JP7203499B2

JP7203499B2 - 表示装置

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Description

本発明は、表示装置に関する。

近年は、有機ＥＬ表示装置を用いたスマートフォン等の機器が増加している。有機ＥＬ表示装置は、画素ごとに設けられる下部電極、有機ＥＬ層、複数の画素で共通の上部電極、を有する。有機ＥＬ層は、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層がある。

特許文献１には、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層からなる有機ＥＬ層を有する有機ＥＬ表示装置が開示されている。また、その有機ＥＬ表示装置では、バンクの上に有機ＥＬ層と接触する電極が設けられている。

特開２０１６－８５９１３号公報

有機ＥＬ表示装置において、複数の画素を覆う有機ＥＬ層を設ける場合に、ある画素の画素電極から隣の画素の発光層へ電流がリークし、隣の画素が発光してしまう現象が起きることがある。この現象が起きると、例えば、表示色が意図した色と異なってしまう問題（以下では「電気混色」と記載する）が生じる。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、その目的は、ある画素が発光する際に隣の画素が意図せず発光する現象を抑制することのできる表示装置を提供することにある。

本発明に係る表示装置は、基板と、前記基板の上方に設けられ互いに離間する複数の画素電極と、前記複数の画素電極の上方に配置される対向電極と、前記複数の画素電極と前記対向電極とに挟まれる有機ＥＬ層と、平面視で隣り合う画素電極の間に配置される中間電極と、前記中間電極と前記有機ＥＬ層との間に設けられる絶縁膜と、を含む。

本発明によれば、ある画素が発光した際に隣の画素が意図せず発光する現象を抑制することができる。

第１の実施形態にかかる有機ＥＬ表示装置の平面図である。有機ＥＬ表示装置の一例を模式的に示す部分平面図である。図２に示すIII－III切断線における有機ＥＬ表示装置の断面図である。有機ＥＬ表示装置の比較例を示す断面図である。有機ＥＬ表示装置の他の一例を示す断面図である。有機ＥＬ表示装置の他の一例を示す断面図である。有機ＥＬ表示装置の他の一例を模式的に示す部分平面図である。有機ＥＬ表示装置の他の一例を模式的に示す部分平面図である。有機ＥＬ表示装置の他の一例を模式的に示す部分平面図である。図９に示すX－X切断線における有機ＥＬ表示装置の断面図である。有機ＥＬ表示装置の他の一例を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

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。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。

さらに、本発明の詳細な説明において、ある構成物と他の構成物の位置関係を規定する際、「上に」「下に」とは、ある構成物の直上あるいは直下に位置する場合のみでなく、特に断りの無い限りは、間にさらに他の構成物を介在する場合を含むものとする。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ（Electroluminescence）表示装置の平面図である。有機ＥＬ表示装置は、基板１０と、フレキシブルプリント基板１２と、フレキシブルプリント基板１２上に配置される集積回路パッケージ１４とを含む。この実施形態における有機ＥＬ表示装置は、屈曲が可能なシートディスプレイまたはフレキシブルディスプレイであるが、屈曲しないディスプレイであってもよい。

基板１０は、表示領域１６及び表示領域１６を囲む周辺領域１７を含む。周辺領域１７は表示領域１６の外側にある。表示領域１６内には複数の画素１９が配置されている。有機ＥＬ表示装置は、例えば、赤、緑及び青からなる複数色の単位画素（サブピクセル）を組み合わせて、フルカラーの画素１９を形成し、フルカラーの画像を表示するようになっている。単位画素のそれぞれは、発光領域を有する。画素１９は、４以上の単位画素や、２つの単位画素により構成されてもよい。基板１０のうち一方向の端には、フレキシブルプリント基板１２が接続されている。集積回路パッケージ１４には、単位画素に含まれる画素回路を駆動する駆動回路のうち一部が搭載される。また、基板１０上の周辺領域１７にも駆動回路の一部が配置される。

