JP2007234268A

JP2007234268A - 有機ｅｌ表示装置

Info

Publication number: JP2007234268A
Application number: JP2006051541A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Kai; 和彦甲斐; Kiyoshige Kinugawa; 清重衣川; Masahito Ito; 雅人伊藤
Original assignee: Hitachi Displays Ltd
Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2006-02-28
Filing date: 2006-02-28
Publication date: 2007-09-13
Also published as: US7714507B2; US20070200495A1

Abstract

【課題】形成プロセスを増加することなく、色純度調整、特に白色純度を向上した有機ＥＬ表示装置を提供する。
【解決手段】ガラス基板の主面上に成膜された絶縁膜ＩＮＳの上に形成された各単位画素毎に画素電極である下部電極ＢＥＬの上にバンクＢＮＫが設けられる。バンクＢＮＫは、画素ごとに当該画素を囲む堤の形状を有し、バンクＢＮＫで囲まれた領域内に有機ＥＬ発光層が充填される。バンクＢＮＫとバンクＢＮＫの間に緑色発光層（Ｇ発光層）、青色発光層（Ｂ発光層）、赤色発光層（Ｒ発光層）が設けられる。これらの有彩色の発光層の形成と同時に白色画素の領域に緑色発光層（Ｇ発光層）、青色発光層（Ｂ発光層）、赤色発光層（Ｒ発光層）の３色の発光層が積層形成されて白色発光層（Ｇ+Ｂ+Ｒ）が形成される。緑色発光層（Ｇ発光層）、青色発光層（Ｂ発光層）、赤色発光層（Ｒ発光層）、および白色発光層（Ｇ+Ｂ+Ｒ発光層）の上を共通に覆って上部電極ＵＥＬが形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機ＥＬ表示装置に係り、特に絶縁基板上に複数色の有機ＥＬ素子を積層してフルカラー表示を行なう有機ＥＬ表示装置における輝度向上に好適なものである。

フラットパネル型の表示装置として液晶表示装置（ＬＣＤ）やプラズマ表示装置（ＰＤＰ）、電界放出型表示装置（ＦＥＤ）、有機ＥＬ表示装置（ＯＬＥＤ）などが実用化ないしは実用化研究段階にある。中でも、有機ＥＬ表示装置は薄型・軽量の自発光型表示装置の典型としてこれからの表示装置として極めて有望な表示装置である。有機ＥＬ表示装置には、所謂ボトムエミッション型とトップエミッション型とがある。なお、ここでは、本発明をアクティブ・マトリクス方式の有機ＥＬ表示装置について説明するが、発光層構造に関しては単純マトリクス方式などの有機ＥＬ表示装置にも同様に適用できる。

図７は、ボトムエミッション型の有機ＥＬ表示装置の構成例を説明する図である。図７（a）は概略全体構成を説明する断面図、（b）は単位画素の構造例を説明する断面図である。ボトムエミッション型の有機ＥＬ表示装置は、ガラス基板を好適とする絶縁基板ＳＵＢの主面上に、薄膜トランジスタＴＦＴを有し、絶縁膜ＩＮＳに形成したコンタクトホールを通して第１の電極または一方の電極（以下、下部電極、あるいは画素電極としての透明電極（ＩＴＯ等））ＢＥＬが形成されている。下部電極ＢＥＬは各単位画素毎に独立となっている。

薄膜トランジスタＴＦＴの形成領域の上方には絶縁材で形成された堤すなわちバンクＢＮＫを有し、隣接する単位画素間を区画して電界の印加で発光する有機発光層ＩＬＬの収容部を構成する。有機発光層ＩＬＬを覆って第２の電極（共通電極）または他方の電極としての反射性の金属電極すなわち上部電極ＵＥＬが積層されている。こうして構成された有機ＥＬ素子を主面に有する絶縁基板ＳＵＢは封止缶ＣＡＶで外部雰囲気とは隔離され、接着材等の封止材で封止される。なお、封止缶ＣＡＶで封止された内部には乾燥剤あるいは吸湿剤ＤＳＣが内蔵される。

