具体实施方式
下面,参照附图,对作为本发明涉及的显示装置的有机EL装置进行描述。其中,本发明若为EL装置,则使用采用了无机EL材料的EL装置也能实现,但在本实施方式中,以EL材料采用了有机系的EL材料的有机EL装置为例进行说明。另外,在以下的各图中,由于将各层、各部位设成在附图上可识别的程度的大小,所以各层、各部位的比例尺与实际不同。
(第1实施方式)
图1是表示本发明的第1实施方式涉及的有机EL装置91、以及后述的各实施方式涉及的有机EL装置的概况的立体图。有机EL装置91在上面与下面双方具有从俯视近似重叠的显示区域100。左侧的眼80看到的面是作为第1面的上面3,右侧的眼80看到的面是作为第2面的下面4。
从上面3射出第1显示光5,从下面4射出与该第1显示光不同的显示光、即第2显示光6。“不同的显示光”是指形成不同的图像的光。因此,有机EL装置91能够向隔着该有机EL装置位于对置位置的2个观察者分别显示不同的图像。这里,当利用由透明材料构成的一对电极夹持后述的发光功能层15(参照图5)而从表背两面(上面与下面)射出同一显示光时,无法形成不同的图像。即,无法向上述的2个观察者显示如图示那样的左右方向正确的图像,而向其中的某一观察者显示左右颠倒的图像。因此,至少无法正确地显示文字信息。
本实施方式的有机EL装置91如后所述,通过使用共通的发光功能层15在表背两面(上面3与下面4)显示各异的图像,由此不会造成左右的颠倒,能够向2个观察者显示共同的图像。而且,透明区域(可使外光7的一部分透过的区域)规则地形成于显示区域100。因此,隔着该有机EL装置而面对的2个观察者能够在看到形成于显示区域100的图像的同时,看到对方的脸。因此,在会议等中,无需改变视线就能够一边观看图像(图像信息),一边进行所谓的面对面的对话。
图2(a)及(b)是表示有机EL装置91以及后述的各实施方式涉及的有机EL装置的显示区域100内的各区域的配置方式的图。各区域是朝向上面射出第1显示光5的第1像素区域41、朝向下面射出第2显示光6的第2像素区域42、能够使外光7的一部分透过的透明区域43这3种区域。这3种区域规则地形成在显示区域100内。
图2(a)表示了上述的各区域(41、42、43)分别被配置为列状(图4等中的Y方向)的方式。该方式的配置与交错状的配置相比,具有容易形成后述的第2反射层14(参照图5)的优点。而且,还具有可将同样后述的第1反射层13(参照图5)形成为跨过多个第1像素区域41的带状的优点。并且,当各区域(41、42、43)的面积不同时也有利。另外,虽然在本图中各区域被配置成纵向的列状,但也可以配置为横向的行状(图4等中的X方向)。
图2(b)表示了上述的各区域(41、42、43)被配置为交错状(zigzag)的方式。根据该配置,能够显示比较顺畅的图像。有机EL装置91及后述的各实施方式涉及的有机EL装置采用了图2(a)所示的列状的配置。但并非局限于该配置,图2(b)所示的交错状的配置也可在所有的方式中采用。
图3(a)~(d)表示了上述的各区域(41、42、43)内被进一步细分的情况。主要表示了在后述的第2实施方式以后的有机EL装置中,第1像素区域41与第2像素区域42根据射出的光的颜色而被划分为亚像素区域的情况。图3(a)表示了本实施方式涉及的有机EL装置91中的上述各区域(41、42、43)。由于有机EL装置91为黑白显示,所以第1像素区域41与第2像素区域42方都不具有亚像素区域。即,双方的像素区域(41、42)可将白色光以任意的强度射出,但不能射出有色光。其中,“白色光”不仅指单纯的白色的光,还包括虽然具有若干色度但无法变更该色度的单色光。
图4是第1实施方式涉及的有机EL装置91的电路构成图。有机EL装置91具备:显示区域100、和形成在该显示区域的周边部的周边区域(没有符号)。显示区域100上形成有沿X方向延伸的多个扫描线103、沿Y方向延伸的多个信号线104、同样沿Y方向延伸的多个电源线106。在每个X方向由信号线104与电源线106限定、Y方向由扫描线103限定的方形的区域内,第1有机EL像素(以下称作“第1像素”)31与第2有机EL像素(以下称作“第2像素”)32被形成为上述的图2(a)所示的列状。其中,在下述记载中,将第1像素31与第2像素32统称为“有机EL像素(31、32)”。后述的其他构成要素也同样。
第1像素31是与上述的第1像素区域41对应的像素,由具备第1像素电极35(参照图5)的有机EL元件29和后述的其他构成要素构成。第2像素32是与上述的第2像素区域42对应的像素,由具备第2像素电极36(参照图5)的有机EL元件29和后述的其他构成要素构成。本实施方式涉及的有机EL装置91由于是显示黑白图像的装置,所以各像素射出的光的颜色没有区别。这里,有机EL像素(31、32)是由有机EL元件29等各要素构成的功能性概念。像素区域(41、42)是显示光被射出的区域,是平面的概念。需要说明的是,虽然在显示区域100内还配置有上述的透明区域43,但由于该透明区域是不形成有机EL元件29等的区域,所以在作为电路图的本图中未被图示。
有机EL装置91是有源矩阵型的显示装置,各有机EL像素(31、32)由下述部件构成,即:扫描信号经由扫描线103被提供给栅电极23(参照图5)的开关用TFT(薄膜晶体管)108、对经由开关用TFT108从信号线104供给的图像信号进行保持的保持电容110、由保持电容110保持的图像信号被提供给栅电极23的驱动用TFT112、和借助驱动用TFT112从电源线106流入驱动电流的有机EL元件29(参照图5)。
