JP6230328B2 - 有機ｅｌ表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、有機ＥＬ（Electro-Luminescent）表示装置に関する。

近年、有機発光ダイオード（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表示装置においてカラー表示を行う方法として、発光素子が画素毎にＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の３色をそれぞれ発光する方法、発光素子が白色を発光し、各画素のカラーフィルタがＲＧＢ３色のそれぞれの波長領域を透過させる方法、及びこれらを組み合わせる方法等がある。

特許文献１は、斜め方向から見た場合の視差に鑑み、発光素子に重ねられた色調整層及び色調整層上に設けられた回折層を有する発光装置について開示している。特許文献２は、フルカラーの有機発行ディスプレイにおける、ＯＬＥＤ素子構造について開示している。

特開２００８−０９１０６９号公報 特開２００２−２１６９６０号公報

カラーフィルタ基板を用いて複数の色の波長の光を出射させる有機ＥＬ表示装置では、Ｗ（白）色等の単色を発光する発光層を含む有機層を表示領域の全面に形成することができるため、発光層の成膜において蒸着マスクを必要とせず、各画素において発光面積の大きな画素を製造できるメリットがある。しかしながら、ＴＦＴ基板とカラーフィルタを形成した封止基板との間に透明樹脂等を挟んで接着するため、ＴＦＴ基板と封止基板との間に距離が生じ、発光層から斜め方向や横方向に出射した光が隣接画素のカラーフィルタを介して出光する、いわゆる混色が起こる恐れがある。発明者は、画素電極の端部を覆い画素の境界となる画素分離膜の部分（いわゆるバンク）等の異なる屈折率の材料との境界における乱反射がこのような光学的な混色の一つの原因となっていることを見いだした。

本発明は、上述の事情を鑑みてしたものであり、発光効率の低下を抑えつつ、光学的混色を抑止した有機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、基板上にマトリクス状に配置された複数の画素と、前記複数の画素の境界を遮光する遮光膜と、前記複数の画素のそれぞれにおいて、下部電極及び上部電極の間に配置され、発光する有機材料からなる発光層を含む複数の層からなる有機層が、前記下部電極と接触している領域である発光領域と、を備え、前記発光領域は、前記複数の画素のそれぞれにおいて、前記画素の形状の辺に沿って延びると共に、互いに平行でない複数の長辺及び、前記複数の長辺よりも短く、互いに平行でない複数の短辺を有し、前記遮光膜は、前記画素の辺に沿って配置され、互いに幅の異なる幅広部及び幅狭部を有し、前記幅広部は、前記複数の長辺に対応する前記画素の辺に沿って配置され、前記幅狭部は、前記複数の短辺に対応する前記画素の辺に沿って配置され、
前記複数の長辺はそれぞれ、平面的に見て前記遮光膜と重畳し、前記複数の短辺はそれぞれ、平面的に見て前記遮光膜から露出している、ことを特徴とする有機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、前記複数の画素の一に含まれる前記発光領域と、前記複数の画素の一に隣接する他の一に含まれる前記発光領域とは、互いの短辺が対向するように隣接するか、あるいは互いの長辺が対向するように隣接し、前記幅広部は、対向する前記互いの長辺間の距離よりも幅が大きくてもよく、前記幅狭部は、対向する前記互いの短辺間の距離よりも幅が小さくてもよい。

また、本発明の有機ＥＬ表示装置において、前記幅広部は、前記発光領域の周囲の前記有機層及び前記上部電極が前記発光領域と比較して傾斜して形成されている有機層傾斜領域を、平面視で覆う幅であり、前記幅狭部は、前記有機層傾斜領域に達しない幅であってもよい。

また、本発明の有機ＥＬ表示装置において、前記幅広部は、前記上部電極上において前記複数の画素を覆うように形成された無機封止膜が、前記無機封止膜における前記発光領域の中央部分と比較して傾斜して形成されている封止膜傾斜領域を、上面からの視野において覆う幅であってもよい。

また、本発明の有機ＥＬ表示装置において、前記遮光膜は、前記下部電極とトランジスタを接続するコンタクトホールを平面視において覆っていてもよい。

また、本発明の有機ＥＬ表示装置において、前記短辺と対向する隣接する画素の発光領域の辺は短辺であり、前記長辺と対向する隣接する画素の発光領域の辺は長辺であってもよい。

