JP2004227851A - エレクトロルミネッセンス表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガラス基板1上にRカラーフィルター層3、Gカラーフィルター層4、Bカラーフィルター層5がそれぞれの端部が重なり合うように形成される。Rカラーフィルター層3、Gカラーフィルター層4、Bカラーフィルター層5は第1平坦化絶縁膜を兼ねている。その平坦性を得るために、各カラーフィルター層の端部は互いに重ねられている。重なり部の段差H2を小さくするために、カラーフィルター層の端部はテーパー形状に加工されている。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレクトロルミネッセンス表示装置に関し、特にカラーフィルター層を備えたエレクトロルミネッセンス表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
有機エレクトロルミネッセンス素子(Organic Electro Luminescence Device:以下、「有機EL素子」と称する。)は自発光型の発光素子である。この有機EL素子を用いた有機EL表示装置は、CRTやLCDに代わる新しい表示装置として注目されている。
【0003】
図5は、従来例のフルカラーの有機EL表示装置の一画素を示す概略の断面図である。200はガラス基板、201はガラス基板200上に形成された有機EL素子駆動用のTFT(Thin film transistor)、202は第1平坦化絶縁膜である。203はTFT201に接続されると共に、第1平坦化絶縁膜202上に延在するITOから成るアノード層、204はアノード層203の端部を被覆するように形成された第2平坦化絶縁膜、205は、アノード層203上に形成されたRGBの有機EL層、206は有機EL層205上に形成されたカソード層である。
【0004】
その上をガラス基板207で覆い、そのガラス基板207とガラス基板200を両基板の周辺で接着してRGB各色の有機EL層205をその内側に封入する。ここで、RGB各色の有機EL層205は、メタルマスクを用いてRGBの各色の有機EL材料を選択的に蒸着することで形成していた。
【0005】
一方、上記のようにRGB各色の有機EL層205を用いることなく、フルカラーの有機EL表示装置を実現する方法として、カラーフィルター層を使用するものが提案されている。この場合、白色の有機EL層+カラーフィルター層、という構成が採用されている。
【0006】
図6はそのようなフルカラーの有機EL表示装置の断面図である。ガラス基板300上に、下地の絶縁膜301が形成され、この下地の絶縁膜301上にRカラーフィルター層302、Gカラーフィルター層303、Bカラーフィルター層304が形成されている。これらのフィルター層は、RGBの各色に対応して、白色の有機EL層から放射されるの所定波長領域の光を透過する。なお、図示しないが、これらのカラーフィルター層302,303,304の下層には、図5のTFT201のように、有機EL駆動用のTFTが形成されている。
【0007】
また、これらのカラーフィルター層302,303,304上には第1平坦化絶縁膜305が形成され、この第1平坦化絶縁膜305上にRGBの各色に対応して、アノード層306,307,308が形成されている。さらに、アノード層306,307,308の端部を被覆するように、第2平坦化絶縁膜309が形成され、この上に、白色の有機EL層310、カソード層311がこの順で積層されている。さらに、その上をガラス基板312で覆い、そのガラス基板312とガラス基板300を両基板の周辺で接着して、白色の有機EL層310をその内側に封入する。
【0008】
ここで、第2平坦化絶縁膜309を設けている理由は、これがないとアノード層306,307,308とカソード層311との距離が短くなり、ショートするおそれがあるためである。第2平坦化絶縁膜309は、アノード層306,307,308の端部上を除いて、開口されており、この開口部に露出されたアノード層306,307,308に白色の有機EL層310が接触している。
【0009】
この種の有機EL表示装置は、以下の特許文献1に記載されている。
【0010】
【特許文献1】
特開平11−251059号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
上述した白色の有機EL層+カラーフィルター層という構成を採用した有機EL表示装置には以下の問題点があった。第1に、Rカラーフィルター層302、Gカラーフィルター層303、Bカラーフィルター層304上に第1平坦化絶縁膜305を形成していたので、その分製造コストが高くなるという問題があった。そこで、カラーフィルター層を第1平坦化絶縁膜305の代わりとすることで、第1平坦化絶縁膜305を削除することが考えられる。この場合、平坦化のため及び開口率を上げるために隣接するカラーフィルター層を互いに重ねることが必要となる。しかしながら、カラーフィルター層の重なり部の段差が大きくなるため、有機EL層の段切れ、段差部からの吸湿等により表示不良が発生するおそれがあった。
