JP2015056375A - 発光装置および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】隣り合う画素電極間のリーク電流を低減し得る発光装置を提供する。【解決手段】本発明の発光装置100は、基板と、第1画素電極E1と、第2画素電極E2と、発光層48を含む有機層46と、共通電極ECと、第1電源導電体41と、第1画素電極E1と第1電源導電体41とに電気的に接続された第1トランジスターと、第2画素電極E2と第1電源導電体41とに電気的に接続された第2トランジスターと、第1電源導電体41と有機層46との間に設けられた絶縁膜LF,60,65と、を備え、第1電源導電体41は、少なくとも第1画素領域PX1から第2画素領域PX2にわたって設けられている。【選択図】図8
Description
本発明は、発光装置および電子機器に関する。
従来から、電子機器の表示装置として、複数の有機エレクトロルミネッセンス(Electroluminescence, 以下、ELと略記する)素子がマトリクス状に配置された発光装置が用いられている(例えば特許文献1参照)。個々の有機EL素子は、駆動用トランジスター等を介して電源線に接続され、電源線から供給される駆動電流に応じた輝度で発光する。複数の電源線が複数の信号線と1対1に対応するように表示領域内に設けられたアクティブマトリクス方式の有機EL装置が提案されている(例えば特許文献2参照)。
一般に、有機EL装置等の発光装置においては、基板上に画素電極、発光層、共通電極が順次積層され、画素電極と共通電極との間に流れる電流によって発光層が発光する。ところが、アクティブマトリクス方式の発光装置では、画素電極がマトリクス状に配置されているため、隣り合う画素電極の電位が異なると、隣り合う画素電極間にリーク電流が流れる場合がある。この場合、本来は画素電極から共通電極に流れて発光に寄与すべき電流が隣の画素電極に向けて流れるため、所望の階調や色調が得られず、表示品質が低下する問題が生じる。これは、画素間隔が狭い高精細の表示装置用の発光装置で特に顕著な問題となる。
本発明の一つの態様は、上記の課題を解決するためになされたものであり、隣り合う画素電極間のリーク電流を低減し得る発光装置を提供することを目的の一つとする。本発明の一つの態様は、この種の発光装置を備え、表示品質に優れた表示部を備えた電子機器を提供することを目的の一つとする。
上記の目的を達成するために、本発明の一つの態様の発光装置は、基板と、前記基板の第1画素領域に設けられた第1画素電極と、前記基板の第2画素領域に設けられた第2画素電極と、前記第1画素電極および前記第2画素電極と平面視で少なくとも重なる発光層を含む有機層と、前記有機層の前記第1画素電極および前記第2画素電極が設けられた側と反対側に設けられ、前記第1画素電極および前記第2画素電極と平面視で少なくとも重なる共通電極と、前記第1画素電極および前記第2画素電極が設けられた層と前記基板との間の層に設けられた導電体と、前記第1画素電極と前記導電体とに電気的に接続された第1トランジスターと、前記第2画素電極と前記導電体とに電気的に接続された第2トランジスターと、前記導電体と前記有機層との間に設けられた絶縁膜と、を備え、前記導電体は、少なくとも前記第1画素領域から前記第2画素領域にわたって設けられている。
本発明の一つの態様の発光装置において、第1画素電極と第2画素電極とが平面視で有機層と重なり、有機層のうち、第1画素電極と第2画素電極との間の領域は絶縁膜を介して導電体と対向する。したがって、これらの構成要素は、導電体をゲートとし、第1画素電極もしくは第2画素電極をソースもしくはドレインとし、第1画素電極と第2画素電極との間に位置する有機層をチャネル領域とした有機薄膜トランジスター(Thin Film Transistor, 以下、TFTと略記する)と仮想的に見立てることができる。また、導電体が第1トランジスターもしくは第2トランジスターを介して第1画素電極もしくは第2画素電極に電気的に接続されていることから、導電体には第1画素電極および第2画素電極の電位よりも高い電位が印加されることになる。その結果、有機TFTがオフ状態となり、第1画素電極と第2画素電極との間の電流が抑えられる。このようにして、隣り合う画素電極間のリーク電流を低減し得る発光装置を実現することができる。
本発明の一つの態様の発光装置において、前記絶縁膜の膜厚は前記有機層の膜厚よりも薄いことが望ましい。さらに、前記有機層が正孔注入層を有している場合、前記絶縁膜の膜厚は前記正孔注入層の膜厚よりも薄いことがより望ましい。
この構成によれば、導電体の電位の影響が、チャネル領域となる第1画素電極と第2画素電極との間に位置する有機層に強く表れ、有機TFTが確実にオフ状態となる。これにより、第1画素電極と第2画素電極との間の電流がより充分に抑えられる。
この構成によれば、導電体の電位の影響が、チャネル領域となる第1画素電極と第2画素電極との間に位置する有機層に強く表れ、有機TFTが確実にオフ状態となる。これにより、第1画素電極と第2画素電極との間の電流がより充分に抑えられる。
本発明の一つの態様の発光装置において、前記第1画素領域と前記第2画素領域との間隔は前記有機層の膜厚の20倍以下であることが望ましい。
この構成においては、画素間隔が狭いことで隣り合う画素電極間のリーク電流の問題がより顕著になる。よって、本発明の一つの態様の発光装置の効果がより有効である。
この構成においては、画素間隔が狭いことで隣り合う画素電極間のリーク電流の問題がより顕著になる。よって、本発明の一つの態様の発光装置の効果がより有効である。
本発明の一つの態様の発光装置において、前記発光層から発せられた光が前記共通電極側から射出される構成であってもよい。
この構成によれば、トップエミッション型の発光装置において、隣り合う画素電極間のリーク電流を低減することができる。
この構成によれば、トップエミッション型の発光装置において、隣り合う画素電極間のリーク電流を低減することができる。
本発明の一つの態様の発光装置において、前記導電体は、前記第1画素電極と前記基板との間および前記第2画素電極と前記基板との間に設けられ、光反射性材料で構成されることが望ましい。
この構成によれば、導電体を有機TFTのゲートとして機能させるとともに、発光層から発せられた光を共通電極側に向けて反射させる反射層としても機能させることができる。
この構成によれば、導電体を有機TFTのゲートとして機能させるとともに、発光層から発せられた光を共通電極側に向けて反射させる反射層としても機能させることができる。
本発明の一つの態様の発光装置において、前記発光層から発せられた光が前記基板側から射出される構成であってもよい。
この構成によれば、ボトムエミッション型の発光装置において、隣り合う画素電極間のリーク電流を低減することができる。
この構成によれば、ボトムエミッション型の発光装置において、隣り合う画素電極間のリーク電流を低減することができる。
本発明の一つの態様の発光装置において、前記導電体は、平面視で前記第1画素領域と前記第2画素領域との間に設けられた第1導電体と、前記第1画素電極と前記基板との間および前記第2画素電極と前記基板との間に設けられ、前記第1導電体と電気的に接続された光透過性材料で構成された第2導電体と、を含んでいてもよい。
この構成によれば、発光層から発せられた光を、第2導電体を透過させて基板側から射出させることができる。また、第2導電体を構成する光透過性材料は一般に抵抗率が高い。しかしながら、第2導電体が第1導電体に電気的に接続されたことにより、第1導電体が第2導電体の抵抗率を下げる役目を果たす。
この構成によれば、発光層から発せられた光を、第2導電体を透過させて基板側から射出させることができる。また、第2導電体を構成する光透過性材料は一般に抵抗率が高い。しかしながら、第2導電体が第1導電体に電気的に接続されたことにより、第1導電体が第2導電体の抵抗率を下げる役目を果たす。
本発明の一つの態様の発光装置において、前記導電体の電位をVEL、前記第1画素電極の電位をV1、前記第2画素電極の電位をV2としたとき、VEL>V1>V2を満たすことが望ましい。
この構成によれば、導電体、第1画素電極および第2画素電極を有機TFTと見立てたときに、ソースおよびドレインの電位よりもゲートの電位が高くなり、PチャネルTFTである有機TFTをオフ状態とすることができる。
