JP2016119185A - 画像表示装置 - Google Patents

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尚紀 徳田
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Abstract

【課題】本発明は、外光反射を防止することができる画像表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の一実施形態による表示装置は、複数の画素がマトリクス状に配置された表示領域を有する表示装置であって、絶縁表面上に設けられた画素電極と、画素電極の端部を覆い、画素電極上に開口部を有して画素を画定するバンクと、開口部上に設けられたEL層と、EL層を覆って形成された対向電極と、対向電極の上方に設けられる封止基板とを有し、封止基板は、赤色、青色、及び緑色の各色にそれぞれ対応するカラーフィルタを有し、青色のカラーフィルタの有効発光領域の面積は赤色及び緑色のカラーフィルタの有効発光領域の面積よりも大きく、画素は、ブラックマトリクスで覆われている遮光領域を有し、青色の画素に隣接する画素の有効発光領域は、青色の画素の遮光領域に最も近い位置に配置される。【選択図】図3

Description

本発明は、画像表示装置に関し、特に外光反射を抑制可能な画像表示装置に関する。
エレクトロルミネセンス(Electroluminescence:EL)現象を利用した発光素子として、エレクトロルミネセンス(以下「EL」ともいう)素子が知られている。EL素子は、発光層を構成する発光材料の選択により様々な波長の色で発光させることが可能であり、表示装置や照明器具への応用が進められている。特に、発光材料として有機材料を用いた有機EL素子が注目されている。
有機EL素子を表示装置に応用した有機EL表示装置においては、基板上にマトリクス状に配置した各画素に、発光素子としての有機EL素子と、その有機EL素子の発光制御を行うスイッチング素子とが設けられている。そして、画素ごとにスイッチング素子のオン/オフを制御することにより、表示領域全体に任意の画像を表示することが可能となる。
有機EL表示装置の表示形態として、トップエミッション型とボトムエミッション型の2つが知られている。トップエミッション型とは、有機EL素子で発した光を画素電極で反射させて外部に取り出す方式であり、ボトムエミッション型とは、有機EL素子で発した光を、画素電極を透過させて外部に取り出す方式である。特に、トップエミッション型は、画素の開口率を広く確保できる点で有利である。
トップエミッション型の有機EL表示装置においては、従来、外光反射による顔の映り込みや色彩変化が問題となっており、円偏光板等を表示装置の最表面に設けて外光反射を抑制していた。しかしながら、円偏光板等を表示装置の最表面に設けると、円偏光板等の存在により光取出し効率が落ちてしまうという問題があった。
このような問題に対処するため、赤色、緑色、青色、白色各色の画素の開口率を調整することが考えられる。これに関連して、画素の赤色、緑色、青色各色の面積比率を変化させて形成する技術自体は知られている(特許文献1)。しかしながら、特許文献1に記載された技術は、画素電極(陽極)やガラス最表面で外光が反射してしまう問題に対処するものではなく、液晶セルの透過状態時の白色を自由に設定可能にして表示可能な色再現範囲を拡大することを課題とし、当該課題を解決する手段として液晶セルの赤色、緑色、青色各色の面積比率を変化させて形成するものである。
特開平8−84347号公報
そのため、円偏光板等を貼り付けることなく,画素電極(陽極)やガラス最表面で外光が反射してしまうことを防止する方法の解明が求められている。
本発明は、上記問題を解決するため、既存の構造や材料を変えることなく外光反射を防止することができる画像表示装置を提供することを目的の一つとする。
本発明は、輝度低下を抑えることができる画像表示装置を提供することを他の目的とする。
