JP6204209B2

JP6204209B2 - 有機ｅｌ表示装置

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Publication number: JP6204209B2
Application number: JP2014012820A
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Inventors: 足立　昌哉; 昌哉足立
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Filing date: 2014-01-27
Publication date: 2017-09-27
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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表示装置では、有機発光ダイオードからの光を効率良く外部に出射するため、有機層に電流を供給する電極のうち表示面側から見て奥側に配置される電極を反射率の高い材料で形成することがある。その場合、外光をも反射することとなりコントラスト比の低下等を招くため、表示面側に円偏光板を設けて外光反射を低減させることがあった。

下記特許文献１には、カラーフィルタによる外光反射の低減効果に加えて、半反射層と透明層と反射層との積層体による外光反射の低減効果を得る発明が記載されている。

特開２００９−１３５０８１

しかし、上述のように円偏光板を設けることとすると、薄型化が可能という有機ＥＬ表示装置の利点を少なからず犠牲にすることになるし、外光ばかりでなく有機発光ダイオードからの光をも波長によらず一律に低減させてしまうことになる。

また、特許文献１に示されるように画素毎に新たな層を積層することとすると、新たに追加した層が重なる領域のみを開口部としなければ反射光低減の効果が十分に得られないため、各層の位置ずれを考慮して開口を狭く設計しておくことが望ましくなる。しかし、開口を狭くすると有機ＥＬ表示装置の発光効率が低下してしまうおそれがある。

そこで、本発明は、発光効率の低下を抑制しつつ外光反射を低減する有機ＥＬ表示装置の提供を目的とする。

本発明の有機ＥＬ表示装置は、基板と、表示領域にマトリクス状に配置され、少なくとも発光層を含む有機層と発光領域とを具備する複数の画素と、前記有機層の前記基板とは反対側の表面に形成され、可視光を透過する第１の電極と、前記有機層を前記第１の電極とで挟み、前記第１の電極よりも可視光の透過率が低くかつ反射率が高い第２の電極と、前記第２の電極を前記有機層とで挟み、前記第２の電極よりも可視光の透過率が高くかつ反射率が低い絶縁層と、前記絶縁層を前記第２の電極とで挟み、前記複数の画素のうち隣接する画素にまたがって形成され、前記第２の電極よりも可視光の透過率が低くかつ反射率が高い第３の電極と、を備えることを特徴とする有機ＥＬ表示装置である。前記第１の電極及び前記有機層は、前記複数の画素の幾つかにまたがって形成されてもよい。

また、本発明の有機ＥＬ表示装置において、前記第３の電極は、前記有機層と前記第２の電極とが接する領域である発光領域を前記第１の電極側から平面視した場合に、前記発光領域よりも広く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、前記第３の電極は、前記第１の電極と電気的に接続されていてもよい。

また、本発明の有機ＥＬ表示装置において、前記隣接する画素は帯状に配置され、前記第３の電極は前記表示領域から前記表示領域の外側へ延在して形成され、前記表示領域の前記外側で前記第１の電極と電気的に接続されていてもよい。

また、本発明の有機ＥＬ表示装置において、前記第１の電極側から入射した光に対する前記発光領域の反射率は、前記第３の電極の反射率より小さくてもよい。

また、本発明の有機ＥＬ表示装置において、前記第１の電極側から入射した光に対する前記画素の反射率は、４５５ｎｍ乃至４９０ｎｍの波長帯の光よりも５４０ｎｍ乃至５７０ｎｍの波長帯の光について小さくてもよい。

また、本発明の有機ＥＬ表示装置において、前記第１の電極側から入射した４３０ｎｍ乃至７３０ｎｍの波長帯の光に対する前記画素の反射率は、５４０ｎｍ乃至５７０ｎｍの波長帯に含まれる光において最小となってもよい。

また、本発明の有機ＥＬ表示装置において、前記第２の電極は、金属材料からなる層と、前記金属材料よりも可視光の透過率が高い導電材料からなる層とで形成され、前記絶縁層は、前記第２の電極よりも厚いが、前記第３の電極よりも薄く形成され、前記第３の電極は、複数の金属を積層して形成されてもよい。

また、本発明の有機ＥＬ表示装置において、前記第２の電極は、５ｎｍ乃至３０ｎｍの厚みの金属を含み、前記第３の電極は、１００ｎｍ乃至５００ｎｍの厚みを有してもよい。

また、本発明の有機ＥＬ表示装置において、前記第２の電極は、少なくともマグネシウム、アルミニウム、チタン、クロム、鉄、銅、モリブデン、タングステン、銀、金のうちのいずれか１つを含んで形成されてもよい。

また、本発明の有機ＥＬ表示装置において、前記第２の電極は、モリブデンに酸化インジウムスズを積層して形成され、前記絶縁層は、窒化ケイ素で形成され、前記第３の電極は、アルミニウムにモリブデンを積層して形成されてもよい。