そして、例えば下部電極ＢＥＬを陽極（アノード）とし、上部電極ＵＥＬを陰極（カソード）として両者の間に電界を印加することで有機多層膜で構成した有機ＥＬ素子にキャリア（電子と正孔）が注入され、該有機多層膜が発光する。有機ＥＬ素子の発光Ｌは絶縁基板ＳＵＢを通して表示光として出射される。この有機ＥＬ素子の単位画素を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）をカラー画素とし、このカラー画素をマトリクス状に複数配列することで、フルカラーの画像表示が得られる。

図８は、トップエミッション型の有機ＥＬ表示装置の構成例を説明する図である。図７（a）は概略全体構成を説明する断面図、（b）は単位画素の構造例を説明する断面図である。トップエミッション型の有機ＥＬ表示装置は、上記したボトムエミッション型の一方の電極に対応する下部電極ＢＥＬを反射性を有する金属電極とし、他方の電極である上部電極ＵＥＬをＩＴＯ等の透明電極とし、両者の間に電界を印加することで有機多層膜が発光し、この発光Ｌを上部電極ＵＥＬ側から出射する構成となっている。トップエミッション型では、ボトムエミッション型における封止缶として、ガラス板を好適とする透明板が使用され、乾燥剤あるいは吸湿剤ＤＳＣは透明材料とするか、表示光を遮光しない部分に配置される。他の構成は図７とほぼ同様である。

また、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の有機ＥＬ素子の代わりに、白色の有機ＥＬ素子に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタを組み合わせてフルカラーの画像表示を実現するものも知られている。

特許文献１には、表示の輝度を上げるために、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の有機ＥＬ素子に白色（Ｗ）の有機ＥＬ素子を加えたＲ-Ｇ-Ｂ-Ｗ方式としたものが開示されている。
特開２００４−３１１４４０号公報

特許文献１に開示されたＲ-Ｇ-Ｂ-Ｗ方式では、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、白色（Ｗ）を発光する別個の有機ＥＬ膜を同層厚で形成しており、蒸着等の有機ＥＬ膜形成プロセスを４回必要とする。従来の白色（Ｗ）を発光する有機ＥＬ膜は２色の発光剤を混合するのが一般的なので、発光スペクトルがなだらかになり易く、色バランス調整（色純度調整）が難しい。また、白色の有機ＥＬ素子に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタを組み合わせるものでは、有機ＥＬ素子の発光がカラーフィルタにより一部吸収されるため、光取出し効率が低下する。

本発明の目的は、形成プロセスを増加することなく、色純度調整、特に白色純度を向上した有機ＥＬ表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の有機ＥＬ表示装置は、絶縁基板の主面に単位画素毎に形成した複数の第１電極と、第１電極のそれぞれの上に積層されて互いに異なる色光を発する複数の有機ＥＬ層と、前記複数の有機ＥＬ層を共通に覆って成膜した第２電極とを有する。

そして、前記複数の有機ＥＬ層は単位画素毎に当該画素の領域を区画するバンクで囲まれ、前記複数の有機ＥＬ層は、光の３原色を発光する有彩色の有機ＥＬ層のそれぞれを有する単位画素と白色を発光する単位画素とでフルカラーの画素を構成されており、前記白色を発光する単位画素の有機ＥＬ層を、前記３原色を発光する有彩色の有機ＥＬ層の積層膜とした。

本発明は、上記の白色を発光する単位画素の有機ＥＬ層の厚みは、前記有彩色の有機ＥＬ層の厚みより大きくした。

また、本発明は、上記バンクの頂点と上記白色を発光する単位画素の有機ＥＬ層の頂点との距離差を、上記バンクの頂点と上記有彩色の有機ＥＬ層の頂点との距離差より小とした。

また、本発明は、前記積層膜の１つを、当該白色を発光する単位画素に隣接する画素の前記有彩色の有機ＥＬ層と前記バンク上を超えて連続させたものとすることができる。

また、本発明は、前記３原色を発光する異なる有彩色の複数の画素を、走査方向に沿って配置し、前記白色を発光する単位画素に隣接する画素を当該白色を発光する単位画素に対して前記走査方向で片側、又は両側に隣接する前記有彩色の画素とすることができる。

