JP6325318B2

JP6325318B2 - 表示装置

Info

Publication number: JP6325318B2
Application number: JP2014079775A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　敏浩; 敏浩佐藤
Original assignee: Japan Display Inc
Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2014-04-08
Filing date: 2014-04-08
Publication date: 2018-05-16
Anticipated expiration: 2034-04-08
Also published as: JP2015201353A; US20150286103A1; US9678378B2

Description

本発明は、発光素子を備えた表示装置に関する。

近年、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode）等の自発光体を用いた発光素子表示装置が実用化されている。このようなＯＬＥＤを用いた有機ＥＬ（Electro-luminescent）表示装置をはじめとする発光素子表示装置は、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。

特許文献１は、ＰＤＬＣ（Polymer Dispersed Liquid Crystal：高分子分散型液晶）層を有する有機ＥＬ表示装置において、発光素子が発光している状態においてＰＤＬＣ層が透明性を示し、発光素子が発光していない状態においてＰＤＬＣ層が光吸収性を示すように制御されることについて開示している。

特許文献２は、第一電極及び第二電極と、第一電極および第二電極の間に形成された有機発光層と、第一電極を所定の領域に区画する第一バンクとを有し、第一バンクは光反射性を有する材料から構成されている、ことについて開示している。

特開２００６−２７６０８９号公報国際公開第２０１３／０３８９７０号公報

発光素子を備えた表示装置において、カラーフィルタ等を用いて互いに異なる波長領域の光を出射させる場合には、発光素子とカラーフィルタとの間に距離があることから、発光素子から斜めに出射された光が隣接する画素のカラーフィルタを通過する、いわゆる光学的混色が発生する恐れがある。近年の高精細化により画素間が狭くなり、光学的混色が画質に与える影響は大きくなっている。一方、光学的混色を防止するために画素間に配置される遮光膜、いわゆるブラックマトリクスの幅を大きくすることも考えられるが、ブラックマトリックスの占める面積を大きくすることは発光効率の低下に繋がってしまう。

本発明は上述の事情を鑑みてしたものであり、画素が高精細化された場合であっても効率よく光学的混色を防止することのできる発光素子を備えた表示装置を提供することを目的とする。

本発明の表示装置は、マトリクス状に配置された複数の画素からなる表示領域を有する基板と、前記基板上の前記複数の画素のそれぞれにおいて形成され、導電体からなる下部電極と、前記下部電極上に形成され、発光層を含む有機層と、前記有機層上に形成され、導電体からなる上部電極と、少なくとも一部に高分子分散液晶を含み、前記下部電極の端部に接触して隣接する前記画素の前記下部電極間を絶縁する画素分離膜と、を備える。

ここで「画素」は、発光素子を有する単位を意味し、画素が複数の発光素子で構成されることにより複数の副画素を有している場合には副画素を意味する。

また、本発明の表示装置において、前記画素分離膜は、前記上部電極と前記下部電極との電位差の変化により、光の散乱の度合いが変化することとしてもよく、この場合には、更に、前記上部電極と前記下部電極との電位差が大きくなるにつれて、前記画素分離膜の前記散乱の度合いが増加する、こととしてもよい。

また、本発明の表示装置において、前記画素分離膜の前記高分子分散液晶は前記下部電極に接していてもよい。

また、本発明の表示装置において、前記画素分離膜は、有機または無機の材料からなる第１部分と、前記高分子分散液晶からなる第２部分と、を有することとしてもよい。この場合において、前記第２部分は、前記第１部分上を覆って形成されていてもよく、また、前記第１部分は、前記第２部分よりも遮光性のある材料により形成され、前記下部電極に接することなく、前記第２部分に接して形成されていてもよい。

本発明の第１実施形態に係る表示装置である有機ＥＬ表示装置を概略的に示す図である。図１のII−II線における断面を概略的に示す図である。図１の画素に含まれる副画素の構成例について示す図である。図１の画素に含まれる副画素の構成例について示す図である。副画素の断面の一例について拡大して示す図である。上部電極と下部電極との電位差が小さい場合における、副画素の発光層から斜め方向に出射された光の様子について説明するための図である。上部電極と下部電極との電位差が大きい場合における、副画素の発光層から斜め方向に出射された光の様子について説明するための図である。図５と同様の視野による図であり、第１変形例について説明するための図である。図５と同様の視野による図であり、第２変形例について説明するための図である。

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。

図１には、本発明の実施形態に係る表示装置である有機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、ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）基板１２０及び対向基板１５０の２枚の基板を有している。有機ＥＬ表示装置１００のＴＦＴ基板１２０及び対向基板１５０には、マトリクス状に配置された画素２１０からなる表示領域２０５が形成されている。ここで、各画素２１０は複数の副画素２１２（後述）から構成されている。

