JP4828881B2

JP4828881B2 - 有機ｅｌ表示装置

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Publication number: JP4828881B2
Application number: JP2005206958A
Authority: JP
Inventors: 聡奥谷
Original assignee: Toshiba Mobile Display Co Ltd
Current assignee: Japan Display Central Inc
Priority date: 2005-07-15
Filing date: 2005-07-15
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2025-07-15
Also published as: JP2007026867A

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置に関する。

カラー画像を表示可能な表示装置として、白色に発光する有機ＥＬ素子とカラーフィルタとを組み合わせた有機ＥＬ表示装置がある。非特許文献１には、そのような有機ＥＬ表示装置において、マイクロキャビティ構造を採用した有機ＥＬ素子，すなわち、光共振器としての機能を有する有機ＥＬ素子，を使用することが記載されている。

白色に発光する有機ＥＬ素子にマイクロキャビティ構造を採用すると、或る波長の光は繰り返し反射干渉によって強さを増す。すなわち、白色に発光する有機ＥＬ素子にマイクロキャビティ構造を採用すると、有機ＥＬ素子がその外部に放出する光は白色光から着色光へと変化する。

この強さを増す光の波長は、例えば、マイクロキャビティ構造の光路長を変更することにより変化させることができる。したがって、カラーフィルタの着色層毎にマイクロキャビティ構造の光路長を適宜設定することにより、マイクロキャビティ構造が放出する最大強度の光の波長を、カラーフィルタの着色層が最大透過率を示す波長と一致させることができる。それゆえ、この技術によれば、高効率及び高彩度を実現することができる。

しかしながら、本発明者は、本発明を為すに際し、この有機ＥＬ表示装置で表示した画像を法線方向から観察し、次いで、斜め方向から観察すると、色相が変化することを見い出している。すなわち、この有機ＥＬ表示装置は、カラーフィルタを使用しているにも拘らず、色相の観察方向依存性が大きい。
Kashiwabara et al., "Advanced AM-OLED Display Based on White Emitter with Microcavity Structure", SID 04 DIGEST, pp.1017-1019

本発明の目的は、白色に発光する有機ＥＬ素子にマイクロキャビティ構造を採用した有機ＥＬ表示装置において、色相の観察方向依存性を小さくすることにある。

本発明の第１側面によると、前面電極と背面電極とそれらの間に介在した有機物層とを含むと共に光共振器を構成した有機ＥＬ素子と、前記有機ＥＬ素子と向き合った着色層とを具備し、前記有機ＥＬ素子が法線方向に放出する最大強度の光の波長λ_resは、前記着色層が最大の透過率Ｔ_maxを示す波長λ_maxと比較してより短く、前記有機物層は白色光を放出し、前記着色層は、波長λ _max と比較してより短い第１波長から前記波長λ _max へ向けて透過率が増加し、前記波長λ _max から前記波長λ _max と比較してより長い第２波長へ向けて透過率が減少する透過特性を示すことを特徴とする有機ＥＬ表示装置が提供される。
本発明の第２側面によると、前面電極と背面電極とそれらの間に介在した有機物層とを含むと共に光共振器を構成した有機ＥＬ素子と、前記有機ＥＬ素子と向き合った着色層とを具備し、前記有機ＥＬ素子が法線方向に放出する最大強度の光の波長λ _res は、前記着色層が最大の透過率Ｔ _max を示す波長λ _max と比較してより短く、前記波長λ _res は青色光の波長範囲内にあることを特徴とする有機ＥＬ表示装置が提供される。

本発明の第３側面によると、前面電極と背面電極とそれらの間に介在した有機物層とを含むと共に光共振器を構成した有機ＥＬ素子と、前記前面電極と向き合った着色層とを各々が含んだ第１乃至第３画素を具備し、前記第１画素は、前記第２画素と比較して、前記有機ＥＬ素子が法線方向に放出する最大強度の光の波長λ_resがより短く、前記第３画素は前記第２画素と比較して前記波長λ_resがより長く、前記第１画素は、前記第２画素と比較して、前記着色層が最大の透過率Ｔ_maxを示す波長λ_maxがより短く、前記第３画素は前記第２画素と比較して前記波長λ_maxがより長く、前記第１乃至第３画素の各々において、前記波長λ_resは前記波長λ_maxと比較してより短いことを特徴とする有機ＥＬ表示装置が提供される。

