(57)【要約】【課題】微小共振器構造を容易かつ正確に形成する。【解決手段】複数の画素を備え、２種類以上の波長の射出光によりカラー表示を行う表示装置であり、各画素は、基板側に形成された下部反射膜１１０と、下部反射膜１１０の上方に間に有機発光素子層１２０を挟んで形成された上部反射膜２４０と、の間に構成された微小共振器構造を備える。下部反射膜１１０は金属薄膜より構成され、有機発光素子層１２０との間に第１電極２００として機能する導電性共振スペーサ層を備える。導電性共振スペーサ層はＩＴＯなどの透明導電性金属酸化物層であり、例えば、それぞれ異なる成膜室にて形成して、射出波長の異なる画素で互いに異なる厚さとする。有機発光素子層１２０で得られた光は、導電性共振スペーサ層２００によって光学長の調整された微小共振器構造によって増強され、外部に射出される。【選択図】図１
2005197009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を備え、少なくとも２種類の波長の射出光によりカラー表示を行う表示装置であって、
前記複数の画素のそれぞれは、基板側に形成された下部反射膜と、前記下部反射膜の上方に、間に有機発光素子層を挟んで形成された上部反射膜と、の間に構成された微小共振器構造を有し、
前記下部反射膜は、半透過性の金属薄膜より構成され、
該下部反射膜と前記有機発光素子層との間には、前記有機発光素子層に電荷を供給する電極として機能し、画素毎に個別パターンを有する導電性共振スペーサ層を備え、前記導電性共振スペーサ層は、透明導電性金属酸化物層であり、異なる波長の光を射出する画素で互いにその厚さが異なり、
前記有機発光素子層で得られ、前記下部反射膜と前記上部反射膜との間に構成された前記微小共振器構造によって増強された光が前記導電性共振スペーサ層及び前記下部反射膜側から外部に射出される表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表示装置において、
前記画素からの射出光は、赤、青、緑のいずれかであり、
前記導電性共振スペーサ層は、赤用、青用、緑用の画素毎に、異なる厚さに積層されていることを特徴とする表示装置。
【請求項３】
複数の画素を備え、少なくとも２種類の波長の射出光によりカラー表示を行う表示装置であって、
前記複数の画素のそれぞれは、基板側に形成された下部反射膜と、前記下部反射膜の上方に、間に有機発光素子層を挟んで形成され半透過性の上部反射膜と、の間に構成された微小共振器構造を有し、
前記下部反射膜と前記上部反射膜との層間距離に応じた光学長は、異なる波長の光を射出する画素で互いに異なり、
前記微小共振器構造によって増強された光が前記上部反射膜を透過して外部に射出されることを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載の表示装置において、
前記下部反射膜と前記上部反射膜との層間に、前記有機発光素子層に電荷を供給する電極として機能し、画素毎に個別パターンを有する導電性共振スペーサ層が設けられ、
該導電性共振スペーサ層は、異なる波長の光を射出する画素で互いに厚さが異なることを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項４に記載の表示装置において、
前記導電性共振スペーサ層は、前記下部反射膜と前記有機発光素子層との間に設けられ、導電性金属酸化物を含むことを特徴とする表示装置。
【請求項６】
前記下部反射膜は、銀、金、白金、アルミニウム又はこれらのいずれかの合金を含むことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一つに記載の表示装置。
【請求項７】
複数の画素を備え、少なくとも２種類の波長の射出光によりカラー表示を行う表示装置の製造方法であって、
各画素は、下部反射膜と、前記下部反射膜の上方に、間に少なくとも１層の有機発光素子層を挟んで形成された上部反射膜と、の間に構成された微小共振器を備え、
前記微小共振器の前記下部反射膜と前記上部反射膜との層間距離に応じた光学長が、発光色に応じて画素間で異なり、
前記各画素の前記下部反射膜を形成し、
前記下部反射膜の上に、該下部反射膜の形成と連続し、前記射出光の色毎に画素毎で異なる厚さの導電性共振スペーサ層を、それぞれ異なる成膜室で、順に形成することを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の表示装置の製造方法において、
前記導電性共振スペーサ層は、前記有機発光素子層に電荷を供給する電極層であり、
各成膜室で、マスクを用いて画素毎に個別のパターンで所定の厚さに導電性金属酸化物を積層して形成することを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項９】
請求項７又は請求項８に記載の表示装置の製造方法において、
前記画素からの射出光は、赤、青、緑のいずれかであり、
赤用、青用、緑用の画素毎に、前記導電性共振スペーサ層を異なる厚さに積層することを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項７〜請求項９のいずれか一つに記載の表示装置の製造方法において、