ＴＦＴ基板１２０は透明のガラス又は樹脂の絶縁材料からなる基板とするが、その他の絶縁材料からなる基板であってもよい。ＴＦＴ基板１２０には、副画素２１２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、画像信号線に対して副画素２１２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）１８２が載置され、外部から画像信号等を入力するためのＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）１８１が取付けられている。なお、本実施形態においては、図の矢印に示されるように、ＴＦＴ基板１２０の発光層が形成された側に光を出射するトップエミッション型の有機ＥＬ表示装置としているが、ボトムエミッション型であってもよい。

図２は、図１のII−II線における断面を概略的に示す図である。この断面図に示されるように、ＴＦＴ基板１２０には、ＴＦＴ回路が形成されたＴＦＴ回路層１６０と、ＴＦＴ回路層１６０上に形成された複数の発光素子である複数の有機ＥＬ素子１３０と、有機ＥＬ素子１３０を覆って水分を遮断する封止膜１２５と、を有している。有機ＥＬ素子１３０は、各画素２１０に含まれる副画素２１２の数だけ形成されるが、図２では説明を分かりやすくするため、省略して記載している。また、対向基板１５０には、例えば３色又は４色のそれぞれ異なる波長領域の光を透過するカラーフィルタ及び各副画素２１２の境界から出射される光を遮断する遮光膜であるブラックマトリクスが形成されている。ＴＦＴ基板１２０と対向基板１５０との間の透明樹脂からなる充填剤２２１は、シール剤２２２により封止されている。

なお、本実施形態においては、駆動ＩＣ１８２をＴＦＴ基板１２０上に配置することとしたが、駆動ＩＣ１８２をＦＰＣ１８１上に配置することとしてもよく、また、駆動回路はＴＦＴ基板１２０上に直接形成されることとしてもよい。また、ＴＦＴ基板１２０を柔軟な樹脂材料とし、対向基板１５０を有さない構成とすることもでき、この場合には、ＴＦＴ基板１２０をＦＰＣ１８１と一体とした構成であってもよい。また、本実施形態においては、有機ＥＬ素子１３０において白色を発光し、カラーフィルタを用いて３色又は４色の波長領域の光を透過する構成とするが、有機ＥＬ素子１３０において、例えば３色又は４色のそれぞれ異なる波長領域の光を発光する構成としてもよい。

図３は、図１の画素２１０に含まれる副画素２１２の構成例について示す図である。この図に示されるように画素２１０は、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）Ｗ（白）の４種類の色に対応する波長領域の光を出射する略矩形の副画素２１２からなり、副画素２１２は同じ画素２１０内の他の副画素２１２と２辺が接するように田の字型に整列されている。なお、画素２１０における副画素２１２の構成は、図３の構成に限られず、図４に示されるようなＲＧＢの３色に対応する副画素２１２からなるストライプ構成であってもよく、また、ストライプ構成で更にＲＧＢＷの４種類の色を使用するものであってもよい。画素２１０を構成する副画素２１２の配置はこれらに限られず適宜定めることができる。

図５は、副画素２１２の断面の一例について拡大して示す図である。この図に示されるように、ＴＦＴ回路層１６０内の駆動トランジスタ１６８のソース／ドレインの一方は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＡｇ等からなり、副画素２１２毎に独立した下部電極１３１に接続されている。下部電極１３１の端部は、隣接する副画素２１２の下部電極１３１と絶縁性を保ちつつ、電界の強さにより光の透過性及び散乱性が変化する高分子分散型液晶からなる画素分離膜１３７に覆われており、画素分離膜１３７上と下部電極１３１上には表示領域２０５を覆うように発光層を含む有機層１３３が成膜されている。ここで有機層１３３は一般的に複数の層からなり、複数の層には無機材料の層を含んでいてもよい。また、本実施形態においては、画素分離膜１３７の全部を高分子分散型液晶としたが、後述するように画素分離膜１３７の一部に高分子分散液晶含む構成としてもよい。

更に、下部電極１３１と対となって電位差を形成することにより、発光層を発光させるための上部電極１３５が、ＩＴＯ等の透明電極により形成されている。上部電極１３５上には、有機層１３３の劣化を防ぐために、水分の侵入を防ぐ封止膜１２５が、表示領域２０５を覆うように形成されている。本実施形態においては、封止膜１２５を用いることとしたが、これ以外の方法により有機層１３３に対して水分の侵入を防ぐこととしてもよい。透明樹脂からなる充填剤２２１は、封止膜１２５と対向基板１５０との間を接着している。対向基板１５０には必要に応じてタッチセンサ、カラーフィルタ及びブラックマトリクスが形成されている。