【0012】
第2に、第1平坦化絶縁膜305としては、平坦性を得るために、2μm〜3μmの厚さを有するアクリル樹脂等の有機樹脂を用いることが必要であった。しかし、有機樹脂は吸湿性が高いので、湿気に弱い有機EL層に悪影響を与え、表示不良を生じるおそれがあった。
【0013】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明はカラーフィルター層を第1平坦化絶縁膜305の代わりとすることで、第1平坦化絶縁膜305を用いず、しかもカラーフィルター層の重なり部の段差に起因して有機EL層の段切れ、段差部からの吸湿等により表示不良が発生することを防止したエレクトロルミネッセンス表示装置を提供するものである。
【0014】
本発明のエレクトロルミネッセンス表示装置は、複数のカラー画素を備え、これらのカラー画素に対応して絶縁基板上に設けられた各色のカラーフィルター層と、この各色のカラーフィルター層上にそれぞれ形成されたアノード層と、このアノード層上に形成された白色EL層と、この白色EL層上に形成されたカソード層と、を有するエレクトロルミネッセンス表示装置であって、前記各色のカラーフィルター層の端部をテーパー形状にして、隣接するカラーフィルターの端部を互いに重ね合わせたことを特徴とするものである。
【0015】
ここで、前記各色のカラーフィルター層の重なり部の段差が、前記白色EL層の厚さより小さいことが好ましい。これは、白色有機EL層の段切れを防止するためである。
【0016】
前記各色のカラーフィルター層は、前記絶縁基板上に、膜厚の厚い順に形成されていることが好ましい。これは、カラーフィルター層の重なり部の段差を最小限にするためである。
【0017】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図1は本発明の実施形態に係る有機EL表示装置の一画素を示す断面図である。実際の有機EL表示装置では、係る画素が複数個マトリクス状に配置されている。
【0018】
ガラス基板1上に、下地のSiO2等の絶縁膜2が形成され、この下地の絶縁膜301上にRカラーフィルター層3、Gカラーフィルター層4、Bカラーフィルター層5が隣接して形成されている。これらのフィルター層は、RGBの各色に対応して、白色の有機EL層から放射されるの所定波長領域の光を透過する。なお、図示しないが、これらのカラーフィルター層の下層には有機EL駆動用のTFTや画素選択用のTFTが形成されている。
【0019】
Rカラーフィルター層3、Gカラーフィルター層4、Bカラーフィルター層5は、従来技術の欄で説明した図5の符号202で示す第1平坦化絶縁膜を兼ねている。その平坦性を得るために、各カラーフィルター層の端部は互いに重ねられている。また、重なり部の段差H2を小さくするために、カラーフィルター層の端部はテーパー形状に加工されている。例えば、Rカラーフィルター層3の両端部は順テーパー形状を呈しており、その一端部にGカラーフィルター層4の一端部が覆うように重ね合わされている。また、Bカラーフィルター層5の両端部は、Rカラーフィルター層3の端部とGカラーフィルター層4の端部と覆うように重ね合わされている。
【0020】
これらのカラーフィルター層上には、従来のように平坦化絶縁膜を形成されず、アノード層6,7,8がそれぞれRカラーフィルター層3、Gカラーフィルター層4、Bカラーフィルター層5上に直接形成されている。さらに、アノード層6,7,8の端部を被覆するように、第2平坦化絶縁膜9が形成され、この上に、白色の有機EL層10、カソード層11がこの順で積層されている。その上をガラス基板30で覆い、そのガラス基板30とガラス基板1を両基板の周辺で接着して白色の有機EL層10をその内側に封入する。
【0021】
ここで、第2平坦化絶縁膜9を設けている理由は、従来例と同様であり、これがないとアノード層6,7,8とカソード層11との距離が短くなり、アノード層6,7,8とカソード層11がショートするおそれがあるためである。第2平坦化絶縁膜9は、アノード層6,7,8の端部上を除いて、開口されており、この開口部に露出されたアノード層6,7,8上に白色の有機EL層10が接触して形成されている。
【0022】
カラーフィルター層の形成方法について図2を参照して説明する。ここでは、Rカラーフィルター層3、Gカラーフィルター層4の形成方法について説明する。図2(a)に示すように、ガラス基板1上形成された下地の絶縁膜2上の全面に、所定の顔料を含むネガ型の感光性樹脂から成るRカラーフィルター材料層3aを塗布する。そして、所定のマスク12を用いて、その開口部を通してRカラーフィルター材料層3aに対して露光を行う。次に、現像処理を行うと、図2(b)に示すように、Rカラーフィルター材料層3aの露光された部分が残存し、Rカラーフィルター層3が形成される。この露光・現像処理により、端部に順テーパーを有するRカラーフィルター層3が形成される。これは、Rカラーフィルター材料層3aが、マスク12の端部から水平方向にある程度広がった領域に浅い露光を受けるためである。
