(57)【要約】【課題】ボトムエミッション方式において開口率を高めることのできる画素構造を有する有機ＥＬ装置を提案する。【解決手段】有機ＥＬ装置は、三原色に対応する三つの副画素１０Ｒ−２、１０Ｇ−２、１０Ｂ−２を含む画素領域１０−２を備える。三つの副画素１０Ｒ−２、１０Ｇ−２、１０Ｂ−２のうち少なくとも一つの副画素１０Ｂ−２は、有機ＥＬ装置を駆動するための信号又は電流を供給する複数の配線４０に絶縁膜を介して積層形成された画素電極２４Ｂ−２と、蒸着法により画素電極２４Ｂ−２に形成される発光層とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三原色に対応する三つの副画素を含む画素領域を備える有機ＥＬ装置であって、
前記三つの副画素のうち少なくとも一つの副画素は、前記有機ＥＬ装置を駆動するための信号又は電流を供給する複数の配線に絶縁膜を介して積層形成された画素電極と、蒸着法により前記画素電極に形成される発光層とを備える、有機ＥＬ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の有機ＥＬ装置であって、
前記画素電極は、前記発光層からの光の進行方向から見て前記複数の配線と平面的に重なり合う位置に形成された絶縁膜を備える、有機ＥＬ装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の有機ＥＬ装置であって、
前記画素電極は、前記複数の配線のうち何れか一つの配線にコンタクトホールを介して接続しており、前記発光層からの光の進行方向から見て前記コンタクトホールと平面的に重なり合う位置に形成された絶縁膜を備える、有機ＥＬ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフルカラー表示用の有機ＥＬ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、電流駆動型の自発光素子であるため、バックライトが不要となる上に、低消費電力、高視野角、高コントラスト比が得られるメリットがあり、フラットパネルディスプレイの開発において期待されている。有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に介在する発光層を備えており、順バイアス電流の供給を受けて陽極から注入された正孔と陰極から注入された電子とが再結合する際の再結合エネルギーにより自発光する。有機発光層の形成材料としては、正孔及び電子を注入することが可能であり、且つ、注入した正孔と電子が内部を移動し再結合して、最高占有軌道と最低非占有軌道とのエネルギーレベル差に応じた発光を行うこと可能であれば、低分子材料及び高分子材料の何れも用いることができる。ここで、低分子とは、構造中に重合による繰り返し部分を有さない分子であることを意味し、高分子とは、繰り返し分子構造を有する重合体のことを意味する。低分子材料は剛直な骨格を有する分子が多く、有機溶媒に対する溶解性が低いものが多いため、低分子の有機発光層の形成には、蒸着法のような気相法が好適に用いられる。一方、高分子材料は、有機溶媒に対する溶解性が比較的高いものが多いため、高分子の有機発光層の形成には、液滴吐出法等の液相法が好適に用いられる。液滴吐出法では、発光層の構成材料を溶媒に分散又は溶解させた液滴を各画素に塗布し、これを乾燥させることで発光層を形成できる。例えば、特許文献１には、赤副画素、緑副画素、及び青副画素のそれぞれを液滴吐出法で塗り分けて形成する方法が開示されている。また、特許文献２には、赤副画素及び緑副画素を液滴吐出法で塗り分けて形成し、青副画素を蒸着法で形成する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２０８２５４号公報
【特許文献２】特開平１０−１５３９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、基板側から光を取り出すボトムエミッション方式では、有機ＥＬ素子を駆動するための回路素子や配線によって有機ＥＬ素子からの光が遮蔽されてしまうため、画素の位置及び形状は、回路素子や配線のレイアウトの制限を受けることになる。このため、開口率を高めるための画素構造の開発が望まれている。