在周边区域形成有扫描线驱动电路120、以及信号线驱动电路130。扫描线驱动电路120根据从未图示的外部电路供给的各种信号,向扫描线103依次供给扫描信号。信号线驱动电路130向信号线104供给图像信号。从未图示的外部电路向电源线106供给像素驱动电流。扫描线驱动电路120的动作与信号线驱动电路130的动作,基于经由同步信号线140从外部电路供给来的同步信号而实现了彼此同步。
当处于扫描线103被驱动、开关用TFT108导通的状态时,此时的信号线104的电位被保持电容110保持,根据保持电容110的状态来决定驱动用TFT112的电平。然后,经由驱动用TFT112从电源线106向像素电极流入驱动电流,有机EL元件29根据驱动电流的大小发光,从与各像素(31、32)对应的像素区域(41、42)作为显示光(5、6)被射出。
图5是第1实施方式涉及的有机EL装置91的显示区域100(参照图1及2)的示意剖面图。如图所示,有机EL装置91由元件基板10与对置基板11、以及形成于该一对基板间的各要素构成。对置基板11侧、即对置基板11的形成了后述的各要素一侧的相反侧的面为上面(第1面)3。元件基板10侧、即元件基板10的形成了各要素一侧的相反侧的面为下面(第2面)4。
显示区域100如上所述,具备俯视从上面3射出第1显示光5的第1像素区域41、从下面4射出第2显示光6的第2像素区域42、和能够使外光7的至少一部分透过的透明区域43共计3种区域。而且,在第1像素区域41形成有第1像素31,在第2像素区域42形成有第2像素32。如图所示,第1像素31与第2像素32的不同之处是反射层(13、14)在基板面的垂直方向上的形成位置。基于该形成位置的差异,能够改变显示光(5、6)被射出的方向。其中,当如上所述在括弧内以分号分隔符号进行标注的情况下,表示了“第1要素”与“第2要素”双方。
透明区域43在垂直方向上由上述一对基板和形成在显示区域100的大致整个面的各层构成,没有形成上述的反射层(13、14)等。而且,该形成于整个面的各层由透明材料或半透过性材料构成。另外,元件基板10与对置基板11由玻璃等透明材料构成。因此,透明区域43能够使外光7的至少一部分经由有机EL装置91而透过。
需要说明的是,由于在透明区域43中需要使后述的发光功能层15通电,所以没有形成像素电极(35、36)。但在该像素电极由具有透明性的(后述的)ITO等形成时,也可以按照同一材料层与该像素电极电气独立的方式形成。
下面,从元件基板10侧依次对构成有机EL像素(31、32)的各要素进行描述。其中,本实施方式的有机EL装置91、以及后述的各实施方式的有机EL装置的特征在于:由第1像素31和第2像素32射出显示光的方向不同。因此,在本图中,表示了上述的构成双方像素(31、32)的要素中的有机EL元件29与驱动该有机EL元件的驱动用TFT(以下简单称作“TFT”)112,省略了开关用TFT108与保持电容110的图示。
TFT112形成在元件基板10的上层。在元件基板10与TFT112的界面也可以通过其他途径形成保护层。其中,“上方”及“上层”意味着对置基板11侧。TFT112由半导体层21、对与扫描线103为同一层的层进行构图而形成的栅电极23、以及形成在半导体层21与栅电极23之间的栅极绝缘层70等。半导体层21中的与栅电极23俯视重叠的区域为沟道区域22,在该沟道区域的两侧形成有源极区域25与漏极区域26。其中,栅电极23具有从元件基板10侧依次层叠了Ti(钛)、AlCu(铝铜合金)与TiN(氮化钛)的构造。
在TFT112的上层形成有层叠了氮化硅、或氧化硅等无机绝缘材料和丙烯酸树脂等有机系材料的层间绝缘层71。像素电极(35、36)借助对层间绝缘层71进行局部蚀刻而形成的接触孔27与漏极区域26电连接。像素电极(35、36)的形成材料需要具有透明性与导电性,而且功函数需要比后述的作为公共电极的阴极19高。因此,在有机EL装置91中,利用作为透明导电材料的ITO(铟锡氧化物)形成了像素电极(35、36)。也可以使用IZO(铟锌氧化物)替代ITO。还可以使用不含金属的作为透明导电材料的PEDOT。
在第1像素电极35的下层,形成有第1反射层13和覆盖该第1反射层的保护层28。优选第1反射层13(及后述的第2反射层14)的形成材料为反射率高、且加工性(构图性)优异的材料。因此,有机EL装置91的第1反射层13(及后述的第2反射层14)由Al(铝)等形成。第1反射层13的厚度大致为80nm,通过对整面形成的Al层构图而形成。
保护层28由氮化硅构成,起到了在形成第1像素电极35时保护第1反射层13的作用。而且,由于氮化硅为绝缘材料,所以能够使第1像素电极35与第1反射层13电绝缘。因此,如果是利用由氮化硅构成的保护层28完全覆盖第1反射层13的构成,则可以不将第1反射层13形成为岛状,而形成为跨越在Y方向(参照图4)相邻的第1像素区域41间的带状。即,在Y方向上,可在俯视下位于第1反射层13的形成区域内配置被构图成岛状的布线图案的第1像素电极35。
另外,在X方向上,也可以成为在第1反射层13的形成区域内配置第1像素电极35的形态。即,第1反射层13形成为在接触孔27的形成区域以外,俯视下比第1像素电极35宽,即俯视下覆盖第1像素电极35。
