(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性絶縁基板上に複数の透光性第一電極と複数の第二電極が少なくとも発光媒体を挟持し、かつ第一電極列と第二電極列が相互に交差して形成する画素群からなるＥＬ表示装置において、少なくとも画素に対応する領域の第一電極と透光性絶縁基板との間に、少なくとも透光性絶縁基板側の光吸収層と第一電極側の光反射層からなり、かつ、スリット状やドット状の光透過穴を有するかまたはそれ自体がアイランド状である、高コントラスト化層を有することを特徴とするＥＬ表示装置。
【請求項２】
前記スリット状やドット状の光透過穴を有するかまたはそれ自体がアイランド状である高コントラスト化層において、画素部での非透過パターンの最大幅が画素の最小幅の１／１０００〜１／２であり、画素部での開口比率が５％〜６０％であることを特徴とする請求項１に記載のＥＬ表示装置。
【請求項３】
前記高コントラスト化層の光透過部内、または高コントラスト化層と透光性絶縁基板の間、または高コントラスト化層と第一電極の間に、吸光型、干渉型、あるいは蛍光波長変換型のカラーフィルタ層を設けたことを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載のＥＬ表示装置。
【請求項４】
前記高コントラスト化層の光吸収層が、黒色樹脂層または金属不完全酸化物または金属不完全窒化物からなり、光反射層が金属からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＥＬ表示装置。
【請求項５】
前記スリット状やドット状の光透過穴を有する高コントラスト化層の少なくとも光反射層が、前記第一電極列に対応した複数のストライプとなり、かつ第一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１〜４のいずれかに記載のＥＬ表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＥＬ（エレクトロルミネッセンスの略）表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
単純マトリクス駆動ＥＬ表示装置は、薄型、軽量、低コスト、自発光で高輝度という利点を有するために、次世代フラットパネルディスプレイとして期待されている。従来のＥＬ表示装置は、図９のように、透光性絶縁基板上に複数の透光性第一電極と複数の第二電極が少なくとも発光媒体を挟持し、かつ第一電極ラインと第二電極ラインが相互に交差して形成する画素群からなる。第一電極ラインと第二電極ラインの間に電圧を印加すると、交点の画素に対応する領域の第一電極と第二電極の間に電流が流れ、挟持された発光媒体から発光する。
【０００３】
発光媒体からの発光のうち透光性第一電極側を向いた分は、透光性第一電極と透光性絶縁基板を透過して、表示面から放射される。第二電極を向いた分は、第二電極で１回反射してから発光媒体と透光性第一電極と透光性絶縁基板を透過して、表示面から放射される。このように、発光のうち基板にほぼ垂直な方向を向いた２成分が表示に利用される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、表示面に入射した外光は、透光性絶縁基板と透光性第一電極と発光媒体を透過し、第二電極で反射し、発光媒体と透光性第一電極と透光性絶縁基板を透過して、表示面から放射される。この外光反射が、非点灯時のバックグラウンドとなり、コントラストを低下させる原因になっている。
【０００５】
また、透光性第一電極に用いられる透明導電体は、金属に比べて抵抗率が数桁小さい。高精細、大画面のＥＬ表示装置では大電流を流す必要があるが、その際の電圧降下が大きく、均一性や効率の悪化が問題である。
【０００６】
本発明は、これらの問題点を解決するためになされたものであり、外光反射を抑えて良好なコントラストを有するＥＬ表示装置を提供する。また、電極の電気抵抗を下げて均一性、効率を改善したＥＬ表示装置を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１としては、透光性絶縁基板上に複数の透光性第一電極と複数の第二電極が少なくとも発光媒体を挟持し、かつ第一電極列と第二電極列が相互に交差して形成する画素群からなるＥＬ表示装置において、少なくとも画素に対応する領域の第一電極と透光性絶縁基板との間に、少なくとも透光性絶縁基板側の光吸収層と第一電極側の光反射層からなり、かつ、スリット状やドット状の光透過穴を有するかまたはそれ自体がアイランド状である、高コントラスト化層を有することを特徴とするＥＬ表示装置としたものである。
【０００８】
請求項２としては、前記スリット状やドット状の光透過穴を有するかまたはそれ自体がアイランド状である高コントラスト化層において、画素部での非透過パターンの最大幅が画素の最小幅の１／１０００〜１／２であり、画素部での開口比率が５％〜６０％であることを特徴とする請求項１に記載のＥＬ表示装置としたものである。
