(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
島状に形成された複数の第１電極と、前記第１電極に対向配置される第２電極と、前記第１および第２電極間に保持され、少なくとも発光層を含む自己発光部を備えた複数の表示画素をマトリクス状に配置し、前記第１および第２電極のいずれか一方が光出射面内に配置される自己発光表示装置において、
前記第１電極をそれぞれ電気的に絶縁するように前記表示画素の端辺に配置された隔壁と、
一表示画素から隣接する他の表示画素に向かう光を前記光出射面側に取り出す光反射面と、を有し、
前記第２電極は、前記光出射面と対向配置され、
前記隔壁は、傾斜面を有しているとともに隣接する前記表示画素間に配置された開口を有し、
前記光反射面は、前記開口の傾斜面に沿って前記傾斜面上に傾斜して配置された前記第２電極により形成されていることを特徴とする自己発光型表示装置。
【請求項２】
前記第２電極は、複数の前記表示画素に亘って連続して形成されることを特徴とする請求項１記載の自己発光型表示装置。
【請求項３】
前記第２電極は、前記開口の傾斜面上に直接配置されていることを特徴とする請求項１記載の自己発光型表示装置。
【請求項４】
前記開口は、隣接する表示画素に共有されている請求項１記載の自己発光表示装置。
【請求項５】
前記光反射面は、個々の前記表示画素の端辺全周に配置されることを特徴とする請求項１記載の自己発光型表示装置。
【請求項６】
前記光反射面は、前記開口の傾斜面の傾斜により、前記光出射面に対して鋭角をなしている請求項１記載の自己発光型表示装置。
【請求項７】
前記第２電極は、前記隔壁の前面を覆うように配置され、前記開口の傾斜面により、個々の前記表示画素の端辺において、前記光出射面に対して、鋭角をなすよう配置されることを特徴とする請求項１記載の自己発光型表示装置。
【請求項８】
前記開口は、その底部の開口面積よりも、その上部の開口面積の方が大きいことを特徴とする請求項１記載の自己発行型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自己発光型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画素の光変調層として発光ダイオード、液晶、有機ＥＬ（Electro Luminescence）等を用いた表示装置は、表示部の薄型化が可能であるため、事務機器やコンピュータ等の表示装置に限らず、その適用範囲を拡大する傾向にある。これらの表示装置の中で、有機ＥＬを用いた有機自己発光型表示装置はＬＣＤ（液晶表示装置）と比較して次のａ〜ｄ項に示す利点を有している。
【０００３】
ａ．自己発光型であるため、鮮明な表示と広い視野角が得られ、さらに、バックライトが不要になることから低消費電力化、軽量化及び薄型化が可能である。
ｂ．応答速度が速く、例えば、ＬＣＤではミリ秒（msec）のオーダであるのに対して有機自己発光型表示装置ではマイクロ秒（μsec）のオーダである。
ｃ．固層による発光であるため、使用温度範囲が広がる可能性がある。
【０００４】
これらの利点のために、その開発が盛んに進められている。特に、多結晶シリコンを用いたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）と組み合わせることにより、高精細表示が可能なアクティブマトリクス構成とした多結晶シリコンＴＦＴ型有機自己発光型パネルの研究開発が盛んに行われている。
【０００５】
図７はこの種の従来の有機自己発光型表示装置を構成するアレイ基板の概略断面図を示す。陽極１０９及び陰極１１５間に有機発光層１１３を含む有機薄膜層が保持され、この有機発光層１１３に電子及び正孔を注入して再結合させることにより、励起子を生成し、これが失活する際の光の放出を利用して発光する。
【０００６】