此外,第1像素电极35不是必须具有透明性,也可由Ag(银)等反射性材料形成。此时,第1像素电极35兼作第1反射层13。而且,无需保护层28。另外,第1反射层13(及后述的第2反射层14)可以不通过光刻法等进行构图来形成,而通过掩模蒸镀等掩模成膜法统一成膜和构图来形成。
发光功能层15在形成有像素电极(35、36)的元件基板10的上层整面形成。因此,在第1像素区域41与第2像素区域42这2种区域中,发光功能层15为共通的层。因此,在本实施方式涉及的有机EL装置91(以及后述的各实施方式涉及的有机EL装置)的制造中,形成发光功能层的步骤仅为1次。
发光功能层15是总称,具体而言,从元件基板10侧依次层叠了空穴注入层、空穴输送层、有机EL层与电子输送层共计4层而形成。也可以考虑包括形成在电子输送层的上层的电子注入层的共计5层。由于本实施方式的有机EL装置91是黑白(单色)的显示装置而非彩色,所以有机EL层是发出白色光的层。因此,发光功能层15是白色发光功能层。其中,上述的有机EL层不局限于由单一的材料构成的层。只要是层叠了发出不同颜色光的层而整体能够射出白色光即可。另外,不需要射出纯粹的白色光,也可以是夹杂若干颜色的光。
作为公共电极的阴极19与发光功能层15同样,在发光功能层15的上层形成于整个面。阴极19、发光功能层15与像素电极(35、36)的层叠体是有机EL元件29。当借助TFT112对像素电极(35、36)施加电压时,经由发光功能层15在该像素电极与阴极19之间流过电流,发光功能层15中所含的有机EL层根据电流量进行发光。
如上所述,在第1像素电极35的元件基板10侧形成有第1反射层13。因此,在第1像素区域41中,第1反射层13位于发光功能层15与元件基板10之间,在该区域中朝向元件基板10侧的发光被向对置基板11侧反射。另外,在该区域中朝向对置基板11侧的发光被直接作为第1显示光5从第1面3侧、即对置基板11侧射出。因此,第1像素31所产生的发光全部作为第1显示光5被从第1面3侧、即对置基板11侧射出。
由于有机EL装置91是黑白显示的有机EL装置,故有机EL元件29无需谐振器构造。因此阴极19一定要具有半透过性,亦可为透明性(透光性)。另外,由于透明区域43(参照图2)只要使外光7的一部分透过既可,所以阴极19无需完全透明。因此,阴极19既可具有透明性,也可以具有半透过性。
而且,由于阴极19是电极,所以需要具有导电性,并且,为了确保电子注入性,需要由功函数比像素电极(35、36)的形成材料低的材料形成。在有机EL装置91中,在作为电子注入层而层叠2nm的Al、1nm的LiF(氟化锂)后,层叠ITO作为阴极19,从而确保了透明性与电子注入性。
在第2像素区域42中的阴极19的上层,形成有第2反射层14。该第2反射层与第1反射层13同样由Al构成,层厚也同样为80nm。其中,为了抑制成为基底的阴极19受损,优选形成方法采用掩模蒸镀等掩模成膜法。第2反射层14与第1反射层13不同,无需彼此电气独立。另外,即便俯视下与接触孔27重叠也没问题。因此,在本实施方式中,可形成为沿Y方向(参照图4)延伸的带状。
第2反射层14除了具有将发光功能层15内产生的光向元件基板10侧反射的功能外,还具有作为阴极布线(辅助布线)的功能。如上所述,为了使阴极19发挥透明性,将其形成得极薄。因此,阴极19的面电阻高,由于在有机EL装置的中央附近电压下降,所以流过有机EL层的电流量存在降低的倾向。由于第2反射层14被直接层叠于阴极19的上层,所以与该阴极电气一体化。
而且,第2反射层14的层厚为80nm,与阴极19的层厚相比足够厚,且被规则地形成在显示区域100内。因此,第2反射层14在无需透明性的区域中实质上使阴极19的层厚增加,降低了阴极19的面电阻。由于该面电阻的降低会在中央部附近也抑制该电压下降,所以有机EL装置91可显示在中央部与周边部亮度等的差值少的高品质图像。
由于第2像素32在第2像素电极36的下层不具有反射层,所以发光功能层15内产生的发光中朝向元件基板10侧的发光被直接从第2面4侧作为第2显示光6射出。另一方面,由于第2反射层14位于发光功能层15的上层,所以朝向对置基板11侧的发光被该第2反射层反射,而朝向元件基板10侧从第2面4侧作为第2显示光6射出。因此,第2像素区域42中产生的发光几乎全部从第2面4侧作为第2显示光6射出。
在形成有第2反射层14的阴极19的上层、即阴极19与对置基板11之间,形成有密封层79。密封层79在图示中显示为单层,但实际上包括由从阴极19的上层依次形成的阴极保护层、有机缓冲层与阻气层共计3层构成的层叠体、和充填于该层叠体与对置基板11之间的具有透明性的粘合剂层。由于构成上述密封层79的各层全部由透明材料构成,所以透明区域43能够使外光7的至少一部分透过。因此,面对的两人能够隔着有机EL装置91相互目视确认对方。
如上所述,本实施方式涉及的有机EL装置91在透明区域43中使外光7的至少一部分透过,在第1像素区域41中向对置基板11侧射出第1显示光5,在第2像素区域42中向元件基板10侧射出第2显示光6。因此,在透明区域中不形成如反射层(13、14)那样的遮光性的层,在一个像素区域(41、42)中利用反射层(13、14)将发光功能层15内产生的光仅朝一侧射出。