【0023】
次に、図2(c)に示すように、全面に所定の顔料を含むネガ型の感光性樹脂から成るGカラーフィルター材料層4aを塗布する。そして、所定のマスク13を用いて、その開口部を通してGカラーフィルター材料層4aに対して露光を行う。次に、現像処理を行うと、図2(d)に示すように、Rカラーフィルター材料層4aの露光された部分が残存し、Gカラーフィルター層4が形成される。マスク13の位置決めにより、Gカラーフィルター層4の端部は、Rカラーフィルター層3の端部上に重ねられる。
【0024】
Rカラーフィルター層3の端部は順テーパー形状であり、Gカラーフィルター層4の端部についても、本来的には順テーパー形状であり、その末端に向けて徐々に薄くなる。このため、Gカラーフィルター層4とRカラーフィルター層3との重なり部分の段差H2を小さくすることができる。なお、Bカラーフィルター層5の形成方法についても同様である。
【0025】
ここで、RGBの各カラーフィルター層の重なり部の段差H2は小さい程良いが、上層に形成されている白色の有機EL層9の段差H2による段切れを防止するためには、白色の有機EL層9の膜厚をH1とすれば、H1>H2の関係であることが好ましい。本実施形態においては、Bカラーフィルター層5の両端部はそれぞれ隣接するRカラーフィルター層3及びGカラーフィルター層4を覆うように重ねた。
【0026】
また、各カラーフィルター層の重なり部の段差H2を最小にするためには、カラーフィルター層は厚い順に形成することが好ましい。例えば、Rカラーフィルター層3の厚さをT1、Gカラーフィルター層4の厚さをT2、Bカラーフィルター層5の厚さをT3とすると、例えば、T1>T2>T3である。この場合には、Rカラーフィルター層3→Gカラーフィルター層4→Bカラーフィルター層5の順番で形成する。
【0027】
このように上述の実施形態では、Rカラーフィルター層3、Gカラーフィルター層4、Bカラーフィルター層5で第1平坦化絶縁膜を兼用しているが、図3に示すように、これらのカラーフィルター層上に、さらに第1平坦化絶縁膜20を形成してもよい。この第1平坦化絶縁膜20としては、すでにRカラーフィルター層3、Gカラーフィルター層4、Bカラーフィルター層5で平坦性がある程度確保されているので、従来例に比して薄く形成することができる。その好ましい膜厚は、200nm〜300nmである。
【0028】
また、そのように膜厚自体が薄くてもよいため、第1平坦化絶縁膜20としてはプラズマCVD法を用いて、吸湿性の少ない無機絶縁膜で形成することができる。無機絶縁膜の好ましい例としては、シリコン酸化膜、TEOS膜、シリコン窒化膜が挙げられる。
【0029】
次に、上述した有機EL表示装置の等価回路及び動作について説明する。図4は有機EL表示装置の等価回路図であり、第n行のゲート信号線50と第m列のドレイン信号線60の交差点付近に形成された一表示画素を示している。
【0030】
ゲート信号Gnを供給するゲート信号線50と、ドレイン信号、すなわち、ビデオ信号Dmを供給するドレイン信号線60とが互いに交差している。それらの両信号線の交差点付近には、有機EL素子120及びこの有機EL素子120を駆動するTFT100、表示画素を選択するためのTFT110が配置されている。
【0031】
有機EL素子駆動用の第1のTFT100のドレイン100dには駆動電源105が接続され、この駆動電源105から正の駆動電圧PVddが供給されている。また、ソース100sは有機EL素子120のアノード(陽極)121に接続されている。
【0032】
また、表示画素選択用の第2のTFT110のゲート110gにはゲート信号線50が接続されることによりゲート信号Gnが供給され、ドレイン110dにはドレイン信号線60が接続されることにより、ビデオ信号Dmが供給される。第2のTFT110のソース110sは上記第1のTFT100のゲート100gに接続されている。ここで、ゲート信号Gnは不図示のゲートドライバ回路から出力される。ビデオ信号Dmは、不図示のドレインドライバ回路から出力される。
【0033】
また、有機EL素子120は、アノード121、カソード122、このアノード121とカソード122の間に形成された発光素子層123から成る。カソード122は負の共通電圧CVを供給する共通電源140に接続されている。
【0034】
また、第1のTFT100のゲート100gには保持容量130が接続されている。すなわち、保持容量130の一方の電極はゲート100gに接続され、他方の電極は保持容量電極131に接続されている。保持容量130はビデオ信号Dmに応じた電荷を保持することにより、1フィールド期間、表示画素のビデオ信号を保持するために設けられている。
【0035】
上述した構成のEL表示装置の動作を説明すると以下の通りである。ゲート信号Gnが一水平期間、ハイレベルになると、第2のTFT110がオンする。すると、ドレイン信号線60からビデオ信号Dmが第2のTFT110を通して、第1のTFT100のゲート100gに印加される。そして、ゲート100gに供給されたビデオ信号Dmに応じて、第1のTFT100のコンダクタンスが変化し、それに応じた駆動電流が駆動電源105から第1のTFT100を通して、有機EL素子120に供給される。これにより、有機EL素子120の輝度が制御される。
