JP2008140714A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有機層の膜厚変化や視野角変化によらず、表示品位の良好な表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】支持基板１と、支持基板１上に配置された前面電極５と、前面電極５と対向して配置された光透過性半反射電極７と、前面電極５と支持基板１との間に介在した反射層３と、前面電極５と、光透過性半反射電極７との間に介在するとともに、発光層を含んだ有機物層６と、前面電極５と反射層３との間に配置された干渉解消層４と、を有する発光素子４０を備え、前記干渉解消層４の膜厚は、発光層の発光主波長よりも厚く、且つ不均一であるとともに、光透過性半反射電極７と反射層３間で発生しうる光干渉を解消する表示装置。
【選択図】 図２

Description

本発明は表示装置、特に、自発光素子を有する表示装置に関する。

有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置は自己発光表示装置であるため、視野角が広く、応答速度が速い。また、バックライトが不要であるため、薄型軽量化が可能である。これらの理由から、近年、有機ＥＬ表示装置は、液晶表示装置に代わる表示装置として注目されている。

有機ＥＬ表示装置の有機ＥＬ素子は、光透過性の前面電極と、これと対向した光反射性または光透過性の背面電極と、それらの間に介在すると共に発光層を含んだ有機物層とで構成されている。

有機ＥＬ素子は、有機物層に電気を流すことにより発光する電荷注入型の自発光素子である。

そして、この発光光は、指向性のない自然放出光として有機ＥＬ素子からガラス基板を介して素子外部へ放射される。

このような有機ＥＬ表示装置は、ガラス基板を介するため、１画素当たりの有機ＥＬ素子の面積割合（開口率）が表示装置を駆動させる回路や配線によって制約されてしまう。

そこで、ガラス基板に形成された電極と対向する電極を光透過性を有する半反射電極とすることで、ガラス基板を介することなく、発光光を取り出すことが可能となり、開口率の制約を緩和できる（特許文献１参照）。

また、このような有機ＥＬ表示装置は、発光層を含む有機多層膜からなり、素子外部に放射した光の色純度および発光効率は、素子内部での多重反射・多重干渉により、変化することが知られている。
特開２００２−３６７７７０号公報

しかしながら、このような有機ＥＬ表示装置では、有機層の膜厚や視野角によって素子内部の多重反射・多重干渉の効果が変化するため、表示特性も変化してしまう場合があった。

特に、高分子系材料を用いた塗布方式にて発光層を形成した場合、塗布量、乾燥状態によって画素内に膜厚ムラが発生し、多重反射・多重干渉による、表示特性の変化が大きくなる場合があった。

本発明は、有機層の膜厚変化や視野角変化によらず、表示品位の良好な表示装置を提供することを目的とする。

本発明の態様による表示装置は、支持基板と、前記支持基板上に配置された前面電極と、前記前面電極と対向して配置された光透過性半反射電極と、前記前面電極と前記支持基板との間に介在した反射層と、前記前面電極と、前記光透過性半反射電極との間に介在するとともに、発光層を含んだ有機物層と、前記前面電極と前記反射層との間に配置された干渉解消層と、を有する発光素子を備え、前記干渉解消層の膜厚は、前記発光層の発光主波長よりも厚く、且つ不均一であるとともに、前記光透過性半反射電極と前記反射層間で発生しうる光干渉を解消する。

本発明によれば、有機層の膜厚変化や視野角変化によらず、表示品位の良好な表示装置を提供することができる。

以下、本発明の第１実施形態に係る表示装置について図面を参照して説明する。本実施形態に係る表示装置は、図１に示すように、アレイ基板１００と、アレイ基板１００上に配置された封止基板２００とを有する有機ＥＬ表示装置である。

アレイ基板１００は、支持基板１としてガラス等の絶縁性基板を有している。支持基板上には、マトリクス状に配置された複数の表示画素ＰＸを有している。これら複数の表示画素ＰＸは、表示部ＤＹＰを構成している。

さらに、複数の表示画素ＰＸは、複数種類の色画素ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）によって構成されている。表示部ＤＹＰには、表示画素ＰＸの配列する行に沿って配置された走査線Ｙ（Ｙ１、Ｙ２、・・・）と、表示画素ＰＸの配列する列に沿って配置された信号線Ｘ（Ｘ１、Ｘ２、・・・）とが配置されている。