図２は、有機ＥＬ表示装置の一例を模式的に示す部分平面図である。図２は、主に有機ＥＬ表示装置に含まれる画素電極４１と、中間電極５１との平面配置を示している。画素電極４１のそれぞれは単位画素に対応しており、平面視で、隣り合う画素電極４１の間には中間電極５１が配置されており、図２の例では、中間電極５１は画素電極４１の周りを切れ目なく囲んでいる。

図３は、図２に示す有機ＥＬ表示装置のIII－III切断線における断面図である。基板１０（アレイ基板）は可撓性を有する。基板１０の材料はポリイミドであるが、シートディスプレイ又はフレキシブルディスプレイを構成するために十分な可撓性を有する基材であれば他の樹脂材料を用いても良い。また、シートディスプレイ又はフレキシブルディスプレイでない表示装置の場合は、基板１０の材料がガラスであってもよい。

基板１０上に、酸化シリコンおよび窒化シリコンを含む下地層２０が設けられている。下地層２０は、第１の下地層、第２の下地層、第３の下地層からなる三層積層構造であってもよい。例えば、第１の下地層は、基板１０との密着性を向上させる酸化シリコンの層であり、第２の下地層は、外部からの水分及び不純物をブロックする窒化シリコンの層であり、第３の下地層は、第２の下地層中に含有する水素原子が上部にある薄膜トランジスタ側に拡散しないようにブロックする。

下地層２０の上には複数の薄膜トランジスタが形成されている。薄膜トランジスタのそれぞれは、ゲート電極４０１と、半導体膜４０３と、ソース電極４０５と、ドレイン電極４０７とを含む。半導体膜４０３は下地層２０の上に設けられる。半導体膜４０３はポリシリコンであってもよいし、透明酸化物半導体（TAOS: Transparent Amorphous Oxide Semiconductor）であってもよい。半導体膜４０３の上には、酸化シリコンを含むゲート絶縁層２２が設けられ、ゲート絶縁層２２の上には、平面視で半導体膜４０３と重畳するゲート電極４０１を含む第１の導電層が設けられている。第１の導電層は、例えばＭｏＷにより形成される。ゲート電極４０１の上には、窒化シリコンおよび酸化シリコンを含む層間絶縁層２４が設けられる。ゲート絶縁層２２および層間絶縁層２４は、他の絶縁性のある材質により構成されてもよい。

層間絶縁層２４の上には、ソース電極４０５およびドレイン電極４０７を含む第２の導電層が設けられる。ソース電極４０５およびドレイン電極４０７は、画素回路を構成する配線（例えば画素電極４１）に接続される。第２の導電層は、例えば、Ｔｉ、Ａｌ及びＴｉの三層積層構造である。

平坦化膜３０は、ソース電極４０５およびドレイン電極４０７を覆うように設けられる。平坦化膜３０としては、感光性アクリル等の有機材料が多く用いられる。有機材料は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等により形成される無機絶縁材料に比べ、表面の平坦性に優れる。

平坦化膜３０は、ソース電極４０５を露出させる開口３０ａを有する。また、この開口３０ａを介してソース電極４０５に導通する画素電極４１が設けられている。画素電極４１は、例えば、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）膜、Ａｇ膜、ＩＺＯ膜の三層積層構造であってよい。画素電極４１は、開口３０ａの上端から側方に拡がっている。なお、ソース電極４０５の代わりにドレイン電極４０７が画素電極４１に接続してもよい。

また、画素電極４１と同層、かつ平面視で隣り合う画素電極４１の間には、中間電極５１が設けられている。中間電極５１には、画素電極４１に供給される電位より高い電位が供給されている。なお、画素電極４１は、平坦化膜３０の上かつバンク３２の下において、画素電極４１と異なるプロセスで形成されてもよい。

平坦化膜３０や画素電極４１の層の上層には、バンク３２が形成されている。バンク３２は、開口３０ａを覆っている。バンク３２は平坦化膜３０と同じく絶縁性のある感光性アクリル等により形成される。バンク３２は互いに隣接する単位画素の間に設けられており、単位画素に対応する開口３２ａを有する、開口３２ａの側面はテーパ形状を有し、開口３２ａの底では画素電極４１がバンク３２から露出している。よって、バンク３２は複数の画素を区画しているということもできる。

