JP6561284B2

JP6561284B2 - 表示装置

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Publication number: JP6561284B2
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Inventors: 寺本　和真; 和真寺本; 健一年代; 山田　二郎; 二郎山田
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Description

本発明の実施形態は、例えば有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を備える表示装置に関する。

例えば、テレビ、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット端末等のディスプレイとして、有機材料からなる有機ＥＬ素子を備える表示装置が開発されている。有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に配置された有機材料に電圧を印加することで発光する。有機材料からの発光は等方的に広がり、装置の外部へ取り出される。

このような有機ＥＬ素子を備えた表示装置において、有機材料からの発光を効率良く装置の外部に取り出すことは、消費電力を抑制するために重要である。特に、スマートフォン、タブレット端末等のモバイル機器においては、バッテリーを長時間持続するために消費電力を抑制することが必要であり、光の取り出し効率の向上が望まれている。

近年では、光の取り出し効率を向上させるために、有機材料からの発光を例えば金属電極又は絶縁膜で反射させ装置の外部に出射させる反射構造（リフレクタ）を備える有機ＥＬ素子が開発されている（例えば、特許文献１，２）。

特開２００５−３４００１１号公報特開２０１５−５００１１号公報

しかしながら、上記のようなリフレクタを備える有機ＥＬ素子において、有機材料からの発光の一部は、リフレクタに反射されることなくリフレクタを透過してしまい、損失となる場合がある。

本実施形態は、光の取り出し効率を向上することが可能な表示装置を提供しようとするものである。

本実施形態の表示装置は、基板と、前記基板上に設けられ、第１の底面と傾斜した第１の側面とを含み、前記第１の側面により構成される第１の開口部の面積が前記第１の底面の面積より大きい少なくとも１つの凹部を含む第１の絶縁膜と、前記少なくとも１つの凹部上に前記凹部に沿って設けられた第１の電極と、前記第１の電極上に設けられた第２の絶縁膜と、前記第１の底面に対応する前記第１の電極の一部に接触された第２の底面と、傾斜した第２の側面とを含み、前記第２の側面により構成される第２の開口部の面積が前記第２の底面の面積より大きい、前記第２の絶縁膜内に設けられた発光層と、前記発光層上に設けられた第２の電極と、を具備し、前記凹部の深さは、前記発光層の膜厚より深く、前記第２の絶縁膜の膜厚は前記凹部の深さより厚く、前記第１の絶縁膜の少なくとも１つの凹部は、少なくとも１つの溝である。

本実施形態によれば、光の取り出し効率を向上することが可能な表示装置を提供できる。

第１の実施形態に係る表示装置の回路構成の一例を示す平面図。図１に示す回路の一部のパターンを示す平面図。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図。図３に示す断面図の要部を拡大して示す図。図４に示す有機ＥＬ層から出射された光の角度と、絶縁膜のテーパー角との関係を示す図。図４に示す断面図と同様の断面形状を有する表示装置において、絶縁膜のテーパー角と絶縁膜による輝度の増加率との関係、及び電極のテーパー角と電極による輝度の増加率との関係を示す図。絶縁膜のテーパー角と、ｚ軸方向の反射率との関係を示す図。第２の実施形態に係る表示装置の構成の一例を示す平面図。第３の実施形態に係る表示装置の構成の一例を示す平面図。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。図面において、同一部分には、同一符号を付している。

図１は、本実施形態に係る表示装置の一例を示す回路図を示している。表示装置１は、表示部２、走査線駆動部３、データ信号線駆動部４、電源線駆動部５を備えている。

表示部２は、例えば行方向、列方向に配置された複数の画素ＰＸを含んでいる。図２は、複数の画素ＰＸのうちの１つのみを示している。画素ＰＸは、例えば３つのサブ画素ＳＲ，ＳＢ，ＳＧを含んでいる。具体的には、表示部２は、行方向に延伸する複数の走査線ＷＳＬと、これら複数の走査線ＷＳＬと平行して延伸する複数の電源線ＤＳＬと、これら複数の走査線ＷＳＬと交差する列方向に延伸する複数のデータ信号線ＳＧＬとを備えている。走査線ＷＳＬの一端は、走査線駆動部３に接続され、データ信号線ＳＧＬの一端は、データ信号線駆動部４に接続され、電源線ＤＳＬの一端は電源線駆動部５に接続されている。

走査線ＷＳＬとデータ信号線ＳＧＬとの交点には、例えば赤色の光を発光するサブ画素ＳＲ、青色の光を発光するサブ画素ＳＢ、緑色の光を発光するサブ画素ＳＧが配置されている。これらサブ画素ＳＲ、ＳＢ、ＳＧの配置は適宜に変更することができる。画素ＰＸは、例えば、赤色、青色、緑色に加え白色のサブ画素を備えていてもよい。又は、画素ＰＸは、１つのサブ画素から構成されてもよい。

以下では、サブ画素ＳＲを例としてサブ画素の構成について説明する。他のサブ画素についても同様の構成であるため、説明を省略する。

サブ画素ＳＲは、選択トランジスタＷＳＴｒ、駆動トランジスタＤＳＴｒ、容量素子Ｃｓ、発光素子２２を備えている。発光素子２２は、アノード電極とカソード電極との間に配置された後述する有機ＥＬ層を備えている。選択トランジスタＷＳＴｒは、ゲート電極が走査線ＷＳＬに接続され、例えばソース電極がデータ信号線ＳＧＬに接続され、例えばドレイン電極が容量素子Ｃｓの第１の電極と、駆動トランジスタＤＳＴｒのゲート電極とに接続されている。駆動トランジスタＤＳＴｒは、例えばソース電極が容量素子Ｃｓの第２の電極と、発光素子２２のアノード電極とに接続され、例えばドレイン電極が電源線ＤＳＬに接続されている。

