JP2010020926A - Display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機層を含む自発光型の表示素子を備えた表示装置に関する。 The present invention relates to a display device including a self-luminous display element including an organic layer.
近年、液晶ディスプレイに代わる表示装置として、有機層を含む自発光型の有機発光素子を用いた有機ELディスプレイが実用化されている。有機ELディスプレイは、自発光型であるので、液晶などに比較して視野角が広く、また、高精細度の高速ビデオ信号に対しても十分な応答性を有するものである。 In recent years, an organic EL display using a self-luminous organic light-emitting element including an organic layer has been put into practical use as a display device replacing a liquid crystal display. Since the organic EL display is a self-luminous type, it has a wider viewing angle than a liquid crystal or the like, and has sufficient response to a high-definition high-speed video signal.
これまで有機発光素子については、共振器構造を導入し、発光色の色純度を向上させたり発光効率を高めたりするなど発光層で発生する光を制御することにより、表示性能を向上させる試みがなされている(例えば、特許文献1参照)。
こうした有機発光素子を複数備えた有機ELディスプレイでは、一般に、一対の電極のうちの一方を複数の有機発光素子に共通した1つの共通電極としている。ところが、有機ELディスプレイの表示画面の面積が増大するに伴い、表示画面内において輝度のばらつきが顕著に表れるという問題が生じることとなった。そのような輝度のばらつきは、共通電極が比較的抵抗値の高いITOなどの透明電極であり、電源から個々の有機発光素子までの距離に応じた電圧降下が生じることに起因する。そこで、より導電性に優れる銅やアルミニウムなどの不透明な金属を用いて有機発光素子同士の隙間に延在する補助電極を設け、これを共通電極と電気的に接続することで電圧降下を抑制する技術が開発されている(例えば、特許文献2参照)。
ところが最近では、有機ELディスプレイではますます大画面化が進み、有機発光素子同士の間に配設された補助電極を用いても電圧降下を十分に抑えることができなくなる傾向にある。そのため、画面周辺部に比べて画面中央に位置する画素の輝度が不十分となりがちである。そこで、補助電極の断面を大きくすることで電圧降下を抑える方法も考えられるが、補助電極の断面をあまり大きくしすぎると、表示画面全体の面積に対する各画素の発光領域の割合、すなわち、開口率を低下させてしまうこととなる。 However, recently, an organic EL display has a larger screen, and even if an auxiliary electrode disposed between organic light emitting elements is used, a voltage drop cannot be sufficiently suppressed. For this reason, the luminance of the pixel located at the center of the screen tends to be insufficient compared to the peripheral portion of the screen. Therefore, a method of suppressing the voltage drop by enlarging the cross section of the auxiliary electrode is also conceivable. Will be reduced.
そのため、大画面化した場合であっても、開口率を低下させることなく、画面全体に亘ってばらつきの少ない、かつ十分な輝度が得られる有機ELディスプレイが望まれる。 Therefore, even when the screen is enlarged, an organic EL display that can achieve sufficient luminance with little variation over the entire screen without reducing the aperture ratio is desired.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、高い輝度が得られ、かつ、より均質な輝度分布が得られる表示装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a display device capable of obtaining high luminance and obtaining a more uniform luminance distribution.
本発明の表示装置は、以下の(1)〜(3)の全ての要件を有するものである。
(1)第1電極層、発光層を含む有機層、および第2電極層が順に積層された発光素子。
(2)第1電極層の、第2電極層とは反対側に位置し、第1電極層と第2電極層との間に印加される電圧を制御する駆動素子。
(3)駆動素子と第1電極層との間に位置し、駆動素子および第1電極層と電気的に絶縁されると共に第2電極層と電気的に接続された金属層。
The display device of the present invention has all the following requirements (1) to (3).
(1) A light emitting device in which a first electrode layer, an organic layer including a light emitting layer, and a second electrode layer are sequentially stacked.
(2) A driving element that is located on the opposite side of the first electrode layer from the second electrode layer and controls a voltage applied between the first electrode layer and the second electrode layer.
(3) A metal layer located between the driving element and the first electrode layer, electrically insulated from the driving element and the first electrode layer, and electrically connected to the second electrode layer.
本発明の表示装置では、第2電極層と電気的に接続された金属層が第2電極層の補助電極層として機能する。よって、大画面化した場合であっても、画像表示動作時における第2電極層の電圧降下が低減される。また、その金属層が不透明な材料からなる場合には、駆動素子と第1電極層との間に配置されるので、外光や、隣り合う他の発光素子において多重反射した光などの不要光が駆動素子へ進入するのを防ぐ遮光層としても機能する。 In the display device of the present invention, the metal layer electrically connected to the second electrode layer functions as an auxiliary electrode layer of the second electrode layer. Therefore, even when the screen is enlarged, the voltage drop of the second electrode layer during the image display operation is reduced. Further, when the metal layer is made of an opaque material, it is disposed between the driving element and the first electrode layer, so unnecessary light such as external light or light that has been multiple-reflected by another adjacent light emitting element. It also functions as a light shielding layer that prevents the light from entering the drive element.
