JP2015118761A - 有機ｅｌ表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】有機ＥＬ表示装置における、画素周辺の光取り出しを改善し、または、特定のキャビティ条件に律速されずに光効率を改善する。【解決手段】基板と、ＴＦＴと、反射層及び透明電極層を含みＴＦＴに電気的に接続されたアノード電極と、反射層と透明電極層との間に配置されたレンズ部材とを有する有機ＥＬ表示装置を提供する。【選択図】図４

Description

本発明は、有機ＥＬ表示装置及びその製造方法に関する。

近年、ディスプレイパネルの薄型化・高輝度化・高速化などを目的として、有機ＥＬ表示装置の開発が進められている。有機ＥＬ表示装置は、各画素が有機発光ダイオードを（有機ＥＬ発光素子）から構成された有機ＥＬ表示パネルを有しており、機械的な動作がないので反応速度が速く、各画素自体が発光するため高輝度表示が可能になるとともに、バックライトを要しないため薄型化が実現できるので、次世代表示装置として期待が高い。

有機ＥＬ表示装置は、基板上に各画素に対応した多数の有機ＥＬ発光素子がマトリクス状に配置される。なお、ここでいう画素とは、カラーの有機ＥＬ表示装置の場合は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）いずれかのサブピクセルを指す。各有機ＥＬ発光素子は、ＴＦＴ駆動回路、アノード電極、有機ＥＬ発光層、カソード電極などで構成される。ＴＦＴ駆動回路によってアノード電極とカソード電極との間の電流量を制御し、有機ＥＬ発光層の発光強度を調整することによって映像が表示される。ＴＦＴ駆動回路は、複数のＴＦＴ素子や容量等によって構成され、ゲート線、信号線、電源供給線等と接続され、制御される。

有機ＥＬ表示装置では、基板上に、ＴＦＴ回路を含むＴＦＴ層（以下、「ＴＦＴ」とする。）、アノード電極、有機ＥＬ発光層、カソード電極が、この順に積層され形成される。アノード電極とカソード電極との間の有機ＥＬ発光素子は、両電極間に電圧が印加されると発光するが、有機ＥＬ表示装置の表示側方向（上方向とする）に対してのみ発光するのではなく、下、横、斜めなどあらゆる方向にまんべんなく発光する。したがって、表示側方向以外に放射される光は、無駄となっていた。

そこで、従来技術としては、アノード電極に光反射性を有する素材を用いて、アノード電極側（下方向とする）に放射される光を反射し、下方向の光を表示方向に利用するという方法が用いられていた。あるいは、アノード電極に光透過性を有する素材を用いて、アノード電極の下側に凹面を有する反射層を形成する方法も提案されている。

特開２０１１−２２８２２９号公報

しかしながら、アノード電極に光反射性を有する素材を用いたとしても、アノード電極とカソード電極とが平行に形成された構造では、下方向の光を反射して上方向に利用することができるものの、斜め下方向の光を上方向に反射することはできず、画素周辺の光取りだしが不十分である。さらに、斜め方向に反射する光のキャビティ効果によって、光効率が低下する可能性もある。

また、アノード電極に光透過性を有する素材を用いて、アノード電極の下側に凹面を有する反射層を形成する構成をとったとしても、やはり光取り出しは不十分であり、キャビティ効果の影響に関する問題も改善されていない。

本発明は、このような従来の有機ＥＬ表示装置の構成が有していた、画素周辺の光取り出しを改善しようとするものである。または、特定のキャビティ条件に律速されずに光効率を改善することを目的とする。

本発明の一実施形態によると、基板と、ＴＦＴと、反射層及び透明電極層を含みＴＦＴに電気的に接続されたアノード電極と、反射層と透明電極層との間に配置されたレンズ部材とを有する有機ＥＬ表示装置が提供される。

また、本発明の一実施形態として、レンズ部材は、反射層に接する部分が凹面形状を有し、透明電極層に接する部分が凸面形状を有することを特徴とする有機ＥＬ表示装置であってもよい。

