説明

有機EL表示装置

【課題】コストの増大を抑制しつつ、外部光の像の写りこみを抑制することが可能な有機EL表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 反射電極と、前記反射電極の上に配置された有機層と、前記有機層の上に配置された半透過電極と、前記半透過電極の上に配置されビーズを含有するビーズ含有層と、を備えたことを特徴とする有機EL表示装置。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス(EL)表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、自発光型で、高速応答、広視野角、高コントラストの特徴を有し、かつ、更に薄型軽量化が可能な有機エレクトロルミネセンス(EL)素子を用いた表示装置の開発が盛んに行われている。
【0003】
例えば、特許文献1によれば、外部光の像の写り込みを防止するために、再帰性反射板を備えた有機EL表示素子が開示されている。再帰性反射板の一例として、コーナーキューブアレイや微小球からなる構成が開示されている。
【0004】
しかしながら、このような再帰性反射板は、アルミニウム電極の下地として背面側基板との間に作りこむ必要がある。また、再帰性反射板の表面は、アルミニウム電極の下地となるため、高い平滑性が要求される。このため、製造プロセスが複雑となって、コストの増大を招くおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2007−165331号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の目的は、コストの増大を抑制しつつ、外部光の像の写りこみを抑制することが可能な有機EL表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様によれば、反射電極と、前記反射電極の上に配置された有機層と、前記有機層の上に配置された半透過電極と、前記半透過電極の上に配置されビーズを含有するビーズ含有層と、を備えたことを特徴とする有機EL表示装置が提供される。
【0008】
本発明の他の態様によれば、反射電極と、前記反射電極の上に配置された有機層と、前記有機層の上に配置された半透過電極と、前記半透過電極の上に配置され、前記反射電極に入射した外光を略入射方向に向けて出射する再帰性層と、を備えたことを特徴とする有機EL表示装置が提供される。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、コストの増大を抑制しつつ、外部光の像の写りこみを抑制することが可能な有機EL表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】図1は、本発明の一態様に係る有機EL表示装置の構成を概略的に示す平面図である。
【図2】図2は、図1に示した有機EL表示装置の有機EL素子を含む表示パネルの概略断面図である。
【図3】図3は、図1に示した有機EL表示装置の有機EL素子を含む他の構成の表示パネルの概略断面図である。
【図4】図4は、トリプレットと、ビーズ含有層に含まれるビーズとの関係を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の一態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【0012】
図1は、有機EL表示装置の構成を概略的に示す平面図である。
【0013】
すなわち、有機EL表示装置は、表示パネル1を備えている。この表示パネル1は、アレイ基板100及び封止基板200を備えている。アレイ基板100は、画像を表示するアクティブエリア102において、マトリクス状に配置された複数の有機EL素子OLEDを備えている。封止基板200は、アレイ基板100の有機EL素子OLEDと向かい合っている。これらのアレイ基板100と封止基板200とは、アクティブエリア102を囲むように枠状に配置されたシール部材300により接合されている。
【0014】
図2は、図1に示した有機EL表示装置の有機EL素子OLEDを含む表示パネル1の断面図である。
【0015】
アレイ基板100は、ガラスなどの絶縁基板101、絶縁基板101の上に形成されたスイッチングトランジスタSW、有機EL素子OLEDなどを有している。絶縁基板101の上には、アンダーコート層111が配置されている。このアンダーコート層111は、例えば、シリコン酸化物によって形成されている。このようなアンダーコート層111は、アクティブエリア102の概ね全体に亘って延在している。
【0016】
アンダーコート層111の上には、スイッチングトランジスタSWの半導体層SCが配置されている。この半導体層SCは、例えばポリシリコンによって形成されている。この半導体層SCには、チャネル領域SCCを挟んでソース領域SCS及びドレイン領域SCDが形成されている。
