(57)【要約】【課題】高輝度、高表示品位かつ製造時の負荷が少ない表示装置を提供する。【解決手段】複数色からなる複数の単位画素で構成されるカラー画像を表示する表示装置は、単位画素に対応して色ごとにグループ化される複数グループからなる画素電極と、画素電極に積層され電流によって発光する自発光素子層と、自発光素子層に積層され複数の画素電極とともに自発光素子層に電流を流すための光透過性を有する共通電極と、画素電極の上方で共通電極にそれぞれ積層され光透過性を有する光路長調整層と、光路長調整層に積層し画素電極の周囲の領域の上方で共通電極に電気的に接続するように積層され、導電性と光の透過特性と反射特性を併せ持つ光半透過膜と、を有する。光路長調整層はグループによって厚みが異なる。厚みに対応した波長の光が画素電極と光半透過膜との間で共振するように、マイクロキャビティ構造が構成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数色からなる複数の単位画素によって構成されるカラー画像を表示する表示装置であって、
前記複数の単位画素にそれぞれ対応して、前記複数色の色ごとにグループ化される複数グループからなる複数の画素電極と、
前記複数の画素電極に積層され、電流によって輝度が制御されて発光する自発光素子層と、
前記自発光素子層に積層されて、前記複数の画素電極とともに、前記自発光素子層に前記電流を流すための、光透過性を有する共通電極と、
少なくとも、前記複数グループの一つを除いた残りのグループの前記複数の画素電極の上方で、前記共通電極にそれぞれ積層された、光透過性を有する複数の光路長調整層と、
前記複数の光路長調整層に積層し、前記複数の画素電極のそれぞれの少なくとも周囲の領域の上方で前記共通電極に電気的に接続するように積層された、導電性並びに光の透過特性及び反射特性を併せ持つ光半透過膜と、
を有し、
前記複数の光路長調整層は、それぞれの前記グループによって、厚みが異なり、
前記厚みに対応した波長の光が、前記複数の画素電極のそれぞれと前記光半透過膜との間で共振するように、マイクロキャビティ構造が構成されることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載された表示装置において、
前記複数の光路長調整層は、全ての前記複数の画素電極の上方に設けられることを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載された表示装置において、
前記複数の光路長調整層は、前記複数の画素電極のうち、前記複数グループの前記一つに属する画素電極の上方を避けて、前記残りのグループに属する画素電極の上方に設けられることを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載された表示装置において、
前記複数の画素電極のそれぞれの周縁部を覆う絶縁層をさらに有し、
前記共通電極は、前記絶縁層に載り、
前記複数の光路長調整層は、前記絶縁層の少なくとも上端面を避けて設けられ、
前記光半透過膜は、前記絶縁層の前記上端面の上方で、前記共通電極に重なって電気的に接続されることを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載された表示装置において、
前記光半透過膜の上方に、前記複数色からなる着色領域を有するカラーフィルタをさらに有し、
前記自発光素子層は、単一色の光を発光し、
前記マイクロキャビティ構造で共振する前記光は、当該光が前記光半透過膜を透過した先にある前記着色領域が通過させる波長の光であることを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか１項に記載された表示装置において、
前記自発光素子層は、前記複数色のそれぞれの光を発光する複数グループの自発光素子層からなり、
前記マイクロキャビティ構造で共振する前記光は、前記複数グループの自発光素子層のそれぞれで発光した光であることを特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載された表示装置において、
前記複数の光路長調整層は、樹脂からなることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載された表示装置において、
前記光半透過膜は、マグネシウム銀又は銀からな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、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高度情報化に伴い、薄型表示装置のニーズが高まっている。例えば、液晶表示装置、プラズマディスプレイ、および有機ＥＬ表示装置等の薄型表示装置が実用化されている。そして、各薄型表示装置の輝度向上や高精細化などの研究開発が盛んに行われている。
