トップエミッション型有機ＥＬ表示装置
【課題】画素面積が小さい、高精細画面のトップエミッション型有機ＥＬ表示装置における輝度傾斜を小さくする。
【解決手段】有機ＥＬ表示装置の表示領域には、下部電極と上部電極の間に有機ＥＬ層がマトリクス状に形成されている。上部電極には、表示領域の側辺に配線された電源線から給電される。上部電極の抵抗によって、上部電極の電位は側辺ＸＡにおいて最も高く、表示領域の中心軸上ＸＣにおいて最も低い。上部電極の電位による輝度傾斜を補償するために、有機ＥＬ層の表示領域の側辺ＸＡ上の膜厚を表示領域の中心軸ＸＣ上の膜厚よりも大きくする。
【解決手段】有機ＥＬ表示装置の表示領域には、下部電極と上部電極の間に有機ＥＬ層がマトリクス状に形成されている。上部電極には、表示領域の側辺に配線された電源線から給電される。上部電極の抵抗によって、上部電極の電位は側辺ＸＡにおいて最も高く、表示領域の中心軸上ＸＣにおいて最も低い。上部電極の電位による輝度傾斜を補償するために、有機ＥＬ層の表示領域の側辺ＸＡ上の膜厚を表示領域の中心軸ＸＣ上の膜厚よりも大きくする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機ＥＬ表示装置に係り、特に、画面の輝度を均一とすることが出来るトップエミッション型有機ＥＬ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ表示装置には、有機ＥＬ層から発光した光を、有機ＥＬ層等が形成されたガラス基板方向に取り出すボトムエミッション型と、有機ＥＬ層等が形成されたガラス基板と逆の方向に取り出すトップエミッション型とがある。トップエミッション型は有機ＥＬ層の面積を多く取ることが出来るのでディスプレイの明るさを大きくすることが出来るという利点がある。
【０００３】
有機ＥＬ表示装置では下部電極と上部電極との間に有機ＥＬ層を挟持し、上部電極に一定電圧を印加し、下部電極にデータ信号電圧を印加して有機ＥＬ層の発光を制御することによって画像を形成する。下部電極へのデータ信号電圧の供給は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を介して行われる。トップエミッション型有機ＥＬ表示装置では、このＴＦＴ等の上にも有機ＥＬ層を形成することが出来るので発光面積を大きくすることが出来る。
【０００４】
有機ＥＬ表示装置では上部電極から有機ＥＬ層に電流を供給する必要がある。トップエミッション型有機ＥＬ表示装置は上部電極を通して光を取り出す必要があるので、上部電極は透明でなければならない。透明電極としては、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＳｎＯ（酸化錫）等が存在するが、これらの金属酸化物導電膜は抵抗が高い。
【０００５】
上部電極は、表示領域全体に共通に蒸着あるいはスパッタリング等によって形成される。上部電極の抵抗が大きいと、上部電極の電源を供給する電源付近の電位と電源から遠い部分の電位とが異なることになり、表示領域内で輝度傾斜を生ずる。すなわち、電源に近い部分は明るく、電源から遠い部分は暗くなるという現象を生ずる。
【０００６】
「特許文献１」には、画素における発光層の膜厚を変化させることによって、電源からの距離に起因する明るさの変化を補償する技術が記載されている。すなわち、「特許文献１」においては、電源線に沿って、電流の上流側にあっては、下流側よりも発光層の厚さを厚くする構成が記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１５６７７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
「特許文献１」に記載の技術は、表示領域内にも電源線を配置し、この電源線から上部電極に電流を供給している。表示領域に形成する電源線は幅を大きくとれないために、電源線において、電圧降下が生ずる。「特許文献１」の構成は、この電源線における電圧降下を補償するために、発光層の厚さを変化させている。しかし、表示面積が対角３インチ程度以下の有機ＥＬ表示装置においては、画素の面積が小さくなるために、表示領域内に電源線を配線することは困難である。
【０００９】
一方、上部電極の上側に、画素と画素の間に補助電極を配線することによって上部電極における電源電圧の低下を防止することが可能であるが、やはり、画面が小さくなって、各画素の大きさが小さくなると、補助電極を配線するスペースが取れなくなる。
【００１０】
本発明の課題は、画面が比較的小さな有機ＥＬ表示装置において、電源線を表示領域に配線せずに、また、上部電極の上に補助電極を使用せずに、画面の明るさを均一にする有機ＥＬ表示装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記課題を解決するものであり、具体的手段は次のとおりである。
【００１２】
（１）下部電極と上部電極によって有機ＥＬ層が挟持された画素がマトリクス状に配置された表示領域が形成された素子基板を有するトップエミッション型有機ＥＬ表示装置であって、前記上部電極に電流を供給する電源線は、前記表示領域の外側で、前記表示領域の両側に延在し、前記有機ＥＬ層は前記表示領域の前記両側の端部における膜厚が、前記表示領域の中央部における膜厚よりも大きいことを特徴とするトップエミッション型有機ＥＬ表示装置。
【００１３】
（２）下部電極と上部電極によって有機ＥＬ層が挟持された画素がマトリクス状に配置された表示領域が形成された素子基板を有するトップエミッション型有機ＥＬ表示装置であって、前記上部電極に電流を供給する電源線は、前記表示領域の外側で、前記表示領域の両側に延在し、前記有機ＥＬ層は下部電極に接する層と、発光層と、上部電極に接する層を有し、前記有機ＥＬ層の前記下部電極に接する層は、前記表示領域の前記両側の端部における膜厚が、前記表示領域の中央部における膜厚よりも大きく、かつ、前記有機ＥＬ層の全膜厚は前記表示領域の前記両側の端部において、前記表示領域の中央部におけるよりも大きいことを特徴とするトップエミッション型有機ＥＬ表示装置。
【００１４】
（３）下部電極と上部電極によって有機ＥＬ層が挟持された画素がマトリクス状に配置された表示領域が形成された素子基板を有するトップエミッション型有機ＥＬ表示装置であって、前記上部電極に電流を供給する電源線は、前記表示領域の外側で、前記表示領域の両側に延在し、前記有機ＥＬ層は下部電極に接する層と、発光層と、上部電極に接する層を有し、前記有機ＥＬ層の前記下部電極に接する層はインクジェットで形成されており、前記発光層と前記上部電極に接する層は蒸着によって形成されていることを特徴とするトップエミッション型有機ＥＬ表示装置。
【００１５】
（４）前記有機ＥＬ層の前記下部電極に接する層は、前記表示領域の前記両側の端部における膜厚が、前記表示領域の中央部における膜厚よりも大きく、かつ、前記有機ＥＬ層の全膜厚は前記表示領域の前記両側の端部において、前記表示領域の中央部におけるよりも大きいことを特徴とする（３）に記載のトップエミッション型有機ＥＬ表示装置。
【００１６】
（５）前記有機ＥＬ表示装置はトップカソード型であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置。
【００１７】
（６）前記表示領域の対角径は３インチ以下であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、トップエミッション型有機ＥＬ表示装置において、電源線を表示領域の両側に配置するだけで、表示領域における輝度傾斜を小さくすることが出来る。したがって、本発明によれば、上部電極における電圧降下を小さくするための補助電極等を形成する必要がないので、画素面積が小さい、高精細画面を実現することが出来る。
【００１９】
