JP2005107294A - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 開口率を向上させることができる表示装置を提供する。
【解決手段】 第1の基板12上に有機EL素子11を形成する。第2の基板14上に駆動用TFT13を形成する。第1の基板12と第2の基板14を、第1の基板12上の各画素間遮壁18で挟まれた所定の画素に対応する有機EL素子11の反射電極17と、第2の基板14上の導通用スペーサ19上に形成された所定の画素に対応する駆動用TFT13のドレイン電極136とが対向して配置されるように位置決めする。そして、反射電極17とドレイン電極136とを電気的に接続する。
【選択図】 図2

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス(EL(Electro Luminescence))素子を用いた表示装置に関する。
有機EL素子を用いた表示装置は、自発光型のためにバックライトが不要であり、広い視野角により画像が表示でき、低消費電力のディスプレイとして注目されている。
有機EL素子は、有機EL層が二つの電極の間に挟まれた構造となっている。図8は、従来の有機EL素子を用いた表示装置の一構成例を表すものである。ガラス基板101上に、絶縁膜105aを介して、陽極を構成する透明電極102、有機EL層103、および、陰極を構成する反射電極104が順次形成されている。これらの透明電極102、有機EL層103、および反射電極104により有機EL素子が構成されている。有機EL層103は、例えば、正孔輸送層、発光層、および、電子輸送層が積層されたものである。透明電極102は、ガラス基板101上に形成されたTFT(薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor))105のドレイン105dと電気的に接続されている。TFT105は、有機EL素子を駆動する機能を有するTFTである。なお、反射電極104の上には、遮蔽層106が形成されている。
この有機EL素子を駆動するには、TFT105からドレイン105dを介して透明電極102に印可された電圧と、反射電極104に印可された電圧との差に基づいて、陽極である透明電極102から有機EL層103の正孔輸送層を介して供給された正孔と、陰極である反射電極104から有機EL層103の電子輸送層を介して供給された電子とが再結合を起こすことによって発光する。この場合、発光は透明電極102を介してガラス基板101側から取り出されることになる。すなわち、この有機EL素子の構造は、いわゆるBottom Emission構造である。そして、このようなBottom Emission構造を有する有機EL素子に関する技術も開示されている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2002−108285号公報 (第15頁、第14図)
上述した有機EL素子は、アクティブ駆動型液晶表示装置の液晶のようなキャパシタと異なるために、一画素当たりのTFTの数が増えたり、キャパシタを設けることにより開口率が低くなってしまっていた。この結果、各画素の有機EL層の面積が小さくなり、ガラス基板101側から出射する光量が減ってしまうという問題があった。
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、開口率を向上させることのできる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、本発明の第1の観点に係る表示装置は、第1の電極、発光層、および、第2の電極が順次積層された有機エレクトロルミネッセンス素子が形成された第1の基板と、
前記有機エレクトロルミネッセンス素子の第2の電極と電気的に接続されるドレイン電極またはソース電極を有するとともに、前記有機エレクトロルミネッセンス素子へ流れる電流を制御するトランジスタが形成された第2の基板とを備え、
前記有機エレクトロルミネッセンス素子の第2の電極と、前記トランジスタのドレイン電極またはソース電極とが対向して配置され、電気的に接続されている
ことを特徴とする。
この発明によれば、有機エレクトロルミネッセンス素子が形成された第1の基板とトランジスタが形成された第2の基板とが別の基板により構成され、それぞれ対向して固定されるため、有機エレクトロルミネッセンス素子が形成された第1の基板側から有機エレクトロルミネッセンス素子の発光が取り出されれば、トランジスタによって発光が遮られることがなくなる。
前記第1の基板上に形成された各画素を区画する画素間遮壁を有し、
前記有機エレクトロルミネッセンス素子の第2の電極は、前記画素間遮壁上に延びて形成され、
前記画素間遮壁上に形成された前記有機エレクトロルミネッセンス素子の第2の電極と、前記トランジスタのドレイン電極またはソース電極とが対向して配置され、電気的に接続されているようにしてもよい。
前記第2の基板上に形成された導通用スペーサを有し、
