JP6282832B2 - 有機ｅｌ表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、有機ＥＬ表示装置に関する。
近年、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ：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（Electro-luminescent）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。
有機ＥＬ表示装置のうち、基板の素子が形成される側に光が出射される、いわゆるトップエミッション方式の表示装置においては、発光層を有する有機層を挟む２つの電極である上部電極及び下部電極のうち、上部電極は、有機層が形成された表示領域全面を覆う電極であり、透明の導電性材料により形成される。この上部電極は、光の透過率を向上させるために、より薄く形成されることが望ましいが、薄くなるほど抵抗値が上昇し電圧降下が生じるため、表示領域の端部と中央部との間の輝度ムラが生じやすくなる。
特許文献１は、有機ＥＬ表示装置において、上部電極である陰極の低抵抗化と狭額縁化を図るため、素子基板に対向して配置される封止基板の表示領域の外側の非表示領域に設けられた引き回し配線と、素子基板の陰極とを接続することについて開示している。特許文献２は、有機ＥＬ表示装置において、異なる色の発光層を２つ以上重ねて発光させる際に、発光層間に中間接続層を設けることについて開示している。
特開２０１０−０２７５０４号公報 特表２００８−５１１１００号公報
上述の特許文献１に開示された有機ＥＬ表示装置は陰極の低抵抗化に有効であると考えられる。しかしながら、製造工程が複雑化されると共に、表示領域の端部と中央部との間の輝度ムラの解消は難しい。
本発明は、上述の事情を鑑みてしたものであり、製造工程を複雑化することなく、表示領域の全面に形成される上部電極を低抵抗化した有機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、表示領域内にマトリクス状に配置された副画素のそれぞれに形成された導電性無機材料からなる下部電極と、前記下部電極に接し、発光する発光層を含む複数の異なる有機材料の層からなる発光有機層と、前記発光有機層に接し、前記表示領域の全体を覆うように形成され、導電性無機材料からなる上部電極と、前記上部電極に接し、前記表示領域の全体を覆うように形成され、導電性有機材料からなる導電性有機層と、を備え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、前記導電性有機層は、平面視で前記上部電極の内側に形成されていてもよい。
また、本発明の有機ＥＬ表示装置は、前記導電性有機層上において、平面視で、前記導電性有機層及び前記上部電極の外側まで覆う無機材料からなる封止膜を更に備えていてもよい。
また、本発明の有機ＥＬ表示装置において、前記導電性有機層は、前記上部電極の凹凸を平坦化していてもよい。
また、本発明の有機ＥＬ表示装置において、前記導電性有機層における前記上部電極が形成される面とは反対側の面に接し、前記表示領域の全体を覆って形成された導電性無機材料からなる導電性無機膜を更に備えていてもよい。
また、本発明の有機ＥＬ表示装置において、前記導電性有機層は、電荷発生層により形成されていてもよい。
また、本発明の有機ＥＬ表示装置において、前記発光有機層は、複数の前記発光層がタンデム配置された構成であり、前記複数の発光層の間には、電荷発生層が配置されていてもよい。
また、本発明の有機ＥＬ表示装置において、前記導電性有機層の材料には、導電性を高める無機物質が付加されていてもよい。
また、本発明の有機ＥＬ表示装置において、前記導電性有機層は、成膜後に注入されたイオンを含んでいてもよい。
本発明の実施形態に係る有機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。 副画素の断面及び端部の断面の詳細構成について示す図である。 導電性有機膜、上部電極及びシール剤が配置される領域について模式的に示す平面図である。 ＯＬＥＤ層に、Ｒ発光層、Ｇ発光層又はＢ発光層のいずれかが形成される場合について示す図である。 ＯＬＥＤ層が、Ｂ発光層及びＹ発光層のタンデム配置である場合について示す図である。 ＯＬＥＤ層が、Ｂ発光層及びＲ＋Ｇ発光層のタンデム配置である場合について示す図である。 図５の導電性有機膜においてイオンが注入されている場合について示す図である。 図６の導電性有機膜においてイオンが注入されている場合について示す図である。 図７の導電性有機膜においてイオンが注入されている場合について示す図である。 導電性有機膜の厚さを変化させた場合について示す図である。 導電性有機膜の厚さを変化させた別の場合について示す図である。
