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JP2019160392A - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ある画素が発光する際に隣の画素が意図せず発光する現象を抑制すること。【解決手段】表示装置は、基板と、前記基板の上方に設けられ互いに離間する複数の画素電極と、前記複数の画素電極の上方に配置される対向電極と、前記複数の画素電極と前記対向電極とに挟まれる有機EL層と、平面視で隣り合う画素電極の間に配置される中間電極と、前記中間電極と前記有機EL層との間に設けられる絶縁膜と、を含む【選択図】図3

Description

本発明は、表示装置に関する。
近年は、有機EL表示装置を用いたスマートフォン等の機器が増加している。有機EL表示装置は、画素ごとに設けられる下部電極、有機EL層、複数の画素で共通の上部電極、を有する。有機EL層は、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層がある。
特許文献1には、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層からなる有機EL層を有する有機EL表示装置が開示されている。また、その有機EL表示装置では、バンクの上に有機EL層と接触する電極が設けられている。
特開2016−85913号公報
有機EL表示装置において、複数の画素を覆う有機EL層を設ける場合に、ある画素の画素電極から隣の画素の発光層へ電流がリークし、隣の画素が発光してしまう現象が起きることがある。この現象が起きると、例えば、表示色が意図した色と異なってしまう問題(以下では「電気混色」と記載する)が生じる。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、その目的は、ある画素が発光する際に隣の画素が意図せず発光する現象を抑制することのできる表示装置を提供することにある。
本発明に係る表示装置は、基板と、前記基板の上方に設けられ互いに離間する複数の画素電極と、前記複数の画素電極の上方に配置される対向電極と、前記複数の画素電極と前記対向電極とに挟まれる有機EL層と、平面視で隣り合う画素電極の間に配置される中間電極と、前記中間電極と前記有機EL層との間に設けられる絶縁膜と、を含む。
本発明によれば、ある画素が発光した際に隣の画素が意図せず発光する現象を抑制することができる。
第1の実施形態にかかる有機EL表示装置の平面図である。 有機EL表示装置の一例を模式的に示す部分平面図である。 図2に示すIII−III切断線における有機EL表示装置の断面図である。 有機EL表示装置の比較例を示す断面図である。 有機EL表示装置の他の一例を示す断面図である。 有機EL表示装置の他の一例を示す断面図である。 有機EL表示装置の他の一例を模式的に示す部分平面図である。 有機EL表示装置の他の一例を模式的に示す部分平面図である。 有機EL表示装置の他の一例を模式的に示す部分平面図である。 図9に示すX−X切断線における有機EL表示装置の断面図である。 有機EL表示装置の他の一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て説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
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。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。
さらに、本発明の詳細な説明において、ある構成物と他の構成物の位置関係を規定する際、「上に」「下に」とは、ある構成物の直上あるいは直下に位置する場合のみでなく、特に断りの無い限りは、間にさらに他の構成物を介在する場合を含むものとする。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る有機EL(Electroluminescence)表示装置の平面図である。有機EL表示装置は、基板10と、フレキシブルプリント基板12と、フレキシブルプリント基板12上に配置される集積回路パッケージ14とを含む。この実施形態における有機EL表示装置は、屈曲が可能なシートディスプレイまたはフレキシブルディスプレイであるが、屈曲しないディスプレイであってもよい。