有機自己発光型表示装置は、図７に示すように、多結晶シリコン層１０３、ゲート絶縁膜１０４、ゲート電極１０５及びソース・ドレイン電極１０７でなる駆動ＴＦＴに接続された陽極１０９上を開口するパッシベーション膜１１０及び隔壁絶縁膜１１１が形成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来、有機自己発光型表示装置の発光強度は、ＬＣＤの発光強度（１００〜１５０ｎｔ）の約半分であった。
また、隣接画素間でのクロストークの発生、特にカラー表示に際してはＲ，Ｇ，Ｂの各色が形成される表示画素の隣接画素間で、色が混ざりコントラストが低下していた。
【０００８】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであって、光出射面への光の取り出し効率を向上させることのできる自己発光型表示装置を提供することを目的とする。
また、この発明は隣接画素間でのクロストークが抑えられた自己発光型表示装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、島状に形成された複数の第1電極と、前記第1電極に対向配置される第2電極と、前記第１および第2電極間に保持され、少なくとも発光層を含む自己発光部を備えた複数の表示画素をマトリクス状に配置し、前記第1および第2電極のいずれか一方が光出射面内に配置される自己発光表示装置において、前記第1電極をそれぞれ電気的に絶縁するように前記表示画素の端辺に配置された隔壁と、一表示画素から隣接する他の表示画素に向かう光を前記光出射面側に取り出す光反射面と、を有し、前記第２電極は、前記光出射面と対向配置され、前記隔壁は、傾斜面を有しているとともに隣接する前記表示画素間に配置された開口を有し、前記光反射面は、前記開口の傾斜面に沿って前記傾斜面上に傾斜して配置された前記第２電極により形成されていることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施形態を示す有機自己発光型表示装置の概略平面図、図２はその概略断面図を示す。この自己発光型表示装置の表示領域は、図３（ａ）に拡大図を示すようにマトリクス状に配置された複数の表示画素１より構成されており、図３（ｂ）は１表示画素分の概略平面図であり、また、図４（ａ）は１表示画素分の概略断面図、図４（ｂ）はその特徴部分の拡大断面図である。
【００１４】
有機自己発光型表示装置は、表示画素が構成されたアレイ基板と、アレイ基板に対向配置される対向基板とが、窒素雰囲気中で封止されて構成される。本実施形態において、表示面はアレイ基板側で、光は陽極を介して外部に取り出される。
【００１５】
アレイ基板は、図１に示すように、表示画素がマトリクス状に形成される表示領域１２０と、基板の２辺に配置されるＸ方向駆動回路１２１、Ｙ方向駆動回路１２３を備えた周辺領域とから構成され、各表示画素は、図５に示すように、ソースが信号線４１に接続され、ゲートがゲート線４３に接続されて表示画素を選択する画素スイッチである画素ＴＦＴ４４と、画素ＴＦＴ４４のドレインにゲートが接続され、ソースが電流供給線４２に接続された駆動素子である駆動ＴＦＴ４５から供給された電流により発光する表示素子４６とを備えて構成される。
【００１６】
図４（ａ）には各表示画素の一部概略断面図を示す。ここで図示されるＴＦＴは、駆動ＴＦＴであり、表示画素部の一部略縦断面図である。図４（ａ）において、光透過性を有する基板１０１にアンダーコート層１０２が積層され、このアンダーコート層１０２上に島状に形成された多結晶シリコン層１０３はソース領域１０３a、チャネル領域１０３ｂ、ドレイン領域１０３ｃに区画されている。この多結晶シリコン層１０３を含めたアンダーコート層１０２の全面にゲート絶縁膜１０４が成膜され、多結晶シリコン層１０３のチャネル領域１０３ｂに対応する位置にゲート絶縁膜１０４を介してゲート電極１０５が形成されている。また、多結晶シリコン層のソース領域１０３a、ドレイン領域１０３ｂにそれぞれ接続されるソース電極及びドレイン電極は、層間絶縁膜１０６によりゲート電極と電気的に絶縁されている。この層間絶縁膜１０６上の所定の画素領域に透明部材、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）でなる陽極１０９が島状に形成され、ドレイン電極と電気的に接続されている。