選択トランジスタＷＳＴｒは、走査線ＷＳＬに選択信号が供給された場合に、選択信号と同期してデータ信号線ＳＧＬから供給されるデータ信号を、駆動トランジスタＤＳＴｒのゲート電極に供給する。容量素子Ｃｓは、駆動トランジスタＤＳＴｒのゲート電位を保持する。駆動トランジスタＤＳＴｒは、ゲート電位に基づくドレイン電流を発光素子２２に供給する。発光素子２２は、ドレイン電流に対応した輝度で発光する。

図２は、サブ画素領域のパターンの概略を例示する図である。

図２において、発光素子２２を構成する図示せぬアノード電極、カソード電極及び有機ＥＬ層は、後述するように、選択トランジスタＷＳＴｒ、駆動トランジスタＤＳＴｒ、容量素子Ｃｓの上方（表面側）に形成される。発光素子２２は、点線の円で示す例えば８つの発光領域２２ｂにより構成される。

データ信号線ＳＧＬ、選択トランジスタＷＳＴｒ及び駆動トランジスタＤＳＴｒのゲート電極、及び容量素子Ｃｓの第１の電極は、第１層の金属により形成され、走査線ＷＳＬ、電源線ＤＳＬ、選択トランジスタＷＳＴｒ及び駆動トランジスタＤＳＴｒのソース／ドレイン電極、及び容量素子Ｃｓの第２の電極は、第２層の金属により形成されている。選択トランジスタＷＳＴｒのゲート電極は、コンタクトを介して走査線ＷＳＬに接続され、選択トランジスタＷＳＴｒのソース電極は、コンタクトを介してデータ信号線ＳＧＬに接続され、選択トランジスタＷＳＴｒのドレイン電極は、コンタクトを介して駆動トランジスタＤＳＴｒのゲート電極、及び容量素子Ｃｓの第１の電極に接続されている。容量素子Ｃｓの第２電極はコンタクトＣＮＴを介して図示せぬアノード電極に接続されている。

以下、図３を参照して、サブ画素領域における積層構造について説明する。

図３は、図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿ったサブ画素領域の一例を示す断面図である。図３において、容量素子Ｃｓは省略されている。

図３に示すように、本実施形態に係る表示装置１は、第１基板１１の側から第２基板２６の側へ、駆動トランジスタＤＳＴｒ等を含む配線層、発光部２２ａ、保護膜２３、封止層２４、カラーフィルタ２５等がこの順で積層された構造を持つ。図３は、発光部２２ａから出射した光が第２基板２６の側から取り出されるトップエミッション型の構造を示している。しかしながら、本実施形態は、ボトムエミッション型の表示装置についても適用可能である。

第１基板１１は、例えば、ガラス、プラスチック等の絶縁体材料により構成されている。第１基板１１上には、有機ＥＬ素子（発光素子）２２を駆動するための駆動トランジスタＤＳＴｒが形成されている。駆動トランジスタＤＳＴｒは、例えば薄膜トランジスタである。図１は、トップゲート型の薄膜トランジスタを示しているが、半導体層の下方にゲート電極を備えるボトムゲート型の薄膜トランジスタが形成されていてもよい。

駆動トランジスタＤＳＴｒを構成する半導体層１２は、第１基板１１上にパターン形成されている。半導体層１２は、例えばアモルファスシリコン、多結晶シリコン等のシリコン系材料、又は酸化物半導体等から形成されている。半導体層１２上には、第１絶縁膜１３を介してゲート電極１４が形成されている。ゲート電極１４は、第２絶縁膜１５により覆われている。ゲート電極１４は、第２絶縁膜１５に形成されたコンタクトホールを介して、図示せぬ容量素子Ｃｓの第１電極、及び選択トランジスタＷＳＴｒのドレイン電極に接続されている。

第２絶縁膜１５上には、ソース／ドレイン電極１６が形成されている。ソース／ドレイン電極１６は、第１絶縁膜１３、及び第２絶縁膜１５を貫通するコンタクトホールを介して半導体層１２のソース／ドレイン領域とそれぞれ接続されている。

第２絶縁膜１５の全面には、ソース／ドレイン電極１６上を覆うように、例えばポリイミド樹脂からなる第３絶縁膜（平坦化層）１７が形成されている。第３絶縁膜１７には、例えばアクリル樹脂等の、他の樹脂系絶縁材料が用いられてもよい。又は、第３絶縁膜１７として、例えば化学的気相成長法（ＣＶＤ法）を用いて形成された例えば酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）等の無機絶縁材料が用いられてもよい。

図３に示すように、第３絶縁膜１７の第２基板側表面には、例えばフォトリソグラフィ法を用いて、発光部２２ａからの発光を反射するリフレクタ（反射構造）を構成する凹部１７ａが形成されている。

このような凹部１７ａを備える第３絶縁膜１７上に、発光部２２ａのアノード電極としての第１電極（画素電極）１８が形成される。第１電極１８は、駆動トランジスタＤＳＴｒと図示せぬ容量素子Ｃｓの第２の電極を介して接続されている。第１電極１８は、例えばスパッタ法とエッチング法とを用いて、例えばアルミニウム（Ａｌ）−ネオジウム（Ｎｄ）合金により形成されている。

第１電極１８は、光反射率が高く、正孔注入性が高い材料によって形成されることが望ましい。このため、第１電極１８は、例えばアルミニウム、アルミニウムを含む合金等の光反射率の高い金属膜上に、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウムと亜鉛の酸化物（ＩＺＯ）等の正孔注入特性に優れた透明電極材料を積層した構造であってもよい。

第１電極１８が形成された第３絶縁膜１７上には、例えばポリイミド樹脂からなる第４絶縁膜１９が形成されている。第４絶縁膜１９は、例えばアクリル樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、フッ素系ポリマー、又はシリコーン系ポリマー等から形成される。第４絶縁膜１９は、例えば二酸化シリコン等の無機系材料から形成されてもよい。

