JP5053956B2 - 有機ｅｌ表示装置 - Google Patents
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Description
本発明は、発光層を含む有機層を一対の電極で狭持し、両電極間に電圧を印加することにより前記発光層を発光させる有機ＥＬ表示装置に関する。
発光素子を複数積層した構成の多色発光素子が提案されている（特許文献１）。この特許文献１に開示された多色発光素子においては、積層された各発光素子が個別に駆動できるように透明導電層で分けられている。例えば３層の発光層を積層する場合、第１発光層が第１電極と第２電極に挟まれ、第２発光層が第２電極と第３電極に挟まれ、第３発光層が第３電極と第４電極で挟まれる構成となる。また、３層の発光層を個別に駆動するための３個の電源が接続されており、上下の発光層間で第２電極と第３電極が共通となっているため、電源が直列に接続される構成となっている。
米国特許第５７０７７４５号明細書
ＴＦＴを用いたアクティブマトリクス型のＥＬ表示装置が知られている。素子の発光輝度が電流で制御され、各画素には、電流を制御するためのＴＦＴと画素選択用のスイッチングＴＦＴが配置されている。また、一般的な有機ＥＬ素子の１層あたりの駆動電圧は約５Ｖ、ＴＦＴの閾値Ｖｔｈは約２Ｖである。
特許文献１の構成をアクティブマトリクス型で構成する場合、１画素内に３個の画素回路を設けることが想定される。つまり、１画素内に３個の電流制御ＴＦＴと３個のスイッチングＴＦＴが配置される。以下、電流制御ＴＦＴがｎ型で、第１電極がＧＮＤに接続される場合について説明する。
第１、第２、第３発光層を３層とも消灯する場合、全ての電流制御ＴＦＴのゲートに０Ｖが印加される。第１、第２、第３発光層を３層とも発光させる場合には、第１発光層用の電流制御ＴＦＴのゲートに、閾値Ｖｔｈを含めて７Ｖが印加される。また、第２発光層用の電流制御ＴＦＴのゲートには、同様に１２Ｖ、第３発光層用の電流制御ＴＦＴのゲートに、同様に、１７Ｖが印加される。各発光層に印加される電位差は５Ｖであるが、第１電極と第４電極間の電位差が最大で１５Ｖとなるからである。
従って、電流制御用ＴＦＴを制御するためのデータ信号電圧の範囲は０Ｖから１７Ｖとなる。そして、データ信号電圧は画素選択用のスイッチングＴＦＴを介して印加されるため、スイッチングＴＦＴのソース−ドレイン間の耐圧としては１７Ｖが必要となる。
一般的にガラス基板上に形成されるＴＦＴのソース−ドレイン間の耐圧は１０Ｖから１５Ｖである。そのため、特許文献１の構成をアクティブマトリクス型で構成する場合、スイッチングＴＦＴのソース−ドレイン間の耐圧が越えてしまうといった問題が発生する。
本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、アクティブマトリクス型で構成可能な積層型有機ＥＬ表示装置を提供することにある。
本発明の有機ＥＬ表示装置は、少なくとも１つ以上の画素を有すると共に、前記画素は少なくとも２つ以上の副画素で構成され、前記副画素は少なくとも発光層を含む有機層が２つの電極の間に配置されてなる発光素子を積層して構成されている有機ＥＬ表示装置において、前記副画素の積層された発光素子のうち少なくとも１つの発光素子が非発光処理され、前記非発光処理は、前記有機層の少なくとも一部を高抵抗化することにより行なわれていることを特徴としている。
また、本発明の別の有機ＥＬ表示装置は、少なくとも１つ以上の画素を有すると共に、前記画素は少なくとも２つ以上の副画素で構成され、前記副画素は少なくとも発光層を含む有機層が２つの電極の間に配置されてなる発光素子を積層して構成されている有機ＥＬ表示装置において、前記副画素の積層された発光素子のうち少なくとも１つの発光素子が非発光処理され、前記非発光処理は、前記有機層を狭持する２つの電極の間に絶縁層を形成することにより行われていることを特徴とする。
また、本発明の別の有機ＥＬ表示装置は、少なくとも１つ以上の画素を有すると共に、前記画素は少なくとも２つ以上の副画素で構成され、前記副画素は少なくとも発光層を含む有機層が２つの電極の間に配置されてなる発光素子を積層して構成されている有機ＥＬ表示装置において、前記副画素の積層された発光素子のうち少なくとも１つの発光素子が非発光処理され、前記非発光処理は、前記有機層を狭持する２つの電極を短絡させることにより行われ、前記短絡は、前記有機層の一部をレーザー光を用いて加工することにより行われていることを特徴とする。
また、本発明の別の有機ＥＬ表示装置は、少なくとも１つ以上の画素を有すると共に、前記画素は少なくとも２つ以上の副画素で構成され、前記副画素は少なくとも発光層を含む有機層が２つの電極の間に配置されてなる発光素子を積層して構成されている有機ＥＬ表示装置において、前記副画素は、赤、青、緑の３種類の発光色の発光素子を積層して構成され、前記各画素には、第１副画素と第２副画素からなる２つの副画素で構成され、前記複数の発光素子の有機層は、前記画素の全てからなる表示領域の全領域に共通に形成され、前記副画素の積層された発光素子のうち少なくとも１つの発光素子が非発光処理され、第１副画素において非発光処理されている発光素子は緑であり、第２副画素の発光素子において非発光処理されている発光素子は赤であることを特徴とする。
また、本発明の別の有機ＥＬ表示装置は、少なくとも１つ以上の画素を有すると共に、前記画素は少なくとも２つ以上の副画素で構成され、前記副画素は少なくとも発光層を含む有機層が２つの電極の間に配置されてなる発光素子を積層して構成されている有機ＥＬ表示装置において、前記副画素は、赤、青、緑の３種類の発光色の発光素子を積層して構成され、前記各画素には、第１副画素と第２副画素と第３副画素からなる３つの副画素で構成され、前記複数の発光素子の有機層は、前記画素の全てからなる表示領域の全領域に共通に形成され、前記副画素の積層された発光素子のうち少なくとも１つの発光素子が非発光処理され、第１副画素において非発光処理されている発光素子は緑であり、第２副画素において非発光処理されている発光素子は赤であり、第３副画素において非発光処理されているのは青であることを特徴とする。