【００１７】
そして、この陽極上を開口した無機材料でなるパッシベーション膜１１０、有機材料からなる隔壁絶縁膜１１１が形成され、少なくとも有機発光層１１３を備えた有機薄膜層が陽極上に積層され、この有機薄膜層を介して陽極と対向して陰極１１５が複数の画素に亘って、連続して形成されている。有機薄膜層は、例えば、陽極バッファ層１１２、有機発光層１１３及び陰極バッファ層１１４で構成され、陽極バッファ層１１２及び陰極バッファ層１１４は、無機材料又は有機材料の積層膜で構成される。
【００１８】
隔壁絶縁膜１１１は、図３（ｂ）、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、隣接表示画素間に開口を有する。つまり、各表示画素の縁端よりも内側の全周に亘って隔壁絶縁膜１１１の開口（斜線領域）３１が形成され、この開口３１は隔壁絶縁膜の陽極１０９側の壁面を基板に対して鋭角（θ＜９０°）に、好ましくは４５度以上に傾斜して形成される。これによって、横方向に進む光すなわち図４中の光成分Ｐ2，Ｐ3を、金属膜でなる陰極１１５で屈折させて表示面方向に進ませるため、表示パネルの発光強度が高められる。
【００１９】
以下、本実施形態に係る有機自己発光型表示装置の製造方法について説明する。
【００２０】
最初に、ガラス基板１０１を用意し、このガラス基板１０１の一主面に、例えば、膜厚が５０ｎｍのＳｉＮｘと膜厚が１００ｎｍのＳｉＯｘとを積層してなるアンダーコート層１０２を形成し、続いて、アンダーコート層１０２上に、例えば、膜厚５０ｎｍの多結晶シリコン層１０３を形成し、これをパターニングすることによって薄膜トランジスタの島領域を形成する。
【００２１】
次に、多結晶シリコン層１０３を含めたアンダーコート層１０２の全面に、例えば、膜厚が１４０ｎｍのＳｉＯｘでなるゲート絶縁膜１０４を成膜し、さらに、ゲート絶縁膜１０４上に、膜厚が３００ｎｍのＭｏＷを堆積すると共に、これをパターニングすることによってゲート電極１０５を形成する。
【００２２】
次に、ゲート絶縁膜１０４上からゲート電極１０５をマスクとしてイオン注入を行うことによって、多結晶シリコン層１０３のゲート電極の下部に位置する領域をチャネル領域としてその両側にソース領域及びドレイン領域を形成する。
【００２３】
次に、ゲート電極１０５を含めたゲート絶縁膜１０４の全面に、例えば、膜厚が６６０ｎｍのＳｉＯｘでなる層間絶縁膜１０６を成膜し、続いて、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を成膜し、このＩＴＯをパターニングすることによって、所定の領域に広がった島状の第1電極として陽極１０９を形成する。
【００２４】
次に、層間絶縁膜１０６及びゲート絶縁膜１０４を貫きソース領域、ドレイン領域に達する孔を開け、この孔に金属膜、例えば、膜厚５０ｎｍのＭｏと膜厚４５０ｎｍのＡｌと膜厚１００ｎｍのＭｏの積層膜を埋め込むことにより、ソース・ドレイン電極１０７を形成する。これによって、陽極１０９が駆動ＴＦＴのドレインに接続される。
【００２５】
次に、陽極１０９の表面を含む層間絶縁膜１０６上に、例えば、膜厚４５０ｎｍのＳｉＮｘでなるパッシベーション膜１１０を成膜し、陽極１０９の表面が露呈する開口を設ける。さらに、陽極１０９の露呈面及びパッシベーション膜１１０上に、絶縁性の隔壁絶縁膜１１１を設け、矢印Ｍで示した部位、すなわち、陽極１０９の表面を露呈させる第１の開口を設けると共に、矢印Ｓで示した部位、すなわち、表示画素の縁端の内側に第２の開口を形成する。この隔壁絶縁膜１１１の開口は陽極１０９の端部を覆うように設けられ、後述する陰極との短絡を防止する。また、矢印Ｓで示した部位の開口は、図４（ｂ）に示したように、隔壁絶縁膜１１１の陽極１０９側の壁面１１１Ｆが基板に対して鋭角に、例えば、θ＝４５°に傾斜させている。