【０００９】
請求項３としては、前記高コントラスト化層の光透過部内、または高コントラスト化層と透光性絶縁基板の間、または高コントラスト化層と第一電極の間に、吸光型、干渉型、あるいは蛍光波長変換型のカラーフィルタ層を設けたことを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載のＥＬ表示装置としたものである。
【００１０】
請求項４としては、前記高コントラスト化層の光吸収層が、黒色樹脂層または金属不完全酸化物または金属不完全窒化物からなり、光反射層が金属からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＥＬ表示装置としたものである。
【００１１】
請求項５としては、前記スリット状やドット状の光透過穴を有する高コントラスト化層の少なくとも光反射層が、前記第一電極列に対応した複数のストライプとなり、かつ第一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１〜４のいずれかに記載のＥＬ表示装置としたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１３】
本発明の請求項１では、透光性第一電極と透光性絶縁基板との間に、高コントラスト化層を設ける。該高コントラスト層は、少なくとも光吸収層と光反射層からなり、かつ、スリット状やドット状の光透過穴を有するかまたはそれ自体がアイランド状である。
【００１４】
発光媒体からの発光で透光性第一電極側を向いた分のうち、高コントラスト化層の光透過領域に対応した分は、直接、表示面から放射される。透光性第一電極を向いた分のうち高コントラスト化層の非透過領域に対応した分、および、第二電極を向いた分は、高コントラスト化層の光反射層と第二電極の間で反射を繰り返した後、高コントラスト化層の光透過部を通って、表示面から放射される。このように、発光のうち基板にほぼ垂直な方向を向いた２成分が表示に利用されることは、従来と同様である。
【００１５】
一方、表示面に入射した外光のうち、高コントラスト化層の光透過領域に対応した分は、透光性絶縁基板と透光性第一電極と発光媒体を透過し、第二電極で反射し、発光媒体と透光性第一電極と透光性絶縁基板を透過して、表示面から放射される。また、外光のうち、高コントラスト化層の非透過領域に対応した分は、高コントラスト化層の光吸収層で吸収される。従って、外光反射が低減され、高コントラストの表示が得られる。
【００１６】
従来の発光強度をＩ、外光反射をＲとすると、従来のコントラストはＩ／Ｒである。透光開口比率（光透過領域の面積比率）をα（＜１）とすると、透過や反射での損失を無視すれば、本発明での発光強度はＩ、外光反射はαＲとなり、コントラストはＩ／αＲに改善される。即ち、発光強度をほぼ保ちながら、外光反射を低減できるため、コントラストが改善される。
【００１７】
スリット状やドット状の光透過穴を有するかまたはそれ自体がアイランド状である、高コントラスト化層は、少なくとも画素に対応する領域に形成する。画素に対応しない非発光領域には、あってもよいし、なくてもよい。外光反射を抑制する意味では、少なくとも光吸収層がある方が好ましい。
【００１８】
請求項２としては、前記スリット状やドット状の光透過穴を有するかまたはそれ自体がアイランド状である高コントラスト化層において、画素部での非透過パターンの最大幅が画素の最小幅の１／１０００〜１／２であり、画素部での開口比率が５％〜６０％であることを特徴とする請求項１に記載のＥＬ表示装置としたものである。
【００１９】
高コントラスト層の非透過パターンの幅が大きい場合、近くで観測するとパターンが見えてしまう。しかし、表示装置の画素の大きさは観測者との距離を想定して決められているので、画素の大きさが大きい場合には非透過パターンの幅が大きくても気にならない。即ち、高コントラスト層の非透過パターンの最適幅には、画素の幅に依存する相対的な関係がある。細かすぎるパターンは、工程を難しくするので、非透過パターンの最大幅は、画素の最小幅の１／１０００〜１／２が望ましく、さらには１／１００〜１／１０が望ましい。
【００２０】
また、非透過パターンの幅が大きいと、表示までの反射回数が多くなり、損失によって輝度が落ちてしまう。このことから、非透過パターンの幅は０．５μｍ〜５０μｍが望ましい。
【００２１】
開口比率の逆数がコントラストの向上をもたらすことから、開口比率が大きいと改善効果が小さくなる。また、開口比率が小さいと、表示までの反射回数が大きくなり、損失が増加して輝度が小さくなる。これらより、開口比率は、５％〜６０％が望ましく、さらには１０％〜４０％が望ましい。
【００２２】
請求項３としては、前記高コントラスト化層の光透過部内、または高コントラスト化層と透光性絶縁基板の間、または高コントラスト化層と第一電極の間に、吸光型、干渉型、あるいは蛍光波長変換型のカラーフィルタ層を設けたことを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載のＥＬ表示装置としたものである。
