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JP2012043583A - 表示装置およびその製造方法 - Google Patents

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JP2012043583A
JP2012043583A JP2010182470A JP2010182470A JP2012043583A JP 2012043583 A JP2012043583 A JP 2012043583A JP 2010182470 A JP2010182470 A JP 2010182470A JP 2010182470 A JP2010182470 A JP 2010182470A JP 2012043583 A JP2012043583 A JP 2012043583A
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Sony Corp
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Abstract

【課題】開口率の向上に有利であると共に、優れた表示性能を有する表示装置を提供する。
【解決手段】この表示装置は、基体１１上に、第１電極層１３、発光層を含む有機層１４、および第２電極層１６が各々順に積層されてなり、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に配列された複数の有機発光素子１０と、Ｘ軸方向に隣り合う有機発光素子１０同士に挟まれた間隙領域ＶＺに配置され、２組以上の段差を形成する凹部２４Ｇを含む素子分離絶縁層２４とを備える。Ｘ軸方向に隣り合い、かつ、互いに異なる色光を発する有機発光素子１０における有機層１４同士および第２電極層１６同士は、凹部２４Ｇによって分断されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、有機層を含む自発光型の発光素子を備えた表示装置およびその製造方法に関する。
近年、液晶ディスプレイに代わる表示装置として、有機層を含む自発光型の有機発光素子を用いた有機ＥＬディスプレイが実用化されている。有機ＥＬディスプレイは、自発光型であるので、液晶などに比較して視野角が広く、また、高精細度の高速ビデオ信号に対しても十分な応答性を有するものである。
これまで有機発光素子については、共振器構造を導入し、発光色の色純度を向上させたり発光効率を高めたりするなど発光層で発生する光を制御することにより、表示性能を向上させる試みがなされている（例えば、特許文献１参照）。例えば、基板と反対側の面（上面）から光を取り出すトップエミッション方式においては、基板の上に、駆動トランジスタを介してアノード電極と有機層とカソード電極とが順に積層された構造を採用し、アノード電極とカソード電極との間で有機層からの光を多重反射させている。
一般的な有機ＥＬディスプレイでは、画像表示領域において、例えば赤色光を発する有機発光素子と、緑色光を発する有機発光素子と、青色光を発する有機発光素子とが順に繰り返し配列されている。それらの発光色は、各々を構成する有機層の構成材料によって異なっている。そのため、各有機発光素子を形成する際には、発光色ごとに有機層を個別に成膜する必要がある。なお、一般的な有機ＥＬディスプレイでは、アノード電極および有機層は有機発光素子ごとに分割されているのに対し、カソード電極は複数の（好ましくは全ての）有機発光素子によって共有されるように一体化されている。ここで、隣り合う有機発光素子における各有機層は、絶縁層によって互いに分離されている。この絶縁層は、各有機発光素子における発光領域を画定するための開口を有するものである。
有機層の形成は、例えば蒸着法により行う。その際、発光領域に応じた開口を有するシャドーマスクを利用して蒸着を行うので、発光領域を画定する絶縁層の開口と、シャドーマスクの開口との位置あわせ（アライメント）を正確に行う必要がある。しかしながら最近では、画像表示領域全体に対する全ての有機発光素子の発光領域の割合、すなわち開口率を向上させるため、絶縁層の幅を狭め、隣接する有機発光素子同士の間隔を縮小化する傾向にある。このため、今後、上記間隔のさらなる縮小化が進むと、各々の発光領域を所定の有機層によって十分かつ確実に埋めることが困難となることが予想される。絶縁層の開口とシャドーマスクの開口との十分なアライメント精度が確保できないことや、シャドーマスク自体の加工精度を十分に確保できないことなどが懸念されるからである。このような製造誤差により、絶縁層の開口を有機層によって十分かつ確実に埋められない場合には、画像表示領域における所定位置での所望の発光輝度が得られなくなり、入力される映像信号に対応した正確な画像表示が困難となってしまう。
こうした問題に対し、例えばシャドーマスクの開口を絶縁層の開口よりも大きくしておき、発光領域から絶縁層へ大きくはみ出すように有機層を形成する方法が考えられる。このようにすれば、各々の発光領域を所定の有機層によって確実に埋めることができる。
ところが、この場合、隣り合う有機発光素子の有機層の端部が互いに重なり合う状態となる。そのため、一方の有機層の端部に乗り上げた他方の有機層における正孔注入層が、それらの有機層を覆うカソード電極と接触してしまう可能性がある。そうした場合には、正孔注入層を介してアノード電極とカソード電極との間に導通経路が形成され、リーク電流が流れることとなる。そのため、各有機発光素子の駆動制御が十分に行われなくなり、有機ＥＬディスプレイとして正常な映像表示の妨げとなる可能性がある。特に、異なる色光を発光する有機発光素子同士の間でリーク電流が流れると、表示画像における混色の原因となりかねない。
そのため、本出願人は、各発光素子を取り囲むようにオーバーハング形状の壁面を有する分離膜を設け、隣り合う発光素子における有機層同士およびカソード電極同士を分離する方法を既に提案している（例えば特許文献２参照）。
国際公開第０１／３９５５４号パンフレット 特開２０１０−４４８９４号公報
