JP2007265859A - 有機el表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】高輝度で白色表示に好適な有機EL表示装置を提供。
【解決手段】ガラス基板SUBの主面上に緑色画素(G画素)、青色画素(B画素)、赤色画素(R画素)、白色画素(W画素)の4画素で1カラー画素を構成する。各下部電極BELの上のG画素とB画素およびW画素の領域に青色の有機EL発光層LBを形成する。G画素とR画素およびW画素の領域にオレンジ色の有機EL発光層LVを形成する。全ての画素の有機EL発光層を覆って共通の上部電極UELを成膜する。G画素の上部にGフィルタGFを、B画素の上部にBフィルタBFを、R画素の上部にRフィルタRFを設ける。G画素は、オレンジ色発光層LVと青色の有機EL発光層LBの光からGFで、B画素の領域では、青色発光層LBの光からBFで、R画素は、オレンジ色発光層LVの光からRFで、W画素は、オレンジ色発光層LVの光と青色発光層LBの光からフィルタ無しで白色光を取り出す。
【選択図】図4

Description

本発明は、有機EL表示装置に係り、特に2種の有機EL発光層で3色プラス白色画素によるフルカラー表示を実現した有機EL表示装置に明るさ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10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10(a)は概略全体構成を説明する断面図、図10(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11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11(a)は概略全体構成を説明する断面図、図11(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10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。
また、特許文献2には、緑(G)の画素に緑(G)の有機EL発光素子を用い、赤(R)の画素にオレンジ(V)に青(B)の有機EL素子を重ねて、赤(R)のカラーフィルタを組み合わせたものを用い、青(B)の画素にオレンジ(V)に青(B)の有機EL素子を重ねて、青(B)のカラーフィルタを組み合わせた(V−G−B)+カラーフィルタ方式のフルカラーの画像表示を実現するものが開示されている。
特開2004−311440号公報 特開2005−129509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。
また、特許文献2に開示の(V−G−B)+カラーフィルタ方式でも有機EL発光材料は3種類必要で、製造プロセスの削減はなく、コスト低減にならない。
本発明の目的は、高輝度で白色表示の多い使用機器に好適な有機EL表示装置を提供することにある。
本発明の有機EL表示装置は、絶縁基板の主面に、複数の画素のそれぞれ毎に形成した複数の第1電極と、前記第1電極のそれぞれの上に積層された有機EL層と、前記複数の第1電極上に積層された有機EL層を共通に覆って成膜した第2電極とを有する。上記画素のそれぞれの領域は、隣接する画素の間に設けた山形断面のバンクで区画されている。
そして、上記目的を達成するため、本発明は、前記複数の画素を次の様に構成した。すなわち、(1)赤色画素を、前記有機ELとしてオレンジ色発光の有機EL層と赤色光を透過する赤カラーフィルタとで構成する。(2)青色画素を、青色発光の有機EL層と青色光を透過する青色カラーフィルタとで構成する。(3)緑色画素を、青色発光の有機EL層の上に積層したオレンジ色発光の有機EL層と緑色光を透過する緑色カラーフィルタとで構成する。(4)白色画素(単に、白画素とも称する)を、青色発光の有機EL層の上に積層したオレンジ色発光の有機EL層とで構成する。
また、本発明は、前記白画素の領域に隣接する画素の間にあるバンクの頂部に当該白画素を構成する有機EL層の2層構造部分と、前記隣接する画素を構成する有機EL層の1層構造部分とを有せしめることができる。
なお、本発明は、上記構成および後述の実施の形態に開示される構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく、種々の変形が可能であることは言うまでもない。
本発明の画素構造は、2色の有機EL発光層の何れか又は両者とカラーフィルタの組み合わせの有無で3色のカラー画素と白色画素で明るいフルカラー表示が実現する。
