CN1450837A - 电致发光显示装置 - Google Patents

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Abstract

为抑制自然光的反射,圆形偏光板上有降低发光亮度的问题,因而,有不采用该圆形偏光板的措施。但因圆形偏光板具有遮蔽紫外线透过效果,若不采用圆形偏光板,有因紫外线而使有机EL元件劣化的问题。本发明提供一种在光路径上设置紫外线保护膜,而将紫外线进行某程度的遮蔽,且在上面涂抹具有能通过可视光透过率的丙烯酸系透明树脂,以省略圆形偏光板且能防止紫外线使有机EL元件劣化的电致发光显示装置。

Description

电致发光显示装置
技术领域
本发明涉及具备EL(Electro Luminescence,电致发光)元件的显示装置。
背景技术
图6(a)为表示现有无源(passive)型EL显示装置的平面图。图6(b)为表示沿图6(a)中C-C线的EL显示装置的剖面图。图6(c)为表示沿图6(a)中D-D线的剖面图。图6(d)为表示有机EL元件构造的部分剖面图。
如图6所示,在绝缘基板10上配置:延伸于图中上下方向的透明导电材料ITO(Indium Tin Oxide)所成的线状阳极20,及与该阳极20垂直相交并延伸在图中左右方向的线状阴极30。在图中上下方向的多个阳极20,与图中左右方向的多个阴极30交叉处,隔着绝缘膜24在阳极20与阴极30间设置具有以有机材料所成发光层的有机EL层25,即形成有机EL元件31。
就有机EL元件31说明如下:
如图6(d)所示,在绝缘基板10上,设置以透明导电膜所成的阳极20,而于该上面依次层压成:由MTDATA(4,4′,4″-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine)所成的第一空穴输送层,及以TPD(N,N′-diphenyl-N,N′-di(3-methylphenyl)-1,1′-biphenyl-4,4,′-diamine)所成的第二空穴输送层,以组成空穴输送层21,以及,由含有Quinacridone衍生体的Bebq2(10-benzo[h]Quinorinol-belylumy复合物)所成的发光层22,及以Bebq2所成的电子输送层23等以形成有机EL层25。又以镁·合金层压成阴极30。阴极30为不透明导电膜,由发光层22发出的光线可通过阳极20侧,通过绝缘基板10射出外部。
之后,将封装基板(未图示)贴于图6中的阴极侧,在该封装基板与绝缘基板10上,封装TFT及有机EL元件31。该封装基板可用金属或玻璃。因有机EL层25较忌水分,因此,应尽快进行封装为宜。
但是,因有自然光由外部侵入,致使以Al层等形成的阴极30会反射该自然光。因而有由该反射光,使显示像素变亮的现象,故在显示“黑”色时,有无法获得显明的“黑”色显示的问题。为此,如图6,在绝缘基板表面设置相位差板51及圆形偏光板52,将射入自然光100中的由阴极30反射的反射光予以去除,以获得显明的“黑”色。
此时,因圆形偏光板52的透光率为40%~50%左右,其来自发光层22的光线也为同一透光率,因而,有使亮度减半的问题存在。为此,有在显示装置内部作成防止反射自然光措施,同时,也有不配置圆形偏光板52的要求。
发明内容
为在基板面实施防止反射处理,在相对各电极显示面的面侧,以Mo等形成反射防止膜,虽有一定效果的防止反射,但有使有机EL层25的寿命减短的新问题发生。这是因为自然光与紫外线同时侵入EL层内部,造成有机EL层25劣化的关系。
也就是说,虽然通过在EL显示装置内采用一些措施能够阻止自然光的反射,但是为了从紫外线中来保护有机EL层25,故需设置圆形偏光板52。
因此,在本发明中,在基板上设置有为显示像素的阳极及阴极,且于上述阳极及阴极间具备:层压为发出各色光的发光层的电致发光显示装置中,去除圆形偏光板,且在上述发光层发光的放出光路径上,和/或自然光的侵入光路径设置紫外线保护膜进行解决。
