JP2014132525A

JP2014132525A - 有機ｅｌ表示装置

Info

Publication number: JP2014132525A
Application number: JP2013000247A
Authority: JP
Inventors: Yuko Matsumoto; 優子松本; Toshihiro Sato; 敏浩佐藤; Hiroshi Ooka; 浩大岡
Original assignee: Japan Display Inc
Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2013-01-04
Filing date: 2013-01-04
Publication date: 2014-07-17
Also published as: US20160133877A1; US20140191216A1; US9269922B2

Abstract

【課題】輝度を低下しにくくし、かつ、視野角特性を向上できるトップエミッション型の有機ＥＬ表示装置を提供する。
【解決手段】第１基板Ｂ１と、第１基板Ｂ１上に配列された複数の有機ＥＬ素子ＯＤと、第１基板Ｂ１の上側に配置される第２基板Ｂ２と、第１基板Ｂ１と第２基板Ｂ２との間に充填される充填層ＦＬと、を有し、第２基板Ｂ２側に画像を表示する有機ＥＬ表示装置であって、複数の有機ＥＬ素子ＯＤは、発光層と、発光層の下側に形成されて、発光層からの光を上側に反射する反射電極ＲＡＬと、発光層の上側に形成されて、透過性と反射性を有する上部電極ＣＤと、を有し、反射電極ＲＡＬと上部電極ＣＤの間には、発光層で発光した光を共振する構造が形成され、充填層ＦＬには、上部電極ＣＤから出射した光を拡散する微粒子が添加される、ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、有機ＥＬ表示装置に関する。

トップエミッション型の有機ＥＬ表示装置では、有機ＥＬ素子を構成する２つの電極の間で光の共振効果を利用して、取り出される光の強度を向上させるマイクロキャビティ構造が知られている。

マイクロキャビティ構造では、発光層の下側に形成される反射電極と上側に形成される半透過電極との間で反射が繰り返され、２つの電極間に積層される各層の膜厚等は、発光層で発光した光が強調されてトップ側に取り出されるように設定されている。

なお、特許文献１には、有機発光層の光取り出し側に光拡散性を有する光拡散性カラーフィルタを設ける旨が記載されている。

特開平１１−３２９７４２号公報

マイクロキャビティ構造を有するトップエミッション型の有機ＥＬ表示装置では、正面の側に高輝度となる光が取り出されるものの、斜め方向では発光強度が低下しやすい。

また、光拡散性のカラーフィルタを備える場合には、視野角特性は改善されるもののカラーフィルタ内で光が散乱するため、外側に出射される光がカラーフィルタ内で減衰しやすくなって輝度の低下を招くこととなる。

本発明は、上記の課題に鑑みて、輝度を低下しにくくし、かつ、視野角特性を向上できるトップエミッション型の有機ＥＬ表示装置を提供することを目的とする。本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面によって明らかにする。

本発明にかかる有機ＥＬ表示装置は、上記課題に鑑みて、第１基板と、前記第１基板上に配列された複数の有機ＥＬ素子と、前記第１基板の上側に配置される第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に充填される充填層と、を有し、前記第２基板側に画像を表示する有機ＥＬ表示装置であって、前記複数の有機ＥＬ素子は、発光層と、前記発光層の下側に形成されて、前記発光層からの光を上側に反射する反射電極と、前記発光層の上側に形成されて、透過性と反射性を有する上部電極と、を有し、前記反射電極と前記上部電極の間には、前記発光層で発光した光を共振する構造が形成され、前記充填層には、前記構造によって共振されて前記上部電極から出射した光を拡散する微粒子が添加される、ことを特徴とする。

また、本発明にかかる有機ＥＬ表示装置の一態様では、前記充填層には、３００ｎｍ以上３０μｍ以下の粒径となる前記微粒子が含まれる、ことを特徴としてもよい。

また、本発明にかかる有機ＥＬ表示装置の一態様では、前記第２基板は、前記複数の有機ＥＬ素子のそれぞれに対応して形成されるカラーフィルタ層と、ブラックマトリクスを有する、ことを特徴としてもよい。

また、本発明にかかる有機ＥＬ表示装置の一態様では、前記複数の有機ＥＬ素子のそれぞれの発光層は、複数種類の発光色で発光するように塗り分けられて形成される、ことを特徴としてもよい。

本発明によれば、輝度を低下しにくくし、かつ、視野角特性を向上できるトップエミッション型の有機ＥＬ表示装置を提供することができる。

第１の実施形態にかかる有機ＥＬ表示装置の等価回路図である。第１の実施形態にかかる有機ＥＬ表示装置の断面概略図である。第２の実施形態にかかる有機ＥＬ表示装置の断面概略図である。