本発明の一実施形態による表示装置は、複数の画素がマトリクス状に配置された表示領域を有する表示装置であって、絶縁表面上に設けられた画素電極と、画素電極の端部を覆い、画素電極上に開口部を有して画素を画定するバンクと、開口部上に設けられたEL層と、EL層を覆って形成された対向電極と、対向電極の上方に設けられる封止基板とを有し、封止基板は、赤色、青色、及び緑色の各色にそれぞれ対応するカラーフィルタを有し、青色のカラーフィルタの有効発光領域の面積は赤色及び緑色のカラーフィルタの有効発光領域の面積よりも大きく、画素は、ブラックマトリクスで覆われている遮光領域を有し、青色の画素に隣接する画素の有効発光領域は、青色の画素の遮光領域に最も近い位置に配置される。
カラーフィルタは、データ線と並行な方向またはゲート線と並行な方向のいずれか一方において、赤色と青色または緑色とが交互に配置されてもよい。
青色のカラーフィルタの有効発光領域は、赤色及び緑色のカラーフィルタの有効発光領域の1.15倍以上であってもよい。
遮光領域は、コンタクトホールを覆う部分であってもよい。
赤色及び緑色のカラーフィルタの有効発光領域が形成される位置に対応する画素電極は、赤色及び緑色のカラーフィルタの有効発光領域の形状と平面視において略同一に形成されてもよい。
本発明の他の実施形態による表示装置は、複数の画素がマトリクス状に配置された表示領域を有する表示装置であって、絶縁表面上に設けられた画素電極と、画素電極の端部を覆い、画素電極上に開口部を有するバンクと、開口部上に設けられたEL層と、EL層を覆って形成された対向電極と、対向電極の上方に充填材を介して設けられる封止基板とを有し、封止基板は、赤色、青色、緑色及び白色の各色にそれぞれ対応するカラーフィルタを有し、青色のカラーフィルタの有効発光領域の面積は赤色、白色及び緑色のカラーフィルタの有効発光領域の面積よりも大きく、画素は、ブラックマトリクスで覆われている遮光領域を有し、青色の画素に隣接する画素の有効発光領域は、青色の画素の遮光領域に最も近い位置に配置されてもよい。
カラーフィルタは、データ線と並行な方向またはゲート線と並行な方向のいずれか一方において、赤色または白色と青色または緑色とが交互に配置されてもよい。
青色用カラーフィルタの有効発光領域の面積は、赤色及び緑色用カラーフィルタの有効発光領域の面積の1.15倍以上であってもよい。
遮光領域は、コンタクトホールを覆う部分であってもよい。
赤色、白色及び緑色のカラーフィルタの有効発光領域が形成される位置に対応する画素電極は、赤色、白色及び緑色のカラーフィルタの有効発光領域の形状と平面視において略同一に形成されてもよい。
本発明の実施形態1における表示装置の全体の構成を示す図である。 本発明の実施形態1における表示装置の画素部の構成を示す図である。 本発明の実施形態1における表示装置の画素を図2に示すIII−III’で切断した断面の構成を示す図である。 従来の画素部の各カラーフィルタの形状を示す図である。 本発明の実施形態1における画素部の各カラーフィルタの形状を示す図である。 本発明の他の実施形態における画素部の各カラーフィルタの形状を示す図である。
以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、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、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様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
〈実施形態1〉
図1乃至5を用いて、本発明の実施形態1における表示装置100の構成を説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る表示装置100の全体構成を示す図である。表示装置100は、基板101上に形成された、画素部(表示領域)102、走査線駆動回路103、データ線駆動回路104、及びドライバIC105を備えている。ドライバICは、走査線駆動回路103及びデータ線駆動回路104に信号を与える制御部として機能する。
なお、図1では、基板101上にドライバIC105を一体形成した例を示しているが、ICチップのような形態で別途基板101上に配置してもよい。また、ドライバIC105をFPC(Flexible Printed Circuits)に設けて外付けする形態を採用してもよい。
