JP2010020971A - 有機ｅｌ表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】トップエミッション型有機ＥＬ表示装置において画面の輝度を維持しつつ、画面内の輝度傾斜を小さくする。
【解決手段】下部電極１１の下には反射膜１０が形成されており、有機ＥＬ層１４からの光は上部電極１５を通って放出される。上部電極１５の光吸収は短波長側で大きい。画面内における輝度傾斜を小さくするために上部電極１５の膜厚を厚くする際、青画素１７Ｂの上部電極の膜厚は厚くせず、赤画素１７Ｒ、緑画素１７Ｇの上部電極１５の膜厚を大きくする。これによって、上部電極１５による光吸収を抑えつつ、輝度傾斜を小さくすることが出来る。
【選択図】図３
【解決手段】下部電極１１の下には反射膜１０が形成されており、有機ＥＬ層１４からの光は上部電極１５を通って放出される。上部電極１５の光吸収は短波長側で大きい。画面内における輝度傾斜を小さくするために上部電極１５の膜厚を厚くする際、青画素１７Ｂの上部電極の膜厚は厚くせず、赤画素１７Ｒ、緑画素１７Ｇの上部電極１５の膜厚を大きくする。これによって、上部電極１５による光吸収を抑えつつ、輝度傾斜を小さくすることが出来る。
【選択図】図３
Description
本発明は有機ＥＬ表示装置に係り、特に画面の輝度が大きく、かつ画面内で輝度が均一なトップエミッション型有機ＥＬ表示装置に関する。
有機ＥＬ表示装置には、有機ＥＬ層から発光した光を、有機ＥＬ層等が形成されたガラス基板方向に取り出すボトムエミッション型と、有機ＥＬ層等が形成されたガラス基板と逆の方向に取り出すトップエミッション型とがある。トップエミッション型は有機ＥＬ層の面積を多く取ることが出来るのでディスプレイの明るさを大きくすることが出来るという利点がある。
有機ＥＬ表示装置では下部電極と上部電極との間に有機ＥＬ層を挟持し、上部電極に一定電圧を印加し、下部電極にデータ信号電圧を印加して有機ＥＬ層の発光を制御することによって画像を形成する。下部電極へのデータ信号電圧の供給は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を介して行われる。トップエミッション型有機ＥＬ表示装置では、このＴＦＴ等の上にも有機ＥＬ層を形成することが出来るので発光面積を大きくすることが出来る。
有機ＥＬ表示装置では上部電極から有機ＥＬ層に電流を供給する必要がある。トップエミッション型有機ＥＬ表示装置は上部電極を通して光を取り出す必要があるので、上部電極は透明でなければならない。透明電極としては、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＳｎＯ（酸化錫）等が存在するが、これらの金属酸化物導電膜は抵抗が高い。上部電極の抵抗を小さくするために、上部電極の膜厚を大きくすると、次の問題が生ずる。
その一つは、上部電極が厚くなることによって、有機ＥＬ層からの光が
吸収され、輝度が低下することである。他の問題は、上部電極を厚くした場合、上部電極内における光の干渉によって、特定波長の光を外部に取り出すことが困難になるという現象が存在するということである。
吸収され、輝度が低下することである。他の問題は、上部電極を厚くした場合、上部電極内における光の干渉によって、特定波長の光を外部に取り出すことが困難になるという現象が存在するということである。
「特許文献１」には、液晶表示装置において、ＴＦＴや画素が形成されたＴＦＴ基板に対向して設置される対向基板に形成された対向電極の膜厚を色毎に変化させることにより、光の透過率を上昇させる構成が記載されている。
「特許文献１」に記載の技術は液晶表示装置において、特定波長ごとに最適な対向電極の膜厚を設定するものである。液晶表示装置では、ＴＦＴや画素電極が形成されたＴＦＴ基板に対して、液晶層を挟んでカラーフィルタが形成された対向基板が設置される。対向基板には画素電極に対向して液晶に電圧を印加するための対向電極が形成されている。また、対向基板には画素毎に赤、緑、青等のカラーフィルタが形成されている。各カラーフィルタを通過する光は波長が異なるが、対向電極の厚さによっては、特定波長が干渉を起こして、外部への取り出し効率が低下する場合がある。このために、「特許文献１」では、インクジェットによって上部電極を形成して色毎に対向電極の厚さを設定している。
液晶表示装置は電圧駆動であるから、対向電極における電圧降下はあまり問題にならない。これに対して有機ＥＬ表示装置は電流駆動であるから上部電極における電圧降下が問題となる。上部電極は基板全体にわたって形成されるが、上部電極において電圧降下が生ずると、画面の輝度が場所によって変化する。この現象を輝度傾斜あるいはシェーディングと称する。したがって、有機ＥＬ表示装置では、上部電極の膜厚の設定においては、上部電極の抵抗を考慮しなければならない。なお、輝度傾斜あるいはシェーディングは画面内で１０％以内に抑えられれば、許容範囲となる。
一方、上部電極は、画面の輝度を確保する点から、透明度を確保する必要がある。透明電極としては、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＳｎＯ（酸化錫）等が存在するが、これらの金属酸化物導電膜は抵抗が高い。上部電極に低効率の低い金属膜を使用することも出来るが、金属膜は透明度を維持するためには極端に薄くしなければならず、結局上部電極の抵抗を下げることにはならない。
