(57)【要約】【課題】積層型有機ＥＬ表示素子において、積層された各画素の発光面積を、アライメント精度を確保しつつ向上させる【解決手段】第２電極３３ａ、３３ｂと第３の電極３５ａ、３５ｂの基板面への投影形状の面積の大小関係が、隣接するサブピクセルＰ１、Ｐ２で逆転している有機ＥＬ表示装置。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のサブピクセルで構成される画素を、少なくとも一つ基板上に有し、
該サブピクセルは、少なくとも、第１の電極、第１の有機層、第２の電極、第２の有機層、第３の電極を含み、かつ前記有機層が２つの前記電極で挟持されてなる発光素子を積層して構成される有機ＥＬ表示装置において、
前記サブピクセル内の一の有機層を挟持する一方の電極の基板面への投影形状と他方の電極の基板面への投影形状は、一方が他方を包含し、
かつ、前記一方の電極と他方の電極の基板面への投影形状の面積の大小関係が、隣接するサブピクセルで逆転していることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
前記発光素子間の一部で前記電極が共用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。
【請求項３】
前記サブピクセルは、発光色が赤、青、緑の３つの発光素子を積層して構成され、該３つの発光素子のうち少なくとも一つは非発光処理が施されており、かつ、前記画素内における夫々のサブピクセルで非発光処理されている発光素子或いは発光素子の組み合わせが異なることを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項４】
前記３つの発光素子のそれぞれの有機層は前記画素を含む表示領域の全領域に形成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。
【請求項５】
前記非発光処理は、有機層を挟持する２つの電極を短絡させることにより行われていることを特徴とする請求項３または４に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項６】
前記短絡は、前記有機層をレーザーアブレーションにより除去することにより行われることを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項７】
前記サブピクセル数が２であり、一方のサブピクセルにおいて非発光処理されている発光素子の発光色は緑であり、他方のサブピクセルにおいて非発光処理されている発光素子の発光色は赤であることを特徴とする請求項３乃至６のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項８】
同一画素内の非発光処理されていない発光素子は同時に発光制御されることを特徴とする請求項３乃至７のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項９】
同一画素内の非発光処理されていない発光素子が時分割に発光制御されることを特徴とする請求項３乃至７のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項１０】
前記有機層は、発光層とは別に、正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層及び電子注入層から選ばれる少なくとも一層を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項１１】
前記電極は透明導電膜からなることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス（以下「ＥＬ」と言う）を利用した有機ＥＬ素子は低電圧駆動による高輝度発光が可能な発光素子として注目されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子の製造方法において、フルカラー化するためにＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）各発光性有機材料を微細なパターンとして電極上へ選択的に形成する必要がある。
【０００４】
このような発光素子の製造において、複数の画素を二次元に配置する手法以外に、特許文献１には複数の画素を積層した方式が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特表平１０−５０３８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に示す様な積層型表示装置において、発光領域は二つの電極間の重なる範囲で規定される。そのため、アライメント精度を含め、発光領域の面積の精度を高めるためには、基板上方から見た一方の電極の形状はもう一方の電極に対して、いずれの辺をとっても、内側あるいは外側にあることが必要である。
