JP2008097927A - 有機ｅｌ表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気的な補償を行うことなく輝度ムラを軽減する。
【解決手段】対向する一対の透明電極層４，６の間に有機機能層５が配設された複数の表示素子を備え、該複数の表示素子がマトリクス配置されている。各表示素子の有機機能層５は、赤色、緑色、及び青色のいずれか一色に塗り分けられている。緑色の有機機能層５を有する各表示素子は、表示領域における配設位置が周辺から中央に向かうにつれて、取出光の光路長が取り出し効率の高くなる方向に順次変化するように有機機能層５の膜厚を変化させる。これにより、表示領域の周辺では、緑色光の干渉条件から外れるような光路長とし、表示領域の中央に近づくにつれて、緑色光の干渉条件を満足する光路長とする。
【選択図】図１

Description

本発明は有機発光素子を用いた表示装置に関する。

従来、発光素子をマトリクス状に配置して表示面を構成した発光表示装置として、有機発光材料を発光層として用いたエレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と称する）を用いた有機ＥＬ表示装置が知られている。図５を参照して、従来の有機ＥＬ表示装置を構成する有機ＥＬ素子の基本的構造を説明する。図５は、従来の有機ＥＬ素子の概略構造を示す模式図である。

従来の有機ＥＬ素子は、図５に示すように、基板５１上に、陽極５２、正孔輸送層５３、ＥＬ発光層５４、電子輸送層５５、電子注入層５６、及び陰極５７をこの順で積層した構造を有している。このような構成からなる有機ＥＬ素子では、陰極５７から電子注入層５６及び電子輸送層５５を介してＥＬ発光層５４に注入された電子と、陽極５２から正孔輸送層５３を介してＥＬ発光層５４へ注入された正孔との再結合によって励起子が生成される。そして、この励起子が基底状態にもどる際に放射される光を利用して、発光を行うようになっている。

有機ＥＬ素子を用いた表示装置として、アクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置が知られている。一般的なアクティブマトリクス型表示装置では、駆動素子のスイッチングによって発光のオン／オフを制御しながら、振幅変調又は時間変調を行って発光輝度を制御している（特許文献１参照）。また、ＴＦＴを用いた有機ＥＬ表示装置において、陰極は表示領域周辺部に配置されたコンタクトホールを介して駆動回路に配線されている。

特開平８−５４８３６号公報

上述したように、ＴＦＴを用いた有機ＥＬ表示装置では、陰極が表示領域周辺のコンタクトホールを介して配線されているため、陰極のシート抵抗によって電圧降下が生じる。そして、この電圧降下により、表示領域の中央と周辺において有機ＥＬ素子に流れる電流に差が生じる。このため、同一信号を入力した場合であっても、表示領域の周辺から中央に向かうにつれて輝度が順次低下する。従来、このような輝度ムラに対して、電気的な補償を行うことは難しかった。

本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、電気的な補償を行うことなく輝度ムラを軽減することが可能な有機ＥＬ表示装置を提供することを目的とする。

本発明の有機ＥＬ表示装置は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を備えている。すなわち、本発明の有機ＥＬ表示装置は、対向する一対の電極間に有機薄膜発光層が配設された複数の表示素子を備え、該複数の表示素子がマトリクス配置されている。前記有機薄膜発光層は、赤色、緑色、及び青色のいずれか一色に塗り分けられている。そして、前記緑色の有機薄膜発光層を有する各表示素子は、表示領域における配設位置が周辺から中央に向かうにつれて、取出光の光路長が取り出し効率の高くなる方向に順次変化するように前記有機薄膜発光層の膜厚を変化させている。

本発明の有機ＥＬ表示装置では、緑色の有機薄膜発光層を有する各表示素子において、表示領域における配設位置が周辺から中央に向かうにつれて、取出光の光路長が光取り出し効率の高くなる方向へ順次変化するように膜厚を変化させている。そして、この膜厚の変化により、表示領域内における取出光の光学干渉条件を変化させている。すなわち、表示領域の周辺では、緑色光の干渉条件から外れるような光路長とし、表示領域の中央に近づくにつれて、緑色光の干渉条件を満足する光路長とすることにより、表示領域の中央付近における緑色光の輝度を、表示領域の周辺よりも高めている。

ところで、赤色光、緑色光、及び青色光のうち、輝度の大きさに最も寄与しているのは緑色光である。そこで、本発明の有機ＥＬ表示装置のように、相対的に輝度に対する影響が最も大きい緑色光のみ干渉条件を調節することによって、赤色光、緑色光、及び青色光が混色された光（白色）の輝度を調節することができる。赤色光、緑色光、及び青色光のすべてにおいて干渉条件を調節することも可能であるが、本発明の方がより簡便に輝度ムラを軽減することができる。また、色度の変化に対して人間の視覚が最も鈍感なのも緑色光である。そのため、赤色光、緑色光、及び青色光のうち緑色光のみを変化させたとしても赤色光、緑色光、及び青色光が混色された光（白色）の色ズレは小さく抑えられる。以上の理由により、本発明では緑色光の干渉条件を調節している。