这里,在形成了像素电极(35、36)的区域中,由于在发光功能层15内产生发光,所以为了抑制显示光(5、6)向相反侧射出,需要使像素电极(35、36)在俯视下包含在反射层(13、14)内。但是,在第1像素区域41中,无法在接触孔27的形成区域形成第1反射层13。而且,由于反射层(13、14)反射外光,所以当极端大地形成该反射层不与像素电极(35、36)重叠的部分、即俯视下该反射层从该像素电极探出的部分时,还可能会降低显示品质。
为了抑制该现象,可以在透明区域43以外的区域中,在俯视下包围像素电极(35、36)的区域形成隔壁(未图示)。在上述的区域中,通过在像素电极(35、36)与发光功能层15之间形成由遮光性的绝缘性材料构成的隔壁,能够抑制发光功能层15的发光向非理想一侧射出,并能够抑制外光7被反射,从而可提高显示品质。
(本实施方式的效果)
如上所述,有机EL装置91具有第1像素31和第2像素32这2种像素。两种像素(31、32)具有相似的构成,不同之处仅在于反射层(13、14)的形成位置(垂直方向上的位置)。
这里,在一般的有机EL装置中,为了仅将显示光从元件基板10侧和对置基板11侧中的某一侧射出,通常也形成反射层。因此,本实施方式涉及的有机EL装置91通过仅新形成1层的反射层,即可从第1面3与第2面4两个面射出显示光。而且,由于有机EL装置91是有源矩阵型的显示装置,所以能够在相邻的像素(31、32)间产生不同的发光。因此,有机EL装置91通过仅增加若干的步骤数、即稍微增加制造成本,便能够从第1面3和第2面4两个面射出显示光,在两个面(3,4)的显示区域100形成各自不同的图像。
这里,上述的不同图像包括使同一文字信息左右颠倒的情况。在不使用有机EL装置91那样的构成,而以透明材料形成像素电极(35、36)与阴极19双方的情况下,也能够在两个面的显示区域100形成图像。但是,当该图像以一面为基准时,由于在另一面导致左右颠倒,所以至少无法正确显示文字信息。
由于有机EL装置91能够不将该文字信息左右颠倒地形成在两个面的显示区域100,所以在会议等中,多个人能够隔着该有机EL装置目视共同的信息,并进行对话。并且,由于在显示区域100内形成有透明区域43,所以能够同时目视确认面对图像的对方的表情等。因此,通过使用本实施方式涉及的有机EL装置91,能够有效地实现以文字信息等图像信息作为资料而进行的会议等。进而,由于有机EL装置91以及后述的各实施方式的有机EL装置(92、93、94)在被用作数字标牌时,也能够在两个面(3、4)显示,所以能够进行无死角的宣传显示。
另外,在图2及图3(a)中,形成在显示区域100内的3种区域(41、42、43)的面积比被图示为大致1∶1∶1。但是,该面积比并不局限于上述值,也可进行任意设定。而且,当无需察看对方的脸、表情等时,也可以不形成透明区域43,而仅形成第1像素区域41和第2像素区域这2种区域。
(第2实施方式)
接着,对本发明的第2实施方式进行描述。本实施方式涉及的有机EL装置92与第1实施方式涉及的有机EL装置91在使用目的及方式上相同,构成也相似。即,如图1所示,在第1面3和第2面4双方具有俯视几乎重叠的显示区域100,在该两个面(3、4)上可以显示各自不同的图像。而且,通过形成于显示区域100的透明区域43(参照图2等),能够隔着该有机EL装置目视确认对置的一侧(即相反侧)。包含该透明区域的3种区域的配置方式也相同。即,采用了图2(a)所示那样的列状配置。
有机EL装置92在彩色显示而非黑白显示方面与第1实施方式的有机EL装置91不同。因此,透明区域43以外的2个区域被进一步细分为用于射出3原色光中的某一种光的亚像素区域。
图3(b)中表示了有机EL装置92中的像素区域(41、42)内的亚像素区域的配置方式。如图所示,第1像素区域41被划分成下述用于射出3原色光中的某一种光的亚像素区域:作为射出红色光的区域的第1红色亚像素区域51r、作为射出绿色光的区域的第1绿色亚像素区域51g、和作为射出蓝色光的区域的第1蓝色亚像素区域51b。
同样,第2像素区域42也被划分成下述用于射出3原色光中的某一种光的亚像素区域:作为射出红色光的区域的第2红色亚像素区域52r、作为射出绿色光的区域的第2绿色亚像素区域52g、和作为射出蓝色光的区域的第2蓝色亚像素区域52b。因此,双方的像素区域(41、42)能够射出将该3原色光以任意比混合而得到的任意颜色的光。因此,有机EL装置92能够在第1面3与第2面4双方侧的显示区域100显示彩色图像。需要说明的是,在以下的记载中,例如在表述为第1亚像素区域51(r、g、b)的情况下,表示在第1像素区域41如图3(b)所示那样含有的上述3种亚像素区域。
图6是有机EL装置92的电路构成图。本图是与上述的第1实施方式中的图4相当的图,后述的图7是与第1实施方式中的图5相当的图。如上所述,有机EL装置92与第1实施方式涉及的有机EL装置91在使用目的等方面相同。构成除了彩色显示而非黑白显示方面以外也相似。因此,在本图及图7中,对共通的构成要素标注同一符号,并省略部分说明的记载。
有机EL装置92在俯视下被划分为显示区域100和包围该显示区域的周围的周边区域。在周边区域形成有扫描线驱动电路120、信号线驱动电路130和实现该两者驱动电路的同步的同步信号线140。显示区域100上形成有沿X方向延伸的多个扫描线103、沿Y方向延伸的多个信号线104和同样沿Y方向延伸的多个电源线106。而且,第1像素31与第2像素32以上述图2(a)所示的列状形成在显示区域100内。另外,也可以形成为交错状而非如上所述的列状。而且,由于本图为电路图,所以没有对透明区域43(参照图2)进行图示,这点也与上述的有机EL装置91相同。
