(57)【要約】【課題】光の回り込みによる白色光抜け、混色を極力抑え、ＲＧＢ各色の色純度低下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。【解決手段】絶縁性基板１００上に有機ＥＬ素子駆動用のＴＦＴ１０１が形成される。このＴＦＴ１０１を覆うように第１平坦化絶縁膜１０２が形成される。第１平坦化絶縁膜１０２にはカラーフィルター層１０３が埋設される。アノード層１０４はＴＦＴ１０１に接続されると共に、第１平坦化絶縁膜１０２上に延在する。第２平坦化絶縁膜１０５はアノード層１０４の端部を被覆するように形成される。ここで、カラーフィルター層１０３と第２平坦化絶縁膜１０５とのオーバーラップ距離Ａを、アノード層１０４の厚さと第１平坦化絶縁膜１０２の厚さの和Ｂより大きくした。これにより、有機ＥＬ層１０６から放射された光の大部分はカラーフィルター層１０３内を通過するようになる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を備え、各画素は、絶縁性基板上方に形成されたカラーフィルター層と、このカラーフィルター層上方に第１平坦化絶縁膜を介して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、このアノード層上にエレクトロルミネッセンス層を介して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、
前記カラーフィルター層は、前記第２平坦化絶縁膜と所定の距離だけオーバーラップしており、この距離は前記アノード層の厚さと前記第１平坦化絶縁膜の厚さの和より大きい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】
前記エレクトロルミネッセンス層は、白色のエレクトロルミネッセンス層であ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３】
前記エレクトロルミネッセンス層は、有機エレクトロルミネッセンス層であることを特徴とする請求項２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】
近年、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６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、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各色の有機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Ｒ、Ｇ、Ｂの各色を発光する有機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】
この種の有機ＥＬ表示装置は、下記の特許文献１に記載されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−３２１３８０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、白色の有機ＥＬ層＋カラーフィルター層、という構成を採用する場合、有機ＥＬ層及び第２平坦化絶縁膜の下層にカラーフィルター層を配置することになるが、カラーフィルター層と第２平坦化絶縁膜とのオーバーラップが小さいと、白色の有機ＥＬ層からの光の回り込みによる光漏れが発生し、色純度が低下するという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は光の回り込みによる白色光抜け、混色を極力抑えることでＲＧＢ各色の色純度低下を防止することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の画素を備え、各画素は、ガラス基板上方に形成されたカラーフィルター層と、このカラーフィルター層上方に第１平坦化絶縁膜を介して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層平坦化絶縁膜と、このアノード層上に白色ＥＬ層を介して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、
前記カラーフィルター層は、前記第２平坦化絶縁膜と所定の距離だけオーバーラップしており、この距離は前記アノード層の厚さと前記第１平坦化絶縁膜の厚さの和より大きいことを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、カラーフィルター層と前記第２平坦化絶縁膜とのオーバーラップを一定距離以上に確保したので、ＥＬ層から放射された光の大部分はカラーフィルター層内を通過するようになる。これにより、光の回り込みによる白色光抜け、混色を極力抑え、ＲＧＢ各色の色純度低下を防止することが可能になる。
【００１２】
【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は本発明の有機ＥＬ表示装置の一画素を示す概略の断面図である。また、図２は、図１の破線で囲まれた部分の拡大図である。実際の有機ＥＬ表示装置ではこのような画素が複数個マトリクス状に配置されて構成されている。
【００１３】
１００はガラス基板等の透明な絶縁性基板、１０１は絶縁性基板１００上に形成された有機ＥＬ素子駆動用のＴＦＴ、１０２は第１平坦化絶縁膜である。１０３は第１平坦化絶縁膜１０２の中に埋設されたカラーフィルター層、１０４はＴＦＴ１０１に接続されると共に、第１平坦化絶縁膜１０２上に延在するＩＴＯから成るアノード層、１０５はアノード層１０４の端部を被覆するように形成された第２平坦化絶縁膜である。
