(57)【要約】【課題】発光素子の寿命が長い自発光型の表示装置を提供する。【解決手段】本発明による表示装置は、主面と主面に対向する裏面とを有する基板と、基板の主面上に設けられた配線群およびアクティブ素子と、樹脂材料から形成され、配線群およびアクティブ素子を覆う第１層間絶縁膜と、第１層間絶縁膜上に設けられた発光素子とを備えている。発光素子は、アクティブ素子のゲート電極および／または配線群に部分的に重なっている。【選択図】図４
2005099317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面と前記主面に対向する裏面とを有する基板と、
前記基板の前記主面上に設けられた配線群と、
前記基板の前記主面上に設けられ、少なくともゲート電極を有するアクティブ素子と、
前記配線群および前記アクティブ素子を覆う第１層間絶縁膜と、
前記第１層間絶縁膜上に設けられた発光素子とを備え、
前記発光素子から前記基板の前記主面に入射し、前記基板を透過して前記基板の前記裏面から出射する光を用いて表示を行う表示装置であって、
前記発光素子は、前記アクティブ素子の前記ゲート電極および／または前記配線群に部分的に重なっている表示装置。
【請求項２】
前記第１層間絶縁膜は樹脂材料から形成されている請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記アクティブ素子と前記第１層間絶縁膜との間に設けられた遮光膜を備える請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記発光素子は、前記基板側から第１電極、発光層および第２電極をこの順に有し、前記アクティブ素子に部分的に重なっており、
前記発光素子は、さらに、前記第１電極の、前記アクティブ素子に重なる部分上に設けられた第２層間絶縁膜を有している請求項１から３のいずれかに記載の表示装置。
【請求項５】
空気の屈折率をｎ0、前記第１層間絶縁膜の屈折率をｎ1、前記第１層間絶縁膜の厚さをｄとしたとき、前記アクティブ素子および／または前記配線群に重なっている前記発光素子の領域の幅ｗは、
−ｄ・ｔａｎ（ｓｉｎ-1（ｎ0／ｎ1））≦ｗ≦ｄ・ｔａｎ（ｓｉｎ-1（ｎ0／ｎ1））
の関係を満足する、請求項１から４のいずれかに記載の表示装置。
【請求項６】
前記配線群は、第１配線と、前記第１配線に交差する第２配線とを含む、請求項１から５のいずれかに記載の表示装置。
【請求項７】
前記配線群は、前記第１配線または前記第２配線に交差する第３配線をさらに含み、
前記発光素子は、前記基板側から第１電極、発光層および第２電極をこの順に有し、
前記表示装置は、前記第１層間絶縁膜上に設けられ、前記第３配線に電気的に接続された第３電極をさらに備え、
前記第３電極と前記第２電極とが電気的に接続され、そのことによって前記第３配線と前記第２電極とが電気的に接続されている、請求項１から６のいずれかに記載の表示装置。
【請求項８】
前記発光素子は有機ＥＬ素子である請求項１から７のいずれかに記載の表示装置。
【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、有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置などの自発光型の表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機ＥＬ表示装置やＦＥＤ（Field Emission Display）などの自発光型表示装置の研究開発が活発に行われている。特に有機ＥＬ表示装置は、低電圧・低消費電力で駆動可能であるので、携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistants）などの携帯電子機器用の表示装置として注目されている。
【０００３】
有機ＥＬ表示装置用の回路構成としては、種々の構成が提案されている。図１５および図１６に、特許文献１に開示されているアクティブマトリクス型の回路構成を示す。図１５は１画素に対応した領域の等価回路を示し、図１６は１画素に対応した領域を模式的に示す平面図である。
【０００４】
この回路構成では、図１５および図１６に示すように、１画素に４つのトランジスタ（アクティブ素子）Ｑ1〜Ｑ4と２つのキャパシタＣ1、Ｃ2とが設けられ、これらにデータ配線ｘn、ｘn’、走査配線ｙn、電源配線ＢH、ＢLが接続されている。トランジスタＱ1、Ｑ2は、有機ＥＬ素子の陽極（画素電極）Ａに接続されている。
【０００５】
図１６からわかるように、各種の配線およびトランジスタと、有機ＥＬ素子とは、トランジスタＱ1、Ｑ2のドレイン電極と画素電極Ａとを接続する領域を除き、相互に重なり合わないよう構成されている。これは、配線と画素電極Ａとが絶縁膜（無機材料からなる薄膜）を介して交差すると、配線の電位変化が画素電極Ａに悪影響を与える（「クロストーク」と呼ばれる）からである。また、有機ＥＬ素子から出射される光がトランジスタに入射すると、トランジスタの素子特性が劣化するからでもある。
【特許文献１】特開２００１−３４２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１５および図１６に例示するように、有機ＥＬ素子を駆動するには、多くのトランジスタやキャパシタ、各種の配線が必要である。
【０００７】
しかしながら、図１６に示すように、有機ＥＬ素子を配線（データ配線ｘn、ｘn’や走査配線ｙnあるいは電源配線ＢH、ＢL）やトランジスタＱ1〜Ｑ4と重ならないように配置すると、有機ＥＬ素子の基板面内方向のサイズ（画素電極Ａのサイズ）を小さくせざるを得ず、画素領域内で有機ＥＬ素子が占める面積比率（以下、発光面積比率Ｓ０と呼ぶ）が低下してしまう。
