JP2017084549A

JP2017084549A - 表示装置

Info

Publication number: JP2017084549A
Application number: JP2015210509A
Authority: JP
Inventors: 雅和軍司; Masakazu Gunji
Original assignee: Japan Display Inc
Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2015-10-27
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2017-05-18
Also published as: US20170117500A1; KR20170049407A; CN106611772A

Abstract

【課題】光取り出し量の低下を防止した表示装置を提供する。又は、消費電力を低下させた表示装置を提供する。
【解決手段】表示装置は、複数の下部電極２６と、複数の下部電極を覆うように設けられ、発光層を含む有機層４０と、有機層を覆うように連続一体的に設けられ、印加される電圧に応じて電子及びホールを生成することでキャリアを発生させる電荷発生層４１と、電荷発生層上であって、少なくとも複数の下部電極それぞれの中央部の上方を避けて、平面視において複数の下部電極の間に設けられる上部電極４２と、を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、表示装置に関する。

有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置等の表示装置では、有機発光ダイオード（Organic Light Emitting Diode、ＯＬＥＤ）等の自発光素子をトランジスタ等のスイッチング素子を用いて制御し、画像を表示する場合がある。有機発光ダイオード等の自発光素子は、発光層を含む層を２つの電極で挟む構造を有する場合がある。その場合、光が出射される側に設けられる電極は、透明導電材料で形成される。

下記特許文献１には、上部電極が透明導電材料からなる主電極と、低抵抗材料からなる補助電極とから構成してあるアクティブ駆動型有機ＥＬ発光装置が記載されている。

特開２００１−２３００８６号公報

透明導電材料は、金属材料に比べて電気抵抗が高い場合がある。電極の電気抵抗を低下させるために、透明導電材料で形成された電極の厚みを増大させると、光透過率が低下して光取り出し量が低下する場合がある。

そこで、本発明は、光取り出し量の低下を防止した表示装置の提供を目的とする。又は、消費電力を低下させた表示装置の提供を目的とする。

本発明の表示装置は、複数の下部電極と、前記複数の下部電極を覆うように設けられ、発光層を含む有機層と、前記有機層を覆うように連続一体的に設けられ、印加される電圧に応じて電子及びホールを生成することでキャリアを発生させる電荷発生層と、前記電荷発生層上であって、少なくとも前記複数の下部電極それぞれの中央部の上方を避けて、平面視において前記複数の下部電極の間に設けられる上部電極と、を有する。

本発明の第１の実施形態に係る表示装置の斜視図である。本発明の第１の実施形態に係る表示パネルの配線図である。本発明の第１の実施形態に係る表示パネルの画素の断面図である。本発明の第１の実施形態に係る表示パネルの画素の上面図である。本発明の第１の実施形態の変形例に係る表示パネルの画素の上面図である。本発明の第２の実施形態に係る表示パネルの画素の断面図である。本発明の第３の実施形態に係る表示パネルの画素の断面図である。本発明の第４の実施形態に係る表示パネルの画素の断面図である。

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、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本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の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置１を示す斜視図である。表示装置１は、上フレーム２と下フレーム３とで挟まれるように固定された表示パネル１０から構成されている。

図２は、本発明の第１の実施形態に係る表示パネル１０の配線図である。表示パネル１０は、表示領域１１にマトリクス状に設けられた各画素を、映像信号駆動回路１２及び走査信号駆動回路１３によって制御し、画像を表示する。ここで、映像信号駆動回路１２は、各画素に送る映像信号を生成し、発信する回路である。また、走査信号駆動回路１３は、画素に設けられたＴＦＴ（Thin Film Transistor、薄膜トランジスタ）への走査信号を生成し、発信する回路である。なお、図面において、映像信号駆動回路１２及び走査信号駆動回路１３は、２箇所に形成されるものとして図示されているが、１つのＩＣ（Integrated Circuit）に組み込まれていてもよいし、３箇所以上に分かれて形成されてもよい。

