JP2008270061A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示品位の高い表示装置を提供する。
【解決手段】透明基板と、前記透明基板の上に配置されている複数の有機発光素子と、前記有機発光素子の前記透明基板側に配置されているカラーフィルタとを有し、前記有機発光素子は、前記透明基板の上に順に、透明電極と、有機化合物層と、反射電極とを有するボトムエミッション型の表示装置において、前記カラーフィルタは、表面プラズモン共鳴を利用したカラーフィルタであり、前記カラーフィルタは、前記透明基板と前記有機発光素子との間に配置されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明はアクティブマトリックス型有機ＥＬディスプレイ等の表示装置に関するものである。

周期的構造を持つ、金属薄膜に可視から近赤外の波長の光を照射すると、表面プラズモンポラリトンと呼ばれる電磁波モードが励起される。この電磁波モードは電界の局在や増強などを起こすことから、様々な応用を目指して研究が行われている。

例えば、非特許文献１では表面プラズモンに関して、以下のような記述がある。

厚さ３００ｎｍの銀の薄膜に周期３００ｎｍ、４５０ｎｍ、５５０ｎｍでそれぞれ直径１５５ｎｍ、１８０ｎｍ、２２５ｎｍの３種類のパターンの開口を設けて光を照射すると、波長４３６ｎｍ、５３８ｎｍ、６２７ｎｍの光を選択的に透過すると述べられている。

古典的な光学理論によれば波長λより小さな開口ｄの透過率ｔは、非特許文献２にあるように、
＜式１＞ ｔ＝（ｄ／λ）⁴
で表されるから、上記非特許文献１の例であれば、古典的にはその透過率は１％程度となってしまうが、実際にはその数十倍〜数百倍程度の光増強効果が確認されている。

また金属微粒子に光を照射するとプラズモン吸収と呼ばれる共鳴吸収現象が生じることが知られている。非特許文献３では、この吸収現象は金属の種類と形状によって吸収波長が異なり、例えば、球状の金微粒子が水に分散した金コロイドは５３０ｎｍ付近に吸収域を持つ。また微粒子の形状を短軸１０ｎｍ程度のロッド状にすると、ロッドの短軸に起因する５３０ｎｍ付近の吸収の他に、ロッドの長軸に起因する長波長側の吸収を有することが述べられている。

他方、アクティブマトリックス型有機ＥＬ（以下ＡＭＯＬＥＤ）表示装置は液晶表示装置や他の表示装置に対して、広視野角、高応答速度、薄型軽量等の点で優れていると言われている。

非特許文献４にＡＭＯＬＥＤを構成する有機発光ダイオード（以下ＯＬＥＤ）素子の基本的な素子構成が述べられている。図２にその模式図を示す。透明基板の上にＩＴＯ電極２０１、ホール輸送層２０２、発光層２０３、背面電極２０４が順次積層されており、可視光に透明なＩＴＯ電極側から光は取り出される。

またＡＭＯＬＥＤの構成は上記の基本的なＯＬＥＤ素子構成に加えて、各ＯＬＥＤ素子を駆動するための薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴ）や、素子の劣化を抑制する封止層等から構成される。

これらのＡＭＯＬＥＤ表示装置に、上述した表面プラズモン共鳴を利用したカラーフィルタは既に公知である。

Ｗ．Ｌ．Ｂａｒｎｅｓ ｅｔ．ａｌ． Ｎａｔｕｒｅ ４２４，８２４−８３０（２００３） Ｈ．Ａ．Ｂｅｔｈｅ Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ． ６６，１６３−１８２ （１９４４） Ｓ−Ｓ．Ｃｈａｎｇ ｅｔａｌ，Ｌａｎｇｍｕｉｒ，１９９９，１５，Ｐ７０１−７０９ Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇ ａｎｄ Ｓ．Ａ．Ｖａｎｓｌｙｋｅ：Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ． ５１，９１３ （１９８７）

ボトムエミッション型のＡＭＯＬＥＤ表示装置には、透明基板の外側に表面プラズモン共鳴を利用したカラーフィルタが配置される。この構成ではカラーフィルタとＯＬＥＤ素子の発光部との距離が開きすぎるため、隣の素子で発光する光が前記カラーフィルタに入射してしまい、表示品位が悪くなるという問題がある。

