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JP6200320B2 - 光源およびその光源を用いた表示装置 - Google Patents

光源およびその光源を用いた表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、光源および画素に設けられた発光素子としてその光源を用いた表示装置に係り、開示される一実施形態は光源およびその光源を用いた表示装置の構造に関する。
近年、モバイル用途の発光表示装置において、高精細化や低消費電力化に対する要求が強くなってきている。モバイル用途の表示装置としては、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ：ＬＣＤ）や、有機ＥＬ表示装置等の光源として自発光素子（ＯＬＥＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を利用した表示装置や、電子ペーパー等が採用されている。
その中でも、有機ＥＬ表示装置は液晶表示装置で必要であったバックライト光源や偏光板が不要であり、さらに光源である発光素子の駆動電圧が低いため、低消費電力かつ薄型発光表示装置として非常に注目を集めている。また、薄膜だけで表示装置を形成することができるため、折り曲げ可能（フレキシブル）な表示装置を実現することができる。さらに、ガラス基板を使用しないため、軽く、壊れにくい表示装置を実現することが可能であり、非常に注目を集めている。特に、中小型の有機ＥＬ表示装置において、表示部の高精細化は課題の一つである。例えば、表示装置の高精細化が進むと、隣接する画素間の間隔が狭くなり、画素端部からの漏洩光が隣接する画素に伝達される割合が高くなる。隣接する画素から外部に放出されると、精細度の低下や、色再現性の悪化などの問題が生じる。
有機ＥＬ表示装置では、光源の発光素子に電流を流すことで光が放出される。発光素子から放出された光は、他の層を介して観察者側に進行するが、一部の光は異なる層が接する界面で反射されて層中を導波してしまい、観察者に届かず、有効に利用することができない。また、導波した光は、発光させようとする画素に隣接した画素に伝達され、隣接する画素から外部に放出される、いわゆる漏洩光の原因となる。特に３００ｐｐｉを超える高精細な表示装置においては、発光素子で生成された光のうち、約８割は上記のように各層中を導波などの損失となってしまう。
そこで、例えば特許文献１では、白色有機ＥＬ素子＋カラーフィルタの方式を用いる場合において、各カラーフィルタの間に遮光層を設けることで各画素間の漏洩光を抑制し、色再現性の悪化を抑制する技術が開示されている。しかし、特許文献１に開示された構造では、発光素子から観察者の方向に出射された光の一部が遮光層に吸収されてしまうため、発光効率を低下させる要因の一つになってしまう。
特開２０１２−１６３６５１号公報
本発明は、発光効率が高い光源およびその光源を用いた表示装置を提供することを目的とする。または、光の出射口を制御することができる光源およびその光源を用いた表示装置を提供することを目的とする。または、視野角の広い光源およびその光源を用いた表示装置を提供することを目的とする。または、発光させる画素に隣接する画素への漏洩光を抑制することができる表示装置を提供することを目的とする。
本発明の一実施形態による表示装置は、対向して配置された一対の反射層と、一対の反射層に挟持された発光層と、を有し、一対の反射層の一方には、開口部が設けられている。
また、別の好ましい態様において、発光層は表示領域の画素に設けられており、発光層で発生した光が開口部を介して出射してもよい。
また、別の好ましい態様において、一対の反射層は、発光層のアノードおよびカソードであってもよい。
また、別の好ましい態様において、一対の反射層の間に透明導電層を有してもよい。
また、別の好ましい態様において、透明導電層は発光層と接していてもよい。
また、別の好ましい態様において、平面視において、開口部と重なるように透明導電層が形成されていてもよい。
また、別の好ましい態様において、透明導電層の開口部側に樹脂層が配置されていてもよい。
また、別の好ましい態様において、樹脂層は、着色層を有するカラーフィルタを含んでもよい。
また、別の好ましい態様において、樹脂層は、開口部によって形成された段差を平坦化してもよい。
また、別の好ましい態様において、表示装置の基板と開口部の間に無機絶縁層を有してもよい。
また、別の好ましい態様において、一対の反射層の一方の反射層は、開口部と一方の反射層の外周端部との間に第１傾斜面を有してもよい。
また、別の好ましい態様において、一方の反射層は、開口部と一方の反射層の外周端部との間に第１傾斜面を有し、発光層の一部は、第１傾斜面上に配置されてもよい。
また、別の好ましい態様において、開口部と表示装置の基板との間に着色層を有するカラーフィルタを含んでもよい。
また、別の好ましい態様において、第１傾斜面は開口部から連続して延びていてもよい。
また、別の好ましい態様において、画素に複数の開口部が設けられ、各々の開口部の第１傾斜面は、互いに異なる傾斜角度であってもよい。
また、別の好ましい態様において、一方の反射層は、第１傾斜面よりも外側に第２傾斜面を有してもよい。
本発明の一実施形態による光源は、対向して配置された一対の反射層と、一対の反射層に挟持された発光層と、を有し、一対の反射層の一方には、開口部が設けられている。
また、別の好ましい態様において、発光層で発生した光が開口部を介して出射してもよい。
また、別の好ましい態様において、一対の反射層は、発光層のアノードおよびカソードであってもよい。
また、別の好ましい態様において、一対の反射層の間に透明導電層を有してもよい。
また、別の好ましい態様において、透明導電層は発光層と接してもよい。
また、別の好ましい態様において、平面視において、開口部と重なるように透明導電層が形成されてもよい。
また、別の好ましい態様において、透明導電層の開口部側に樹脂層が配置されてもよい。
また、別の好ましい態様において、樹脂層は、着色層を有するカラーフィルタを含んでもよい。
また、別の好ましい態様において、樹脂層は、開口部によって形成された段差を平坦化してもよい。
また、別の好ましい態様において、一方の反射層は、開口部と一方の反射層の外周端部との間に第１傾斜面を有してもよい。
また、別の好ましい態様において、一方の反射層は、開口部と一方の反射層の外周端部との間に第１傾斜面を有し、発光層の一部は、第１傾斜面上に配置されてもよい。
また、別の好ましい態様において、開口部と表示装置の基板との間に着色層を有するカラーフィルタを含んでもよい。
また、別の好ましい態様において、第１傾斜面は開口部から連続して延びてもよい。
また、別の好ましい態様において、一対の反射層の間において、一対の反射層の外周端部の方向に進行する光を、少なくとも開口部の方向に反射する反射体を有してもよい。