同时,上述紫外线保护膜,具有能使透过的可视光,多于透过紫外线的透过率。
且将上述紫外线保护膜,设置于较上述发光层靠近观看人的一侧。
而在上述基板上,依上述阳极、上述发光层及上述阴极的顺序层压,且将上述紫外线保护膜进行接触上述基板设置。
在上述基板上,依上述阳极、上述发光层及上述阴极的顺序层压,且上述紫外线保护膜,为覆盖驱动上述发光层的开关元件的平坦化膜。
在上述基板上,依上述阴极、上述发光层及上述阳极的顺序层压,且将上述紫外线保护膜,设置于封装上述显示像素的封装基板。
而且,将上述紫外线保护膜以丙烯酸系透明树脂形成。
附图说明
图1(a)为说明本发明的剖面图。
图1(b)为说明本发明的剖面图。
图1(c)为说明本发明的剖面图。
图2为说明本发明的特性图。
图3为说明本发明的平面图。
图4为说明本发明的剖面图。
图5(a)为说明本发明的剖面图。
图5(b)为说明本发明的剖面图。
图6(a)为说明现有技术的平面图。
图6(b)为说明现有技术的剖面图。
图6(c)为说明现有技术的剖面图。
图6(d)为说明现有技术的剖面图。
附图说明:10绝缘基板,20阳极,21空穴输送层,22发光层,23电子输送层,25有机EL层,30阴极,50紫外线保护膜,51相位差板,52圆形偏光板,110绝缘基板,112栅极绝缘膜,115层间绝缘膜,117紫外线保护膜,130第一TFT,第二TFT,140栅极电极,140c沟道,143有源层,143s源极,143d漏极,151栅极信号线,152漏极信号线,153驱动电源线,154保持电容电极,155电容电极,156第二平坦化膜,160有机EL元件,161阳极,162空穴输送层,163发光层,164电子输送层,165 EL层,166阴极,170保持电容器,210透明绝缘基板,220阳极,221反射极,224阴极,225有机EL层,230封装基板,231黑矩阵,250紫外线保护膜,
具体实施方式
下面,以底端放射(bottomemission)式构造的无源型EL显示装置为例,说明将本发明的第一实施方式。
图1为本发明的无源型EL显示装置。其平面图与图6相同,故省略该部分说明。且在图1中表示图6A-A剖线部分的剖面图。
在绝缘基板10表面,全面设置涂抹膜厚约1.2μm,具有能使透过的可视光,多于透过紫外线的透过率的丙烯酸系透明树脂的紫外线保护膜50。设置延伸于图6中上下方向的透明导电材料ITO(Indium TinOxide)所成线状阳极20,及垂直相交于该阳极20而延伸于图中左右方向的线状阴极30。在图中上下方向的多个阳极20,及图中左右方向的多个阴极30交叉处,隔着绝缘膜24的阳极20与阴极30间,设具备有机材料所成发光层的有机EL层25,以构成有机EL元件31。
在此,说明有机EL元件31如下:
如图1(b)所示,在绝缘基板10上,设置透明导电膜形成的阳极,再于上面依序层压:由MTDATA(4,4′,4″-tris(3-methyl)phenylphenylamine)triphenylamine)所成的第一空穴输送层,及以TPD(N,N′-diphenyl-N,N′-di(3-methylphenyl)-1,1′-biphenyl-4,4′-diamine)所成的第二空穴输送层,以组成空穴输送层21,再以含有Quinacridone衍生体的Bebq2(10-benzo[h]Quinorinol-belylumy复合物)所成发光层22,及由Bebq2所成的电子输送层23等形成有机EL层25。又以镁·合金层压成不透明导电膜的阴极30。由发光层22发出的光线即通过阳极20侧,透过绝缘基板10射出外部。
如本实施方式,该透过形成有机EL层25的基板10进行辨识的构造,被称为底端放射式构造。
然后,将封装基板(未图示)贴于图1中的阴极30侧而在该封装基板10上,将TFT及有机EL元件31进行安装。该封装基板可用金属或玻璃。因有机EL层25较忌水分,应以尽快封装为宜。