したがって、本発明の有機ＥＬ表示装置によれば、電気的な補償を行うことなく、表示領域の中央付近における輝度低下を少なくして、輝度ムラを軽減することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の有機ＥＬ表示装置の実施形態を説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置を構成する有機ＥＬ素子の模式図である。

本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置を構成する有機ＥＬ素子は、図１に示すように、基板１上に、ＴＦＴ２、反射層３、第１の透明電極層４、有機機能層５、第２の透明電極層６をこの順に配設した構造となっている。また、第２の透明電極層６の光取出側は、封止ガラス７により封止されている。なお、隣接する表示素子（画素）は、画素分離膜８により区分されており、各表示素子（画素）の有機機能層５は、赤色、緑色、及び青色のいずれか一色に塗り分けられている。本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置は、このような構成からなる有機ＥＬ素子をマトリクス配置することにより形成される。

以下、有機ＥＬ素子の各構成要素について説明する。

基板１は、ガラスや合成樹脂等の絶縁性基板、表面にＳｉＯ₂膜やＳｉＮｘ膜などの絶縁膜を形成した導電性基板、あるいは半導体基板等からなる。この基板１は、透明であってもよいし、不透明であってもよい。

ＴＦＴ２は、有機ＥＬ素子を駆動するための部材である。このＴＦＴ２により、各表示素子（画素）に印加する電流を制御して発光制御を行う。このＴＦＴ２は、例えば能動層としてポリシリコンを用いるが、非晶質シリコン、微結晶シリコンなどを用いて能動層を形成してもよい。また、ＴＦＴ２は、コンタクトホールが形成された層間絶縁膜に覆われている。

反射層３は、有機機能層５で発光した光を反射するための層で、反射率の高い金属を用いることが好ましい。反射層３として、例えば、銀膜、添加物を含む銀膜、銀合金膜等が好ましく用いられるが、アルミ膜、添加物を含むアルミ膜、アルミ合金膜、クロム膜等を用いてもよい。この反射層３と、ＴＦＴ２のドレイン電極とは、電気的に接続されている。

陽極となる第１の透明電極層４は、酸化錫と酸化インジウムとの化合物、あるいは酸化亜鉛と酸化インジウムとの化合物等の酸化物の透明導電膜からなる。

画素分離膜８は、隣接する表示素子（画素）間に設けられた絶縁膜であり、第１の透明電極層４の端部を覆うように配置されている。この画素分離膜８は、窒化シリコン、ポリイミド系樹脂、ノボラック系樹脂等を用いて形成される。

有機機能層５は、図示しないが、正孔輸送層、発光層、電荷ブロック層、及び電子注入層を含んで形成されている。なお、発光層は、成膜時にメタルマスクによりパターニングされる。

陰極となる第２の透明電極層６は、第１の透明電極層４とほぼ同様の材料により形成される。また、第２の透明電極層６は、表示領域における表示素子の配設位置が周辺から中央に向かうにつれて、光反射率が順次減少するように設定されていることが好ましい。すなわち、表示領域の中央に位置する発光素子の第２の透明電極層６の光反射率は、表示領域の周辺に位置する発光素子の第２の透明電極層６の光反射率よりも小さくなるように設定されている。これにより、表示領域の中央では、表示領域の周辺と比較して、発光の取出効率を大きくすることができる。

また、陰極となる第２の透明電極層６を成膜後に、露点−６０℃以下のグローブボックス内において、ＵＶ硬化樹脂を用いてＴＦＴ２と封止ガラス７が張り合わされて、有機ＥＬ素子が封止される。

さらに、第２の透明電極層６の光取出側に透明保護層（図示せず）を形成してもよい。この場合、表示領域における表示素子の配設位置が周辺から中央に向かうにつれて、透明保護層の膜厚を順次減少させることが好ましい。このような構成とすることにより、表示領域の中央では、表示領域の周辺と比較して、発光の取出効率を大きくすることができる。

次に、図２を参照して、有機機能層５を構成する発光層について説明する。図２（ａ）は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ′断面における発光層の膜厚分布を示す説明図である。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置では、赤色及び青色の発光層は、表示領域の全域において膜厚が一定となっている。一方、緑色の発光層は、表示領域における発光素子の配設位置が周辺から中央に向かうにつれて、取出光の光路長が順次増加するように膜厚を変化させている。すなわち、緑色の発光層の膜厚は、表示領域の中央に配設された発光素子と、表示領域の周辺に配設された発光素子とを比較すると、表示領域の周辺から中央へ向かうにつれて順次厚くなるように設定されている。これにより、各表示素子における緑色の発光層では、表示領域の周辺から中央に向かって光路長が順次増加している。