【０００３】
例えば、有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置における輝度向上の方法の１つとして、上面発光型の発光素子構造の有機ＥＬ表示装置において、マイクロキャビティ構造を採用する方法が提案されている。上面発光型の発光素子構造を有する有機ＥＬ素子は、有機ＥＬ素子の上層に配置する陰極電極が光透過性を有する必要があり、当該陰極電極は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium zinc oxide）等が用いられる。しかしながら、ＩＴＯやＩＺＯ等は、電気抵抗が高いことから、表示装置が大面積になるほど面内の電気抵抗が不均一となり、輝度ムラの原因となるおそれがある。
【０００４】
また、マイクロキャビティ構造を採用した有機ＥＬ素子においては、発光層から発生した光が反射電極と光半透過膜との間で反射を繰り返し、波長の一致した光のみが出射することにより、特定波長の強度を強めることができる（特許文献１参照）。その為、マイクロキャビティ構造においては、光路長の設計が重要であり、特に、カラー表示を行う有機ＥＬ表示装置は、色別に光路長を調整することが重要である。
【０００５】
上記のような、光路長を調整するとともに、陰極電極の抵抗を低下させる技術として、例えば、特許文献２は、画素の色に応じて厚みの異なる光路長調整層をＩＴＯ陰極上に配置し、その上層に無機保護膜、さらにその上層に半透過反射膜を配置する点を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２１８０８１号公報
【特許文献２】特開２００９−２７２１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献２のように、隔壁の上部に補助配線を設ける構成とした場合には、補助配線という新たな層を設ける必要があることから、構造が複雑となる。そのため、当該構成は、製造工程における負荷が大きく、高精細化することが困難である。本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、画素の色に応じて、光路長調整層の厚みを個別に調整することで輝度を向上させた表示装置であって、輝度ムラの発生を防止し、かつ、製造時の負荷が軽減された表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、複数色からなる複数の単位画素によって構成されるカラー画像を表示する表示装置であって、前記複数の単位画素にそれぞれ対応して、前記複数色の色ごとにグループ化される複数グループからなる複数の画素電極と、前記複数の画素電極に積層され、電流によって輝度が制御されて発光する自発光素子層と、前記自発光素子層に積層されて、前記複数の画素電極とともに、前記自発光素子層に前記電流を流すための、光透過性を有する共通電極と、少なくとも、前記複数グループの一つを除いた残りのグループの前記複数の画素電極の上方で、前記共通電極にそれぞれ積層された、光透過性を有する複数の光路長調整層と、前記複数の光路長調整層に積層し、前記複数の画素電極のそれぞれの少なくとも周囲の領域の上方で前記共通電極に電気的に接続するように積層された、導電性並びに光の透過特性及び反射特性を併せ持つ光半透過膜と、を有し、前記複数の光路長調整層は、それぞれの前記グループによって、厚みが異なり、前記厚みに対応した波長の光が、前記複数の画素電極のそれぞれと前記光半透過膜との間で共振するように、マイクロキャビティ構造が構成されることを特徴としたものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る表示装置を概略的に示す図である。
【図２】有機ＥＬパネルを表示する側から見た構成を示す図である。
【図３】図２におけるIII-III断面を示す図である。
【図４】図３におけるIV-IV断面の拡大図を示す図である。
【図５】一部の画素電極の上方にのみ光路長調整層を設ける実施形態について説明する為の図である。
【図６】白色自発光素子層を用いる実施形態について説明する為の図である。
【図７】第１及び第２共通層を画素電極の上部にのみ設ける実施形態について説明する為の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に評される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略することがある。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態に係る表示装置１００の概略を示す図である。図に示すように、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を含むように構成されている。