本発明によると、白色に発光する有機ＥＬ素子にマイクロキャビティ構造を採用した有機ＥＬ表示装置において、色相の観察方向依存性を小さくすることができる。

以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の一態様に係る表示装置を概略的に示す平面図である。図２は、図１の表示装置に採用可能な構造の一例を概略的に示す断面図である。なお、図２では、表示装置を、その表示面，すなわち前面又は光出射面，が上方を向き、背面が下方を向くように描いている。

図１の表示装置は、アクティブマトリクス型駆動方式を採用した上面発光型の有機ＥＬ表示装置である。この有機ＥＬ表示装置は、後述するように、表示色が互いに異なる画素ＰＸ１乃至ＰＸ３を含んでおり、これら画素ＰＸ１乃至ＰＸ３は、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤに加え、カラーフィルタＣＦの着色層ＣＬ１乃至ＣＬ３をそれぞれ含んでいる。

この有機ＥＬ表示装置は、アレイ基板ＡＳと、封止基板ＣＳと、映像信号線ドライバＸＤＲと、走査信号線ドライバＹＤＲとを含んでいる。

アレイ基板ＡＳは、例えば、ガラス基板などの絶縁基板ＳＵＢ１を含んでいる。
基板ＳＵＢ１上には、図２に示すように、アンダーコート層ＵＣとして、例えば、ＳｉＮ_x層とＳｉＯ_x層とが順次積層されている。

アンダーコート層ＵＣ上には、例えばチャネル及びソース・ドレインが形成されたポリシリコン層である半導体層ＳＣ、例えばＴＥＯＳ（TetraEthyl OrthoSilicate）などを用いて形成され得るゲート絶縁膜ＧＩ、及び例えばＭｏＷなどからなるゲートＧＥが順次積層されており、それらは電界効果トランジスタであるトップゲート型の薄膜トランジスタを構成している。この例では、これら薄膜トランジスタは、ｐチャネル薄膜トランジスタであり、図１の駆動制御素子ＤＲ及びスイッチＳＷａ乃至ＳＷｃとして利用している。

ゲート絶縁膜ＧＩ上には、図１に示す走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２と、図示しない下部電極とがさらに配置されている。走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２並びに下部電極は、ゲートＧＥと同一の工程で形成可能である。

走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２は、図１に示すように、各々が画素ＰＸ１乃至ＰＸ３の行方向（Ｘ方向）に延びており、画素ＰＸ１乃至ＰＸ３の列方向（Ｙ方向）に交互に配列している。これら走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２は、走査信号線ドライバＹＤＲに接続されている。

下部電極は、駆動制御素子ＤＲのゲートに接続されている。下部電極は、後述するキャパシタＣの一方の電極として利用する。

ゲート絶縁膜ＧＩ、ゲートＧＥ、走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２、並びに下部電極は、図２に示す層間絶縁膜ＩＩで被覆されている。層間絶縁膜ＩＩは、例えばプラズマＣＶＤ法などにより成膜されたＳｉＯ_xなどからなる。この層間絶縁膜ＩＩのうち下部電極上の部分は、キャパシタＣの誘電体層として利用する。

層間絶縁膜ＩＩ上には、図２に示すソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥ、図１に示す映像信号線ＤＬ、電源線ＰＳＬ、並びに図示しない上部電極が配置されている。これらは、同一工程で形成可能であり、例えば、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏの三層構造を有している。

ソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥは、層間絶縁膜ＩＩに設けられたコンタクトホールを介して薄膜トランジスタのソース及びドレインに電気的に接続されている。

映像信号線ＤＬは、図１に示すように、各々がＹ方向に延びており、Ｘ方向に配列している。これら映像信号線ＤＬの各々の一端は、映像信号線ドライバＸＤＲに接続されている。

電源線ＰＳＬは、この例では、各々がＹ方向に延びており、Ｘ方向に配列している。また、この例では、電源線ＰＳＬは、映像信号線ドライバＸＤＲに接続されている。

上部電極は、電源線ＰＳＬに接続されている。上部電極は、キャパシタＣの他方の電極として利用する。

ソース電極ＳＥ、ドレイン電極ＤＥ、映像信号線ＤＬ、電源線ＰＳＬ、及び上部電極は、図２に示すパッシベーション膜ＰＳで被覆されている。パッシベーション膜ＰＳは、例えばＳｉＮ_xなどからなる。

