JP2022109620A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の色度を得ることが可能な表示装置を提供する。【解決手段】本実施形態の表示装置は、基材と、前記基材の上に配置された第１絶縁層と、前記第１絶縁層の上に配置された下部電極と、前記第１絶縁層の上に配置され、前記下部電極に重畳する開口部を有する第２絶縁層と、発光層を含み、前記開口部に配置され、前記下部電極を覆う有機層と、前記第２絶縁層の直上に傾斜面である第１端面を有し、前記有機層に積層された上部電極と、前記第１端面より内側に第２端面を有し、前記上部電極に接する光学調整層と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明の実施形態は、表示装置に関する。

近年、表示素子として有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を適用した表示装置が実用化されている。表示素子は、画素電極と共通電極との間に有機層を備えている。

トップエミッション型の表示装置では、画素電極としての反射電極と共通電極としての半透明電極との間での光の共振効果を利用したマイクロキャビティ構造を適用することが知られている。マイクロキャビティ構造とは、赤緑青の各色を発光する表示素子において、画素電極と共通電極との間の光路長が、発光スペクトルのピーク波長に合致するように構成されたものである。これにより、光路長に合致した波長の光のみが共振し、輝度及び色純度が向上する。このようなマイクロキャビティ構造では、所望の色度を得る観点で、光路長からずれた波長の光を弱めることが重要である。

特開２０１４－５６６６６号公報

本発明の目的は、所望の色度を得ることが可能な表示装置を提供することにある。

一実施形態に係る表示装置は、
基材と、前記基材の上に配置された第１絶縁層と、前記第１絶縁層の上に配置された下部電極と、前記第１絶縁層の上に配置され、前記下部電極に重畳する開口部を有する第２絶縁層と、発光層を含み、前記開口部に配置され、前記下部電極を覆う有機層と、前記第２絶縁層の直上に傾斜面である第１端面を有し、前記有機層に積層された上部電極と、前記第１端面より内側に第２端面を有し、前記上部電極に接する光学調整層と、を備える。

図１は、本実施形態に係る表示装置ＤＳＰの一構成例を示す図である。 図２は、表示素子２０の構成の一例を示す図である。 図３は、図１に示した画素ＰＸの一例を示す平面図である。 図４は、図３に示した表示素子２０のＡ－Ｂ線に沿った断面図である。 図５は、表示素子２０の比較例を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
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、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表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一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。

なお、図面には、必要に応じて理解を容易にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及び、Ｚ軸を記載する。Ｘ軸に沿った方向をＸ方向または第１方向と称し、Ｙ軸に沿った方向をＹ方向または第２方向と称し、Ｚ軸に沿った方向をＺ方向または第３方向と称する。Ｘ軸及びＹ軸によって規定される面をＸ－Ｙ平面と称する。Ｘ－Ｙ平面を見ることを平面視という。

本実施形態に係る表示装置ＤＳＰは、表示素子として有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を備える有機エレクトロルミネッセンス表示装置であり、テレビ、パソコン、携帯端末、携帯電話等に搭載される。なお、以下に説明する表示素子は照明装置の発光素子として適用することができ、表示装置ＤＳＰは照明装置等の他の電子機器に転用することができる。

図１は、本実施形態に係る表示装置ＤＳＰの一構成例を示す図である。表示装置ＤＳＰは、絶縁性の基材１０の上に、画像を表示する表示部ＤＡを備えている。基材１０は、ガラスであってもよいし、可撓性を有する樹脂フィルムであってもよい。

表示部ＤＡは、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙにマトリクス状に配列された複数の画素ＰＸを備えている。画素ＰＸは、複数の副画素ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３を備えている。一例では、画素ＰＸは、赤色の副画素ＳＰ１、緑色の副画素ＳＰ２、及び、青色の副画素ＳＰ３を備えている。なお、画素ＰＸは、上記の３色の副画素の他に、白色などの他の色の副画素を加えた４個以上の副画素を備えていてもよい。

