JP2006228675A

JP2006228675A - 有機ｅｌ表示装置

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Publication number: JP2006228675A
Application number: JP2005044263A
Authority: JP
Inventors: Kouji Terumoto; 幸次照元
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2005-02-21
Filing date: 2005-02-21
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2025-02-21
Also published as: JP4693436B2

Abstract

【課題】有効表示エリア内の全体で暗い背景とし、暗い背景内に表示画像を表示させ、表示品位を向上させることができる構造の有機ＥＬ表示装置を提供する。
【解決手段】透光性の第１基板１の一面で、画素が形成される表示領域Ａ内に陽極電極２が複数本縦方向に形成され、その陽極電極２上に有機層３が積層され、さらに陰極電極４が第１電極２と直交する方向に帯状に形成されている。第１基板１には、さらに第１電極２および第２電極４と接続される配線パターン５が形成され、他面側に円偏光板８が設けられている。この構成で、表示パネルの正面に露出する部分の配線パターン５の間隙部および第２電極４も配線パターン５も設けられないで、光の透過が目立つ領域の第１基板１と第２基板７との間のいずれかの層に、配線パターン５、第１電極２および第２電極４と電気的に分離して金属膜によりダミーパターン９が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機物のエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）を利用してディスプレイを構成する有機ＥＬ表示装置に関する。さらに詳しくは、表示パネルの正面全体に亘って、表示画像が暗色の背景にコントラストよく表示され、表示画像の中に光の抜けが生じないようにして表示品位の低下を防止し得る構造の有機ＥＬ表示装置に関する。

有機物質を使用したＥＬ素子は、固体発光型の安価な表示素子として開発が行われている。従来の有機ＥＬ表示装置は、たとえば図３に示されるように、ガラスなどの透明基板６２の一面上に、ＩＴＯなどからなる帯状の陽極電極６３が複数個並列して設けられ、その間隙部および帯状に形成されたＩＴＯ膜６３上の発光させない（画素とならない）領域に、たとえばポジ型のフォトレジストなどからなる絶縁膜６４をフォトリソグラフィ技術により形成し、さらにその表面に、たとえばネガ型のフォトレジストなどの塗布とパターニングにより、陽極電極６３と直角方向に隔壁６５が複数個並列して形成されている。そして、真空蒸着装置内で、有機層６６が成膜され、その表面に、たとえばアルミニウム（Ａｌ）を真空蒸着装置で０.１μｍ程度の厚さ蒸着させることにより、陰極電極６７がＩＴＯからなる陽極電極６３と直交する方向に帯状に形成されている。この有機層６６は、湿気や酸素などにより劣化しやすいため、ガラスやステンレスなどの封止部材６８により被覆され、内部に吸湿剤６９が設けられている。そして、透明基板６２の他面側に円偏光板６０（直線偏光板と１／４波長板の組合せたもの）が設けられている。

この円偏光板６０は、透明基板６２側から入射する外光Ｐが、陰極電極６７のＡｌにより反射して表示面側に出てくると、有機層で発光する画像の光に外光が映りこんで画像が見にくくなるため、金属膜で反射した光は円偏光の回転方向が逆になり、位相が反転した光が打ち消し合い、円偏光板を透過できないという特性を利用して、背景を暗く（黒く）し、表示画像とのコントラスト比を大きくして、周囲の映り込みを防止し、表示品位を向上させるためである（たとえば特許文献１参照）。

この構成で、直交する陽極電極６３と陰極電極６７とが交差する部分が画素となり、両電極により選択される画素のみに電圧が印加され、所望の画素を点灯させ、透明基板６２の他面側から照射されることにより画像を表示させる。なお、前述の例では、画素間に隔壁６５が形成され、その隔壁６５上にもＡｌの蒸着が行われることにより、表示領域のほぼ全面に亘って前述の円偏光板により外光の映り込みを防止しているが、電極の間隔が非常に狭く、１０μｍ程度以下の間隔で電極配線を形成する場合には、このような隔壁６５を形成しなくても、電極間から光が漏れることは殆ど起こらない。

しかし、たとえば図４に、表示パネルの正面の概略図が示されるように、表示領域Ａに形成される電極７１は、表示領域Ａの外側に形成される配線パターン７２により透明基板の一辺側または対向する両辺側に引き出され、表示データの入力が行われるようになっている。この配線パターン７２は抵抗成分を小さくするため、少なくとも金属膜が設けられることにより形成されるが、その厚さは薄く、また、幅も狭いため、抵抗を完全になくすることはできない。一方、電極によって抵抗が異なると電流駆動である有機ＥＬ表示装置では、画素により明るさが変化して表示品位を低下させる。そのため、どの電極に対してもほぼ同程度の抵抗になるように、その配線パターン７２の幅は制限される。
特開２０００−３７９３号公報