パッシベーション膜ＰＳ上には、平坦化層ＦＬが形成されている。平坦化層ＦＬは、例えば硬質樹脂からなる。

平坦化層ＦＬ上では、スイッチＳＷａに対応して反射層ＲＦが配列している。反射層ＲＦの材料としては、例えば、Ａｌなどの金属材料を使用することができる。

反射層ＲＦ上には、背面電極として、光透過性の画素電極ＰＥが形成されている。画素電極ＰＥは、平坦化層ＦＬ及びパッシベーション膜ＰＳに設けた貫通孔を介して、スイッチＳＷａのドレイン電極ＤＥに接続されている。

画素電極ＰＥは、この例では陽極である。画素電極ＰＥの材料としては、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）のような透明導電性酸化物を使用することができる。

平坦化層ＦＬ上には、さらに、図２に示す隔壁絶縁層ＰＩが形成されている。隔壁絶縁層ＰＩには、画素電極ＰＥに対応した位置に貫通孔が設けられているか、或いは、画素電極ＰＥが形成する列又は行に対応した位置にスリットが設けられている。ここでは、一例として、隔壁絶縁層ＰＩには、画素電極ＰＥに対応した位置に貫通孔が設けられていることとする。

隔壁絶縁層ＰＩは、例えば、有機絶縁層である。隔壁絶縁層ＰＩは、例えば、フォトリソグラフィ技術を用いて形成することができる。

画素電極ＰＥ上には、活性層として発光層を含んだ有機物層ＯＲＧが配置されている。発光層は、白色に発光するように設計された薄膜である。発光層は、例えば、発光色が赤色のルミネセンス性有機化合物と発光色が緑色のルミネセンス性有機化合物と発光色が青色のルミネセンス性有機化合物との混合物を含んでいる。この有機物層ＯＲＧは、発光層に加え、正孔注入層、正孔輸送層、正孔ブロッキング層、電子輸送層、電子注入層などもさらに含むことができる。

隔壁絶縁層ＰＩ及び有機物層ＯＲＧは、前面電極である対向電極ＣＥで被覆されている。対向電極ＣＥは、画素ＰＸ１乃至ＰＸ３間で互いに接続された共通電極であり、この例では半透過性の陰極である。ここで、「半透過性」の電極は、光透過性と光反射性との双方を有している電極を意味する。対向電極ＣＥは、例えば、パッシベーション膜ＰＳと平坦化層ＦＬと隔壁絶縁層ＰＩとに設けられたコンタクトホールを介して、映像信号線ＤＬと同一の層上に形成された電極配線（図示せず）に電気的に接続されている。各々の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、画素電極ＰＥ、有機物層ＯＲＧ及び対向電極ＣＥで構成されている。

これら有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、光共振器（マイクロキャビティ構造）を構成している。この例では、有機物層ＯＲＧが放出した光が反射層ＲＦと対向電極ＣＥとの間で繰り返し反射干渉する構成を採用している。

画素ＰＸ１が含む有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、画素ＰＸ２が含む有機ＥＬ素子ＯＬＥＤと比較して、反射層ＲＦと対向電極ＣＥとの間の光路長がより短い。画素ＰＸ３が含む有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、画素ＰＸ２が含む有機ＥＬ素子ＯＬＥＤと比較して、反射層ＲＦと対向電極ＣＥとの間の光路長がより長い。ここでは、一例として、画素ＰＸ１乃至ＰＸ３間で画素電極ＰＥの厚さのみを異ならしめることにより、先の光路長の相違を生じさせている。このような構造は、例えば、画素ＰＸ１の画素電極ＰＥを１回の成膜で形成し、画素ＰＸ２の画素電極ＰＥを２回の成膜で形成し、画素ＰＸ３の画素電極ＰＥを３回の成膜で形成することにより得られる。

