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JP2000077191A - 表示装置 - Google Patents

表示装置

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Publication number
JP2000077191A
JP2000077191A JP10245244A JP24524498A JP2000077191A JP 2000077191 A JP2000077191 A JP 2000077191A JP 10245244 A JP10245244 A JP 10245244A JP 24524498 A JP24524498 A JP 24524498A JP 2000077191 A JP2000077191 A JP 2000077191A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
organic
light
tft
layer
light emitting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10245244A
Other languages
English (en)
Inventor
Tsutomu Yamada
努 山田
Naoaki Furumiya
直明 古宮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP10245244A priority Critical patent/JP2000077191A/ja
Publication of JP2000077191A publication Critical patent/JP2000077191A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2102/00Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
    • H10K2102/301Details of OLEDs
    • H10K2102/302Details of OLEDs of OLED structures
    • H10K2102/3023Direction of light emission
    • H10K2102/3026Top emission
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10OLED displays
    • H10K59/12Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/30Devices specially adapted for multicolour light emission
    • H10K59/38Devices specially adapted for multicolour light emission comprising colour filters or colour changing media [CCM]

Landscapes

  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機EL素子を駆動するTFTのサイズ及び
能力に制約を受けることなく設計できる表示装置を提供
する。 【解決手段】 絶縁性基板2上に、ソース電極9及びド
レイン電極10を備えたTFTと、そのソース電極9又
はドレイン電極10に接続されMo及びITOからなる
陽極12、有機材料からなる発光素子層及びITOから
なる陰極17を順に積層して成り前記TFTによって駆
動される有機EL素子とを備えており、有機EL素子の
陽極12側にカラーフィルタ22を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に、エレク
トロルミネッセンス(Electro Luminescence:以下、
「EL」と称する。)素子及び薄膜トランジスタ(Thin
Film Transistor:以下、「TFT」と称する。)を備
えた表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、EL素子を用いた表示装置が、C
RTやLCDに代わる表示装置として注目されている。
【0003】図3に、従来のEL素子及びTFTを備え
たカラー表示装置の断面図を示す。
【0004】同図に示す如く、ガラスや合成樹脂などか
ら成る絶縁性基板2上に、ゲート電極3、ゲート絶縁膜
4、ソース領域6及びドレイン領域7を備えた能動層
5、層間絶縁膜8、ソース領域6及びドレイン領域7に
それぞれ接続されたソース電極9及びドレイン電極1
0、平坦化絶縁膜11を順次形成してなるTFTを形成