ところで、透明基板とＯＬＥＤ素子との間に樹脂等で構成されたカラーフィルタを配置した表示装置が公知である。しかし、樹脂等で構成されたカラーフィルタは厚みが厚い（数１０μｍ）ため、形成の際に平坦化するのが困難である。前記カラーフィルタの厚みが厚くなるのに伴い、平坦化層の厚みも厚くなるためコンタクトホールをエッチングする工程が困難になる等の問題点がある。

本発明は、透明基板とＯＬＥＤ素子との間に表面プラズモン共鳴を利用したカラーフィルタを配置することで、表示品位の高い表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の表示装置は、
透明基板と、前記透明基板の上に配置されている複数の有機発光素子と、前記有機発光素子の前記透明基板側に配置されているカラーフィルタとを有し、
前記有機発光素子は、前記透明基板の上に順に、透明電極と、有機化合物層と、反射電極とを有するボトムエミッション型の表示装置において、
前記カラーフィルタは、表面プラズモン共鳴を利用したカラーフィルタであり、前記カラーフィルタは、前記透明基板と前記有機発光素子との間に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、透明基板とＯＬＥＤ素子との間に表面プラズモン共鳴を利用したカラーフィルタを配置することで、表示品位の高い表示装置を提供することができる。

本発明に係る表示装置は、透明基板と、前記透明基板の上に配置されている複数の有機発光素子と、前記有機発光素子の前記透明基板側に配置されているカラーフィルタとを有する。前記有機発光素子は、前記透明基板の上に順に、透明電極と、有機化合物層と、反射電極とを有するボトムエミッション型の表示装置において、発光層からの光を表面プラズモン共鳴を利用したカラーフィルタを介して外部に取り出した。

以下、本発明の第一の実施例を図面を参照しながら説明する。

図１は本発明による表示装置のピクセル全体の構造を示す断面図である。

図示した表示装置は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）部１０とＯＬＥＤ部１１とを有する。

ＴＦＴ部１０は、透明基板１０１と、ＴＦＴをなすゲート電極１０２、ゲート絶縁膜１０３、データ線１０４、半導体チャネル１０５、ソースドレイン電極１０６とを有する。さらに、絶縁層１０７、ＴＦＴのチャネル部分を外光から遮光するチャネルマスク１０８、選択線１０９、カラーフィルタ１１０、平坦化膜１１１を有する。

ＯＬＥＤ部１１は、ＯＬＥＤ素子（有機発光素子）をなすアノード１１３、ホール輸送層１１５、発光層１１６、電子注入層１１７、カソード１１８を有する。さらに、各ＯＬＥＤ素子を区画する素子分離膜１１４と、前記ＯＬＥＤ素子を被覆する封止膜１１９とを有する。

ここで上記ＴＦＴ部１０とＯＬＥＤ部１１はコンタクトホール１１２で電気的に接続されている。

この表示装置の特徴とするところは、前記カラーフィルタ１１０が、表面プラズモン共鳴を利用したカラーフィルタであり、前記カラーフィルタ１１０は、前記透明基板１０１と前記ＯＬＥＤ素子との間に配置されていることである。そのため、ＯＬＥＤ素子の発光部とカラーフィルタ１１０との距離が近く、隣のＯＬＥＤ素子で発光する光が前記カラーフィルタ１１０に入射することがないので、表示品位が高くなる。

以下、本実施例の表示装置の構成を製造プロセスに沿って説明する。

先ず、図３〜図２３を用いてＴＦＴ部１０の製造プロセス工程を詳細に説明する。

透明基板１０１は厚さ１．２ｍｍのガラス基板を用いた。透明基板１０１は有機溶剤及び、ＵＶオゾン処理により洗浄した。

透明基板１０１上に酸化クロムのチャネルマスク１０８をＲＦマグネトロンスパッタにより１００ｎｍの厚さに形成し（図３）、フォトリソグラフィとウエットエッチングにより、ＴＦＴレイアウトに従ってパターンを形成した（図４）。

次に、図５のようにＴＦＴのゲート電極１０２であるＩＴＯをＲＦマグネトロンスパッタにより２００ｎｍの厚さに堆積させ、フォトリソグラフィとウエットエッチングによりパターニングした（図６）。

ゲート電極１０２上にゲート絶縁膜１０３としてＳｉＯ₂をスパッタにより１００ｎｍの厚さに形成し（図７）、該ＳｉＯ₂をフォトリソグラフィとウエットエッチングによりパターニングした（図８）。