また、本発明の有機ＥＬ表示装置において、前記第２の電極は、厚さ７ｎｍ乃至９ｎｍのモリブデンに厚さ４５ｎｍ乃至５５ｎｍの酸化インジウムスズを積層して形成され、前記絶縁層は、厚さ７２ｎｍ乃至８８ｎｍの窒化ケイ素で形成され、前記第３の電極は、厚さ１８０ｎｍ乃至２２０ｎｍのアルミニウムに厚さ９０ｎｍ乃至１１０ｎｍのモリブデンを積層して形成されてもよい。

また、本発明の有機ＥＬ表示装置において、前記第２の電極は、前記絶縁層とモリブデンで挟まれる酸化インジウムスズをさらに含んで形成されてもよい。

また、本発明の有機ＥＬ表示装置において、前記第２の電極は、厚さ９ｎｍ乃至１１ｎｍの酸化インジウムスズに厚さ７ｎｍ乃至９ｎｍのモリブデンと厚さ４５ｎｍ乃至５５ｎｍの酸化インジウムスズを積層して形成され、前記絶縁層は、厚さ１８０ｎｍ乃至２２０ｎｍの窒化ケイ素で形成され、前記第３の電極は、厚さ１８０ｎｍ乃至２２０ｎｍのアルミニウムに厚さ９ｎｍ乃至１１ｎｍのモリブデンを積層して形成されてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置を示す概略図である。本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の概略配線図である。本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の回路図である。本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の画素の断面図である。本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の画素の平面図である。本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の画素の透視図である。本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の画素の断面のうち一部を拡大した図である。本発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の画素の断面のうち一部を拡大した図である。本発明の第１及び第２の実施形態と比較例に関して、画素の反射率と波長の関係を示す図である。本発明の第１及び第２の実施形態と比較例に関して、有機ＥＬ表示装置の反射率と波長の関係を示す図である。本発明の第１及び第２の実施形態の場合と円偏光板を配置した場合の輝度の違いを示す表である。本発明の第３の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の画素の透視図である。

以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、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。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

［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表示装置１を示す概略図である。有機ＥＬ表示装置１は、上フレーム２と、下フレーム３と、上フレーム２と下フレーム３とで挟まれるように固定された有機ＥＬパネル１０とから構成されている。尚、必要に応じて、上フレーム２と下フレーム３がない有機ＥＬパネル単体で有機ＥＬ表示装置を構成しても良い。

図２は、本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置１の配線図である。有機ＥＬパネル１０は、データ駆動回路１２及び走査駆動回路１３によって、パネル基板１００上の表示領域１１に形成された各画素を制御し、画像を表示する。ここで、データ駆動回路１２は、各画素に送るデータ信号を生成・発信するＩＣ（Integrated Circuit）であり、走査駆動回路１３は、画素に備えられたＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）へのゲート信号を生成・発信するＩＣである。なお、図面において、データ駆動回路１２及び走査駆動回路１３は、２箇所に形成されるものとして記載されているが、一つのＩＣに組み込まれていてもよいし、基板上に直接配線された回路によって形成されたものであってもよい。

走査駆動回路１３からの信号を伝える走査線１４は、次図で図示するようにスイッチトランジスタ３０のゲート電極に接続される。また、データ駆動回路１２からの信号を伝えるデータ線１５は、スイッチトランジスタ３０のソース・ドレイン電極に接続される。電位配線１６には、有機発光ダイオード６０に発光させるための基準電位が印加され、ドライバトランジスタ２０のソース・ドレイン電極に接続される。第１の電位供給配線１７及び第２の電位供給配線１８は電位供給源に接続され、トランジスタを介して電位配線１６に接続される。

図３は、本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置１の回路図である。有機ＥＬパネル１０の表示領域１１には、データ線１５がＤ_１からＤ_ｎまでｎ本形成されており、走査線１４がＧ_１からＧ_ｍまでｍ本形成されている。複数の画素ＰＸがマトリクス状に、走査線１４の延在方向及びデータ線１５延在方向に配置されている。例えば、Ｇ_１とＧ_２、Ｄ_１とＤ_２で囲まれる部分に画素ＰＸが形成される。

第１の走査線Ｇ_１はスイッチトランジスタ３０のゲート電極に接続されており、走査駆動回路１３から信号が印加されると、スイッチトランジスタ３０がオン状態になる。そこでデータ駆動回路１２から第１のデータ線Ｄ_１に信号が印加されると、蓄積容量４０に電荷が蓄積され、ドライバトランジスタ２０のゲート電極に電圧が印加されて、ドライバトランジスタ２０がオン状態になる。ここでスイッチトランジスタ３０がオフ状態となっても、蓄積容量４０に蓄えられた電荷により、一定期間はドライバトランジスタ２０がオン状態になる。有機発光ダイオード６０の陽極はドライバトランジスタ２０のソース・ドレイン間を通じて電位配線１６に接続されており、有機発光ダイオード６０の陰極は基準電位Ｖ_ｃに固定されているから、ドライバトランジスタ２０のゲート電圧に応じて有機発光ダイオード６０に電流が流れ、有機発光ダイオード６０が発光することとなる。また、付加容量５０が有機発光ダイオード６０の陽極と陰極との間に形成される。付加容量５０は、蓄積容量４０に書き込まれる電圧を安定させる効果を発揮し、有機発光ダイオード６０の安定動作に寄与する。具体的には、蓄積容量４０の静電容量よりも付加容量５０の静電容量が大きくなるようにすることで当該効果が発揮される。