この構成によれば、導電体、第1画素電極および第2画素電極を有機TFTと見立てたときに、ソースおよびドレインの電位よりもゲートの電位が高くなり、PチャネルTFTである有機TFTをオフ状態とすることができる。
本発明の一つの態様の発光装置において、前記絶縁膜は、前記第1画素電極と前記導電体との間および前記第2画素電極と前記導電体との間に設けられた光学調整層と、前記第1画素電極と前記第2画素電極とを電気的に分離する画素分離層と、を含んでいてもよい。
この構成によれば、画素分離層が第1画素電極と第2画素電極とを電気的に分離するとともに、ゲート絶縁膜としても機能する。
この構成によれば、画素分離層が第1画素電極と第2画素電極とを電気的に分離するとともに、ゲート絶縁膜としても機能する。
本発明の一つの態様の電子機器は、本発明の一つの態様の発光装置を備える。
本発明の一つの態様によれば、本発明の一つの態様の発光装置を備えたことにより、表示品質に優れた表示部を備えた電子機器を実現することができる。
本発明の一つの態様によれば、本発明の一つの態様の発光装置を備えたことにより、表示品質に優れた表示部を備えた電子機器を実現することができる。
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1〜図9を用いて説明する。
第1実施形態の発光装置は、封止層(共通電極)側から光を射出するトップエミッション型の有機EL装置の一つの例である。
以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
以下、本発明の第1実施形態について、図1〜図9を用いて説明する。
第1実施形態の発光装置は、封止層(共通電極)側から光を射出するトップエミッション型の有機EL装置の一つの例である。
以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
図1は、第1実施形態に係る発光装置100の平面図である。
第1実施形態の発光装置100は、有機EL材料を利用した発光素子を基板10上に形成した有機EL装置である。基板10は、シリコン等の半導体材料で形成された板状部材(半導体基板)であり、複数の発光素子が形成される基材として利用される。
第1実施形態の発光装置100は、有機EL材料を利用した発光素子を基板10上に形成した有機EL装置である。基板10は、シリコン等の半導体材料で形成された板状部材(半導体基板)であり、複数の発光素子が形成される基材として利用される。
図1に示すように、基板10の表面には、表示領域12と周辺領域14と実装領域16とが設けられている。表示領域12は、複数の画素Pが配列された矩形状の領域である。表示領域12には、X方向に延在する複数の走査線22と、各走査線22に対応してX方向に延在する複数の制御線24と、X方向と交差するY方向に延在する複数の信号線26と、が形成される。画素Pは、複数の走査線22と複数の信号線26との各交差に対応した領域である。したがって、複数の画素Pは、X方向およびY方向にわたってマトリクス状に配列される。
周辺領域14は、表示領域12を囲む矩形枠状の領域である。駆動回路30は、周辺領域14に設けられている。駆動回路30は、表示領域12内の各画素Pを駆動する回路である。駆動回路30は、2つの走査線駆動回路32と信号線駆動回路34とを含んでいる。発光装置100は、駆動回路30が基板10の表面に直接形成されたトランジスター等の能動素子で構成される回路内蔵型の表示装置である。なお、画像表示に直接寄与しないダミー画素が周辺領域14内に形成されていてもよい。
実装領域16は、周辺領域14を挟んで表示領域12とは反対側(すなわち周辺領域14の外側)の領域に設けられている。実装領域16には、複数の実装端子38が配列されている。制御信号や電源電位は、制御回路や電源回路等の各種の外部回路(図示略)から実装端子38に供給される。外部回路は、例えば実装領域16に接合された可撓性の配線基板(図示略)に実装される。
図2は、表示領域12内の1つの画素(画素回路)Pの回路図である。
図2に示すように、画素Pは、発光素子45、駆動トランジスターTDR、発光制御トランジスターTEL、選択トランジスターTSL、および容量素子Cを備える。なお、第1実施形態では、画素Pのトランジスター(TDR,TEL,TSL)をPチャネル型のトランジスターで構成するが、Nチャネル型のトランジスターで構成することも可能である。
図2に示すように、画素Pは、発光素子45、駆動トランジスターTDR、発光制御トランジスターTEL、選択トランジスターTSL、および容量素子Cを備える。なお、第1実施形態では、画素Pのトランジスター(TDR,TEL,TSL)をPチャネル型のトランジスターで構成するが、Nチャネル型のトランジスターで構成することも可能である。
発光素子45は、有機EL材料の発光層を含む有機層46を第1画素電極(陽極)E1と共通電極(陰極)E2との間に介在させた電気光学素子である。第1画素電極E1は画素P毎に個別に形成され、共通電極ECは複数の画素Pにわたって連続して形成される。図2に示すように、発光素子45は、第1電源導電体41と第2電源導電体42とを結ぶ電流経路上に配置される。第1電源導電体41は、高電位側の電源電位VELが供給される電源配線である。第2電源導電体42は、低電位側の電源電位VCTが供給される電源配線である。なお、本実施形態の「第1電源導電体41」は、特許請求の範囲の「導電体」に対応する。
駆動トランジスターTDRと発光制御トランジスターTELとは、第1電源導電体41と第2電源導電体42とを結ぶ電流経路上で発光素子45に対して直列に接続されている。具体的には、駆動トランジスターTDRの一対の電流端のうちの一方(ソース)は第1電源導電体41に接続されている。発光制御トランジスターTELは、駆動トランジスターTDRの一対の電流端のうちの他方(ドレイン)と発光素子45の第1画素電極E1との導通状態(導通/非導通)を制御するスイッチとして機能する。駆動トランジスターTDRは、自身のゲート−ソース間の電圧に応じた電流量に相当する駆動電流を生成する。
発光制御トランジスターTELがオン状態に制御された状態では、駆動電流が駆動トランジスターTDRから発光制御トランジスターTELを経由して発光素子45に供給される。このとき、発光素子45は、駆動電流の電流量に応じた輝度で発光する。発光制御トランジスターTELがオフ状態に制御された状態では、発光素子45に対する駆動電流の供給が遮断される。このとき、発光素子45は消灯する。発光制御トランジスターTELのゲートは、制御線24に接続されている。
図2に示す選択トランジスターTSLは、信号線26と駆動トランジスターTDRのゲートとの導通状態(導通/非導通)を制御するスイッチとして機能する。選択トランジスターTSLのゲートは走査線22に接続されている。容量素子Cは、第1容量電極C1と第2容量電極C2との間に誘電体を介在させた静電容量である。第1容量電極C1は、駆動トランジスターTDRのゲートに接続されている。第2容量電極C2は、第1電源導電体41(駆動トランジスターTDRのソース)に接続されている。したがって、容量素子Cは、駆動トランジスターTDRのゲート−ソース間の電圧を保持する。
図1に示す信号線駆動回路34は、外部回路から供給される画像信号を、画素P毎に指定する階調に応じた階調電位(データ信号)として、書込期間(水平走査期間)毎に複数の信号線26に対して並列に供給する。他方、走査線駆動回路32は、複数の走査線22の各々に走査信号を供給することにより、複数の走査線22の各々を書込期間毎に順次選択する。走査線駆動回路32が選択した走査線22に対応する画素Pの選択トランジスターTSLは、オン状態に遷移する。このとき、各画素Pの駆動トランジスターTDRのゲートに、信号線26と選択トランジスターTSLとを経由して階調電位が供給され、階調電位に応じた電圧が容量素子Cに保持される。
他方、書込期間での走査線22の選択が終了すると、走査線駆動回路32は、各制御線24に制御信号を供給することにより、当該制御線24に対応する画素Pの発光制御トランジスターTELをオン状態に制御する。したがって、直前の書込期間で容量素子Cに保持された電圧に応じた駆動電流は、駆動トランジスターTDRから発光制御トランジスターTELを経由して発光素子45に供給される。以上のように、発光素子45が階調電位に応じた輝度で発光することで、画像信号が指定する任意の画像が表示領域12に表示される。
図3は、発光装置100の断面図である。