また、本発明によれば、複数層から形成された有機ＥＬ層のうち、下部電極に接する層をインクジェットによって形成し、他の層は蒸着によって形成するので、小型の有機ＥＬ表示装置の表示領域内においても、有機ＥＬ層の膜厚を変化させることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下実施例に従い、本発明の内容を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は本発明が適用されるトップエミッション型の有機ＥＬ表示装置の画素部の断面図である。トップエミッション型有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬ層２２の上にアノードが存在するトップアノード型と、有機ＥＬ層２２の上にカソードが存在するトップカソード型とが存在する。図１はトップカソード型の場合であるが、トップアノード型の場合も本発明は同様に適用することが出来る。
【００２２】
図１において、素子基板１０の上にはＳｉＮからなる第１下地膜１１と、ＳｉＯ２からなる第２下地膜１２が形成されている。ガラス基板からの不純物が半導体層１３を汚染することを防止するためである。第２下地膜１２の上には半導体層１３が形成される。半導体層１３はＣＶＤによってａ−Ｓｉ膜が形成されたあと、レーザー照射によってｐｏｌｙ−Ｓｉ膜に変換する。
【００２３】
半導体層１３を覆って、ＳｉＯ２からなるゲート絶縁膜１４が形成される。ゲート絶縁膜１４を挟んで、半導体層１３と対向する部分にゲート電極１５が形成される。ゲート電極１５をマスクにして、半導体層１３にリンあるいはボロン等の不純物をイオンインプランテーションによって打ち込み、導電性を付与して、半導体層１３にソース部あるいはドレイン部を形成する。
【００２４】
ゲート電極１５を覆って層間絶縁膜１６がＳｉＯ２によって形成される。ゲート配線とドレイン電極１７を絶縁するためである。層間絶縁膜１６の上にはドレイン電極１７が形成される。ドレイン電極１７は層間絶縁膜１６およびゲート絶縁膜１４のスルーホール６５を介して半導体層１３のドレイン部と接続する。
【００２５】
その後、ＴＦＴを保護するために、ＳｉＮからなる無機パッシベーション膜１８が被着される。無機パッシベーション膜１８の上には、有機パッシベーション膜１９が形成される。有機パッシベーション膜１９は無機パッシベーション膜１８とともに、ＴＦＴをより完全に保護する役割を有するとともに、有機ＥＬ層２２が形成される面を平坦にする役割を有する。したがって、有機パッシベーション膜１９は１〜４μｍと、厚く形成される。
【００２６】
有機パッシベーション膜１９の上には反射電極２１１がＡｌまたはＡｌ合金によって形成される。ＡｌまたはＡｌ合金は反射率が高いので、反射電極２１１として好適である。反射電極２１１は有機パッシベーション膜１９および無機パッシベーション膜１８に形成されたスルーホール６５を介してドレイン電極１７と接続する。
【００２７】
図１はトップカソード型の有機ＥＬ表示装置なので、有機ＥＬ層２２の下部電極２１はアノードとなる。反射電極２１１を構成するＡｌあるいはＡｌ合金は、仕事関数が小さく、アノードとしては不適なので、反射電極２１１の上にアノードとなる下部電極２１をＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）によって形成する。ＩＴＯはスパッタリングによって形成した後、アニールすると導電率を上昇させることが出来る。
【００２８】
下部電極２１の上には有機ＥＬ層２２が形成される。有機ＥＬ層２２は複数の層によって形成される。本実施例では、下層からホール輸送層２２１、発光層２２２、電子輸送層２２３、電子注入層２２４が形成されている。有機ＥＬ層２２の上にはアノードとなる上部電極２３が形成される。本実施例では上部電極２３としてはＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）を用いている。ＩＺＯはマスクを用いず、表示領域１００全体に蒸着される。ＩＺＯの厚さは光の透過率を維持するために、３０ｎｍ程度に形成される。
【００２９】
ＩＺＯはアニールをしない状態においては、ＩＴＯよりも抵抗が低い。有機ＥＬは過度に熱を加えると破壊する。例えば、上部電極２３にＩＴＯを使用して、ＩＴＯの抵抗を下げるために温度を加えてアニールすると、有機ＥＬ層２２が破壊するので、上部電極２３にはアニール前においては抵抗率の小さいＩＺＯを使用する。
【００３０】
有機ＥＬ層２２は複数の層から成っているが、構成は次のとおりである。電子輸送層２２３としては電子輸送性を示し、アルカリ金属と共蒸着することにより電荷移動錯体化しやすいものであれば特に限定は無く、例えばトリス（８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（４-メチル-８-キノリノラート）アルミニウム、ビス（２-メチル−８−キノリノラート）−４−フェニルフェノラート−アルミニウム、ビス[２-[２-ヒドロキシフェニル]ベンゾオキサゾラート]亜鉛などの金属錯体や２−（４−ビフェニリル）−５−（４−tert−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、１，３−ビス[５−(ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル)−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル]ベンゼン等を用いることができる。
【００３１】
電子注入層２２４は電子輸送層２２３に用いた物質に対して電子供与性を示す材料を共蒸着して形成した、例えば、リチウム、セシウムなどのアルカリ金属、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属、さらには希土類金属等の金属類、あるいはそれらの酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物等から選択して電子供与性を示す物質として用いてもかまわない。
【００３２】
ホール輸送層２２１は、例えば、テトラアリールベンジシン化合物（トリフェニルジアミン：ＴＰＤ）、芳香族三級アミン、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、アミノ基を有するオキサジアゾール誘導体、ポリチオフェン誘導体、銅フタロシアニン誘導体等を用いることができる。
【００３３】
発光層２２２材料としては電子、ホールの輸送能力を有するホスト材料に、それらの再結合により蛍光もしくはりん光を発するドーパントを添加したもので共蒸着により発光層２２２として形成できるものであれば特に限定は無く、例えば、ホストとしてはトリス（８−キノリノラト）アルミニウム、ビス（８−キノリノラト）マグネシウム、ビス（ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリノラト）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウムオキシド、トリス（８−キノリノラト）インジウム、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム、８−キノリノラトリチウム、トリス（５−クロロ−８−キノリノラト）ガリウム、ビス（５−クロロ−８−キノリノラト）カルシウム、５，７−ジクロル−８−キノリノラトアルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−ヒドロキシキノリノラト）アルミニウム、ポリ［亜鉛（II）−ビス（８−ヒドロキシ−５−キノリニル）メタン］のような錯体、アントラセン誘導体、カルバゾール誘導体、等であっても良い。
【００３４】
また、ドーパントとしてはホスト中で電子とホールを捉えて再結合させ発光するものであって、例えば赤ではピラン誘導体、緑ではクマリン誘導体、青ではアントラセン誘導体などの蛍光を発光する物質やもしくはイリジウム錯体、ピリジナート誘導体などりん光を発する物質であっても良い。
【００３５】
最上層は光を取り出すために透明導電膜１４であればよい。本実施例ではＩＺＯとしたが光の透過率と電気抵抗との兼ね合いで他の透明導電膜を用いても良い。さらに、Ａｕ、Ａｇ等の金属膜も薄くすると透明となるので、場合によっては上部電極２３として使用することが出来る。
【００３６】
