(57)【要約】【課題】視野角依存性を改善する。【解決手段】配線層３２の上に位置する平坦化層３４の厚さを１．５μｍ以上にする。これによって、有機ＥＬ素子４０から射出される光についての配線層３２による反射による干渉を防止して、視野角依存性を改善することができる。【選択図】図１
2007141790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配置された表示画素を含む表示装置であって、
薄膜トランジスタを含むＴＦＴ層と、
このＴＦＴ層上に形成された平坦化層と、
この平坦化膜上に形成された有機ＥＬ層と、
を含み、
前記平坦化層の厚みを前記ＴＦＴ層における反射光の前記有機ＥＬ層における発光との干渉の影響を実質的に小さくできる十分厚いものにすることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表示装置において、
前記有機ＥＬ層は、白色発光層であり、
前記平坦化膜がＲＧＢのカラーフィルタ層を含むことによってＲＧＢの表示を可能とすることを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の表示装置において、
前記平坦化層の厚みは、１．５μｍ以上であることを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の表示装置において、
視野角が正面から傾くことによって、正面で調整された白色の色温度が正面からΔｕｖが±０．０２以内の範囲内で移動するように設定されていることを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項４に記載の表示装置において、
前記有機ＥＬ層から射出される光について、干渉によって青色の光が増強されるように光の射出経路が設定されていることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ層を利用する表示装置、特に表示色の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、有機ＥＬ素子を利用した表示装置が知られており、この有機ＥＬ素子においては、電極間の有機ＥＬ層に電流を流し、流れた電流に応じて発光が起こる。
【０００３】
有機ＥＬの発光材料としては、赤色発光、青色発光、緑色発光のものが知られている。従って、ＲＧＢの塗り分けによって、フルカラー表示が行える。
【０００４】
ここで、このＲＧＢの塗り分け方式の場合、各色の有機ＥＬ層の材料が異なるため、通常ＲＧＢ各色の蒸着工程が必要であり、またそのために別々のマスクを利用する。このように形成工程が多くなると、歩留まりが悪くなりやすい。そこで、全画素共通で白色発光層を形成するし、カラーフィルタによってＲＧＢの各画素を形成することも提案されている（特許文献１）。この構成では、比較的困難な有機ＥＬ層の形成が簡易化でき、歩留まりを向上できる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１２７６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、ＲＧＢ塗り分け、白色発光＋カラーフィルタタイプのいずれの表示装置においても、有機ＥＬ素子からの光の射出経路には各種の層が存在する。各有機ＥＬ素子への電流を画素毎に設けた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によって制御するアクティブマトリクス方式の表示装置においては、このＴＦＴを形成する層が有機ＥＬ素子から発せられた光が外部に射出されるまでの経路に存在する。そして、このＴＦＴ層において各種の反射が生じ、これが有機ＥＬ素子からの光と干渉し視野角依存性が大きくなってしまうという問題があった。従って、このような問題を解決したいという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、マトリクス状に配置された表示画素を含む表示装置であって、薄膜トランジスタを含むＴＦＴ層と、このＴＦＴ層上に形成された平坦化層と、この平坦化膜上に形成された有機ＥＬ層と、を含み、前記平坦化層の厚みを前記ＴＦＴ層における反射光の前記有機ＥＬ層における発光との干渉の影響を実質的に小さくできる十分厚いものにすることを特徴とする。
【０００８】
また、前記有機ＥＬ層は、白色発光層であり、前記平坦化膜がＲＧＢのカラーフィルタ層を含むことによってＲＧＢの表示を可能とすることが好適である。
【０００９】
また、前記平坦化層の厚みは、１．５μｍ以上であることが好適である。
【００１０】