図3に示すように、シリコン等の半導体材料で形成された基板10の表面のうち、表示領域12内には画素PのトランジスターT(TDR,TEL,TSL)が形成され、周辺領域14内に駆動回路30のトランジスターTが形成される。トランジスターTは、基板10の表面に形成された能動領域10A(ソース/ドレイン領域)と、基板10の表面を被覆する絶縁膜L0(ゲート絶縁膜)と、絶縁膜L0上に形成されたゲートGと、を含んで構成される。能動領域10Aは、基板10内に不純物イオンが注入されたイオン注入領域で構成される。画素PのトランジスターT(TDR,TEL,TSL)のチャネル領域はソース領域とドレイン領域との間に存在する。チャネル領域には、能動領域10Aとは別種類のイオンが注入されるが、図示は省略する。各トランジスターTのゲートGは、絶縁膜L0を挟んでチャネル領域に対向する位置に配置される。
図3に示すように、シリコン等の半導体材料で形成された基板10の表面のうち、表示領域12内には画素PのトランジスターT(TDR,TEL,TSL)が形成され、周辺領域14内に駆動回路30のトランジスターTが形成される。トランジスターTは、基板10の表面に形成された能動領域10A(ソース/ドレイン領域)と、基板10の表面を被覆する絶縁膜L0(ゲート絶縁膜)と、絶縁膜L0上に形成されたゲートGと、を含んで構成される。能動領域10Aは、基板10内に不純物イオンが注入されたイオン注入領域で構成される。画素PのトランジスターT(TDR,TEL,TSL)のチャネル領域はソース領域とドレイン領域との間に存在する。チャネル領域には、能動領域10Aとは別種類のイオンが注入されるが、図示は省略する。各トランジスターTのゲートGは、絶縁膜L0を挟んでチャネル領域に対向する位置に配置される。
図3に示すように、各トランジスターTのゲートGが形成された絶縁膜L0上には、複数の絶縁層(LA〜LF)と複数の配線層(WA〜WF)とを交互に積層した多層配線層が形成される。各絶縁層は、例えばシリコン化合物(典型的には窒化シリコンや酸化シリコン)等の絶縁性の無機材料で形成される。各配線層Wは、アルミニウムや銀等を含有する低抵抗の導電材料で形成される。以下の説明では、導電層(単層または複数層)を選択的に除去することにより複数の要素が同一工程で一括的に形成される関係を「同層から形成される」と表記する。
図3の絶縁層LAは、各トランジスターTのゲートGが形成された絶縁膜L0の面上に形成される。絶縁層LAの面上には、複数の中継電極QA(QA1〜QA4)を含む導体パターンが同層(配線層WA)から形成される。中継電極QA1は、絶縁層LAと絶縁膜L0とを貫通する導通孔(コンタクトホール)を介して発光制御トランジスターTELの能動領域10A(ドレイン)に導通する。中継電極QA2は、絶縁層LAを貫通する導通孔を介して駆動トランジスターTDRのゲートGに導通する。中継電極QA3は、絶縁層LAおよび絶縁膜L0を貫通する導通孔を介して駆動トランジスターTDRの能動領域10A(ソース)に導通する。中継電極QA4は、絶縁層LAおよび絶縁膜L0を貫通する各導通孔を介して発光制御トランジスターTELの能動領域10A(ソース)と、駆動トランジスターTDRの能動領域10A(ドレイン)と、に導通する。すなわち、図2に示すように、駆動トランジスターTDRと発光制御トランジスターTELとが直列に接続されている。なお、選択トランジスターTSLの図示、駆動回路30内の各トランジスターTに関連する具体的な配線の図示等は、便宜的に省略する。
図3の絶縁層LBは、配線層WAが形成された絶縁層LAの面上に形成される。絶縁層LBの面上には、接続用導電体52と複数の中継電極QB(QB1,QB2)とを含む導体パターンが同層(配線層WB)から形成される。接続用導電体52は、絶縁層LBを貫通する導通孔を介して配線層WAの中継電極QA3に導通する。すなわち、接続用導電体52は、駆動トランジスターTDRの能動領域10A(ソース)に導通する。
図4は、発光装置100のうち、電源電位(VEL,VCT)の供給に関連する要素の模式図である。
図4に示すように、接続用導電体52は、導電部521と導電部522とを含む導体パターンである。導電部521は、平面視で表示領域12の全域にわたる略矩形状のベタパターンである。ベタパターンとは、線状または帯状のパターンやその組合せ(例えば格子状)のパターンではなく、導通用の開口部等を少なくとも除き、表示領域12の略全面を塗り潰すように一様に連続する面状の導体パターンを意味する。
図4に示すように、接続用導電体52は、導電部521と導電部522とを含む導体パターンである。導電部521は、平面視で表示領域12の全域にわたる略矩形状のベタパターンである。ベタパターンとは、線状または帯状のパターンやその組合せ(例えば格子状)のパターンではなく、導通用の開口部等を少なくとも除き、表示領域12の略全面を塗り潰すように一様に連続する面状の導体パターンを意味する。
図5は、導電部521のうち、X方向に隣り合う3個の画素Pに対応した部分の模式図である。
図5に示すように、導電部521には、開口部54Aおよび開口部54Bが画素P毎に形成される。中継電極QB1は、開口部54Aの内側に形成される。中継電極QB2は、開口部54Bの内側に形成される。換言すると、導電部521は、開口部54Aおよび開口部54Bを有し、中継電極QB1および中継電極QB2を囲むように平面視で表示領域12の全域にわたって形成される。開口部54Aおよび開口部54Bは、配線層WBの上層の要素と下層の要素とを電気的に導通させるための開口(すなわち上層の要素と下層の要素とを連結する経路が通過する開口)である。中継電極QB1および中継電極QB2は、接続用導電体52から離間した位置および形状に形成されることにより、接続用導電体52から電気的に絶縁される。
図5に示すように、導電部521には、開口部54Aおよび開口部54Bが画素P毎に形成される。中継電極QB1は、開口部54Aの内側に形成される。中継電極QB2は、開口部54Bの内側に形成される。換言すると、導電部521は、開口部54Aおよび開口部54Bを有し、中継電極QB1および中継電極QB2を囲むように平面視で表示領域12の全域にわたって形成される。開口部54Aおよび開口部54Bは、配線層WBの上層の要素と下層の要素とを電気的に導通させるための開口(すなわち上層の要素と下層の要素とを連結する経路が通過する開口)である。中継電極QB1および中継電極QB2は、接続用導電体52から離間した位置および形状に形成されることにより、接続用導電体52から電気的に絶縁される。
図3および図5に示すように、中継電極QB1は、絶縁層LBを貫通する導通孔H11を介して配線層WAの中継電極QA1に導通する。中継電極QB2は、絶縁層LBを貫通する導通孔H12を介して配線層WAの中継電極QA2に導通する。
接続用導電体52の導電部522(第1導電部)は、図4に示すように、表示領域12内に位置する導電部521から周辺領域14を通過して実装領域16まで延在する直線状の導体パターンである。導電部522は、実装領域16に配置された複数の実装端子38のうち、高電位側の電源電位VELが供給される実装端子381に電気的に接続される。
図3に示すように、絶縁層LCは、配線層WBが形成された絶縁層LBの面上に形成される。絶縁層LCの面上には、容量素子Cの第1容量電極C1と複数の中継電極QC(QC1,QC4)とを含む導体パターンが同層(配線層WC)から形成される。第1容量電極C1は、絶縁層LCを貫通する導通孔を介して配線層WBの中継電極QB2に導通する。すなわち、図2に示すように、容量素子Cの第1容量電極C1は、中継電極QB2と中継電極QA2とを介して駆動トランジスターTDRのゲートGに導通する。図3の中継電極QC1は、絶縁層LCを貫通する導通孔を介して中継電極QB1に導通する。中継電極QC4は、実装領域16に形成され、絶縁層LCを貫通する導通孔を介して接続用導電体52(導電部522)に導通する。
図3の絶縁層LDは、配線層WCが形成された絶縁層LCの面上に形成される。絶縁層LDの面上には、容量素子Cの第2容量電極C2と複数の中継電極QD(QD1,QD4)と導電部56とを含む導体パターンが同層(配線層WD)から形成される。第2容量電極C2は、平面視で第1容量電極C1に重なる形状および位置に形成される。これにより、第1容量電極C1と第2容量電極C2とで絶縁層LDを挟んだ構造の容量素子Cが画素P毎に形成される。