第４絶縁膜１９内において第３絶縁膜１７の凹部１７ａに対応する位置には第１電極１８の底面１８ｃの一部を露出する孔１９ａが設けられている。この孔１９ａ内及び第４絶縁膜１９上に例えば印刷法を用いて有機ＥＬ層２０が形成されている。有機ＥＬ層２０上を含む表示部２の全域には、例えばスパッタ法を用いて、カソード電極としての第２電極（共通電極）２１が形成されている。第２電極２１は、例えばマグネシウム（Ｍｇ）−銀（Ａｇ）合金等の半光透過材料により形成される。

第２電極２１上には、例えば窒化シリコン（Ｓｉ_１−ｙＮ_ｙ）からなる保護膜２３が形成されている。保護膜２３上には、封止層２４が設けられている。封止層２４により、外部から発光部２２ａへの例えば酸素や水分等の侵入が防止される。

封止層２４上には、カラーフィルタ２５、及び遮光膜（ブラックマトリックス）ＢＭを備えた第２基板２６が貼り合わされている。カラーフィルタ２５は、サブ画素領域に設けられた複数の発光部２２ａの全体を覆うように、複数の発光部２２ａに対応する領域に設けられている。カラーフィルタ２５は、例えば発光部２２ａにより出射された光と同色の光を透過する。発光部２２ａからの発光が白色である場合には、任意の色のカラーフィルタが設けられてよい。尚、カラーフィルタ２５は、省略されてもよい。

遮光膜ＢＭは、カラーフィルタ２５が設けられていない領域に配置されている。遮光膜ＢＭは、例えば黒色の樹脂、又は薄膜フィルタから形成されている。

図４は、図３に示す発光部２２ａを拡大して示している。第３絶縁膜１７の凹部１７ａは、例えば切頭円錐形であり、底面（第１の底面）１７ｃと、傾斜した側面（第１の側面）１７ｂとを備える。凹部１７ａの側面１７ｂは、底面１７ｃから上方に開いており、側面１７ｂの上部により形成される開口部（第１の開口部）の直径は、凹部１７ａの底面１７ｃの直径より大きい。一例として、凹部１７ａの底面１７ｃの直径は、３μｍ以上となるように形成されている。また、第３絶縁膜１７に設けられた凹部１７ａの深さＨ１は、有機ＥＬ層２０の膜厚よりも大きくなるように形成されている。

第１電極１８の底面１８ｃは、第２電極２１及び有機ＥＬ層２０とともに発光部２２ａを構成する。第１電極１８は、発光部２２ａからの発光を反射する反射層としても機能する。すなわち、第３絶縁膜１７の凹部１７ａの側面１７ｂ上に形成された第１電極１８の側面１８ｂは、発光部２２ａから出射された光のうち第４絶縁膜１９を透過し第１電極１８の側面１８ｂに到達した光Ｌａを開口部へ向かう方向に反射する。

第４絶縁膜１９の膜厚Ｈ２は、第１電極１８の第２基板２６側の端面（上面）から第４絶縁膜１９の第２基板２６の端面（上面）までの距離により規定される。第４絶縁膜１９は、第３絶縁膜１７に設けられた凹部１７ａの深さＨ１よりも大きい膜厚Ｈ２を持つ。一例として、Ｈ２は、Ｈ１よりも大きく、６μｍ以下となるように形成されている。

第４絶縁膜１９は、画素規制層として隣り合うサブ画素を区画するとともに、サブ画素領域内においては隣り合う発光部２２ａを分離している。すなわち、第４絶縁膜１９が設けられた領域では、第１電極１８と有機ＥＬ層２０とが第４絶縁膜１９により離間され、絶縁されている。

第４絶縁膜１９に設けられた孔１９ａは、例えば切頭円錐形であり、孔１９ａの第２基板２６側の直径は、第１基板１１側の直径よりも大きい。すなわち、第４絶縁膜１９内には、孔１９ａを規定する傾斜した内壁面（側面）１９ｂが形成されている。孔１９ａの第１基板１１側の開口により規定される発光領域の面積は、第１電極１８の底面１８ｃの面積よりも小さい。このため、第１電極１８の底面１８ｃ及び側面１８ｂと有機ＥＬ層２０との間には、第４絶縁膜１９が形成されている。すなわち、第４絶縁膜１９の側面１９ｂの端は、第１電極１８の底面１８ｃの上までせり出している。第４絶縁膜１９の側面１９ｂは、発光部２２ａから出射された光のうち第１電極１８の側面１８ｂにより反射されない光Ｌｂを開口部へ向かう方向に反射する。

有機ＥＬ層２０は、第４絶縁膜１９に設けられた孔１９ａにより露出された第１電極１８に接触された底面（第２の底面）２０ｃと、第４絶縁膜１９の傾斜した側面１９ｂ上に形成された側面（第２の側面）２０ｂとを含む。このため、有機ＥＬ層２０の傾斜した側面２０ｂにより構成される開口部（第２の開口部）の直径は、有機ＥＬ層２０の底面２０ｃの直径よりも大きい。

有機ＥＬ層２０は、有機材料からなる発光層の他、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層を含んでいてもよい。また、有機ＥＬ層は、例えば物理的気相成長法（ＰＶＤ法）を用いて形成されてもよい。

上記構成において、第４絶縁膜１９の側面１９ｂのテーパー角（傾斜角）について、説明する。

図５は、有機ＥＬ層２０の底面２０ｃから出射された光の角度と、第４絶縁膜１９の側面１９ｂのテーパー角（傾斜角）との関係を示す図である。

図５において、ｘ軸及びｘ軸と直交するｙ軸により規定されるｘ−ｙ面を、有機ＥＬ層２０の底面２０ｃと平行する面と定義する。また、ｚ軸方向を有機ＥＬ層２０の底面２０ｃに直交する方向と定義する。有機ＥＬ層２０の底面２０ｃから出射された発光の入射面は、ｘ−ｚ面である。