【００１４】
第２平坦化絶縁膜１０５はアノード層１０４の端部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１０４上に白色の有機ＥＬ層１０６、が形成され、さらに、有機ＥＬ層１０６上にカソード１０７層が形成されている。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１００を両基板の周辺で接着して有機ＥＬ層１０６をその内側に封入する。
【００１５】
ここで、第２平坦化絶縁膜１０５を設けているのは、アノード層１０４の端部とカソード層１０７との距離が短くなり、アノード層１０４とカソード層１０７がショートするのを防止するためである。
【００１６】
そして、カラーフィルター層１０３は、第２平坦化絶縁膜１０５と所定の距離Ａだけオーバーラップしており、この距離Ａは、アノード層１０４の厚さと第１平坦化絶縁膜１０２の厚さの和であるＢより大きい。
【００１７】
これにより、白色の有機ＥＬ層１０６から放射された光の大部分はカラーフィルター層１０３内を通過するようになり、光の回り込みによる白色光抜け、混色を極力抑え、ＲＧＢ各色の色純度低下を防止することが可能になる。
【００１８】
この点についてさらに詳しく説明する。有機ＥＬ層１０６は、アノード層１０４と接触している領域のみが発光する。したがって、図２の発光領域の端は、アノード層１０４を被覆する第２平坦化絶縁膜１０５の終端Ｘとなる。これよりも外側（図中において、終端Ｘより右側）の領域では、アノード層１０４は有機ＥＬ層１０６と接していないため、非発光領域となる。
【００１９】
いま、この終端Ｘから放射される光が、最も光り抜けを生じやすいので、終端Ｘから放射される光を例として説明する。終端Ｘから放射された光の進行方向とアノード層１０４の表面の成す角度をθとすると、図２の光ａに対応する角度θが臨界角となる。ここで、光ａは、終端Ｘから放射され、カラーフィルター層１０３の上端部Ｙに接する光成分である。終端Ｘから放射された光の進行方向がこの臨界角θより大きい場合（例えば、図２の光ｂ）にはカラーフィルター層１０３内を通過するが、この臨界角θより小さい場合にはカラーフィルター層１０３を通過することなく、光抜けとして、ガラス基板１００から外部に放射される。
【００２０】
ここで、ｔａｎθ＝Ｂ／Ａの関係が成立する。例えば、Ａ＝Ｂであれば、θ＝４５°である。この場合、終端Ｘから放射された光の進行方向がこの臨界角４５°より大きければ、カラーフィルター層１０３を通過することになる。本発明者の検討によれば、実用的には、Ａ＞Ｂの関係に保ち、θ＜４５°とすることで、ＲＧＢ各色の色純度低下を防止することが可能である。
【００２１】
次に、さらに具体的な有機ＥＬ表示装置の構成について説明する。図３は有機ＥＬ表示装置の表示画素付近を示す平面図である。図４は、図３中のＡ−Ａ線に沿った断面図、図５に図３中のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００２２】
ゲート信号線５１とドレイン信号線５２とに囲まれた領域に表示画素１１５が形成されており、マトリクス状に配置されている。
【００２３】
この表示画素１１５には、自発光素子である有機ＥＬ素子６０と、この有機ＥＬ素子６０に電流を供給するタイミングを制御するスイッチング用ＴＦＴ３０と、有機ＥＬ素子６０に電流を供給する駆動用ＴＦＴ４０と、保持容量５６とが配置されている。有機ＥＬ素子６０は、アノード層６１と、白色の発光材料からなる白色ＥＬ層と、カノード層６５とから成っている。
【００２４】
さらに詳しくは、両信号線５１，５２の交点付近にはスイッチング用ＴＦＴ３０が設けられ、そのＴＦＴ３０のソース３３ｓは保持容量電極線５４との間で容量をなす容量電極５５を兼ねると共に、駆動用ＴＦＴ４０のゲート４１に接続されている。駆動用ＴＦＴ４０のソース４３ｓは有機ＥＬ素子６０のアノード層６１に接続され、他方のドレイン４３ｄは有機ＥＬ素子６０に供給される電流源である駆動電源線５３に接続されている。
【００２５】
この有機ＥＬ表示装置の断面構造を図４，図５を参照して説明する。ガラスや合成樹脂などから成る基板又は導電性を有する基板あるいは半導体基板等の基板１０上に、ＴＦＴ及び有機ＥＬ素子を順に積層形成して成る。ただし、基板１０として導電性を有する基板及び半導体基板を用いる場合には、これらの基板１０上にＳｉＯ２やＳｉＮなどの絶縁膜を形成した上に、ＴＦＴ３０，４０及び有機ＥＬ素子６０を形成する。いずれのＴＦＴ３０，４０共に、ゲート電極がゲート絶縁膜を介して能動層の上方にあるいわゆるトップゲート構造である。
【００２６】
まず、スイッチング用ＴＦＴ３０の構造について説明する。図４に示すように石英ガラス、無アルカリガラス等からなる絶縁性基板１０上に、非晶質シリコン膜（以下、「ａ−Ｓｉ膜」と称する。）をＣＶＤ法等にて成膜し、そのａ−Ｓｉ膜にレーザ光を照射して溶融再結晶化させて多結晶シリコン膜（以下、「ｐ−Ｓｉ膜」と称する。）とし、これを能動層３３とする。
【００２７】
その上に、ＳｉＯ２膜、ＳｉＮ膜の単層あるいは積層体をゲート絶縁膜１２として形成する。更にその上に、Ｃｒ、Ｍｏなどの高融点金属からなるゲート電極３１を兼ねたゲート信号線５１及びＡｌから成るドレイン信号線５２を備えている。また有機ＥＬ素子６０の駆動電源であり、Ａｌから成る駆動電源線５３が配置されている。
【００２８】
そして、ゲート絶縁膜３２及び能動層３３上の全面には、ＳｉＯ２膜、ＳｉＮ膜及びＳｉＯ２膜の順に積層された層間絶縁膜１５が形成されており、ドレイン３３ｄに対応して設けたコンタクトホールにＡｌ等の金属を充填したドレイン電極３６が設けられ、更に全面に有機樹脂から成り表面を平坦にする第１平坦化絶縁膜１７が形成されている。