前記トランジスタのドレイン電極またはソース電極は、前記導通用スペーサ上を含む第2の基板上に形成され、
前記導通用スペーサ上に形成された前記トランジスタのドレイン電極またはソース電極と、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の第2の電極とが対向して配置され、電気的に接続されているようにしてもよい。
前記第2の基板上に形成された複数の導通用スペーサを有し、
前記トランジスタのドレイン電極またはソース電極は、前記複数の導通用スペーサ上を含む第2の基板上に形成され、
前記複数の導通用スペーサ上に凹凸状に形成された前記トランジスタのドレイン電極またはソース電極と、前記画素間遮壁上に形成された前記有機エレクトロルミネッセンス素子の第2の電極とが対向して配置され、電気的に接続されているようにしてもよい。
前記第2の基板に形成されるとともに、前記トランジスタのゲート電極と、ドレイン電極またはソース電極とが電気的に接続されており、前記トランジスタに画像データを出力する第2のトランジスタを備えるようにしてもよい。
本発明によれば、開口率を向上させることができる。
本発明の実施の形態に係る有機EL素子を用いた表示装置について、以下図面を参照して説明する。
(実施形態1)
図1は、この発明の実施形態1に適用される有機EL素子を用いた表示装置の構成の一例を示す平面図であり、図2は、図1の一点鎖線A−A’で破断して示した1画素分の断面図である。
この表示装置10は、能動素子として薄膜トランジスタ(TFT)を備えたアクティブマトリクス型の表示装置であり、有機EL素子11を画素ごとに備える。
この表示装置10は、有機EL素子11が形成された第1の基板12とは別に、有機EL素子11を電流制御し、駆動するTFT13が形成された第2の基板14を有する。第1の基板12と第2の基板14とは対向して支持体(図示せず)に固定される。第1の基板12および第2の基板14は、例えば、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス等を材料とする。
第1の基板12上には、有機EL素子11を構成する第1の電極である透明電極15、発光層16、および、第2の電極である反射電極17が順次積層され、透明電極15上に画素間遮壁18が形成されている。
透明電極15は、陽極または陰極を構成し、発光層16からの発光が十分に透過するように光透過率が高い材料により形成される。透明電極15には、例えば、錫ドープ酸化インジウム(ITO)、亜鉛ドープ酸化インジウム(IZO)、酸化インジウム(In)、酸化スズ(SnO)又は酸化亜鉛(ZnO)を主成分とした材料が用いられる。
発光層16は、電子と正孔とを再結合させて有機分子を励起させて発光する層であり、有機材料からなる層である。発光層16は、一層による構造の他に、正孔輸送層、電子輸送層のうち少なくとも一層を他に備える多層の構造を有するものとしてもよい。発光層16には、例えば、ポリカルバゾール、ポリパラフェニレン、ポリアリーレンビニレン、ポリチオフェン、ポリフルオレン、ポリシラン、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピリジン、ポリピリジンビニレン、ポリピロール系材料等の高分子系材料が用いられる。
反射電極17は、陽極または陰極を構成し、反射性の高い導電膜で形成されている。反射電極17は、対向する第2の基板14に形成された駆動用TFT13のドレイン電極136と電気的に接続される。反射電極17には、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、マグネシウム、カルシウム若しくはバリウム若しくはこれらの合金等が材料として用いられる。
画素間遮壁18は、画素間が干渉しないように各画素を区画するものである。画素間遮壁18の間に形成される溝により一画素が構成される。画素間遮壁18は、画素間に位置することにより、発光層16上に反射電極17が形成される際に、反射電極17を画素間ごとに分断して形成させる。画素間遮壁18は、断面が逆テーパ型(逆台形型)になっており、反射電極17をより分断させやすくすることができる。画素間遮壁18は、電気絶縁材料からなり、例えば、SiO、SiN等の材料から形成される。
一方、第2の基板14上には、駆動用TFT13と、導通用スペーサ19が形成されている。
駆動用TFT13は、有機EL素子11を流れる電流量を制御するための素子である。駆動用TFT13はボトムゲート構造からなり、ゲート電極131と、ゲート電極131上に形成されたゲート絶縁層132と、電流路となる単一のチャネルを形成するための半導体層133と、オ−ミックコンタクト層としてのn−a−Si層(n+アモルファスシリコン層)134と、ソース電極135と、ドレイン電極136と、ソース電極135およびドレイン電極136を絶縁、保護する等のための保護層137とを有する。
ゲート電極131には、例えば、クロム、クロム合金、アルミ、アルミ合金、チタン若しくはチタン合金又はこれらの化合物が材料として用いられる。ゲート絶縁膜132には、例えば、SiO、SiN等の材料が用いられる。
