JP2018181898A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】横方向にリークする電流によって隣接画素が発光する現象を抑制することを目的とする。
【解決手段】表示装置は、直交する第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に沿ってマトリクス状に配列した複数の画素電極３２と、複数の画素電極３２にそれぞれ重なる複数の発光層ＥＭＬと、複数の発光層ＥＭＬのうち第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２のいずれに対しても斜め方向に隣り合う２つに連続的にそれぞれが重なって相互に分離した複数のキャリア発生層５０と、複数の画素電極３２に対向する共通電極４０と、を含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、表示装置に関する。

有機エレクトロルミネッセンス表示装置は、陽極と陰極に挟まれた有機膜に電流を流して発光する構造を有している（特許文献１及び２）。有機膜は、発光層の他に、キャリアの注入効率を向上させたり、キャリアの移動度を向上させたりするための層を含み、少なくともいずれかの層が表示領域の全体にわたって連続している。発光層の厚み方向に電流が流れることで各画素が発光するが、有機膜を介して横方向にリークする電流によって、隣接画素が発光する現象が起きる。この現象は、高精細になるほど影響が大きく、表示品位を下げる要因となる。

特開２０１１−２１６７７８号公報 特開２０１３−５８３２２号公報

有機膜を構成する全ての層をパターニングすることで横方向への電流リークを防止することはできる。しかし、高精細なパターニングには限界があり、複数回の蒸着プロセスが必要となり、複数枚のファインメタルマスクを使用することになる。例えば、特許文献１には、色ごとに層の厚みが異なる構造が開示されている。特許文献２には、発光層を色ごとに分離することは開示されているが、それ以外の層をパターニングすることには言及されていない。

本発明は、横方向にリークする電流によって隣接画素が発光する現象を抑制することを目的とする。

本発明に係る表示装置は、直交する第１方向及び第２方向に沿ってマトリクス状に配列した複数の画素電極と、前記複数の画素電極にそれぞれ重なる複数の発光層と、前記複数の発光層のうち前記第１方向及び前記第２方向のいずれに対しても斜め方向に隣り合う２つに連続的にそれぞれが重なって相互に分離した複数のキャリア発生層と、前記複数の画素電極に対向する共通電極と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、それぞれのキャリア発生層が連続する領域に重なる２つの発光層は、第１方向及び第２方向のいずれに対しても斜め方向に並んでいるので、第１方向又は第２方向に並ぶ２つの発光層よりも離れている。したがって、横方向にリークする電流によって隣接画素が発光する現象を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る表示装置を示す斜視図である。 図１に示す表示装置のII−II線断面の一部を拡大して示す図である。 図２に示す表示装置においてIIIで示す部分の拡大図である。 図１に示す表示装置においてIVで示す領域の一部を拡大して示す図である。 絶縁層から露出した複数の画素電極を示す図である。 第１キャリア発生層を形成するプロセスを説明するための図である。 第１キャリア発生層を形成するための第１マスクを示す図である。 第２キャリア発生層を形成するプロセスを説明するための図である。 第２キャリア発生層を形成するための第２マスクを示す図である。 本実施形態の変形例１を示す図である。 本実施形態の変形例２を示す図である。

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。

図１は、本発明の実施形態に係る表示装置を示す斜視図である。表示装置は、有機エレクトロルミネッセンス表示装置である。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（ピクセル）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。表示装置は、第１基板１０を有する。第１基板１０は、第１方向Ｄ１に平行な辺Ｓ１及び第２方向Ｄ２に平行な辺Ｓ２からなる矩形の平面形状を有する。第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２は直交する。第１基板１０には、画像を表示するための素子を駆動するための集積回路チップ１２が搭載され、外部との電気的接続のために図示しないフレキシブルプリント基板を接続してもよい。

