(57)【要約】【課題】光取り出し効率が高く、光学的なクロストークや表示ににじみのない高品位な画像を表示する自発光型表示装置を提供する。【解決手段】基板８００上に発光領域に形成する有機膜１００、透明電極２００、反射電極３００を有する画素の間に当該発光領域を囲むように傾斜反射面７００を有する突起５００を設け、突起５００で囲まれた領域に透明な導波層６００を画素毎に光学的に分離させた状態で形成した。【選択図】        図１
2004192977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部に平坦な面状の発光層を有する発光素子であって、
少なくとも該発光層の平坦部の周縁部に前記発光層の平坦部に対して傾斜した傾斜反射面を有し、前記発光層上であって該傾斜反射面で囲まれる領域に光を導波する導波層が充填され、該光導波層が傾斜反射面により光学的に分離されていることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記導波層が前記発光層の平坦部を成す面から離れるにしたがい、その断面形状の幅が広くなることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
基板上にマトリクス状に配置した複数の画素を構成する発光素子を備える表示装置であって、
該発光素子は少なくとも一部に平坦な面状の発光層を有する発光素子であり、少なくとも該発光層の平坦部の周縁部に前記発光層の平坦部に対して傾斜した傾斜反射面を有し、前記発光層上であって該傾斜反射面で囲まれる領域に光を導波する導波層が充填され、該導波層が画素毎に光学的に分離されていることを特徴とする表示装置。
【請求項４】
前記傾斜反射面は前記基板上に形成された突起の傾斜面に形成され、該突起は前記基板面から離れるにしたがいその断面形状の幅が小さくなることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記導波層は前記基板面から離れるにしたがい幅が広くなる断面形状を有し、前記傾斜反射面の前記発光層の平坦部からの高さが前記導波層の最大高さよりも高いことを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項６】
前記導波層が画素毎に分離した状態で形成されていることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項７】
前記導波層の前記発光層の平坦部からの高さが前記傾斜反射面に囲まれた領域の中心部で最小となり、前記傾斜反射面に近づくほど高くなることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項８】
前記導波層の前記発光層の平坦部からの高さが前記傾斜反射面に囲まれた領域の中心部で最大となることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項９】
前記発光素子が前記基板側から光反射面として機能する反射電極と、有機膜からなる発光層と、透明電極とを積層した有機発光ダイオードであることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記導波層の屈折率が空気よりも高く、前記透明電極よりも低いことを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記傾斜反射面が導電性の膜からなり、前記透明電極と電気的に接続されていることを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記傾斜反射面が導電性の膜からなり、前記反射電極と電気的に接続されている、または前記反射電極の機能を有することを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
【請求項１３】
可視光に対して透明でガスバリア性を有する封止部材を前記基板の発光層形成面側に配置し、該封止部材と前記導波層との間に実質的に空気と同じ屈折率の間隙を設けた状態で前記基板と前記封止部材を接着することを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
【請求項１４】
画素を複数の領域に分離する突起を有し、該突起の傾斜面に傾斜反射面を備えることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記画素を複数の領域に分離する突起が前記反射電極の上に形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記導波層はその一部がガスバリア性を有する透明な無機膜で構成されることを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
【請求項１７】
前記導波層に顔料を混入分散したことを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
【請求項１８】
前記導波層に青色の光を緑色、または赤色の光に変換する蛍光色素からなる色変換層を備えることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発光素子、及び発光素子の発光動作を制御して表示を行う表示装置に関し、特に有機発光ダイオードなどの発光素子と、これを備える表示装置に利用して有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有機発光ダイオード（以下、ＯＬＥＤ（Organic Light-Emitting Diode）と呼ぶ）は有機薄膜からなる発光層に正負の電荷を注入することにより電気エネルギーを光エネルギーに変換して発光する素子である。ＯＬＥＤから構成される表示装置( 以下、ＯＬＥＤディスプレイと呼ぶ) は液晶表示装置に代表される非発光型の表示装置とは異なり、自発光型であるためにバックライトなどの補助光源が不要なことから薄型、軽量である。さらにＯＬＥＤディスプレイは視野角が広く、表示の応答速度が早いといった特徴を有する。
【０００３】
図３３は従来のＯＬＥＤの構造の一例とその表示動作を説明する要部概略断面図である。このＯＬＥＤは、透明基板４００に陽極として機能する透明電極２００、ホール輸送層１０３、発光層１０２、電子輸送層１０１、陰極として機能する光反射性の金属からなる反射電極３００を順次積層した構造となっている。透明電極２００と反射電極３００との間に直流電圧を印加すると、透明電極２００から注入されたホールがホール輸送層１０３を経由して、また、反射電極３００から注入された電子が電子輸送層１０１を経由して、それぞれが発光層１０２に到達し、電子−ホールの再結合が生じて、ここから所定の波長の発光が生じる。発光層１０２から出射する光の一部は透明基板４００を通過して観察者１０００に観察される。この際、図３３に示すように平坦な層を平行に積層した構造の場合、積層面に略平行な方向に出射する光や、各層の界面において光の入射角度が臨界角より大きい光は積層面に平行な方向に導波し、観察者側には出射しないため表示光として有効に利用されない。
【０００４】一般に、光取り出し効率（発光層から出射する発光量に対し、素子から観察者側１０００に取り出される光量の比率）は古典光学的な見積によると２０％程度といわれており、発光層から出射した光の多くは積層面に平行な方向に導波し、損失となっている。このため、低消費電力で明るいＯＬＥＤディスプレイを実現するには、導波損失を低減し、光取り出し効率を向上することが重要である。
【０００５】
「特許文献１」や「特許文献２」には、導波損失を低減するために斜面を有する電極などの反射面を設けたＯＬＥＤが記載されている。この場合、発光層から出射した光のうち、基板面や積層膜面に平行、またはほぼ平行な方向に進む光は傾斜した反射面で反射し、光の進行方向が変わって観察者側に出射するため導波損失が抑制されて、効率が向上すると記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−３３２３８８号公報
【特許文献２】
特表２００１- ５０７５０３号公報。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図３４は従来のＯＬＥＤの一例を示す要部概略断面図である。図３４において、発光層を含む有機膜１００から出射した光のうち、基板面に平行、またはほぼ平行な方向に出射する光の一部は傾斜した反射面（図では電極３００の傾斜面）で反射し、その進行方向が変わり観察者１０００側に出射する。しかし、発光層から出射し傾斜した反射面に入射する光は、発光層から出射した光の一部に限られるため、依然として多くの光が導波により損失し、有効に利用されない。さらに、ある画素の発光層から出射した光のうち、傾斜反射面に入射しない光の一部が異なる画素に導波し、異なる画素に形成された傾斜反射面で反射して観察者に向かうことで光学的なクロストークや表示のにじみが発生する。また、図３４に示したように、傾斜した反射面をＯＬＥＤを構成する電極と兼用する場合には、電極層が傾斜面を乗り越える部分での段差のために断線して不良が発生し易い。
【０００８】
本発明の目的は、上記したＯＬＥＤの様々な課題を解決することにあり、発光層から出射した光を効率良く表示に寄与させることで明るい表示を実現すると同時に、光学的なクロストークや表示のにじみのない高品位な画像を表示する発光型の表示装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、上記傾斜した反射面を形成しても電極の断線による不良の発生がないＯＬＥＤを提供することにある。本発明のさらに他の目的については以下の記述から明らかになるであろう。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の表示装置は、基板上にマトリクス状に配置した複数の画素を構成する発光素子を備える表示装置であって、該発光素子は少なくとも一部に平坦な面状の発光層を有する発光素子であり、少なくとも該発光層の平坦部の周縁部に前記発光層の平坦部に対して傾斜した反射面（傾斜反射面）を備え、前記発光層上であって該傾斜反射面で囲まれる領域に光を導波する導波層が充填され、該導波層が画素毎に光学的に分離されている点に特徴を有するものとした。また、前記傾斜反射面は前記基板上に形成された突起の傾斜面に形成され、該突起は前記基板面から離れるにしたがいその幅が小さくなる断面形状を有するものとした。このため、前記導波層は前記基板面から離れるにしたがい幅が広くなる断面形状を有する。
【００１０】
また、上記画素毎に光学的に分離された導波層を実現するため、前記傾斜反射面の前記発光層の平坦部からの高さを前記導波層の最大高さよりも高くする。或いは、この導波層を画素毎に分離した状態で形成する。
【００１１】