前述のように、画素を構成する陰極電極には金属膜が用いられると共に、画像が表示される領域の画素間は、隔壁上の金属膜または画素電極の間隔を小さくすることにより画像の中に外光が映り込むということは殆どなくきれいな画像を表示することができる。しかしながら、実際の表示パネルでは、画素が形成された表示領域Ａ以外でも、図４にＢで示される有効表示エリアが表示パネルの正面に露出する。その結果、配線パターン７２の形成される領域も有効表示エリアＢ内となり、この部分で外光の映り込みがあると、表示画像の視認特性を低下させる。しかし、実際には配線パターン７２の太さ（幅）は、前述のように、各画素でその抵抗値が等しくなるように形成される必要があるため、たとえば図４にＣで示されるように、配線パターンの間隔が広いところが出てくる。そのため、表示画像そのものに外光の映り込みがなくても、視認特性が低下するという問題がある。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、有効表示エリア内（画素部分以外の領域を含む表示画面として露出する領域）の全体で暗い背景とし、暗い背景内に表示画像を表示させ、表示品位を向上させることができる構造の有機ＥＬ表示装置を提供することにある。

本発明による有機ＥＬ表示装置は、透光性の第１基板と、該第１基板の一面で、画素が形成される表示領域内に形成される第１電極と、該第１電極上に積層される有機層と、該有機層上に設けられる第２電極と、前記第１基板の表示領域外の前記一面に少なくとも金属膜を有する導電膜で形成され、前記第１電極および第２電極と接続される配線パターンと、前記第１基板上の前記配線パターンおよび有機層が設けられた部分を被覆するように設けられる第２基板と、前記第１基板の他面側に設けられる円偏光板とからなり、表示パネルの正面に露出する部分の前記配線パターンの間隙部および前記第２電極も配線パターンも設けられないで、光の透過が目立つ領域の前記第１基板と第２基板との間のいずれかの層に、前記配線パターン、第１電極および第２電極と電気的に分離して金属膜によりダミーパターンが形成されている。

ここに光の透過が目立つ領域とは、外光が表示パネルの表示画面内に映り込み、視認特性を低下させる程度の光の漏れがある領域を意味し、また、第１基板と第２基板との間のいずれかの層とは、たとえば第１基板の一面、第１基板上に積層される有機層表面、第２基板の内面などの第１基板と第２基板との間のいずれかの層を意味する。さらに、第２基板とは、有機層などを第１基板と共に封止する部材を意味し、ガラスなどの板状体に限定されるものではなく、ＣＶＤ法などにより成膜される絶縁膜なども含む意味である。

前記ダミーパターンは、前記第１基板の一面に、前記配線パターンの形成と同時に同じ材料で形成されてよいし、前記第２電極が形成される有機層表面に、該第２電極の形成と同時に同じ材料で形成されてよい。また、第２基板の一面に形成することもできる。この場合、光の透過が目立つ領域のみならず、広い範囲にダミー電極が形成されても差し支えはない。

この構造にすることにより、たとえば第１基板の配線パターンの隙間にダミーパターンを形成する場合には、配線パターンを形成する際のパターニングの際に、ダミーパターンが残るようにパターニングをしてエッチングするだけで形成することができ、また、有機層表面にダミーパターンを形成する場合には、陰極電極を蒸着法などにより形成する際に、同様に蒸着の際のマスクに、ダミーパターンの形状に合せて開口部を形成しておくだけで、何らの特別な工数や材料を必要とすることなく、簡単に形成することができる。しかも、この金属膜が配線パターンの隙間など、外光が映り込む部分に形成されることにより、外光が入射しても第１基板の他面側に設けられた円偏光板により外光は円偏光となり、その円偏光は金属膜による反射によりその回転方向が反転して円偏光板を透過することができなくなるため、表示パネルの観察者の目には入らない。一方、配線パターンや陰極電極の形成されている部分には、金属膜が形成されているため、入射した外光は同様に円偏光の回転方向が反転して再度円偏光板を透過することができなくなる。その結果、表示パネルの表示画面全体において、外光が入り込んでもその光がさらに反射して表示パネルの観察者側に戻ることはなく、暗色となり、その暗色内に有機ＥＬ発光部による発光色が観察され、非常に視認特性の優れた表示画面となる。