図２は、図１に示す表示装置のII−II線断面の一部を拡大して示す図である。第１基板１０には、それ自体が含有する不純物に対するバリアとなるアンダーコート層１４が形成され、その上に半導体層１６が形成されている。半導体層１６にソース電極１８及びドレイン電極２０が電気的に接続し、半導体層１６を覆ってゲート絶縁膜２２が形成されている。ゲート絶縁膜２２の上にはゲート電極２４が形成され、ゲート電極２４を覆って層間絶縁膜２６が形成されている。ソース電極１８及びドレイン電極２０は、ゲート絶縁膜２２及び層間絶縁膜２６を貫通している。半導体層１６、ソース電極１８、ドレイン電極２０及びゲート電極２４によって薄膜トランジスタＴＦＴの少なくとも一部が構成される。薄膜トランジスタＴＦＴを覆うようにパッシベーション膜２８が設けられている。

パッシベーション膜２８の上には、平坦化層３０が設けられている。平坦化層３０の上には、複数の単位画素それぞれに対応するように構成された複数の画素電極３２（例えば陽極）が設けられている。平坦化層３０は、少なくとも画素電極３２が設けられる面が平坦になるように形成される。画素電極３２は、平坦化層３０及びパッシベーション膜２８を貫通するコンタクトホール３４によって、半導体層１６上のソース電極１８及びドレイン電極２０の一方に電気的に接続している。

平坦化層３０及び画素電極３２上に、絶縁層３６が形成されている。絶縁層３６は、画素電極３２の周縁部に載り、画素電極３２の一部（例えば中央部）を開口させるように形成されている。絶縁層３６によって、画素電極３２の一部を囲むバンクが形成される。画素電極３２は、発光素子３８の一部である。発光素子３８は、さらに、共通電極４０（例えば陰極）及び有機エレクトロルミネッセンス層４２を含む。共通電極４０は、複数の画素電極３２に対向する。

図３は、図２に示す表示装置においてIIIで示す部分の拡大図である。有機エレクトロルミネッセンス層４２は、発光層ＥＭＬを含む。発光層ＥＭＬは、画素電極３２ごとに別々に（分離して）設けられ、絶縁層３６にも載るようになっている。この場合は各画素に対応して青、赤又は緑で発光層ＥＭＬが発光するようになる。各画素に対応する色はこれに限られず、例えば、黄又は白等でもよい。発光層ＥＭＬは、例えば、蒸着により形成される。あるいは、発光層ＥＭＬは、表示領域を覆う全面に、複数の画素に亘るように形成してもよい。つまり、発光層ＥＭＬを絶縁層３６上で連続するように形成してもよい。この場合、発光層ＥＭＬは溶媒分散による塗布により形成する。発光層ＥＭＬを複数の画素に亘るように形成する場合は、全サブピクセルにおいて白色で発光し、図示しないカラーフィルタを通して所望の色波長部分を取り出す構成になる。

画素電極３２と発光層ＥＭＬとの間に、正孔注入層ＨＩＬ及び正孔輸送層ＨＴＬが介在する。正孔輸送層ＨＴＬと発光層ＥＭＬとの間に電子ブロック層ＥＢＬがさらに介在している。正孔注入層ＨＩＬは、画素電極３２に接触するようになっている。共通電極４０と発光層ＥＭＬとの間に、電子注入層ＥＩＬ及び電子輸送層ＥＴＬが介在する。電子輸送層ＥＴＬと発光層ＥＭＬとの間に正孔ブロック層ＨＢＬがさらに介在している。

発光層ＥＭＬは、画素電極３２及び共通電極４０に挟まれ、両者間を流れる電流によって輝度が制御されて発光する。共通電極４０は、金属薄膜などからなり光透過性を有し、発光層ＥＭＬで生じた光を透過させて画像を表示する。画素電極３２は、発光層ＥＭＬで生じた光を共通電極４０の方向に反射する反射膜を含む。

図２に示すように、発光素子３８は、封止膜４４によって封止されて水分から遮断される。封止膜４４は、窒化ケイ素などの無機材料からなる無機層を含み、一対の無機層が有機層を挟む構造であってもよい。封止膜４４には、粘着層４６を介して、第２基板４８が貼り付けられている。

図４は、図１に示す表示装置においてIVで示す領域の一部を拡大して示す図である。複数の画素電極３２は、直交する第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に沿ってマトリクス状に配列している。複数の発光層ＥＭＬ（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４）は、相互に分離している。複数の発光層ＥＭＬは、それぞれ、複数の画素電極３２に重なる。