半導体層133は、ゲート電極131上にゲート絶縁膜132を介して形成されている。半導体層133には、例えば、i−a−Si層(イントリンシックアモルファスシリコン層)が材料として用いられる。
ソース電極135およびドレイン電極136は、第2の基板14、n−a−Si層134および導通用スペーサ19の上に、例えば、金属膜をスパッタリング法等により成膜して、エッチングすることにより形成される。これにより、ドレイン電極136は、導通用スペーサ19上にも形成される。ソース電極135およびドレイン電極136には、例えば、クロム、クロム合金、アルミ、アルミ合金、チタン若しくはチタン合金又はこれらの化合物等の材料が用いられる。
導通用スペーサ19は、その上に形成されるドレイン電極136を、第1の基板12上の反射電極17に電気的に導通させるためのものである。導通用スペーサ19は、ゲート電極131と同じ材料により形成することもできるし、ゲート電極131とは異なる材料により独立して形成することもできる。具体的には、導通用スペーサ19には、ゲート電極131と同じ材料として、例えば、クロム、クロム合金、アルミ、アルミ合金、チタン若しくはチタン合金又はこれらの化合物等や、異なる材料としては、例えば、SiO、SiN等の材料が用いられる。導通用スペーサ19をゲート電極131と同じ材料で形成する場合には、例えば、第2の基板14上に金属膜をスパッタリング法等で成膜して、エッチングによりゲート電極131と導通用スペーサ19とを形成する。
なお、導通用スペーサ19は、断面がテーパ状に形成されているため、その上に形成されるドレイン電極136が断線することや、膜厚が不均一になることを防止できる。また、導通用スペーサ19の厚さは、ドレイン電極136と反射電極17とが電気的に接触する程度の厚さがあればよく、なるべく薄いものが望ましい。
第1の基板12と第2の基板14は、第1の基板12上の各画素間遮壁18で挟まれた所定の画素に対応する有機EL素子11の反射電極17と、第2の基板14上の導通用スペーサ19上に形成された所定の画素に対応する駆動用TFT13のドレイン電極136とが対向して配置されるように位置決めされ、支持体(図示せず)に固定される。そして、反射電極17とドレイン電極136とは電気的に接続される。
駆動用TFT13のゲート電極131には、走査線301が電気的に接続されているとともに、ソース電極135には、信号線302が電気的に接続されている。
この表示装置10では、走査線301が選択されると、信号線302よりソース電極135、ドレイン電極136を介して反射電極17、発光層16、透明電極15へと画像データに応じた電流が流れる。発光層16に電流が流れる際に、発光層16において供給された正孔と電子とが再結合を起こすことによって発光する。発光層16は、画像データに対応した電流量に応じて発光量が制御される。表示装置10では、多数の画素がマトリクス状に並べられ、画素ごとにこのように発光量が制御され、画像が表示される。発光層16からの発光は、透明電極15を介して第1の基板12側から(図2における矢印方向)取り出される。
本実施の形態の表示装置では、有機EL素子11の発光層16からの発光が、透明電極15を介して駆動用のTFT13が存在しない第1の基板12側から取り出されることになるので、光量が駆動用TFT13によって遮られて減少することがなくなり、表示装置の開口率が向上する。また、開口率低下を招くことを理由に駆動用TFT13の大きさが制限されるようなことがなくなるので、多量の電流による有機EL素子11の電流駆動が可能となり、高輝度の表示が可能になる。さらに、有機EL素子11は、駆動用TFT13が形成される第2の基板14とは別の第1の基板12に形成されるため、画素と画素との間隔を狭くすることができるので、表示の高精細化も可能になる。
(実施形態2)
図3は、この発明の実施形態2に適用される有機EL素子を用いた表示装置の構成の一例を示す平面図であり、図4は、図3の一点鎖線B−B’で破断して示した1画素分の断面図である。なお、本実施形態の表示装置は、導通用スペーサを用いない構成が実施形態1と異なり、その他の構成は実施形態1と同様である。以下、同一の符号を付して実施形態1の説明を援用し、実施形態1と異なる点についてのみ説明する。
この表示装置20では、実施形態1とは異なり、第1の基板12の反射電極17と電気的に接続される駆動用TFT13のドレイン電極236の接続部分は、第2の基板14上に導通用スペーサを介さずに形成される。このドレイン電極236の接続部分は、第1の基板12上の画素間遮壁18上に形成された反射電極17と電気的に接続される。
第1の基板12と第2の基板14は、第1の基板12上の画素間遮壁18上に形成された所定の画素における有機EL素子11の反射電極17と、第2の基板14上に形成された所定の画素における駆動用TFT13のドレイン電極236とが対向して配置されるように位置決めされ、支持体(図示せず)に固定される。そして、反射電極17とドレイン電極236とは電気的に接続される。