図1に示す画素部102には、複数の画素がマトリクス状に配置される。各画素には、データ線駆動回路104から画像データに応じたデータ信号が与えられる。それらデータ信号を、各画素に設けられたスイッチング素子を介して画素電極に与えることにより、画像データに応じた画面表示を行うことができる。スイッチング素子としては、典型的には、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor)を用いることができる。但し、薄膜トランジスタに限らず、スイッチング機能を備える素子であれば、如何なる素子を用いても良い。
図2は、図1に示す表示装置100における画素部102の構成を示す図である。本実施形態において、画素201は、赤(R)に対応するサブ画素201R、緑(G)に対応するサブ画素201G、青(B)に対応するサブ画素201B及び白(W)に対応するサブ画素201Wを含む。各サブ画素には、スイッチング素子として薄膜トランジスタ202が設けられる。薄膜トランジスタ202を用いて各サブ画素201R、201G、201B及び201Wをオン/オフ制御することにより、各サブ画素に対応する任意の色を発光させ、1つの画素として様々な色を表現できる。
図2では、サブ画素として、RGBWの四色を用いる構成を示したが、本実施形態はそれに限定されるものではなく、RGBの三原色のサブ画素で画素201を構成することもでき、RGBに黄(Y)を加えた4つのサブ画素で画素201を構成することもできる。各サブ画素の形状や並び方については後述する。
図3は、図2に示す画素201をIII−III’で切断した断面の構成を示す図である。
図3において、第1基板301上には、薄膜トランジスタ303が形成されている。
第1基板301としては、ガラス基板、石英基板、フレキシブル基板(ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートその他の曲げることが可能な基板)を用いることができる。第1基板301が透光性を有する必要がない場合には、金属基板、セラミックス基板、半導体基板を用いることも可能である。
薄膜トランジスタ303は、公知の方法で形成すればよい。薄膜トランジスタ303の構造は、トップゲート型であってもボトムゲート型であってもよい。本実施形態の表示装置100では、薄膜トランジスタ303を覆うように第1の絶縁層304を設け、薄膜トランジスタ303に起因する凹凸を平坦化する構造としている。第1の絶縁層304としては、樹脂材料を用いることが好ましい。例えば、ポリイミド、ポリアミド、アクリル、エポキシ等の公知の有機材料を用いることができる。平坦化効果を奏するのであれば、有機材料に代えて、酸化シリコン等の無機材料を用いてもよいし、有機材料と無機材料とを積層することも可能である。
第1の絶縁層304上には、画素電極305が設けられる。画素電極305は、第1の絶縁層304に形成されたコンタクトホールを介して薄膜トランジスタ303に接続されている。本実施形態の表示装置100において、画素電極305は、有機EL素子を構成する陽極(アノード)として機能する。
画素電極305は、トップエミッション型であるかボトムエミッション型であるかで異なる構成とする。例えば、トップエミッション型である場合、画素電極305として反射率の高い金属膜を用いるか、酸化インジウム系透明導電膜や酸化亜鉛系透明導電膜といった仕事関数の高い透明導電膜と金属膜との積層構造を用いれば良い。逆に、ボトムエミッション型である場合、画素電極305として上述した透明導電膜を用いれば良い。本実施形態では、トップエミッション型の表示装置を例に挙げて説明する。
隣接する画素電極305の間には、図3に示すように、バンク306が配置される。バンク306は、各画素電極305の端部(エッジ)を覆い、各画素電極305上に開口部を有するように設けられ、結果として、各画素を区画画定する部材として機能する。なお、バンク306は、画素電極305の端部を覆うだけでなく、コンタクトホールに起因する凹部を埋める充填材として機能させてもよい。
本実施形態では、バンク306としてポリイミド系、ポリアミド系、アクリル系、エポキシ系もしくはシロキサン系といった公知の樹脂材料を用いることができる。バンク306の形状は図3に示した形状に限定されず、頂部を含む断面(画素電極の主面に対して垂直な面で切断した断面)の輪郭が曲線状であってもよいし、それ以外の形状でもよい。