在本实施例中,在阳极20的下层(基板10侧)形成由未图示的钼薄膜所成的反射防止膜,以防止从基板10射入的外光的反射。因此,不配置以往在封装后贴于绝缘基板10表面的圆形偏光板52及相位差板51。
因此,本发明以设在绝缘基板10的紫外线保护膜50为其特征。
本实施方式中的紫外线保护膜50具有其波长依存性透过率。虽然能够使80%以上的波长400nm以上的可视光透过,但只许1%以下的波长350nm以下的紫外线透过。在本说明书中,以能透过80倍以上于紫外线透过量的可视光透过膜称为紫外线保护膜。
因设该紫外线保护膜而不使用圆形偏光板52,也可以由紫外线保护有机EL层25。
在此,设置相位差板51的目的,在于调整射入圆形偏光板52的光的偏向。由于相位差板51是透明的,所以对透过率及自然光的反射影响较圆形偏光板52来得少,因此伴随省略圆形偏光板52,亦可同时省略相位差板51。与圆形偏光板52和相位差板51不管波长如何会以一定的透过率衰减来自有机EL层25的发光相比,本实施方式的紫外线系保护膜50,由于是以80%以上的透过率透过可视光,所以来自发光层22的光即可几乎不会被衰减的穿透,与使用图形偏光板52及相位差板51的情况相比,可以实际地提升人们的辨视亮度。
紫外线保护膜50,如图1(c)所示,可设于绝缘基板10的观看人的一侧。也就是说,将紫外线保护膜50的薄膜贴在绝缘基板10,且在该绝缘基板10背面,以上述方式形成TFT及有机EL层25的构造。本发明的特征,以设置紫外线保护膜50来保护紫外线的侵入有机EL层25,实现省略配置圆形偏光板52的构造。所谓的观看人侧,是指位于发光层与观看人之间的光路径上,紫外线保护膜50配置于何处皆可,例如,本实施方式的有机EL显示器使用作行动电话或携带式信息产品的显示装置的场合,紫外线保护膜50,亦可不用层压在基板10上,而将其配置在行动电话等的机壳开口部独立于显示器外。
此时,由发光层22发射的光线,将放射于图1(c)下方的绝缘基板10侧,由观看人进行识别。文中所谓的观看人侧,是指与形成TFT及有机EL元件31的绝缘基板10对向的封装基板中,将发光层22的光线,予以透过基板射出的一方。若如图中的底端放射式构造,即以形成有机EL元件31的绝缘基板10侧为观看人侧。
在本实施方式中,发光层22、阳极20、绝缘基板10为发光层发射光线的光径。同一光径的逆向为自然光的侵入光径。
包含于该自然光内的紫外线,是促使有机EL层25(发光层22)提前劣化的原因。因此,可将紫外线保护膜50设置于光径上的任何层次,若能设置于阳极20下方最佳。
其次,利用图2针对本实施方式的紫外线保护膜50加以说明。图2是示意性地表示使用多种的丙烯酸树脂作为紫外线保护膜的波长与透过率的关系,横轴代表波长,纵轴代表透过率。并以实线、虚线与二点虚线分别代表样本1、样本2及样本3。从样本1至3皆显示为于可视光透过率高,而在紫外光透过率低的波长依存性紫外线保护膜。且在图2(a)为了强调各个样本的差异,纵轴以对数来显示。
首先,就虚线的样本2进行说明。样本2,在波长500nm的透过率只有50%左右。波长500nm,属于从可视光的蓝色迈向紫色的区域,为人们的可视区域。在进行全彩显示时为了获取良好的彩色均衡,需要增加该波长区的发光以补充透过率,其结果将促使该色的发光层提前劣化,而使将显示器的寿命缩短。因此,本实施方式所用的紫外线保护膜,重要的是要使紫外线的透过率低而同时使可视区域的透过率高,故在430nm以上的波长区域需要具有80%以上的透过率。且优选在430nm以上的波长区域具有85%以上,及在440nm以上的波长区域具有90%以上的透过率。
接着,就样本3加以说明。样本3显示即使在400nm以下的波长区域也具有高透过率,从全彩显示的观点看具良好的特性。但是,从图2(a)对数所显示的纵轴可以清楚地看出,透过率在250nm附近具有0.1%左右的极大值。作为一般性的紫外线保护膜50,0.1%左右的透过率虽然常不会形成问题,但从发明者的所知来看,作为用作有机EL显示装置,0.1%的透过率未免太大,无法全部防止紫外线造成的寿命缩短。因此,作为本实施方式所用的紫外线保护膜,在350nm以下波长区域的透过率必须不超过0.05%,而且优选在350nm以下波长区域的透过率是在0.01%以下。