有機ＥＬ層２０から出射される光の出射角φは、出射された光とｚ軸とがなす角として定義される。第４絶縁膜１９の側面１９ｂのテーパー角αは、ｘ−ｙ面と第４絶縁膜１９の側面１９ｂとがなす角のうち９０度（°）より小さい角として定義される。有機ＥＬ層２０から出射される光の出射角φと第４絶縁膜１９の側面１９ｂのテーパー角αとの間には、以下の関係が成り立つ。

φ＝２（９０−α）＝１８０−２α （１）
α＝９０−φ／２（２）
また、有機ＥＬ層２０より出射された光のうち、第４絶縁膜１９の側面１９ｂに入射する光を入射光Ｌｃｉと定義し、第４絶縁膜１９の側面１９ｂにより反射される光を反射光Ｌｃｒと定義する。

入射光Ｌｃｉがｚ軸方向に反射される場合、すなわち、反射光Ｌｃｒとｚ軸とがなす角が０°である場合、第４絶縁膜１９の側面１９ｂの法線方向と反射光Ｌｃｒとがなす角（反射角）は、第４絶縁膜１９の側面１９ｂのテーパー角αに等しい。また、第４絶縁膜１９の側面１９ｂの法線方向と入射光Ｌｃｉとがなす角（入射角）は、第４絶縁膜１９の側面１９ｂのテーパー角αに等しい。

一般に、屈折率がｎ１である媒質から、屈折率がｎ１よりも小さいｎ２である媒質へ入射される光が、媒質１と媒質２との境界において全反射される入射角度（臨界角度）αｚは、
αｚ（ｎ１、ｎ２）＝ａｒｃｓｉｎ（ｎ２／ｎ１）（３）
により表される。

本実施形態において、入射光Ｌｃｉがｚ軸方向に全反射されるためには、第４絶縁膜１９の側面１９ｂのテーパー角αは、臨界角度αｚより大きいことが要求される。有機ＥＬ層２０の屈折率をｎ１、第４絶縁膜１９の屈折率をｎ２とすると、第４絶縁膜１９の側面１９ｂのテーパー角αが満たすべき条件は、
α＞αｚ（ｎ１、ｎ２）＝ａｒｃｓｉｎ（ｎ２／ｎ１）（４）
となる。なお、第２電極２１は、１０ｎｍ程度と非常に薄く、上記全反射条件に対して寄与が小さいため、ここでは無視したが、厚さが２０ｎｍ程度となる場合には考慮する必要がある。以下では、一例として、ｎ１＝１．８、ｎ２＝１．５であるとする。この場合、臨界角度αｚは、αｚ≒５６°となる。したがって、入射光Ｌｃｉがｚ軸方向へ全反射されるために第４絶縁膜１９の側面１９ｂのテーパー角αが満たすべき条件は、（４）式より
α＞５６°
となる。

尚、入射光Ｌｃｉは、図５において破線で示すように、ｚ軸からγ°ずれた方向に全反射されてもよい。この場合、第４絶縁膜１９の側面１９ｂのテーパー角αが満たすべき条件は、
α＞αｚ（ｎ１、ｎ２）＋γ／２＝ａｒｃｓｉｎ（ｎ２／ｎ１）＋γ／２（５）
となる。したがって、一例として、γ＝２０°の場合、
α＞６６°
となる。

次に、図４に示す第１電極１８の側面１８ｂのテーパー角αｍについて説明する。第１電極１８の側面１８ｂのテーパー角αｍは、ｘ−ｙ面と第１電極１８の側面１８ｂとがなす角のうち９０°より小さい角として定義される。

第１電極１８の側面１８ｂは、第４絶縁膜１９の側面１９ｂへ入射する入射光Ｌｃｉのうち、第４絶縁膜１９を透過した光を反射する。すなわち、第１電極１８の側面１８ｂは、第４絶縁膜１９の側面１９ｂにより全反射されない光を反射する。したがって、第１電極１８の側面１８ｂのテーパー角αｍは、臨界角度αｚ以下となる。

一方、図５に示すように、有機ＥＬ層２０から出射される光の出射角φは、９０°以下である。したがって、図４に示す第１電極１８の側面１８ｂに入射された光が、第１電極１８の側面１８ｂによりｚ軸方向に反射されるためには、（１）式より、第１電極１８の側面１８ｂのテーパー角αｍは、４５°以上となる。

以上より、第１電極１８の側面１８ｂのテーパー角αｍが満たすべき条件は、
４５°≦αｍ≦αｚ（６）
となる。上述したように、例えばｎ１＝１．８、ｎ２＝１．５においては、αｚ≒５６°であるので、第１電極１８の側面１８ｂのテーパー角αｍは、
４５°≦αｍ≦５６°
となる。

尚、第１電極１８の側面１８ｂに入射した光は、ｚ軸からγ°ずれた方向に全反射されてもよい。この場合、第１電極１８の側面１８ｂのテーパー角αｍが満たす条件は、
４５°＋γ／２≦αｍ≦αｚ＋γ／２（７）
となる。したがって、一例として、γ＝２０°の場合、第１電極１８の側面１８ｂのテーパー角αｍは、
５５°≦αｍ≦６６°
となる。

なお、第４絶縁膜１９の側面１９ｂ及び第１電極１８の側面１８ｂは、切頭円錐形を構成する断面において、直線形状として説明した。しかし、これらの側面は、上方に屈曲する上に凸の曲面形状であってもよい。その場合、側面１９ｂ及び側面１８ｂのテーパー角は、それぞれの側面の高さの１／２の位置における角度とみなすことにより、直線形状の場合と同様の説明ができる。

図６は、図４に示す断面図と同様の切頭円錐形の断面を有する材料において、テーパー角に対するｚ軸方向に反射される光の強度の増加率（輝度の増加率）を計算した結果をプロットしたグラフである。切頭円錐形を構成する材料として、第４絶縁膜１９の側面１９ｂと同一の材料を用いた場合と、第１電極１８の側面１８ｂと同一の金属を用いた場合とについて、それぞれ計算を行った。