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、本発明の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、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、これらの基板の間には透明樹脂の充填剤２２１（図２参照）が封止されている。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、画素２１０はＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の３色に対応する光が出射される３つの副画素２１２から構成されている。
また、ＴＦＴ基板１２０には、画素２１０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、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）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。また、本実施形態においては、各副画素２１２は、白色を発光する有機ＥＬ素子を有し、対向基板１５０に配置された各色に対応するカラーフィルタを用いて、各色に対応する波長領域を有する光を出射するものとするが、画素毎に異なる色を発光するＯＬＥＤを有している構成としてもよい。また、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の有機ＥＬ表示装置であってもよい。
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１２１と、ＴＦＴ回路層１２１上に形成された複数の有機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、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、ＲＧＢの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たカラーフィルタ・ブラックマトリクス層１５１が形成されている。ＴＦＴ基板１２０と対向基板１５０との間の充填剤２２１は、シール剤２２２により封止されている。
図３は、有機ＥＬ表示装置１００の副画素２１２の断面及び端部の断面の詳細な構成について示す図である。この図に示されるように、副画素２１２は、ＴＦＴ基板１２０上のＴＦＴ回路層１２１上に形成されたパッシベーション膜１２２と、パッシベーション膜１２２上に形成された有機材料からなる平坦化膜１２３と、平坦化膜１２３上に形成され、ＴＦＴ回路層１２１の電極と電気的に接続された下部電極１３１と、絶縁膜で下部電極１３１の端部を覆うことにより、副画素２１２間を分離する画素分離膜１２４と、下部電極１３１及び画素分離膜１２４上で、表示領域２０５を覆うように形成された発光層を含む有機層を有する発光有機層１３２と、発光有機層１３２上に表示領域２０５を覆うように形成され、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電膜からなる上部電極１３３と、上部電極１３３に接するように形成され、導電性の有機材料からなる導電性有機膜１３４と、絶縁性有機膜又は絶縁性有機膜と無機膜との複数層からなる封止膜１２５と、を有している。ここで、封止膜１２５を構成する複数の層は、ＳｉＮやＳｉＯｘの無機材料からなる第１無機封止膜２３１と、第１無機封止膜２３２の凹部の角部分に成膜されたアクリル等の樹脂からなる有機封止膜２３２と、その上に形成された無機材料からなる第２無機封止膜２３３とから構成される。しかしながら、封止膜１２５は複数層から構成されるものに限られず、単一の層から構成されるものであってもよい。また、発光有機層１３２は表示領域２０５の全面に形成されることとしているが、発光有機層１３２がＲＧＢの各色に対応する副画素２１２毎に形成されることとしてもよく、この場合にはカラーフィルタ・ブラックマトリクス層１５１は形成されていなくてもよい。