画素電極305及びバンク306の上には、エレクトロルミネセンス層(EL層)307が設けられる。EL層307は、少なくとも発光層を有し、有機EL素子の発光部として機能する。EL層307には、発光層以外に、電子注入層、電子輸送層、正孔注入層、正孔輸送層といった各種機能層も含まれ得る。これらの層は、低分子系もしくは高分子系の有機材料を用いて構成される。また、発光層として、有機材料だけでなく、エレクトロルミネセンス型の量子ドットを用いてもよい。
本実施形態では、白色光を発光するEL層307を設け、後述するカラーフィルタで色分離する構成とする。白色光を発光するEL層307としては、例えば青色に発光する発光層と黄色に発光する発光層とを組み合わせた構造を用いても良い。しかし、EL層307には、公知の構造や公知の材料を用いることが可能であり、特に本実施形態の構成に限定されるものではない。
EL層307の上には、有機EL素子の陰極(カソード)として機能する共通電極308が設けられる。本実施形態の表示装置100は、トップエミッション型であるため、共通電極308として、MgAg薄膜もしくは透明導電膜(ITOやIZO)を用いることとする。共通電極308は、各画素間を跨いで画素部102の全面に設けられる。共通電極308の上には、補助配線(図示せず)が設けられてもよい。
共通電極308の上方には、接着材及び保護材として機能する封止膜309、充填材(フィル材)311を介して封止基板が設けられる。充填材311としては、ポリイミド系、ポリアミド系、アクリル系、エポキシ系もしくはシロキサン系の公知の樹脂材料を用いることができる。
なお、本実施形態において、「封止基板」とは、第2基板312、第2基板312の主面(第1基板301に対向する面)に設けられたRGBWの各色にそれぞれ対応するカラーフィルタ313及び、それらカラーフィルタの隙間に設けられたブラックマトリクス314を含む。
ただし、封止基板の構造はこれに限定されるものではなく、EL層307をRGBW各色で分けて設ければ、封止基板からカラーフィルタを省略することも可能である。
図4は、従来の画素部のカラーフィルタの形状を示す図である。
図4を参照すると、従来の画素部において、赤色用カラーフィルタの有効発光領域401R、緑色用カラーフィルタの有効発光領域402G、白色用カラーフィルタの有効発光領域403W、青色用カラーフィルタの有効発光領域404Bはそれぞれ略同一の形状である。なお、本明細書において有効発光領域とは、バンクの開口端部によって画定される各画素において、ブラックマトリクスに覆われていない領域(つまり、画面上において実効的な発光領域として機能する領域)をいう。
このような従来の画素部によると、透過率の高い白色用カラーフィルタの有効発光領域403Wや、反射の色味に悪影響を与える赤色用カラーフィルタの有効発光領域401Rの面積が、緑色用カラーフィルタの有効発光領域402Gや青色用カラーフィルタの有効発光領域404Bの面積と略同一であるため、外光の反射電極での反射を抑制するためには円偏光板等を貼り付ける必要があった。
図5は、本発明の実施形態1における画素部のカラーフィルタの形状を示す図である。
図5を参照すると、本発明の実施形態1における画素部のカラーフィルタは、各色によって異なる形状に形成される。具体的には、透過率の高い白色用カラーフィルタの有効発光領域503Wや、反射の色味に悪影響を与える赤色用カラーフィルタの有効発光領域501Rの面積を小さくし、透過率の低い青色用カラーフィルタの有効発光領域504Bの面積を大きく形成する。
カラーフィルタは、データ線と並行な方向またはゲート線と並行な方向のいずれか一方において、赤色または白色と青色または緑色とが交互に配置されてもよい。
前述のとおり青色用カラーフィルタの有効発光領域504Bの面積が赤色用カラーフィルタの有効発光領域501R、白色用カラーフィルタの有効発光領域503W及び緑色用カラーフィルタの有効発光領域502Gの面積よりも大きく形成されれば本発明の課題が解決されるが,好ましくは,青色用カラーフィルタの有効発光領域504Bの面積は、赤色用カラーフィルタの有効発光領域501R、白色用カラーフィルタの有効発光領域503W及び緑色用カラーフィルタの有効発光領域502Gの面積の1.15倍以上であると,画素電極(陽極)やガラス最表面で外光が反射してしまうことをより防止することができる。