また、本発明の別の有機ＥＬ表示装置は、少なくとも１つ以上の画素を有すると共に、前記画素は少なくとも２つ以上の副画素で構成され、前記副画素は少なくとも発光層を含む有機層が２つの電極の間に配置されてなる発光素子を積層して構成されている有機ＥＬ表示装置において、前記副画素の積層された発光素子のうち少なくとも１つの発光素子が非発光処理され、前記非発光処理は、前記有機層を狭持する２つの電極の間に絶縁層を形成することにより行われていることを特徴とする。
また、本発明の別の有機ＥＬ表示装置は、少なくとも１つ以上の画素を有すると共に、前記画素は少なくとも２つ以上の副画素で構成され、前記副画素は少なくとも発光層を含む有機層が２つの電極の間に配置されてなる発光素子を積層して構成されている有機ＥＬ表示装置において、前記副画素の積層された発光素子のうち少なくとも１つの発光素子が非発光処理され、前記非発光処理は、前記有機層を狭持する２つの電極を短絡させることにより行われ、前記短絡は、前記有機層の一部をレーザー光を用いて加工することにより行われていることを特徴とする。
また、本発明の別の有機ＥＬ表示装置は、少なくとも１つ以上の画素を有すると共に、前記画素は少なくとも２つ以上の副画素で構成され、前記副画素は少なくとも発光層を含む有機層が２つの電極の間に配置されてなる発光素子を積層して構成されている有機ＥＬ表示装置において、前記副画素は、赤、青、緑の３種類の発光色の発光素子を積層して構成され、前記各画素には、第１副画素と第２副画素からなる２つの副画素で構成され、前記複数の発光素子の有機層は、前記画素の全てからなる表示領域の全領域に共通に形成され、前記副画素の積層された発光素子のうち少なくとも１つの発光素子が非発光処理され、第１副画素において非発光処理されている発光素子は緑であり、第２副画素の発光素子において非発光処理されている発光素子は赤であることを特徴とする。
また、本発明の別の有機ＥＬ表示装置は、少なくとも１つ以上の画素を有すると共に、前記画素は少なくとも２つ以上の副画素で構成され、前記副画素は少なくとも発光層を含む有機層が２つの電極の間に配置されてなる発光素子を積層して構成されている有機ＥＬ表示装置において、前記副画素は、赤、青、緑の３種類の発光色の発光素子を積層して構成され、前記各画素には、第１副画素と第２副画素と第３副画素からなる３つの副画素で構成され、前記複数の発光素子の有機層は、前記画素の全てからなる表示領域の全領域に共通に形成され、前記副画素の積層された発光素子のうち少なくとも１つの発光素子が非発光処理され、第１副画素において非発光処理されている発光素子は緑であり、第２副画素において非発光処理されている発光素子は赤であり、第３副画素において非発光処理されているのは青であることを特徴とする。
積層された発光素子のうち少なくとも１つ発光素子が非発光処理されているため、一つのサブピクセルに供給されるデータ信号電圧を小さくすることができる。そのため、スイッチングＴＦＴに求められるソース−ドレイン間の耐圧を低くすることができ、アクティブマトリクス型での構成が可能となる。また、非発光処理された発光色が他のサブピクセルで発光するので、１画素において全色を発光させることができる。また、各色の有機発光層をサブピクセル毎に塗り分ける必要がないため、プロセスの簡略化、コスト低減を図れる。
以下、本発明に係る表示装置の実施の形態について図面を参照して説明する。
なお、本明細書で特に図示または記載されない部分に関しては、当該技術分野の周知または公知技術を適用する。また以下に説明する実施形態は、発明の一つの実施形態であって、これらに限定されるものではない。
図１は本発明に係る有機ＥＬ表示装置の１画素（ピクセル）領域における断面構造を模式的に示した図である。図１に示す断面構造を有する画素２がマトリクス状に複数配置され、図２で示される有機ＥＬ表示装置の表示領域１が構成される。
以下、図１を用いて、本実施形態の有機ＥＬ表示装置の構成及び製造方法について説明する。
図１において、１画素領域には３個の副画素（以下サブピクセルと呼称する）Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が並列して配置されている。図１において、１０はＴＦＴを含む画素駆動回路が形成された絶縁性基板、１１ａ、１１ｂ、１１ｃは第１電極、１２は第１有機発光層、１３ａ、１３ｂ、１３ｃは第２電極、１４は第２有機発光層、１５ａ、１５ｂ、１５ｃは第３電極、１６は第３有機発光層、２１は第４電極、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１９ａ、１９ｂ、１９ｃはコンタクトホールを示している。
サブピクセルＰ１，Ｐ２，Ｐ３の各々は、発光色の異なる３種類の有機発光層１２，１４，１６と夫々を挟持する電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，２１とを積層した構成となっている。夫々の有機発光層とそれを狭持する上下に配置された一対の電極の３層構成で１つの発光素子を構成しており、この構成では３つの発光素子が積層された構成となっている。また、３種類の発光色は赤（Ｒ）、緑Ｇ）、青（Ｂ）であり、色の積層順は特に限定されない。有機発光層は、単層型（発光層）、２層型（発光層／正孔注入層）、３層型（電子輸送層／発光層／正孔輸送層）、４層型（電子注入層／発光層／正孔輸送層／正孔注入層）、５層型（電子注入層／電子輸送層／発光層／正孔輸送層／正孔注入層）のいずれを使用してもよい。また、この積層構成では、電極１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、積層された上下の発光素子で共有されている。各サブピクセルは、トップエミッション型であり、第２電極１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、第３電極１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、第４電極は透光性を有している。また、本実施例においては、各有機発光層は３層構成となっており、電子輸送層／発光層／正孔輸送層で構成されている。