半導体チャネル１０５を１００ｎｍの厚さに形成し（図９）、ゲート絶縁膜１０３上にＴＦＴレイアウトに従ってパターンを形成した（図１０）。半導体チャネル１０５はアモルファスＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ （ａ−ＩＧＺＯ）とし、リアクティブスパッタを行った。

半導体チャネル１０５上にＲＦマグネトロンスパッタによりＩＴＯを１００ｎｍの厚さに堆積させ（図１１）、フォトリソグラフィとウエットエッチングによりパターンを形成した（図１２）。

続いて表示装置の各ＯＬＥＤ素子に点灯、非点灯の信号を送るデータ線１０４としてＤＣマグネトロンスパッタによりＣｕを１０００ｎｍの厚さに積層する（図１３）。そして、フォトリソグラフィとリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）により縞状の配線パターンを作った（図１４）。

データ線１０４を選択線１０９と絶縁する絶縁層１０７を２００ｎｍの厚さに形成し、データ線１０４を被覆するようにパターン化した（図１５、１６）。そして、選択線１０９はゲート電極１０２と導通するように、データ線１０４と同様にＤＣマグネトロンスパッタ、フォトリソグラフィとＲＩＥを用いて形成した（図１７、１８）。

続いてカラーフィルタ１１０を形成する。先ず、ＴＦＴ部１０の開口部である露出したゲート電極１０２上にＤＣマグネトロンスパッタを用いてＡｇを３００ｎｍの厚さに堆積させた（図１９）。その後、レジストを塗布し、さらにカラーフィルタ用のマスクを用いてレジストを露光した。そして、ＲＩＥによってＡｇをエッチングしてカラーフィルタパターンを形成した（図２０）。

前記カラーフィルタ用のマスクの概形を図２１に示す。図のようにＴＦＴの半導体チャネル１０５を遮光する部分にはナノホールが無いチャネルマスク部２３１である。一方、カラーフィルタ部２３２はＯＬＥＤ素子の光が通過する開口部にナノホールが開いている。ここでナノホールの径は２２５ｎｍであり、ナノホール間の間隔は５５０ｎｍとした。カラーフィルタ部２３２は図２０のＴＦＴ部１０の開口部である露出したゲート電極１０２上に配置される。カラーフィルタ１１０は周期的構造を持つ金属膜であり、前記周期的構造は正方格子状に配置された円形の貫通穴が形成された表面プラズモン共鳴を利用したカラーフィルタとなる。

平坦化膜１１１としてスピンオングラス（ＳＯＧ）をスピンコートにより全面に塗布し、１５０℃で２００秒間ベークした（図２２）。

最後に、ドレイン電極１０６と導通するコンタクトホール１１２を形成して、アノード１１３であるＩＴＯをＲＦマグネトロンスパッタにより２００ｎｍの厚さに堆積させる。そして、フォトリソグラフィとウエットエッチングによりパターニングして、ＴＦＴ部１０の製造プロセスを終える（図２３）。

次に、図２４〜図３０を用いて本実施例のＯＬＥＤ部１１の製造プロセス工程を詳細に説明する。

各ＯＬＥＤ素子の間を電気的、光学的に分離する素子分離膜１１４をスピンコートにより２０００ｎｍの厚さで形成した。ここで素子分離膜１１４には感光性のポリイミドを用いて、露光によりパターニングした（図２４）。

アノード１１３上にホール輸送層１１５として、水溶性のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳをスピンコートにより各ＯＬＥＤ素子に塗布した。この際、素子分離膜１１４が撥水性を持つポリイミドであれば、各ＯＬＥＤ素子のアノード１１３上にのみ塗布できる。

ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを２００℃で２０分間ベークすると、約３０ｎｍの厚さのＰＥＤＯＴ：ＰＳＳが形成される（図２５）。

続いて、インクジェット法の塗布により、選択的にＯＬＥＤ素子内に発光層１１６を塗布した（図２６）。該発光層１１６のホスト材料はポリフルオレンとし、ゲスト材料として赤色発光のイリジウム錯体を５重量パーセントドープした。

電子注入層１１７、カソード１１８を真空チャンバー内で真空蒸着を行った（図２７）。電子注入層１１７は仕事関数が約２．０ｅＶのＣｓ₂ＣＯ₃であり、カソード１１８はＡｌとした。各々の膜厚は２ｎｍ、１００ｎｍである。