また、視野角が正面から傾くことによって、正面で調整された白色の色温度が正面からΔｕｖが±０．０２以内の範囲内で移動するように設定されていることが好適である。
【００１１】
また、前記有機ＥＬ層から射出される光について、干渉によって青色の光が増強されるように光の射出経路（アノードからカソードまでの光路長）が設定されていることが好適である。
【発明の効果】
【００１２】
このように、本発明によれば、平坦化膜を十分厚くし、ＴＦＴ層の干渉による特定波長の可視光が増強されるのを防止する。これによって、表示における視野角依存性を抑制することができる。また、視野角が正面から傾くに従って、色温度が低い方向に移動するように設定することによって、人の目によって感じる色味の変化が少なくなり視野角依存性が改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態に係る発光素子について、図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、発光素子の断面構成を示す模式図である。図においては、１つの発光素子のみを取り出して記載したが、発光素子およびこの発光素子を駆動する画素回路をマトリクス状に配置して表示装置を構成する。また、ガラス基板、発光層、陰極など全画素共通に形成可能な層については、全画素共通に形成される。
【００１５】
ガラス基板３０上には、画素回路および各種の配線を含むＴＦＴ（薄膜トランジスタ）・配線層３２が形成される。画素回路は、例えばゲートラインからの制御信号に応じてデータラインからのデータ信号の取り入れを制御するスイッチングＴＦＴ、スイッチングＴＦＴで取り込んだデータ電圧を蓄える保持容量、保持容量に蓄えられたデータ電圧に応じた駆動電流を電源ラインからＥＬ素子に供給するドライブＴＦＴからなる。なお、画素回路には多くの提案があり、ドライブＴＦＴのしきい値補償回路を含むなど各種の変形が可能である。
【００１６】
また、ＴＦＴ・配線層３２上には、アクリル樹脂などからなる平坦化層３４が形成される。平坦化層３４上には、有機ＥＬ素子４０が形成される。この有機ＥＬ素子４０は、アノード１０、赤色発光層１６、青色発光層１８、カソード２４が含まれる。なお、赤色発色層１６としては、オレンジ色の光を発光するものも好適である。
【００１７】
ここで、この有機ＥＬ素子４０の具体的構成例を図２に基づいて説明する。透明導電体からなるアノード１０の上には、正孔注入層１２を介し、正孔輸送層１４が設けられる。この例において、アノード１０はＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）が用いられているが、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）なども利用される。また、この例において正孔注入層１２にはＣＦｘ、正孔輸送層１４は、ホストとしてＮＰＢ（Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレンー１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルーベンジシン）を採用したものが使用されている。
【００１８】
この正孔輸送層１４の上には、オレンジ色発光層１６、青色発光層１８が順次形成される。このオレンジ色発光層１６は、ホストとしてトリアリールアミン誘導体またはトリフェニルアミン誘導体であるＮＰＢが使用され、ドーパント１としてターシャリー−ブチル置換ジナフチルアントラセン（ＴＢＡＤＮ）、ドーパント２として５，１２−ビス（４−（６−メチルベンゾチアゾール−２−イル）フェニル）−６，１１−ジフェニルナフタセン（ＤＢｚＲ）が使用されている。また、青色発光層１８は、ホストとしてターシャリー−ブチル置換ジナフチルアントラセン（ＴＢＡＤＮ）、ドーパント１としてＮＰＢ、ドーパント２として１，４，７，１０−テトラ−ターシャリーブチルペリレン（ＴＢＰ）が使用されている。
【００１９】
青色発光層１８の上には、第１電子輸送層２０、第２電子輸送層２２が設けられ、その上にカソード２４が設けられる。
【００２０】
第１電子輸送層２０は、トリス(8-ヒドロキシキノリナト)アルミニウム（Ａｌｑ）が使用され、第２電子輸送層２２には、フェナントロリン誘導体が使用されている。また、カソード２４には、ＬｉＦを表面に設けたアルミニウム（Ａｌ）が用いられている。
【００２１】
このように、本実施形態の有機ＥＬ素子４０では、アノード１０とカソード２４の電極間にオレンジ色発光層１６と、青色発光層１８を有しており、両発光層１６，１８において発光が起こることによって、白色発光となる。従って、両発光層１６，１８の界面付近において、アノード１０から供給される正孔と、カソード２４から供給される電子と再結合が起こり両発光層１６，１８で発光が起こり、この白色光がガラス基板３０から射出される。なお、実際には、フルカラーでの表示を行うために、画素毎にＲＧＢのフィルタを設けており、ＷＲＧＢタイプであれば、カラーフィルタを設けない白色光を射出する画素も設けられる。
