JP2015069757A

JP2015069757A - 有機ｅｌ表示装置

Info

Publication number: JP2015069757A
Application number: JP2013201397A
Authority: JP
Inventors: 裕訓豊田; Hirokuni Toyoda; 佐藤　敏浩; Toshihiro Sato; 敏浩佐藤
Original assignee: Japan Display Inc
Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2013-09-27
Filing date: 2013-09-27
Publication date: 2015-04-13
Also published as: US9825102B2; US20150090986A1

Abstract

【課題】電気的混色において色度に与える影響を抑えた有機ＥＬ表示装置を提供する。【解決手段】有機ＥＬ表示装置は、画素がマトリクス状に配置された表示領域を有するＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して設置され、画素毎に所定の波長領域の光を透過させる領域を有するカラーフィルタ基板と、を備え、ＴＦＴ基板の各画素は、一対の電極２８５、２８７と、一対の電極の間に配置された少なくとも２つの発光層３１２、３２２と、少なくとも２つの発光層の間に配置され、プラス及びマイナスの一対の電荷を発生させる層であり、対応する領域の所定の波長領域に応じて膜厚の異なる電荷発生層３１４と、を有する。【選択図】図５

Description

本発明は、有機ＥＬ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、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。

特許文献１は、電荷発生層を用いた有機ＥＬ素子について開示している。特許文献２は、高いヘイズ値のフィルムを設けることで、光取出効率を向上させた有機ＥＬ素子について開示している。特許文献３は、陽極の屈折率及び基板の屈折率を所定の条件を満たすようにすることで、光取出効率を高めた有機ＥＬ素子とすることについて開示している。

特開２００３−２７２８６０号公報特開２０１０−１４６８９３号公報特開２０１０−１９２４７２号公報

カラーフィルタを用いて各色の波長領域を透過させるような有機ＥＬ表示装置においては、本来出光されるカラーフィルタの隣の隣接する画素のカラーフィルタから出光される混色という現象が少なからず発生していた。このような混色は、画素の発光領域から斜め方向に出射した光が、隣接画素のカラーフィルタから出射されることにより発生する光学的混色と、電荷が隣接画素に流れ込み、隣接画素の発光領域で発光する電気的混色との両方が原因であると考えられる。

本発明は、上述の事情を鑑みてしたものであり、混色の原因の一つである電気的混色において色度に与える影響を抑えた有機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、画素がマトリクス状に配置された表示領域を有するＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板と、前記ＴＦＴ基板に対向して設置され、前記画素毎に所定の波長領域の光を透過させる領域を有するカラーフィルタ基板と、を備え、前記ＴＦＴ基板の各画素は、一対の電極と、前記一対の電極の間に配置された少なくとも２つの発光層と、前記少なくとも２つの発光層の間に配置され、プラス及びマイナスの一対の電荷を発生させる層であり、対応する前記領域の前記所定の波長領域に応じて膜厚の異なる電荷発生層と、を有する有機ＥＬ表示装置である。

また、本発明の有機ＥＬ表示装置において、前記カラーフィルタ基板の前記領域は、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）Ｗ（白）にそれぞれ対応する波長領域の光を透過させる領域であり、Ｗ及びＧに対応する前記ＴＦＴ基板の画素の前記電荷発生層の膜厚は、Ｒ及びＢに対応する前記電荷発生層の膜厚よりも厚くてもよい。

また、本発明の有機ＥＬ表示装置において、前記カラーフィルタ基板の前記領域は、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）にそれぞれ対応する波長領域の光を透過させる領域であり、Ｇに対応する前記ＴＦＴ基板の画素の前記電荷発生層の膜厚は、Ｒ及びＢに対応する前記電荷発生層の膜厚よりも厚くてもよい。

また、本発明の有機ＥＬ表示装置において、前記２つの発光層は、Ｂに対応する波長領域の光を発光する発光層と、Ｙ（黄）に対応する波長領域の光を発光する発光層と、で構成されていてもよい。