最後にＵＶ硬化樹脂をスピンコートして、ＵＶ照射により封止膜１１９とした（図２８）。

図２９は本実施例による表示装置と、カラーフィルタを形成していない表示装置（図３０）とのＥＬ発光スペクトルを比較したものである。実線が本実施例のスペクトルであり、破線が比較例のスペクトルである。本実施例による表示装置ではナノホールを配置した金属膜がカラーフィルタとして機能していることがわかる。両者の色度はカラーフィルタなし（比較例）でＣＩＥ（Ｘ，Ｙ）＝（０．６７，０．３３）であり、本実施例のものがＣＩＥ（Ｘ，Ｙ）＝（０．６９，０．３１）であった。

以上のようにカラーフィルタ１１０を設けることで、発光輝度を大幅に落とすことなく色純度を高めることができる。またＴＦＴのチャネルマスク１０８と一体形成するために露光マスクの枚数を増やすことなく、すなわち製造コストを増すことなく、上記のカラーフィルタ１１０を設けることができる。

上記の実施例では発光層１１６に赤色発光の材料、カラーフィルタ１１０に赤色のものを用いたが、実際の表示装置では、青、緑の発光材料や、各々の色に合わせた特性のカラーフィルタを用いることができる。通常のカラーフィルタのように各色のＯＬＥＤ素子でパターン化しなければならないのと対比して、カラーフィルタ用の露光マスクにＯＬＥＤ素子毎にナノホールの径や間隔を変えておけば、工程を増やすことなくカラーフィルタを加工できる。

上記カラーフィルタの材料はＡｇに限らず、Ａｕ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｒのように可視光で誘電率の虚部が実部より大きな値のものであればよい。つまり可視光で共鳴波長を持つものであれば、カラーフィルタとして機能するために所望の波長に応じて選択することができる。またカラーフィルタの開口の形状も、円形のナノホールに限らず、正方形や長方形、楕円、Ｌ字型であってもカラーフィルタとして機能する形状であれば良い。

次に本発明の第二の実施例を説明する。第一の実施例におけるカラーフィルタ１１０の他は第一の実施例と同等の構成である。

つまり、本実施例の表示装置も、ＴＦＴ部１０とＯＬＥＤ部１１とを有する。

ＴＦＴ部１０は、透明基板１０１と、ＴＦＴをなすゲート電極１０２、ゲート絶縁膜１０３、データ線１０４、半導体チャネル１０５、ソースドレイン電極１０６とを有する。さらに、絶縁層１０７、ＴＦＴのチャネル部分を外光から遮光するチャネルマスク１０８、選択線１０９、カラーフィルタ１１０、平坦化膜１１１を有する。

ＯＬＥＤ部１１は、ＯＬＥＤ素子をなすアノード１１３、ホール輸送層１１５、発光層１１６、電子注入層１１７、カソード１１８を有する。さらに、各ＯＬＥＤ素子を区画する素子分離膜１１４と、前記ＯＬＥＤ素子を被覆する封止膜１１９とを有する。

ここで上記ＴＦＴ部１０とＯＬＥＤ部１１はコンタクトホール１１２で電気的に接続されている。

この表示装置の特徴とするところも、前記カラーフィルタ１１０が、表面プラズモン共鳴を利用したカラーフィルタであり、前記カラーフィルタ１１０は、前記透明基板１０１と前記ＯＬＥＤ素子との間に配置されていることである。そのため、ＯＬＥＤ素子の発光部とカラーフィルタ１１０との距離が近く、隣のＯＬＥＤ素子で発光する光が前記カラーフィルタ１１０に入射することがないので、表示品位が高くなる。

以下、本実施例の表示装置の構成を製造プロセスに沿って説明する。

先ず、図３〜図２２を援用して本実施例のＴＦＴ部１０の製造プロセス工程を詳細に説明する。

透明基板１０１は厚さ１．２ｍｍのガラス基板を用いた。透明基板１０１は有機溶剤及び、ＵＶオゾン処理により洗浄した。

透明基板１０１上に酸化クロムのチャネルマスク１０８をＲＦマグネトロンスパッタにより１００ｎｍの厚さに形成し（図３）、フォトリソグラフィとウエットエッチングにより、ＴＦＴレイアウトに従ってパターンを形成した（図４）。

次に、図５のようにＴＦＴのゲート電極１０２であるＩＴＯをＲＦマグネトロンスパッタにより２００ｎｍの厚さに堆積させ、フォトリソグラフィとウエットエッチングによりパターニングした（図６）。