図４は、本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置１の画素ＰＸの断面図である。図４は、前述のドライバトランジスタ２０と有機発光ダイオード６０の接続状態を具体的に表している。最下層には、ガラス等からなるパネル基板１００が配置され、その上にＳｉＮ_ｘ等からなる第１の下地膜１１０が形成され、さらにその上にＳｉＯ_ｘ等からなる第２の下地膜１２０が形成される。第２の下地膜１２０の上には、ドレイン電極層２１、ソース電極層２２、チャネル層２３が形成される。そして、ドレイン電極層２１、ソース電極層２２、チャネル層２３、及び第２の下地膜１２０を覆うようにゲート絶縁膜２４を形成した後、チャネル層２３の上方にゲート電極層２５が形成される。ここで、本実施形態では、ドレイン電極層２１、ソース電極層２２、チャネル層２３といった層を多結晶シリコンで形成するものとする。なお、チャネル層２３は非晶質シリコン等で形成されたものであってもよい。

ゲート電極層２５及びゲート絶縁膜２４を覆うように第１の層間絶縁膜１３０が積層され、ドレイン電極層２１とソース電極層２２にそれぞれ到達するスルーホールが形成される。それぞれのスルーホールには、ドレイン電極２６及びソース電極２７が形成され、ドレイン電極２６、ソース電極２７、及び第１の層間絶縁膜１３０を覆うように第２の層間絶縁膜２００が積層される。第２の層間絶縁膜２００の上には第３の電極３００が形成され、ソース電極２７に達するスルーホールが形成される。後述するように、第３の電極３００は、隣接する画素にまたがって形成される。その後、スルーホールが設けられた第２の層間絶縁膜２００と、第３の電極３００とを覆うように絶縁層４００が形成され、ソース電極２７に達するスルーホールが形成されて、スルーホールの底のソース電極２７と電気的に接続されるように第２の電極５００が形成される。

ここで、絶縁層４００は、ＳｉＮやＳｉＯｘなどの透明な無機材料、あるいは、アクリル樹脂やポリイミド樹脂などの透明な有機材料を用いて形成する。また、第２の電極５００は、数ｎｍ〜数十ｎｍの厚さのＭｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｇ、Ａｕなどの金属材料や、それらの合金材料を含んで形成する。より好ましくは、５〜３０ｎｍの厚さで形成する。第２の電極５００は、可視光の一部を透過し、一部を反射する半透過膜として構成する。なお、このような金属薄膜は、略均一な膜厚で形成された層にはならず、成膜領域において膜厚が異なるために島状の構造になる場合がある。島状になった場合であっても、可視光波長より短い間隔で金属が点在し、可視光レベルでは均質とみることができる状況であれば、層状の場合と同様の役割を果たすことができる。

第２の電極５００を金属薄膜だけで構成すると電気抵抗が高くなる場合があるので、第２の電極５００は金属電極と透明電極の積層構造で形成することが望ましい。また、第２の電極５００が陽極の場合は仕事関数の観点からもＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウムスズ）などの透明電極と金属電極の積層構造とすることが望ましい。第２の電極５００を構成する透明電極としては、ＩＴＯのほか、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、ＺｎＯ（Zinc Oxide）、あるいはグラフェンやＡｇワイヤを分散した層を用いることができる。第２の電極５００の上層には有機層６００が形成される。有機層６００は画素ＰＸの各々にけいさいされてもよい。また、有機層６００は画素ＰＸの幾つか、或いはマトリクス状に配置された画素ＰＸの全部に、跨って形成されてもよい。第２の電極５００を構成する金属電極と透明電極は、有機層６００側から透明電極、金属電極の順で積層した構造、または、金属電極を上下から透明電極で挟んだ構造とする。本実施形態では、前者を採用する。いずれにしても、有機層６００側の透明電極の厚さを金属電極の厚さよりも厚くすることが望ましい。透明電極は一般に金属電極よりも電気抵抗が高いため、金属電極の薄膜化で電気抵抗が高くなった状況を改善するには透明電極の厚さを金属電極よりも厚くすることが望ましいからである。

第３の電極３００と第２の電極５００の金属電極層との間の光路長が長くなると、観察する角度の違いによる光路差が大きくなり、角度による光学特性の変化が大きくなる。このためにも、第２の電極５００を構成する透明電極は第３の電極とは反対側の有機層６００側に設けて、第２の電極５００の金属電極層と第３の電極３００との光路長が長くなることを避け、角度による光学特性の変化を抑制することが望ましい。