ここで、光路長とは、発光層の発光位置と、光取出側の反射位置との間における光路長であってもよいし、あるいは一対の電極間における光路長のことであってもよい。発光層の発光位置とは、発光層において発光が生じる位置のことであり、例えば、発光層と正孔輸送層との界面が発光位置となる。また、光取出側の反射位置とは、第２の透明電極層６において発光を反射する位置のことであり、例えば、第２の透明電極層６と有機機能層５の界面が反射位置となる。また、一対の電極間とは、第１の透明電極層４と第２の透明電極層６の間隔のことであり、具体的には、第１の透明電極層４と有機機能層５の界面と、第２の透明電極層６と有機機能層５の界面との間隔のことをいう。

本実施形態では、表示領域における緑色の表示素子の配設位置が周辺から中央に向かうにつれて、表示領域内における取出光の光学干渉条件を変化させている。すなわち、表示領域の周辺では、緑色光の干渉条件から外れるような光路長となるように、緑色の発光層の膜厚を設定し、表示領域の中央に近づくにつれて、緑色光の干渉条件を満足する光路長となるように、緑色の発光層の膜厚を設定している。このため、表示領域の周辺では緑色光の干渉が小さくなる一方、表示領域の中央では緑色光の干渉が大きくなり、表示領域の中央付近における緑色光の輝度を、表示領域の周辺よりも高めることができる。

なお、図２では表示領域の長手方向における膜厚分布を示したが、緑色の発光層の膜厚は、表示領域の中央を通る全ての切片において同様の分布となっている。

次に、図３及び図４を参照して、緑色光の発光輝度と白色光の発光輝度及び色度との関係を説明する。図３は、緑色光の発光輝度に対する白色光の発光輝度の変化を示す説明図である。図４は、緑色光の発光輝度に対する白色光の色度の変化を示す説明図である。なお、図３及び図４において、発光輝度は相対輝度で表されている。

図３に示すように、緑色の発光層の膜厚を標準構成に対して７７乃至１４３％の範囲で変化させたところ、緑色光の発光輝度は約８０〜１２０％の範囲で変化した。また、このときの白色光の発光輝度は、標準構成に対して約９０乃至１１０％の範囲で変化した。したがって、表示領域の中央付近における輝度低下に対して、表示領域の周辺付近における輝度の２０％程度までの補償が可能であることがわかる。

また、図４に示すように、緑色光の発光輝度が約８０〜１２０％の範囲で変化した場合に、白色光の色度の変化量はＣＩＥ色度で０．０２以内に抑えることができる。

このように、本発明の有機ＥＬ表示装置では、色度の変化に対して人間の視覚が最も鈍感であり、かつ、輝度の大きさに最も寄与している緑色光について、表示領域の中央付近における輝度を、表示領域の周辺よりも高めている。したがって、色度変化を小さく抑えつつ、表示領域全体における輝度ムラを減少させることができる。

また、表示領域の中央に位置する発光素子の第２の透明電極層６の光反射率を、表示領域の周辺に位置する発光素子の第２の透明電極層６の光反射率よりも小さくなるように設定することにより、発光を効率良く取り出すことができる。さらに、第２の透明電極層６の光取出側に透明保護層を形成した場合に、表示領域における表示素子の配設位置が周辺から中央に向かうにつれて、透明保護層の膜厚を順次減少させることにより、発光を効率良く取り出すことができる。

本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置を構成する有機ＥＬ素子の模式図である。 本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置における膜厚分布を示すもので、（ａ）は有機ＥＬ表示装置の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′断面における発光層の膜厚分布を示す説明図である。 緑色発光層膜厚に対する緑色光相対輝度の変化を示す説明図である。 緑色光の発光輝度に対する白色光の色度の変化を示す説明図である。 従来の有機ＥＬ素子の概略構造を示す模式図である。

符号の説明

４ 第１の透明電極層
５ 有機機能層
６ 第２の透明電極層
２０ 表示領域

Claims (5)

1. 対向する一対の電極間に有機薄膜発光層が配設された複数の表示素子を備え、該複数の表示素子をマトリクス配置するとともに、前記有機薄膜発光層を赤色、緑色、及び青色のいずれか一色に塗り分けた有機ＥＬ表示装置であって、
   前記緑色の有機薄膜発光層を有する各表示素子は、表示領域における配設位置が周辺から中央に向かうにつれて、取出光の光路長が取り出し効率の高くなる方向に順次変化するように前記有機薄膜発光層の膜厚を変化させたことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
2. 前記光路長は、有機薄膜発光層の発光位置と、光取出側の反射位置との間における光路長であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
3. 前記光路長は、前記一対の電極間における光路長であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
4. 光取出側に配設された電極は、表示領域における表示素子の配設位置が周辺から中央に向かうにつれて、光反射率を光取り出し効率の高くなる方向に順次変化させたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置。
5. 光取出側に配設された電極の光取出側に透明保護層を形成し、該透明保護層は、表示領域における表示素子の配設位置が周辺から中央に向かうにつれて、膜厚を順次減少させたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置。

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