JP2015122198A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トップエミッション型表示装置において光が透過する電極の透過率を向上させても、輝度低下および表示ムラを抑制すること。【解決手段】本発明の表示装置は、複数の画素を有する表示装置であって、画素毎に対応して設けられた画素回路と、画素回路上に設けられた絶縁層と、絶縁層上に設けられ、少なくとも複数の画素にわたって電気的に接続されて配置された第１電極と、第１電極上に設けられた発光層と、発光層上に画素毎に設けられ、絶縁層に設けられた開口部を介して画素回路に接続された光透過性を有する第２電極と、を備えることを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、表示装置の画質を改善する技術に関する。

近年、有機ＥＬ（Organic Electroluminescence）など、供給される電流に応じた強度で発光する素子を用いた表示装置が開発されている。このような表示装置として、トップエミッション型アクティブマトリックス有機ＥＬディスプレイがある。この表示装置によれば、発光素子の発光方向が、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）とは逆の方向になる。そこで、発光素子の発光方向側（ＴＦＴとは逆側）の電極（以下、上部電極という）に、光透過性を有する程度に薄膜化した金属を用いたり、透明導電性酸化物を用いたりする必要がある。しかし、これらは、光の透過率を維持しようとすると低抵抗化することが困難であり、その結果、電圧降下に伴う画面内の輝度分布が発生する。

この輝度分布は、高電流が必要な高輝度にするほど、また、大画面化するほど顕著になってくる。そのため、補助配線を用いて上部電極と接続することにより、電圧降下を減らす試みがなされている（例えば、特許文献１、２）。

特開２００１−２３００８６号公報 特開２００５−０１１８１０号公報

特許文献１、２においては、補助配線を形成する必要があるため、工程が煩雑になり、量産時の歩留まりを低下させる要因となり得る。また、補助配線の製造方法、補助配線によるレイアウトの制限等により、大型化、高精細化が困難になる。

本発明の目的の一つは、トップエミッション型表示装置において輝度低下および表示ムラを抑制しつつ大型化および高精細化が可能な構成を実現することにある。

本発明の一実施形態によると、複数の画素を有する表示装置であって、前記画素毎に対応して設けられた画素回路と、前記画素回路上に設けられた絶縁層と、前記絶縁層上に設けられ、少なくとも複数の画素にわたって電気的に接続されて配置された第１電極と、前記第１電極上に設けられた有機ＥＬ層と、前記有機ＥＬ層上に前記画素毎に設けられ、前記絶縁層に設けられた開口部を介して前記画素回路に接続された光透過性を有する第２電極と、を備えることを特徴とする表示装置が提供される。

この表示装置によれば、光を透過する電極を画素毎に電位が制御される電極にすることで、トップエミッション型表示装置において輝度低下および表示ムラを抑制しつつ大型化および高精細化が可能な構成を実現することができる。

また、別の好ましい態様において、前記第１電極のシート抵抗は２Ω／□以下であってもよい。

この表示装置によれば、さらに表示ムラを低減することができる。

また、別の好ましい態様において、前記第１電極は、前記開口部を囲うように形成され、前記開口部を囲う前記第１電極の端部を覆う第１端部、前記第１電極と前記有機ＥＬ層とが接続される領域を規定する第２端部、および隣接する前記画素側の第３端部を有する保護層をさらに有し、前記第３端部のテーパ角は、前記第２端部のテーパ角よりも大きくてもよい。