第３の電極３００は、可視光を反射する導電材料を用いて形成する。例えば、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗなどの金属材料や、それらの合金材料を用いることができる。第３の電極３００の厚さは、１００ｎｍ〜５００ｎｍであることが望ましい。１００ｎｍよりも薄い場合、反射率が低下してしまうおそれがあるためである。また、電極を厚く形成するほど電気抵抗が下がるが、５００ｎｍ以上としても電気抵抗の低下は緩やかとなり、製造コストが増大するばかりなので、これ以上厚くすることは望ましくないためである。

第２の電極５００の上に絶縁材料により画素分離膜２１０が形成され、画素分離膜２１０及び第２の電極５００の上に有機層６００が形成される。ここで、第２の電極５００と有機層６００が接触する領域が発光領域６５０となり、画素分離膜２１０は、発光領域６５０の外縁を規定する。有機層６００の上には、第１の電極７００が形成される。第１の電極７００は画素ＰＸの幾つか、或いはマトリクス状に配置された画素ＰＸの全部に、跨って形成されてもよい。第３の電極３００は、観察者１０００側から見て、発光領域６５０よりも広く形成される。言い換えると、画素ＰＸを第１の電極７００側から平面視した場合、第３の電極３００は発光領域６５０よりも広く形成されている。

有機層６００は、第２の電極５００側から順に、ホール輸送層、発光層、電子輸送層を積層して形成される。なお、有機層６００は、発光層と電子輸送層を兼用できる材料で形成してもよい。また、第２の電極５００とホール輸送層の間に陽極バッファ層、あるいはホール注入層を配置したものを用いてもよい。必要に応じて、無機材料による層が含まれてもよい。

有機層６００の上には、第１の電極７００が形成される。第１の電極７００は、ＩＴＯやＩＺＯ等の透明電極で形成される。第１の電極７００と第２の電極５００との間に直流電圧を印加すると、陽極である第２の電極５００側から有機層６００のホール輸送層にホールが注入される。また、陰極である第１の電極７００側から有機層６００の電子輸送層に電子が注入される。注入された電子とホールは、それぞれ有機層６００の発光層に到達し、電子とホールの再結合が生じて、所定の波長の光を生じる。発光層で生じた光の一部は第１の電極７００側に放出され、観察者１０００に視認される。また、発光層で生じた光のうち第２の電極５００側に放出された光は、第２の電極５００で部分的に反射されて第１の電極７００側に向かい、残りは第３の電極３００で反射されて第１の電極７００側に向かう。この際、反射光間で干渉が生じることになる。同様のことが第１の電極７００側から入射した外光についてもいえる。第１の電極７００側から入射した光は、第２の電極５００で部分的に反射され、残りは第３の電極３００で反射されて、反射光間で干渉が生じる。ここで、第１の電極７００側から入射した外光に対する画素ＰＸの反射率は、第３の電極３００の反射率より小さくなるよう干渉が生じることが望ましい。

有機層６００の材料や構造として、第２の電極５００と第１の電極７００との間に所定の電圧を印加し、電流を流すことで白色発光が得られるものを採用する。本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置１は、各画素の有機発光ダイオード６０が白色で発光するものであり、３原色に対応したカラーフィルタと組み合わせることでフルカラー表示を実現するものである。つまり、白色発光の有機発光ダイオード６０を所定の順序でマトリクス状に配置し、光取り出し側に赤色表示用の画素であれば赤色（Ｒ）の光を透過するカラーフィルタ、緑色表示用の画素であれば緑色（Ｇ）の光を透過するカラーフィルタ、青色表示用の画素であれば青色（Ｂ）の光を透過するカラーフィルタを備えるものである。白色発光する有機層６００を形成する方法としては、発光色の異なる複数の発光層をマルチフォトンと呼ばれる構造により積層する方法や、一つの発光層中に発光色が異なる色素をドーピングする方法がある。いずれにせよ、白色発光の有機発光ダイオード素子６０として発光効率が高く、寿命の長いものを用いることが望ましい。

第１の電極７００の上には、必要に応じて、可視光に対して透明な封止層８００を形成する。封止層８００は、有機層６００への水分や空気の侵入を防止するためのものであり、ガスバリア性が高いことが望ましい。具体的には、ＳｉＮなどの緻密な無機材料、あるいは、無機材料と有機材料の積層膜から構成してもよい。さらに、封止層８００の上方に可視光に対して透明な封止部材８２０を配置し、有機ＥＬパネル１０の額縁部分でシール材を用いて密閉、封止する。封止部材８２０もガスバリア性が高いことが望ましい。具体的には、ガラス基板やガスバリア性を高める処理を施したプラスチック基板を用いることができる。封止部材８２０と封止層８００との空隙には樹脂材料や窒素などの不活性ガスからなる充填剤８１０を封入する、充填剤８１０は、有機層６００の劣化につながる水分などを放出しにくい透明な物質でもよい。

本実施形態では、第３の電極３００と第１の電極７００を電気的に接続し、第３の電極３００と第２の電極５００で絶縁層４００を挟んで付加容量５０を形成している。後に図示するが、第３の電極３００と第１の電極７００の電気的接続は、表示領域１１の外側にスルーホールを設けて行うことが望ましい。