ゲート電極１０２上にゲート絶縁膜１０３としてＳｉＯ₂をスパッタにより１００ｎｍの厚さに形成し（図７）、該ＳｉＯ₂をフォトリソグラフィとウエットエッチングによりパターニングした（図８）。

半導体チャネル１０５を１００ｎｍの厚さに形成し（図９）、ゲート絶縁膜１０３上にＴＦＴレイアウトに従ってパターンを形成した（図１０）。半導体チャネル１０５はアモルファスＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ（ａ−ＩＧＺＯ）としリアクティブスパッタを行った。

半導体チャネル１０５上にＲＦマグネトロンスパッタによりＩＴＯを１００ｎｍの厚さに堆積させ（図１１）、フォトリソグラフィとウエットエッチングによりパターンを形成した（図１２）。

続いて画像装置の各ＯＬＥＤ素子に点灯、非点灯の信号を送るデータ線１０４としてＤＣマグネトロンスパッタによりＣｕを１０００ｎｍの厚さに積層し（図１３）、フォトリソグラフィとＲＩＥにより縞状のパターンを作った（図１４）。

データ線１０４を選択線１０９と絶縁する絶縁層１０７を２００ｎｍの厚さに形成し、データ線１０４を被覆するようにパターン化した（図１５、１６）。そして、選択線１０９はゲート電極１０２と導通するように、データ線１０４と同様にＤＣマグネトロンスパッタ、フォトリソグラフィとＲＩＥを用いて形成した（図１７、１８）。

次に、液相合成により有機溶媒中に分散した直径３０ｎｍのＡｕの金属微粒子をインクジェット法によって塗布し、２００℃で４０分間ベークした。これにより、図２０のようにＴＦＴ部１０の開口部である露出したゲート電極１０２上にカラーフィルタ１１０として形成した。またカラーフィルタ１１０に用いたものより直径が大きい直径５０ｎｍのＡｕの金属微粒子を含む溶媒を用いることで、チャネルマスク１０８を同時に形成した。つまり、カラーフィルタ１１０とＴＦＴのチャンネルマスク１０８とは同じ材料を用いて形成した。

平坦化膜１１１としてスピンオングラス（ＳＯＧ）をスピンコートにより全面に塗布し、１５０℃で２００秒間ベークした（図２２）。

最後に、ドレイン電極１０６と導通するコンタクトホール１１２を形成して、アノード１１３であるＩＴＯをＲＦマグネトロンスパッタにより２００ｎｍの厚さに堆積させる。そして、フォトリソグラフィとウエットエッチングによりパターニングして、ＴＦＴ部１０の製造プロセスを終える（図２３）。

次に、図２４〜図２８を援用して本実施例のＯＬＥＤ部１１の製造プロセス工程を詳細に説明する。

各ＯＬＥＤ素子の間を電気的、光学的に分離する素子分離膜１１４をスピンコートにより２０００ｎｍの厚さに形成した。ここで素子分離膜１１４には感光性のポリイミドを用いて、露光によりパターニングした（図２４）。

アノード１１３上にホール輸送層１１５として、水溶性のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳをスピンコートにより各ＯＬＥＤ素子に塗布した。この際、素子分離膜１１４が撥水性を持つポリイミドであれば、各ＯＬＥＤ素子のアノード１１３上にのみ塗布できる。

ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを２００℃で２０分間ベークすると、約３０ｎｍの厚さのＰＥＤＯＴ：ＰＳＳが形成される（図２５）。

続いて、インクジェット法の塗布により、選択的にＯＬＥＤ素子内に発光層１１６を塗布した（図２６）。該発光層１１６のホスト材料はポリフルオレンとし、ゲスト材料として赤色発光のイリジウム錯体を５重量パーセントドープした。

電子注入層１１７、カソード１１８を真空チャンバー内で真空蒸着を行った（図２７）。電子注入層１１７は仕事関数が約２．０ｅＶのＣｓ₂ＣＯ₃であり、カソード１１８はＡｌとした。各々の膜厚は２ｎｍ、１００ｎｍである。

最後に、ＵＶ硬化樹脂をスピンコートして、ＵＶ照射により封止膜１１９とした（図２８）。

直径３０ｎｍのＡｕの金属微粒子からなる、カラーフィルタ１１０は波長５６０ｎｍ以下の光を吸収するため、発光層１１６からの赤色発光は透過する。その一方で、外光のうち波長５６０ｎｍ以下の光を吸収するため、カソード１１８による外光反射を防ぐことが可能となる。すなわち、高コストな偏光板を用いることなく、明所コントラストを改善することが可能となる。