［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置について、図面を参照しながら説明する。

本実施形態における有機ＥＬ表示装置は、トップエミッション型の有機ＥＬ表示装置であって、有機ＥＬ素子が画素毎にマトリクス状に形成された第１基板Ｂ１（有機ＥＬ素子基板）と、第１基板Ｂ１に対して画像を表示する表示領域が形成される側に配置される第２基板Ｂ２と、第１基板Ｂ１と第２基板Ｂ２の間に充填される充填層ＦＬを含んで構成される。

図１は、上記の有機ＥＬ表示装置における第１基板Ｂ１に設けられる回路の一例を示す回路図である。同図における第１基板Ｂ１では、多数の走査信号線ＧＬが互いに等間隔を置いて図中横方向に延びており、また、多数の映像信号線ＤＬが、互いに等間隔をおいて図中縦方向に延びている。第１基板Ｂ１では、これら走査信号線ＧＬと映像信号線ＤＬとにより碁盤状に並ぶ画素のそれぞれが区画され、ＭＩＳ（Metal-Insulator-Semiconductor）構造のスイッチングに用いる薄膜トランジスタＴＦＴ１と発光素子の駆動に用いる薄膜トランジスタＴＦＴ２、蓄積容量ＣＰＲ、及び、有機ＥＬ素子ＯＤが形成されて、有機ＥＬ素子ＯＤに電源を供給する電源線ＣＳＬが、映像信号線ＤＬと平行に図中縦方向に延びている。また、各走査信号線ＧＬと各映像信号線ＤＬは、走査線駆動回路ＧＤＲと映像線駆動回路ＤＤＲにそれぞれ接続されて駆動され、各電源線ＣＳＬは電源バスラインＣＳＢＬに接続されて電流が提供される。

図１の回路図では、走査信号線ＧＬにゲート電圧が印加されることにより画素行が選択されて、かつ、映像信号線ＤＬから映像信号が供給されると、スイッチング用の薄膜トランジスタＴＦＴ１がＯＮ状態となって蓄積容量ＣＰＲに電荷が蓄積される。そして、蓄積容量ＣＰＲに電荷が蓄積されることにより、有機ＥＬ素子ＯＤに電流を提供する駆動用の薄膜トランジスタＴＦＴ２がＯＮ状態となって、電源線ＣＳＬから有機ＥＬ素子に電流が流れて発光することとなる。

図２は、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の各サブピクセルによって構成される１画素の様子を示す本実施形態の有機ＥＬ表示装置の概略断面図である。同図で示すように、第１基板Ｂ１の表面には薄膜トランジスタＴＦＴ２が形成されて、薄膜トランジスタＴＦＴ２のゲート電極に印加される電圧が、蓄積容量ＣＰＲ（図２において不図示）を介して薄膜トランジスタＴＦＴ１（図２において不図示）に制御されることにより、下部電極ＡＤに流れる電流が制御される。

有機ＥＬ素子ＯＤは、保護層ＰＡ１の上側に配置されて、格子状に画素領域を区画するバンク層ＢＮＫに取り囲まれて形成されている。この有機ＥＬ素子ＯＤは、下側に設けられた下部電極ＡＤ及び反射電極ＲＡＬと、上側に設けられた半透明の上部電極ＣＤによって有機発光層ＯＥＬ（有機ＥＬ膜）を間に挟むことにより形成される。また、上部電極ＣＤは、有機ＥＬ素子ＯＤを水や空気から遮断するためにＳｉＮ膜で構成された保護層ＰＡ２に覆われるように形成される。

本実施形態における下部電極ＡＤは、光透過性の酸化インジウム錫（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）によって構成され、下部電極ＡＤの下層には反射電極ＲＡＬが配置される。反射電極ＲＡＬはアルミニウム等の金属で高い反射性を有するように構成される。上部電極ＣＤは、アルミニウムや銀等の金属を含む合金膜を用いて、光を透過可能な程度の薄膜とすることによって透過性と反射性を有するように構成される。また、上部電極ＣＤは陰極として機能し、映像を表示する表示領域のほぼ全面に渡って、各画素領域に共通となる電極として形成され、下部電極ＡＤは陽極として機能し、反射電極ＲＡＬとともに各画素領域においてそれぞれ個別に形成される。そして有機発光層ＯＥＬは、下側からホール輸送層、発光層、電子輸送層が積層されることによって形成される。本実施形態における有機発光層ＯＥＬは白色に発光し、図２で示されるように、ＲＧＢの各画素において同一の厚みを有するように形成されている。