前記下部反射膜は、銀、金、白金、アルミニウム又はこれらのいずれかの合金を含む金属膜であり、
該金属膜の形成後連続して、所定の厚さの前記導電性共振スペーサ層として透明導電性金属酸化物層が形成されることを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項１１】
各画素が、下部反射膜と、前記下部反射膜の上方に、間に有機発光素子層を挟んで形成された上部反射膜と、の間に構成された微小共振器を備え、
前記微小共振器の前記下部反射膜と前記上部反射膜との層間距離に応じた光学長が射出光の波長に応じて画素間で異なり、少なくとも２種類の波長の射出光によりカラー表示を行う表示装置の製造装置であって、
前記下部反射膜を形成する下部反射膜成膜室と、
前記下部反射膜と前記有機発光素子層との間に形成され、前記微小共振器の前記光学長を画素が射出する発光波長に応じて調整する導電性共振スペーサ層を積層するスペーサ成膜室と、を備え、
前記スペーサ成膜室は、形成する前記導電性共振スペーサ層の厚さ別に複数室設けられ、
前記下部反射膜成膜室および複数の前記スペーサ成膜室は、真空状態を維持しながら処理基板を搬送可能に直接又は搬送室を介して互いに連結されていることを特徴とする表示装置の製造装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の表示装置の製造装置において、
前記スペーサ成膜室内では、真空雰囲気中で、所定画素領域が開口したマスクを用いて前記下部反射膜の上に前記導電性共振スペーサ層を形成することを特徴とする表示装置の製造装置。
【請求項１３】
請求項１１又は請求項１２に記載の表示装置の製造装置において、
前記下部反射膜成膜室は、前記処理基板に、銀、金、白金、アルミニウム又はこれらのいずれかの合金を含む金属膜を形成する成膜室であり、
前記スペーサ成膜室は、真空状態に維持されたまま搬送され前記金属膜の形成されている処理基板に、前記導電性共振スペーサ層として、インジウム又はスズの酸化物又はインジウムスズ酸化物を所定の厚さに積層する表示装置の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置、特に微小共振器構造を備えたカラー表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、薄型で小型化の可能なフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）が注目されており、このＦＰＤの中でも代表的な液晶表示装置は、すでに様々な機器に採用されている。また、現在、自発光型のエレクトロルミネッセンス（以下ＥＬという）素子を用いた発光装置（表示装置や光源）、特に採用する有機化合物材料によって多様な発光色で高輝度発光の可能な有機ＥＬ表示装置については、その研究開発が盛んに行われている。
【０００３】
この有機ＥＬ表示装置では、液晶表示装置のようにバックライトからの光の透過率をその前面にライトバルブとして配置した液晶パネルが制御する方式と異なり、上述のように自発光型であるため、本質的に光の利用効率、すなわち外部への光の取り出し効率が高いため高輝度発光が可能である。
【０００４】
しかし、現在提案されている有機ＥＬ素子の発光輝度はまだ十分でなく、また、発光輝度を向上させるために有機層への注入電流を増大させると有機層の劣化が早まってしまうという問題がある。
【０００５】
このような問題を解消するための方法として、下記特許文献１や非特許文献１などに提案されているように、ＥＬ表示装置に微小共振器を採用し、特定波長における光強度を増強する方法が考えられる。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２７５３８１号公報
【非特許文献１】中山隆博、角田敦  「光共振機構造を導入した素子」応用物理学会  有機分子・バイオエレクトロニクス分科会  １９９３年第３回講習会ｐ１３５−ｐ１４３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
有機ＥＬ素子に上記微小共振器構造を採用する場合、素子の背面側の電極に、反射鏡として機能する金属電極（例えば陰極）を設け、素子の前面（基板側）に半透過鏡を設け、この半透過鏡と金属電極との間の光学長Ｌが発光波長λに対し、下記式（１）
２ｎＬ＝（ｍ＋ １／２）λ        ・・・（１）
の関係を示すように設計することで、波長λを選択的に増強して外部に射出することが可能となる。なお、ここでｎは、屈折率、ｍは、整数（０，１，２，３・・・）である。
【０００８】
このような関係は、射出波長が単一波長、つまり、モノクロの有機ＥＬ表示装置や、平面光源として採用する場合には設計が比較的容易である。
【０００９】
しかし、フルカラーの有機ＥＬ表示装置を製造する場合、１つの表示パネル内で増強すべき波長が、例えばＲ，Ｇ，Ｂの３種類存在する。従って、画素毎に異なる波長の光を増強する必要があり、そのためには射出する波長毎に画素の半透過鏡と金属電極との光学長Ｌを変えなければならない。