本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置が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の表示領域における９つの副画素について、封止基板のブラックマトリクスの配置と、ＴＦＴ基板の発光領域及びコンタクトホールの配置とを比較して示す平面図である。 図３のＡ−Ａ線における断面について示す図である。 図３のＢ−Ｂ線における断面について示す図である。 一つの副画素のブラックマトリクスについて示す平面図である。 有機ＥＬ表示装置の変形例について、図４と同様の視野により示す図である。

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と封止基板２３０との２枚の基板を有し、これらの基板の間には透明樹脂２４１（図４参照）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を有している。ここで画素は、異なる色を発光する副画素２８０の組合せにより構成されている。また、ＴＦＴ基板２２０には、副画素２８０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が載置されている。なお、ＴＦＴには、ＬＴＰＳ半導体、アモルファス半導体、酸化物半導体その他の半導体を用いることができる。

また、本実施形態に係る有機ＥＬパネル２００において、ＴＦＴ基板２２０の表示領域２０２に配置された各副画素２８０の発光素子は白色を発光し、封止基板２３０においてＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）Ｗ（白）の４色の光として透過させることにより、カラー表示を行うものとする。しかしながら、ＲＧＢの３色その他の色の組合せを用いてもよいし、ＴＦＴ基板２２０における発光素子が白色の一色でなく、複数の色を発光することによりカラー表示を行うものであってもよい。この場合おいては、封止基板２３０にカラーフィルタを用いない構成とすることもできる。

図３は、図２の表示領域２０２における９つの副画素２８０について、封止基板２３０のブラックマトリクス３１０の配置と、ＴＦＴ基板２２０の発光領域Ｅ及びコンタクトホール２９１の配置とを比較して示す平面図である。ここで、ブラックマトリクス３１０は、カラーフィルタ等が配置された各副画素２８０の間において、隣接する副画素２８０からの光を透過させないようするための遮光膜であり、隣接する光の透過領域の間に形成されている。この図に示されるように、各画素は、Ｒのカラーフィルタが形成されたＲ領域２３２を有するＲ副画素、Ｇのカラーフィルタが形成されたＧ領域２３３を有するＧ副画素、Ｂのカラーフィルタが形成されたＢ領域２３４を有するＢ副画素、及びカラーフィルタを有さないＷ領域２３５を有するＷ副画素の４つの副画素２８０から構成され、４つの副画素２８０の組合せにより一つの画素のとして機能する。

この図の各副画素２８０には、ＴＦＴ基板２２０において白色を発光する発光領域Ｅの配置、及び後述する下部電極２２４をトランジスタのソース又はドレインの電極２２８（図４参照）と接続させるためのコンタクトホール２９１の配置が示されている。このように本実施形態においては、発光領域Ｅはコンタクトホール２９１を避けてＬ字型に形成されている。またこのＬ字型に合わせるように各ＲＧＢＷ領域２３２〜２３５がそれぞれ形成されているが、これらは平面視において完全に一致していない。Ｌ字型の発光領域Ｅは、隣接する画素において発光された光の影響を受けやすい隣接画素に近い部分において、画素の辺に沿って長く形成される長辺３２２と、長辺３２２より短く形成された短辺３２１とを有している。本実施形態においては、ブラックマトリクス３１０は、発光領域Ｅの長辺３２２を覆うように形成され、発光領域Ｅの短辺３２１が露出するように形成されている。また、ブラックマトリクス３１０は、コンタクトホール２９１を覆うように形成されている。

図４には、図３のＡ−Ａ線における断面が示されている。この図に示されるように、ＴＦＴ基板２２０は、ガラス基板等の透明な絶縁基板２２１と、トランジスタの制御に用いられる配線等を絶縁する層間絶縁膜２２２と、有機絶縁材料により形成された平坦化膜２２３と、トランジスタの一方の電極に電気的に接続され、平坦化膜２２３上に形成された下部電極２２４と、下部電極２２４の端部を覆い、隣接する副画素との間を絶縁する画素分離膜２２５と、下部電極２２４上及び画素分離膜２２５上で表示領域２０２全体を覆うように形成され、白色に発光する発光層を含む有機層と該有機層上に形成された透明電極からなる上部電極とからなる有機層・上部電極層２２６と、有機層・上部電極層２２６を覆うように形成された無機封止絶縁膜２２７と、を有している。