本発明の課題は、シェーディングを抑え、かつ、画面輝度の高いトップエミッションタイプの有機ＥＬ表示装置を実現することである。
本発明は上記課題を解決するものであり、具体的な手段は次のとおりである。
（１）上部電極と下部電極によって挟持された赤色発光をする有機ＥＬ層を有する複数の赤画素と、上部電極と下部電極によって挟持された緑色発光をする有機ＥＬ層を有する複数の緑画素と、上部電極と下部電極によって挟持された青色発光をする有機ＥＬ層を有する複数の青画素とが形成された画面有するトップエミッション型有機ＥＬ表示装置であって、前記複数の赤画素に流す電流の合計を５０ｍＡ、前記複数の緑画素に流す電流の合計を５０ｍＡ、前記複数の青画素に流す電流の合計を５０ｍＡとしたときに、前記画面における輝度の傾斜が１０％以内であり、前記赤画素の前記上部電極の膜厚と、前記緑画素の前記上部電極の膜厚は等しく、前記青画素の前記上部電極の膜厚は前記赤画素および前記緑画素の前記上部電極の膜厚よりも小さいことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
（２）前記青画素における前記上部電極の膜厚は、前記赤画素の前記上部電極の膜厚または前記緑画素の前記上部電極の膜厚の１／１０以下であることを特徴とする（１）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（３）上部電極と下部電極によって挟持された赤色発光をする有機ＥＬ層を有する複数の赤画素と、上部電極と下部電極によって挟持された緑色発光をする有機ＥＬ層を有する複数の緑画素と、上部電極と下部電極によって挟持された青色発光をする有機ＥＬ層を有する複数の青画素とが形成された画面を有するトップエミッション型有機ＥＬ表示装置であって、前記複数の赤画素に流す電流の合計を５０ｍＡ、前記複数の緑画素に流す電流の合計を５０ｍＡ、前記複数の青画素に流す電流の合計を５０ｍＡとし、前記赤画素、前記緑画素、前記青画素の前記上部電極の厚さが等しいときに、前記画面における輝度の傾斜が１０％以内となる場合の各画素における前記上部電極の膜厚をＴとし、前記青画素の前記上部電極の膜厚をＴＢ、前記赤画素の前記上部電極の膜厚をＴＲ、前記青画素の前記上部電極の膜厚をＴＧとしたとき、ＴＲおよびＴＧは等しく、かつ、ＴＲおよびＴＧは、３Ｔ／２―ＴＢ／３と同じがそれよりも大きいことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
（４）前記青画素の前記上部電極の膜厚をＴＢ、前記赤画素の前記上部電極の膜厚をＴＲ、前記青画素の前記上部電極の膜厚をＴＧとしたとき、ＴＲおよびＴＧはＴＢの１０倍以上であることを特徴とする（３）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（５）上部電極と下部電極によって挟持された赤色発光をする有機ＥＬ層を有する複数の赤画素と、上部電極と下部電極によって挟持された緑色発光をする有機ＥＬ層を有する複数の緑画素と、上部電極と下部電極によって挟持された青色発光をする有機ＥＬ層を有する複数の青画素とが形成された画面を有するトップエミッション型有機ＥＬ表示装置であって、前記複数の赤画素に流す電流の合計を５０ｍＡ、前記複数の緑画素に流す電流の合計を５０ｍＡ、前記複数の青画素に流す電流の合計を５０ｍＡとし、前記赤画素、前記緑画素、前記青画素の前記上部電極の厚さが等しいときに、前記画面における輝度の傾斜が１０％以内となる場合の各画素における前記上部電極の膜厚をＴとし、前記青画素の前記上部電極の膜厚をＴＢ、前記赤画素の前記上部電極の膜厚をＴＲ、前記青画素の前記上部電極の膜厚をＴＧとしたとき、ＴＢ＜ＴＧ＜ＴＲで、かつ、３Ｔ≦ＴＧ＋ＴＲ＋ＴＢの関係があることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
（６）上部電極と下部電極によって挟持された赤色発光をする有機ＥＬ層を有する複数の赤画素と、上部電極と下部電極によって挟持された緑色発光をする有機ＥＬ層を有する複数の緑画素と、上部電極と下部電極によって挟持された青色発光をする有機ＥＬ層を有する複数の青画素とが形成された画面を有するトップエミッション型有機ＥＬ表示装置であって、
前記複数の赤画素に流す電流の合計を５０ｍＡ、前記複数の緑画素に流す電流の合計を５０ｍＡ、前記複数の青画素に流す電流の合計を５０ｍＡとし、前記赤画素、前記緑画素、前記青画素の前記上部電極の厚さが等しいときに、前記画面における輝度の傾斜が１０％以内となる場合の各画素における前記上部電極の膜厚をＴとし、
前記青画素の前記上部電極の膜厚をＴＢ、前記赤画素の前記上部電極の膜厚をＴＲ、前記青画素の前記上部電極の膜厚をＴＧとし、
ＴＢ＝ＴＧ＜ＴＲであり、ＴＢ＝ＴＧ＝ＴＴ１としたとき、
３Ｔ−２ＴＴ１≦ＴＲであって、
かつ、前記赤画素における膜厚は、光の干渉効果によって光の取り出しを妨げられないような膜厚となっていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
前記複数の赤画素に流す電流の合計を５０ｍＡ、前記複数の緑画素に流す電流の合計を５０ｍＡ、前記複数の青画素に流す電流の合計を５０ｍＡとし、前記赤画素、前記緑画素、前記青画素の前記上部電極の厚さが等しいときに、前記画面における輝度の傾斜が１０％以内となる場合の各画素における前記上部電極の膜厚をＴとし、