しかしながら、今後、よりいっそうの開口率向上が要求されることも予想される。このため、そのような場合においてもリーク電流の発生を確実に防止し得る表示装置が望まれる。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、開口率の向上に好適であり、より良好な表示性能を発揮し得る表示装置およびその製造方法を提供することにある。
本発明の表示装置は、基板上に、第１電極層、発光層を含む有機層、および第２電極層が各々順に積層されてなり、互いに交差する第１および第２の方向に配列された複数の発光素子と、第１の方向に隣り合う発光素子同士の間に配置され、２組以上の段差を含む分離部とを備える。複数の発光素子における第１電極層同士は互いに分断され、第１の方向に隣り合う発光素子における有機層同士および第２電極層同士は、分離部に含まれる段差によって互いに分断されている。ここでは、例えば第２の方向に、互いに等しい色光を発する複数の発光素子が並び、第１の方向に、互いに異なる色光を発する複数の発光素子が並ぶようにするとよい。
本発明の表示装置の製造方法は、基板上に、第１電極層、発光層を含む有機層、および第２電極層が各々順に積層されてなり、互いに交差する第１および第２の方向に配列された複数の発光素子と、第１の方向に隣り合う発光素子同士の間に配置され、２組以上の段差を含む分離部とを備えた表示装置の製造方法であって、下記の各工程を含むものである。
（Ａ）基板上に、複数の第１電極層を、互いに接することなく離散的に配列する工程。
（Ｂ）複数の第１電極層同士の間隙を埋める絶縁層を形成することにより、分離部を形成する工程。
（Ｃ）絶縁層に２組以上の段差を形成する工程。
（Ｄ）発光層の種類ごとに複数の有機層を順次形成する工程。
（Ｅ）有機層を覆うように第２の電極層を形成する工程。
ここで、有機層および第２の電極層を形成する際に、第１の方向に隣り合う発光素子における有機層同士および第２電極層同士を、分離部に含まれる段差によって相互に分断する。
本発明の表示装置およびその製造方法では、第１の方向に隣り合う発光素子における第２電極層同士および有機層同士が、分離部に含まれる２組以上の段差によって互いに分断されるので、第１の方向に隣り合う発光素子間における駆動電流のリークが回避される。ここで、第１の方向に隣り合う発光素子同士が、互いに異なる色光を発するものである場合、色ずれが防止される。
本発明の表示装置およびその製造方法によれば、第１の方向に隣り合う発光素子における第２電極層同士および有機層同士が分離部に含まれる２組以上の段差によって互いに分断されるようにしたので、第１の方向に隣り合う発光素子の相互間隔の狭小化により有機層同士の重なりが生じた場合であっても、第１電極層と第２電極層との短絡、および隣り合う第１電極層同士の短絡を確実に防止することができる。このため、複数の発光素子の相互間隔の狭小化に対応しつつ、各発光素子の駆動制御を十分に行うことができる。その結果、高い開口率を確保しつつ、画像表示領域内での発光輝度分布の均一性や色分離性に優れるなど、高い表示性能を発揮することができる。
本発明の一実施の形態に係る表示装置の構成を表す図である。 図１に示した画素駆動回路の一例を表す図である。 図１に示した表示領域の構成を表す平面図である。 図１に示した表示領域の構成を表す断面図である。 図１に示した表示領域の構成を表す他の断面図である。 図４に示した素子分離絶縁層の凹部の一構成例を拡大して表す断面図である。 図４に示した素子分離絶縁層の凹部の他の構成例を拡大して表す断面図である。 図４に示した画素駆動回路形成層の構成を表す平面図である。 図４に示した有機層を拡大して表す断面図である。 図１の基板上に設けられた第２電極層およびその周辺の配線パターンの平面形状を表す概略図である。 図１に示した表示装置の製造方法における一工程を表す断面図である。 第１の変形例としての表示装置の要部構成を表す断面図である。 第２の変形例としての表示装置の要部構成を表す断面図である。 第３の変形例としての表示装置の要部構成を表す断面図である。
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態という。）について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明における一実施の形態に係る有機発光素子を用いた表示装置の構成を表すものである。この表示装置は、極薄型の有機発光カラーディスプレイ装置などとして用いられる。この表示装置は、基板１１１の上に表示領域１１０が形成されたものである。基板１１１上の表示領域１１０の周辺には、例えば映像表示用のドライバである信号線駆動回路１２０、走査線駆動回路１３０および電源供給線駆動回路１４０が形成されている。
表示領域１１０には、マトリクス状に二次元配置された複数の有機発光素子１０（１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ）と、それらを駆動するための画素駆動回路１５０とが形成されている。画素駆動回路１５０において、列方向（Ｙ軸方向）には複数の信号線１２０Ａ（１２０Ａ１，１２０Ａ２，・・・，１２０Ａｍ，・・・）が配置され、行方向（Ｘ軸方向）には複数の走査線１３０Ａ（１３０Ａ１，・・・，１３０Ａｎ，・・・）および複数の電源供給線１４０Ａ（１４０Ａ１，・・・，１４０Ａｎ，・・・）が配置されている。各信号線１２０Ａと各走査線１３０Ａとの各交差点に、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂのいずれか一つが対応して設けられている。各信号線１２０Ａは信号線駆動回路１２０に接続され、各走査線１３０Ａは走査線駆動回路１３０に接続され、各電源供給線１４０Ａは電源供給線駆動回路１４０に接続されている。
信号線駆動回路１２０は、信号供給源（図示せず）から供給される輝度情報に応じた映像信号の信号電圧を、信号線１２０Ａを介して選択された有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに供給するものである。
走査線駆動回路１３０は、入力されるクロックパルスに同期してスタートパルスを順にシフト（転送）するシフトレジスタなどによって構成されている。走査線駆動回路１３０は、各有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂへの映像信号の書き込みに際し行単位でそれらを走査し、各走査線１３０Ａに走査信号を順次供給するものである。