画素ＰＸに含まれる１つの副画素ＳＰの一構成例について簡単に説明する。
すなわち、副画素ＳＰは、画素回路１と、画素回路１によって駆動制御される表示素子２０と、を備えている。画素回路１は、画素スイッチ２と、駆動トランジスタ３と、キャパシタ４と、を備えている。画素スイッチ２及び駆動トランジスタ３は、例えば薄膜トランジスタにより構成されたスイッチ素子である。

画素スイッチ２について、ゲート電極は走査線ＧＬに接続され、ソース電極は信号線ＳＬに接続され、ドレイン電極はキャパシタ４を構成する一方の電極及び駆動トランジスタ３のゲート電極に接続されている。駆動トランジスタ３について、ソース電極はキャパシタ４を構成する他方の電極及び電源線ＰＬに接続され、ドレイン電極は表示素子２０のアノードに接続されている。表示素子２０のカソードは、給電線ＦＬに接続されている。なお、画素回路１の構成は、図示した例に限らない。

表示素子２０は、発光素子である有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）である。例えば、副画素ＳＰ１は赤波長に対応した光を出射する表示素子を備え、副画素ＳＰ２は緑波長に対応した光を出射する表示素子を備え、副画素ＳＰ３は青波長に対応した光を出射する表示素子を備えている。画素ＰＸが表示色の異なる複数の副画素ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３を備えることで、多色表示を実現できる。

但し、副画素ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３の各々の表示素子２０が同一色の光を出射するように構成されてもよい。これにより、単色表示を実現できる。

また、副画素ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３の各々の表示素子２０が白色の光を出射するように構成された場合、表示素子２０に対向するカラーフィルタが配置されてもよい。例えば、副画素ＳＰ１は表示素子２０に対向する赤カラーフィルタを備え、副画素ＳＰ２は表示素子２０に対向する緑カラーフィルタを備え、副画素ＳＰ３は表示素子２０に対向する青カラーフィルタを備える。これにより、多色表示を実現できる。

あるいは、副画素ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３の各々の表示素子２０が紫外光を出射するように構成された場合、表示素子２０に対向する光変換層が配置されることで、多色表示を実現できる。

図２は、表示素子２０の構成の一例を示す図である。
表示素子２０は、下部電極（第１電極）Ｅ１と、有機層ＯＲと、上部電極（第２電極）Ｅ２と、を備えている。有機層ＯＲは、キャリア調整層ＣＡ１と、発光層ＥＬと、キャリア調整層ＣＡ２と、を有している。キャリア調整層ＣＡ１は下部電極Ｅ１と発光層ＥＬとの間に位置し、キャリア調整層ＣＡ２は発光層ＥＬと上部電極Ｅ２との間に位置している。キャリア調整層ＣＡ１及びＣＡ２は、複数の機能層を含んでいる。
ここでは、下部電極Ｅ１がアノードに相当し、上部電極Ｅ２がカソードに相当する場合を例に説明する。

キャリア調整層ＣＡ１は、機能層として、ホール注入層Ｆ１１、ホール輸送層Ｆ１２、
電子ブロック層Ｆ１３などを含んでいる。ホール注入層Ｆ１１は下部電極Ｅ１の上に配置され、ホール輸送層Ｆ１２はホール注入層Ｆ１１の上に配置され、電子ブロック層Ｆ１３はホール輸送層Ｆ１２の上に配置され、発光層ＥＬは電子ブロック層Ｆ１３の上に配置されている。

キャリア調整層ＣＡ２は、機能層として、ホールブロック層Ｆ２１、電子輸送層Ｆ２２、電子注入層Ｆ２３などを含んでいる。ホールブロック層Ｆ２１は発光層ＥＬの上に配置され、電子輸送層Ｆ２２はホールブロック層Ｆ２１の上に配置され、電子注入層Ｆ２３は電子輸送層Ｆ２２の上に配置され、上部電極Ｅ２は電子注入層Ｆ２３の上に配置されている。