第２の電極５００は、第１の電極７００よりも可視光の透過率が低くかつ反射率が高いものとし、さらに絶縁層４００は、第２の電極５００よりも可視光の透過率が高くかつ反射率が低いものとする。そして、第３の電極層３００は、第２の電極５００よりも可視光の透過率が低くかつ反射率が高いものとする。このような構成により、外部（観察者１０００側）から入射する光の反射率を低下させる。反射率を低減できる原理は以下の通りである。第２の電極５００に入射する光のうち、第２の電極５００で反射する光を光Ａとし、第２の電極５００を透過して、絶縁層４００を通過した後、第３の電極３００で反射して、再び第２の電極５００に向かい、これを透過した光を光Ｂとする。光Ａと光Ｂの振幅が等しく、位相が互いにπ程度ずれていれば互いに打ち消し合うため、反射光の強度を低減でき、画素の反射率を下げることができる。このような反射光の低減効果を発揮できる領域は、観察者１０００側から見た場合に発光領域６５０と第３の電極３００が重なる領域である。このため、第３の電極３００は、観察者１０００側から見て、発光領域６５０よりも広く形成されていることが望ましい。

図５は、本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置１の画素の平面図である。図５は、図４の観察者１０００の視点で封止部材８２０の表面を平面視した図となっている。封止部材８２０の有機層６００側の表面には、赤色（Ｒ）のカラーフィルタ、緑色（Ｇ）のカラーフィルタ、青色（Ｂ）のカラーフィルタが形成されている。本実施形態では、有機ＥＬ表示装置１の消費電力を下げるため、ＲＧＢのほかに白色（Ｗ）表示用の画素を備える有機ＥＬ表示装置１について述べるが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、白色表示用の画素にはカラーフィルタを設けなくてもよいが、白色の色度を調整するため、必要に応じてカラーフィルタを配置してもよい。カラーフィルタは、染色法、顔料分散法、あるいは印刷法などの公知の技術によって塗り分けることとする。また、各画素の間には、チタンやカーボンブラックなどの光吸収材料を含む材料から構成されるブラックマトリクスＢＭを形成する。ブラックマトリクスＢＭは、発光領域６５０以外を全て覆うように形成することが望ましい。前述した第３の電極３００等による反射光の抑制が行われない領域を露出させないためである。

本実施形態では、ブラックマトリクスＢＭの幅を狭くしても、発光領域６５０と第３の電極３００が重畳している領域を広くすれば、外光反射の抑制機能を維持できる。ブラックマトリクスＢＭの幅を狭くできれば、発光層から出射する光のうちブラックマトリクスＢＭで遮られ損失する光を抑制できるため、より光利用効率が高い有機ＥＬ表示装置１を実現できる。

以上のように、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置１では、付加容量５０の構成要素である第３の電極５００によって、外光反射の低減も図ることができる。つまり、円偏光板、あるいは、新たな層を追加することなく外光反射を抑制した有機ＥＬ表示装置１を実現できる。このため、より薄く、より低コストな有機ＥＬ表示装置１が実現できる。

上記の仕組みで外光反射の低減を図ると、発光層から出射する光のうち第２の電極５００側に向かう光も減衰されるため、輝度が低下してしまうおそれがある。そのため、第１の電極７００側から入射した外光に対する画素ＰＸの反射率は、４５５ｎｍ〜４９０ｎｍの波長帯の光よりも５４０ｎｍ〜５７０ｎｍの波長帯の光について小さくなるように構成することが望ましい。より望ましくは、第１の電極７００側から入射した４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの波長帯の光に対する画素ＰＸの反射率は、５４０ｎｍ〜５７０ｎｍの波長帯に含まれる光において最小となる構成を採用する。これは、有機発光ダイオード素子では、一般に青色の発光効率が低いためである。また、白色発光の有機発光ダイオードの場合、白色の色度をＣＩＥ標準表色系で、例えば（０．３１、０．３３）などに調整しようとすると、赤色に相当する波長の強度が不足する場合があるためである。このため、上記の構成にすることで、青色に相当する光の減衰、さらには赤色に相当する光の減衰も抑制できるので、表示の明るさの低下や消費電力の上昇を抑制することができるようになる。一方、外光の反射については、比視感度が高い波長の光の反射は十分に減らすことができるため、視感反射率を低くすることができる。つまり、有機発光ダイオード６０において発光効率が相対的に低い青色や赤色の発光強度の低下を抑制しつつ、外光反射を低減できるので、表示がより明るい、あるいは、消費電力がより低い有機ＥＬ表示装置１を実現できる。

図６は、本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置１の画素ＰＸの透視図である。図６では、各画素（Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗ）を図４に示す観察者１０００側から、即ち有機ＥＬ表示装置１の表示面側から平面視して、実線で表された第２の電極５００、点線で表された画素分離膜２１０の縁、ハッチングで表された第３の電極３００が重なる様子を図示している。画素分離膜２１０の縁を表す点線の内側が発光領域６５０である。第１のスルーホール９００は、第２の電極５００とドライバトランジスタ２０のソース電極２７を繋いでいる。ここで、第２の電極５００と図示しない絶縁層４００と第３の電極３００により構成される付加容量５０は、蓄積容量４０等と異なり、画素毎に分離して構成する必要がない。そのため、第３の電極３００は隣接する４つのサブピクセルにまたがって形成され、隣接する画素で一体化した電極になっている。この場合、隣接する４つのサブピクセルの間が全て第３の電極３００で覆われるため、外光反射を低減しつつ、発光領域６５０の面積をより広くすることができる。このため、より明るい（あるいは、より低電力な）有機ＥＬ表示装置１を実現できる。

