(57)【要約】【課題】光取出し効率を高め、低消費電力で光を取り出して表示することのできる発光素子表示装置を提供する。【解決手段】発光素子表示装置は、表示領域全体に配置された各副画素の発光量を制御するトランジスタを有する薄膜トランジスタ基板（２２０）と、薄膜トランジスタ基板に重ねて配置され、各副画素で所定の波長領域の光を通過させるカラーフィルタを有するカラーフィルタ基板（２３０）と、を備え、薄膜トランジスタ基板は、表示領域全体を覆い、１の波長領域の光を発光する第１発光層（２５１）と、第１発光層とは異なる波長領域の光を発光し、表示領域において複数の独立した領域を覆う第２発光層（２５２）と、を有する。【選択図】図４
2014154354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示領域全体に配置された各副画素の発光量を制御するトランジスタを有する薄膜トランジスタ基板と、
前記薄膜トランジスタ基板に重ねて配置され、前記各副画素で所定の波長領域の光を通過させるカラーフィルタを有するカラーフィルタ基板と、を備え、
前記薄膜トランジスタ基板は、
前記表示領域全体を覆い、１の波長領域の光を発光する第１発光層と、
前記第１発光層とは異なる波長領域の光を発光し、前記表示領域において複数の独立した領域を覆う第２発光層と、を有することを特徴とする発光素子表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発光素子表示装置であって、
前記第１発光層は、緑色及び赤色の波長領域を含む光を発光し、
前記第２発光層は、青色の波長領域を含む光を発光する、ことを特徴とする発光素子表示装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の発光素子表示装置であって、
前記複数の独立した領域のそれぞれは、４つの副画素又は８つの副画素を覆う領域である、ことを特徴とする発光素子表示装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の発光素子表示装置であって、
前記複数の独立した領域のそれぞれは、帯状の領域である、ことを特徴とする発光素子表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発光素子表示装置であって、
前記薄膜トランジスタ基板は、前記表示領域全体を覆い、前記第１発光層及び前記第２発光層とは異なる波長領域の光を発光する第３発光層を更に有する、ことを特徴とする発光素子表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子表示装置に関し、各画素に配置された自発光体である発光素子に発光させて表示を行う発光素子表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
このような有機ＥＬ表示装置におけるカラー表示は、各画素毎にＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の３色をそれぞれ発光させる発光素子を有する場合と、発光素子において白色を発光し、各画素のカラーフィルタでＲＧＢ３色のそれぞれの波長領域を透過させる場合との２種類が主流となっている。白色を発光させる場合には、２つの色（例えば黄色と青色）の発光素子を別の層に重ね合わせて両方の光を出射させ、白色を出射させるタンデムと呼ばれる方法が知られている。特許文献１には、タンデムではなく、２色の発光素子を用いてカラー表示を行う発光表示装置について開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１０３５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＲＧＢの単色をそれぞれ発光するＯＬＥＤ表示装置は、製造工程においてＲＧＢ３色それぞれに専用の蒸着マスクと蒸着工程を必要とする。しかしながら、蒸着工程の精度はフォロリソグラフィ工程と比較すると低いため、画素と画素の間（正確には、副画素と副画素の間）を大きくとらなければならず、高精細化が難しい。一方、精細度が上昇すると、開口率が低下する。開口率を低下させた状態で一定輝度を得るためには、単位面積当たりの電流密度を大きくしなければならない。結果として、素子の寿命が短くなり、また高電圧を印加しなければならない。また、タンデムの発光素子により白色を取り出す場合は、積層により必要な電圧が上昇してしまうこと、また、カラーフィルタによって白色から単色を取り出すことになることから、画像を表示したときの発光に対する表示装置外への光の出射率（以下、光取出し効率という）が低くなってしまい、低消費電力化を妨げる要因となってしまう。