表示部ＤＹＰの周囲を囲む外周部１０４には、外部駆動回路からの信号に基づいて各表示画素を駆動する走査線駆動回路１０７、および信号線駆動回路１０８を有している。走査線駆動回路１０７は、走査線Ｙに接続し、表示画素ＰＸを行毎に順次駆動する。信号線駆動回路１０８は、走査線Ｙによって駆動された表示画素ＰＸに画像信号を送信する。

さらに、表示部ＤＹＰには、走査線Ｙと略平行に延びる電源ラインＰが配置されている。表示画素ＰＸは、走査線Ｙにそのゲート電極において接続された第1スイッチ１０と、ゲート電極が第1スイッチ１０のドレイン電極に接続されている第２スイッチ２０と、を有している。

第２スイッチ２０のソース電極は、電源ラインＰに接続され、第２スイッチ２０のドレイン電極は、発光素子４０に接続されている。第２スイッチ２０のゲート電極およびソース電極間はキャパシタ３０によって結合されている。

発光素子４０は、自発光素子である有機ＥＬ素子４０（Ｒ、Ｇ、Ｂ）によって構成されている。すなわち、赤色画素ＰＸＲは、主に赤色波長に対応した光を出射する有機ＥＬ素子４０Ｒを備えている。緑色画素ＰＸＧは、主に緑色波長に対応した光を出射する有機ＥＬ素子４０Ｇを備えている。青色画素ＰＸＢは、主に青色波長に対応した光を出射する有機ＥＬ素子４０Ｂを備えている。

各発光素子４０は、図２に示すように、支持基板１上に配置され、第１電極（前面電極）５と、第１電極５と対向して配置された第２電極（光透過性半反射電極）７と、これら第１電極５および第２電極７間に配置された有機発光層（有機物層）６とを備えている。有機発光層６は、例えば、正孔輸送層（ＨＴＬ：Hole Transfer Layer)、発光層（ＥＭＬ：Emissive Layer）、ＣｓＦ層等を有している。

発光素子４０は、第１電極５の下層に、発光素子４０で発光した光を支持基板１に対して反対側、すなわち、カバーガラス２００側に反射させる反射層３を有している。したがって、本実施形態に係るＥＬ表示装置は上面発光型のＥＬ表示装置である。

本実施形態では、発光素子４０の反射層３と第１電極５との間に、干渉解消層として凹凸層４が配置されている。凹凸層４は、例えば、感光性のアクリル系樹脂によって形成され、その膜厚が不均一となっている。本実施形態では、凹凸層４の隣接する凹部または凸部のピッチＰは３０μｍ以下で、且つ、凹部と凸部との段差ｄは０．５μｍ以上となっている。

凹凸層４の膜厚分布（ＡＦＭ像）の一例を、図３Ａおよび図３Ｂに示す。図３Ａに示す場合は、凹凸層４の膜厚分布が最良の場合であり、図３Ｂに示す場合は、凹凸層４の膜厚分布が最良でない場合である。

すなわち、凹凸層４の膜厚分布が図３Ａに示すような場合には、図４Ａに示すように、凹凸層４の表面の凹凸形状を表す位相項（ｃｏｓ（２πｎｄ／λ））の表示部ＤＹＰ内における平均値が−０．０４であって０に近い。このとき、第２電極（ＭｇＡｇ）７と金属層３との間での干渉は打消される。

なお、本実施形態では、有機発光層６の主波長をλ、凹凸層４の屈折率をｎ、各表示画素ＰＸ内における凹凸層４の平均膜厚をｄとしている。また、凹凸層４の膜厚は、有機発光層６の発光主波長λよりも厚くなっている。

これに対し、凹凸層４の膜厚分布が図３Ｂに示すような場合には、図４Ｂに示すように、凹凸層４の表面の凹凸形状を表す位相項（ｃｏｓ（２πｎｄ／λ））の表示部ＤＹＰ内における平均値が０．５４となり、図４Ａに示す場合よりも大きくなる。この場合には、第２電極（ＭｇＡｇ）７と金属層３との間での光の干渉が発生する。

すなわち、凹凸層４の表面の凹凸形状を表す位相項（ｃｏｓ（２πｎｄ／λ））の表示部ＤＹＰ内における平均値が０に近いほど、第２電極７と金属層３との間での光の干渉は打ち消される。このとき、より効果的に干渉を打ち消す為には、−０．１ ＜ 平均値｛Ｃｏｓ（２π＊ｎ＊ｄ／λ）｝ ＜ ０．１ を満足することが望ましい。