なお、有機ＥＬ層２２の端部における段切れによって，上部電極と下部電極が導通することを防止するために、画素と画素の間にバンク２０が形成される。バンク２０は有機材料で形成する場合もあるし、ＳｉＮのような無機材料で形成する場合もあるが，何れの場合も絶縁性材料を用いる。有機材料を使用する場合は、一般にはアクリル樹脂によって形成される。
【００３７】
上部電極２３は、有機ＥＬ層２２の上およびバンク２０の上等、有機ＥＬ表示装置の表示領域１００全体に蒸着あるいはスパッタリング等によって形成される。上部電極２３の上には空間を挟んでガラスによって形成された封止基板４０が設置されている。有機ＥＬ層２２は水分が存在すると発光効率が低下するので、水分から保護するために封止基板４０が配置される。封止基板４０は、端部において、ＴＦＴ基板とシール材５０によって接着している。封止基板４０とシール材５０によって素子基板１０に形成された有機ＥＬ層２２は水分から保護される。
【００３８】
図２は、本実施例による有機ＥＬ表示装置の平面図である。図２のような液晶表示装置は、表示領域１００の対角が３インチ以下の比較的小さなサイズの液晶表示装置である。図２において、有機ＥＬ層２２等が形成された素子基板１０と、素子基板１０に形成された有機ＥＬ層２２を水分から保護するための封止基板４０は、周辺に形成されたシール材５０を介して接着している。
【００３９】
素子基板１０は封止基板４０よりも大きく形成され、素子基板１０が封止基板４０によって封止されていない部分に端子部が形成される。この端子部は図示しないフレキシブル配線基板等と接続する。フレキシブル配線基板、および端子部を介して、表示領域１００に走査信号、映像信号、電源等が供給される。
【００４０】
シール材５０の内側には、画像が表示される表示領域１００が形成されている。表示領域１００よりやや広い面積に上部電極２３が形成されている。上部電極２３は周辺において、例えば、ドレイン電極と同層で形成された電源線６０とスルーホール６５を介して接続する。
【００４１】
本実施例においては、電源線６０は表示領域１００内には配線されておらず、表示領域１００の両側に配線された電源線６０を介して表示領域１００内の上部電極２３に電流が供給される。表示領域１００の両側に形成された電源線６０は、幅、あるいは厚さを十分にとることが出来、かつ、Ａｌのような抵抗率の小さな材料を用いることが出来る。したがって、電源線６０上では、電圧降下は問題にならない程度に設定することが出来る。
【００４２】
図２のような小さな画面においては、画素の大きさも小さいために、表示領域１００内に電源線６０を配線することは困難である。したがって、本実施例においては、上部電極２３には表示領域１００の両側に形成された電源線６０のみから電流が供給される。上部電極２３は金属等に比較して抵抗率の大きいＩＺＯで形成され、かつ、光透過率を維持するために、３０ｎｍ程度に薄く形成される。したがって、上部電極２３において、電圧降下が生ずる。
【００４３】
上部電極２３における電圧降下の様子を図２のグラフに示す。図２のグラフにおいて、縦軸ＶＡは上部電極２３の電位であり、横軸は、短軸方向の位置である。ＸＡは表示領域１００の側端部すなわち長辺上、ＸＣは中心すなわち長軸上、ＸＭはその中間である。
【００４４】
図２のグラフに示すように、上部電極２３の電位ＶＡは中心に向かうにしたがって低下する。画面の大きさが例えば、対角３インチの場合、長軸上における上部電極２３の電位は、長辺上における上部電極２３の電位の８０％程度となる。したがって、有機ＥＬ層２２の構成が同一であれば、画面中央の輝度は、画面周辺の輝度の８０％程度となる。
【００４５】
図３は、図２のＡで示すコーナー部の拡大図である。図３は素子基板１０のみ示し、シール材５０は省略されている。図３において、表示領域１００には、赤画素１０１、緑画素１０２、青画素１０３が並列して形成されている。各画素には上部電極２３がＩＺＯによって共通に形成されている。上部電極２３は、画素が形成されている表示領域１００よりもやや外側にまで形成され、電源線６０とスルーホール６５を介して接続している。
【００４６】
上部電極２３の外側には、電源線６０が配線されている。電源線６０はＡｌまたはＡｌ合金で形成されているので、抵抗は小さい。したがって、電源線６０において、図３の縦方向の電圧降下はほとんど問題にならない。電源線６０は、ドレイン電極等と同層で形成されている。電源線６０は、レイアウトによっては、ゲート線あるいは走査線と同層で形成しても良い。
【００４７】
電源線６０は例えば、ドレイン電極と同層で形成されているので、上部電極２３との接続はスルーホール６５を介して行われる。図３において、上部電極２３の電位は、電源線６０の付近が最も電圧が高く、白抜きの矢印で示すように、画面の中心に向かうにしたがって低下する。
【００４８】
図５に示すように、画面全面に渡って有機ＥＬ層２２が同じ厚さで形成されていると、画面中央における有機ＥＬ層２２に印加される電界強度が画面の側部の有機ＥＬ層２２に印加される電界強度よりも小さいくなるので、画面中央における明るさが低下する。
【００４９】
図５において、縦軸Ｔは有機ＥＬ層２２の厚さであり、横軸は画面の短軸方向の位置である。ＸＡ、ＸＢ、ＸＣは図２に示す位置に対応する。図５の縦軸Ｔは有機ＥＬ層２２の膜厚である。図５において、下部電極２１の側からホール輸送層２２１、発光層２２２、電子輸送層２２３、電子注入層２２４が形成されている。図５において、全体膜厚および各層の膜厚は位置ＸＡ、ＸＢ、ＸＣにおいて全て同じである。図５における各層の膜厚は、例えば、ホール輸送層２２１は１１０ｎｍ、発光層２２２は４０ｎｍ、電子輸送層２２３は３０ｎｍ、電子注入層２２４は３０ｎｍである。
【００５０】
図５のように各場所の有機ＥＬ層２２の全体の厚さおよび、個々の層の厚さは全て同じであると、画面中心付近の上部電圧の電圧が低下するので、画面中心における有機ＥＬ層２２に印加される電界が小さくなり、有機ＥＬ層２２の電流密度が低下するので、画面中心における輝度が低下する。
【００５１】
本発明は、このような画面上の輝度の傾きを軽減するために、画面の側端すなわち長辺部分と、画面の中央すなわち画面の長軸上とで有機ＥＬ層２２の厚さを変化させる。この様子を図４に示す。
【００５２】
図４において、縦軸Ｔは有機ＥＬ層２２の厚さであり、横軸は画面の短軸方向の位置である。ＸＡ、ＸＢ、ＸＣは図２に示す位置に対応する。すなわち、ＸＡは表示領域１００の長辺の位置であり、ＸＣは表示領域１００の長軸上の位置であり、ＸＢはその中間の位置である。
【００５３】
図４において、有機ＥＬ層２２の厚さは、各場所によって異なっている。有機ＥＬ層２２は、画面の長辺部において、画面の長軸上よりも厚く形成されている。有機ＥＬ層は、複数の層から形成されている。すなわち、下部電極２１の側からホール輸送層２２１、発光層２２２、電子輸送層２２３、電子注入層２２４が形成されている。
【００５４】
図４において、画面長軸上において、有機ＥＬ層２２の全ての層が画面長辺上の有機ＥＬ層２２に比較して薄くなっているのではなく、最下層のホール輸送層２２１のみが薄くなっている。そして、ホール輸送層２２１の上に形成される発光層２２２、電子輸送層２２３、電子注入層２２４等は、画面の長辺上と画面の長軸上とで、同じ厚さとなっている。
【００５５】
このような構成とすることによって、発光層２２２に印加される電界の強度を画面の長辺上と画面の長軸上とで同じにするとともに、発光層２２２の厚さを同じとすることによって、発光層２２２における輝度の寿命を画面長軸上と画面の長辺上とで同等にすることが出来る。
【００５６】
図４における各層の具体的な厚さは、例えば次のようになっている。場所ＸＡすなわち長辺上では、ホール輸送層２２１の厚さは１６０ｎｍ、発光層２２２の厚さは４０ｎｍ、電子輸送層２２３の厚さは３０ｎｍ、電子注入層２２４の厚さは３０ｎｍである。場所ＸＢすなわち長辺と長軸の中間では、ホール輸送層２２１の厚さは１３５ｎｍ、発光層２２２、電子輸送層２２３、電子注入層２２４の膜厚は位置ＸＡと同じである。場所ＸＣすなわち長軸上では、ホール輸送層２２１の厚さは１１０ｎｍ、発光層２２２、電子輸送層２２３、電子注入層２２４の厚さは位置ＸＡ、位置ＸＢと同じである。本実施例における各層の膜厚は以上のとおりであるが、図４のような膜構成において、最下層のホール輸送層２２１は、例えば、２０ｎｍから１８０ｎｍ程度まで変化させることが出来る。