前記発光素子としては光反射面として機能する反射電極と、有機膜からなる発光層と、透明電極とを積層した構造の有機発光ダイオードを用いることができる。この際、導波層は空気よりも屈折率が高く、前記透明電極よりも屈折率の低い透明体で構成することが望ましい。
また、可視光に対して透明でガスバリア性を有する封止部材を前記基板の発光層形成面側に配置し、該封止部材と前記導波層との間に実質的に空気と同じ屈折率の間隙を設けた状態で前記基板と前記封止部材を接着する。
【００１２】
上記構成の表示装置では、発光層から出射する光はそのまま、或いは反射電極で反射した後、透明電極を通過して導波層に入射する。導波層に入射した光のうち、導波層と間隙の境界面（以下、導波層の表面）に臨界角より小さな角度で入射する光は一部は反射するが、多くの光は間隙、及び封止部材を通過して画像光として観察者側へ向かう。一方、導波層に入射した光のうち、導波層の表面に臨界角より大きな角度で入射する光は導波層の表面で全反射し、導波層内を基板面に平行な方向へ導波する。導波層内を導波する光はやがて傾斜反射面に至り、そこで反射することで光の進行方向が変わり、導波層の表面に臨界角より小さな角度で入射すると一部が観察者側へ出射し、画像光として有効に利用される。
【００１３】
つまり、従来、基板面に平行な方向へ導波し、損失となっていた光が導波層により効率良く傾斜反射面に導かれ、傾斜反射面での反射によりその光の進行方向が変わり画像光として有効に利用できるようになるため光取り出し効率が向上する。この際、導波層は画素毎に完全に分離されているため、ある画素の発光層から出射した光がこれと異なる画素に導波することがないので光学的なクロストークやにじみといった画質の劣化がない高品位な表示を実現できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明による表示装置の１実施例を説明する１画素付近の要部概略断面図、図２は本発明による表示装置の１実施例を説明する要部平面図である。そして、図１は図２のＡ−Ａ線に沿った断面に相当する。また、図２において並置して示した赤色発光画素２０Ｒ、緑色発光画素２０Ｇ、青色発光画素２０Ｂからなる３つの画素で一つのカラー１画素を構成し、これら３つの画素が発光する各色の光を加法混色することで所定の色を表示する。なお、これらの画素２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂは単位画素、あるいは副画素とも称し、モノクロ表示装置の場合は、単位画素がモノクロ１画素となる。
【００１５】
また、本発明の表示装置は必要に応じて形成される不図示の配線、スイッチング素子、容量部及び必要に応じて設けられる絶縁層が形成された基板８００上に光反射性の導電材料から成る反射電極３００が画素に対応して島状に形成され、反射電極３００の周縁部には反射電極３００の端部を覆うように絶縁性材料からなる突起５００が形成される。この突起５００は基板８００から離れるに従いその幅が狭くなる断面形状をしており、側面に傾斜面を有する。突起５００の傾斜面の一部と、反射電極３００の上には画素毎に島状に形成された発光層を含む有機層１００を備え、更にこれらの上に光透過性の導電材料からなる透明電極２００が形成されている。
【００１６】
透明電極２００と反射電極３００はそれぞれ陽極（もしくは陰極）及び陰極（もしくは陽極）として機能し、これらの電極間に形成した有機層１００とともに有機発光ダイオードを構成するものである。有機層１００は陰極側から順に電子輸送層、発光層、ホール輸送層を積層した３層構造、或いは、発光層と電子輸送層は兼用できる材料を用いることで１層とした２層構造を用いることができる。また、有機発光ダイオードの構造としてはさらに陽極とホール輸送層の間に陽極バッファ層を配置したものを用いてもよい。
【００１７】透明電極２００上であって、突起５００の傾斜面に相当する位置には光反射性の金属からなる傾斜反射面７００が形成され、さらに突起５００、すなわち傾斜反射面７００で囲まれた窪地状の領域には可視光に対して透明で、その屈折率が空気よりも大きい材料で構成される導波層６００が充填されている。尚、有機層１００は通常、大気中の水分などにより劣化するため、外気と触れないように封止手段を用いて密閉封止することが望ましい。ここでは突起５００をスペーサとして、可視光に対して透明でガスバリア性を有する封止部材９００と基板８００とを表示装置の表示部の周囲に枠状に塗布した接着性のあるシール剤により固定する場合を示す。
【００１８】
封止部材９００としてはガラス板や、ガスバリヤー処理を施した樹脂フィルム、薄いガラス板と樹脂フィルムを積層したものなどを用いることができる。この際、封止部材９００と導波層６００の間には空気と同程度の屈折率の間隙９５０を設けることが重要である。これは封止部材９００と導波層６００が接触していると、有機層１００から出射し、導波層６００を導波する光がこの接触部から封止部材９００に入射し、封止部材９００内を導波することで観察者１０００側へ出射せず損失となったり、封止部材９００を介して別の画素に入射し、そこから観察者１０００側へ出射することでクロストークやにじみといった問題を起こすからである。
【００１９】
間隙９５０には窒素ガスなどの不活性な気体を封入すると良く、封止部材９００と基板８００を固定する際、窒素ガスを封入し、密閉接着することで実現すればよい。また、間隙９５０を設けるということは導波層６００と封止部材９００とが接触していないことを意味するが、望ましくはフォトンのトンネリング現象により導波層６００から封止部材９００へ光が伝わらない距離以上の間隙を設ける。フォトンのトンネリング現象は波長よりも短い間隙で生じるため、間隙９５０は１μｍ以上あれば十分である。
【００２０】
尚、有機発光ダイオードの平坦部２５を成す面からの高さ、ここでは反射電極３００からの導波層６００の高さＨ２は傾斜反射面７００の高さＨ１よりも低くすることが重要である。その理由は導波層６００が傾斜反射面７００よりも高いと有機層１００から出射し、導波層６００を導波する光が傾斜反射面７００を越えて異なる画素へ導波し、そこから外部へ出射することで光学的なクロストークや表示のにじみの原因となるからである。さらに突起５００をスペーサとして平坦な封止部材９００を配置する場合には、少なくともＨ１＞Ｈ２でなければ導波層６００と封止部材９００が接触し、この接触部において導波層６００から封止部材９００に侵入する光に起因して、光取り出し効率の低下、及びクロストークやにじみといった問題を生じるからである。
【００２１】
図３は本発明による表示装置の１実施例の動作の一例を説明するための要部概略断面図である。透明電極２００と反射電極３００との間に画像信号に応じた直流電流が流されると、陽極から注入されたホールがホール輸送層を経由して、また、陰極から注入された電子が電子輸送層を経由して、それぞれが発光層に到達し、電子- ホールの再結合が生じてここから所定の波長の発光が生じる。有機層１００を構成する発光層から出射する光はそのまま、或いは反射電極３００で反射した後、透明電極２００を通過して導波層６００に入射する。導波層６００に入射した光のうち、導波層６００と間隙９５０の境界面（以下、導波層の表面と呼ぶ）に臨界角より小さな角度で入射する光は一部は反射するが、多くの光は間隙９５０、及び図示しない封止部材９００を通過して観察者側へ出射して画像光２０００として利用できる。
【００２２】
一方、導波層６００に入射した光のうち、導波層６００の表面に臨界角より大きな角度で入射する光は導波層６００の表面で全反射し、導波層６００内を基板８００面に平行な方向へ導波する。導波層６００内を導波する光はやがて傾斜反射面７００に至り、そこで反射することで光の進行方向が変わり、導波層６００の表面に臨界角より小さな角度で入射すると一部の光が観察者側へ出射し、画像光２００１として有効に利用されるようになる。つまり、従来、基板８００面に平行な方向へ導波し、損失となっていた光が導波層６００により効率良く傾斜反射面７００に導かれ、傾斜反射面７００での反射によりその光の進行方向が変わり画像光として有効に利用できるため光取り出し効率が向上する。この際、導波層６００は画素毎に完全に分離されているため、ある画素の有機層から出射した光がこれと異なる画素に導波するということはないので光学的なクロストークや表示のにじみといった問題は生じない。
【００２３】
尚、導波に起因した光損失の抑制による光取り出し効率の向上は発光領域の大きさに対して導波層６００の厚さ（高さ）が大きいほど高くなる。つまり、図１及び図２に例示した画素構造の場合、突起５００に囲まれた平坦部２５が発光領域となるが、この発光領域の大きさに対して導波層６００が厚いほど光取り出し効率は高くなる。これは以下の理由による。
【００２４】
導波層６００を導波する光は、主に導波層６００の表面と、反射電極３００との間で反射を繰り返しながら傾斜反射面７００に向かう。この際、反射電極３００の反射率は通常１００％ではないので、反射電極で反射する度に光の一部が反射電極に吸収され損失する。従って、反射電極の大きさ、つまり発光領域の大きさに対する導波層６００の相対的な厚みを大きくすることで、導波層６００を導波する光が傾斜反射面７００に至るまでに反射電極３００で反射する回数が少なくなるようにすれば、反射電極３００による光の損失が少なくなるため光取り出し効率が高くなる。尚、導波層は光が導波できなければ、光取り出し効率向上の効果が得られないので導波層の光学的厚さは光の波長よりも大きくし、光の良好な導波が行われる厚さであることが必要である。このため導波層の厚さは１μｍ以上あることが望ましい。
【００２５】
図２に例示した画素構造のように、発光領域の紙面上での左右方向長さＷに対し、上下方向長さＨが長いと、これら発光領域の長さと導波層６００の高さ（厚さ）Ｈ２の比の間に（Ｈ２/ Ｗ）＞（Ｈ２/ Ｈ）の関係が成り立つ。この場合には上記の理由から上下方向よりも左右方向の光取り出し効率が高くなり、輝度の視野角は上下方向よりも左右方向が広くなる。このことは通常、表示装置においては上下方向よりも左右方向の視野角が広いことが望まれていることと、限られた光を効率よく観察者側へ配分する上で有効である。つまり、従来のＯＬＥＤディスプレイでは輝度の視野角特性に方向依存性がなく、全方位に渡って等しかったのに対し、本発明では発光領域の大きさ、つまり、対象とする方向のおける発光領域の長さと導波層の厚さの比を制御することで輝度の視野角依存性を制御することができる。このため、表示装置の用途に応じて最適な輝度特性を実現することが可能である。
【００２６】