【0017】
半導体層SCは、ゲート絶縁膜112によって被覆されている。また、ゲート絶縁膜112は、アンダーコート層111の上に配置されている。このゲート絶縁膜112は、例えば、シリコン窒化物によって形成されている。このようなゲート絶縁膜112は、アクティブエリア102の概ね全体に亘って延在している。
【0018】
ゲート絶縁膜112の上には、チャネル領域SCCの直上にスイッチングトランジスタSWのゲート電極Gが配置されている。この例では、スイッチングトランジスタSWは、トップゲート型のpチャネル薄膜トランジスタである。ゲート電極Gは、パッシベーション膜113によって被覆されている。また、パッシベーション膜113は、ゲート絶縁膜112の上に配置されている。このパッシベーション膜113は、例えば、シリコン窒化物によって形成されている。このようなパッシベーション膜113は、アクティブエリア102の概ね全体に亘って延在している。
【0019】
パッシベーション膜113の上には、スイッチングトランジスタSWのソース電極S及びドレイン電極Dが配置されている。ソース電極Sは、半導体層SCのソース領域SCSにコンタクトしている。ドレイン電極Dは、半導体層SCのドレイン領域SCDにコンタクトしている。
【0020】
ソース電極S及びドレイン電極Dは、有機絶縁膜114によって被覆されている。また、有機絶縁膜114は、パッシベーション膜113の上に配置されている。このような有機絶縁膜114は、アクティブエリア102の全体に亘って延在している。
【0021】
有機EL素子OLEDを構成する画素電極PEは、有機絶縁膜114の上に配置されている。画素電極PEは、スイッチングトランジスタSWのドレイン電極Dに接続されている。この画素電極PEは、この例では陽極に相当する。
【0022】
この画素電極PEは、反射電極PER及び透過電極PETが積層された2層構造である。つまり、反射電極PERは、有機絶縁膜114の上に配置されている。また、透過電極PETは、反射電極PERの上に積層されている。反射電極PERは、例えば、銀(Ag)、アルミニウム(Al)などの光反射性を有する導電材料によって形成されている。透過電極PETは、例えば、インジウム・ティン・オキサイド(ITO)、インジウム・ジンク・オキサイド(IZO)などの光透過性を有する導電材料によって形成されている。なお、画素電極PEは、2層構造に限らず、反射電極PER単層であっても良い。つまり、画素電極PEは、少なくとも反射電極PERを含んだ構成であれば良い。
【0023】
有機絶縁膜114の上には、隔壁PIが配置されている。この隔壁PIは、画素電極PEの周縁に沿って配置されている。この隔壁PIは、例えば樹脂材料をパターニングすることによって形成可能である。
【0024】
有機EL素子OLEDを構成する有機層ORGは、画素電極PEの上に配置されている。この有機層ORGは、少なくとも発光層を含み、さらに、ホール注入層、ホール輸送層、電子注入層、電子輸送層などを含んでも良い。
【0025】
有機EL素子OLEDを構成する対向電極CEは、半透過電極によって構成されている。この対向電極CEは、有機層ORGの上に配置されている。この例では、対向電極CEは、陰極に相当する。この対向電極CEは、有機層ORGのみならず隔壁PIも被覆している。このような対向電極CEは、例えば、マグネシウム・銀などによって形成されている。
【0026】
対向電極CEの上には、保護層115が配置されている。この保護層115は、例えば、シリコン酸化物やシリコン窒化物によって形成されている。このような保護層115は、アクティブエリア102の全体に亘って延在している。
【0027】
保護層115の上には、ビーズ含有層120が配置されている。このビーズ含有層120は、反射電極PERに入射した外部光を略入射方向に向けて出射する再帰性層として機能する。このようなビーズ含有層120は、例えば、樹脂層121にビーズ122を分散させて形成した層である。ビーズ122は、樹脂層121の中で密集した状態で配置され、しかも、ビーズ含有層120の厚さ方向に複数のビーズ122が積み重なることなく単層を形成するように配置されている。このビーズ122は、微小な直径の略球状体であり、ガラスやプラスチックなどの光透過性を有する材料によって形成されている。
【0028】
封止基板200は、ガラスやプラスチックなどの光透過性を有する絶縁基板である。この封止基板200は、ビーズ含有層120の上に配置されている。なお、封止基板200は、外面200E、すなわち、有機EL素子OLEDと向かい合う面とは反対側の面に偏光板を備えていない。
【0029】