なお、公知な技術であるために詳しい説明は省略するが、ＴＦＴ等のスイッチング素子が形成された絶縁性基板１０上には、樹脂からなる平坦化膜が形成され、その平坦化膜上の各画素領域に対応してパターニングされた第１電極が形成されている。第１電極は、光反射性の部材であることが好ましく、例えばＣｒ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ等の反射率の高い材料からなることが好ましい。
しかし、隣接する有機発光層への電荷の注入特性を良好にするために、この第１電極をＩＴＯやＩＺＯなどの透明導電膜と反射率の高い材料からなる金属薄膜との積層構成としてもよい。この場合、金属薄膜が単に反射膜としてのみ機能する構成であっても良い。
次に、図１の構成の製造方法について説明する。
半導体プロセスを用いて第１電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃまで形成された絶縁性基板１０上に第１有機発光層１２の各層を、塗布法や蒸着法などの公知の手法を用いて表示領域１の全域に順次成膜する。この際、従来のようなメタルマスクを用いた各画素の塗り分けは行わない。
有機発光層を構成する各有機材料層の材料としては、有機発光材料、正孔注入材料、電子注入材料、正孔輸送材料、電子輸送材料より選ばれる少なくとも１種を用いることができる。正孔注入材料又は正孔輸送材料に有機発光材料をドーピングする、または電子注入材料又は電子輸送材料に有機発光材料をドーピングする等により発色の選択の幅を広げるように構成しても良い。さらに、各有機材料層は、発光効率の観点からアモルファス膜であることが好ましい。有機発光材料は、トリアリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、ポリアリーレン、芳香族縮合多環化合物、芳香族複素環化合物、芳香族複素縮合環化合物、金属錯体化合物等及びこれらの単独オリゴ体あるいは複合オリゴ体を使用できる。しかし、本発明の構成としてこれらの材料に限定されるものではない。なお、有機発光層の膜厚は０．０５μｍ〜０．３μｍ程度が良く、好ましくは０．０５〜０．１５μｍ程度である。また、正孔注入及び輸送材料としては、フタロシアニン化合物、トリアリールアミン化合物、導電性高分子、ペリレン系化合物、Ｅｕ錯体等が使用できるが、本発明の構成としてこれらの材料に限定されるものではない。電子注入及び輸送材料の例としては、アルミに８−ヒドロキシキノリンの３量体が配位したＡｌｑ３、アゾメチン亜鉛錯体、ジスチリルビフェニル誘導体系等を使用できるが、本発明の構成としてこれらの材料に限定されるものではない。
第１有機発光層１２を成膜した後、第１有機発光層１２にコンタクトホール１８ｂ、１８ｃを形成する。形成方法としては、レーザー加工が好ましく、ＹＡＧレーザー（ＳＨＧ、ＴＨＧ含む）、エキシマレーザーなど一般に薄膜加工に使用する公知の手法を用いることができる。これらのレーザー光を数μｍに絞って走査したり、面状光源にしてコンタクトホール部分を透過するマスクを介したりして、有機発光層１２上に所定のパターンで照射することにより所望の位置にコンタクトホールを形成することが可能である。コンタクトホールの径としては、２μｍ〜１５μｍが好ましい。
次に、第２電極１３ａ、１３ｂ、１３ｃをパターニング形成する。このとき、コンタクトホール１８ｂ、１８ｃを介して、第１電極１１ｂ、１１ｃと第２電極１３ｂ、１３ｃとが、それぞれ接続される。電極材料としては、透過率の高い材料が好ましく、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯなどの透明導電膜や、ポリアセチレンなどの有機導電膜からなることが好ましい。さらに、Ａｇ、Ａｌなどの金属材料を１０ｎｍ〜３０ｎｍ程度の膜厚で形成した半透過膜でも良い。パターニング方法としては、表示領域１の全領域に電極材料を成膜した後に前述のレーザー加工で行うこともできるが、メタルマスクを用いて選択的に形成するようにしても良い。また、電極材料が形成された基板を基板１０と対向させてレーザーアブレーションにより選択的に転写形成しても良い。
次に、上述と同様の方法で、第２有機発光層１４、コンタクトホール１９ａ、１９ｃ、第３電極１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、第３有機発光層１６、コンタクトホール２０ａ、２０ｂを順次形成する。
次に、第４電極２１をスパッタ等により形成する。第３電極と第４電極の材料としては、第２電極と同様に透過率の高い材料が好ましい。さらに保護膜２２として、窒化酸化シリコンを成膜して有機ＥＬ表示装置を得た。
このようにして形成された有機ＥＬ表示装置の等価回路を図３に示す。第１サブピクセルＰ１においては、第２電極と第３電極がコンタクトホール１９ａを介して接続（短絡）されている。また、第３電極と第４電極とがコンタクトホール２０ａを介して接続（短絡）されている。このように上下電極が短絡された発光素子はその間に狭持された有機発光層に実効的な電圧が印加されない構成となるため実効的な発光を生じることはない。本発明では、積層された発光素子の一部の発光素子に実効的な発光を生じないように施す処理を非発光処理と称する。本実施例では上下電極の短絡が非発光処理である。この非発光処理の結果、第１サブピクセルＰ１では、第１有機発光層にのみ実効的な電圧が印加される構成となっている。同様に第２サブピクセルＰ２においては第２有機発光層１４にのみ実効的な電圧が印加され、第３サブピクセルＰ３においては第３有機発光層１６にのみ実効的な電圧が印加される構成となっている。なお、ここでいう「実効的な電圧」とは、所望の発光輝度を得るために印加させる電圧の意味であり、リーク電流の発生などによる意図しない電圧の発生は除かれるものである。
以上のように、本実施例においては、各サブピクセルで電圧が印加される有機発光層は１層のみとなり、電源手段２３の電圧としては、１層分の電圧、すなわち約５Ｖ程度でよい。従って、従来よりも電圧を１／３に抑えることが出来る。さらに、従来のように有機発光層１２、１４、１６をサブピクセル毎に塗分ける必要が無いため、プロセスの簡略化が図れる。また、発光素子を積層構成としているので各サブピクセルの開口率を高くすることが出来る。