これとは別に本発明では輝度の視野角特性を平坦部２５を成す面（基板面）に対する傾斜反射面６００の傾斜角度αによっても制御できる。図４は傾斜角度αと輝度の視野角特性の関係を見積もった結果を示すグラフによる説明図である。図４は着目する方向に対する発光領域の長さＷ（図２参照）と導波層６００の厚さＨ２（図１参照）との比がＨ２/ Ｗ＝０. １であり、導波層の屈折率が１．５の場合を二次元のモデルで見積もった結果である。図４の横軸は視野角を示し、縦軸は平坦な層を平行に積層した従来構造のＯＬＥＤの正面輝度（視野角０°での輝度）で規格化した相対輝度を示す。図示の通り、この見積によると傾斜反射面の角度αを変えることで輝度の視角特性を変えることができる。例えばα＝２３°〜３０°とすると正面方向及びその近傍の輝度が高い視野角特性となり、α＝４５°の場合には広い視野角範囲にわたりほぼ一定の輝度となる特性が得られ、α＝６０°では視野角５０°を超えると輝度が急激に低下する視野角特性となる。
【００２７】
現実には、傾斜反射面の形状は完全な平面で構成される斜面とはならないので、傾斜角度αは一定の角度とはならず位置によりその角度が連続的に変化することになる。従って、主に個人が使用する携帯電子機器の表示装置のように、視野角の広さが要求されず、むしろ正面方向の輝度が高いことが望まれる場合には傾斜角度αの平均値が２０°〜３０°となるようにして、正面方向の輝度が斜め方向よりも高くなるようにするのが好ましく、またテレビのように大勢で使用する表示装置の場合には傾斜角度αの平均値が４５°に近い角度となるようにして広い視野角範囲で明るい画像が得られるようにするのが好ましい。尚、この見積結果は二次元の単純な系における限られた前提条件下での計算結果であるため定量的な判断には使えないが、定性的に大小関係を判断する場合には有効と考えられる。
【００２８】
次に、導波層６００と透明電極２００の屈折率の関係について説明する。図５及び図６は導波層６００と透明電極２００の屈折率の大小関係による効果の違いを説明するための図であり、図５は導波層の屈折率が透明電極の屈折率よりも小さい場合、図６が導波層の屈折率が透明電極よりも大きい場合を示す。ここで、透明電極の屈折率をｎ１、導波層６００の屈折率をｎ２、透明電極から導波層へ入射する光の入射角をθ１、屈折角をθ２とするとスネルの法則からsin θ１/sinθ２＝ｎ２/ ｎ１という関係が成り立つ。従って、導波層６００の屈折率ｎ１が透明電極の屈折率ｎ２よりも小さい場合には屈折角θ２が入射角θ１よりも大きくなる。
【００２９】
一方、導波層６００の屈折率ｎ１が透明電極の屈折率ｎ２よりも大きい場合には屈折角θ２が入射角θ１よりも小さくなる。このため導波層６００内を導波層の表面で反射することなく導波する距離をｎ１＞ｎ２の場合をＬ１、ｎ１＜ｎ２の場合をＬ２とするとＬ１がＬ２より長くなる。導波層６００内を導波する光が導波層の表面で反射することなく導波する距離が長いということは、導波層６００内を導波する光が傾斜反射面７００に至るまでに反射電極３００で反射する回数が少なくなり、反射電極での吸収による光の損失が小さくなるということである。このため、導波層の屈折率を透明電極の屈折率よりも小さくすることが光取り出し効率を向上する上で望ましい。尚、ｎ１＞ｎ２の場合には透明電極２００と導波層６００との間に臨界角が存在し、透明電極から導波層へ臨界角よりも大きな角度で入射する光は全反射して導波層６００に導くことができない。
【００３０】
これに対し、ｎ１＜ｎ２の場合は臨界角がないため、ｎ１＞ｎ２の場合には臨界角となる入射角度の光であっても導波層６００に導くことができるようになる。しかし、このような入射角の光も結局、導波層６００の表面で全反射して反射電極３００側に戻るため、何度も導波層６００の表面と反射電極３００での反射を繰り返すことで失われる。これを防ぐためには導波層をより厚くして、導波層内を導波する光が傾斜反射面７００に至るまでに反射電極３００で反射する回数を減らすことが必要となる。しかし、一般に透明電極２００の屈折率は１．８〜２. ２程度と高く、これよりも屈折率の高い透明な材料（例えば酸化チタン）をミクロンオーダーの厚さに有機膜などにダメージを与えることなく形成するには時間がかかるため工業的には望ましくない。従って、導波層の屈折率は空気よりも高く、透明電極よりも低い、厚膜形成が比較的容易な透明樹脂材料を用いることが望ましい。この場合、導波層の屈折率は１. ３から１. ７とすることが現実的である。
【００３１】
次に、表示装置の実施例について図面を参照しながら説明する。図７は本発明による表示装置の１実施例の全体レイアウトを模式的に示すブロック図である。また、図８は図７の表示部に構成されるアクティブマトリクスの等価回路図である。図７に示すように、表示装置１は、その基板８００のほぼ中央部に表示部２を有する。この表示部２の上側（図７の上側）にはデータ線７に対して画像信号を出力するデータ駆動回路３が設置され、図の左側にゲート線８に対して走査信号を出力する走査駆動回路４が設置されている。これらの駆動回路３、４はＰチャネル型とＮチャネル型のＴＦＴ（ Thin Film Transistor ）による相補型回路から構成されるシフトレジスタ回路、レベルシフタ回路、アナログスイッチ回路などから構成される。なお、９は共通電位配線である。
【００３２】
この表示装置１では、アクティブマトリクス型の液晶表示装置と同様、基板８００上に複数のゲート線と、該ゲート線の延在方向に対して交差する方向に延在させた複数のデータ線が設けられ、図８に示すごとくそれらのゲート線Ｇ１，Ｇ２，・・・，Ｇｍとデータ線Ｄ１，Ｄ２，・・・，Ｄｎとの交差するところにマトリクス状に画素２０が配置される。各画素はＯＬＥＤから構成される発光素子２４と、蓄積容量２３と、ゲート電極がゲート線に接続し、ソース・ドレイン電極の一方がデータ線に接続され、他方が蓄積容量２３に接続されるＮチャネル型のＴＦＴからなるスイッチトランジスタ２１と、ゲート電極が該蓄積容量２３に接続し、ソース電極が上記データ線と同じ方向に延在する共通電位配線９に接続され、ドレイン電極が発光素子２４を構成するＯＬＥＤの陰極に接続されているＮチャネル型のＴＦＴからなるドライバトランジスタ２２とから構成されている。また、発光素子２４を構成するＯＬＥＤの陽極は全画素共通の電流供給線に接続されて一定の電位Ｖａに保たれる。発光素子２４としては赤色、緑色、青色のいずれかの光を発するものが所定の順序でマトリクス状に配置される。
【００３３】
上記構成によれば、走査信号によってスイッチトランジスタ２１がオン状態になると、データ線から画像信号がスイッチトランジスタ２１を介して蓄積容量２３に書き込まれる。したがって，ドライバトランジスタ２２のゲート電極は，スイッチトランジスタ２１がオフ状態になっても，蓄積容量２３により画像信号に相当する電位に保持される。ドライバトランジスタ２２は，定電流性に優れるソース接地モードでの駆動状態に保たれ続けて、電流供給線からの電流が発光素子２４を構成する有機発光ダイオードを流れるので、発光状態に維持される。このときの発光輝度は，蓄積容量２３に書き込まれるデータに依存する。発光の停止はドライバトランジスタ２２をオフ状態とすることで実現する。
【００３４】
次に、図９と図１０、及び図１と図２を参照して本発明の１実施例にかかる表示装置の構造を説明する。図９は本発明による表示装置の１実施例における画素の平面構造の要部該略透視図である。また、図１０は図９のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。本実施例の表示装置は、ガラスなどの平坦な基板８００上に、スイッチトランジスタ、ドライバトランジスタといった駆動素子（ここでは、薄膜トランジスタ）と、これらの駆動素子に接続されるゲート線、データ線、共通電位配線、蓄積容量用電極等が形成されて、その上層に絶縁層３０が形成されている。絶縁膜３０の上には発光素子２４の陰極として機能する反射電極３００が島状に形成され、反射電極３００は絶縁層３０のコンタクトホール３１を介してドライバトランジスタのドレイン電極２６と接続される。
【００３５】
本実施例では反射電極３００が陰極として機能する。陰極としては仕事関数の低いＡｌ、Ｍｇ、Ｍｇ−Ａg 合金やＡｌ−Ｌｉ合金などを用いることができる。Ａｌ単体では駆動電圧が高く、寿命が短いことから反射電極の上に形成される有機層との間に極薄いＬｉ化合物（酸化リチウムＬｉ2 O,フッ化リチウムＬｉＦなど）を挿入してＡl −Ｌｉ合金に匹敵する特性を得るようにしたものを用いても良い。また、陰極に接する部分の有機層をリチウムやストリンチウムなどの反応性の高い金属でドーピングして駆動電圧を低くするようにしても良い。尚、反射電極は光の反射率が高い材料から構成されることが、有機層から出射した光の利用効率向上の面から望ましい。
【００３６】駆動素子や配線が形成された領域にはこれらを覆い、なおかつ反射電極３００の平坦部を取り囲むように突起５００が形成される。この際、突起５００はコンタクトホール３１を覆うように形成する、言い換えるとコンタクトホールが突起の下部に配置されるよう構成することが望ましい。これはコンタクトホール３１の上部には段差が存在し、実質的には発光領域として利用できないため、この部分を初めから突起で覆うことで少しでも広い発光領域を確保して、より高い輝度を実現するのに有効であるからである。また、突起５００は反射電極３００の端部を覆うように形成すると良い。これは反射電極３００の端部の段差によって、反射電極３００の上に形成する有機膜１００や透明電極２００に亀裂が入り透明電極２００が断線したり、反射電極３００と透明電極２００が短絡するなどの不良発生を防止するためである。
【００３７】
突起５００は絶縁性の材料をフォトリソグラフィ法などによりパターニングすることで形成される。突起５００としてはシリコン酸化物やシリコン窒化物などの無機物、あるいはアクリル、ポリイミド等の誘電体材料を用いればよい。尚、突起５００はこれにより傾斜反射面７００の高さ、及び導波層６００の厚さが決まるため、高い光取り出し効率を実現するために数μｍ以上の高さがあることが望ましく、このような高さの突起を比較的短時間に形成するためには有機材料を用いることが現実的であり望ましい。突起５００は基板８００から遠ざかるにしたがい幅が狭くなる断面形状をしており、その側面が基板面に対して傾斜した傾斜面となっている。尚、突起５００は所望の傾斜面を形成できるのであればどんな形成方法で形成しても良く、例えばスクリーン印刷法や、インクジェットによる直接描画といった方法でもよい。
【００３８】
突起５００の傾斜面の一部と、反射電極３００の上には赤色、緑色、青色のいずれかの色に発光する発光層を有する有機層１００が所定の配置で、画素毎に島状に塗り分けられる。さらに表示部２の全面を覆うように陽極として機能する透明電極２００が形成される。このような電極としては仕事関数の高い透明な電極材料を用いれば良く、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）が好適である。また、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide ）を用いることもできる。