する。このTFTは、そのソース電極9が有機EL素子
のITO(Indium Tin Oxide)からなる陽極12に接続
されており、有機EL素子のスイッチング素子として機
能する。
【0005】このTFTの上に有機EL素子を形成す
る。
【0006】有機EL素子は、TFTのソース電極に接
続されたITO等の透明導電材料から成る陽極12、M
TDATA(4,4’-bis( 3-methylphenylphenylamino)b
iphenyl)から成る第2ホール輸送層16、TPD(4,
4’,4”-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylan
ine)からなる第1ホール輸送層15、発光層14、B
ebq2から成る電子輸送層13、マグネシウム・イン
ジウム合金(MgIn)から成る陰極17がこの順番で
積層形成されている。このように、各層13,14,1
5,16は有機化合物から成り、その各層と陽極12及
び陰極17とによって有機EL素子が構成されている。
【0007】その有機EL素子は、陽極12から注入さ
れたホールと、陰極17から注入された電子とが発光層
14の内部で再結合し、発光層14を形成する有機分子
を励起して励起子が生じる。この励起子が放射失活する
過程で発光層14から光が放たれ、この光が透明な陽極
12から透明絶縁基板2を介して外部へ出射される(図
中、矢印方向)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の従来
の表示装置の構造では、有機EL素子からの光放出の方
向がTFTを設けた絶縁性基板2側であるため、放出さ
れる光がTFTによって遮断されてしまい表示画素の開
口率が低下してしまうという欠点があった。
【0009】また従来の構造であると、発光光を遮断し
ない程度にTFTを極力小さくしなければならないとい
う制約があるため、TFTのサイズ及びTFTの能力に
も制限があった。
【0010】そこで本発明は、上記の従来の欠点に鑑み
て為されたものであり、表示画素の開口率を向上させる
とともに、EL素子を駆動するTFTのサイズや駆動能
力の決定に自由度の増大が図れる表示装置を提供するこ
とを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の表示装置は、基
板上に、ソース及びドレインを備えた薄膜トランジスタ
と、該薄膜トランジスタの上層に、該薄膜トランジスタ
のソース又はドレインに接続され不透明導電材料からな
る陽極、発光素子層、及び透明導電材料からなる陰極を
順に積層して成り前記薄膜トランジスタによって駆動さ
れるエレクトロルミネッセンス素子と、を備えているも
のである。
【0012】また、前記エレクトロルミネッセンス素子
の前記陰極側に色要素を備えた透明基板を配置し、該透
明基板上の色要素はカラーフィルタ層又は蛍光変換層で
ある。
【0013】
【発明の実施の形態】<第1の実施の形態>本発明の表
示装置について以下に説明する。
【0014】図1は第1の実施の形態であり色要素とし
てカラーフィルタを備えた表示装置の断面図である。
【0015】各表示画素1は、ガラスや合成樹脂などか
ら成る絶縁基板、又は絶縁性薄膜であるSiN膜、Si
2膜等を堆積して表面が絶縁性を有する導電性基板あ
るいは半導体基板等の絶縁性基板2上に、TFT及び有
機EL素子を積層形成して成っており、各表示画素がマ
トリクス状に配置されてカラー表示パネルを形成する。
絶縁性基板2は透明でも不透明でも良い。TFTは、図
1に示すように、ゲート電極3をゲート絶縁膜4の下に
設けたいわゆるボトムゲート型のTFTであり、能動層
として多結晶シリコン膜を用いた従来の構造と同様であ
るので説明を省略する。
【0016】TFTのソース電極9は有機EL素子の陽
極12に接続されている。
【0017】その陽極12は、平坦化絶縁膜11及びこ
の平坦化絶縁膜11に設けたコンタクトホールを含む面
に形成した不透明導電材料であるモリブデン(Mo)1
2’より成っており、その上にITOを堆積する。Mo
とITOとは同形状でよい。Moは、発光層で発生した
光を反射し、効率よく光を放出するために設けられる。
不透明導電材料は、Moに限定されることなく、アルミ
ニウム(Al)、銀(Ag)等の金属でもよい。また、
その上にITOを設けたのは、仕事関数が高くMoと発
光素子層の発光を効率よく行うためである。
【0018】有機EL素子は、ソース電極9に接続され
た陽極12とITO等の透明導電膜から成る陰極17と
の間に、Bebq2から成る電子輸送層13、発光層1
4、TPD(4,4’,4”-tris(3-methylphenylphenylami
no)triphenylanine)からなる第1ホール輸送層15、
MTDATA(4,4’-bis(3-methylphenylphenylamino)