なお、キャリア調整層ＣＡ１及びＣＡ２は、上記した機能層の他に、必要に応じてキャリア発生層などの他の機能層を含んでいてもよいし、キャリア調整層ＣＡ１及びＣＡ２において、上記した機能層の少なくとも１つが省略されてもよい。

図３は、図１に示した画素ＰＸの一例を示す平面図である。
１個の画素ＰＸを構成する副画素ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３は、それぞれ第２方向Ｙに延びた略長方形状に形成され、第１方向Ｘに並んでいる。各副画素の外形は、表示素子２０における発光領域ＥＡの外形に相当するが、簡略化して示したものであり、必ずしも実際の形状を反映したものとは限らない。ここでは、発光領域ＥＡが、第１方向Ｘに延びた短辺と、第２方向Ｙに延びた長辺とを有する長方形状に形成されている場合を想定している。

後に詳述する絶縁層１２は、平面視において、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙにそれぞれ延びた格子状に形成され、副画素ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３の各々、あるいは、各副画素の表示素子２０を囲んでいる。このような絶縁層１２は、リブ、隔壁、バンクなどと称される場合がある。発光領域ＥＡは、絶縁層１２の開口部ＯＰに形成され、下部電極Ｅ１と上部電極Ｅ２との間に有機層ＯＲが介在する領域に相当する。
表示素子２０の上部電極Ｅ２は、一点鎖線で示すように、発光領域ＥＡに重畳している。上部電極Ｅ２には、詳述しない給電線から所定の電位が供給される。

図４は、図３に示した表示素子２０のＡ－Ｂ線に沿った断面図である。
図１に示した画素回路１は、基材１０の上に配置され、絶縁層１１によって覆われている。図４では、画素回路１に含まれる駆動トランジスタ３のみを簡略化して図示している。絶縁層（第１絶縁層）１１は、表示素子２０の下地層に相当する。絶縁層（第２絶縁層）１２は、絶縁層１１の上に配置されている。絶縁層１１及び１２は、例えば、有機絶縁層である。

下部電極Ｅ１は、絶縁層１１の上に配置されている。下部電極Ｅ１は、副画素毎あるいは表示素子毎に配置された電極であり、駆動トランジスタ３と電気的に接続されている。このような下部電極Ｅ１は、画素電極、アノードなどと称される場合がある。

下部電極Ｅ１は、例えば、銀、アルミニウムなどの金属材料によって形成された金属電極である。なお、下部電極Ｅ１は、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）やインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの透明導電材料によって形成された透明電極であってもよい。また、下部電極Ｅ１は、透明電極及び金属電極の積層体であってもよい。例えば、下部電極Ｅ１は、透明電極、金属電極、及び、透明電極の順に積層された積層体として構成されてもよいし、３層以上の積層体として構成されてもよい。トップエミッションタイプの表示素子２０においては、下部電極Ｅ１は、反射電極として金属電極を含んでいる。

絶縁層１２は、開口部ＯＰと、斜面Ｓ１及びＳ２と、上面Ｕ１及びＵ２と、を有している。開口部ＯＰは、下部電極Ｅ１に重畳する領域に形成され、絶縁層１２を下部電極Ｅ１まで貫通した貫通孔である。下部電極Ｅ１の周縁部は絶縁層１２によって覆われ、下部電極Ｅ１の中央部は開口部ＯＰにおいて絶縁層１２から露出している。
斜面Ｓ１及びＳ２は、開口部ＯＰに面している。上面Ｕ１は、斜面Ｓ１に繋がっている。上面Ｕ２は、斜面Ｓ２に繋がっている。なお、上面Ｕ１及びＵ２、斜面Ｓ１及びＳ２は、例えば平坦面であるが、曲面であってもよい。