【００５７】
図４において、ホール輸送層２２１の膜厚のみを変化させる理由は次のとおりである。理由の一つは、ホール輸送層２２１の膜厚が最も大きいので、膜厚を変化させやすいことである。他の理由は、下部電極２１に最も近い有機ＥＬ層２２だという点である。この点を詳しく説明すると次のとおりである。
【００５８】
図２に示すような有機ＥＬ表示装置は小型であるので、一個ずつ製造したのでは効率が悪い。したがって、マザー基板に多数の有機ＥＬ表示パネルを形成して、完成後に、マザー基板からダイシングあるいはスクライビング等によって個々の有機ＥＬ表示パネルを分離する。
【００５９】
ところで、有機ＥＬ層２２は一般には蒸着によって形成される。フォトリソグラフィの工程を使用すると、エッチング液、あるいは、現像液等によって有機ＥＬ層２２がダメージを受けるからである。すなわち、有機ＥＬ層２２の形成にはウェットプロセスは使用できない。
【００６０】
蒸着によって有機ＥＬ層２２を形成する場合に、マザー基板に形成された個々の有機ＥＬ表示パネルの内部において、膜厚を変化させることは非常に困難である。すなわち、蒸着源の位置、蒸着源と基板との距離等を制御することによって、マザー基板内における蒸着膜厚の分布は制御可能であるが、個々の液晶表示パネル内の膜厚分布は制御不可能である。
【００６１】
本発明においては、有機ＥＬ層２２のうち、最下層はインクジェット方式によって形成する。インクジェット方式によれば、個々の画素毎に有機ＥＬ材料の吐出量を制御することが出来る。したがって、個々の有機ＥＬ表示パネル内において、表示領域１００の位置によって膜厚を変化させることが出来る。なお、インクジェットによる膜形成は大気中において行うことが出来る。
【００６２】
一方、発光層２２２およびそれよりも上の層は表示領域１００内で同じ膜厚で良いので、蒸着によって、マザー基板全体に同時に形成することが出来る。発光層２２２およびそれよりも上の有機ＥＬ層２２は、図４におけるホール輸送層２２１をインクジェットによって形成し、ホール輸送層２２１の溶媒等が十分揮発した後、蒸着によって形成されることになる。
【００６３】
以上説明したように、本発明においては、有機ＥＬ層２２の最下層をインクジェット方式によって形成することによって、個々の有機ＥＬ表示パネルにおける有機ＥＬ層２２全体の膜厚を変化させることが出来る。
【００６４】
図２においては、電源線６０は、表示領域１００の側部の外側に形成しているが、表示領域１００の輝度をより均一にするために、表示領域１００の短辺外側にも同時に電源線６０を形成する場合もありうるが、この場合も、画面の位置によって、有機ＥＬ層２２の膜厚を変化させることによって、より画面の輝度を均一に出来ることは以上で説明したのと同様である。
【００６５】
以上の説明においては、有機ＥＬ層２２の構成は、ホール輸送層２２１、発光層２２２、電子輸送層２２３、電子注入層２２４の４層構造であるが、この層構造に限らず、他の層構造、つまり、層数が多い場合であっても、少ない場合であっても、本発明を適用することが出来る。また、層の名前は大きな問題ではない。例えば、層構造が、下部電極２１から順にホール注入層、ホール輸送層２２１、発光層２２２、電子輸送層２２３、電子注入層２２４というような構成となっている場合がある。この場合も、少なくとも最下層をインクジェットで形成することによって有機ＥＬ表示パネル内における有機ＥＬ層２２の膜厚を制御することが出来る。
【００６６】
有機ＥＬ層２２のうち、最下層の膜厚が小さいために、最下層の膜厚のみの変化では、有機ＥＬ層２２全体の膜厚の制御を十分に出来ない場合は、最下層、および、その上の層の膜厚も変化させることによって有機ＥＬ層２２全体の膜厚を制御することが出来る。この場合は、最下層とその上の層をインクジェットによって形成する。
【００６７】
以上の説明では、図２に示すように、表示領域１００の長辺外側に電源線６０を配線し、表示領域１００内の上部電極２３に電流を供給する構成について説明した。しかし、レイアウトの都合により、表示領域１００の短辺側に電源線６０を配線して、表示領域１００内の上部電極２３に電流を供給する場合もありうる。本発明は、このような配置の有機ＥＬ表示装置についても適用することが出来る。この場合は、実施例の説明における長辺を短辺に読み替え、長軸を短軸に読み替えることによって、本発明を同様に適用することが出来る。
【００６８】
また、以上の説明では、いわゆるトップカソードタイプの有機ＥＬ表示装置について説明したが、トップアノードタイプの有機ＥＬ表示装置についても、同様にして、本発明を適用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】有機ＥＬ表示装置の断面図である。
【図２】本発明の有機ＥＬ表示装置の平面図である。
【図３】図２のコーナー部の詳細平面図である。
【図４】本発明の有機ＥＬ層の構成である。
【図５】従来例の有機ＥＬ層の構成である。
【符号の説明】
【００７０】
１０…素子基板、 １１…第１下地膜、 １２…第２下地膜、 １３…半導体層、 １４…ゲート絶縁膜、 １５…ゲート電極、 １６…層間絶縁膜、 １７…ＳＤ電極、 １８…無機パッシベーション膜、 １９…有機パッシベーション膜、 ２０…バンク、 ２１…下部電極、 ２２…有機ＥＬ層、 ２３…上部電極、 ４０…封止基板、 ５０…シール材、 ６０…電源線、 ６５…スルーホール、 ７０…端子部、 １００…表示領域、 １０１…赤画素、 １０２…緑画素、 １０３…青画素、 ２１１…反射電極、 ２２１…ホール輸送層、 ２２２…発光層、 ２２３…電子輸送層、 ２２４…電子注入層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機ＥＬ表示装置に係り、特に、画面の輝度を均一とすることが出来るトップエミッション型有機ＥＬ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ表示装置には、有機ＥＬ層から発光した光を、有機ＥＬ層等が形成されたガラス基板方向に取り出すボトムエミッション型と、有機ＥＬ層等が形成されたガラス基板と逆の方向に取り出すトップエミッション型とがある。トップエミッション型は有機ＥＬ層の面積を多く取ることが出来るのでディスプレイの明るさを大きくすることが出来るという利点がある。
【０００３】
有機ＥＬ表示装置では下部電極と上部電極との間に有機ＥＬ層を挟持し、上部電極に一定電圧を印加し、下部電極にデータ信号電圧を印加して有機ＥＬ層の発光を制御することによって画像を形成する。下部電極へのデータ信号電圧の供給は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を介して行われる。トップエミッション型有機ＥＬ表示装置では、このＴＦＴ等の上にも有機ＥＬ層を形成することが出来るので発光面積を大きくすることが出来る。
【０００４】
有機ＥＬ表示装置では上部電極から有機ＥＬ層に電流を供給する必要がある。トップエミッション型有機ＥＬ表示装置は上部電極を通して光を取り出す必要があるので、上部電極は透明でなければならない。透明電極としては、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＳｎＯ（酸化錫）等が存在するが、これらの金属酸化物導電膜は抵抗が高い。
【０００５】
上部電極は、表示領域全体に共通に蒸着あるいはスパッタリング等によって形成される。上部電極の抵抗が大きいと、上部電極の電源を供給する電源付近の電位と電源から遠い部分の電位とが異なることになり、表示領域内で輝度傾斜を生ずる。すなわち、電源に近い部分は明るく、電源から遠い部分は暗くなるという現象を生ずる。
【０００６】
「特許文献１」には、画素における発光層の膜厚を変化させることによって、電源からの距離に起因する明るさの変化を補償する技術が記載されている。すなわち、「特許文献１」においては、電源線に沿って、電流の上流側にあっては、下流側よりも発光層の厚さを厚くする構成が記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１５６７７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