本発明の実施形態１における光源の断面構造を示す図である。 本発明の実施形態１における光源の斜視図を示す図である。 本発明の実施形態１における光源の斜視図を示す図である。 本発明の実施形態２における光源の断面構造を示す図である。 本発明の実施形態３における光源の断面構造を示す図である。 本発明の実施形態４における光源の断面構造を示す図である。 本発明の実施形態５における光源の断面構造を示す図である。 本発明の実施形態６における光源の断面構造を示す図である。 本発明の実施形態６の変形例１における光源の断面構造を示す図である。 本発明の実施形態６の変形例２における光源の断面構造を示す図である。 本発明の実施形態７における表示装置の斜視図を示す図である。 本発明の実施形態７における表示装置の平面図を示す図である。 本発明の実施形態７における表示装置の断面図を示す図である。 本発明の実施形態７における表示装置の画素の断面図を示す図である。 本発明の実施形態７の変形例１における表示装置の画素の断面図を示す図である。 本発明の実施形態７の変形例２における表示装置の画素の断面図を示す図である。 本発明の実施形態７の変形例３における表示装置の画素の断面図を示す図である。 本発明の実施形態７の変形例４における表示装置の画素の断面図を示す図である。 本発明の実施形態７の変形例５における表示装置の画素の断面図を示す図である。 本発明の実施形態７の変形例６における表示装置の断面図を示す図である。 本発明の実施形態８における表示装置の画素の平面図を示す図である。 本発明の実施形態８における表示装置の画素のＡ−Ｂ断面図を示す図である。 本発明の実施形態８の変形例における表示装置の画素の平面図を示す図である。 本発明の実施形態８の変形例における表示装置の画素のＣ−Ｄ断面図を示す図である。 本発明の実施形態７における表示装置の製造方法において、トランジスタ層を形成する工程を示す図である。 本発明の実施形態７における表示装置の製造方法において、層間樹脂層に開口部を形成する工程を示す図である。 本発明の実施形態７における表示装置の製造方法において、無機層に開口部を形成する工程を示す図である。 本発明の実施形態７における表示装置の製造方法において、発光層のアノードとなる反射層を形成する工程を示す図である。 本発明の実施形態７における表示装置の製造方法において、開口部にカラーフィルタを形成する工程を示す図である。 本発明の実施形態７における表示装置の製造方法において、透明導電層を形成する工程を示す図である。 本発明の実施形態７における表示装置の製造方法において、隔壁を形成する工程を示す図である。 本発明の実施形態７における表示装置の製造方法において、発光層を形成する工程を示す図である。 本発明の実施形態７における表示装置の製造方法において、発光層のカソードとなる反射層を形成する工程を示す図である。 本発明の実施形態７における表示装置の製造方法において、封止層を形成する工程を示す図である。 本発明の実施形態９における表示装置の画素の断面図を示す図である。 本発明の実施形態９における表示装置の画素の平面図を示す図である。
以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
＜実施形態１＞
図１、２Ａおよび２Ｂを用いて、本発明の実施形態１に係る光源の構成を説明する。図１は、本発明の実施形態１における光源の断面構造を示す図である。また、図２Ａおよび図２Ｂは、本発明の実施形態１における光源の斜視図を示す図である。実施形態１で説明する光源は、表示装置の画素に設けられる発光素子、液晶表示装置のバックライト、照明、レーザ光源など、各種用途に適用することができる。
実施形態１における光源は、図１に示すように、対向して配置された一対の反射層１０１、１０２と、一対の反射層１０１、１０２に挟持された発光層１１１を有する。また、一対の反射層の一方の反射層１０１には、開口部１０３が設けられている。図２Ａでは、方形の開口部１０３が反射層１０１の中央部付近に設けられている。図１では、反射層１０１、１０２と発光層１１１が接した構造を例示したが、この構造に限定されず、反射層１０１と発光層１１１との間、または、反射層１０２と発光層１１１との間に他の層が挟持されていてもよい。また、図２Ａでは、開口部１０３は反射層１０１の中央付近に設けられた構造を例示したが、この構造に限定されず、パターンの外周端部にずれた位置に設けられていてもよい。また、図２Ａでは、開口部１０３の形状が方形であるが、図２Ｂのように開口部１０３は円形であってもよい。
発光層１１１で発生した光１２１は、発光点から等方的に出射され、一対の反射層１０１、１０２に反射されながら発光層１１１中を進行する。そして、開口部１０３に到達した光１２１は、開口部１０３を介して外部に出射する。
ここで、反射層１０１、１０２は共に反射性の金属で形成されていてもよく、例えば、反射層１０１は発光層１１１にホールを供給するアノードであってもよく、反射層１０２は発光層１１１に電子を供給するカソードであってもよい。また、アノードと発光層との間にホール注入層、ホール輸送層が設けられていてもよく、カソードと発光層との間に電子注入層、電子輸送層が設けられていてもよい。また、発光層における発光はＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のいずれかの波長の光を発生する単色発光であってもよく、複数の発光層を積層することで得られる白色発光であってもよい。
上記のように、実施形態１に係る光源によれば、発光層で発生した光は一対の反射層によって繰り返し反射され、開口部に到達した光が外部に出射する。したがって、一対の反射層１０１、１０２の外周から外部に放出されてしまう光以外をほぼ開口部から放出させることができる。つまり、光の出射口を制御することで、光が放出される部分を所望の箇所に集中させることができる。したがって、遮光層などの障害物を避けて開口部を設けることで、障害物によって吸収される損失をなくすことができ、発光効率を向上させることができる。
＜実施形態２＞
図３を用いて、本発明の実施形態２に係る光源の構成を説明する。図３は、本発明の実施形態２における光源の断面構造を示す図である。実施形態２で説明する光源は、表示装置の画素に設けられる発光素子、液晶表示装置のバックライト、照明、レーザ光源など、各種用途に適用することができる。
図３では、発光層１１１のアノードとして用いられる反射層１０１と発光層１１１との間に透明導電層１１２が配置されている。また、図３では、開口部１０３は反射層１０１にのみ設けられており、開口部１０３に対応する領域に透明導電層１１２が配置されている。換言すると、透明導電層１１２は、平面視において、開口部１０３と重なるように配置されている。ここで、透明導電層１１２は発光層１１１と接していることが好ましい。また透明導電層として、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）のように仕事関数の大きい材質を用いることが好ましい。
図３においても、発光層１１１で発生した光１２１は、発光点から等方的に出射され、一対の反射層１０１、１０２および発光層１１１と透明導電層１１２との界面で反射されながら発光層１１１および透明導電層１１２中を進行する。そして、開口部１０３に到達した光１２１は、開口部１０３を介して外部に出射する。また、開口部１０３に対応する領域に透明導電層１１２が配置されているため、開口部１０３に対応する領域に配置された発光層１１１にも電流が供給されて発光して光１２３を発生する。
また、発光層１１１とアノードとの間にＩＴＯのような仕事関数の高い材質を配置することで、発光層１１１へのホールの注入特性を向上させることができる。
上記のように、実施形態２に係る光源によれば、発光層で発生した光は繰り返し反射され、開口部に到達したときに外部に出射する。さらに、開口部に対応する領域の発光層でも光が発生するので、発光に関与する発光層の面積が増加し、より発光効率を向上させることができる。したがって、一対の反射層１０１、１０２の外周から外部に放出されてしまう光以外をほぼ開口部から放出させることができる。つまり、光の出射口を制御することで、光が放出される部分を所望の箇所に集中させることができる。したがって、遮光層などの障害物を避けて開口部を設けることで、障害物によって吸収される損失をなくすことができ、発光効率を向上させることができる。
＜実施形態３＞
図４を用いて、本発明の実施形態３に係る光源の構成を説明する。図４は、本発明の実施形態３における光源の断面構造を示す図である。実施形態３で説明する光源は、表示装置の画素に設けられる発光素子、液晶表示装置のバックライト、照明、レーザ光源など、各種用途に適用することができる。