【０００７】
しかしながら、特許文献１では、隣接するサブピクセル間において、積層方向で大きさを変えているために、片方の電極において発光領域が限定され、効率が悪いという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、積層型有機ＥＬ表示素子において、積層された各画素の発光面積を、アライメント精度を確保しつつ向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明の有機ＥＬ表示装置は、複数のサブピクセルで構成される画素を、少なくとも一つ基板上に有し、
該サブピクセルは、少なくとも、第１の電極、第１の有機層、第２の電極、第２の有機層、第３の電極を含み、かつ前記有機層が２つの前記電極で挟持されてなる発光素子を積層して構成される有機ＥＬ表示装置において、
前記サブピクセル内の一の有機層を挟持する一方の電極の基板面への投影形状と他方の電極の基板面への投影形状は、一方が他方を包含し、
かつ、前記一方の電極と他方の電極の基板面への投影形状の面積の大小関係が、隣接するサブピクセルで逆転していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、積層型有機ＥＬ表示素子において、画素を構成する各サブピクセルの発光面積を、アライメント精度を確保しつつ向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の表示装置について図面を参照して説明する。
【００１２】
なお、本明細書で特に図示または記載されない部分に関しては、当該技術分野の周知または公知技術を適用する。また、以下に説明する実施形態は、発明の一つの実施形態であって、これらに限定されるものではない。また、画素パターンがＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の３種の領域で構成される場合を例とするが、これに限らずＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）Ｗ（白）等でもよく、これに限定されない。
【００１３】
図１は本発明の有機ＥＬ表示装置の１画素の一例を示す概略断面図、図２は本発明の有機ＥＬ表示装置の一例を示す概略斜視図である。図２に示す様に、表示領域１は、基板上の複数の画素２により構成されており、図１に示すように、１画素は複数のサブピクセル、即ち第１サブピクセルＰ１と第２サブピクセルＰ２とで構成されている。
【００１４】
図１に示した有機ＥＬ表示装置は、トップエミッション型の装置である。３０は絶縁性基板、３１は第１の電極、３２は第１の有機層、３３ａ、３３ｂは第２の電極、３４は第２の有機層、３５ａ、３５ｂは第３の電極、３６は第３の有機層、４１は第４の電極、３８ｂ、３９ａはコンタクトホールを示している。
【００１５】
図１に示す様に、第１有機層３２は、第１電極３１と第２電極３３に挟持され、発光色が赤の発光素子を構成している。この上に、第２電極３３と第２有機層３４と第３電極３５からなる発光色が緑の発光素子、第３電極３５と第３有機層３６と第４電極３７からなる発光色が青の発光素子が積層され、サブピクセルを構成している。従って、図１においては、発光素子間の第２電極３３と第３電極３５電極が共用されている。
【００１６】
ここで、後述するように、３つの発光素子のうち少なくとも一つは非発光処理が施されており、かつ、画素内における夫々のサブピクセルで非発光処理されている発光素子或いは発光素子の組み合わせが異なる。
【００１７】
本発明では、図３に示すように、サブピクセル内の一の有機層を挟持する一方の電極の基板面への投影形状と他方の電極の基板面への投影形状は、一方が他方を包含している。また、一方の電極と他方の電極の基板面への投影形状の面積の大小関係が、隣接するサブピクセルで逆転している。即ち、第１サブピクセルＰ１では、第２有機層３４を挟持する第２電極３３ａの基板面への投影形状は、第３電極３５ａの基板面への投影形状に包含されており、第２電極３３ａの基板面への投影面積＜第３電極３５ａの基板面への投影面積である。一方、第２サブピクセルＰ２では、第３電極３５ｂの基板面への投影形状は、第２電極３３ｂの基板面への投影形状に包含され、第３電極３５ｂの基板面への投影面積＜第２電極３３ｂの基板面への投影面積である。
【００１８】
具体的には、隣接する第２電極同士、隣接する第３電極同士の基板面への投影面積を交互に異ならせることにより、上記構成を実現している。即ち、基板面への投影面積の大小関係を、第１サブピクセルＰ１の第２電極３３ａ＜第２サブピクセルＰ２の第２電極３３ｂ、第１サブピクセルＰ１の第３電極３５ａ＞第２サブピクセルＰ２の第３電極３５ｂとしている。
【００１９】
これにより、本発明では、画素を構成する各サブピクセルの発光面積を、アライメント精度を確保しつつ向上させることが可能となる。
【００２０】