有机EL装置92按照与上述的像素区域和亚像素区域的关系对应的方式,由3种亚像素构成像素(31、32)。即,第1像素31由第1红色亚像素33r、第1绿色亚像素33g和第1蓝色亚像素33b这3种亚像素构成。同样,第2像素32也由第2红色亚像素34r、第2绿色亚像素34g和第2蓝色亚像素34b这3种亚像素构成。上述的各符号中所含的各小文字的字母表示了从与各亚像素(33、34)对应的上述各亚像素区域(51,52)射出的发光的颜色。对于其他构成要素(后述的滤色器等)也同样。
各亚像素(33、34)能够在利用后述的滤色器75(r、g、b)与谐振器构造,使发光功能层15内产生的白色光成为红色光、绿色光、蓝色光的3原色光中的任意一种光后,从各亚像素区域(51,52)射出。其中,“各亚像素(33、34)”是对上述6种亚像素的总称,“各亚像素区域(51,52)”是对上述6种亚像素区域的总称。
如图所示,在每个X方向被信号线104与电源线106限定、Y方向被扫描线103限定的方形区域内形成了上述的合计6种亚像素(33、34)。而且,各亚像素(33、34)具备有机EL元件29、开关用TFT108、保持电容110和驱动用TFT112。并且,与第1实施方式涉及的有机EL装置91的各像素(31、32)相同,经由驱动用TFT112从电源线106向有机EL元件29流过驱动电流,该有机EL元件根据驱动电流的大小发光。因此,能够按各个有机EL元件29任意控制发光量。结果,在显示区域100内形成彩色图像。
图7是有机EL装置92的显示区域100的示意剖面图。如图所示,有机EL装置92的显示区域100包括:从第1面3射出第1显示光5的第1像素区域41、从第2面4射出第2显示光6的第2像素区域42和透明区域43共计3种区域。而且,如上所述,第1像素区域41与第2像素区域42还包括3种亚像素区域。并且,各亚像素区域(51、52)分别在俯视下与亚像素(33、34)一一对应。
即,第1红色亚像素33r与第1红色亚像素区域51r对应,第1绿色亚像素33g与第1绿色亚像素区域51g对应,第1蓝色亚像素33b与第1蓝色亚像素区域51b对应。同样,第2红色亚像素34r与第2红色亚像素区域52r对应,第2绿色亚像素34g与第2绿色亚像素区域52g对应,第2蓝色亚像素34b与第2蓝色亚像素区域52b对应。
如上所述,各亚像素(33、34)具有与有机EL装置91的“像素”同样的构成。即,由(驱动用)TFT112、有机EL元件29、省略了图示的开关用TFT108和保持电容110等构成。因此,与第1实施方式涉及的有机EL装置91同样,通过控制向构成有机EL元件29的一对电极间施加的电压,能够射出任意的量的光。另外,有机EL元件29原本是一对电极(阴极19和像素电极(35、36))与发光功能层15的层叠体,而本图中为了方便,作为有机EL元件29还表示了反射层(13、14)或半透过反射层12。另外,在本图中,省略了覆盖第1反射层13的保护层28(参照图5)的图示。
在有机EL装置92中,各像素电极(35、36)也由3种亚像素电极构成。即,第1像素电极35由第1红色亚像素电极37r、第1绿色亚像素电极37g和第1蓝色亚像素电极37b构成,第2像素电极36由第2红色亚像素电极38r、第2绿色亚像素电极38g和第2蓝色亚像素电极38b构成。
有机EL装置92的发光功能层15与第1实施方式的有机EL装置91的发光功能层15同样,是具备发出白色光的有机EL层的白色发光功能层。而且,有机EL装置92通过从该白色光中强调特定波长范围的光而形成有色光后将其射出,能够进行彩色显示。因此,与有机EL装置91相比,存在下述不同。
首先,形成有与各亚像素(33、34)对应的滤色器75(r、g、b)。其次,阴极19由半透过性、即具有大致50%的光透过性的材料层形成。再次,在第2亚像素34(r、g、b)中的第2亚像素电极38(r、g、b)与元件基板10之间,形成有作为具有半透过性的材料层的半透过反射层12。该半透过层(阴极19或半透过反射层12)通过与反射层(13、14)组合而构成了谐振器构造。有机EL装置92利用该谐振器构造与滤色器75(r、g、b)的功能,获得了上述的各发光色。
首先,对从第2面4射出的光进行描述。第2亚像素34(r、g、b)如上所述,在第2亚像素电极38(r、g、b)与层间绝缘层71之间具备半透过反射层12,在阴极19的上层具备第2反射层14。而且,在第2亚像素电极38(r、g、b)与元件基板10之间具备滤色器75(r、g、b)。其中,半透过反射层12由层厚约为10nm的Al或Mg·Ag合金构成。
发光功能层15的发光中的约一半朝向对置基板1l侧,在第2反射层14被反射后朝向元件基板10侧。另外,其余的约一半的光直接朝向元件基板10侧。而且,朝向该元件基板10侧的光的大致50%穿过半透过反射层12、及后述的滤色器75从第2面4射出。其余的大致50%的光被半透过反射层12反射后朝向对置基板11侧。然后,被第2反射层14反射后再次朝向半透过反射层12侧。发光功能层15中发出的光在半透过反射层12与第2反射层14之间重复反射的情形为谐振,结果,由半透过反射层12与第2反射层14之间的距离确定的特定波长范围的光被强调。