【００２２】
ここで、本実施形態において、２つの発光層１６，１８において発光する。このためには、発光は２つの発光層１６，１８の界面付近で起こり、発光層１６，１８の境界が発光界面となる。これは、両発光層１６，１８において発光を起こすために、必須の条件である。そして、この界面付近で発せられた光は、そのまま射出されるものと、カソード２４によって、反射されるものがある。すなわち、カソード２４はアルミニウムであって、発光層１６，１８から発せられる光はここを通過することはできずに反射される。
【００２３】
従って、有機ＥＬ素子４０から射出する光は、発光層１６、１８の界面から直接くる光とカソード２４により反射された光が合成されたものになり、両者に干渉が生じる。
【００２４】
本実施形態では、界面からカソード２４の表面（反射面）までの距離を小さくすることで、直接射出される光が反射層で反射された光と干渉し、可視光が減少することを防止する。
【００２５】
すなわち、前記有機ＥＬ素子４０におけるオレンジ色発光層１６および青色発光層１８との界面と、カソード２４の表面との光学距離は、１００ｎｍ以下に設定する。これによって、４００ｎｍ〜８００ｎｍの可視光の減少を抑えることができる。なお、実質的に観察者において視認される表示において問題となる可視光の減衰を排除できればよいため、オレンジ色発光層１６および青色発光層１８との界面と、カソード２４の表面との光学距離は、可視光の最低波長の１／４以下の光学長とすればよい。さらに、可視光の最低波長の１／４の光学長より若干大きな光学長として紫外線に近い領域の青の波長において干渉による減衰が起こる光学長としてもよい。
【００２６】
なお、有機層の屈折率は、１．６〜１．９程度であり、実際の屈折率に応じて各層の厚みを決定するとよい。
【００２７】
また、この界面からカソード２４までの間には、青色発光層１８などが存在し、これらの距離を５０〜６０ｎｍ程度に設定することが好適である。
【００２８】
そして、本実施形態においては、平坦化層３４の厚みを厚くしてある。例えば、平坦化層３４の膜厚を１μｍ以上、特に１．５μｍとする。このように、平坦化層３４の厚みが厚くなると、ここを斜め方向に通過する光について各種の経路が確保されることになり、鋭い干渉ピークがでにくくなる。従って、平坦化層３４を厚くすることで、その下層となるＴＦＴ・配線層３２における反射などの影響を小さくして、ここにおける干渉による特定波長の可視光のピーク発生を抑制することができる。これによって、視野角変化による色味の変化を小さくできる。すなわち、干渉により特定波長が強められる場合、その特定波長は光路長によって変化するため、視野角依存性が大きい。そこで、平坦化膜を十分厚くして干渉の影響を小さくすることで、表示についての視野角依存性を小さくすることができる。
【００２９】
なお、平坦化膜の上下のいずれかにカラーフィルタを配置した場合（通常の場合はカラーフィルタを平坦化膜によって覆う）、カラーフィルタと平坦化膜を合わせた厚みを上述のように１．５μｍとするとよい。例えば、白色の発光層を有するＲＧＢＷの表示装置の場合、ＲＧＢの画素においてカラーフィルタが設けられ、Ｗの画素には設けられない。また、カラーフィルタは、通常平坦化膜の下層として形成される。
【００３０】
平坦化膜の厚みを１．５μｍ以上とするが、視野角依存性の改善の目的については、平坦化膜は厚ければ厚いほどよい。一方、平坦化膜を厚くすれば、それだけ材料費がかかり、ここにおける光の減衰も大きくなる。従って、薄い方が望ましく、その厚みは５μｍ以下、より好ましくは３μｍ以下とすることが好適である。
【００３１】
また、アノード１０を構成するＩＴＯ、ＩＺＯの屈折率は、１．８〜２．１程度である。一方、アノード１０の下に形成される平坦化層３４は、上述のように通常はアクリル樹脂などから形成されその屈折率は１．５〜１．６程度であり、アノード１０と平坦化層３４の屈折率の差は比較的大きく、この界面では反射が起きやすい。従って、このアノード１０と平坦化層３４との界面で反射した光はカソード２４で反射され界面から直接射出された光と干渉する。
【００３２】
本実施形態では、このときの干渉によって、青の光が強められるように、アノード１０および平坦化層３４の界面からカソード２４の表面までの距離（光学長）が設定されている。すなわち、干渉波形のピークが青の波長に存在するように、反射が起きる界面から反射層となるカソード２４までの光学長を設定する。
【００３３】
例えば、次のように厚みを設定する。