【０００８】
有機ＥＬ表示装置のパネル輝度は、発光面積比率Ｓ０と、有機ＥＬ素子の単位面積あたりの発光輝度Ｌ０との積に比例するので、発光面積比率Ｓ０が低下すると、所望するパネル輝度を実現するためには、発光輝度Ｌ０を高くする必要がある。
【０００９】
一方、有機ＥＬ素子の輝度半減寿命Ｔ５０は、有機ＥＬ素子の単位面積あたりの発光輝度Ｌ０が高いほど短くなる。具体的には、輝度半減寿命Ｔ５０と発光輝度Ｌ０とは、反比例する関係（概ねＴ５０×Ｌ０＝一定）にある。そのため、所望のパネル輝度を得るために発光輝度Ｌ０を高くすると、輝度半減寿命Ｔ５０が短くなってしまう。
【００１０】
有機ＥＬ表示装置は、低電圧・低消費電力で駆動可能なディスプレイとして注目されているものの、未だその市場規模は小さい。これは、有機ＥＬ素子の輝度半減寿命が短いためである。したがって、発光面積比率が低くなるような回路構成を採用すると、輝度半減寿命をさらに縮めてしまい、有機ＥＬ表示装置の用途を制限してしまう。
【００１１】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、発光素子の寿命が長い自発光型の表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明による表示装置は、主面と前記主面に対向する裏面とを有する基板と、前記基板の前記主面上に設けられた配線群と、前記基板の前記主面上に設けられ、少なくともゲート電極を有するアクティブ素子と、前記配線群および前記アクティブ素子を覆う第１層間絶縁膜と、前記第１層間絶縁膜上に設けられた発光素子とを備え、前記発光素子から前記基板の前記主面に入射し、前記基板を透過して前記基板の前記裏面から出射する光を用いて表示を行う表示装置であって、前記発光素子は、前記アクティブ素子の前記ゲート電極および／または前記配線群に部分的に重なっており、そのことによって上記目的が達成される。
【００１３】
ある好適な実施形態において、前記第１層間絶縁膜は樹脂材料から形成されている。
【００１４】
ある好適な実施形態において、本発明による表示装置は、前記アクティブ素子と前記第１層間絶縁膜との間に設けられた遮光膜を備える。
【００１５】
ある好適な実施形態において、前記発光素子は、前記基板側から第１電極、発光層および第２電極をこの順に有し、前記アクティブ素子に部分的に重なっており、前記発光素子は、さらに、前記第１電極の、前記アクティブ素子に重なる部分上に設けられた第２層間絶縁膜を有している。
【００１６】
ある好適な実施形態において、空気の屈折率をｎ0、前記第１層間絶縁膜の屈折率をｎ1、前記第１層間絶縁膜の厚さをｄとしたとき、前記アクティブ素子および／または前記配線群に重なっている前記発光素子の領域の幅ｗは、−ｄ・ｔａｎ（ｓｉｎ-1（ｎ0／ｎ1））≦ｗ≦ｄ・ｔａｎ（ｓｉｎ-1（ｎ0／ｎ1））の関係を満足する。
【００１７】
ある好適な実施形態において、前記配線群は、第１配線と、前記第１配線に交差する第２配線とを含む。
【００１８】
ある好適な実施形態において、前記配線群は、前記第１配線または前記第２配線に交差する第３配線をさらに含み、前記発光素子は、前記基板側から第１電極、発光層および第２電極をこの順に有し、前記表示装置は、前記第１層間絶縁膜上に設けられ、前記第３配線に電気的に接続された第３電極をさらに備え、前記第３電極と前記第２電極とが電気的に接続され、そのことによって前記第３配線と前記第２電極とが電気的に接続されている。
【００１９】
ある好適な実施形態において、前記発光素子は有機ＥＬ素子である。
【００２０】
以下、本発明の作用について説明する。
【００２１】
本発明による表示装置では、発光素子が、アクティブ素子のゲート電極および／または配線群に第１層間絶縁膜を介して部分的に重なっている。従って、アクティブ素子のゲート電極や配線群に発光素子が重ならない従来の構成に比べ、実効的な発光面積比率を高くすることができ、その分発光素子の単位面積あたりの発光輝度を低くすることができる。そのため、発光素子の寿命（輝度半減寿命）を長くすることができる。
【００２２】
第１層間絶縁膜が樹脂材料から形成されていると、透明度が高い厚膜を容易に形成することができ、アクティブ素子のゲート電極・配線群と発光素子とが重なることによる悪影響（例えばクロストーク）の発生を効果的に抑制することができる。
【００２３】
アクティブ素子と第１層間絶縁膜との間に遮光膜を設けると、発光素子からアクティブ素子に入射する光の量を低減し、アクティブ素子への光入射によるアクティブ素子の特性変化を抑制することができる。
【００２４】
発光素子が、基板側から第１電極、発光層および第２電極をこの順に有し、アクティブ素子に部分的に重なっている場合には、第１電極のアクティブ素子に重なる部分上に第２層間絶縁膜を設けると、第２層間絶縁膜上の発光層には電流がほとんど流れず、発光素子のアクティブ素子に重なる部分は発光しないので、アクティブ素子への光入射によるアクティブ素子の特性変化を抑制することができる。
【００２５】
空気の屈折率をｎ0、第１層間絶縁膜の屈折率をｎ1、第１層間絶縁膜の厚さをｄとしたとき、アクティブ素子および／または配線群に重なっている発光素子の領域の幅ｗが、−ｄ・ｔａｎ（ｓｉｎ-1（ｎ0／ｎ1））≦ｗ≦ｄ・ｔａｎ（ｓｉｎ-1（ｎ0／ｎ1））の関係を満足すると、発光素子の発光効率を十分に高くするとともに発光素子の寿命を十分に長くすることができ、発光素子の発光効率と寿命とのバランスに優れた表示装置が得られる。