「特許文献１」に記載の技術は、表示領域内にも電源線を配置し、この電源線から上部電極に電流を供給している。表示領域に形成する電源線は幅を大きくとれないために、電源線において、電圧降下が生ずる。「特許文献１」の構成は、この電源線における電圧降下を補償するために、発光層の厚さを変化させている。しかし、表示面積が対角３インチ程度以下の有機ＥＬ表示装置においては、画素の面積が小さくなるために、表示領域内に電源線を配線することは困難である。
【０００９】
一方、上部電極の上側に、画素と画素の間に補助電極を配線することによって上部電極における電源電圧の低下を防止することが可能であるが、やはり、画面が小さくなって、各画素の大きさが小さくなると、補助電極を配線するスペースが取れなくなる。
【００１０】
本発明の課題は、画面が比較的小さな有機ＥＬ表示装置において、電源線を表示領域に配線せずに、また、上部電極の上に補助電極を使用せずに、画面の明るさを均一にする有機ＥＬ表示装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記課題を解決するものであり、具体的手段は次のとおりである。
【００１２】
（１）下部電極と上部電極によって有機ＥＬ層が挟持された画素がマトリクス状に配置された表示領域が形成された素子基板を有するトップエミッション型有機ＥＬ表示装置であって、前記上部電極に電流を供給する電源線は、前記表示領域の外側で、前記表示領域の両側に延在し、前記有機ＥＬ層は前記表示領域の前記両側の端部における膜厚が、前記表示領域の中央部における膜厚よりも大きいことを特徴とするトップエミッション型有機ＥＬ表示装置。
【００１３】
（２）下部電極と上部電極によって有機ＥＬ層が挟持された画素がマトリクス状に配置された表示領域が形成された素子基板を有するトップエミッション型有機ＥＬ表示装置であって、前記上部電極に電流を供給する電源線は、前記表示領域の外側で、前記表示領域の両側に延在し、前記有機ＥＬ層は下部電極に接する層と、発光層と、上部電極に接する層を有し、前記有機ＥＬ層の前記下部電極に接する層は、前記表示領域の前記両側の端部における膜厚が、前記表示領域の中央部における膜厚よりも大きく、かつ、前記有機ＥＬ層の全膜厚は前記表示領域の前記両側の端部において、前記表示領域の中央部におけるよりも大きいことを特徴とするトップエミッション型有機ＥＬ表示装置。
【００１４】
（３）下部電極と上部電極によって有機ＥＬ層が挟持された画素がマトリクス状に配置された表示領域が形成された素子基板を有するトップエミッション型有機ＥＬ表示装置であって、前記上部電極に電流を供給する電源線は、前記表示領域の外側で、前記表示領域の両側に延在し、前記有機ＥＬ層は下部電極に接する層と、発光層と、上部電極に接する層を有し、前記有機ＥＬ層の前記下部電極に接する層はインクジェットで形成されており、前記発光層と前記上部電極に接する層は蒸着によって形成されていることを特徴とするトップエミッション型有機ＥＬ表示装置。
【００１５】
（４）前記有機ＥＬ層の前記下部電極に接する層は、前記表示領域の前記両側の端部における膜厚が、前記表示領域の中央部における膜厚よりも大きく、かつ、前記有機ＥＬ層の全膜厚は前記表示領域の前記両側の端部において、前記表示領域の中央部におけるよりも大きいことを特徴とする（３）に記載のトップエミッション型有機ＥＬ表示装置。
【００１６】
（５）前記有機ＥＬ表示装置はトップカソード型であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置。
【００１７】
（６）前記表示領域の対角径は３インチ以下であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、トップエミッション型有機ＥＬ表示装置において、電源線を表示領域の両側に配置するだけで、表示領域における輝度傾斜を小さくすることが出来る。したがって、本発明によれば、上部電極における電圧降下を小さくするための補助電極等を形成する必要がないので、画素面積が小さい、高精細画面を実現することが出来る。
【００１９】
また、本発明によれば、複数層から形成された有機ＥＬ層のうち、下部電極に接する層をインクジェットによって形成し、他の層は蒸着によって形成するので、小型の有機ＥＬ表示装置の表示領域内においても、有機ＥＬ層の膜厚を変化させることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下実施例に従い、本発明の内容を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は本発明が適用されるトップエミッション型の有機ＥＬ表示装置の画素部の断面図である。トップエミッション型有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬ層２２の上にアノードが存在するトップアノード型と、有機ＥＬ層２２の上にカソードが存在するトップカソード型とが存在する。図１はトップカソード型の場合であるが、トップアノード型の場合も本発明は同様に適用することが出来る。
【００２２】
図１において、素子基板１０の上にはＳｉＮからなる第１下地膜１１と、ＳｉＯ２からなる第２下地膜１２が形成されている。ガラス基板からの不純物が半導体層１３を汚染することを防止するためである。第２下地膜１２の上には半導体層１３が形成される。半導体層１３はＣＶＤによってａ−Ｓｉ膜が形成されたあと、レーザー照射によってｐｏｌｙ−Ｓｉ膜に変換する。
【００２３】
半導体層１３を覆って、ＳｉＯ２からなるゲート絶縁膜１４が形成される。ゲート絶縁膜１４を挟んで、半導体層１３と対向する部分にゲート電極１５が形成される。ゲート電極１５をマスクにして、半導体層１３にリンあるいはボロン等の不純物をイオンインプランテーションによって打ち込み、導電性を付与して、半導体層１３にソース部あるいはドレイン部を形成する。
【００２４】
ゲート電極１５を覆って層間絶縁膜１６がＳｉＯ２によって形成される。ゲート配線とドレイン電極１７を絶縁するためである。層間絶縁膜１６の上にはドレイン電極１７が形成される。ドレイン電極１７は層間絶縁膜１６およびゲート絶縁膜１４のスルーホール６５を介して半導体層１３のドレイン部と接続する。
【００２５】
その後、ＴＦＴを保護するために、ＳｉＮからなる無機パッシベーション膜１８が被着される。無機パッシベーション膜１８の上には、有機パッシベーション膜１９が形成される。有機パッシベーション膜１９は無機パッシベーション膜１８とともに、ＴＦＴをより完全に保護する役割を有するとともに、有機ＥＬ層２２が形成される面を平坦にする役割を有する。したがって、有機パッシベーション膜１９は１〜４μｍと、厚く形成される。
【００２６】
有機パッシベーション膜１９の上には反射電極２１１がＡｌまたはＡｌ合金によって形成される。ＡｌまたはＡｌ合金は反射率が高いので、反射電極２１１として好適である。反射電極２１１は有機パッシベーション膜１９および無機パッシベーション膜１８に形成されたスルーホール６５を介してドレイン電極１７と接続する。
【００２７】
図１はトップカソード型の有機ＥＬ表示装置なので、有機ＥＬ層２２の下部電極２１はアノードとなる。反射電極２１１を構成するＡｌあるいはＡｌ合金は、仕事関数が小さく、アノードとしては不適なので、反射電極２１１の上にアノードとなる下部電極２１をＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）によって形成する。ＩＴＯはスパッタリングによって形成した後、アニールすると導電率を上昇させることが出来る。
【００２８】
下部電極２１の上には有機ＥＬ層２２が形成される。有機ＥＬ層２２は複数の層によって形成される。本実施例では、下層からホール輸送層２２１、発光層２２２、電子輸送層２２３、電子注入層２２４が形成されている。有機ＥＬ層２２の上にはアノードとなる上部電極２３が形成される。本実施例では上部電極２３としてはＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）を用いている。ＩＺＯはマスクを用いず、表示領域１００全体に蒸着される。ＩＺＯの厚さは光の透過率を維持するために、３０ｎｍ程度に形成される。