【０００６】
本発明は、上述の事情を鑑みてしたものであり、光取出し効率を高め、低消費電力で光を取り出して表示することのできる発光素子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】
【０００７】
本発明の発光素子表示装置は、表示領域全体に配置された各副画素の発光量を制御するトランジスタを有する薄膜トランジスタ基板と、前記薄膜トランジスタ基板に重ねて配置され、前記各副画素で所定の波長領域の光を通過させるカラーフィルタを有するカラーフィルタ基板と、を備え、前記薄膜トランジスタ基板は、前記表示領域全体を覆い、１の波長領域の光を発光する第１発光層と、前記第１発光層とは異なる波長領域の光を発光し、前記表示領域において複数の独立した領域を覆う第２発光層と、を有することを特徴とする発光素子表示装置である。
【０００８】
ここで、「異なる波長領域」とは、完全に重ならない波長領域の意味であり、一部重複する範囲を有していてもよい。また、表示領域全体を覆う第１発光層および独立した領域を覆う第２発光層は、各々複数の発光層から形成されていても良い。この場合、複数の発光層が発する光の波長領域は、各々が完全に一致しても良いし、完全に一致せず異なる波長領域を有していても良い。
【０００９】
本発明の発光素子表示装置において、前記第１発光層は、緑色及び赤色の波長領域を含む光を発光し、前記第２発光層は、青色の波長領域を含む光を発光する、こととしてもよい。
【００１０】
本発明の発光素子表示装置において、前記複数の独立した領域のそれぞれは、４つの副画素又は８つの副画素を覆う領域であってもよく、前記複数の独立した領域が覆う副画素の数はさらに多くてもよい。
【００１１】
本発明の発光素子表示装置において、前記複数の独立した領域のそれぞれは、表示装置の有効表示エリアに対して縦方向、または横方向に延びた帯状としてもよい。また帯状の領域は領域内のすべての副画素としてもよく、この帯状の領域は表示領域を縦断または横断していてもよい。
【００１２】
本発明の発光素子表示装置において、前記薄膜トランジスタ基板は、前記表示領域全体を覆い、前記第１発光層及び前記第２発光層とは異なる波長領域の光を発光する第３発光層を更に有していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置を概略的に示す図である。
【図２】図１の有機ＥＬパネルの構成を示す図である。
【図３】有機ＥＬパネルの表示領域を拡大して示す平面図である。
【図４】図３のIV−IV線における断面について概略的に示す図である。
【図５】ＴＦＴ基板に形成された第１発光層及び第２発光層の配置の様子について示す図である。
【図６】カラーフィルタをＲＧＢの３色とした場合の変形例について、表示領域を拡大して示す平面図である。
【図７】図６で示された変形例において、ＴＦＴ基板に形成された第１発光層及び第２発光層の配置の様子について示す図である。
【図８】ＲＧＢの３色の副画素を有する有機ＥＬ表示パネルにおける、図６及び７の第１発光層及び第２発光層を用いた場合における開口の大きさについて示す図である。
【図９】ＲＧＢの３色の副画素を有する有機ＥＬ表示パネルにおける、ＲＧＢのそれぞれに発光層を形成した場合における開口の大きさについて示す図である。
【図１０】有機ＥＬパネルの表示領域を拡大して示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、図面において、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
図１には、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置１００が概略的に示されている。この図に示されるように、有機ＥＬ表示装置１００は、上フレーム１１０及び下フレーム１２０に挟まれるように固定された有機ＥＬパネル２００から構成されている。
【００１６】
図２には、図１の有機ＥＬパネル２００の構成が示されている。有機ＥＬパネル２００は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）基板２２０とカラーフィルタ基板２３０の２枚の基板を有し、これらの基板は透明樹脂等により貼り合わされている。ＴＦＴ基板２２０は、走査信号線Ｇ１〜Ｇｎに対して順に、各画素のＴＦＴのソース・ドレイン間を導通させるための電位を印加する駆動回路２１０と、表示領域２０２において走査信号線Ｇ１〜Ｇｎに垂直に交差するように延びる不図示の複数のデータ信号線に対して画素の階調値に対応する電圧を印加すると共に、駆動回路２１０を制御する駆動ＩＣ（Integrated Circuit）２６０とを有している。