電源供給線駆動回路１４０は、入力されるクロックパルスに同期してスタートパルスを順にシフト（転送）するシフトレジスタなどによって構成されている。電源供給線駆動回路１４０は、走査線駆動回路１３０による行単位の走査と同期して、各電源供給線１４０Ａに対し互いに異なる第１電位および第２電位のいずれかを適宜供給する。これにより、後述する駆動トランジスタＴｒ１の導通状態または非導通状態の選択が行われる。
画素駆動回路１５０は、基板１１１と有機発光素子１０との間の階層（後述の画素駆動回路形成層１１２）に設けられている。図２に、画素駆動回路１５０の一構成例を表す。図２に示したように、画素駆動回路１５０は、駆動トランジスタＴｒ１および書込トランジスタＴｒ２と、その間のキャパシタ（保持容量）Ｃｓと、有機発光素子１０とを有するアクティブ型の駆動回路である。有機発光素子１０は、電源供給線１４０Ａおよび共通電源供給線（ＧＮＤ）の間において駆動トランジスタＴｒ１と直列に接続されている。駆動トランジスタＴｒ１および書込トランジスタＴｒ２は、一般的な薄膜トランジスタ（ＴＦＴ（Thin Film Transistor））により構成され、その構成は例えば逆スタガー構造（いわゆるボトムゲート型）でもよいしスタガー構造（トップゲート型）でもよく特に限定されない。
書込トランジスタＴｒ２は、例えばドレイン電極が信号線１２０Ａと接続されており、信号線駆動回路１２０からの映像信号が供給されるようになっている。また、書込トランジスタＴｒ２のゲート電極は走査線１３０Ａと接続されており、走査線駆動回路１３０からの走査信号が供給されるようになっている。さらに、書込トランジスタＴｒ２のソース電極は、駆動トランジスタＴｒ１のゲート電極と接続されている。
駆動トランジスタＴｒ１は、例えばドレイン電極が電源供給線１４０Ａと接続されており、電源供給線駆動回路１４０による第１電位または第２電位のいずれかに設定される。駆動トランジスタＴｒ１のソース電極は、有機発光素子１０と接続されている。
保持容量Ｃｓは、駆動トランジスタＴｒ１のゲート電極（書込トランジスタＴｒ２のソース電極）と、駆動トランジスタＴｒ１のソース電極との間に形成されるものである。
図３に、ＸＹ平面に広がる表示領域１１０の一構成例を表す。ここでは、第２電極層１６、保護膜１８および封止基板１９（いずれも後出）を取り去った状態の表示領域１１０を、上方から眺めた平面構成を表す。表示領域１１０には、複数の有機発光素子１０が、全体としてマトリックス状に順に配列されている。より詳細には、素子分離絶縁層２４が格子状に設けられており、それによって区画された各領域に有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂが１つずつ配置されている。有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、それぞれ、素子分離絶縁層２４の開口２４Ｋ１によって輪郭が規定された発光領域２０を含んでいる。有機発光素子１０Ｒは赤色光を発し、有機発光素子１０Ｇは緑色光を発し、有機発光素子１０Ｂは青色光を発する。ここでは、同色光を発する有機発光素子１０をＹ軸方向に一列に並べ、それをＸ軸方向に順に繰り返し配置するようにしている。したがって、Ｘ軸方向において隣り合う有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの組み合わせが一つの画素（ピクセル）を構成している。
素子分離絶縁層２４には、各有機発光素子１０を取り囲むように設けられた金属層１７が埋設されている。金属層１７は、Ｘ軸方向へ延在する複数の部分とＹ軸方向へ延在する複数の部分とが一体となって格子状となっている。また、図３において、発光領域２０を取り囲む矩形の破線は、有機発光素子１０に含まれる第１電極層１３（後出）を表している。また、素子分離絶縁層２４には、Ｙ軸方向に隣り合う有機発光素子１０に挟まれた金属層１７と重なる領域において、開口２４Ｋ２が複数設けられている。この開口２４Ｋ２に囲まれた領域には、金属層１７と有機発光素子１０の第２電極層１６との接続を図るための接続部２１（破線で囲んだ部分）が設けられている。なお、Ｘ方向およびＹ方向に並ぶ有機発光素子１０の数は任意に設定されるものであり、図３に示した数に限定されるものではない。また、１つの画素を４以上の有機発光素子によって構成してもよいし、白色光を発する有機発光素子をさらに設けるようにしてもよい。
図４は、表示領域１１０の、図３に示したＩＶ−ＩＶ線に沿ったＸＺ断面の概略構成を表している。また、図５は、表示領域１１０の、図３に示したＶ−Ｖ線に沿ったＹＺ断面の概略構成を表している。図４，図５に示したように、表示領域１１０では、基板１１１に画素駆動回路形成層１１２が設けられてなる基体１１の上に、有機発光素子１０を含む発光素子形成層１２が形成されている。有機発光素子１０の上には、全体を覆うように保護膜１８と封止基板１９とが順に設けられている。有機発光素子１０は、基板１１１の側から、アノード電極としての第１電極層１３、発光層１４Ｃ（後出）を含む有機層１４、およびカソード電極としての第２電極層１６が各々順に積層されたものである。有機層１４および第１電極層１３は、素子分離絶縁層２４によって有機発光素子１０ごとに分離されている。また、各有機発光素子１０における第２電極層１６は、間隙領域ＶＺに位置する分離部としての絶縁層２４の存在により、Ｘ軸方向に隣り合う他の有機発光素子１０における第２電極層１６と分断されている（図４参照）。なお、間隙領域ＶＺとは、Ｘ軸方向に隣り合う有機発光素子１０同士に挟まれた領域である。その一方で、Ｙ軸方向に隣り合う有機発光素子１０における第２電極層１６同士は、互いに連結されている（図５参照）。なお、金属層１７は、開口２４Ｋ２に対応した領域を除き、素子分離絶縁層２４によって埋設されている。
素子分離絶縁層２４は、隣り合う有機発光素子１０における第１電極層１３および有機層１４同士の隙間を埋めるように設けられている。素子分離絶縁層２４は、例えばポリイミドなどの有機材料からなり、第１電極層１３と、第２電極層１６および金属層１７との絶縁性を確保すると共に、有機発光素子１０の発光領域２０を正確に画定するものでもある。