図３に本実施例の有機ＥＬ表示装置の各画素の回路を示す。各サブピクセルは、スイッチング用ＴＦＴ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃと駆動用ＴＦＴ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃと、積層された発光素子と、コンデンサ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃで構成されている。
ここで、スイッチング用ＴＦＴ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃのゲート電極は、ゲート信号線１０５に接続されている。また、スイッチング用ＴＦＴ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃのソース領域はソース信号線１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃに、ドレイン領域は駆動用ＴＦＴ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃのゲート電極に接続されている。また、駆動用ＴＦＴ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃのソース領域は電源供給線１０７に、ドレイン領域は発光素子の一端の電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃに接続されている。なお、発光素子の他端は第４電極２１（ＧＮＤ接続）に接続されている。またコンデンサ１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃは電極のそれぞれが、駆動用ＴＦＴ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃのゲート電極と電源供給線１０７（電位５Ｖ）とに接続されるように形成されている。このように、駆動用ＴＦＴ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃと発光素子が直列に接続されており、発光素子に流れる電流は、ソース信号線１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃから供給されるデータ信号に応じて駆動用ＴＦＴ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃで制御される。なお、この画素回路は電流プログラミング方式と呼ばれる公知の回路構成を適用したものであり、詳しい動作については説明を省略する。また、本実施例の構成では、サブピクセルの各々は独立に駆動可能であるため、ＲＧＢ３色の同時発光が可能である。
図４は本発明の第２実施例に係る有機ＥＬ表示装置の１画素（ピクセル）領域における断面構造を模式的に示した図である。図４に示す断面構造を有する画素がマトリクス状に複数配置され、図２で示される有機ＥＬ表示装置の表示領域１が構成される。図４において、本実施例にかかる有機ＥＬ表示装置は、トップエミッション型である。３０は必要に応じてＴＦＴを含む画素回路が形成された絶縁性基板を示している。３１は第１電極、３２は第１有機発光層、３３ａ、３３ｂは第２電極、３４は第２有機発光層、３５ａ、３５ｂは第３電極、３６は第３有機発光層、４１は第４電極、３８ｂ、３９ａはコンタクトホールを示している。本実施例の各有機発光層は３層構成となっており、電子輸送層／発光層／正孔輸送層で構成されている。また、有機発光層及び電極の材料、成膜法は上述した実施例１と同様であるため、詳しい説明は省略する。
上述の有機ＥＬ表示装置は、１画素が第１サブピクセルＰ１と第２サブピクセルＰ２とで構成されている。絶縁性基板３０上には、その画素領域に第１電極３１が形成されている。また、第１電極３１と第４電極４１はサブピクセル間で共通の電極となっている。さらに、第１電極３１と第４電極４１とは接続されており、接続箇所は表示領域内であっても表示領域外でもよく、同じ電圧が供給される。
また、レーザー加工により、コンタクトホール３８ｂ、３９ａが形成されており、第１サブピクセルＰ１の第２電極３３ａと第３電極３５ａとが接続（短絡）され、第２サブピクセルＰ２の第１電極３１と第２電極３３ｂがそれぞれ接続（短絡）されている。上述した実施例１と同様に本実施例ではこの短絡が非発光処理である。
このようにして形成された有機ＥＬ表示装置の各画素の回路を図５に示す。各サブピクセルは、スイッチング用ＴＦＴ２０１ａ，２０１ｂと駆動用ＴＦＴ２０２ａ，２０２ｂと積層された発光素子とコンデンサ２０３ａ，２０３ｂで構成されている。ここで、スイッチング用ＴＦＴ２０１ａ，２０１ｂのゲート電極は、ゲート信号線２０５に接続されている。また、スイッチング用ＴＦＴ２０１ａ，２０１ｂのソース領域はソース信号線２０６ａ，２０６ｂに、ドレイン領域は駆動用ＴＦＴ２０２ａ，２０２ｂのゲート電極に接続されている。また、駆動用ＴＦＴ２０２ａ，２０２ｂのソース領域は電源供給線２０７に、ドレイン領域は発光素子の一端の電極に接続され、図４のサブピクセルＰ１においては、第３電極３５ａに接続され、サブピクセルＰ２も同様に第３電極３５ｂに接続されている。なお、発光素子の他端の電極は対向電極４１に接続されている。またコンデンサ２０３ａ，２０３ｂは電極のそれぞれが、駆動用ＴＦＴ２０２ａ，２０２ｂのゲート電極とＧＮＤとに接続されるように形成されている。このように、駆動用ＴＦＴ２０２ａ，２０２ｂと発光素子が直列に接続されており、発光素子に流れる電流をソース信号線２０６ａ，２０６ｂから供給されるデータ信号に応じて駆動用ＴＦＴ２０２ａ，２０２ｂで制御することにより発光制御される。
次に、本実施例の有機ＥＬ表示装置の駆動方法について図６を参照して説明する。図６は有機ＥＬ表示装置の駆動波形の一例を示す図である。
時間ｔ１において、ゲート信号線２０５の電位をＶｇに設定すると、スイッチングＴＦＴ２０１ａ，２０１ｂがＯＮ状態となる。それにより、ソース信号線２０６ａ，２０６ｂの電位Ｖｓｉｇ１がスイッチングＴＦＴ２０１ａ，２０１ｂを介してコンデンサ２０３ａ，２０３ｂ及び駆動ＴＦＴ２０２ａ，２０２ｂのゲート容量に充電される。