【００１０】
一方で、表示装置においては、集積回路などに採用される半導体デバイスとは異なり、その表示自体が観察者に視認されるため、全ての画素において高い表示品質を安定して達成しなければ、表示装置として実際に採用することが出来ない。
【００１１】
そのため、例えば上記共振器構造は、理論上、フルカラーの表示装置であれば射出波長毎に画素の光学長を設定すれば良いが、それぞれ異なる厚さとなるように各画素を別々に製造したのでは、製造の工程数の増加、製造の複雑化が避けられず、深刻な品質の低下とばらつきを招いてしまう。特に有機ＥＬ表示装置では、現在、表示品質の安定性に課題を残していることから、単純に共振器構造を採用すると、表示装置の量産をする際に、歩留まりの低下と、製造コストの増大が著しくなってしまう。従って、ＥＬ表示装置への微小共振器は、研究レベルから進展していなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、複数の画素を備え、少なくとも２種類の波長の射出光によりカラー表示を行う表示装置であり、前記複数の画素のそれぞれは、基板側に形成された下部反射膜と、前記下部反射膜の上方に間に有機発光素子層を挟んで形成された上部反射膜と、の間に構成された微小共振器構造を有し、前記下部反射膜は、半透過性の金属薄膜より構成され、該下部反射膜と前記有機発光素子層との間には、前記有機発光素子層に電荷を供給する電極として機能し、画素毎に個別パターンを有する導電性共振スペーサ層を備え、前記導電性共振スペーサ層は、透明導電性金属酸化物層であり、異なる波長の光を射出する画素で互いにその厚さが異なり、前記有機発光素子層で得られ、前記下部反射膜と前記上部反射膜との間に構成された前記微小共振器構造によって増強された光が前記導電性共振スペーサ層及び前記下部反射膜側から外部に射出される。
【００１３】
本発明の他の態様では、上記表示装置において、前記画素からの射出光は、赤、青、緑のいずれかであり、前記導電性共振スペーサ層は、赤用、青用、緑用の画素毎に、異なる厚さに積層されている。
【００１４】
本発明の他の態様では、複数の画素を備え、少なくとも２種類の波長の射出光によりカラー表示を行う表示装置であって、前記複数の画素のそれぞれは、基板側に形成された下部反射膜と、前記下部反射膜の上方に、間に有機発光素子層を挟んで形成され半透過性の上部反射膜と、の間に構成された微小共振器構造を有し、前記下部反射膜と前記上部反射膜との層間距離に応じた光学長は、異なる波長の光を射出する画素で互いに異なり、前記微小共振器構造によって増強された光が前記上部反射膜を透過して外部に射出される。
【００１５】
本発明の他の態様では、上記表示装置において、前記下部反射膜と前記上部反射膜との層間に、前記有機発光素子層に電荷を供給する電極として機能し、画素毎に個別パターンを有する導電性共振スペーサ層が設けられ、該導電性共振スペーサ層は、異なる波長の光を射出する画素で互いに厚さが異なる。
【００１６】
本発明の他の態様では、上記表示装置において、前記導電性共振スペーサ層は、前記下部反射膜と前記有機発光素子層との間に設けられ、導電性金属酸化物を含む。
【００１７】
また、本発明の他の態様では、上記下部反射膜は、銀、金、白金、アルミニウム又はこれらのいずれかの合金を含む。
【００１８】
本発明の他の態様は、複数の画素を備え、少なくとも２種類の波長の射出光によりカラー表示を行う表示装置の製造方法であって、各画素は、下部反射膜と、前記下部反射膜の上方に、間に少なくとも１層の有機発光素子層を挟んで形成された上部反射膜と、の間に構成された微小共振器を備え、前記微小共振器の前記下部反射膜と前記上部反射膜との層間距離に応じた光学長が、発光色に応じて画素間で異なり、前記各画素の前記下部反射膜を形成し、前記下部反射膜の上に、該下部反射膜の形成と連続し、前記射出光の色毎に画素毎で異なる厚さの導電性共振スペーサ層を、それぞれ異なる成膜室で、順に形成する。
【００１９】
本発明の他の態様では、上記製造方法において、前記導電性共振スペーサ層は、前記有機発光素子層に電荷を供給する電極層であり、各成膜室で、マスクを用いて画素毎に個別のパターンで所定の厚さに導電性金属酸化物を積層して形成する。
【００２０】
本発明の他の態様では、上記表示装置の製造方法において、前記画素からの射出光は、赤、青、緑のいずれかであり、赤用、青用、緑用の画素毎に、前記導電性共振スペーサ層を異なる厚さに積層する。
【００２１】
本発明の他の態様では、上記製造方法において、前記下部反射膜は、銀、金、白金、アルミニウム又はこれらのいずれかの合金を含む金属膜であり、該金属膜の形成後連続して、所定の厚さの前記導電性共振スペーサ層として透明導電性金属酸化物層が形成される。
【００２２】