すなわち、視野角θに対する色変化Δu'v'は次式で与えられる。

Δu'v'=√{{u'(θ)-u'(0)}^2+{v'(θ)-v'()0}^2}
この色変化Δu'v'が一般的な表示装置では、θ＝±６０°の範囲において０．０２以下であることが望ましく、位相項（ｃｏｓ（２πｎｄ／λ））の表示部ＤＹＰ内における平均値が−０．１より大きく、且つ、０．１より小さい場合には、色変化Δu'v'がθ＝±６０°の範囲において０．０２以下となる。

従って、本実施形態に係る表示装置のように、位相項（ｃｏｓ（２πｎｄ／λ））の表示部ＤＹＰ内における平均値が−０．１より大きく、且つ、０．１より小さい場合には、視野角の変化によらず、表示品位の良好な表示を得ることができる。

表示画素ＰＸの上面である第２電極（ＭｇＡｇ層）７側から、発光素子４０に白色光を入射させた際、反射光強度スペクトルは干渉によるフリンジ特性を有する。本実施形態の凹凸層４（干渉解消層）を導入した場合、図５に示すように、波長が約４００〜７００ｎｍの平均反射光強度で規格化した反射光強度スペクトルの、隣接する極大値と極小値は平均反射光強度の±２０％以内である。

上記のように、本実施形態に係る表示装置によれば、第２電極７と反射層３との間での光の干渉を解消することにより、有機層の膜厚変化や視野角変化によらず、表示品位の良好な表示装置を提供することができる。

次に、本発明の第２実施形態に係る表示装置について図面を参照して以下に説明する。なお、以下の説明において、前述の第１実施形態に係る表示装置と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態に係る表示装置は、第１実施形態に係る表示装置と同様に、有機ＥＬ表示装置である。

本実施形態に係る表示装置は、図６に示すような表示素子４０を有している。各発光素子４０は、図６に示すように、支持基板１上に配置された第１電極５と、第１電極５と対向して配置された第２電極７と、これら第１電極５および第２電極７間に配置された有機発光層６とを備えている。

発光素子４０の第１電極５の下層には、発光素子４０で発光した光を支持基板１に対して反対側、すなわち、封止基板２００側に反射させる反射層３が配置されている。したがって、本実施形態に係るＥＬ表示装置は、第１実施形態に係る表示装置と同様に、上面発光型の有機ＥＬ表示装置である。

本実施形態では、発光素子４０の反射層３の下層に干渉解消層として凹凸層４が配置されている。凹凸層４は、例えば、感光性のアクリル系樹脂によって形成されている。第１実施形態の場合と同様に、凹凸層４の隣接する凹部または凸部のピッチＰは３０μｍ以下で、且つ、凹部と凸部との段差ｄは０．５μｍ以上となっている。

反射層３の表面には、凹凸層４の表面の凹凸構造によって、その表面に凹凸構造が生じている。反射層３上には、平坦化層８が配置されている。反射層３上に平坦化層８が配置されることにより、反射層３上に生じていた凹凸構造が平坦化される。発光素子４０は、平坦化層８上に配置されるため、発光素子４０の第１電極５、第２電極７、有機発光層６は平坦化された面上に配置されている。

本実施形態では、第１実施形態に係る表示装置の場合と同様に、表示部ＤＹＰ内における凹凸層４の表面の凹凸形状を表す位相項（ｃｏｓ（２πｎｄ／λ））の平均値が０に近いほど、第２電極７と金属層３との間での光の干渉は打ち消される。このとき、より効果的に干渉の打ち消す為には、−０．１ ＜ 平均値｛Ｃｏｓ（２π＊ｎ＊ｄ／λ）｝ ＜ ０．１ を満足することが望ましい。

上記のように、本実施形態に係る表示装置によれば、第１実施形態にかかるＥＬ表示装置と同様に、有機層の膜厚変化や視野角変化によらず、表示品位の良好な表示装置を提供することができる。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。