本発明の表示装置によれば、第1電極層、発光層を含む有機層、および第2電極層を順に有する発光素子と、第1電極層と第2電極層との間に印加される電圧を制御する駆動素子と、第2電極層と電気的に接続された金属層とを備えるようにしたので、金属層を、第2電極層の補助電極層として機能させることができる。よって、表示画面全体に亘ってより均質化された輝度分布を得ることができる。ここで、金属層を、積層方向における駆動素子と発光素子との間に設けるようにしたので、各発光素子の発光領域を十分に確保することができ、開口率を低下させることがない。そのため、従来のように補助電極層を発光素子同士の隙間に設けるようにした場合よりも、表示画面全体の輝度を向上させることができる。したがって、さらなる大画面化に十分に対応可能である。 According to the display device of the present invention, the voltage applied between the first electrode layer, the organic layer including the light emitting layer, and the light emitting element having the second electrode layer in this order, and the first electrode layer and the second electrode layer. Since the driving element for controlling the above and the metal layer electrically connected to the second electrode layer are provided, the metal layer can function as an auxiliary electrode layer of the second electrode layer. Therefore, a more uniform luminance distribution can be obtained over the entire display screen. Here, since the metal layer is provided between the driving element and the light emitting element in the stacking direction, a sufficient light emitting region of each light emitting element can be secured, and the aperture ratio is not lowered. Therefore, the luminance of the entire display screen can be improved as compared with the case where the auxiliary electrode layer is provided in the gap between the light emitting elements as in the conventional case. Therefore, it can sufficiently cope with further enlargement of the screen.
特に、金属層が遮光性を有する場合には、不要光が駆動素子へ進入するのを防ぐ遮光層としても機能するので、例えば駆動素子として薄膜トランジスタを用いた場合、薄膜トランジスタを構成する半導体層において光リーク電流が発生するのを抑制することができ、フリッカ等の不具合を回避し、表示特性を向上させることができる。 In particular, when the metal layer has a light-shielding property, it also functions as a light-shielding layer that prevents unnecessary light from entering the drive element. For example, when a thin film transistor is used as the drive element, light is emitted from the semiconductor layer that forms the thin film transistor. Generation of a leak current can be suppressed, problems such as flicker can be avoided, and display characteristics can be improved.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明における一実施の形態に係る有機発光素子を用いた表示装置の構成を表すものである。この表示装置は、極薄型の有機発光カラーディスプレイ装置などとして用いられる。この表示装置は、基体11の上に表示領域110が形成されたものである。基体11上の表示領域110の周辺には、例えば映像表示用のドライバである信号線駆動回路120、走査線駆動回路130および電源供給線駆動回路140が形成されている。
FIG. 1 illustrates a configuration of a display device using an organic light-emitting element according to an embodiment of the present invention. This display device is used as an ultra-thin organic light emitting color display device. In this display device, a
表示領域110には、マトリクス状に二次元配置された複数の有機発光素子10(10R,10G,10B)と、それらを駆動するための画素駆動回路150とが形成されている。画素駆動回路150において、列方向には複数の信号線120A(120A1,120A2,・・・,120Am,・・・)が配置され、行方向には複数の走査線130A(130A1,・・・,130An,・・・)および複数の電源供給線140A(140A1,・・・,140An,・・・)が配置されている。各信号線120Aと各走査線130Aとの各交差点に、有機発光素子10R,10G,10Bのいずれか一つが対応して設けられている。各信号線120Aは信号線駆動回路120に接続され、各走査線130Aは走査線駆動回路130に接続され、各電源供給線140Aは電源供給線駆動回路140に接続されている。
In the
信号線駆動回路120は、信号供給源(図示せず)から供給される輝度情報に応じた映像信号の信号電圧を、信号線120Aを介して選択された有機発光素子10R,10G,10Bに供給するものである。
The signal
走査線駆動回路130は、入力されるクロックパルスに同期してスタートパルスを順にシフト(転送)するシフトレジスタなどによって構成されている。走査線駆動回路130は、各有機発光素子10R,10G,10Bへの映像信号の書き込みに際し行単位でそれらを走査し、各走査線130Aに走査信号を順次供給するものである。
The scanning
電源供給線駆動回路140は、入力されるクロックパルスに同期してスタートパルスを順にシフト(転送)するシフトレジスタなどによって構成されている。電源供給線駆動回路140は、走査線駆動回路130による行単位の走査と同期して、各電源供給線140Aに対し互いに異なる第1電位および第2電位のいずれかを適宜供給する。これにより、後述する駆動トランジスタTr1の導通状態または非導通状態の選択が行われる。
The power supply
図2は、画素駆動回路150の一例を表したものである。この画素駆動回路150は、後述する第1電極層13の下層に形成され、駆動トランジスタTr1および書き込みトランジスタTr2と、その間のキャパシタ(保持容量)Csと、電源供給線140Aおよび共通電源供給線(GND)の間において駆動トランジスタTr1と直列に接続された有機発光素子10R(または10G,10B)とを有するアクティブ型の駆動回路である。駆動トランジスタTr1および書き込みトランジスタTr2は、一般的な薄膜トランジスタ(TFT(Thin Film Transistor))により構成され、その構成は例えば逆スタガー構造(いわゆるボトムゲート型)でもよいしスタガー構造(トップゲート型)でもよく特に限定されない。
FIG. 2 shows an example of the
書き込みトランジスタTr2は、例えばドレイン電極が信号線120Aと接続されており、信号線駆動回路120からの映像信号が供給されるようになっている。また、書き込みトランジスタTr2のゲート電極は走査線130Aと接続されており、走査線駆動回路130からの走査信号が供給されるようになっている。さらに、書き込みトランジスタTr2のソース電極は、駆動トランジスタTr1のゲート電極と接続されている。
For example, the drain electrode of the writing transistor Tr2 is connected to the
駆動トランジスタTr1は、例えばドレイン電極が電源供給線140Aと接続されており、電源供給線駆動回路140による第1電位または第2電位のいずれかに設定される。駆動トランジスタTr1のソース電極は、有機発光素子10R(または10G,10B)と接続されている。
The drive transistor Tr1 has a drain electrode connected to the
保持容量Csは、駆動トランジスタTr1のゲート電極(書き込みトランジスタTr2のソース電極)と、駆動トランジスタTr1のソース電極との間に形成されるものである。 The storage capacitor Cs is formed between the gate electrode of the drive transistor Tr1 (source electrode of the write transistor Tr2) and the source electrode of the drive transistor Tr1.