このような本実施形態の構成によれば、有機EL素子OLEDで発生した光のうち、封止基板200の側から出射される光が偏光板に吸収されることがないため、封止基板200の外面200Eに偏光板を備えた構成と比較して、有機EL素子OLEDの輝度を向上することができる。なお、有機EL素子OLEDで発生した光は、ビーズ含有層120のビーズ122を透過するため、ビーズ含有層120を配置したことによって観察者方向に出射される光量が著しく低減することはなく、輝度の低下は問題にならない。加えて、有機EL素子OLEDを構成する画素電極PEの反射電極PERと半透過電極である対向電極CEとの間の厚さをナノオーダに調整することによってマイクロキャビティ効果が得られ、輝度の向上に加えて、色純度を向上することも可能となる。
【0030】
また、本実施形態の構成によれば、封止基板200の側から有機EL素子OLEDに向かって入射した外部光は、反射電極PERによって反射された後に、ビーズ含有層120により略入射方向に向けて出射される。つまり、外部光の正反射を抑制することができる。このため、有機EL素子OLEDが光を発生している発光状態において、外部光のうちの観察者方向に出射される正反射の光量を低減できるため、コントラストを向上することが可能となる。
【0031】
図2に示した構成の表示パネル1と、比較例として図2に示した構成からビーズ含有層を省略した構成の表示パネルとを用意し、10000lxの外部光の下でコントラストを測定したところ、比較例の表示パネルのコントラストを1としたとき、図2に示した本実施形態の表示パネル1のコントラストは8となった。
【0032】
さらに、本実施形態の構成によれば、ビーズ含有層120を配置したことにより、発光状態のみならず、有機EL素子OLEDが光を発生していない非発光状態において、外部光の像の写りこみを抑制することが可能となる。例えば、表示パネル1が黒を表示している際にも、外部光の像の映り込みが抑制されるため、良好な黒表示を実現できる。
【0033】
本実施形態において、上述したビーズ含有層120は、保護層115及び封止基板200に接着されている。例えば、樹脂層121にビーズ122を分散させたフィルム状のビーズ含有層120と保護層115との間、及び、ビーズ含有層120と封止基板200との間にそれぞれ接着剤として感光性樹脂材料あるいは熱硬化性樹脂材料を塗布し、この樹脂材料を硬化させることによって、ビーズ含有層120は、保護層115及び封止基板200の双方に接着される。
【0034】
このように、フィルム状のビーズ含有層120を有機EL素子OLEDと封止基板200との間に配置し、接着する手法によって、外部光を略入射方向に出射する再帰性の効果が得られる。すなわち、簡素な製造プロセスによってビーズ含有層120を設置することができ、アレイ基板100に再帰性反射板を作りこむ製造プロセスと比較して、プロセス負荷が小さく、コストの増大を抑制できる。
【0035】
なお、上述した手法の他に、ビーズ122を分散させた感光性樹脂材料あるいは熱硬化性樹脂材料を保護層115の上に塗布し、この樹脂材料に封止基板200を重ねた状態で樹脂材料を硬化させることにより、保護層115及び封止基板200の双方に接着されたビーズ含有層120を形成することも可能である。
【0036】
いずれの手法においても、ビーズ含有層120と対向電極CEとの間には、保護層115が配置されているため、ビーズ含有層120あるいは接着剤として利用される樹脂材料が有機EL素子OLEDに接触しない。このため、ビーズ含有層120に含まれる樹脂層121や接着剤による有機EL素子OLEDの汚染、あるいは、水分の浸入を防止できる。
【0037】
ビーズ含有層120と反射電極PERとの間には、有機EL素子OLEDを構成する透過電極PET、有機層ORG、及び、対向電極CEに加えて、保護層115が配置されている。厚さの一例として、有機EL素子OLEDの透過電極PET、有機層ORG、及び、対向電極CEの総厚が0.1μm〜1.5μm程度、保護層115の厚さが50nm程度、ビーズ含有層120を保護層115に接着する樹脂材料の厚さが1μm程度であるとすると、反射電極PERからビーズ含有層120の下面までの距離は最大で2.5μm程度である。この反射電極−ビーズ含有層間の距離は、ビーズ122の直径の平均値が15μm程度であるとすると、ビーズ122の直径に比して十分に小さい。このため、反射電極PERとビーズ含有層120とが接触していなくとも、外部光を略入射方向に出射する再帰性の効果は得られる。
【0038】
ビーズ含有層120に含まれるビーズ122は、単層を形成するように配置された場合に再帰性の効果がもっとも大きくなる。なお、ここで単層とは、ビーズ含有層120の厚さがビーズ122の直径の平均値の2倍未満である状態とする。
【0039】
本実施形態においては、図2に示した例に限らず、対向電極CEとビーズ含有層120との間の保護層115は省略しても良い。つまり、ビーズ含有層120は、対向電極CEに接着されても良い。
【0040】