中継電極QD1は、絶縁層LDを貫通する導通孔を介して配線層WCの中継電極QC1に導通する。中継電極QD4は、実装領域16に形成され、絶縁層LDを貫通する導通孔を介して配線層WCの中継電極QC4に導通する。他方、導電部56は、図4に示すように、周辺領域14から実装領域16まで延びる導体パターンである。導電部56は、低電位側の電源電位VCTが供給される実装端子382に電気的に接続される。
図3の絶縁層LEは、配線層WDが形成された絶縁層LDの面上に形成される。絶縁層LEの面上には、第1電源導電体41と第2電源導電体42と複数の中継電極QE(QE1,QE4)とを含む導体パターンが同層(配線層WE)から形成される。配線層WEは、アルミニウムや銀等を含有する光反射性の導電材料で形成される。
中継電極QE1は、絶縁層LEを貫通する導通孔を介して配線層WDの中継電極QD1に導通する。中継電極QE4は、実装領域16に形成され、絶縁層LEを貫通する導通孔を介して配線層WDの中継電極QD4に導通する。図3に示すように、中継電極QE4は、後述の中継電極QF4を介して電源電位VELの供給用の実装端子381に電気的に接続される。すなわち、電源電位VELの実装端子381は、中継電極QF4と中継電極QE4と中継電極QD4と中継電極QC4とを介して接続用導電体52(導電部522)に導通する。
図4に示すように、第1電源導電体41は、接続用導電体52の導電部521と同様に、平面視で表示領域12の略全域にわたる矩形状のベタパターンに形成される。上述したように、第1電源導電体41は、例えばアルミニウムや銀等を含有する光反射性の導電材料で形成される。第1電源導電体41は、具体的には、アルミニウムや銀等の単体材料でもよいし、例えばチタン(Ti)/AlCu(アルミニウム・銅合金)の積層膜等で構成されていてもよい。
図6は、第1電源導電体41の部分的な平面図である。
図6に示すように、第1電源導電体41は、画素P毎に形成された開口部41Aを少なくとも除き、表示領域12の略全域を塗り潰すように一様に連続する面状の導体パターンである。前述の中継電極QE1は、開口部41Aの内側に形成される。具体的には、中継電極QE1は、開口部41Aの内側で第1電源導電体41から離間した位置および形状に形成され、第1電源導電体41から電気的に絶縁される。なお、図4では開口部41Aや中継電極QE1の図示を省略する。以上説明したように、第1電源導電体41は、開口部41Aを有し、中継電極QE1を囲むように平面視で表示領域12の略全域にわたって形成される。開口部41Aは、配線層WEの上層の要素と下層の要素とを電気的に導通させるための開口(すなわち上層の要素と下層の要素とを連結する経路が通過する開口)である。
図6に示すように、第1電源導電体41は、画素P毎に形成された開口部41Aを少なくとも除き、表示領域12の略全域を塗り潰すように一様に連続する面状の導体パターンである。前述の中継電極QE1は、開口部41Aの内側に形成される。具体的には、中継電極QE1は、開口部41Aの内側で第1電源導電体41から離間した位置および形状に形成され、第1電源導電体41から電気的に絶縁される。なお、図4では開口部41Aや中継電極QE1の図示を省略する。以上説明したように、第1電源導電体41は、開口部41Aを有し、中継電極QE1を囲むように平面視で表示領域12の略全域にわたって形成される。開口部41Aは、配線層WEの上層の要素と下層の要素とを電気的に導通させるための開口(すなわち上層の要素と下層の要素とを連結する経路が通過する開口)である。
第1実施形態の第1電源導電体41は、平面視で表示領域12の80%以上を占めるように面状に形成される。好ましくは、第1電源導電体41は、表示領域12の90%以上を占める。より好ましくは、第1電源導電体41は、表示領域12の95%以上を占める。例えば、縦0.9μm×横0.9μmの矩形状に開口部41Aを形成し、画素Pの面積を縦7.5μm×横2.5μmの矩形状と仮定すると、表示領域12の約96%にわたって第1電源導電体41が形成される。前述の接続用導電体52の導電部521も同様に、平面視で表示領域12の80%以上を示すベタ状に形成され、好ましくは表示領域12の90%以上(より好ましくは95%以上)を占める。
図3および図6に示すように、第1電源導電体41は、絶縁層LEを貫通する複数の導通孔H22を介して配線層WDの第2容量電極C2に導通する。Y方向に配列する複数(5個)の導通孔H22が画素P毎に形成される。第1電源導電体41は、図6に示すように、第1電源導電体41と接続用導電体52(導電部521)との層間に位置する絶縁層L(LE,LD,LC)を貫通する複数の導通孔H23を介して配線層WBの接続用導電体52(導電部521)に導通する。複数の導通孔H23は、平面視で相互に隣り合う各画素Pの間の領域に形成される。具体的には、複数の導通孔H23は、Y方向に隣り合う各画素Pの間隙でX方向に延在する帯状の領域(画素Pの各行間)内に、X方向に沿って直線状に配列される。すなわち、X方向に沿う複数の導通孔H23は、複数行にわたって相互に間隔をおいてY方向に並列される。
以上のように、第1電源導電体41は、導通孔H23を介して接続用導電体52に導通する。すなわち、第1電源導電体41は、図3および図6に示すように、接続用導電体52の導電部521と中継電極QA3とを介して駆動トランジスターTDRの能動領域10A(ソース)に導通するとともに、接続用導電体52の導電部521および導電部522と中継電極QC4から中継電極QF4とを介して電源電位VELの供給用の実装端子381に導通する。
図4に示すように、第2電源導電体42は、表示領域12の周囲の周辺領域14内に形成された帯状の電極である。具体的には、第2電源導電体42は、平面視で第1電源導電体41を囲む環状(矩形枠状の閉じた図形)に形成される。したがって、基板10の表面のうち、周辺領域14内のトランジスターTで構成される駆動回路30は第2電源導電体42により被覆される。第1電源導電体41と第2電源導電体42とは、相互に離間して形成されて電気的に絶縁される。図3および図4に示すように、第2電源導電体42は、絶縁層LEを貫通する導通孔H24を介して配線層WDの導電部56に導通する。すなわち、実装端子382に供給される低位側の電源電位VCTは、導電部56を介して第2電源導電体42に供給される。
図3および図4に示すように、接続用導電体52の導電部522は、第2電源導電体42とは別層から形成されて、表示領域12内の導電部521から周辺領域14内で第2電源導電体42の下層を通過(すなわち、第2電源導電体42と立体的に交差)して実装領域16まで延在する。すなわち、接続用導電体52の導電部522は、平面視で第2電源導電体42と重なる。
図3の第1光学調整層LFは、配線層WEが形成された絶縁層LEの面上に形成される。第1光学調整層LFの面上には、複数の中継電極QF(QF1,QF4)と保護導電層58とを含む導体パターンが同層(配線層WF)から形成される。配線層WFは、例えば遮光性の導電材料(例えば窒化チタン)で形成される。
中継電極QF1は、第1光学調整層LFを貫通する導通孔を介して中継電極QE1に導通する。図3に示すように、中継電極QF1は、第1電源導電体41の開口部41Aに平面視で重なるように形成される。すなわち、中継電極QF1の外周縁は、平面視で開口部41Aの内周縁の外側に位置する。中継電極QF1は遮光性の導電材料で形成されるため、多層配線層に対する開口部41Aからの外光の侵入が中継電極QF1により阻止される。したがって、光照射に起因した各トランジスターTの電流リークを防止できるという利点がある。他方、実装領域16内の中継電極QF4は、第1光学調整層LFを貫通する導通孔を介して配線層WEの中継電極QE4に導通する。
図3の保護導電層58は、第1光学調整層LFを貫通する導通孔を介して第2電源導電体42に導通する。図7は、第1電源導電体41と第2電源導電体42と保護導電層58との平面的な位置関係の説明図である。図7では、保護導電層58の一部が実線で図示され、他の一部の外形が1点鎖線で図示されている。
図7に示すように、保護導電層58は、第2電源導電体42に類似する環状(矩形枠状)に形成され、平面視で第1電源導電体41および第2電源導電体42の双方に重なる帯状に形成される。具体的には、保護導電層58の内周縁は、平面視で第1電源導電体41の周縁の内側に位置する。すなわち、保護導電層58は、第1電源導電体41のうち、周縁の近傍の領域に重なる。保護導電層58の外周縁は、平面視で第2電源導電体42の外周縁の外側に位置する。すなわち、保護導電層58は、平面視で第2電源導電体42の全域に重なる。以上説明したように、保護導電層58は、平面視で第1電源導電体41と第2電源導電体42との間隙の領域(すなわち表示領域12と周辺領域14との境界の近傍の領域)に重なる。