有機発光層ＯＥＬにおける発光層では、下部電極ＡＤから注入されたホールと、上部電極ＣＤから注入された電子とが再結合することにより発光する。また、本実施形態における有機ＥＬ表示装置は、第１の基板Ｂ１において有機ＥＬ素子ＯＤが形成されている側に画像が表示されるトップエミッション型となっており、有機発光層ＯＥＬで発光した光が反射電極ＲＡＬと上部電極ＣＤの間で反射を繰り返して半透明となる上部電極ＣＤから光が取り出されるようになっている。すなわち、本実施形態の有機ＥＬ表示装置では、反射電極ＲＡＬと上部電極ＣＤの間にて光の共振効果を発現するマイクロキャビティ構造が採用されており、上部電極ＣＤに対して垂直方向に取り出される白色光が干渉によって強調されるように、有機発光層ＯＥＬの各層の膜厚が厳しくコントロールされている。

ここで特に、本実施形態の有機ＥＬ表示装置は、第１の基板Ｂ１と第２の基板Ｂ２の間に配置される充填層ＦＬにおいて、３００ｎｍ以上〜３０μｍ以下の粒径となる微粒子が混合されて、これにより、上部電極ＣＤから垂直方向に出射する光が拡散し、第２の基板Ｂ２に形成された赤色のカラーフィルタ層ＣＦＲと、緑色のカラーフィルタ層ＣＦＧと、青色のカラーフィルタ層ＣＦＢに入射するようになっている。

したがって、本実施形態の有機ＥＬ表示装置では、マイクロキャビティ構造によって光取り出し効率が向上しつつも垂直方向に高い指向性となった出射光が、充填層ＦＬにて拡散されて各カラーフィルタ層に入射をし、これによって視野角特性が改善されることになる。また、ブラックマトリクスＢＭを備えた第２の基板Ｂ２に入射する前の段階にて光が拡散されるため、隣接する画素への悪影響が抑えられつつ視野角特性の改善が達成される。

なお、有機ＥＬ発光層ＯＥＬとしては、蒸着法・印刷法のいずれで形成しても良い。また、充填層ＦＬとしては、ディスペンサーにより第１の基板Ｂ１の外周に沿って取り囲むように形成されたダム材の内側に、光拡散微粒子を混合したフィル材を滴下することによって形成をする。その後、第１の基板Ｂ１は、第２の基板Ｂ２と加圧または真空法などで貼り合わせられて、必要に応じて、光硬化・加熱硬化などの処理が行われる。第２の基板Ｂ２を第１の基板Ｂ１を貼り合せる際には、カラーフィルタ層ＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢの位置がそれぞれ有機ＥＬ素子ＯＤに対応するように位置決めされて重ね合わせられる。充填層ＦＬとして滴下するフィル材に光拡散微粒子を混合することで、製造工程を大幅に増やすことなく、マイクロキャビティ構造を有した有機ＥＬ表示装置の視野角特性を改善する光拡散層を形成出来る。

充填層ＦＬに混合される光拡散微粒子としては、可視領域の光を均等に拡散するために、有機ＥＬ素子ＯＤによって発光される光の波長に対応して３００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の粒子サイズを含むようにするのが望ましい。また、充填層ＦＬに添加をする光拡散微粒子としては、白色光のうちの青色の成分に対応した３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の粒径サイズを含有することにより、青色に対応する４００ｎｍの波長の光が、緑色や赤色に対応する５００ｎｍや６００ｎｍの波長の光よりも強く散乱されるようにしても良い。青色に対応する波長は他の波長よりも短波長であるため、光の共振効果を発現するための膜厚コントロールが厳しくなる傾向にあるが、上記のように、３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の粒径の微粒子を含有する等により青色の発光を強く散乱させて、有機ＥＬ表示装置の表示特性を補うことができ、プロセス尤度を向上させることも可能となる。

なお、光拡散微粒子としては、無機材料であっても良いし有機材料であってもよく、フィル材に混合する際に、微粒子の分散を促進させる分散剤を添加するようにしても良い。また、充填層ＦＬは、各有機ＥＬ素子ＯＤを封止するための樹脂によって構成されて、有機ＥＬ素子ＯＤを水分等から保護するために、さらに乾燥剤を含んで構成されるようにしても良い。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態にかかる有機ＥＬ表示装置について説明をする。第２の実施形態の有機ＥＬ表示装置は、第１の実施形態の場合と同様にトップエミッション型の有機ＥＬ表示装置であるが、各有機ＥＬ発光層ＯＥＬが、ＲＧＢの３色に塗り分けられて形成される点で、第１の実施形態の有機ＥＬ表示装置と相違している。

図３は、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の各サブピクセルによって構成される１画素の様子を示す第２の実施形態の有機ＥＬ表示装置の概略断面図である。同図で示されるように、第2の実施形態の有機ＥＬ表示装置では、赤色、緑色、青色に発光してそれぞれ異なる厚みで形成される有機ＥＬ発光層ＯＬＲ，ＯＬＧ，ＯＬＢが形成され、赤色、緑色、青色に発光する３種類の有機ＥＬ素子ＯＤが形成される。有機ＥＬ発光層ＯＬＲ，ＯＬＧ，ＯＬＢを構成する各層は、赤色、緑色、青色の発光を反射電極ＲＡＬと上部電極ＣＤ間の共振効果によって強調するように、それぞれ個別に膜厚が設定されている。