図3に、表示領域110の平面構成の一例を表す。表示領域110には、有機発光素子10R,10G,10Bが順に、全体としてマトリックス状に形成されている。各有機発光素子10R,10G,10Bでは、開口規定絶縁層24によって取り囲まれた領域に発光部20が順に配置されている。有機発光素子10Rの発光部20は赤色光を発生し、有機発光素子10Gの発光部20は緑色光を発生し、有機発光素子10Bの発光部20は青色光を発生する。ここで、隣り合う有機発光素子10R,10G,10Bの組み合わせが一つの画素(ピクセル)を構成している。なお、図3に示した環状の接続領域AR1および島状の接続領域AR2は、それぞれ、第2電極層16(後出)と金属層23(後出)とが電気的に接続された領域である。また、図3では、2行×5列の計10個の有機発光素子10R(10G,10B)を示したが、その数はこれに限定されるものではない。
FIG. 3 shows an example of a planar configuration of the
次に、図4〜図7を参照して、基体11およびその上に形成される有機発光素子10R,10G,10Bの詳細な構成について説明する。なお、有機発光素子10R,10G,10Bは、互いに下部有機層14および上部有機層15(いずれも後出)の構成が一部異なることを除き、他は共通の構成である。したがって、以下では、共通の部分については有機発光素子10Rを代表して説明する。
Next, with reference to FIGS. 4 to 7, the detailed configuration of the
図4および図5は、いずれも、図3に示した有機発光素子10R(または10G,10B)の断面構成を表すものである。より詳細には、図4は図3に示したIV−IV線に沿った断面図であり、図5は図3に示したV−V線に沿った断面図である。また、図6は、図3に示した有機発光素子10R(または10G,10B)のうちの、第1電極層13(後出)を含む階層における平面構成を表すものである。
4 and 5 each show a cross-sectional configuration of the organic
有機発光素子10R(または10G,10B)は、基体11の上に設けられた発光部20を有している。発光部20は発光が生じる部分であり、絶縁層12、アノード電極としての第1電極層13、下部有機層14、後述する発光層15Aを含む上部有機層15、およびカソード電極としての第2電極層16がこの順に積層された構成である。発光部20の上には、保護膜18と封止基板19とが順に設けられている。この有機発光素子10R(または10G,10B)では、第1電極層13は反射層としての機能を発揮する一方、第2電極層16が半透過性反射層としての機能を発揮する。これら第1電極層13および第2電極層16により、発光層15Aにおいて発生した光を多重反射させるようになっている。
The organic light emitting element 10 </ b> R (or 10 </ b> G, 10 </ b> B) has a
すなわち、有機発光素子10R(または10G,10B)は、第1電極層13の発光層15A側の端面を第1端部P1とし、第2電極層16の発光層15A側の端面を第2端部P2とし、上部有機層15および下部有機層14を共振部として、発光層15Aで発生した光を共振させて第2端部P2の側から取り出す共振器構造を有している。このような共振器構造を有することで、発光層15Aで発生した光が多重反射を起こし、一種の狭帯域フィルタとして作用することによって、取り出される光のスペクトルの半値幅が減少し色純度を高めることができる。また、封止基板19の側から入射した外光についても多重反射により減衰させることができ、さらに位相差板や偏光板(図示せず)との組み合わせにより有機発光素子10R(または10G,10B)における外光の反射率を極めて小さくすることができる。
That is, in the organic
絶縁層12は、その表面が極めて高い平坦性を有するものであることが望ましい。また、絶縁層12の一部領域には、微細な接続孔124が設けられている(図4,図6参照)。さらに、絶縁層12には、領域AR1に対応した位置に接続孔125が設けられており、領域AR2に対応した位置に接続孔126が設けられている(図4,図5参照)。絶縁層12は、微細な接続孔124〜126が形成されるため、パターン精度が良い材料により構成されていることが好ましい。具体的には、例えばポリイミド等の有機材料が好適である。接続孔124には第1電極層13が、接続孔125には金属層17が、接続孔126には第2電極層16がそれぞれ設けられている。
It is desirable that the surface of the insulating
第1電極層13は、反射層としての機能も兼ねており、できるだけ高い反射率を有する材料によって構成することが発光効率を高める上で望ましい。第1電極層13は、例えば厚みが100nm以上1000nm以下であり、銀(Ag),アルミニウム(Al),クロム(Cr),チタン(Ti),鉄(Fe),コバルト(Co),ニッケル(Ni),モリブデン(Mo),銅(Cu),タンタル(Ta),タングステン(W),白金(Pt),ネオジウム(Nd)あるいは金(Au)などの金属元素の単体またはそれらの合金により構成されている。但し、後述する金属層23をアルミニウムなどの高反射率材料によって構成し、それを反射層として機能させる場合には、第1電極層13を酸化インジウムスズ(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)あるいは酸化スズ(SnO2 )などの透明導電材料によって構成してもよい。第1電極層13は、絶縁層12の表面の一部を覆うと共に接続孔124を充填するように形成されている。これにより、第1電極層13は、接続孔124を介して駆動トランジスタTr1(のうちの金属層216S(後出))と導通された状態となる。
The
隣り合う発光部20における各第1電極層13同士の隙間には、その隙間を埋めると共に第1電極層13の端面および周縁部の上面を覆うように、例えばポリイミド等の有機材料からなる開口規定絶縁層24が設けられている。開口規定絶縁層24は、第1電極層13と第2電極層16との絶縁性を確保すると共に、発光部20の発光領域を正確に所望の形状とするためのものである。
In the gaps between the first electrode layers 13 in the adjacent
下部有機層14は、第1電極層13の上面および端面を隙間無く覆うように設けられている。例えば図7に示したように、第1電極層13の側から正孔注入層14Aと正孔輸送層14Bとが順に積層された構成を有する。この下部有機層14により、上部有機層15が存在しない領域において第1電極層13と第2電極層16とが直接接することがなくなり、両者の絶縁性が確保される。また、上部有機層15は、第1電極層13の側から順に、発光層15Aと電子輸送層15Bとが積層された構成を有する。なお、図7は、図4および図5に示した下部有機層14および上部有機層15の一部を拡大して表す断面図である。
The lower
正孔注入層14Aは、正孔注入効率を高めるためのものであると共に、リークを防止するためのバッファ層である。正孔輸送層14Bは、発光層15Aへの正孔輸送効率を高めるためのものである。発光層15Aは、電界をかけることにより電子と正孔との再結合が起こり、光を発生するものである。電子輸送層15Bは、発光層15Aへの電子輸送効率を高めるためのものである。なお、電子輸送層15Bと第2電極層16との間には、LiF,Li2 Oなどよりなる電子注入層(図示せず)を設けてもよい。