また、図４には、封止基板２３０の構成の一部として、ガラス基板等の透明な絶縁基板２３１と、各副画素の間から漏れる光を遮光するブラックマトリクス３１０のうち狭い幅で形成された幅狭部３１１及び広い幅で形成された幅広部３１２と、カラーフィルタであるＧ領域２３３及びＢ領域２３４とが示されている。ＴＦＴ基板２２０と封止基板２３０とは透明樹脂２４１により接着されている。ここで、発光領域Ｅは、下部電極２２４と有機層・上部電極層２２６とが接している領域である。ブラックマトリクス３１０の幅広部３１２は、発光領域Ｅの周囲の画素分離膜２２５が形成する、有機層・上部電極層２２６が発光領域と比較して傾斜している有機層傾斜領域Ｐを覆っており、ブラックマトリクス３１０の幅狭部３１１は、この有機層傾斜領域Ｐを覆っていない。つまり、発光領域Ｅの長辺３２２に対応するブラックマトリクス３１０は、有機層傾斜領域Ｐを覆う幅広部３１２で形成され、発光領域Ｅの短辺３２１に対応するブラックマトリクス３１０は、有機層傾斜領域Ｐを覆わない幅狭部３１１で形成されている。

図５には、図３のＢ−Ｂ線における断面が示されている。この断面は、Ｒ領域２３２を有する副画素及びＢ領域２３４を有する副画素を横切る断面であり、図４のＡ−Ａ線における断面と異なり、コンタクトホール２９１を横切っている。この図に示されるように、ブラックマトリクス３１０は、コンタクトホール２９１を覆うように形成されたブラックマトリクス３１０のコンタクトホール遮光部３１３を有している。ここで、コンタクトホール遮光部３１３は、その端部において隣接画素から離れているため、有機層傾斜領域Ｐを覆わないように形成され、発光効率が高められている。

図６は、一つの副画素２８０のブラックマトリクス３１０について示す平面図である。この図に示されるように、発光領域Ｅは、副画素２８０の形状の一辺に沿って延びる長さが長い長辺３２２と、副画素２８０の形状の他の一辺に沿って延びる長さが短い短辺３２１とを有している。また、長辺３２２に沿う副画素２８０の一辺に対応するブラックマトリクス３１０は、有機層傾斜領域Ｐを覆う幅広部３１２であり、短辺３２１に沿う副画素２８０の一辺に対応するブラックマトリクス３１０は、有機層傾斜領域Ｐを覆わない幅狭部３１１である。コンタクトホール遮光部３１３は、コンタクトホール２９１全体を覆うように形成されると共に、発光領域Ｅ側において有機層傾斜領域Ｐを覆わないように形成される。

以上説明したように、本実施形態によれば、幅広部３１２が、多くの乱反射が起こる発光領域の長辺３２２の有機層傾斜領域Ｐを遮光するため、光学的混色を抑えることができる。また、発光領域Ｅの短辺３２１の有機層傾斜領域Ｐは覆わないように形成される幅狭部３１１は、幅広部３１２が有機層傾斜領域Ｐを遮光している場合であっても、発光効率の低下を抑えることができる。また、コンタクトホール遮光部３１３は、コンタクトホール２９１全体を覆っているため、コンタクトホール２９１の斜面で発生する乱反射による光学的混色を抑えることができる。一方、コンタクトホール遮光部３１３は、発光領域Ｅに面する辺において、有機層傾斜領域Ｐを覆わないため、発光効率の低下を抑えている。したがって、本実施形態の有機ＥＬ表示装置によれば、発光効率の低下を抑えつつ、光学的混色を抑止することができる。