画素分離膜２１０と第３の電極３００は異なる層に形成されるため、通常は、製造時における互いの位置ずれを考慮して、画素分離膜２１０の縁の位置と第３の電極３００の縁の位置について、位置ずれを考慮したマージンを設けることが必要となる。ここで、外光反射を低減するためには、画素分離膜２１０の開口部は第３の電極５００よりも小さくする必要があるため、第３の電極５００をサブピクセル毎に分離して形成することとすると、そのような位置ずれマージンのために画素分離膜２１０の開口部をある程度狭くせざるを得なくなる。しかし、本実施形態のように第３の電極５００を隣接する画素にまたがって形成することとすると、画素分離膜２１０と第３の電極５００との位置ずれを考慮する必要がなくなり、画素分離膜２１０の開口部を広くすることができる。

図７は、本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置１の画素の断面のうち一部を拡大した図である。図７に示されるように、第２の電極５００は、金属材料であるＭｏ層と、当該Ｍｏ層よりも可視光の透過率が高い導電材料であるＩＴＯ層とで形成されている。絶縁層４００は、第２の電極５００よりも厚いが、第３の電極３００よりも薄いＳｉＮ層で形成されている。また、第３の電極３００は、ＡｌとＭｏという２種類の金属を積層して形成されている。

本実施形態では、第２の電極５００は、厚さ７ｎｍ〜９ｎｍのＭｏに厚さ４５ｎｍ〜５５ｎｍのＩＴＯを積層して形成され、絶縁層４００は、厚さ７２ｎｍ〜８８ｎｍのＳｉＮで形成され、第３の電極３００は、厚さ１８０ｎｍ〜２２０ｎｍのＡｌに厚さ９０ｎｍ〜１１０ｎｍのＭｏを積層して形成されることが望ましい。図７では、外光反射を低減するのに好適な例として、厚さ８ｎｍのＭｏに厚さ５０ｎｍのＩＴＯを積層して形成された第２の電極５００、厚さ８０ｎｍのＳｉＮで形成された絶縁層４００、厚さ２００ｎｍのＡｌに厚さ１００ｎｍのＭｏを積層して形成された第３の電極３００を示している。

［第２の実施形態］
図８は、本発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置１の画素の断面のうち一部を拡大した図である。本実施形態の第２の電極５００は、金属材料であるＭｏ層と、当該Ｍｏ層よりも可視光の透過率が高い導電材料であるＩＴＯ層とで形成されている。絶縁層４００は、第２の電極５００よりも厚いが、第３の電極３００よりも薄いＳｉＮ層で形成されている。また、第３の電極３００は、ＭｏとＡｌという２種類の金属を積層して形成されている。本実施形態に係る第２の電極５００は、ＭｏをＩＴＯで挟んだ構成となっており、第１の実施形態に係る第２の電極５００と構造が異なる。

第２の実施形態では、第２の電極５００は、厚さ９ｎｍ〜１１ｎｍのＩＴＯに厚さ７ｎｍ〜９ｎｍのＭｏと厚さ４５ｎｍ〜５５ｎｍのＩＴＯを積層して形成され、絶縁層４００は、厚さ１８０ｎｍ〜２２０ｎｍのＳｉＮで形成され、第３の電極３００は、厚さ１８０ｎｍ〜２２０ｎｍのＡｌに厚さ９ｎｍ〜１１ｎｍのＭｏを積層して形成されることが望ましい。図８では、外光反射を低減するのに好適な例として、厚さ１０ｎｍのＩＴＯに厚さ８ｎｍのＭｏと厚さ５０ｎｍのＩＴＯを積層して形成された第２の電極５００、厚さ２００ｎｍのＳｉＮで形成された絶縁層４００、厚さ２００ｎｍのＡｌに厚さ１０ｎｍのＭｏを積層して形成された第３の電極３００を示している。

図９は、本発明の第１及び第２の実施形態と比較例に関して、画素の反射率と波長の関係を示した図である。尚、ここでは画素は観察者側から平面視した場合に発光領域となる領域のみのことを示すこととする。グラフ中のＡ線が比較例の場合、Ｂ線が第１の実施形態の場合、Ｃ線が第２の実施形態の場合である。ここで、Ｂ線は図７に示す構成の場合、Ｃ線は図８に示す構成の場合の結果である。比較例は、第２の電極５００として、Ａｇから成り厚さが１２０ｎｍの電極を用いた場合であり、第３の電極３００に相当する構成が無い場合となっている。すなわち、比較例は、第２の電極５００が、一部吸収される成分があるものの、大部分の可視光を反射するような構成である。