また、本発明は、前記白色を発光する単位画素に隣接する画素を囲む前記バンク上では、前記３原色を発光する有彩色の有機ＥＬ層を積層させることができる。

また、本発明は、前記白色を発光する単位画素に隣接しない画素を囲む前記バンク上では、前記３原色を発光する有彩色の有機ＥＬ層のうちの２色の有機ＥＬ層を積層させることができる。

本発明の画素構造は、３原色を発光する有彩色の有機ＥＬ層と同時に白色画素の有機ＥＬ層を形成するものであることから、画素形成プロセスを増加させる必要がない。本発明の有機ＥＬ表示装置は、３原色の発光ピークをもつ光源となるため、色純度の調整が容易で、白色純度が向上した高輝度のフルカラー画像を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態につき、実施例の図面を参照して詳細に説明する。以下の実施例ではボトムエミッション型の有機ＥＬ表示装置を例とするが、トップエミッション型でもその有機ＥＬ発光層の構造に関しては同様である。

図１は、本発明のＲ-Ｇ-Ｂ-Ｗ方式の有機ＥＬ表示装置の実施例１を説明するフルカラー１画素の断面模式図である。なお、ここでは、薄膜トランジスタＴＦＴなどは図示を省略した。図１において、図示しないガラス基板の主面上に成膜された絶縁膜ＩＮＳの上に各単位画素毎に画素電極である下部電極ＢＥＬが形成されている。

各下部電極ＢＥＬの上にバンクＢＮＫが設けられている。このバンクＢＮＫは、画素ごとに、当該画素を囲む堤の形状を有し、バンクＢＮＫで囲まれた領域内に有機ＥＬ発光層が充填される。すなわち、図１では、バンクＢＮＫとバンクＢＮＫの間に、緑色発光層（Ｇ発光層）、青色発光層（Ｂ発光層）、赤色発光層（Ｒ発光層）が設けられている。これらの有彩色の発光層の形成と同時に白色画素の領域に緑色発光層（Ｇ発光層）、青色発光層（Ｂ発光層）、赤色発光層（Ｒ発光層）の３色の発光層が積層形成されて白色発光層（Ｇ+Ｂ+Ｒ）が形成されている。

そして、緑色発光層（Ｇ発光層）、青色発光層（Ｂ発光層）、赤色発光層（Ｒ発光層）、および白色発光層（Ｇ+Ｂ+Ｒ発光層）の上を共通に覆って上部電極ＵＥＬが形成されている。

このように構成された画素に対し、各下部電極ＢＥＬと上部電極ＵＥＬの間に電界を印加することで、Ｇ色光、Ｂ色光、Ｒ色光および白色光であるＷ光が図１の下側に出射する。このような画素を２次元配列（マトリクス配列）して高輝度フルカラーの画像表示装置が構成される。

図２は、高輝度フルカラーの画像表示装置における画素配置のバリエーションを説明する図である。なお、図中の矢印は水平走査方向（ゲート線延在方向）を示す。各画素は図において縦長矩形であるものとして説明する。図２（ａ）は水平走査方向にＧ色画素、Ｂ色画素、Ｒ色画素およびＷ光画素を配置したもの、図２（ｂ）は水平走査方向にＧ色画素、Ｂ色画素、Ｒ色画素を、これらの彩色画素に対して水平走査方向に直角な方向（データ線延在方向）に９０°回転させてＷ光画素を配置したもの、図２（ｃ）はＧ色画素、Ｂ色画素、Ｒ色画素およびＷ光画素を碁盤の目のように配置したもの、そして、図２（ｄ）は図２（ａ）に示した配置をマトリクス上でＷ光画素が斜めに隣接するように配置したものである。