【００１２】
図２は、図１の有機ＥＬパネル２００の構成を示す概略図である。図２に示すように、有機ＥＬパネル２００は、アレイ基板２０１と、対向基板２０２と、駆動ＩＣ（Integrated Circuit）２０３と、を有する。アレイ基板２０１は、後述する自発光素子層等が配置され、充填剤３１４（図３参照）によって対向基板２０２と接着される。駆動ＩＣ２０３は、例えば、フルカラーの１画素を構成する複数の副画素に相当する単位画素２０４のそれぞれに対応して配置された画素トランジスタ３０３の走査信号線に対してソース・ドレイン間を導通させるための電位を印加すると共に、各画素トランジスタ３０３のデータ信号線に対して単位画素２０４の階調値に対応する電流を流す。当該駆動ＩＣ２０３によって、有機ＥＬパネル２００は、複数色からなる複数の単位画素２０４によって構成されるカラー画像を、表示領域２０５に表示する。
【００１３】
続いて、有機ＥＬパネル２００の断面構造について説明する。図３は、図２におけるIII-III断面を表す図である。図３に示すように、アレイ基板２０１は、下ガラス基板３０１と、下ガラス基板３０１上に対向基板２０２に向かって順に形成されたＴＦＴ（Thin Film Transistor）回路層３０２と、複数の画素電極３０４と、自発光素子層３０５乃至３０９と、共通電極３１０と、複数の光路長調整層３１１と、光半透過膜３１２とを含んで構成される。また、対向基板２０２は、上ガラス基板３１５と、上ガラス基板３１５に配置された遮光膜３１６とを含んで構成される。さらに、アレイ基板２０１と対向基板２０２の間には、充填剤３１４が充填される。
【００１４】
ＴＦＴ回路層３０２は、ソース配線、ドレイン配線、ゲート配線や半導体層を含んで構成される画素トランジスタ３０３を有する。画素トランジスタ３０３のソース配線又はドレイン配線の一方は、画素電極３０４と接続される。画素トランジスタ３０３の詳細な構造については、従来技術と同様である為説明を省略する。
【００１５】
複数の画素電極３０４は、複数の単位画素２０４にそれぞれ対応して、複数色の色ごとにグループ化された複数グループからなる。具体的には、例えば、複数の画素電極３０４は、赤色の光を発光する赤色発光層３０６が配置されたグループと、緑色の光を発光する緑色発光層３０７が配置されたグループと、青色の光を発光する青色発光層３０８が配置されたグループという３つのグループに分けられる。そして、各画素電極３０４は、当該３色の単位画素２０４にそれぞれ対応する。すなわち、画素電極３０４は、３色の単位画素２０４にそれぞれ対応して、３色の色ごとにグループ化された３個のグループからなる。また、図４は、図３におけるIV-IV断面の拡大図であるが、図４に示すように、画素電極３０４は、ＩＴＯ層４０１、Ａｇ層４０２、及び、ＩＴＯ層４０１が順に積層して形成される。
【００１６】
自発光素子層３０５乃至３０９は、複数の画素電極３０４に積層され、電流によって輝度が制御されて発光する。また、自発光素子層３０５乃至３０９は、複数色のそれぞれの光を発光する複数グループの発光層と、第１共通層３０５と、第２共通層３０９とを含んで構成される。具体的には、例えば、図３に示すように、各画素電極３０４及び絶縁層３１３の上層側に対して、表示領域２０５の全体に渡って第１共通層３０５が配置される。そして、画素電極３０４の上方であって、第１共通層３０５の上層側に、紙面上左側から順に、赤色発光層３０６、緑色発光層３０７、青色発光層３０８が配置され、３個のグループの発光層が形成される。さらに、第１共通層３０５及び各発光層３０６，３０７，３０８の上層側に、表示領域２０５の全体に渡って第２共通層３０９が配置される。
【００１７】
より具体的には、図４に示すように、自発光素子層３０５乃至３０９は、画素電極３０４及び絶縁層３１３の上層側に、ホール注入層４０３、ホール輸送層４０４、発光層３０６，３０７，３０８、電子輸送層４０５、電子注入層４０６が順に積層して構成される。すなわち、図３における第１共通層３０５は、図４におけるホール注入層４０３とホール輸送層４０４に相当し、図３における第２共通層３０９は、図４における電子輸送層４０５と電子注入層４０６に相当する。ここで、各発光層３０６，３０７，３０８は有機ＥＬ材料によって形成され、上記赤色発光層３０６、緑色発光層３０７、青色発光層３０８ごとに、それぞれ対応する材料を用いて形成される。なお、ホール注入層４０３、ホール輸送層４０４、電子輸送層４０５、及び、電子注入層４０６の詳細については、従来技術と同様であるため説明を省略する。
【００１８】