【００２６】
次に、陽極１０９表面を含む隔壁絶縁膜１１１上に、正孔輸送層、正孔注入層等を膜厚１１０nmに積層してなる陽極バッファ層１１２を堆積した後、膜厚３０nmの有機発光層１１３を積層し、さらに、電子注入層等よりなる膜厚３０nmの陰極バッファ層１１４を堆積した後、全面に陰極１１５を形成する。
【００２７】
この結果、有機発光層１１３から放射される光成分Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3のうち、光成分Ｐ1は直接表示面方向に進み、光成分Ｐ2，Ｐ3は隔壁絶縁膜１１１を通して横方向に進み、矢印Ｓで示した隔壁絶縁膜１１１の開口の陽極１０９側の壁面における陰極１１５によって表示面方向に屈折せしめられ、表示パネルの発光強度を高めることになる。
【００２８】
なお、表示画素間には図示したように配線１０８が配置されることがあり、この構造では配線１０８よりも内側に光成分Ｐ2，Ｐ3を屈折させる傾斜面を設けることが望ましい。
【００２９】
また、本実施形態では光成分Ｐ2，Ｐ3を屈折させる傾斜面を基板面に対して４５度としたが発光強度を高めるという観点では９０°より小さい鋭角にするだけでもかなりの効果が得られる。
【００３０】
ところで、上記の実施形態中、図４（ａ）又は図４（ｂ）の矢印Ｓに示した部分に着目すると、光成分Ｐ３は隔壁絶縁膜１１１を抜けてから、陽極バッファ層１１２を介して陰極１１５で反射され、表示面方向に向かう。この構成によれば陽極バッファ層１１２の吸収係数（吸光係数）に従って光成分Ｐ３は減衰されて表示面方向に進むため、表示パネルの発光強度を高めるという観点では効率が低下する。これを防ぐためには、矢印Ｓで示す隔壁絶縁膜１１１の開口の傾斜した壁面１１１Ｆに陰極１１５を直接被着すれば、光成分Ｐ３に対する陽極バッファ層１１２による２回に亘る減衰作用を回避することができる。
【００３１】
図６はこの点に着目してなされた本発明に係る有機自己発光型表示装置の第２の実施形態の表示画素の縦断面図である。図６中、図４と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。これは第１の実施形態と同様に、隔壁絶縁膜１１１に開口を形成する際に、矢印Ｓで示した部位にも陽極１０９側の壁面１１１Ｆが例えば略４５度をなすような第２の開口を形成する。ここに示した表示画素１１Ａは、前述の第１の開口、つまり、陽極１０９上の隔壁絶縁膜で囲まれる領域に、陽極バッファ層１１２、有機発光層１１３、陰極バッファ層１１４が形成され、これらを覆う全面に陰極１１５が形成されている。従って、矢印Ｓで示した部位で略４５度に傾斜する隔壁絶縁膜１１１の壁面１１１Ｆには陰極１１５が直接被着される。
【００３２】
このように、構成することによって、有機発光層１１３から横方向に進む光成分Ｐ3（及びＰ2）は隔壁絶縁膜１１１の傾斜面で陰極１１５により直接反射されるため、前述した陽極バッファ層１１２によって減衰されることがなくなり、図２に示した実施形態よりも表示パネルの発光強度を高めることができる。
【００３３】
以上のように、有機自己発光型表示装置の隔壁絶縁膜の隣接表示画素間に開口を設け、この隔壁絶縁膜の開口の壁面を光り出射面に対して鋭角となるように形成するので、表示画素内で、光出射面と平行な方向に漏れていた光を効率よく取り出すことが可能となる。
【００３４】
つまり、有機発光層を介して光出射面と対向する側の電極を高反射率の部材で形成し、この電極が個々の表示画素の端部において光出射面と鋭角を成すように形成されるので、有機発光層からの発光光を効率よく光出射面側に取り出すことができる。
【００３５】
また、この開口を個々の表示画素の縁端内側全面に亘って形成すれば、隣接画素間への光漏れを防止することが可能となり、クロストークを抑え、コントラストを向上させ、また、カラー表示の場合には隣接画素間の混色を防止することができる。
【００３６】