図４では、図３の開口部１０３に対応する領域に樹脂層１１３が配置されている。樹脂層１１３は開口部１０３を満たすように配置されていてもよく、また、開口部１０３の一部だけに配置されていてもよい。また、樹脂層１１３として、着色層を有するカラーフィルタを用いてもよい。
図４に示す光源を、反射層１０１を形成し、反射層１０１の開口部１０３に樹脂層１１３を形成し、反射層１０１および樹脂層１１３の上に透明導電層１１２、発光層１１１、反射層１０２を形成する順序で作製する場合、開口部１０３に樹脂層１１３が配置されていることで、開口部によって形成された段差を緩和することができる。特に、開口部１０３を満たすように樹脂層１１３を形成することで、開口部１０３によって形成された段差の影響を実質的に無視できることができるレベルまで緩和することができる。つまり、その結果、発光層の発光領域において、アノード−カソード間の発光層の厚さを略一定にすることができる。つまり、開口部１０３によって形成された段差を平坦化することができる。
アノード−カソード間の発光層の厚さが他に比べて薄い箇所があると、アノード−カソード間の距離が短くなるため、局所的に電界が強くなり、その領域の発光層に過剰な電流が流れてしまう。過剰な電流が流れた発光層は他の箇所に比べて著しく劣化し、発光強度を低下させる原因となる。しかし、上記のように、実施形態３によれば、開口部１０３によって形成された段差を平坦化することで、発光層の厚さを略一定にすることができ、電界の偏りを抑制することができる。その結果、発光層の局所的な劣化が起きにくく、信頼性の高い光源を得ることができる。
また、樹脂層１１３としてカラーフィルタを用いることで、開口部１０３を介して外部に出射する光の波長を調整することができる。この場合、発光層１１１は白色を発光することが好ましい。例えば、表示装置のように、同一基板上に複数の発光色を配置させるような装置においては、発光層１１１として白色発光の素子を配置し、画素に応じたカラーフィルタを設けることで、発光層１１１は塗り分けをする必要がなく、全面に形成することができるため、高精細な表示装置を実現することが可能である。
また、発光層１１１で発生した光１２１の出射口である開口部１０３がカラーフィルタで覆われているので、同一基板上に複数の光源を有する装置においても、隣接する光源からの漏洩光による混色の問題を抑制することができる。また、カラーフィルタを開口部１０３だけに配置すればよいので、カラーフィルタの材料の使用量を抑制することができ、コストを低減することができる。
＜実施形態４＞
図５を用いて、本発明の実施形態４に係る光源の構成を説明する。図５は、本発明の実施形態４における光源の断面構造を示す図である。実施形態４で説明する光源は、表示装置の画素に設けられる発光素子、液晶表示装置のバックライト、照明、レーザ光源など、各種用途に適用することができる。
図５では、図４の開口部１０３の側壁が傾斜面１０４を有している。換言すると、反射層１０１が開口部１０３において傾斜面１０４を有しており、傾斜面は開口部の端部から連続して延びている。また、図４と同様に、開口部１０３に樹脂層１１３が配置されている。ここで、図５では、開口部１０３の領域に対応するように傾斜面１０４が設けられた構造を例示しているが、この構造に限定されず、少なくとも反射層１０１の開口部１０３の端部付近に傾斜面１０４を有していればよい。
図５において、発光層１１１で発生した光が傾斜面１０４で反射されると、光１２２のように広角に出射される。したがって、光源の視野角が広くなる。つまり、側面視認性が向上する。視野角は傾斜面１０４の角度によって調整することが可能であり、好ましくは１５度以上７５度以下である。より好ましくは２０度以上６０度以下である。さらに好ましくは、３０度以上４５度以下である。
上記のように、実施形態４によれば、開口部１０３を介して外部に出射する光の波長を調整することができ、さらに所望の視野角を得ることができる。
＜実施形態５＞
図６を用いて、本発明の実施形態５に係る光源の構成を説明する。図６は、本発明の実施形態５における光源の断面構造を示す図である。実施形態５で説明する光源は、表示装置の画素に設けられる発光素子、液晶表示装置のバックライト、照明、レーザ光源など、各種用途に適用することができる。
図６では、反射層１０１に複数の開口部１０３ａ、１０３ｂが配置されており、各々の開口部の傾斜面１０４ａ、１０４ｂは、互いに異なる傾斜角度である。また、図４、図５と同様に、開口部１０３には樹脂層１１３が配置されている。
図６において、発光層１１１で発生した光が傾斜面１０４ａで反射された光１２２ａと、傾斜面１０４ｂで反射された光１２２ｂとでは、出射される角度が異なる。つまり、開口部１０３ａから出射される光１２２ａと開口部１０３ｂから出射される光１２２ｂとでは、視野角が異なる。
上記のように、実施形態５によれば、互いに異なる傾斜角度の傾斜面を複数設けることで、各開口部における視野角を個別に調整することができ、より高い自由度で視野角を調整することができる。
＜実施形態６＞
図７Ａを用いて、本発明の実施形態６に係る光源の構成を説明する。図７Ａは、本発明の実施形態６における光源の断面構造を示す図である。実施形態６で説明する光源は、表示装置の画素に設けられる発光素子、液晶表示装置のバックライト、照明、レーザ光源など、各種用途に適用することができる。
図７Ａでは、開口部１０３よりも外側の領域に隔壁１１４が配置されている。これによって、反射層１０１は開口部１０３に面した傾斜面１０４と、隔壁１１４上に配置された反射層１０１の傾斜面１０５とを有している。ここで、傾斜面１０５の傾斜角度が大きいことが好ましい。また、傾斜面１０４および１０５は、図７Ａのような直線的な形状に限定されず、曲面を有していてもよい。
図７Ａにおいて、発光層１１１で発生した光のうち、開口部１０３とは異なる外側の方向へ進行する光の一部は、傾斜面１０５で反射される。この反射によって、外側の方向へ進行していた光は開口部１０３の方向へと進行方向を変えられるため、外周から外部に放出される光を低減することができる。つまり、反射層１０１が傾斜面１０４よりも外側に傾斜面１０５を有することで、一対の反射層１０１、１０２の外周から外部に放出されてしまう光を低減することができる。
傾斜面１０５はできる限り多くの光を開口部１０３方向に反射させるため、傾斜角度は大きい方が好ましい。傾斜面１０５の傾斜角度は、好ましくは４５度以上９０度以下であるとよい。より好ましくは６０度以上９０度以下であるとよい。ここで、傾斜面１０５の少なくとも一部の領域で、上記の傾斜角度を有していればよい。例えば、傾斜面１０５が曲面を有している場合、少なくとも傾斜面１０５の一部において上記の角度を有していればよい。
上記のように、実施形態６によれば、一対の反射層の外側の方向へ進行する光を開口部の方向に反射する傾斜面を設けることで、一対の反射層の外周から外部に放出されてしまう光を低減することができ、より発光効率を向上させることができる。
次に、実施形態６の変形例について、図７Ｂおよび図７Ｃを用いて説明する。図７Ｂは、本発明の実施形態６の変形例１における光源の断面構造を示す図である。図７Ｂは、一対の反射層１０１、１０２の外周端部に反射体１６０を有している。反射体１６０は少なくとも、発光層１１１または透明導電層１１２の外周端部の一部に配置されていればよい。好ましくは、反射体１６０は発光層１１１および透明導電層１１２の外周端部を完全に覆うように配置されるとよい。
図７Ｂでは、発光層１１１または透明導電層１１２の外周端部と反射体１６０とが接した構造を例示したが、この構造に限定されず、例えば、発光層１１１または透明導電層１１２の外周端部と反射体１６０との間にオフセット（間隙）が設けられていてもよい。
図７Ｂにおいて、発光層１１１で発生した光のうち、一対の反射層１０１、１０２の外周端部の方向に進行する光１２４の一部は、反射体１６０によって開口部１０３の方向に反射される。つまり、一対の反射層１０１、１０２の外周端部に反射体１６０が設けられることで、反射層１０１、１０２の外周から外部に放出されてしまう光を低減することができる。
