JP2015026508A

JP2015026508A - 発光素子表示装置

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Publication number: JP2015026508A
Application number: JP2013155370A
Authority: JP
Inventors: 敬亮小野; Keisuke Ono; 佐藤　敏浩; Toshihiro Sato; 敏浩佐藤
Original assignee: Japan Display Inc
Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2013-07-26
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2015-02-05
Anticipated expiration: 2033-07-26
Also published as: US9362342B2; JP6247855B2; US20150028309A1

Abstract

【課題】発光層から側方に向う光を有効活用できると共に、キャビティ効果を活かすことができる発光素子表示装置を提供する。【解決手段】発光素子表示装置は、表示領域に配置された複数の副画素の発光量をそれぞれ制御するトランジスタを有する薄膜トランジスタ基板（２２０）と、薄膜トランジスタ基板に重ねて配置され、複数の副画素のうち少なくとも一つの副画素において、所定の波長領域の光を通過させるカラーフィルタを有するカラーフィルタ基板（２３０）と、を備え、薄膜トランジスタ基板は、表示領域全体を覆い、複数の副画素における各々の発光領域において発光する発光有機層（２７６）と、発光領域の周囲において絶縁材料で形成され、発光領域から遠ざかるにつれて厚くなり、カラーフィルタ基板に近づく斜面を有する絶縁バンク（２７４）と、斜面上に形成され、発光領域の光により励起され光を発光する蛍光層（２７５）と、を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、発光素子表示装置に関し、より詳しくは、各画素に配置された自発光体である発光素子に発光させて表示を行う発光素子表示装置に関する。

近年、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode）と呼ばれる自発光体を用いた画像表示装置（以下、「有機ＥＬ（Electro-luminescent）表示装置」という。）が実用化されている。この有機ＥＬ表示装置は、従来の液晶表示装置と比較して、自発光体を用いているため、視認性、応答速度の点で優れているだけでなく、バックライトのような補助照明装置を要しないため、更なる薄型化が可能となっている。

このような有機ＥＬ表示装置におけるカラー表示は、各画素毎にＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の３色をそれぞれ発光させる発光素子を有する場合と、発光素子において白色を発光し、各画素のカラーフィルタでＲＧＢ３色のそれぞれの波長領域を透過させる場合との２種類が主流となっている。白色を発光させる場合には、２つの色（例えば黄色と青色）の発光素子を別の層に重ね合わせて両方の光を出射させ、白色を出射させるタンデムと呼ばれる方法が知られている。

特許文献１は、有機ＥＬ素子が形成された基板上にＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）のカラーフィルタを順次パターン形成することについて開示すると共に、有機ＥＬ素子が形成される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）基板の上に、画素毎にカラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板を重ね合わせた構成についても開示している。

特開２００６−３３９０２８号公報

有機ＥＬ表示装置等の発光素子表示装置においては、発光素子で発光した光のうち、基板面に垂直方向の光が取り出され、側方に向う光については有効に活用できていない場合が多い。また、側方に向かった光は、他の画素から出射される光と混ざって表示品質を低下させてしまう恐れもある。

一方、発光素子表示装置の発光層は、フォトリソグラフィ工程と比較すると精度の劣る蒸着工程により形成されるのが一般的である。特に、ＲＧＢの単色をそれぞれ発光する方式の発光素子表示装置においては、蒸着工程においてＲＧＢ３色それぞれに専用の蒸着マスクと蒸着工程を必要とすることから、画素と画素の間（正確には、ＲＧＢの副画素と副画素の間）の距離を必要とし、高精細化が難しいと共に、開口率が低くなることに伴って、発光効率が低くなってしまう傾向にある。また、表示領域の全面に発光層を形成し、白色等の光を取り出す場合には、全面に同一の白色の発光層が形成されることから、ＲＧＢの色ごとに直接光及び反射光の光学距離を調整してキャビティ効果が生み出されるように設計することが難しい。

本発明は、上述の事情を鑑みてしたものであり、側方に向う光を有効活用できると共に、キャビティ効果を活かすことができ、発光効率の高い発光素子表示装置を提供することを目的とする。

本発明の発光素子表示装置は、表示領域に配置された複数の副画素の発光量をそれぞれ制御するトランジスタを有する薄膜トランジスタ基板と、前記薄膜トランジスタ基板に重ねて配置され、前記複数の副画素のうち少なくとも一つの副画素において、所定の波長領域の光を通過させるカラーフィルタを有するカラーフィルタ基板と、を備え、前記薄膜トランジスタ基板は、前記表示領域全体を覆い、前記複数の副画素における各々の発光領域において発光する発光有機層と、前記発光領域の周囲において絶縁材料で形成され、前記発光領域から遠ざかるにつれて厚くなり、前記カラーフィルタ基板に近づく斜面を有する絶縁バンクと、前記斜面上に形成され、前記発光領域の光により励起され光を発光する蛍光層と、を有することを特徴とする発光素子表示装置である。