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。実施例では、本発明の構成を製造手順を含めて説明する。
図1は、本発明のR-G-B-W方式を実現する有機EL表示装置の基本構成例を説明する模式図である。なお、ここでは、薄膜トランジスタTFT、第1電極である下部電極(たとえば、アノード電極)、第2電極である上部電極(たとえば、カソード電極)、画素構造を封止する封止缶(例えば、封止ガラス板)などは図示を省略した(以降の各図においても同様)。図1において、薄膜トランジスタ(TFT)基板であるガラス基板SUBの主面上に緑色画素(G画素)、青色画素(B画素)、赤色画素(R画素)、白色画素(W画素)の4画素で1カラー画素を構成する。
図1の有機EL表示装置は、次のような手順で製作される。すなわち、図1の上方において、TFT基板の主面に独立して形成された各下部電極の上に、先ずG画素とB画素およびW画素の領域に青色の有機EL発光層LBを形成する。次にG画素とR画素およびW画素の領域にオレンジ色の有機EL発光層LVを形成する。これら全ての画素の有機EL発光層を覆って共通の上部電極を成膜する。図1の下側に青色の有機EL発光層LBとオレンジ色の有機EL発光層LVの光波長に対する発光強度、およびフィルタにより抽出される波長領域を示す。青色の有機EL発光層LBとオレンジ色の有機EL発光層LVの形成順序は上記の順序でなく、逆順としてもよい。
次に、G画素の上部に緑色光を透過させるGフィルタGFを、B画素の上部に青色光を透過させるBフィルタBFを、R画素の上部に赤色光を透過させるRフィルタRFをそれぞれ設ける。これにより、
(1)G画素の領域では、オレンジ色の有機EL発光層LVの光と青色の有機EL発光層LBの光からフィルタGFで緑色の色光を抽出する。
(2)B画素の領域では、青色の有機EL発光層LBの光からフィルタBFで青色の色光を抽出する。
(3)R画素の領域では、オレンジ色の有機EL発光層LVの光からフィルタRFで赤色の色光を抽出する。
(4)W画素の領域では、オレンジ色の有機EL発光層LVの光と青色の有機EL発光層LBの光からフィルタ無しで白色光を取り出す。
以上により、2種の有機EL発光材料で、R、G、B、Wの4画素を持ったフルカラーの有機EL表示装置を構成することができる。
図2は、本発明の有機ELにおける種々の画素配置を説明する図である。なお、図中の矢印は、図2(a)(b)(c)(d)に共通の水平走査方向(ゲート線延在方向)を示す。各画素は図2の紙面に向かっ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画素、B画素、R画素およびW画素を配置したもの、図2(b)は水平走査方向にG画素、B画素、R画素を配置し、これらの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画素を配置したもの、図2(c)はG画素、B画素、R画素およびW画素を碁盤目に配置したもの、そして、図2(d)は図2(a)に示した配置をマトリクス配列上でW画素が斜め方向に隣接するように配置したものである。
以下、本発明の実施例を説明する。図3は、本発明の実施例1を説明する図である。図3(a)は画素の配置図、図3(b)と図3(c)は有機EL発光層の蒸着用マスクの要部図で、図3(b)はオレンジ色の有機EL発光層LVの材料の蒸着に用いるマスク、図3(c)は青色の有機EL発光層LBの材料の蒸着に用いるマスクを示す。また、図4は、図3(b)と図3(c)に示したマスクを用いて成膜した有機EL発光層と、カラーフィルタとの組み合わせた有機EL表示装置の図3(a)のA−A線に沿った断面に対応する断面模式図である。
図3(a)に示したB―R―W―G―B配列の画素の製作に用いる蒸着マスクは、次のように構成される。オレンジ色の有機EL発光層LVを蒸着する図3(b)に示したマスクは、その開口がR−W−Gの画素に跨って開口されている。また、青色の有機EL発光層LBを蒸着する図3(c)に示したマスクは、その開口がW−G―Bの画素に跨って開口されている。
これらのマスクで蒸着された2種の有機EL発光材料の層を図4に示した。図4において、各画素の間には断面山形のバンクBNKが形成され、下部電極BELはバンクBNKの底部に形成され、上部電極UELは有機EL発光層の上に各画素に対して共通にベタで成膜されている。図3(b)と図3(c)のマスク開口の配置により、B画素は青色の有機EL発光層LBの1層、R画素はオレンジ色の有機EL発光層LVの1層、G画素とW画素には青色の有機EL発光層LBの上にオレンジ色の有機EL発光層LVが積層された2層となっている。