画素電極４１の上には有機ＥＬ層（単に有機層ともいう）として、ホール注入層４３、ホール輸送層４４、発光層４５、電子輸送層４６、電子注入層４７が順に設けられている。ここで、発光層４５は、開口３２ａの内側に配置され、ホール注入層４３、ホール輸送層４４、電子輸送層４６、電子注入層４７は、バンク３２の開口３２ａの内側からバンク３２の上方へと連続的に形成されている。なお、バンク３２により、中間電極５１と有機ＥＬ層、特にホール注入層４３とが絶縁されている。

発光層４５は、キャリアとしての電子およびホールが注入されて発光する。見方を変えると、発光層４５は、画素電極４１と対向電極４９との間を流れる電流により発光する。開口３２ａ内の画素電極４１の上に形成される発光層４５は、その画素電極４１および開口３２ａに対応する単位画素の発光領域を構成する。

ホール注入層４３およびホール輸送層４４は、キャリアとしてのホールを発光層４５へ注入することを促す層である。電子注入層４７および電子輸送層４６は、キャリアとしての電子を発光層４５へ注入することを促す層である。

ホール注入層４３、ホール輸送層４４、発光層４５、電子輸送層４６、電子注入層４７は、それぞれの材料の蒸着により形成されてよい。ここで、発光層４５について、材料をマスクを用いて開口３２ａの内部に蒸着してよい。また、蒸着の代わりに塗布を用いてこれらの層を形成してもよい。

電子注入層４７の上には、対向電極４９が設けられている。対向電極４９は、例えば、有機ＥＬ層からの出射光が透過する程度の薄膜として形成されるＭｇ層及びＡｇ層であってもよいし、ＩＴＯで形成されてもよい。対向電極４９はバンク３２の上にも設けられている。対向電極４９は所定の電位（例えば接地電位）を供給する配線と電気的に接続されている。

対向電極４９の上には、封止層３４が設けられている。封止層３４は、外部からの水分が有機ＥＬ層に侵入することを防止する。封止層３４は、例えば、シリコン窒化膜、有機樹脂層及びシリコン窒化膜の積層構造である。

なお、封止層３４上にカバーガラスやタッチパネル基板等が設けられても良い。この場合、封止層３４とカバーガラスやタッチパネル基板との間に、樹脂等の充填材が充填されてもよい。また、ポリイミド等の可撓性を有する基材を用いた対向基板が封止層３４の上に配置されてもよい。

ここで、画素電極４１には、薄膜トランジスタのソース電極４０５から単位画素に対する階調に応じた出力電位が供給される。また図３に示される構成では、画素電極４１に供給される出力電位は、対向電極４９に供給される電位より高い。画素電極４１および対向電極４９に供給される電位により、画素電極４１から対向電極４９へ向かう電界が生じる。その電界により画素電極４１に接触するホール注入層４３にホール６１，６２が生じ、ホール６２は発光層４５へ移動する。一方、対向電極４９に接触する電子注入層４７のうち、画素電極４１の上方の領域には電子が生じ、その電子は発光層４５へ移動し、電子は発光層４５でホール６２と結合し、発光層４５が発光する。

一方、画素電極４１の端では、電界の向きが画素電極４１の外側に傾くため、ホール注入層４３のうち、開口３２ａの内周壁の近傍で生じたホール６１は、その電界に沿ってバンク３２上へ移動する。一方、中間電極５１には画素電極４１より高い電位が供給されているため、ホール注入層４３のうち中間電極５１の近傍では、平面視で中間電極５１から画素電極４１へ向かう電界が生じる。このため、ホール６１は中間電極５１の真上には到達できない。これにより、ホール６１が隣の画素電極４１状の発光層４５に到達することを防ぐことができる。