また、直径５０ｎｍのＡｕの金属微粒子は可視光域の光を透過しないためＴＦＴのチャネルマスク１０８として機能する。このチャネルマスク１０８はカラーフィルタ１１０と一体形成するために製造コストを増すことなく、設けることができる。

上記カラーフィルタの金属微粒子はＡｕに限らず、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｒのように可視光で誘電率の虚部が実部より大きな値のものであればよい。つまり可視光で共鳴波長を持つものであれば、カラーフィルタとして機能するために所望の波長に応じて選択することができる。また、前記カラーフィルタは金属微粒子に限らず、金属ナノロッドであっても良い。

次に本発明の第三の実施例を説明する。第一の実施例におけるカラーフィルタ１１０及び発光層１１６の形成方法の他は第一の実施例と同等の構成である。

つまり、本実施例の表示装置も、ＴＦＴ部１０とＯＬＥＤ部１１とを有する。

ＴＦＴ部１０は、透明基板１０１と、ＴＦＴをなすゲート電極１０２、ゲート絶縁膜１０３、データ線１０４、半導体チャネル１０５、ソースドレイン電極１０６とを有する。さらに、絶縁層１０７、ＴＦＴのチャネル部分を外光から遮光するチャネルマスク１０８、選択線１０９、カラーフィルタ１１０、平坦化膜１１１を有する。

ＯＬＥＤ部１１は、ＯＬＥＤ素子をなすアノード１１３、ホール輸送層１１５、発光層１１６、電子注入層１１７、カソード１１８を有する。各ＯＬＥＤ素子を区画する素子分離膜１１４と、前記ＯＬＥＤ素子を被覆する封止膜１１９とを有する。

ここでＴＦＴ部１０とＯＬＥＤ部１１はコンタクトホール１１２で電気的に接続されている。

この表示装置の特徴とするところも、前記カラーフィルタ１１０が、表面プラズモン共鳴を利用したカラーフィルタであり、前記カラーフィルタ１１０は、前記透明基板１０１と前記ＯＬＥＤ素子との間に配置されていることである。そのため、ＯＬＥＤ素子の発光部とカラーフィルタ１１０との距離が近く、隣のＯＬＥＤ素子で発光する光が前記カラーフィルタ１１０に入射することがないので、表示品位が高くなる。

以下、本実施例の表示装置の構成を製造プロセスに沿って説明する。

先ず、図３〜図２３を援用し、さらに図３１を用いて本実施例のＴＦＴ部１０の製造プロセス工程を詳細に説明する。

透明基板１０１は厚さ１．２ｍｍのガラス基板を用いた。透明基板１０１は有機溶剤及び、ＵＶオゾン処理により洗浄した。

透明基板１０１上に酸化クロムのチャネルマスク１０８をＲＦマグネトロンスパッタにより１００ｎｍの厚さに形成し（図３）、フォトリソグラフィとウエットエッチングにより、ＴＦＴレイアウトに従ってパターンを形成した（図４）。

次に、図５のようにＴＦＴのゲート電極１０２であるＩＴＯをＲＦマグネトロンスパッタにより２００ｎｍの厚さに堆積させ、フォトリソグラフィとウエットエッチングによりパターニングした（図６）。

ゲート電極１０２上にゲート絶縁膜１０３としてＳｉＯ₂をスパッタにより１００ｎｍの厚さに形成し（図７）、該ＳｉＯ₂をフォトリソグラフィとウエットエッチングによりパターニングした（図８）。

半導体チャネル１０５を１００ｎｍの厚さに形成し（図９）、ゲート絶縁膜１０３上にＴＦＴレイアウトに従ってパターンを形成した（図１０）。半導体チャネル１０５はアモルファスＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ （ａ−ＩＧＺＯ）とし、リアクティブスパッタを行った。

半導体チャネル１０５上にＲＦマグネトロンスパッタによりＩＴＯを１００ｎｍの厚さに堆積させ（図１１）、フォトリソグラフィとウエットエッチングによりパターンを形成した（図１２）。

続いて表示装置の各ＯＬＥＤ素子に点灯、非点灯の信号を送るデータ線１０４としてＤＣマグネトロンスパッタによりＣｕを１０００ｎｍの厚さに積層する（図１３）。そして、フォトリソグラフィとリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）により縞状の配線パターンを作った（図１４）。