透明電極２００は電流供給線と接続される。有機層１００としては陽極（透明電極２００）と陰極（反射電極３００）との間に所定の電流を流したときに所望の色で発光する材料を用いれば良く、陰極側から順に電子輸送層、発光層、ホール輸送層を積層した３層構造、或いは、発光層と電子輸送層は兼用できる材料を用いることで１層とした２層構造を用いることができる。
【００３９】
赤色発光用の材料としては、例えばホール輸送層はトリフェニルジアミン誘導体ＴＰＤ（Ｎ，Ｎ' −ビス（３−メチルフェニル）１，1'−ビフェニル−４，４' −ジアミン）や、α−ＮＰＤ（Ｎ、Ｎ' −ジ（α−ナフチル）−Ｎ、Ｎ'-ジフェニル１、１’−ビフェニル−４、４' −ジアミン）、電子輸送性発光層（電子輸送層と発光層を兼用）は  Ａｌｑ３（トリス（８−キノリノレート）アルミニウム）にＤＣＭ−１（４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピランを分散したものを用いることができる。
【００４０】
緑色発光用の材料としては例えばホール輸送層はトリフェニルジアミン誘導体ＴＰＤや、α- ＮＰＤ、電子輸送性発光層（電子輸送層と発光層を兼用）はＡｌｑ３や、キナクリドンでドーピングした  Ａｌｑ３や、Ｂｅｂｑを用いることができる。
【００４１】
青色発光用の材料としては例えばホール輸送層はトリフェニルジアミン誘導体ＴＰＤや、α−ＮＰＤ、発光層はＤＰＶＢｉ（４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル）や、これとＢＣｚＶＢｉ  （４，４’−ビス（２−カルバゾールビニレン）ビフェニル）からなる材料、或いはジスチリルアリレーン誘導体をホストとし、ジスチリルアミン誘導体をゲストとしてドーピングしたもの、電子輸送層としてはＡｌｑ３を用いることができる。また、電子輸送性発光層（電子輸送層と発光層を兼用）としてＺｎ（ｏｘｚ）２（２−（０−ヒドロキシフェニル）−ベンズオキサゾールの亜鉛錯体）を用いることができる。
【００４２】
さらに、上記低分子系の材料の他にポリマー系の材料を用いることができる。ポリマー系の材料としてはPEDT/PSS（Polyethylene dioxyｔhiopheneとPolystylene sulphonateの混合層）とPPV （poly(p-phenylene vinylen) の積層膜をホール輸送層、発光層として用いることができる。また、緑色の発光はＰＰＶに緑インクを調合したもの、赤色の発光は緑インクにローダミン１０１を赤発光ドーパントとして添加調合したもの、青色の発光層としてはＦ８（Poly(dioctylfluorene) ）を用いることができる。尚、Ｆ８は電子輸送層として機能することができる。また、ポリマー系の材料としてはこの他にＰＶＫ（ポリビニルカルバゾール）のような色素含有ポリマーを用いることができる。いずれにしても有機層１００を構成する各層は数十nm程度と光の波長程度以下と薄い層で構成される。
【００４３】
有機層１００の塗りわけは低分子系の材料を用いる場合には公知のシャドーマスクによる真空蒸着有機膜のパターニング成膜技術（例えばＳ.Miyaguchi，et al.:"Organic LED Fullcolor Passive-matrix Display",Journal of the SID,7,3,pp221-226(1999)に記載）を用いることができる。この工程の際、突起５００はシャドウマスクの突き当て部材として使用することができる。また、有機層１００をポリマー系の材料で構成する場合は公知のインクジェットパターニング技術（例えば、T.Shimada,et al.:"Multicolor Pixel Patterning of Light-Emitting Polymers by Ink-Jet Printing",SID 99 DIGEST,376(1999) に記載）を用いることができる。この工程の際、突起５００は画素領域を分離する土手として機能する。
【００４４】
透明電極２００上であって、なおかつ突起５００の傾斜面に相当する部分には傾斜反射面７００が形成される。傾斜反射面７００としては反射率の高い金属、例えばアルミニウム、銀、クロムなどをマスクを介して蒸着する、あるいはフォトリソグラフィー法によりパターニングするなどして形成すれば良い。尚、傾斜反射面７００を金属膜で構成する場合には以下の効果も得られる。一般に透明電極は金属よりも抵抗が高い。このため画面サイズの大きな表示装置では電源に近い場所と遠い場所とで電極の抵抗に起因した電圧差が生じ易い。この電圧差のため画素を構成する発光素子（ＯＬＥＤ）に流れる電流値が電源に近い場所と遠い場所で異なり、輝度のむらが生じてしまう。これに対し、金属からなる傾斜反射面を透明電極上に密着形成することで、傾斜反射面が網目状に配した低抵抗な電極の役割を果たし、透明電極の抵抗に起因した輝度むらが防止できるという効果が得られる。
【００４５】
傾斜反射面７００としてはこの他に酸化シリコン、窒化シリコン、酸化チタンなどの透明な誘電体を積層して、多層膜による反射面を形成することも考えられる。この場合は光が反射する際に吸収損失がない反射面が実現できるという利点があるが、作成に時間がかかること、及び反射率の波長依存性や角度依存性など考慮すべき課題がある。傾斜反射面７００で囲まれた窪地状の領域には可視光に対して透明な材料からなる導波層６００が形成される。導波層６００としては透明電極２００よりも屈折率の低い透明材料として透明な樹脂を用いると良い。
この場合、導波層６００は画素間に相当する傾斜反射面７００に撥液処理をした後、バインダー樹脂成分と溶剤からなる組成物をスピンコート法、ブレードコート法などの成膜法を用いて成膜後、乾燥固化させることで形成することができる。或いは、バインダー樹脂成分と溶剤からなる組成物をインクジェット法などの印刷技術を用いて傾斜反射面７００に囲まれた領域に選択的に成膜後、乾燥固化することで形成しても良い。
【００４６】
導波層６００を構成するバインダー樹脂はそれ自体に重合反応性がなく単に乾燥固化する樹脂を用いても良いし、成膜後、重合反応により硬化させることができる樹脂を用いても良い。重合反応により硬化させることができる樹脂の場合、単に乾燥固化する樹脂よりも密着性や耐久性が高くできるが、重合硬化の際に紫外線や電子線などを照射する、あるいは加熱する必要があるので、有機膜へのダメージができるだけ小さくなるようなプロセスにする必要がある。導波層６００としては透明なアクリル樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール等の樹脂から１種もしくは複数種混合したものや、感光性樹脂等を用いることができ、固化後の導波層６００の厚さＨ２が傾斜反射面の高さＨ１より低くなるようにすることが上述の理由から重要である。
【００４７】
導波層６００の上には間隙９５０を介して可視光に対して透明でガスバリア性を有する封止部材９００が設けられる。封止部材９００としてはガラス板や、無機材料を積層してガスバリヤー性を高めた樹脂フィルム、薄いガラス板と樹脂フィルムを積層したものなどを用いることができる。封止部材９００は突起５００をスペーサーとすることで導波層６００との間に間隙９５０を確保し、表示部２の周囲に枠状に形成した接着力のあるシール剤で基板８００に固定する。この際、間隙９５０に窒素などの不活性ガスを封入した状態で封止部材９００と基板８００を密閉接着する。尚、封止部材９００と基板８００との間であって表示部２の邪魔とならない位置に必要に応じて乾燥剤を設けるとよい。
【００４８】
次に、表示装置１の表示動作を図８、図１１及び図１２を用いて説明する。図１１はゲート線Ｇ１，Ｇ２，・・・，Ｇｍに順次印加される電圧ＶＧ１，ＶＧ２，・・・，ＶＧｍのタイミング図である。また、図１２は１行１列に位置するゲート電圧ＶＧ１とデータ電圧ＶＤ１、及び蓄積容量２３の電圧状態例の説明図である。図１１に示すとおりゲート線Ｇ１，Ｇ２，…Ｇｍには順次スイッチングトランジスタ２１をターンオンする電圧ＶＧ１、ＶＧ２，…ＶＧｍが印加される。時刻ｔ＝ｔ0 にゲート線Ｇ１にスイッチングトランジスタ２１をターンオンする電圧ＶＧ１が印加されると、１フレーム期間Ｔｆ内に垂直方向の走査を１回終えて、再びゲート線Ｇ１にターンオン電圧が印加されるのは時刻ｔ＝ｔ0 ＋Ｔｆである。この駆動方法では、１本のゲート線にターンオン電圧が印加される時間は、Ｔｆ／ｍ以下となる。一般的にＴｆの値としては、１／６０秒程度が用いられる。
【００４９】
あるゲート線にターンオン電圧が印加されているときは，そのゲート線に接続されたスイッチングトランジスタは全てオン状態となり、それに同期してデータ線Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄｎには画像信号に応じたデータ電圧が印加される。これはいわゆる線順次走査方式と呼ばれる方式である。次に１行１列に位置する画素に着目し、ゲート電圧ＶＧ１とデータ電圧ＶＤ１，及び蓄積容量２３の電圧状態を図１２を参照しながら説明する。ｔ＝ｔ0 において，ＶＧ１に同期したデータ電圧ＶＤ１の値をｄ１とし、次フレームｔ＝ｔ0 ＋Ｔｆにおいてのデータ電圧をｄ２とする。この場合、ゲート線Ｇ１にターンオン電圧が印加されている間に、これらのデータ電圧は蓄積容量２３に蓄えられ、１フレーム期間はほぼそれらの値に保たれる。これらの電圧値は、ドライバトランジスタ２２のゲート電圧を規定し、これによりトランジスタを流れる電流値が制御されるので、これらと共通電位配線によって印加される電圧（一定）と、透明電極に印加されている電圧Ｖａ（一定）とで決まる一定の電流が発光素子を流れ、所定の発光を生じる。
【００５０】
つまり、発光量を制御すべき画素に対応したゲート線にターンオン電圧が印加されるのに同期して、画像情報に対応した電圧をデータ線を介して印加することで画素の発光量を制御することができる。従って、表示部２を構成する複数の画素の発光量を画像情報に応じて制御することで所望の画像を表示することができる。尚、発光素子の陰極及び陽極の両端に電圧が印加されてから発光が始まるまでの応答時間は通常１μｓ以下であるため、動きの速い画像にも追随できる画像表示を実現できる。ここで、一般に有機発光ダイオードはこれに流れる電流を大きくすると、その発光量が大きくなり明るい表示が得られるが、その分消費電力が大きくなり、素子の寿命（例えば、発光量が初期の半分になるまでの時間）が短くなる。
【００５１】
上記したように、本発明の表示装置は、従来では導波により損失となっていた光を画像光として効率よく利用できる。このため、同じ消費電力であれば、輝度が高く、明るい表示の表示装置を実現できる。或いは、同じ輝度（明るさ）であれば発光素子に流れる電流を小さくできるので消費電力が小さくなり、寿命の長い表示装置を実現できる。さらに、本発明の表示装置は、導波層が画素毎に分離されているため、ある画素から出射する光が他の画素領域に導波し、そこから出射することで生じる光学的なクロストークや表示のにじみといった画像の劣化がなく、くっきりとした高品位な表示を実現することができる。
【００５２】