基板10は、表示領域16及び表示領域16を囲む周辺領域17を含む。周辺領域17は表示領域16の外側にある。表示領域16内には複数の画素19が配置されている。有機EL表示装置は、例えば、赤、緑及び青からなる複数色の単位画素(サブピクセル)を組み合わせて、フルカラーの画素19を形成し、フルカラーの画像を表示するようになっている。単位画素のそれぞれは、発光領域を有する。画素19は、4以上の単位画素や、2つの単位画素により構成されてもよい。基板10のうち一方向の端には、フレキシブルプリント基板12が接続されている。集積回路パッケージ14には、単位画素に含まれる画素回路を駆動する駆動回路のうち一部が搭載される。また、基板10上の周辺領域17にも駆動回路の一部が配置される。
図2は、有機EL表示装置の一例を模式的に示す部分平面図である。図2は、主に有機EL表示装置に含まれる画素電極41と、中間電極51との平面配置を示している。画素電極41のそれぞれは単位画素に対応しており、平面視で、隣り合う画素電極41の間には中間電極51が配置されており、図2の例では、中間電極51は画素電極41の周りを切れ目なく囲んでいる。
図3は、図2に示す有機EL表示装置のIII−III切断線における断面図である。基板10(アレイ基板)は可撓性を有する。基板10の材料はポリイミドであるが、シートディスプレイ又はフレキシブルディスプレイを構成するために十分な可撓性を有する基材であれば他の樹脂材料を用いても良い。また、シートディスプレイ又はフレキシブルディスプレイでない表示装置の場合は、基板10の材料がガラスであってもよい。
基板10上に、酸化シリコンおよび窒化シリコンを含む下地層20が設けられている。下地層20は、第1の下地層、第2の下地層、第3の下地層からなる三層積層構造であってもよい。例えば、第1の下地層は、基板10との密着性を向上させる酸化シリコンの層であり、第2の下地層は、外部からの水分及び不純物をブロックする窒化シリコンの層であり、第3の下地層は、第2の下地層中に含有する水素原子が上部にある薄膜トランジスタ側に拡散しないようにブロックする。
下地層20の上には複数の薄膜トランジスタが形成されている。薄膜トランジスタのそれぞれは、ゲート電極401と、半導体膜403と、ソース電極405と、ドレイン電極407とを含む。半導体膜403は下地層20の上に設けられる。半導体膜403はポリシリコンであってもよいし、透明酸化物半導体(TAOS: Transparent Amorphous Oxide Semiconductor)であってもよい。半導体膜403の上には、酸化シリコンを含むゲート絶縁層22が設けられ、ゲート絶縁層22の上には、平面視で半導体膜403と重畳するゲート電極401を含む第1の導電層が設けられている。第1の導電層は、例えばMoWにより形成される。ゲート電極401の上には、窒化シリコンおよび酸化シリコンを含む層間絶縁層24が設けられる。ゲート絶縁層22および層間絶縁層24は、他の絶縁性のある材質により構成されてもよい。
層間絶縁層24の上には、ソース電極405およびドレイン電極407を含む第2の導電層が設けられる。ソース電極405およびドレイン電極407は、画素回路を構成する配線(例えば画素電極41)に接続される。第2の導電層は、例えば、Ti、Al及びTiの三層積層構造である。
平坦化膜30は、ソース電極405およびドレイン電極407を覆うように設けられる。平坦化膜30としては、感光性アクリル等の有機材料が多く用いられる。有機材料は、CVD(Chemical Vapor Deposition)等により形成される無機絶縁材料に比べ、表面の平坦性に優れる。
平坦化膜30は、ソース電極405を露出させる開口30aを有する。また、この開口30aを介してソース電極405に導通する画素電極41が設けられている。画素電極41は、例えば、IZO(Indium Zinc Oxide)膜、Ag膜、IZO膜の三層積層構造であってよい。画素電極41は、開口30aの上端から側方に拡がっている。なお、ソース電極405の代わりにドレイン電極407が画素電極41に接続してもよい。
また、画素電極41と同層、かつ平面視で隣り合う画素電極41の間には、中間電極51が設けられている。中間電極51には、画素電極41に供給される電位より高い電位が供給されている。なお、画素電極41は、平坦化膜30の上かつバンク32の下において、画素電極41と異なるプロセスで形成されてもよい。