下面,就样本1加以说明。样本1,满足在440nm以上的波长区域为90%以上,在430nm以上的波长区域为85%以上,且在350nm以下的整个波长区域不超过0.01%的条件。因此,在本实施方式,采用样本1作为紫外线保护膜。
在上述条件之外,样本1尚具有急剧的透过率变化特性。参照图2(b)所示,当从最大透过率侧将波长加以变短,则在435nm几乎具有最大透过率90%的样本1的透过率,快速减少,于425nm降低到80%(较最大透过率低10%),而在405nm变成不足1%。也就是说,在样本1波长于变化20nm之间,透过率从80%急剧下降到不足1%。与此相比,在样本2,于515nm较最大透过率低1%,而变成不足1%是在475nm,于40nm的幅距透过率持续下跌,呈平缓的变化。紫外线与可视光线并没有明确的界线,且既然很难制造一种物质能以某种波长区域作为门槛值来数字性的选择透过、不透过,那么通过紫外线保护膜来某种程度隔绝紫色的可视光,是无可避免的事。被隔绝的可视光部分,虽然需要加强该隔绝波长的发光以弥补衰减的部分,但衰减曲线若平缓的话,则由于弥补用的数据修正将变成复杂,所以以门槛值为界限,透过率的变化最好是较急剧。作为用在有机EL显示器的紫外线保护膜,从较最大透过率低10%的透过率到变成不足1%,必须是在40nm以下进行变化。而且,从较最大透过率低10%的透过率到变成不足1%,优选是在20nm以下进行变化。
以图3及图4,表示第二实施方式的底端放射式构造的有源型EL显示装置。
图3为有机EL显示装置的一个显示像素平面图。图4为沿图3中B-B剖线的剖面图。
如图3所示,在多条延伸于行方向的栅极信号线151及延伸于列方向的漏极信号线152所围绕区域内形成显示像素。而在两信号线交叉点附近具开关元件的第一TFT130,且将该TFT130的源极113s,与后述的保持电容电极154间,形成兼具电容器的电容电极155,同时,连接至作为驱动有机EL元件160的第二TFT140的栅极141。第二TFT140的源极143s连接于有机EL元件160的阳极161,且将另一方漏极143d连接于驱动有机EL元件160的驱动电源线153。
再于TFT附近,配置与栅极信号线151为并行的保持电容电极154。该保持电容电极154由Cr等所构成,通过栅极绝缘膜112,可与连接在第一TFT130源极113s的电容电极155间,储存电荷成为电容器。该保持电容器170为保持施加于第二TFT140栅极141的电压而设。
有机EL元件160的阴极166,设置于图示的形成有机EL显示装置的基板110全面(即、平面图纸面的全面)。
其次,以图4说明对有机EL元件160供给电流的驱动用TFT的第二TFT140。图4为图3B-B剖线的剖面图。
第二TFT140在石英玻璃或无碱玻璃等所成的绝缘基板110上,设置由Cr、Mo等高融点金属或其合金所成的栅极电极141,以栅极绝缘膜112,及由p-Si膜所成的有源层143的顺序进行形成,该有源层143在栅极电极141上方设内在(intrinsic)或实质上为内在的沟道141c,及在该沟道141c两侧,设置有在其两端施以离子掺杂的源极143s,及漏极143d。
然后,在栅极绝缘膜112及有源层143上的全面,形成以SiO2膜、SiN膜及SiO2膜的顺序层压层间绝缘膜115,在对应于漏极143d而设的接触孔充填Al等金属,以便于配置连接驱动电源的驱动电源线153。
再在全面由丙烯酸系透明树脂形成紫外线保护膜117。该紫外线保护膜117具有透过可视光量多于短波长的紫外线的透过率特性。
在对应于该紫外线保护膜117及层间绝缘膜115的源极143s位置上形成接触孔,通过该接触孔将接触于源极143s的以ITO(Indium TinOxide)等所成的透明电极,即,有机EL元件160的阳极161设置在紫外线保护膜117上。虽未图示,但在阳极161与紫外线保护膜117之间形成有由钼薄膜所成的反射防止膜。