図３は、本発明のＲ-Ｇ-Ｂ-Ｗ方式の有機ＥＬ表示装置の有機ＥＬ発光層の形成に用いる蒸着マスクの１例を説明する図である。図３（ａ）はこの蒸着マスクで形成する画素配列、図３（ｂ）はＧ色画素用マスク（Ｇ用マスク）、図３（ｃ）はＢ色画素用マスク（Ｂ用マスク）、図３（ｄ）はＲ色画素用マスク（Ｒ用マスク）のマスク穴（蒸着穴）の一部を示す。そして、図３（ｅ）は上記各マスクを用いた各色の有機ＥＬ発光層を蒸着後の図３（ａ）のＡ-Ａ線に沿った断面図である。

蒸着マスクは、白色画素の領域と隣り同士になる色と同時打ちになるため、図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示したように、同一の蒸着穴で成膜する。図３（ｅ）に示したように、白色画素の領域（Ｗ領域）はＲ発光層、Ｇ発光層およびＢ発光層が積層している。そして、Ｗ領域を囲むバンクＢＮＫの上には３色の有機ＥＬ発光層が重畳している。また、Ｗ領域と隣接しない画素の領域を囲むバンクＢＮＫの上には２色の有機ＥＬ発光層が重畳している。

図４は、本発明のＲ-Ｇ-Ｂ-Ｗ方式の有機ＥＬ表示装置の有機ＥＬ発光層の形成に用いる蒸着マスクの他例を説明する図である。図４（ａ）はこの蒸着マスクで形成する画素配列、図４（ｂ）はＲ色画素用マスク（Ｒ用マスク）、図４（ｃ）はＧ色画素用マスク（Ｇ用マスク）、図４（ｄ）はＢ色画素用マスク（Ｂ用マスク）のマスク穴（蒸着穴）の一部を示す。そして、図４（ｅ）は上記各マスクを用いた各色の有機ＥＬ発光層を蒸着後の図４（ａ）のＡ-Ａ線に沿った断面図である。

図４では、３色の有機ＥＬ発光層と白色の有機ＥＬ発光層を個々の蒸着穴を用いて形成するものである。このようなマスクを用いた場合は、図４（ｅ）に示したように、バンクＢＮＫの上での成膜断面形状に図３（ｅ）とは若干の違いがあるが、白色画素の領域（Ｗ領域）はＲ発光層、Ｇ発光層およびＢ発光層が積層している。そして、Ｗ領域を囲むバンクＢＮＫの上には３色の有機ＥＬ発光層が重畳している。また、Ｗ領域と隣接しない画素の領域を囲むバンクＢＮＫの上には２色の有機ＥＬ発光層が重畳している。

図５は、蒸着マスクを用いた本発明の有機ＥＬの形成状態をより具体的に説明する模式図である。使用する絶縁基板としてのガラス基板ＳＵＢの板厚は０．７ｍｍ、バンクＢＮＫの高さは３００ｍｍである。蒸着マスクＭＳＫは板厚が５０μｍで、この場合は図４で説明したマスクに相当し、バンクＢＮＫに密着させて設置する。蒸着源（有機ＥＬ発光材料）をガラス基板ＳＵＢから１４０ｍｍ離して設置して蒸着する。これにより、有機ＥＬ発光層は５０ｎｍ、図７、図８で説明したその他の有機ＥＬ層を含めた全層厚は１００ｎｍである。従って、白色の有機ＥＬ発光層の全層厚は３００ｎｍとなる。これは、あくまで１例である。

図６は、図３（ｅ）または図４(ｅ)に示した各彩色画素と白色画素の層厚およびバンクの高さの関係を説明する図である。図６中、バンクＢＮＫで区画されたＲ画素の有機ＥＬ層、Ｇ画素の有機ＥＬ層およびＢ画素の有機ＥＬ層の層厚をｂ１、Ｗ画素の有機ＥＬ層の層厚をｂ２としたとき、ｂ１ < ｂ２である。また、Ｒ画素の有機ＥＬ層、Ｇ画素の有機ＥＬ層およびＢ画素の有機ＥＬ層の頂上高さとバンクＢＮＫの頂上高さの間隔差をｄ１とし、Ｗ画素の有機ＥＬ層の頂上高さとバンクＢＮＫの頂上高さの間隔差をｄ２としたとき、ｄ１ >ｄ２である。