【００２３】
カラーフィルタと組み合わせることにより、さらにコントラストを向上することができ、１種類の発光媒体を用いても容易にフルカラーあるいはマルチカラーのＥＬ表示装置を提供できる。
【００２４】
請求項４としては、前記高コントラスト化層の光吸収層が、黒色樹脂層または金属不完全酸化物または金属不完全窒化物からなり、光反射層が金属からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＥＬ表示装置としたものである。
【００２５】
光吸収層としては、カラーフィルタ等で用いられる黒色樹脂や、ＣｒＯＸ  ／Ｃｒ層のような金属不完全酸化物、ＧａＮＸ  のような金属不完全窒化物等を用いることができる。光反射層としては、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ等の金属、またはこれらの金属元素を一成分以上含む合金等が使用できる。特にＡｇやＡｌは、可視域で反射率が高く、好適な材料である。
【００２６】
請求項５としては、前記スリット状やドット状の光透過穴を有する高コントラスト化層の少なくとも光反射層が、前記第一電極列に対応した複数のストライプとなり、かつ第一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１〜４のいずれかに記載のＥＬ表示装置としたものである。
【００２７】
高コントラスト化層の少なくとも光反射層を第一電極列に対応した複数のストライプとし、かつ第一電極と接続することにより、高コントラスト化層を第一電極の配線として使用することができる。高コントラスト化層の少なくとも光反射層には金属を使用できるため、第一電極である透明導電膜よりもはるかに配線抵抗を低減でき、均一性・効率を改善できる。
【００２８】
特に、ストライプに平行なスリット状穴を用いると、同じ開口比率でも配線抵抗をより低減できるので好ましい。
【００２９】
なお、本発明のＥＬ表示装置における透光性絶縁基板としては、ガラス基板、プラスチック基板等が使用できる。
【００３０】
透明導電膜としては、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）や酸化インジウム亜鉛、酸化亜鉛アルミニウム等が使用できる。
【００３１】
本発明における発光媒体としては、９，１０−ジアリールアントラセン誘導体、サリチル酸塩、ピレン、コロネン、ペリレン、ルブレン、テトラフェニルブタジエン、９，１０−ビス（フェニルエチニル）アントラセン、８−キノリノラートリチウム、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム錯体、トリス（５，７−ジクロロ，８−キノリノラート）アルミニウム錯体、トリス（５−クロロ−８−キノリノラート）アルミニウム錯体、ビス（８−キノリノラート）亜鉛錯体、トリス（５−フルオロ−８−キノリノラート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−５−シアノ−８−キノリノラート）アルミニウム錯体、ビス（２−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラート）［４−（４−シアノフェニル）フェノラート］アルミニウム錯体、ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリノラート）［４−（４−シアノフェニル）フェノラート］アルミニウム錯体、トリス（８−キノリノラート）スカンジウム錯体、ビス［８−（パラートシル）アミノキノリン］亜鉛錯体およびカドミウム錯体、１，２，３，４−テトラフェニルシクロペンタジエン、ペンタフェニルシクロペンタジエン、ポリ−２，５−ジヘプチルオキシ−パラ−フェニレンビニレン、あるいは特開平４−３１４８８号公報、米国特許５１４１６７１号、同４７６９２９２号で言及されている蛍光物質やＮ，Ｎ’ジアリール置換ピロロピロール化合物等があげられる。
【００３２】
【実施例】
まず、本発明のＥＬ表示装置の一実施例を図１、図２に示す。
【００３３】
図１のように、透光性第一電極９の透光性絶縁基板１側に、絶縁膜８を介して高コントラスト化層４を設けた。この高コントラスト化層４はアイランド状４ｃであり、画素に対応する領域のみに形成したものである。
【００３４】
次に、別の実施例を図３、図４に示す。
【００３５】
この例でも、透光性第一電極９の透光性絶縁基板１側に、絶縁膜８を介して高コントラスト化層４を設けている。この高コントラスト化層４は画素間の非発光領域にも形成されており、画素部にドット状の穴４ｂを有している。その光透過部であるドット部内に、カラーフィルタ２を形成したものである。
【００３６】
次に、また別の実施例を図５、図６に示す。
【００３７】