第２の実施形態における有機ＥＬ表示装置においては、各有機ＥＬ発光層ＯＬＲ，ＯＬＧ，ＯＬＢにて光を共振する構造が採用されることで、ＲＧＢの各発光の発光効率や色純度が向上することとなり、３００ｎｍ以上３０μｍ以下の微粒子が添加された充填層ＦＬによって、正面方向に高輝度となる指向性の強い発光が拡散して、視野角特性が改善される。

また、第２の実施形態の有機ＥＬ表示装置では、第２の基板Ｂ２が、直線偏光板と位相差板とを含んで構成されて、円偏光板の機能を有するようになっている。なお、第１の実施形態の有機ＥＬ表示装置の第２の基板Ｂ２においても、例えば、カラーフィルタ層ＣＦＲ等よりも外側となる位置に直線偏光板と位相差板が配置されることにより、円偏光板の機能を有するようにしてもよい。

また、充填層ＦＬに混合される光拡散微粒子としては、第１の実施形態と同様に、３００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の粒子サイズを含むようにするのが望ましい。また、充填層ＦＬには、青色の有機ＥＬ素子ＯＤＢに対応して３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の粒径サイズの微粒子を含有するようにすることにより、有機ＥＬ表示装置の表示特性を補うことができ、プロセス尤度を向上させることも可能となる。また、例えば、青色の発光と、緑色の発光と赤色の発光のうち、いずれか１つの発光が他の発光よりも強く散乱されるように光拡散微粒子を充填層ＦＬに添加し、当該１つの発光に対応する有機ＥＬ発光層の面積を当該他の発光に対応する有機ＥＬ発光層の面積よりも小さくなるようにしても良い。

なお、上記の各実施形態においては、ＲＧＢの３色の光が第２の基板Ｂ２側から取り出されるようになっているが、例えば、第１の実施形態の第２の基板Ｂ２に白色のカラーフィルタが含まれて、ＲＧＢＷの４色で画像が形成されるようになっていても良いし、第２の実施形態において、別途、白色に発光する有機ＥＬ発光層が塗り分けられて形成されてもよい。また、第２の実施形態のように、有機ＥＬ発光層が塗り分けられる有機ＥＬ表示装置であっても、第２の基板Ｂ２にカラーフィルタが形成されていても良い。また、各実施形態の有機ＥＬ表示装置は、図１で示されるような回路構成を有しているが、図１とは異なる回路構成を有していてもよい。

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、各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おきかえることが出来る。

ＴＦＴ１，ＴＦＴ２薄膜トランジスタ、ＯＤ有機ＥＬ素子、ＣＰＲ蓄積容量、ＤＬ映像信号線、ＧＬ走査信号線、ＤＤＲ映像信号線駆動回路、ＧＤＲ走査信号線駆動回路、ＣＳＬ電源線、ＣＳＢＬ電源バスライン、ＣＤ上部電極、ＡＤ下部電極、ＲＡＬ反射電極、ＯＥＬ，ＯＬＲ，ＯＬＧ，ＯＬＢ有機発光層、ＢＮＫバンク層、ＰＡ１，ＰＡ２保護層、Ｂ１第１の基板、Ｂ２第２の基板、ＦＬ充填層、ＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢカラーフィルタ層。

Claims

第１基板と、
前記第１基板上に配列された複数の有機ＥＬ素子と、
前記第１基板の上側に配置される第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に充填される充填層と、を有し、前記第２基板側に画像を表示する有機ＥＬ表示装置であって、
前記複数の有機ＥＬ素子は、
発光層と、
前記発光層の下側に形成されて、前記発光層からの光を上側に反射する反射電極と、
前記発光層の上側に形成されて、透過性と反射性を有する上部電極と、を有し、
前記反射電極と前記上部電極の間には、前記発光層で発光した光を共振する構造が形成され、
前記充填層には、前記構造によって共振されて前記上部電極から出射した光を拡散する微粒子が添加される、
ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
請求項１に記載された有機ＥＬ表示装置であって、
前記充填層には、３００ｎｍ以上３０μｍ以下の粒径となる前記微粒子が含まれる、
ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
請求項１又は２に記載された有機ＥＬ表示装置であって、
前記第２基板は、前記複数の有機ＥＬ素子のそれぞれに対応して形成されるカラーフィルタ層と、ブラックマトリクスを有する、
ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
請求項１に記載された有機ＥＬ表示装置であって、
前記複数の有機ＥＬ素子のそれぞれの発光層は、複数種類の発光色で発光するように塗り分けられて形成される、
ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。