本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置について概略的に示す図である。図１の有機ＥＬパネルの構成について示す図である。図２のIII−III線におけるＴＦＴ基板の断面について概略的に示す図である。有機層の積層構造について概略的に示す図である。ユニット数を２とする有機層について示す図である。画素を構成する副画素について示す図である。図６のVII−VII線における断面を示す図である。図６のVIII−VIII線における断面を示す図である。厚い電荷発生層及び薄い電荷発生層の配置について概略的に示す図である。本実施形態の変形例である、各画素にＲＧＢの３種類の副画素を有する有機ＥＬ表示装置の電荷発生層の配置について示す図である。

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を有している。また、本実施形態においては、各画素２８０は４つの副画素を有している。ＴＦＴ基板２２０は、副画素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と共に、各画素トランジスタのデータ信号線に対して副画素の階調値に対応する電圧を印加する駆動回路である駆動ＩＣ（Integrated Circuit）２６０を有している。

図３は、図２のIII−III線におけるＴＦＴ基板２２０の断面について概略的に示す図である。この図に示されるように、ＴＦＴ基板２２０は、絶縁基板であるガラス基板２８１と、ガラス基板２８１上に形成され、画素トランジスタ２８９等を有する回路が形成されたＴＦＴ回路層２８２と、ＴＦＴ回路層２８２上に絶縁材料により形成された平坦化膜２８３と、平坦化膜２８３に開けられたスルーホールを介してＴＦＴ回路層２８２の回路と接続されるアノード電極２８５と、アノード電極２８５の端部を覆い、副画素間において電極間を絶縁する絶縁バンク２８６と、アノード電極２８５及び絶縁バンク２８６上に表示領域２０２全体を覆うように形成された発光層及び電子注入層、正孔輸送層等の共通層を含む有機層３００と、発光層で発光した光を反射する反射層２８４と、有機層３００上で表示領域２０２全体を覆うように形成されたカソード電極２８７と、有機層３００の劣化を防ぐために外部から空気や水の侵入を遮断する封止膜２８８と、を有している。各副画素は、画素トランジスタ２８９において制御された電流が、アノード電極２８５とカソード電極２８７との間の有機層３００を流れることにより、有機層３００内の発光層において発光する。

図４は、有機層３００の積層構造について概略的に示す図である。この図に例示されるように、アノード電極２８５及びカソード電極２８７の間に形成された有機層３００は、ｎ層（ｎは複数）の発光層を有する、いわゆるタンデム構造を有し、ｎ層のユニット３０５で構成されている。各ユニット３０５は、アノード電極２８５側から順に正孔輸送層（ＨＴＬ：Hole Transport Layer）３０１、発光層（ＥＭＬ：Emissive Layer）３０２、及び電子輸送層（ＥＴＬ：Electron Transport Layer）３０３を有し、更にユニット３０５が重ねられる場合にはその間に挟まれる電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）３０４を有する構造となっている。ここで発光の仕組みについて簡単に説明すると、アノード電極２８５から注入される正孔は、正孔輸送層３０１及び発光層３０２の順に走行し、カソード電極２８７から注入される電子は、電子輸送層３０３及び発光層３０２の順に走行する。正孔及び電子は発光層３０２で再結合し、励起状態が形成され、基底状態に移行する際に発光することとなる。ここで、正孔輸送層３０１、発光層３０２、電子輸送層３０３及び電荷発生層３０４のそれぞれに使用される化合物は周知のものであり、説明を省略する。本発明の発明者らは、電気的混色の原因について、この電荷発生層が隣接画素への導電層として作用していることに想到し、有機ＥＬ素子を以下に説明するような構成とすることとした。