biphenyl)から成る第2ホール輸送層16、リチウム、
ナトリウム等のアルカリ金属、カリウム、カルシウム、
マグネシウム等のアルカリ土類金属、又はこれら金属の
フッ素化合物等の仕事関数の高い材料からなるバッファ
層25からなる発光素子層がこの順番で積層形成されて
成る。
【0019】有機EL素子から発光される光は透明な陰
極17から外部(図中、紙面上方向)へ出射される。即
ち、TFTの存在しない側に発光する。なお、陰極17
は共通電極であり、また発光層14、電子輸送層13、
各ホール輸送層15,16、バッファ層25は絶縁膜1
8にて隣接する各表示画素1間で絶縁されている。
【0020】この有機EL表示装置の表示パネルに色要
素としてカラーフィルタ22を設ける。
【0021】図1に示すように、陰極17側に、透明フ
ィルム又はガラス基板等の透明絶縁基板21上に赤
(R)、緑(G)、青(B)を備えたカラーフィルタ2
2を設ける。
【0022】このカラーフィルタ22は、有機EL素子
の陰極17側にその周辺を接着機能を有するシール剤に
て接着して固定する。なお、カラーフィルタ22は有機
EL素子とTFTからなる表示画素1に対応して各色が
設けられている。各色間には光を遮断するブラックマト
リックス(BM)23が備えられていても良い。
【0023】有機EL素子の発光層からの発光光は、カ
ラーフィルタ22を通ってそれぞれの色を図の矢印の方
向に出射する。
【0024】ここで、有機EL素子の発光層の発光材料
について説明する。
【0025】有機EL素子の発光層14の発光材料は、
有機EL素子上に設けた色要素に応じて選択する。即
ち、本実施形態の場合のように、R,G,Bを備えたカ
ラーフィルタを用いる場合には、有機EL素子から発光
する光として白色光を用いる。
【0026】白色光を発光させるためには、発光層14
の材料としては、ZnBTZ錯体を用いたり、あるいは
積層体のTPD(芳香族ジアミン)/p−EtTAZ
(1,2,4−トリアゾール誘導体)/Alq(ただ
し、「Alq」は赤色発光色素であるニールレッドで部
分的にドープすることを意味する。)を用いることによ
り実現できる。
【0027】こうして、カラーフィルタ22を設けた基
板21側から光を放出することができるので、TFTに
よって光が遮断されることがないため表示画素の開口率
を最大限に設計することが可能となるとともに、EL素
子を駆動するTFTのサイズや駆動能力の決定に自由度
の増大が図れる。
【0028】また、表示画素の開口率を向上できるの
で、明るい表示を得るために電流密度を大きくする必要
もなくなり有機EL素子の寿命を長くすることができ
る。
【0029】また、有機EL素子の発光層として用いる
発光材料は本実施形態の場合には、白色発光材料を1種
類用いるだけでよく、また、透明基板21上にR,G,
Bの3色からなるカラーフィルタを配置してそのカラー
フィルタ形成面と有機EL素子の陰極側とを接着するだ
けであるから、従来の如く3原色を発光するために有機
EL素子層内に3種類の発光層の材料を形成していたの
に比べて非常に工程が簡略化できる。
【0030】更に、発光光が陰極側に設けたカラーフィ
ルタ側から表示画素の色として出射されるので従来の如
くTFT基板側から出射されるよりも色が発光される面
積が大きくなり明るく鮮明なカラー表示を得ることがで
きる。<第2の実施の形態>図2に、色要素として蛍光
変換層を用いた場合の表示装置の断面図を示す。
【0031】同図に示す如く、第1の実施形態と異なる
点は、透明基板21上にカラーフィルタ22に代えて蛍
光変換層24を形成した点、発光層14の材料が例えば
青色発光材料を用いた点である。
【0032】ガラス基板等の透明基板21上に蒸着法に
より有機材料を蒸着して蛍光変換層24を形成する。そ
してその透明基板21を陰極17上に貼り付ける。以下
に、蛍光変換層24として有機EL素子の発光層を青色
が発光される材料とした場合について説明する。
【0033】蛍光変換層24は、照射された着色光の色
を他の色に変換する機能を有している。従って、発光層
14に青色発光の材料を用いてカラー表示装置から3原
色のR,G,Bを得ようとする場合には、蛍光変換層2
4は、青色が赤色または緑色に変換される材料を用いて
形成しなければならない。
【0034】有機EL素子の発光層14から発光した青
色光を赤色光に変換する場合には、その発光層を4−ジ
シアノメチレン−2−メチル−6−(p−ジメチルアミ
ノスチルリン)−4H−ピラン(DCM)等を用いて形
成する。そうすることにより、表示画素から赤色を出射
することができる。
【0035】次に、有機EL素子の発光層14から発光
した青色光を緑色光に変換する材料として、2,3,
5,6−1H,4H−テトラヒドロ−8−トリフロルメ
チルキノリジノ(9,9a,1−gh)クマリン等を用
いて形成する。表示画素から緑色を出射することができ
る。
【0036】また、有機EL素子の発光層14から青色