複数の発光層ＥＭＬは、複数のグループＧに分けられる。それぞれのグループＧは、時計回りに並ぶ第１発光層Ｅ１、第２発光層Ｅ２、第３発光層Ｅ３及び第４発光層Ｅ４から構成される。第１発光層Ｅ１及び第２発光層Ｅ２は、第１方向Ｄ１に隣り合う。第２発光層Ｅ２及び第３発光層Ｅ３は、第２方向Ｄ２に隣り合う。第３発光層Ｅ３及び第４発光層Ｅ４は、第１方向Ｄ１に隣り合う。第４発光層Ｅ４及び第１発光層Ｅ１は、第２方向Ｄ２に隣り合う。第１発光層Ｅ１及び第３発光層Ｅ３は、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２のいずれに対しても斜めの第３方向Ｄ３に隣り合う。第２発光層Ｅ２及び第４発光層Ｅ４は、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２のいずれに対しても斜めの第４方向Ｄ４に隣り合う。第３方向Ｄ３及び第４方向Ｄ４は直交する。第１発光層Ｅ１、第２発光層Ｅ２、第３発光層Ｅ３及び第４発光層Ｅ４の少なくとも３つは、フルカラーの１画素を構成するために相互に異なる色の光を発生させるようになっている。

本実施形態では、複数の画素電極３２のそれぞれに密着する正孔注入層ＨＩＬがキャリア発生層５０である。キャリア発生層５０は、電子を受け取る働きをするアクセプタがドープされた有機材料から構成されている。アクセプタが電子を受け取ってアクセプタイオンとなることで正孔を発生させる。アクセプタは、有機材料から電子を受け取る。

複数のキャリア発生層５０は相互に分離している。それぞれのキャリア発生層５０は、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２のいずれに対しても斜め方向（例えば第３方向Ｄ３又は第４方向Ｄ４）に隣り合う２つの発光層ＥＭＬに連続的に重なる。

複数のキャリア発生層５０は、複数の第１キャリア発生層５０ａを含む。それぞれの第１キャリア発生層５０ａは、それぞれのグループＧに含まれる第１発光層Ｅ１及び第３発光層Ｅ３に重なる。つまり、第１キャリア発生層５０ａは、第３方向Ｄ３に隣り合う２つの発光層ＥＭＬに連続的に重なる。

複数のキャリア発生層５０は、複数の第２キャリア発生層５０ｂを含む。それぞれの第２キャリア発生層５０ｂは、第４方向Ｄ４に隣り合う一対のグループＧそれぞれに含まれる第２発光層Ｅ２及び第４発光層Ｅ４に重なる。つまり、第２キャリア発生層５０ｂは、第４方向Ｄ４に隣り合う２つの発光層ＥＭＬに連続的に重なる。

本実施形態によれば、それぞれのキャリア発生層５０が連続する領域に重なる２つの発光層ＥＭＬは、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２のいずれに対しても斜め方向（第３方向Ｄ３又は第４方向Ｄ４）に並んでいるので、第１方向Ｄ１又は第２方向Ｄ２に並ぶ２つの発光層ＥＭＬよりも離れている。したがって、横方向にリークする電流によって隣接画素が発光する現象を抑制することができる。

図５〜図９は、本発明の実施形態に係る表示装置の製造方法を説明するための図である。図５は、絶縁層３６から露出した複数の画素電極３２を示す図である。この状態に至るまでの工程は、上述した内容から自明であるため省略する。

複数の画素電極３２は、複数のグループに分けられる。複数のグループのそれぞれは、時計回りに並ぶ第１画素電極３２ａ、第２画素電極３２ｂ、第３画素電極３２ｃ及び第４画素電極３２ｄから構成される。第１画素電極３２ａ及び第２画素電極３２ｂは、第１方向Ｄ１に隣り合う。第２画素電極３２ｂ及び第３画素電極３２ｃは、第２方向Ｄ２に隣り合う。第３画素電極３２ｃ及び第４画素電極３２ｄは、第１方向Ｄ１に隣り合う。第４画素電極３２ｄ及び第１画素電極３２ａは、第２方向Ｄ２に隣り合う。第１画素電極３２ａ及び第３画素電極３２ｃは、第３方向Ｄ３に隣り合う。第２画素電極３２ｂ及び第４画素電極３２ｄは、第４方向Ｄ４に隣り合う。