先の光路長の相違は、画素電極ＰＥと反射層ＲＦとの間にＳｉＮ及びＳｉＯ₂などの無機絶縁体や感光性樹脂などの有機絶縁体からなる透明絶縁層を配置し、この透明絶縁層の厚さのみを画素ＰＸ１乃至ＰＸ３間で異ならしめることにより生じさせてもよい。或いは、画素ＰＸ１乃至ＰＸ３間で有機物層ＯＲＧの厚さのみを異ならしめることにより、先の光路長の相違を生じさせてもよい。或いは、これらを組み合わせてもよい。

画素ＰＸ１は、画素ＰＸ２と比較して、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが法線方向に放出する最大強度の光の波長λ_resがより短い。画素ＰＸ３は、画素ＰＸ２と比較して、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが法線方向に放出する最大強度の光の波長λ_resがより長い。この例では、画素ＰＸ１が含む有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの波長λ_resは青色光の波長範囲内にあり、画素ＰＸ２が含む有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの波長λ_resは緑色光の波長範囲内にあり、画素ＰＸ３が含む有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの波長λ_resは赤色光の波長範囲内にある。

画素ＰＸ１乃至ＰＸ３の各々が含む画素回路は、この例では、駆動制御素子（駆動トランジスタ）ＤＲと、出力制御スイッチＳＷａと、映像信号供給制御スイッチＳＷｂと、ダイオード接続スイッチＳＷｃと、キャパシタＣとを含んでいる。上記の通り、この例では、駆動制御素子ＤＲ及びスイッチＳＷａ乃至ＳＷｃはｐチャネル薄膜トランジスタである。また、この例では、映像信号供給制御スイッチＳＷｂとダイオード接続スイッチＳＷｃとは、駆動制御素子ＤＲのドレインと映像信号線ＤＬと駆動制御素子ＤＲのゲートとの接続状態を、それらが互いに接続された第１状態と、それらが互いから遮断された第２状態との間で切り替えるスイッチ群を構成している。

駆動制御素子ＤＲと出力制御スイッチＳＷａと有機ＥＬ素子ＯＬＥＤとは、第１電源端子ＮＤ１と第２電源端子ＮＤ２との間で、この順に直列に接続されている。この例では、第１電源端子ＮＤ１は高電位電源端子であり、第２電源端子ＮＤ２は低電位電源端子である。

出力制御スイッチＳＷａのゲートは、走査信号線ＳＬ１に接続されている。映像信号供給制御スイッチＳＷｂは映像信号線ＤＬと駆動制御素子ＤＲのドレインとの間に接続されており、そのゲートは走査信号線ＳＬ２に接続されている。ダイオード接続スイッチＳＷｃは駆動制御素子ＤＲのゲートとドレインとの間に接続されており、そのゲートは走査信号線ＳＬ２に接続されている。

キャパシタＣは、駆動制御素子ＤＲのゲートと定電位端子ＮＤ１’との間に接続されている。定電位端子ＮＤ１’は、例えば第１電源端子ＮＤ１に接続する。

封止基板ＣＳは、例えば、ガラス基板などの絶縁基板ＳＵＢ２を含んでいる。絶縁基板ＳＵＢ２は、対向電極ＣＥと向き合っている。

基板ＳＵＢ２のアレイ基板ＡＳとの対向面上には、着色層ＣＬ１乃至ＣＬ３を含んだカラーフィルタＣＦが配置されている。着色層ＣＬ１乃至ＣＬ３の各々は、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤと向き合っている。

画素ＰＸ１の各々は、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤと、これと向き合った着色層ＣＬ１とを含んでいる。画素ＰＸ２の各々は、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤと、これと向き合った着色層ＣＬ２とを含んでいる。画素ＰＸ３の各々は、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤと、これと向き合った着色層ＣＬ３とを含んでいる。

着色層ＣＬ１は、着色層ＣＬ２と比較して、最大の透過率Ｔ_maxを示す波長λ_maxがより短い。着色層ＣＬ３は、着色層ＣＬ２と比較して、最大の透過率Ｔ_maxを示す波長λ_maxがより長い。この例では、着色層ＣＬ１が最大の透過率Ｔ_maxを示す波長λ_maxは青色光の波長範囲内にあり、着色層ＣＬ２が最大の透過率Ｔ_maxを示す波長λ_maxは緑色光の波長範囲内にあり、着色層ＣＬ３が最大の透過率Ｔ_maxを示す波長λ_maxは赤色光の波長範囲内にある。