また、本発明の一実施形態として、レンズ部材は画素領域の形状に沿って配置されることを特徴とする有機ＥＬ表示装置であってもよい。

また、本発明の一実施形態として、レンズ部材は画素領域よりも大きいことを特徴とする有機ＥＬ表示装置であってもよい。

また、本発明の一実施形態として、レンズ部材はポリイミドで形成されることを特徴とする有機ＥＬ表示装置であってもよい。

また、本発明の一実施形態として、反射層はコンタクトホールを介してＴＦＴに電気的に接続し、透明電極層はコンタクトホールに形成された部分を含む反射層及びレンズ部材上に形成されることを特徴とする有機ＥＬ表示装置であってもよい。

また、本発明の一実施形態として、反射層はコンタクトホールを介してＴＦＴに電気的に接続し、透明電極層はコンタクトホールに形成された部分を除く反射層及びレンズ部材上に形成されることを特徴とする有機ＥＬ表示装置であってもよい。

さらに、本発明の一実施形態によると、基板上に、ＴＦＴを形成し、ＴＦＴ上に平坦化層を形成し、平坦化層をハーフ露光して凹面形状を形成し、平坦化層上に反射膜を製膜して、凹面形状を有する反射層を形成し、反射層上に透明性樹脂を塗布し、熱流動によって上部に凸面形状を有するレンズ部材を形成し、反射層及びレンズ部材上に透明電極層を形成し、透明電極層上に有機発光層を形成し、有機発光層上にカソード電極を形成することを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法が提供される。

また、本発明の一実施形態として、平坦化層にコンタクトホールを形成し、反射層はコンタクトホールを介してＴＦＴに電気的に接続されるように形成され、透明電極は、コンタクトホール部分をマスキングしたうえで反射層及びレンズ部材上に形成されることを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法であってもよい。

また、本発明の一実施形態として、平坦化層にコンタクトホールを形成し、反射層はコンタクトホールを介してＴＦＴに電気的に接続されるように形成され、透明電極は、コンタクトホール部分を含む反射層上及びレンズ部材上に形成されることを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法であってもよい。

本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の平面概略図である。 本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の平面透視概略図である。 本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の画素部の回路図である。 本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の断面図である。 本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ表示装置のレンズ部材の平面図である。 本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の断面図である。 本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の製造方法を示す図である。 本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の製造方法を示す図である。 本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の製造方法を示す図である。 本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の製造方法を示す図である。 本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の製造方法を示す図である。

以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の趣旨を保っての適宜変更について容易に想到しうるものについては、当然に欲発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の長さ、幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ表示装置について、図面を参照しながら説明する。

［全体構成］
図１は、本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の、有機ＥＬ表示パネルの全体平面概略図である。有機ＥＬ表示装置１００は、画像を表示する表示領域１０１が有機ＥＬ表示装置１００の中央部分に配置され、外部駆動回路との接続を行う端子領域１０３と、表示慮いう気１０１から有機ＥＬ表示パネルの外周までの間の領域である額縁領域１０２とで構成される。図１には図示しないが、表示領域１０１の内部には、横方向に走る複数のゲート線と、縦方向に走る複数のデータ線及び電源供給線、さらに、ゲート線とデータ線との交差部分にＴＦＴ回路等が格子状に複数配置される。各ＴＦＴ回路に対応した画素が格子状に配置され、全体として表示領域１０１を構成する。

図２は、本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の、有機ＥＬ表示パネルの平面透視概略図である。カソード電極１９は、一枚の透明な導電体で形成され、表示領域１０１の全体を覆っている。アノード電極１６は、表示領域１０１の全体に格子状に形成される。図２では図示しないが、各アノード電極１６に対応するＴＦＴ駆動回路も格子状に配置される。ＴＦＴ駆動回路を制御するゲート線は図２の水平方向に複数配線され、水平方向の一列のＴＦＴ駆動回路と各々接続される。また、ＴＦＴ駆動回路を制御するデータ線及び電源供給線は垂直方向に複数配線されており、垂直方向の一列のＴＦＴ駆動回路と各々接続される。