つぎに、本発明の有機ＥＬ表示装置について、図面を参照しながら説明をする。本発明の有機ＥＬ表示装置は、その一実施形態の断面説明図および第１基板の電極および配線パターンが形成された状態の概略平面説明図がそれぞれ図１に示されるように、透光性の第１基板１の一面で、画素が形成される表示領域Ａ内に第１電極（たとえば陽極電極）２が複数本縦方向に形成され、その陽極電極２上に有機層３が積層され、さらにその有機層３上に第２電極（たとえば陰極電極）４が第１電極２と直交する方向に帯状に形成されることにより有機ＥＬ発光部１０が形成されている。そして、第１基板１の表示領域Ａ外で第１電極２が形成された一面に少なくとも金属膜５１を有し、第１電極２および第２電極４と接続される配線パターン５（５ａ、５ｂ）が形成されている。そして、第１基板１上の配線パターン５および有機層３が設けられた部分を被覆するように第２基板（封止層）７が設けられ、第１基板１の他面側に直線偏光板と１／４波長位相差板からなる円偏光板８が設けられている。本発明では、図１（ｂ）に第１基板１の平面概略説明図が示されるように、表示パネルの正面に露出する部分の配線パターン５の間隙部および第２電極４も配線パターン５も設けられないで、光の透過が目立つ領域の第１基板１と第２基板７との間のいずれかの層に、配線パターン５、第１電極２および第２電極４と電気的に分離して金属膜によりダミーパターン９（９ａ、９ｂ、９ｃ）が形成されていることに特徴がある。

図１に示される例では、第１基板１の一面に配線パターン５の形成と同時にダミーパターン９が形成されている。すなわち、配線パターン５は、第１電極２および第２電極４の端子を表示パネルの端部に引き出して、信号を印加できるようにするため形成されており、図１に示される例では、第１電極（陽極電極）用配線パターン５ａが第１基板１の下側に第１電極２と連続して形成されており、第２電極４と接続するための第２電極（陰極電極）用配線パターン５ｂが第１基板１の左右両側から下側にかけて形成されている。第１電極２は、この第１基板１の他面側から表示画像を観察するため、光を透過させる必要があり、透明電極、すなわちＩＴＯまたは酸化インジウム、酸化スズなどにより形成されている。しかし、配線パターン５（５ａ、５ｂ）は画素ではないため、光を透過させる必要はなく、むしろ細くしながら低抵抗で信号を伝達する必要があるため、金属膜で形成する必要があり、図１に示される例では、第１電極２と同時にＩＴＯなどの透明導電膜５２により形成された後、さらにその表面にモリブデン（Ｍｏ）などの金属膜５１により形成されている。しかし、金属膜５１だけで形成されてもよい。なお、配線パターン５ａ、５ｂの端部で有効表示エリアＢの外側に位置する部分は、回路基板などの配線と接続する端子部５ｃで、金属膜５１は設けられないで、ＩＴＯ膜５２のみからなっている。

この第２電極用配線パターン５ｂは、後述する第１電極２上に有機層３および第２電極４が形成される際に、第２電極４が接続領域６上まで延びて形成されることにより、第２電極用配線パターン５ｂの一端部である接続領域６で、第２電極４と接続され、第１電極２の左右両側部から下端部にかけて形成されている。そして、第１基板１の下端部に両電極の端子部５ｃが全て整列されているが、第１基板１の一辺側に揃える必要はなく、上下両端部側に引き出してもよく、左右両辺を使用することもできる。

図１に示される例では、第１基板１の一辺側にすべての電極２、４の端子が配線パターン５ａおよび５ｂにより引き出されているため、第１電極用配線パター５ａのグループと第２電極用配線パターン５ｂのグループとの間に隙間が形成され、第１のダミーパターン９ａが形成され、第２電極用配線パターン５ｂの上部側は配線パターンが少なくなるため、配線パターン９のない隙間が形成され、その隙間に第２のダミーパターン９ｂが形成されている。さらに、図１に示される例では、配線パターン９が全て第１基板１の下側に引き出されていることにも起因して、第１基板１の上側にも隙間が形成されており、その隙間に第３のダミーパターン９ｃが形成されている。すなわち、第１基板１の一面では、表示領域（画素の形成される領域）Ａ以外の有効表示エリアＢ（枠体で覆われないで表示パネルの正面に出る領域）は、ほぼ全域に亘って、１０μｍ以下程度の間隙部があるだけで、それ以外は金属膜（配線パターン５および第２電極４）により被覆されている。