The
また、下部有機層14および上部有機層15は、有機発光素子10R,10G,10Bの発光色によってそれぞれ構成が異なっている。有機発光素子10Rの正孔注入層14Aは、例えば、厚みが5nm以上300nm以下であり、4,4’,4”−トリス(3−メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(m−MTDATA)あるいは4,4’,4”−トリス(2−ナフチルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(2−TNATA)により構成されている。有機発光素子10Rの正孔輸送層14Bは、例えば、厚みが5nm以上300nm以下であり、ビス[(N−ナフチル)−N−フェニル]ベンジジン(α−NPD)により構成されている。有機発光素子10Rの発光層15Aは、例えば、厚みが10nm以上100nm以下であり、8−キノリノールアルミニウム錯体(Alq3 )に2,6−ビス[4−[N−(4−メトキシフェニル)−N−フェニル]アミノスチリル]ナフタレン−1,5−ジカルボニトリル(BSN−BCN)を40体積%混合したものにより構成されている。有機発光素子10Rの電子輸送層15Bは、例えば、厚みが5nm以上300nm以下であり、Alq3 により構成されている。
The lower
有機発光素子10Gの正孔注入層14Aは、例えば、厚みが5nm以上300nm以下であり、m−MTDATAあるいは2−TNATAにより構成されている。有機発光素子10Gの正孔輸送層14Bは、例えば、厚みが5nm以上300nm以下であり、α−NPDにより構成されている。有機発光素子10Gの発光層15Aは、例えば、厚みが10nm以上100nm以下であり、Alq3 にクマリン6(Coumarin6)を3体積%混合したものにより構成されている。有機発光素子10Gの電子輸送層15Bは、例えば、厚みが5nm以上300nm以下であり、Alq3 により構成されている。
The
有機発光素子10Bの正孔注入層14Aは、例えば、厚みが5nm以上300nm以下であり、m−MTDATAあるいは2−TNATAにより構成されている。有機発光素子10Bの正孔輸送層14Bは、例えば、厚みが5nm以上300nm以下であり、α−NPDにより構成されている。有機発光素子10Bの発光層15Aは、例えば、厚みが10nm以上100nm以下であり、スピロ6Φ(spiro6Φ)により構成されている。有機発光素子10Bの電子輸送層15Bは、例えば、厚みが5nm以上300nm以下であり、Alq3 により構成されている。
The
第2電極層16は、例えば、厚みが5nm以上50nm以下であり、アルミニウム(Al),マグネシウム(Mg),カルシウム(Ca),ナトリウム(Na)などの金属元素の単体または合金により構成されている。中でも、マグネシウムと銀との合金(MgAg合金)、またはアルミニウム(Al)とリチウム(Li)との合金(AlLi合金)が好ましい。第2電極層16は、例えば全ての有機発光素子10R,10G,10Bに共通に設けられており、各有機発光素子10R,10G,10Bの第1電極層13と対向配置されている。さらに第2電極層16は、絶縁層12の凹部121のみならず、溝部122および凸部123をも覆うように形成されている。したがって、第2電極層16は金属層17と電気的に接続された状態となっている。
For example, the
有機発光素子10R(または10G,10B)は、図4および図5に示したように、さらに、第2電極層16を覆うように設けられた窒化ケイ素(SiNx )などの保護膜18と、その保護膜18上に設けられた封止基板19とを有している。封止基板19は、保護膜18や接着層(図示せず)などと共に発光部20を封止するものであり、発光部20で発生した光を透過する透明なガラスなどの材料により構成されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the organic
次に、図4および図5に加え図8および図9を参照して、基体11の詳細な構成を説明する。基体11は、ガラス,シリコン(Si)ウェハあるいは樹脂などよりなる基板111に、画素駆動回路150を含む画素駆動回路形成層112と、それを覆う金属層23とが順に設けられたものである。なお、図8は、図6に示した有機発光素子10R(または10G,10B)の平面図に対応しており、基体11のうちの金属層23を含む階層の平面構成を表すものである。さらに、図9は、画素駆動回路形成層112に設けられた画素駆動回路150の平面構成を表す概略図であり、やはり図6に示した有機発光素子10R(または10G,10B)の平面図に対応している。
Next, a detailed configuration of the base 11 will be described with reference to FIGS. 8 and 9 in addition to FIGS. The
金属層23は、積層方向において駆動トランジスタTr1および書込トランジスタTr2と、第1電極層13との間に位置し、それらとは電気的に絶縁されている。その一方で、金属層23は、直接的に、および間接的に第2電極層16と電気的に接続されている。具体的には、図3〜図5に示したように、表示領域110の外縁に沿って全ての有機発光素子10R,10G,10Bを取り囲むように位置する環状の接続領域AR1において、金属層23が金属層17を介して第2電極層16と接続されている。さらに、金属層23は、表示領域110の中央部分の接続領域AR2において、第2電極層16と直接接続されている。また、金属層23には、絶縁層12の接続孔124と対応する位置に開口23Kが設けられており、第1金属層13と駆動トランジスタTr1の金属層216Sとの電気的接続を可能としている。金属層23は、主たる電極としての第2電極層16における電圧降下を補う補助電極層として機能するものである。これらの金属層23が存在しない場合、電源(図示せず)から個々の有機発光素子10R,10G,10Bまでの距離に応じた電圧降下により、共通電源供給線GND(図2参照)と接続された第2電極層16の電位が各有機発光素子10R,10G,10B間で一定とならず、顕著なばらつきを生じ易い。このような第2電極層16の電位のばらつきは、表示領域110における輝度むらの原因となるので好ましくない。金属層23は、表示装置が大画面化した場合であっても電源から第2電極層16に至るまでの電圧降下を最小限度に抑え、このような輝度むらの発生を抑制するように機能する。なお、接続領域AR1には、金属層216Sと同一の階層に設けられた銅などからなる環状の金属層25が設けられており、金属層23と接触させることで電圧降下をより低減するようにしている。
The
また、金属層23は、遮光性を有すると共に少なくとも駆動トランジスタTr1および書込トランジスタTr2のチャネル領域213R,223R(後出)に対応する領域を占めるように設けられている。このため、外光や、隣り合う他の有機発光素子10R(または10G,10B)において多重反射した光などの不要光が駆動トランジスタTr1および書込トランジスタTr2のチャネル領域213R,223Rへ進入するのを防ぐ遮光層としても機能する。なお、金属層23は、開口23Kに対応する領域以外の領域を全て覆っていることが望ましい。上記した電圧降下の抑制や遮光性の点で、より効果的となるからである。
Further, the