一方、中間電極５１がない場合には、ある画素電極４１で生じたホール６１は隣接する画素電極４１上の発光層４５に達する場合がある。図４は、有機ＥＬ表示装置の比較例を示す断面図である。図４の例では、中間電極５１は設けられていない。

画素電極４１に供給される正の電位により、ホール注入層４３に生じるキャリアのうち多数のホール６２は、発光層４５にて電子と結合して消滅し、発光層４５が発光する。一方、ある画素電極４１と、隣の画素電極４１との間に電位差が生じる場合には、その電位差により、一部のホール６３を移動させる電界を生じる。その一部のホール６３は、その電界により、ホール注入層４３内においてバンク３２上を経て隣の画素電極４１上の発光層４５に達する。このため、ある画素電極４１上の発光層４５を発光させると、隣の画素電極４１上の発光層も微発光してしまう。これに対して、図３に示される構成では、ホール６１が中間電極５１を超えて移動することが抑制されるため、隣の発光層４５の微発光を防ぐことができる。

さらに、図３に示される構成では、画素電極４１と、中間電極５１とを同じプロセスで形成することも可能であるため、製造プロセスの増加を防ぐこともできる。

ここで、画素電極４１の上に有機ＥＬ層として、順に、電子注入層４７、電子輸送層４６、発光層４５、ホール輸送層４４、ホール注入層４３が順に設けられ、画素電極４１がキャリアとして電子を供給してもよい。この場合、画素電極４１には対向電極４９より低い電位が供給され、中間電極５１に、画素電極４１より低い電位が印加される。これにより、画素電極４１の近傍で生じたキャリアである電子が隣の画素電極４１上の発光層４５を発光させることを防ぐことができる。

中間電極５１の配置は、図３に示されるものには限らない。図５は、有機ＥＬ表示装置の他の一例を示す断面図であり、図３に対応する図である。図５の例では、バンク３２と平坦化膜３０との間、かつ隣り合う画素電極４１の間に、内部突起５８が設けられている。内部突起５８の断面は台形状であり、側面はテーパ形状である。中間電極５２，５３は内部突起５８の側面を覆うように設けられている。

図５の例では、内部突起５８により、ホール注入層４３と中間電極５２，５３との距離を短くすることができる。これにより、中間電極５２，５３からホール注入層４３にかかる電界を強くすることができ、より確実に隣の発光層４５の微発光を防ぐことができる。なお、製造工程において、平坦化膜３０の形成、内部突起５８の形成、画素電極４１および中間電極５２，５３の形成、バンク３２の形成を順に行うことにより、製造プロセスの増加を最小限に抑えることもできる。

図６は、有機ＥＬ表示装置の他の一例を示す断面図であり、図３に対応する図である。図６の例では、図５の例と同様に、内部突起５８が設けられているが、中間電極５４は、内部突起５８の上面に設けられている。図６の例においても、内部突起５８により、ホール注入層４３と中間電極５４との距離を短くすることができる。これにより、中間電極５４からホール注入層４３にかかる電界を強くすることができ、より確実に隣の発光層４５の微発光を防ぐことができる。なお、中間電極５４は、内部突起５８の上面だけでなく側面にも設けられてよい。

また、中間電極５１は、必ずしも平面視で画素電極４１を囲んでいなくてもよい。図７は、有機ＥＬ表示装置の他の一例を模式的に示す部分平面図である。有機ＥＬ表示装置の表示領域１６には、画素電極４１の列が横方向に並んでいる。画素電極４１の列は、縦方向に並ぶ画素電極４１により構成される。中間電極５１は、ストライプ状であり、隣り合う列の間に配置され、また周辺領域１７に達している。周辺領域１７では、中間電極５１は電位を供給する配線と接続されている。

