(57)【要約】 【課題】ＡＭ−ＯＬＥＤ等に比べて構成要素の膜厚管理を厳密に管理しなくても、高い発光効率と優れた光取り出し効率で駆動でき、幅広い発光波長で良好な駆動を期待できる自発光型表示装置を提供する。さらにＬＣＤやＰＤＰよりも軽量・薄型化でき、屋外での長時間使用にも耐えうる、高輝度で高画質を期待できる自発光型表示装置を提供する。【解決手段】  基板２の上にＴＦＴ配線部３、パッシベーション膜４、第一蛍光体層６ａ、第一平坦化層７ａを積層し、その上に透明アノード電極１００、発光層１０１、透明カソード電極１０２を順次積層した発光体１０を配設する。発光層１０１はＺｎＯ系またはＧａＮ系等材料で構成し、発光面（上面）の面積に対する側面の総面積の割合を１／１０以上に設定する。これにより表示装置１を得る。【選択図】  図１
2013037138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上方に複数の発光領域が配設された自発光型表示装置であって、
前記各発光領域には、
前記基板側から、第一電極、発光層、第二電極が同順に積層されてなり、前記第二電極と対向する発光面と、前記発光面と交差する側面とを有する発光体と、
前記発光体の少なくとも前記発光面と、前記側面に対向するように配設され、前記発光体の出射光を波長変換する蛍光体とが備えられ、
前記発光層の前記側面の総面積が、前記発光面の面積の１／１０以上である
自発光型表示装置。
【請求項２】
前記出射光の波長が３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下である、
請求項１に記載の自発光型表示装置。
【請求項３】
前記発光層は、接合されたｐ型半導体層およびｎ型半導体層からなるＬＥＤであり、
前記ｐ型半導体層および前記ｎ型半導体層は、いずれもＧａＮ系材料及びＺｎＯ系材料の少なくともいずれかを用いてなる
請求項１または２に記載の自発光型表示装置。
【請求項４】
前記ｐ型半導体層は、母材のＧａＮにＩＩ族元素又はＩＶ族元素のうちの１以上の元素をドープしてなる層、或いは母材のＺｎＯにＩ族元素又はＶ族元素をドープしてなる層であり、
前記ｎ型半導体層は、母材のＧａＮにＩＶ族元素をドープしてなる層、或いは母材のＺｎＯにＩＩＩ族元素をドープしてなる層である
請求項３に記載の自発光型表示装置。
【請求項５】
前記基板の表面に形成されたＴＦＴ配線部と、
前記発光体の上方に、各発光領域に共通して形成された透明電極を有し、
前記各発光領域において、
前記発光体の前記第一電極は、前記ＴＦＴ配線部と接続され、前記第二電極が前記透明電極と接続されている
請求項１〜４のいずれかに記載の自発光型表示装置。
【請求項６】
前記発光体と前記ＴＦＴ配線部との間に、前記発光体から基板側に出射される出射光を波長変換するための下部蛍光体層が設けられている
請求項１〜５のいずれかに記載の自発光型表示装置。
【請求項７】
前記ＴＦＴ配線部の上方に、前記各発光領域を個別または複数個ごとに区画する隔壁を有し、
前記隔壁と前記発光体との間に前記蛍光体が介在する
請求項１〜６のいずれかに記載の自発光型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、良好な発光効率および光取り出し効率を有する、自発光型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の分野において、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）やプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）に替わる表示装置として、自発光型アクティブマトリクス有機ＥＬディスプレイ（ＡＭ−ＯＬＥＤ）が注目されている。
ＡＭ−ＯＬＥＤの利点として、駆動回路にＴＦＴを利用することでシステムオンパネルとなり、ＰＤＰと比較して外部回路基板の大幅な縮小、薄型軽量化を実現できる点と、ＬＣＤと比較して自発光型であるためバックライトが不要となり大幅な省スペース化を図れる点が挙げられる。
【０００３】
従来の代表的なＡＭ−ＯＬＥＤ（トップエミッション型）における画素構造を図１７の断面図に示す。基板の表面にＴＦＴ配線部（ゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体層、ＳＤ電極等含む）、平坦化絶縁膜、アノード電極、ＳＤ電極とアノード電極とを電気接続する導電性コンタクト柱、バンク（隔壁）が形成される。バンク（隔壁）に囲まれた発光領域には、有機発光層、カソード電極、薄膜封止層、樹脂封止層が順次配される。バンクの頂部との対向領域には遮光層が設けられ、ガラス基板が最上層に設けられる。当該ガラス基板の直下には、ＲＧＢいずれかの色のカラーフィルタ（ＣＦ）が設けられる。
【０００４】
ＡＭ−ＯＬＥＤの各構成層の厚みは、発光層の発光波長の１／２の整数倍の光学膜厚に光学設計するのが理想的である。この膜厚設定により、各層の界面反射による光の干渉の影響を最小限にできる。
しかし、可視光の波長ピークは４２０〜７００ｎｍの範囲であり、各層の膜厚をそれぞれ理想的な膜厚に設計すると、ＡＭ−ＯＬＥＤの全体厚みが非常に増大する。これにより駆動電圧の上昇およびダイオードの抵抗値増大による電力損失増加を招くため、干渉抑制にも限界がある。
【０００５】
また、色度再現範囲を広げるためには、より急峻なスペクトル特性を有する有機系蛍光、燐光材料を、カラーフィルタのＲＧＢ各色に用いる必要がある。一方、ブロードなスペクトル特性になる場合には、カラーフィルタでスペクトルを絞って色域を広げる方法などもある。しかし、その場合にはスペクトル積分値としての透過率が低下するという新たな課題が生じる。
【０００６】
これらの技術的課題を解決するために、発光層の材料改善に加え、光取り出し効率および色度再現範囲を向上させる様々な工夫が提案されている。
例えば特許文献１には、ＲＧＢ各光を発する発光層を構成し、光取り出し側の電極の光学膜厚をＲＧＢ各発光波長の１／２の整数倍とし、さらに光取り出し側にＲＧＢ各発光波長の１／４の整数倍の光学膜厚を有する、異なる屈折率の層を交互に積層してなる多層膜干渉フィルタを設けた構成が開示されている。この構成により、光干渉の悪影響を抑えつつ、スペクトルを所望の波長範囲内に絞り、可視光の色度再現範囲を拡大させている。
【０００７】