縦軸のｚ軸方向に反射される光の強度は、テーパー角が４０°のときにｚ軸方向に反射された光の強度により規格化されている。

尚、図６において、輝度の増加率は、切頭円錐形の断面の高さ（側面の高さ）と、底面の径との比が１．２となる条件において計算されている。

第４絶縁膜１９の側面１９ｂと同一の材料を用いた場合の輝度の増加率は、テーパー角αが５５°を超えると増加している。これは、テーパー角αが、臨界角度αｚを超え、全反射が生じることに起因する。全反射によるｚ軸方向の輝度の増加率は、テーパー角αが６５°において最大となり、テーパー角αが６５°を超えると、減少する。これは、テーパー角αの増加とともに、有機ＥＬ層２０のうち、ｚ軸方向の輝度上昇に寄与できる面積が減少してくることに起因する。

したがって、グラフより、テーパー角αが、
５５°≦α≦８０°
において、光の反射率がほぼ１であり、第４絶縁膜１９の側面１９ｂと同一の材料による光の反射が、ｚ軸方向の輝度の増加に寄与していることがわかる。

一方、第１電極１８の側面１８ｂと同一の金属を用いた場合の輝度の増加率は、テーパー角αｍが４０°から６０°の範囲においては、テーパー角αｍの増加に伴い、緩やかに増加している。これは、金属面による反射には、全反射の角度の条件が課されないことに起因している。金属面での反射による輝度の増加率は、テーパー角αｍが６０°において最大となり、テーパー角αｍが６０°を超えると、減少する。これは、テーパー角αｍの増加とともにｚ軸方向からずれた方向に反射される光の割合が増加することに起因する。

したがって、グラフより、テーパー角αｍが、
５０°≦αｍ≦８０°
において、金属面による光の反射が、ｚ軸方向の輝度の増加に寄与していることがわかる。

このように、第４絶縁膜１９よる反射と、第４絶縁膜１９を透過した光に対する第１電極１８による反射との両方の寄与により、ｚ軸方向に対する輝度を増加することができる。

尚、上記の例では、有機ＥＬ層２０の屈折率のｎ１が１．８であり、第４絶縁膜の屈折率ｎ２が１．５である場合について説明した。しかしながら、これらの屈折率、及び屈折率の比（ｎ２／ｎ１）は、適宜に変更されてよい。

図７は、第４絶縁膜１９の異なる屈折率ｎ２に対して、第４絶縁膜１９の側面１９ｂのテーパー角αと、入射光Ｌｃｉがｚ軸方向へ反射される反射率との関係を示している。尚、図７において、有機ＥＬ層２０の屈折率ｎ１は、１．８としている。

図７（ａ）に示すように、例えばｎ２＝１．４においては、第４絶縁膜１９の側面１９ｂのテーパー角αが、αｚ（ｎ２＝１．４）≒５１°以上のときに、入射光Ｌｃｉのｚ軸方向への反射率は１となる。したがって、第４絶縁膜１９の側面１９ｂのテーパー角αが満たすべき条件は、
α＞５１°
となる。また、第１電極１８の側面１８ｂのテーパー角αｍが満たすべき条件は、（６）式より、
４５°≦αｍ≦５１°
となる。

一方、図７（ｂ）に示すように、例えばｎ２＝１．６においては、第４絶縁膜１９の側面１９ｂのテーパー角αが、αｚ（ｎ２＝１．６）≒６３°以上のときに、入射光Ｌｃｉのｚ軸方向への反射率は１となる。したがって、第４絶縁膜１９の側面１９ｂのテーパー角αが満たすべき条件は、
α＞６３°
となる。また、第１電極１８の側面１８ｂのテーパー角αｍが満たすべき条件は、（６）式より、
４５°≦αｍ≦６３°
となる。

したがって、第４絶縁膜１９の屈折率ｎ２が例えば１．５よりも大きい場合においても全反射が生じる条件として、より好ましくは、第４絶縁膜１９の側面１９ｂのテーパー角αは、
７０°≦α≦８０°
となる。また、第１電極１８の側面１８ｂのテーパー角αｍは、より好ましくは、
５５°≦αｍ≦８０°
となる。

以上に説明した本実施形態によれば、有機ＥＬ層２０の発光部２２ａから出射した光のうち、発光面と平行に近い角度で出射された光Ｌａが第１電極１８の側面１８ｂにより反射され、発光部２２ａの底面と垂直な法線とほぼ平行する方向に放射される。第１電極１８の側面１８ｂにより反射されない光Ｌｂは、第４絶縁膜１９の側面１９ｂにより反射され、法線とほぼ平行な方向に放射される。したがって、２つのリフレクタにより光の取り出し効率を向上することができる。

さらに、本実施形態によれば、第１電極１８上に設けられた第４絶縁膜１９の膜厚Ｈ２は、第１電極１８の側面１８ｂを形成するために第３絶縁膜１７に設けられた凹部１７ａの深さＨ１よりも大きくなるように形成されている。これにより、第４絶縁膜１９の側面１９ｂ、すなわち反射面を大きくすることができる。したがって、光の取り出し効率を向上することが可能である。

例えば、第３絶縁膜１７の下層に例えば選択トランジスタＷＳＴｒ、駆動トランジスタＤＳＴｒ、容量素子Ｃｓ等の金属配線が形成されている場合、第３絶縁膜１７に形成される凹部１７ａの深さＨ１を大きくすると、リソグラフィの際に照射される例えば電子線又は紫外線等の一部が第３絶縁膜１７を透過し、金属配線により反射される。すなわち、下層に金属配線が設けられている領域では、電子線又は紫外線等の反射により第３絶縁膜１７の露光量が増加する。このため、第３絶縁膜１７の下層に金属配線が設けられている領域と金属配線が設けられていない領域との間で露光量のばらつきが生じる場合がある。結果として、均一な形状の凹部１７ａが形成されず、輝度が不安定となる場合がある。したがって、第３絶縁膜１７の下層に設けられた金属配線の影響を抑えるためには、第３絶縁膜１７の凹部の深さＨ１を、金属配線による反射の影響を抑え得る程度に浅くする必要がある。この場合、凹部１７ａの側面１７ｂ上に形成される第１電極１８の側面１８ｂの面積（反射面の面積）が減少される。