アレイ基板ＡＳと封止基板ＣＳとの間には、枠形状のシール層（図示せず）が介在している。シール層はアレイ基板ＡＳと封止基板ＣＳとの間に密閉空間を形成しており、この密閉空間は不活性ガスで満たされている。なお、先の密閉空間には、不活性ガスを充填する代わりに、エポキシ樹脂などの樹脂を充填してもよい。この場合、対向電極ＣＥ上には、ＳｉＮなどからなるバリア層を形成してもよい。

映像信号線ドライバＸＤＲ及び走査信号線ドライバＹＤＲは、この例では、アレイ基板ＡＳ上に配置されている。すなわち、この例では、映像信号線ドライバＸＤＲ及び走査信号線ドライバＹＤＲをＣＯＧ（chip on glass）実装している。映像信号線ドライバＸＤＲ及び走査信号線ドライバＹＤＲは、ＣＯＧ実装する代わりに、ＴＣＰ（tape carrier package）実装してもよい。

この有機ＥＬ表示装置で画像を表示する場合、例えば、走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２の各々を線順次駆動する。そして、或る行の画素ＰＸ１乃至ＰＸ３に映像信号を書き込む書込期間では、まず、走査信号線ドライバＹＤＲから、先の画素ＰＸ１乃至ＰＸ３が接続された走査信号線ＳＬ１にスイッチＳＷａを開く（ＯＦＦ）走査信号を電圧信号として出力し、続いて、先の画素ＰＸ１乃至ＰＸ３が接続された走査信号線ＳＬ２にスイッチＳＷｂ及びＳＷｃを閉じる（ＯＮ）走査信号を電圧信号として出力する。この状態で、映像信号線ドライバＸＤＲから、先の画素ＰＸ１乃至ＰＸ３が接続された映像信号線ＤＬに映像信号を電流信号としてそれぞれ出力し、駆動制御素子ＤＲのゲート−ソース間電圧を、先の映像信号に対応した大きさに設定する。その後、走査信号線ドライバＹＤＲから、先の画素ＰＸ１乃至ＰＸ３が接続された走査信号線ＳＬ２にスイッチＳＷｂ及びＳＷｃを開く（ＯＦＦ）走査信号を電圧信号として出力し、続いて、先の画素ＰＸ１乃至ＰＸ３が接続された走査信号線ＳＬ１にスイッチＳＷａを閉じる（ＯＮ）走査信号を電圧信号として出力する。

スイッチＳＷａを閉じ（ＯＮ）ている有効表示期間では、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤには、駆動制御素子ＤＲのゲート−ソース間電圧に対応した大きさの駆動電流が流れる。有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、駆動電流の大きさに対応した輝度で発光する。

この有機ＥＬ表示装置では、画素ＰＸ１において、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが法線方向に放出する最大強度の光の波長λ_resは、着色層ＣＬ１が最大の透過率Ｔ_maxを示す波長λ_maxと比較してより短い。画素ＰＸ２において、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが法線方向に放出する最大強度の光の波長λ_resは、着色層ＣＬ２が最大の透過率Ｔ_maxを示す波長λ_maxと比較してより短い。画素ＰＸ３において、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが法線方向に放出する最大強度の光の波長λ_resは、着色層ＣＬ３が最大の透過率Ｔ_maxを示す波長λ_maxと比較してより短い。

画素ＰＸ１において、波長λ_resは、典型的には、波長λ_maxと比較してより短く且つ着色層ＣＬ１が透過率Ｔ_maxの９０％の透過率Ｔ₉₀を示す波長λ₉₀と等しいか又はそれよりも短い。画素ＰＸ２において、波長λ_resは、典型的には、波長λ_maxと比較してより短く且つ着色層ＣＬ２が透過率Ｔ_maxの９０％の透過率Ｔ₉₀を示す波長λ₉₀と等しいか又はそれよりも短い。画素ＰＸ１において、波長λ_resは、典型的には、波長λ_maxと比較してより短く且つ着色層ＣＬ３が透過率Ｔ_maxの９０％の透過率Ｔ₉₀を示す波長λ₉₀と等しいか又はそれよりも短い。

このような構成によると、色相の観察方向依存性を小さくすることができる。これについて、以下に説明する。

図３は、有機ＥＬ素子に採用可能な構造の一例を概略的に示す断面図である。図４は、図３の有機ＥＬ素子が含む発光層の発光スペクトルの一例を示すグラフである。図４において、横軸は波長を示し、縦軸は光強度を示している。