そして、B画素の領域にはBフィルタを、G画素の領域にはGフィルタを、R画素の領域にはRフィルタを配置し、W画素の領域にはフィルタは配置しない。これにより、R―G―B―W方式の有機EL表示装置が得られる。W画素に隣接するR画素との間にあるバンクBNKの頂部には、R画素側で1層、W画素側で2層の有機EL発光層が重なっている。また、G画素とW画素の間にあるバンクBNKの頂部には、G画素とW画素側共、2層の有機EL発光層が重なっている。実施例1では、下部電極BELを金属膜(反射電極)とし、上部電極UELをITO(透明導電膜)とする。上部電極UELの上方に表示面を構成するガラス板を封止缶として設置し、トップエミッション型の有機EL表示装置とする。
図5は、本発明の実施例2を説明する図である。図5(a)は画素の配置図、図5(b)と図5(c)は有機EL発光層の蒸着用マスクの要部図で、図5(b)はオレンジ色の有機EL発光層LVの材料の蒸着に用いるマスク、図5(c)は青色の有機EL発光層LBの材料の蒸着に用いるマスクを示す。また、図6は、図5(b)と図5(c)に示したマスクを用いて成膜した有機EL発光層と、カラーフィルタとの組み合わせた有機EL表示装置の図5(a)のC−C線に沿った断面に対応する断面模式図である。
実施例2は、有機EL発光材料の蒸着に用いるマスクの開口形状が実施例1と異なる。すなわち、実施例1では、3つの画素領域に共通の開口を有するマスクであったが、実施例2では、それぞれの画素領域の個別の開口を設けたものである。このマスクを用いた蒸着で形成される画素の有機EL発光層の構造は図4と同じであるが、バンクBNKの頂部での有機EL膜に、マスク開口の境界に起因して不連続となった部分が生じる点で実施例1と異なる。
そして、B画素の領域にはBフィルタを、G画素の領域にはGフィルタを、R画素の領域にはRフィルタを配置し、W画素の領域にはフィルタは配置しない。これにより、R―G―B―W方式の有機EL表示装置が得られる。実施例1と同様に、W画素に隣接するR画素との間にあるバンクBNKの頂部には、R画素側で1層、W画素側で2層の有機EL発光層が重なっている。また、G画素とW画素の間にあるバンクBNKの頂部には、G画素とW画素側共、2層の有機EL発光層が重なっている。実施例2でも、下部電極BELを金属膜(反射電極)とし、上部電極UELをITO(透明導電膜)とする。上部電極UELの上方に表示面を構成するガラス板を封止缶として設置し、トップエミッション型の有機EL表示装置とする。
図7は、本発明の実施例3を説明する図4と同様の断面図である。実施例3は、図4における有機EL発光層の上層に設けられているBフィルタ、Rフィルタ、Gフィルタを除去して上部電極UELを露呈してある。そして、上部電極UELを覆って透明絶縁材料の平坦化層OCを塗布して表面を一様な平坦面としている。平坦化層OCにはアクリル系ポリマーなどが好適である。
そして、平坦化層OCの上で、B画素の領域にはBフィルタを、G画素の領域にはGフィルタを、R画素の領域にはRフィルタを配置する。W画素の領域にはフィルタは配置しない。これにより、R―G―B―W方式の有機EL表示装置が得られる。なお、前記各実施例と同様に、W画素に隣接するR画素との間にあるバンクBNKの頂部には、R画素側で1層、W画素側で2層の有機EL発光層が重なっている。また、G画素とW画素の間にあるバンクBNKの頂部には、G画素とW画素側共、2層の有機EL発光層が重なっている。実施例3も、下部電極BELを金属膜(反射電極)とし、上部電極UELをITO(透明導電膜)とする。上部電極UELの上方に表示面を構成するガラス板を封止缶として設置し、トップエミッション型の有機EL表示装置とする。
図8は、本発明の実施例4を説明する図7と同様の断面図である。実施例4は、図7における平坦化層OCを有しない。そして、各カラーフィルタは、表示面を構成するガラス板CAVの内面に図7と同様の位置に設けられる。すなわち、B画素の領域にはBフィルタを、G画素の領域にはGフィルタを、R画素の領域にはRフィルタを配置する。W画素の領域にはフィルタは配置しない。これにより、R―G―B―W方式の有機EL表示装置が得られる。
実施例4も、W画素に隣接するR画素との間にあるバンクBNKの頂部には、R画素側で1層、W画素側で2層の有機EL発光層が重なっている。また、G画素とW画素の間にあるバンクBNKの頂部には、G画素とW画素側共、2層の有機EL発光層が重なっている。実施例3も、下部電極BELを金属膜(反射電極)とし、上部電極UELをITO(透明導電膜)とする。上部電極UELの上方に表示面を構成するガラス板を封止缶として設置し、トップエミッション型の有機EL表示装置とする。