有機層ＯＲは、図２を参照して説明したように、発光層ＥＬの他に複数の機能層を含んでいる。有機層ＯＲは、開口部ＯＰに配置され、下部電極Ｅ１を覆っている。図４に示す例では、有機層ＯＲは、斜面Ｓ１及びＳ２に配置され、さらには、上面Ｕ１の一部、及び、上面Ｕ２の一部にも配置されている。

上部電極Ｅ２は、有機層ＯＲに積層されている。上部電極Ｅ２は、絶縁層１２の直上に位置する第１端面ＳＳ１を有している。つまり、第１端面ＳＳ１は、開口部ＯＰの外側に位置している。図３に示す例では、第１端面ＳＳ１は、有機層ＯＲの上に位置している。つまり、上部電極Ｅ２は、有機層ＯＲの周縁部を露出している。なお、上部電極Ｅ２は、有機層ＯＲの周縁部を含む有機層ＯＲの全体を覆っていてもよい。この場合、第１端面ＳＳ１は、絶縁層１２の上面Ｕ１及びＵ２に位置する。

第１端面ＳＳ１は、傾斜面である。つまり、上部電極Ｅ２における第３方向Ｚに沿った厚さは、外側ほど（開口部ＯＰから離れるほど）薄い。上部電極Ｅ２のうち、第１端面ＳＳ１に重畳する領域をテーパー部ＴＰと称する。このような上部電極Ｅ２は、共通電極、対向電極、カソードなどと称される場合がある。

上部電極Ｅ２は、例えば、マグネシウム、銀などの金属材料によって形成された半透過性の金属電極である。なお、上部電極Ｅ２は、ＩＴＯやＩＺＯなどの透明導電材料によって形成された透明電極であってもよい。また、上部電極Ｅ２は、透明電極及び金属電極の積層体であってもよい。上部電極Ｅ２は、表示部ＤＡに配置された給電線、あるいは、表示部ＤＡの外側に配置された給電線と電気的に接続されている。

有機層ＯＲのうち、絶縁層１２を介することなく、下部電極Ｅ１と上部電極Ｅ２との間に位置する部分は、表示素子２０の発光領域を形成することができる。一例では、有機層ＯＲの第３方向Ｚに沿った厚さは、発光層ＥＬにおける発光スペクトルのピーク波長と、下部電極Ｅ１と上部電極Ｅ２との間の実効的な光路長とが一致するように設定される。これにより、共振効果を得るためのマイクロキャビティ構造が実現される。

光学調整層４０は、上部電極Ｅ２に接している。光学調整層４０は、第１端面ＳＳ１（あるいはテーパー部ＴＰ）より内側に位置する第２端面ＳＳ２を有している。つまり、光学調整層４０は、上部電極Ｅ２のテーパー部ＴＰを含む周縁部を露出している。また、第２端面ＳＳ２は、開口部ＯＰよりも外側に位置している。つまり、光学調整層４０は、少なくとも開口部ＯＰにおいては上部電極Ｅ２の全面に接するように配置されている。このように、第２端面ＳＳ２は、開口部ＯＰより外側に位置し、且つ、テーパー部ＴＰより内側に位置している。

第２端面ＳＳ２は、例えば、傾斜面である。つまり、光学調整層４０における第３方向Ｚに沿った厚さは、外側ほど（開口部ＯＰから離れるほど）薄い。一例では、第２端面ＳＳ２の傾きは、第１端面ＳＳ１の傾きより大きい。つまり、第１端面ＳＳ１は、比較的傾斜が小さい（底面とのなす角度が比較的小さい）緩斜面であるが、第２端面ＳＳ２は、比較的傾斜が大きい急斜面である。

このような光学調整層４０は、表示素子２０からの光取出効率を向上させる目的で設けられている。光学調整層４０の厚さ及び屈折率は、発光層ＥＬからの発光強度及び発光波長に応じて選定される。光学調整層４０は、一例では、多層膜である。光学調整層４０を構成する薄膜は、導電材料で形成されてもよいし、無機材料で形成されてもよいし、有機材料で形成されてもよい。