（Ａ）ＷＲＧＢ方式の場合には、アノードの下面からカソードの下面までの距離を５０〜６００ｎｍとして、（１）アノード（ＩＺＯ）１６０ｎｍ、有機層２１０ｎｍ、（２）アノード（ＩＺＯ）３０ｎｍ、有機層２００ｎｍ、（３）アノード（ＩＺＯ）２０ｎｍ、有機層７０ｎｍ、程度に設定する。これによって、干渉のピークが青色に設定され、青色の視野角変化が大きくなる。
（Ｂ）ＲＧＢ（白色発光層＋カラーフィルタ）方式の場合には、アノードの下面からカソードの下面までの距離を５０〜６００ｎｍとして、（１）アノード（ＩＺＯ）１６０ｎｍ、有機層２３０ｎｍ、（２）アノード（ＩＺＯ）３０ｎｍ、有機層２１０ｎｍ、（３）アノード（ＩＺＯ）２０ｎｍ、有機層８０ｎｍ、程度に設定する。これによって、干渉のピークが青色に設定され、視野角変化は青が最も大きくなる。
（Ｃ）ＲＧＢ（ＲＧＢの各色発光）方式の場合には、ＲＧＢの各色の画素において、アノードの下面からカソードの下面までの距離を次のように設定する。
（Ｒ）１２０，２６０，４００ｎｍ、（Ｇ）１３０，２７０，４１０ｎｍ、（Ｂ）１１０，２５０，３９０ｎｍ。これによって、青の画素においては干渉のピークが青になるが、赤、緑は干渉のピークが合わない。
【００３４】
このようにして、本実施形態においては、干渉によって青色の光が強められる。ここで、干渉は、その光路長の影響を受けるため、視野角依存性が大きい。そこで、上述のようにして干渉によって青色を強めた場合、視野角により青色が相対的に弱められる。すなわち、図３に示すように、青色が視野角により最も減少する。なお、図３は上述（Ｂ）の白色発光層に対し、カラーフィルタを設け、ＲＧＢ各色の画素を形成した場合の特性である。
【００３５】
そして、このように正面から斜め方向に向けて視野角がずれることによって、青色が弱めることにより、図４に示すように色温度座標上におけるΔｕｖの変化が非常に小さくなる。図４における黒丸は、正面から見た場合の色温度を示しており、黒三角が視野角７０°における色度を示している。このように、本実施形態によれば、視野角が変化した場合に、ほぼΔｕｖ＝０上で色度が変化する。これによって、白色の色変化が小さくなり、視野角による色調変化が緩和される。また、Δｕｖを±０．０２以内に設定することで、視野角による色変化について人間が認識しずらくなり、表示の視野角依存性を減少することができる。
【００３６】
なお、上述の例では、アノードと有機層を干渉の対象となる光路長としたが、カラーフィルタの配置によっては、カラーフィルタもその光路長に含まれる。また、平坦化層がない場合には、ＴＦＴ層もその光路長に含まれる。
【００３７】
このように、本実施形態によれば、正面からの射出光について、青色が強められるような干渉の条件にしておく。これによって、斜めから見た場合には干渉により青色が弱められ、色温度が下がる方向に変化することで視野角の変化に対する色味の変化を小さくすることができる。
【００３８】
図５には、他の実施形態に係る有機ＥＬ素子４０の構成が示してある。この例では、赤色発光層１６および青色発光層１８に代えて１層の白色発光層５０を採用している。
【００３９】
この白色発光層５０には、例えば、ホストとして、ターシャリー−ブチル置換ジナフチルアントラセン（ＴＢＡＤＮ）、青色ドーパントとして、１，４，７，１０−テトラ−ターシャリー−ブチルペリレン（ＴＢＰ）、赤色ドーパントとして、５，１２−ビス（４−（６−メチルベンゾチアゾール−２−イル）フェニル）−６，１１−時フェニルナフタセンＤＢｚＲ）が使用される。このような白色発光層５０を使用した場合には、白色発光層５０と、正孔輸送層１４の界面において発光が生じる発光界面となる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】発光素子の断面構成を示す模式図である。
【図２】有機ＥＬ素子部分の断面構成を示す模式図である。
【図３】視野角とＲＧＢ確証の輝度の関係を示す図である。
【図４】視野角変化による色温度変化を示す図である。
【図５】有機ＥＬ素子部分の他の構成例の断面構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  アノード、１２  正孔注入層、１４  正孔輸送層、１６  赤色発光層、１８  青色発光層、２０  第１電子輸送層、２２  第２電子輸送層、２４  カソード、３０  ガラス基板、３２  配線層、３４  平坦化層、４０  有機ＥＬ素子、５０  白色発光層。
【図１】
2007141790.tif 000003
【図２】
2007141790.tif 000004
【図３】
2007141790.tif 000005
【図４】
2007141790.tif 000006
【図５】
2007141790.tif 000007