(57)【要約】【課題】  長寿命化を図ることができる積層型有機ＥＬ表示装置を提供する。【解決手段】  １画素を２つの副画素で構成し、１つの副画素では、第１の有機層と第２の有機層を共通透明電極を介して積層し、他の副画素では、第１の有機層と第３の有機層を共通透明電極を介して積層し、第１、２、３の有機層はそれぞれ発光色が異なる有機ＥＬ表示装置において、各画素における第２の有機層の発光面積と第３の有機層の発光面積とを異ならせる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つ以上の画素を有すると共に、前記画素は少なくとも２つの副画素で構成され、１つの副画素では、前記第１の有機層に前記第２の有機層が共通透明電極を介して積層されており、他の１つの副画素では、前記第１の有機層に前記第３の有機層が共通透明電極を介して積層されてなる有機ＥＬ表示装置において、
前記副画素における第２の有機層の発光面積と第３の有機層の発光面積とが異なっていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
前記共通透明電極は全画素にわたって共通に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。
【請求項３】
前記第１の有機層の極性と前記第２の有機層の極性は互いに逆方向であり、
前記第１の有機層の極性と前記第３の有機層の極性は互いに逆方向であることを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項４】
前記第１の有機層は、全画素にわたって共通に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。
【請求項５】
更に、前記画素の夫々を駆動するために前記各画素に対応して形成された画素回路を備える基板を有し、前記第１の有機層は、前記第２の有機層及び第３の有機層より前記基板側に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。
【請求項６】
更に、前記画素の夫々を駆動するために前記各画素に対応して形成された画素回路を備える基板を有し、前記第２の有機層及び第３の有機層は、前記第１の有機層より前記基板側に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。
【請求項７】
前記第２の有機層の発光効率は前記第３の有機層の発光効率より良く、前記第３の有機層の発光面積は前記第２の有機層の発光面積より大きいことを特徴とする請求項１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素子を発光源とした有機ＥＬ表示装置に関し、特に、有機ＥＬ素子を積層して構成される積層型有機ＥＬ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数色の有機ＥＬ素子を並べて表示装置を構成したものが知られている。
【０００３】
特許文献１には、一つの単位画素内において、絶縁基板上に複数の有機ＥＬ素子が積層されたパッシブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、１画素を並列に配置した複数のサブピクセルで構成し、複数のサブピクセルは各々が異なる色に発光する有機層を積層して構成される有機ＥＬ表示装置が記載されている。第１サブピクセルには第１電極上に第１有機層、共通電極、第２有機層、第２電極が順次積層され、第２サブピクセルには第１電極上に第３有機層、共通電極、第２有機層、第２電極が順次積層されている。
【０００５】
特許文献２の有機ＥＬ表示装置は、第１、第３有機層を発光させる際には、第１電極にプラス電圧、共通電極にマイナス電圧が印加される。また、第２有機層を発光させる際には、第１電極にマイナス電圧、共通電極にプラス電圧が印加される。即ち、特許文献２の有機ＥＬ表示装置は時分割駆動で動作する。また、混合色を得るためには、第１電極と共通電極間に交流電圧を印加する必要がある。
【特許文献１】特表平１０−５０３８７８号公報
【特許文献２】特開２００５−１７４６３９号公報
【特許文献３】特開２００１−２９０４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
有機ＥＬ素子で用いられる有機材料は日々進歩しているものの発光効率（ここでは素子に印加した電圧に対する輝度特性を意味する）や寿命の点で未だ課題は残されている。特に、青色の有機材料については赤色や緑色の有機材料に比べ発光効率や寿命が悪いのが現状である。このような発光色に応じた特性の問題を解決するために、特許文献３に開示された有機ＥＬ表示装置においては、発光色毎に発光面積を異ならせて、発光効率の差に基づく素子寿命への悪影響を低減する構成が開示されている。
【０００７】