また、図７において、表示領域１６には、特定の画素電極４１と、特定の画素電極４１の右側（または左側）に隣接する右側（左側）の画素電極４１と、特定の画素電極４１の下側（または上側）に隣接する下側（上側）の画素電極４１と、が配置される。図７の例では、特定の画素電極４１と右側（左側）の画素電極４１との間に中間電極５１が設けられており、特定の画素電極４１と下側（上側）の画素電極４１との間には中間電極５１が設けられていない。この場合、バンク３２のうち中間電極５１が設けられていない領域が生じるため、図３の例に比べて回路の構成の自由度が向上する。

ここで、特定の画素電極４１から右側（左側）の画素電極４１上の発光層４５へキャリアが移動することによる微発光は抑制されるが、特定の画素電極４１から下側（上側）の画素電極４１上の発光層４５へキャリアが移動することによる隣接画素の微発光は生じうる。しかし、例えば特定の画素電極４１の単位画素の色と下側（上側）の画素電極４１の単位画素の色とが同じ場合には、電気混色の発生を抑えることができ、画質の低下も十分に防ぐことができる。

ストライプの方向は図７と異なっていてもよい。図８は、有機ＥＬ表示装置の他の一例を模式的に示す部分平面図であり、図７に対応する図である。有機ＥＬ表示装置の表示領域１６には、画素電極４１の行が縦方向に並んでいる。画素電極４１の行は、横方向に並ぶ画素電極４１により構成される。中間電極５１は、ストライプ状であり、隣り合う行の間に配置されている。特定の画素電極４１と下側（上側）の画素電極４１との間に中間電極５１が設けられており、特定の画素電極４１と右側（左側）の画素電極４１との間には中間電極５１が設けられていない。

図９は、有機ＥＬ表示装置の他の一例を模式的に示す部分平面図であり、図２に対応する図である。図１０は、図９に示すX－X切断線における有機ＥＬ表示装置の断面図である。図９の例では、図２，７，８の例と異なり、中間電極５５，５６は、周辺領域１７まで延びておらず、また平坦化膜３０の下にある配線４１０が、中間電極５５，５６に電位を供給している。

図９の例では、平面視で、特定の画素電極４１と、その右側（左側）の画素電極４１との間に中間電極５５が設けられ、特定の画素電極４１と、その下側（上側）の画素電極４１との間に中間電極５６が設けられている。また、中間電極５５と中間電極５６とは離間している。そのため、特定の画素電極４１とその右下（左下、右上、左上）の画素電極４１との間には、中間電極５５，５６が存在しない領域がある。

ここで、平坦化膜３０は、平面視でバンク３２と重なる領域に開口３０ｂを有し、その開口３０ｂは平面視で中間電極５５，５６と重なっている。開口３０ｂの底では、配線４１０が平坦化膜３０から露出している。また中間電極５５，５６は開口３０ｂの底で配線４１０と接し、開口３０ｂの側面と、平坦化膜３０の上面のうち開口３０ｂの周縁とを覆っている。これにより、中間電極５５，５６が周辺領域１７に達していなくても電位を供給することができる。また、中間電極５５，５６が離間していることで、平坦化膜３０上の電極のレイアウトの自由度も向上する。

図１１は、有機ＥＬ表示装置の他の一例を示す断面図であり、図３に対応する図である。図１１の例では、これまでの例と異なり、中間電極５７が有機ＥＬ層の上方に配置されている。より具体的には、バンク３２の上に有機ＥＬ層の電子注入層４７の上面に接する絶縁膜２６が形成され、絶縁膜２６の上に中間電極５７が形成されている。さらに、中間電極５７の上には、バンク３２上で中間電極５７を覆う絶縁膜２７が形成されている。また、対向電極４９は、バンク３２上で絶縁膜２７に接し、開口３２ａ上で電子注入層４７に接している。絶縁膜２６により、中間電極５７は有機ＥＬ層と絶縁され、また絶縁膜２７により、中間電極５７は対向電極４９と絶縁されている。また、画素電極４１の電位が対向電極４９の電位より高い場合には、中間電極５７には画素電極４１より高い電位が供給されている。バンク３２上かつ中間電極５７の少なくとも近傍では、平面視で中間電極５７から画素電極４１に向かう電界が生じる。これにより、図３の例と同様に、キャリアであるホール６１がある画素電極４１上から隣の画素電極４１上の発光層４５へ移動することを抑制し、その発光層４５の微発光を抑制することができる。また画素電極４１の電位が対向電極４９より低い場合も、中間電極５７に画素電極４１より低い電位を供給することにより、隣の発光層４５の微発光を抑制することができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。