図9は、本発明の実施例5を説明する図8と同様の断面図である。実施例5は、本発明をボトムエミッション型の有機ELに適用したものである。有機EL発光層の層構造は図7、図8と同様であるが、下部電極BELにITO等の透明導電膜を用い、上部電極UELを金属の反射電極で構成した。そして、TFT基板SUBの主面にカラーフィルタと平坦化層OCを有する。この平坦化層の上にバンクBNKを構成する絶縁層を形成し、バンクBNKをパターニングし、有機EL発光層を形成する。なお、TFT基板SUBの主面側の上方には前記した各実施例と同様に封止缶が設置される。
本発明のR-G-B-W方式を実現する有機EL表示装置の基本構成例を説明する模式図である。 本発明の有機ELにおける種々の画素配置を説明する図である。 本発明の実施例1を説明する図である。 図3(b)と図3(c)に示したマスクを用いて成膜した有機EL発光層と、カラーフィルタとの組み合わせた有機EL表示装置の図3(a)のA−A線に沿った断面に対応する断面模式図である。 本発明の実施例2を説明する図である。 図5(b)と図5(c)に示したマスクを用いて成膜した有機EL発光層と、カラーフィルタとの組み合わせた有機EL表示装置の図5(a)のC−C線に沿った断面に対応する断面模式図である。 本発明の実施例3を説明する図4と同様の断面図である。 本発明の実施例4を説明する図7と同様の断面図である。 本発明の実施例5を説明する図8と同様の断面図である。 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
SUB・・・絶縁膜、BNK・・・バンク、BEL・・・下部電極、UEL・・・上部電極、B・・・青色画素、G・・・緑色画素、R・・・赤色画素、W・・・白色画素、LV・・・オレンジ色の有機EL発光層、LB・・・青色の有機EL発光層、BF・・・青色カラーフィルタ、GF・・・緑色カラーフィルタ、RF・・・赤色カラーフィルタ。

Claims (8)

  1. 絶縁基板の主面に、複数の画素のそれぞれ毎に形成した複数の第1電極と、前記第1電極のそれぞれの上に積層された有機EL層と、前記複数の第1電極上に積層された有機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、
    前記複数の画素のそれぞれの領域は、隣接する画素の間に設けた山形断面のバンクで区画されており、
    前記複数の画素は、
    前記有機ELとしてオレンジ色発光の有機EL層と赤色光を透過する赤カラーフィルタとで構成された赤色画素と、
    青色発光の有機EL層と青色光を透過する青色カラーフィルタとで構成された青色画素と、
    青色発光の有機EL層の上に積層したオレンジ色発光の有機EL層と緑色光を透過する緑色カラーフィルタとで構成された緑色画素と、
    青色発光の有機EL層の上に積層したオレンジ色発光の有機EL層とで構成された白画素と
    からなることを特徴とする有機EL表示装置。
  2. 請求項1において、
    前記白画素の領域に隣接する画素の間にあるバンクの頂部に当該白画素を構成する有機EL層の2層構造部分と、前記隣接する画素を構成する有機EL層の1層構造部分とを有することを特徴とする有機EL表示装置。
  3. 請求項2において、
    前記2層構造部分は青色発光の有機EL層とオレンジ色発光の有機EL層であり、前記1層構造部分はオレンジ色発光の有機EL層であることを特徴とする有機EL表示装置。
  4. 請求項1において、
    前記カラーフィルタは、前記それぞれの対応する有機EL層を覆って成膜された前記第2電極の上層に直接配置されていることを特徴とする有機EL表示装置。
  5. 請求項1において、
    前記カラーフィルタは、前記それぞれの有機EL層とは平坦化層を介して配置されていることを特徴とする有機EL表示装置。
  6. 請求項1において、
    前記カラーフィルタは、前記それぞれの有機EL層とは空間を隔てて配置されていることを特徴とする有機EL表示装置。
  7. 請求項1において、
    前記カラーフィルタは、前記それぞれの有機EL層とは前記絶縁基板側に配置されていることを特徴とする有機EL表示装置。
  8. 請求項7において、
    前記カラーフィルタと前記絶縁基板の間に平坦化層を有することを特徴とする有機EL表示装置。
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