図3に示すように、配線層WFが形成された第1光学調整層LFの面上に第2光学調整層60が形成される。第1光学調整層LFおよび第2光学調整層60は、各画素Pの共振構造(詳細は後述)の共振波長を規定する光透過性の膜体である。具体的には、第1光学調整層LFおよび第2光学調整層60は、シリコン化合物(典型的には窒化シリコンや酸化シリコン)等の光透過性の絶縁材料で形成される。
図3に示すように、第2光学調整層60の面上には、表示領域12内の画素P毎の第1画素電極E1と、周辺領域14内の導通用電極63と、実装領域16内の複数の実装端子38と、が同層から形成される。第1画素電極E1と導通用電極63と実装端子38とは、例えばITO(Indium Tin Oxide)等の光透過性の導電材料で形成される。第1画素電極E1は、図2に示す通り、発光素子45の陽極として機能する略矩形状の電極(画素電極)である。第2光学調整層60を貫通する導通孔を介して中継電極QF1に導通する。すなわち、第1画素電極E1は、多層配線層の各中継電極(QF1,QE1,QD1,QC1,QB1,QA1)を介して発光制御トランジスターTELの能動領域10A(ドレイン)に導通する。以上説明したように、多層配線層の各中継電極(QF1,QE1,QD1,QC1,QB1,QA1)は、第1画素電極E1とトランジスター(第1実施形態の例示では発光制御トランジスターTEL)とを電気的に接続するためのものである。他方、周辺領域14内の導通用電極63は、第2光学調整層60を貫通する導通孔を介して保護導電層58に導通する。
実装領域16内の各実装端子38は、多層配線層内の配線に適宜導通する。例えば高電位側の電源電位VELが供給される実装端子381は、図3に示すように、多層配線層の各中継電極(QF4,QE4,QD4,QC4)を介して接続用導電体52(導電部522)に導通する。したがって、実装端子381に供給される高電位の電源電位VELは、各中継電極(QF4,QE4,QD4,QC4)と接続用導電体52とを経由して第1電源導電体41に供給される。低電位側の電源電位VCTが供給される実装端子382は、多層配線層の導電部56を介して第2電源導電体42に導通する。したがって、低電位の電源電位VCTは、多層配線層の導電部56を介して第2電源導電体42に供給される。
第1画素電極E1と導通用電極63と実装端子38とが形成された第2光学調整層60の面上には、図3に示すように、基板10の全域にわたって画素分離層65が形成される。画素分離層65は、例えばシリコン化合物(典型的には窒化シリコンや酸化シリコン)等の絶縁性の無機材料で形成される。図3に示すように、画素分離層65には、表示領域12内の第1画素電極E1に対応する開口部65Aと、周辺領域14内の導通用電極63に対応する開口部65Bと、実装領域16内の各実装端子38に対応する開口部65Cと、が形成される。実装端子38は、開口部65Cを介して外部回路に電気的に接続される。
図3に示すように、画素分離層65が形成された第2光学調整層60の面上には有機層46が形成される。有機層46は、表示領域12内に形成されて複数の画素Pにわたって連続して設けられている。有機層46は、周辺領域14や実装領域16には形成されていない。例えば、周辺領域14のうち表示領域12側の領域に有機層46を形成することも可能である。有機層46は、有機EL材料で形成された発光層を含んで構成されている。図3では図示を省略したが、有機層46は、正孔注入層、発光層、電子注入層を含む。有機層46は、電流の供給により白色光を放射する。白色光は、青色の波長域と緑色の波長域と赤色の波長域とにわたるスペクトルを有する光であり、可視光の波長域内に少なくとも2個のピークを有する。
有機層46が形成された第2光学調整層60の面上には、表示領域12および周辺領域14の双方にわたって共通電極ECが形成される。共通電極ECは、図2に示すように、発光素子45の陰極として機能する。図3に示すように、有機層46のうち、画素分離層65の開口部65Aの内側にて第1画素電極E1と共通電極ECとに挟まれた領域が発光領域として発光する。すなわち、開口部65Aの内側において第1画素電極E1と有機層46と共通電極ECとが積層された部分が発光素子45として機能する。以上説明したように、画素分離層65は、各画素Pにおける発光素子45の平面形状や寸法を規定する。
第1実施形態の発光装置100は、発光素子45が高精細に配置された表示装置、いわゆるマイクロディスプレイを構成する。例えば1個の発光素子45の面積(1個の開口部65Aの面積)は40μm2以下に設定されている。X方向に相互に隣り合う各発光素子45のピッチは5μm以下に設定されている。発光素子45間の間隔は1〜2μmの範囲に設定されている。後述するように、発光素子を構成する有機層の膜厚は100〜130nm程度である。したがって、発光素子45間の間隔、すなわち、隣り合う画素領域間の間隔は、有機層の膜厚の20倍以下程度である。
共通電極ECのうち、周辺領域14内に位置する部分は、図3に示すように、画素分離層65の開口部65Bを介して導通用電極63に導通する。周辺領域14のうち、導通用電極63と共通電極ECとが導通する領域やその外側の領域には有機層46は形成されない。すなわち、表示領域12および周辺領域14の双方にわたる共通電極ECは、周辺領域14内の導通用電極63と保護導電層58とを介して第2電源導電体42に導通する。したがって、実装端子382に供給される低電位側の電源電位VCTは、導電部56、第2電源導電体42、保護導電層58、および導通用電極63を介して共通電極ECに供給される。
共通電極ECは、表面に到達した光の一部を透過するとともに残りを反射する性質(半透過反射性)を有する半透過反射層として機能する。半透過反射性の共通電極ECは、例えば銀やマグネシウムを含有する合金等の光反射性の導電材料を充分に薄い膜厚に形成することで実現できる。有機層46からの放射光は、第1電源導電体41と共通電極ECとの間で往復し、特定の共振波長の成分が選択的に増幅された上で、共通電極ECを透過して観察側(基板10とは反対側)に射出される。すなわち、反射層として機能する第1電源導電体41と半透過反射層として機能する共通電極ECとの間で、有機層46からの射出光を共振させる共振器構造が形成される。第1光学調整層LFおよび第2光学調整層60は、共振器構造の共振波長(表示色)を画素Pの表示色毎に個別に設定するための要素である。具体的には、共振構造を構成する第1電源導電体41と共通電極ECとの間の光路長(光学的距離)を第1光学調整層LFおよび第2光学調整層60の膜厚に応じて適宜に調整することにより、各画素Pの射出光の共振波長が表示色毎に設定される。
図3に示すように、共通電極ECの面上には、表示領域12および周辺領域14にわたる封止層70が形成される。封止層70は、基板10上に形成された各構成要素を封止することにより、外気や水分の侵入を防止する光透過性を有する膜体である。封止層70は、無機材料や有機材料の単層または複数層で形成される。図3に示すように、封止層70は実装領域16には形成されておらず、実装領域16においては各実装端子38が露出する。
図8は、隣り合う2個の画素領域を示す断面図である。なお、図8では、第1電源導電体41よりも上層側の構成を拡大して示している。以下、説明の都合上、図8における左側の画素領域を第1画素領域PX1、右側の画素領域を第2画素領域PX2とし、左側の画素領域の画素電極を第1画素電極E1、右側の画素領域の画素電極を第2画素電極E2とする。
第1電源導電体41は、第1画素領域PX1から第2画素領域PX2にわたって設けられている。具体的には、第1電源導電体41は、第1光学調整層LFおよび第2光学調整層60を介して第1画素電極E1の下層側、第2画素電極E2の下層側、第1画素電極E1と第2画素電極E2とに挟まれた領域の下層側に設けられている。画素分離層65は、第2光学調整層60の上面のうち、第1画素電極E1と第2画素電極E2とに挟まれた領域に設けられている。
図3では図示を省略したが、有機層46は、下層側から上層側に向けて正孔注入層47、発光層48、電子注入層49を有している。さらに、有機層46は、図示しない正孔輸送層、電子輸送層を有していてもよい。したがって、正孔注入層47は、第1画素電極E1の上面、第2画素電極E2の上面、および画素分離層65を覆うように設けられる。
図8において、以下の3つの構成に着目する。