図３の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤにおいて、有機物層ＯＲＧは、正孔輸送層ＨＴＬ、発光層ＥＭＬ、正孔ブロッキング層ＨＢＬ、電子輸送層ＥＴＬを含んでいる。ここでは、一例として、正孔輸送層ＨＴＬ、発光層ＥＭＬ、正孔ブロッキング層ＨＢＬ、電子輸送層ＥＴＬは、下記表１に示す屈折率及び厚さを有していることとする。また、ここでは、発光層ＥＭＬの発光スペクトルは、図４に示すプロファイルを有していることとする。

なお、上記表１において、「光路長」で表記した欄に記載した数値は、下記等式を用いて算出した反射層ＲＦと対向電極ＣＥとの間の光路長Ｌである。式中、「λ_res」は有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが形成する光共振器の共振波長を示し、「Φ」は対向電極ＣＥと反射層ＦＬとにおける反射に起因した位相シフトの和を示し、「ｍ」は整数を示している。

図５は、表１の構造を採用した図３の有機ＥＬ素子の発光スペクトルの例を示すグラフである。図中、横軸は波長を示し、縦軸は光の強度を示している。図５では、有機ＥＬ素子が法線方向に放出する光のスペクトルを実線で示し、有機ＥＬ素子が法線方向に対して６０°を為す方向に放出する光のスペクトルを破線で示している。また、図５では、実線で示すスペクトルと破線で示すスペクトルとは、それらの最大ピークの高さがほぼ等しくなるように描いている。なお、この例では、法線方向に伝播する光の共振波長は、先の波長λ_resと等しい。

図３の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤに表１の構造を採用した場合、この有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、共振波長が例えば５３０ｎｍの光共振器を構成する。その結果、図４の曲線と図５の実線で描いた曲線との対比から明らかなように、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光スペクトルは、それが含む発光層ＥＭＴの発光スペクトルとは大きく異なることとなる。

ところで、光共振器の共振波長には、伝播方向依存性がある。すなわち、光共振器内を法線方向に伝播する光の共振波長は、光共振器内を斜め方向に伝播する光についての共振波長とは異なっている。

発光層ＥＭＬの発光スペクトルは、図４に示すようにブロードである。そのため、斜め方向から有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを観察した場合には、法線方向から有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを観察した場合と比較して、より短い波長の光が強くなる。図５の例では、法線方向に伝播する光のスペクトルは約５３０ｎｍで最大強度を示しているのに対し、法線方向に対して６０°の角度を為す方向に伝播する光のスペクトルは約４８０ｎｍで最大強度を示している。

図６は、カラーフィルタが含む緑色着色層が示す透過特性の一例を示すグラフである。図７は、表１の構造を採用した有機ＥＬ素子が放出した光を図６の透過特性を示す着色層に透過させたときの透過光のスペクトルの例を示すグラフである。図６において、横軸は波長を示し、縦軸は透過率を示している。図７において、横軸は波長を示し、縦軸は光強度を示している。図７では、緑色着色層が法線方向に透過した光のスペクトルを実線で示し、緑色着色層が法線方向に対して６０°を為す方向に透過した光のスペクトルを破線で示している。また、図７では、実線で示すスペクトルと破線で示すスペクトルとは、それらの最大ピークの高さがほぼ等しくなるように描いている。

図６に透過特性を示す緑色着色層は、波長が約４６０ｎｍ乃至約６６０ｎｍの光を透過し、波長が約５３０ｎｍ（＝λ_max）の光に対して最大の透過率Ｔ_maxを示す。そして、波長が４８０ｎｍの光についての透過率は透過率Ｔ_maxの約５０％である。

すなわち、図３の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤにおいて表１の構造を採用した場合には、光共振器内を法線方向に伝播する光についての共振波長と、着色層が最大の透過率Ｔ_maxを示す波長λ_maxとが一致する。また、光共振器内を法線方向に対して６０°の角度を為す方向に伝播する光についての共振波長において、着色層は最大透過率Ｔ_maxの約５０％の透過率を示す。