図７には、上述の有機ＥＬ表示装置の変形例が、図４と同様の視野により示されている。図４に示される形態と異なる点は、幅広部３１２は、無機封止絶縁膜２２７の傾斜部分である封止膜傾斜領域Ｑを覆い、幅狭部３１１は封止膜傾斜領域Ｑを覆っていない点である。封止膜傾斜領域Ｑは発光領域Ｅの縁部分付近に形成される、発光領域Ｅの中央部分と比較して傾斜している領域である。乱反射は、有機層傾斜領域Ｐだけでなく、封止膜傾斜領域Ｑにおいても発生していることが考えられる。したがって、幅広部３１２は、有機層傾斜領域Ｐよりも発光領域Ｅ側に形成される封止膜傾斜領域Ｑを覆うようにすることにより、より光学的混色を抑えることができる。また、このように構成した場合であっても、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、上述の実施形態においては、発光領域ＥをＬ字型としたが、この形状に限られることなく、ブラックマトリクスが幅広部と幅狭部を有していればよい。また、更に、発光領域Ｅが画素の辺に沿った短辺と長辺を有している場合には、短辺に対応するブラックマトリクスが幅狭部であり、長辺に対応するブラックマトリクスが幅広部であることとすることができる。

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、２２０ ＴＦＴ基板、２２１ 絶縁基板、２２２ 層間絶縁膜、２２３ 平坦化膜、２２４ 下部電極、２２５ 画素分離膜、２２６ 上部電極層、２２７ 無機封止絶縁膜、２２８ 電極、２３０ 封止基板、２３１ 絶縁基板、２３２ Ｒ領域、２３３ Ｇ領域、２３４ Ｂ領域、２３５ Ｗ領域、２４１ 透明樹脂、２８０ 副画素、２９１ コンタクトホール、３１０ ブラックマトリクス、３１１ 幅狭部、３１２ 幅広部、３１３ コンタクトホール遮光部、３２１ 短辺、３２２ 長辺。

Claims (6)

1. 基板上にマトリクス状に配置された複数の画素と、
   前記複数の画素の境界を遮光する遮光膜と、
   前記複数の画素のそれぞれにおいて、下部電極及び上部電極の間に配置され、発光する有機材料からなる発光層を含む複数の層からなる有機層が、前記下部電極と接触している領域である発光領域と、を備え、
   前記発光領域は、前記複数の画素のそれぞれにおいて、前記画素の形状の辺に沿って延びると共に、互いに平行でない複数の長辺及び、前記複数の長辺よりも短く、互いに平行でない複数の短辺を有し、
   前記遮光膜は、前記画素の辺に沿って配置され、互いに幅の異なる幅広部及び幅狭部を有し、
   前記幅広部は、前記複数の長辺に対応する前記画素の辺に沿って配置され、前記幅狭部は、前記複数の短辺に対応する前記画素の辺に沿って配置され、
   前記複数の長辺はそれぞれ、平面的に見て前記遮光膜と重畳し、前記複数の短辺はそれぞれ、平面的に見て前記遮光膜から露出している、ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
2. 請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置であって、
   前記複数の画素の一に含まれる前記発光領域と、前記複数の画素の一に隣接する他の一に含まれる前記発光領域とは、互いの短辺が対向するように隣接するか、あるいは互いの長辺が対向するように隣接し、
   前記幅広部は、対向する前記互いの長辺間の距離よりも幅が大きく、
   前記幅狭部は、対向する前記互いの短辺間の距離よりも幅が小さい、ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
3. 請求項１又は２に記載の有機ＥＬ表示装置であって、
   前記幅広部は、前記発光領域の周囲の前記有機層及び前記上部電極が前記発光領域と比較して傾斜して形成されている有機層傾斜領域を、平面視で覆う幅であり、
   前記幅狭部は、前記有機層傾斜領域に達しない幅である、ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
4. 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、
   前記幅広部は、前記上部電極上において前記複数の画素を覆うように形成された無機封止膜が、前記無機封止膜における前記発光領域の中央部分と比較して傾斜して形成されている封止膜傾斜領域を、上面からの視野において覆う幅である、ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の有機ＥＬ表示装置であって、
   前記遮光膜は、前記下部電極とトランジスタを接続するコンタクトホールを平面視において覆っている、ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
6. 請求項２乃至５のいずれか一項に記載の有機ＥＬ表示装置であって、
   隣接する２つの前記発光領域は、前記幅広部あるいは前記幅狭部に対して線対称形状である、ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。

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