本発明の第１及び第２の実施形態では、比較例と比べて、可視波長域の幅広い領域で画素の反射率が低下している。特に、４５５ｎｍ〜４９０ｎｍの波長帯の光よりも５４０ｎｍ〜５７０ｎｍの波長帯の光について反射率が小さくなっている。また、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの波長帯の光に対する反射率は、５４０ｎｍ〜５７０ｎｍの波長帯に含まれる光において最小となっている。このため、発光領域６５０の視感反射率は、比較例の場合は６５％なのに対して、第１の実施形態の場合は９．６％、第２の実施形態の場合は９．９％となり、大幅に低下する。

図１０は、本発明の第１及び第２の実施形態と比較例に関して、有機ＥＬ表示装置１の反射率と波長の関係を示す図である。グラフ中のＡ´線が比較例の構成で有機ＥＬ表示装置とした場合、Ｂ´線が第１の実施形態の構成で有機ＥＬ表示装置１とした場合、Ｃ´線が第２の実施形態の構成で有機ＥＬ表示装置１とした場合を示す。図９は画素部分のみの反射率を示すものだったが、図１０は有機ＥＬ表示装置１とした場合の外光反射率を表している。そのため、ブラックマトリクスＢＭやカラーフィルタによる反射光の減衰も寄与している。

本発明の第１及び第２の実施形態の構成による有機ＥＬ表示装置１の場合の外光反射率は、比較例の構成による有機ＥＬ表示装置の場合に比べて可視波長域の幅広い領域で低下している。結果として、比較例の構成による有機ＥＬ表示装置の視感反射率は１０％なのに対して、第１及び第２の実施形態実施の構成による有機ＥＬ表示装置１の視感反射率は、ともに５％まで低下する。この数値は、比較例の構成において、表示面側に円偏光板を配置した場合に近い低い値である。従って、本発明によれば、円偏光板を用いずともそれと同等の外光反射低減効果が得られる。

図１１は、本発明の第１及び第２の実施形態の場合と円偏光板を配置した場合の輝度の違いを示す表である。上述のように、本発明によれば、円偏光板を用いずとも円偏光板を用いた場合とほぼ同等な外光反射低減効果が得られるのだが、円偏光板を用いると発光層からの光をも低減するため輝度が低下するという欠点があった。この点、本発明は、外光反射低減と輝度維持を両立させている。図１１は、比較例に円偏光板を配置した場合を基準として、第１及び第２の実施形態の場合における各色輝度の向上率を示すものである。白色画素（Ｗ）、緑色画素（Ｇ）、赤色画素（Ｒ）では、輝度の向上率は数％である。一方、青色画素（Ｂ）における輝度の向上率は、第１の実施形態の場合は８５％、第２の実施形態の場合は５８％と著しい改善がみられる。図９に示すように、第１及び第２の実施形態では、波長４５５ｎｍ〜４９０ｎｍの青に相当する波長領域における反射率が、４９０ｎｍ〜７３０ｎｍの波長領域における反射率よりも同程度か高くなっている。このため、発光層で生じた光の減衰が青色では低くなり、青色で特に高い輝度向上率が実現できている。有機発光ダイオード素子は、一般に青色の発光効率が低いため、本発明の上記特性は有機発光ダイオード素子の欠点を補うものとなる。

［第３の実施形態］
図１２は、本発明の第３の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置１の画素の透視図である。本実施形態では、第３の電極３００は隣接するサブピクセルにまたがって形成され、ＲＧＢＷの一単位画素のみならず、複数単位の画素にまで帯状にまたがって形成されている。ここで、第３の電極３００は、表示領域１１に形成される画素のうち一部の画素にまたがって形成されてもよいし、全部の画素にまたがって形成されてもよい。また、第３の電極３００は、表示領域１１の外側に広がって形成されており、第２のスルーホール９１０を介して不図示の第１の電極７００と電気的に接続されている。このような構成を採用することで、画素間に大きく広がった第３の電極５００の全面と、各画素に形成された第２の電極５００との間で付加容量５０が形成される。

本実施形態のように、第３の電極３００を複数の画素に帯状にまたがるように形成することにより、ＲＧＢＷの一単位だけでなく、複数画素間でも画素分離膜２１０の縁をより広く形成できるため、発光領域６５０の面積をより広くできる。このため、より明るい（あるいは、より低電力な）有機ＥＬ表示装置１を実現できる。

なお、仮に、第３の電極３００を蓄積容量４０の構成要素として用いることとすると、蓄積容量４０は画素毎に分離しなければならない関係上、第３の電極３００は画素毎に分離しなければならなくなる。その場合、第３の電極３００について位置あわせのマージンをとる必要が生じるため、画素分離膜２１０の開口部を狭くする必要が生じてしまう。一方、本発明のように、第３の電極３００を付加容量５０の構成要素とすることで、第３の電極を複数の画素にまたがって形成することができ、画素分離膜２１０の開口部を広くすることができる。このため、付加容量５０による有機発光ダイオード６０の安定動作の効果と、発光領域６５０を広くとることができる輝度向上の効果とを同時に達成することができる。