例えば、発光有機層１３２の発光層が複数で、いわゆるタンデム配置とするときに発光層間には、電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）が成膜されることがあるが、導電性有機膜１３４には、これと同様の材料からなる電荷発生層を用いることができる。この場合には、発光有機層１３２がタンデム配置であっても、そうでない場合であっても用いることができる。また、導電性の有機材料として、ポリマーアセチレン、ポリチオフェン類及びポリマーコンポジットを用いることができる。また、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ［Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):Poly(styrenesulfonate)］を用いてもよい。更に、導電性有機材料又は非導電性有機材料に、導電性のある無機物質を同時形成又は共蒸着することにより付加し、導電性有機膜１３４の材料としてもよい。ここで導電性のある無機物質は、アモルファスカーボン、カーボンナノチューブとすることができる。また、量子ドットを形成することとしてもよい。また、成膜後に、例えばプロトン等のイオン打ち込みを行うことも導電性の向上に有効である。
なお、図３に示される有機ＥＬ表示装置１００の端部の断面を示す図では、ＴＦＴ基板１２０のパッシベーション膜１２２上において、封止膜１２５が端部まで形成され、上部電極１３３は端部より内側まで形成され、導電性有機膜１３４は上部電極１３３の端部より内側まで形成される様子が示されている。
図４は、導電性有機膜１３４、上部電極１３３及びシール剤２２２が配置される領域について模式的に示す平面図である。この図に示されるように、上部電極１３３が成膜される領域は、表示領域２０５の外側でシール剤２２２が配置される領域よりも内側である。また、導電性有機膜１３４が成膜される領域は、表示領域２０５の外側で上部電極１３３の端よりも内側である。このようにすることにより、上部電極１３３上に導電性有機膜１３４のような有機材料が配置されることとなっても、封止膜１２５と上部電極１３３との間に導電性有機膜１３４が封じ込められるため、水分が入り込まないようにすることができる。さらに、上部電極１３３形成後に導電性有機膜１３４を形成するために、導電性有機膜１３４の端部にて上部電極１３３を跨ぐことがなくなり、上部電極１３３による段差が導電性有機膜１３４に発生することがなくなる。よって、段差によるクラックが発生することが防がれる。また、導電性有機膜１３４は、上部電極１３３を形成するＩＴＯ等の透明電極よりも導電性を高くすることができるため、上部電極１３３と接して形成されることにより、上部電極１３３の抵抗を実質的に低くすることができる。したがって、上部電極１３３上に表示領域２０５を覆って導電性有機膜１３４を形成することにより、上部電極１３３が実質的に低抵抗化されるため、多くの電流を必要とする明るい画面であっても陰極の電位を保つことができ、画質の向上を図ることができる。
図５〜１０には、副画素２１２の発光有機層１３２及び発光有機層１３２に重ねられる層の構成の例について模式的に示す図である。なお、これらの図において、正孔輸送層（ＨＴＬ：Hole Transport Layer）及び電子輸送層（ＥＴＬ：Electron Transport Layer）の記載は省略されている。図５は、発光有機層１３２に、Ｒ発光層、Ｇ発光層又はＢ発光層のいずれかが形成される場合について示す図である。この図に示されるように、上部電極１３３上には導電性有機膜１３４が形成されているため、上部電極１３３の導電性を実質的に高めることができる。
図６は、発光有機層１３２が、Ｂ発光層１４１及びＹ（黄）発光層１４３のタンデム配置である場合について示している。この場合にはＢ発光層１４１及びＹ発光層１４３の間に、電荷発生層１４２を配置することにより、Ｂ発光層１４１及びＹ発光層１４３のそれぞれを同時発光させることができる。この場合においても上部電極１３３上に導電性有機膜１３４を形成し、上部電極１３３の導電性が実質的に高められている。また、この場合には、導電性有機膜１３４は、電荷発生層１４２と同じ材料により形成されていてもよい。
図７は、発光有機層１３２が、Ｂ発光層１４１及びＲ＋Ｇ発光層１４４のタンデム配置である場合について示している。この場合にはＢ発光層１４１及びＲ＋Ｇ発光層１４４の間に、電荷発生層１４２を配置することにより、Ｂ発光層１４１及びＲ＋Ｇ発光層１４４のそれぞれを同時に発光させることができる。この場合においても上部電極１３３上に導電性有機膜１３４を形成し、上部電極１３３の導電性を実質的に高められている。また、図６と同様に、導電性有機膜１３４は、電荷発生層１４２と同じ材料により形成されてもよい。