また、絶縁層２４のうちの間隙領域ＶＺには、凹部２４Ｇ１が設けられており、これによって２組の段差が形成されている。図６に、図４に示した凹部２４Ｇの近傍を拡大して表す。ここでいう２組の段差とは、上面２４ＴＳ１と底面２４ＢＳ１とによって形成される段差と、上面２４ＴＳ２と底面２４ＢＳ１とによって形成される段差とをいう。また、厚さ方向（Ｚ軸方向）において、素子分離絶縁層２４の最も高い位置である上面２４ＴＳ１，２４ＴＳ２（素子分離絶縁層２４における最大の高さ位置）と、第１電極層１３の面１３Ｓの位置との差分は、有機層１４および第２電極層１６の合計の厚さよりも大きいことが望ましい。
凹部２４Ｇは、その上面２４ＴＳ１，２４ＴＳ２と側壁ＷＳ１，ＷＳ２とのなす角α，βのうちの少なくとも一方が９０°以下（好ましくは９０°未満）となっている。具体的には例えば図６のように、凹部２４Ｇの両隣が矩形の断面形状を有する部分であり、あるいは例えば図７に示した他の構成例のように、凹部２４Ｇの両隣が逆台形の断面形状を有する部分となっている。このような凹部２４Ｇの存在により、例えば蒸着法により、有機層１４および第２電極層１６の構成材料を表示領域１１０の全体に亘って一括して堆積させた場合であっても、Ｘ軸方向に隣り合う有機発光素子１０における有機層１４同士および第２電極層１６同士が必然的に確実に分離されることとなる。エッジＥＧ１，ＥＧ２における角度α，βが９０°以下であることからその近傍には被蒸着材料が堆積しづらく、結果的に発光領域２０に設けられた有機層１４および第２電極層１６と、上面２４ＴＳ１，２４ＴＳ２および底面２４ＢＳ１を覆う有機層１４Ｚおよび第２電極層１６Ｚとが、エッジＥＧ１，ＥＧ２において途切れるからである。特に凹部２４Ｇの両隣が図７のように逆台形の断面形状を有する場合には、有機層１４同士および第２電極層１６同士がより確実に分断される。
有機発光素子１０を覆う保護膜１８は、窒化ケイ素（ＳｉＮx ）などの絶縁材料からなる。また、その上に設けられた封止基板１９は、保護膜１８や接着層（図示せず）などと共に有機発光素子１０を封止するものであり、発光層１４Ｃにおいて発生した光を透過する透明なガラスなどの材料により構成されている。
次に、図４〜図６に加えて図８および図９を参照して、基体１１および有機発光素子１０の詳細な構成について説明する。なお、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、互いに有機層１４の構成が一部異なることを除き、他は共通の構成であるので、以下では、まとめて説明する。
図８は、一の有機発光素子１０における、画素駆動回路形成層１１２に設けられた画素駆動回路１５０の平面構成を表す概略図である。
基体１１は、ガラス，シリコン（Ｓｉ）ウェハあるいは樹脂などよりなる基板１１１に、画素駆動回路１５０を含む画素駆動回路形成層１１２が設けられたものである。基板１１１の表面には、第１階層の金属層として、駆動トランジスタＴｒ１のゲート電極である金属層２１１Ｇと、書込トランジスタＴｒ２のゲート電極である金属層２２１Ｇと、信号線１２０Ａの一部とがそれぞれ設けられている。これら金属層２１１Ｇ，２２１Ｇおよび信号線１２０Ａは、窒化ケイ素や酸化ケイ素などからなるゲート絶縁膜（図示せず）によって覆われている。
駆動トランジスタＴｒ１において、ゲート絶縁膜上の、金属層２１１Ｇに対応する領域の一部には、アモルファスシリコンなどの半導体薄膜からなるチャネル層（図示せず）が設けられている。チャネル層上には、その中心領域であるチャネル領域を占めるように絶縁性のチャネル保護膜（図示せず）が設けられており、その両側の領域には、ｎ型アモルファスシリコンなどのｎ型半導体薄膜からなるドレイン電極（図示せず）およびソース電極（図示せず）が設けられている。これらドレイン電極およびソース電極は、上記のチャネル保護膜によって互いに分離されており、それらの端面がチャネル領域を挟んで互いに離間している。さらに、ドレイン電極およびソース電極をそれぞれ覆うように、第２階層の金属層として、ドレイン配線としての金属層２１６Ｄおよびソース配線としての金属層２１６Ｓが設けられている。金属層２１６Ｄおよび金属層２１６Ｓは、例えばチタン（Ｔｉ）層、アルミニウム（Ａｌ）層、およびチタン層を順に積層した構造を有するものである。書込トランジスタＴｒ２においても、駆動トランジスタＴｒ１と同様の構成となっている。なお、図８では、第１階層の金属層としての金属層２２１Ｇと、第２階層の金属層としての金属層２２６Ｄ（ドレイン配線）および金属層２２６Ｓ（ソース配線）とを、書込トランジスタＴｒ２の構成要素として記載している。
第２階層の金属層としては、上記の金属層２１６Ｄ，２２６Ｄおよび金属層２１６Ｓ，２２６Ｓのほか、走査線１３０Ａおよび電源供給線１４０Ａが設けられている。なお、ここでは、逆スタガー構造（いわゆるボトムゲート型）の駆動トランジスタＴｒ１および書込トランジスタＴｒ２について説明したが、スタガー構造（いわゆるトップゲート型）のものであってもよい。また、信号線１２０Ａについては、走査線１３０Ａおよび電源供給線１４０Ａとの交差点以外の領域では第２階層の金属層として設けるようにしている。
画素駆動回路１５０は、窒化ケイ素などからなる保護膜（図示せず）によって全体的に覆われており、その上には、さらに絶縁性の平坦化膜（図示せず）が設けられている。平坦化膜は、その表面が極めて高い平坦性を有するものであることが望まれる。また、これら平坦化膜および保護膜の一部領域には、微細な接続孔１２４が設けられている（図８参照）。平坦化膜は、例えばポリイミド等の有機材料など、パターン精度が良い材料により構成されていることが好ましい。接続孔１２４には第１電極層１３が充填されており、駆動トランジスタＴｒ１のソース配線を構成する金属層２１６Ｓとの導通がなされている。