全体構成を把握するために示した図１は、図４又は図６に示した表示画素を３個並設して画素１を構成し、さらに、これらの画素１をマトリクス状に多数個配置して表示領域１２０とした有機自己発光パネルアレイ１００の平面図である。この場合、表示領域１２０に対してガラス基板１０１は縦横両方とも寸法が大きく形成され、特に図面の右側及び下側に大きくはみ出させ、このうち、右側にＸ方向駆動回路１２１が搭載されると共に、各画素から導出される配線１２２に接続され、下側にＹ方向駆動回路１２３が搭載されると共に、各画素から導出される配線１２４に接続される。
【００３７】
さらに、図２は、図１に示した有機自己発光パネルアレイ１００を構成要素として組立てられた有機自己発光パネルの縦断面図であり、有機自己発光パネルアレイ１００の表示領域１２０、Ｘ方向駆動回路１２１及びＹ方向駆動回路１２３を取り囲むように、その縁端部に封止部材１３１が設けられている。この封止部材１３１上に、その内面に、例えば、ゼオライトやＢａＯ等の乾燥剤１３２を塗着してなるガラス基板１３３が装着され、さらに、内部に乾燥窒素が充填される。これによって図面の下方が表示面となる有機自己発光パネル２００が構成される。そして、この有機自己発光パネル２００によって有機自己発光型表示装置を構成することができる。
【００３８】
上記第１および第2の実施形態における有機発光層は例えばAlq3等の低分子系の有機発光材料を用いて蒸着等により構成される。
【００３９】
次に第3の実施形態について説明する。
図９は、本発明の第3の実施形態に係る有機自己発光表示装置のアレイ基板の概略断面図である。
本実施形態においては、有機発光層１１３は例えばポリフルオレン等の高分子系の有機発光材料を用いてインクジェット法によりＲ，Ｇ，Ｂに対応して形成される。つまり、高分子系の有機発光材料を順次吐出し、第1電極である陽極１０９上の隔壁絶縁膜１１１の開口に対応する位置に膜厚３０nmの陽極バッファ層１１２を介して有機発光層１１３が選択的に形成される。本実施形態においては、有機発光層１１３は例えば膜厚８０nmに形成される。
このように高分子系の有機発光材料を用いて有機発光層１１３を形成することにより、アレイ基板の基板サイズの設計変更に対して容易に対応することができる。また、必要な箇所にのみ選択的に発光材料を吐出することができるので、材料利用効率が改善される。
【００４０】
次に第4の実施形態について説明する。
図９は、本願発明の第4の実施形態に係る有機自己発光表示装置のアレイ基板の概略断面図である。
本実施形態は、駆動TFT（駆動素子）４５と接続する第１電極、ここでは陽極１０９が絶縁膜１１６を介して駆動TFT４５のドレイン電極１０７ｂと接続するものである。
このように信号線４１、TFT４４，４５上に絶縁膜１１６を介して第１電極を配置するので、第１乃至３の実施形態のように信号線４１と第１電極とが同一平面上に配置される場合と比し、第１電極の配置位置の自由度を向上させることができ、また発光面積を増大させることも可能となる。
【００４１】
また、各表示画素１は上記構造に限定されず、例えば図１０に示すようにX方向駆動回路１２１から供給される走査信号に基づき、Y方向駆動回路１２３から供給される映像信号が書き込まれる表示画素を選択する画素スイッチ４４と、画素スイッチ４４を介して信号線４１から書き込まれた映像信号を１水平走査期間保持する第１コンデンサ４７と、映像信号に基づく駆動電流を表示素子４６に供給する駆動素子４５と、リセット回路４８とから構成されてもよい。
【００４２】
ここで画素スイッチ４４は例えばｎ型TFTにより構成され、駆動素子４５はｐ型TFTにより構成される。また、リセット回路４８は、画素スイッチのドレイン-駆動素子のゲート間に配置される第2コンデンサ４８aと、駆動素子４５のゲート-ドレイン間に配置される第1スイッチ４８ｂと、駆動素子４５のドレインと表示素子４６の第1電極間に配置される第2スイッチ４８ｃとから構成される。
【００４３】