尚、上記実施例では基板８００上であって駆動素子や配線などの段差がない平坦な部分を発光領域とし、駆動素子や配線などの段差を突起で覆う場合を述べたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、駆動素子や配線などが形成された基板において、駆動素子や配線などの段差が存在する部分も含め、その表示部を全面的に絶縁材料から成る平坦化層で覆い、その平坦化された表面に反射電極、及びその上に形成される突起などの本発明に係る構造物を形成するようにしても良い。平坦化層としてはアクリル系樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリイミド系樹脂等の有機材料を用いれば良く、これらの有機材料をスピンコート法などで成膜することでその表面は比較的容易に平坦化できる。このように配線や駆動素子の上も平坦化層により平坦化し、発光領域として利用できるようにすれば、画素サイズに対して配線や駆動素子が大きくなり平坦な部分が十分に確保できないような場合にも広い発光領域が確保できるためより明るい表示装置が実現できるようになる。
【００５３】
また、上記実施例ではアクティブマトリクス駆動の表示装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、ＴＦＴなどの駆動素子を設けずに本発明の発光素子の電極をそれぞれ垂直走査線，水平走査線に直結して駆動する単純マトリクス駆動の表示装置に適用しても良い。さらに、画素の配置はストライプ配置、モザイク配置、デルタ配置などいずれの配置でもよく、表示装置の仕様に合せた適切な配置を選択すれば良い。
【００５４】
次に、図１に示した本発明の１実施例の製造方法について図１３乃至図１６を参照して説明する。図１３は本発明による表示装置の製造方法における突起部分を製作する工程図である。図１３（Ａ）に示すように、駆動素子（以下、薄膜トランジスタ）や配線などが形成され、さらに最表面に絶縁膜８９０を形成した基板８００上に、Ａｌ、Ｍｇ、Ｍｇ−Ａｇ合金、またはＡｌ−Ｌｉ合金からなる反射電極３００用の電極層３１０を形成する。なお、薄膜トランジスタや配線などは図示を省略してある。このとき、絶縁膜８９０に形成したスルーホール（図示せず）を介して反射電極３００の電極層３１０はドライバ用の薄膜トランジスタの電極と電気的に接続される。次に、反射電極３００用の電極層３１０の上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術によりフォトレジスト膜をパターニングする。これを保護膜として電極層３１０をエッチングし、不要なフォトレジストを除去して、図１３（Ｂ）に示すような画素に対応した島状の反射電極３００を得る。
【００５５】
次に、反射電極３００が形成された基板８００上にフォトレジストを最終的に所望の厚さとなる厚さにスピンコート法などで塗布する。このとき、フォトレジストは溶媒に溶けているので、濃度調整などによりその粘度を制御し、さらに成膜時の基板の回転速度を調整することで膜厚が制御できる。フォトレジストを塗布後、加熱して溶媒を蒸発させることでフォトレジスト膜５１０が形成される。このフォトレジスト膜５１０をフォトマスク８１０を介して露光し（図１３（Ｃ））、現像することで図１３（Ｄ）に示すような画素間に形成された突起５００が得られる。尚、フォトレジストにはネガ型とポジ型があり、ネガ型の場合は、露光されていない部分からフォトレジストが溶け出すため断面形状が矩形、或いは台形に近い形状が得られ易い。また、ポジ型の場合は現像後の断面形状は基板面に対する側面の傾斜角度が基板から離れるにしたがい連続的に小さくなる形状が得られ易い。これらポジ型、ネガ型の選択は、それぞれの特性を考慮して所望の形状の突起が得られやすいものを選ぶようにすれべばよい。
【００５６】
ネガ型のフォトレジストとしてはポリビニルアルコールに感光基であるケイ皮酸を縮合したケイ皮酸系レジスト、環化ゴムに感光基としてビスアジド化合物を添加したゴム系レジストなどを用いることができる。また、ポジ型としては感光剤としてのナフトキノンジアジド化合物と、アルカリ可溶性フェノール樹脂との混合物を用いることができる。ポジ型の具体的な例としては製品名オプトマー（ＪＳＲ製）がある。このフォトレジストはアクリル系の樹脂とナフトキノンジアジド化合物との混合物であり、例えば製品型名オプトマーＰＣ４０３ではスピンコート法において基板の回転数を７００ｒｐｍで成膜すると３. ５μｍ程度の膜厚を実現できるように粘度が調整されている。
【００５７】
この場合、基板上にフォトレジストを塗布し、加熱後、突起部に相当する部分のみが露光されるフォトマスクを用いて露光する。露光後、現像、加熱することで断面形状が図１４に例示するような形状の突起５００が得られる。突起の側面の傾斜角度は基板面に最も近い位置での角度βが作成条件により３０°から６０°のものが得られ、基板面から離れるにしたがい突起側面の傾斜角度は連続的に小さくなる。例えば突起の高さを３. ５μｍとした場合、角度βが約６０°で高さ３μｍにおける傾斜角度が約２０°の側面形状を得ることができ、本実施例における突起として利用することができる。また、膜厚３〜４μｍの突起を形成するポジ型フォトレジストとしては製品型名ＨＤ８０１０ＸＦ２（日立化成製）の感光性ポリイミドも用いることができる。
【００５８】
フォトマスク８１０は石英基板などの紫外線を透過する透明基板上に、金属膜などにより遮光部がパターン形成されたものを用いればよい。また、露光量を位置により微妙に変化させることで最終的に得られる突起の形状を制御するため、金属膜の厚さの制御、あるいは複数の微小な開口の面積比率を位置により変化させるなどして遮光部の実効的な透過率を連続的に変化させたフォトマスクを用いても良い。尚、ここでは突起としてフォトレジストを用いる場合を述べた。これはフォトレジストを用いれば数μｍの高さの突起を現実的なプロセス時間で形成することができるからである。
【００５９】
しかしながら、本発明は突起としてシリコン酸化物やシリコン窒化物などの無機物を排除するものではない。突起としてシリコン窒化物を用いる場合は、ＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により形成したシリコン窒化膜の上にフォトリソグラフィ法によりフォトレジストのパターンを形成し、エッチング後に不要なフォトレジストを除去することで突起を形成することができる。尚、成膜工程において供給するＮＨ3 やＳｉＨ4 の濃度の条件を変えて、膜質の異なるシリコン窒化膜を複数層積層することで、エッチング後の突起の傾斜面の形状を制御するようにするとよい。尚、突起５００は所望の傾斜面を形成できるのであればどんな形成方法で形成しても良く、例えばスクリーン印刷法や、インクジェットによる直接描画といった方法を用いてもよい。
【００６０】
図１５は本発明による表示装置の製造方法における有機膜部分を製作する工程図である。前記工程で突起５００を形成後、突起５００の傾斜面の一部、及び反射電極３００上の突起５００で囲まれた領域に有機膜１００を形成する。有機膜１００の形成は有機膜が低分子型の場合は、図１５（Ａ）に示すように、発光領域に相当する部分に開口部を有する金属板製のマスク８２０を介して蒸着により形成する。この際、突起５００はマスク８２０の突き当て部材として使用しても良い。また、有機膜が高分子型の場合は図１５（Ｂ）に示すようにピエゾ方式などによるインクジェットヘッド８３０から溶剤と有機膜材料からなる溶液を吹き付ける、いわゆるインクジェットパターニング技術により成膜する。この場合、突起５００は溶液を溜める土手として機能させることができる。
【００６１】
有機膜を形成した後、表示部の全面に透明電極２００を形成する。透明電極としてはＩＴＯ、あるいはＩＺＯといった透明導電膜を用いることができ、真空蒸着法やスパッタリング法などで成膜することができる（図１５（Ｃ））。ただし、通常の蒸着法では透明で電気抵抗の小さい導電膜を形成することは難しく、スパッタリング法の場合は有機膜１００にダメージを与えて性能劣化の原因となる場合がある。このため、透明電極２００を成膜する際は、有機膜１００にできるだけダメージを与えないようにプラズマが基板８００に直接触れないタイプのイオンプレーティング装置、或いは対向ターゲット型スパッタ装置などを用いるとよい。あるいは、有機膜の上に直接、透明導電膜を形成する前に、光を透過するぐらいの薄い金属膜を蒸着により形成し、この上に透明導電膜を形成することで透明電極を形成してもよい。この場合、薄い金属膜が保護層として機能するため、透明導電膜形成時の有機膜へのダメージを低減することができる。この保護膜としては透明電極を陽極とする場合は金、白金、クロムなどの仕事関数の高い金属を１０ｎｍ程度の膜厚で形成すればよい。
【００６２】
図１６は本発明による表示装置の製造方法における導波層部分を製作する工程図である。図１６（Ａ）に示すように、前記工程で形成した突起５００に相当する部分に開口部を有する金属板製のマスクを用い、Ａｌなどの反射率の高い金属膜を突起に選択的に蒸着することで傾斜反射面７００を形成する。その後、図１６（Ｂ）に示すように、インクジェットヘッド８５０から突起５００で囲まれた窪地状の領域に向けて導波層用組成物を吹き付ける。導波層用組成物は少なくとも溶剤と、可視光に対して透明なバインダー樹脂から構成する。導波層用組成物は突起の高さと同程度、或いは少し低いところまで堆積させ、透明電極２００や傾斜反射面７００になじんでから、十分にレベリングさせた後、乾燥、固化することで、図１６（１６Ｃ）に示すように傾斜反射面の高さ７００よりも低い導波層６００を形成する。尚、導波層用組成物の吹きつけ、乾燥、固化の工程を複数回行うことで所望の導波層を形成するようにしても良い。
【００６３】
導波層６００を構成するバインダー樹脂はそれ自体に重合反応性がなく単に乾燥固化する樹脂を用いても良いし、成膜後、重合反応により硬化させることができる樹脂を用いても良い。重合反応により硬化させることができる樹脂の場合、単に乾燥固化する樹脂よりも密着性や耐久性が高くできるが、重合硬化の際に紫外線や電子線などを照射する、あるいは加熱する際、有機膜へのダメージができるだけ小さくなるプロセス条件にする必要がある。導波層６００としては透明なアクリル樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール等の樹脂から１種もしくは複数種混合したもの等を用いることができる。また、こうした材料で導波層６００を構成することでＩＴＯやＩＺＯといった透明電極よりも屈折率が低く、空気よりも屈折率の高い導波層を構成することができる。
【００６４】