前記青画素の前記上部電極の膜厚をＴＢ、前記赤画素の前記上部電極の膜厚をＴＲ、前記青画素の前記上部電極の膜厚をＴＧとし、
ＴＢ＝ＴＧ＜ＴＲであり、ＴＢ＝ＴＧ＝ＴＴ１としたとき、
３Ｔ−２ＴＴ１≦ＴＲであって、
かつ、前記赤画素における膜厚は、光の干渉効果によって光の取り出しを妨げられないような膜厚となっていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
（７）上部電極と下部電極によって挟持された赤色発光をする有機ＥＬ層を有する複数の赤画素と、上部電極と下部電極によって挟持された緑色発光をする有機ＥＬ層を有する複数の緑画素と、上部電極と下部電極によって挟持された青色発光をする有機ＥＬ層を有する複数の青画素とが形成された画面を有するトップエミッション型有機ＥＬ表示装置であって、前記複数の赤画素に流す電流の合計を５０ｍＡ、前記複数の緑画素に流す電流の合計を５０ｍＡ、前記複数の青画素に流す電流の合計を５０ｍＡとし、前記赤画素、前記緑画素、前記青画素の前記上部電極の厚さが等しいときに、前記画面における輝度の傾斜が１０％以内となる場合の各画素における前記上部電極の膜厚をＴとし、
前記青画素の前記上部電極の膜厚をＴＢ、前記赤画素の前記上部電極の膜厚をＴＲ、前記青画素の前記上部電極の膜厚をＴＧとし、
ＴＢ＝ＴＲ＜ＴＧあり、ＴＢ＝ＴＲ＝ＴＴ１としたとき、
３Ｔ−２ＴＴ１≦ＴＧであって、
かつ、前記青画素における膜厚は、光の干渉効果によって光の取り出しを妨げられないような膜厚となっていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
前記青画素の前記上部電極の膜厚をＴＢ、前記赤画素の前記上部電極の膜厚をＴＲ、前記青画素の前記上部電極の膜厚をＴＧとし、
ＴＢ＝ＴＲ＜ＴＧあり、ＴＢ＝ＴＲ＝ＴＴ１としたとき、
３Ｔ−２ＴＴ１≦ＴＧであって、
かつ、前記青画素における膜厚は、光の干渉効果によって光の取り出しを妨げられないような膜厚となっていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
（８）前記上部電極はＩｎ、Ｚｎ、またはＳｎを主成分とする酸化物によって形成されていることを特徴とする（１）〜（７）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（９）前記上部電極はＩＺＯによって形成されていることを特徴とする（１）〜（７）に記載の有機ＥＬ表示装置。
本発明によれば、画素毎に上部電極の膜厚を変えることによって、画面の輝度を維持しつつ、シェーディング現象を緩和した有機ＥＬ表示装置を実現することが出来る。また、本発明によれば、青画素のみ上部電極の膜厚を小さく抑え、赤画素および緑画素の上部電極の膜厚を大きくするので、全体として、上部電極による光の吸収を抑え、高い輝度の有機ＥＬ表示装置を実現することが出来る。
本発明の具体的な実施例を説明する前に、本発明が適用されるトップエミッション型有機ＥＬ表示装置の構成について説明する。図１は本発明によるトップエミッション型の有機ＥＬ表示装置の断面図である。トップエミッション型有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬ層１４の上にアノードが存在するトップアノード型と、有機ＥＬ層１４の上にカソードが存在するトップカソード型とが存在する。図１はトップカソード型の場合であるが、トップアノード型の場合も本発明は同様に適用することが出来る。
図１において、ガラス基板１の上にはＳｉＮからなる第１下地膜１０１と、ＳｉＯ２からなる第２下地膜１０２が形成されている。ガラス基板からの不純物が半導体層２を汚染することを防止するためである。第２下地膜１０２の上には半導体層２が形成される。半導体層２はＣＶＤによってａ−Ｓｉ膜が形成されたあと、レーザー照射によってｐｏｌｙ−Ｓｉ膜に変換する。
半導体層２を覆って、ＳｉＯ２からなるゲート絶縁膜３が形成される。ゲート絶縁膜３を挟んで、半導体層２と対向する部分にゲート電極４が形成される。ゲート電極４はＴＦＴにゲート電圧を供給するためのゲート配線等と同層で形成される。
ゲート電極４をマスクにして、半導体層２にリンあるいはボロン等の不純物をイオンインプランテーションによって打ち込み、導電性を付与して、半導体層２にソース部あるいはドレイン部を形成する。
ゲート電極４を覆って層間絶縁膜５がＳｉＯ２によって形成される。ゲート電極４とドレイン電極７あるいはソース電極６を絶縁するためである。層間絶縁膜５の上にはドレイン電極７とソース電極６が形成される。ドレイン電極７とソース電極６は同層で形成される。また、ドレイン電極７は、画素に映像信号を供給する映像信号線、有機ＥＬ素子に電流を供給する電源線１８等と同層で形成される。
ドレイン電極７は層間絶縁膜５およびゲート絶縁膜３にスルーホールを形成して半導体層２のドレイン部と接続する。また、ソース電極６は層間絶縁膜５およびゲート絶縁膜３にスルーホールを形成して半導体層２のソース部と接続する。
その後、ＴＦＴを保護するために、ＳｉＮからなる無機パッシベーション膜８が被着される。無機パッシベーション膜８の上には、有機パッシベーション膜９が形成される。有機パッシベーション膜９は無機パッシベーション膜８とともに、ＴＦＴをより完全に保護する役割を有するとともに、有機ＥＬ層１４が形成される面を平坦にする役割を有する。したがって、有機パッシベーション膜９は１〜４μｍと、厚く形成される。