時間ｔ２において、ゲート信号線２０５の電位が０Ｖに設定され、スイッチングＴＦＴ２０１ａ，２０１ｂがＯＦＦ状態となり、コンデンサ２０３ａ，２０３ｂに充電された電圧が保持される。
時間ｔ３において、第１電極３１及び第４電極４１の電位がＶｃに設定される。このとき、電源供給線２０７は０Ｖのままなので、有機発光層及び駆動ＴＦＴ２０２ａ，２０２ｂのソースドレイン間に電位差が生じる。これにより、第１有機発光層３２及び第２有機発光層３４に第２電極３３ａと第３電極３５ｂから電子が注入されるとともに、第１電極３１及び第２電極３３ｂからホールが注入され発光が得られる。この発光光が保護層４２側から射出される。なお、第３有機発光層３６には逆方向電圧が印加されるため発光しない。有機発光層に流れる電流は駆動用ＴＦＴ２０２ａ，２０２ｂで制御され、コンデンサ２０３ａ，２０３ｂに充電された電圧に応じて、駆動用ＴＦＴ２０２ａ，２０２ｂのソースドレイン間に電流Ｉ１が流れる。この状態は、時間ｔ４まで維持される。
時間ｔ４において、第１電極３１及び第４電極４１の電位が０Ｖに設定される。すると、有機発光層及び駆動ＴＦＴ２０２ａ，２０２ｂのソースドレイン間に電位差が無くなるので、第１有機発光層３２及び第２有機発光層３４は発光しなくなる。続いて、第３有機発光層を発光させるための信号Ｖｓｉｇ２がソース信号線２０６ａ，２０６ｂに設定される。
時間ｔ５において、ゲート信号線２０５の電位をＶｇに設定すると、スイッチングＴＦＴ２０１ａ，２０１ｂがＯＮ状態となる。それにより、ソース信号線２０６ａ，２０６ｂの電位Ｖｓｉｇ２がスイッチングＴＦＴ２０１ａ，２０１ｂを介してコンデンサ２０３ａ，２０３ｂ及び駆動ＴＦＴ２０２ａ，２０２ｂのゲート容量に充電される。
時間ｔ６において、ゲート信号線２０５の電位が０Ｖに設定され、スイッチングＴＦＴ２０１ａ，２０１ｂがＯＦＦ状態となり、コンデンサ２０３ａ，２０３ｂに充電された電圧が保持される。
時間ｔ７において、電源供給線２０７の電位がＶｃに設定される。このとき、第１電極３１及び第４電極４１の電位が０Ｖなので、有機発光層及び駆動ＴＦＴ２０２ａ，２０２ｂのソースドレイン間に電位差が生じる。これにより、第３有機発光層３６に第４電極４１から電子が注入されるとともに、第３電極３５ａ，３５ｂからホールが注入され、電子とホールの再結合により励起された有機分子が基底状態に緩和するときに発光が得られる。この発光光が保護層４２側から射出される。なお、第１有機発光層３２及び第２有機発光層３４には逆方向電圧が印加されるため発光しない。有機発光層に流れる電流は駆動用ＴＦＴ２０２ａ，２０２ｂで制御され、コンデンサ２０３ａ，２０３ｂに充電された電圧に応じて、駆動用ＴＦＴ２０２ａ，２０２ｂのソースドレイン間に電流Ｉ２が流れる。この状態は、時間ｔ８まで維持される。
時間ｔ８において、電源供給線２０７の電位が０Ｖに設定される。すると、有機発光層及び駆動ＴＦＴ２０２ａ，２０２ｂのソースドレイン間に電位差が無くなるので、第３有機発光層３６は発光しなくなる。
上述の動作を繰り返すことで、有機発光層３２、３４、３６を時分割で発光させることができる。具体的には、電源手段４３は、人間が識別できない程度、例えば６０Ｈｚ程度あるいはそれ以上高い周期で駆動することにより、第１有機発光層３２、第２有機発光層３４の発光色と第３有機発光層３６の発光色との任意の混合色の光を表現することができる。
このような有機ＥＬ表示装置においては、電圧が印加される有機ＥＬ層は１層のみとなり、電源手段４３の電圧としては、１層分の電圧、すなわち約５Ｖ程度でよい。従って、従来よりも電圧を１／３に抑えることが出来る。さらに、有機発光層３２、３４、３６を塗分ける必要が無い上、サブピクセル数が２つと、第１の実施例よりも少ないため、開口率を高くすることが出来る。
図７は本発明の実施例３に係る有機ＥＬ表示装置の１画素（ピクセル）領域における断面構造を模式的に示した図である。図７に示す断面構造を有する画素がマトリクス状に複数配置され、図２で示される有機ＥＬ表示装置の表示領域１が構成される。図７において、実施例３にかかる有機ＥＬ表示装置は、トップエミッション型である。５０は必要に応じてＴＦＴを含む画素回路が形成された絶縁性基板を示している。５１は第１電極、５２は第１有機発光層、５３ａ、５３ｂは第２電極、５４は第２有機発光層、５５ａ、５５ｂは第３電極、５６は第３有機発光層、６１は第４電極、５８ｂはコンタクトホールを示している。本実施例の有機発光層は３層構成となっており、電子輸送層／発光層／正孔輸送層で構成されている。また、有機発光層及び電極の材料、成膜法は実施例１と同様であるため、詳しい説明は省略する。
上述の有機ＥＬ表示装置は、１画素が、第１サブピクセルＰ１と第２サブピクセルＰ２とで構成されている。
絶縁性基板５０上には、その画素領域に第１電極が形成されている。また、第１電極５１、第４電極６１はサブピクセル間で共通の電極となっている。
レーザー加工により、第１有機発光層にコンタクトホール５８ｂが形成されており、第２サブピクセルＰ２の第１電極５１と第２電極５３ｂとが接続（短絡）されている。
第２有機発光層５４については、第１サブピクセルＰ１において高抵抗化処理が施されている。この高抵抗化処理が非発光処理であり、具体的には、第２有機発光層５４を成膜後に、第１サブピクセルＰ１の部位に紫外線を照射し、非発光な第２有機発光層５４ａを形成している。光としては、紫外線が好ましい。水銀ランプなどの一般的なＵＶ光をマスクを用いて照射したり、エキシマレーザーなどの紫外光レーザーを用いても良い。
紫外線以外にも、電子線照射、イオン照射、赤外線照射でも良い。電子線照射の場合には、第２有機発光層５４を構成する有機層の少なくとも１層を成膜後に、第１サブピクセルＰ１の部位を電子ビームでスキャンし、非発光な第２有機発光層５４ａを形成する。
また、イオン照射の場合には、第２有機発光層５４を構成する有機層の少なくとも１層を成膜後に、第１サブピクセルＰ１の部位にイオンビームを照射し、非発光な第２有機発光層５４ａを形成する。イオン照射に用いるイオンとは、アルゴン、酸素、あるいはその混合物、キセノン、クリプトン等、一般的に真空中でイオン化して、有機層表面に暴露できるものであれば良い。