本実施の形態の表示装置では、導通用スペーサを形成する必要がないので、製造が容易になり、量産性が向上する。
(実施形態3)
図5は、この発明の実施形態3に適用される有機EL素子を用いた表示装置の構成の一例を示す平面図であり、図6は、図5の一点鎖線C−C’で破断して示した1画素分の断面図である。なお、本実施形態の表示装置は、導通用スペーサの構造等が実施形態1と異なり、その他の構成は実施形態1と同様である。以下、同一の符号を付して実施形態1の説明を援用し、実施形態1と異なる点についてのみ説明する。
この表示装置30は、第2の基板14上に複数の導通用スペーサ39を有する。導通用スペーサ39は、第2の基板14上に、対向する第1の基板12上の画素間遮壁18に沿うように、信号線302の延伸方向に(図5におけるD方向に)、所定の間隔をおいて形成されている。導通用スペーサ39は、ゲート電極131と同じ材料により形成することもできるし、ゲート電極131とは異なる材料により独立して形成することもできる。具体的には、導通用スペーサ39には、ゲート電極131と同じ材料として、例えば、クロム、クロム合金、アルミ、アルミ合金、チタン若しくはチタン合金又はこれらの化合物等や、異なる材料としては、例えば、SiO、SiN等の材料が用いられる。導通用スペーサ39をゲート電極131と同じ材料で形成する場合には、例えば、第2の基板14上に金属膜をスパッタリング法等で成膜して、エッチングによりゲート電極131と、所定の間隔をおいて複数の導通用スペーサ39とを形成する。
なお、導通用スペーサ39は、断面がテーパ状に形成されているため、その上に形成されるドレイン電極136の膜厚が不均一になることを防止できる。
ドレイン電極136の導通用スペーサ39上に形成される部分は、導通用スペーサ39が所定の間隔をおいて複数形成されているために、凹凸状に形成される。
第1の基板12と第2の基板14は、第1の基板12上の画素間遮壁18上に形成された所定の画素における有機EL素子11の反射電極17と、第2の基板14上の複数の導通用スペーサ39上に凹凸状に形成された所定の画素における駆動用TFT13のドレイン電極136とが対向して配置されるように位置決めされ、支持体(図示せず)に固定される。そして、反射電極17とドレイン電極136とが電気的に接続される。
本実施形態の表示装置では、所定の間隔をおいて形成された導通用スペーサ39上に凹凸状に形成されたドレイン電極136を、画素間遮壁18上に形成された反射電極17と電気的に接続させるようにしたので、導通性が向上する。
(実施形態4)
図7は、この発明の実施形態4に適用される有機EL素子を用いた表示装置の構成の一例を示す1画素分の断面図である。なお、本実施形態の表示装置は、2つのTFTを有する構成が実施形態3と異なり、その他の構成は実施形態3と同様である。以下、同一の符号を付して実施形態3の説明を援用し、実施形態3と異なる点についてのみ説明する。
表示装置40は、一画素あたりに、画像データを駆動用TFT13に出力する選択TFT43と、駆動用TFT13とを備えている。選択TFT43も、駆動用TFT13と同様に、第2の基板14上に形成されている。
この表示装置40では、選択TFT43のゲート電極431が走査線に電気的に接続され、選択TFT43のソース電極435、ドレイン電極436のいずれか一方が信号線に電気的に接続され、他方が、駆動用TFT13のゲート電極131に電気的に接続されている。駆動用TFT13のソース電極135が、プラスの定電圧の電源線に電気的に接続されている。
この表示装置40では、走査線が選択されると、選択TFT43がオンになり、信号線から選択TFT43を介して駆動用TFT13のゲート電極131に画像データによるデータ電圧が印加される。これにより、駆動用TFT13がオンになり、電源線から駆動用TFT13を介して有機EL素子11に画像データに応じた電流が流れて、発光層16が発光する。非選択時は、選択TFT43がオフになり、駆動用TFT13のゲート電極131の電圧が保持され、電源線から駆動用TFT13を介して有機EL素子11に電流が流れて、発光層16が発光する。
本実施形態の表示装置では、有機EL素子11の発光層16からの発光が、透明電極15を介して選択TFT43および駆動用のTFT13が存在しない第1の基板12側から取り出されることになるので、光量が選択TFT43や駆動用TFT13によって遮られて減少することがなくなり、表示装置の開口率が向上する。また、開口率低下を招くことを理由に選択TFT43や駆動用TFT13の大きさが制限されるようなことがなくなるので、多量の電流による有機EL素子11の電流駆動が可能となり、高輝度の表示が可能になる。さらに、有機EL素子11は、選択TFT43や駆動用TFT13が形成される第2の基板14とは別の第1の基板12に形成されるため、画素と画素との間隔を狭くすることができるので、表示の高精細化も可能になる。