また特許文献２には、発光面から空気へ光が進行する前に集光させるための光学レンズの機能を有する光学素子を複数個光取り出し側に設け、全反射の臨界角θ＝ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）、  ｎ＞１  よりも深い角度で入射する光を、予め法線方向へ屈折させておくことで、有機ＥＬ表示装置の光取り出し効率を向上させる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１５８１４０号公報
【特許文献２】特許第４３０６０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１記載の方法では、多層膜干渉フィルタを構成する各層の光学膜厚を面内で均一に揃え、精度よく成膜する必要がある。このため１００インチ超の大画面ディスプレイへの応用・展開は非常に困難であり、現実的な量産に不向きである。
また特許文献２記載の方法でも、マイクロメートルスケールでの微細加工技術で光学素子を製造する必要があり、ディスプレイの大画面化を実現するには不向きである。
【００１０】
ここでＦＰＤの分野では、今後、デジタルサイネージなど対角１００インチ超の大画面ディスプレイに対する需要が拡大することが予想される。１００インチ超の大画面化には、さらなる薄型軽量化が必須となる。そのため、ＡＭ−ＯＬＥＤのように外部回路基板やバックライトが不要であり、超薄型・超軽量化が可能な自発光型表示装置への期待が高まっている。
【００１１】
しかしながら、現状のＡＭ−ＯＬＥＤでは、上記のように加工精度や量産性の限界、さらに発光効率や光取り出し効率の問題等があり、ディスプレイの大画面化への要求を満たすのは現実的に困難な状況にある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、第一に、ＡＭ−ＯＬＥＤ等に比べて構成要素の膜厚管理を厳密に管理しなくても、高い発光効率と優れた光取り出し効率で駆動でき、幅広い発光波長で良好な駆動を期待できる自発光型表示装置を提供することを目的とする。
【００１２】
第二に、ＬＣＤやＰＤＰよりも軽量・薄型化でき、屋外での長時間使用にも耐えうる、高輝度で高画質を期待できる自発光型表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明は、基板の上方に複数の発光領域が配設された自発光型表示装置であって、前記各発光領域には、前記基板側から、第一電極、発光層、第二電極が同順に積層されてなり、前記第二電極と対向する発光面と、前記発光面と交差する側面とを有する発光体と、前記発光体の少なくとも前記発光面と、前記側面に対向するように配設され、前記発光体の出射光を波長変換する蛍光体とが備えられ、前記発光層の前記側面の総面積が、前記発光面の面積の１／１０以上である構成とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の自発光型表示装置では、発光領域に設けた発光体の側面の総面積が、発光面の面積の１／１０以上になるように設定されている。これにより駆動時には、発光層中で発生した光が、当該層中で全反射を繰り返して減衰する前に各側面からも有効に出射され、発光面からの出射光と併せて蛍光体で可視光波長等に波長変換される。
従って本発明の自発光型表示装置では、発光面のみで発光する従来のＡＭ−ＯＬＥＤ等に比べ、光取り出し効率が飛躍的に向上し、高輝度の優れた画像表示性能を期待できる。このような発光体の構成は、ＡＭ−ＯＬＥＤの各構成層のように厳密な膜厚管理を行わなくても簡単に実現できるため、大画面ディスプレイの量産にも適している。
【００１５】
また、本発明の表示装置は自発光型であるため、大型化しても軽量且つ薄型化を図ることもできる。従って、１００インチを超えるデジタルサイネージや１０インチを超える大型の携帯用ディスプレイとして用いることも容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る表示装置１の構成を示す模式的な断面図である。
【図２】表示装置１の部分構成と発光層１０１の外観を示す斜視図である。
【図３】表示装置１のＴＦＴ配線部３の構成図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る表示装置１Ａの構成を示す模式的な断面図である。
【図５】表示装置１の各製造過程を示す断面図である。
【図６】表示装置１の各製造過程を示す断面図である。
【図７】表示装置１の各製造過程を示す断面図である。
【図８】面積比率１／１０以上の検証における近紫外発光体の発光スペクトルである。
【図９】ＭＯＣＶＤ法により成膜したＧａＮ結晶の全光線透過率の実測データである。
【図１０】ＭＯＣＶＤ法により成膜したＧａＮ結晶の屈折率の実測データである。
【図１１】面積比率１／１０以上の検証における蛍光体材料の内部量子収率である。
【図１２】面積比率１／１０以上の検証における蛍光体の発光スペクトルである。
【図１３】面積比率と光取り出し率の関係を示すグラフである。
【図１４】立体角強度分布ムラ改善の検証における窪み部分６０を有する発光体の模式図である。
【図１５】蛍光体層なしの場合の立体角強度分布を示すグラフである。
【図１６】蛍光体層ありの場合の立体角強度分布を示すグラフである。
【図１７】従来の有機ＥＬパネルの構成を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜発明の態様＞
本発明の一態様である自発光型表示装置は、基板の上方に複数の発光領域が配設された自発光型表示装置であって、前記各発光領域には、前記基板側から、第一電極、発光層、第二電極が同順に積層されてなり、前記第二電極と対向する発光面と、前記発光面と交差する側面とを有する発光体と、前記発光体の少なくとも前記発光面と、前記側面に対向するように配設され、前記発光体の出射光を波長変換する蛍光体とが備えられ、前記発光層の前記側面の総面積が、前記発光面の面積の１／１０以上である構成とする。
【００１８】
ここで本発明の別の態様として、前記出射光の波長が３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下である構成とすることもできる。
また、本発明の別の態様として、前記発光層は、接合されたｐ型半導体層およびｎ型半導体層からなるＬＥＤであり、前記ｐ型半導体層および前記ｎ型半導体層は、いずれもＧａＮ系材料及びＺｎＯ系材料の少なくともいずれかを用いてなる構成とすることもできる。
【００１９】
ここで本発明の別の態様として、前記ｐ型半導体層は、母材のＧａＮにＩＩ族元素又はＩＶ族元素のうちの１以上の元素をドープしてなる層、或いは母材のＺｎＯにＩ族元素又はＶ族元素をドープしてなる層であり、前記ｎ型半導体層は、母材のＧａＮにＩＶ族元素をドープしてなる層、或いは母材のＺｎＯにＩＩＩ族元素をドープしてなる層とすることもできる。