有機パッシベーション膜９の上には反射膜１０がＡｌまたはＡｌ合金によって形成される。ＡｌまたはＡｌ合金は反射率が高いので、反射膜１０として好適である。反射膜１０の上には、有機ＥＬ層１４の下部電極１１となるＩＴＯが被着される。下部電極１１を形成するＩＴＯは２００℃程度のアニールによって抵抗率を大幅に下げることが出来る。
下部電極１１は、有機パッシベーション膜９および無機パッシベーション膜８に形成されたスルーホールを介してＴＦＴのソース電極６と接続する。本実施例はトップカソードであるから、下部電極１１であるＩＴＯはアノードとなる。
下部電極１１の上には有機ＥＬ層１４が形成される。有機ＥＬ層１４は、下層からホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層の５層から成っている。有機ＥＬ層１４は発光する光の色毎にマスク蒸着によって形成される。
有機ＥＬ層１４の上にはアノードとなる上部電極１５が形成される。本実施例では上部電極１５としてはＩＺＯを用いている。ＩＺＯはマスクを用いず、表示領域全体に蒸着される。ＩＺＯの厚さは光の透過率を維持するために、３０ｎｍ程度に形成される。ただし、本発明では、後で説明するように、上部電極の膜厚を赤画素１７Ｒ、緑画素１７Ｇ、青画素１７Ｂ毎に変えている。
ＩＴＯは２００℃程度にアニールすれば、抵抗率を小さくすることが出来るが、有機ＥＬ層１４を形成した後では、２００℃程度にまで温度を上げると有機ＥＬ層１４が破壊されてしまう。そこで、上部電極１５にはアニールを必要としないＩＺＯが使用される。なお、ＩＺＯはアニールしない状態ではＩＴＯよりも抵抗が低い。
なお、有機ＥＬ層１４が端部において段切れによって破壊することを防止するために、画素と画素の間にバンク１３が形成される。バンク１３は有機材料で形成する場合もあるし、ＳｉＮのような無機材料で形成する場合もある。有機材料を使用する場合は、一般にはアクリル樹脂またはポリイミド樹脂によって形成される。本実施例ではバンク１３にアクリル樹脂を使用している。
なお、ＴＦＴとは別の場所に、有機ＥＬ層１４に電流を供給するための電源線１８がドレイン電極７あるいはソース電極６と同層で形成される。電源線１８の上に形成されている無機パッシベーション膜８および有機パッシベーション膜９にスルーホールを形成して上部電極１５と電源線１８の導通をとる。スルーホール部分には、接続電極１２がＩＴＯによって下部電極１１と同時に形成される。スルーホール部分には接続電極１２に重ねて上部電極１５が被着される。このように、スルーホール部のコンタクトを２層構造とすることによってスルーホール部での導通を確実にとることが出来る。
図２は図１におけるトップエミッション型有機ＥＬ表示装置の画素部のみを取り出した断面図である。図２（ａ）は青画素１７Ｂの断面図、図２（ｂ）は緑画素１７Ｇの断面図、図２（ｃ）は赤画素１７Ｒの断面図である。図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）とも層構造は同一であるが、有機ＥＬ層１４の発光層の材料が異なる。
発光層材料としては電子、ホールの輸送能力を有するホスト材料に、それらの再結合により蛍光もしくはりん光を発するドーパントを添加したもので共蒸着により発光層として形成できるものであれば特に限定は無く、例えば、ホストとしてはトリス（８−キノリノラト）アルミニウム、ビス（８−キノリノラト）マグネシウム、ビス（ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリノラト）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウムオキシド、トリス（８−キノリノラト）インジウム、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム、８−キノリノラトリチウム、トリス（５−クロロ−８−キノリノラト）ガリウム、ビス（５−クロロ−８−キノリノラト）カルシウム、５，７−ジクロル−８−キノリノラトアルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−ヒドロキシキノリノラト）アルミニウム、ポリ［亜鉛（II）−ビス（８−ヒドロキシ−５−キノリニル）メタン］のような錯体、アントラセン誘導体、カルバゾール誘導体、等であっても良い。
また、ドーパントとしてはホスト中で電子とホールを捉えて再結合させ発光するものであって、例えば赤ではピラン誘導体、緑ではクマリン誘導体、青ではアントラセン誘導体などの蛍光を発光する物質やもしくはイリジウム錯体、ピリジナート誘導体などりん光を発する物質であっても良い。
有機ＥＬ層１４の上には上部電極１５が形成されている。上部電極１５はＩＺＯによって形成されている。上部電極１５は有機ＥＬ層１４が形成された後、被着されるので、高温でのアニールが出来ないために、アニールをしない状態ではＩＴＯよりも抵抗率が低いＩＺＯを使用している。また、光の吸収を出来るだけ抑えるために、上部電極１５は薄く形成される。そうすると上部電極１５における電圧降下が生じ、シェーディングあるいは輝度傾斜の問題が生ずる。
上部電極１５での電圧降下を軽減するために、画像を形成しないバンク１３上に補助電極１６を形成することも出来る。図７は補助電極１６をバンク１３上に形成した例を示す断面図である。補助電極１６は抵抗を下げることが目的であるから、抵抗率の低い金属を比較的厚く形成する。したがって、光に対しては不透明である。