尚、第１電極３１と第４電極４１は共通電極となっており、隣接するサブピクセル間で接続されている。さらに、第１電極３１と第４電極４１とは接続されており、接続箇所は表示領域内であっても表示領域外でもよく、同じ電圧が供給される。
【００２１】
以下、本発明の表示装置の製造方法を説明する。
【００２２】
必要に応じてＴＦＴ等のスイッチング素子が形成された絶縁性基板３０上には、その画素領域に第１電極３１が形成されている。第１電極３１としては、光反射性の部材であることが好ましく、例えばＣｒ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ等の材料からなることが好ましい。反射率が高い部材であるほど、光取り出し効率を向上できるからである。
【００２３】
このような基板に対して、公知の手段により、表示領域の全領域に第１有機層３２を堆積する。
【００２４】
ここで、図１の例では、有機層は３層構成となっており、電子輸送層／発光層／正孔輸送層で構成されているが、発光層のみでもよいし、発光層とは別に、正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層及び電子注入層から選ばれる少なくとも一層を有する構成でもよい。
【００２５】
ここで、有機層は、有機発光材料、正孔注入材料、電子注入材料、正孔輸送材料、電子輸送材料より選ばれる少なくとも１種を用いることができる。正孔注入材料又は正孔輸送材料に有機発光材料をドーピングする、または電子注入材料又は電子輸送材料に有機発光材料をドーピングする等により発色の選択の幅を広げることができる。さらに、有機層は、発光効率の観点からアモルファス膜であることが好ましい。
【００２６】
各色の有機発光材料は、トリアリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、ポリアリーレン、芳香族縮合多環化合物、芳香族複素環化合物、芳香族複素縮合環化合物、金属錯体化合物等及びこれらの単独オリゴ体あるいは複合オリゴ体が使用できるが、例示の材料に限定されるものではない。
【００２７】
有機層は、正孔注入、正孔輸送、電子注入、電子輸送の各単機能を持つ層であってもよいし、複合機能を持つ層であってもよい。
【００２８】
有機層の膜厚は０．０５μｍ〜０．３μｍ程度が良く、好ましくは０．０５μｍ〜０．１５μｍ程度である。
【００２９】
正孔注入及び輸送材料としては、フタロシアニン化合物、トリアリールアミン化合物、導電性高分子、ペリレン系化合物、Ｅｕ錯体等が使用できるが、本発明の構成として限定されるものではない。
【００３０】
電子注入及び輸送材料の例としては、アルミに８−ヒドロキシキノリンの３量体が配位したＡｌｑ３、アゾメチン亜鉛錯体、ジスチリルビフェニル誘導体系等を使用できる。
【００３１】
次に、第１有機層３２を除去し、コンタクトホール３８ｂを形成する。形成方法としては、レーザーアブレーションが好ましく、ＹＡＧレーザー（ＳＨＧ、ＴＨＧ含む）、エキシマレーザーなど一般に薄膜加工に使用するものを用いる。これらのレーザー光を数μｍに絞って走査したり、面状光源にしてコンタクトホール部分を透過するマスクを介したりして、基板上に所定のパターンで照射する。コンタクトホール３８ｂの径としては、２μｍ〜１５μｍが好ましい。
【００３２】
次に、透明電極を成膜、及び、パターニングを行い、第２電極３３ａ、３３ｂを形成する。このとき、コンタクトホール３８ｂを介して、第１電極３１と第２電極３３ｂとが短絡され、第１有機層３２を含む発光色が赤の発光素子に非発光処理が施される。
【００３３】
第２電極３３の材料としては、透過率の高い材料が好ましく、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯなどの透明導電膜や、ポリアセチレンなどの有機導電膜からなることが好ましく、さらに、Ａｇ、Ａｌなどの金属を１０ｎｍ〜３０ｎｍ程度を形成した半透過膜でもよい。パターニング方法としては、前述のレーザー加工で行うことができるが、電極材料を加熱し、メタルマスクを使用して蒸着によって形成しても良い。また、電極材料が形成された基板を基板３０と対向させてレーザーアブレーションにより転写しても良い。
【００３４】
次に、上述と同様の方法で、第２有機発光層３４、コンタクトホール３９ａ、第３電極３５ａ、３５ｂ、第３有機発光層３６を順次形成する。ここで、コンタクトホール３９ａを介して、第２電極３３ａと第３電極３５ａとが短絡され、第２有機層３４を含む発光色が緑の発光素子に非発光処理が施される。
【００３５】
次に、第４電極４１をスパッタ等により形成する。尚、第３電極３５と第４電極の材料としては、第２電極３３と同様に透過率の高い材料が好ましい。
【００３６】
さらに保護膜４２として、窒化酸化シリコンを成膜し、本発明の表示装置を得た。
【００３７】
本発明の有機ＥＬ表示装置の等価回路を図４に示す。
【００３８】
つぎに、本発明の有機ＥＬ装置の駆動方法について図５を参照して説明する。図５は電源手段４３により有機ＥＬ装置の電極間に印加される電圧波形の一例を示す図である。