(1)正孔注入層47は、正孔注入性(正孔輸送性)を有する材料で構成されている。
(2)第1画素電極E1および第2画素電極E2は、正孔注入層47に接するように互いに間隔をおいて設けられている。
(3)第1電源導電体41は、画素分離層65、第1光学調整層LF、および第2光学調整層60を介して、正孔注入層47のうちの第1画素電極E1と第2画素電極E2との挟まれた領域と対向している。
(1)正孔注入層47は、正孔注入性(正孔輸送性)を有する材料で構成されている。
(2)第1画素電極E1および第2画素電極E2は、正孔注入層47に接するように互いに間隔をおいて設けられている。
(3)第1電源導電体41は、画素分離層65、第1光学調整層LF、および第2光学調整層60を介して、正孔注入層47のうちの第1画素電極E1と第2画素電極E2との挟まれた領域と対向している。
(1)〜(3)の構成に着目したとき、第1画素領域PX1から第2画素領域PX2にわたる部分の構成は、第1電源導電体41をゲート、第1画素電極E1および第2画素電極E2のいずれか一方をソース、他方をドレインと考えると、正孔をキャリアとするトランジスター、いわゆるPチャネルトランジスターと仮想的に見立てることができる。以下、このTFTを仮想PチャネルTFTと称する。
図9は、本実施形態におけるリーク電流低減の原理を説明するための図であり、第1画素領域PX1と第2画素領域PX2の2つの画素領域を示す等価回路図である。先に説明した図2では、1つの画素領域の等価回路図を示したが、図9では、図2の構成要素のうち、以降の説明に直接関与しない発光制御トランジスターTEL、選択トランジスターTSL、容量素子C等の図示は省略した。
第1画素領域PX1を相対的に高輝度で発光させ、第2画素領域PX2を相対的に低輝度で発光させると仮定する。このとき、第1画素電極E1に例えば5Vの電位を供給し、第2画素電極E2に例えば2Vの電位を供給する。図9に示すように、第1駆動トランジスターTDR1は、ソースおよびドレインのいずれか一方が第1画素電極E1と電気的に接続され、他方が第1電源導電体41と電気的に接続されている。同様に、第2駆動トランジスターTDR2は、ソースおよびドレインのいずれか一方が第2画素電極E2と電気的に接続され、他方が第1電源導電体41と電気的に接続されている。本実施形態の第1駆動トランジスターTDR1は特許請求の範囲の第1トランジスターに対応し、第2駆動トランジスターTDR2は特許請求の範囲の第2トランジスターに対応する。
なお、第1画素電極E1と第1電源導電体41との間の電流経路に接続される素子は、第1駆動トランジスターTDR1のみでなくてもよく、他のトランジスター(例えば上述の発光制御トランジスターTEL、選択トランジスターTSL)、抵抗、ダイオード、容量素子などが含まれていてもよい。したがって、第1駆動トランジスターTDR1が第1画素電極E1と第1電源導電体41との間に電気的に接続された状態とは、上記の他の素子を備えた構成も含まれる。第2駆動トランジスターTDR2についても同様である。
第1画素電極E1の電位V1が5V、第2画素電極E2の電位V2が2Vである場合、第1駆動トランジスターTDR1、第2駆動トランジスターTDR2それぞれによる電圧降下分を考慮すると、第1電源導電体41の電位VELは少なくとも5Vよりも高い必要がある。換言すると、第1電源導電体41の電位VELは、第1画素電極E1の電位V1および第2画素電極E2の電位V2よりも常に高い関係にある。すなわち、VEL>V1>V2の関係を満たす。
一般に、PチャネルTFTは、ゲートの電位がソースおよびドレインの電位よりも高いとき、オフ状態となる。なお、ここで言う「電位が高い」とは、絶対値が大きい正電位という意味である。すると、図9の仮想PチャネルTFT80は、第1電源導電体41(ゲート)の電位が5Vよりも高く、第1画素電極E1(ソースおよびドレインのいずれか一方)の電位が5V、第2画素電極E2(ソースおよびドレインのいずれか他方)の電位が2Vであるから、オフ状態となる。これにより、第1画素電極E1−第2画素電極E2間には電流が流れない。これにより、仮想PチャネルTFT80がないときと比べて、第1画素電極E1−第2画素電極E2間のリーク電流を低減することができる。
一般に、TFTのゲート絶縁膜の厚さは、電流経路となる半導体層の厚さよりも充分に薄い必要がある。ゲート絶縁膜を介してチャネル領域と対向したゲートの電位により、チャネル領域の電荷状態をコントロールする必要があるためである。本実施形態の仮想PチャネルTFT80において、ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜は、図8に示すように、第1光学調整層LF、第2光学調整層60、および画素分離層65の3層である。仮想PチャネルTFTが有効に機能するためには、第1光学調整層LFの膜厚、第2光学調整層60の膜厚、および画素分離層65の膜厚の合計が、有機層46の膜厚よりも薄いことが望ましい。
すなわち、第1光学調整層LF、第2光学調整層60、および画素分離層65を合わせた絶縁膜の膜厚をt、有機層の膜厚をtoledとすると、t<toledを満たすことが望ましい。具体例として、第1光学調整層LFおよび第2光学調整層60の材料を窒化シリコン(SiN)、画素分離層65の材料を酸化シリコン(SiO2)とする。第1光学調整層LFの膜厚を50nm、第2光学調整層60の膜厚を50nm、画素分離層65の膜厚を20nm、有機層の膜厚を130nmとする。この場合、絶縁膜の膜厚tが120nm(50nm+50nm+20nm)、有機層46の膜厚toledが130nmであるから、t<toledを満たす。
さらに、有機層46のうち、正孔注入層47が実質的に仮想PチャネルTFT80のチャネル領域として機能する。そのため、正孔注入層47の膜厚をtHILとすると、t<tHILを満たすことが望ましい。具体例として、正孔注入層47の膜厚を50nmとしたとき、第1光学調整層LFの膜厚を15nm、第2光学調整層60の膜厚を15nm、画素分離層65の膜厚を10nmとすると、絶縁膜の膜厚tが40nm(15nm+15nm+10nm)、正孔注入層の膜厚tHILが50nmとなり、t<tHILを満たす。
発光装置におけるリーク電流対策としては、例えば正孔注入層の抵抗値を上げる、隣り合う画素領域間に絶縁のための溝を掘る、等の対策が従来から検討されてきた。しかしながら、正孔注入層の抵抗値を上げた場合、発光装置の駆動のために高電圧が必要となり、駆動電圧の低電圧化が難しくなる。隣り合う画素領域間に溝を掘った場合、画素の微細化が難しく、それに伴って封止が難しくなる。このように、それぞれの対策が問題点を有していた。
これに対して、本実施形態の発光装置100においては、隣り合う画素電極E1,E2の上層側に正孔注入層47が配置され、隣り合う画素電極E1,E2の下層側には第1光学調整層LF、第2光学調整層60等の絶縁膜を介して第1電源導電体41が配置され、第1電源導電体41に発光素子駆動用の高電位が供給される。この構成は、隣り合う画素電極E1,E2間に仮想PチャネルTFT80が接続され、その仮想PチャネルTFT80がオフ状態となったことと等価になる。これにより、隣り合う画素電極E1,E2間の間隔が短くなっても、隣り合う画素電極E1,E2間のリーク電流を充分に低減することができる。条件によっては、本実施形態の発光装置100によれば、上記の構成を持たない従来の発光装置に比べて、リーク電流の値を1/100以下にまで低減できる。
[第2実施形態]
以下、本発明の第2実施形態について、図10を用いて説明する。
第2実施形態の発光装置の基本構成は、第1実施形態の発光装置と同様であり、トップエミッション型の有機EL装置である。第2実施形態の発光装置は、画素毎に最適化した共振器構造を備えた点が第1実施形態の発光装置と異なる。
図10は、第2実施形態の発光装置の断面図である。
図10において、第1実施形態で用いた図3と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
以下、本発明の第2実施形態について、図10を用いて説明する。
第2実施形態の発光装置の基本構成は、第1実施形態の発光装置と同様であり、トップエミッション型の有機EL装置である。第2実施形態の発光装置は、画素毎に最適化した共振器構造を備えた点が第1実施形態の発光装置と異なる。
図10は、第2実施形態の発光装置の断面図である。
図10において、第1実施形態で用いた図3と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