図８は補助電極１６を画素と画素の間にストライプ状に形成した例である。画素ピッチが大きければ、補助電極１６を形成するバンク１３の幅も大きくすることが出来るが、画面が高精細になって、画素ピッチが小さくなると、補助電極１６を形成することは容易ではない。
画面が高精細になった場合、図８において、画素の横方向のピッチＰｘは例えば、４２μｍ、画素の縦ピッチＰｙは９４．５μｍ、画素の横径Ｗは２４μｍ、画素の縦径Ｈは６０μｍである。この場合は、バンク１３の横方向の幅Ｂｘは１８μｍとなる。したがって、補助電極１６は１８μｍの幅の中に形成しなければならない。補助電極１６は蒸着によって形成するが、蒸着マスクによってこのような細い膜を正確な位置に形成することは容易ではない。また、補助電極１６は厚く形成され、不透明なので、蒸着の位置精度が十分でなく、補助電極１６が画素領域に形成されると、画素からの光の取り出し効率が直接影響を受けることになる。すなわち、補助電極１６によってシェーディングを抑えることは、特に高精細画面においては難しい。
一方、図９に示すように、上部電極１５を厚くすれば、上部電極１５における電圧降下を抑えることが出来るが、この場合は、上部電極１５における光の吸収が大きく、画面輝度が低下してしまう。なお、図８における膜厚Ｔは画面内でシェーディングが１０％以下となる膜厚である。以下で説明する本発明の実施例はこのような問題を解決するものである。
図３は本発明の第１の実施例を示す断面模式図である。図３（ａ）は青画素１７Ｂの断面図、図３（ｂ）は緑画素１７Ｇの断面図、図３（ｃ）は赤画素１７Ｒの断面図である。本実施例の特徴は、青画素１７Ｂにおける上部電極１５よりも赤画素１７Ｒおよび緑画素１７Ｇの上部電極１５のほうが厚いという点である。
上部電極１５として使用されるＩＺＯにおける光の吸収は、光の波長が短いほうが大きい。図４はＩＺＯによる光の透過率を波長毎に示すものであり、横軸は光の波長、縦軸は光の透過率である。膜厚が特定値Ｂの場合の透過率を黒丸で示し、膜厚が特定値Ｂの１０倍となった場合の透過率を白丸で示す。図４において、比較的膜が薄い場合は光の吸収が小さく、また、光の吸収の波長依存性も小さい。一方、膜厚が大きくなると、特に波長が短くなった場合の光の吸収が大きくなる。図４はＩＺＯに対する特性であるが、このような特性はＩＴＯ、ＺｎＯ、等の他の透明電極についても同様の傾向である。
本発明は上部電極１５のこの吸収特性を利用して、上部電極１５の膜厚を大きくしても透過率の低下が少ない緑画素１７Ｇおよび赤画素１７Ｒの上部電極１５の膜厚を大きくして、透過率の膜厚による影響が大きい、青画素１７Ｂにおいては、上部電極１５の膜厚を大きくしない構成とする。これによって、明るさの低下を抑えつつ、シェーディングを防止することが出来る。
シェーディングは上部電極１５に流す電流によっても変わる。すなわち、電流が大きいほど電圧降下が大きく、シェーディングが目立つ。したがって、シェーディングの評価は各画素に流す電流を決めて行う必要がある。一般には、シェーディングの評価は、全ての赤画素１７Ｒに合計で５０ｍＡの電流を流し、全ての緑画素１７Ｇに合計で５０ｍＡの電流を流し、全ての青画素１７Ｂに合計で５０ｍＡの電流を流した場合にシェーディングが画面内で１０％以下とできるか否かによって行う。なお、上記のような電流を赤画素１７Ｒ、緑画素１７Ｇ、青画素１７Ｂに流した場合、画面輝度はおよそ２５０ｃｄ／ｍ２となる。
実際に、どの程度の膜厚に設定するかは次のようにして決めることが出来る。図９に示すように、各画素全ての上部を厚くした場合に、シェーディングが画面内で１０％以下に出来る膜厚をＴとする。ただし、図９の構成では青画素１７Ｂにおける透過率が小さくなってしまう。本発明では、青画素１７Ｂの上部電極１５の膜厚は大きくせずに、赤画素１７Ｒおよび青画素１７Ｂの上部電極１５を厚くすることによって、青画素１７Ｂにおいて上部電極１５を厚くしない分を補う。
すなわち、上部電極１５は連続しているので、電圧降下は青画素１７Ｂ、緑画素１７Ｇ、赤画素１７Ｒの平均の膜厚によって決まると考えて良い。したがって、赤画素１７Ｒおおび緑画素１７Ｇにおける上部電極１５の厚さはＴよりも大きくなる。図３において、青画素１７Ｂにおける上部電極１５の膜厚をＴＢとし、赤画素１７Ｒまたは緑画素１７Ｇの上部電極１５の膜厚をＴＴとした場合、３Ｔ/２−ＴＢ／２≦ＴＴの関係とする。この式において、Ｔは全ての画素の上部電極１５を厚くすることによってシェーディングを画面内で１０％以下にする場合の膜厚である。
上式は図５のような考え方によって導くことが出来る。図５（ａ）および図５（ｂ）において、１５Ｂ、１５Ｇ、１５Ｒは各々青画素１７Ｂ、緑画素１７Ｇ、赤画素１７Ｒにおける上部電極１５である。図５（ａ）において、膜厚Ｔは全ての画素の上部電極１５を厚くすることによってシェーディングを画面内で１０％以内とする場合の膜厚である。図５（ｂ）において、ＴＢは膜厚を大きくしない青画素１７Ｂの上部電極１５の膜厚、ＴＴは赤画素１７Ｒおよび緑画素１７Ｇの上部電極１５の膜厚である。図５において、３Ｔ≦２ＴＴ＋ＴＢの関係がある。すなわち、上部電極１５を全画素均一に厚くした場合の上部電極１５の全体積に対して、青画素１７Ｂのみ厚くしない場合の上部電極１５全体の体積を同じがそれよりも大きくしている。こうすれば、図５（ａ）の場合の上部電極１５の電圧降下に対して図５（ｂ）の場合の上部電極１５の電圧降下を同じがそれよりも小さくすることが出来る。