尚、導波層の形成方法としては導波層用組成物を突起で囲まれた領域にインクジェット技術を用いて選択的に堆積させる方法の他に、バインダー樹脂成分と溶剤からなる導波層用組成物をスピンコート法などの成膜法を用いて全面に成膜後、乾燥固化させることで形成することができる。この場合には、突起に傾斜反射面を形成後、導波層用組成物を成膜する前に基板を酸素プラズマ、続いてＣＦ４プラズマに曝す工程を加えると良い。この場合、傾斜反射面をＡl で形成しておけばこれらの処理により傾斜反射面の表面のみがフッ素化されて撥液性を示すようになり、一方、透明電極はフッ素化されず導波層用組成物に対して濡れやすい表面特性を維持する。このため、導波層用組成物は傾斜反射面は避け、透明電極が露出している部分に留まり、傾斜反射面により画素毎に光学的に分離された導波層が形成できる。
【００６５】
尚、導波層は傾斜反射面によって完全に分離されていることが望ましいが、現実にはプロセスや材料によって傾斜反射面を乗り越えて隣の画素とつながる場合がある。このような場合、導波層が最も薄くなる領域、多くの場合は突起の頂上に相当する領域での導波層の厚さが光の波長よりも薄ければ光の導波モードは限られ、隣の画素へ漏れる光を極めて小さくできる。このため、導波層が隣の画素に位置する導波層と繋がっていても光の波長オーダーよりも薄い厚さでつながっている場合であれば、実質的には光学的に分離されている状態といえるため、本発明はこの状態を必ずしも排除するわけではない。
【００６６】
次に、図１に示したように、突起５００をスペーサーとすることで封止部材９００と導波層６００との間に間隙９５０を確保した状態で、表示部の周囲に枠状に形成した接着力のあるシール剤により封止部材９００を基板８００に固定する。封止部材９００と基板８００を間隙９５０に窒素などの不活性ガスを封入した状態で密閉接着することで空気と同等の屈折率の間隙９５０が形成される。封止部材９００としてはガラス板や、ガスバリヤー処理を施した樹脂フィルム、薄いガラス板と樹脂フィルムを積層したものなどの可視光に対して透明でガスバリア性があるものを用いれば良い。
【００６７】
次に、本発明の表示装置の他の実施例について説明する。図１７は本発明の表示装置の他の実施例の概略を示す要部断面図である。この表示装置は、突起５００に囲まれた領域の中央部に相当する位置の導波層６００の高さＨ３が突起５００に近づくにつれて連続的に高くなり、傾斜反射面７００近傍、及び傾斜反射面７００上の導波層６００の高さＨ４がＨ３より大きいこと以外、基本的な構成は上記実施例と同じであるため、同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。
【００６８】
このような高さの関係を満足する導波層６００は、バインダー樹脂成分と溶剤からなる導波層用の組成物を塗布する際、溶剤の沸点と常温での蒸気圧を考慮し、導波層用組成物塗布後の乾燥速度を制御することで形成することができる。つまり、導波層用組成物を塗布し、レベリングした後、乾燥させると溶剤の蒸発に伴い容積が減少し、突起に囲まれた領域の中央部が低く、傾斜反射面７００上が高い導波層が得られる。このとき導波層６００の表面は基板面に平行ではなく傾斜した状態となる。
【００６９】
次に、上記した導波層６００の効果について説明する。図１８と図１９は導波層６００の高さが位置により違う場合、すなわち、導波層６００の最表面が基板面と平行ではなく傾斜している場合の説明図である。図１８は着目する光２１００の発光位置１９０の直上部における導波層の高さが、着目する光２１００が導波層の表面で反射する位置６９０での導波層の高さよりも低い場合を示す。この場合、光２１００が導波層の表面で反射する際の基板に平行な面に対する入射角度と反射角度をそれぞれθ３、θ４とするとθ３＞θ４の関係が成り立ち、導波層の表面で反射した光は基板面に対してより平行に近い角度の光になる。このため、導波層を導波する光が傾斜反射面に至るまでに、反射電極３００で反射する回数が減り、反射電極での吸収による光の損失が減るため光取り出し効率が向上する。
【００７０】
一方、図１９は着目する光２１００の発光位置１９０の直上部における導波層の高さが、着目する光２１００が導波層の表面で反射する位置６９０での導波層の高さよりも高い場合を示す。この場合、光２１００が導波層の表面で全反射する際の基板に平行な面に対する入射角度と反射角度をそれぞれθ３、θ４とするとθ３＜θ４の関係が成り立ち、導波層の表面で反射した光は基板面に対してより垂直に近い角度の光になる。このため、初めに導波層の表面で全反射した光は反射電極で反射した後、再び導波層の表面に入射するとその入射角度は小さくなり、それが臨界角よりも小さくなれば傾斜反射面に至るまでもなく光が取り出せるようになる。従って、導波層の最表面が基板面に対し傾斜している場合は、導波層の表面が基板面と平行な場合よりも光取り出し効率が高くなる場合がある。
【００７１】
次に本発明の表示装置の他の実施例について説明する。図２０は本発明による表示装置の他の実施例を説明する１画素付近の要部概略断面図である。本実施例の表示装置は、導波層６００の厚さが突起５００に囲まれた領域の中央部で一番厚く、突起５００に近づくにつれて連続的に薄くなる、凸レンズ状の形状であること以外、基本的な構成は上記実施例と同じであるため、同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。このような導波層６００の形状は、バインダー樹脂成分と溶剤からなる導波層用組成物を塗布する前に傾斜反射面７００の表面を撥液性とし、透明電極２００が露出している部分を親液性とするとよい。具体的には導波層用組成物を塗布する前に基板を酸素プラズマ、ＣＦ４プラズマの順に曝す工程を加えると良い。
【００７２】
この場合、傾斜反射面をＡl で形成しておけばこの処理により傾斜反射面の表面のみがフッ素化されて撥液（水）性を示すようになり、一方、透明電極はフッ素化されず導波層用組成物に対して濡れやすい表面特性を維持する。この他に表示部の全面に図示しない透明な濡れ性可変層を塗布し、傾斜反射面を撥液性にし、透明電極の露出部を選択的に親液性にするようにしてもよい。濡れ性可変層はバインダ樹脂と光触媒を必要に応じて他の添加物とともに溶剤中に分散させた溶液を塗布し、乾燥、硬化して光触媒を樹脂で固定することで形成できる。濡れ性可変層は厚くなるとこれを光が導波し、他の画素へ漏れて光学的なクロストークの原因となるので、粒径が１０ｎｍ以下の粒子からなる光触媒を用い、厚さを３００ｎｍ以下とすることが望ましい。光触媒としては酸化チタン、バインダ樹脂としてはオルガノポリシロキサンを用いればよく、このような濡れ性可変層形成後、傾斜反射面は遮光し、透明電極が露出してしている領域のみをマスク露光することで、非露光部が撥液性を示し、露光部分が高親液性を示すようになる。
【００７３】
このように傾斜反射面７００の表面を撥液性とし、透明電極２００が露出している部分を親液性とした後、導波層用組成物を塗布すると、傾斜反射面形成部と透明電極形成部との接触角の違いから傾斜反射面つまり突起に囲まれた領域の中央部に相当する位置が一番厚く、突起５００に近づくにつれて連続的に薄くなる、凸レンズのような形状の導波層が実現できる。本実施例においても導波層６００の表面が基板面に対して傾斜していることによる光取り出し効率の向上効果が期待できる。
【００７４】
次に、本発明の表示装置の他の実施例について説明する。図２１は本発明による表示装置の他の実施例を説明する１画素付近の要部概略断面図である。本実施例の表示装置は、図２０を参照して説明した実施例において、導波層の厚みを増し、その最大高さが突起５００よりも高いものであり、基本的な構成は上記実施例と同じであるため、同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。本実施例の場合、濡れ性可変層を露光する際に、突起の頂上部のみを遮光することで、突起の頂上部のみを撥液性とし、それ以外の傾斜反射面を含む領域を選択的に高親液性とすることで実現できる。本実施例においても導波層６００の表面が基板面に対して傾斜していることによる光取り出し効率の向上効果が期待できる。また、導波層が凸レンズ状となるため導波層の表面形状による集光効果により正面方向の輝度が高い表示装置を実現できる。この場合は特に突起５００を基板８００と封止部材９００を密閉接着する際のスペーサーとして使うことができない。このため、基板８００と封止部材９００は表示部の周囲にビーズやロッドなどのスペーサー材料を混入した接着性のあるシール剤を枠状に塗布し、窒素を封入した状態で密閉接着して固定すると良い。
【００７５】
次に、本発明の表示装置の他の実施例について説明する。図２２は本発明による表示装置の他の実施例を説明する１画素付近の要部概略断面図である。本実施例の表示装置は、図１を参照して説明した実施例において、封止部材９００をなくし、代わりに導波層６００の上にさらにガスバリア性の高い透明で緻密な導波層（以下、ガスバリア性導波層と呼ぶ）６５０を形成したものである。その他の構成は上記実施例と同じであるため、同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。ガスバリア性導波層としては窒化シリコン、酸化チタンなどの無機膜を用いればよく、このような無機膜をＣＶＤ法などにより成膜する際、供給するガス流量等の条件を最適化し、できるだけ緻密な膜を形成するようにする。尚、ガスバリア性導波層は単層ではなく、複数層で構成するようにしてもよく、さらに必要に応じてフォトリソグラフィ技術等を適用することで画素毎に光学的に分離した状態とする。本実施例では上記実施例と同様、光取り出し効率が向上し、光学的なクロストークがないくっきりとした画像を表示する表示装置が実現できる。特に封止部材がないことで、より薄く、より軽い表示装置が実現できるという効果がある。
【００７６】
次に、本発明の表示装置の他の実施例について説明する。図２３は本発明による表示装置の他の実施例を説明する１画素付近の要部概略断面図である。本実施例の表示装置は、図１を参照して説明した実施例において、有機膜１００を形成する前に、反射電極の機能を兼用する傾斜反射面７００を反射電極３００及び突起５００の傾斜面に形成し、その上に有機膜１００、透明電極２００、導波層６００などを形成するもので、上記実施例と同じ機能の部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。図２３に示す実施例の作成方法について先の実施例の図面と図２４および図２５を参照して説明する。なお、図２４および図２５は本発明による表示装置の図２３に示した他の実施例の製造方法を説明する工程図である。
【００７７】
駆動素子や配線などが形成され、さらに最表面に絶縁膜８９０を形成した基板８００上に、Ａｌ、Ｍｇ、Ｍｇ−Ａｇ合金、またはＡｌ−Ｌｉ合金からなる画素に対応した島状の反射電極３００、及び突起５００を形成するところまでは図１３を参照して説明した前記実施例と同様である。次に、この基板８００上に図２４（Ａ）に示すように、反射電極３００と同様の反射性の金属材料から成る層を表示部全面に形成し、その後、フォトリソグラフィ技術を適用し、エッチングすることで、画素に対応した島状の傾斜反射面７００を反射電極３００および突起５００の傾斜面上に形成する。このため傾斜反射面７００と反射電極３００は電気的に接続された状態となり、傾斜反射面７００が反射電極としても機能する。