本発明の他の態様では、各画素が、下部反射膜と、前記下部反射膜の上方に間に有機発光素子層を挟んで形成された上部反射膜と、の間に構成された微小共振器を備え、前記微小共振器の前記下部反射膜と前記上部反射膜との層間距離に応じた光学長が射出光の波長に応じて画素間で異なり、少なくとも２種類の波長の射出光によりカラー表示を行う表示装置の製造装置であって、前記下部反射膜を形成する下部反射膜成膜室と、前記下部反射膜と前記有機発光素子層との間に形成され、前記微小共振器の前記光学長を画素が射出する発光波長に応じて調整する導電性共振スペーサ層を積層するスペーサ成膜室と、を備え、前記スペーサ成膜室は、形成する前記導電性共振スペーサ層の厚さ別に複数室設けられ、前記下部反射膜成膜室および複数の前記スペーサ成膜室は、真空状態を維持しながら処理基板を搬送可能に直接又は搬送室を介して互いに連結されている。
【００２３】
本発明の他の態様では、上記製造装置において、前記スペーサ成膜室内では、真空雰囲気中で、所定画素領域が開口したマスクを用いて前記下部反射膜の上に前記導電性共振スペーサ層を形成する。
【００２４】
本発明の他の態様では、上記製造装置において、前記下部反射膜成膜室は、前記処理基板に、銀、金、白金、アルミニウム又はこれらのいずれかの合金を含む金属膜を形成する成膜室であり、前記スペーサ成膜室は、真空状態に維持されたまま搬送され前記金属膜の形成されている処理基板に、前記導電性共振スペーサ層として、インジウム又はスズの酸化物又はインジウムスズ酸化物を所定の厚さに積層する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、表示装置の各画素に、射出波長毎に微小光共振器を容易且つ正確に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施のための最良の形態（以下、実施形態という）について図面を参照して説明する。
【００２７】
図１は、本発明の実施形態に係る微小共振器構造を備えた表示装置の概略断面構造を示す。表示装置としては、自発光表示素子を各画素に備えた発光表示装置であり、以下では表示素子として有機ＥＬ素子を採用した有機ＥＬ表示装置を例に説明する。
【００２８】
有機ＥＬ素子１００は、第１電極２００と第２電極２４０との間に有機化合物、特に、有機発光材料を少なくとも含む有機発光素子層１２０を備えた積層構造であり、有機層に陽極から正孔を注入し陰極からは電子を注入し、有機層中で注入された正孔と電子とが再結合し、得られた再結合エネルギによって有機発光材料が励起され、基底状態に戻る際に発光が起こる原理を利用している。
【００２９】
第１電極２００としては、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などの導電性金属酸化物材料を用い、第２電極２４０としては、上部反射膜として機能するＡｌやその合金などを用いる。さらに、第１電極２００の下層には、上部反射膜との間に微小共振器構造を構成するための下部反射膜１１０を備える。
【００３０】
有機発光素子層１２０で得られた光を透明な第１電極２００側から基板８０を透過させて外部に射出するいわゆるボトムエミッション型の表示装置とする場合には、下部反射膜１１０は、有機発光素子層１２０からの光を一部透過可能ないわゆる半透過性とする必要がある。この下部反射膜１１０には、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｌのいずれかやそれらの合金膜を用いることができるが、光を透過可能な程度の薄膜とするか、あるいは、網目状、格子状など、開口部を備えたパターンとする。
【００３１】
有機発光素子層１２０は、少なくとも有機発光分子を含む発光層を備え、材料に応じて、単層、又は２層、３層、又は４層以上の多層積層構造から構成される場合もある。図１の例では、陽極として機能する第１電極２００側から、正孔注入層１２２、正孔輸送層１２４、発光層１２６、電子輸送層１２８、電子注入層１３０が、順に真空蒸着法の連続成膜などによって積層され、電子注入層１３０の上に、ここでは陰極として機能する第２電極２４０が有機発光素子層１２０と同様の真空蒸着法によって該素子層１２０と連続して形成されている。
【００３２】
有機ＥＬ素子の発光光は、有機発光分子に起因しており、Ｒ，Ｇ，Ｂの画素毎に発光層１２６を個別パターンとしてＲ，Ｇ，Ｂ用にそれぞれ異なる材料を用いることも可能である。この場合、発光層１２６は、Ｒ，Ｇ，Ｂの画素毎、少なくとも混色を防ぐために、Ｒ，Ｇ，Ｂで分離したパターンとし、それぞれ別工程で成膜する。本実施形態では、これには限定されるものではないが、発光層１２６として、全画素同一の発光材料を用い、各画素で同一の白色発光層を採用している。具体的には、発光層１２６として互いに補色関係にある、オレンジ色発光層と青色発光層との積層構造を採用し、加色により白色発光を実現している。
【００３３】
全画素に白色発光ＥＬ素子を用いる場合、有機発光素子層１２０の全ての層は全画素共通で形成することができるが、画素毎の発光制御をより確実としてコントラストを高めるなどのため、各画素個別パターンとしても良い。マスクを用いて成膜（例えば真空蒸着法）すれば、白色の発光層１２６を画素毎に個別パターンに同時に形成することができる。図１の例では、同一の白色発光層１２６を各画素個別パターンに形成している。また、他の正孔注入層１２２、正孔輸送層１２４、電子輸送層１２８、電子注入層１３０は、ここでは、いずれも全画素共通で形成され（マスクを用いて所望の大きさで画素毎に個別パターンとしてもよい）、さらに第２電極２４０についても各画素共通で形成されている。