光を放出する表示画素には、青色の色純度を高めるため
に青色変換層を設けても良い。その場合には例えば次の
青色発光材料を形成する。
【0037】また、青色発光材料としては、オキサジア
ゾール(OXD)、アゾメチン−亜鉛錯体(AZM)、
Al−キノリン混合配位子錯体+ペリレン等を用いる。
【0038】こうして有機EL素子の発光層として用い
る発光材料は、本実施の形態の場合には青色発光材料1
種類を用いるだけでよく、また、透明基板21上に3種
類の蛍光変換材料を1層形成するだけであるから、従来
の如く3原色を発光するために有機EL素子層内に3種
類の発光層の材料を形成していたのに比べて非常に工程
が簡略化できる。
【0039】なお、本実施の形態においては、発光層1
4から発光する光が青色の場合について説明したが、本
発明はそれに限定されるものではなく、発光層14から
の光は赤色でも緑色でも良い。その際、赤色の光を発光
する発光層とする場合には赤色を青色及び緑色に変換す
る材料から成る蛍光変換層を設け、緑色の光を発光する
発光層とする場合には緑色を赤色及び青色に変換する材
料から成る蛍光変換層を設ける。
【0040】このように、蛍光変換層24を設けた基板
21側から光を放出することができるので、TFTによ
って光が遮断されることがないため表示画素の開口率を
最大限に設計することが可能となるとともに、TFTの
サイズや駆動能力の決定に自由度の増大が図れる。
【0041】また、表示画素の開口率を向上できるの
で、明るい表示を得るために電流密度を大きくする必要
もなくなり有機EL素子の寿命を長くすることができ
る。
【0042】更に、本実施の形態においても、発光光が
陽極に設けた蛍光変換層側から出射されるので従来の如
くTFT基板側から出射されるよりも色を発光する面積
が大きくなり明るく鮮明なカラー表示を得ることができ
る。
【0043】なお、上述の各実施の形態においては、色
要素としてカラーフィルタ又は蛍光変換層を用いた場合
を示したが、カラー表示を必要としない場合には、カラ
ーフィルタ及び蛍光変換層は不要である。
【0044】また、上述の各実施の形態においては、T
FTの構造はボトムゲート型について説明したが本発明
はそれに限るものではなく、ゲート電極が能動層の上方
に設けられるいわゆるトップゲート型でもよい。
【0045】
【発明の効果】本発明の表示装置によれば、有機EL素
子からの光放出の方向がTFTを設けていない透明絶縁
性基板側であるため、放出される光がTFTによって遮
断されることがなく表示画素の開口率が低下することが
ない。
【0046】また、TFTが発光光を遮断することがな
いので、TFTの大きさのサイズ及びTFTの能力を最
大限にすることが可能である。
【0047】更に、開口率が大きくできることから明る
い表示を得るために電流密度を大きくする必要もなくな
り有機EL素子の寿命を長くすることができる。
【0048】更にまた、発光光が陰極側に設けた色要素
側から出射されるので、従来の如くTFT基板側から出
射されるよりも色面積が大きくなり明るく鮮明なカラー
表示を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の表示装置の第1実施形態を示す断面図
である。
【図2】本発明の表示装置の第2実施形態を示す断面図
である。
【図3】従来の表示装置の断面図である。
【符号の説明】
2 基板 12 陽極 14 発光層 17 陰極 22 カラーフィルタ 24 蛍光変換層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3K007 AB00 AB04 BA06 BB00 BB06 CA01 CA03 CB01 DA00 DB03 EB00 5C094 AA08 AA37 BA03 BA27 CA19 EA04 ED02 FB01 HA10

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に、ソース及びドレインを備えた
    薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタの上層に、該
    薄膜トランジスタのソース又はドレインに接続され不透
    明導電材料からなる陽極、発光素子層、及び透明導電材
    料からなる陰極を順に積層して成り、前記薄膜トランジ
    スタによって駆動されるエレクトロルミネッセンス素子
    と、を備えていることを特徴とする表示装置。
  2. 【請求項2】 前記エレクトロルミネッセンス素子の前
    記陰極側に色要素を備えた透明基板を配置し、該透明基
    板上の色要素はカラーフィルタ層又は蛍光変換層である
    ことを特徴とする請求項1記載の表示装置。
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