データ線１０４を選択線１０９と絶縁する絶縁層１０７を２００ｎｍの厚さに形成し、データ線１０４を被覆するようにパターン化した（図１５、１６）。そして、選択線１０９はゲート電極１０２と導通するように、データ線１０４と同様にＤＣマグネトロンスパッタ、フォトリソグラフィとＲＩＥを用いて形成した（図１７、１８）。

続いてカラーフィルタ１１０を形成する。先ず、ＴＦＴ部１０の開口部である露出したゲート電極１０２上にＤＣマグネトロンスパッタを用いてＡｇを３００ｎｍの厚さに堆積させた（図１９）。その後、レジストを塗布し、さらにカラーフィルタ用のマスクを用いてレジストを露光した。ＲＩＥによってＡｇをエッチングしてカラーフィルタパターンを形成した（図２０）。

前記カラーフィルタ用のマスクの概形を図３１に示す。図のようにＴＦＴの半導体チャネル１０５を遮光する部分にはナノホールが無いチャネルマスク部３００１である。一方、カラーフィルタ部３００２はＯＬＥＤ素子の光が通過する開口部にナノホールが開いている。該ナノホールのパターンは青、緑、赤の波長で透過率の高いものをそれぞれ、３通り選択している。各々、パターンのナノホールの径は１５５ｎｍ、１８０ｎｍ、２２５ｎｍであり、ナノホール間の間隔は３００ｎｍ、４５０ｎｍ、５５０ｎｍとした。カラーフィルタ部は図２０のＴＦＴ部１０の開口部である露出したゲート電極１０２上に配置される。カラーフィルタ１１０は周期的構造を持つ金属膜であり、前記周期的構造は正方格子状に配置された円形の貫通穴が形成された表面プラズモン共鳴を利用したカラーフィルタとなる。

平坦化膜１１１としてスピンオングラス（ＳＯＧ）をスピンコートにより全面に塗布し、１５０℃で２００秒間ベークした（図２２）。

最後に、ドレイン電極１０６と導通するコンタクトホール１１２を形成して、アノード１１３であるＩＴＯをＲＦマグネトロンスパッタにより２００ｎｍの厚さに堆積させる。そして、フォトリソグラフィとウエットエッチングによりパターニングして、ＴＦＴ部１０の製造プロセスを終える（図２３）。

次に、図２４〜図２８を援用して本実施例のＯＬＥＤ部１１の製造プロセス工程を詳細に説明する。

先ず各ＯＬＥＤ素子の間を電気的、光学的に分離する素子分離膜１１４をスピンコートにより２０００ｎｍの厚さに形成した。ここで素子分離膜１１４には感光性のポリイミド用いて、露光によりパターニングした（図２４）。

アノード１１３上にホール輸送層１１５として、水溶性のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳをスピンコートにより各ＯＬＥＤ素子に塗布した。この際、素子分離膜１１４が撥水性を持つポリイミドであれば、各ＯＬＥＤ素子のアノード１１３上にのみ塗布できる。

ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを２００℃で２０分間ベークすると、約３０ｎｍの厚さのＰＥＤＯＴ：ＰＳＳが形成される（図２５）。

続いて、スピンコート法により、ＯＬＥＤ素子内に発光層１１６を塗布した（図２６）。該発光層１１６のホスト材料はポリフルオレンとし、ゲスト材料として橙色発光と水色発光のイリジウム錯体をそれぞれ０．５重量パーセントドープした。２種類のドーパントの添加により該発光層１１６は電圧印加により白色発光する。

電子注入層１１７、カソード１１８を真空チャンバー内で真空蒸着を行った（図２７）。電子注入層１１７は仕事関数が約２．０ｅＶのＣｓ₂ＣＯ₃であり、カソード１１８はＡｌとした。各々の膜厚は２ｎｍ、１００ｎｍである。

最後に、ＵＶ硬化樹脂をスピンコートして、ＵＶ照射により封止膜１１９とした（図２８）。

上記の実施例では発光層に白色発光の材料、ナノホールを用いたカラーフィルタに赤、緑、青の３種類を用いることにより、カラー表示が可能となる。白色発光の発光層は各有機発光素子で塗り分けを行う必要が無いため、製造工程を簡略化できる。さらにカラーフィルタ用の露光マスクにＯＬＥＤ素子毎にナノホールの径や間隔を変えておけば、工程を増やすことなくカラーフィルタを加工できるため、塗り分けの必要な光学カラーフィルタよりも低コストで製造可能となる。