【００７８】
次に、図１５を用いて説明した上記実施例と同様に、有機膜１００をマスクを用いた蒸着、あるいはインクジェットパターニング技術を用いて成膜する。この際、図２４（Ｂ）に示すように有機膜１００は傾斜反射面７００の端部を完全に覆うように、傾斜反射面７００よりも広い面積に形成する。これは傾斜反射面７００の端部が露出していると、有機膜１００の上に形成する透明電極２００と傾斜反射面が短絡するという不良の原因となるからである。
【００７９】
次に、図２４（Ｃ）に示すように、表示部の全面に透明電極２００を形成する。透明電極としては上記実施例と同様にＩＴＯ、あるいはＩＺＯを用いることができ、上記実施例と同じ方法で成膜するとよい。次に、図２５（Ａ）に示すように、必要に応じて濡れ性可変層２１０を表示部全面に塗布する。濡れ性可変層２１０は処理を施すことで所望の領域を選択的に撥液性から親液性、あるいは親液性から撥液性へ変えることができる層である。濡れ性可変層２１０としては光触媒とバインダ樹脂とから構成される膜を使用することができる。この場合、バインダ樹脂と光触媒を必要に応じて他の添加物とともに溶剤中に分散させた溶液を基板上に塗布し、乾燥、硬化して光触媒を樹脂で固定することで濡れ性可変層を形成できる。濡れ性可変層２１０は厚くなるとこれを光が導波し、他の画素へ漏れて光学的なクロストークの原因となる。従って光触媒としては粒径が１０ｎｍ以下の粒子を用い、厚さを３００ｎｍ以下として光が導波しにくくすることが望ましい。光触媒としては例えば酸化チタン、バインダ樹脂としてはオルガノポリシロキサンを用いることができ、この場合は露光処理により、露光部が高親液性を示すようになり、非露光部は撥液性を示す。
【００８０】
従って、図２５（Ｂ）に示すように画素間に相当する領域、つまり突起５００の頂上部分は遮光し、他の部分は光を透過するフォトマスク８７０を介して濡れ性可変層２１０を露光すると、画素間に相当する突起５００の頂上部分は撥液性を示し、その他の領域は高親液性を示すようになる。次に、図２５（Ｃ）に示すように、インクジェットヘッド８８０から突起５００で囲まれた窪地状の領域に向けて導波層用組成物６８０を吹き付ける。導波層用組成物は図１６を参照して説明した上記実施例と同様、少なくとも溶剤と可視光に対して透明なバインダー樹脂から構成する。導波層用組成物は傾斜反射面７００の高さと同程度まで堆積させる。この際、突起５００の頂上部分は撥液性を示すため、吹き付けた導波層用組成物は突起５００の頂上部分を避け、突起５００で囲まれた窪地に部分に留まる。吹き付けた導波層用組成物を十分にレベリングさせた後、乾燥、固化させることで傾斜反射面の高さ７００よりも低く、画素毎に光学的に分離された導波層６００を形成する。尚、導波層用組成物の吹きつけ、乾燥、固化の工程は1 回だけでなく、複数回行うことで所望の形状の導波層を形成するようにしても良い。
【００８１】
次に、図２３に示すように突起５００をスペーサーとすることで封止部材９００と導波層６００との間に間隙９５０を確保した状態で、表示部の周囲に枠状に形成した接着力のあるシール剤により封止部材９００を基板８００に固定する。封止部材９００と基板８００を間隙９５０に窒素などの不活性ガスを封入した状態で密閉接着することで空気と同等の屈折率の間隙９５０が形成される。本実施例においても上記実施例と同様に、従来、基板面に平行な方向へ導波し、損失となっていた光が導波層６００により効率良く傾斜反射面７００に導かれ、傾斜反射面７００での反射によりその進行方向が変わり画像光として有効に利用されるようになるため光取り出し効率が向上する。さらに、導波層６００は画素毎に分離されているため、ある画素の有機層から出射した光が異なる画素に導波して、そこから観察者側へ出射することで生じる光学的なクロストークやにじみといった画質の劣化がない高品位な画像を表示する表示装置を実現できる。本実施例ではさらに傾斜反射面７００が単なる反射面ではなく、反射電極と有機膜１００と透明電極２００とで構成されるＯＬＥＤの反射電極として機能する。このため、平坦な領域２５だけでなく、突起５００の傾斜部も発光領域として利用できるので、同じ画素サイズで比べると、図１に例示した実施例よりも広い発光領域が実現できる。このためより明るい表示装置を実現できるという効果がある。
【００８２】
図２６は本実施例の表示装置の一部を示す概略断面図である。本実施例においても上記実施例と同様、反射電極３００と駆動素子は突起５００で覆われた領域で接続する。つまり、ドライバトランジスタの電極２６と反射電極３００は絶縁層３０に設けられたコンタクトホール３１を介して接続され、このコンタクトホール３１は突起５００及び傾斜反射面７００の下に位置する。このことは発光領域として利用できないコンタクトホールの領域を傾斜反射面の下に配置することで少しでも広い発光領域を確保し、より高い輝度を実現するのに有効である。
【００８３】
次に、本発明の他の実施例について説明する。図２７は本発明による表示装置の他の実施例の一部領域を示す平面図であり、加法混色により所定の色を表示する一つの絵素として機能する赤色発光画素、緑色発光画素、青色発光画素の内の一つの画素を示す。本実施例は図１及び図２を用いて説明した実施例の表示装置において、一つの画素２０を傾斜反射面７００を伴う突起５００により複数の領域に分割したもので、上記実施例と同じ機能の部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。
【００８４】
本実施例の表示装置では一つの画素を複数の領域に分割し、発光領域の大きさと導波層６００の高さの関係を変えることで輝度の視野角特性を制御することができる。これは、上述の通り発光領域の大きさに対する傾斜反射面の高さ、及び導波層６００の厚みが光取り出し効率の大小に影響するためである。つまり、傾斜反射面の高さ及び導波層の厚さに対して、着目する方向に対する発光領域の長さを大きくするとその方向の光取り出し効率は低くなり、逆に着目する方向に対する発光領域の長さを小さくすると光取り出し効率は大きくなりこの方向の輝度の視野角は広がる。従って、図２に例示する上記実施例の画素構造の場合には、紙面上における上下方向に対し、左右方向の視野角が広くなる。一方、図２７に示す本実施例では画素を複数に分割し、分割された個々の発光領域の上下方向の長さＨ３と左右方向の長さＷ２を等しくすることで上下方向、左右方向ともに同じ視野角特性の表示装置が実現できる。本実施例では特に、画素のサイズにかかわらず、画素を複数に分割することで、分割しない場合よりも傾斜反射面の高さ及び導波層の厚さに対する発光領域の長さを短くできるため光取り出し効率がより高くなる。このため、同じ電力であればより明るい表示装置が実現できる。
【００８５】
図２８は図２７のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。本実施例では上記の通り、ひとつの画素を突起５００により複数の領域に分割するが、これら複数の領域はひとつの画素を駆動する１組の駆動素子により駆動することが回路を複雑にせず、駆動素子が増えることによる不良発生確率の増加を抑制するために重要である。このため、反射電極は分離せず、ひとつの画素２０にはひとつの島状に形成された反射電極３００を設ける。従って、画素を複数の領域に分断する突起５００は図示の通り反射電極３００の上に形成する。この場合、反射電極３００は平坦な面でつながっているため突起５００による段差のために生じる断線不良は発生しない。また、透明電極２００が突起５００を乗り越える部分は上述の通り、電極としても機能する傾斜反射面７００が透明電極２００上に積層されているため、断線し難い構造と成っている。
【００８６】
図２９は図２７に示した表示装置を図２３を参照して説明した実施例の構成で実現する場合のＣ−Ｃ線における概略断面図である。この場合も、反射電極は分離せず、ひとつの画素２０にはひとつの島状に形成された反射電極３００を設け、画素を複数の領域に分断する突起５００は図示の通り反射電極３００の上に形成される。従って、反射電極３００は平坦な面でつながっているため突起５００による段差のために生じる断線不良は発生しない。尚、分割した画素の形状、すなわち突起で囲まれる領域の形状は図示のような矩形の外、３角形、６角形などの多角形や、楕円、円、半円など所望の視野角特性が得られる形状でどんな形状でもよい。
【００８７】
次に、本発明の他の実施例について説明する。図３０は本発明による表示装置の他の実施例を説明する１画素付近の要部概略断面図である。本実施例の表示装置は、図２３を参照して説明した上記実施例において、反射電極をなくし、図２３における傾斜反射面７００を図３０に示す傾斜反射面兼用の反射電極３５０としたもので、その他の構成は上記実施例と同じであるため、同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。この場合、反射電極と傾斜反射面をひとつの層で実現するため工程が減り、スループットの向上により生産性があがる。しかし、この構造の場合、ひとつの画素を突起により複数の領域に分割すると、反射電極３５０が突起を乗り越える際に断線し、画素の一部領域が発光しないといった不良を発生する可能性がある。
【００８８】
図３１は本実施例の一部領域を示す平面図であり、加法混色により所定の色を表示する一つの絵素として機能する赤色発光画素、緑色発光画素、青色発光画素の内のひとつの画素を示す。本実施例では図２７を用いて説明した上記実施例において、画素を複数に分割する突起の一部に平坦領域５５０を設けことを特徴とする。この平坦領域を設けることにより画素内に突起があっても、画素内の一部は必ずこの平坦領域でつながることに成る。つまり、ひとつの画素内では反射電極、有機膜、透明電極が突起などの段差を乗り越えることなく平坦な面でひとつにつながる。従って、この構造を採用すれば図３０を用いて説明した上記実施例のように、突起を乗り越える部分で電極が断線する可能性のある構造においても、平坦領域により接続は保たれるため画素内の一部領域が発光しないといった不良が発生し難い。つまり、突起の一部に平坦領域を設けることで電極の断線による不良発生が抑制され歩留まりが向上する。
【００８９】
次に、本発明の他の実施例について説明する。図３２は本発明による表示装置の他の実施例を説明する１画素付近の要部概略断面図である。本実施例の表示装置は図１を用いて説明した実施例において、赤色発光画素、緑色発光画素、青色発光画素と塗り分けられていた有機層を全て青色発光の有機層とし、赤色、及び緑色を表示する画素に相当する位置の導波層中に青色の光を受けて赤色の蛍光を発する色変換層、及び青色の光を受けて緑色の蛍光を発する色変換層をそれぞれ設けたもので、上記実施例と同じ機能の部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。ここで、ＯＬＥＤディスプレイのフルカラー化に関してはいくつかの方式が提案・実証されおり、その中のひとつに青色発光素子と蛍光性の色変換層（ＣＣＭ：color changing mediums）を組み合わせた方式（以下、ＣＣＭ法）がある。ＣＣＭ法は青色発光層で発生した光で蛍光性の色変換用蛍光色素層を励起し、青色から緑色、赤色へ変換し３原色発光を得るものである（情報映像メディア学会誌 Vol.54,No8,pp1115〜1120参照）。