しかし、引用文献３には、積層型の有機ＥＬ表示装置への応用については全く示唆がない。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、素子寿命を改善可能な積層型の有機ＥＬ表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の有機ＥＬ表示装置は、少なくとも１つ以上の画素を有すると共に、前記画素は少なくとも２つの副画素で構成され、１つの副画素では、第１の有機層に第２の有機層が共通透明電極を介して積層されており、他の１つの副画素では、前記第１の有機層に第３の有機層が共通透明電極を介して積層されてなる有機ＥＬ表示装置であって、
前記副画素における第２の有機層の発光面積と第３の有機層の発光面積とが異なっていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、第２の有機層と第３の有機層の発光面積を異ならせているため、積層型の有機ＥＬ表示装置であっても、発光効率に応じた各色素子のレイアウトが可能となる。その結果、素子寿命を改善した積層型の有機ＥＬ表示装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に係る有機ＥＬ表示装置は、少なくとも１つ以上の画素を有すると共に、前記画素は少なくとも２つの副画素で構成され、１つの副画素では、前記第１の有機層に前記第２の有機層が共通透明電極を介して積層されており、他の１つの副画素では、前記第１の有機層に前記第３の有機層が共通透明電極を介して積層されてなる有機ＥＬ表示装置であって、前記副画素における第２の有機層の発光面積と第３の有機層の発光面積とが異なっていることを特徴としている。
【００１２】
本発明の有機ＥＬ表示装置は、少なくとも一つの画素から構成される。各画素は、第１の有機層、第２の有機層、第３の有機層を有しているため単位素子を最低３つ有している。これら単位素子はそれぞれ異なる発光色の色を発する。また、各画素は少なくとも２つの副画素からなり、１つの副画素は第１の有機層を有している単位素子と第２の有機層を有している単位素子とが積層されて構成されている。また、もう一つの副画素は第１の有機層を有する単位素子と第３の有機層を有している単位素子とが積層されて構成されている。
【００１３】
単位素子は、一対の電極とそれに挟持される有機層から構成される。上下に積層された単位素子の間に配置された電極は上下の単位素子に共通の透明電極として機能する。
【００１４】
この共通電極は更に全画素にわたって共通に形成されている。しかし、この共通透明電極は、特開２００５−１７４６３９号に開示された、上下に積層された単位素子を時分割で駆動する形態を採用した場合には、画素単位で分割された電極であっても良い。
【００１５】
共通透明電極を介してそれぞれ対向しあう有機層は独立して駆動され、即ち発光することが出来る。その結果、各有機層のデューティー比の上限を最大１００％とすることが出来る。
【００１６】
ここでいう有機層のデューティー比とは、一対の電極とその間に有機層を配置した単位素子に対してのその駆動条件となるデューティー比のことである。
【００１７】
また、共通透明電極を介して積層された有機層の極性は、互いに逆方向になっている。つまり、第１の有機層の極性と第２の有機層の極性は互いに逆で方向あり、第１の有機層の極性と第３の有機層の極性も互いに逆である。ここで、極性の方向とは供給されるキャリア、即ち電子あるいは正孔のいずれかが流れる方向を意味する。例えばキャリアのうち正孔に注目し、図１の第１電極が陽極、共通透明電極が陰極の場合、正孔の流れる方向を正極性の方向と呼ぶことが出来る。
【００１８】
なお、特開２００５−１７４６３９号に開示された、上下に積層された単位素子を時分割で駆動する形態を採用した場合には、第１の有機層、第２の有機層、第３の有機層のそれぞれの極性は互いに同方向になる。
【００１９】
図１に示す通り、第１の有機層は第１電極と共通透明電極の間に配置されている。また第２の有機層は共通透明電極と第２電極との間に配置されている。そして第３の有機層は共通透明電極と第３電極との間に配置されている。
【００２０】
例えば、第１の有機層が基板側に配置されている場合、第２および第３の有機層はそれぞれ第１の有機層上に配置されている。より具体的には第２および第３の有機層は、面内に横に並んで配置されている。なお、図５に示すように、第２及び第３の有機層を基板側に配置し、そのうえに第１の有機層を配置する構成であっても良い。
【００２１】
また、各有機層の発光面積は、一対の電極で有機層を、隔壁などの他の部材を介さずに直接挟持している領域の面積で決まる。発光面積は、各単位素子における共通透明電極以外の電極の面積を変えることにより、単位素子毎に変えることが可能である。図１で示す実施形態では、第１の有機層を有する単位素子の発光面積＞第３の有機層を有する単位素子の発光面積＞第２の有機層を有する単位素子の発光面積としている。
