の一方の電極はゲート１００ｇに接続され、他方の電極は保持容量電極１３１に接続されている。保持容量１３０はビデオ信号Ｄｍに応じた電荷を保持することにより、１フィールド期間、表示画素のビデオ信号を保持するために設けられている。
【００３５】
上述した構成のＥＬ表示装置の動作を説明すると以下の通りである。ゲート信号Ｇｎが一水平期間、ハイレベルになると、第２のＴＦＴ１１０がオンする。すると、ドレイン信号線６０からビデオ信号Ｄｍが第２のＴＦＴ１１０を通して、第１のＴＦＴ１００のゲート１００ｇに印加される。そして、ゲート１００ｇに供給されたビデオ信号Ｄｍに応じて、第１のＴＦＴ１００のコンダクタンスが変化し、それに応じた駆動電流が駆動電源１０５から第１のＴＦＴ１００を通して、有機ＥＬ素子１２０に供給される。これにより、有機ＥＬ素子１２０の輝度が制御される。
【００３６】
なお本実施形態では、カラー画素及び各色カラーフィルターの色をＲ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）としたが、イエロー（黄）、マゼンダなどの色であっても良い。また、「白色ＥＬ」は主として白色であればよく、多少の赤み、青みがかかっていてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、ＲＧＢのカラーフィルター層を従来の第１平坦化絶縁膜の代わりとすることで、第１平坦化絶縁膜を用いる必要がなく製造コストを低減することができると共に、カラーフィルター層の重なり部の段差を小さくできるので、上層に形成される白色の有機ＥＬ層の段切れ、段差部からの吸湿等により表示不良が発生するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置を示す断面図である。
【図２】カラーフィルター層の形成方法を説明する断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置を示す他の断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の等価回路図である。
【図５】従来例に係る有機ＥＬ表示装置の断面図である。
【図６】従来例に係る有機ＥＬ表示装置の断面図である。
【符号の説明】
１  ガラス基板            ２  下地の絶縁膜      ３  Ｒカラーフィルター層４  Ｇカラーフィルター層                        ５  Ｂカラーフィルター層６，７，８  アノード層    ９  第２平坦化絶縁膜    １０  白色の有機ＥＬ層１１  カソード層          １２，１３  マスク      ２０  第１平坦化絶縁膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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