図10の断面図において、左側の画素領域は青色画素領域PXBを示し、中央の画素領域は緑色画素領域PXGを示し、右側の画素領域は赤色画素領域PXRを示す。
第2実施形態の発光装置200においては、複数の導電体の各々を、1層の金属層もしくは2〜3層の金属層の積層膜として図示する。第1電源導電体41は、チタン(Ti)/AlCu(アルミニウム・銅合金)の積層膜で構成されている。第1実施形態と同様、第1電源導電体41は、隣り合う画素領域にわたって形成されている。したがって、第1電源導電体41は、画素電極E1の下方に位置するとともに、画素電極E1の外側にまで延びている。
第2実施形態の発光装置200においては、複数の導電体の各々を、1層の金属層もしくは2〜3層の金属層の積層膜として図示する。第1電源導電体41は、チタン(Ti)/AlCu(アルミニウム・銅合金)の積層膜で構成されている。第1実施形態と同様、第1電源導電体41は、隣り合う画素領域にわたって形成されている。したがって、第1電源導電体41は、画素電極E1の下方に位置するとともに、画素電極E1の外側にまで延びている。
青色画素領域PXBにおいては、第1光学調整層LFは、絶縁層LEの上面に第1電源導電体41を覆うように形成されている。画素電極E1は、第1光学調整層LFの上面に形成されている。図10の符号BBで示した箇所は、隣り合う画素電極間の積層構造に対応する。符号BBで示した箇所を見ると、第1光学調整層LFと画素分離層65とは、第1電源導電体41と有機層46との間に位置する。したがって、第1実施形態で述べた仮想PチャネルTFTのゲート絶縁膜は、第1光学調整層LFと画素分離層65とにより構成される。
緑色画素領域PXGにおいては、第1光学調整層LFは、絶縁層LEの上面に第1電源導電体41を覆うように形成されている。第3光学調整層61は、第1光学調整層LFの上面に形成されている。画素電極E1は、第3光学調整層61の上面に形成されている。図10の符号GGで示した箇所は、隣り合う画素電極間の積層構造に対応する。符号GGで示した箇所を見ると、第1光学調整層LF、第3光学調整層61、および画素分離層65は、第1電源導電体41と有機層46との間に位置する。したがって、第1実施形態で述べた仮想PチャネルTFTのゲート絶縁膜は、第1光学調整層LF、第3光学調整層61、および画素分離層65により構成される。
赤色画素領域PXRにおいては、第1光学調整層LFは、絶縁層LEの上面に第1電源導電体41を覆うように形成されている。第2光学調整層60は、第1光学調整層LFの上面に形成されている。第3光学調整層61は、第2光学調整層60の上面に形成されている。画素電極E1は、第3光学調整層61の上面に形成されている。図10の符号RRで示した箇所は、隣り合う画素電極間の積層構造に対応する。符号RRで示した箇所を見ると、第1光学調整層LF、第2光学調整層60、第3光学調整層61、および画素分離層65は、第1電源導電体41と有機層46との間に位置する。したがって、第1実施形態で述べた仮想PチャネルTFTのゲート絶縁膜は、第1光学調整層LF、第2光学調整層60、第3光学調整層61、および画素分離層65により構成される。
第2実施形態においても、仮想PチャネルTFTのゲート絶縁膜として機能する絶縁膜の膜厚は、有機層46の膜厚よりも薄いことが望ましい。第2実施形態の場合、画素領域によってゲート絶縁膜を構成する絶縁膜が異なるため、膜厚の関係も画素領域毎に考慮する必要がある。
具体例として、第1光学調整層LFの膜厚を50nm、第2光学調整層60の膜厚を50nm、第3光学調整層61の膜厚を50nm、画素分離層65の膜厚を20nm、有機層の膜厚を130nmとする。
この場合、青色画素領域PXBでは、ゲート絶縁膜が第1光学調整層LFと画素分離層65とから構成されるため、絶縁膜の膜厚tが70nm(50nm+20nm)、有機層46の膜厚toledが130nmであり、t<toledを満たす。
この場合、青色画素領域PXBでは、ゲート絶縁膜が第1光学調整層LFと画素分離層65とから構成されるため、絶縁膜の膜厚tが70nm(50nm+20nm)、有機層46の膜厚toledが130nmであり、t<toledを満たす。
緑色画素領域PXGでは、ゲート絶縁膜が第1光学調整層LF、第3光学調整層61、および画素分離層65から構成されるため、絶縁膜の膜厚tが120nm(50nm+50nm+20nm)、有機層46の膜厚toledが130nmであり、t<toledを満たす。
赤色画素領域PXRでは、ゲート絶縁膜が第1光学調整層LF、第2光学調整層60、第3光学調整層61、および画素分離層65から構成されるため、絶縁膜の膜厚tが170nm(50nm+50nm+50nm+20nm)、有機層46の膜厚toledが130nmであり、t<toledを満たさない。ただし、赤色画素領域PXRの隣には青色画素領域PXBもしくは緑色画素領域PXGが存在し、これらの画素領域では上記の膜厚条件を満たすため、一部の画素領域で上記の膜厚条件を満たさなかったとしても、特に大きな問題とはならない。
本実施形態の発光装置200においても、隣り合う画素電極間にできる仮想PチャネルTFTがオフ状態となることにより、隣り合う画素電極間のリーク電流を充分に低減できる、という第1実施形態と同様の効果が得られる。また、各色の画素領域毎に最適な共振器長を有するカラー発光装置を実現することができる。
[第3実施形態]
以下、本発明の第3実施形態について、図11を用いて説明する。
第3実施形態の発光装置は、第1実施形態、第2実施形態の発光装置と異なり、発光層からの光を基板側から射出させるボトムエミッション型の有機EL装置の一例である。
図11は、第3実施形態の発光装置の断面図である。
図11において、第1実施形態で用いた図8と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
以下、本発明の第3実施形態について、図11を用いて説明する。
第3実施形態の発光装置は、第1実施形態、第2実施形態の発光装置と異なり、発光層からの光を基板側から射出させるボトムエミッション型の有機EL装置の一例である。
図11は、第3実施形態の発光装置の断面図である。
図11において、第1実施形態で用いた図8と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
第3実施形態の発光装置300においては、図11に示すように、第1電源導電体51は、第1画素電極E1および第2画素電極E2の下層側に、第1光学調整層LFおよび第2光学調整層60を介して設けられている。第1電源導電体51は、例えばアルミニウムや銀等を含有する光反射性の導電材料で形成される。ただし、第1、第2実施形態では、第1画素電極E1および第2画素電極E2の直下に第1電源導電体41が配置されていたのに対し、本実施形態では、第1画素電極E1および第2画素電極E2の直下に第1電源導電体51が配置されていない。換言すると、第1電源導電体51は、第1画素電極E1および第2画素電極E2の直下にあたる箇所に開口部51Hを有している。第1電源導電体51に発光素子駆動用の高電位が供給される点は、第1、第2実施形態と同様である。
図3で示した各種トランジスター、容量素子、配線等の構成要素は、第1電源導電体51の開口部51Hを除く領域、すなわち、光透過領域以外の領域に配置される。共通電極ECは、例えばアルミニウムや銀等を含有する光反射性の導電材料で形成される。したがって、発光層48から発せられた光は、共通電極ECで反射し、第1画素電極E1もしくは第2画素電極E2を透過し、第1電源導電体51の開口部51Hを通って基板側から射出される。
本実施形態の発光装置300においても、隣り合う画素電極間にできる仮想PチャネルTFTがオフ状態となることにより、隣り合う画素電極間のリーク電流を充分に低減できる、という第1、第2実施形態と同様の効果が得られる。
[第4実施形態]
以下、本発明の第4実施形態について、図12を用いて説明する。
第4実施形態の発光装置は、第3実施形態の発光装置と同様、ボトムエミッション型の有機EL装置の一例である。
図12は、第4実施形態の発光装置の断面図である。
図12において、第1実施形態で用いた図8と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
以下、本発明の第4実施形態について、図12を用いて説明する。