【００９０】
本実施例は、本発明にかかる表示装置にＣＣＭ法を適用したもので、青色発光画素に関しては上記実施例と同様に導波層は一層で形成し、赤色、及び緑色の発光画素に関しては図３２に示すように、突起５００で囲まれる窪地状の領域に第一の導波層６０１、色変換層６０２、第２の導波層６０３をこの順に積層形成したものである。第１の導波層及び第２の導波層は透明な樹脂あるいは窒化シリコン、酸化シリコン、酸化チタンなどの透明な無機物から構成すればよく、第１の導波層６０１の屈折率は透明電極２００の屈折率よりも高くすることが望ましい。これは第１の導波層６０１の屈折率が透明電極２００の屈折率よりも高い場合、有機層１００から出射し、透明電極２００を通過する光は第１の導波層６０１と透明電極２００との境界面で全反射することがなくなり、効率よく色変換層６０２に導かれるので、色変換層において所望の色に変換される光が多くなり光取り出し効率が向上するからである。ＩＴＯやＩＺＯなどからなる透明電極よりも屈折率の高い導波層材料としては酸化チタンを使用することができる。
【００９１】
色変換層および第２の導波層の高さは傾斜反射面の高さよりも低くすることが重要である。この場合、色変換層６０２から放出される光のうち、基板面に対し、平行に近い角度で放出される光は導波層を導波し、傾斜反射面で反射することでその一部が画像光として観察者１０００側へ向かうため光取り出し効率が向上する。さらに色変換層６０２から放出される光が他の画素へ漏れて、そこから観察者１０００側へ出射することで生じる光学的なクロストークや表示のにじみといった画質の劣化がないくっきりとした高品位な表示が実現できる。尚、第２の導波層６０３はこれがなくても効率向上などの効果がえられるが、その場合は必ず色変換層と封止部材との間に屈折率が空気と同等の間隙９５０を設けることが重要である。これは間隙を設けない場合には色変換層から放出された光の一部が封止部材内を導波して損失となったり、封止部材９００を介して別の画素に入射し、そこから観察者１０００側へ出射することでクロストークやにじみといった問題を起こすからである。
【００９２】
次に、本発明の表示装置の他の実施例について説明する。ここで説明する実施例は図１、図２等を用いて説明した上記実施例において、赤色発光画素、緑色発光画素、青色発光画素に塗り分けられていた有機層を全て白色発光の有機層とし、赤色表示画素に相当する位置の導波層には赤色の顔料を混入分散し、緑色表示画素に相当する位置の導波層には緑色の顔料を混入分散し、青色表示画素に相当する位置の導波層には青色の顔料を混入分散したもので、上記実施例と同じ機能の部分については詳細な説明は省略する。
【００９３】
白色発光を実現する有機層としては、発光色の異なる複数の発光層を積層する構成と、一つの発光層中に発光色が異なる色素をドーピングする構成がある。前者の構成としては例えばＴＰＤ、Ａｌｑ３のＡｌｑ３を部分的にナイルレッドでドープし、さらに1,2,4-トリアゾール誘導体（ＴＡＺ）を組合せたものがある。また、後者としてはＰＶＫに3 種類の色素、例えば1,1,4,4 −テトラフェニル-1,3- ブタジエン（ＴＰＢ）、クマリン６、ＤＣＭ１をドープしたものがある。いずれにせよ、白色発光の有機層としては発光効率が高く、寿命の長い白色発光が得られるものを用いることが望ましい。
【００９４】
導波層は、図１６を参照して説明した実施例と同様、図１６（Ｂ）に示すように、インクジェットヘッド８５０から突起５００で囲まれた窪地状の領域に向けて導波層用組成物を吹き付けることで形成できる。本実施例においては導波層用組成物は溶剤と透明なバインダー樹脂の他に顔料を含む。導波層用組成物に含まれる顔料は赤色表示画素に吹き付ける導波層用組成物には赤色顔料、緑色表示画素に吹き付ける導波層用組成物には緑色顔料、青色表示画素に吹き付ける導波層用組成物には青色顔料を混入、分散する。顔料は液晶表示装置に使われるカラーフィルター用の顔料と同じものを用いれば良い。
【００９５】
本実施例では有機層から出射した白色光は直接、または反射電極で反射した後、導波層に入射するが、導波層にはそれぞれ所望の色の顔料が含まれるため、例えば赤色表示画素に対応する導波層では赤色に相当する波長の光は透過するが、それ以外の波長の光はほとんど吸収される。このため、導波層を透過して、あるいは導波層を導波して、傾斜反射面で反射した後、観察者に向かう光は赤色表示画素であれば赤色の光となる。緑色や青色といった他の色の表示画素についても同様に、所望の色の光が出射する。本実施例では必要とされる有機層が１種類だけなので、画素毎に塗り分ける必要が無ないため、製造が容易という特長を有する。また、上記実施例と同様、導波層および傾斜反射面の作用により光取り出し効率が向上するとともに光学的なクロストークのないくっきりとした高品位な表示装置が実現できる。
【００９６】
これまでに述べた実施例では、マトリクス状に配置した複数の画素を構成する有機発光ダイオードの発光動作を駆動素子により制御して表示を行う、いわゆるアクティブマトリクス型の表示装置の場合を説明したが、本発明はこれに限定されない。つまり、上記本発明の光取り出し効率を向上する構造はいわゆるパッシブマトリクス型の表示装置や、単なる照明装置などの光源にも適用されるものである。また、発光素子に関しては上述の有機発光ダイオードだけでなく、無機のエレクトロルミネッセンス素子や無機の発光ダイオードなど、空気よりも屈折率が高い媒質中で発光し、発光層の少なくとも一部が平坦であるものに対して有効であることは上記から明らかだろう。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、導波層および傾斜反射面の作用により、光取り出し効率が向上し、同じ消費電力であれば、より輝度が高く、明るい表示の表示装置を実現できる。また、同じ輝度（明るさ）であれば発光素子に流れる電流を小さくできるので消費電力が小さくなり、さらに寿命が長い表示装置を実現できるという効果がある。さらに、光学的なクロストークや表示のにじみのないくっきりとした高品位な表示が得られる表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による表示装置の１実施例を説明する１画素付近の要部概略断面図である。
【図２】本発明による表示装置の１実施例を説明する要部平面図である。
【図３】本発明による表示装置の１実施例の動作の一例を説明するための要部概略断面図である。
【図４】傾斜角度αと輝度の視野角特性の関係を見積もった結果を示すグラフによる説明図である。
【図５】導波層の屈折率が透明電極の屈折率よりも小さい場合の導波層と透明電極の屈折率の大小関係による効果の説明図である。
【図６】導波層の屈折率が透明電極の屈折率よりも大きい場合の導波層と透明電極の屈折率の大小関係による効果の説明図である。
【図７】本発明による表示装置の１実施例の全体レイアウトを模式的に示すブロック図である。
【図８】図７の表示部に構成されるアクティブマトリクスの等価回路図である。
【図９】本発明による表示装置の１実施例における画素の平面構造の要部概略透視図である。
【図１０】図９のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図１１】ゲート線に順次印加される電圧のタイミング図である。
【図１２】１行１列に位置するゲート電圧とデータ電圧、及び蓄積容量の電圧状態例の説明図である。
【図１３】本発明による表示装置の製造方法における突起部分を製作する工程図である。
【図１４】突起部分の説明図である。
【図１５】本発明による表示装置の製造方法における有機膜部分を製作する工程図である。
【図１６】本発明による表示装置の製造方法における導波層部分を製作する工程図である。
【図１７】本発明の表示装置の他の実施例の概略を示す要部断面図である。
【図１８】導波層の効果の説明図である。
【図１９】導波層の効果の説明図である。
【図２０】本発明による表示装置の他の実施例を説明する１画素付近の要部概略断面図である。
【図２１】本発明による表示装置の他の実施例を説明する１画素付近の要部概略断面図である。
【図２２】本発明による表示装置の他の実施例を説明する１画素付近の要部概略断面図である。
【図２３】本発明による表示装置の他の実施例を説明する１画素付近の要部概略断面図である。
【図２４】本発明による表示装置の図２３に示した他の実施例の製造方法を説明する工程図である。
【図２５】本発明による表示装置の図２３に示した他の実施例の製造方法を説明する工程図である。
【図２６】本発明による表示装置の他の実施例の一部を示す概略断面図である。
【図２７】本発明による表示装置の他の実施例の一部領域を示す平面図である。
【図２８】図２７のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図２９】図２７に示した表示装置を図２３を参照して説明した実施例の構成で実現する場合のＣ−Ｃ線における概略断面図である。
【図３０】本発明による表示装置の他の実施例を説明する１画素付近の要部概略断面図である。
【図３１】本発明による表示装置の他の実施例の一部領域を示す平面図である。
【図３２】本発明による表示装置の他の実施例を説明する１画素付近の要部概略断面図である。
【図３３】従来のＯＬＥＤの構造の一例とその表示動作を説明する要部概略断面図である。
【図３４】従来のＯＬＥＤの一例を示す要部概略断面図である。
【符号の説明】
１・・・・表示装置、２・・・・表示部、３・・・・データ駆動回路、４・・・・走査駆動回路、７・・・・データ線、８・・・・ゲート線、２０，２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ・・・・画素、２１・・・・スイッチトランジスタ（スイッチング用薄膜トランジスタ）、２２・・・・ドライバトランジスタ（駆動用薄膜トランジスタ）、２３・・・・蓄積容量、２４・・・・発光素子、１００・・・・有機膜、２００・・・・透明電極、３００・・・・反射電極、５００・・・・突起、６００、６０１，６０２・・・・導波層、７００・・・・傾斜反射面、８００・・・・基板、９００・・・・封止部材、９５０・・・・間隙。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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