ここで高分子分散型液晶は、電界が大きくなると可視光を透過する透過状態となり、電界がかけられていない場合には入射する光を散乱させる散乱状態となる性質のものであってもよいし、逆に、電界が大きくなると可視光を散乱させる散乱状態となり、電界がかけられていない場合には入射する光を透過する透過状態となる性質のもの（ここでは「リバース型」という。）であってもよい。画素分離膜１３７の高分子分散型液晶は、例えば、上部電極１３５及び下部電極１３１の電位差により形成される電界の強さに関わらず散乱性を有することにより、隣接する副画素２１２からの光の侵入を防ぎ、光学的混色を抑えるものとすることができる。また、上部電極１３５及び下部電極１３１の電位差により、散乱性を変化させながら、効率的に光学的混色を抑えるものとすることもできる。

各副画素２１２においては、下部電極１３１と接続された駆動トランジスタ１６８が、各副画素２１２の階調電圧を反映した電流を流し、共通の電位に保たれた上部電極１３５と下部電極１３１との間の有機層１３３内の発光層を発光させる。ＴＦＴ回路層１６０内の回路は周知のもの又は発光層の発光を制御するために適宜設計される。有機層１３３は、上部電極１３５から出射される光が共振効果を利用して光が強められるように調整された膜厚を有する、所謂マイクロキャビティ効果を利用したものとすることができる。このマイクロキャビティ効果を利用する場合には特に正面輝度が高くなるように調整することができる。

また、この実施形態では、有機層１３３は表示領域２０５を覆う層であることとし、各副画素２１２において、例えばＷ（白）等の発光を行うこととしているが、各副画素２１２毎に発光層を塗り分け、各画素２１０において異なる色の波長領域の光を発する副画素２１２を有する構成としてもよい。

図６及び７は、図５の構成において、上述の「リバース型」の高分子分散型液晶を用いた場合における、副画素２１２の発光層から斜め方向に出射された光の様子について説明するための図である。図６は、上部電極１３５と下部電極１３１との電位差が小さい場合について示す図であり、矢印は光が透過している様子について示している。この場合には発光層から出射される光の輝度が小さく、また、画素分離膜１３７の高分子分散型液晶は透過性が高くなる。輝度の小さな微少発光の光は、そもそも混色の原因とならず、また、透過性を高めることにより、階調値の低い微少発光の光を精度よく制御することができる。

図７は、上部電極１３５と下部電極１３１との電位差が、図６の場合と比較して大きい場合について示す図であり、細い矢印は電界が形成される様子について示し、太い矢印は光が透過しない様子について示している。この場合には画素分離膜１３７の高分子分散型液晶は散乱性が高くなる。発光層において発光する光の輝度が高いため、通常、隣接する副画素２１２から出射される光学的混色が問題となるが、画素分離膜１３７において光が透過しないため、光学的混色を抑制することができる。したがって、本実施形態によれば、画素が高精細化された場合であっても効率よく光学的混色を防止することができる。

図８は、図５と同様の視野による副画素２１２の断面を示す図であり、上述の実施形態の第１変形例について説明するための図である。図５と異なる点は画素分離膜１３７の構成であり、その他の構成は図５と同様であるため説明を省略する。この図８に示されるように、第１変形例における画素分離膜１３７は、絶縁性のある無機材料又は有機材料からなる第１部分１４１と、高分子分散型液晶層からなる第２部分１４２とを有しており、第２部分１４２は、第１部分１４１上を覆って形成されている。

このように、第２部分１４２を例えば公知の画素分離膜１３７に用いられる材料により形成し、高分子分散型液晶からなる第２部分１４２を膜厚を比較的薄くして形成することにより、高分子分散型液晶の膜厚及び形状の形成時の制御を容易にすることができる。なお、この場合において、高分子分散型液晶からなる第２部分１４２は、下部電極１３１に接しており、下部電極１３１と上部電極１３５との間の電界の影響を受けやすくしているが、高分子分散型液晶は下部電極１３１と接していなくてもよい。