この表示装置によれば、第３端部において第２電極を隣接する画素と分離することができるため、画素の開口率を増加させることができる。

また、別の好ましい態様において、前記第３端部のテーパ角は８０度以上であってもよい。

この表示装置によれば、第３端部において第２電極を隣接する画素と分離することができるため、画素の開口率を増加させることができる。

また、別の好ましい態様において、前記第２端部のテーパ角は６０度以下であってもよい。

この表示装置によれば、開口部を介した第２電極と画素回路との接続が容易にすることができる。

また、別の好ましい態様において、前記第１電極は、いずれかの前記画素において、前記有機ＥＬ層と接続された部分以外において存在しない部分を有していてもよい

この表示装置によれば、第１電極に起因する応力を低減することができる。

本発明によれば、トップエミッション型表示装置において輝度低下および表示ムラを抑制しつつ大型化および高精細化が可能な構成を実現することができる。

本発明の一実施形態における表示装置１の構成を示す概略図である。 本発明の一実施形態における画素のレイアウトを説明する図である。 図２に示すＡ−Ａ’方向およびＢ−Ｂ’方向にみた断面の模式図である。 本発明の一実施形態における表示装置１の製造方法において、トランジスタ５１０および絶縁膜５２０が形成された基板の断面および上面を示す模式図である。 本発明の一実施形態における表示装置１の製造方法において、第１電極１１０、１２０が形成された基板の断面および上面を示す模式図である。 本発明の一実施形態における表示装置１の製造方法において、保護層１３０が形成された基板の断面および上面を示す模式図である。 保護層１３０を形成するときのフォトマスクを説明する図である。 本発明の一実施形態における表示装置１の製造方法において、有機ＥＬ層３００が形成された基板の断面および上面を示す模式図である。 本発明の一実施形態における表示装置１の製造方法において、第２電極２１０が形成された基板の断面および上面を示す模式図である。 本発明の別の実施形態における第１電極１１０、１２０のパターンを説明する図である。 従来技術における下部電極のパターンを説明する図である。

以下、本発明の実施形態における表示装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は本発明の実施形態の一例であって、本発明はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、種々の変形を行ない実施することが可能である。また、本実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号（数字の後にＡ、Ｂ等を付しただけの符号）を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なったり、構成の一部が図面から省略されたりする場合がある。また、基板上に形成される、とは、基板に接触して形成される場合だけでなく、基板との間に他の構成を挟んで形成される場合を含む。

本発明の一実施形態における表示装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。

［全体構成］
図１は、本発明の一実施形態における表示装置１の構成を示す概略図である。表示装置１は、トップエミッション型有機ＥＬディスプレイである。表示装置１は、スマートフォン、携帯電話、パーソナルコンピュータ、テレビなど、画像を表示する電子機器に用いられる。表示領域１００、表示領域１００の周囲に設けられた駆動回路７１、７２、７３、７４が、基板１０に備えられている。

表示領域１００には、ＴＦＴにより有機ＥＬ層の発光が制御される複数の画素、複数の画素を制御するための制御線（データ線ＤＬ、走査線ＳＬ等）が形成されている。駆動回路７１、７２、７３、７４は、制御線を介して表示領域１００の各画素に設けられた画素回路を制御するためのドライバである。

［画素部分の構成］
図２は、本発明の一実施形態における画素のレイアウトを説明する図である。図２は、表示領域１００の各画素の構成を上面図で示したものである。この図においては、第２電極２１０および分離電極層２２０のレイアウトを示した図であり、第２電極２１０より下層の構成の一部については、破線で示している。分離電極層２２０は、各画素の境界部分に配置されている。分離電極層２２０に囲まれた領域に第２電極２１０が配置されている。

図３は、図２に示すＡ−Ａ’方向およびＢ−Ｂ’方向にみた断面の模式図である。以下、図２、図３を用いて、表示装置１の表示領域１００における構成を説明する。

基板１０には、トランジスタ５１０が形成されている。基板１０は、ガラス基板等である。トランジスタ５１０は、低温ポリシリコン、アモルファスシリコン、その他の半導体を用いて形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）であり、上述した画素回路の一部を形成する。以下、トランジスタ５１０が形成された基板１０をＴＦＴ基板５００という場合がある。

ＴＦＴ基板５００上には、絶縁層５２０が形成されている。絶縁層５２０は、例えば、ポリイミド等の有機層により形成されている。絶縁層５２０には、トランジスタ５１０の電極５１２（ソース電極またはドレイン電極）に通じる開口部５２５が形成されている。絶縁層５２０上には、第１電極１１０、１２０が形成されている。第１電極１１０は例えばＡｇ合金、第１電極１２０は例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）である。第１電極１１０は、平面視において絶縁層５２０の開口部５２５を端部１１５が囲うように形成されている。第１電極１１０は、シート抵抗が２Ω／□以下であることが望ましく、１Ω／□以下であることがさらに望ましい。