なお、上記説明においては、赤色発光層３０６に対応する単位画素２０４と、緑色発光層３０７に対応する単位画素２０４と、青色発光層３０８に対応する単位画素２０４からなる３個の単位画素２０４が１画素を構成する場合について説明したが、これに限られない。例えば、赤色、緑色、青色、及び、白色の４色の光を発光する発光層が配置された４個の単位画素２０４が１画素を構成するようにしてもよい。また、１画素を構成する単位画素２０４は４個以上であってもよい。
【００１９】
共通電極３１０は、自発光素子層３０５乃至３０９に積層され、複数の画素電極３０４とともに各発光層３０６，３０７，３０８に電流を流し、光透過性を有する。具体的には、例えば、図３及び図４に示すように、共通電極３１０は、自発光素子層３０５乃至３０９の上層側に積層される。また、共通電極３１０は、ＩＴＯ等の導電性と光透過性を有する材料によって形成される。さらに、共通電極３１０は、絶縁層３１３の上層側に形成され、絶縁層３１３の上部で光半透過膜３１２と電気的に接続される。
【００２０】
複数の光路長調整層３１１は、少なくとも、上記複数グループの一つを除いた残りのグループの複数の画素電極３０４の上方で、共通電極３１０にそれぞれ積層され、光透過性を有する。具体的には、例えば、図３及び図４に示すように、複数の光路長調整層３１１は、全ての複数の画素電極３０４の上方に設けられ、共通電極３１０にそれぞれ積層して形成される。各光路長調整層３１１は、赤色発光層３０６、緑色発光層３０７及び青色発光層３０８で発光された光を透過させるため、透明な樹脂材料を用いて形成される。
【００２１】
また、複数の光路長調整層３１１は、それぞれのグループによって、厚みが異なる。具体的には、例えば、図３に示すように、赤色発光層３０６の上部に形成された光路長調整層３１１が最も厚く、青色発光層３０８の上部に形成された光路長調整層３１１が最も薄く形成される。当該構成によって、光路長調整層３１１の厚みに対応した波長の光が、複数の画素電極３０４のそれぞれと光半透過膜３１２との間で共振するように、マイクロキャビティ構造が構成される。すなわち、発光層３０６，３０７，３０８から発生した各色の光は、反射電極である画素電極３０４と半反射電極である光半透過膜３１２との間で反射を繰り返す。この際、画素電極３０４と光半透過膜３１２間の距離を、光路長調整層３１１の厚みによって、自発光素子層のそれぞれで発光した光の波長に応じて調整する。これにより、各色の光がそれぞれ共振することによって、各色の光の強度を向上させることができる。
【００２２】
なお、各光路長調整層３１１は、複数の画素電極３０４のうち、複数グループの一つに属する画素電極３０４の上方を避けて、残りのグループに属する画素電極３０４の上方に設けられるようにしてもよい。具体的には、例えば図５に示すように、各色の光を発光する自発光素子層の上部に設けられた光路長調整層３１１のうち、光路長調整層３１１が最も薄くなることを超えて不要となるように画素電極３０４と光半透過膜３１２間の距離を調整してもよい。すなわち、青色の波長の光が共振するように、青色発光層３０８の下層側に配置されたホール注入層４０３、ＩＴＯ４０１等や、上層側に配置された共通電極３１０の厚みを調整してもよい。この場合、赤色発光層３０６及び緑色発光層３０７の上部にのみ、光路長調整層３１１が設けられる。
【００２３】
また、各光路長調整層３１１は、インクジェット法を用いて形成されることが望ましい。インクジェット法を用いて形成することによって、各色の光を発光する発光層３０６，３０７，３０８の上層に形成された光路長調整層３１１ごとに、厚みを調整することができる。
【００２４】
さらに、各光路長調整層３１１は、絶縁層３１３の少なくとも上端面の上方を避けて共通電極３１０に設けられる。光路長調整層３１１が、絶縁層３１３の上端面の上方を避けて設けられることにより、共通電極３１０が絶縁層３１３の上方で光半透過膜３１２と電気的に接続される。
【００２５】
光半透過膜３１２は、複数の光路長調整層３１１に積層し、複数の画素電極３０４のそれぞれの少なくとも周囲の領域の上方で共通電極３１０に電気的に接続するように積層される。具体的には、例えば、図３に示すように、光半透過膜３１２は、画素電極３０４の上方の領域においては、各光路長調整層３１１の上に形成され、絶縁層３１３の上方の領域においては、共通電極３１０の上に形成される。光半透過膜３１２は、絶縁層３１３の上方の領域で共通電極３１０と接触することにより、共通電極３１０と電気的に接続される。これにより、共通電極３１０の電気抵抗を低下させるのと同等にすることができるため、表示装置１００の面内における共通電極３１０を流れる電流が不均一になる事態を防止することができる。
【００２６】
なお、光半透過膜３１２は、絶縁層３１３の上端面の上方で、共通電極３１０に重なって電気的に接続されることが望ましい。光半透過膜３１２と共通電極３１０の接触する領域が大きいほど、共通電極３１０の電気抵抗を低下させるのと同等にする効果が大きい為、より共通電極３１０を流れる電流の均一化を図ることができる。