また、赤外線照射の場合には、第２有機発光層５４を構成する有機層の少なくとも１層を成膜後に、第１サブピクセルＰ１の部位に赤外線レーザーを照射し、非発光な第２有機発光層５４ａを形成する。
なお、電子線照射、イオン照射による高抵抗化は、有機発光層中に欠陥（分子構造の破壊）が形成されることにより電子注入効率が低下するためと考えられる。一方、赤外線照射による高抵抗化は、有機層が結晶化することにより導電率が変化することによるものと考えられる。そのため、赤外線を照射する層として他の層に比べガラス転移点の低い層を選べば、赤外線照射による加熱により結晶化させ高抵抗化を図ることが可能である。
第３有機発光層５６については、第２サブピクセルＰ２において非発光処理がされている。具体的には、第４電極６１を成膜後にレーザー加工により第４電極の周囲を除去し、第４電極をフローティング電極６１ｂにしている。
この実施例３の構成においては、発光するのは第１サブピクセルＰ１の第１有機発光層５２、第３有機発光層５６と第２サブピクセルＰ２の第２有機発光層５４である。
また、電源手段６３によって、第１電極５１と第４電極６１間に５Ｖを印加し、第２電極５３ａと第３電極５５ａ、５５ｂの電位を０Ｖから５Ｖの範囲で制御することにより各発光素子の発光制御を行なう。
次に、この有機ＥＬ表示装置の各画素の回路を図８に示す。第１サブピクセルＰ１では、第２電極５３ａと第１電極５１に電圧を印加して第１有機発光層５４を発光させ、第３電極５５ａと第４電極６１間に電圧を印加して第３有機発光層５６を発光させる。第２電極５３ａと第３電極５５ａ間の電位差としては最大５Ｖである。第２有機発光層５４ａは高抵抗化されているので、電位差５Ｖでは第３電極５５ａから電子は注入されない。
第２サブピクセルＰ２では、第２電極５３ｂと第１電極５１がコンタクトホール５８ｂを介して接続（短絡）されているので、第３電極５５ｂと第２電極５３ｂ間に電圧が印加され第２有機発光層５４が発光する構成となっている。第４電極６１ｂは上述した非発光処理によりフローティング状態になっているので、第３有機発光層５６に電圧は印加されず、第２有機発光層５４の発光に影響を与えることはない。
このような有機ＥＬ表示装置においては、電圧が印加される有機ＥＬ層は１層のみとなり、電源手段６３の電圧としては、１層分の電圧、すなわち約５Ｖ程度でよい。従って、従来よりも電圧を１／３に抑えることが出来る。さらに、有機発光層５２、５４、５６を塗分ける必要が無い上、サブピクセル数が２つと、実施例１よりも少ないため、開口率を高くすることが出来る。
本実施例における有機ＥＬ表示装置の画素回路構成は実施例１と同様であるが、電源供給線が２本ある。第１電源供給線３０７の電位は５Ｖに設定され、第２電源供給線３０８は０Ｖに設定されている。
第１電源供給線３０７は駆動用ＴＦＴ３０２ａのソースに接続され、第２電源供給線３０８は駆動用ＴＦＴ３０２ｂ，３０２ｃのドレイン領域に接続されている。駆動用ＴＦＴ３０２ａのドレイン領域及び駆動用ＴＦＴ３０２ｂ，３０２ｃのソース領域は、それぞれ発光素子の一端の電極５５ａ，５３ａ，５５ｂに接続されている。
なお、発光素子の他方の電極は、図８において、各有機発光層に対応する制御電極、すなわち、第１電極５１（電位５Ｖ）、第４電極６１（ＧＮＤ接続）に接続されている。駆動用ＴＦＴ３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃと発光素子が直列に接続されており、発光素子に流れる電流を駆動用ＴＦＴ３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃで制御する。
なお、上述の説明では、高抵抗化の手法として紫外線照射、電子線照射、イオン照射、赤外線照射の例を説明したが、それ以外にも以下の方法が考えられる。
１．プローブを用いた局所加熱方法
この方法は、プローブの先端を通電によって所望の温度に過熱し有機層をスキャンすることによって行う。この方法は、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）を改良したシステムで実施できる。とりわけ、高抵抗化させたい有機層として、ガラス転移点の低い有機材料で形成された層を選んで局所加熱し、結晶化させると効果的である。なお、この方法では、加熱による有機層の相転移がレーザーのＺ方向の微小変位で同時にモニターすることも可能である。
この方法は、プローブの先端を通電によって所望の温度に過熱し有機層をスキャンすることによって行う。この方法は、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）を改良したシステムで実施できる。とりわけ、高抵抗化させたい有機層として、ガラス転移点の低い有機材料で形成された層を選んで局所加熱し、結晶化させると効果的である。なお、この方法では、加熱による有機層の相転移がレーザーのＺ方向の微小変位で同時にモニターすることも可能である。
２．有機発光層の層構成を変える方法
非発光素子の有機発光層の積層構成を他の発光素子のそれと少なくとも一部異ならせることにより高抵抗化する。
非発光素子の有機発光層の積層構成を他の発光素子のそれと少なくとも一部異ならせることにより高抵抗化する。
一つとしては、非発光素子は、発光素子の有機発光層の積層構成のうち少なくとも一層を取り除くと良い。例えば、発光素子の層構成が電子輸送層／発光層／正孔輸送層の場合には、電子輸送層を積層しない、あるいは正孔輸送層を積層しないといった方法で行える。具体的には、第２有機発光層５４を構成する所定の有機層を成膜する際に、非発光素子の領域をマスクで覆うことにより行う。
他としては、非発光素子は、発光素子の有機発光層の積層構成より少なくとも一層追加すると良い。例えば、発光層とカソードの間のいずれかの場所に正孔輸送層を形成する、あるいは発光層とアノードの間のいずれかの場所に電子輸送層を形成するといった方法で行える。具体的には、第２有機発光層５４を構成する有機層の積層工程の途中で、非発光素子の領域のみに所望の有機層を形成するといった方法で行える。また、この有機層形成はマスク蒸着法、一般的なレーザー転写法等で行うと良い。