【００２９】
ＩＺＯはアニールをしない状態においては、ＩＴＯよりも抵抗が低い。有機ＥＬは過度に熱を加えると破壊する。例えば、上部電極２３にＩＴＯを使用して、ＩＴＯの抵抗を下げるために温度を加えてアニールすると、有機ＥＬ層２２が破壊するので、上部電極２３にはアニール前においては抵抗率の小さいＩＺＯを使用する。
【００３０】
有機ＥＬ層２２は複数の層から成っているが、構成は次のとおりである。電子輸送層２２３としては電子輸送性を示し、アルカリ金属と共蒸着することにより電荷移動錯体化しやすいものであれば特に限定は無く、例えばトリス（８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（４-メチル-８-キノリノラート）アルミニウム、ビス（２-メチル−８−キノリノラート）−４−フェニルフェノラート−アルミニウム、ビス[２-[２-ヒドロキシフェニル]ベンゾオキサゾラート]亜鉛などの金属錯体や２−（４−ビフェニリル）−５−（４−tert−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、１，３−ビス[５−(ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル)−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル]ベンゼン等を用いることができる。
【００３１】
電子注入層２２４は電子輸送層２２３に用いた物質に対して電子供与性を示す材料を共蒸着して形成した、例えば、リチウム、セシウムなどのアルカリ金属、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属、さらには希土類金属等の金属類、あるいはそれらの酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物等から選択して電子供与性を示す物質として用いてもかまわない。
【００３２】
ホール輸送層２２１は、例えば、テトラアリールベンジシン化合物（トリフェニルジアミン：ＴＰＤ）、芳香族三級アミン、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、アミノ基を有するオキサジアゾール誘導体、ポリチオフェン誘導体、銅フタロシアニン誘導体等を用いることができる。
【００３３】
発光層２２２材料としては電子、ホールの輸送能力を有するホスト材料に、それらの再結合により蛍光もしくはりん光を発するドーパントを添加したもので共蒸着により発光層２２２として形成できるものであれば特に限定は無く、例えば、ホストとしてはトリス（８−キノリノラト）アルミニウム、ビス（８−キノリノラト）マグネシウム、ビス（ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリノラト）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウムオキシド、トリス（８−キノリノラト）インジウム、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム、８−キノリノラトリチウム、トリス（５−クロロ−８−キノリノラト）ガリウム、ビス（５−クロロ−８−キノリノラト）カルシウム、５，７−ジクロル−８−キノリノラトアルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−ヒドロキシキノリノラト）アルミニウム、ポリ［亜鉛（II）−ビス（８−ヒドロキシ−５−キノリニル）メタン］のような錯体、アントラセン誘導体、カルバゾール誘導体、等であっても良い。
【００３４】
また、ドーパントとしてはホスト中で電子とホールを捉えて再結合させ発光するものであって、例えば赤ではピラン誘導体、緑ではクマリン誘導体、青ではアントラセン誘導体などの蛍光を発光する物質やもしくはイリジウム錯体、ピリジナート誘導体などりん光を発する物質であっても良い。
【００３５】
最上層は光を取り出すために透明導電膜１４であればよい。本実施例ではＩＺＯとしたが光の透過率と電気抵抗との兼ね合いで他の透明導電膜を用いても良い。さらに、Ａｕ、Ａｇ等の金属膜も薄くすると透明となるので、場合によっては上部電極２３として使用することが出来る。
【００３６】
なお、有機ＥＬ層２２の端部における段切れによって，上部電極と下部電極が導通することを防止するために、画素と画素の間にバンク２０が形成される。バンク２０は有機材料で形成する場合もあるし、ＳｉＮのような無機材料で形成する場合もあるが，何れの場合も絶縁性材料を用いる。有機材料を使用する場合は、一般にはアクリル樹脂によって形成される。
【００３７】
上部電極２３は、有機ＥＬ層２２の上およびバンク２０の上等、有機ＥＬ表示装置の表示領域１００全体に蒸着あるいはスパッタリング等によって形成される。上部電極２３の上には空間を挟んでガラスによって形成された封止基板４０が設置されている。有機ＥＬ層２２は水分が存在すると発光効率が低下するので、水分から保護するために封止基板４０が配置される。封止基板４０は、端部において、ＴＦＴ基板とシール材５０によって接着している。封止基板４０とシール材５０によって素子基板１０に形成された有機ＥＬ層２２は水分から保護される。
【００３８】
図２は、本実施例による有機ＥＬ表示装置の平面図である。図２のような液晶表示装置は、表示領域１００の対角が３インチ以下の比較的小さなサイズの液晶表示装置である。図２において、有機ＥＬ層２２等が形成された素子基板１０と、素子基板１０に形成された有機ＥＬ層２２を水分から保護するための封止基板４０は、周辺に形成されたシール材５０を介して接着している。
【００３９】
素子基板１０は封止基板４０よりも大きく形成され、素子基板１０が封止基板４０によって封止されていない部分に端子部が形成される。この端子部は図示しないフレキシブル配線基板等と接続する。フレキシブル配線基板、および端子部を介して、表示領域１００に走査信号、映像信号、電源等が供給される。
【００４０】
シール材５０の内側には、画像が表示される表示領域１００が形成されている。表示領域１００よりやや広い面積に上部電極２３が形成されている。上部電極２３は周辺において、例えば、ドレイン電極と同層で形成された電源線６０とスルーホール６５を介して接続する。
【００４１】
本実施例においては、電源線６０は表示領域１００内には配線されておらず、表示領域１００の両側に配線された電源線６０を介して表示領域１００内の上部電極２３に電流が供給される。表示領域１００の両側に形成された電源線６０は、幅、あるいは厚さを十分にとることが出来、かつ、Ａｌのような抵抗率の小さな材料を用いることが出来る。したがって、電源線６０上では、電圧降下は問題にならない程度に設定することが出来る。
【００４２】
図２のような小さな画面においては、画素の大きさも小さいために、表示領域１００内に電源線６０を配線することは困難である。したがって、本実施例においては、上部電極２３には表示領域１００の両側に形成された電源線６０のみから電流が供給される。上部電極２３は金属等に比較して抵抗率の大きいＩＺＯで形成され、かつ、光透過率を維持するために、３０ｎｍ程度に薄く形成される。したがって、上部電極２３において、電圧降下が生ずる。
【００４３】
上部電極２３における電圧降下の様子を図２のグラフに示す。図２のグラフにおいて、縦軸ＶＡは上部電極２３の電位であり、横軸は、短軸方向の位置である。ＸＡは表示領域１００の側端部すなわち長辺上、ＸＣは中心すなわち長軸上、ＸＭはその中間である。
【００４４】
図２のグラフに示すように、上部電極２３の電位ＶＡは中心に向かうにしたがって低下する。画面の大きさが例えば、対角３インチの場合、長軸上における上部電極２３の電位は、長辺上における上部電極２３の電位の８０％程度となる。したがって、有機ＥＬ層２２の構成が同一であれば、画面中央の輝度は、画面周辺の輝度の８０％程度となる。
【００４５】