平坦化膜30や画素電極41の層の上層には、バンク32が形成されている。バンク32は、開口30aを覆っている。バンク32は平坦化膜30と同じく絶縁性のある感光性アクリル等により形成される。バンク32は互いに隣接する単位画素の間に設けられており、単位画素に対応する開口32aを有する、開口32aの側面はテーパ形状を有し、開口32aの底では画素電極41がバンク32から露出している。よって、バンク32は複数の画素を区画しているということもできる。
画素電極41の上には有機EL層(単に有機層ともいう)として、ホール注入層43、ホール輸送層44、発光層45、電子輸送層46、電子注入層47が順に設けられている。ここで、発光層45は、開口32aの内側に配置され、ホール注入層43、ホール輸送層44、電子輸送層46、電子注入層47は、バンク32の開口32aの内側からバンク32の上方へと連続的に形成されている。なお、バンク32により、中間電極51と有機EL層、特にホール注入層43とが絶縁されている。
発光層45は、キャリアとしての電子およびホールが注入されて発光する。見方を変えると、発光層45は、画素電極41と対向電極49との間を流れる電流により発光する。開口32a内の画素電極41の上に形成される発光層45は、その画素電極41および開口32aに対応する単位画素の発光領域を構成する。
ホール注入層43およびホール輸送層44は、キャリアとしてのホールを発光層45へ注入することを促す層である。電子注入層47および電子輸送層46は、キャリアとしての電子を発光層45へ注入することを促す層である。
ホール注入層43、ホール輸送層44、発光層45、電子輸送層46、電子注入層47は、それぞれの材料の蒸着により形成されてよい。ここで、発光層45について、材料をマスクを用いて開口32aの内部に蒸着してよい。また、蒸着の代わりに塗布を用いてこれらの層を形成してもよい。
電子注入層47の上には、対向電極49が設けられている。対向電極49は、例えば、有機EL層からの出射光が透過する程度の薄膜として形成されるMg層及びAg層であってもよいし、ITOで形成されてもよい。対向電極49はバンク32の上にも設けられている。対向電極49は所定の電位(例えば接地電位)を供給する配線と電気的に接続されている。
対向電極49の上には、封止層34が設けられている。封止層34は、外部からの水分が有機EL層に侵入することを防止する。封止層34は、例えば、シリコン窒化膜、有機樹脂層及びシリコン窒化膜の積層構造である。
なお、封止層34上にカバーガラスやタッチパネル基板等が設けられても良い。この場合、封止層34とカバーガラスやタッチパネル基板との間に、樹脂等の充填材が充填されてもよい。また、ポリイミド等の可撓性を有する基材を用いた対向基板が封止層34の上に配置されてもよい。
ここで、画素電極41には、薄膜トランジスタのソース電極405から単位画素に対する階調に応じた出力電位が供給される。また図3に示される構成では、画素電極41に供給される出力電位は、対向電極49に供給される電位より高い。画素電極41および対向電極49に供給される電位により、画素電極41から対向電極49へ向かう電界が生じる。その電界により画素電極41に接触するホール注入層43にホール61,62が生じ、ホール62は発光層45へ移動する。一方、対向電極49に接触する電子注入層47のうち、画素電極41の上方の領域には電子が生じ、その電子は発光層45へ移動し、電子は発光層45でホール62と結合し、発光層45が発光する。
一方、画素電極41の端では、電界の向きが画素電極41の外側に傾くため、ホール注入層43のうち、開口32aの内周壁の近傍で生じたホール61は、その電界に沿ってバンク32上へ移動する。一方、中間電極51には画素電極41より高い電位が供給されているため、ホール注入層43のうち中間電極51の近傍では、平面視で中間電極51から画素電極41へ向かう電界が生じる。このため、ホール61は中間電極51の真上には到達できない。これにより、ホール61が隣の画素電極41状の発光層45に到達することを防ぐことができる。
一方、中間電極51がない場合には、ある画素電極41で生じたホール61は隣接する画素電極41上の発光層45に達する場合がある。図4は、有機EL表示装置の比較例を示す断面図である。図4の例では、中間電極51は設けられていない。