【０００５】
そこで、本発明はボトムエミッション方式において開口率を高めることのできる画素構造を有する有機ＥＬ装置を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明に係わる有機ＥＬ装置は、三原色に対応する三つの副画素を含む画素領域を備え、三つの副画素のうち少なくとも一つの副画素は、有機ＥＬ装置を駆動するための信号又は電流を供給する複数の配線に絶縁膜を介して積層形成された画素電極と、蒸着法により画素電極に形成される発光層とを備える。複数の配線に絶縁膜を介して積層形成された画素電極の表面は凹凸状の段差を有するが、蒸着法による膜形成が段差被覆性に優れている利点を活かし、液滴吐出法による均質な膜形成が困難とされる表面段差を有する画素電極に均質な発光層を形成できるため、画素電極の下層に形成されている複数の配線の隙間から発光層の光を取り出すことができ、開口率を高めることができる。
【０００７】
画素電極は、発光層からの光の進行方向から見て複数の配線と平面的に重なり合う位置に形成された絶縁膜を備えるのが好ましい。複数の配線は、発光層からの光を遮蔽してしまうため、光の進行方向から見て複数の配線と平面的に重なり合う位置に絶縁膜を形成することにより、発光に寄与しない消費電力を低減できる。
【０００８】
画素電極は、複数の配線のうち何れか一つの配線にコンタクトホールを介して接続しており、発光層からの光の進行方向から見てコンタクトホールと平面的に重なり合う位置に形成された絶縁膜を備えるのが好ましい。コンタクトホールが形成されている位置では、発光層からの光が遮蔽されてしまうため、光の進行方向から見てコンタクトホールと平面的に重なり合う位置に絶縁膜を形成することにより、発光に寄与しない消費電力を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係わる有機ＥＬ装置の回路構成図である。
【図２】本実施形態に係わる画素構造を示す模式図である。
【図３】図２の３−３線矢視断面図である。
【図４】本実施形態に係わる電子機器の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、各図を参照しながら本発明に関わる実施形態について説明する。同一符号の部材は同一の部材を示すものとして重複する説明を省略する。また、本明細書において特に断りがない限り、上下方向は、図２乃至図３の±Ｚ方向を意味するものとする。
【００１１】
図１は本実施形態に係るフルカラー表示用の有機ＥＬ装置１１の回路構成図である。有機ＥＬ装置１１には走査線駆動回路１６に接続する複数の走査線１２と、信号線駆動回路１５に接続するとともに、各走査線１２に交差する方向に延在する複数の信号線１３と、各信号線１３に並行に延在する複数の電源線１４とがそれぞれ配線されている。走査線１２と信号線１３とが交差する箇所には、走査線１２からの走査信号がそのゲート端子に供給されるスイッチングトランジスタ２１と、スイッチングトランジスタ２１がオン状態のときにスイッチングトランジスタ２１を介して信号線１３から供給される画素信号を保持する保持容量２２と、保持容量２２の電位がそのゲート端子に供給される駆動トランジスタ２３と、駆動トランジスタ２３がオン状態のときに駆動トランジスタ２３を介して電源線１４に接続する有機ＥＬ素子２７が配置されている。有機ＥＬ素子２７は、画素電極（陽極）２４と共通電極（陰極）２５との間に発光層２６を備えている。なお、画素電極２４と発光層２６との間に正孔注入層／正孔輸送層を形成してもよく、共通電極２５と発光層２６との間に電子輸送層／電子注入層を形成してもよい。
【００１２】
上述の回路構成により、走査線１２から走査信号がスイッチングトランジスタ２１のゲート端子に供給されてスイッチングトランジスタ２１がオン状態になると、信号線１３から保持容量２２に画素信号が供給される。駆動トランジスタ２３のオン／オフ状態は、保持容量２２の電位に応じて定まり、駆動トランジスタ２３がオン状態になると、電源線１４から駆動トランジスタ２３のチャネルを介して有機ＥＬ素子２７に駆動電流が流れる。有機ＥＬ素子２７は、駆動電流に応じた輝度で発光する。