【００２７】
また、光半透過膜３１２は、導電性並びに光の透過特性及び反射特性を併せ持つ材料で形成される。具体的には、例えば、光半透過膜３１２は、マグネシウム銀で形成される。また、光半透過膜３１２は、銀で形成されてもよい。
【００２８】
絶縁層３１３は、複数の画素電極３０４のそれぞれの周縁部を覆うように形成される。具体的には、例えば、図３のように、各画素電極３０４の間及び画素電極３０４の端部の上方に樹脂材料で形成される。当該絶縁層３１３によって、画素電極３０４と共通電極３１０のショートを防止することができる。
【００２９】
上記のように、本実施形態においては、共通電極３１０を流れる電流を均一化する為に形成する層と、マイクロキャビティ構造に用いる半透過半反射層とを共有することにより、輝度の向上、輝度のムラの防止、及び、製造時の負荷軽減を実現することができる。
【００３０】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。具体的には、例えば、上記実施形態においては、単位画素２０４ごとに異なる色の光を発光する自発光素子層が設けられる場合について説明したが、これに限定されるものではない。
【００３１】
例えば、自発光素子層３０５乃至３０９は、単一色の光を発光するように構成してもよい。具体的には、図６に示すように、図３における発光層３０６，３０７，３０８は、全て白色の光を発光する白色発光層６０１としてもよい。この場合、発光層に用いられる材料は、白色の光を発光する有機ＥＬ材料が用いられる。また、この場合、対向基板２０２には、カラー表示を行う為のカラーフィルタが形成される。
【００３２】
カラーフィルタは、光半透過膜３１２の上方に、複数色からなる着色領域を有する。具体的には、例えば、カラーフィルタは、上ガラス基板３１５に設けられた遮光膜３１６の間に、赤色の光を選択的に透過させる赤色カラーフィルタ６０２、緑色の光を選択的に透過させる緑色カラーフィルタ６０３、青色の光を選択的に透過させる青色カラーフィルタ６０４を含んで構成される。ここで、マイクロキャビティ構造で共振する光は、当該光が光半透過膜３１２を透過した先にあるカラーフィルタが通過させる波長の光である。これにより、自発光素子層３０５乃至３０９が、複数色の光を発光する発光層３０６，３０７，３０８から形成される場合と同様に、表示装置１００はカラー表示を行う。自発光素子層３０５乃至３０９を単一色の光を発光するように構成することによって、さらに、製造時の負荷を軽減することができる。
【００３３】
また、上記においては、第１共通層３０５及び第２共通層３０９が、絶縁層３１３の上部に形成される場合について説明したが、これに限られない。具体的には、例えば、図７に示すように、自発光素子層３０５乃至３０９に含まれる第１共通層３０５及び第２共通層３０９は、画素電極３０４の上部の領域にのみ設ける構成としてもよい。図７に示す実施例の場合であっても、絶縁層３１３の上部の領域において、共通電極３１０と光半透過膜３１２が電気的に接続されることにより、上記と同様に共通電極３１０を流れる電流の均一化を図ることができる。
【００３４】
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３５】
１００  表示装置、１１０  上フレーム、１２０  下フレーム、２００  有機ＥＬパネル、２０１  アレイ基板、２０２  対向基板、２０３  駆動ＩＣ、２０４  単位画素、２０５  表示領域、３０１  下ガラス基板、３０２  ＴＦＴ回路層、３０３  画素トランジスタ、３０４  画素電極、３０５  第１共通層、３０６  赤色発光層、３０７  緑色発光層、３０８  青色発光層、３０９  第２共通層、３１０  共通電極、  ３１１  光路長調整層、３１２  光半透過膜、３１３  絶縁層、３１４  充填剤、３１５  上ガラス基板、３１６  遮光膜、４０１  ＩＴＯ層、４０２  Ａｇ層、４０３  ホール注入層、４０４  ホール輸送層、４０５  電子輸送層、４０６  電子注入層、６０１  白色発光層、６０２  赤色カラーフィルタ、６０３  緑色カラーフィルタ、６０４  青色カラーフィルタ。
【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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【図６】
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【図７】
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