【００２０】
また本発明の別の態様として、前記基板の表面に形成されたＴＦＴ配線部と、前記発光体の上方に、各発光領域に共通して形成された透明電極を有し、前記各発光領域において、前記発光体の前記第一電極は、前記ＴＦＴ配線部と接続され、前記第二電極が前記透明電極と接続されている構成とすることもできる。
また本発明の別の態様として、前記発光体と前記ＴＦＴ配線部との間に、前記発光体から基板側に出射される出射光を波長変換するための下部蛍光体層が設けられている構成とすることもできる。
【００２１】
また本発明の別の態様として、前記ＴＦＴ配線部の上方に、前記各発光領域を個別または複数個ごとに区画する隔壁を有し、前記隔壁と前記発光体との間に前記蛍光体が介在する構成とすることもできる。
次に、本発明の実施の形態の自発光型発光装置と製造方法を説明し、本発明に係る実験とその考察を述べる。
【００２２】
なお、以下に示す図面における構成要素の縮尺は、説明のため模式的に図示しており、実際のものとは異なる内容を含む。
＜実施の形態１＞
［表示装置１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１に係る、自発光型表示装置１（以下、単に「表示装置１」と称する。）の構成を示す模式的な断面図（図３のＡ−Ａ‘線断面図）である。
【００２３】
表示装置１では、基板２の上面に、ＴＦＴ配線部３、第一パッシベーション膜４を順次配設し、第一パッシベーション膜４の上に所定形状の隔壁５を配設している。隔壁５で区画された領域（発光領域５０）の内部には、第一（下部）蛍光体層６ａ、第一平坦化層７ａを順次積層し、その上に発光体１０が配設される。この発光体１０を第二（上部）蛍光体層６ｂで埋設し、第二平坦化層７ｂ、共通電極８、上部第二パッシベーション膜９を順次積層している。
【００２４】
表示装置１では、基板２の上方において、発光領域５０を複数にわたり（ここでは一例としてＸＹ各方向にマトリクス状に）配設している。各発光領域５０に形成された構成は発光単位（サブピクセル）であり、Ｘ方向で隣接させて設けたＲＧＢ３色の発光単位で１画素（ピクセル）を形成する。これにより表示装置１は、全体装置としてカラー画像表示できるように構成される。
【００２５】
当図に示される表示装置１は、可視光を上面側より取り出すトップエミッション型としている。
以下、各構成要素を個別に説明する。
（基板２）
基板２は表示装置１のベースとなる部材であり、例えば、無アルカリガラス、ソーダガラス、無蛍光ガラス、燐酸系ガラス、硼酸系ガラス、石英、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン、ポリエステル、シリコン系樹脂、またはアルミナ等の絶縁性材料のいずれかで形成することができる。
（ＴＦＴ配線部３）
ＴＦＴ配線部３は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を利用した公知のアクティブマトリクス型の画素回路（駆動回路層）を形成する。図３はＴＦＴ配線部３の部分構成図である。当図に示すように、互いに平行な信号線３０および電源線３１と、これらに直交するゲート線３２が形成される。各線３０〜３２はＭｏ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｗ等の金属の単体または合金で構成される。各線３０〜３２に囲まれた領域には、選択ＴＦＴ３００ｓ、キャパシタ３００ｃ、駆動ＴＦＴ３００ｄが配設される。
【００２６】
駆動ＴＦＴ３００ｄは、ボトムゲート型ｐチャンネル多結晶シリコンＴＦＴである。図１のようにゲート電極３３、ゲート絶縁膜（ＳｉＯ２膜）Ｉ１、チャネル部（ポリシリコン膜）３００３、半導体層（ｐ型シリコン膜）３００４、３００５、エッチングストッパ層（非晶質シリコン層）３００６を順次積層し、さらに半導体層３００４の上にソース電極３００１、半導体層３００５の上にドレイン電極３００２をそれぞれ積層してなる。ソース電極３００１、ドレイン電極３００２はＭｏ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗ等の金属単体または合金で構成される。
【００２７】
電源線３１は導電性コンタクト柱Ｐ１を介してソース電極３００１と電気接続される。ドレイン電極３００２は導電性コンタクト柱Ｐ２と接続される。
選択ＴＦＴ３００ｓも駆動ＴＦＴ３００ｄと同様の構成であり、ゲート電極３２１、ゲート絶縁膜Ｉ２、ソース電極３３２、ドレイン電極３０１を備える。
キャパシタ３００ｃはゲート用コンデンサであり、一対の対向部３１１、３３１を所定間隙で対向させて構成される。
【００２８】
図３中、各ＴＦＴ３００ｓ、３００ｄにおいて点線の丸で示した領域は、各導電性コンタクト柱が接続される位置を示す。
（第一パッシベーション膜４）
第一パッシベーション膜４はポリイミド等の耐熱性樹脂材料で構成され、ＴＦＴ配線部３における選択ＴＦＴ３００ｓ、駆動ＴＦＴ３００ｄ、ゲート線３２等を被覆する層間絶縁膜として設ける。なお、ＴＦＴ配線部３のうち、信号線３０、電源線３１は、第一パッシベーション膜４の表面上に形成される。
（隔壁５）
隔壁５は、樹脂材料で構成され、表示装置１における発光領域５０を個別、または一定のグループ毎に区画するように設けられる。本発明では図２（ａ）に示すように、個々の発光領域５０を区画する、いわゆるピクセルバンク構造として設けている。
【００２９】
なお、隔壁５の構造はピクセルバンク構造に限定されず、これ以外の構造でもよい。例えばＹ方向を長手とするバンクをストライプ状に形成する、ラインバンク構造としてもよい。この場合、Ｙ方向で隣接する同一色の発光領域５０は互いに連通して設けられる。図１のように、隔壁５と発光体１０との間には蛍光体層６ｂが介在している。
（蛍光体層６ａ、６ｂ）
蛍光体層６ａ、６ｂは、発光体１０からの出射光を波長変換する手段として設ける。ここでは発光体１０から出射される近紫外光を、ＲＧＢいずれかの色の可視光に変換する。変換波長は限定されず、例えば発光体１０から第一の可視光を出射させ、これを第二の可視光に波長変換することもできる。しかしながら本願発明者らの検討によって、比較的高エネルギーの近紫外光を発光体１０にて出射させ、これを可視光に波長変換する蛍光体材料を用いれば、変換ロスを適切に抑えられることが分かっている。
【００３０】
蛍光体材料は公知材料、たとえばプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）に用いられる蛍光体材料を利用できる。