【００１７】
図３は、有機ＥＬパネル２００の表示領域２０２を拡大して示す平面図であり、カラーフィルタと発光層の重なりについて示す図である。なお、理解を助けるために、各画素は、仮想の境界線２０３で区切って示されている。各画素は、Ｇ（緑）副画素、Ｒ（赤）副画素、Ｂ（青）副画素及びＷ（白）副画素を備え、それぞれカラーフィルタ基板２３０に、Ｇカラーフィルタ２４１、Ｒカラーフィルタ２４２、Ｂカラーフィルタ２４３、及びＷカラーフィルタ２４４を有している。なお、Ｗカラーフィルタは、カラーフィルタなしで透過させることとしてもよいし、グレーに着色されたカラーフィルタを用いることとしてもよい。
【００１８】
また、ＴＦＴ基板２２０には、Ｒ＋Ｇ又はＹ（黄）を発光する第１発光層２５１が表示領域２０２の全体に成膜され、Ｂを発光する第２発光層２５２が、それぞれ複数の独立した領域を形成するように成膜されている。本実施形態では、第２発光層２５２のそれぞれの独立した領域は、４つの画素に跨るように形成され、４つの画素のそれぞれのＢカラーフィルタ２４３及びＷカラーフィルタ２４４に重なるように、つまり８つの副画素を覆うように成膜されている。Ｒ＋Ｇ又はＹの発光層は、一層により形成されていてもよいし、二層に分けて別々に形成されていてもよい。
【００１９】
図４は、図３のIV−IV線における断面について概略的に示す図である。この図に示されるようにＴＦＴ基板２２０はガラス基板２７０上に、各画素の第１発光層２５１に接するように、各画素毎に独立して形成されたＡｇ等からなるアノード電極２５３と、第１発光層２５１又は第２発光層２５２に接するように表示領域の全面に形成され、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明電極からなるカソード電極２５４と、カソード電極２５４上に形成された有機絶縁材料からなる保護膜２５６と、第１発光層２５１及び第２発光層２５２よりアノード電極２５３側で、主に、画素間に形成された有機絶縁材料からなるバンク２５５と、を有している。なお、基板２７０は、ガラスに替えて樹脂シートを使用してもよい。
【００２０】
この図の矢印に示されるように、第２発光層２５２の形成されない領域では、第１発光層２５１で発光した緑と赤の波長領域を含むほぼ黄色の光は、Ｇカラーフィルタ２４１及びＲカラーフィルタ２４２を通過し、それぞれＧ又はＲの光として出射される。一方、第２発光層２５２の形成されている領域では、第１発光層２５１で発光したほぼ黄色の光は、第２発光層２５２で発光した青色の波長領域を有する光と混ぜ合わされ、白い光となる。この白い光は、Ｂカラーフィルタ２４３及びＷカラーフィルタ２４４を通過し、それぞれＢ及びＷの光として出射される。ここで、Ｇカラーフィルタ２４１及びＲカラーフィルタを通過する光は、Ｂの波長領域を有さない光であるため、カラーフィルタにおいて遮断される光は、Ｂの波長領域を有する光よりも少なく、Ｂ及びＲの光をより効率的に光を取り出すことができる。また、第２発光層２５２は、表示領域２０２のほぼ半分にしか形成されていないため、第２発光層２５２が全面に形成される場合と比較して、消費電力を抑えることができる。
【００２１】
また、発光層の設計においては、アノードにおける反射光と直接カラーフィルタに向かう直接光を共振させて出力される色を強めるように光路長となる発光層の厚さ（光路長）を設計するが、全面でＷを発光させる場合と比較して、ＲとＧのみに特化される光路長と、Ｂに特化される光路長とを別々に設計することができるため、設計時の自由度を高め、より効率よく発光させる設計とすることができる。
【００２２】
図５は、ＴＦＴ基板２２０に形成された第１発光層２５１及び第２発光層２５２の配置の様子について示す図である。この図に示されるように、第１発光層２５１は表示領域２０２の全面に形成され、第２発光層２５２は４つの画素に跨るような独立した領域で複数形成されている。第１発光層２５１及び第２発光層２５２はそれぞれ蒸着により形成されるが、４画素分（８副画素分）まとめて成膜することができるため、フォトリソグラフィ工程と比較して精度の粗い蒸着であっても、高い密度で画素を配置させることができ、高精細に形成することができる。
【００２３】