図５において、例えば、図５（ａ）のＴが３００ｎｍ、図５（ｂ）のＴＢが３０ｎｍの場合は、ＴＴは４３５ｎｍ以上となる。詳細な評価によれば、Ｔとしてシェーディングが画面内で１０％以内になるように設定されている場合、図５（ｂ）におけるＴＴがＴＢの値の１０倍以上となる。
図６は本実施例を示す平面図である。図６において、赤画素１７Ｒ、緑画素１７Ｇ、青画素１７Ｂが各々縦方向に配列している。緑画素１７Ｇおよび赤画素１７Ｒのみに上部電極１５が厚く形成されている。もちろん、青画素１７Ｂにも上部電極１５は形成されているが、赤画素１７Ｒおよび緑画素１７Ｇよりも上部電極１５の厚さは薄い。
このような上部電極１５は次のようにして形成することが出来る。すなわち、まず、全面に上部電極１５を青画素１７Ｂにおける上部電極１５と同じ膜厚にスパッタリングによって形成する。その後、マスクを使用して、緑画素１７Ｇおよび赤画素１７Ｒの部分にさらに上部電極１５を必要膜厚までスパッタリングする。この場合、スパッタリングはイオンビームスパッタリングのように、指向性の高いスパッタリングを行うことが望ましい。
本実施例におけるスパッタリングのためのマスクの開口の幅は、図６に示すように、３Ｃ＋２Ｄであり、比較的大きい。ここで、Ｃはバンク１３の幅で、Ｄは画素の幅である。図８のように補助電極１６を形成する場合のマスクの開口の幅はＣである。したがって、本実施例のスパッタリングのためのマスクの開口は補助電極１６の場合よりもはるかに大きく、高精細の画素配置にも十分に対応することが出来る。
また、本実施例における、赤画素１７Ｒおよび緑画素１７Ｇへの追加スパッタリングは透明電極のスパッタリングであるから、例え、スパッタリングの精度が悪く、青画素１７Ｂ上の一部にまでスパッタリングされるＩＺＯが回り込んでも、明るさには重大な影響を及ぼすことは無い。
以上のように、本実施例によれば、明るさの実質的な低下をもたらすことなく、シェーディングを軽減することが出来る。
実施例１は青画素１７Ｂにおける上部電極１５の膜厚を大きくすることなく、赤画素１７Ｒおよび緑画素１７Ｇの上部電極１５の膜厚を大きくすることによってシェーディングを軽減している。実施例１においては、赤画素１７Ｒと緑画素１７Ｇの膜厚は等しい。実施例１の利点は、赤画素１７Ｒと緑画素１７Ｇの膜厚が等しいので、一回のスパッタリングの追加だけで、実質的に輝度低下をもたらすことなく、シェーディングを軽減できることである。
一方、図４に示すように、上部電極１５の透過率は短波長領域でより大きい。したがって、特性上は、赤画素１７Ｒの上部電極１５を、緑画素１７Ｇの上部電極１５よりも厚くすることが最も合理的である。この場合も青画素１７Ｂについては、上部電極１５を厚くしないので、青画素１７Ｂが最も薄くなることは同じである。
この場合の各画素における上部電極１５の膜厚は図１０のような考え方で決めることが出来る。図１０（ａ）および図１０（ｂ）において、１５Ｂ、１５Ｇ、１５Ｒは各々青画素１７Ｂ、緑画素１７Ｇ、赤画素１７Ｒにおける上部電極１５である。図１０（ａ）において、膜厚Ｔは全ての画素の上部電極１５を厚くすることによってシェーディングを画面内で１０％以下とする場合の膜厚である。図１０（ｂ）において、ＴＢは膜厚を大きくしない青画素１７Ｂの上部電極１５の膜厚、ＴＴＧは緑画素１７Ｇの上部電極１５の膜厚、ＴＴＲは赤画素１７Ｒの上部電極１５の膜厚である。図１０において、３Ｔ≦ＴＴＧ＋ＴＴＲ＋ＴＢの関係がある。すなわち、上部電極１５の全体積を、全画素均一の厚くした場合と比較して、青画素１７Ｂのみ厚くしない場合において等しいか大きくしている。こうすれば、図５（ａ）の場合の上部電極１５の電圧降下に対し、図５（ｂ）の場合の上部電極１５の電圧降下を等しいか、それよりも小さくすることが出来る。この考え方は実施例１と同様である。
本実施例では、先ず、青画素１７Ｂの上部電極１５と同じ厚さにＩＺＯを全面にスパッタリングする。その後、実施例２で使用したと同じマスクを用いて緑画素１７Ｇと赤画素１７ＲにＩＺＯをスパッタリングし、その後赤画素１７Ｒのみに、マスクを用いてＩＺＯをスパッタリングする。
本実施例によれば、輝度低下をよりおさえつつ、シェーディングを軽減することが出来る。
本実施例は赤画素１７Ｒあるいは緑画素１７Ｇのうちの一つの画素について、上部電極１５の膜厚を大きくする場合である。上部電極１５の膜厚を変えると、光の干渉効果が異なってくる。光を取り出しやすい最適な膜厚は光の波長によって異なる。したがって、赤画素１７Ｒ、緑画素１７Ｇ、青画素１７Ｂの全ての画素について、上部電極１５の膜厚を大きくしてしまうと、色によって干渉の効果が異なることになる。
また、実施例１で説明したように、青画素１７Ｂについて上部電極１５も膜厚を大きくすると、輝度が低下することになる。また、実施例２のように、赤画素１７Ｒと緑画素１７Ｇについて、膜厚を各々変化させると、追加のスパッタリングを２回おこなう必要がある。本実施例では、追加のスパッタリングを１回に抑え、上部電極１５の膜厚を大きくする画素を光の干渉の効果を考慮して赤画素１７Ｒか緑画素１７Ｇのいずれかに選定する。
図１１は赤画素１７Ｒのみ上部電極１５の膜厚を大きくした場合の例を示す断面図である。図１１（ａ）は青画素１７Ｂの断面図であり、上部電極１５の膜厚はＴＴ１である。図１１（ｂ）は緑画素１７Ｇの断面図であり、上部電極１５の膜厚はＴＴ１である。図１１（ｃ）は赤画素１７Ｒの断面図であり、上部電極１５の膜厚はＴＴ２である。赤画素１７Ｒの上部電極１５の膜厚だけ厚くなっている。