第4実施形態の発光装置は、第3実施形態の発光装置と同様、ボトムエミッション型の有機EL装置の一例である。
図12は、第4実施形態の発光装置の断面図である。
図12において、第1実施形態で用いた図8と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
第4実施形態の発光装置400においては、図12に示すように、第1電源導電体83は、光反射性材料で構成された第1導電体81と、光透過性材料で構成された第2導電体82と、を含んでいる。第1導電体81は、例えばアルミニウムや銀等を含有する光反射性の導電材料で形成される。第2導電体82は、ITO等の光透過性の導電材料で形成される。第1導電体81は、平面視で第1画素領域PX1と第2画素領域PX2との間の領域に設けられている。第2導電体82は、平面視で第1画素領域PX1と第2画素領域PX2とにわたって設けられる。第2導電体82は、第1画素電極E1と基板(図示略)との間および第2画素電極E2と基板との間に設けられ、第1光学調整層を貫通するコンタクトホール84を介して第1導電体81と電気的に接続される。第1電源導電体83に発光素子駆動用の高電位が供給される点は、第1、第2実施形態と同様である。
図3で示した各種トランジスター、容量素子、配線等の構成要素は、第1導電体81の下方の領域、すなわち、光透過領域以外の領域に配置される。共通電極ECは、例えばアルミニウムや銀等を含有する光反射性の導電材料で形成される。したがって、発光層48から発せられた光は、共通電極ECで反射し、第1画素電極E1もしくは第2画素電極E2、第2導電体82を順次透過して基板側から射出される。
本実施形態の発光装置400においても、隣り合う画素電極間にできる仮想PチャネルTFTがオフ状態となることにより、隣り合う画素電極間のリーク電流を充分に低減できる、という第1〜第3実施形態と同様の効果が得られる。また、第2導電体82を構成するITO等の光透過性材料は一般に抵抗率が高い。しかしながら、第2導電体82が第1導電体81に電気的に接続されていることにより、第1導電体81が第2導電体82の抵抗率を下げる役目を果たす。
[電子機器]
上述の各実施形態に例示した発光装置100は、各種の電子機器の表示装置として好適に利用される。図13には、各実施形態に例示した発光装置100を利用した頭部装着型の表示装置90(HMD:Head Mounted Display)が電子機器として例示されている。
上述の各実施形態に例示した発光装置100は、各種の電子機器の表示装置として好適に利用される。図13には、各実施形態に例示した発光装置100を利用した頭部装着型の表示装置90(HMD:Head Mounted Display)が電子機器として例示されている。
表示装置90は、人間の頭部に装着可能な電子機器であり、使用者の左眼に重なる透過部(レンズ)92Lと、使用者の右眼に重なる透過部92Rと、左眼用の発光装置100Lおよびハーフミラー94Lと、右眼用の発光装置100Rおよびハーフミラー94Rと、を備える。発光装置100Lと発光装置100Rとは、射出光が相互に反対の方向に進行するように配置される。左眼用のハーフミラー94Lは、透過部92Lの透過光を使用者の左眼側に透過させるとともに、発光装置100Lからの射出光を使用者の左眼側に反射させる。同様に、右眼用のハーフミラー94Rは、透過部92Rの透過光を使用者の右眼側に透過させるとともに、発光装置100Rからの射出光を使用者の右眼側に反射させる。
したがって、使用者は、透過部92Lおよび透過部92Rを介して観察される像と、各発光装置100による表示画像と、を重畳した画像を知覚する。また、相互に視差が付与された立体視画像(左眼用画像および右眼用画像)を発光装置100Lと発光装置100Rとに表示させることで、使用者に表示画像の立体感を知覚させることが可能である。
なお、各実施形態の発光装置100が適用される電子機器は、図13の表示装置90に限定されない。例えば、ビデオカメラやスチルカメラ等の撮像装置に利用される電子式ビューファインダー(EVF:Electronic View Finder)にも本発明の発光装置が好適に利用される。また、携帯電話機、携帯情報端末(スマートフォン)、テレビやパーソナルコンピューター等のモニター、カーナビゲーション装置等の各種の電子機器に本発明の発光装置を採用することが可能である。
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。上記実施形態の発光装置における各種電極、配線、トランジスター、容量素子、絶縁膜等の構成材料、形状、配置、寸法や膜厚等の具体的な記載は一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
10…基板、41,83…第1電源導電体(導電体)、46…有機層、48…発光層、LF…第1光学調整層、60…第2光学調整層、61…第3光学調整層、65…画素分離層、81…第1導電体、82…第2導電体、90…表示装置(電子機器)、E1…第1画素電極、E2…第2画素電極、EC…共通電極、PX1…第1画素領域、PX2…第2画素領域、TDR1…第1駆動トランジスター(第1トランジスター)、TDR2…第2駆動トランジスター(第2トランジスター)。
Claims (10)
- 基板と、
前記基板の第1画素領域に設けられた第1画素電極と、
前記基板の第2画素領域に設けられた第2画素電極と、
前記第1画素電極および前記第2画素電極と平面視で少なくとも重なる発光層を含む有機層と、
前記有機層の前記第1画素電極および前記第2画素電極が設けられた側と反対側に設けられ、前記第1画素電極および前記第2画素電極と平面視で少なくとも重なる共通電極と、
前記第1画素電極および前記第2画素電極が設けられた層と前記基板との間の層に設けられた導電体と、
前記第1画素電極と前記導電体とに電気的に接続された第1トランジスターと、
前記第2画素電極と前記導電体とに電気的に接続された第2トランジスターと、
前記導電体と前記有機層との間に設けられた絶縁膜と、を備え、
前記導電体は、少なくとも前記第1画素領域から前記第2画素領域にわたって設けられたことを特徴とする発光装置。 - 前記絶縁膜の膜厚は前記有機層の膜厚よりも薄いことを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 前記第1画素領域と前記第2画素領域との間隔は前記有機層の膜厚の20倍以下であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の発光装置。
- 前記発光層から発せられた光が前記共通電極側から射出されることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記導電体は、前記第1画素電極と前記基板との間および前記第2画素電極と前記基板との間に設けられ、光反射性材料で構成されることを特徴とする請求項4に記載の発光装置。
- 前記発光層から発せられた光が前記基板側から射出されることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記導電体は、平面視で前記第1画素領域と前記第2画素領域との間に設けられた第1導電体と、前記第1画素電極と前記基板との間および前記第2画素電極と前記基板との間に設けられ、前記第1導電体に電気的に接続された光透過性材料で構成された第2導電体と、を含むことを特徴とする請求項6に記載の発光装置。
- 前記導電体の電位をVEL、前記第1画素電極の電位をV1、前記第2画素電極の電位をV2としたとき、VEL>V1>V2を満たすことを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記絶縁膜は、前記第1画素電極と前記導電体との間および前記第2画素電極と前記導電体との間に設けられた光学調整層と、前記第1画素電極と前記第2画素電極とを電気的に分離する画素分離層と、を含むことを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれか一項に記載の発光装置。
- 請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の発光装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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