JP6688701B2 - 有機el表示パネル、及び有機el表示パネルの製造方法 - Google Patents
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Description
有機EL表示パネルにおいて、各有機EL素子は、陽極と陰極の一対の電極の間に有機発光材料を含む発光層が配設された基本構造を有し、駆動時には、一対の電極対間に電圧を印加し、陽極から発光層に注入されるホールと、陰極から発光層に注入される電子との再結合に伴って発光する。
そして、一般に、有機EL表示パネルでは、各画素に設けられた反射電極の外縁による外光の照り返しによる表示のコントラストが低下を防止するために、絶縁層上方の隣接する画素間の境界に格子状の遮光層が設けられていた。例えば、特許文献1には、カラーフィルタ基板上の位置により厚みが異なるマトリックス状の遮光部材を設けることにより、隣接画素間における混色を防止しつつ、開口率の低下を抑制する有機EL素子が開示されている。
これに対し、はみ出しを防止するために遮光層の幅を広げた場合には、表示素子からの光が遮光層に干渉して吸収されるために、光取出し効率の低下や視野角による輝度・色度の不均一性増加が生じる。表示パネルの高解像度化に伴い単位画素当りの素子面積は減少するが、隣接画素への光漏れ防止に必要な遮光層の幅は維持される。そのため、高解像度化に伴い単位画素の遮光層の開口率が低下し、光取り出し効率と輝度・色度が均一性の維持がより一層困難となることが懸念された。
本実施の形態に係る有機EL表示パネルは、複数の画素が行列状に配された有機EL表示パネルであって、基板と、前記基板上に行列状に配され光反射材料からなる複数の画素電極層と、少なくとも前記画素電極層の行及び列方向の外縁上方と、当該外縁間に位置する前記基板上の画素電極間領域上方とに配されてなる絶縁層と、前記複数の画素電極層のそれぞれの上方に配された有機機能層と、前記有機機能層上方に配された透光性の対向電極層とを備え、前記有機機能層は、それぞれの前記画素電極層上方の前記絶縁層が存在しない領域において有機電界発光を生ずる複数の発光層を含み、前記絶縁層の前記基板の平面視方向の光学濃度は0.5以上1.5以下であることを特徴とする。係る構成により、反射画素電極層の外縁での外光の照り返しによる表示のコントラストが低下を抑制することができる。
また、別の態様では、上記何れかの構成において、前記行絶縁層は前記列絶縁層よりも有機溶媒に対する撥液性が低い構成としてもよい。係る構成により、列絶縁層と行絶縁層の双方において、インクに対する撥液性(親液性)をプロセス上許容可能な範囲に納めることができる。具体的には、列絶縁層は、発光層の材料となる有機化合物を含んだインクの列方向への流動を堰き止めて形成される発光層の行方向外縁を規定するとともに、行絶縁層は、発光層のインクの列方向への流動を制御することができる。
また、別の態様では、上記何れかの構成において、前記絶縁層上方であって、少なくとも前記画素電極層の行方向の外縁上方と、行方向外縁間に位置する前記基板上方とに配されてなる複数の列バンクをさらに備えた構成としてもよい。係る構成により、いわゆるピクセルバンク状の絶縁層形状を採用した構成の表示パネルにおいて、反射画素電極層の外縁での外光の照り返しによる表示のコントラストが低下を抑制することができる。
また、別の態様では、上記何れかの構成において、前記対向電極層上方に透光性材料からなる上部基板を備え、前記上部基板における前記画素電極層の行及び列方向の外縁上方に位置する部分に遮光層は配されていない構成としてもよい。係る構成により、表示パネルでは、背面パネルの画素とCF基板の遮光層との相対的位置関係を合せた状態で両基板を貼り合わせるための高精度な位置調整が不要となる。特に、CF基板に画素毎に色の異なるカラーフィルタ層が設けない構成においては、背面パネルとCF基板との位置合わせを省略できる。また、表示パネルが、透明ディスプレイ等、CF基板を配さない構成であっても、外光の照り返し抑制と発光効率を向上とを実現することができる。
≪実施の形態≫
1.表示装置1の回路構成
以下では、実施の形態に係る有機EL表示装置1(以後、「表示装置1」とする)の回路構成について、図1を用い説明する。
表示パネル10は、有機材料の電界発光現象を利用した有機EL(Electro Luminescence)パネルであって、複数の有機EL素子が、例えば、マトリクス状に配列され構成されている。駆動制御回路部20は、4つの駆動回路21〜24と制御回路25とにより構成されている。
2.表示パネル10の回路構成
表示パネル10における、複数の有機EL素子は、R(赤)、G(緑)、B(青)に発光する3色のサブ画素(不図示)からなる単位画素100eから構成される。各サブ画素100seの回路構成について、図2を用い説明する。
図2に示すように、本実施の形態に係る表示パネル10では、各サブ画素100seが2つのトランジスタTr1、Tr2と一つの容量C、および発光部としての有機EL素子部ELとを有し構成されている。トランジスタTr1は、駆動トランジスタであり、トランジスタTr2は、スイッチングトランジスタである。