第１電極層１３は、画素駆動回路形成層１１２の最上層である平坦化膜の上に形成され、反射層としての機能も兼ねている。このため、できるだけ高い反射率を有する材料によって構成することが発光効率を高める上で望ましい。具体的には、第１電極層１３はアルミニウム（Ａｌ）やアルミニウムネオジウム合金（ＡｌＮｄ）などの高反射率材料によって構成される。なお、アルミニウムは、素子分離絶縁層２４の開口２４Ｋ１，２４Ｋ２を形成する際の現像処理に用いる現像液に対し、耐性が低く腐食しやすい。これに対し、ＡｌＮｄは、現像液に対して耐性が高く腐食しにくい。したがって、第１電極層１３は、ＡｌＮｄからなる単層構造、もしくは、アルミニウム層とＡｌＮｄとの２層構造「Ａｌ層（下層）＼ＡｌＮｄ層（上層）」とするとよい。特に、Ａｌ層（下層）＼ＡｌＮｄ層（上層）の２層構造の場合、単層のＡｌＮｄ層と比べて低抵抗となるので好ましい。第１電極層１３は、全体の厚みが例えば１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。さらに、第１電極層１３を２層構造とし、そのうちの上層（有機層１４と接する層）を上記の高反射率材料によって構成し、下層（画素駆動回路形成層１１２の平坦化膜と接する層）をモリブデン（Ｍｏ）やその化合物（合金）などの、低反射率材料によって構成するようにしてもよい。このように、駆動トランジスタＴｒ１や書込トランジスタＴｒ２が設けられた画素駆動回路形成層１１２と接する面に光吸収率の高い層を設けることにより、外光や有機発光素子１０から洩れた光などの不要光を吸収することができるからである。なお、第１電極層１３は、上述したように、平坦化膜の表面を覆うと共に接続孔１２４を充填するように形成されている。
有機層１４は、素子分離絶縁層２４によって画定された発光領域２０に全面に亘って隙間無く形成されている。有機層１４は、例えば図９に示したように、第１電極層１３の側から正孔注入層１４Ａ、正孔輸送層１４Ｂ、発光層１４Ｃ、電子輸送層１４Ｄが順に積層された構成を有する。但し、発光層１４Ｃ以外の層は、必要に応じて設ければよい。なお、図９は図４〜図６に示した有機層１４の断面の一部を拡大して表したものである。
正孔注入層１４Ａは、正孔注入効率を高めるためのものであると共に、リークを防止するためのバッファ層である。正孔輸送層１４Ｂは、発光層１４Ｃへの正孔輸送効率を高めるためのものである。発光層１４Ｃは、電界をかけることにより電子と正孔との再結合が起こり、光を発生するものである。電子輸送層１４Ｄは、発光層１４Ｃへの電子輸送効率を高めるためのものである。なお、電子輸送層１４Ｄと第２電極層１６との間には、ＬｉＦ，Ｌｉ2 Ｏなどよりなる電子注入層（図示せず）を設けてもよい。
また、有機層１４は、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの発光色によってそれぞれ構成が異なっている。有機発光素子１０Ｒの正孔注入層１４Ａは、例えば、厚みが５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）あるいは４，４’，４”−トリス（２−ナフチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（２−ＴＮＡＴＡ）により構成されている。有機発光素子１０Ｒの正孔輸送層１４Ｂは、例えば、厚みが５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、ビス［（Ｎ−ナフチル）−Ｎ−フェニル］ベンジジン（α−ＮＰＤ）により構成されている。有機発光素子１０Ｒの発光層１４Ｃは、例えば、厚みが１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、８−キノリノールアルミニウム錯体（Ａｌｑ3 ）に２，６−ビス［４−［Ｎ−（４−メトキシフェニル）−Ｎ−フェニル］アミノスチリル］ナフタレン−１，５−ジカルボニトリル（ＢＳＮ−ＢＣＮ）を４０体積％混合したものにより構成されている。有機発光素子１０Ｒの電子輸送層１４Ｄは、例えば、厚みが５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、Ａｌｑ3 により構成されている。
有機発光素子１０Ｇの正孔注入層１４Ａは、例えば、厚みが５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、ｍ−ＭＴＤＡＴＡあるいは２−ＴＮＡＴＡにより構成されている。有機発光素子１０Ｇの正孔輸送層１４Ｂは、例えば、厚みが５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、α−ＮＰＤにより構成されている。有機発光素子１０Ｇの発光層１４Ｃは、例えば、厚みが１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、Ａｌｑ3 にクマリン６（Ｃｏｕｍａｒｉｎ６）を３体積％混合したものにより構成されている。有機発光素子１０Ｇの電子輸送層１４Ｄは、例えば、厚みが５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、Ａｌｑ3 により構成されている。
有機発光素子１０Ｂの正孔注入層１４Ａは、例えば、厚みが５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、ｍ−ＭＴＤＡＴＡあるいは２−ＴＮＡＴＡにより構成されている。有機発光素子１０Ｂの正孔輸送層１４Ｂは、例えば、厚みが５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、α−ＮＰＤにより構成されている。有機発光素子１０Ｂの発光層１４Ｃは、例えば、厚みが１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、スピロ６Φ（ｓｐｉｒｏ６Φ）により構成されている。有機発光素子１０Ｂの電子輸送層１４Ｄは、例えば、厚みが５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、Ａｌｑ3 により構成されている。