本発明の実施形態1における緑色用カラーフィルタの有効発光領域502Gの面積は青色用カラーフィルタの有効発光領域504Bの面積より小さく、白色用カラーフィルタの有効発光領域503Wや赤色用カラーフィルタの有効発光領域501Rの面積より大きく形成されているが、これに限定されず、白色用カラーフィルタの有効発光領域503Wや赤色用カラーフィルタの有効発光領域501Rの面積と略同一としてもよいし、青色用カラーフィルタの有効発光領域504Bの面積と略同一としてもよい。
本発明の実施形態1における青色用カラーフィルタの有効発光領域504Bは、図5に示した形状に限定されず、台形状に形成してもよいし、コンタクトホールを隠せるぎりぎりのところまで広げてもよいし、ゲート線及びデータ線で囲まれた画素部分全域としてもよい。
また、面積を小さく形成する赤色用カラーフィルタの有効発光領域501R、白色用カラーフィルタの有効発光領域503W及び緑色用カラーフィルタの有効発光領域502Gは,画素電極も有効発光領域の形状に合わせて小さく形成してもよい。
このように各カラーフィルタの有効発光領域を設定することで、本発明の実施形態1にかかる画像表示装置においては、全体的に輝度を下げつつ、最も透過率が低く輝度制約となる青色のカラーフィルタの有効発光領域の面積を大きくして外光の表面反射の色味を青色側にすることで、輝度低下を抑えつつ外光反射の強度を下げることができる。
さらに、図5を参照すると、本発明の実施形態1におけるサブ画素のカラーフィルタの有効発光領域は、隣接するサブ画素同士で、形状や配置方向(長辺・短辺)が異なるように配列される。具体的には、白色用または赤色用カラーフィルタの有効発光領域が、隣接する青色用または緑色用画素の遮光領域に最も近い部分に配置される。換言すれば、白色用または赤色用カラーフィルタの有効発光領域は、隣接する青色用または緑色用画素の遮光領域に対して、データ線を挟んで対向する位置に配置される。
例えば、図5において紙面の横方向の列をみると、白色用カラーフィルタの有効発光領域503Wは、隣接する青色用画素の遮光領域54Bに最も近い部分に配置される。同様に、赤色用カラーフィルタの有効発光領域501Rは、隣接する緑色用画素の遮光領域52Gに最も近い部分に配置される。なお、本明細書において遮光領域とは、バンクの開口端部によって画定される各画素において、ブラックマトリクスで覆われている領域(つまり、バンクの開口部内に露出した画素電極に対してブラックマトリクスが重畳する領域)をいう。遮光領域は、コンタクトホールを覆う部分であってもよい。
本実施形態においては、図5に示した各サブ画素のカラーフィルタの形状や配置に限定されず、白色用または赤色用カラーフィルタの有効発光領域が、隣接する青色用または緑色用画素の遮光領域に最も近い部分に配置されるように形成されていれば、他の任意の形状や配置で形成してもよい。
このように各サブ画素を形成することで、本発明の実施形態1にかかる画像表示装置においては、他の画素に光が漏れにくくなるように隣接画素同士における有効発光領域の位置が決定されるので、画素部の発光層から発せされる光が他の隣接する画素の方へ流れて隣接する画素同士の色が混ざることを抑制することができる。
〈実施形態2〉
図6は、本発明の他の実施形態における画素部の各カラーフィルタの形状を示す図である。
本発明の他の実施形態における緑色用カラーフィルタの有効発光領域は、図6(A)や(B)のような形状であってもよい。また、本発明の他の実施形態における赤色用カラーフィルタの有効発光領域や白色用カラーフィルタの有効発光領域は、図6(C)のような正方形状であってもよい。
なお、本発明は上記の実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
100 表示装置
102 画素部
103 走査線駆動回路
104 データ線駆動回路
105 ドライバIC
201 画素
201R R(赤)に対応するサブ画素
201G G(緑)に対応するサブ画素
201B B(青)に対応するサブ画素
201W W(白)に対応するサブ画素
202 薄膜トランジスタ
301 第1基板
303 薄膜トランジスタ(TFT)
304 第1の絶縁層
305 画素電極(陽極)
306 バンク
307 EL層
308 共通電極(陰極)
309 封止膜
311 充填材
312 第2基板
313R R(赤)に対応するカラーフィルタ