図７Ｃは、本発明の実施形態６の変形例２における光源の断面構造を示す図である。図７Ｃは、一対の反射層１０１、１０２の間に反射体１６１を有している。反射体１６１は、傾斜面１０４よりも外側の領域において、少なくとも発光層１１１または透明導電層１１２の一部に配置されていればよい。好ましくは、反射体１６１は、傾斜面１０４よりも外側の領域において、発光層１１１および透明導電層１１２の外周端部を完全に覆うように配置されるとよい。
図７Ｃにおいて、発光層１１１で発生した光のうち、一対の反射層１０１、１０２の外周端部の方向に進行する光１２４の一部は、反射体１６１によって開口部１０３の方向に反射される。つまり、一対の反射層１０１、１０２の間に反射体１６１が設けられることで、反射層１０１、１０２の外周から外部に放出されてしまう光を低減することができる。
＜実施形態７＞
図８乃至１９を用いて、本発明の実施形態７に係る表示装置の構成を説明する。ここでは、実施形態１乃至６のいずれか一で説明した光源を発光素子とした画素をマトリクス状に配置し、二次元の画像を表示する表示装置について説明する。
［表示装置の概要］
まず、図８乃至１０を用いて、実施形態７に係る表示装置の概要を説明する。図８は、本発明の実施形態７における表示装置の斜視図を示す図である。また、図９は、本発明の実施形態７における表示装置の平面図を示す図である。また、図１０は、本発明の実施形態７における表示装置の断面図を示す図である。
実施形態７における表示装置は、図８および９に示すように、複数の画素のそれぞれに発光素子が設けられ、画素１８０がマトリクス状に配置された表示領域１１０を有する基板１００、基板１００に対向する対向基板２００、基板１００が露出された領域に設けられたドライバＩＣ３００およびＦＰＣ４００（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）を有する。基板１００は、表示領域１１０と表示領域１１０の周辺に位置する周辺領域１２０とに分けられる。基板１００には、表示領域１１０に画素１８０がマトリクス状に配列され、複数の画素１８０のそれぞれに実施形態１乃至６のいずれか一で説明した発光素子が配置されている。ＦＰＣ４００には、駆動回路を制御するコントローラ回路に接続される端子部５００が備えられている。
図１０に示すように、基板１００上にはトランジスタ層１４０が配置されており、トランジスタ層１４０上に各画素に設けられた発光素子１８１が配置されている。発光素子１８１は封止層１５０によって覆われている。トランジスタ層１４０が露出された領域では、封止層１５０は除去されている。露出したトランジスタ層１４０の配線にドライバＩＣ３００、ＦＰＣ４００が圧着されている。基板１００と対向基板２００は、周辺領域１２０に対応した領域に設けられたシール材１３０によって貼り合せられている。シール材１３０は周辺領域１２０の外周部に、表示領域１１０を囲むように連続して設けられている。基板１００、対向基板２００およびシール材１３０によって囲まれた領域は充填材１３１によって満たされている。
［画素構造］
次に、図１１乃至１８を用いて、実施形態７に係る表示装置の画素について詳細に説明する。図１１は、本発明の実施形態７における表示装置の画素の断面図を示す図である。
図１１では、基板１００上にトップゲート型のトランジスタ２１０が形成されている。トランジスタ２１０は、半導体層２１１、ゲート絶縁層２１２、ゲート電極２１３、層間絶縁層２１４、ソース電極２１５、ドレイン電極２１６を含んでいる。トランジスタ２１０上には層間樹脂層２２０が形成されている。ゲート絶縁層２１２、層間絶縁層２１４および層間樹脂層２２０には、それぞれ基板１００に到達する傾斜面を有する開口部３０３が設けられている。層間樹脂層２２０の上面および開口部３０３の傾斜面には、発光素子のアノードの一部として機能する反射層３０１が形成されている。開口部３０３の傾斜面に形成された反射層３０１は傾斜面３０４を有している。図１１では、開口部３０３の領域に対応するように傾斜面３０４が設けられた構造を例示しているが、この構造に限定されず、少なくとも反射層３０１の開口部３０３の端部３０５と反射層３０１のパターンの外周端部３０６との間に傾斜面３０４が設けられていればよい。また、反射層３０１は、層間樹脂層２２０に設けられた開口部を介して、トランジスタ２１０のドレイン電極２１６に接続されている。
開口部３０３には、着色層を有するカラーフィルタ３１３が形成されている。図１１では、カラーフィルタ３１３は開口部３０３を満たすように形成されており、開口部３０３によって形成された段差を緩和している。ここで、カラーフィルタ３１３は開口部３０３によって形成された段差を完全に平坦化していなくてもよく、開口部３０３によって形成された段差の影響を実質的に無視できることができるレベルまで緩和していればよい。その結果、発光層の発光領域において、アノード−カソード間の発光層の厚さを略一定にすることができる。
反射層３０１およびカラーフィルタ３１３上には、発光素子のアノードの一部として機能する透明導電層３１２が形成されている。透明導電層３１２は、反射層３０１のパターンの外周端部を覆うように形成されている。そして、透明導電層３１２上には透明導電層３１２の端部を覆うように隔壁３２０が形成されている。この隔壁３２０によって、各々の画素が画定される。図１１では、トランジスタ２１０の上方に隔壁３２０が形成されているが、この位置関係は断面構造を説明するための便宜上のもので、必ずしも実際のレイアウトを示すものではなく、平面視において、トランジスタ２１０と隔壁３２０が重ならなくてもよい。
隔壁３２０および隔壁３２０から露出された透明導電層３１２の上には、発光層３１１、発光素子のカソードの一部として機能する反射層３０２および発光層３１１に水分や不純物が侵入しないように封止する封止層３３０が形成されている。発光層３１１、反射層３０２および封止層３３０は、少なくとも表示領域１１０に形成されている。
図１１で説明した発光素子は、図５に示した実施形態４を使用したもので、反射層３０１が反射層１０１に相当し、傾斜面３０４が傾斜面１０４に相当し、カラーフィルタ３１３が樹脂層１１３に相当し、透明導電層３１２が透明導電層１１２に相当し、発光層３１１が発光層１１１に相当し、反射層３０２が反射層１０２に相当する。
上記のように、図１１に示す素子構造によれば、発光層３１１で発生した光は一対の反射層３０１、３０２によって繰り返し反射され、開口部３０３に到達した光が外部に出射する。したがって、一対の反射層３０１、３０２の外周から外部に放出されてしまう光以外を表示に使用することができ、さらに従来のように遮光層によって吸収される損失がないため、発光効率を向上させることができる。また、開口部３０３にはカラーフィルタ３１３が配置されているため、漏洩光による混色の問題を抑制することができる。さらに、反射層３０１が、開口部３０３において傾斜面３０４を有しているため、広い視野角を得ることができる。
次に、実施形態７の変形例１について説明する。図１２は、本発明の実施形態７の変形例１における表示装置の画素の断面図を示す図である。図１１と異なる点は、層間樹脂層２２０のみに開口部３０３が設けられており、ゲート絶縁層２１２および層間絶縁層２１４は開口されていない点である。つまり、図１２に示す構造は、基板１００と開口部３０３との間にゲート絶縁層２１２および層間絶縁層２１４を含む無機絶縁層が形成されている。図１２では、ゲート絶縁層２１２および層間絶縁層２１４の両方の無機絶縁層が基板１００と開口部３０３との間に形成されているが、ゲート絶縁層２１２または層間絶縁層２１４のいずれかの層だけが形成されていてもよい。