また、本発明の発光素子表示装置において、前記発光有機層は青色の波長領域の光を発光し、前記蛍光層は黄色の波長領域の光を発光する、とすることができる。

また、本発明の発光素子表示装置において、前記カラーフィルタ基板は、前記薄膜トランジスタ基板において発光された光の波長領域を透過させる透過領域を有していてもよい。

また、本発明の発光素子表示装置において、前記複数の副画素は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）及びＷ（白）の波長領域に対応する光を出射する副画素であり、前記蛍光層は、ＲＧＷに対応する前記副画素の前記発光領域の周囲の前記斜面上にのみ形成され、前記カラーフィルタ基板の透過領域は、Ｂ及びＷに対応する副画素に形成されていてもよい。

本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置を概略的に示す図である。図１の有機ＥＬパネルの構成を概略的に示す図である。図２のＴＦＴ基板の表示領域内のＲ副画素の断面について概略的に示す図である。有機ＥＬパネルの一の画素に含まれる各副画素において、ＴＦＴ基板から発光される光の波長領域と、カラーフィルタ基板を通過する光の波長領域とについて説明するための図である。画素内の各副画素における発光有機層及び蛍光層の塗り分けについて概略的に示す平面図である。蒸着により蛍光層を形成するための蒸着マスクの一例について示す図である。蒸着により蛍光層を形成するための蒸着マスクの一例について示す図である。表示領域の蛍光層が形成される領域について示す平面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、図面において、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１には、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置１００が概略的に示されている。この図に示されるように、有機ＥＬ表示装置１００は、上フレーム１１０及び下フレーム１２０に挟まれるように固定された有機ＥＬパネル２００から構成されている。

図２には、図１の有機ＥＬパネル２００の構成が示されている。有機ＥＬパネル２００は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）基板２２０とカラーフィルタ基板２３０の２枚の基板を有し、これらの基板の間には不図示の透明樹脂が充填されている。ＴＦＴ基板２２０は、表示領域２０２にマトリクス状に配置された画素２８０を有し、画素２８０はそれぞれＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）Ｗ（白）に対応する色の波長領域の光を発光するＲ副画素２８１、Ｇ副画素２８２、Ｂ副画素２８３及びＷ副画素２８４を有している。また、ＴＦＴ基板２２０は、Ｒ副画素２８１、Ｇ副画素２８２、Ｂ副画素２８３及びＷ副画素２８４のそれぞれに配置された画素トランジスタの走査信号線（不図示）に対してソース・ドレイン間を導通させるための電位を印加する駆動回路２１０と、各画素トランジスタのデータ信号線に対して画素の階調値に対応する電圧を印加すると共に、駆動回路２１０を制御する駆動ＩＣ（Integrated Circuit）２６０とを有している。

図３は、図２のＴＦＴ基板２２０のＲ副画素２８１の断面について概略的に示す図である。図に示される矢印は、ＴＦＴ基板２２０におけるＲ副画素２８１の発光の様子を説明するために、発光方向と発光色を概略的に示すものであり、この矢印の方向にカラーフィルタ基板２３０が配置されている。この図に示されるように、ＴＦＴ基板２２０のＲ副画素２８１は、絶縁基板であるガラス基板２７１と、ガラス基板２７１上で、ＴＦＴを含む回路が形成されたＴＦＴ回路層２７２と、ＴＦＴ回路層２７２の回路に接続されるスルーホールを有する無機絶縁膜層２７３と、スルーホールを介して電気的に接続され、後述する発光有機層２７６を挟む２つの電極のうちの一方の電極であるアノード電極２７９と、有機又は無機の絶縁材料により、発光領域の周囲に発光領域から遠ざかるにつれて厚くなり、カラーフィルタ基板２３０に近づくように形成された絶縁バンク２７４と、絶縁バンク２７４上に形成された例えば黄色（Ｙ）の蛍光層２７５と、アノード電極２７９上及び蛍光層２７５上に連続的に形成され、例えば青色を発光する発光層及び、電子注入層及び正孔輸送層等の共通層を含む発光有機層２７６と、表示領域２０２の全面に形成され、発光有機層２７６を挟む２つの電極のうちの他方の電極であるカソード電極２７７と、発光された光を反射するための反射層２７８と、を有している。