【００２２】
そして、発光効率が悪い有機層の順に大きな発光面積を割り当てることにより素子寿命の改善が可能となる。後述する実施形態では、一例として、寿命の悪い順に、青色発光の有機層、赤色発光の有機層、緑色発光の有機層とし、図１で示すように発光面積を割り当てている。しかし、使用する材料により発光効率が異なれば、この割り当てに限るものではない。
【００２３】
共通透明電極は何れの単位素子において共通した構成要素である。この共通透明電極は、画素で構成される表示領域の外で基準電位に接続されている。従って、各単位素子の一方の電極は互いに同電位となる。なお、特開２００５−１７４６３９号に開示された時分割駆動を採用した場合は、先に述べた通り、この共通透明電極は副画素毎に分割される。この場合、図１の構成で言えば、第１の電極が全画素にわたって共通に形成され、また、第２、３電極も一つの電極として全画素にわたって共通に形成され、表示領域外で互いに基準電位に接続する構成となる。
【００２４】
共通透明電極は各単位素子から発光される光、即ちそれぞれの有機層が発する光に対して透明である。また、図１の構成では、光取り出し側の電極である第２電極、第３電極も透明である。
【００２５】
単位素子が光を通さない基板に設けられている場合、共通透明電極に対して基板が配置されている側とは反対側、即ち基板とは反対側から光を取り出すことが出来る。
【００２６】
基板の材質は特に問わない。有機物でも無機物でもよい。有機物の場合、例えばフレキシブル基板として用いることが出来る。無機物の場合例えばガラスをもちいることができる。基板が有機層からの光を透過させる部材か透過させない部材かは問わない。光を透過させる部材を用いて光取り出し側が基板であってもよい。あるいはガラスのような光透過部材に単位素子を駆動するためのＴＦＴ等のスイッチング素子を有し、更に他の部材を設けた結果基板が実質的な光不透過な物品となっているものを用いても良い。
【００２７】
第１乃至第３の有機層はそれぞれその組成や層構成が異なっていても良い。
【００２８】
本実施形態においては、各単位素子の１つ１つに対応してスイッチング素子が設けられている。このスイッチング素子は例えばＴＦＴであり、基板上に公知の半導体プロセスにより形成されている。本発明の有機ＥＬ表示装置はアクティブマトリクス駆動するものが好ましいが単純マトリクス駆動するものでもよい。
【００２９】
このような有機ＥＬ表示装置の用途は、パソコン、携帯電話、デジタルカメラなどのディスプレイである。
【００３０】
以下、本発明の有機ＥＬ表示装置の実施形態を図とともに説明する。
【００３１】
（第１の実施の形態）、
図１は、本実施形態に係る積層型の有機ＥＬ表示装置の一部分を示す模式図である。本実施形態に係る積層型の有機ＥＬ表示装置は２つの副画素からなる１画素をマトリクス状に配置して構成されている。
【００３２】
副画素は、各々が異なる色に発光する有機層が複数積層されて構成されており、例えば、第１副画素が青色有機ＥＬ素子、緑色有機ＥＬ素子からなり、第２副画素が、青色有機ＥＬ素子、赤色有機ＥＬ素子からなる。そして、青色有機ＥＬ素子の有機層の極性（ダイオード特性）と緑色有機ＥＬ素子、赤色有機ＥＬ素子の有機層の極性が互いに逆方向である。また、青色有機ＥＬ素子と緑色有機ＥＬ素子および赤色有機ＥＬ素子の有機層の間に設けられる電極が共通の透明電極で構成されている。
【００３３】
また、図４に示すように、青色有機ＥＬ素子の発光面積＞赤色有機ＥＬ素子の発光面積＞緑色有機ＥＬ素子の発光面積に構成されている。このために、第１電極の面積＞第２電極の面積＞第３電極の面積に構成されている。
【００３４】
有機層は、単層型（発光層）、２層型（正孔輸送層／発光層）、３層型（正孔輸送層／発光層／電子輸送層）、４層型（正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入層）、５層型（正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層）のいずれでもよい。図２は本実施形態に係る電極のｘｙ平面図、図３は図２のＡ−Ａ‘線、Ｂ−Ｂ‘線、Ｃ−Ｃ‘線に沿って切断した断面図を示す。図２は青色有機ＥＬ素子、緑色有機ＥＬ素子からなる第１副画素、青色有機ＥＬ素子、赤色有機ＥＬ素子からなる第２副画素の電極配置を示している。１画素は２つの副画素からなり、フルカラーを表示する。図２においては不図示で紙面の奥に配置されているガラス基板１０１が図３に示してある。このガラス基板の主面にアクティブ素子として薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴ）２００を用いたアクティブな画素回路が各単位素子に対応して配置されている。この画素回路の上層には層間絶縁膜１２０が成膜されている。
【００３５】