【００１３】
次に、図２乃至図３を参照しながら本実施形態に係わる有機ＥＬ装置１１の画素構造について説明する。図２は画素構造を示す模式図であり、図３は図２の３−３線矢視断面図である。但し、便宜上、図２では、発光層２６、共通電極２５、及び回路素子（スイッチングトランジスタ２１、保持容量２２、及び駆動トランジスタ２３）の図示を省略している。同様に、図３では、発光層２６、及び共通電極２５の図示を省略している。また、符号４０は、有機ＥＬ装置１１を駆動するための信号（走査信号又は画素信号）又は駆動電流を供給するための配線を示しており、具体的には、上述の走査線１２、信号線１３、及び電源線１４を総称するものである。
【００１４】
図２に示すように、有機ＥＬ装置１１は、二種類の画素領域１０−１，１０−２を備える。画素領域１０−１は、三原色に対応する副画素として、赤副画素１０Ｒ−１、緑副画素１０Ｇ−１、及び青副画素１０Ｂ−１を備える。同様に、画素領域１０−２は、三原色に対応する副画素として、赤副画素１０Ｒ−２、緑副画素１０Ｇ−２、及び青副画素１０Ｂ−２を備える。また、符号２４Ｒ−１、２４Ｇ−１、２４Ｂ−１は、それぞれ、赤副画素１０Ｒ−１の画素電極、緑副画素１０Ｇ−１の画素電極、青副画素１０Ｂ−１の画素電極を示す。同様に、符号２４Ｒ−２、２４Ｇ−２、２４Ｂ−２は、それぞれ、赤副画素１０Ｒ−２の画素電極、緑副画素１０Ｇ−２の画素電極、青副画素１０Ｂ−２の画素電極を示す。画素電極２４Ｒ−１、２４Ｇ−１、２４Ｂ−１、２４Ｒ−２、２４Ｇ−２、２４Ｂ−２を特に区別する必要がないときは、単に、画素電極２４と称する。便宜上、同図では、画素領域１０−１，１０−２を各々一つ図示しているが、有機ＥＬ装置１１は、それぞれの画素領域１０−１，１０−２を複数備えている。
【００１５】
赤色と緑色の有機発光材料は、液滴吐出法による均質な膜形成が可能であるため、赤副画素１０Ｒ−１、１０Ｒ−２のそれぞれの画素電極２４Ｒ−１，２４Ｒ−２には、赤色の有機発光材料を溶媒に分散又は溶解させた液滴（例えば、シアノポリフェニレンビニレン前駆体）が液滴吐出法により塗布され、緑副画素１０Ｇ−１、１０Ｇ−２のそれぞれの画素電極２４Ｇ−１，２４Ｇ−２には、緑色の有機発光材料を溶媒に分散又は溶解させた液滴（例えば、ポリフェニレンビニレン前駆体）が液滴吐出法により塗布され、これらの有機発光材料は、加熱処理が加えられることにより、それぞれ、赤色及び緑色を発光する発光層２６になる。一方、青色の有機発光材料は、蒸着法による均質な膜形成が可能であるため、青副画素１０Ｂ−１、１０Ｂ−２のそれぞれの画素電極２４Ｂ−１、２４Ｂ−２には、青色を発光する発光層２６として、青色有機発光材料（例えば、アルミニウムキノリノール錯体）が蒸着法により膜形成される。
【００１６】
赤副画素１０Ｒ−１、１０Ｒ−２及び緑副画素１０Ｇ−１、１０Ｇ−２のそれぞれの発光層２６は、液滴吐出法により膜形成されるため、これらの画素電極２４Ｒ−１、２４Ｒ−２、２４Ｇ−１、２４Ｇ−２の表面は、有機材料の液滴が均等に濡れ拡がることができるように、平坦であることが要求される。一方、青副画素１０Ｂ−１、１０Ｂ−２の発光層２６は、段差被覆性に優れた蒸着法により膜形成されるため、その画素電極２４Ｂ−１、２４Ｂ−２の表面は必ずしも平坦である必要はなく、凹凸が存在していても構わない。このような事情に鑑み、配線４０及び回路素子（スイッチングトランジスタ２１、保持容量２２、及び駆動トランジスタ２３）は、平坦性が要求される赤副画素１０Ｒ−１、１０Ｒ−２又は緑副画素１０Ｇ−１、１０Ｇ−２の下層ではなく、平坦性が要求されない青副画素１０Ｂ−１、１０Ｂ−２の下層又は副画素間の下層に形成するのが好ましい。図２に示す例では、配線４０は、隣接する二つの赤副画素１０Ｒ−１、１０Ｒ−２の間の下層、隣接する二つの緑副画素１０Ｇ−１、１０Ｇ−２の間の下層、及び青副画素１０Ｂ−２の下層において、Ｘ方向に沿って形成されている。但し、複数の配線４０は、必ずしもＸ方向に沿って形成する必要はなく、Ｘ方向及びＹ方向の二方向に沿って形成してもよい。