なお、Ｙの光を発光する蛍光層２７５は、Ｙの蛍光体を含むことにより形成されてもよいし、Ｒの蛍光体とＧの蛍光体の両方を含むことによりＹの光を発光する蛍光層２７５であってもよい。ここで発光は、発光有機層２７６のアノード電極２７９と接している部分と、カソード電極２７７との間の発光有機層２７６のうちの発光層において起こり、発光領域は、発光部分を平面視した領域として定義される。

この図３の矢印に示されるように、発光時において発光有機層２７６の発光層は青色（Ｂ）の波長領域の光を発光する。青色（Ｂ）の波長領域の光は、そのままカラーフィルタ基板２３０方向へ出射されると共に、側方へも出射され、蛍光層２７５に照射される。蛍光層２７５は照射された光により励起し、黄色（Ｙ）の波長領域の光を発光し、カラーフィルタ基板２３０方向へ出射される。したがって、Ｒ副画素２８１においては、青色（Ｂ）及び黄色（Ｙ）のそれぞれの波長領域を含む光である、白色（Ｗ）の波長領域の光がカラーフィルタ基板２３０に照射される。なお、図３においては、Ｒ副画素２８１について示したが、Ｇ副画素２８２及びＷ副画素２８４も同様の構成であり、Ｂ副画素２８３は、図３の構成から、蛍光層２７５を除いた構成となっている。

したがって、本実施形態においては、ＴＦＴ基板２２０における発光層は青色（Ｂ）のみとなるため、製造工程を簡略化できると共に、青色（Ｂ）についてのキャビティ効果を最適にして設計することができるため、発光効率を高めることができる。

図４は、有機ＥＬパネル２００の一の画素２８０に含まれる各副画素においてＴＦＴ基板２２０から発光される光の波長領域と、カラーフィルタ基板２３０を通過する光の波長領域とについて説明するための図である。この図に示されるように、カラーフィルタ基板２３０は、Ｒ副画素２８１においてＲの波長領域の光のみを通過させるＲカラーフィルタ２３１と、Ｇ副画素２８２においてＧの波長領域の光のみを通過させるＧカラーフィルタ２３２と、Ｂ副画素２８３においてすべての波長領域を通過させる透過領域２３３と、Ｗ副画素２８４においてすべての波長領域を通過させる透過領域２３４と、を有している。上述したように、Ｒ副画素２８１、Ｇ副画素２８２及びＷ副画素２８４のＴＦＴ基板２２０における構成は同様であるため、ＴＦＴ基板２２０からはＷの波長領域の光が出射され、カラーフィルタ基板２３０に照射される。一方で、Ｂ副画素は蛍光層２７５がないためＹの波長領域の光は存在せず、Ｂの波長領域の光がそのままカラーフィルタ基板２３０に照射される。

この図４の矢印に示されるように、Ｒ副画素２８１では、ＴＦＴ基板２２０で出射されたＷの波長領域の光は、Ｒカラーフィルタ２３１においてＲの波長領域の光となって出射される。Ｇ副画素２８２では、ＴＦＴ基板２２０で出射されたＷの波長領域の光は、Ｇカラーフィルタ２３２においてＧの波長領域の光となって出射される。Ｂ副画素２８３では、ＴＦＴ基板２２０で出射されたＢの波長領域の光は、そのままカラーフィルタ基板２３０の透過領域２３３を通過し、Ｂの波長領域の光で出射される。Ｗ副画素２８４では、ＴＦＴ基板２２０で出射されたＷの波長領域の光は、そのままカラーフィルタ基板２３０の透過領域２３４を通過し、Ｗの波長領域の光で出射される。

図５は、画素２８０の各副画素における発光有機層２７６の発光領域及び蛍光層２７５の配置について概略的に示す平面図である。この図に示されるように、Ｒ副画素２８１、Ｇ副画素２８２及びＷ副画素２８４においては、発光有機層２７６の発光領域の周囲に蛍光層２７５が形成されているが、Ｂ副画素２８３の発光領域の周囲には蛍光層２７５が形成されていない。これにより、Ｒ副画素２８１、Ｇ副画素２８２及びＷ副画素２８４においてＢ及びＹの波長領域の光が出射され、Ｂ副画素２８３においてＢの波長領域の光が出射される。なお、本実施形態においては、Ｂ副画素２８３の発光領域の周囲には蛍光層２７５が形成されていないこととし、Ｂの波長領域の光を出射させることとしたが、Ｂ副画素２８３の発光領域の周囲にも蛍光層２７５を形成し、カラーフィルタ基板２３０において、Ｂの波長領域の光を通過させるカラーフィルタを用いるか、蛍光層２７５が存在する部分について遮光する遮光膜を設け、Ｂの波長領域の光のみがカラーフィルタ基板２３０を通過するように構成してもよい。