また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の一実施形態に係るＥＬ表示装置の一例を概略的に示す図。 図１に示すＥＬ表示装置の発光素子の断面の一例を概略的に示す図。 図１に示すＥＬ表示装置における、凹凸層の膜厚分布（ＡＦＭ像）の一例。 図１に示すＥＬ表示装置における、凹凸層の膜厚分布（ＡＦＭ像）の他の例。 凹凸層の膜圧分布が図３Ａに示す場合における、凹凸層の表面形状を表す位相項のヒストグラムの一例を示す図。 凹凸層の膜圧分布が図３Ｂに示す場合における、凹凸層の表面形状を表す位相項のヒストグラムの他の例を示す図。 図３Ａに示す場合と図３Ｂに示す場合との反射光強度スペクトルの一例を示す図。 図１に示すＥＬ表示装置の発光素子の断面の他の例を概略的に示す図。

符号の説明

１…支持基板、５…第１電極（前面電極）、７…第２電極（光透過性半反射電極）、３…反射層、６…有機発光層（有機物層）、４…凹凸層（干渉解消層）、４０…発光素子

Claims (11)

1. 支持基板と、
   前記支持基板上に配置された前面電極と、
   前記前面電極と対向して配置された光透過性半反射電極と、
   前記前面電極と前記支持基板との間に介在した反射層と、
   前記前面電極と、前記光透過性半反射電極との間に介在するとともに、発光層を含んだ有機物層と、
   前記前面電極と前記反射層との間に配置された干渉解消層と、を有する発光素子を備え、
   前記干渉解消層の膜厚は、前記発光層の発光主波長よりも厚く、且つ不均一であるとともに、前記光透過性半反射電極と前記反射層間で発生しうる光干渉を解消する表示装置。
2. 支持基板と、
   前記支持基板上に配置された前面電極と、
   前記前面電極と対向して配置された光透過性半反射電極と、
   前記前面電極と前記支持基板との間に介在した反射層と、
   前記前面電極と、前記光透過性半反射電極との間に介在するとともに、発光層を含んだ有機発光層と、
   前記支持基板と前記反射層との間に配置された干渉解消層と、を有する発光素子を備え、
   前記干渉解消層の膜厚は、前記発光層の発光主波長よりも厚く、且つ不均一であるとともに、前記光透過性半反射電極と前記反射層間で発生しうる光干渉を解消する表示装置。
3. 表示画素として区切られた前記発光素子からなる表示部を備え、
   前記発光層の発光主波長と、前記干渉解消層の屈折率と、前記表示画素内における前記干渉解消層の平均膜厚と、からなる前記干渉解消層の表面形状の位相項｛Cos(2π*n*d/λ)｝の、表示部内の平均値が−０．１より大きく０．１よりも小さい請求項１または請求項２記載の表示装置。
4. 前記干渉解消層は、その表面に凹凸構造を有する請求項１または請求項２記載の表示装置。
5. 前記干渉解消層は、隣接する凹部または凸部のピッチが３０μｍ以下で且つ凹部と凸部との段差が０．５μｍ以上である請求項４記載の表示装置。
6. 前記光透過性半反射電極から入射した白色光の反射光強度スペクトルにおいて、波長４００〜７００ｎｍの平均反射光強度で規格化した前記反射光強度スペクトルの隣接する極大値と極小値とが平均反射光強度の±２０％以内である請求項１または請求項２記載の表示装置。
7. 支持基板と、
   前記支持基板上に配置された前面電極と、
   前記前面電極と対向して配置された光透過性半反射電極と、
   前記前面電極と前記支持基板との間に介在した反射層と、
   前記前面電極と、前記光透過性半反射電極との間に介在するとともに、発光層を含んだ有機物層と、
   前記前面電極と前記反射層との間に配置された干渉解消層と、を有する発光素子を備え、
   前記干渉解消層は、前記支持基板と前記前面電極との間に配置され、その表面に凹凸構造を有している。
8. 表示画素として区切られた前記発光素子からなる表示部を備え、
   前記発光層の発光主波長と、前記干渉解消層の屈折率と、前記表示画素内における前記干渉解消層の平均膜厚と、からなる前記干渉解消層の表面形状の位相項｛Cos(2π*n*d/λ)｝の、表示部内の平均値が−０．１より大きく０．１よりも小さい請求項１または請求項２記載の表示装置。
9. 前記干渉解消層は、前記反射層の下層に配置されている請求項７記載の表示装置。
10. 前記干渉解消層は、前記反射層の上層に配置され、前記干渉解消層と前記前面電極との間に平坦化層が配置されている請求項７記載の表示装置。
11. 前記干渉解消層は、隣接する凹部または凸部のピッチが３０μｍ以下で且つ凹部と凸部との段差が０．５μｍ以上である請求項７記載の表示装置。

Images