図１１において、赤画素１７Ｒか緑画素１７Ｇのいずれかの画素のみの上部電極１５の膜厚を厚くしてシェーディングが画面内で１０％以内とする条件は、３Ｔ−２ＴＴ１≦ＴＴ２である。
上式において、ＴＴ２は赤画素１７Ｒの上部電極１５の膜厚である。Ｔは全ての画素の上部電極１５を厚くすることによってシェーディングを画面内で１０％以下とする場合の膜厚、ＴＴ１は膜厚を大きくしない青画素１７Ｂおよび緑画素１７Ｇの上部電極１５の膜厚である。上式は図１２のような考え方によって導くことが出来る。
図１２（ａ）および図１２（ｂ）において、１５Ｂ、１５Ｇ、１５Ｒは各々青画素１７Ｂ、緑画素１７Ｇ、赤画素１７Ｒにおける上部電極１５である。図１２（ａ）において、膜厚Ｔは全ての画素の上部電極１５を厚くすることによってシェーディングを画面内で１０％以下とする場合の膜厚である。図１２（ｂ）において、ＴＴ１は膜厚を大きくしない青画素１７Ｂおよび緑画素１７Ｇの上部電極１５の膜厚、ＴＴ２は赤画素１７Ｒの上部電極１５の膜厚である。
図１２において、３Ｔ≦ＴＴ２＋２ＴＴ１の関係がある。すなわち、全画素均一に厚くした場合の上部電極１５の全体積に対して、赤画素１７Ｒのみ厚くした場合の上部電極１５の全体積を同じか大きくしている。こうすれば、図１２（ａ）の場合の上部電極１５の電圧降下と図１２（ｂ）の場合の上部電極１５の電圧降下を同じがそれよりも小さくすることが出来る。
赤画素１７Ｒにおける上部電極１５をこのように厚くする場合は、上部電極１５において、赤の光が干渉によって外部に取り出しにくくなるような膜厚は避ける必要がある。このような条件は式（１）によって与えられる。
図１１の平面図を図１３に示す。図１３において、赤画素１７Ｒ、青画素１７Ｂ、緑画素１７Ｇが縦方向に配列している。全面に上部電極１５がスパッタリングによって形成されている。赤画素１７Ｒの上には全体に形成される上部電極１５に加えてさらに第２層の上部電極１５がスパッタリングによって形成されている。赤画素１７Ｒの上に形成される第２層のスパッタリングの幅は２Ｃ＋Ｄである。この幅は、実施例１における３Ｃ＋２Ｄに比べると狭いが、補助電極１６の幅Cに比べればはるかに大きい。したがって、高精細画面においても十分に対応可能である。
図１４は緑画素１７Ｇの上部電極１５の膜厚のみを大きくした場合の例を示す断面図である。図１４（ａ）は青画素１７Ｂの断面図であり、上部電極１５の膜厚はＴＴ１である。図１４（ｂ）は緑画素１７Ｇの断面図であり、上部電極１５の膜厚はＴＴ２である。図１４（ｃ）は赤画素１７Ｒの断面図であり、上部電極１５の膜厚はＴＴ１である。緑画素１７Ｇの上部電極１５の膜厚だけ厚くなっている。
図１４における各画素の上部電極１５の膜厚の設定のしかたは、図１２において説明したのと同様である。図１２における赤画素１７Ｒと緑画素１７Ｇの関係を交換すればよい。また、干渉効果を考慮した緑画素１７Ｇの上部電極１５の膜厚の設定も式（１）で説明したのと同様である。式（１）におけるλｍａｘは、緑画素１７Ｇにおける発光スペクトルのピーク波長となる。
図１４に対応する画素配置の平面図を図１５に示す。図１５において、赤画素１７Ｒ、青画素１７Ｂ、緑画素１７Ｇが各々縦方向に配列している。図１５において、全面に上部電極１５がスパッタリングによって形成されている。緑画素１７Ｇの上には全面に形成される上部電極１５に加えてさらに第２層の上部電極１５がスパッタリングによって被着されている。緑画素１７Ｇの上に形成される第２層のスパッタリングに幅は２Ｃ＋Ｄである。この幅は、実施例１における３Ｃ＋２Ｄに比べると狭いが、補助電極１６の幅Cに比べればはるかに大きい。したがって、高精細画面においても十分に対応可能である。
以上のように、本実施例によれば、画面輝度の実質的な低下を下げつつ、シェーディングを軽減することが出来る。さらに、光の干渉効果による光の取り出しの効率低下を効果的に防止することが出来るので、明るい画面の有機ＥＬ表示装置を実現することが出来る。
１…ガラス基板、 ２…半導体層、 ３…ゲート絶縁膜、 ４…ゲート電極、 ５…層間絶縁膜、 ６…ソース電極、 ７…ドレイン電極、 ８…無機パッシベーション膜、 ９…有機パッシベーション膜、 １０…反射膜、 １１…下部電極、 １２…接続電極、 １３…バンク、 １４…有機ＥＬ層、 １５…上部電極、 １６…補助電極、 １７Ｒ…赤画素、 １７Ｇ…緑画素、 １７Ｂ…青画素、 １８…電源線、 １０１…第１下地膜、 １０２…第２下地膜。
Claims (9)
- 上部電極と下部電極によって挟持された赤色発光をする有機ＥＬ層を有する複数の赤画素と、上部電極と下部電極によって挟持された緑色発光をする有機ＥＬ層を有する複数の緑画素と、上部電極と下部電極によって挟持された青色発光をする有機ＥＬ層を有する複数の青画素とが形成された画面有するトップエミッション型有機ＥＬ表示装置であって、
前記複数の赤画素に流す電流の合計を５０ｍＡ、前記複数の緑画素に流す電流の合計を５０ｍＡ、前記複数の青画素に流す電流の合計を５０ｍＡとしたときに、前記画面における輝度の傾斜が１０％以内であり、前記赤画素の前記上部電極の膜厚と、前記緑画素の前記上部電極の膜厚は等しく、前記青画素の前記上部電極の膜厚は前記赤画素および前記緑画素の前記上部電極の膜厚よりも小さいことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。 - 前記青画素における前記上部電極の膜厚は、前記赤画素の前記上部電極の膜厚または前記緑画素の前記上部電極の膜厚の１／１０以下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。