図１に示される例では、ダミーパターン９がいずれも第１基板１に形成されていたが、たとえば第３のダミーパターン９ｃや第２のダミーパターン９ｂであれば、第２電極４を形成する際に、有機層３の表面に形成することもできる。また、後述するように、第２基板７の内面などに予め形成しておくことができる。すなわち、第１基板１と第２基板７との間のいずれかの層上に形成されていればよい。このような有機層３上や第２基板７などに設ける場合には、配線パターン５との接触を心配する必要がないため、大きめのパターンで形成しておくこともできる。

透明基板１としては、ガラス、およびポリイミドフィルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリフェニレンスルフィド膜、ポリパラキシレン膜などの各種絶縁性プラスティックなどの透明基板を用いることができる。大きさは、表示デバイスの所望の大きさに合せて自由に設定することができるが、たとえば２５ｍｍ×２０ｍｍ程度で、０.７ｍｍ厚程度のガラス基板が用いられる。

有機ＥＬ発光部１０は、第１電極２、有機層３、第２電極４からなっており、第１電極２は、たとえばＩＴＯを全面に真空蒸着などにより形成した後にフォトリソ工程でパターニングすることにより、数μｍ〜数十μｍ程度間隔で、たとえば１５０μｍ程度の幅の帯状電極を、たとえば横に９６本程度形成されている。その上に有機層３が全面に形成され、その上にメタルマスクを用いてＡｌなどの金属膜を真空蒸着で形成し、第１電極２と直交する方向に６４本程度の第２電極４を数μｍ〜数十μｍ程度の間隔で、１５０μｍ程度の幅に形成されている。ただし、陰極（第２電極）の間隔は、あまり広くなると外光の映り込みが目立ちやすくなるため、１０μｍ程度以下にすることが好ましい。

有機層３は、たとえば第１電極２が陽極電極の場合、たとえば図２に示されるように、正孔輸送層３１、発光層３２および電子輸送層３３からなる構造に形成され、さらに第２電極（陰極電極）４との間に電子注入層４ａが形成されているが、有機層３は、この３層構造に制限されるものではなく、少なくとも発光層が形成されていればよく、また、それぞれの層もさらに複層にすることもできる。また、陽極と陰極が上下逆になる場合には、有機層３の積層構造も逆になる。

正孔輸送層３１は、一般的には発光層３２への正孔注入性の向上と正孔の安定な輸送向上のため、イオン化エネルギーがある程度小さく、発光層３２への電子の閉込め（エネルギー障壁）が可能であることを求められており、アミン系の材料、たとえばトリフェニルジアミン誘導体、スチリルアミン誘導体、芳香族縮合環をもつアミン誘導体などが用いられ、１０〜１００ｎｍ、好ましくは２０〜５０ｎｍ程度の厚さに設けられる。また、図には示されていないが、正孔輸送層３１と陽極電極３との間に正孔注入層を設け、正孔輸送層３１へのキャリアの注入性をさらに向上させることも行われる。この場合も、陽極電極２からの正孔の注入性を向上させるため、イオン化エネルギーの整合性の良い材料が用いられ、代表例として、アミン系やフタロシアニン系が用いられる。図２に示される例では、正孔輸送層４１として、ＮＰＢが３５ｎｍの厚さに設けられている。

発光層３２としては、発光波長に応じて選択されるが、たとえば青色系の材料として、ＤＳＡ系などの材料が用いられ、緑色および赤色の発光材料として、Ａｌｑなどが用いられ、３５ｎｍ程度の厚さに設けられる。この発光層３２は、有機物蛍光材料をドーピングすることにより、ドーピング材料固有の発光色を得ることができ、また、発光効率や安定性を向上させることができる。このドーピングは、発光材料に対して数重量（ｗｔ）％程度（０.１〜２０ｗｔ％）で行われる。

蛍光性物質としては、キナクリドン、ルブレン、スチリル系色素などを用いることができる。また、キノリン誘導体、テトラフェニルブタジエン、アントラセン、ペリレン、コロネン、１２−フタロペリノン誘導体、フェニルアントラセン誘導体、テトラアリールエテン誘導体などを用いることができる。また、それ自体で発光が可能なホスト物質と組み合せて使用することが好ましく、ホスト物質としては、キノリノラト錯体が好ましく、８−キノリノールまたはその誘導体を配位子とするアルミニウム錯体が好ましく、その他に、フェニルアントラセン誘導体やテトラアリールエテン誘導体などを用いることができる。