上述的半透过反射层12与第2反射层14之间的距离为谐振长度。在有机EL装置92中,通过按每一个第2亚像素电极38(r、g、b)使第2像素电极36的厚度、即ITO层的厚度变化,形成了与各第2亚像素34(r、g、b)的射出光的波长相应的谐振长度。因此,透过半透过反射层12而来的光,在第2红色亚像素34r中红色光被强调,在第2绿色亚像素34g中绿色光被强调,在第2蓝色亚像素34b中蓝色光被强调。
滤色器75是有色透明的树脂层,具有通过使特定波长范围的光以比其他波长范围的光高的比例透过,来强调该特定波长范围的光而提高色纯度的功能。具体而言,红色滤色器75r具有使与红色光相当的波长范围的光以高的比例透过的功能,绿色滤色器75g具有使与绿色光相当的波长范围的光以高的比例透过的功能,蓝色滤色器75b具有使与蓝色光相当的波长范围的光以高的比例透过的功能。基于上述的谐振器构造使得特定波长范围的光被强调后的光,通过该滤色器成为色纯度进一步提高的光后,从第2面4被射出。
利用上述的谐振器构造与该滤色器,第2亚像素34(r、g、b)能够射出3原色光的任意波长范围的光。因此,具备该亚像素的第2像素32能够从第2面4射出按任意的比例混合3原色光而得到的任意颜色(色度)的光来作为第2显示光6。因此,有机EL装置92能够在第2面4侧形成彩色图像。
接着,对从第1面3射出的光进行描述。第1亚像素33(r、g、b)在第1亚像素电极37(r、g、b)与层间绝缘层71之间(隔着未图示的保护层)具备第1反射层13。而且,如上所述,阴极19由具有半透过性的材料层形成。因此,在第1反射层13与阴极19之间形成了谐振器构造。该谐振器构造的谐振长度与第2像素32的谐振长度相同,被设定为与各第1亚像素33(r、g、b)的射出光的波长相应的厚度。其中,阴极19的形成材料与半透过反射层12相同,能够使用层厚约为10nm的Al或Mg·Ag合金。
而且,在第1像素区域41中的对置基板11的密封层79侧,形成有滤色器层76。其中,滤色器层76由与各发光色对应的滤色器75(r、g、b)、对相邻的该滤色器间进行遮光的黑矩阵75k和保护该滤色器的外涂层77构成。基于上述的谐振器构造使得特定波长范围的光被强调后的光,通过该滤色器层成为色纯度进一步提高的光(有色光)。因此,基于上述的谐振器构造与滤色器层76,构成第1像素31的3种第1亚像素33(r、g、b)能够从第1面3侧射出3原色光中的任意一种光作为第1显示光5。因此,有机EL装置92能够在第1面3形成彩色图像。
如上所述,有机EL装置92能够在两面、即第1面3与第2面4两个面上形成彩色图像。而且,透明区域43与第1实施方式涉及的有机EL装置91的该区域相同,能够使外光7的一部分透过。因此,在将本实施方式涉及的有机EL装置92用于会议等时,能够使面对的二个人隔着该有机EL装置相互目视确认对方,同时分别能够看见所需的彩色图像。
另外,上述半透过层的使光透过的比例并非局限于大致50%。通过色纯度的提高进一步依赖于滤色器75(r、g、b),也可以增加半透过层的透过率。
在本实施方式涉及的有机EL装置92中,与上述的第1实施方式涉及的有机EL装置91相同之处在于:需要抑制显示光(5、6)朝向相反侧射出、即在第1像素区域41中光朝下面4侧射出,以及抑制在第2像素区域42中光朝上面3侧射出。而且,需要抑制外光7的反射的方面也同样。由于有机EL装置92在滤色器层76上具备黑矩阵75k,所以能够在抑制第1像素区域41中该抑制现象,但在第2像素区域42却出现问题。
为了抑制该现象,与有机EL装置91同样,优选形成为俯视下像素电极(35、36)包含在反射层(13、14)内。而且,隔壁的形成也同样能够有效地抑制上述的现象。通过将俯视下包围像素电极(35、36)的由遮光性的绝缘性材料构成的隔壁形成在像素电极(35、36)与发光功能层15之间,能够抑制发光功能层15的发光朝不理想的一侧射出,并且能够抑制外光7被反射。另外,也可以在双方的基板(10、11)的背面、即密封层79侧的相反侧的面的规定区域形成遮光层。如果在第1像素区域41中在元件基板10的背面形成遮光层,在第2像素区域42中在对置基板11的背面形成遮光层,则可抑制外光7的反射,从而提高显示品质。
(本实施方式的效果)
本实施方式涉及的有机EL装置92具备:向第1面3侧射出发光(显示光)的第1像素31、和向第2面4侧射出发光(显示光)的第2像素32。通过将这2种像素形成在显示区域100内,能够在双方的面形成互为不同的图像。上述的双方像素在以像素电极(35、36)、TFT112为代表的驱动用元件及发光功能层15等构成要素方面相同。因此,本实施方式的有机EL装置92对于以往的(一般的)能够显示彩色的有机EL装置,新追加了半透过层(12或19的任意一个)、滤色器75(r、g、b)和反射层(13、14)而构成。即,通过追加上述构成要素,能够从第1面3与第2面4两个面射出显示光,形成互为不同的图像。而且,由于本实施方式的有机EL装置92具有透明区域43,所以能隔着该有机EL装置相互目视确认对方。因此,当在会议等中使用有机EL装置92时,多个人能够目视共同的彩色图像和对方来进行对话。
这里,上述的效果(还包括透明区域43)也能够将2台(2个)有机EL装置粘接而获得。但是,这样构成的装置需要形成2组所有发光功能层15等的构成要素,存在成本高的问题。本实施方式的有机EL装置92的特征在于,仅凭追加几个步骤即可得到上述的效果。另外,显示区域100内形成的3种区域(41、42、43)的面积比并非局限于1∶1∶1而能够进行任意的设定,此点与第1实施方式涉及的有机EL装置91相同。其中,第1像素区域41与第2像素区域42中的亚像素区域之比被限定。也可以是不具备透明区域43的构成,该点也与第1实施方式涉及的有机EL装置91相同。