【００３４】
なお、有機発光素子層１２０は、正孔又は電子を輸送する機能を有するが高抵抗であり、有機発光素子層１２０を挟んで第１電極２００と第２電極２４０とが直接対向している領域のみ有機発光素子層１２０に電荷が注入され、有機ＥＬ素子１００の発光領域は、この第１電極２００と第２電極２４０の対向領域となる。より正確には、第１電極２００の端部領域は平坦化絶縁層１４０で覆われており、この平坦化絶縁層１４０の第１電極２００上の開口領域が有機ＥＬ素子１００の発光領域となる。
【００３５】
本実施形態に係る微小共振器構造は、このような透明な第１電極２００と第２電極２４０とが有機発光素子層１２０を挟んで対向する領域、すなわち、第１電極２００の下層の下部反射膜１１０と、上記第２電極２４０が兼用する上部反射膜との間の層間に構成されている。ここで、この微小共振器の光学長Ｌは、正確には、下部反射膜１１０と、上部反射膜２４０との層間距離（厚さ）と、下部反射膜１１０および上部反射膜２４０の光の染み込み距離に応じた長さであり、Ｒ，Ｇ，Ｂの波長λ（λｒ、λｇ、λｂ）に対し、上述の式（１）で示されるような光学長Ｌ（Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂ）をＲ，Ｇ，Ｂの各画素に形成している。なお、ここでは、下部及び上部反射膜１１０、２４０に金属材料を用いており、これらの膜での光の染み込み距離はほぼ０である。これにより、例えば同一構成の白色発光層１２６から射出される白色光に対し、各画素の光学長Ｌに応じて、それぞれ対応するＲ，Ｇ，Ｂの波長の光のみ共振して増強され外部に射出される。もちろん、発光層１２６の発光色が、Ｒ，Ｇ，Ｂの画素毎でそれぞれ対応するＲ，Ｇ，Ｂの場合でも、その波長成分中、各画素に形成された微小共振器の光学長Ｌに応じた波長λが増強され射出される。また、このような微小共振器構造により、射出光の指向性、特に表示装置の観察側正面方向への指向性が高くなるため、この位置における発光輝度を高くすることができる。
【００３６】
本実施形態では、各画素で射出波長λに応じて光学長Ｌを変更するために、下部反射膜１１０と上部反射膜２４０との層間に存在する第１電極２００と、有機発光素子層１２０のうち、第１電極２００を導電性共振スペーサ層としてその厚さを変更している。
【００３７】
また、画素毎に個別のこの第１電極２００を形成する際に、それぞれ異なる成膜室にて、目的とする画素領域のみ開口したマスクを用い、かつ厚さに応じた成膜時間に設定することで、成膜室毎に、すなわち射出波長毎に厚さの異なる画素毎の第１電極２００を自動的に形成することが可能となっている。上記のようにＩＴＯなどの透明導電性金属材料からなるこの第１電極２００は、例えばスパッタリング法で形成することができ、そのほか、真空蒸着法を採用してもよい。いずれの場合も、成膜時に、処理基板の材料源の手前にマスクを配置して成膜処理を実行すれば、画素毎の個別パターンに、共振スペーサ層として所望の厚さの第１電極２００を得ることができる。さらに、この第１電極２００の下層に形成されている下部反射膜１１０は、後述するような構造の製造装置により、下部反射膜１１０の形成後、大気にさらすことなく第１電極２００を連続して形成している。これにより、下部反射膜１１０の表面が自然酸化膜に覆われたり、下部反射膜１１０と第１電極２００との界面に不純物が付着するなどにより、反射率の低下を招いたり第１電極２００の下部反射膜１１０への密着性低下を確実に防止できる。
【００３８】
本実施形態に係る微小共振器は、上記のようなボトムエミッション型に限られず、トップエミッション型のＥＬ表示装置にも採用することができる。
【００３９】
図２は、有機発光素子層１２０で得られた光を第２電極２４０側から射出するトップエミッション型表示装置に微小共振器構造を採用した構成を示している。トップエミッション型の場合には、下部反射膜１１０としてほぼ１００％の光反射膜（鏡）を用いる。この場合でも、下部反射膜１１０は、上記半透過性の下部反射膜１１０と同一材料を用いて十分な厚さとするか開口部のない膜とすることで対応できる。
【００４０】
第２電極２４０は光透過性とする必要があり、この第２電極２４０が陰極として機能する場合には、電子注入性を維持するため仕事関数の小さいＡｇやＡｕなどの金属薄膜２４０ｍを有機発光素子層１２０との界面側に設け、この薄膜を光透過可能な程度の薄膜とするか、又は網目状、格子状の開口部を有するパターンとし、その薄膜を覆ってＩＴＯなどからなる透明導電層２４０ｔを形成し、第２電極２４０とする。また、下部反射膜１１０との間で微小共振器を構成するための上部反射膜は、この第２電極２４０の有機発光素子層１２０との界面側に形成された上記半透過性の金属薄膜２４０ｍを利用することができる。
【００４１】
本実施形態では、以上のボトムエミッション型、トップエミッション型のいずれの表示装置であっても、上述のように下部反射膜１１０と上部反射膜２４０との間に微小共振器構造を形成し、いずれの場合も、第１電極２００を射出波長毎に異なる厚さとして光学長Ｌを調整するための導電性共振スペーサ層として用いている。