図３は、本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の、画素２００の構成を示す回路図である。図３で示す回路は、有機ＥＬ表示装置１００の表示領域１０１に格子状に配置されており、全体でマトリクス状の回路となって表示領域１０１の回路を構成する。なお、図３で示す回路は有機ＥＬ表示装置の最も基本的な回路構成例であり、他の回路構成も取りうる。画素２００は、カラー表示機能を有するＯＬＥＤ表示装置の場合には、副画素（サブピクセル）を示し、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のいずれかとなる。

画素２００の回路は、ゲート線１１１とデータ線１１３に接続したスイッチング用の薄膜トランジスタ１２１、ゲート線１１１で選択されたスイッチング用薄膜トランジスタ１２１のオンでデータ線１１３から供給される表示データを電荷として蓄積する蓄積容量ＣＰＲ、有機ＥＬ発光素子ＯＬＥＤの駆動用薄膜トランジスタ１２２、及び電源供給線１１２から構成される。なお、図３では蓄積容量ＣＰＲの図示は省略し、薄膜トランジスタ１２１及び１２２の詳細な図示も省略し、おおよその位置と構成を示した。

薄膜トランジスタ１２１のゲート電極はゲート線１１１に、ドレイン電極はデータ線１１３に接続される。また、薄膜トランジスタ１２２のゲート電極は薄膜トランジスタ１２１のソース電極に接続され、この接続点に蓄積容量ＣＰＲの陽極が接続されている。薄膜トランジスタ１２２のドレイン電極は電源供給線１１２に接続され、ソース電極はアノード電極１６に接続される。

画素２００がゲート線１１１で選択されて薄膜トランジスタ１２１がオンになると、データ線１１３から供給される表示データが蓄積容量ＣＰＲに蓄積される。そして、薄膜トランジスタ１２１がオフした時点で薄膜トランジスタ１２２がオンとなり、電源供給線１１２から有機ＥＬ素子ＯＬＥＤに電流が流れ、ほぼ１フレームの周期（または、１フィールド期間）にわたってこの電流を持続させる。このとき流れる電流は、蓄積容量ＣＰＲに蓄積されているデータ信号に対応する電荷で規定される。

電源供給線１１２及びデータ線１１３は垂直方向に配線され、ゲート線１１１は水平方向に配線される。上下をゲート線１１１、左側をデータ線１１３、右側を電源供給線１１２で囲まれた部分が、有機ＥＬ表示装置１００の一つの画素領域に相当する。ただし、図３で示すように、アノード電極１６の平面形状は、上記範囲と完全に一致しておらず、またその必要もないので、上記の囲まれた部分が一つの画素と完全に一致しているわけではない。本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ表示装置全体をみると、電源供給線１１２及びデータ線１１３は水平方向の画素数分だけ配置され、ゲート線１７は垂直方向の画素数分だけ配置される。

図４は、本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の断面図であり、図３のＡ−Ａ’線の断面図を示したものである。なお、ここでは、蓄積容量ＣＰＲ、薄膜トランジスタ１２１、１２２、ゲート線１１１、電源供給線１１２及びデータ線１１３の図示を省略し、ＴＦＴ１１として示している。

本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ表示装置は、基板（図示せず）上に、ＴＦＴ１１、平坦化層１２が形成される。平坦化層１２上にはアノード電極１６が形成され、平坦化層１２に形成されたコンタクトホールを介してＴＦＴ１１のＴＦＴ回路に電気的に接続される。アノード電極１６上には有機発光層１８が形成される。平坦化層１２及びアノード電極１６の一部の上に、バンク層１７が形成される。有機発光層１８は、バンク層１７が積層されていないアノード電極１６上と、バンク層１７のバンク部及びバンク層１７の上面の一部に形成される。有機発光層１８上に、カソード電極１９、ＳｉＮ層２０、フィル材２１、ガラス２２がこの順に積層される。

有機発光層１８は、アノード電極１６とカソード電極１９との間に電圧が印加されると発光する。有機発光層１８アノード電極１６とカソード電極１９との間に挟まれた部分が、画素領域となる。図４では図示しないが、隣り合う画素間で光が混同することを防ぐために、ガラス２２にブラックマトリックスが形成される。逆に言うと、ブラックマトリックスが形成されていない部分が、画素領域となる。