図３は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置１の画素の断面図である。表示パネル１０の最下層には、基板２０が配置される。基板２０は、ガラス又は人工樹脂等により形成される。基板２０の上には、ＳｉＮ、ＳｉＯ_２等により下地膜２１が形成される。下地膜２１の上には、駆動トランジスタのドレイン電極３０とソース電極３３とを電気的に接続する半導体層３２が形成される。半導体層３２は、多結晶シリコンで形成される。なお、半導体層３２は非晶質シリコン等で形成されてもよい。下地膜２１及び半導体層３２の上には、ＳｉＮ、ＳｉＯ_２等により第１絶縁層２２が形成される。第１絶縁層２２の上には、金属材料により駆動トランジスタのゲート電極３１が形成される。第１絶縁層２２及びゲート電極３１の上には、ＳｉＮ、ＳｉＯ_２等により第２絶縁層２３が形成される。第２絶縁層２３及び第１絶縁層２２には、半導体層３２に達するスルーホールが設けられ、金属材料により駆動トランジスタのドレイン電極３０及びソース電極３３が形成される。ドレイン電極３０、ソース電極３３、及び第２絶縁層２３の上には、ＳｉＮ、ＳｉＯ_２等により層間絶縁膜２４が形成される。層間絶縁膜２４の上には、アクリル、エポキシ等の絶縁膜系樹脂等の絶縁体により平坦化膜２５が形成される。

平坦化膜２５の上には、金属材料により複数の下部電極２６が形成される。下部電極２６は、有機発光ダイオードの陽極となる。下部電極２６は、平坦化膜２５及び層間絶縁膜２４に設けられたスルーホールを通じて、駆動トランジスタのソース電極３３に電気的に接続される。下部電極２６は、画素ごとに互いに分離して形成される。本実施形態に係る表示装置１では、複数の下部電極２６のうち特定の下部電極２６に電圧を印加することで対応する画素を発光させ、画像を表示する。

平坦化膜２５及び下部電極２６の上には、アクリル、ポリイミド等の感光性樹脂、又はＳｉＮ、ＳｉＯ_２等の無機材料により画素分離膜２７が形成される。画素分離膜２７は、複数の下部電極２６の端部を覆うように、絶縁材料により形成される。絶縁膜である画素分離膜２７は、下部電極２６の端部と、後述する上部電極４２との間に設けられることで、電極間の短絡を防止する。また、画素分離膜２７は、以下に記載するように画素領域ＰＸを規定する。

複数の下部電極２６の上には、複数の下部電極２６を覆うように有機層４０が形成される。有機層４０は、発光層を含む層である。有機層４０は、下部電極２６側から順に、ホール輸送層（又はホール注入層とホール輸送層）と、発光層と、電子輸送層（又は電子輸送層と電子注入層）とが順に積層された層である。それぞれの層は、有機半導体材料で形成されてよい。下部電極２６のうち画素分離膜２６で覆われずに有機層４０と接触している領域を画素領域ＰＸと称する。有機層４０のうち発光に寄与する部分は、画素領域ＰＸに設けられた部分が主である。画素領域ＰＸに設けられた有機層４０には、ホール輸送層からホールが流入し、電子輸送層から電子が流入する。そして、発光層において電子とホールの再結合が起こり、発光層を形成する有機材料が励起され、高エネルギー準位から低エネルギー準位に遷移する際に光を発する。

有機層４０の上には、有機層４０を覆うように連続一体的に設けられ、印加される電圧に応じて電子及びホールを生成することでキャリアを発生させる電荷発生層４１が形成される。電荷発生層４１は、有機半導体材料で形成されてよい。電荷発生層４１は、有機材であれば、ヘキサシアノ-ヘキサアザトリフェニレン（HATCN）テトラフルオロ-テトラシアノキノジメタン（F4TCNQ）が好適であり、無機材であれば、酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）、酸化モリブデン（ＭｏＯ_３）が好適である。また、電荷発生層４１上であって、少なくとも複数の下部電極２６それぞれの中央部の上方を避けて、平面視において複数の下部電極２６の間に上部電極４２が設けられる。本実施形態に係る上部電極４２は、画素領域ＰＸに重ならないように設けられ、有機層４０から出射される光を妨げない。そのため、本実施形態に係る表示装置１によれば、光取り出し量の低下が防止される。もっとも、上部電極４２は、下部電極２６の中央部の上方を避けて設けられればよく、その場合であれば、有機層４０から出射される光を十分に取り出すことができる。さらに、画素分離膜２７の上であれば、平面視で下部電極２６とオーバーラップしてもよい。