以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記各実施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、上記各実施形態では、駆動用TFT13のドレイン電極136,236を有機EL素子11の反射電極17に電気的に接続するように説明したが、駆動用TFT13のソース電極135を、有機EL素子11の反射電極17に電気的に接続させる構成とすることも可能である。
また、第1の基板12および第2の基板14の間を、例えば、光硬化性樹脂等で密封し、各素子等を保護するようにしてもよい。
さらに、実施形態3においては、複数の導通用スペーサ39を形成するようにしたが、一つの導通用スペーサ39のみを形成するようにしてもよい。
また、実施形態3においては、複数の導通用スペーサ39を信号線302の延伸方向に沿って形成するようにしたが、複数の導通用スペーサ39を走査線301の延伸方向に沿って、対向する第1の基板12上の画素間遮壁18に沿うように、形成するようにしてもよい。
さらに、実施形態1および2においては、駆動用TFT13のみを有する表示装置について説明したが、実施形態1および2において、選択TFT43および駆動用TFT13を有する表示装置としても本発明に適用できる。
また、各実施形態においては、駆動用TFT13をボトムゲート構造のものとして説明したが、トップゲート構造の駆動用TFTであってもよい。
さらに、各実施形態においては、駆動用TFT13のドレイン電極136,236を有機EL素子11の反射電極17に電気的に直接接続するように説明したが、例えば、導電性のスペーサ等の電気接続手段を介して電気的に接続させるようにしてもよい。
本発明の実施形態1に係る表示装置の平面図である。 本発明の実施形態1に係る表示装置の断面図である。 本発明の実施形態2に係る表示装置の平面図である。 本発明の実施形態2に係る表示装置の断面図である。 本発明の実施形態3に係る表示装置の平面図である。 本発明の実施形態3に係る表示装置の断面図である。 本発明の実施形態4に係る表示装置の断面図である。 従来の表示装置の断面図である。
符号の説明
10,20,30、40・・・表示装置、11・・・有機EL素子、12・・・第1の基板、13・・・駆動用TFT、43・・・選択TFT、131・・・ゲート電極、136,236・・・ドレイン電極、135・・・ソース電極、14・・・第2の基板、15・・・透明電極、16・・・発光層、17・・・反射電極、19,39・・・導通用スペーサ

Claims (5)

  1. 第1の電極、発光層、および、第2の電極が順次積層された有機エレクトロルミネッセンス素子が形成された第1の基板と、
    前記有機エレクトロルミネッセンス素子の第2の電極と電気的に接続されるドレイン電極またはソース電極を有するとともに、前記有機エレクトロルミネッセンス素子へ流れる電流を制御するトランジスタが形成された第2の基板とを備え、
    前記有機エレクトロルミネッセンス素子の第2の電極と、前記トランジスタのドレイン電極またはソース電極とが対向して配置され、電気的に接続されている、
    ことを特徴とする表示装置。
  2. 前記第1の基板上に形成された各画素を区画する画素間遮壁を有し、
    前記有機エレクトロルミネッセンス素子の第2の電極は、前記画素間遮壁上に延びて形成され、
    前記画素間遮壁上に形成された前記有機エレクトロルミネッセンス素子の第2の電極と、前記トランジスタのドレイン電極またはソース電極とが対向して配置され、電気的に接続されている、
    ことを特徴とする請求項1記載の表示装置。
  3. 前記第2の基板上に形成された導通用スペーサを有し、
    前記トランジスタのドレイン電極またはソース電極は、前記導通用スペーサ上を含む第2の基板上に形成され、
    前記導通用スペーサ上に形成された前記トランジスタのドレイン電極またはソース電極と、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の第2の電極とが対向して配置され、電気的に接続されている、
    ことを特徴とする請求項1または2記載の表示装置。
  4. 前記第2の基板上に形成された複数の導通用スペーサを有し、
    前記トランジスタのドレイン電極またはソース電極は、前記複数の導通用スペーサ上を含む第2の基板上に形成され、
    前記複数の導通用スペーサ上に凹凸状に形成された前記トランジスタのドレイン電極またはソース電極と、前記画素間遮壁上に形成された前記有機エレクトロルミネッセンス素子の第2の電極とが対向して配置され、電気的に接続されている、
    ことを特徴とする請求項2記載の表示装置。
  5. 前記第2の基板に形成されるとともに、前記トランジスタのゲート電極と、ドレイン電極またはソース電極とが電気的に接続されており、前記トランジスタに画像データを出力する第2のトランジスタを備えたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の表示装置。

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