有机EL元件160的构造如第一实施方式,在ITO等透明电极所成的阳极161上,设置有以第一空穴输送层及第二空穴输送层所成的空穴输送层162、发光层163及电子输送层164的顺序层压形成的有机EL层165。再以镁·合金层压成阴极166。且为了防止因阳极161边缘的段差造成分断有机EL层165,亦在电子输送层164下方配置第二平坦化膜156。
然后,将封装基板110上(未图示)贴于图4中的阴极侧,在封装基板与绝缘基板110上,封装TFT140及有机EL元件160。该封装基板得使用金属或玻璃。因有机EL层165忌水,应尽快完成封装作业为宜。在本发明中,其与现有技术的差异,在于不配置其封装后贴于绝缘基板的圆形偏光板。
有机EL元件160,使由阳极注入的空穴,及由阴极注入的电子,在发光层内部实施再结合,以激起形成发光层163的有机分子产生激发电子(exciton),在该激发电子的放射失活过程中,由发光层放出光线,而将该光线由透明阳极通过透明绝缘板110放出外部。
在本实施方式中,发光层163、阳极161、透明绝缘板110为发光层发射光的光径,而同一光径的相反方向为自然光的侵入光径。
本实施方式的特征在于该光径上形成紫外线保护膜117。该紫外线保护膜117使用上述样本1,因此紫外线的透过率为0.01%以下,由此,即使省略设置于绝缘基板110显示侧的圆形偏光板,也能防止因紫外线引起的有机EL元件160劣化。而且,由于可视光的透过率在90%以上,故与使用圆形偏光板的现有技术相比,可实际地提高人们的辨视亮度。尤如本实施方式,以丙烯酸系树脂将紫外线保护膜117形成于阳极161与TFT间为最适宜。因为该丙烯酸系树脂在遮断紫外线的同时,亦具有使表面平坦的功能,因而,得以作为平坦化膜利用。上述样本1,由于可旋转涂抹溶液加以固化形成,故能担负紫外线保护膜与平坦化膜的双方使命,为最佳方式。
不限于此,紫外线保护膜117可任意设置于光径上,或自然光的侵入光径具备发光层163有机EL层165的靠近观看人的一侧。
并且,本发明也适用于顶端放射(topemission)构造的EL显示装置,以下虽以无源式显示装置为例进行说明,但于有源矩阵式EL显示装置亦完全一样。
底端放射式构造与顶端放射式构造的实质上差异,在于底端放射式构造为透过基板110识别,而顶端放射式构造为透过封装基板230的识别。其构造几乎与底端放射式构造一样。相异处为阴极是以极薄金属膜与ITO、或IZO等透明电极层压而成。该构造实质上与图4相同,故省略图示。并且,如图5所示,有机EL元件160的层压顺序亦可相反,将共通的阴极224配置在下层,而将ITO的阳极161配置在上层。
也就是说,最下层为阴极224,且在上面设置有层压电子输送层、发光层、空穴输送层的有机EL层225,最顶端设为由ITO及Ag/Mg所成的阳极220。反射防止膜虽未图示,但形成于阳极220上。并且,有源阵式EL显示装置在采用顶端放射的情况,配置紫外线保护膜117的观看人侧,需要位于较发光层163更上层(较基板110更远侧)。在以底端放射所用的溶液旋转涂抹形成紫外线保护膜117的方法中,会因溶液中的水分而可能造成发光层163的劣化。因此,在顶端放射的场合,优选独立形成平坦化膜,并在其上层配置阳极、发光层,且独立形成紫外线保护膜117。在本实施方式,在图5(a)中在封装基板230外设置紫外线保护膜250,而在图5(b)中,于封装空间的内侧,封装基板230的内侧设置紫外线保护膜250。
然后,将封装基板230贴于如图5中的阳极侧,由该封装基板与绝缘基板210上,封装TFT及EL元件。
有机EL元件使由阳极229注入的空穴,及由阴极224注入的电子,在发光层内部实施再结合,以激起形成发光层的有机分子产生激发电子(exciton),在该激发电子的放射失活过程中,由发光层放出光线,而将该光线由透明阳极220通过封装基板230向外发光。