上部電極４２は、金属により形成されてよい。画素領域ＰＸ上の有機層４０を覆うように上部電極を設ける場合、上部電極は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等の透明導電材料で形成する必要がある。しかし、透明導電材料を用いて上部電極を形成しても、透明導電材料による光の減衰は避けられない。この点、本実施形態に係る表示装置１によれば、光透過性を有しないほど厚い金属によって上部電極４２を形成することができ、透明導電材料によって上部電極を形成する場合よりも電気抵抗を小さくすることができるため、消費電力が低減される。なお、電気抵抗が比較的小さくなるように厚い透明導電材料で上部電極４２を形成することもできる。その場合であっても、表示装置１の消費電力を低減させることができる。

また、本実施形態に係る上部電極４２は、画素分離膜２７の上方に設けられる。画素分離膜２７は、下部電極２６の端部を覆うように設けられるため、上部電極４２は、平面視において、下部電極２６の端部と重なるように設けられる。上部電極４２は、平面視において、画素分離膜２７が存在しない領域には設けられないともいえる。このように上部電極４２を配置することで、上部電極４２が画素領域ＰＸと重畳することが避けられ、表示装置１の光取り出し量を向上させることができる。また、透明電極材料が画素領域ＰＸの上に配置されることによる光の減衰も避けることができる。

電荷発生層４１は、画素ごとに形成された下部電極２６と、上部電極４２との間に印加される電圧に応じて、電子及びホールを対生成する。生成されたホールは、上部電極４２に向かって流れる。また、生成された電子は、下部電極２６側に設けられた有機層４０の最上層である電子輸送層（又は電子注入層）に向かって流れる。電荷発生層４１におけるキャリア（電子又はホール）の流れを簡略化して説明すると以下のようになる。電子とホールの第１の対が下部電極２６側で生成され、電子とホールの第２の対が上部電極４２側で生成される場合、第１の対のホールは上部電極４２に向かって流れ、第２の対の電子は下部電極２６に向かって流れる。そして、第１の対のホールと第２の対の電子とが再結合して消滅する。一方、第１の対の電子は下部電極２６に至り、第２の対のホールは上部電極４２に至る。このように、有機半導体材料におけるキャリアの移動度が比較的低い場合であっても、再結合を媒介することによって、実効的に下部電極２６から上部電極４２に電流を流すことができる。そのため、下部電極２６と上部電極４２とが、有機層４０を挟んで対向するように設けられていなくても、下部電極２６から上部電極４２に電流を流すことができる。

電荷発生層４１及び上部電極４２の上には、封止膜４３が形成される。封止膜４３は、ＳｉＮやＳｉＯやその積層膜にて形成される。封止膜４３の上には、充填剤４４が充填され、対向基板４５が貼り合わされて密封される。対向基板４５の表面又は裏面には、ブラックマトリクス、カラーフィルタ及び偏光板が設けられてもよい。また、対向基板４５の表面には、タッチパネルが設けられてもよい。

なお、有機層４０により形成される有機発光ダイオードは、いわゆるタンデム型であってもよい。すなわち、ホール輸送層、第１の発光層、電子輸送層が順に積層されることで第１の有機発光ダイオードが形成され、当該電子輸送層の上に電荷発生層が形成されて、ホール輸送層、第２の発光層及び電子輸送層が順に積層されることで第２の有機発光ダイオードが形成されてもよい。さらに電荷発生層が積層され、ホール輸送層、第３の発光層及び電子輸送層が順に積層されることで第３の有機発光ダイオードが形成されてもよい。積層される複数の有機発光ダイオードの発光色を調整することで、タンデム型の有機発光ダイオード全体としては白色の発光色とすることができる。その場合、対向基板４５等にカラーフィルタを設けることでフルカラーの画像表示を行うことができる。

図４は、本発明の第１の実施形態に係る表示パネル１０の画素の上面図である。同図は、画素領域ＰＸと上部電極４２の位置関係を表している。本実施形態に係る上部電極４２は、平面視において格子状に設けられる。上部電極４２は、画素領域ＰＸを取り囲むように設けられ、画素領域ＰＸの２つの長辺から上部電極４２までの距離がそれぞれ同程度となるため、画素領域ＰＸの有機層４０をいずれの場所でも同程度の条件で発光させることができる。そのため、画素毎に均一な表示品質が得られる。