保護層１３０は、例えば、ポリイミド等の有機層であって、端部１１５を覆う第１端部１３５、有機ＥＬ層３００が発光する領域を規定する第２端部１３７、および隣接する画素側の第３端部１３３を有するように形成されている。第３端部１３３は、後述するように第２電極２１０を他の画素と分離するために、逆テーパ形状であり、テーパ角が鈍角になっている。この例のように第３端部１３３のテーパ角が鈍角であることが望ましいが、８０度以上であればよい。一方、第２端部１３７が第２電極２１０の連続性が保たれる（切断されない）ようにする必要があり、テーパ角が４０度以下になっている。この例のように第２端部１３７のテーパ角は４０度以下であることが望ましいが、６０度以下であればよい。なお、第１端部１３５についても第２電極２１０に覆われた場合に、第２電極２１０の連続性が保たれる角度に保つことが望ましい。少なくとも第２電極２１０がトランジスタ５１０の電極５１２に接続されるようになっていればよい。この例では、開口部５２５の内部の絶縁層５２０表面にも保護層１３０が形成されているが、第１電極１１０、１２０の端部１１５が覆われていれば、開口部５２５の内部まで保護層１３０が形成されている必要はない。

有機ＥＬ層３００は、この例では有機ＥＬ素子であって、例えば、ホール輸送層（ＨＴＬ）３１０、発光層（ＥＭＬ）３２０および電子輸送層（ＥＴＬ）３３０を備える。有機ＥＬ層３００は第１電極１２０と接触し、有機ＥＬ層３００の端部３３５は、保護層１３０上に存在する。

第２電極２１０は、例えばＭｇＡｇ合金を含む導電層である。その上層にさらにＩＴＯ等の透明導電膜が形成されていてもよい。開口部５２５を介して画素回路を構成するトランジスタ５１０の電極５１２に接続されている。また、第２電極２１０は、保護層１３０の第３端部１３３において切断されている。切断された残りの部分は分離電極層２２０である。

このように第２電極２１０は、画素毎に分離されて画素回路に接続されている。一方、第１電極１１０、１２０は、複数の画素にわたって同電位に制御された共通電極の機能を有する。これにより第１電極１１０、１２０と第２電極２１０との間には、有機ＥＬ層３００を介して電流が流れる。そして、画素回路によってこの電流が制御される。

この表示装置１は、第２電極２１０の方向に有機ＥＬ層３００からの光が放出されるトップエミッション構造であり、第２電極２１０は光透過性を有する必要がある。ＭｇＡｇ等の導電層を用いた場合には、光透過性を有するようにするために１０ｎｍから２０ｎｍ程度の厚さに形成する必要がある一方、シート抵抗は第１電極１１０、１２０に比べ大きな値になってしまう。

従来のように光が透過する部分の電極が共通電極である場合、シート抵抗が高いと電圧降下により表示ムラに与える影響が大きくなってしまう。一方、本発明の一実施形態のように、光が透過する部分の電極である第２電極２１０が光の透過性を有するほど薄く、シート抵抗が高くなってしまったとしても、各画素において分離されて画素毎に制御される電極であるため１画素の範囲において電流が広がればよく、電圧降下による影響はほとんどない。また、共通電極である第１電極１１０、１２０においては、有機ＥＬ層３００からの光を透過させる必要が無いため、厚膜化してシート抵抗を低くすることができる。そのため、共通電極での電圧降下による表示ムラへの影響を抑えることができる。

なお、上記で説明した図においては記載を省略しているが、有機ＥＬ層３００が外気に触れないように、別のガラス基板等によって有機ＥＬ層３００が存在する空間が封止される。

［製造方法］
続いて、表示装置１の製造方法について、図４〜図９を用いて説明する。なお、図４〜６、８、９において、各図の（ａ）は上面図、各図の（ｂ）は図２に示すＡ−Ａ’からみた断面の模式図を示している。