上記のように、図１２に示す素子構造によれば、カラーフィルタ３１３の厚さを薄くすることができ、カラーフィルタ３１３の材料の使用量を抑制することができる。その結果、図１１と同様に発光効率を向上させ、混色の問題を抑制し、広い視野角を得つつ、コスト低減の効果を得ることができる。また、層間樹脂層の厚さによってカラーフィルタの厚さを調整することができるため、所望の色純度を確保しつつ、カラーフィルタによる光の損失を抑制することができる。その結果、発光効率を向上させることができる。
次に、実施形態７の変形例２について説明する。図１３は、本発明の実施形態７の変形例２における表示装置の画素の断面図を示す図である。図１２と異なる点は、開口部３０３にカラーフィルタの代わりに透明樹脂層３１５が形成されている点である。図１３に示す表示装置の場合は、発光層３１６として、ＲＧＢのいずれかの波長の光を発生する材質を用いることが好ましい。また、ＲＧＢのそれぞれの波長の共振効果、つまりマイクロキャビティ効果が得られるように、透明樹脂層３１５の厚さを調整してもよい。透明樹脂層３１５の厚さの調整は、透明樹脂層３１５を塗布する量を調整することで行ってもよく、また、層間樹脂層２２０の厚さを調整することで行ってもよい。また、透明樹脂層３１５を全面に均一に塗布した後に、多階調マスクを用いて露光することで、厚さを調整してもよい。マイクロキャビティ効果を得るためには、ＲＧＢの各々の画素によって層間樹脂層２２０の厚さを変化させることが好ましい。
上記のように、図１３に示す素子構造によれば、透明樹脂層３１５の材料の使用量を抑制することができる。その結果、図１１と同様に発光効率を向上させ、混色の問題を抑制し、広い視野角を得つつ、コスト低減の効果を得ることができる。また、マイクロキャビティ効果によって、さらに色純度を高めることができる。
図１３では、発光層がＲＧＢのいずれかの波長の光を発生する場合について説明したが、これに限定されず、発光層は白色発光の素子であってもよい。その場合はカラーフィルタを開口部３０３と層間絶縁層２１４との間に設けてもよい。また、基板１００と開口部３０３のいずれかの界面に挟持されるようにカラーフィルタを設けてもよい。また、開口部と基板１００との間にはカラーフィルタを設けずに、基板１００のトランジスタ２１０等が形成された面とは反対の面（裏面）にカラーフィルタを設けてもよい。
次に、実施形態７の変形例３について説明する。図１４は、本発明の実施形態７の変形例３における表示装置の画素の断面図を示す図である。図１３と異なる点は、開口部３０３に透明樹脂層３１５が形成されておらず、透明導電層３１２、発光層３１６および反射層３０２が開口部３０３の傾斜面３０４および底部に沿って形成されている点である。この構造の場合、発光層３１６が傾斜面３０４上に形成されているため、図１２に比べて発光層３１６の延べ面積は大きくなる。また、この構造の場合、発光層３１６として、ＲＧＢのいずれかの波長の光を発生する材質を用いることが好ましい。
上記のように、図１４に示す素子構造によれば、発光層３１６の延べ面積を大きくすることができるため、発光素子サイズを拡大せずに発光強度を強くすることができる。また、図１１乃至１３のようにカラーフィルタや透明樹脂層を形成する必要がない。したがって、これらの材料費を削減するだけでなく、これらの材料の塗布工程を削減することができる。その結果、図１１と同様に発光効率を向上させ、混色の問題を抑制し、広い視野角を得つつ、コスト低減の効果を得ることができる。
次に、実施形態７の変形例４について説明する。図１５は、本発明の実施形態７の変形例４における表示装置の画素の断面図を示す図である。図１４と異なる点は、発光層３１１で発生した光の出射口である開口部３０３がカラーフィルタ３１７で覆われている点である。図１５では、開口部３０３がカラーフィルタ３１７で完全に覆われた構造を例示したが、これに限定されず、開口部３０３とカラーフィルタ３１７との間に他の層が挟持されていてもよい。また、基板１００の裏面に、開口部３０３に対応するようにカラーフィルタが設けられていてもよい。
上記のように、図１５に示す素子構造によれば、白色発光素子＋カラーフィルタの方式においても、発光層３１１の延べ面積を大きくすることができるため、発光素子サイズを拡大せずに発光強度を強くすることができる。また、図１１または１２に比べて、カラーフィルタ材料の使用量が少ない。したがって、これらの材料の使用量を抑制することができる。その結果、図１１と同様に発光効率を向上させ、混色の問題を抑制し、広い視野角を得つつ、コスト低減の効果を得ることができる。
次に、実施形態７の変形例５について説明する。図１６は、本発明の実施形態７の変形例５における表示装置の画素の断面図を示す図である。図１２と異なる点は、傾斜面を有する隔壁３２１が下部の反射層３０１の下層に形成されており、隔壁３２１の傾斜面に形成された反射層３０１が傾斜面３１８を有している点である。図１６では、反射層３０１のパターンの外周端部に配置された隔壁３２１によって、傾斜面３１８が形成された構造を例示したが、これに限定されず、少なくとも傾斜面３０４よりも外側に他の傾斜面３１８を有していればよい。
図１６で説明した表示装置は、図７Ａに示した実施形態６の発光素子を使用したもので、反射層３０１が反射層１０１に相当し、傾斜面３０４が傾斜面１０４に相当し、他の傾斜面３１８が傾斜面１０５に相当し、カラーフィルタ３１３が樹脂層１１３に相当し、透明導電層３１２が透明導電層１１２に相当し、発光層３１１が発光層１１１に相当し、反射層３０２が反射層１０２に相当する。
図１６に示す構造にすることで、発光層３１１で発生した光のうち、開口部３０３とは異なる外側の方向へ進行する光の一部は、傾斜面３１８で反射されて開口部３０３の方向へ進行する。つまり、反射層３０１が傾斜面３０４よりも外側に傾斜面３１８を有することで、一対の反射層３０１、３０２の外周から外部に放出されてしまう光を低減することができる。
上記のように、図１６に示す素子構造によれば、一対の反射層３０１、３０２の外周から外部に放出される漏洩光を抑制することができるため、発光層３１１で発生した光をより効率的に表示に利用することができる。その結果、図１１と同様に発光効率を向上させ、混色の問題を抑制し、広い視野角を得ることができる。
図１７は、本発明の実施形態７の変形例６における表示装置の断面図を示す図である。封止層１５０によって画素に配置された発光素子１８１の劣化が十分に抑制されれば、図１７に示す構造のように、対向基板２００とシール材１３０で充填材１３１を囲む構造にする必要はない。つまり、発光素子１８１を覆う封止層１５０が形成されていればよい。封止層１５０は無機材料であってもよく、有機材料であってもよい。また、これらの積層構造であってもよい。
次に、表示装置における画素のレイアウトと断面構造の関係について、図１８および１９を用いて説明する。図１８は、本発明の実施形態８における表示装置の画素の平面図を示す図である。実施形態８の発光素子構造は実施形態７の変形例１と同等である。また、図１９は、本発明の実施形態８における表示装置の画素のＡ−Ｂ断面図を示す図である。
図１８では、各々の画素１８０の周辺領域は隔壁３２０によって画定されている。つまり、反射層３０１および透明導電層３１２の端部は隔壁３２０で覆われている。また、隔壁３２０にはＬ字型に開口された開口領域３３１が設けられており、開口領域３３１内部において、さらに開口部３０３が３箇所に設けられている。また、図１９に示す画素回路のトランジスタ２１０のドレイン電極と画素電極である透明導電層３１２とはコンタクト３０７を介して接続されている。
図１９に示す発光素子の断面構造は、ほぼ図１２と同じなので、ここでは詳細な説明は省略する。図１９では、トランジスタ２１０は隔壁３２０の領域に重なるように配置された構造を例示したが、この構造に限定されず、開口部３０３と重ならなければ、自由に配置することができる。つまり、画素回路を駆動するトランジスタの数が増加しても、開口部３０３と重ならないように配置されれば、発光効率を低下させることはない。ここで、図６に示す実施形態５のように、１つの画素に含まれる複数の開口部３０３において、各々の開口部の傾斜面３０４が異なる傾斜角度を有していてもよい。