第２電極層１６は、例えば、厚みが５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、アルミニウム（Ａｌ），マグネシウム（Ｍｇ），カルシウム（Ｃａ），ナトリウム（Ｎａ）などの金属元素の単体または合金により構成されている。中でも、マグネシウムと銀との合金（ＭｇＡｇ合金）、またはアルミニウム（Ａｌ）とリチウム（Ｌｉ）との合金（ＡｌＬｉ合金）が好ましい。第２電極層１６は、例えば全ての有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに共通に設けられており、各有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの第１電極層１３と対向配置されている。さらに第２電極層１６は、有機層１４のみならず、素子分離絶縁層２４をも覆うように形成されている。
隣り合う有機発光素子１０における第２電極層１６同士は、先述したように、Ｘ軸方向において間隙領域ＶＺの素子分離絶縁層２４により分断されると共にＹ軸方向において連結されている。このため、その平面形状は、図１０に示したようにＹ方向を長手方向とする短冊形状となっている。図１０は、基板１１１上に設けられた第２電極層１６およびその周辺の配線パターンの平面形状を表す概略図である。図１０に示したように、この表示装置では、複数の第２電極層１６が各々表示領域１１０を貫くようにＹ方向へ延在すると共に互いにＸ軸方向に並んでいる。さらに、複数の第２電極層１６の両端は、それぞれ共通の配線パターンに接続されており、パッドＰ１，Ｐ２を介して共通電源供給線ＧＮＤ（図２参照）と接続されている。
金属層１７は、第１電極層１３と同様に画素駆動回路形成層１１２の表面に形成されており、主たる電極としての第２電極層１６における電圧降下を補う補助配線として機能するものである。金属層１７は、開口２４Ｋ２において第２電極層１６と接しており、第２電極層１６と電気的に接続された接続部２１を形成している（図３，図５参照）。
この金属層１７が存在しない場合、電源（図示せず）から個々の有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂまでの距離に応じた電圧降下により、共通電源供給線ＧＮＤ（図２参照）と接続された第２電極層１６の電位が各有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ間で一定とならず、顕著なばらつきを生じ易い。このような第２電極層１６の電位のばらつきは、表示領域１１０における輝度むらの原因となるので好ましくない。金属層１７は、表示領域１１０が大画面化した場合であっても電源から第２電極層１６に至るまでの電圧降下を最小限度に抑え、このような輝度むらの発生を抑制するように機能する。なお、先述の特許文献２では、同色光を発光する有機発光素子におけるカソード３４ｃ同士についても互いに分離するようにしている。これに対し、本実施の形態では、同色光を発光する複数の有機発光素子１０を連結するようにしているので、電圧降下が生じにくい。このため、表示領域１１０の大画面化により好適である。
この表示装置は、例えば次のようにして製造することができる。
まず、上述した材料よりなる基板１１１の上に、駆動トランジスタＴｒ１および書き込みトランジスタＴｒ２を含む画素駆動回路１５０を形成する。具体的には、まず、基板１１１上に例えばスパッタリングにより金属膜を形成する。そののち、例えばフォトリソグラフィ法やドライエッチング、あるいはウェットエッチングによりその金属膜をパターニングすることで、基板１１１上に金属層２１１Ｇ，２２１Ｇと、信号線１２０Ａの一部とを形成する。次いで、全面をゲート絶縁膜によって覆う。さらに、ゲート絶縁膜の上に、チャネル層、チャネル保護膜、ドレイン電極およびソース電極、ならびに、金属層２１６Ｄ，２２６Ｄおよび金属層２１６Ｓ，２２６Ｓを順に、所定形状に形成する。ここで、金属層２１６Ｄ，２２６Ｄおよび金属層２１６Ｓ，２２６Ｓの形成と併せて、信号線１２０Ａの一部、走査線１３０Ａおよび電源供給線１４０Ａを第２の金属層として各々形成する。その際、金属層２２１Ｇと走査線１３０Ａとを接続する接続部、金属層２２６Ｄと信号線１２０Ａとを接続する接続部、金属層２２６Ｓと金属層２１１Ｇとを接続する接続部を予め形成しておく。そののち、全体を保護膜で覆うことにより、画素駆動回路１５０を完成させる。その際、保護膜における金属層２１６Ｓ上の所定位置に、ドライエッチングなどにより開口を形成しておく。
画素駆動回路１５０を形成したのち、スピンコート法などにより、例えばポリイミドを主成分とする感光性樹脂を全面に亘って塗布する。次に、その感光性樹脂に対しフォトリソグラフィ処理を施すことにより、接続孔１２４を有する平坦化膜を形成する。具体的には、例えば所定位置に開口を有するマスクを用いた選択的な露光および現像により、保護膜２１７に設けられた開口と連通する接続孔１２４を形成する。そののち、平坦化膜を必要に応じて焼成してもよい。これにより画素駆動回路形成層１１２を得る。
さらに、上述した所定の材料よりなる第１電極層１３および金属層１７を形成する。具体的には、例えばスパッタリングによって上述の材料からなる金属膜を全面成膜したのち、その積層膜上に所定のマスクを用いて所定形状のレジストパターン（図示せず）を形成する。さらにそのレジストパターンをマスクとして用い、金属膜の選択的なエッチングを行う。その際、第１電極層１３については、平坦化膜の表面を覆うと共に接続孔１２４を充填するように形成する。また、金属層１７については、平坦化膜の表面に、第１電極層１３の周囲を取り囲み、かつ、信号線１２０Ａと重ならないように形成する。金属層１７は、第１電極層１３と同種の材料を用いて、第１電極層１３と共に一括して形成することが望ましい。