図４は、本発明の一実施形態における表示装置１の製造方法において、トランジスタ５１０および絶縁膜５２０が形成された基板の断面および上面を示す模式図である。なお、図４（ａ）においては、トランジスタ５１０を示す記載は省略し、各画素を示す範囲Ｐｉｘのみを記載した。図４（ｂ）に示すように、基板１０にトランジスタ５１０を形成する。トランジスタ５１０は、例えば、低温ポリシリコン等の半導体を用いた活性層、活性層を覆うゲート絶縁膜、ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極および活性層のソースドレイン領域から引き出される電極５１２を含む。続いて、トランジスタ５１０を覆うように、ポリイミド等の有機層の絶縁膜５２０を形成する。

図５は、本発明の一実施形態における表示装置１の製造方法において、第１電極１１０、１２０が形成された基板の断面および上面を示す模式図である。絶縁膜５２０上に、第１電極１１０、１２０を形成する。この例において第１電極１１０を構成するＡｇ合金（例えば１００ｎｍ）および第１電極１２０を構成するＩＴＯ（例えば１０ｎｍ）をスパッタリング法により成膜し、その後、フォトリソグラフィにより第１電極１１０、１２０の一部（開口部５２５が形成される部分およびその周囲）を除去して端部１１５を有する開口部を形成し、さらに絶縁膜５２０に開口部５２５を形成する。なお、絶縁膜５２０に開口部５２５を形成した後に、Ａｇ合金およびＩＴＯを成膜して、開口部５２５が露出するようにして端部１１５を有する第１電極１１０、１２０を形成してもよい。

図６は、本発明の一実施形態における表示装置１の製造方法において、保護層１３０が形成された基板の断面および上面を示す模式図である。図５のように第１電極１１０、１２０が形成された基板に、保護層１３０を形成する。この例において保護層１３０を構成するポリイミドを形成し、フォトリソグラフィにより発光領域ＬＡ、画素間および電極５１２が開口部５２５により露出するように一部を除去した。画素間の境界部分の第３端部１３３は、上述したとおり逆テーパに形成され、発光領域ＬＡを規定する第２端部１３７および端部１１５を覆う第１端部１３５よりテーパ角が大きくなるようになっている。

図７は、保護層１３０を形成するときのフォトマスクを説明する図である。保護層１３０を構成するポリイミドはこの例ではポジ型レジストである。したがって、除去される部分には光が照射されるようになっている。図７に示すように、保護層１３０が残る部分は遮光部１３０Ｍによって遮光され、テーパ角が小さくなる第１端部１３５および第２端部１３７に対応する部分は緩やかに遮光率が変わっていくハーフトーン部１３５Ｍ（破線部分）であり、テーパ角が大きくなる第３端部１３３に対応する部分は急激に遮光率が変わるエッジ部１３３Ｍ（実線部分）になっている。このようなハーフトーンマスクを用いることで、保護層１３０の各端部におけるテーパ角を異ならせることができる。

図８は、本発明の一実施形態における表示装置１の製造方法において、有機ＥＬ層３００が形成された基板の断面および上面を示す模式図である。図６のように保護層１３０が形成された基板に、ホール輸送層（ＨＴＬ）３１０、発光層（ＥＭＬ）３２０および電子輸送層（ＥＴＬ）３３０を成膜することにより有機ＥＬ層３００を形成する。これらは、蒸着法により形成され、マスクすることによって少なくとも開口部５２５には成膜されないように制御される。この例では、発光領域ＬＡ（第１電極１２０と有機ＥＬ層３００とが接触する領域）および保護層１３０の一部に、有機ＥＬ層３００が形成される。カラー表示を実現する場合には、例えば、赤、緑、青を発光する画素毎に、対応した色を発光する発光層３２０が形成されてもよい。

図９は、本発明の一実施形態における表示装置１の製造方法において、第２電極２１０が形成された基板の断面および上面を示す模式図である。図８に示すように有機ＥＬ層３００が形成された基板に、第２電極２１０および分離電極層２００を形成する。この例においてＭｇとＡｇとの体積比が１０：１となるように調整した金属（例えば１５ｎｍ）を成膜した。このとき、保護層１３０の第３端部１３３のテーパ角が大きいために、その部分においてＭｇＡｇ合金が切断される。そのため、開口部５２５を介して電極５１２に接続され、画素毎に独立した第２電極２１０と、第２電極２１０とは分離された分離電極層２２０とが形成される。