也就是说,在本实施方式中,发光层、阳极220、封装基板230为光径。
如上所述,在顶端放射式构造,较底端放射式构造对开口率的设计上的限制为少,若像素面积一样,能使其开口率大。
如此,在顶端放射式构造,由于观看人能识别来自封装基板230的光,故封装基板230可为玻璃或丙烯酸基板等透明基板,但为防止水分入侵的目的,则以玻璃为佳。而在封装基板230为防止看到各像素间的配线,设有黑矩阵231。此外在绝缘基板210上,设置防止光穿透的反射器。
在此,更在封装基板230上,设置有涂布丙烯酸系树脂的紫外线保护膜250。本发明与现有技术相异之处,是封装后不在绝缘基板表面配置贴付的圆形偏光板。
紫外线保护膜250可设置于光径上,也就是说,可设置于封装基板230观看人的一侧(如图5(a)),也可设于显示装置的一侧(如图5(b))。但不限于此,该紫外线保护膜可任意设置于光径上的具有发光层的有机EL层225较靠近于观看人的一侧的任一阶层。但因丙烯酸树脂系涂布溶剂进行形成,若设置在透明绝缘基板210上,则在有机EL层225有溶剂侵入之虑,因此需要另外形成防水机构。
根据本发明,可省略使EL元件发光亮度低落的圆形偏光板。现在通过EL显示装置的内部措施,虽省略圆形偏光板以实施防止自然光的反射,但因有机EL元件容易为紫外线而劣化,故需设置圆形偏光板。
但根据本发明,即可将紫外线保护膜设置于光径上的较有机EL层更靠近于观看人的一侧,以抑制紫外线对有机EL元件的影响,也就是说,本发明的显示装置能保持目前具有圆形偏光板的构造一样,或具有更长有机EL元件寿命。
并且,因紫外线保护膜具有能使透过的可视光,多于紫外线透过的透过率而不需圆形偏光板,因而,可实现较目前为双倍亮度的显示装置。
而在有源矩阵型显示装置中,特别是紫外线保护膜以丙烯酸树脂,形成于TFT及有机EL层间,因此,可兼作为平坦化绝缘膜及紫外线保护膜。

Claims (12)

1.一种电致发光显示装置,在基板上设置有显示像素的阳极及阴极,具备层压在所述阳极及阴极之间并发光的发光层,其特征在于:
在所述发光层的发光的放出光路径上和/或自然光的侵入光路径设置紫外线保护膜。
2.如权利要求1所述的电致发光显示装置,其特征在于:
所述紫外线保护膜,具有能使可视光波长区的透过率至少80倍,多于紫外线波长区的透过率。
3.如权利要求1所述的电致发光显示装置,其特征在于:
所述紫外线保护膜,设置在较所述发光层靠近于观看人侧。
4.如权利要求1~3中任一项所述的电致发光显示装置,其特征在于:在所述基板上,依所述阳极、所述发光层及所述阴极的顺序层压,且将所述紫外线保护膜连接于所述基板进行设置。
5.如权利要求1~3中任一项所述的电致发光显示装置,其特征在于:在所述基板上,依所述阳极、所述发光层及所述阴极的顺序层压,而所述紫外线保护膜,以覆盖驱动所述发光层的开关元件的平坦化膜构成。
6.如权利要求1~3中任一项所述的电致发光显示装置,其特征在于:在所述基板上,依所述阴极、所述发光层及所述阳极的顺序层压,且将所述紫外线保护膜设置于封装所述显示元件的封装基板。
7.如权利要求1~3中任一项所述的电致发光显示装置,其特征在于:所述紫外线保护膜,系以丙烯酸系透明树脂形成者。
8.如权利要求7所述的电致发光显示装置,其中所述紫外线保护膜,波长400nm以下的紫外光透过率为1%以下。
9.如权利要求7所述的电致发光显示装置,其中所述紫外线保护膜,波长400nm以下的紫外光透过率为0.01%以下。
10.如权利要求7所述的电致发光显示装置,其中所述紫外线保护膜,波长430nm以上的可视光透过率为80%以上。
11.如权利要求7所述的电致发光显示装置,其中所述紫外线保护膜,波长440nm以上的可视光透过率为90%以上。
12.如权利要求7所述的电致发光显示装置,其中所述紫外线保护膜,从较最大透过率低10%的透过率到不足1%的透过率于40nm以下进行变化。
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