ここで、ＲＧＢ各色蛍光体の化学組成例は以下の通りである。本発明は当然ながら、これらの組成例に限定するものではない。
赤色蛍光体；（Ｙ、Ｇｄ）ＢＯ３：Ｅｕ
緑色蛍光体；Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ
青色蛍光体；ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ
表示装置１ではＸ方向に沿ってＲＧＢ各色の蛍光体層６ａ、６ｂを同順に繰り返し配設する。これによりＹ方向に沿って同一色の発光領域５０を配列させている。なお、当然ながら１の発光領域５０における蛍光体層６ａ、６ｂは同一色にする。
【００３１】
表示装置１において、蛍光体層６ｂは、少なくとも発光体１０の発光面（上面）１０１０と、各側面１０１１〜１０１４に対向するように形成する（図２（ｂ）参照）。また、発光体１０の下面１０１５に対向するように蛍光体層６ａを形成する。このため表示装置１では、発光体１０の下方（下面１０１５に対向する側）に第一蛍光体層６ａを配設し、さらに発光体１０の各側面１０１１〜１０１４及び上面１０１０を被覆するように第二蛍光体層６ｂを配設している。蛍光体層６ａは発光体１０と直接接触させてもよいし、わずかな距離をおいて近接させてもよい。これによって発光体１０の全方向からの出射光を蛍光体層６ａ、６ｂで波長変換できるようにしている。
【００３２】
このような工夫により表示装置１では、発光領域５０中に占める発光体１０のサイズを比較的小さく抑え、消費電力を抑えながらも極めて高い発光効率を実現している。
（平坦化層７ａ、７ｂ）
第一平坦化層７ａは第一蛍光体層６ａの上面を平坦化（レベリング）し、発光体１０を正確に配置する目的で配される。また、第二平坦化層７ｂも共通電極８を適切に配置する目的で形成される。いずれの平坦化層７ａ、７ｂもポリイミドやアクリル等の絶縁性樹脂材料で構成されるが、発光層１０１の出射光および蛍光体層６ａ、６ｂで波長変換された可視光を透過させる材料を用いるようにする。
【００３３】
なお、これらの平坦化層７ａ、７ｂは必須構成ではなく、適宜省略してもよい。この場合、透明アノード電極１００を発光領域５０の内部に広く設けて平坦化層７ａの機能を兼ねるようにしても良い。また、共通電極８で平坦化層７ｂを兼ねるようにしてもよい。
（発光体１０）
発光体１０は本発明の主たる特徴部分であって、基板２側から、第一電極（透明アノード電極１００）、発光層１０１、第二電極（透明カソード電極１０２）を順次積層してなる。
【００３４】
透明アノード電極１００は、透明カソード電極１０２と電極対をなし、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕの少なくともいずれか等からなる厚み（５０）ｎｍ程度の金属薄膜（蒸着膜）である。少なくとも近紫外光に対して透過性を有し、発光層１０１の出射光を下方へ透過させる。透明アノード電極１００の下面は導電性コンタクト柱Ｐ３、Ｐ２により駆動ＴＦＴ３００ｄのドレイン電極３００２と接続される。
【００３５】
透明カソード電極１０２は、ＩＴＯ等の透明電極材料からなる厚み（５０）ｎｍ程度の電極であり、少なくとも近紫外光に対して透過性を有し、発光層１０１の出射光を上方へ透過させる。透明カソード電極１０２の上面には導電性コンタクト柱Ｐ４が配設され、共通電極８と接続される。
発光層１０１は、一例として近紫外光（波長３００ｎｍ〜４００ｎｍ）を出射光とする近紫外発光体であり、具体的にはＬＥＤ（ＰＮ接合された無機材料層の積層体）で構成される。すなわち、透明アノード電極１００に対してｐ型半導体層及びｎ型半導体層の２層を順次積層して構成される。駆動時にはｐ型半導体層及びｎ型半導体層の接合界面が発光中心となる。各半導体層はいずれもＺｎＯ系材料またはＧａＮ材料の少なくともいずれかで構成できる。ｐ型半導体層とｎ型半導体層の間には量子井戸効果を有する中間層を設けても良い。
【００３６】
具体的にＧａＮ系材料を用いる場合、ｐ型半導体層はＧａＮを母材とし、Ｍｇ、Ｚｎ等の２Ａ族、２Ｂ族元素、或いはＳｉ等の４Ａ族元素をドーパントとして用いて構成できる。ｎ型半導体層はＧａＮを母材とし、Ｓｉ等の４Ａ元素をドーパントとして用いて構成できる。なお、中間層を設ける場合はＧａＮを母材とし、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ等の３Ａ族元素、Ｎ、Ｐ、Ａｓ等の５Ａ族元素を用いて構成できる。
【００３７】
一方、ＺｎＯ系材料を用いて構成する場合、ｐ型半導体層はＮ、Ｐ等の５Ａ族元素を用いて構成できる。またｎ型半導体層はＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ等の３Ａ族元素を用いて構成できる。中間層を設ける場合はＺｎＯを母材とし、Ｓｒ、Ｃｄ等の２Ａ族、２Ｂ族元素をドーパントとして用いて構成できる。
上記ＺｎＯ系材料、ＧａＮ材料は互いに組み合わせて用いることもできる。また発光層１０１の材料はＺｎＯ系やＧａＮ系材料に限定されず、これ以外の材料、例えばＳｎＯ２、ＣｄＯ、ＮｉＯ、Ｃｕ２Ｏ等を用いて構成することもできる。
【００３８】
さらに発光層１０１はｎ型半導体層とｐ型半導体層の接合する通常のＬＥＤ構造に限定されず、例えば、電子輸送層と正孔輸送層の間にｎ型半導体からなる粉体とｐ型半導体からなる粉体を混合し、焼結させた層を挟み込んだ構造とすることも可能である。
図２（ａ）は、発光領域に対する発光体のサイズを示す、斜視図である。当図では説明のため、蛍光体層６ｂより上の構成を省略している。図２（ｂ）は発光体１０の外観図である。発光層１０１は直方体の形状を有し、発光面である上面１０１０と、その周囲の４側面１０１１〜１０１４、および下面１０１５を有する。発光層１０１のサイズ例として、Ｙ方向長を３０μｍ、Ｘ方向長を１０μｍ、Ｚ方向厚みを１μｍとしている。なお表示装置１では、発光領域５０のＹ方向長さを３００μｍ、Ｘ方向長さを１００μｍに設定し、上面１０１０の面積を発光領域５０のＸＹ面平面に沿った面積の１／１００となるように設定している。
【００３９】
ここで発光層１０１は、４側面１０１１〜１０１４の総面積が、発光面（上面１０１０）の面積の１／１０以上になるように設定されている。このように上面１０１０の側面に対する面積比率を小さくすることで、上面１０１０と下面１０１５での繰り返し全反射により側面方向に減衰しながら導光する光を、過度に減衰する前に取り出すことができる。この構造によれば、発光層１０１の上面１０１０、下面１０１５、４側面１０１１〜１０１４のすべての面から、効率よく光を取り出すことができ、出射光を蛍光体層６ａ６ｂで可視光変換し、発光に寄与させ、良好な発光効率が得られる。