電子輸送層３３は、陰極電極４からの電子の注入性を向上させる機能および電子を安定に輸送する機能を有するもので、図２に示される例では、Ａｌｑ３（トリス（８−キノリノラト）アルミニウム）が２５ｎｍの厚さに設けられている。この層が余り厚くなると、発光層ではなくこの層で発光するため、余り厚くはしないで、通常は１０〜８０ｎｍ、好ましくは２〜５０ｎｍ程度の厚さに設けられる。電子輸送層３３としては、上記材料の他に、キノリン誘導体、８−キノリノールないしその誘導体を配位子とする金属錯体、フェニルアントラセン誘導体、テトラアリールエテン誘導体などを用いることができる。この電子輸送層３３と陰極電極４との間でギャップが大きい場合には、正孔側と同様に、ＬｉＦなどからなる電子注入層４ａが設けられる。

陰極電極とする第２電極４としては、電子注入性を向上させるため、仕事関数の小さい金属が主に用いられる。代表例としては、Ｍｇ、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｚｒなどが一般には用いられる。また、酸化インジウムのような透明膜を用いることもできる。これらの金属の酸化などを防止して安定化させるため、他の金属との合金化をさせることが多く、図２に示される例も、ＬｉＦ層４ａを介してＡｌ層が１１０ｎｍ程度成膜されることにより、陰極電極４が形成されている。

第２基板７は、有機層３や電極パターン５などを保護するもので、封止部材ということもできる。この第２基板に前述のダミーパターン９を形成することもできる。この第２基板７により被覆されることにより、水分や酸素に弱い有機層３が、空気中の水蒸気や酸素などから保護される。第２基板７としては、ステンレスなどによりキャンタイプにプレス加工されたキャップが第１基板１に貼り付けられる場合もあるが、一般的には、ガラス板などの非金属板に、たとえばサンドブラストなどによりザグリ穴が設けられ、そのザグリ穴内に前述の有機ＥＬ発光部１０などが収まるように透明基板１の一面側に貼着されている。また、第２基板７としては、有機ＥＬ発光部１０を外気から遮断できればよいため、キャップやガラス板でなくても、表面全体に、たとえばＳｉ_xＮ_yなどのパシベーション膜（封止膜）がＣＶＤ法などにより被膜される構造のものでもよい。

円偏光板８は、振動方向がランダムな光を一定方向の振動方向のみの光にする直線偏光板と、光軸を直線偏光板の偏光軸と４５°の角度をなすように設定された１／４波長の位相差板とを貼り合せることにより形成されたもので、金属膜により反射した円偏光は、偏光方向が反転し、位相が反対の光となって打ち消し合うことにより、反射した光が円偏光板を透過して戻らなくなるという性質を利用するものである。

本発明によれば、配線パターンの隙間や画素電極のない部分にダミーパターンが形成されており、しかも表地面側に円偏光板が設けられているため、外光の反射は封じ込められ、表示画面内に外光の映り込みが生じない。そのため、背景は暗色となり、その暗色内に有機ＥＬ部で発光する画素により形成される画像が映し出され、暗色（黒色）の背景に、表示画像のみが鮮明に表示され、コントラスト比が高く、表示品位が非常に向上して視認特性の優れた有機ＥＬ表示装置が得られる。

本発明による有機ＥＬ表示装置の一実施形態を示す説明図である。図１の有機ＥＬ発光部の構造例を示す断面説明図である。従来の有機ＥＬ表示装置の一例を示す一部断面説明図である。従来の有機ＥＬ表示装置の一例の電極および配線パターンの配置例を示す平面説明図である。

符号の説明

１第１基板
２第１電極
３有機層
４第２電極
５配線パターン
６接続領域
７第２基板
８円偏光板
９ダミーパターン
１０有機ＥＬ発光部

Claims

透光性の第１基板と、該第１基板の一面で、画素が形成される表示領域内に形成される第１電極と、該第１電極上に積層される有機層と、該有機層上に設けられる第２電極と、前記第１基板の表示領域外の前記一面に少なくとも金属膜を有する導電膜で形成され、前記第１電極および第２電極と接続される配線パターンと、前記第１基板上の前記配線パターンおよび有機層が設けられた部分を被覆するように設けられる第２基板と、前記第１基板の他面側に設けられる円偏光板とからなり、表示パネルの正面に露出する部分の前記配線パターンの間隙部および前記第２電極も配線パターンも設けられないで、光の透過が目立つ領域の前記第１基板と第２基板との間のいずれかの層に、前記配線パターン、第１電極および第２電極と電気的に分離して金属膜によりダミーパターンが形成されてなる有機ＥＬ表示装置。
前記ダミーパターンが、前記第１基板の一面に、前記配線パターンの形成と同時に同じ材料で形成されてなる請求項１記載の有機ＥＬ表示装置。
前記ダミーパターンが、前記第２電極が形成される有機層表面に、該第２電極の形成と同時に同じ材料で形成されてなる請求項１記載の有機ＥＬ表示装置。