図３は、図２のＡで示すコーナー部の拡大図である。図３は素子基板１０のみ示し、シール材５０は省略されている。図３において、表示領域１００には、赤画素１０１、緑画素１０２、青画素１０３が並列して形成されている。各画素には上部電極２３がＩＺＯによって共通に形成されている。上部電極２３は、画素が形成されている表示領域１００よりもやや外側にまで形成され、電源線６０とスルーホール６５を介して接続している。
【００４６】
上部電極２３の外側には、電源線６０が配線されている。電源線６０はＡｌまたはＡｌ合金で形成されているので、抵抗は小さい。したがって、電源線６０において、図３の縦方向の電圧降下はほとんど問題にならない。電源線６０は、ドレイン電極等と同層で形成されている。電源線６０は、レイアウトによっては、ゲート線あるいは走査線と同層で形成しても良い。
【００４７】
電源線６０は例えば、ドレイン電極と同層で形成されているので、上部電極２３との接続はスルーホール６５を介して行われる。図３において、上部電極２３の電位は、電源線６０の付近が最も電圧が高く、白抜きの矢印で示すように、画面の中心に向かうにしたがって低下する。
【００４８】
図５に示すように、画面全面に渡って有機ＥＬ層２２が同じ厚さで形成されていると、画面中央における有機ＥＬ層２２に印加される電界強度が画面の側部の有機ＥＬ層２２に印加される電界強度よりも小さいくなるので、画面中央における明るさが低下する。
【００４９】
図５において、縦軸Ｔは有機ＥＬ層２２の厚さであり、横軸は画面の短軸方向の位置である。ＸＡ、ＸＢ、ＸＣは図２に示す位置に対応する。図５の縦軸Ｔは有機ＥＬ層２２の膜厚である。図５において、下部電極２１の側からホール輸送層２２１、発光層２２２、電子輸送層２２３、電子注入層２２４が形成されている。図５において、全体膜厚および各層の膜厚は位置ＸＡ、ＸＢ、ＸＣにおいて全て同じである。図５における各層の膜厚は、例えば、ホール輸送層２２１は１１０ｎｍ、発光層２２２は４０ｎｍ、電子輸送層２２３は３０ｎｍ、電子注入層２２４は３０ｎｍである。
【００５０】
図５のように各場所の有機ＥＬ層２２の全体の厚さおよび、個々の層の厚さは全て同じであると、画面中心付近の上部電圧の電圧が低下するので、画面中心における有機ＥＬ層２２に印加される電界が小さくなり、有機ＥＬ層２２の電流密度が低下するので、画面中心における輝度が低下する。
【００５１】
本発明は、このような画面上の輝度の傾きを軽減するために、画面の側端すなわち長辺部分と、画面の中央すなわち画面の長軸上とで有機ＥＬ層２２の厚さを変化させる。この様子を図４に示す。
【００５２】
図４において、縦軸Ｔは有機ＥＬ層２２の厚さであり、横軸は画面の短軸方向の位置である。ＸＡ、ＸＢ、ＸＣは図２に示す位置に対応する。すなわち、ＸＡは表示領域１００の長辺の位置であり、ＸＣは表示領域１００の長軸上の位置であり、ＸＢはその中間の位置である。
【００５３】
図４において、有機ＥＬ層２２の厚さは、各場所によって異なっている。有機ＥＬ層２２は、画面の長辺部において、画面の長軸上よりも厚く形成されている。有機ＥＬ層は、複数の層から形成されている。すなわち、下部電極２１の側からホール輸送層２２１、発光層２２２、電子輸送層２２３、電子注入層２２４が形成されている。
【００５４】
図４において、画面長軸上において、有機ＥＬ層２２の全ての層が画面長辺上の有機ＥＬ層２２に比較して薄くなっているのではなく、最下層のホール輸送層２２１のみが薄くなっている。そして、ホール輸送層２２１の上に形成される発光層２２２、電子輸送層２２３、電子注入層２２４等は、画面の長辺上と画面の長軸上とで、同じ厚さとなっている。
【００５５】
このような構成とすることによって、発光層２２２に印加される電界の強度を画面の長辺上と画面の長軸上とで同じにするとともに、発光層２２２の厚さを同じとすることによって、発光層２２２における輝度の寿命を画面長軸上と画面の長辺上とで同等にすることが出来る。
【００５６】
図４における各層の具体的な厚さは、例えば次のようになっている。場所ＸＡすなわち長辺上では、ホール輸送層２２１の厚さは１６０ｎｍ、発光層２２２の厚さは４０ｎｍ、電子輸送層２２３の厚さは３０ｎｍ、電子注入層２２４の厚さは３０ｎｍである。場所ＸＢすなわち長辺と長軸の中間では、ホール輸送層２２１の厚さは１３５ｎｍ、発光層２２２、電子輸送層２２３、電子注入層２２４の膜厚は位置ＸＡと同じである。場所ＸＣすなわち長軸上では、ホール輸送層２２１の厚さは１１０ｎｍ、発光層２２２、電子輸送層２２３、電子注入層２２４の厚さは位置ＸＡ、位置ＸＢと同じである。本実施例における各層の膜厚は以上のとおりであるが、図４のような膜構成において、最下層のホール輸送層２２１は、例えば、２０ｎｍから１８０ｎｍ程度まで変化させることが出来る。
【００５７】
図４において、ホール輸送層２２１の膜厚のみを変化させる理由は次のとおりである。理由の一つは、ホール輸送層２２１の膜厚が最も大きいので、膜厚を変化させやすいことである。他の理由は、下部電極２１に最も近い有機ＥＬ層２２だという点である。この点を詳しく説明すると次のとおりである。
【００５８】
図２に示すような有機ＥＬ表示装置は小型であるので、一個ずつ製造したのでは効率が悪い。したがって、マザー基板に多数の有機ＥＬ表示パネルを形成して、完成後に、マザー基板からダイシングあるいはスクライビング等によって個々の有機ＥＬ表示パネルを分離する。
【００５９】
ところで、有機ＥＬ層２２は一般には蒸着によって形成される。フォトリソグラフィの工程を使用すると、エッチング液、あるいは、現像液等によって有機ＥＬ層２２がダメージを受けるからである。すなわち、有機ＥＬ層２２の形成にはウェットプロセスは使用できない。
【００６０】
蒸着によって有機ＥＬ層２２を形成する場合に、マザー基板に形成された個々の有機ＥＬ表示パネルの内部において、膜厚を変化させることは非常に困難である。すなわち、蒸着源の位置、蒸着源と基板との距離等を制御することによって、マザー基板内における蒸着膜厚の分布は制御可能であるが、個々の液晶表示パネル内の膜厚分布は制御不可能である。
【００６１】
本発明においては、有機ＥＬ層２２のうち、最下層はインクジェット方式によって形成する。インクジェット方式によれば、個々の画素毎に有機ＥＬ材料の吐出量を制御することが出来る。したがって、個々の有機ＥＬ表示パネル内において、表示領域１００の位置によって膜厚を変化させることが出来る。なお、インクジェットによる膜形成は大気中において行うことが出来る。
【００６２】
一方、発光層２２２およびそれよりも上の層は表示領域１００内で同じ膜厚で良いので、蒸着によって、マザー基板全体に同時に形成することが出来る。発光層２２２およびそれよりも上の有機ＥＬ層２２は、図４におけるホール輸送層２２１をインクジェットによって形成し、ホール輸送層２２１の溶媒等が十分揮発した後、蒸着によって形成されることになる。
【００６３】
以上説明したように、本発明においては、有機ＥＬ層２２の最下層をインクジェット方式によって形成することによって、個々の有機ＥＬ表示パネルにおける有機ＥＬ層２２全体の膜厚を変化させることが出来る。
【００６４】
図２においては、電源線６０は、表示領域１００の側部の外側に形成しているが、表示領域１００の輝度をより均一にするために、表示領域１００の短辺外側にも同時に電源線６０を形成する場合もありうるが、この場合も、画面の位置によって、有機ＥＬ層２２の膜厚を変化させることによって、より画面の輝度を均一に出来ることは以上で説明したのと同様である。
【００６５】
以上の説明においては、有機ＥＬ層２２の構成は、ホール輸送層２２１、発光層２２２、電子輸送層２２３、電子注入層２２４の４層構造であるが、この層構造に限らず、他の層構造、つまり、層数が多い場合であっても、少ない場合であっても、本発明を適用することが出来る。また、層の名前は大きな問題ではない。例えば、層構造が、下部電極２１から順にホール注入層、ホール輸送層２２１、発光層２２２、電子輸送層２２３、電子注入層２２４というような構成となっている場合がある。この場合も、少なくとも最下層をインクジェットで形成することによって有機ＥＬ表示パネル内における有機ＥＬ層２２の膜厚を制御することが出来る。
【００６６】