本発明の実施形態として上述した有機ＥＬ表示装置１を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての有機ＥＬ表示装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

また、本実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について本明細書記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものついては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

１有機ＥＬ表示装置、２上フレーム、３下フレーム、１０有機ＥＬパネル、１１表示領域、１２データ駆動回路、１３走査駆動回路、１４走査線、１５データ線、１６電位配線、１７第１の電位供給配線、１８第２の電位供給配線、２０ドライバトランジスタ、２１ドレイン電極層、２２ソース電極層、２３チャネル層、２４ゲート絶縁膜、２５ゲート電極層、２６ドレイン電極、２７ソース電極、３０スイッチトランジスタ、４０蓄積容量、５０付加容量、６０有機発光ダイオード、１００パネル基板、１１０第１の下地膜、１２０第２の下地膜、１３０第１の層間絶縁膜、２００第２の層間絶縁膜、２１０画素分離膜、３００第３の電極、４００絶縁層、５００第２の電極、６００有機層、６５０発光領域、７００第１の電極、８００封止層、８１０充填剤、８２０封止部材、９００第１のスルーホール、９１０第２のスルーホール、１０００観察者。

Claims

基板と、
表示領域にマトリクス状に配置され、少なくとも発光層を含む有機層と発光領域とを具備する複数の画素と、
前記有機層の前記基板とは反対側の表面に形成され、可視光を透過する第１の電極と、
前記有機層を前記第１の電極とで挟み、モリブデンに酸化インジウムスズを積層して形成され、前記第１の電極よりも可視光の透過率が低くかつ反射率が高い第２の電極と、
前記第２の電極を前記有機層とで挟み、窒化ケイ素で形成され、前記第２の電極よりも可視光の透過率が高くかつ反射率が低い絶縁層と、
前記絶縁層を前記第２の電極とで挟み、前記複数の画素のうち隣接する画素にまたがってアルミニウムにモリブデンを積層して形成され、前記第２の電極よりも可視光の透過率が低くかつ反射率が高い第３の電極と、
を備えることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
前記発光領域は、前記有機層と前記第２の電極とが接する領域であり、
前記第３の電極は、前記発光領域を前記第１の電極側から平面視した場合に、前記発光領域よりも広く形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
前記第３の電極は、
前記第１の電極と電気的に接続されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
前記隣接する画素は帯状に配置され、
前記第３の電極は、前記表示領域から前記表示領域の外側へ延在して形成され、
前記表示領域の前記外側で前記第１の電極と電気的に接続されている、
ことを特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬ表示装置。
前記第１の電極側から入射した光に対する前記発光領域の反射率は、前記第３の電極の反射率より小さい、
ことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
前記第１の電極側から入射した光に対する前記発光領域の反射率は、４５５ｎｍ乃至４９０ｎｍの波長帯の光よりも５４０ｎｍ乃至５７０ｎｍの波長帯の光について小さい、
ことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
前記第１の電極側から入射した４３０ｎｍ乃至７３０ｎｍの波長帯の光に対する前記発光領域の反射率は、５４０ｎｍ乃至５７０ｎｍの波長帯に含まれる光において最小となる、
ことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
前記第２の電極は、
金属材料からなる層と、前記金属材料よりも可視光の透過率が高い導電材料からなる層とで形成され、
前記絶縁層は、
前記第２の電極よりも厚いが、前記第３の電極よりも薄く形成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
前記第２の電極は、
５ｎｍ乃至３０ｎｍの厚みの金属を含み、
前記第３の電極は、
１００ｎｍ乃至５００ｎｍの厚みを有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
前記第２の電極は、
厚さ７ｎｍ乃至９ｎｍのモリブデンに厚さ４５ｎｍ乃至５５ｎｍの酸化インジウムスズを積層して形成され、
前記絶縁層は、
厚さ７２ｎｍ乃至８８ｎｍの窒化ケイ素で形成され、
前記第３の電極は、
厚さ１８０ｎｍ乃至２２０ｎｍのアルミニウムに厚さ９０ｎｍ乃至１１０ｎｍのモリブデンを積層して形成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
前記第２の電極は、
前記絶縁層とモリブデンで挟まれる酸化インジウムスズをさらに含んで形成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
前記第２の電極は、
厚さ９ｎｍ乃至１１ｎｍの酸化インジウムスズに厚さ７ｎｍ乃至９ｎｍのモリブデンと厚さ４５ｎｍ乃至５５ｎｍの酸化インジウムスズを積層して形成され、
前記絶縁層は、
厚さ１８０ｎｍ乃至２２０ｎｍの窒化ケイ素で形成され、
前記第３の電極は、
厚さ１８０ｎｍ乃至２２０ｎｍのアルミニウムに厚さ９ｎｍ乃至１１ｎｍのモリブデンを積層して形成される、
ことを特徴とする請求項１１に記載の有機ＥＬ表示装置。
前記第１の電極は、前記複数の画素の幾つかにまたがって形成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
前記有機層は、前記複数の画素の幾つかにまたがって形成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。