画素電極41に供給される正の電位により、ホール注入層43に生じるキャリアのうち多数のホール62は、発光層45にて電子と結合して消滅し、発光層45が発光する。一方、ある画素電極41と、隣の画素電極41との間に電位差が生じる場合には、その電位差により、一部のホール63を移動させる電界を生じる。その一部のホール63は、その電界により、ホール注入層43内においてバンク32上を経て隣の画素電極41上の発光層45に達する。このため、ある画素電極41上の発光層45を発光させると、隣の画素電極41上の発光層も微発光してしまう。これに対して、図3に示される構成では、ホール61が中間電極51を超えて移動することが抑制されるため、隣の発光層45の微発光を防ぐことができる。
さらに、図3に示される構成では、画素電極41と、中間電極51とを同じプロセスで形成することも可能であるため、製造プロセスの増加を防ぐこともできる。
ここで、画素電極41の上に有機EL層として、順に、電子注入層47、電子輸送層46、発光層45、ホール輸送層44、ホール注入層43が順に設けられ、画素電極41がキャリアとして電子を供給してもよい。この場合、画素電極41には対向電極49より低い電位が供給され、中間電極51に、画素電極41より低い電位が印加される。これにより、画素電極41の近傍で生じたキャリアである電子が隣の画素電極41上の発光層45を発光させることを防ぐことができる。
中間電極51の配置は、図3に示されるものには限らない。図5は、有機EL表示装置の他の一例を示す断面図であり、図3に対応する図である。図5の例では、バンク32と平坦化膜30との間、かつ隣り合う画素電極41の間に、内部突起58が設けられている。内部突起58の断面は台形状であり、側面はテーパ形状である。中間電極52,53は内部突起58の側面を覆うように設けられている。
図5の例では、内部突起58により、ホール注入層43と中間電極52,53との距離を短くすることができる。これにより、中間電極52,53からホール注入層43にかかる電界を強くすることができ、より確実に隣の発光層45の微発光を防ぐことができる。なお、製造工程において、平坦化膜30の形成、内部突起58の形成、画素電極41および中間電極52,53の形成、バンク32の形成を順に行うことにより、製造プロセスの増加を最小限に抑えることもできる。
図6は、有機EL表示装置の他の一例を示す断面図であり、図3に対応する図である。図6の例では、図5の例と同様に、内部突起58が設けられているが、中間電極54は、内部突起58の上面に設けられている。図6の例においても、内部突起58により、ホール注入層43と中間電極54との距離を短くすることができる。これにより、中間電極54からホール注入層43にかかる電界を強くすることができ、より確実に隣の発光層45の微発光を防ぐことができる。なお、中間電極54は、内部突起58の上面だけでなく側面にも設けられてよい。
また、中間電極51は、必ずしも平面視で画素電極41を囲んでいなくてもよい。図7は、有機EL表示装置の他の一例を模式的に示す部分平面図である。有機EL表示装置の表示領域16には、画素電極41の列が横方向に並んでいる。画素電極41の列は、縦方向に並ぶ画素電極41により構成される。中間電極51は、ストライプ状であり、隣り合う列の間に配置され、また周辺領域17に達している。周辺領域17では、中間電極51は電位を供給する配線と接続されている。
また、図7において、表示領域16には、特定の画素電極41と、特定の画素電極41の右側(または左側)に隣接する右側(左側)の画素電極41と、特定の画素電極41の下側(または上側)に隣接する下側(上側)の画素電極41と、が配置される。図7の例では、特定の画素電極41と右側(左側)の画素電極41との間に中間電極51が設けられており、特定の画素電極41と下側(上側)の画素電極41との間には中間電極51が設けられていない。この場合、バンク32のうち中間電極51が設けられていない領域が生じるため、図3の例に比べて回路の構成の自由度が向上する。
ここで、特定の画素電極41から右側(左側)の画素電極41上の発光層45へキャリアが移動することによる微発光は抑制されるが、特定の画素電極41から下側(上側)の画素電極41上の発光層45へキャリアが移動することによる隣接画素の微発光は生じうる。しかし、例えば特定の画素電極41の単位画素の色と下側(上側)の画素電極41の単位画素の色とが同じ場合には、電気混色の発生を抑えることができ、画質の低下も十分に防ぐことができる。