そのため、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤに表１の構造を採用した場合、図６の透過率スペクトルを示す着色層が透過する光のスペクトルは、図７に示すように、光の伝播方向に応じて大きく変化する。すなわち、この場合、色相の観察方向依存性が大きい。

この色相の観察方向依存性は、例えば、緑色着色層が透過する光の最短波長をより長くすることにより小さくすることができる。但し、カラーフィルタの吸収特性の大幅な変更は非現実的である。

そこで、本態様では、光共振器内を法線方向に伝播する光についての共振波長をより短波長側にシフトさせる。すなわち、この例では、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが法線方向に放出する最大強度の光の波長λ_resをより短波長側にシフトさせる。こうすると、緑色着色層が透過する光の最短波長をより長くした場合と同様の効果が得られる。すなわち、色相の観察方向依存性を小さくすることができる。

例えば、先の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤにおいて、下記表２の構成を採用する。すなわち、画素電極ＰＥの厚さを１３０ｎｍから１１０ｎｍへと変更する。

図８は、表２の構造を採用した図３の有機ＥＬ素子の発光スペクトルの例を示すグラフである。図９は、表２の構造を採用した有機ＥＬ素子が放出した光を図６の透過特性を示す着色層に透過させたときの透過光のスペクトルの例を示すグラフである。図中、横軸は波長を示し、縦軸は光の強度を示している。図８及び図９では、法線方向に伝播する光のスペクトルを実線で示し、法線方向に対して６０°を為す方向に伝播する光のスペクトルを破線で示している。また、図８及び図９では、実線で示すスペクトルと破線で示すスペクトルとは、それらの最大ピークの高さがほぼ等しくなるように描いている。

有機ＥＬ素子ＯＬＥＤに表２の構造を採用した場合、図８に示すように、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが法線方向に放出する最大強度の光の波長λ_resは４８０ｎｍであり、この波長は、光共振器内を法線方向に伝播する光についての共振波長と等しい。また、この共振波長は、着色層が最大透過率Ｔ_maxを示す波長λ_maxと比較してより短い。したがって、この場合、図９に示すように、色相の観察方向依存性を小さくすることができる。

上記の通り、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが法線方向に放出する最大強度の光の波長λ_resは、典型的には、着色層が最大透過率Ｔ_maxを示す波長λ_maxと比較してより短く且つ着色層が最大透過率Ｔ_maxの９０％の透過率Ｔ₉₀を示す波長λ₉₀と等しいか又はそれよりも短い。通常、上述した効果は、波長λ_resが波長λ₉₀と等しいか又はそれよりも短い場合に得られる。

波長λ_resは、最大透過率Ｔ_maxの７５％の透過率を示す波長と等しいか又はそれよりも短くてもよい。この場合、色相の観察方向依存性をほぼゼロとすることができる。

有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが法線方向に放出する最大強度の光の波長λ_resは、典型的には、着色層が透過し得る光の最短波長と等しいか又はそれよりも長い。例えば、波長λ_resは、最大透過率Ｔ_maxの３０％の透過率を示す波長と等しいか又はそれよりも長くてもよい。この場合、効率の観点で有利である。

本態様では、本発明を下面発光型の有機ＥＬ表示装置に適用したが、本発明は上面発光型の有機ＥＬ表示装置にも適用可能である。また、本態様では、画素回路に映像信号として電流信号を書き込む構成を採用したが、画素回路に映像信号として電圧信号を書き込む構成を採用することも可能である。

本発明の一態様に係る表示装置を概略的に示す平面図。図１の表示装置に採用可能な構造の一例を概略的に示す断面図。有機ＥＬ素子に採用可能な構造の一例を概略的に示す断面図。図３の有機ＥＬ素子が含む発光層の発光スペクトルの一例を示すグラフ。表１の構造を採用した図３の有機ＥＬ素子の発光スペクトルの例を示すグラフ。カラーフィルタが含む緑色着色層が示す透過特性の一例を示すグラフ。表１の構造を採用した有機ＥＬ素子が放出した光を図６の透過特性を示す着色層に透過させたときの透過光のスペクトルの例を示すグラフ。表２の構造を採用した図３の有機ＥＬ素子の発光スペクトルの例を示すグラフ。表２の構造を採用した有機ＥＬ素子が放出した光を図６の透過特性を示す着色層に透過させたときの透過光のスペクトルの例を示すグラフ。