図５には、本実施形態で用いられる、ユニット数を２とする有機層３００について示す図である。この図に示されるように有機層３００は、第１ユニット３１５及び第２ユニット３２５から構成されている。第１ユニット３１５は、正孔輸送層３１１と、青色を発光する青色発光層３１２と、電子輸送層３１３と、電荷発生層３１４と、を有し、第２ユニット３２５は、正孔輸送層３２１と、黄色を発光する黄色発光層３２２と、電子輸送層３２３と、を有している。この有機層３００では、青色と黄色を同時に発光させることにより、全体として白色を発光するものとしているが、有機層３００は、これら以外の発光色を有する構成であってもよく、また３つ以上のユニット数を有するものであってもよい。

図６は、画素２８０を構成する副画素について示す図である。この図に示されるように、画素２８０は、Ｒ（赤）副画素３３１、Ｇ（緑）副画素３３２、Ｂ（青）副画素３３３及びＷ（白）副画素３３４の４つの副画素から構成され、カラーフィルタ基板２３０は、それぞれの色に対応する波長領域の光を透過するカラーフィルタを有し、各副画素から発光されたＷ色の光は、カラーフィルタにより対応するＲＧＢＷ色の光として出射される。

図７は、図６のVII−VII線における断面を示す図であり、図８は、図６のVIII−VIII線における断面を示す図である。なお、これらの図においては、説明のため、有機層３００に含まれる各層のうち、電荷発生層３１４のみ区別して示している。図７は、Ｗ副画素３３４及びＧ副画素３３２の断面を示す図であり、Ｗ副画素３３４の青色発光層３１２及び黄色発光層３２２において発光している場合について示している。この場合には、Ｗ副画素３３４の電荷発生層３１４Ａで発生した電子の一部は、隣接するＧ副画素３３２に流れ、Ｇ副画素３３２における発光（混色）の原因となっている。ここで、Ｗ副画素３３４及びＧ副画素３３２は、それぞれＷ色及びＧ色の波長領域を有する光を出射する画素であり、Ｗ色及びＧ色の波長領域は、色度及び輝度のうち、輝度を担う波長領域であるため、このような電気的な混色が発生したとしても、色度変化は限定され、人の視覚にはあまり感じられない。一方で発光面積が広がり、Ｇ副画素３３２における発光も重畳されることから、電流効率の高めることとなる。

図８は、Ｂ副画素３３３及びＲ副画素３３１の断面を示す図であり、Ｂ副画素３３３の青色発光層３１２及び黄色発光層３２２で発光している場合について示している。Ｂ副画素３３３及びＲ副画素３３１の電荷発生層３１４は、Ｗ副画素３３４及びＧ副画素３３２の電荷発生層３１４Ａより薄い電荷発生層３１４Ｂで形成されており、このためＢ副画素３３３の電荷発生層３１４Ｂで発生した電子は、隣接するＲ副画素３３１には、ほとんど流れない。したがって、Ｂ副画素３３３及びＲ副画素３３１の間では、電気的混色が生じにくくなっている。Ｂ色及びＲ色は、輝度よりも色度を担う波長領域の画素であるため、これらの画素間による電気的混色を抑えることにより、より品質の高い画像を表示することができる。

図９は、厚い電荷発生層３１４Ａ及び薄い電荷発生層３１４Ｂの配置について概略的に示す図である。この図に示されるように、本実施形態の画素配置においては、電荷発生層３１４Ａ及び電荷発生層３１４Ｂは交互にストライプ状に形成されることとなるため、例えば蒸着により形成される場合であっても、薄い電荷発生層３１４Ａを表示領域全体に形成した後に、追加的に蒸着マスクを使用して厚く形成される部分のみに電荷発生層３１４Ｂを形成すればよい。

以上、説明したように、本実施形態においては、Ｗ副画素３３４及びＧ副画素３３２間の電気的混色はある程度許容するものの、Ｂ副画素３３３及びＲ副画素３３１間の電気的混色を抑えているため、視覚における色度への影響を最小限に抑え、品質の高い画像を表示させることができる。また、Ｗ副画素３３４及びＧ副画素３３２間においては、輝度を補うような電子の移動が発生するため、電流効率を高めることができる。