- 上部電極と下部電極によって挟持された赤色発光をする有機ＥＬ層を有する複数の赤画素と、上部電極と下部電極によって挟持された緑色発光をする有機ＥＬ層を有する複数の緑画素と、上部電極と下部電極によって挟持された青色発光をする有機ＥＬ層を有する複数の青画素とが形成された画面を有するトップエミッション型有機ＥＬ表示装置であって、
前記複数の赤画素に流す電流の合計を５０ｍＡ、前記複数の緑画素に流す電流の合計を５０ｍＡ、前記複数の青画素に流す電流の合計を５０ｍＡとし、前記赤画素、前記緑画素、前記青画素の前記上部電極の厚さが等しいときに、前記画面における輝度の傾斜が１０％以内となる場合の各画素における前記上部電極の膜厚をＴとし、
前記青画素の前記上部電極の膜厚をＴＢ、前記赤画素の前記上部電極の膜厚をＴＲ、前記青画素の前記上部電極の膜厚をＴＧとしたとき、
ＴＲおよびＴＧは等しく、かつ、ＴＲおよびＴＧは、３Ｔ／２―ＴＢ／３と同じがそれよりも大きいことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。 - 前記青画素の前記上部電極の膜厚をＴＢ、前記赤画素の前記上部電極の膜厚をＴＲ、前記青画素の前記上部電極の膜厚をＴＧとしたとき、ＴＲおよびＴＧはＴＢの１０倍以上であることを特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬ表示装置。
- 上部電極と下部電極によって挟持された赤色発光をする有機ＥＬ層を有する複数の赤画素と、上部電極と下部電極によって挟持された緑色発光をする有機ＥＬ層を有する複数の緑画素と、上部電極と下部電極によって挟持された青色発光をする有機ＥＬ層を有する複数の青画素とが形成された画面を有するトップエミッション型有機ＥＬ表示装置であって、
前記複数の赤画素に流す電流の合計を５０ｍＡ、前記複数の緑画素に流す電流の合計を５０ｍＡ、前記複数の青画素に流す電流の合計を５０ｍＡとし、前記赤画素、前記緑画素、前記青画素の前記上部電極の厚さが等しいときに、前記画面における輝度の傾斜が１０％以内となる場合の各画素における前記上部電極の膜厚をＴとし、
前記青画素の前記上部電極の膜厚をＴＢ、前記赤画素の前記上部電極の膜厚をＴＲ、前記青画素の前記上部電極の膜厚をＴＧとしたとき、
ＴＢ＜ＴＧ＜ＴＲで、かつ、３Ｔ≦ＴＧ＋ＴＲ＋ＴＢの関係があることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。 - 上部電極と下部電極によって挟持された赤色発光をする有機ＥＬ層を有する複数の赤画素と、上部電極と下部電極によって挟持された緑色発光をする有機ＥＬ層を有する複数の緑画素と、上部電極と下部電極によって挟持された青色発光をする有機ＥＬ層を有する複数の青画素とが形成された画面を有するトップエミッション型有機ＥＬ表示装置であって、
前記複数の赤画素に流す電流の合計を５０ｍＡ、前記複数の緑画素に流す電流の合計を５０ｍＡ、前記複数の青画素に流す電流の合計を５０ｍＡとし、前記赤画素、前記緑画素、前記青画素の前記上部電極の厚さが等しいときに、前記画面における輝度の傾斜が１０％以内となる場合の各画素における前記上部電極の膜厚をＴとし、
前記青画素の前記上部電極の膜厚をＴＢ、前記赤画素の前記上部電極の膜厚をＴＲ、前記青画素の前記上部電極の膜厚をＴＧとし、
ＴＢ＝ＴＧ＜ＴＲであり、ＴＢ＝ＴＧ＝ＴＴ１としたとき、
３Ｔ−２ＴＴ１≦ＴＲであって、
かつ、前記赤画素においては、（式１）の関係を満たし、
- 上部電極と下部電極によって挟持された赤色発光をする有機ＥＬ層を有する複数の赤画素と、上部電極と下部電極によって挟持された緑色発光をする有機ＥＬ層を有する複数の緑画素と、上部電極と下部電極によって挟持された青色発光をする有機ＥＬ層を有する複数の青画素とが形成された画面を有するトップエミッション型有機ＥＬ表示装置であって、
前記複数の赤画素に流す電流の合計を５０ｍＡ、前記複数の緑画素に流す電流の合計を５０ｍＡ、前記複数の青画素に流す電流の合計を５０ｍＡとし、前記赤画素、前記緑画素、前記青画素の前記上部電極の厚さが等しいときに、前記画面における輝度の傾斜が１０％以内となる場合の各画素における前記上部電極の膜厚をＴとし、
前記青画素の前記上部電極の膜厚をＴＢ、前記赤画素の前記上部電極の膜厚をＴＲ、前記青画素の前記上部電極の膜厚をＴＧとし、
ＴＢ＝ＴＲ＜ＴＧあり、ＴＢ＝ＴＲ＝ＴＴ１としたとき、
３Ｔ−２ＴＴ１≦ＴＧであって、
かつ、前記緑画素においては、（式１）の関係を満たし、
- 前記上部電極はＩｎ、Ｚｎ、またはＳｎを主成分とする酸化物によって形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項７に記載の有機ＥＬ表示装置。
- 前記上部電極はＩＺＯによって形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項７に記載の有機ＥＬ表示装置。
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