しかし、本実施形態によれば、第１電極１８上に凹部１７ａの深さＨ１よりも厚い膜厚Ｈ２を持つ第４絶縁膜１９に傾斜した側面１９ｂを形成しているため、仮に第１電極１８による反射の割合が低下したとしても、第４絶縁膜１９の側面１９ｂにより光の取り出し効率の低下を抑制することができる。

さらに、本実施形態によれば、有機ＥＬ層２０は、第４絶縁膜１９の孔１９ａ内に形成され、有機ＥＬ層２０と第１電極１８の側面１８ｂとの間に第４絶縁膜１９が設けられている。これにより、製造プロセスにおけるパターニングのずれの影響を抑えることができる。例えば、第１電極１８の側面１８ｂが第４絶縁膜１９により覆われていない場合、パターニングのずれにより例えば第１電極１８の側面１８ｂ上に有機ＥＬ層２０が形成される場合が生じる。この場合、発光面及び反射面の形状及び面積が不均一になり、安定した輝度を得ることが困難となる。しかし、本実施形態によれば、パターニングが若干ずれたとしても第１電極１８の側面１８ｂと有機ＥＬ層２０との接触を回避することができ、輝度を安定化することができる。

また、本実施形態によれば、有機ＥＬ層２０は、第１電極１８の底面１８ｃのうちの第４絶縁膜１９により覆われていない部分、第４絶縁膜１９の側面１９ｂ、第４絶縁膜１９の上面を覆うように形成される。これにより、例えば第４絶縁膜１９の孔１９ａ内のみに有機ＥＬ層２０を形成する場合と比較して、有機ＥＬ層２０が形成される位置のずれの許容量を大きくすることができ、有機ＥＬ層２０の形成工程を容易化することができる。したがって、有機ＥＬ層２０の形成位置のずれに基づいて画質が低下することを防止することができる。

（第２の実施形態）
有機ＥＬ層２０の発光部２２ａと、発光部２２ａから出射された反射する反射面との位置関係が周期性を持つ場合、特定の角度の反射光の強度が強められ、又は弱められることにより、モアレ（干渉縞）が発生することがある。

上述した実施形態によれば、第１電極１８の側面１８ｂと有機ＥＬ層２０との間に第４絶縁膜１９が設けられているため、第３絶縁膜１７に設けられる凹部１７ａの中心と、第４絶縁膜１９に設けられる孔１９ａの中心（すなわち発光部２２ａの中心）とを、所定の範囲内において意図的にずらして形成することができる。

第２の実施形態は、これを利用して、光の取り出し効率を向上するとともに、サブ画素領域内、及びサブ画素領域間におけるモアレの発生を抑制しようとするものである。

図８（ａ）（ｂ）は、第２の実施形態に係る表示装置の平面構成例を示している。図８において、点線の円は、第３絶縁膜１７に形成された凹部１７ａの底面１７ｃを示しており、実線の円は、第４絶縁膜１９に設けられた孔１９ａにより規定される有機ＥＬ層２０の底面２０ｃ（発光部２２ａ）を示している。図８（ａ）（ｂ）は、サブ画素領域において、第３絶縁膜１７に８つの凹部１７ａが形成され、凹部１７ａに対応する位置に８つの発光部２２ａが形成されている様子をそれぞれ示している。
図８（ａ）（ｂ）に示すように、サブ画素領域において、第３絶縁膜１７に設けられた凹部１７ａの底面１７ｃの中心と、第４絶縁膜１９に設けられた孔１９ａの中心（すなわち、有機ＥＬ層２０の底面２０ｃの中心）とは、相対的にずらされて形成されている。すなわち、サブ画素領域において、第３絶縁膜１７に設けられた複数の凹部１７ａのうち、一の凹部１７ａに対して、当該凹部１７ａに対応する有機ＥＬ層２０の底面２０ｃが第１の方向に相対的にずれて配置された場合に、第３絶縁膜１７の他の凹部１７ａの少なくとも一つに対して、当該凹部１７ａに対応する有機ＥＬ層２０の底面２０ｃは、第１の方向と異なる方向にずれて配置されている。

例えば、図８（ａ）では、第３絶縁膜１７の凹部１７ａが規則的（周期的）に配置されている。一方、第４絶縁膜１９に設けられた孔１９ａは、不規則に配置されている。

例えば、図８（ｂ）では、第４絶縁膜１９により形成される孔１９ａは、規則的に配置されている。一方、第３絶縁膜１７に設けられる凹部１７ａは、不規則に配置されている。

本実施形態に係る表示装置が複数のサブ画素領域を含む場合には、第３絶縁膜１７に設けられる複数の凹部１７ａが配置されるパターンと、第４絶縁膜１９に設けられる複数の孔１９ａが配置されるパターンとは、異なるサブ画素領域において同じであっても異なっていてもよい。

例えば、第１のサブ画素領域と第２のサブ画素領域とにおいて、第３絶縁膜１７に設けられた複数の凹部１７ａのうち、一の凹部１７ａに対して、当該凹部１７ａに対応する有機ＥＬ層２０の底面２０ｃが第１の方向に相対的にずれて配置された場合に、他の凹部１７ａの少なくとも一つに対して、当該凹部１７ａに対応する有機ＥＬ層２０の底面２０ｃは、第１の方向と異なる方向にずれて配置されてもよい。