蛍光層２７５の形成方法には、スピン塗布により表示領域全面に形成した後、発光部について除去する方法があり、除去する方法としては、アノード電極２７９の表面を撥水性を有するものとしたり、レーザー等を用いたりすることができる。また、蒸着により所望の箇所にパターニングすることもできる。図６及び図７は、蒸着により蛍光層２７５を形成するための蒸着マスクの一例について示す図である。これらの図に示されるように、蒸着マスク３１１及び３１２には、それぞれ一方向に延びる孔が並置されて複数開けられており、蒸着マスク３１１及び３１２のそれぞれ開けられた複数の孔の方向は互いに直行している。これらの蒸着マスク３１１及び３１２を順不同に連続して用いて蛍光層２７５の蒸着を行うことにより、図８に示されるように、蛍光層２７５に取り囲まれた蒸着されない領域を形成しつつ、蛍光層２７５を形成することができる。

以上説明したように、本実施形態の発光素子表示装置においては、側方に向う光についても蛍光層で発光させることにより有効に活用することができる。また、側方に向う光が活用されるため、他の画素から出射される光と混ぜ合わされて表示品質を低下を招くのを防ぐことができる。更に、発光層を形成するための蒸着工程が１度のみであるため、工程が簡略化できると共に、高精細化が可能であり、開口率も高くすることができる。加えて、発光層が一の波長領域のみであるため、光学距離を調整してキャビティ効果が考慮して設計することができる。

したがって、本実施形態の発光素子表示装置においては、側方に向う光を有効活用できると共に、キャビティ効果を活かすことができ、発光効率の高い発光素子表示装置とすることができる。

なお、上述の実施形態においてはＲＧＢＷの４つの副画素を有する発光素子表示装置について説明したが、ＲＧＢの３つの副画素を有する発光素子表示装置に適用することもできる。この場合には、Ｗ副画素を用いない構成とすればよい。

また、上述の実施形態においては、Ｂの発光層と、Ｙの蛍光層との組み合わせとしたが、この他の色の組み合わせを用いることとしてもよく、この場合に発光層を多層とすることにより所望の波長領域を含む光を発光させることとしてもよい。

また、上述の実施形態では、いわゆるトップエミッション方式による発光素子表示装置としたが、ボトムエミッション方式であってもよい。また、発光層は、有機ＥＬ素子に限られず、自ら発光するその他の自発光型の素子であればよい。

１００表示装置、１１０上フレーム、１２０下フレーム、２００有機ＥＬパネル、２０２表示領域、２１０駆動回路、２２０ＴＦＴ基板、２３０カラーフィルタ基板、２３１Ｒカラーフィルタ、２３２Ｇカラーフィルタ、２３３透過領域、２３４透過領域、２７１ガラス基板、２７２ＴＦＴ回路層、２７３無機絶縁膜層、２７４絶縁バンク、２７５蛍光層、２７６発光有機層、２７７カソード電極、２７８反射層、２７９アノード電極、２８０画素、２８１Ｒ副画素、２８２Ｇ副画素、２８３Ｂ副画素、２８４Ｗ副画素、３１１蒸着マスク。

Claims

表示領域に配置された複数の副画素の発光量をそれぞれ制御するトランジスタを有する薄膜トランジスタ基板と、
前記薄膜トランジスタ基板に重ねて配置され、前記複数の副画素のうち少なくとも一つの副画素において、所定の波長領域の光を通過させるカラーフィルタを有するカラーフィルタ基板と、を備え、
前記薄膜トランジスタ基板は、
前記表示領域全体を覆い、前記複数の副画素における各々の発光領域において発光する発光有機層と、
前記発光領域の周囲において絶縁材料で形成され、前記発光領域から遠ざかるにつれて厚くなり、前記カラーフィルタ基板に近づく斜面を有する絶縁バンクと、
前記斜面上に形成され、前記発光領域の光により励起され光を発光する蛍光層と、を有することを特徴とする発光素子表示装置。
請求項１に記載の発光素子表示装置であって、
前記発光有機層は青色の波長領域の光を発光し、
前記蛍光層は黄色の波長領域の光を発光する、ことを特徴とする発光素子表示装置。
請求項１又は２に記載の発光素子表示装置であって、
前記カラーフィルタ基板は、前記薄膜トランジスタ基板において発光された光の波長領域を透過させる透過領域を有する、ことを特徴とする発光素子表示装置。
請求項３に記載の発光素子表示装置であって、
前記複数の副画素は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）及びＷ（白）の波長領域に対応する光を出射する副画素であり、
前記蛍光層は、ＲＧＷに対応する前記副画素の前記発光領域の周囲の前記斜面上にのみ形成され、
前記カラーフィルタ基板の透過領域は、Ｂ及びＷに対応する副画素に形成されている、ことを特徴とする発光素子表示装置。