ビーズ含有層120は、保護層115と完全に密着していなくてもよい。また、保護層を省略した場合には、ビーズ含有層120は、対向電極CEと完全に密着していなくてもよい。つまり、ビーズ含有層120と保護層115との間、あるいは、ビーズ含有層120と対向電極CEとの間の一部に空気層などの空間が介在していても、外部光を略入射方向に出射する再帰性の効果が得られるが、有機EL素子OLEDで発生した光を効率よく封止基板200の側から出射させるためには、空間が介在しないことが望ましい。
【0041】
また、表示パネル1において、封止基板200の有機EL素子OLEDと対向する面に着色樹脂材料によって形成されたカラーフィルタを配置しても良い。このようなカラーフィルタは、外部光の一部を吸収する。このため、表示パネル1に表示された画像が外部光の影響をより受けにくくなり、コントラストをさらに向上することができる。
【0042】
次に、本実施形態の変形例について説明する。
【0043】
図3は、図1に示した有機EL表示装置の有機EL素子OLEDを含む他の構成の表示パネル1の断面図である。なお、図2に示した構成と同一構成については、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。
【0044】
図3に示した表示パネル1では、図2に示した表示パネル1と比較して、ビーズ含有層120が封止基板200の外面200Eに配置された点で相違する。アレイ基板100は、絶縁基板101と有機EL素子OLEDとの間に、アンダーコート層111、ゲート絶縁膜112、パッシベーション膜113、及び、有機絶縁膜114を備えている。スイッチングトランジスタSWは、アンダーコート層111とゲート絶縁膜112との間に配置されソース領域SCS、チャネル領域SCC、及び、ドレイン領域SCDを有する半導体層SC、ゲート絶縁膜112とパッシベーション膜113との間に配置されたゲート電極G、パッシベーション膜113と有機絶縁膜114との間に配置されたソース電極S及びドレイン電極をD備えている。有機EL素子OLEDは、有機絶縁膜114の上に配置された反射電極PER及び反射電極PERの上に配置された透過電極PETを有する画素電極、画素電極PEの上に配置された有機層ORG、及び、有機層ORGの上に配置された半透過電極である対向電極CEを備えている。対向電極CEの上には、保護層115が配置されている。封止基板200は、保護層115の上に配置されている。ビーズ含有層120は、封止基板200の上に配置されている。
【0045】
このような変形例の構成においても、図2に示した構成と同様の効果が得られる。
【0046】
また、図3に示した変形例においては、ビーズ含有層120は、封止基板200に接着されている。例えば、フィルム状のビーズ含有層120と封止基板200との間に接着剤として感光性樹脂材料あるいは熱硬化性樹脂材料を塗布し、この樹脂材料を硬化させることによって、ビーズ含有層120は、封止基板200に接着される。また、ビーズ122を分散させた感光性樹脂材料あるいは熱硬化性樹脂材料を封止基板200の上に塗布し、この樹脂材料を硬化させることにより、封止基板200に接着されたビーズ含有層120を形成することも可能である。
【0047】
このように、ビーズ含有層120と有機EL素子OLEDとの間には、封止基板200が介在するため、ビーズ含有層120を形成する過程で有機EL素子OLEDがダメージを受けることはなく、ビーズ含有層120を形成する手法については特に制限が無い。また、ビーズ含有層120あるいは接着剤として利用される樹脂材料が有機EL素子OLEDに接触しないため、ビーズ含有層120に含まれる樹脂層121や接着剤による有機EL素子OLEDの汚染、あるいは、水分の浸入を防止できる。
【0048】
なお、対向電極CEと封止基板200との間の保護層115は省略しても良い。また、図3に示したように、封止基板200は、保護層115と完全に密着していなくてもよい。また、保護層115を省略した場合には、封止基板200は、対向電極CEと完全に密着していなくても良い。つまり、封止基板200と保護層115との間、あるいは、封止基板200と対向電極CEとの間の一部に空気層などの空間が介在していてもよい。なお、封止基板200と保護層115との間、あるいは、封止基板200と対向電極CEとの間に空間が介在しないように、樹脂層が充填されても良い。
【0049】
また、表示パネル1において、封止基板200の有機EL素子OLEDと対向する面に着色樹脂材料によって形成されたカラーフィルタを配置しても良い。このようなカラーフィルタは、外部光の一部を吸収する。このため、表示パネル1に表示された画像が外部光の影響をより受けにくくなり、コントラストをさらに向上することができる。
【0050】
次に、ビーズ含有層120が含有するビーズ122の直径と、画素サイズとの関係について説明する。
【0051】