ストライプの方向は図7と異なっていてもよい。図8は、有機EL表示装置の他の一例を模式的に示す部分平面図であり、図7に対応する図である。有機EL表示装置の表示領域16には、画素電極41の行が縦方向に並んでいる。画素電極41の行は、横方向に並ぶ画素電極41により構成される。中間電極51は、ストライプ状であり、隣り合う行の間に配置されている。特定の画素電極41と下側(上側)の画素電極41との間に中間電極51が設けられており、特定の画素電極41と右側(左側)の画素電極41との間には中間電極51が設けられていない。
図9は、有機EL表示装置の他の一例を模式的に示す部分平面図であり、図2に対応する図である。図10は、図9に示すX−X切断線における有機EL表示装置の断面図である。図9の例では、図2,7,8の例と異なり、中間電極55,56は、周辺領域17まで延びておらず、また平坦化膜30の下にある配線410が、中間電極55,56に電位を供給している。
図9の例では、平面視で、特定の画素電極41と、その右側(左側)の画素電極41との間に中間電極55が設けられ、特定の画素電極41と、その下側(上側)の画素電極41との間に中間電極56が設けられている。また、中間電極55と中間電極56とは離間している。そのため、特定の画素電極41とその右下(左下、右上、左上)の画素電極41との間には、中間電極55,56が存在しない領域がある。
ここで、平坦化膜30は、平面視でバンク32と重なる領域に開口30bを有し、その開口30bは平面視で中間電極55,56と重なっている。開口30bの底では、配線410が平坦化膜30から露出している。また中間電極55,56は開口30bの底で配線410と接し、開口30bの側面と、平坦化膜30の上面のうち開口30bの周縁とを覆っている。これにより、中間電極55,56が周辺領域17に達していなくても電位を供給することができる。また、中間電極55,56が離間していることで、平坦化膜30上の電極のレイアウトの自由度も向上する。
図11は、有機EL表示装置の他の一例を示す断面図であり、図3に対応する図である。図11の例では、これまでの例と異なり、中間電極57が有機EL層の上方に配置されている。より具体的には、バンク32の上に有機EL層の電子注入層47の上面に接する絶縁膜26が形成され、絶縁膜26の上に中間電極57が形成されている。さらに、中間電極57の上には、バンク32上で中間電極57を覆う絶縁膜27が形成されている。また、対向電極49は、バンク32上で絶縁膜27に接し、開口32a上で電子注入層47に接している。絶縁膜26により、中間電極57は有機EL層と絶縁され、また絶縁膜27により、中間電極57は対向電極49と絶縁されている。また、画素電極41の電位が対向電極49の電位より高い場合には、中間電極57には画素電極41より高い電位が供給されている。バンク32上かつ中間電極57の少なくとも近傍では、平面視で中間電極57から画素電極41に向かう電界が生じる。これにより、図3の例と同様に、キャリアであるホール61がある画素電極41上から隣の画素電極41上の発光層45へ移動することを抑制し、その発光層45の微発光を抑制することができる。また画素電極41の電位が対向電極49より低い場合も、中間電極57に画素電極41より低い電位を供給することにより、隣の発光層45の微発光を抑制することができる。
本発明は、上述した実施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。例えば、実施形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。
10 基板、12 フレキシブルプリント基板、14 集積回路パッケージ、16 表示領域、17 周辺領域、19 画素、20 下地層、22 ゲート絶縁層、24 層間絶縁層、26,27 絶縁膜、30 平坦化膜、30a,30b 開口、32 バンク、32a 開口、34 封止層、41 画素電極、43 ホール注入層、44 ホール輸送層、45 発光層、46 電子輸送層、47 電子注入層、49 対向電極、51,52,53,54,55,56,57 中間電極、58 内部突起、61,62,63 ホール、401 ゲート電極、403 半導体膜、405 ソース電極、407 ドレイン電極、410 配線。

Claims (13)