図５は、本発明の第１の実施形態の変形例に係る表示パネル１０の画素の上面図である。本変形例に係るストライプ上部電極４２ａは、画素領域ＰＸの間に並行して設けられる。本変形例のようにストライプ上部電極４２ａを設ける場合であっても、画素領域ＰＸとストライプ上部電極４２ａが重なることがなく、光取り出し量が向上する。また、ストライプ上部電極４２ａを金属で形成する等して電気抵抗を低く抑えることができるため、表示装置１の消費電力を低減させることができる。また、ストライプ上部電極４２ａは、一度の製膜工程で形成することができるため、本変形例に係る表示装置１は、少なくとも２度の製膜工程を必要とする格子状の上部電極４２を採用する場合と比較して、より少ない工程で製造でき、より短時間で、より安価に製造することができる。

［第２の実施形態］
図６は、本発明の第２の実施形態に係る表示パネル１０の画素の断面図である。本実施形態に係る表示パネル１０は、電荷発生層４１の上であって、画素分離膜２７の上方に、拡張上部電極４２ｂを有する。拡張上部電極４２ｂ以外の構成については、本実施形態に係る表示パネル１０は、第１の実施形態に係る表示パネル１０と同様の構成を有する。

拡張上部電極４２ｂは、平面視において画素領域ＰＸと重ならないように、画素分離膜２７により形成される斜面部分に至るように形成される。拡張上部電極４２ｂは、第１の実施形態に係る上部電極４２よりも太く形成されるため、電荷発生層４１と接触する面積がより広い。そのため、電気抵抗がより小さくなって、表示装置１の消費電力がより低減される。

［第３の実施形態］
図７は、本発明の第３の実施形態に係る表示パネル１０の画素の断面図である。本実施形態に係る表示パネル１０は、上部電極４２及び電荷発生層４１の上に、紫外線遮蔽膜２８を有する。紫外線遮蔽膜２８の上には、封止膜４３が形成される。紫外線遮蔽膜２８以外の構成については、本実施形態に係る表示パネル１０は、第１の実施形態に係る表示パネル１０と同様の構成を有する。

紫外線遮蔽膜２８は、少なくとも複数の下部電極２６それぞれの上方において、有機層４０を覆うように設けられる。本実施形態に係る紫外線遮蔽膜２８は、表示パネル１０の表示領域全面を覆うように、連続一体的に設けられる。また、封止膜４３は、上部電極４２及び紫外線遮蔽膜２８を覆うように連続一体的に設けられる。

封止膜４３は、プラズマ化学気相成長法（Plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition）により形成される場合がある。プラズマ化学気相成長工程では、紫外線が発生する場合があるため、有機層４０が紫外線の照射を受けて劣化するおそれがある。従来の表示パネル１０では、表示領域全面に透明導電材料で上部電極を形成する場合があり、当該上部電極が紫外線を遮蔽するため、その下に形成された有機層４０の劣化が防がれていた。この点、本実施形態に係る表示パネル１０では、封止膜４３を形成する工程を行う前に、紫外線遮蔽膜２８を形成している。これにより、下部電極２６の中央部の上方に上部電極４２が形成されず、プラズマ化学気相成長法により形成される封止膜４３が有機層４０を覆って形成される場合であっても、有機層４０の劣化が防止される。

［第４の実施形態］
図８は、本発明の第４の実施形態に係る表示パネル１０の画素の断面図である。本実施形態に係る表示パネル１０は、電荷発生層４１の上に銀薄膜４６を有する。また、本実施形態に係る表示パネル１０は、封止膜４３を有さない。銀薄膜４６及び封止膜４３以外の構成については、本実施形態に係る表示パネル１０は、第１の実施形態に係る表示パネル１０と同様の構成を有する。さらに、充填材４４の代わりに窒素ガス等の不活性な希ガスを充填してもよい。

銀薄膜４６は、有機層４０を覆うように、連続一体的に設けられる光透過性の金属膜である。銀薄膜４６は、有機層４０を保護するとともに、上部電極４２と電荷発生層４１との間に形成されることで、導電性を向上させることもできる。なお、銀薄膜４６をマグネシウム銀薄膜等の金属膜に置き換えてもよい。銀薄膜４６等は、蒸着またはＰＶＤにて形成されるものが好ましい。銀薄膜４６等をプラズマＣＶＤにより形成することも考えられるが、製造過程において発生する紫外線が有機層４０の劣化の原因となるおそれがある。