図６は、第１キャリア発生層５０ａを形成するプロセスを説明するための図である。図６に示すように、複数の画素電極３２及び絶縁層３６の上に、複数の第１キャリア発生層５０ａ（正孔注入層ＨＩＬ）を形成する。それぞれの第１キャリア発生層５０ａは、それぞれのグループに含まれる第１画素電極３２ａ及び第３画素電極３２ｃに重なる。第１画素電極３２ａ及び第３画素電極３２ｃは、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２のいずれに対しても斜め方向（例えば第３方向Ｄ３）に隣り合う。

図７は、第１キャリア発生層５０ａを形成するための第１マスク５２を示す図である。第１マスク５２は、複数の第１キャリア発生層５０ａにそれぞれ対応する複数の開口５２ａを有する。第１マスク５２を使用した蒸着によって複数の第１キャリア発生層５０ａを形成する。

図８は、第２キャリア発生層５０ｂを形成するプロセスを説明するための図である。図８に示すように、複数の画素電極３２及び絶縁層３６の上に、複数の第２キャリア発生層５０ｂ（正孔注入層ＨＩＬ）を形成する。それぞれの第２キャリア発生層５０ｂは、複数のグループのうち第４方向Ｄ４に隣り合う一対のグループそれぞれに含まれる第２画素電極３２ｂ及び第４画素電極３２ｄに重なる。

図９は、第２キャリア発生層５０ｂを形成するための第２マスク５４を示す図である。第２マスク５４は、複数の第２キャリア発生層５０ｂにそれぞれ対応する複数の開口５４ａを有する。第２マスク５４を使用した蒸着によって複数の第２キャリア発生層５０ｂを形成する。なお、図７に示す第１マスク５２を９０度回転させて第２マスク５４の代わりに使用してもよい。

図１０は、本実施形態の変形例１を示す図である。この変形例では、キャリア発生層１５０は、正孔注入層ＨＩＬと正孔輸送層ＨＴＬとを含む。アクセプタは、正孔輸送層ＨＴＬから電子を受け取るようになっている。本発明は、このような例も含む。

図１１は、本実施形態の変形例２を示す図である。この変形例では、画素電極２３２の平面形状（詳しくは絶縁層２３６から露出する領域の形状）が円形である点で、上記実施形態と異なる。複数の画素電極２３２は、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に沿ってマトリクス状に配列されている。第１基板２１０は、第３方向Ｄ３に平行な辺Ｓ３及び第４方向Ｄ４に平行な辺Ｓ４からなる矩形の平面形状を有する。本発明は、このような例も含む。

なお、表示装置は、有機エレクトロルミネッセンス表示装置には限定されず、量子ドット発光素子（ＱＬＥＤ：Quantum‐Dot Light Emitting Diode）のような発光素子を各画素に備えた表示装置であってもよい。

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 第１基板、１２ 集積回路チップ、１４ アンダーコート層、１６ 半導体層、１８ ソース電極、２０ ドレイン電極、２２ ゲート絶縁膜、２４ ゲート電極、２６ 層間絶縁膜、２８ パッシベーション膜、３０ 平坦化層、３２ 画素電極、３２ａ 第１画素電極、３２ｂ 第２画素電極、３２ｃ 第３画素電極、３２ｄ 第４画素電極、３４ コンタクトホール、３６ 絶縁層、３８ 発光素子、４０ 共通電極、４２ 有機エレクトロルミネッセンス層、４４ 封止膜、４６ 粘着層、４８ 第２基板、５０ キャリア発生層、５０ａ 第１キャリア発生層、５０ｂ 第２キャリア発生層、５２ 第１マスク、５２ａ 開口、５４ 第２マスク、５４ａ 開口、９０ キャリア発生層、２１０ 第１基板、２３２ 画素電極、２３６ 絶縁層、Ｄ１ 第１方向、Ｄ２ 第２方向、Ｄ３ 第３方向、Ｄ４ 第４方向、Ｅ１ 第１発光層、Ｅ２ 第２発光層、Ｅ３ 第３発光層、Ｅ４ 第４発光層、Ｇ グループ、Ｓ１ 辺、Ｓ２ 辺、Ｓ３ 辺、Ｓ４ 辺、ＴＦＴ 薄膜トランジスタ。