１０基板、１２フレキシブルプリント基板、１４集積回路パッケージ、１６表示領域、１７周辺領域、１９画素、２０下地層、２２ゲート絶縁層、２４層間絶縁層、２６，２７絶縁膜、３０平坦化膜、３０ａ，３０ｂ開口、３２バンク、３２ａ開口、３４封止層、４１画素電極、４３ホール注入層、４４ホール輸送層、４５発光層、４６電子輸送層、４７電子注入層、４９対向電極、５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７中間電極、５８内部突起、６１，６２，６３ホール、４０１ゲート電極、４０３半導体膜、４０５ソース電極、４０７ドレイン電極、４１０配線。

Claims

基板と、
前記基板の上方に設けられ互いに離間する複数の画素電極と、
前記複数の画素電極の上方に配置される対向電極と、
前記複数の画素電極と前記対向電極とに挟まれる有機ＥＬ層と、
前記複数の画素電極と前記基板との間に配置される平坦化膜と、
前記平坦化膜と前記複数の画素電極との上に形成されたバンクと、
前記バンクと前記平坦化膜の間かつ平面視で隣り合う画素電極の間に配置され、上面と側面とを有する内部突起と、
前記平面視で隣り合う画素電極の間に配置され、前記有機ＥＬ層と対向し、前記内部突起の前記上面および前記側面のうち少なくとも一方に配置された中間電極と、
を含む表示装置。
請求項１に記載の表示装置において、
前記有機ＥＬ層は、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層を含む、
表示装置。
請求項１または２に記載の表示装置において、
前記複数の画素電極には前記対向電極より高い電位が供給され、
前記中間電極には、前記複数の画素電極の電位より高い電位が供給される、
表示装置。
基板と、
前記基板の上方に設けられ互いに離間する複数の画素電極と、
前記複数の画素電極の上方に配置される対向電極と、
前記複数の画素電極と前記基板との間に配置される平坦化膜と、
前記平坦化膜と前記複数の画素電極との上に形成され、画素に対応する開口を有するバンクと、
前記開口から前記バンクの上方への連続的に形成された有機ＥＬ層と、
前記バンク上の前記有機ＥＬ層の上面に接する第１の絶縁膜と、
平面視で隣り合う画素電極の間に配置され、前記有機ＥＬ層と対向し、前記第１の絶縁膜の上に配置される中間電極と、を含み、
前記中間電極は、前記有機ＥＬ層と、前記対向電極との間に設けられ、
前記中間電極と前記対向電極の間に設けられる第２の絶縁膜をさらに含む、
表示装置。
請求項１から４のいずれかに記載の表示装置において、
前記複数の画素電極は、第１の画素電極と、前記第１の画素電極に第１の方向において隣接する第２の画素電極と、前記第１の画素電極に前記第１の方向と交差する第２の方向において隣接する第３の画素電極とを含み、
前記中間電極は、前記第１の画素電極と前記第２の画素電極との間に設けられ、前記第１の画素電極と前記第３の画素電極の間には設けられない、
表示装置。
請求項１から４のいずれかに記載の表示装置において、
前記複数の画素電極は、第１の画素電極と、前記第１の画素電極に第１の方向において隣接する第２の画素電極と、前記第１の画素電極に前記第１の方向と交差する第２の方向において隣接する第３の画素電極とを含み、
前記中間電極は、前記第１の画素電極と前記第２の画素電極との間に設けられる第１の中間電極と、前記第１の画素電極と前記第３の画素電極との間に設けられる第２の中間電極とを含み、
前記第１の中間電極と前記第２の中間電極は互いに離間する、
表示装置。