例えば、第１のサブ画素領域において、第３絶縁膜１７に設けられた複数の凹部１７ａのうち、一の凹部１７ａに対して、当該凹部１７ａに対応する有機ＥＬ層２０の底面２０ｃが第１の方向に相対的にずれて配置され、他の凹部１７ａの少なくとも一つに対して、当該凹部１７ａに対応する有機ＥＬ層２０の底面２０ｃは、第１の方向と異なる第２の方向にずれて配置された場合に、第２のサブ画素領域において、第３絶縁膜１７に設けられた複数の凹部１７ａのうち、第１のサブ画素領域における一の凹部１７ａに対応する凹部１７ａに対して、当該凹部１７ａに対応する有機ＥＬ層２０の底面２０ｃが第２の方向に相対的にずれて配置され、第１のサブ画素領域における他の凹部１７ａの少なくとも一つに対応する凹部１７ａに対して、当該凹部１７ａに対応する有機ＥＬ層２０の底面２０ｃは、例えば第１の方向にずれて配置されてもよい。

サブ画素領域に１つの発光部２２ａが形成されている場合、第１のサブ画素領域において、第３絶縁膜１７の凹部１７ａに対して、有機ＥＬ層２０の底面２０ｃが第１の方向にずれて配置され、第２のサブ画素領域において、第３絶縁膜１７の凹部１７ａに対して、有機ＥＬ層２０の底面２０ｃが第１の方向と異なる方向にずれて配置される。

尚、第３絶縁膜１７に設けられる凹部１７ａ、及び第４絶縁膜１９に設けられる孔１９ａの形状は適宜に変更することが可能である。これらは、例えば、楕円形でもよく、矩形でもよく、任意の形状でよい。

本実施形態によれば、有機ＥＬ層２０の発光部２２ａと、出射された光を反射する反射面との位置関係は周期性がないため、特定の反射角度の反射光の強度が強められ、又は弱められることを防ぐことができる。このため、外光反射に起因するモアレの発生を低減でき、視認性を向上することができる。

（第３の実施形態）
第１、第２の実施形態において、発光部２２ａは、円形状の平面形状を持つ。しかし、発光部２２ａの平面形状は、円形状に限定されるものではない。図９（ａ）（ｂ）は、第３の実施形態を示すものである。

本実施形態において、第３絶縁膜１７には、溝状の凹部１７Ａが形成される。さらに、本実施形態において、第３絶縁膜１７の凹部１７Ａは、サブ画素領域間の非発光領域（第１電極が形成されていない領域）においても、連続して形成されている。

図９（ａ）は、溝状の複数の凹部１７Ａが走査線ＷＳＬに沿って形成されている様子を示している。図９（ｂ）は、溝状の凹部１７Ａが、走査線ＷＳＬ及びデータ信号線ＳＧＬに沿って格子状に形成されている様子を示している。

凹部１７Ａの断面形状は、第１の実施形態とほぼ同様であり、図３、図４に示すように、溝状の凹部１７Ａ内に発光部２２ａが形成される。凹部１７Ａの深さＨ１と第４絶縁膜１９の膜厚Ｈ２、及び有機ＥＬ層２０の膜厚の関係は、第１の実施形態と同様である。図９（ａ）において、発光部は、凹部１７Ａに沿ってストライプ状に形成される。図９（ｂ）において、発光部は、凹部１７Ａに沿って格子状に形成される。

本実施形態によれば、発光部の平面形状が円形である場合と比較してサブ画素領域における発光部の面積が大きいため、有機ＥＬ層とアノード電極としての第１電極との接触面積を増加することが可能である。このため、サブ画素領域において、同じ光量を得るために必要な電流密度を減少することができ、発光素子の寿命を延ばすことが可能である。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…表示装置、２…表示部、３…走査線駆動部、４…データ信号線駆動部、５…電源線駆動部、ＰＸ…画素、ＳＲ，ＳＧ，ＳＢ…サブ画素、１１…第１基板、１２…半導体層、１３…第１絶縁膜、１４…ゲート電極、１５…第２絶縁膜、１６…ソース／ドレイン電極、１７…第３絶縁膜、１７ａ…凹部、１７ｂ…側面、１７ｃ…底面、１８…第１電極、１８ｂ…側面、１８ｃ…底面、１９…第４絶縁膜、１９ａ…孔、１９ｂ…側面、２０…有機ＥＬ層、２０ｂ…側面、２０ｃ…底面、２１…第２電極、２２…発光素子、２２ａ…発光部、２２ｂ…発光領域、２３…保護膜、２４…封止層、２５…カラーフィルタ、２６…第２基板。