尚、ここで述べた高抵抗化は、有機発光層の層構成が３層に限定されるものではなく何れの層数であっても実行可能である。
３．絶縁層を積層する方法
非発光素子の電極間に絶縁層を形成することで、有機発光層に実効的な電圧を印加されても電流が流れない状態とすることにより高抵抗化する。
非発光素子の電極間に絶縁層を形成することで、有機発光層に実効的な電圧を印加されても電流が流れない状態とすることにより高抵抗化する。
絶縁層は、発光素子の２つの電極間に挟まれていれば、陽極表面、陰極表面、有機発光層間のいずれに挿入されていてもよい。
絶縁層は、１．０×１０８Ω・ｃｍ以上の体積抵抗率を有する絶縁体であれば有機材料、無機材料に関わらず広く用いることができるが、より好ましくは１．０×１０１２Ω・ｃｍ以上の体積抵抗率を有する絶縁体が用いられる。
絶縁層は絶縁性を発現するのに十分な厚さがあればよいが、具体的には、０．０１μｍ〜数５μｍ程度が好ましい。
次に、発光素子の電極間に絶縁層を形成する具体的な方法について説明する。
絶縁層の成膜方法としては、プラズマＣＶＤ法を用いることができる。プロセスガスとしてはＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ１０、ＣＨＦ３、などが好適に用いられる。純度の高いプロセスガスを成膜室内に導入し、希薄なガス圧でプラズマ状態にすることで、デポジション種を発生させ、試料表面に分子レベルで均一な膜を堆積させることができる。一元気体であっても、混合気体であってもよい。プラズマＣＶＤ法は、容量結合方式、誘導結合方式、マイクロ波方式などが好適に用いられる。
同様に成膜方法としては、スパッタ法を用いることもできる。スパッタ法により成膜できる絶縁膜としては、ＳｉＮ、ＳｉＯ２等が好ましく用いられる。
絶縁膜のパターニングは、レーザー加工が好ましく、ＹＡＧレーザー（ＳＨＧ、ＴＨＧ含む）、エキシマレーザーなど一般に薄膜加工に使用する公知の手法を用いることができる。
なお、積層構造の一層目の発光素子の電極間に絶縁層を形成する場合は、画素間に形成される隔壁の加工時に一緒に形成することも可能である。
具体的には、ＴＦＴを含む駆動回路が形成された絶縁性基板上には、平坦化膜が形成され、その平坦化膜上の各画素領域に対応してパターニングされた第１電極が形成される。第１電極上には、ピクセル領域を規定するとともに電極端での素子の短絡を防止するための隔壁が形成される。
隔壁材料は絶縁体であれば公知材料を広く用いることができるが、アクリル、ポリイミド等の有機材料、ＳｉＮ、ＳｉＯ２等の無機材料を好ましく用いることができる。隔壁はフォトレジスト技術によりパターニングすることが出来る。パターニングの際、非発光とする発光素子の電極上に隔壁を残すことにより、絶縁層が形成できる。
１ 表示領域
２ 画素
１０ 絶縁性基板
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 第１電極
１２ 第１有機発光層
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ 第２電極
１４ 第２有機発光層
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ 第３電極
１６ 第３有機発光層
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ コンタクトホール
２１ 第４電極
２２ 保護膜
２３ 電源手段
３０ 絶縁性基板
３１ 第１電極
３２ 第１有機発光層
３３ａ、３３ｂ 第２電極
３４ 第２有機発光層
３５ａ、３５ｂ 第３電極
３６ 第３有機発光層
３８ｂ、３９ａ コンタクトホール
４１ 第４電極
４２ 保護膜
４３ 電源手段
５０ 絶縁性基板
５１ 第１電極
５２ 第１有機発光層
５３ａ、５３ｂ 第２電極
５４ 第２有機発光層
５５ａ、５５ｂ 第３電極
５６ 第３有機発光層
５８ｂ コンタクトホール
６１ 第４電極
６１ｂ フローティング電極
６２ 保護膜
６３ 電源手段
１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ スイッチング用ＴＦＴ
１０２ａ，１０２ｂ、１０１ｃ 駆動用ＴＦＴ
１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ コンデンサ
１０５ ゲート信号線
１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ ソース信号線
１０７ 電源供給線
２０１ａ、２０１ｂ スイッチング用ＴＦＴ
２０２ａ，２０２ｂ 駆動用ＴＦＴ
２０４ａ、２０４ｂ コンデンサ
２０５ ゲート信号線
２０６ａ、２０６ｂ ソース信号線
２０７ 電源供給線
３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃ スイッチング用ＴＦＴ
３０２ａ，３０２ｂ、３０１ｃ 駆動用ＴＦＴ
３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ コンデンサ
３０５ ゲート信号線
３０６ａ、３０６ｂ、３０６ｃ ソース信号線
３０７ 第１電源供給線
３０８ 第２電源供給線
Ｐ１ 第１サブピクセル
Ｐ２ 第２サブピクセル
Ｐ３ 第３サブピクセル
２ 画素
１０ 絶縁性基板
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 第１電極
１２ 第１有機発光層
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ 第２電極
１４ 第２有機発光層
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ 第３電極
１６ 第３有機発光層
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ コンタクトホール
２１ 第４電極
２２ 保護膜
２３ 電源手段
３０ 絶縁性基板
３１ 第１電極
３２ 第１有機発光層
３３ａ、３３ｂ 第２電極
３４ 第２有機発光層
３５ａ、３５ｂ 第３電極
３６ 第３有機発光層
３８ｂ、３９ａ コンタクトホール