313G G(緑)に対応するカラーフィルタ
313B B(青)に対応するカラーフィルタ
314 ブラックマトリクス
401R、501R 赤色用カラーフィルタの有効発光領域
402G、501G 緑色用カラーフィルタの有効発光領域
403W、501W 白色用カラーフィルタの有効発光領域
404B、504B 青色用カラーフィルタの有効発光領域
54B 青色用画素の遮光領域
52G 緑色用画素の遮光領域

Claims (10)

  1. 複数の画素がマトリクス状に配置された表示領域を有する表示装置であって、
    絶縁表面上に設けられた画素電極と、
    前記画素電極の端部を覆い、前記画素電極上に開口部を有して前記画素を画定するバンクと、
    前記開口部上に設けられたEL層と、
    前記EL層を覆って形成された対向電極と、
    前記対向電極の上方に設けられる封止基板とを有し、
    前記封止基板は、赤色、青色、及び緑色の各色にそれぞれ対応するカラーフィルタを有し、
    前記青色のカラーフィルタの有効発光領域の面積は前記赤色及び緑色のカラーフィルタの有効発光領域の面積よりも大きく、
    前記画素は、ブラックマトリクスで覆われている遮光領域を有し、
    青色の画素に隣接する画素の有効発光領域は、前記青色の画素の遮光領域に最も近い位置に配置されることを特徴とする表示装置。
  2. 前記カラーフィルタは、データ線と並行な方向またはゲート線と並行な方向のいずれか一方において、赤色と青色または緑色とが交互に配置されることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記青色のカラーフィルタの有効発光領域は、前記赤色及び緑色のカラーフィルタの有効発光領域の1.15倍以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の表示装置。
  4. 前記遮光領域は、コンタクトホールを覆う部分であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の表示装置。
  5. 前記赤色及び緑色のカラーフィルタの有効発光領域が形成される位置に対応する画素電極が、前記赤色及び緑色のカラーフィルタの有効発光領域の形状と平面視において略同一に形成されることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の表示装置。
  6. 複数の画素がマトリクス状に配置された表示領域を有する表示装置であって、
    絶縁表面上に設けられた画素電極と、
    前記画素電極の端部を覆い、前記画素電極上に開口部を有するバンクと、
    前記開口部上に設けられたEL層と、
    前記EL層を覆って形成された対向電極と、
    前記対向電極の上方に充填材を介して設けられる封止基板とを有し、
    前記封止基板は、赤色、青色、緑色及び白色の各色にそれぞれ対応するカラーフィルタを有し、
    前記青色のカラーフィルタの有効発光領域の面積は前記赤色、白色及び緑色のカラーフィルタの有効発光領域の面積よりも大きく、
    前記画素は、ブラックマトリクスで覆われている遮光領域を有し、
    青色の画素に隣接する画素の有効発光領域は、前記青色の画素の遮光領域に最も近い位置に配置されることを特徴とする表示装置。
  7. 前記カラーフィルタは、データ線と並行な方向またはゲート線と並行な方向のいずれか一方において、赤色または白色と青色または緑色とが交互に配置されることを特徴とする請求項6に記載の表示装置。
  8. 前記青色のカラーフィルタの有効発光領域の面積は、前記赤色、白色及び緑色のカラーフィルタの有効発光領域の面積の1.15倍以上であることを特徴とする請求項6または7に記載の表示装置。
  9. 前記遮光領域は、コンタクトホールを覆う部分であることを特徴とする請求項6ないし8のいずれか1項に記載の表示装置。
  10. 前記赤色、白色及び緑色のカラーフィルタの有効発光領域が形成される位置に対応する画素電極が、前記赤色、白色及び緑色のカラーフィルタの有効発光領域の形状と平面視において略同一に形成されることを特徴とする請求項6ないし9のいずれか1項に記載の表示装置。
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