(第3实施方式)
接着,对本发明的第3实施方式进行描述。第3实施方式涉及的有机EL装置93是与上述的各实施方式涉及的有机EL装置同样的两面显示型有机EL装置。在具有透明区域43的方面相同。不同之处在于,在一面(一侧)显示彩色图像,而在另一面(另一侧)显示黑白图像。因此,有机EL装置91与有机EL装置92双方在使用目的及方式方面相同,构成也相似。因此,在以下的记载中,对与上述的各有机EL装置(91、92)的构成要素相同的构成要素标注同一符号,并省略部分说明的记载。
图3(c)是表示有机EL装置93的显示区域100内的像素区域的配置方式的图。如图所示,向第1面3(参照后述的图9)侧射出显示光的第1像素区域41由3种第1亚像素区域51(r、g、b)构成。另一方面,向第2面4(参照后述的图9)侧射出显示光的第2像素区域42不具有亚像素区域,与上述3种第1亚像素区域51对应的区域分别成为第2像素区域42。而且,在第1像素区域41与第2像素区域42之间,形成有使外光的至少一部分透过的透明区域43。与上述的各实施方式的有机EL装置(91、92)相同,在相邻的各亚像素区域(r、g、b)之间、及各区域(41、42、43)间可使外光7(参照图9等)透过。
图8是第3实施方式涉及的有机EL装置93的电路构成图。是与上述的第1实施方式中的图4相当的图,与该图4同样,透明区域43(参照图2)被省略图示。如图所示,第1像素31由第1红色亚像素33r、第1绿色亚像素33g和第1蓝色亚像素33b构成。当与上述的图3(c)比对时,第1红色亚像素33r与第1红色亚像素区域51r对应,第1绿色亚像素33g与第1绿色亚像素区域51g对应,第1蓝色亚像素33b与第1蓝色亚像素区域51b对应。而且,第2像素32分别与沿行方向被配置为一列的3个第2像素区域42对应。
上述的各第1亚像素33(r、g、b)及第2像素32双方具备有机EL元件29、TFT112、保持电容110和开关用TFT108。因此,第1亚像素33(r、g、b)与第2像素32具有近乎相同的构成。上述的各像素(31、32)及上述的各第1亚像素33(r、g、b)与上述的有机EL装置91及有机EL装置92同样被配置成列状。即,沿Y方向配置了同一像素(31、32)及同一第1亚像素33(r、g、b)。
图9是第3实施方式涉及的有机EL装置93的显示区域100的示意剖面图。如图所示,剖面构成、即与基板面垂直的方向的构成也与图5所示的有机EL装置91及图7所示的有机EL装置92的构成相似。即,在形成了第1亚像素33(r、g、b)的第1像素区域41中形成有滤色器层76。而且,在形成了第2像素32的第2像素区域42中,在阴极19的上层形成有第2反射层14。第1像素区域41与第2像素区域42之间成为可使外光7经由元件基板10及对置基板11透过的透明区域43。
第1亚像素33(r、g、b)的像素电极、即第1亚像素电极37(r、g、b)的厚度(层厚)各异,在第1反射层13与具有半透过性的阴极19之间形成谐振器构造。另外,与上述的有机EL装置92同样,和各第1亚像素电极37(r、g、b)相应的电极为第1像素电极35。由于亚像素分别被单独控制,所以能够从各第1像素区域41射出以任意的比例混合后的光。因此,在第1面3侧形成彩色图像。
第2像素32与有机EL装置91的该第2像素同样,不具备滤色器层76和谐振器构造。因此,不具有使特定波长范围的光强调的功能,对于发光功能层15的发光,几乎不改变其波长分布地将其作为第2显示光6从第2面4侧射出。
第1像素电极35及第2像素电极36双方都由ITO形成。而且,第1蓝色亚像素电极37b与第2像素电极36通过对同一ITO层构图而形成。因此,层厚大致相同。但是,由于第2像素32在发光功能层15与元件基板10之间不具有半透过层,所以在第2反射层14与元件基板10之间不形成谐振器构造。因此,在第2像素32中,与蓝色光相当的波长范围的光不被强调。从而,在第2面4侧形成黑白的图像。
在本实施方式涉及的有机EL装置93中,也与上述的各实施方式的有机EL装置(91、92)相同,优选抑制显示光(5、6)向相反侧射出,并抑制外光7的反射。为此,与上述的各实施方式的有机EL装置(91、92)同样,优选将像素电极(35、36)形成为俯视下包含在反射层(13、14)内,而且将俯视下包围像素电极(35、36)的由遮光性的绝缘性材料构成的隔壁形成在像素电极(35、36)与发光功能层15之间,进而在双方基板(10、11)的背面、即密封层79侧的相反侧的面的规定区域形成遮光层。
(本实施方式的效果)
如上所述,本实施方式的有机EL装置93能够在一面(第1面3)形成彩色图像、在另一面(第2面4)形成内容与上述彩色图像不同的黑白图像。而且,基于透明区域43能够隔着该有机EL装置目视确认相反侧。因此,与上述的各实施方式的有机EL装置(91、92)相同,当在会议等中使用了有机EL装置93时,能够使多个人在目视共同的图像和对方的同时进行对话。
这里,第1像素区域41的剖面构成与一般的使用发出白色光的有机EL层(即具备该有机EL层的发光功能层),仅在一面进行彩色图像的显示的有机EL装置大致相同。而且,通过仅在该有机EL装置的另一区域、即第2像素区域42新形成第2反射层14,在另一面也显示(形成)了黑白图像。