図９は、図５と同様の視野による副画素２１２の断面を示す図であり、上述の実施形態の第２変形例について説明するための図である。図５と異なる点は画素分離膜１３７の構成であり、その他の構成は図５と同様であるため説明を省略する。この図９に示されるように、第２変形例における画素分離膜１３７は、絶縁性のある無機材料又は有機材料からなる第１部分１４３と、高分子分散型液晶からなる第２部分１４４とを有しており、第１部分１４３は、第２部分１４４上に形成されている。ここで第２部分１４４は、高分子分散型液晶からなるため、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第１部分１４３には、第２部分１４４よりも遮光性のある例えば、有色の不透明な材料を用いることにより、斜め方向に出射される光を遮ることができる。また、第１部分１４３を下部電極１３１に接することなく、第２部分１４４に接して形成されるようにすることにより、例えば、ｐ型半導体の機能を有するカーボンナノチューブ黒体を用いて漏洩光を吸収する作用をもたせることとしても、電気的には下部電極１３１と接していないため、下部電極１３１間の絶縁性を保つことができる。しかしながら、これに限られず第１部分１４３にはこれ以外の材料を用いることができる。図９のような構成とすることにより、第１部分１４３の遮光性により対向基板１５０にブラックマトリクスを設けない構成とすることができる。また、高分子分散型液晶の透明性及び散乱性の変化を視認させないようにすることができ、表示品質を向上させることができる。

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。

１００有機ＥＬ表示装置、１２０ＴＦＴ基板、１２５封止膜、１３０有機ＥＬ素子、１３１下部電極、１３３有機層、１３５上部電極、１３７画素分離膜、１４１第１部分、１４２第２部分、１４３第３部分、１４４第４部分、１５０対向基板、１６０ＴＦＴ回路層、１６８駆動トランジスタ、１８２駆動ＩＣ、２０５表示領域、２１０画素、２１２副画素、２２１充填剤、２２２シール剤。

Claims

マトリクス状に配置された複数の画素からなる表示領域を有する基板と、
前記基板上の前記複数の画素のそれぞれにおいて形成され、導電体からなる下部電極と、
前記下部電極上に形成され、発光層を含む有機層と、
前記有機層上に形成され、導電体からなる上部電極と、
少なくとも一部に高分子分散液晶を含み、前記下部電極の端部に接触して隣接する前記画素の前記下部電極間を絶縁する画素分離膜と、を備え、
前記上部電極は、前記画素分離膜の上に位置し、かつ前記隣接する前記画素と前記画素分離膜とに跨って配置される表示装置。
請求項１に記載の表示装置において、
前記画素分離膜は、前記上部電極と前記下部電極との電位差の変化により、光の散乱の度合いが変化する、ことを特徴とする表示装置。
請求項２に記載の表示装置において、
前記上部電極と前記下部電極との電位差が大きくなるにつれて、前記画素分離膜の前記散乱の度合いが増加する、ことを特徴とする表示装置。
請求項１に記載の表示装置において、
前記画素分離膜の前記高分子分散液晶は前記下部電極に接している、ことを特徴とする表示装置。
請求項１又は４に記載の表示装置において、
前記画素分離膜は、
有機または無機の材料からなる第１部分と、
前記高分子分散液晶からなる第２部分と、を有することを特徴とする表示装置。
請求項５に記載の表示装置において、
前記第２部分は、前記第１部分上を覆って形成されることを特徴とする表示装置。
請求項５に記載の表示装置において、
前記第１部分は、前記第２部分よりも遮光性のある材料により形成され、前記下部電極に接することなく、前記第２部分に接して形成される、ことを特徴とする表示装置。
基板と、
第１の画素と、
前記第１の画素に隣接する第２の画素と、
前記基板に形成され、前記第１の画素に位置する第１の下部電極と、
前記基板に形成され、前記第２の画素に位置する第２の下部電極と、
前記第１の下部電極の上に形成された発光層を含む第１の有機層と、
前記第２の下部電極の上に形成された発光層を含む第２の有機層と、
前記第１の画素と前記第２の画素との境界部に位置し、前記第１の下部電極と前記第２の下部電極とに接し、高分子分散液晶を含む画素分離膜と、
前記第１の画素と前記第２の画素と前記画素分離膜とに跨って形成された上部電極と、を備える表示装置。
請求項８に記載の表示装置において、
前記画素分離膜は、前記高分子分散液晶を含む高分子分散液晶層を有し、
前記高分子分散液晶層は前記第１の下部電極と前記第２の下部電極とに接していることを特徴とする表示装置。
請求項８に記載の表示装置において、
前記上部電極と前記下部電極との電位差が大きくなるにつれて、前記画素分離膜の光散乱の度合いが増加する、ことを特徴とする表示装置。
請求項８記載の表示装置において、
前記画素分離膜は、
有機または無機の材料からなる第１部分と、
前記高分子分散液晶からなる第２部分と、を有することを特徴とする表示装置。
請求項１１に記載の表示装置において、
前記第２部分は、前記第１部分上を覆って形成されることを特徴とする表示装置。
請求項１１に記載の表示装置において、
前記第１部分は、前記第２部分よりも遮光性のある材料により形成され、前記下部電極に接することなく、前記第２部分に接して形成される、ことを特徴とする表示装置。