【００４２】
さらに、本実施形態では、各画素にスイッチ素子を設けて有機ＥＬ素子を個別に制御するいわゆるアクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置を採用することができる。第１電極２００は、対応するスイッチ素子に電気的に接続され、そして、各画素毎に独立したパターンに形成されている。このように、画素毎に個別パターンとする第１電極２００であれば、Ｒ，Ｇ，Ｂの画素毎に異なる厚さとしても、他の色の画素の構造に影響を与えることがなく、確実かつ容易に、画素の光学長Ｌを調整することができる。なお、各画素にスイッチ素子のないいわゆるパッシブマトリクス型の表示装置の場合には、ストライプ状に複数本並べて形成される第１電極２００の厚さを各ラインごとに変更する方法が、製造工程が簡易で、第１電極２００の表面への不純物の付着などを避ける上で効果的である。
【００４３】
光学長Ｌを変更するには、他の要素、例えば有機発光素子層１２０の厚さを射出波長の異なる画素毎に変更してもよい。しかし、有機発光素子層１２０のうち、各画素共通で形成される層は、同時に形成することが望ましい。これは、単に、製造工程を簡素化する観点だけでなく、有機ＥＬ素子は、その有機層が、水分や酸素、パーティクルによって劣化することが知られており、積層構造の有機発光素子層１２０の形成に際しては、最小限の工程数で、かつ真空状態を破ることなく連続して成膜することが劣化を防止する上で非常に重要であるためである。
【００４４】
図３は、本実施形態に係るアクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置の概略回路構成図である。回路構成は 図３には限られないが、一例として、各画素は、有機ＥＬ素子１００、スイッチングＴＦＴ１，ＥＬ駆動ＴＦＴ２、保持容量Ｃscを有する。ＴＦＴ１のゲート電極は、表示装置の水平方向に延び、走査信号が供給されるゲートラインＧＬに電気的に接続され、そのソース（又はドレイン）は、垂直方向に延びデータ信号が供給されるデータラインＤＬに接続されている。保持容量Ｃscは、スイッチングＴＦＴ１のドレイン（又はソース）に接続され、走査信号が出力されてＴＦＴ１がオンした時に、ＴＦＴ１のソースドレインを介して供給されるデータラインＤＬのデータ信号電圧に応じた電圧を、次にこの画素が選択されるまで保持する。保持容量Ｃscに保持された電圧は、ＥＬ駆動ＴＦＴ２のゲート電極に印加され、ＴＦＴ２は、そのゲート電極に印加される電圧に応じて、電源（ＰＶｄｄ）ラインＰＬから、有機ＥＬ素子１００の第１電極２００（ここでは陽極）に電流を供給する。
【００４５】
図１および図２において、有機ＥＬ素子１００の第１電極２００に接続されているＴＦＴは、上記図３のＥＬ駆動ＴＦＴ２に相当し、図１および図２において、スイッチングＴＦＴ１および保持容量Ｃscは省略している。しかし、ＴＦＴ１およびＴＦＴ２のいずれも、ガラス基板８０上に形成された能動層８２としてアモルファスシリコンをレーザアニールによって多結晶化して同時に形成した多結晶シリコン膜を用い、また、ゲート絶縁膜８４、ゲート電極８６などＴＦＴに必要な要素は、ほぼ同時に、同一工程を経て形成されている。なお、保持容量Ｃscの一方の電極は、上記ＴＦＴ１の半導体膜８２が兼用し、他方の電極はゲート絶縁膜８４を挟んで対向しゲート電極８６と同一金属材料からなり所定の容量電圧Ｖscが印加される容量電極ラインによって構成されている。
【００４６】
これら保持容量Ｃsc、ＴＦＴ１，およびＴＦＴ２は、層間絶縁膜８８に覆われている。層間絶縁膜８８を貫通して形成されたコンタクトホール９０で、ＴＦＴ１のソース（又はドレイン）には、データラインＤＬが接続され、ＴＦＴ２のソース（又はドレイン）には電源ラインＰＬが接続されている。層間絶縁膜８８およびデータラインＤＬ、電源ラインＰＶｄｄを覆ってさらに樹脂などからなる平坦化絶縁層９２が形成され、平坦化絶縁層９２と層間絶縁膜８８を貫通して形成されたコンタクトホール９４においてＴＦＴ２のドレイン（又はソース）に第１電極２００が接続されている。
【００４７】
ここで、図１および図２に示すように、第１電極２００は共振スペーサ層を兼用して透明であるため、その下層、すなわち第１電極２００よりも先に下部反射膜１１０が上記平坦化絶縁層９２の上に形成されている。コンタクトホール９４においてＴＦＴと第１電極２００との接続の信頼性を一層高めるためには、図１および図２に示すように、コンタクトホール９４内には、下部反射膜１１０が形成されていないことが好ましく、その場合、下部反射膜１１０の成膜時に、コンタクトホール９４の領域が遮蔽されたパターンのマスクを用いればよい。ただし、コンタクトが確実に得られる場合には、下部反射膜１１０をコンタクトホール９４内にも形成し、その上に第１電極２００を形成してもよい。
【００４８】