有機ＥＬ層２２のうち、最下層の膜厚が小さいために、最下層の膜厚のみの変化では、有機ＥＬ層２２全体の膜厚の制御を十分に出来ない場合は、最下層、および、その上の層の膜厚も変化させることによって有機ＥＬ層２２全体の膜厚を制御することが出来る。この場合は、最下層とその上の層をインクジェットによって形成する。
【００６７】
以上の説明では、図２に示すように、表示領域１００の長辺外側に電源線６０を配線し、表示領域１００内の上部電極２３に電流を供給する構成について説明した。しかし、レイアウトの都合により、表示領域１００の短辺側に電源線６０を配線して、表示領域１００内の上部電極２３に電流を供給する場合もありうる。本発明は、このような配置の有機ＥＬ表示装置についても適用することが出来る。この場合は、実施例の説明における長辺を短辺に読み替え、長軸を短軸に読み替えることによって、本発明を同様に適用することが出来る。
【００６８】
また、以上の説明では、いわゆるトップカソードタイプの有機ＥＬ表示装置について説明したが、トップアノードタイプの有機ＥＬ表示装置についても、同様にして、本発明を適用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】有機ＥＬ表示装置の断面図である。
【図２】本発明の有機ＥＬ表示装置の平面図である。
【図３】図２のコーナー部の詳細平面図である。
【図４】本発明の有機ＥＬ層の構成である。
【図５】従来例の有機ＥＬ層の構成である。
【符号の説明】
【００７０】
１０…素子基板、 １１…第１下地膜、 １２…第２下地膜、 １３…半導体層、 １４…ゲート絶縁膜、 １５…ゲート電極、 １６…層間絶縁膜、 １７…ＳＤ電極、 １８…無機パッシベーション膜、 １９…有機パッシベーション膜、 ２０…バンク、 ２１…下部電極、 ２２…有機ＥＬ層、 ２３…上部電極、 ４０…封止基板、 ５０…シール材、 ６０…電源線、 ６５…スルーホール、 ７０…端子部、 １００…表示領域、 １０１…赤画素、 １０２…緑画素、 １０３…青画素、 ２１１…反射電極、 ２２１…ホール輸送層、 ２２２…発光層、 ２２３…電子輸送層、 ２２４…電子注入層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部電極と上部電極によって有機ＥＬ層が挟持された画素がマトリクス状に配置された表示領域が形成された素子基板を有するトップエミッション型有機ＥＬ表示装置であって、
前記上部電極に給電する電源線は、前記表示領域の外側で、前記表示領域の両側に延在し、前記有機ＥＬ層は前記表示領域の前記両側の端部における膜厚が、前記表示領域の中央部における膜厚よりも大きいことを特徴とするトップエミッション型有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
下部電極と上部電極によって有機ＥＬ層が挟持された画素がマトリクス状に配置された表示領域が形成された素子基板を有するトップエミッション型有機ＥＬ表示装置であって、
前記上部電極に給電する電源線は、前記表示領域の外側で、前記表示領域の両側に延在し、
前記有機ＥＬ層は下部電極に接する層と、発光層と、上部電極に接する層を有し、
前記有機ＥＬ層の前記下部電極に接する層は、前記表示領域の前記両側の端部における膜厚が、前記表示領域の中央部における膜厚よりも大きく、かつ、前記有機ＥＬ層の全膜厚は前記表示領域の前記両側の端部において、前記表示領域の中央部におけるよりも大きいことを特徴とするトップエミッション型有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
下部電極と上部電極によって有機ＥＬ層が挟持された画素がマトリクス状に配置された表示領域が形成された素子基板を有するトップエミッション型有機ＥＬ表示装置であって、
前記上部電極に給電する電源線は、前記表示領域の外側で、前記表示領域の両側に延在し、
前記有機ＥＬ層は下部電極に接する層と、発光層と、上部電極に接する層を有し、
前記有機ＥＬ層の前記下部電極に接する層はインクジェットで形成されており、前記発光層と前記上部電極に接する層は蒸着によって形成されていることを特徴とするトップエミッション型有機ＥＬ表示装置。
【請求項４】
前記有機ＥＬ層の前記下部電極に接する層は、前記表示領域の前記両側の端部における膜厚が、前記表示領域の中央部における膜厚よりも大きく、かつ、前記有機ＥＬ層の全膜厚は前記表示領域の前記両側の端部において、前記表示領域の中央部におけるよりも大きいことを特徴とする請求項３に記載のトップエミッション型有機ＥＬ表示装置。
【請求項５】
前記有機ＥＬ表示装置はトップカソード型であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項６】
前記表示領域の対角径は３インチ以下であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項１】
下部電極と上部電極によって有機ＥＬ層が挟持された画素がマトリクス状に配置された表示領域が形成された素子基板を有するトップエミッション型有機ＥＬ表示装置であって、
前記上部電極に給電する電源線は、前記表示領域の外側で、前記表示領域の両側に延在し、前記有機ＥＬ層は前記表示領域の前記両側の端部における膜厚が、前記表示領域の中央部における膜厚よりも大きいことを特徴とするトップエミッション型有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
下部電極と上部電極によって有機ＥＬ層が挟持された画素がマトリクス状に配置された表示領域が形成された素子基板を有するトップエミッション型有機ＥＬ表示装置であって、
前記上部電極に給電する電源線は、前記表示領域の外側で、前記表示領域の両側に延在し、
前記有機ＥＬ層は下部電極に接する層と、発光層と、上部電極に接する層を有し、
前記有機ＥＬ層の前記下部電極に接する層は、前記表示領域の前記両側の端部における膜厚が、前記表示領域の中央部における膜厚よりも大きく、かつ、前記有機ＥＬ層の全膜厚は前記表示領域の前記両側の端部において、前記表示領域の中央部におけるよりも大きいことを特徴とするトップエミッション型有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
下部電極と上部電極によって有機ＥＬ層が挟持された画素がマトリクス状に配置された表示領域が形成された素子基板を有するトップエミッション型有機ＥＬ表示装置であって、
前記上部電極に給電する電源線は、前記表示領域の外側で、前記表示領域の両側に延在し、
前記有機ＥＬ層は下部電極に接する層と、発光層と、上部電極に接する層を有し、
前記有機ＥＬ層の前記下部電極に接する層はインクジェットで形成されており、前記発光層と前記上部電極に接する層は蒸着によって形成されていることを特徴とするトップエミッション型有機ＥＬ表示装置。
【請求項４】
前記有機ＥＬ層の前記下部電極に接する層は、前記表示領域の前記両側の端部における膜厚が、前記表示領域の中央部における膜厚よりも大きく、かつ、前記有機ＥＬ層の全膜厚は前記表示領域の前記両側の端部において、前記表示領域の中央部におけるよりも大きいことを特徴とする請求項３に記載のトップエミッション型有機ＥＬ表示装置。
【請求項５】
前記有機ＥＬ表示装置はトップカソード型であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項６】
前記表示領域の対角径は３インチ以下であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２７９４７（Ｐ２０１０−２７９４７Ａ）
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８９４２８（Ｐ２００８−１８９４２８）
【出願日】平成２０年７月２３日（２００８．７．２３）
【出願人】（５０２３５６５２８）株式会社 日立ディスプレイズ (2,552)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２３日（２００８．７．２３）
【出願人】（５０２３５６５２８）株式会社 日立ディスプレイズ (2,552)
【Ｆターム（参考）】
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