表示素子２０及び光学調整層４０は、封止層５０によって覆われている。図４に示す例では、封止層５０は、第１端面ＳＳ１に接している。封止層５０は、外部から有機層ＯＲへの水分等の侵入を防止することを機能のひとつとして設けられている。封止層５０は、例えば、シリコン窒化物、シリコン酸化物などの無機材料で形成されている。なお、封止層５０は、有機材料で形成された薄膜を含んでいてもよい。

以上説明したように、表示素子２０を構成する上部電極Ｅ２には、光学調整層４０が接しており、表示素子２０で発生した光の取出効率を向上することができる。しかも、光学調整層４０は、表示素子２０における発光領域ＥＡ、つまり、絶縁層１２の開口部ＯＰと重畳する領域に設けられている。このため、表示素子２０で発生した光のうち、共振効果を受けた所定波長の光が取り出され、表示光の輝度及び色純度を向上することができる。

ところで、有機層ＯＲから漏れたキャリアが絶縁層１２の上で再結合することによって発光した場合、この光は、マイクロキャビティ構造の共振効果を受けていないため、所定波長とは異なる波長を有している。このため、低階調表示の際に、所定波長の光とは別に、不所望な波長の光が取り出されると、表示光のうちの不所望な波長の光の占める割合が高くなり、所望の色度が得られなくなる（つまり、色純度の低下を招く）。

そこで、光学調整層４０は、上部電極Ｅ２の第１端面ＳＳ１には重畳しないように設けられている。このため、たとえ第１端面ＳＳ１の付近で不所望な発光が生じたとしても、この光は、光学調整層４０を通ることがなく、ほとんど表示に寄与しない。したがって、低階調表示の際であっても、表示光のうちの不所望な波長の光の占める割合が低減され、所望の色度を得ることができる。

図５は、表示素子２０の比較例を示す断面図である。
図５に示す例は、図４に示した例と比較して、光学調整層４０が上部電極Ｅ２の第１端面ＳＳ１を覆っている点で相違している。つまり、光学調整層４０の第２端面ＳＳ２は、第１端面ＳＳ１よりも外側に位置している。

このような比較例においては、第１端面ＳＳ１の付近で不所望な発光が生じた場合に、この光が光学調整層４０によって取り出され、表示に寄与してしまう。このため、図４に示した例と比較して、低階調表示の際には、表示光のうちの不所望な波長の光の占める割合が高くなる。

上記した本実施形態によれば、所望の色度を得ることが可能な表示装置を提供することができる。

以上、本発明の実施形態として説明した表示装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての表示装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変形例に想到し得るものであり、それら変形例についても本発明の範囲に属するものと解される。例えば、上述の実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、もしくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略も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。

また、上述の実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について、本明細書の記載から明らかなもの、または当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

ＤＳＰ…表示装置 １０…基材 １１…絶縁層（第１絶縁層）
１２…絶縁層（第２絶縁層） ＯＰ…開口部 ２０…表示素子
Ｅ１…下部電極 ＯＲ…有機層 Ｅ２…上部電極 ＳＳ１…第１端面
４０…光学調整層 ＳＳ２…第２端面
５０…封止層

Claims (3)

1. 基材と、
   前記基材の上に配置された第１絶縁層と、
   前記第１絶縁層の上に配置された下部電極と、
   前記第１絶縁層の上に配置され、前記下部電極に重畳する開口部を有する第２絶縁層と、
   発光層を含み、前記開口部に配置され、前記下部電極を覆う有機層と、
   前記第２絶縁層の直上に傾斜面である第１端面を有し、前記有機層に積層された上部電極と、
   前記第１端面より内側に第２端面を有し、前記上部電極に接する光学調整層と、
   を備える、表示装置。
2. 前記第２端面は、前記開口部より外側に位置している、請求項１に記載の表示装置。
3. さらに、前記第１端面に接し、前記光学調整層を覆う封止膜を備える、請求項２に記載の表示装置。

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