本実施形態に係る表示パネル１０は、少なくとも複数の下部電極２６それぞれの上方において、プラズマ化学気相成長法により形成される膜を有さない。特に、本実施形態に係る表示パネル１０は、プラズマ化学気相成長法により形成される封止膜４３を有さない。そのため、プラズマ化学気相成長工程において紫外線が発生して有機層４０が劣化するおそれが無く、有機層４０の品質を高く保つことができる。

なお、本実施形態に係る対向基板４５は、額縁領域において、フリットガラスにより接着されることが望ましい。フリットガラスにより対向基板４５を接着することで、高い密閉性が得られて、銀薄膜４６による保護と併せて、有機層４０に水分等が侵入することを防止できる。

本発明の実施形態として上述した表示装置１を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての表示装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。例えば、画素領域の形状はＬ字状でなくてもよく、矩形状であってもよいし、多角形状であってもよい。

本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

また、本実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について本明細書記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものついては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

１表示装置、２上フレーム、３下フレーム、１０表示パネル、１１表示領域、１２映像信号駆動回路、１３走査信号駆動回路、１４走査線、１５映像信号線、１６電源線、２０基板、２１下地膜、２２第１絶縁層、２３第２絶縁層、２４層間絶縁膜、２５平坦化膜、２６下部電極、２７画素分離膜、２８紫外線遮蔽膜、３０ドレイン電極、３１ゲート電極、３２半導体層、３３ソース電極、４０有機層、４１電荷発生層、４２上部電極、４２ａストライプ上部電極、４２ｂ拡張上部電極、４３封止膜、４４充填剤、４５対向基板、４６銀薄膜。

Claims

複数の下部電極と、
前記複数の下部電極を覆うように設けられ、発光層を含む有機層と、
前記有機層を覆うように連続一体的に設けられ、印加される電圧に応じて電子及びホールを生成することでキャリアを発生させる電荷発生層と、
前記電荷発生層上であって、少なくとも前記複数の下部電極それぞれの中央部の上方を避けて、平面視において前記複数の下部電極の間に設けられる上部電極と、
を有する表示装置。
前記複数の下部電極の端部を覆うように、絶縁材料により形成される画素分離膜をさらに有し、
前記上部電極は、前記画素分離膜の上方に設けられる、
請求項１に記載の表示装置。
前記上部電極は、前記画素分離膜により形成される斜面部分に至るように形成される、
請求項２に記載の表示装置。
少なくとも前記複数の下部電極それぞれの上方において、前記有機層を覆うように設けられる紫外線遮蔽膜と、
前記上部電極及び前記紫外線遮蔽膜を覆うように連続一体的に設けられる封止膜と、をさらに有する、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示装置。
少なくとも前記複数の下部電極それぞれの上方において、プラズマ化学気相成長法により形成される膜を有さない、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示装置。
前記有機層を覆うように、連続一体的に設けられる光透過性の金属膜をさらに有する、
請求項５に記載の表示装置。
前記上部電極は、金属により形成される、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の表示装置。
前記上部電極は、平面視において格子状に設けられる、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の表示装置。
複数の下部電極と、
前記複数の下部電極を覆うように設けられ、発光層を含む有機層と、
前記有機層を覆うように連続一体的に設けられ、印加される電圧に応じて電子及びホールを生成することでキャリアを発生させる電荷発生層と、
前記複数の下部電極の端部を覆うように、絶縁材料により形成される画素分離膜と、
前記電荷発生層上に設けられる上部電極と、を有し、
平面視において、前記上部電極は、前記画素分離膜が存在しない領域には設けられない、
表示装置。
前記上部電極は、前記画素分離膜により形成される斜面部分に至るように形成される、
請求項９に記載の表示装置。
少なくとも前記複数の下部電極それぞれの上方において、前記有機層を覆うように設けられる紫外線遮蔽膜と、
前記上部電極及び前記紫外線遮蔽膜を覆うように設けられる封止膜と、をさらに有する、
請求項９に記載の表示装置。
前記上部電極上および前記電荷発生層上には不活性ガスが配置されている、
請求項９に記載の表示装置。
前記有機層を覆うように、光透過性の金属膜をさらに有する、
請求項１２に記載の表示装置。
前記上部電極は、金属により形成される、
請求項９に記載の表示装置。
前記上部電極は、平面視において格子状に設けられる、
請求項９に記載の表示装置。