【００２６】
配線群は、典型的には、第１配線と、第１配線に交差する第２配線とを含んでいる。第１配線は、例えば、アクティブ素子のゲート電極に電気的に接続されるゲート配線であり、第２配線は、例えば、アクティブ素子のソース電極に電気的に接続されるソース配線である。
【００２７】
発光素子が、基板側から第１電極、発光層および第２電極をこの順に有している場合、第２電極の抵抗に起因した第２電極の電位低下が発生し、発光素子の発光輝度の低下が発生することがあるが、第１配線や第２配線とは異なる第３配線（第１配線または第２配線に交差する）を設け、この第３配線と第２電極とを電気的に接続すると、第２電極の電位低下の発生を抑制し、発光素子の発光輝度の低下を抑制することができる。そのため、表示面内の輝度のバラツキを抑制し、均一な表示を実現することができる。また、第２電極に発生する電位低下を抑制することによって、第２電極での発熱を抑制することができるので、そのことによって発光素子の寿命を延ばすことができるという利点も得られる。第３配線は、例えば、第１配線または第２配線と同一の導電膜から形成され同一のレベルに位置している（すなわち第１層間絶縁膜と基板との間に位置している）ので、具体的には、第１層間絶縁膜上に第３配線に電気的に接続された第３電極を設け、この第３電極と第２電極とを電気的に接続することによって、第３配線と第２電極とを電気的に接続することができる。
【００２８】
本発明は、発光素子として有機ＥＬ素子を備えた表示装置に特に好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明による表示装置では、発光素子が、アクティブ素子のゲート電極および／または配線群に層間絶縁膜を介して部分的に重なっているので、画素領域内の実効的な発光面積比率を高くすることができ、その分発光素子の単位面積あたりの発光輝度を低くすることができる。そのため、発光素子の寿命（輝度半減寿命）を長くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、以下では、アクティブ素子としてＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、発光素子として有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を備えた有機ＥＬ表示装置を例として本発明の実施形態を説明するが、本発明はこれに限定されず、ＦＥＤ（Field Emission Display）等にも好適に用いられる。
【００３１】
（実施形態１）
図１および図２に、本実施形態における有機ＥＬ表示装置１００を模式的に示す。図１は、表示装置１００を模式的に示すブロック図であり、図２は、表示装置１００の１つの画素領域を示す等価回路図である。
【００３２】
表示装置１００は、図１に示すように、ゲート配線Ｇｉ（ｉ＝１、２、３、・・・）と、ゲート配線Ｇｉに交差するソース配線Ｓｊ（ｊ＝１、２、３、・・・）と、ソース配線Ｓｊに略平行に延びる電源配線Ｖｓとを有する。ゲート配線Ｇｉおよびソース配線Ｓｊは、ゲートドライバ回路２およびソースドライバ回路３にそれぞれ接続されており、電源配線Ｖｓは、電源に接続されている。ゲート配線Ｇｉとソース配線Ｓｉとによって囲まれた領域のそれぞれに画素Ａｉｊが規定される。表示装置１００が有する複数の画素のそれぞれごとに、図２に示すように、スイッチング用ＴＦＴ４、駆動用ＴＦＴ５、コンデンサ（キャパシタ）６および有機ＥＬ素子７が設けられている。
【００３３】
駆動用ＴＦＴ５および有機ＥＬ素子７は、電源配線Ｖｓと対向電極（共通電位Ｖｃｏｍを与えられ、有機ＥＬ素子７の陰極として機能する）との間に、直列に接続されている。つまり、駆動用ＴＦＴ５のソース電極が電源配線Ｖｓに接続され、駆動用ＴＦＴ５のドレイン電極が有機ＥＬ素子７の陽極に接続されており、この駆動用ＴＦＴ５によって、電源配線Ｖｓから有機ＥＬ素子７への電流の流れが制御される。有機ＥＬ素子７は、電源配線Ｖｓから電流を供給されることによって発光する。
【００３４】
スイッチング用ＴＦＴ４は、そのゲート電極がゲート配線Ｇｉと接続され、ソース電極がソース配線Ｓｊに接続され、ドレイン電極が駆動用ＴＦＴ５のゲート電極と接続されている。このスイッチング用ＴＦＴ４によって、駆動用ＴＦＴ５のオン状態とオフ状態とが切り替えられる。
【００３５】
コンデンサ６を構成する一対の電極のうちの一方は、スイッチング用ＴＦＴ４のドレイン電極と駆動用ＴＦＴ５のゲート電極とに接続されており、他方の電極は、電源配線Ｖｓに接続されている。コンデンサ６は、スイッチング用ＴＦＴ４がオン状態のときに電荷を蓄積しておき、スイッチング用ＴＦＴ４がオフ状態となった後に駆動用ＴＦＴ５にオン電圧を所定時間供給する。コンデンサ６がこのように機能することによって、有機ＥＬ素子７はスイッチング用ＴＦＴ４がオフ状態となった後も所定時間発光し続ける。
【００３６】
次に、図３および図４を参照しながら、表示装置１００の構造をより詳しく説明する。図３は、表示装置１００の２つの画素領域の構造を模式的に示す上面図であり、図４は、図３中の４Ａ−４Ａ’線に沿った断面図である。
【００３７】
表示装置１００は、主面および裏面を有する透明基板（例えばガラス基板）１を有し、この基板１の主面上に配線群とアクティブ素子とが設けられている。
【００３８】