このようにして、本発明の一実施形態における表示装置１が製造される。上述したとおり、本発明の一実施形態では、光が透過する部分の電極である第２電極２１０が光の透過性を有するほど薄く、シート抵抗が高くなってしまったとしても、各画素において分離されて画素毎に制御されているため１画素の範囲において電流が広がればよく、電圧降下による影響はほとんどない。また、共通電極である第１電極１１０、１２０においては、有機ＥＬ層３００からの光を透過させる必要が無いため、厚膜化してシート抵抗を低くすることができる。そのため、共通電極での電圧降下による表示ムラへの影響を抑えることができる。

また、従来のように光を透過する上部電極に補助配線を設ける必要が無いため、発光領域ＬＡを大きくすることができる。例えば、図１１に示すように補助配線ＳＥが存在すると、発光領域ＬＡに電流を供給するための電極ＰＥの面積が小さくなってしまうが、本願の一実施形態における表示装置１では発光領域ＬＡを大きくすることができる。

なお、別の実施形態として、第１電極１１０、１２０には、発光領域ＬＡ以外において一部が除去されていてもよい。この一例について、図１０を用いて説明する。

図１０は、本発明の別の実施形態における第１電極１１０、１２０のパターンを説明する図である。図１０に示すように、第１電極１１０、１２０には、開口部５２５の周囲が除去されているだけでなく、画素間の一部に除去された部分ＧＰが存在するようになっている。低抵抗化のために第１電極１１０、１２０を厚くすると応力が大きくなり、各特性に悪影響を及ぼす場合もある。このような場合に、発光領域ＬＡ以外の一部を除去することにより、応力を緩和することができる。なお、このように除去された部分により、第１電極１１０、１２０が１画素単独で分離されることはなく、複数画素に広がって形成される。そして、表示領域１００の外周から共通電極に印加すべき共通電位が提供されることになる。例えば、図１０に示す例では、第１電極１１０、１２０はストライプ状に形成され、表示領域１００の外側等で共通電位が印加されるようになっていればよい。

また、第２電極２１０は、保護層１３０の第３端部１３３のテーパ角によって画素毎に分離されていたが、マスクを用いたり、フォトリソグラフィを用いたり、レーザー照射を用いたりして画素毎に分離されるようにしてもよい。

１…表示装置、１０…基板、７１，７２，７３，７４…駆動回路、１００…表示領域、１１０，１２０…第１電極、１３０…保護層、２１０…第２電極、２２０…分離電極層、３００…有機ＥＬ層、５００…ＴＦＴ基板、５１０…トランジスタ、５１２…電極、５２０…絶縁膜、５２５…開口部

Claims (6)

1. 複数の画素を有する表示装置であって、
   前記画素毎に対応して設けられた画素回路と、
   前記画素回路上に設けられた絶縁層と、
   前記絶縁層上に設けられ、少なくとも複数の画素にわたって電気的に接続されて配置された第１電極と、
   前記第１電極上に設けられた発光層と、
   前記発光層上に前記画素毎に設けられ、前記絶縁層に設けられた開口部を介して前記画素回路に接続された光透過性を有する第２電極と、
   を備えることを特徴とする表示装置。
2. 前記第１電極のシート抵抗は２Ω／□以下であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記第１電極は、前記開口部を囲うように形成され、
   前記開口部を囲う前記第１電極の端部を覆う第１端部、前記第１電極と前記発光層とが接続される領域を規定する第２端部、および隣接する前記画素側の第３端部を有する保護層をさらに有し、
   前記第３端部のテーパ角は、前記第２端部のテーパ角よりも大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示装置。
4. 前記第３端部のテーパ角は８０度以上であることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
5. 前記第２端部のテーパ角は６０度以下であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の表示装置。
6. 前記第１電極は、いずれかの前記画素において、前記発光層と接続された部分以外において存在しない部分を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の表示装置。
   

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