４１ 第４電極
４２ 保護膜
４３ 電源手段
５０ 絶縁性基板
５１ 第１電極
５２ 第１有機発光層
５３ａ、５３ｂ 第２電極
５４ 第２有機発光層
５５ａ、５５ｂ 第３電極
５６ 第３有機発光層
５８ｂ コンタクトホール
６１ 第４電極
６１ｂ フローティング電極
６２ 保護膜
６３ 電源手段
１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ スイッチング用ＴＦＴ
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１０７ 電源供給線
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２０７ 電源供給線
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３０５ ゲート信号線
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３０７ 第１電源供給線
３０８ 第２電源供給線
Ｐ１ 第１サブピクセル
Ｐ２ 第２サブピクセル
Ｐ３ 第３サブピクセル
Claims (11)
- 少なくとも１つ以上の画素を有すると共に、前記画素は少なくとも２つ以上の副画素で構成され、前記副画素は少なくとも発光層を含む有機層が２つの電極の間に配置されてなる発光素子を積層して構成されている有機ＥＬ表示装置において、
前記副画素の積層された発光素子のうち少なくとも１つの発光素子が非発光処理され、
前記非発光処理は、前記有機層の少なくとも一部を高抵抗化することにより行なわれていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。 - 前記高抵抗化は、前記有機層にイオン、電子線、赤外線のいずれかを照射することにより行なわれることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
- 前記高抵抗化は、前記有機層の少なくとも一部を加熱することにより行なわれることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
- 少なくとも１つ以上の画素を有すると共に、前記画素は少なくとも２つ以上の副画素で構成され、前記副画素は少なくとも発光層を含む有機層が２つの電極の間に配置されてなる発光素子を積層して構成されている有機ＥＬ表示装置において、
前記副画素の積層された発光素子のうち少なくとも１つの発光素子が非発光処理され、
前記非発光処理は、前記有機層を狭持する２つの電極の間に絶縁層を形成することにより行われていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。 - 少なくとも１つ以上の画素を有すると共に、前記画素は少なくとも２つ以上の副画素で構成され、前記副画素は少なくとも発光層を含む有機層が２つの電極の間に配置されてなる発光素子を積層して構成されている有機ＥＬ表示装置において、
前記副画素の積層された発光素子のうち少なくとも１つの発光素子が非発光処理され、
前記非発光処理は、発光素子を構成する２つの電極を短絡させることにより行われ、
前記短絡は、前記有機層の一部をレーザー光を用いて加工することにより行われていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。 - 少なくとも１つ以上の画素を有すると共に、前記画素は少なくとも２つ以上の副画素で構成され、前記副画素は少なくとも発光層を含む有機層が２つの電極の間に配置されてなる発光素子を積層して構成されている有機ＥＬ表示装置において、
前記副画素は、赤、青、緑の３種類の発光色の発光素子を積層して構成され、
前記各画素には、第１副画素と第２副画素からなる２つの副画素で構成され、
前記複数の発光素子の有機層は、前記画素の全てからなる表示領域の全領域に共通に形成され、
前記副画素の積層された発光素子のうち少なくとも１つの発光素子が非発光処理され、
第１副画素において非発光処理されている発光素子は緑であり、第２副画素の発光素子において非発光処理されている発光素子は赤であることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。 - 少なくとも１つ以上の画素を有すると共に、前記画素は少なくとも２つ以上の副画素で構成され、前記副画素は少なくとも発光層を含む有機層が２つの電極の間に配置されてなる発光素子を積層して構成されている有機ＥＬ表示装置において、
前記副画素は、赤、青、緑の３種類の発光色の発光素子を積層して構成され、
前記各画素には、第１副画素と第２副画素と第３副画素からなる３つの副画素で構成され、
前記複数の発光素子の有機層は、前記画素の全てからなる表示領域の全領域に共通に形成され、
前記副画素の積層された発光素子のうち少なくとも１つの発光素子が非発光処理され、
第１副画素において非発光処理されている発光素子は緑であり、第２副画素において非発光処理されている発光素子は赤であり、第３副画素において非発光処理されているのは青であることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。 - 前記積層された発光素子の電極の一部は前記発光素子の間で共有されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置。
- 同一の副画素において非発光処理されていない発光素子は同時に発光制御されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置。
- 同一の副画素において非発光処理されていない発光素子が時分割に発光制御されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置。
- 前記発光素子の夫々における２つの電極の少なくとも一方は透明導電膜であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置。
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