図３のＡ−Ａ‘断面図に示すように、ＴＦＴ２００を構築するため、基板１０１上には、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ１０４が形成され、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ１０４のソース領域１０２、ドレイン領域１０３が形成される。さらに、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ１０４上にゲート電極１０５、ドレイン領域１０３に接続されたドレイン電極１１０が形成され、このドレイン電極１１０を覆う状態で層間絶縁膜１２０が設けられている。１０６，１０７は絶縁膜である。尚、ＴＦＴ２００は図示したトップゲート型に限定されることはなく、ボトムゲート型であっても良い。また、ＴＦＴ２００の特性はｐ型、ｎ型のどちらでも良い。なお、各単位素子（以下有機ＥＬ素子と記す）の陽極（第１，２，３電極）は図２の電極コンタクト部でＴＦＴ２００に接続している。図２の符号４００は第１の電極コンタクト部、５００は第２の電極コンタクト部、そして６００は第３の電極コンタクト部を示す。
【００３６】
また、図３のＡ−Ａ‘断面図に示すように、ドレイン電極１１０上に反射電極としての第１電極３００が設けられ、青色有機層３１０、共通透明電極３２０が順次積層し、青色有機ＥＬ素子を形成する。その際、ＴＦＴ２００がｐ型の場合は、青色有機層３１０の構成は正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層の順に積層することが好ましい。尚、青色有機層３１０は、蒸着等により、表示領域の全体、つまり全画素にわたって共通に形成することが好ましい。
【００３７】
反射電極としては、電極それ自体が光を反射する部材である他に、下地にＡｌＳｉ等の反射膜でその上にＩＴＯ等の透明導電膜、といった積層体もその意味に含めることが出来る。
【００３８】
さらに、共通透明電極３２０上に緑色有機層３３０を積層し、緑色有機ＥＬ素子を駆動するための第２電極３４０を積層する。尚、第２電極３４０は、図３のＡ−Ａ‘断面図に示すように、青色有機層３１０、共通透明電極３２０、緑色有機層３４０をレーザーにより除去し、形成した第２の電極コンタクト部５００を通じ、ＴＦＴと電気的にコンタクトさせることが好ましい。その際、ＴＦＴ２００がｐ型の場合は、緑色有機層３４０の構成は電子注入層／電子輸送層／発光層／正孔輸送層／正孔注入層の順に積層することが好ましい。
【００３９】
同様に、共通透明電極３２０上に赤色有機層３５０を積層し、赤色有機ＥＬ素子を駆動するための第３電極３６０を積層する。尚、第３電極３６０は、図３のＡ−Ａ‘断面図に示すように、青色有機層３１０、共通透明電極３２０、赤色有機層３５０をレーザーにより除去することで形成される第３の電極コンタクト部６００を通じ、ＴＦＴと電気的にコンタクトさせることが好ましい。その際、ＴＦＴ２００がｐ型の場合は、赤色有機層３５０の構成は電子注入層／電子輸送層／発光層／正孔輸送層／正孔注入層の順に積層することが好ましい。尚、上記において、緑色有機層３３０と、赤色有機層３５０は、図２、及び、図３Ｅ−Ｅ‘断面図からわかる通り、有機発光素子毎の必要な領域のみに形成されるよう、公知のマスク蒸着技術を用いて、塗り分けて、形成されている。
【００４０】
以上のような構成により、１画素内の各有機ＥＬ素子を独立に駆動することが可能である。そして、有機層の発光効率に応じて各有機層の発光面積、即ち、有機ＥＬ素子の発光面積を異ならせているので、低発光効率の有機層における駆動時の電流密度を低減でき、各有機ＥＬ素子の寿命を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態に係る積層型有機ＥＬ表示装置を示す模式図
【図２】本発明の実施形態に係る積層型有機ＥＬ表示装置の１画素における電極配置を示すｘｙ平面図
【図３】図２のＡ−Ａ‘線、Ｂ−Ｂ’線、Ｃ−Ｃ‘線に対応した断面模式図
【図４】本発明の実施形態に係る積層型有機ＥＬ表示装置の１画素における発光面積の大小関係を示す模式図
【図５】本発明の他の実施形態に係る積層型有機ＥＬ表示装置を示す模式図
【符号の説明】
【００４２】
１０１  ガラス基板
１０２  ソース領域
１０３  ドレイン領域
１０４  Ｐｏｌｙ−Ｓｉ
１０５  ゲート電極
１０６  ゲート絶縁膜
１０７  層間絶縁膜
１１０  ドレイン電極
１２０  層間絶縁膜
２００  ＴＦＴ
３００  反射第１電極
３１０  第１色の有機層
３２０  共通透明電極
３３０  第２色の有機層
３４０  第２電極
３５０  第３色の有機層
３６０  第３電極
４００  第１の電極コンタクト部
５００  第２の電極コンタクト部
６００  第３の電極コンタクト部
【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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