こののち、隣り合う第１電極層１３同士の隙間を充填し、かつ、金属層１７を覆うように素子分離絶縁層２４を形成する。その際、所定位置に開口２４Ｋ１，２４Ｋ２を設けると共に、間隙領域ＶＺに、Ｙ方向へ延在する凹部２４Ｇを形成する。凹部２４Ｇは、例えば多重露光処理を行うことにより形成する。具体的には、まず図１１（Ａ）に示したように、第１電極層１３および金属層１７が設けられた画素駆動回路形成層１１２の全体を覆うように、のちに素子分離絶縁層２４となる絶縁膜２４Ｚを形成する。次に、図１１（Ｂ）に示したようにフォトマスクＭ１を用いて発光領域２０に対応する領域Ｒ２０を露光する。ここでは絶縁膜２４Ｚのうち、厚さ方向における全てが露光されるようにする。そののち、図１１（Ｃ）に示したようにフォトマスクＭ２を用いて、間隙領域ＶＺのうちの一部の領域Ｒ２４Ｇを露光する。その際、露光時間を制御するなどして、絶縁膜２４Ｚのうち上面から所定の深さに至る部分のみが露光されるようにする。そののち、所定の現像液を用いて現像処理を行い、露光部分を除去ずることにより、図１１（Ｄ）に示したように、凹部２４Ｇを含む素子分離絶縁層２４を得る。あるいはハーフトーンマスクを用いた露光処理により、凹部２４Ｇを形成してもよい。この場合、発光領域２０に対応する第１の露光部と、凹部２４Ｇに対応する第２の露光部とが設けられたハーフトーンフォトマスクを用いる。これにより、発光領域２０に対応した第１の被露光パターンと凹部２４Ｇに対応した第２の被露光パターンとを、のちに素子分離絶縁層となる絶縁膜に対し１回の露光により転写可能となる。ここで、第１の露光部は露光光を十分に透過する一方、第２の露光部は露光光の透過率を制御するように機能する。第２の露光部での透過率を制御することにより、凹部２４Ｇの深さを制御することができる。このようなハーフトーンマスクを用いた露光処理によれば、より生産性を向上させることができる。
次いで、第１電極層１３のうち、露出している部分を完全に覆うように上述した所定の材料および厚みの正孔注入層１４Ａ、正孔輸送層１４Ｂ、発光層１４Ｃ、電子輸送層１４Ｄを、例えば蒸着法によって順に積層することで有機層１４を形成する。さらに、有機層１４を挟んで第１電極層１３と対向するように覆い、かつ、接続部２１において金属層１７を覆うように全面に亘って第２電極層１６を形成することで有機発光素子１０を完成させる。その際、有機層１４および第２電極層１６は、凹部２４Ｇのエッジ２４ＥＧ１，２４Ｇ２によってＸ軸方向において分断される。
こののち、全体を覆うように、上述した材料よりなる保護膜１８を形成する。最後に、保護膜１８の上に、接着層を形成し、この接着層を間にして封止基板１９を貼り合わせる。以上により、表示装置が完成する。
このようにして得られた表示装置では、各画素に対して走査線駆動回路１３０から書込トランジスタＴｒ２のゲート電極（金属層２２１Ｇ）を介して走査信号が供給されると共に、信号線駆動回路１２０から画像信号が書き込みトランジスタＴｒ２を介して保持容量Ｃｓに保持される。その一方で、電源供給線駆動回路１４０が、走査線駆動回路１３０による行単位の走査と同期して、各電源供給線１４０Ａに対し第２電位よりも高い第１電位を供給する。これにより駆動トランジスタＴｒ１の導通状態が選択され、各有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに駆動電流Ｉｄが注入されることにより、正孔と電子とが再結合して発光が起こる。この光は、第１電極層１３と第２電極層１６との間で多重反射し、第２電極層１６、保護膜１８および封止基板１９を透過して取り出される。
以上説明したように、本実施の形態では、Ｘ軸方向に隣り合う有機層１４同士および第２電極層１６同士を、間隙領域ＶＺにおいて素子分離絶縁層２４の凹部２４Ｇによって互いに分離するようにしている。このため、異色の有機発光素子１０の相互間隔の狭小化により有機層１４同士の重なりが生じた場合であっても、第１電極層１３と第２電極層１６との短絡、および隣り合う第１電極層１３同士の短絡を確実に防止することができる。すなわち、複数の有機発光素子１０の相互間隔の狭小化に対応しつつ、各有機発光素子１０の駆動制御を十分に行うことができる。その結果、高い開口率を確保しつつ、表示領域１１０での発光輝度分布の均一性や色分離性に優れるなど、高い表示性能を発揮することができる。
また、本実施の形態では、Ｙ軸方向に延在すると共にＸ軸方向に並ぶ複数の第２電極層１６は、素子分離絶縁層２４に凹部２４Ｇを予め形成しておき、表示領域１１０の全体を覆うように所定材料を堆積させることにより、自ずと形成されるものである。したがって、高精度のパターニング処理を要することなく、相互に確実に分断された第２電極層１６を、適切な位置に容易に配置することができる。
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、素子分離絶縁層２４に一の凹部２４Ｇを設け、２組の段差を形成するようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば図１２の第１の変形例のように、素子分離絶縁層２４に２つの凹部２４Ｇ１，２４Ｇ２を設け、多数組の段差を形成するようにしてもよい。また、図１３の第２の変形例のように、素子分離絶縁層２４に１または２以上の凸部２４Ｔ（２４Ｔ１，２４Ｔ２）を設けるようにしてもよい。さらには、図１４に示した第３の変形例のように、素子分離絶縁膜２４を形成せずに画素駆動回路形成層１１２の平坦化膜や保護膜を掘り下げることにより複数組の段差を形成し、Ｘ軸方向における素子分離を行うようにしてもよい。なお、図１４は、上記実施の形態における図４に対応する断面図である。いずれも場合であっても上記実施の形態と同様の効果が得られる。
また、上記実施の形態では、第１の方向（Ｙ軸方向）に同色光を発する発光素子が複数並び、第２の方向（Ｘ軸方向）に異色光を発する発光素子が複数並ぶようにしたが、これに限定されるものではない。第１および第２の方向の双方において異色光を発する発光素子が並ぶようにしてもよい。また、第１の方向と第２の方向とは、互いに直交する場合に限定されず、９０°以外の角度で互いに交差するようにしてもよい。
また、本発明は、上記実施の形態において説明した各層の材料や積層順序、あるいは成膜方法などに限定されるものではない。例えば、上記実施の形態においては、第１電極層１３をアノード、第２電極層１６をカソードとする場合について説明したが、第１電極層１３をカソード、第２電極層１６をアノードとしてもよい。さらに、上記実施の形態では、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの構成を具体的に挙げて説明したが、全ての層を備える必要はなく、また、他の層をさらに備えていてもよい。例えば、第１電極層１３と有機層１４との間に、酸化クロム（ＩＩＩ）（Ｃｒ2 Ｏ3 ），ＩＴＯ（Indium-Tin Oxide：インジウム（Ｉｎ）およびスズ（Ｓｎ）の酸化物混合膜）などからなる正孔注入用薄膜層を備えていてもよい。