本発明のＲ-Ｇ-Ｂ-Ｗ方式の有機ＥＬ表示装置の実施例１を説明するフルカラー１画素の断面模式図である。高輝度フルカラーの画像表示装置における画素配置のバリエーションを説明する図である。本発明のＲ-Ｇ-Ｂ-Ｗ方式の有機ＥＬ表示装置の有機ＥＬ発光層の形成に用いる蒸着マスクの１例を説明する図である。本発明のＲ-Ｇ-Ｂ-Ｗ方式の有機ＥＬ表示装置の有機ＥＬ発光層の形成に用いる蒸着マスクの他例を説明する図である。蒸着マスクを用いた本発明の有機ＥＬの形成状態をより具体的に説明する模式図である。図３（ｅ）または図４(ｅ)に示した各彩色画素と白色画素の層厚およびバンクの高さの関係を説明する図である。ボトムエミッション型の有機ＥＬ表示装置の構成例を説明する図である。トップエミッション型の有機ＥＬ表示装置の構成例を説明する図である。

符号の説明

ＩＮＳ・・・絶縁膜、ＢＮＫ・・・バンク、ＢＥＬ・・・下部電極、ＵＥＬ・・・上部電極。

Claims

絶縁基板の主面に単位画素毎に形成した複数の第１電極と、第１電極のそれぞれの上に積層されて互いに異なる色光を発する複数の有機ＥＬ層と、前記複数の有機ＥＬ層を共通に覆って成膜した第２電極とを有する有機ＥＬ表示装置であって、
前記複数の有機ＥＬ層は単位画素毎に当該画素の領域を区画するバンクで囲まれ、前記複数の有機ＥＬ層は、光の３原色を発光する有彩色の有機ＥＬ層のそれぞれを有する単位画素と白色を発光する単位画素とでフルカラーの画素を構成しており、
前記白色を発光する単位画素の有機ＥＬ層は、前記３原色を発光する有彩色の有機ＥＬ層の積層膜であることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
請求項１において、
前記白色を発光する単位画素の有機ＥＬ層の厚みが、前記有彩色の有機ＥＬ層の厚みより大きいことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
請求項１において、
前記バンクの頂点と前記白色を発光する単位画素の有機ＥＬ層の頂点との距離差が、前記バンクの頂点と前記有彩色の有機ＥＬ層の頂点との距離差より小であることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
絶縁基板の主面に単位画素毎に形成した複数の第１電極と、第１電極のそれぞれの上に積層されて互いに異なる色光を発する複数の有機ＥＬ層と、前記複数の有機ＥＬ層を共通に覆って成膜した第２電極とを有する有機ＥＬ表示装置であって、
前記複数の有機ＥＬ層は単位画素毎に当該画素の領域を区画するバンクで囲まれ、前記複数の有機ＥＬ層は、光の３原色を発光する有彩色の有機ＥＬ層のそれぞれを有する単位画素と白色を発光する単位画素とでフルカラーの画素を構成しており、
前記白色を発光する単位画素の有機ＥＬ層は、前記３原色を発光する有彩色の有機ＥＬ層の積層膜であり、
前記積層膜の１つは、当該白色を発光する単位画素に隣接する画素の前記有彩色の有機ＥＬ層と前記バンク上を超えて連続していることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
請求項４において、
前記３原色を発光する異なる有彩色の複数の画素は、走査方向に沿って配置されており、
前記白色を発光する単位画素に隣接する画素が、当該白色を発光する単位画素に対して前記走査方向で片側、又は両側に隣接する前記有彩色の画素であることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
請求項１において、
前記白色を発光する単位画素に隣接する画素を囲む前記バンク上では、前記３原色を発光する有彩色の有機ＥＬ層が積層していることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
請求項１において、
前記白色を発光する単位画素に隣接しない画素を囲む前記バンク上では、前記３原色を発光する有彩色の有機ＥＬ層のうちの２色の有機ＥＬ層が積層していることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。