この例では、透光性第一電極９の透光性絶縁基板１側に、電気的に接続された高コントラスト化層４を設けた。この高コントラスト化層４は第一電極９の配線となっており、第一電極列に対応したストライプとなっている。従って、透光性第一電極９は配線を兼ねる必要がなく、画素部のみに形成されている。また、高コントラスト化層４の画素部には、スリット状の穴４ａが形成されている。高コントラスト化層４と透光性絶縁基板１の間には、カラーフィルタ２を設けてある。
【００３８】
このＥＬ表示装置の製造工程を、図７、図８に示す。
【００３９】
まず、ガラス基板１上に、既知の方法によってカラーフィルタ２を形成し、オーバーコート層３で覆う（図７（ａ）参照）。次に、０．２μｍのＣｒＯＸ  ／Ｃｒの積層膜５、６を成膜する（図７（ｂ）参照）。そして、既存のフォトエッチング技術即ちフォトレジストパターン形成とウェットエッチングによって、幅１ｍｍのストライプかつ幅２０μｍ、開口比率４０％のスリット状光透過穴４ａを有する形状に加工する（図７（ｃ）参照）。
【００４０】
次に、レジスト塗布および露光・現像によって厚さ０．５μｍの絶縁膜８を形成する（図７（ｄ）参照）。そして、０．３μｍのＡｇメッキ７をすることにより、導電性および光反射性を向上する（図７（ｅ）参照）。
【００４１】
透明電極９としてＩＴＯを０．１μｍ厚に成膜し、フォトエッチングによって画素形状に加工する（図８（ｆ）参照）。次に、全面に発光媒体１０を成膜する（図８（ｇ）参照）。発光媒体１０としては、正孔輸送層１１を０．０７μｍ、電子輸送性発光層１２を    ０．０７μｍ積層した。そして、第二電極１３としてＡｌＬｉを０．３μｍ厚だけ、マスク蒸着によって高コントラスト化層パターンと交差するストライプ状に形成する（図８（ｈ）参照）。最後に、全面に封止層１４を形成する（図８（ｉ）参照）。
【００４２】
このように作製した試料で、従来素子に比べて輝度はほとんど変わらず、コントラストがおよそ１．５倍に向上した。
【００４３】
［非透過パターン幅の影響］
第一電極幅１ｍｍ、開口率５０％の条件下で、非透過パターン幅を１μｍ、１０μｍ、１００μｍ、５００μｍと変えて作製した。これらは、画素幅に対応する第一電極幅の１／１０００〜１／２である。いずれの場合にも、コントラスト向上効果が見られた。ただし、１μｍの場合は高精度のパターニング技術を要し、それ以上細かくする意味がない。また、５００μｍの場合には非透過パターンが目視できるようになり、それ以上荒いと画質を低下させる。
【００４４】
［開口率の影響］
第一電極幅１ｍｍ、非透過パターン幅１００μｍの条件下で、開口率を１％、５％、１０％、２０％、４０％、６０％、８０％と変えて作製した。５％〜６０％において、コントラスト向上効果が見られた。開口率１％では輝度低下が著しく、開口率８０％では外光反射の低減効果が弱く、いずれもコントラストは向上しなかった。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、内光を反射し外光を吸収する高コントラスト化層を用いることにより、外光反射を抑えて良好なコントラストを有するＥＬ表示装置を提供できる。また、高コントラスト化層を配線として使用することにより、均一性、効率を改善したＥＬ表示装置を提供できる。
【００４６】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＥＬ表示装置の一例を示す断面図である。
【図２】図１のＥＬ表示装置の平面図である。
【図３】本発明のＥＬ表示装置の他の例を示す断面図である。
【図４】図３のＥＬ表示装置の平面図である。
【図５】本発明のＥＬ表示装置の他の例を示す断面図である。
【図６】図５のＥＬ表示装置の平面図である。
【図７】図５のＥＬ表示装置の製造工程を示す説明図である。
【図８】図５のＥＬ表示装置の製造工程を示す説明図である。
【図９】従来のＥＬ表示装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１        透光性絶縁基板
２        カラーフィルタ
３        オーバーコート絶縁層
４        高コントラスト化層
４ａ    スリット穴
４ｂ    ドット穴
４ｃ    アイランド
５        光吸収層
６        中間層
７        光反射層
８        絶縁層
９        透光性第一電極
１０        発光媒体
１１        正孔輸送層
１２        電子輸送性発光層
１３        第二電極
１４        封止層
【図１】
0003601289.tif 000002
【図２】
0003601289.tif 000003
【図３】
0003601289.tif 000004
【図４】
0003601289.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003601289.tif 000007
【図７】
0003601289.tif 000008
【図８】
0003601289.tif 000009
【図９】
0003601289.tif 000010