具体的には、基板１の主面上に半導体層（例えばＳｉ薄膜）８が形成され、この半導体層８上にゲート絶縁膜が形成されている。ゲート絶縁膜上に、ゲート配線Ｇｉ、ゲート電極４Ｇおよび５Ｇが形成され、これらを覆うようにさらに絶縁膜９が形成されている。絶縁膜９上に、ソース配線Ｓｊ、ソース電極４Ｓ、５Ｓ、ドレイン電極４Ｄ、５Ｄおよび電源配線Ｖｓが形成されている。ソース電極４Ｓ、５Ｓ、ドレイン電極４Ｄおよび５Ｄは、ゲート絶縁膜および絶縁膜９に形成されたスルーホール１０を介して半導体層８に電気的に接続されている。上記のように構成された積層構造によって、スイッチング用ＴＦＴ４および駆動用ＴＦＴ５が形成されている。本実施形態におけるスイッチング用ＴＦＴ４および駆動用ＴＦＴ５は、ＣＧ（Continuous Grain）シリコンＴＦＴである。
【００３９】
表示装置１００では、スイッチング用ＴＦＴ４、駆動用ＴＦＴ５、ゲート配線Ｇｉ、ソース配線Ｓｊおよび電源配線Ｖｓを覆うように、層間絶縁膜（後述するさらなる層間絶縁膜と区別するために「第１層間絶縁膜」とも呼ぶ）１２が設けられており、この層間絶縁膜１２上に、発光素子としての有機ＥＬ素子７が設けられている。層間絶縁膜１２は、典型的には、樹脂材料から形成されている。有機ＥＬ素子７は、透明基板１側から画素電極１３、有機ＥＬ層１９および対向電極２０をこの順で有している。
【００４０】
画素電極（例えばＩＴＯ層）１３は、層間絶縁膜１２上に形成されており、層間絶縁膜１２に形成されたスルーホール１８を介して駆動用ＴＦＴ５のドレイン電極５Ｄに電気的に接続されている。画素電極１３は、有機ＥＬ素子７の陽極として機能する。
【００４１】
有機ＥＬ層１９は、発光層を含み、画素電極１３上に形成されている。なお、本実施形態では、図４に示すように、隣接する画素電極１３間と画素電極１３のエッジ部とを覆うように絶縁膜（例えばＳｉＯ2層）１４が形成されており、有機ＥＬ層１９は実際にはこの絶縁膜１４上にも形成されているが、絶縁膜１４上の有機ＥＬ層１９にはほとんど電流が流れず、絶縁膜１４上の有機ＥＬ層１９は発光しないので、図３や図４では絶縁膜１４上の有機ＥＬ層１９を省略している。絶縁膜１４上には、インクジェットプロセスを用いて有機ＥＬ層１９を形成する際にその材料（インク）が隣接する画素領域に流入しないようにするためのバンク（例えば層間絶縁膜と同様の樹脂膜からなる）１５が形成されている。
【００４２】
対向電極（例えばＡｌ層やＡｇ層などの金属層）２０は、画素電極１３およびバンク１５を覆うように形成されており、有機ＥＬ素子７の陰極として機能する。対向電極２０は、典型的には複数の画素にわたって連続しており、共通の電位（電圧）を与えられる。
【００４３】
上記の構成を有する表示装置１００は、有機ＥＬ素子７から基板１の主面に入射し、基板１を透過して裏面から出射する光を用いて表示を行う。つまり、表示装置１００は、いわゆるボトム・エミッション型の有機ＥＬ表示装置である。
【００４４】
本発明による表示装置１００では、図３および図４に示すように、発光素子としての有機ＥＬ素子７が、配線群（ゲート配線Ｇｉ、ソース配線Ｓｊおよび電源配線Ｖｓ）およびアクティブ素子（スイッチング用ＴＦＴ４および駆動用ＴＦＴ５）に部分的に重なっている。従って、画素領域のうち、遮光材料からなる層（ゲート配線Ｇｉなどの配線やゲート電極Ｇｉなどの電極；以下「遮光層」とも称する）が形成されていない領域を有効に利用することができる。例えば、アクティブ素子であるＴＦＴ４および５が形成されている領域には、遮光層が形成されていない領域（ゲート電極とソース電極との間やゲート電極とドレイン電極との間など）が存在しているので、有機ＥＬ素子７がＴＦＴ４および５と重なっていると、このような領域からも光を出射することができる。そのため、画素領域内での発光面積を大きくして発光面積比率を高くすることができる。
【００４５】
また、有機ＥＬ素子７から出射され、遮光層に到達した光は、その一部が吸収されるものの、他の一部は有機ＥＬ素子７側に反射される。有機ＥＬ素子７側に反射された光は、典型的には金属層である対向電極（陰極）２０によって再び基板１側に反射され、その一部は、遮光層をそれて基板１に到達し、裏面から出射する。従って、有機ＥＬ素子７の遮光層に重なっている部分は、遮光層に重なっていない部分に比べれば程度は低いものの、表示に寄与する。そのため、有機ＥＬ素子７が配線およびアクティブ素子に部分的に重なっている表示装置１００では、画素領域のうちの遮光層が形成されていない領域を有効に利用できるだけでなく、遮光層が形成されている領域上の有機ＥＬ素子７をも表示に寄与させることができるので、その分実効的な発光面積の比率をさらに高くすることができる。
【００４６】
このように、本発明による表示装置１００では、画素領域内の実効的な発光面積比率を高くすることができるので、その分有機ＥＬ素子７の単位面積あたりの発光輝度を低くすることができる。そのため、有機ＥＬ素子７の寿命（輝度半減寿命）を長くすることができる。
【００４７】
ここで、有機ＥＬ素子７の遮光層に重なっている部分がどの程度表示に寄与するのかを検証する。
【００４８】
有機ＥＬ素子７のある場所から発せられた光に着目すると、この光が発せられた場所と、遮光層で反射されて有機ＥＬ素子７に戻ってきた場所との間隔は、図５に示すように、有機ＥＬ素子７からの出射角（基板法線方向となす角）θと、層間絶縁膜１２の厚さｄに依存して変化する。
【００４９】
例えば、層間絶縁膜１２の厚さｄが３μｍ、ゲート配線Ｇｉの幅が４μｍ、ソース配線Ｓｊの幅が４μｍ〜６μｍの場合において、配線（ゲート配線Ｇｉやソース配線Ｓｊ）の端辺から２μｍ内側の位置（図５中のｘ＝２μｍ）Ｐから出射された光を考える。
【００５０】