在两面显示型的有机EL装置中,存在只需在一面显示彩色图像即可的情况。例如在会议等中使用的情况下,有时仅向顾客一侧显示彩色图像。本实施方式的有机EL装置93通过增加最低限度的步骤、即增加最低限度的制造成本,实现了该仅在一面显示彩色图像的两面显示型有机EL装置。
(第4实施方式)
接着,对本发明的第4实施方式进行描述。第4实施方式涉及的有机EL装置94与上述的第3实施方式涉及的有机EL装置93相同,是在一面显示(形成)彩色图像、在另一面显示黑白图像的两面显示型有机EL装置。与有机EL装置93在具有透明区域43方面相同、构成也相似。因此,在以下的记载中,对与有机EL装置93的构成要素相同的构成要素标注同一符号、省略部分说明的记载。
图3(d)是表示有机EL装置94的显示区域100内的像素区域的配置方式的图。如图所示,作为向第1面3(参照后述的图11)侧射出显示光的区域的第1像素区域41,与有机EL装置93的该区域相同,由3种第1亚像素区域51(r、g、b)构成。而且,在隔着透明区域43与第1像素区域41对置的位置(区域),形成有1个作为向第2面4(参照后述的图11)侧射出显示光的区域的第2像素区域42。
图10是第4实施方式涉及的有机EL装置94的电路构成图。本图是与上述的第1实施方式中的图4相当的图。由于本图为电路图,所以与图4同样,未图示上述的透明区域43。如图所示,第1像素31的构成与有机EL装置92及有机EL装置93中的该像素的构成相同,由3个亚像素构成。第2像素32的构成也与有机EL装置93中的该像素的构成相同,不具有亚像素。当将构成第1像素31的第1亚像素33(r、g、b)分别假定为1个像素时,用于在第1面3显示图像的像素的个数与用于在第2面4显示图像的像素的个数之比为3比1而非1比1。显示区域100内的各像素(31、32)等的配置、第2像素32的构成也与有机EL装置93中的该配置相似。即,第1像素31与第2像素32、和构成第1像素31的各第1亚像素33(r、g、b)形成为上述的图2(a)所示的列状。
图11是第4实施方式涉及的有机EL装置94的显示区域100的示意剖面图。如图所示,第1像素区域41的剖面构成和透明区域43的剖面构成,与图9所示的有机EL装置93的该剖面构成相同。形成在第2像素区域42的第2像素32也是有机EL元件29、TFT112与未图示的保持电容等的组合,这与有机EL装置93的第2像素32相同。另外,若与其他实施方式的第2像素32相比,则第2像素电极36稍大。因此,第1像素区域41与第2像素区域42之比被确保为3∶2程度而非上述的像素的个数之比、即3比1。通过该构成,本实施方式的有机EL装置94在第1面3显示彩色图像,在第2面4显示与上述的彩色图像相比像素密度低的黑白图像。
在本实施方式涉及的有机EL装置94中,也与上述的各实施方式的有机EL装置(91、92、93)相同,优选抑制显示光(5、6)向相反侧射出,并且抑制外光7的反射。为此,与上述的各实施方式的有机EL装置(91、92、93)相同,优选将像素电极(35、36)形成为俯视下包含在反射层(13、14)内,而且将俯视下包围像素电极(35、36)的由遮光性的绝缘性材料构成的隔壁形成在像素电极(35、36)与发光功能层15之间,进而在双方基板(10、11)的背面、即密封层79侧的相反侧的面的规定区域形成遮光层。
(本实施方式的效果)
如上所述,本实施方式的有机EL装置94与第3实施方式的有机EL装置93同样,实现了仅在一面显示彩色图像,而在另一面显示黑白图像的两面显示型有机EL装置。如上所述,该构成的有机EL装置能够通过对普通的仅在一面显示彩色图像的有机EL装置增加若干的成本来实现。而且,本实施方式的有机EL装置94能够以比降低显示品质换来的成本降低更低的成本实现黑白图像的显示。因此,适用于允许在一面(第1面3)显示的图像与另一面(第2面4)显示的图像之间存在进一步的显示品质之差的情形,能够进一步抑制制造成本的增加,并且实现两面显示型的有机EL装置。
本发明的实施方式不局限于上述的实施方式,还能够施加各种变更、改良。变形例如下所述。
(变形例1)
在上述的各实施方式中,发光功能层中含有的有机EL层是射出白色光的有机EL层。通过对各亚像素分别强调该白色光所含的光中的特定波长范围的光来进行彩色图像的显示。但是,作为本发明的实施方式,也可以是将有机EL层对应各亚像素射出的显示光的颜色而个别形成的构成。如果是该构成,则能够省去滤色器或谐振器构造。其中,该个别的有机EL层可通过喷墨法或掩模成膜法来形成。
(变形例2)
上述的(除了第1实施方式以外的)各实施方式涉及的有机EL装置为了强调特定波长范围的光,并用了滤色器与谐振器构造。但是,也可以仅通过滤色器与谐振器构造内的任意一方进行上述的增强。而且,还可以利用第1像素31与第2像素32来改变构成。尤其由于在元件基板10侧形成滤色器会导致成本增加,所以向第2面4侧射出光的第2像素32若采用仅通过谐振器构造取出有色光的构造时,能够以牺牲若干的显示品质来相应削减制造成本。
(变形例3)
在上述的各实施方式中,以有机EL装置91~94为有源矩阵型的情形进行了说明,但也可以是利用扫描电极与数据电极挟持发光功能层的无源(单纯)矩阵型。在该构成中,通过将反射层(13、14)形成在发光功能层15的两侧,也能够使用单一的发光功能层进行两面显示。