【００４０】
一般的なＦＰＤの最高輝度１２００〜１４００ｃｄ／ｍ２と電流効率（単位電流あたりの輝度）を確保しつつ、発光層１０１の構造を上述のようにするためには、発光体１０の電流密度を２ケタ以上高くしなければならない。有機半導体材料よりも電流密度を２ケタ以上高くできる材料として、ＧａＮやＺｎＯなどの無機半導体材料が適している。
なお、前記面積比率の上限は特に設けていないが、発光領域５０の内部スペースや隔壁５０の高さ等の制限を考慮して調整する。
（共通電極８）
共通電極８はＩＴＯ、ＩＺＯ等の透明電極材料で構成され、基板２上の全面にわたって一様に形成されている。
（導電性コンタクト柱（貫通導電体柱）Ｐ１〜Ｐ４）
導電性コンタクト柱Ｐ１、Ｐ２は、第一パッシベーション膜４を貫通させて設けられる貫通導電体柱であり、Ｃｕ、Ｎｉおよびこれらの合金等で構成される。導電性コンタクト柱Ｐ２は発光体１０の透明アノード電極１００に接続される導電性コンタクト柱Ｐ３とドレイン電極３００２とを接続するように配設される。導電性コンタクト柱Ｐ１は電源線３１から伸びる延長部３１０とソース電極３００４を接続するように配設される。
【００４１】
導電性コンタクト柱Ｐ３、Ｐ４はＰ１、Ｐ２とほぼ同様の形態および材料を用いて構成される。導電性コンタクト柱Ｐ３は第一蛍光体層６ａ、第一平坦化層７ａを貫通して形成され、導電性コンタクトＰ２と透明アノード電極１００とを接続するように設けられる。これによって導電性コンタクトＰ２、Ｐ３は一本の貫通導電体柱を構成する。導電性コンタクト柱Ｐ４は第二蛍光体層６ｂの一部と第二平坦化層７ｂを貫通して形成され、透明カソード電極１０２と共通電極８とを接続するように配設される。
（第二パッシベーション膜９）
第二パッシベーション膜９は、ＴＦＴ配線部３を被覆する第一パッシベーション膜４と同様の構成からなる膜である。
【００４２】
［表示装置１の効果］
以上の構成を有する表示装置１は、駆動時に外部より電力供給がなされ、ＴＦＴ配線部３を介して発光体１０の透明アノード電極１００及び透明カソード電極１０２の間に一定電圧が印加される。これにより発光層１０１にキャリア注入がなされると、当該発光層１０１中において、キャリア再結合により波長３００ｎｍ〜４００ｎｍの近紫外光が出射される。
【００４３】
この近紫外光は、発光体１０の全方向（下面１０１５、上面１０１０、および４側面１０１１〜１０１４の６面方向）を覆うように配置された蛍光体層６ａ、６ｂによって、ＲＧＢいずれかの発光波長の可視光に変換される。可視光は平坦化層７ａ、７ｂ、共通電極８、第二パッシベーション膜９を透過し、上面発光として取り出される。
ここで表示装置１では、発光層１０１を上記したＺｎＯ系半導体またはＧａＮ系半導体で構成することにより、一般的なＡＭ−ＯＬＥＤに比べて２ケタ〜４ケタ以上高い電流密度を有している。このことは、一般的なＡＭ−ＯＬＥＤと同等の発光輝度（発光量）を得る場合であれば、ＡＭ−ＯＬＥＤよりも発光面積を２ケタ〜４ケタ小さくできることを意味する。これにより表示装置１では発光領域５０に対して発光体１０のサイズを必要最小限のサイズに設計し、一般的なＡＭ−ＯＬＥＤと同等の発光効率を発揮させつつ、消費電力を適切に低減させている。
【００４４】
また発光層１０１では、上面１０１０の面積に対して４側面１０１１〜１０１４の総面積を１／１０以上としたことにより、上面１０１０と下面１０１５で全反射を繰り返して側面へ導光しながら減衰する光を、全反射を繰り返して過度に減衰してしまう前に、各側面１０１１〜１０１４から外部に出射させることができる。
なお、第一蛍光体層６ａを設けることで、ＴＦＴ配線部３に高エネルギーの近紫外光が直接照射されるのを回避できるため、表示装置１の長寿命化を図れるという効果もある。
【００４５】
さらに、発光体１０のサイズを発光領域５０のサイズに比べて小さく設定しているため、発光体１０の周囲に豊富な蛍光体層６ａ、６ｂを配置でき、発光層１０１の積層膜による光干渉で生じる視野角ムラや色度ズレが、蛍光体微粒子との多重散乱により改善され、立体角に対して極めて滑らかな光強度分布を実現できる。
また、表示装置１では、発光領域５０に占める発光体１０のサイズを非常に小さくできるため、発光領域全体にわたって各構成層を積層するＡＭ−ＯＬＥＤのように、バンクの撥液性による積層膜の反りを厳密に管理しなくてもよい。このため量産性に優れ、製造工程時の歩留まりを良好にすることが可能である。また、ディスプレイの大型化も容易であり、ＬＣＤのようなバックライトやＰＤＰのような外部回路基板が不要であり、軽量・薄型化を図れる。
【００４６】
なお、表示装置１では発光面（上面１０１０）の面積を発光領域５０のＸＹ平面に沿った面積の１／１００程度としているが、発光層の電流効率に応じて、発光面（上面１０１０）の面積を変えてもよい。
［一般的なＡＭ−ＯＬＥＤと表示装置１との比較］
近年、屋内で使用される家庭用テレビが大型化傾向にあり、屋内や屋外で使用する１０インチ超の携帯用情報端末が普及し始めている。また、屋外で長時間連続運転されるデジタルサイネージといった１００インチ超の大型画像表示装置も普及しつつある。
【００４７】
屋外でディスプレイを使用すると太陽光により明所コントラストが著しく低下するため、表示画像は屋内よりもより明るくする必要がある。さらに、携帯用情報端末やデジタルサイネージの用途では、長時間にわたり連続使用される場合が多く、安定した画像表示性能を維持する必要もある。
携帯用情報端末やデジタルサイネージの用途においては、操作性の改善やディスプレイ自体の存在感を向上させるためにディスプレイを大型化する傾向にあるが、薄型軽量化も同時に求められる。このため、バックライトが必要なＬＣＤや、外部回路基板が必要なＰＤＰでは薄型軽量化が困難である。一方、ＡＭ−ＯＬＥＤのような自発光型表示装置ではこれらの制約は小さく、適していると言える。
【００４８】
しかし、ＡＭ−ＯＬＥＤは家庭用テレビ等として屋内で通常使用する場合でも、現状では有機ＥＬ材料の長期信頼性に問題があり、改善が検討されている。また携帯用情報端末やデジタルサイネージ等として屋外で使用する場合には、太陽光の反射を考慮して屋内よりも高輝度に設定するため、より多くの電流を有機発光体に流す必要がある。さらに、長時間連続使用される場合がほとんどなので、有機ＥＬ材料の経年劣化は非常に大きな課題となる。
【００４９】