アノード電極１６は、下部の反射層１３と上部の透明電極層１５で形成される。反射層１３はＡｇ、Ａｌ等の光反射性を有する素材で形成され、透明電極層１５は光透過性を有する素材で形成される。反射層１３と透明電極層１５との間には、レンズ部材１４が配置される。レンズ部材１４はポリイミド材等の透明性樹脂が用いられ、凸型レンズ形状を有する。透明電極層１５のレンズ部材１４に接する部分は凸型形状を有し、反射層１３のレンズ部材１４に接する部分は凹型形状を有する。

ここで、有機発光層１８が発光し、透明電極層１５を通過してレンズ部材１５に入射する光があるとする。レンズ部材１５はカソード電極側に凸状の形状を有しており、効率的に入射光を吸収することができる。入射光は凹面形状を有する反射層１３で反射する。レンズ部材１５は凸型レンズ構造を有するため、反射層１３で反射する光を、画素領域の内側に向かって集光するように射出することができる。

このように、レンズ部材１５を有することによって、反射層１５で反射する光を画素領域の内側に向かって射光することができ、従来無駄になっていた下側及び斜め方向の放射光を有効活用することが可能となる。また、レンズ部材１５が凸型レンズ構造を有することによって、キャビティ条件に律速されずに光効率を改善し、有機ＥＬ表示装置の少消費電力・輝度向上・長寿命化を実現することができる。

図５は、本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ表示装置のレンズ部材の、平面上の形状を示したものである。点線で囲まれた部分が画素領域２３であり、実線で囲まれた部分がレンズ部材１４である。レンズ部材１４の平面上の形状は必ずしも円形を形成しなくてもよく、図５で示すように、画素領域２３に対応する形状を有してもよい。また、レンズ部材１４の平面上の範囲は、画素領域２３を全て含むように画素領域２３よりも広いほうがより好ましいが、これに限られるものではない。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ表示装置について、図６を参照しながら説明する。本発明の第２実施形態は、透明電極層１５が、反射層１３のコンタクトホール部分の上にも形成されており、この点において本発明の第１実施形態と異なる。その他の構成については、第１実施形態と同じであり、本発明の効果も変わるところはない。

（製造方法）
次に、図７Ａ〜図７Ｅを参照しながら、本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の製造方法を説明する。

図７Ａは、ＴＦＴ１１及び平坦化層１２が形成された状態を示す図である。まず、基板上に（図示せず）、ＴＦＴ１１及び平坦化層１２が形成される。平坦化層１２の上部に、ハーフ露光によって凹面形状３０が形成される。また、平坦化層１２にコンタクトホール３１が形成される。

図７Ｂは、図７Ａからさらに反射層１３が形成された状態を示している。反射層１３は、平坦化層１２のハーフ露光によって形成された凹面形状３０と、コンタクトホール３１を含む部分に、Ａｇ、Ａｌ等の光反射性の金属材料を用いて製膜する。凹面形状３０に形成された反射層１３は、凹面形状を有する。

図７Ｃは、図７Ｂからさらにレンズ部材１４が形成された状態を示す図である。反射層１３の凹面形状を有する部分に、ポリイミド材等の透明性樹脂を塗布する。塗布されたポリイミド材等は、熱流動によって上側に凸型形状を形成する。反射層１３に接する下側の凸型形状とあわせて、全体として凸型レンズ形状を有するレンズ部材１４が形成される。

図７Ｄは、図７Ｃからさらに透明電極層１５が形成された状態を示す図である。透明電極層１５は、透明電極材を用いて、レンズ部材１４及び反射層１３上に製膜され、レンズ部材１４の凸型形状に沿って凸型形状が形成される。ここでは、透明電極材を製膜する前に、コンタクトホール部３１をマスキングし、透明電極層１５がコンタクトホール部３１に形成されないようにしている。

図７Ｅは、図７Ｄで説明した透明電極層１５の形成方法と異なり、コンタクトホール部３１のマスキングを行わず、コンタクトホール部３１にも透明電極層１５が形成されていることを示している。それ以外の形成方法は、図７Ａ〜図７Ｃで示したものと同様である。