金属層23を構成する材料としては、単層構造であればアルミニウム(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)、チタン(Ti)などの高導電性の金属材料が好ましい。特に、第1金属層13が透明導電材料からなる場合には、金属層23をアルミニウムなどの高反射率材料によって構成し、第1金属層13の代わりに金属層23を反射層として機能させる必要がある。
As a material constituting the
また、金属層23は、単層構造に限らず、複数の層が積層された複合層であってもよい。例えば、第1電極層13の側から順に第1の層と第2の層とが配置された複合層とし、第1の層を、第2の層よりも反射率あるいは導電率に優れた材料によって構成する一方、第2の層を、第1の層よりも遮光性に優れる材料によって構成するとよい。より具体的には、アルミニウムや、銅、銀などを用いて第1の層を構成し、窒化チタン(TiN)やモリブデン(Mo)などによって第2の層を構成するとよい。こうすることで、第2電極層16の電圧降下を低減する補助電極層としての機能と、駆動トランジスタTr1および書込トランジスタTr2への不要光の進入を抑制する遮光層としての機能とをバランス良く発揮することができる。
The
次に、主に図5および図9を参照して、画素駆動回路150の詳細な構成を説明する。基板111の表面には、第1階層の金属層として、駆動トランジスタTr1のゲート電極である金属層211Gと、書き込みトランジスタTr2のゲート電極である金属層221Gと、信号線120A(図9)とがそれぞれ設けられている。これら金属層211G,221Gおよび信号線120Aは、窒化ケイ素や酸化ケイ素などからなるゲート絶縁膜212によって覆われている。ゲート絶縁膜212上の、金属層211G,221Gに対応する領域には、アモルファスシリコンなどの半導体薄膜からなるチャネル層213,223が設けられている。チャネル層213,223上には、その中心領域であるチャネル領域213R,224Rを占めるように絶縁性のチャネル保護膜214,224が設けられており、その両側の領域には、n型アモルファスシリコンなどのn型半導体薄膜からなるドレイン電極215D,225Dおよびソース電極215S,225Sが設けられている。これらドレイン電極215D,225Dおよびソース電極215S,225Sは、チャネル保護膜214,224によって互いに分離されており、それらの端面がチャネル領域213R,223Rを挟んで互いに離間している。さらに、ドレイン電極215D,225Dおよびソース電極215S,225Sをそれぞれ覆うように、第2階層の金属層として、ドレイン配線としての金属層216D,226Dおよびソース配線としての金属層216S,226Sが設けられている。金属層216D,226Dおよび金属層216S,226Sは、例えばチタン(Ti)層、アルミニウム(Al)層、およびチタン層を順に積層した構造を有するものである。第2階層の金属層としては、上記の金属層216D,226Dおよび金属層216S,226Sのほか、走査線130Aおよび電源供給線140A(図9)が設けられている。さらに、全体が窒化ケイ素などからなるパッシベーション膜217によって覆われている。なお、ここでは、逆スタガー構造(いわゆるボトムゲート型)の駆動トランジスタTr1および書き込みトランジスタTr2について説明したが、スタガー構造(いわゆるトップゲート型)のものであってもよい。
Next, a detailed configuration of the
この表示装置は、例えば次のようにして製造することができる。以下、図4、図5および図9と共に図10〜図15を参照して、本実施の形態の表示装置の製造方法について説明する。なお、有機発光素子10R,10G,10Bの製造方法についても併せて以下に説明する。図10〜図15は、この表示装置の製造方法を工程順に表すものであり、図4の断面図に対応している。
This display device can be manufactured, for example, as follows. Hereinafter, the manufacturing method of the display device of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 10 to 15 together with FIGS. In addition, the manufacturing method of organic
まず、上述した材料よりなる基板111の上に、駆動トランジスタTr1および書き込みトランジスタTr2を含む画素駆動回路150を形成する。具体的には、まず、基板111上に例えばスパッタリングにより金属膜を形成する。そののち、例えばフォトリソグラフィ法やドライエッチング、あるいはウェットエッチングによりその金属膜をパターニングすることで、図5および図9に示したように基板111上に金属層211G,221Gおよび信号線120Aを形成する。次いで、全面をゲート絶縁膜212によって覆う。さらに、ゲート絶縁膜212の上に、チャネル層213,223、チャネル保護膜214,224、ドレイン電極215D,225Dおよびソース電極215S,225S、ならびに、金属層216D,226Dおよび金属層216S,226Sを順に、所定形状に形成する。ここで、金属層216D,226Dおよび金属層216S,226Sの形成と併せて、金属層25、走査線130Aおよび電源供給線140Aを第2の金属層として各々形成する。その際、金属層221Gと走査線130Aとを接続する接続部、金属層226Dと信号線120Aとを接続する接続部、金属層226Sと金属層211Gとを接続する接続部を予め形成しておく。そののち、全体をパッシベーション膜217で覆うことにより、画素駆動回路150を完成させる。
First, the
画素駆動回路150を形成したのち、図10に示したように、金属層25の上面に達する開口をパッシベーション膜217に形成したのち、図11に示したように、金属層25およびパッシベーション膜217の上に金属層23を形成する。具体的には、金属層25およびパッシベーション膜217を全面に亘って覆うように、上述した所定の金属材料を用いて所定の厚みを有する金属膜を例えばスパッタリングにより形成する。そののち、例えばフォトリソグラフィ法やドライエッチング、あるいはウェットエッチングによりその金属膜をパターニングすることで、接続孔124が設けられることとなる位置に開口23Kを形成する。さらに、開口23Kの形成と併せて、信号線120A、走査線130Aおよび電源供給線140Aとそれぞれ対応した位置に、それらとの電気的な短絡を確実に避けるための開口や切り欠きを設けるようにしてもよい。
After the
そののち、図12に示したように、有機材料として例えばポリイミドを主成分とする感光性樹脂を全面に亘って塗布して絶縁膜12Zを形成する。次に、その絶縁膜12Zに対しフォトリソグラフィ処理を施すことにより、図13に示したように、接続孔124〜126を有する絶縁層12を形成する。具体的には、マスクM1を用いた選択的な露光および現像により、一部領域において絶縁膜12Zを厚み方向に一部除去して掘り下げることで接続孔124〜126を一括して形成する。そののち、絶縁層12を必要に応じて焼成する。
After that, as shown in FIG. 12, a photosensitive resin mainly composed of polyimide, for example, is applied as an organic material over the entire surface to form the insulating