この光が、配線によって反射された後に有機ＥＬ素子７の配線に重ならない部分に戻ってくるためには、出射角θは、下式（１）を満足する必要がある。有機ＥＬ素子７の配線に重ならない部分に戻ってきた光は、図５に示すように、対向電極２０で反射された後は、配線に遮られない。なお、陽極１３や有機ＥＬ層１９の厚さは、合計しても０．５μｍ以下であり、典型的には層間絶縁膜１２の厚さｄに比べて十分に小さいので、ここでは無視できる。
【００５１】
θ＞ｔａｎ-1（ｘ／２ｄ）＝ｔａｎ-1（２／６）≒１８．４°・・・（１）
【００５２】
また、一般に、屈折率の異なる２つの層間に光が入射する場合、入射角θi、屈折角（出射角）θr、入射側の層の屈折率ｎiおよび出射側の層の屈折率ｎrの間には、下式（２）で表されるスネルの法則が成立する。
【００５３】
ｎi・ｓｉｎθi＝ｎr・ｓｉｎθr・・・（２）
【００５４】
層間絶縁膜１２を通過した光が基板１の裏面から空気中に出射するには、この光が基板１の裏面と空気層との界面で全反射しない（空気層への出射角が９０°未満）ことが必要であるから、空気の屈折率をｎ0（≒１）、層間絶縁膜１２の屈折率をｎ1とすると、式（２）より、光の出射角θは、下式（３）を満足する必要がある。
【００５５】
ｎ1・ｓｉｎθ＜ｎ0・ｓｉｎ（９０°）＝１・ｓｉｎ（９０°）＝１・・・（３）
【００５６】
ここで、層間絶縁膜１２の屈折率ｎ1を例えば１．８とすると、式（３）から下式（４）が導かれる。
【００５７】
θ＜ｓｉｎ-1（１／ｎ1）＝ｓｉｎ-1（１／１．８）≒３３．７°・・・（４）
【００５８】
従って、式（１）および（４）を満足する角度θで有機ＥＬ素子７から出射した光は、一旦遮光層で反射された後には遮光層で遮られず、基板１の裏面から出射されて表示に寄与する。
【００５９】
なお、式（１）は、光が有機ＥＬ素子７に戻ったときに配線に重ならない部分に到達する場合を見積もっているので、式（１）で規定される角度範囲よりも小さな角度で出射された光であっても、対向電極２０で反射された後に遮光層で遮られないことがある。また、実際には、ゲート配線Ｇｉやソース配線Ｓｉ上の層間絶縁膜１２の表面は、ゲート配線Ｇｉやソース配線Ｓｊの厚さを反映した凸形状を有しているので、対向電極２０の基板１側の表面は基板１の主面に対して若干傾斜している。そのため、実際には上記見積もりより多くの光が基板１の裏面から出射して表示に寄与する。
【００６０】
上記の検証からもわかるように、樹脂材料等を用いて厚い層間絶縁膜を形成することで、有機ＥＬ素子７の遮光層に重なっている部分だけでなく、遮光層に重なっている部分も表示に寄与している。
【００６１】
なお、本実施形態の表示装置１００は、図３に示すように、スイッチング用ＴＦＴ４のゲート電極４Ｇ付近（図３中に示す領域Ｅ）の半導体層８を覆うように遮光膜１７が形成されている。従って、有機ＥＬ素子７からスイッチング用ＴＦＴ４に入射する光の量を低減し、ＴＦＴ４への光の入射によるオフリーク電流（ゲート電極４Ｇへオフ電位を印加している状態でソース−ドレイン間に流れる電流）の発生が抑制される。そのため、コンデンサ６に蓄積された電荷量の変動を抑制して駆動用ＴＦＴ５のゲート電位を安定化することができ、その結果、駆動用ＴＦＴ５を介して有機ＥＬ素子７に流れる電流量を厳密に制御することができる。このように、アクティブ素子と発光素子との間に遮光膜を設けることによって、アクティブ素子に発光素子からの光が入射することによる悪影響の発生を抑制することができる。なお、ＴＦＴ４と層間絶縁膜１２との間に遮光膜１７が形成されていても、遮光膜１７上の有機ＥＬ層１９は、表示に寄与し、実効的な発光面積の増加に寄与する。このとき、遮光膜１７の光反射率が、半導体層８の光反射率よりも高ければ、表示に寄与する光の量が増加するという効果も得られる。
【００６２】
なお、本実施形態における表示装置１００では、図３に示すように、駆動用ＴＦＴ５上には遮光膜が設けられていないが、これは、駆動用ＴＦＴ５に光が入射してオフリーク電流が多少発生しても、そのことによる有機ＥＬ素子７の発光光量の変化は無視できる程少さいからである。
【００６３】
遮光膜１７は、例えば、ソース配線Ｓｊやソース電極４Ｓと同じ金属層から形成することができる。ただし、遮光膜１７をソース電極４Ｓ等と同じ金属層から形成する場合、図３に示すように、遮光膜１７とソース電極４Ｓとを所定の距離だけ離して形成する必要があるため、ＴＦＴ４の半導体層８の全ての部分を覆うように遮光膜を形成することはできない。この場合、半導体層８の遮光膜１７に覆われていない部分に光が入射することによってオフリーク電流が発生する可能性がある。
【００６４】
図６に示すように、画素電極１３のＴＦＴ４、５に重なる部分上に層間絶縁膜１４’（第１層間絶縁膜１２と区別するために「第２層間絶縁膜」ともよぶ）を設けると、層間絶縁膜１４’上の有機ＥＬ層１９には電流がほとんど流れず、有機ＥＬ素子７のＴＦＴ４、５に重なる部分は発光しないので、ＴＦＴ４、５への光入射によるオフリーク電流の発生（ＴＦＴ特性の変化）をより確実に抑制することができる。層間絶縁膜１４’は、例えば、画素電極１３間に設けられる絶縁膜１４と同じ誘電体層（例えばＳｉＯ2層）から形成することができる。
【００６５】
なお、有機ＥＬ素子７は、必ずしも画素領域内のすべての配線・アクティブ素子と重なっている必要はない。有機ＥＬ素子７の配線・アクティブ素子に重なる部分は、重ならない部分に比べて表示への寄与が低いので、有機ＥＬ素子７を配線・アクティブ素子に重なるように設けると、発光効率は低下する。そのため、必要に応じて、図７に示すように、有機ＥＬ素子７（有機ＥＬ層１９）をある配線（ここではソース配線Ｓｊ）またはあるアクティブ素子とは重ね、他のある配線（ここでは電源配線Ｖｓ）または他のあるアクティブ素子とは離間させることによって、有機ＥＬ素子７の発光効率を十分に高くし、且つ、有機ＥＬ素子７の寿命を十分に長くすることが可能となる。また、有機ＥＬ素子７は、アクティブ素子のすべての部分に重なっている必要はなく、少なくともゲート電極に重なることによって本発明の効果が得られる。