以下、図７Ｄ又は図７Ｅの状態から、バンク層１７、有機発光層１８、カソード電極１９、ＳｉＮ層２０、フィル材２１及びガラス２２が順に形成される。図７Ｄからバンク層１７等が順次積層された場合は、図４で示される有機ＥＬ表示装置が形成される。また、図７Ｅからバンク層１７が順次積層された場合には、図６で示される有機ＥＬ表示装置が形成される。

本実施形態においては、開示例として有機ＥＬ表示装置の場合を例示したが、その他に、液晶表示装置、その他の自発光型表示装置、あるいは電気泳動素子等を有する電子ペーパー型表示装置等のフラット型パネルに適用しうる。また、中小型から大型まで、特に限定することなく適用可能であることはいうまでもない。

１１…ＴＦＴ、１２…平坦化層、１３…反射層、１４…レンズ部材、１５…透明電極層、１６…アノード電極、１７…バンク層、１８…有機発光層、１９…カソード電極、２０…ＳｉＮ層、２１…フィル材、２２…ガラス、３０…凹面形状、３１…コンタクトホール部、１００…有機ＥＬ表示装置、１０１…表示領域、１０２…額縁領域、１０３…接続領域、１１１…ゲート線、１１２…電源供給線、１１３…データ線、１２１…薄膜トランジスタ、１２２…薄膜トランジスタ、２００…画素

Claims (10)

1. 基板と、
   ＴＦＴと、
   反射層及び透明電極層を含み、前記ＴＦＴに電気的に接続されたアノード電極と、
   前記反射層と前記透明電極層との間に配置されたレンズ部材と、
   を有する有機ＥＬ表示装置。
2. 前記レンズ部材は、前記反射層に接する部分が凹面形状を有し、前記透明電極層に接する部分が凸面形状を有することを特徴とする、請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
3. 前記レンズ部材は画素領域の形状に沿って配置されることを特徴とする、請求項２に記載の有機ＥＬ表示装置。
4. 前記レンズ部材は前記画素領域よりも大きいことを特徴とする、請求項３に記載の有機ＥＬ表示装置。
5. 前記レンズ部材はポリイミドで形成されることを特徴とする、請求項４に記載の有機ＥＬ表示装置。
6. 前記反射層はコンタクトホールを介してＴＦＴに電気的に接続し、
   前記透明電極層は前記コンタクトホールに形成された部分を含む前記反射層及び前記レンズ部材上に形成されることを特徴とする、請求項５に記載の有機ＥＬ表示装置。
7. 前記反射層はコンタクトホールを介してＴＦＴに電気的に接続し、
   前記透明電極層は前記コンタクトホールに形成された部分を除く前記反射層及び前記レンズ部材上に形成されることを特徴とする、請求項５に記載の有機ＥＬ表示装置。
8. 基板上に、
   ＴＦＴを形成し、
   前記ＴＦＴ上に平坦化層を形成し、
   前記平坦化層をハーフ露光して凹面形状を形成し、
   前記平坦化層上に反射膜を製膜して、凹面形状を有する反射層を形成し、
   前記反射層上に透明性樹脂を塗布し、熱流動によって上部に凸面形状を有するレンズ部材を形成し、
   前記反射層及び前記レンズ部材上に透明電極層を形成し、
   前記透明電極層上に有機発光層を形成し、
   前記有機発光層上にカソード電極を形成する、
   ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法。
9. 前記平坦化層にコンタクトホールを形成し、
   前記反射層は前記コンタクトホールを介して前記ＴＦＴに電気的に接続されるように形成され、
   前記透明電極は、前記コンタクトホール部分をマスキングしたうえで前記反射層及び前記レンズ部材上に形成される、
   ことを特徴とする請求項８に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
10. 前記平坦化層にコンタクトホールを形成し、
    前記反射層は前記コンタクトホールを介して前記ＴＦＴに電気的に接続されるように形成され、
    前記透明電極は、前記コンタクトホール部分を含む前記反射層上及び前記レンズ部材上に形成される、
    ことを特徴とする請求項８に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。