また、有機ＥＬ材料では、発光層の単位面積当たりに流せる電流量（電流密度）に所定の限界がある。ＡＭ−ＯＬＥＤの発光密度は高くないので、発光輝度を稼ぐためには発光領域内の発光層の面積を可能な限り広く確保しなければならない。しかしＡＭ−ＯＬＥＤは、図１７に示したように数十〜数百ナノメートルの膜厚の構成層を幾重にも積層した構造になっているため、発光層で発生した光の一部は、各層の積層界面等において全反射を起こす。ここで発光領域中の各層の面積増加に伴い、各層表面に沿った方向での膜厚ばらつきも増加するため、この膜厚ばらつきによって出射光の光路が悪影響を受け易くなる。具体的には立体角強度分布にムラが生じやすくなり、極めて光学設計をしにくくなる。
【００５０】
また、仮にこのような課題を克服したとしても、ＡＭ−ＯＬＥＤにおける電流密度の向上は現状より１ケタ以内に留まると考えられる。
これに対して本発明の表示装置１では、代表的なＡＭ−ＯＬＥＤに比べて電流密度が２〜４ケタも高く、消費電力を極めて小さく低減できる。このため、大画面化しても装置の消費電力を適切に抑えることが可能である。
【００５１】
また、発光体１０では発光面（上面１０１０）に加え、側面１０１１〜１０１４からの出射光も蛍光体層６ｂで可視光変換することによって、発光効率の向上を図っている。このため屋外・屋内を問わず良好な発光輝度で画像表示性能を発揮できる。また、発光体１０は消費電力が元々非常に小さく、電力投入量を多少高くしても消費電力が上昇しにくい。従って発光輝度を適切に増加させることもできる。
【００５２】
さらに、発光体１０の発光層１０１をＺｎＯ系やＧａＮ系等の無機材料で構成すると、一般的なＡＭ−ＯＬＥＤに比べて長寿命化を図れ、長期にわたり高い駆動信頼性を得ることもできる。
また、後述する実験（図１５、１６）で示すように、発光体からの出射光を蛍光体で可視光変換することにより、たとえ出射光自体の立体角強度分布にムラがあったとしても、蛍光体で波長変換されることによってムラが緩和され、均一な立体角強度が実現できる。これにより良好な画像表示性能を期待できる。
【００５３】
また、発光装置１は自発光型であるため、画面を大型化しても装置の薄型・軽量化が比較的容易である。
＜実施の形態２＞
図４は、実施の形態２に係る表示装置１Ａの構成を示す、断面図である。表示装置１との違いは、第一パッシベーション膜４の表面に遮光膜Ｓを形成した点である。
【００５４】
遮光膜Ｓは、近紫外光照射によるＴＦＴ配線部３のダメージを防止する目的で配設する。膜材料には公知のＵＶカットフィルターを利用できるが、画像表示が着色するのを防止するため、４００ｎｍ以下の短波長光のみをカットできる材料を用いる。このため、ワイドバンドギャップ材料（バンドギャップが３．１ｅＶ以上の材料）である、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＢＮ、ＴｉＯ２等を用いて構成できる。
【００５５】
なお表示装置１Ａでは、パッシベーション膜４の上に第一蛍光体層６ａを配設しているため、発光層１０１の出射光がＴＦＴ配線部３に照射されにくくなっている。このため、近紫外光をそれほど厳密に遮光しなくても良く、可視光遮光膜として遮光膜Ｓを設けてもよい。
このような遮光膜Ｓを備える表示装置１Ａにおいても、表示装置１と同様の効果を期待できるほか、長期にわたりＴＦＴ配線部３の一層の動作信頼性を確保できる。
＜表示装置１、１Ａの製造方法＞
次に図５〜７を用い、本発明の表示装置１、１Ａの製造方法を例示する。なお以下の製造方法は一例にすぎず、本発明の表示装置１、１Ａはこれ以外の製造方法で製造することもできる。
【００５６】
まず基板２を用意する。その上面を清浄処理した後、スパッタ法、ＣＶＤ法およびフォトリソグラフィー法等に基づき、ゲート線３２、駆動ＴＦＴ３００ｄ、選択ＴＦＴ３００ｓ等を形成する。次に、これらの配線や素子を第一パッシベーション膜４で被覆する。
なお、表示装置１Ａを製造する際には、次に第一パッシベーション膜４の上面に遮光膜Ｓを一様に形成しておく。
【００５７】
第一パッシベーション膜４または遮光膜Ｓの上に、開口部Ｏ１、Ｏ２を有するパターンでフォトレジストを配設する（図５（ａ））。
続いて開口部Ｏ１、Ｏ２を通して第一パッシベーション膜４（表示装置１Ａの場合は第一パッシベーション膜４と遮光膜Ｓ）を部分的にドライエッチングし、駆動ＴＦＴ３００ｄのソース電極３００１またはドレイン電極３００２まで到達する各孔を形成する。この孔にＣｕまたはＮｉ等からなる金属材料を含む導電性ペーストＸＰ１、ＸＰ２をダイコート法等で塗布して流し込む（図５（ｂ））。
【００５８】
続いてフォトレジストＲ１を除去し、導電性ペーストＸＰ１、ＸＰ２を焼成すると、導電性コンタクト柱Ｐ１、Ｐ２が形成される（図５（ｃ））。
なお、導電性ペーストの塗布方法としては上記したフォトリソグラフィー法に限定されず、スクリーン印刷法によりパターン印刷する方法もある。
次に、第一パッシベーション膜４の上に金属材料層ＭＬを一様に形成し、その上にグレートーン（ハーフトーン）部ＧＴ１、ＧＴ２と開口部Ｏ３等の所定のパターンを持つフォトレジストＲ２を形成する（図５（ｄ））。
【００５９】
この状態でフォトレジストＲ２越しに金属材料層ＭＬをエッチングすると、信号線３０、電源線３１、ゲート線３２、導電性コンタクト柱Ｐ３を形成できる（図６（ａ））。ここで金属材料層ＭＬの厚みを調節することにより、導電性コンタクト柱Ｐ３の高さを、第一蛍光体層及び平坦化層の厚みを見込んだ高さになるように確保しておく。なお、信号線３０、電源線３１、ゲート線３２、導電性コンタクト柱Ｐ３はメタルマスクを用いてＥＢ法で形成することもできる。
【００６０】
続いて、フォトリソグラフィー法にて、例えば図２（ａ）に示す所定形状の隔壁５を形成する（図６（ｂ））。
形成した隔壁５に区画された領域の内部に、スクリーン印刷法に基づき、蛍光体インクを塗布する。インクの有機成分を除去させて（脱媒）、第一蛍光体層６ａを形成する。蛍光体インクに用いる各蛍光体材料は、平均粒径５０ｎｍ程度のものが好適である。なお蛍光体インクは蛍光体材料に溶媒、溶剤を混合することで作製できる。
【００６１】
次に、上記形成した第一蛍光体層６ａの上に、近紫外光を透過させる透明材料をインクジェット法等で塗布し、乾燥させる。その後、表面を鏡面研磨して平坦化し、第一平坦化層７ａを形成する（図６（ｃ））。この平坦化と併せて導電性コンタクト柱Ｐ３の頂部も研磨し、十分に金属表面を露出させる。
次に、第一平坦化層７ａの表面を清浄化する。所定パターンのメタルマスクＭＳを介し、スパッタ法、ＰＶＤ法、ＥＢ蒸着法等に基づき、透明アノード電極１００を成膜する。その後は透明アノード層１００の上に発光層１０１を形成する。
【００６２】
次に発光層１０１を作製する。発光層１０１をＬＥＤとする場合、ｐ型半導体層とｎ型半導体層を順次形成する。