図８〜１０は、それぞれ図５〜７の導電性有機膜１３４においてイオン１４８が注入されている場合について示す図である。ここでイオン１４８には例えばプロトンを用いることができる。このような構成とすることにより、より導電性有機膜１３４の導電性を高めることができ、これにより、実質的に導電性有機膜１３４と接している上部電極１３３の抵抗を更に低くすることができる。
図１１は、導電性有機膜１３４の厚さを変化させた場合について示す図である。図１１における導電性有機膜１３４は、画素分離膜１２４によって生じた段差を埋めるように厚く形成されており、導電性有機膜１３４が厚く形成されることにより、低抵抗となり導電性を高めることとなるため、実質的に導電性有機膜１３４と接している上部電極１３３を更に低抵抗化することができる。
図１２は、導電性有機膜１３４の厚さを変化させた別の場合について示す図である。この場合には、図１１の場合と異なり、導電性有機膜１３４は、画素分離膜１２４によって生じた段差を埋めるだけでなく、平坦化され、更に導電性有機膜１３４上にＩＴＯ等の導電性無機材料からなる透明導電膜１３５が表示領域２０５を覆うように形成されている。このような構成とすることにより、上部電極１３３を実質的に低抵抗化することができると共に、平坦化することができる。ここで、平坦化されることにより、封止膜１２５が複数層で形成されていた場合等には、封止膜１２５を構成する層の数を減らすこともできる。
尚、本実施形態において、封止膜１２５を構成する複数の層は、第１無機封止膜２３１と、有機封止膜２３２と、第２無機封止膜２３３とから構成されると説明したが、導電性有機膜１３４を採用することにより、有機封止膜２３２と第１無機封止膜２３１を削除することもできる。理由は以下の通りである。第１無機封止膜２３１は基本的には外部からの水分を発光有機層１３２に侵入することを防ぐが、第１無機封止膜２３１を形成すべき表面に異物等がある場合はその箇所には十分に第１無機封止膜２３１が形成されず、水分が侵入する恐れがある。同じく画素分離膜１２４による角による凹み部の周りにも十分に第１無機封止膜２３１が形成されないことがる。そこでこのような異物近辺や画素分離膜１２４による角による凹み部のような第１無機封止膜２３１が十分に形成されない箇所に対する膜の付き周りがいい有機封止膜２３２が形成される。その上に第２無機封止膜２３３を形成すれば異物周りや角による凹み部等の段差が有機封止膜２３２によってなだらかにされるので、第２無機封止膜２３３が十分に形成されない箇所がなくなり、外部からの水分が十分に防がれる形となる。また、第１無機封止膜２３１は有機封止膜２３２自身の水分が発光有機層１３２に悪影響を及ぼすのを防いでいる。
本実施の形態において、導電性有機膜１３４が存在している。この導電性有機膜１３４は異物近辺や画素分離膜１２４による角による凹み部のような第１無機封止膜２３１が十分に形成されない箇所に対する付き周りがいい。よって有機封止膜２３２を削除することができる。さらに有機封止膜２３２からの水分も気にする必要が無くなるために、第１無機封止膜２３１を削除することができる。特に導電性有機膜１３４を上述した材料、ポリマーアセチレン、ポリチオフェン類、ポリマーコンポジット、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、および導電性電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）等のうちのいずれかにて形成した場合は導電性有機膜１３４からの水分はほとんど発生しないために発光有機層１３２に対する寿命や特性、および信頼性も向上する。
特に図１１や１２のように導電性有機膜１３４により平坦化を図った場合は、異物や画素分離膜１２４による角による凹み部による封止膜１２５の形成不足が発生しなくなり、水分に対するバリア性が向上するために第１無機封止膜２３１や有機封止膜２３２を除去しても何らの問題も発生しない形となる。
なお、導電性有機膜１３４による平坦化作用や異物近傍の付き周りにより、異物や画素分離膜１２４による角による凹み部による封止膜１２５の形成不足がカバーできない場合は、第１無機封止膜２３１や有機封止膜２３２があってもよい。導電性有機膜１３４による平坦化作用や異物近傍の付き周りにより、異物や画素分離膜１２４による角による凹み部による封止膜１２５の形成不足がカバーできないが、有機封止膜２３２からの水分による悪影響が無視できる程度であれば、封止膜１２５は第２無機封止膜２３３と有機封止膜２３２で構成されてもよい。
上記の実施形態は封止膜を設けた構造に限らず、封止膜を用いない構成においても適用可能である。さらに、導電性有機膜１３４には特定の波長の光を吸収ないし反射する機能をもたせてもよい。エネルギー線（例えば紫外線や赤外線、電子線等）に対して遮蔽する作用をもたせることで、製造時および使用時の外光成分から、発光有機層１３２に悪影響を及ぼすエネルギー線の影響を低減し、素子を長寿命化および安定化させることが可能である。また、発光有機層１３２から発生した光が、上部電極１３３、導電性有機膜１３４と進む過程で、屈折率がなめらかに変化させることで光取り出し効率が改善され、より高効率の素子を実現することができる。