次に、図１８とは異なるレイアウトの画素について、図２０および２１を用いて説明する。図２０は、本発明の実施形態８の変形例における表示装置の画素の平面図を示す図である。また、図２１は、本発明の実施形態８の変形例における表示装置の画素のＣ−Ｄ断面図を示す図である。
図２０に示す画素は一方向に伸長された長方形である。また、図１８と同様に、各々の画素１８０の周辺領域は隔壁３２０によって画定されている。つまり、反射層３０１および透明導電層３１２の端部は隔壁３２０で覆われている。また、隔壁３２０の開口領域３３１の内部に、開口領域３３１の外周に沿って開口部３０３が形成され、その内部に開口領域内部３３３が形成される。また、図２１に示す画素回路のトランジスタ２１０のドレイン電極と画素電極である透明導電層３１２とはコンタクト３０７を介して接続されている。
図２１に示す発光素子の断面構造は、ほぼ図１２と同じなので、ここでは詳細な説明は省略する。図２１では、トランジスタ２１０は隔壁３２０の領域に重なるように配置された構造を例示したが、この構造に限定されず、開口部３０３と重ならなければ、自由に配置することができる。つまり、画素回路を駆動するトランジスタの数が増加しても、開口部３０３と重ならないように配置されれば、発光効率を低下させることはない。
図２０および２１に示した発光素子によれば、開口領域内部３３３は開口部３０３によって囲まれているため、開口領域内部３３３で発生した光は高い確率で開口部３０３に到達する。そのため、発光効率を向上させることができる。また、開口領域内部３３３は発光に関与しない領域なので、トランジスタや配線などの素子を配置することができる。ここで、長方形の開口部３０３のうち、異なる辺における傾斜面３０４が異なる傾斜角度を有していてもよい。
［製造方法］
次に、本発明に係る表示装置の製造方法について、図２２乃至３１を用いて説明する。ここでは、図１１に示した実施形態７の発光素子を有する表示装置の製造方法について説明する。
図２２は、本発明の実施形態７における表示装置の製造方法において、トランジスタ層を形成する工程を示す図である。図２２は、トランジスタ２１０が形成され、その上に層間樹脂層２２０が形成されて、表面が平坦化された状態を示している。トランジスタ２１０は一般的なトップゲート型トランジスタの製造方法で作製すればよく、ここでは詳細な説明は省略する。ここでは、実施形態７の一例としてトップゲート型トランジスタを説明するが、これに限定されず、ボトムゲート型トランジスタを使用してもよい。
図２３は、本発明の実施形態７における表示装置の製造方法において、層間樹脂層に開口部を形成する工程を示す図である。層間樹脂層２２０の開口は、通常のフォトマスクを用いて感光性樹脂を露光することで行う。ここでは、露光した部分が溶解して未露光部が残るポジ型の感光性樹脂を用いる。フォトマスクを用いて開口部を形成したい領域を露光させ、現像処理によって感光性樹脂を除去する。ここで、層間樹脂層２２０の開口端部の傾斜面の形状と角度は後の反射層の傾斜面の角度を決定するため、目標とする仕様に応じて露光時間や現像条件を調整することが好ましい。上記の工程によって、図２３に示すような開口部３０３およびトランジスタ２１０のドレイン電極２１６を露出するコンタクト３０７を得ることができる。
図２４は、本発明の実施形態７における表示装置の製造方法において、無機層に開口部を形成する工程を示す図である。ここでは、無機層である層間絶縁層２１４およびゲート絶縁層２１２に開口部を形成する。図２３で開口部３０３が形成された層間樹脂層２２０をマスクとして、ドライエッチングを行うことで無機層に開口部３０３を形成する。このとき、無機層の開口部の傾斜面の形状および角度は層間樹脂層２２０の開口部の傾斜面の形状及び角度を反映する。
ここで、ドライエッチングで開口部３０３を形成する場合、層間樹脂層２２０とその下層の無機層とのドライエッチングレートにおける選択比によって、無機層に形成される傾斜面の傾斜角度を調整することができる。例えば、無機層に対する層間樹脂層２２０のエッチングレートが早い場合、無機層をエッチングしている間に層間樹脂層２２０が後退して開口サイズが大きくなるため、結果として無機層に形成される傾斜面の傾斜角度は小さくなる。
図２５は、本発明の実施形態７における表示装置の製造方法において、発光層のアノードとなる反射層を形成する工程を示す図である。反射層としては、反射率が高い材質を選択することが好ましく、例えばアルミニウム、チタン、モリブデン、クロム、ニッケル、銀、またはこれらの合金を使用することができる。反射層はトランジスタのドレイン電極を露出するコンタクト３０７や開口部３０３を含む全面に形成される。
反射層を全面に形成した後、残したい部分をレジストで覆い、それ以外の部分をエッチングして除去する。エッチングの方法は画素電極の材料によって適宜選択することができる。例えば、アルミニウムに対しては、リン酸、酢酸をベースとしたエッチャントによるウェットエッチングを使用することができる。また、チタンに対しては、塩素系ガスやフッ素系ガスを用いたドライエッチングを使用することができる。いずれのエッチング方法においても、反射層の下層との選択比が大きいエッチング方法で処理することが好ましい。
図２６は、本発明の実施形態７における表示装置の製造方法において、開口部にカラーフィルタを形成する工程を示す図である。カラーフィルタは、スピンコート法などによって基板全面に感光性カラーフィルタ材料を塗布した後に、カラーフィルタを残したい箇所、または除去したい箇所をマスクを介して露光し、現像することで、図２６に示すカラーフィルタ３１３を形成することができる。
ここで、例えば、露光した部分が残り、未露光部が現像液に溶解するネガ型の感光性カラーフィルタ材料を用いた場合は以下のように形成することもできる。まず、上記と同様に、カラーフィルタを全面に塗布する。次に、反射層３０１のパターンに対応した部分が開口されたマスクを介して裏面から露光する。これによって、反射層３０１のパターンによってセルフアライメントで開口部３０３に形成されたカラーフィルタのみが露光される。
また、その他の方法として、基板全面に感光性カラーフィルタ材料を塗布し、十分に平坦化した後に、全面をエッチバックすることで、開口部３０３にのみカラーフィルタ３１３を残すことができる。また、インクジェット法によってカラーフィルタを形成してもよい。インクジェット法はインクジェットヘッドから微小なインク液滴を噴射し、デバイスのパターンに応じて基板上の必要な個所に液滴を着弾させ、機能性材料を含む液体パターンを描画する方法である。従来の全面塗布又は成膜方式に比べると、必要な個所にのみパターンを描画できるため、材料の節約にもなる。
図２７は、本発明の実施形態７における表示装置の製造方法において、透明導電層を形成する工程を示す図である。透明導電層は、スパッタ法や蒸着法によって基板全面に形成した後に、残したい部分をレジストで覆い、それ以外の部分をエッチングして除去する。図２７では、反射層３０１のパターンの外周端部を覆うように透明導電層３１２を形成しており、透明導電層３１２のパターンによって反射層３０１のパターンが覆われる構造を例示した。しかし、この構造に限定されず、反射層３０１のパターンが透明導電層３１２のパターンによって覆われていない、つまり、図２７に示す工程において反射層３０１のパターンの外周端部が露出される構造であってもよい。
ここで、透明導電層の材料としては、ＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＩＺＯ（酸化インジウム・スズと酸化亜鉛の複合材料）などの透過率の高い透明導電層を形成することが好ましい。また、エッチングの方法は画素電極の材料によって適宜選択することができるが、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）に対しては、シュウ酸をベースとしたエッチャントによるウェットエッチングを使用することができる。