ｐ型半導体層をｐ−ＺｎＯ系材料で形成する場合は、メタルマスク（上記ＭＳと同じで良い）を介してスパッタ法、ＥＢ蒸着法等によりパターンニング形成する。次にｎ型半導体層をｎ−ＺｎＯ系材料で形成する場合は、ｎ−ＺｎＯ粉体を含むペーストを作製し、スクリーン印刷法に基づいて塗布した後、脱媒して形成する。これにより、ＺｎＯ系材料からなるＬＥＤとして発光層１０１を形成できる。
【００６３】
スパッタ法、ＥＢ蒸着法により製膜することができるｐ型半導体材料の他例として、ＮｉＯ：ＬｉやＣｕ２Ｏなどの酸化物半導体が挙げられる。ｎ型半導体材料の他例としては、ＳｎＯ２やＣｄＯの粉体を用いてもよい。
ｐ型半導体層をｐ−ＧａＮ系材料で形成する場合は、あらかじめ有機金属気相法（ＭＯＣＶＤ法）等により作製したｐ−ＧａＮ層を所定のサイズにカットして、転写シートで画素内の所定の位置に配置する。次にｎ型半導体層をｎ−ＧａＮ系材料で形成する場合は、ｎ―ＧａＮ粉体を含むペーストを作製し、スクリーン印刷法に基づいて塗布した後、脱媒して形成する。これにより、ＧａＮ系材料からなるＬＥＤとして発光層１０１を形成できる。
【００６４】
次に、発光層１０１の上に、スパッタ法、ＥＢ蒸着法或いはフォトレジスト法を用い、透明カソード電極１０２を形成する（図７（ａ）では蒸着法での形成工程を示す）。なお、透明アノード電極１００、発光層１０１、透明カソード電極１０２の各厚みは、それぞれ蒸着時間や蒸着強度により調節して行う。これにより、発光体１０が形成される。
次に、上記と同様の方法で蛍光体インクを発光体１０の高さ程度まで充填し、蛍光体層６ｂを部分的に形成する。その後、導電性コンタクト柱Ｐ３の形成方法と同様にして、透明カソード電極１０２の上に導電性コンタクト柱Ｐ４を形成する。この導電性コンタクト柱Ｐ４の頂部が露出する程度まで蛍光体インクを充填し、乾燥させて、蛍光体層６ｂを形成する（図７（ｂ））。
【００６５】
導電性コンタクト柱Ｐ４の形成方法は上記の他に、ＥＢ蒸着法等によってパターン形成することもできる。ここでも導電性コンタクト柱Ｐ４の高さを上層蛍光体層６ｂと第二平坦化層７ｂの合計厚みを見込んで設定する。
次に、７ａと同様の方法で、第二平坦化層７ｂを第二蛍光体層６ｂの表面に形成する。導電性コンタクト柱Ｐ４の頂部を研磨して金属面を露出させる。この状態で、ＥＢ蒸着法またはスパッタ法に基づき、共通電極８を一様に成膜する。
【００６６】
その後は共通電極８の上面に第二パッシベーション膜９を形成する。
以上で表示装置１または１Ａが完成する。
次に、本発明の表示装置について行った性能確認試験と考察について述べる。
＜性能確認試験＞
（発光体の面積比率に関する検証）
まず、本発明の近紫外発光体の発光面（上面）面積に対する側面総面積の面積比率を１／１０以上とした場合の光取り出し効率の影響と効果を検証する。
【００６７】
具体的には、近紫外光発光体の側面の総面積と発光面の面積の比率を変えた場合、発光体からの光取り出し率がどのように変化するかを、フレネル理論に基づく光線追跡シミュレーションにより確認した。
手法として５０Ｖ型４ｋ２ｋ規格のディスプレイパネルを想定し、サブピクセルサイズを縦３００μｍ×横１００μｍとした。発光体にＧａＮを母材とするキャリア注入型の近紫外発光体を想定し、その発光スペクトルを図８のように仮定した。縦軸の発光強度は規格化して示している。
【００６８】
また、ｐ−ＧａＮ結晶の入射光に対する屈折率と光線波長に対する透過率として、ＭＯＣＶＤ法によりサファイア基板上にエピタキシャル成膜したＧａＮ結晶膜に対する実測データを使用した。このｐ−ＧａＮの透過率との屈折率の実測データを図９と図１０にそれぞれ示す。
続いて、発光体の厚みを１μｍとし、発光体中に厚み１００ｎｍの体積発光物（以下、発光面と呼ぶ）を考え、発光面からの総放射エネルギーを１ｍＷに設定した。上述の発光体を、表面が損失なしのミラー（反射率１００％）であるサブピクセルサイズの基板上に設置し、サブピクセル周辺部を高さ１５μｍのバンクで囲み、バンクの表面は損失なしのミラー（反射率１００％）とした。発光体の周囲には、バンクの高さ１５μｍまで蛍光体層を設けた。また、蛍光体材料の内部量子収率として、図１１に示す特性の蛍光材料を仮定した。
【００６９】
さらに蛍光体層中の光線の平均自由行程を、ＬＥＤで通常よく用いられる蛍光体粒子の粒径５μｍに設定し、緑色の蛍光体を想定した。各励起波長に応じた発光スペクトルとして図１２に示すような特性を仮定した。また、ＧａＮの透過率は１μｍ伝播するあたり９０％とした。
ここで一般に、発光面から放射された光線は、発光体と蛍光体層の界面等で透過あるいは全反射を起こす。全反射を起こした光線は、裏面で反射してまた前方に戻り、再び全反射を起こす。前面での全反射を繰り返す間に、発光体の側面方向へ伝播し、透過率に応じた減衰率で強度が減衰していく。計算した発光体サイズの水準と光取り出し率の結果を表１の値、およびこれに対応する図１３のグラフに示した。
【００７０】
図１３では、発光体の側面の総面積と発光面の面積の面積比率を横軸に取り、蛍光体層込みの光取り出し率を縦軸に取り、両者の関係を示した。ここでは、単純な光取り出し率の結果を比較する目的であるため、蛍光体による波長変換ロス（ストークスロス）は省いた。
【００７１】
【表１】
2013037138.tif 000003
【００７２】
表１及び図１３からわかるように、発光体のサイズが４０μｍ角以下、すなわち、発光面の面積に対する側面の面積の比率が１／１０以上となる付近から、光取り出し率が急上昇している。これは、発光体の界面において全反射する光が、発光体の層内で大きく減衰する前に側面から取り出されるためと考えられる。
従来、発光輝度を向上させるには発光体の発光面の面積をできるだけ大きくすることが好ましいと考えられてきた。しかし本願発明者らは上記知見に基づき、敢えて発光面の面積を小さくしつつ、側面からの出射光を利用することにより、光取り出し効率を飛躍的に向上できることを見出したものである。この点において、本発明は従来にはない優位性を有していると言える。
（立体角強度分布ムラ改善の検証）
次に、発光体の側面周囲に蛍光体層を設けるた場合の効果を考察する。
【００７３】
図１４の模式図に示すように、実施例の試料として、厚み２μｍ、５０μｍ角のサイズの発光体６０を形成した。その表面に、球面状に削り取った最大深さ４０ｎｍの窪み部分６０を形成することで、擬似的に実際のものづくりで発生する膜厚ばらつきを再現した。この窪み部分を設けた上で、発光体６０の周囲を取り囲むように隔壁６１を形成した。この発光体６０の視野角強度分布が蛍光体層の有無によってどう変化するかを調べた。ここでは、ＧａＮの透過率を１μｍあたり９５％とし、蛍光体層の厚みを４０μｍに設定した。発光体の発光スペクトルや蛍光体材料の特性は、前記面積比率の検証と同じに設定した。この場合の立体角強度分布の算出結果を図１５に示す。