【００１７】
なお、赤副画素１０Ｒ−１、１０Ｒ−２、及び緑副画素１０Ｇ−１、１０Ｇ−２のそれぞれの周囲には、液滴の着弾性を高めるための隔壁３０が形成されている。隔壁３０は、例えば、無機絶縁膜から成り、その表面が撥液性を示すようにフッ素プラズマ処理が施され、且つ、その内側面が親液性を示すように、酸素プラズマ処理が施されるのが好ましい。ここで、親液性とは、液滴との接触角が相対的に小さい性質を意味し、撥液性とは、液滴との接触角が相対的に大きい性質を意味する。
【００１８】
図３に示すように、基板６０上には、駆動トランジスタ２３が形成されている。駆動トランジスタ２３は、ドレイン及びソースに不純物がドープされたシリコン層７１と、シリコン層７１のチャネル上にゲート絶縁膜７２を介して形成されたゲート電極７３と、シリコン層７１のドレイン及びソースにそれぞれ接続するドレイン電極７４及びソース電極７５とを備える。各配線４０は、下地絶縁膜６１及び層間絶縁膜６２を介して基板６０上に形成されている。画素電極２４Ｂ−１の下層に形成されている駆動トランジスタ２３のドレイン電極７４は、層間絶縁膜６３に開口するコンタクトホール８１を介して画素電極２４Ｂ−１に接続している。同様に、画素電極２４Ｂ−２の下層に形成されている駆動トランジスタ２３のドレイン電極７４は、層間絶縁膜６３に開口するコンタクトホール８２を介して画素電極２４Ｂ−２に接続している。これにより、画素電極２４Ｂ−１、２４Ｂ−２は、それぞれ、駆動トランジスタ２３を介して電源線１４に接続することができる。
【００１９】
有機ＥＬ装置１１は、基板側から光を取り出すボトムエミッション方式を採用しており、符号１００は発光層２６からの光の進行方向を示している。基板６０、下地絶縁膜６１、層間絶縁膜６２，６３、及び画素電極２４は、それぞれ、光透過性を有する材質から構成されている。画素電極２４Ｂ−２は、光の進行方向１００から見て複数の配線４０と平面的に重なり合う位置に形成された複数の絶縁膜５３を有する。これにより、発光層２６からの光を複数の配線４０の隙間から取り出すことが可能となり、開口率を高めることができる。複数の配線４０上に層間絶縁膜６３を介して画素電極２４Ｂ−２を積層形成すると、画素電極２４Ｂ−２の表面は、複数の配線４０の段差を反映して凹凸状に起伏するが、画素電極２４Ｂ−２上に形成される青色の発光層２６は、段差被覆性に優れた蒸着法により形成されるため、素電極２４Ｂ−２の表面が凹凸状に起伏しても差し支えない。また、画素電極２４Ｂ−２は、光の進行方向１００から見てコンタクトホール８２と平面的に重なり合う位置に形成された絶縁膜５２を有する。画素電極２４Ｂ−２が駆動トランジスタ２３に接続する箇所（言い換えれば、コンタクトホール８２が存在する箇所）は、発光層２６からの光が遮蔽される箇所であり、発光に寄与しない。そのような箇所に絶縁膜５２を形成することにより、発光に寄与しない消費電力を低減することができる。同様の理由により、画素電極２４Ｂ−１は、光の進行方向１００から見てコンタクトホール８１と平面的に重なり合う位置に形成された絶縁膜５１を有する。なお、駆動トランジスタ２３は、発光層２６からの光を遮蔽してしまうため、絶縁膜５１，５２は、光の進行方向１００から見て駆動トランジスタ２３と平面的に重なり合う位置にも形成するのが好ましい。
【００２０】
本実施形態によれば、蒸着法による膜形成が段差被覆性に優れている利点を活かし、液滴吐出法による均質な膜形成が困難とされる表面段差を有する画素電極２４Ｂ−２に均質な発光層２６を形成できるため、画素電極２４Ｂ−２の下層に形成されている複数の配線４０の隙間から発光層２６の光を取り出すことができ、開口率を高めることができる。また、発光層２６からの光が遮蔽される箇所には、絶縁膜５１，５２，５３を設けることにより、発光に寄与しない消費電力を低減できる。他の代替例として、発光層２６からの光が遮蔽される箇所で画素電極２４Ｂ−２を部分的に（例えば島状に）刳り貫いてもよい。
【００２１】