図4は、トリプレットTと、ビーズ含有層120に含まれるビーズ122との関係を模式的に示す平面図である。トリプレットTは、X方向及びY方向の長さが略同等の正方形状に形成されている。トリプレットTは、赤色を表示する画素PX1、緑色を表示する画素PX2、及び、青色を表示する画素PX3によって構成されている。ここでは、各画素PX1乃至PX3は、有機EL素子OLEDを構成する画素電極PEあるいは反射電極PERの寸法と実質的に同一であるものとする。
【0052】
各画素PX1乃至PX3は、それぞれY方向に延びた長方形状に形成されている。また、図4に示した例では、これらの各画素PX1乃至PX3は、実質的に同一寸法であり、X方向に沿った短辺のそれぞれの長さ及びY方向に沿った長辺のそれぞれの長さは略同等である。
【0053】
トリプレットTの一辺の長さは、例えば100μmである。この場合、各画素PX1乃至PX3の長辺の長さは100μmであり、各画素PX1乃至PX3の短辺の長さは30μm程度である。このようなトリプレットTに対して、ビーズ含有層120のビーズ122の直径は、各画素PX1乃至PX3の短辺の長さよりも小さい。たとえば、各画素PX1乃至PX3にかかるビーズ122の直径の平均値は、10〜20μm程度である。
【0054】
このように、ビーズ122の直径が各画素PX1乃至PX3の短辺の長さよりも小さい場合には、外部光が略入射方向に出射される再帰性の効果が高く、外部光が入射時と出射時とで同色の画素を通過するため、色ズレや混色の発生を防止できる。
【0055】
ビーズ122の直径は、10μm以上、100μm以下であることが望ましい。ビーズ122の直径が10μmより小さい場合には、ビーズ122を同一平面内で均一に並べることが難しく、再帰性の効果が減少するおそれがある。また、ビーズ122の直径が100μmを超える場合には、有機EL素子OLEDで発生した光の出射が妨げられ、輝度の低下を招くおそれがある。さらに、封止基板200と有機EL素子OLEDとの間にカラーフィルタが介在する場合には、カラーフィルタと有機EL素子OLEDとの間にビーズ含有層120を配置することによって、有機層ORGからカラーフィルタまでの距離が拡大し、視角方位で色ズレが発生するおそれがある。このため、ビーズ122の直径は10〜100μmの範囲とすることが望ましい。
【0056】
以上説明したように、コストの増大を抑制しつつ、外部光の像の写りこみを抑制することが可能な有機EL表示装置を提供することができる。
【0057】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【0058】
図4に示したトリプレットTの長さについては、一辺の長さが100μm、各画素PX1乃至PX3の長辺の長さが100μm、画素の短辺の長さが30μmの場合いついて説明したが、上記の例に限らない。
【0059】
有機EL素子OLEDの有機層ORGの材料については、蛍光材料を含んでいても良いし、燐光材料を含んでいても良い。
【符号の説明】
【0060】
1…表示パネル
100…アレイ基板 200…封止基板 300…シール部材
OLED…有機EL素子
PE…画素電極(PER…反射電極 PET…透過電極)
CE…対向電極
ORG…有機層
115…保護層
120…ビーズ含有層(再帰性層) 121…樹脂層 122…ビーズ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
反射電極と、
前記反射電極の上に配置された有機層と、
前記有機層の上に配置された半透過電極と、
前記半透過電極の上に配置されビーズを含有するビーズ含有層と、
を備えたことを特徴とする有機EL表示装置。
【請求項2】
さらに、半透過電極とビーズ含有層との間に配置された保護層と、
前記ビーズ含有層の上に配置された封止基板と、を備えたことを特徴とする請求項1に記載の有機EL表示装置。
【請求項3】
さらに、半透過電極とビーズ含有層との間に配置された封止基板を備えたことを特徴とする請求項1に記載の有機EL表示装置。
【請求項4】
前記ビーズ含有層のビーズの直径は、前記反射電極の短辺の長さよりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の有機EL表示装置。
【請求項5】
反射電極と、
前記反射電極の上に配置された有機層と、
前記有機層の上に配置された半透過電極と、
前記半透過電極の上に配置され、前記反射電極に入射した外部光を略入射方向に向けて出射する再帰性層と、
を備えたことを特徴とする有機EL表示装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2010−186693(P2010−186693A)
【公開日】平成22年8月26日(2010.8.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−31402(P2009−31402)
【出願日】平成21年2月13日(2009.2.13)
【出願人】(302020207)東芝モバイルディスプレイ株式会社 (2,170)
【Fターム(参考)】