図１０は、本実施形態の変形例である、各画素にＲ副画素４３１、Ｇ副画素４３２及びＢ副画素４３３の３種類の副画素を有する有機ＥＬ表示装置の電荷発生層４１４の配置について示す図である。この図に示されるように、本変形例では、ＲＧＢの各副画素は縦に並ぶように配置されている。この場合には、Ｒ副画素４３１及びＢ副画素４３３には、薄い電荷発生層４１４Ａが形成され、Ｇ副画素４３２には厚い電荷発生層４１４Ｂが形成される。したがって、本変形例においても、薄い電荷発生層４１４Ａを表示領域全体に形成した後に、追加的に蒸着マスクを使用して厚く形成される部分のみに電荷発生層４１４Ｂを形成すればよい。また、上述の実施形態と同様に、Ｇ副画素４３２間の電気的混色をある程度許容しつつ、Ｂ副画素４３３及びＲ副画素４３１間の電気的混色を抑えているため、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、上述の実施形態及び変形例においては、各画素における副画素の数及び配置の一例について示したが、この他の副画素の数及び配置であっても、本発明を適用することができる。

なお、上述の実施形態及び変形例においては、トップエミッション方式の有機ＥＬ表示装置としたが、ボトムエミッション方式の有機ＥＬ表示装置であってもよい。

１００有機ＥＬ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、２２０ＴＦＴ基板、２３０カラーフィルタ基板、２８０画素、２８１ガラス基板、２８２ＴＦＴ回路層、２８３平坦化膜、２８４反射層、２８５アノード電極、２８６絶縁バンク、２８７カソード電極、２８８封止膜、２８９画素トランジスタ、３００有機層、３０１正孔輸送層、３０２発光層、３０３電子輸送層、３０４電荷発生層、３０５ユニット、３１１正孔輸送層、３１２青色発光層、３１３電子輸送層、３１４電荷発生層、３２１正孔輸送層、３２２黄色発光層、３２３電子輸送層、３３１Ｒ副画素、３３２Ｇ副画素、３３３Ｂ副画素、３３４Ｗ副画素、４１４電荷発生層、４３１Ｒ副画素、４３２Ｇ副画素、４３３Ｂ副画素。

Claims

画素がマトリクス状に配置された表示領域を有するＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板と、
前記ＴＦＴ基板に対向して設置され、前記画素毎に所定の波長領域の光を透過させる領域を有するカラーフィルタ基板と、を備え、
前記ＴＦＴ基板の各画素は、
一対の電極と、
前記一対の電極の間に配置された少なくとも２つの発光層と、
前記少なくとも２つの発光層の間に配置され、プラス及びマイナスの一対の電荷を発生させる層であり、対応する前記領域の前記所定の波長領域に応じて膜厚の異なる電荷発生層と、を有する有機ＥＬ表示装置。
請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置であって、
前記カラーフィルタ基板の前記領域は、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）Ｗ（白）にそれぞれ対応する波長領域の光を透過させる領域であり、
Ｗ及びＧに対応する前記ＴＦＴ基板の画素の前記電荷発生層の膜厚は、Ｒ及びＢに対応する前記電荷発生層の膜厚よりも厚い、ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置であって、
前記カラーフィルタ基板の前記領域は、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）にそれぞれ対応する波長領域の光を透過させる領域であり、
Ｇに対応する前記ＴＦＴ基板の画素の前記電荷発生層の膜厚は、Ｒ及びＢに対応する前記電荷発生層の膜厚よりも厚い、ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の有機ＥＬ表示装置であって、
前記２つの発光層は、Ｂに対応する波長領域の光を発光する発光層と、Ｙ（黄）に対応する波長領域の光を発光する発光層と、で構成される、ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。