Claims

基板と、
前記基板上に設けられ、第１の底面と傾斜した第１の側面とを含み、前記第１の側面により構成される第１の開口部の面積が前記第１の底面の面積より大きい少なくとも１つの凹部を含む第１の絶縁膜と、
前記少なくとも１つの凹部上に前記凹部に沿って設けられた第１の電極と、
前記第１の電極上に設けられた第２の絶縁膜と、
前記第１の底面に対応する前記第１の電極の一部に接触された第２の底面と、傾斜した第２の側面とを含み、前記第２の側面により構成される第２の開口部の面積が前記第２の底面の面積より大きい、前記第２の絶縁膜内に設けられた発光層と、
前記発光層上に設けられた第２の電極と、
を具備し、
前記凹部の深さは、前記発光層の膜厚より深く、前記第２の絶縁膜の膜厚は前記凹部の深さより厚く、
前記第１の絶縁膜の少なくとも１つの凹部は、少なくとも１つの溝であることを特徴とする表示装置。
基板と、
前記基板上に設けられ、第１の底面と傾斜した第１の側面とを含み、前記第１の側面により構成される第１の開口部の面積が前記第１の底面の面積より大きい少なくとも１つの凹部を含む第１の絶縁膜と、
前記少なくとも１つの凹部上に前記凹部に沿って設けられた第１の電極と、
前記第１の電極上に設けられた第２の絶縁膜と、
前記第１の底面に対応する前記第１の電極の一部に接触された第２の底面と、傾斜した第２の側面とを含み、前記第２の側面により構成される第２の開口部の面積が前記第２の底面の面積より大きい、前記第２の絶縁膜内に設けられた発光層と、
前記発光層上に設けられた第２の電極と、
を具備し、
前記凹部の深さは、前記発光層の膜厚より深く、前記第２の絶縁膜の膜厚は前記凹部の深さより厚く、
前記第１の絶縁膜の少なくとも１つの凹部は、少なくとも２つの交差した溝により構成されていることを特徴とする表示装置。
第１、第２のサブ画素を含む表示装置であって、
前記第１、第２のサブ画素は、それぞれ、
基板と、
前記基板上に設けられ、第１の底面と傾斜した第１の側面とを有し、前記第１の側面により構成される第１の開口部の面積が前記第１の底面の面積より大きい少なくとも１つの凹部を有する第１の絶縁膜と、
前記少なくとも１つの凹部上に前記凹部に沿って設けられた第１の電極と、
前記第１の電極上に設けられた第２の絶縁膜と、
前記第１の底面に対応する前記第１の電極の一部に接触された第２の底面と、傾斜した第２の側面とを含み、前記第２の側面により構成される第２の開口部の面積が前記第２の底面の面積より大きい、前記第２の絶縁膜内に設けられた発光層と、
前記発光層上に設けられた第２の電極と、
を具備し、
前記凹部の深さは、前記発光層の膜厚より深く、前記第２の絶縁膜の膜厚は前記凹部の深さより厚く、
前記第１、第２のサブ画素は、第１の絶縁膜の前記少なくとも１つの凹部は、第１の凹部と第２の凹部を含み、前記第１の凹部内の前記発光層の第３の底面の位置は、前記第１の凹部の第４の底面の中央部から第１の方向にずれて配置され、前記第２の凹部内の前記発光層の第５の底面の位置は、前記第２の凹部の第６の底面の中央部から、前記第１の方向と異なる第２の方向にずれて配置されることを特徴とする表示装置。
第１、第２のサブ画素を含む表示装置であって、
前記第１、第２のサブ画素は、それぞれ、
基板と、
前記基板上に設けられ、第１の底面と傾斜した第１の側面とを有し、前記第１の側面により構成される第１の開口部の面積が前記第１の底面の面積より大きい少なくとも１つの凹部を有する第１の絶縁膜と、
前記少なくとも１つの凹部上に前記凹部に沿って設けられた第１の電極と、
前記第１の電極上に設けられた第２の絶縁膜と、
前記第１の底面に対応する前記第１の電極の一部に接触された第２の底面と、傾斜した第２の側面とを含み、前記第２の側面により構成される第２の開口部の面積が前記第２の底面の面積より大きい、前記第２の絶縁膜内に設けられた発光層と、
前記発光層上に設けられた第２の電極と、
を具備し、
前記凹部の深さは、前記発光層の膜厚より深く、前記第２の絶縁膜の膜厚は前記凹部の深さより厚く、
前記第１のサブ画素は、第１の絶縁膜の前記少なくとも１つの凹部は、第１の凹部と第２の凹部を含み、前記第１の凹部内の前記発光層の第３の底面の位置は、前記第１の凹部の第４の底面の中央部から第１の方向にずれて配置され、前記第２の凹部内の前記発光層の第５の底面の位置は、前記第２の凹部の第６の底面の中央部から、前記第１の方向と異なる第２の方向にずれて配置され、
前記第２のサブ画素は、第１の絶縁膜の前記少なくとも１つの凹部は、前記第１の凹部と対応する第３の凹部と、前記第２の凹部と対応する第４の凹部とを含み、前記第３の凹部内の前記発光層の第７の底面の位置は、前記第３の凹部の第８の底面の中央部から前記第２の方向にずれて配置され、前記第４の凹部内の前記発光層の第９の底面の位置は、前記第４の凹部の第１０の底面の中央部から、前記第１の方向にずれて配置されることを特徴とする表示装置。
第１、第２のサブ画素を含む表示装置であって、
前記第１、第２のサブ画素は、それぞれ、
基板と、
前記基板上に設けられ、第１の底面と傾斜した第１の側面とを有し、前記第１の側面により構成される第１の開口部の面積が前記第１の底面の面積より大きい少なくとも１つの凹部を有する第１の絶縁膜と、
前記少なくとも１つの凹部上に前記凹部に沿って設けられた第１の電極と、
前記第１の電極上に設けられた第２の絶縁膜と、
前記第１の底面に対応する前記第１の電極の一部に接触された第２の底面と、傾斜した第２の側面とを含み、前記第２の側面により構成される第２の開口部の面積が前記第２の底面の面積より大きい、前記第２の絶縁膜内に設けられた発光層と、
前記発光層上に設けられた第２の電極と、
を具備し、
前記凹部の深さは、前記発光層の膜厚より深く、前記第２の絶縁膜の膜厚は前記凹部の深さより厚く、
前記第１のサブ画素は、第１の絶縁膜の前記少なくとも１つの凹部は、第１の凹部を含み、前記第１の凹部内の前記発光層の第３の底面の位置は、前記第１の凹部の第４の底面の中央部から第１の方向にずれて配置され、
前記第２のサブ画素は、第１の絶縁膜の前記少なくとも１つの凹部は、第２の凹部を含み、前記第２の凹部内の前記発光層の第５の底面の位置は、前記第２の凹部の第６の底面の中央部から前記第１の方向と異なる第２の方向にずれて配置されることを特徴とする表示装置。
前記第２の絶縁膜は、前記第１の底面と平行する面となす角度がαである傾斜した第３の側面を含み、
前記発光層の屈折率がｎ１であり、前記第２の絶縁膜の屈折率がｎ２である場合に、前記角度αは、
α＞ａｒｃｓｉｎ（ｎ２／ｎ１）
を満たすことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の表示装置。
前記第１の電極は、前記第１の底面と平行する面となす角度がαｍである傾斜した第４の側面を含み、
前記角度αｍは、
４５°≦αｍ≦ａｒｃｓｉｎ（ｎ２／ｎ１）
を満たすことを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
前記角度αは、
７０°≦α≦８０°
を満たすことを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
前記角度αｍは、
５５°≦αｍ≦８０°
を満たすことを特徴とする請求項７に記載の表示装置。