１００ 表示装置、１２０ ＴＦＴ基板、１２１ ＴＦＴ回路層、１２２ パッシベーション膜、１２３ 平坦化膜、１２４ 画素分離膜、１２５ 封止膜、１３０ 有機ＥＬ素子、１３１ 下部電極、１３２ 発光有機層、１３３ 上部電極、１３４ 導電性有機膜、１３５ 透明導電膜、１４１ Ｂ発光層、１４２ 電荷発生層、１４３ Ｙ発光層、１４４ Ｒ＋Ｇ発光層、１４８ イオン、１５０ 対向基板、１５１ カラーフィルタ層、１８２ 駆動ＩＣ、１８３ ＦＰＣ、２０５ 表示領域、２１０ 画素、２１２ 副画素、２２１ 充填剤、２２２ シール剤。

Claims (9)

  1. 表示領域内にマトリクス状に配置された副画素のそれぞれに形成された導電性無機材料からなる下部電極と、
    前記下部電極に接し、発光する発光層を含む複数の異なる有機材料の層からなる発光有機層と、
    前記発光有機層に接し、前記表示領域の全体を覆うように形成され、導電性無機材料からなる上部電極と、
    前記上部電極に接し、前記表示領域の全体を覆うように形成され、イオンを含み、導電性を有する導電性有機層と、を備え、
    前記イオンは、前記導電性有機層の前記上部電極と接しない側よりも前記上部電極と接する側に偏って存在している
    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表示装置において、
    前記導電性有機層は、平面視で前記上部電極の内側に形成される、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表示装置において、
    前記導電性有機層上において、平面視で、前記導電性有機層及び前記上部電極の外側まで覆う無機材料からなる封止膜を更に備える、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表示装置において、
    前記導電性有機層は、前記上部電極の凹凸を平坦化している、ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
  5. 請求項４に記載の有機ＥＬ表示装置において、
    さらに画素分離膜を備え、
    前記画素分離膜により設けられた凹部を有し、
    前記凹部内で、前記下部電極、前記発光有機層、前記上部電極、及び前記導電性有機層がこの順で積層し、
    前記凹部内における前記導電性有機層の厚みと前記下部電極の厚みとの合計は前記画素分離膜の厚みよりも厚い、ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
  6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の有機ＥＬ表示装置において、
    前記導電性有機層における前記上部電極が形成される面とは反対側の面に接し、前記表示領域の全体を覆って形成された導電性無機材料からなる導電性無機膜を更に備える、ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
  7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の有機ＥＬ表示装置において、
    前記導電性有機層は、電荷発生層により形成される、ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
  8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の有機ＥＬ表示装置において、
    前記発光有機層は、複数の前記発光層がタンデム配置された構成であり、
    前記複数の発光層の間には、電荷発生層が配置されている、ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
  9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の有機ＥＬ表示装置において、
    前記導電性有機層の材料には、導電性を高める無機物質が付加されている、ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
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