さらに図14に示したように、上述した材料よりなる第1電極層13および金属層17を形成する。具体的には、例えばスパッタリングによって上述の材料からなる金属膜を全面成膜したのち、その金属膜上に所定のマスクを用いて所定形状のレジストパターン(図示せず)を形成し、さらにそのレジストパターンをマスクとして用い、金属膜の選択的なエッチングを行う。その際、第1電極層13については、接続孔124を充填すると共に絶縁層12の表面の一部を覆うように形成する。また、金属層17については、接続孔125を埋めるように形成する。金属層17は、第1電極層13と同種の材料によって同時に形成することが望ましい。さらに、金属層13の周縁を覆うように開口規定絶縁層24を形成する。
Further, as shown in FIG. 14, the
次いで、図15に示したように、第1電極層13を完全に覆うように上述した所定の材料および厚みの正孔注入層14Aおよび正孔輸送層14Bを順に積層することで下部有機層14を形成する。さらに、下部有機層14上の、第1電極層13と対応する領域に、例えば蒸着法によって上述した厚みおよび材料よりなる発光層15Aと電子輸送層15Bとを順次積層することで上部有機層15を形成する。さらに、上部有機層15および下部有機層14を挟んで第1電極層13と対向し、かつ、金属層17,23を覆うように全面に亘って第2電極層16を形成することで発光部20を完成させる。
Next, as shown in FIG. 15, the lower
こののち、発光部20を覆うように、上述した材料よりなる保護膜18を形成する。最後に、保護膜18の上に、接着層を形成し、この接着層を間にして封止基板19を貼り合わせる。以上により、表示装置が完成する。
After that, the
このようにして得られた表示装置では、各画素に対して走査線駆動回路130から書き込みトランジスタTr2のゲート電極(金属層221G)を介して走査信号が供給されると共に、信号線駆動回路120から画像信号が書き込みトランジスタTr2を介して保持容量Csに保持される。その一方で、電源供給線駆動回路140が、走査線駆動回路130による行単位の走査と同期して、各電源供給線140Aに対し第2電位よりも高い第1電位を供給する。これにより駆動トランジスタTr1の導通状態が選択され、各有機発光素子10R,10G,10Bに駆動電流Idが注入されることにより、正孔と電子とが再結合して発光が起こる。この光は、第1電極層13と第2電極層16との間で多重反射し、第2電極層16、保護膜18および封止基板19を透過して取り出される。
In the display device thus obtained, a scanning signal is supplied to each pixel from the scanning
本実施の形態では、各有機発光素子10R,10G,10Bにおいて発光部20の下層部分に第2電極層16の補助電極層として機能する金属層23を設けるようにしたので、大画面化した場合であっても、画像表示動作時における第2電極層16の電圧降下が低減される。しかも、金属層23を採用することは、開口率向上の妨げにもならない。こうしたことから、表示領域110全体に亘ってより均質化された輝度分布を得ることができ、かつ、表示領域110全体の輝度を向上させることができる。したがって、さらなる大画面化に十分に対応可能である。
In the present embodiment, since the
また、本実施の形態では、特に、金属層23が遮光性を有する場合には、不要光が駆動トランジスタTr1および書込トランジスタTr2のチャネル領域213R,223Rへ進入するのを防ぐ遮光層としても機能する。このため、半導体薄膜からなるチャネル層213,223において光リーク電流が発生するのを抑制することができ、フリッカ等の不具合を回避し、表示特性をより向上させることができる。従来は第1電極層のみが遮光層としての機能を果たしていたが、隣り合う有機発光素子同士の隙間から不要光が入射する可能性が少なくなかった。これに対し、本実施の形態では、金属層23を第1電極層13よりも広範囲に亘って形成することができるので、不要光の入射を、より確実に回避することができる。
In the present embodiment, in particular, when the
また、本実施の形態では、従来のような格子状の補助電極層を設けるかわりに発光部29とは異なる階層に金属層23を設けるようにしたので、上部有機層15の形成面積、すなわち発光部20の発光領域を広げることができ、開口率を高めることができる。
Further, in the present embodiment, the
本実施の形態では、開口率の向上により、有機発光素子10R(10G,10B)の容量が増加し、以下の数1で表される書込ゲインgainが向上する。その結果、信号振幅が小さくなり低消費電力化が実現される。
In the present embodiment, the capacity of the organic
数1において、Csは保持容量を表し、Cgsは駆動トランジスタTr1におけるゲート電極とソース電極との間の容量を表し、Coledは有機発光素子10R(または10G,10B)の容量を表す(図16参照)。なお、図16は、書込ゲインgainを説明するための説明図であり、図2の回路図に対応するものである。
In Equation 1, Cs represents a storage capacitor, Cgs represents a capacitance between the gate electrode and the source electrode in the driving transistor Tr1, and Coled represents a capacitance of the organic
(第1の変形例)
図17は、本実施の形態における第1の変形例としての有機発光素子50R(または50G,50B)を表す断面図であり、図5に対応するものである。本変形例は、開口規定絶縁層24を省略するようにしたものである。この場合、絶縁層12上のパターン化された第1電極層13を下部有機層14で覆い、第1電極層13と対応する領域に上部有機層15を選択的に設け、さらに全体を覆うように第2電極層16を設ける。このような構成であれば、薄型化と開口率の向上とを両立し易くなるので好ましい。
(First modification)
FIG. 17 is a cross-sectional view showing an organic
(第2の変形例)
さらに、図18に示した本実施の形態における第2の変形例としての有機発光素子60R(または60G,60B)のように、複数(図18では3つ)に分割されたサブ素子61〜63を有するようにしてもよい。図19は、図18の有機発光素子60R(または60G,60B)を備えた表示装置における画素駆動回路の一例を表している。有機発光素子60R(または60G,60B)では、サブ素子61〜63の各々に対応して保持容量Cs1〜Cs3と駆動トランジスタDS1〜DS3とが設けられている。また、1つの書込トランジスタWS1が、駆動トランジスタDS1〜DS3の各ゲート電極と共通して接続されるように設けられている。駆動トランジスタDS1〜DS3の各ドレイン電極には、電源供給線140Aが共通して接続されている。サブ素子61〜63は、一端が駆動トランジスタDS1〜DS3の各ソース電極と接続されている。上記の点を除き、本変形例としての有機発光素子60R(または60G,60B)は、上記実施の形態における有機発光素子10R(または10G,10B)と同様の構成である。
(Second modification)