図６は、カラーフィルタをＲＧＢの３色とした場合の変形例について、表示領域２０２を拡大して示す平面図であり、カラーフィルタと発光層の重なりについて示す図である。この図に示されるように、カラーフィルタ基板は、Ｇカラーフィルタ３４１、Ｒカラーフィルタ３４２、Ｂカラーフィルタ３４３の３種類で構成され、図３と比較すると、Ｗカラーフィルタがなくなった分、Ｂカラーフィルタ３４３が大きな領域を占める配置となっている。
【００２４】
図７は、図６で示された変形例において、ＴＦＴ基板に形成された第１発光層３５１及び第２発光層３５２の配置の様子について示す図である。このような配置とした場合であっても、Ｒ＋Ｇ又はＹを発光する第１発光層３５１は表示領域の全面に形成され、Ｂを発光する第２発光層３５２は４つの画素に跨って、４つのＢ副画素を覆うように、独立した領域で複数形成されているため、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２５】
図８及び図９は、本発明の構成と従来の構成とを比較するための図である。図８が本発明の画素構成であり、図９がＲＧＢを交互に配置した従来の画素構成である。この図に示されるように、例えば、Ｂカラーフィルタ３４３は、発光層４０１の開口部４０２と比較して大きくなっている。したがって、本変形例及び本実施形態の構成とすることにより、より開口率を高くすることができ、消費電力を抑えることができる。また、本発明の画素構成では、隣り合う第２発光層３５２の間隔が従来の画素構成よりも広くできるので、表示装置の製造が容易になる。
【００２６】
図１０は、本発明の変形例を示す平面図である。図１０は、有機ＥＬパネル２００の表示領域２０２を拡大して示す平面図であり、カラーフィルタと発光層の重なりについて示す図である。複数の独立した領域のそれぞれをＸ方向に長軸を持つ帯状の領域に形成してある。またＸ方向に直交するＹ方向の幅は、青又は白の副画素より大きい幅になっており、青又は白の副画素を２つ分覆う幅になっている。
【００２７】
このような配置とした場合であっても、Ｒ＋Ｇ又はＹを発光する第１発光層４５１は表示領域の全面に形成され、Ｂを発光する第２発光層は４つの画素に跨って、４つのＢ副画素を覆うように、独立した領域で複数形成されているため、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、Ｂを発光する第２発光層４５２をストライプ状に形成しているため、各画素における第２発光層の長軸方向の位置合わせが容易になる。
【００２８】
上述の実施形態においては、Ｒ＋Ｇ又はＹの第１発光層と、Ｂの第２発光層とを用いることとしたが、この他の色の組み合わせを用いることとしてもよく、この場合に発光層を多層とすることにより所望の波長領域を含む光を発光させることとしてもよい。
【００２９】
また、上述の実施形態では、トップエミッション方式による発光素子表示装置としたが、ボトムエミッション方式であってもよい。また、発光層は、いわゆる有機ＥＬに分類される発光素子を用いることとしたが、自ら発光するその他の自発光型の素子を用いることとしてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１００  表示装置、１１０  上フレーム、１２０  下フレーム、２００  有機ＥＬパネル、２０２  表示領域、２０３  境界線、２１０  駆動回路、２２０  ＴＦＴ基板、２３０  カラーフィルタ基板、２４１  Ｇカラーフィルタ、２４２  Ｒカラーフィルタ、２４３  Ｂカラーフィルタ、２４４  Ｗカラーフィルタ、２５１  第１発光層、２５２  第２発光層、２５３  アノード電極、２５４  カソード電極、２５５  バンク、２５６  保護膜、３４１  Ｇカラーフィルタ、３４２  Ｒカラーフィルタ、３４３  Ｂカラーフィルタ、３５１  第１発光層、３５２  第２発光層、４０１  発光層、４０２  開口部、４５１  第１発光層、４５２  第２発光層。
【図１】
2014154354.tif 000003
【図２】
2014154354.tif 000004
【図３】
2014154354.tif 000005
【図４】
2014154354.tif 000006
【図５】
2014154354.tif 000007
【図６】
2014154354.tif 000008
【図７】
2014154354.tif 000009
【図８】
2014154354.tif 000010
【図９】
2014154354.tif 000011
【図１０】
2014154354.tif 000012