Claims (10)

1. 直交する第１方向及び第２方向に沿ってマトリクス状に配列した複数の画素電極と、
   前記複数の画素電極にそれぞれ重なる複数の発光層と、
   前記複数の発光層のうち前記第１方向及び前記第２方向のいずれに対しても斜め方向に隣り合う２つに連続的にそれぞれが重なって相互に分離した複数のキャリア発生層と、
   前記複数の画素電極に対向する共通電極と、
   を含むことを特徴とする表示装置。
2. 請求項１に記載された表示装置において、
   前記複数の発光層は、相互に分離していることを特徴とする表示装置。
3. 請求項２に記載された表示装置において、
   前記複数の発光層は、複数のグループに分けられ、
   前記複数のグループのそれぞれは、時計回りに並ぶ第１発光層、第２発光層、第３発光層及び第４発光層から構成され、
   前記第１発光層及び前記第２発光層は、前記第１方向に隣り合い、
   前記第２発光層及び前記第３発光層は、前記第２方向に隣り合い、
   前記第３発光層及び前記第４発光層は、前記第１方向に隣り合い、
   前記第４発光層及び前記第１発光層は、前記第２方向に隣り合い、
   前記第１発光層及び前記第３発光層は、第３方向に隣り合い、
   前記第２発光層及び前記第４発光層は、第４方向に隣り合い、
   前記複数のキャリア発生層は、複数の第１キャリア発生層と、複数の第２キャリア発生層と、からなり、
   前記複数の第１キャリア発生層のそれぞれは、前記複数のグループのそれぞれに含まれる前記第１発光層及び前記第３発光層に重なり、
   前記複数の第２キャリア発生層のそれぞれは、前記複数のグループのうち前記第４方向に隣り合う一対のグループそれぞれに含まれる前記第２発光層及び前記第４発光層に重なることを特徴とする表示装置。
4. 請求項３に記載された表示装置において、
   前記第１発光層、前記第２発光層、前記第３発光層及び前記第４発光層の少なくとも３つは、フルカラーの１画素を構成するために相互に異なる色の光を発生させるようになっていることを特徴とする表示装置。
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、
   前記複数の画素電極が設けられた基板をさらに有し、
   前記基板は、前記第１方向に平行な辺及び前記第２方向に平行な辺からなる矩形の平面形状を有することを特徴とする表示装置。
6. 請求項３又は４に記載された表示装置において、
   前記複数の画素電極が設けられた基板をさらに有し、
   前記基板は、前記第３方向に平行な辺及び前記第４方向に平行な辺からなる矩形の平面形状を有することを特徴とする表示装置。
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、
   前記複数のキャリア発生層のそれぞれは、電子を受け取る働きをするアクセプタがドープされた有機材料から構成され、前記アクセプタが前記電子を受け取ってアクセプタイオンとなることで正孔を発生させることを特徴とする表示装置。
8. 請求項７に記載された表示装置において、
   前記アクセプタは、前記有機材料から前記電子を受け取ることを特徴とする表示装置。
9. 請求項７又は８に記載された表示装置において、
   前記複数のキャリア発生層のそれぞれは、前記複数の画素電極のそれぞれに密着する正孔注入層であることを特徴とする表示装置。
10. 請求項７又は８に記載された表示装置において、
    前記複数のキャリア発生層のそれぞれは、前記複数の画素電極のそれぞれに密着する正孔注入層と、前記複数の発光層のそれぞれと前記正孔注入層との間に密着して介在する正孔輸送層と、を含み、
    前記アクセプタは、前記正孔輸送層から前記電子を受け取ることを特徴とする表示装置。

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