Further, sub-elements 61 to 63 divided into a plurality (three in FIG. 18), such as organic light-emitting element 60R (or 60G, 60B) as a second modification of the present embodiment shown in FIG. You may make it have. FIG. 19 shows an example of a pixel drive circuit in a display device including the organic light emitting element 60R (or 60G, 60B) of FIG. In the organic light emitting element 60R (or 60G, 60B), holding capacitors Cs1 to Cs3 and driving transistors DS1 to DS3 are provided corresponding to the
このような有機発光素子60R(または60G,60B)では、製造プロセスにおいて例えばサブ素子61に欠陥が生じた場合、サブ素子62を駆動させることで、有機発光素子60R(または60G,60B)自体を機能不全にすることなく、表示領域110のなかで有効に利用することができる。なお、サブ素子61〜63同士は、互いに開口規定絶縁層24によって区切られている。従来は、各サブ素子61〜63の第1電極層13同士の隙間から駆動トランジスタDS1〜DS3へ不要光が進入する可能性があったが、本変形例では、そのような不要光の進入をより低減することができる。
In such an organic light emitting element 60R (or 60G, 60B), for example, when a defect occurs in the
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、絶縁層12の構成材料として、感光性樹脂などの有機材料を例示し、それを用いた製造方法について説明するようにしたが、それに限定されるものではない。例えば、酸化ケイ素(SiO2 )や窒化ケイ素(Si3 N4 )などの無機材料を用いて絶縁層12の構成するようにしてもよい。その場合、例えばCVD法(化学気相成長法)などにより基体11上に絶縁膜12Zを形成したのち、マスクM1を用いてフォトリソグラフィ処理を施したのち、フッ素ガスエッチングやイオンビームエッチングなどのドライエッチング処理によって凹部121、溝部122および接続孔124を形成すればよい。
While the present invention has been described with reference to the embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above embodiment, an organic material such as a photosensitive resin is exemplified as a constituent material of the insulating
また、本発明は、上記実施の形態において説明した各層の材料や積層順序、あるいは成膜方法などに限定されるものではない。例えば、上記実施の形態においては、基体11の上に、第1電極層13,上部有機層15および第2電極層16を基板11の側から順で積層し、封止基板19の側から光を取り出すようにした場合について説明したが、積層順序を逆にして、基体11の上に、第2電極層16,上部有機層15および第1電極層13を基体11の側から順に積層し、基体11の側から光を取り出すようにすることもできる。
Further, the present invention is not limited to the materials and stacking order of the layers described in the above embodiments, the film formation method, and the like. For example, in the above-described embodiment, the
加えてまた、例えば、上記実施の形態では、第1電極層13をアノード電極、第2電極層16をカソード電極とする場合について説明したが、第1電極層13をカソード電極、第2電極層16をアノード電極としてもよい。さらに、第1電極層13をカソード電極、第2電極層16をアノード電極とすると共に、基体11の上に、第2電極層16,上部有機層15および第1電極層13を基体11の側から順に積層し、基体11の側から光を取り出すようにすることもできる。
In addition, for example, in the above embodiment, the case where the
さらにまた、上記実施の形態では、有機発光素子10R,10G,10Bの構成を具体的に挙げて説明したが、全ての層を備える必要はなく、また、他の層をさらに備えていてもよい。例えば、第1電極層13と下部有機層14との間に、酸化クロム(III)(Cr2 O3 ),ITO(Indium-Tin Oxide:インジウム(In)およびスズ(Sn)の酸化物混合膜)などからなる正孔注入用薄膜層を備えていてもよい。
Furthermore, in the above embodiment, the configuration of the organic
加えてまた、上記各実施の形態では、アクティブマトリクス型の表示装置の場合について説明したが、本発明はパッシブマトリクス型の表示装置への適用も可能である。更にまた、アクティブマトリクス駆動のための画素駆動回路の構成は、上記各実施の形態で説明したものに限られず、必要に応じて容量素子やトランジスタを追加してもよい。その場合、画素駆動回路の変更に応じて、上述した信号線駆動回路120や走査線駆動回路130、あるいは電源供給線駆動回路140のほかに、必要な駆動回路を追加してもよい。
In addition, in each of the above embodiments, the case of an active matrix display device has been described. However, the present invention can also be applied to a passive matrix display device. Furthermore, the configuration of the pixel driving circuit for active matrix driving is not limited to that described in each of the above embodiments, and a capacitor or a transistor may be added as necessary. In that case, a necessary driving circuit may be added in addition to the signal