符号の説明

ＡＳ…アレイ基板、Ｃ…キャパシタ、ＣＥ…対向電極、ＣＦ…カラーフィルタ、ＣＬ１…着色層、ＣＬ２…着色層、ＣＬ３…着色層、ＣＳ…封止基板、ＤＥ…ドレイン電極、ＤＬ…映像信号線、ＤＲ…駆動制御素子、ＥＭＬ…発光層、ＥＴＬ…電子輸送層、ＦＬ…平坦化層、ＧＥ…ゲート、ＧＩ…ゲート絶縁膜、ＨＢＬ…正孔ブロッキング層、ＨＴＬ…正孔輸送層、ＩＩ…層間絶縁膜、ＮＤ１…電源端子、ＮＤ１’…定電位端子、ＮＤ２…電源端子、ＯＬＥＤ…有機ＥＬ素子、ＯＲＧ…有機物層、ＰＥ…画素電極、ＰＩ…隔壁絶縁層、ＰＳ…パッシベーション膜、ＰＳＬ…電源線、ＰＸ１…画素、ＰＸ２…画素、ＰＸ３…画素、ＲＦ…反射層、ＳＣ…半導体層、ＳＥ…ソース電極、ＳＬ１…走査信号線、ＳＬ２…走査信号線、ＳＵＢ１…絶縁基板、ＳＵＢ２…絶縁基板、ＳＷａ…出力制御スイッチ、ＳＷｂ…映像信号供給制御スイッチ、ＳＷｃ…ダイオード接続スイッチ、ＵＣ…アンダーコート層、ＸＤＲ…映像信号線ドライバ、ＹＤＲ…走査信号線ドライバ。

Claims

前面電極と背面電極とそれらの間に介在した有機物層とを含むと共に光共振器を構成した有機ＥＬ素子と、前記有機ＥＬ素子と向き合った着色層とを具備し、前記有機ＥＬ素子が法線方向に放出する最大強度の光の波長λ_resは、前記着色層が最大の透過率Ｔ_maxを示す波長λ_maxと比較してより短く、前記有機物層は白色光を放出し、前記着色層は、波長λ _max と比較してより短い第１波長から前記波長λ _max へ向けて透過率が増加し、前記波長λ _max から前記波長λ _max と比較してより長い第２波長へ向けて透過率が減少する透過特性を示すことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
前記波長λ_resは、前記波長λ_maxと比較してより短く且つ前記着色層が前記透過率Ｔ_maxの９０％の透過率Ｔ₉₀を示す波長λ₉₀と等しいか又はそれよりも短いことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
前面電極と背面電極とそれらの間に介在した有機物層とを含むと共に光共振器を構成した有機ＥＬ素子と、前記有機ＥＬ素子と向き合った着色層とを具備し、前記有機ＥＬ素子が法線方向に放出する最大強度の光の波長λ _res は、前記着色層が最大の透過率Ｔ _max を示す波長λ _max と比較してより短く、前記波長λ _res は青色光の波長範囲内にあることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
前面電極と背面電極とそれらの間に介在した有機物層とを含むと共に光共振器を構成した有機ＥＬ素子と、前記前面電極と向き合った着色層とを各々が含んだ第１乃至第３画素を具備し、
前記第１画素は、前記第２画素と比較して、前記有機ＥＬ素子が法線方向に放出する最大強度の光の波長λ_resがより短く、前記第３画素は前記第２画素と比較して前記波長λ_resがより長く、
前記第１画素は、前記第２画素と比較して、前記着色層が最大の透過率Ｔ_maxを示す波長λ_maxがより短く、前記第３画素は前記第２画素と比較して前記波長λ_maxがより長く、
前記第１乃至第３画素の各々において、前記波長λ_resは前記波長λ_maxと比較してより短いことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
前記第１乃至第３画素の各々において、前記波長λ_resは、前記波長λ_maxと比較してより短く且つ前記着色層が前記透過率Ｔ_maxの９０％の透過率Ｔ₉₀を示す波長λ₉₀と等しいか又はそれよりも短いことを特徴とする請求項４に記載の有機ＥＬ表示装置。
前記第１乃至第３画素の各々において、前記有機物層は白色光を放出することを特徴とする請求項４に記載の有機ＥＬ表示装置。