【0036】
なお本実施形態では、カラー画素及び各色カラーフィルターの色をR(赤)、G(緑)及びB(青)としたが、イエロー(黄)、マゼンダなどの色であっても良い。また、「白色EL」は主として白色であればよく、多少の赤み、青みがかかっていてもよい。
【0037】
【発明の効果】
本発明によれば、RGBのカラーフィルター層を従来の第1平坦化絶縁膜の代わりとすることで、第1平坦化絶縁膜を用いる必要がなく製造コストを低減することができると共に、カラーフィルター層の重なり部の段差を小さくできるので、上層に形成される白色の有機EL層の段切れ、段差部からの吸湿等により表示不良が発生するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る有機EL表示装置を示す断面図である。
【図2】カラーフィルター層の形成方法を説明する断面図である。
【図3】本発明の実施形態に係る有機EL表示装置を示す他の断面図である。
【図4】本発明の実施形態に係る有機EL表示装置の等価回路図である。
【図5】従来例に係る有機EL表示装置の断面図である。
【図6】従来例に係る有機EL表示装置の断面図である。
【符号の説明】
1 ガラス基板 2 下地の絶縁膜 3 Rカラーフィルター層4 Gカラーフィルター層 5 Bカラーフィルター層6,7,8 アノード層 9 第2平坦化絶縁膜 10 白色の有機EL層11 カソード層 12,13 マスク 20 第1平坦化絶縁膜
Claims (9)
- 複数のカラー画素を備え、これらのカラー画素に対応して絶縁基板上に設けられた各色のカラーフィルター層と、この各色のカラーフィルター層上にそれぞれ形成されたアノード層と、このアノード層上に形成された白色EL層と、この白色EL層上に形成されたカソード層と、を有するエレクトロルミネッセンス表示装置であって、
前記各色のカラーフィルター層の端部をテーパー形状にして隣接するカラーフィルターの端部を互いに重ね合わせたことを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置。 - 前記各色のカラーフィルター層の重なり部の段差が、前記白色EL層の厚さより小さいことを特徴とする請求項1記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
- 前記各色のカラーフィルター層は、前記絶縁基板上に、膜厚の厚い順に形成されていることを特徴とする請求項1記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
- カラー画素に対応して絶縁基板上に設けられた各色のカラーフィルター層と、この各色のカラーフィルター層上に形成された平坦化絶縁膜と、この平坦化絶縁膜上に形成されたアノード層と、このアノード層上に形成された白色EL層と、この白色EL層上に形成されたカソード層と、を有するエレクトロルミネッセンス表示装置であって、
前記各色のカラーフィルター層の端部をテーパー形状にして隣接するカラーフィルターの端部を互いに重ね合わせたことを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置。 - カラー画素に対応して絶縁基板上に設けられた各色のカラーフィルター層と、この各色のカラーフィルター層上に形成された第1平坦化絶縁膜と、この第1平坦化絶縁膜上に形成されたアノード層と、このアノード層の端部を被覆するように形成された第2平坦化絶縁膜と、前記アノード層上に形成された白色EL層と、この白色EL層上に形成されたカソード層と、を有するエレクトロルミネッセンス表示装置であって、
前記各色のカラーフィルター層の端部をテーパー形状にして隣接するカラーフィルターの端部を互いに重ね合わせたことを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置。 - 前記各色のカラーフィルター層の重なり部の段差が、前記白色EL層の厚さより小さいことを特徴とする請求項5記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
- 前記各色のカラーフィルター層は、前記絶縁基板上に、膜厚の厚い順に形成されていることを特徴とする請求項4又は5記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
- 前記第1平坦化絶縁膜は、無機絶縁膜であることを特徴とする請求項4又は5記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
- 前記無機絶縁膜は、シリコン酸化膜、TEOS膜、シリコン窒化膜の中、いずれかであることを特徴とする請求項8記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
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