【００７４】
一方、比較例資料として同じ発光体を用い、その周囲に蛍光体層を配設しなかった試料を形成した。この場合の立体角強度分布の算出結果を図１５に示す。図１５からわかるように、高々４０ｎｍの窪みであっても立体角強度分布に大きな発光強度ムラが発生しているのを確認できる。
一方、発光体の周囲を蛍光体で覆った場合の立体角強度分布の結果を図１６に示す。図１６からわかるように、図１５で見られたような歪な立体角強度分布ムラはなく、滑らかに強度が変化しているのがわかる。
【００７５】
従来のＡＭ−ＯＬＥＤでは、キャリア注入層や輸送層など、複数の層を積層する製造工程において、総膜厚に対して４０ｎｍ程度のばらつきが発生すると、図１５のように立体角強度分布に歪みが発生し、視野角ムラが生じて画質が著しく劣化するという不具合が生じる。この点から従来のＡＭ−ＯＬＥＤでは、製造工程において各層に１０ｎｍオーダーの厳密な膜厚管理が求められ、歩留りを悪化させる大きな要因となっている。
【００７６】
このようなＡＭ−ＯＥＬＤの特性は、図１５の比較例のデータにも共通していると考えられ、仮に立体各強度分布を測定したとすると、図１５のように立体角強度分布が歪になると思われる。
これに対し、図１６の実施例のように、発光体の周囲に蛍光体を配置し、発光体の出射光を可視光変換する本発明の構成であれば、たとえ発光体からの出射光自体では立体角強度分布に歪みがあったとしても、蛍光体による波長変換を行うことで、均一な立体角強度分布が得られる。これにより本発明では、発光層の厳密な膜厚管理を行わなくても、良好な発光特性の表示装置を製造できるため、量産性の向上を期待できるものである。
【００７７】
さらに本発明では、発光領域に対して発光体のサイズを十分に小さくすることにより、発光体内の全反射による減衰を低減して、発光体の側面からより多くの光を取り出すことができる。よって、光の取出し効率を大きく向上させる効果も期待できる。
さらに、発光体より取り出された光を波長変換する蛍光体を周囲に配置することにより、立体角強度分布の強弱が緩和され、滑らかな強度分布が得られる。
【００７８】
また、発光体作製時の膜厚管理が非常に簡単になり、歩留りを大幅に改善することができる。
このように本発明の表示装置では、所定形状の発光体の周囲に蛍光体を配設することで、従来のＡＭ−ＯＬＥＤにおける非常に大きな量産課題である膜厚管理が飛躍的に軽減され、歩留りが大幅に改善されることとなる。
＜その他の事項＞
上記表示装置１、１Ａはトップエミッション型としたが、発光体１０とＴＦＴ部を同一面内に区画して併設することにより、ボトムエミッション型あるいは両面発光型とすることもできる。特に本発明では、発光層１０１の周囲に蛍光体層６ａ、６ｂを設けているため、下方への可視光取出しも可能であり、ボトムエミッション型あるいは両面発光型としても良好な表示性能を期待できる。
【００７９】
上記構成例では、発光領域５０中に３０μｍ×１０μｍのサイズの発光面（上面１０１０）を有する発光体１０を設ける例を示したが、発光体の形態はこれに限定されない。たとえば発光領域５０の内部に、１００μｍ×１００μｍ角の比較的大きな発光面（上面）を持つ発光体を形成し、これを短冊状に分割して、４０μｍ×４０μｍ角以下の発光面（上面）を持つ複数のサブ発光体に分割することもできる。このように発光体を分割して設けることにより、個々の発光面の面積は小さくなるが、光取り出し効率を向上することができ、輝度を一層向上させることもできる。
【００８０】
また、発光層１０１は直方体としたが、これに限定されず、円柱状や多角柱状であってもよい。また、Ｚ方向を上面とする角錐状や円錐状としてもよい。実際に、表１にある５μｍ×５μｍ角の例について、側面部を円筒形にカットした場合には、２３％から５４％まで改善するというシミュレーション結果が得られている。
発光層１０１は近紫外光（波長３００ｎｍ〜４００ｎｍ）を出射光とする構成を示したが、当然ながら出射光波長はこれに限定されない。本願発明者らの検討によれば、出射光の波長や蛍光体の種類がいずれであっても、図１１に示した蛍光体の内部量子収率に大きな変化はなく、蛍光体において良好な波長変換を得られることが分かっている。
【００８１】
本発明の表示装置において、駆動回路層はアクティブマトリクス型に限定されず、パッシブマトリクス型であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明による発光体を利用した画像表示装置は、テレビ、パソコンのモニターだけでなく、１０インチ超の大型携帯用情報端末や１００インチ超のデジタルサイネージなど、屋外で長時間使用する画像表示装置として非常に有用である。
【符号の説明】
【００８３】
１、１Ａ    自発光型表示装置
２    基板
３    ＴＦＴ配線部
４    第一パッシベーション膜（層間絶縁膜）
５    隔壁（バンク）
６ａ    第一蛍光体層
６ｂ    第二蛍光体層
７ａ    第一平坦化層
７ｂ    第二平坦化層
８    共通電極
９    第二パッシベーション膜（層間絶縁膜）
１０    自発光型発光体
３０    信号線
３１    電源線
３２    ゲート線
３３    ゲート電極
５０    発光領域
１００    透明アノード電極（Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ）
１０１    発光層
１０２    透明カソード電極（ＩＴＯ）
３００ｄ  駆動ＴＦＴ
３００ｓ  選択ＴＦＴ
Ｐ１〜Ｐ４    導電性コンタクト柱
【図１】
2013037138.tif 000004
【図２】
2013037138.tif 000005
【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】
2013037138.tif 000011
【図９】
2013037138.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
2013037138.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
2013037138.tif 000016
【図１４】
2013037138.tif 000017
【図１７】
2013037138.tif 000018
【図１５】
2013037138.tif 000019
【図１６】
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