【００６６】
以下、有機ＥＬ素子７と配線および／またはアクティブ素子との重ね幅および離間幅の好ましい範囲を説明する。
【００６７】
まず、発光効率を向上させるための好ましい離間幅を説明する。図７に示すように、有機ＥＬ素子７（有機ＥＬ層１９）からは、垂直方向（基板１の法線方向）だけでなく、斜め方向にも光（図７中の光線ａ１、ａ２）が出射する。そのため、直下に遮光層が配置されていない部分であっても、そこから斜めに出射する光は、遮光層によって遮られることがあり、そのことによって有機ＥＬ素子７の発光効率が低下してしまう。
【００６８】
まず、有機ＥＬ層１９から斜めに出射する光が基板１の裏面から裏面と空気層との界面で全反射せずに出射するには、有機ＥＬ素子７からの出射角θが式（３）と同じ関係を満足する必要があり、層間絶縁膜１２の屈折率ｎ1を１．８とすれば、下式（５）の関係を満足する必要がある。
【００６９】
θ＜ｓｉｎ-1（１／ｎ1）＝ｓｉｎ-1（１／１．８）≒３３．７°・・・（５）
【００７０】
一方、有機ＥＬ層１９から出射角θで斜めに出射する光が、遮光層によって遮られないためには、発光した場所と遮光層の端辺との距離（基板法線方向からみたときのずれ）ｗ１が下式（６）の関係を満足する必要がある。
【００７１】
ｗ１＞ｄ・ｔａｎθ・・・（６）
【００７２】
ここで、層間絶縁膜１２の厚さｄを３μｍとすると、式（５）および（６）から、距離ｗ１は、下式（７）の関係を満足する必要がある。
【００７３】
ｗ１＞ｄ・ｔａｎθ＝３・ｔａｎ（ｓｉｎ-1（１／１．８））
≒３・ｔａｎ（３３．７°）≒２μｍ                ・・・（７）
【００７４】
図８に、好ましい離間幅で有機ＥＬ素子７が配置された構成を示す。図８に示す構成では、有機ＥＬ層１９の端部と遮光層の端辺（ソース配線Ｓｊ、電源配線Ｖｓのエッジ）との距離ｗ１（すなわち有機ＥＬ素子１９と遮光層との離間幅）が式（７）を満足するように有機ＥＬ素子７が配置されている。従って、有機ＥＬ層１９から発せられる光のうち、表示に寄与し得る光が遮光層に遮られず、発光効率の低下を抑制することができる。
【００７５】
次に、再び図７を参照しながら、有機ＥＬ素子７の長寿命化を図るための好ましい重ね幅を説明する。有機ＥＬ素子７（有機ＥＬ層１９）からは、垂直方向だけでなく、斜め方向にも光が出射する。そのため、直下に遮光層が配置されている部分であっても、そこから斜めに出射する光の一部（図７中の光線ｂ１、ｂ２）は、遮光層によって遮られず、基板１の裏面から出射して表示に寄与する。
【００７６】
まず、有機ＥＬ層１９から斜めに出射する光が基板１の裏面から裏面と空気層との界面で全反射せずに出射するには、有機ＥＬ素子７からの出射角θが式（５）と同じ関係を満足する必要がある。
【００７７】
一方、有機ＥＬ層１９から出射角θで斜めに出射する光が、遮光層によって遮られないためには、発光した場所と遮光層の端辺との距離（基板法線方向からみたときのずれ）ｗ２が下式（８）の関係を満足する必要がある。
【００７８】
ｗ２＜ｄ・ｔａｎθ・・・（８）
【００７９】
従って、層間絶縁膜１２の厚さｄを３μｍとすると、式（５）および（８）から、距離ｗ２は、下式（９）の関係を満足する必要がある。言い換えると、遮光層の端辺からの距離ｗ２が式（９）で規定される上限値以上の場所に形成される有機ＥＬ層１９は、表示に寄与しないので、このような場所に有機ＥＬ層１９を形成しても長寿命化には寄与しない。
【００８０】
ｗ２＜ｄ・ｔａｎθ＝３・ｔａｎ（ｓｉｎ-1（１／１．８））
≒３・ｔａｎ（３３．７°）≒２μｍ                ・・・（９）
【００８１】
図９に、好ましい重ね幅で有機ＥＬ素子７が配置された構成を示す。図９に示す構成では、有機ＥＬ層１９の端部と遮光層の端辺との距離ｗ２（すなわち有機ＥＬ素子１９と遮光層との重ね幅）が式（９）を満足するように有機ＥＬ素子７が配置されている。例えば、電源配線Ｖｓ上の有機ＥＬ層１９に着目すると、有機ＥＬ層１９と電源配線Ｖｓとの重ね幅ｗ２が約２μｍ未満となっている。また、ソース配線Ｓｊ上の有機ＥＬ層１９に着目すると、ソース配線Ｓｊの幅が４μｍであり、ソース配線Ｓｊ上の有機ＥＬ層１９の任意の場所からソース配線Ｓｊの端辺までの距離ｗ２が約２μｍとなっている。従って、有機ＥＬ層１９の、直下に遮光層が配置されている部分から出射する光も表示に寄与させることができる。そのため、実効的な発光面積比率を高くすることができ、有機ＥＬ素子７の単位面積あたりの発光輝度を低くして有機ＥＬ素子７の寿命を長くすることができる。
【００８２】
従って、配線群および／またはアクティブ素子に重なっている有機ＥＬ素子７の領域の幅ｗは、発光効率の向上を図る観点からは下式（１０）を満足することが好ましく、有機ＥＬ素子７の長寿命化を図る観点からは下式（１１）を満足することが好ましい。
【００８３】
ｗ≧−ｄ・ｔａｎ（ｓｉｎ-1（１／ｎ１））≒―２μｍ・・・（１０）
ｗ≦ｄ・ｔａｎ（ｓｉｎ-1（１／ｎ１））≒２μｍ・・・（１１）
【００８４】
そのため、有機ＥＬ素子７の発光効率と寿命（輝度半減寿命）とのバランスがとれた表示装置を実現するには、幅ｗを下式（１２）を満足する範囲とすることが好ましく、例示した構成においては、下式（１３）を満足する範囲とすることが好ましい。
【００８５】