【００３９】
第１サブピクセルＰ１の第１有機層３２と第２サブピクセルＰ２の第２有機層３４を発光させる場合には、電源手段４３により第３電極３５ａ及び３５ｂにマイナス電圧、共通電極（第１電極３１、第４電極４１）にプラス電圧を印加する。これにより、第１有機層３２及び第２有機層３４に第２電極３３ａと第３電極３５ｂから電子が注入されるとともに、第１電極３１と第２電極３３ｂからホールが注入される。そして、電子とホールの再結合により励起された有機分子が基底状態に緩和するときに発光が得られ、この発光光が保護層４２側から射出される。なお、第３有機層３６には逆方向電圧が印加されるため発光しない。
【００４０】
次に、第３有機層３６を発光させる場合には、電源手段４３により、第３電極３５ａ、３５ｂにプラス電圧、第１電極３１及び第４電極４１にマイナス電圧を印加する。これにより、第３有機層３６には、第４電極４１から電子が注入されるとともに、画素電極（第３電極）３５ａ、３５ｂからホールが注入される。そして、電子とホールの再結合により励起された有機分子が基底状態に緩和するときに発光が得られ、この発光光が保護膜４２側から射出される。このとき、第１発光層３２と第２発光層３４には逆方向電圧が印加されるため発光しない。
【００４１】
また、第１有機層３２、第２有機層３４と第３有機層３６を発光させて、混合色を発光する場合には、図５に示すように電源手段４３により第３電極３５ａ、３５ｂと共通電極（第１電極３１、第４電極４１）間に交流電圧を印加して交流駆動を行う。具体的には、電源手段４３は、人間が識別できない程度、例えば６０Ｈｚ程度あるいはそれ以上高い周期で、電圧をプラス側とマイナス側とに切り替え制御して、各発光輝度を制御する。これにより、第１有機層３２、第２有機層３４の発光色と第３有機層３６の発光色との任意の混合色の光を表現することができる。
【００４２】
尚、同一画素内の非発光処理されていない発光素子は同時に発光制御してもよいし、時分割に発光制御してもよい。
【００４３】
このような有機ＥＬ表示装置においては、電圧が印加される有機ＥＬ層は１層のみとなり、電源手段４３の電圧としては、１層分の電圧、すなわち約５Ｖ程度でよい。従って、従来よりも電圧を１／３に抑えることが出来る。さらに、有機層３２、３４、３６を塗分ける必要が無い上、開口率を高くすることが出来る。
【００４４】
図６に本例の有機ＥＬ表示装置の画素回路構成を示す。各サブピクセルは、スイッチング用ＴＦＴ１０１と駆動用ＴＦＴ１０２と、有機発光素子１０３と、コンデンサ１０４で構成されている。
【００４５】
ここで、スイッチング用ＴＦＴ１０１のゲート電極は、ゲート信号線１０５に接続されている。また、スイッチング用ＴＦＴ１０１のソース領域はソース信号線１０６に、ドレイン領域は駆動用ＴＦＴ１０２のゲート電極に接続されている。また、駆動用ＴＦＴ１０２のソース領域は電源供給線１０７に、ドレイン領域は有機ＥＬ素子１０３の一方の電極（サブピクセルＰ１においては、第３電極３５ａ、サブピクセルＰ２も同様に第３電極３５ｂ）に接続されている。なお、有機発光素子１０３の他方の電極は対向電極１０８（第１電極３１、第４電極４１）に接続されている。またコンデンサ１０４は電極のそれぞれが、駆動用ＴＦＴ１０２のゲート電極とＧＮＤとに接続されるように形成されている。このように、駆動用ＴＦＴ１０２と有機ＥＬ素子１０３が直列に接続されており、有機ＥＬ素子１０３に流れる電流を駆動用ＴＦＴ１０２で制御する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の有機ＥＬ表示装置の１画素の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の有機ＥＬ表示装置の一例を示す概略斜視図である。
【図３】図１の装置の電極の基板面への投影状態を示す図である。
【図４】本発明の有機ＥＬ表示装置の等価回路の一例を示す図である。
【図５】本発明の有機ＥＬ表示装置の電源手段の交流電圧の波形の一例を示す図である。
【図６】本発明の有機ＥＬ表示装置の画素回路構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  表示領域
２  画素
３０  絶縁性基板
３１  第１の電極
３２  第１の有機層
３３ａ、３３ｂ  第２の電極
３４  第２の有機層
３５ａ、３５ｂ  第３の電極
３６  第３の発光層
３８ｂ、３９ａ  コンタクトホール
４１  第４電極
４２  保護膜
４３  電源手段
１０１  スイッチング用ＴＦＴ
１０２  駆動用ＴＦＴ
１０３  有機発光素子
１０４  コンデンサ
１０５  ゲート信号線
１０６  ソース信号線
１０７  電源供給線
１０８  対向電極
Ｐ１  第１サブピクセル
Ｐ２  第２サブピクセル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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