図２８は、本発明の実施形態７における表示装置の製造方法において、隔壁を形成する工程を示す図である。透明導電層３１２および透明導電層から露出された層間樹脂層２２０の上に、感光性樹脂からなる隔壁層をスピンコート法などの方法で所望の厚さで形成する。このとき、感光性樹脂は溶媒に溶けているので、濃度調整によりその粘度を制御し、さらに塗布時の基板の回転速度を調整することで膜厚を制御することができる。
感光性樹脂を塗布後、加熱して溶媒を蒸発させることで隔壁層が形成される。この隔壁層をフォトマスクを用いて露光・現像することで、隣接する画素を画定する隔壁３２０が得られる。隔壁３２０は、少なくとも、透明導電層３１２、または反射層３０１のパターンの外周端部を覆うように形成される。つまり、外周端部における段差部を覆い、平坦部のみを露出するような開口領域３３１を得ることができる。なお、感光性樹脂にはネガ型とポジ型があり、ネガ型の場合は、露光されていない部分の隔壁層が溶解するため、現像後の断面形状が矩形、または台形に近い形状を得ることができる。また、ポジ型の場合はネガ型とは逆に露光された部分の隔壁層が溶解するため、現像後の断面形状は曲面を有し、基板面に対する傾斜角度が基板から離れるにしたがい連続的に小さくなる形状を得ることができる。これらポジ型、ネガ型の選択は、それぞれの特性を考慮して所望の隔壁形状に合わせて選択すればよい。
図２９は、本発明の実施形態７における表示装置の製造方法において、発光層を形成する工程を示す図である。隔壁３２０を形成した後、発光層３１１を含む複数の膜から構成される発光層を基板全面に形成する。白色発光素子の場合、発光層はパターニングする必要がなく、表示領域の全面に形成することができる。発光層が低分子型の場合は、表示領域に相当する部分が開口されたメタルマスクを用いた蒸着により形成する。このとき、隔壁３２０はメタルマスクのスペーサ（突き当て部材）として使用しても良い。また、発光層が高分子型の場合はインクジェット方式等で成膜することができる。また、ＲＧＢの単色発光素子の場合は、ＲＧＢそれぞれの画素に対して、微細パターンが加工されたメタルマスク等を用いて、それぞれの画素に異なる発光層を形成する。
図３０は、本発明の実施形態７における表示装置の製造方法において、発光層のカソードとなる反射層を形成する工程を示す図である。発光層を形成した後、表示部の全面に上部の反射層３０２を形成する。反射層３０２は高い反射性を有する材料であることが好ましい。具体的には、反射率が高い材質を選択することが好ましく、例えばアルミニウム、チタン、モリブデン、クロム、ニッケル、銀、またはこれらの合金を使用することができ、真空蒸着法やスパッタリング法などで成膜することができる。
反射層３０２を成膜する際は、発光層にできるだけダメージを与えないように、プラズマが基板に直接触れないタイプのイオンプレーティング装置、または対向ターゲット型スパッタ装置などを用いるとよい。または、発光層上に、薄い金属膜を蒸着し、その薄い金属膜の上に反射層３０２をスパッタリング法によって形成してもよい。この場合、薄い金属膜が保護層として機能するため、反射層３０２をスパッタリング法で形成しても反射層へのダメージを低減することができる。
図３１は、本発明の実施形態７における表示装置の製造方法において、封止層を形成する工程を示す図である。図３１に示すように、反射層３０２上に封止層３３０を形成する。封止層３３０は基板全面に形成され、水分や不純物に対するブロッキング能力が高い材料を使用することが望ましく、例えば窒化シリコンや酸化シリコン、またはこれらの積層膜で形成することができる。窒化シリコンや酸化シリコンのような無機材料による封止層３３０は、下地構造の段差部分において密度が低い領域が形成されることがある。膜密度が低い領域は、そこから水分や不純物が混入し、トランジスタ特性の変動や、発光層の劣化などを引き起こすため、そのような箇所においても被覆性良く封止層を形成することが重要である。
上記のようにして、実施形態７の発光素子を有する表示装置を作製することができる。このようにして作製した表示装置によれば、発光効率を向上させ、混色の問題を抑制し、広い視野角を得ることができる。
＜実施形態９＞
図３２および３３を用いて、実施形態９に係る表示装置の概要を説明する。実施形態９では、本発明の光源を液晶表示装置のバックライトに使用した例について説明する。図３２は、本発明の実施形態９における表示装置の画素の断面図を示す図である。また、図３３は、本発明の実施形態９における表示装置の画素の平面図を示す図である。図３２および３３では、液晶表示装置において、ＲＧＢの３色の画素を示す。
図３２では、基板１００上にトップゲート型のトランジスタ２１０が形成されている。トランジスタ２１０上にはトランジスタや配線等によって形成された段差を緩和する平坦化膜２１８が形成され、その上に画素電極２１９が各色の画素に対応する領域に形成されている。また、トランジスタ２１０や画素電極２１９が設けられた基板１００と、基板１００に対向する対向基板２００との間には液晶層６００が挟持されている。なお、基板１００のトランジスタ２１０や画素電極２１９とは逆側には、第１偏光板７１０が形成されている。
対向基板２００の液晶層６００とは逆側には、第２偏光板７２０を介して層間樹脂層２２０が形成されている。層間樹脂層２２０には、それぞれ対向基板２００に到達する傾斜面を有する開口部３０３Ｒ、３０３Ｇ、３０３Ｂ（これらを区別しない場合は開口部３０３という）が設けられている。開口部３０３は各画素電極２１９に対応するように配置されている。また、層間樹脂層２２０の上面および開口部３０３の傾斜面には、発光素子のアノードの一部として機能する反射層３０１が形成されている。開口部３０３の傾斜面に形成された反射層３０１は傾斜面３０４Ｒ、３０４Ｇ、３０４Ｂ（これらを区別しない場合は傾斜面３０４という）を有している。
開口部３０３には、着色層を有するカラーフィルタ３１３Ｒ、３１３Ｇ、３１３Ｂ（これらを区別しない場合はカラーフィルタ３１３という）が形成されている。図３２では、カラーフィルタ３１３は開口部３０３を満たすように形成されており、開口部３０３によって形成された段差を緩和している。ここで、カラーフィルタ３１３は開口部３０３によって形成された段差を完全に平坦化していなくてもよく、開口部３０３によって形成された段差の影響を実質的に無視できることができるレベルまで緩和していればよい。その結果、発光層の発光領域において、アノード−カソード間の発光層の厚さを略一定にすることができる。
反射層３０１およびカラーフィルタ３１３上には、発光素子のアノードの一部として機能する透明導電層３１２が形成されている。透明導電層３１２は、反射層３０１の上面およびカラーフィルタ３１３の上面に形成され、透明導電層３１２上には、発光層３１１、発光素子のカソードの一部として機能する反射層３０２および発光層３１１に水分や不純物が侵入しないように封止する封止層３３０が形成されている。
ここで、透明導電層３１２、発光層３１１および反射層３０２は、画素毎に形成されてもよく、また、画素が配置された表示領域の全面に形成されてもよい。透明導電層３１２、発光層３１１および反射層３０２が表示領域の全面に形成されている場合、液晶表示装置の駆動時に透明導電層３１２と反射層３０２の間に電圧が印加されると、発光層３１１は表示領域の全面で発光する。発光層３１１で発生した光は、一対の反射層３０１、３０２で反射を繰り返し、やがて各開口部３０３から出射される。
図３２では、対向基板２００側に光源を配置した構造を例示したが、この構造に限定されず、基板１００のトランジスタ２１０や画素電極２１９とは逆側に光源を配置してもよい。