図１および２に示すように、コンタクトホール９４の形成領域では、第１電極２００の表面がこのホール９４の存在により他の位置の表面よりも低くなることがある。上述のように本実施形態では、射出波長（共振波長）λを決定する上で共振器内の光学長Ｌを正確に設定することが重要であるため、表面が平坦にならない、すなわち、１画素内で光学長Ｌにばらつきを発生させやすいこのコンタクトホール９４の上方領域は第１電極２００の端部付近をカバーする平坦化絶縁層１４０で覆うことが好適である。
【００４９】
図４は、上記アクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置を形成するための製造装置を示している。この製造装置は、上記平坦化絶縁層９２（図１および２参照）まで形成された処理基板に対し、下部反射膜１１０と、第１電極２００を兼用し射出波長毎に異なる厚さの導電性共振スペーサ層の成膜装置１０である。成膜装置１０は、カセットローダ１２、ロードロックチャンバ１４，１６、真空搬送室１８、下部反射膜成膜室２０、それぞれ形成膜厚の異なる第１電極成膜室２２，２４，２６を備える。
【００５０】
カセットローダ１２では、処理基板を真空状態のまま収納し搬送されてくるカセットが連結され、ロードロックチャンバ１４に処理基板を搬出する。また、この成膜装置１０で成膜が終了した基板を真空状態に保ったままカセットに搬出する搬出カセットが連結される。
【００５１】
ロードロックチャンバ１４は、室内が排気されて、所定の真空度に達すると、ゲートが開き、カセットローダ１２から処理基板を受け入れ、カセットローダ１２とのゲートを閉じてから、処理基板を真空搬送室１８に送る。真空搬送室１８は、ロボットアームなどの基板の搬送機構を備え、室内を真空に維持した状態で、この搬送機能によって処理基板の下部反射膜成膜室２０への搬入、搬出、第１電極成膜室２２，２４，２６への搬入および搬出を実行する。
【００５２】
ロードロックチャンバ１４から真空搬送室１８に搬入された処理基板は、まず、下部反射膜成膜室２０に送られる。図１および図２の下部反射膜１１０は上述のように、反射率が高いことが必要であり、またコンタクトホール９４に埋め込まれる場合には、ＴＦＴ２の能動層と電気的に導通できることが必要であり、例えば、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｌ又はこれらの合金などの金属材料を用いる。
【００５３】
成膜方法としては、真空蒸着法やスパッタリング法などが採用でき、下部反射膜成膜室２０に搬入された処理基板の膜形成面側には、各画素領域が開口したマスクが、室内に設けられたマスク位置合わせ機構によって位置合わせされ、例えば真空蒸着源からの上記金属材料がマスクの開口パターンに応じて処理基板上に積層され、成膜と同時に画素領域毎のパターンの下部反射膜１１０が処理基板表面（平坦化絶縁層９２の表面）に形成される。
【００５４】
下部反射膜１１０の形成後、処理基板は、真空搬送室１８に搬送される。具体的には、下部反射膜成膜室２０から真空状態を維持したまま、すなわち下部反射膜成膜後、成膜室２０の雰囲気中から材料源を除去し、所定真空レベルになったところで、真空搬送室１８との間のゲートを開き、真空搬送室１８の搬送機構によって、処理基板は真空状態に維持されている真空搬送室１８に搬入され、下部反射膜成膜室２０と境界のゲートが閉じる。続いて真空搬送室１８と第１電極成膜室２２，２４，２６のいずれかのゲートが開き、処理基板は、真空搬送室１８から、開いたゲートを通って所定真空レベルに維持されている第１電極成膜室２２，２４，２６のいずれかの成膜室内に搬入される。第１電極２００としては、ＩＴＯや、ＩＺＯなどの透明導電性金属酸化物材料が用いられ、例えばスパッタリング法によって積層される。
【００５５】
本実施形態では、各成膜室２２，２４，２６には、それぞれ射出波長に応じて決まる共振スペーサ層としての形成すべき第１電極の対応画素位置が選択的に開口したマスクがそれぞれ配置され、搬入されてきた処理基板の膜形成面側にこのマスクを位置合わせした後、成膜することで、所定位置に所定厚さの第１電極２００を形成する。
【００５６】
成膜室２２，２４，２６での成膜の順番、つまり第１電極２００の成膜順は、厚い順でも薄い順でもよい。本実施形態では、マスクを処理基板の膜形成面側に位置合わせして画素毎に個別パターンの第１電極２００を形成しており、膜形成面に近接した状態で位置合わせするマスクが、その位置合わせの際、形成済みの第１電極２００に接触して表面に損傷を与える可能性を低減するためには、薄い画素から順に成膜することが好適である。
【００５７】
第１電極２００の厚さは、上記式（１）に基づき、波長が長いほど厚くする必要があり、Ｒ光用画素＞Ｇ光用画素＞Ｂ光用画素の順となる。そこで、本実施形態では、第１電極成膜室２２がＢ光用、成膜室２４がＧ光用、成膜室２６がＲ光用画素のための第１電極成膜室である場合、処理基板は、成膜室２２でのＢ光画素用の第１電極２００（Ｂ）の成膜処理、成膜室２４でのＧ光画素用の第１電極２００（Ｇ）の成膜処理、成膜室２６でのＲ光画素用の第１電極２００（Ｒ）の成膜処理をこの順に実行する。第１電極成膜室２２，２４，２６での成膜手順は同一であり、成膜室２２を例にすると、真空状態に維持した状態で、ゲートを開き、真空搬送室１８から搬送機構によって処理基板が搬入され、搬送機構が成膜室２２から待避したところでゲートを閉め、マスク位置決め機構によって、金属やあるいは半導体材料から構成されるマスクと、処理基板との位置決めをする。位置決め後、例えばスパッタリングにより、基板のＢ光画素の位置に、処理基板の下部反射膜１１０を覆って、Ｂ光画素用の第１電極２００を形成する。成膜後、成膜室を真空にして雰囲気から材料源を除去し、真空搬送室１８との間のゲートを開き、真空搬送室１８にＢ用の第１電極２００を形成したを処理基板に搬出し、再びゲートを閉じる。