尚、ここでは表示素子とは第1電極、第1電極に対向配置される第2電極、第1電極および第2電極間に保持される自己発光部で構成される積層体をいう。
尚、自己発光部（有機薄膜層）は、各色共通に形成される陽極バッファ層、陰極バッファ層、及び各色毎に形成される発光層の３層積層で構成されてもよく、機能的に複合された２層または単層で構成されてもよい。
【００４４】
また、上述の実施形態においては、陽極を透明電極として光出射面側に、陰極を光反射電極として非光出射面側に配置したが、陰極を光透過性を有する導電膜で形成して光出射面側に、陽極を導電膜と金属層との積層構造にするなどして非光出射面側に配置してもよい。
【００４５】
また、上述の実施形態においては、TFT等の配置されたアレイ基板を介して外部に光を取り出す方式の自己発光表示装置について説明したが、第2電極を光透過性を有する導電膜で形成し、第2電極を介して外部に光を取り出すものであってもよく、いずれの場合も一表示画素から隣接する他の表示画素に向かう光を光出射面側に取り出す光出射面を一表示画素と他の表示画素との間に設けることが重要である。
また、上述の実施形態においては、隔壁絶縁膜の開口は各表示画素の全周にわたって形成される場合について説明したが、これに限定されず表示画素の列方向に沿ってストライプ状に形成してもよい。特にカラー表示の場合には、R,G,Bの各色がストライプ状に形成されていれば隣接画素間の混色を抑制することができる。
【００４６】
また、自己発光表示装置として有機自己発光装置のうちエレクトロルミネセンス表示装置を例にとり説明したがこれに限定されない。
【００４７】
【発明の効果】
以上の説明によって明らかなように、本発明によれば、光出射面への光の取り出し効率を向上させることのできる自己発光型表示装置を提供することができる。
また、本発明によれば隣接画素間でのクロストークが抑えられた自己発光型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】本発明に係る有機自己発光型表示装置の有機自己発光パネルアレイの構成を示す平面図。
【図２】図１に示した有機自己発光パネルアレイの構成を示す縦断面図。
【図３】一般的な有機自己発光型表示装置の一つの画素の平面図及び本発明の概要を説明するための表示画素の平面図。
【図４】本発明に係る有機自己発光型表示装置の第１の実施形態を説明するために、表示画素の構成を示す縦断面図及びその特徴部の詳細な構成を示す縦断面図。
【図５】本発明に係る有機自己発光型表示装置のパネルアレイの構成要素を平面的に配置した回路図。
【図６】本発明に係る有機自己発光型表示装置の第２の実施形態を説明するために、表示画素の構成を示す縦断面図。
【図７】従来の有機自己発光型表示装置の構成を説明するための表示画素の縦断面図。
【図８】本発明に係る有機自己発光型表示装置の第3の実施形態を説明するための表示画素の縦断面図。
【図９】本発明に係る有機自己発光型表示装置の第4の実施形態を説明するための表示画素の縦断面図。
【図１０】本発明に係る有機自己発光型表示装置のパネルアレイの構成要素を平面的に配置した回路図。
【符号の説明】
１  画素
１１，１１Ａ，１２，１３  表示画素
２１  陽極
３１  開口
１００  有機自己発光パネルアレイ
１０１  ガラス基板
１０２  アンダーコート層
１０３  多結晶シリコン層
１０４  ゲート絶縁膜
１０６  層間絶縁膜
１０７  ソース・ドレイン電極
１０８  配線
１０９  陽極
１１０  パッシベーション膜
１１１  隔壁絶縁膜
１１１Ｆ  壁面
１１２  陽極バッファ層
１１３  有機発光層
１１４  陰極バッファ層
１１５  陰極
１２１  Ｘ方向駆動回路
１２３  Ｙ方向駆動回路
１３１  封止部材
１３３  ガラス基板
２００  有機自己発光パネル
【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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