図３３では、ＲＧＢの３色の画素のそれぞれのレイアウトを示しており、各画素において、トランジスタ２１０、ゲート線２３０、容量線２４０、データ線２５０および保持容量２６０などの素子が配置されている。これらの素子は金属膜が使用されているため、遮光領域となる。開口部３０３は、これらの素子と重畳しない位置に設けられる。そうすることで、開口部３０３から放出される光が、これらの素子によって遮光されることを抑制することができ、光の損失を抑制できる。その結果、発光層で発生した光を効率よく表示に使用することができる。
図３３では、遮光層を設けない構成を例示したが、この構成に限定されず、トランジスタや配線などの各素子を遮光層で覆う構成としてもよい。
実施形態９に示すように、液晶表示装置に本発明の光源を使用することで、発光素子で発生した光が遮光されて損失となることを抑制し、効率よく表示に使用することができる。その結果、より低い消費電力で表示装置を駆動することができる。また、発光層で発生した光の出射口を自在に設定することができるので、従来使用していた遮光層を使用する必要がないため、工程の短縮化、コスト低減の効果が得られる。
なお、本発明は上記の実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
１００：基板
１０１、１０２、３０１、３０２：反射層
１０３、１０３ａ、１０３ｂ、３０３、３０３Ｒ、３０３Ｇ、３０３Ｂ：開口部
１０４、１０４ａ、１０４ｂ、１０５、３０４、３０４Ｒ、３０４Ｇ、３０４Ｂ、３１８：傾斜面
１１０：表示領域
１１１、３１１、３１６：発光層
１１２、３１２：透明導電層
１１３：樹脂層
１１４：隔壁
１２０：周辺領域
１２１、１２２、１２２ａ、１２２ｂ、１２３、１２４：光
１３０：シール材
１３１：充填材
１４０：トランジスタ層
１５０：封止層
１６０、１６１：反射体
１８０：画素
１８１：発光素子
２００：対向基板
２１０：トランジスタ
２１１：半導体層
２１２：ゲート絶縁層
２１３：ゲート電極
２１４：層間絶縁層
２１５：ソース電極
２１６：ドレイン電極
２１８：平坦化膜
２１９：画素電極
２２０：層間樹脂層
２３０：ゲート線
２４０：容量線
２５０：データ線
２６０：保持容量
３００：ドライバＩＣ
３０５：端部
３０６：外周端部
３０７：コンタクト
３１３、３１３Ｒ、３１３Ｇ、３１３Ｂ、３１７：カラーフィルタ
３１５：透明樹脂層
３２０、３２１：隔壁
３３０：封止層
３３１：開口領域
３３３：開口領域内部
４００：ＦＰＣ
５００：端子部
６００：液晶層
７１０：第１偏光板
７２０：第２偏光板

Claims (28)

  1. 対向して配置された一対の反射層と、
    前記一対の反射層に挟持された発光層と、を有し、
    前記一対の反射層の一方の反射層には、開口部が設けられ、
    前記一方の反射層は、前記開口部と前記一方の反射層の外周端部との間に第１傾斜面を有していることを特徴とする表示装置。
  2. 前記発光層は表示領域の画素に設けられており、
    前記発光層で発生した光が前記開口部を介して出射することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  3. 前記一対の反射層は、前記発光層のアノードおよびカソードであることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
  4. 前記一対の反射層の間に透明導電層を有することを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
  5. 前記透明導電層は前記発光層と接していることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
  6. 平面視において、前記開口部と重なるように前記透明導電層が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
  7. 前記透明導電層の前記開口部側に樹脂層が配置されていることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
  8. 前記樹脂層は、着色層を有するカラーフィルタを含むことを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
  9. 前記樹脂層は、前記開口部によって形成された段差を平坦化することを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
  10. 前記表示装置の基板と前記開口部との間に無機絶縁層を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一に記載の表示装置。
  11. 前記発光層の一部は、前記第１傾斜面上に配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載の表示装置。
  12. 前記開口部と前記表示装置の基板との間に着色層を有するカラーフィルタを含むことを特徴とする請求項１１に記載の表示装置。
  13. 前記第１傾斜面は前記開口部から連続して延びていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一に記載の表示装置。
  14. １つの画素に複数の前記開口部が設けられ、各々の前記開口部の前記第１傾斜面は、互いに異なる傾斜角度であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一に記載の表示装置。
  15. 前記一方の反射層は、前記第１傾斜面よりも外側に第２傾斜面を有することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一に記載の表示装置。
  16. 対向して配置された一対の反射層と、
    前記一対の反射層に挟持された発光層と、を有し、
    前記一対の反射層の一方の反射層には、開口部が設けられ、
    前記一方の反射層は、前記開口部と前記一方の反射層の外周端部との間に第１傾斜面を有していることを特徴とする光源。
  17. 前記発光層で発生した光が前記開口部を介して出射することを特徴とする請求項１６に記載の光源。
  18. 前記一対の反射層は、前記発光層のアノードおよびカソードであることを特徴とする請求項１７に記載の光源。
  19. 前記一対の反射層の間に透明導電層を有することを特徴とする請求項１８に記載の光源。
  20. 前記透明導電層は前記発光層と接していることを特徴とする請求項１９に記載の光源。
  21. 平面視において、前記開口部と重なるように前記透明導電層が形成されていることを特徴とする請求項２０に記載の光源。
  22. 前記透明導電層の前記開口部側に樹脂層が配置されていることを特徴とする請求項２１に記載の光源。
  23. 前記樹脂層は、着色層を有するカラーフィルタを含むことを特徴とする請求項２２に記載の光源。
  24. 前記樹脂層は、前記開口部によって形成された段差を平坦化することを特徴とする請求項２３に記載の光源。
  25. 前記発光層の一部は、前記第１傾斜面上に配置されていることを特徴とする請求項１６乃至２１のいずれか一に記載の光源。
  26. 前記光源は、基板を有する表示装置と対向し、
    前記開口部と前記表示装置の前記基板との間に着色層を有するカラーフィルタを含むことを特徴とする請求項１６乃至２４のいずれか一に記載の光源。
  27. 前記第１傾斜面は前記開口部から連続して延びていることを特徴とする請求項２４に記載の光源。
  28. 前記一対の反射層の間において、前記一対の反射層の外周端部の方向に進行する前記発光層で発生した光を、少なくとも前記開口部の方向に反射する反射体を有することを特徴とする請求項１６乃至２４のいずれか一に記載の光源。

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