【００５８】
各成膜室２４，２６においても同様な手順でＧ光画素用の厚さの第１電極２００、Ｒ光画素用の厚さの第１電極２００をそれぞれ形成する。Ｒ，Ｇ，Ｂ光画素用の全ての第１電極２００を形成した後、処理基板は、真空搬送室１８から真空を維持した状態でロードロックチャンバ１６に搬出され、ここからカセットローダ１２を通じて次の積層工程、具体的には有機発光素子層１２０の積層装置に送られる。
【００５９】
以上のように、図４に示す成膜装置の構成であれば、下部反射膜１１０の形成後、処理基板は全く大気に曝されることなく、第１電極成膜室２２，２４，２６に搬送され、そこで第１電極２００が形成される。従って、下部反射膜１１０の表面に自然酸化膜などが形成さることがなく、下部反射層の表面が清浄に保たれる。従って反射率の低下がなく、またＩＴＯなどからなる第１電極２００との間で高い密着性が得られ、表示装置としての信頼性や寿命の向上を図ることができる。
【００６０】
また、Ｒ，Ｇ，Ｂの画素毎に第１電極２００を形成しているが、第１電極２００を形成する際にマスクを用いることで、成膜と同時に電極をパターニングすることができ、製造工程の増大を最小限に抑えるながら、射出光毎に共振器の光学長Ｌを変更することが可能となっている。ここで、第１電極２００の厚さは、例えば各成膜室２２，２４，２６で、成膜時間を変えることにより正確にかつ容易に制御することができる。
【００６１】
以上の説明において、一枚の処理基板に対する成膜を説明したが、各成膜室に複数枚処理基板を投入してほぼ同時に処理を実行するいわゆるバッチ式の製造方法を採用してもよい。
【００６２】
また、図４に示す成膜装置では、全ての処理基板は一旦中央の真空搬送室１８を経由して次の成膜室に搬送される構成であるが、図５に示すように、処理基板に対する成膜処理順に各成膜室２０，２２，２４，２６が間にゲートを挟んで直接連結されているインライン方式の成膜装置を採用しても良い。ただし、図４に示す構造の成膜装置の方が図５の成膜装置と比較して、成膜の順番の変更など製造手順の変更への対応が容易である。なお、図４において、各成膜室の相互配置は任意であるが、成膜工程の連続する室をできるだけ近くに配置することで搬送機構を無駄なく動かすことができ、製造時間の短縮に寄与することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
微小共振器機構を備えた表示装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施形態に係る微小共振器構造を備えた表示装置の概略断面構造を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る微小共振器構造を備えた表示装置の他の概略断面構造を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るアクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置の概略回路を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る微小共振器構造を備える表示装置の製造装置の一部を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る微小共振器構造を備える表示装置の製造装置の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０  成膜装置、１２  カセットローダ、１４，１６  ロードロックチャンバ、１８  真空搬送室、２０  下部反射膜成膜室、２２，２４，２６  第１電極成膜室、８０  基板（ガラス基板）、８２  能動層（多結晶シリコン膜）、８４  ゲート絶縁膜、８６  ゲート電極、８８  層間絶縁膜、９０，９４  コンタクトホール、９２  平坦化絶縁層、１００  有機ＥＬ素子、１１０  下部反射膜、１２０  有機発光素子層、１２２  正孔注入層、１２４  正孔輸送層、１２６  発光層、１２８  電子輸送層、１３０  電子注入層、１４０  平坦化絶縁層、２００  第１電極（導電性共振スペーサ層）、２４０  第２電極（上部反射膜）、２４０ｍ  金属薄膜、２４０ｔ  透明導電層。
【図１】
2005197009.tif 000003
【図２】
2005197009.tif 000004
【図３】
2005197009.tif 000005
【図４】
2005197009.tif 000006
【図５】
2005197009.tif 000007