  1. 基板と、
    前記基板の上方に設けられ互いに離間する複数の画素電極と、
    前記複数の画素電極の上方に配置される対向電極と、
    前記複数の画素電極と前記対向電極とに挟まれる有機EL層と、
    前記複数の画素電極のうち、平面視で隣り合う画素電極の間に配置され、かつ前記有機EL層と対向する中間電極と、
    前記中間電極と前記有機EL層との間に設けられる絶縁膜と、
    を含む表示装置。
  2. 請求項1に記載の表示装置において、
    前記有機EL層は、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層を含む、
    表示装置。
  3. 請求項1または2に記載の表示装置において、
    前記画素電極には前記対向電極より高い電位が供給され、
    前記中間電極には、前記画素電極の電位より高い電位が供給される、
    表示装置。
  4. 請求項1から3のいずれかに記載の表示装置において、
    前記隣り合う画素電極の間に設けられ、前記有機EL層より前記基板側に設けられる絶縁バンクをさらに含み、
    前記中間電極は、前記絶縁バンクと前記基板との間に設けられる、
    表示装置。
  5. 請求項4に記載の表示装置において、
    前記画素電極と前記基板との間に平坦化膜をさらに含み、
    前記中間電極は、前記平坦化膜と前記絶縁バンクとの間に設けられる、
    表示装置。
  6. 請求項5に記載の表示装置において、
    前記中間電極は、前記平坦化膜に設けられたコンタクトホールを介して配線と接続される、
    表示装置。
  7. 請求項4に記載の表示装置において、
    前記絶縁バンクと前記平坦化膜との間かつ前記隣り合う画素電極の間に、上面と側面とを有する絶縁凸部をさらに含み、
    前記中間電極は、前記絶縁凸部の前記上面および側面のうち少なくとも一方と、前記絶縁バンクとの間に設けられる、
    表示装置。
  8. 請求項1から3のいずれかに記載の表示装置において、
    前記中間電極は、前記有機EL層と、前記対向電極との間に設けられ、
    前記中間電極と前記対向電極の間に設けられる絶縁膜をさらに含む、
    表示装置。
  9. 請求項1から8のいずれかに記載の表示装置において、
    前記複数の画素電極は、第1の画素電極と、前記第1の画素電極に第1の方向において隣接する第2の画素電極と、前記第1の画素電極に前記第1の方向と交差する第2の方向において隣接する第3の画素電極とを含み、
    前記中間電極は、前記第1の画素電極と前記第2の画素電極との間に設けられ、前記第1の画素電極と前記第3の画素電極の間には設けられない、
    表示装置。
  10. 請求項1から8のいずれかに記載の表示装置において、
    前記複数の画素電極は、第1の画素電極と、前記第1の画素電極に第1の方向において隣接する第2の画素電極と、前記第1の画素電極に前記第1の方向と交差する第2の方向において隣接する第3の画素電極とを含み、
    前記中間電極は、前記第1の画素電極と前記第2の画素電極との間に設けられる第1の中間電極と、前記第1の画素電極と前記第3の画素電極との間に設けられる第2の中間電極とを含み、
    前記第1の中間電極と前記第2の中間電極は互いに離間する、
    表示装置。
  11. 基板と、
    前記基板に配置される複数の画素と、
    各々が前記複数の画素の各々に備えられる複数の画素電極と、
    前記複数の画素に跨って位置する有機層と、
    各々が前記複数の画素の各々に備えられる複数の発光層と、
    前記複数の画素電極、前記有機層、前記発光層の上方に配置される対向電極と、
    前記複数の画素電極のうち、平面視で隣り合う画素電極の間に配置され、かつ前記有機層と対向する中間電極と、
    前記中間電極と前記有機層との間に設けられる絶縁膜と、
    を含む表示装置。
  12. 請求項11に記載の表示装置において、
    前記有機層は、ホール輸送層を含む、
    表示装置。
  13. 請求項11または12に記載の表示装置において、
    前記複数の画素を区画するバンクを有し、
    前記絶縁膜は、前記バンクを含む、
    表示装置。
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