−ｄ・ｔａｎ（ｓｉｎ-1（１／ｎ１））≦ｗ≦ｄ・ｔａｎ（ｓｉｎ-1（１／ｎ１））
・・・（１２）
−２μｍ≦ｗ≦２μｍ                                          ・・・（１３）
【００８６】
なお、式（１０）〜（１４）において、幅ｗは、正の値をとるときが重ね幅に相当し、負の値をとるときが離間幅に相当する。
【００８７】
次に、本実施形態における表示装置１００の製造方法を説明する。表示装置１００は、例えば、以下に記載する文献に開示されているような公知の材料および公知の手法を用いて製造することができる。
【００８８】
アクティブ素子としては、例えば、低温ポリシリコンＴＦＴやＣＧシリコンＴＦＴを用いることができる。図２に示す回路構成は、例えば、「4.0-in. TFT-OLED Displays and a Novel Digital Driving Method」，SID'00 Digest，pp.924-927等に開示されている。また、ＣＧシリコンＴＦＴの製造プロセスは、例えば、「Continuous Grain Silicon Technology and Its Applications for Active Matrix Display」，AM-LCD 2000，pp.25-28等に開示されている。
【００８９】
発光素子である有機ＥＬ素子７としては、公知の構造の有機ＥＬ素子を広く用いることができる。有機ＥＬ素子の構造は、例えば、「Polymer Light-Emitting Diodes for use in Flat panel Display」，AM-LCD '01，pp.211-214等に開示されている。
【００９０】
層間絶縁膜１２は、樹脂材料から形成されていることが好ましい。樹脂材料を用いると、透明度が高い厚膜を容易に形成することができ、画素電極１３と配線とが重なることによるクロストークの発生を効果的に抑制することができる。樹脂材料としては、フッ素系ポリマー樹脂（フッ素樹脂）を好適に用いることができる。フッ素系ポリマー樹脂を用いると、透明度が高い厚膜をより容易に形成することができ、クロストークの発生をより効果的に抑制することができる。フッ素系ポリマー樹脂としては、具体的には、ＪＳＲ株式会社製のＪＡＳなどを用いることができる。また、クロストークの発生をより確実に抑制する観点からは、層間絶縁膜１２の厚さは、１μｍ以上であることが好ましく、３μｍ以上であることがさらに好ましい。
【００９１】
（実施形態２）
図１０、図１１および図１２を参照しながら、本実施形態における有機ＥＬ表示装置２００を説明する。図１０は表示装置２００の１つの画素領域を示す等価回路図であり、図１１は表示装置２００の２つの画素領域の構造を示す上面図であり、図１２は図１１中の１２Ａ−１２Ａ’線に沿った断面図である。
【００９２】
表示装置２００は、図１０などに示すように、有機ＥＬ素子７の対向電極（陰極）２０に電気的に接続されたさらなる電源配線Ｖｃｏｍを有している点において、図１などに示した表示装置１００と異なっている。以下では、電源配線Ｖｓを第１電源配線ともよび、電源配線Ｖｃｏｍを第２電源配線ともよぶ。
【００９３】
本実施形態における第２電源配線Ｖｃｏｍは、図１０および図１１に示すように、第１電源配線Ｖｓに略平行に延びるように設けられている。第２電源配線Ｖｃｏｍは、図１２に示すように、ソース配線Ｖｓなどと同じ金属層から形成されており、層間絶縁膜１２に形成されたスルーホール４１を介してコンタクト電極４２に接続されている。
【００９４】
層間絶縁膜１２上に設けられたコンタクト電極４２は、画素電極１３と同じ金属層（例えばＩＴＯ層）から形成されている。コンタクト電極４２は、対向電極２０と接触して電気的に接続されている。このように、第２電源配線Ｖｃｏｍは、コンタクト電極４２を介して有機ＥＬ素子７の対向電極（陰極）２０に電気的に接続されている。なお、コンタクト電極４２の周辺に形成されているバンク１５は、製造プロセスにおいて有機ＥＬ層１９の材料がコンタクト電極４２上に流れ込むのを防ぐ役割を果たす。
【００９５】
本実施形態における表示装置２００では、画素ごとに対向電極２０が第２電源配線Ｖｃｏｍに電気的に接続されているので、対向電極２０の抵抗に起因した対向電極２０の電位低下の発生を抑制し、有機ＥＬ素子７の発光輝度の低下を抑制することができる。そのため、表示面内の輝度のバラツキを抑制し、均一な表示を実現することができる。また、対向電極２０に発生する電位低下を抑制することによって、対向電極２０での発熱を抑制することができるので、そのことによって有機ＥＬ素子７の輝度半減寿命を延ばすことができるという利点も得られる。
【００９６】
本実施形態のように、第２電源配線Ｖｃｏｍを設け、第２電源配線Ｖｃｏｍと対向電極２０とをコンタクト電極４２を介して接続する構成は、対向電極２０として光透過性の金属薄膜や金属酸化膜を用いる場合に特に効果が高い。対向電極２０として光透過性の金属薄膜や金属酸化膜を用いると、対向電極２０の抵抗値を低くできないからである。
【００９７】
なお、表示装置２００は、図１１に示すように、配線群やアクティブ素子が配置されていない領域に、ソース配線Ｓｊと同じ金属層から形成された複数の島状の金属膜１６を有している。このような金属膜１６を設けることで、その上に形成される層間絶縁膜１２および画素電極１３に微細な凹凸形状を付与することができ、そのことによって外光を乱反射して周囲光の写り込みを防止することができる。
【００９８】
また、表示装置２００では、図１１および図１２に示すように、第２電源配線Ｖｃｏｍ上には画素電極１３が形成されていないので、第２電源配線Ｖｃｏｍの浮遊容量は第１電源配線Ｖｓやソース配線Ｓｊよりも小さくなる。このように、画素電極１３に重ならない配線は、その浮遊容量を小さくすることができる。