10(10R,10G,10B)…有機発光素子、11…基体、111…基板、112…画素駆動回路形成層、12…絶縁層、121…凹部、122…溝部、123…凸部、124…接続孔、13…第1電極層、14…下部有機層、14A…正孔注入層、14B…正孔輸送層、15…上部有機層、15A…発光層、15B…電子輸送層、16…第2電極層、17…金属層、18…保護膜、19…封止基板、20…発光部、23…金属層、24…開口規定絶縁層、25…金属層、110…表示領域、120…信号線駆動回路、120A…信号線、130…走査線駆動回路、130A…走査線、140…電源供給線駆動回路、140A…電源供給線、150…画素駆動回路、Cs…キャパシタ(保持容量)、P1…第1端部、P2…第2端部、Tr1…駆動トランジスタ、Tr2…書込トランジスタ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 (10R, 10G, 10B) ... Organic light emitting element, 11 ... Base | substrate, 111 ... Substrate, 112 ... Pixel drive circuit formation layer, 12 ... Insulating layer, 121 ... Concavity, 122 ... Groove, 123 ... Convex, 124 ... Connection Holes: 13 ... first electrode layer, 14 ... lower organic layer, 14A ... hole injection layer, 14B ... hole transport layer, 15 ... upper organic layer, 15A ... light emitting layer, 15B ... electron transport layer, 16 ... second Electrode layer, 17 ... metal layer, 18 ... protective film, 19 ... sealing substrate, 20 ... light emitting part, 23 ... metal layer, 24 ... opening defining insulating layer, 25 ... metal layer, 110 ... display area, 120 ... signal line Drive circuit, 120A ... signal line, 130 ... scan line drive circuit, 130A ... scan line, 140 ... power supply line drive circuit, 140A ... power supply line, 150 ... pixel drive circuit, Cs ... capacitor (retention capacitor), P1 ... 1st end, P2 ... 2nd end, T 1 ... driving transistor, Tr2 ... write transistor.
Claims (6)
前記第1電極層の、前記第2電極層とは反対側に位置し、前記第1電極層と第2電極層との間に印加される電圧を制御する駆動素子と、
前記駆動素子と前記第1電極層との間に位置し、前記駆動素子および第1電極層と電気的に絶縁されると共に前記第2電極層と電気的に接続された金属層と
を備えた表示装置。 A light emitting device in which a first electrode layer, an organic layer including a light emitting layer, and a second electrode layer are sequentially stacked;
A driving element that is located on the opposite side of the first electrode layer from the second electrode layer and controls a voltage applied between the first electrode layer and the second electrode layer;
A metal layer located between the drive element and the first electrode layer, electrically insulated from the drive element and the first electrode layer, and electrically connected to the second electrode layer; Display device.
前記金属層は、遮光性を有すると共に少なくとも前記チャネル領域に対応する領域を占めている
請求項1記載の表示装置。 The driving element is a thin film transistor having a channel region;
The display device according to claim 1, wherein the metal layer has light shielding properties and occupies at least a region corresponding to the channel region.
請求項1記載の表示装置。 The display device according to claim 1, wherein the metal layer has an opening in a part thereof, and the driving element and the first electrode layer are electrically connected in the opening.
請求項3記載の表示装置。 The display device according to claim 3, wherein the metal layer covers all regions other than the region corresponding to the opening.
請求項1記載の表示装置。 The display device according to claim 1, wherein the metal layer includes at least one of aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), titanium (Ti), and titanium nitride (TiN).
前記第1の層は、前記第2の層よりも反射率および導電率の少なくとも一方に優れ、
前記第2の層は、前記第1の層よりも遮光性に優れる
請求項1記載の表示装置。 The metal layer is a composite layer including a first layer and a second layer in order from the first electrode layer side,
The first layer is superior to at least one of reflectance and conductivity than the second layer,
The display device according to claim 1, wherein the second layer is more excellent in light shielding than the first layer.
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