上記カラーフィルタの材料はＡｇに限らず、Ａｕ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｒのように可視光で誘電率の虚部が実部より大きな値のものであればよい。つまり可視光で共鳴波長を持つものであれば、カラーフィルタとして機能するために所望の波長に応じて選択することができる。またカラーフィルタの開口の形状も、円形のナノホールに限らず、正方形や長方形、楕円、Ｌ字型であってもカラーフィルタとして機能する形状であれば良い。

本発明の第一の実施例の表示装置を示した部分断面図である。 ＯＬＥＤ素子を示した概略断面図である。 チャネルマスクの成膜工程を示した図である。 チャネルマスクのパターニング工程を示した図である。 ゲート電極の成膜工程を示した図である。 ゲート電極のパターニング工程を示した図である。 ゲート絶縁膜の成膜工程を示した図である。 ゲート絶縁膜のパターニング工程を示した図である。 半導体チャネルの成膜工程を示した図である。 半導体チャネルのパターニング工程を示した図である。 ソースドレイン電極の成膜工程を示した図である。 ソースドレイン電極のパターニング工程を示した図である。 データ線の成膜工程を示した図である。 データ線のパターニング工程を示した図である。 絶縁層の成膜工程を示した図である。 絶縁層のパターニング工程を示した図である。 選択線の成膜工程を示した図である。 選択線のパターニング工程を示した図である。 カラーフィルタの成膜工程を示した図である。 カラーフィルタのパターニング工程を示した図である。 カラーフィルタの露光マスクパターンを示した図である。 平坦化膜の塗布工程を示した図である。 アノードの形成工程を示した図である。 素子分離膜の形成工程を示した図である。 ホール輸送層の塗布工程を示した図である。 発光層の塗布工程を示した図である。 電子注入層及びカソードの形成工程を示した図である。 封止膜の塗布工程を示した図である。 本発明の第一の実施例の表示装置と、カラーフィルタを形成していない表示装置とのＥＬ発光スペクトルを比較した図である。 従来の表示装置を示した図である。 カラーフィルタの異なる露光マスクパターンを示した図である。

符号の説明

１０ ＴＦＴ部
１１ ＯＬＥＤ部
１０１ 透明基板
１０２ ゲート電極
１０３ ゲート絶縁膜
１０４ データ線
１０５ 半導体チャネル
１０６ ソースドレイン電極
１０７ 絶縁層
１０８ チャネルマスク
１０９ 選択線
１１０ カラーフィルタ
１１１ 平坦化膜
１１２ コンタクトホール
１１３ アノード
１１４ 素子分離膜
１１５ ホール輸送層
１１６ 発光層
１１７ 電子注入層
１１８ カソード
１１９ 封止膜
２０１ ＩＴＯ電極
２０２ ホール輸送層
２０３ 発光層
２０４ 背面電極
２３１ チャネルマスク部
２３２ カラーフィルタ部

Claims (6)

1. 透明基板と、前記透明基板の上に配置されている複数の有機発光素子と、前記有機発光素子の前記透明基板側に配置されているカラーフィルタとを有し、
   前記有機発光素子は、前記透明基板の上に順に、透明電極と、有機化合物層と、反射電極とを有するボトムエミッション型の表示装置において、
   前記カラーフィルタは、表面プラズモン共鳴を利用したカラーフィルタであり、前記カラーフィルタは、前記透明基板と前記有機発光素子との間に配置されていることを特徴とする、表示装置。
2. 前記カラーフィルタは周期的構造を持つ金属膜であることを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記周期的構造は正方格子状に配置された正方形又は長方形又は円形の貫通穴が形成された構造であることを特徴とする、請求項１又は請求項２の表示装置。
4. 前記カラーフィルタは金属微粒子又は金属ナノロッドであることを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
5. 前記金属膜、金属微粒子、金属ナノロッドの材料は可視光で共鳴波長を持つＡｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｒを含む材料であることを特徴とする、請求項１又は請求項２又は請求項４に記載の表示装置。
6. 前記カラーフィルタは薄膜トランジスタのチャネルマスクと同じ材料からなることを特徴とする、請求項１又は請求項２又は請求項４の表示装置。

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