【００９９】
従って、画素領域内に、同じ方向に沿って延びる３つ以上の配線が配置される場合には、浮遊容量を小さくしたい配線上に画素電極が配置されない構成を採用することが好ましい。
【０１００】
図１３および図１４に、このような構成を採用した有機ＥＬ表示装置３００を示す。
【０１０１】
表示装置３００では、図１３に示すように、駆動用ＴＦＴ５のドレイン電極にさらなるスイッチング用ＴＦＴ４５、４６のソース電極が接続され、スイッチング用ＴＦＴ４５のドレイン電極に有機ＥＬ素子７の陽極（画素電極）１３に接続され、スイッチング用ＴＦＴ４６のドレイン電極にソース配線Ｓｊが接続されている。
【０１０２】
そして、スイッチング用ＴＦＴ４５、４６のゲート電極に接続された制御配線Ｗｉにより、駆動用ＴＦＴ５の電流出力が有機ＥＬ素子７へ向かうか、ソース配線Ｓｊへ向かうかが切り替えられる。また、画素領域外にコンデンサ４７やスイッチング用ＴＦＴ４８〜５１が配置されており、これらによってデータ配線Ｔｊとソース配線Ｓｊとの間の電位が制御されている。
【０１０３】
上記構成を有する表示装置３００では、データ配線Ｔｊの電位がコンデンサ４７の電位によって制御されるので、データ配線Ｔｊの浮遊容量が大きいと、その制御が難しく、データＴｊの浮遊容量が、表示特性やデータ書き込み時間に大きな影響を与える。
【０１０４】
表示装置３００では、図１４に示すように、データ配線Ｔｊが電源配線Ｖｓとソース配線Ｓｊとの間に配置され、データ配線Ｔｊが隣接する画素電極の間隙に位置しているので、データ配線Ｔｊの浮遊容量を小さくすることができ、良好な表示を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明によると、発光素子の寿命が長い自発光型の表示装置が提供される。
【０１０６】
本発明は、発光素子を備えた表示装置に用いられ、特に、発光素子として有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬ表示装置に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明による表示装置１００を模式的に示すブロック図である。
【図２】本発明による表示装置１００の１つの画素領域を示す等価回路図である。
【図３】本発明による表示装置１００を模式的に示す上面図である。
【図４】本発明による表示装置１００を模式的に示す断面図であり、図３中の４Ａ−４Ａ’線に沿った図である。
【図５】有機ＥＬ素子から出射された光が遮光層で反射された後に対向電極で反射される様子を模式的に示す図である。
【図６】本発明による表示装置１００の改変例を模式的に示す上面図である。
【図７】本発明による表示装置１００の改変例を模式的に示す断面図であり、図３中の７Ａ―７Ａ’線に沿った図である。
【図８】本発明による表示装置１００の改変例を模式的に示す断面図である。
【図９】本発明による表示装置１００の改変例を模式的に示す断面図である。
【図１０】本発明による他の表示装置２００の１つの画素領域を示す等価回路図である。
【図１１】本発明による他の表示装置２００を模式的に示す上面図である。
【図１２】本発明による表示装置２００を模式的に示す断面図であり、図１１中の１２Ａ−１２Ａ’線に沿った図である。
【図１３】本発明によるさらに他の表示装置３００を示す等価回路図である。
【図１４】本発明によるさらに他の表示装置３００を模式的に示す上面図である。
【図１５】従来の有機ＥＬ表示装置の１つの画素領域を示す等価回路図である。
【図１６】従来の有機ＥＬ表示装置を模式的に示す上面図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１    基板（透明基板）
２    ゲートドライバ回路
３    ソースドライバ回路
４    スイッチング用ＴＦＴ（アクティブ素子）
５    駆動用ＴＦＴ（アクティブ素子）
６    コンデンサ（キャパシタ）
７    有機ＥＬ素子（発光素子）
８    半導体層
９    絶縁膜
１０    スルーホール
１２    層間絶縁膜（第１層間絶縁膜）
１３    画素電極（陽極）
１４    絶縁膜
１４’    層間絶縁膜（第２層間絶縁膜）
１５    バンク
１６    金属層
１７    遮光膜
１８    スルーホール
１９    有機ＥＬ層
２０    対向電極（陰極）
【図１】
2005099317.tif 000003
【図２】
2005099317.tif 000004
【図３】
2005099317.tif 000005
【図４】
2005099317.tif 000006
【図５】
2005099317.tif 000007
【図６】
2005099317.tif 000008
【図７】
2005099317.tif 000009
【図８】
2005099317.tif 000010
【図９】
2005099317.tif 000011
【図１０】
2005099317.tif 000012
【図１１】
2005099317.tif 000013
【図１２】
2005099317.tif 000014
【図１３】
2005099317.tif 000015
【図１４】
2005099317.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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