なお、上述の説明では、一方の画素電極２４Ｂ−２の下層に複数の配線４０が形成される例を示したが、他方の画素電極２４Ｂ−１の下層に複数の配線４０を形成してもよく、或いは両方の画素電極２４Ｂ−１，２４Ｂ−２の下層に複数の配線４０を形成してもよい。また、画素電極２４Ｂ−１，２４Ｂ−２の下層に複数の回路素子（スイッチングトランジスタ２１、保持容量２２、及び駆動トランジスタ２３）を配置し、その複数の回路素子の隙間から光を取り出してもよい。また、青色の発光層２６が形成される画素電極２４Ｂ−１、２４Ｂ−２の面積は、赤色の発光層２６が形成される画素電極２４Ｒ−１、２４Ｒ−２、又は緑色の発光層２６が形成される画素電極２４Ｇ−１、２４Ｇ−２の面積よりも大きい方が好ましい。青色の発光面積を広くすることで、赤色や緑色と比較して相対的に発光輝度を下げることができ、寿命の短い青色の発光層２６の寿命を延ばすことができる。
【００２２】
また、上述の説明では、三原色に対応する三つの副画素１０Ｒ−１、１０Ｇ−１、１０Ｂ−１のうち青副画素１０Ｂ−１の発光層２６を蒸着法で形成する場合を例示したが、赤副画素１０Ｒ−１又は緑副画素１０Ｇ−１の何れか一方の発光層２６を蒸着法で形成してもよい。同様に、赤副画素１０Ｒ−２又は緑副画素１０Ｇ−２の何れか一方の発光層２６を蒸着法で形成してもよい。液滴吐出法又は蒸着法の何れの方法によっても、赤発光層、緑発光層、及び青発光層を形成する方法は公知であるため、三原色に対応する三つの副画素のうち少なくとも一つの副画素を蒸着法で形成し、蒸着法で形成される副画素の下層に有機ＥＬ装置を駆動するための信号又は電流を供給する複数の配線や回路素子を配置し、それらの配線や回路素子の隙間から光を取り出せばよい。
【００２３】
次に、本実施形態に係わる有機ＥＬ装置１１を表示部５００として有する電子機器の具体例を説明する。
【００２４】
図４（Ａ）に示すように、携帯電話５３０は、アンテナ部５３１、音声出力部５３２、音声入力部５３３、操作部５３４、及び表示部５００を有する。
【００２５】
図４（Ｂ）に示すように、ビデオカメラ５４０は、受像部５４１、操作部５４２、音声入力部５４３、及び表示部５００を有する。
【００２６】
図４（Ｃ）に示すように、テレビジョン５５０は、表示部５００を有する。
【００２７】
図４（Ｄ）に示すように、ロールアップ式テレビジョン５６０は、表示部５００を有する。
【００２８】
なお、本実施形態に係わる有機ＥＬ装置１１を表示部５００として有する電子機器としては、上述の他、例えば、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、電子手帳、電光掲示板、宣伝広告用ディスプレイ等がある。
【符号の説明】
【００２９】
１０−１…画素領域  １０−２…画素領域  １０Ｒ−１…赤副画素  １０Ｒ−２…赤副画素  １０Ｇ−１…緑副画素  １０Ｇ−２…緑副画素  １０Ｂ−１…青副画素  １０Ｂ−２…青副画素  １１…有機ＥＬ装置  １２…走査線  １３…信号線  １４…電源線  １５…信号線駆動回路  １６…走査線駆動回路  ２１…スイッチングトランジスタ  ２２…保持容量  ２３…駆動トランジスタ  ２４…画素電極  ２４Ｒ−１…画素電極  ２４Ｒ−２…画素電極  ２４Ｇ−１…画素電極  ２４Ｇ−２…画素電極  ２４Ｂ−１…画素電極  ２４Ｂ−２…画素電極  ２５…共通電極  ２６…発光層  ２７…有機ＥＬ素子  ３０…隔壁  ５１…絶縁膜  ５２…絶縁膜  ５３…絶縁膜  ６０…基板  ６１…下地絶縁膜  ６２…層間絶縁膜  ６３…層間絶縁膜  ７１…シリコン層  ７２…ゲート絶縁膜  ７３…ゲート電極  ７４…ドレイン電極  ７５…ソース電極  ８１…コンタクトホール  ８２…コンタクトホール  ５００…表示部  ５３０…携帯電話  ５３１…アンテナ部  ５３２…音声出力部  ５３３…音声入力部  ５３４…操作部  ５４０…ビデオカメラ  ５４１…受像部  ５４２…操作部  ５４３…音声入力部  ５５０…テレビジョン  ５６０…ロールアップ式テレビジョン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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