加えてまた、上記実施の形態では、第２電極層１６が半透過性反射層により構成されている場合について説明したが、第２電極層１６は、半透過性反射層と透明電極とが第１電極層１３の側から順に積層された構造としてもよい。この透明電極は、半透過性反射層の電気抵抗を下げるためのものであり、発光層で発生した光に対して十分な透光性を有する導電性材料により構成されている。透明電極を構成する材料としては、例えば、ＩＴＯまたはインジウムと亜鉛（Ｚｎ）と酸素とを含む化合物が好ましい。室温で成膜しても良好な導電性を得ることができるからである。透明電極の厚みは、例えば３０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下とすることができる。また、この場合、半透過性反射層を一方の端部とし、透明電極を挟んで半透過性電極に対向する位置に他方の端部を設け、透明電極を共振部とする共振器構造を形成するようにしてもよい。さらに、そのような共振器構造を設けた上で、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを保護膜１８で覆うようにし、この保護膜１８を、透明電極を構成する材料と同程度の屈折率を有する材料により構成すれば、保護膜１８を共振部の一部とすることができ、好ましい。
加えてまた、上記各実施の形態では、アクティブマトリクス型の表示装置の場合について説明したが、本発明はパッシブマトリクス型の表示装置への適用も可能である。更にまた、アクティブマトリクス駆動のための画素駆動回路の構成は、上記各実施の形態で説明したものに限られず、必要に応じて容量素子やトランジスタを追加してもよい。その場合、画素駆動回路の変更に応じて、上述した信号線駆動回路１２０や走査線駆動回路１３０のほかに、必要な駆動回路を追加してもよい。
１０（１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ）…有機発光素子、１１…基体、１１１…基板、１１２…画素駆動回路形成層、１２…発光素子形成層、１３…第１電極層、１３１…第１導電層、１３２…第２導電層、１４…有機層、１４Ａ…正孔注入層、１４Ｂ…正孔輸送層、１４Ｃ…発光層、１４Ｄ…電子輸送層、１６…第２電極層、１７…金属層、１７１…第１導電層、１７２…第２導電層、１８…保護膜、１９…封止基板、２０…発光領域、２１…接続部、２４…素子分離絶縁膜、２４Ｋ１，２４Ｋ２…開口、１２４…接続孔、１１０…表示領域、１２０…信号線駆動回路、１２０Ａ…信号線、１３０…走査線駆動回路、１３０Ａ…走査線、１４０…電源供給線駆動回路、１４０Ａ…電源供給線、１５０…画素駆動回路、Ｃｓ…キャパシタ（保持容量）、Ｔｒ１…駆動トランジスタ、Ｔｒ２…書込トランジスタ。

Claims (12)

  1. 基板上に、
    第１電極層、発光層を含む有機層、および第２電極層が各々順に積層されてなり、互いに交差する第１および第２の方向に配列された複数の発光素子と、
    前記第１の方向に隣り合う前記発光素子同士の間に配置され、２組以上の段差を含む分離部と
    を備え、
    前記複数の発光素子における前記第１電極層同士は互いに分断され、
    前記第１の方向に隣り合う前記発光素子における前記有機層同士および第２電極層同士は、前記分離部に含まれる段差によって互いに分断されている
    表示装置。
  2. 前記第２電極層は、前記第２の方向に並ぶ前記複数の発光素子に沿って延在している
    請求項１記載の表示装置。
  3. 前記第１の方向に、互いに異なる色光を発する前記複数の発光素子が並んでいる
    請求項２記載の表示装置。
  4. 前記第２の方向に、互いに等しい色光を発する前記複数の発光素子が並んでいる
    請求項２記載の表示装置。
  5. 前記第２の方向に隣り合う前記発光素子における前記第２電極層同士は、互いに連結されている
    請求項２記載の表示装置。
  6. 前記第２の方向に隣り合う前記発光素子における前記第２電極層同士は、同一階層において互いに連結されている
    請求項５記載の表示装置。
  7. 前記段差は、前記第１電極層同士を分断する絶縁層に設けられた凹凸部分によって形成されている
    請求項２記載の表示装置。
  8. 前記絶縁層における凹凸部分は、互いに鋭角をなす膜面および壁面を有する請求項７記載の表示装置。
  9. 前記絶縁層は、その端縁において膜面と壁面とが鋭角をなしている請求項７記載の表示装置。
  10. 厚さ方向における前記絶縁層の表面の位置と前記第１電極層の表面の位置との差分の最大値は、前記有機層および第２電極層の合計の厚さよりも大きい
    請求項２記載の表示装置。
  11. 前記複数の発光素子として、赤色光を発光する複数の赤色発光素子と、緑色光を発光する緑色発光素子と、青色光を発光する青色発光素子とを各々複数含み、
    前記第１の方向において、前記赤色発光素子と、前記緑色発光素子と、前記青色発光素子とが順に繰り返し配列されている
    請求項３記載の表示装置。
  12. 基板上に、第１電極層、発光層を含む有機層、および第２電極層が各々順に積層されてなり、互いに交差する第１および第２の方向に配列された複数の発光素子と、前記第１の方向に隣り合う前記発光素子同士の間に配置され、２組以上の段差を含む分離部とを備えた表示装置の製造方法であって、
    前記基板上に、複数の前記第１電極層を、互いに接することなく離散的に配列する工程と、
    前記複数の第１電極層同士の間隙を埋める絶縁層を形成することにより、分離部を形成する工程と、
    前記絶縁層に２組以上の段差を形成する工程と、
    前記発光層の種類ごとに複数の前記有機層を順次形成する工程と、
    前記有機層を覆うように前記第２の電極層を形成する工程と、
    を含み、
    前記有機層および第２の電極層を形成する際に、前記第１の方向に隣り合う前記発光素子における前記有機層同士および第２電極層同士を、前記分離部に含まれる段差によって相互に分断する
    表示装置の製造方法。
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