【００２９】
次に、駆動用ＴＦＴ４０の構造について説明する。図５に示すように、石英ガラス、無アルカリガラス等からなる絶縁性基板１０上に、ａ−Ｓｉ膜にレーザ光を照射して多結晶化してなる能動層４３、ゲート絶縁膜１２、及びＣｒ、Ｍｏなどの高融点金属からなるゲート電極４１が順に形成されている。
【００３０】
能動層４３には、チャネル４３ｃと、このチャネル４３ｃの両側にソース４３ｓ及びドレイン４３ｄが設けられている。そして、ゲート絶縁膜１２及び能動層４３上の全面に、ＳｉＯ２膜、ＳｉＮ膜及びＳｉＯ２膜の順に積層された層間絶縁膜１５が形成されている。また、ドレイン４３ｄに対応して設けたコンタクトホールにＡｌ等の金属を充填して駆動電源に接続された駆動電源線５３が配置されている。
【００３１】
そして、駆動用ＴＦＴ４０に隣接して、層間絶縁膜１５上にカラーフィルター層７０が形成されている。カラーフィルター層７０は、表示画素毎に、ＲＧＢの分光特性を有するように形成されている。例えば、Ｒの画素ではＲＥＤ（赤）の分光特性を有するカラーフィルター層７０が形成される。
【００３２】
更に全面に例えば有機樹脂から成り表面を平坦にする第１平坦化絶縁膜１７が形成されている。そして、その平坦化絶縁膜１７のソース４３ｓに対応した位置にコンタクトホールを形成し、このコンタクトホールを介してソース４３ｓとコンタクトしたＩＴＯから成る透明電極、即ち有機ＥＬ素子のアノード層６１を平坦化絶縁膜１７上に設けている。このアノード層６１はカラーフィルター層７０上に配置され、各表示画素毎に島状に分離形成されている。
【００３３】
第１平坦化絶縁膜１７上にはさらに第２平坦化絶縁膜６６が形成され、アノード層６１の端部を被覆すると共に、アノード層６１上の発光領域については第２平坦化絶縁膜６６が除去された構造としている。
【００３４】
有機ＥＬ素子６０は、白色発光材料として青色＋黄色材料を積層して構成され白色発光を得ている。具体的には、有機ＥＬ素子６０は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等の透明電極から成るアノード層６１、ＮＰＢから成るホール輸送層６２、黄色ドーパントを含む黄色エミッタ層及び青色エミッタ層から成る発光層６３、及びＡｌｑ３から成る電子輸送層６４、マグネシウム・インジウム合金もしくはアルミニウム、もしくはアルミニウム合金から成るカソード層６５が、この順番で積層形成された構造である。
【００３５】
ここで、黄色ドーパントを含む黄色エミッタ層は、ＮＰＢ（ホスト）に黄色ドーパントであるルブレンを添加したものである。ＮＰＢ（ホスト）の正式名称はＮ，Ｎ’−Ｄｉ（ｎａｐｈｔａｌｅｎｅ−１−ｙｌ）−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−ｂｅｎｚｉｄｉｎｅである。また、青色エミッタ層はＺｎ（ＢＯＸ）２
から成り、その正式名称はビス（（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾイル）亜鉛である。そしてカソード層６５はガラス基板２０７によって覆われる。
【００３６】
有機ＥＬ素子６０は、アノード層６１から注入されたホールと、カソード層６５から注入された電子とが発光層６３の内部で再結合し、発光層４３を形成する有機分子を励起して励起子が生じる。この励起子が放射失活する過程で発光層６３から光が放たれ、この光が透明なアノード層６１から絶縁基板１０を介して外部へ放出されて発光する。
【００３７】
そして、本実施形態によれば、カラーフィルター層７０は、第２平坦化絶縁膜６６と所定の距離Ａだけオーバーラップしており、この距離Ａは、アノード層６１の厚さと第１平坦化絶縁膜１７の厚さの和であるＢより大きい。
【００３８】
これにより、白色の発光層６３から放射された光はカラーフィルター層７０内を通過するようになり、光の回り込みによる白色光抜け、混色を極力抑え、ＲＧＢ各色の色純度低下を防止することが可能になる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、カラーフィルター層１０３と第２平坦化絶縁膜１０５とのオーバーラップ距離Ａを、アノード層１０４の厚さと第１平坦化絶縁膜１０２の厚さの和Ｂより大きくしたので、ＥＬ層１０６から放射された光はカラーフィルター層１０３内を通過するようになる。これにより、光の回り込みによる白色光抜け、混色を極力抑え、ＲＧＢ各色の色純度低下を防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の一画素を示す概略の断面図である。
【図２】図１の破線で囲まれた部分の拡大図である。
【図３】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の表示画素付近を示す平面図である。
【図４】図３中のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図５】図３中のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図６】従来例の有機ＥＬ表示装置の一画素を示す概略の断面図である。
【符号の説明】
１００  絶縁性基板
１０１  ＴＦＴ
１０２  第１平坦化絶縁膜
１０３  カラーフィルター層
１０４  アノード層
１０５  第２平坦化絶縁膜
１０６  有機ＥＬ層
１０７  カソード層
【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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