駆動トランジスタTr1のドレインD1は、電源ラインVaに接続されており、ソースS1は、EL素子部ELの画素電極層(アノード)に接続されている。EL素子部ELにおける対向電極層(カソード)は、接地ラインVcatに接続されている。
表示パネル10においては、隣接する複数のサブ画素100se(例えば、赤色(R)と緑色(G)と青色(B)の発光色の3つのサブ画素100se)を組合せて1つの単位画素100eを構成し、各単位画素100eが分布するように配されて画素領域を構成している。そして、各サブ画素100seのゲートG2からゲートラインGLが各々引き出され、表示パネル10の外部から接続される走査ラインVscnに接続されている。同様に、各サブ画素100seのソースS2からソースラインSLが各々引き出され表示パネル10の外部から接続されるデータラインVdatに接続されている。
3.表示パネル10の全体構成
本実施の形態に係る表示パネル10について、図面を用いて説明する。なお、図面は模式図であって、その縮尺は実際とは異なる場合がある。
表示パネル10は、有機化合物の電界発光現象を利用した有機EL表示パネルであり、薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)が形成された基板100x(TFT基板)に、各々が画素を構成する複数の有機EL表示素子100が行列状に配され、上面より光を発するトップエミッション型の構成を有する。ここで、本明細書では、図3におけるX方向、Y方向、Z方向を、それぞれ表示パネル10における、行方向、Y方向、厚み方向とする。
画素電極層119は、平面視において矩形形状であり、光反射材料からなる。行列状に配された画素電極層119は、行方向に順に並んだ3つの自己発光領域100aR、100aG、100aBに対応する。
同様に、列絶縁層522Yに覆われていて画素電極層119間の行方向間隙δXと重なる範囲が画素電極間領域100dとなる。
表示パネル10における有機EL表示素子100の構成を図6及び図7の模式断面図を用いて説明する。図6は、図3におけるA−Aで切断した模式断面図である。図7は、図3におけるB−Bで切断した模式断面図である。
本実施の形態に係る表示パネル10は、Z軸方向下方に薄膜トランジスタが形成された基板100x(TFT基板)が構成され、その上に有機EL素子部が構成されている。
基板100xは表示パネル10の支持部材であり、基材(不図示)と、基材上に形成された薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)層(不図示)と、基材上及びTFT層上に形成された層間絶縁層(不図示)とを有する。
基材は、パネル10の支持部材であり、平板状である。基材の材料としては、電気絶縁性を有する材料、例えば、ガラス材料、樹脂材料、半導体材料、絶縁層をコーティングした金属材料などを用いることができる。
基板100xの上面に位置する層間絶縁層は、TFT層によって凹凸が存在する基板100xの上面の少なくともサブ画素100seを平坦化するものである。また、層間絶縁層は、配線及びTFTの間を埋め、配線及びTFTの間を電気的に絶縁している。
(1)画素電極層119
基板100xの上面に位置する層間絶縁層上には、サブ画素100se単位で画素電極層119が設けられている。画素電極層119は、発光層123へキャリアを供給するためのものであり、例えば陽極として機能した場合は、発光層123へホールを供給する。また、パネル10がトップエミッション型であるため、画素電極層119は、光反射性を有し、画素電極層119の形状は、矩形形状をした平板状であり、画素電極層119は行方向に間隔δXをあけて、間隙522zのそれぞれにおいて列方向に間隔δYをあけて基板100x上に配されている。また、基板100xの上面に開設されたコンタクトホールを通して、画素電極層119の一部を基板100x方向に凹入された画素電極層119の接続凹部119cとTFTのソースS1とが接続される。
画素電極層119上には、ホール注入層120、ホール輸送層121が順に積層され、ホール輸送層121はホール注入層120に接触している。ホール注入層120、ホール輸送層121は、画素電極層119から注入されたホールを発光層123へ輸送する機能を有する。
画素電極層119、ホール注入層120及びホール輸送層121の端縁を被覆するように絶縁物からなる絶縁層122が形成されている。絶縁層122は、列方向に延伸して行方向に複数並設されている列絶縁層522Yと、行方向に延伸して列方向に複数並設されている行絶縁層122Xとがあり、図5に示すように、列絶縁層522Yと行絶縁層122Xとで格子状をなしている(以後、行絶縁層122X、列絶縁層522Yを区別しない場合は「絶縁層122」とする)。
また、行絶縁層122Xは、画素電極層119の列方向における外縁119a1、a2上方に存在し、画素電極層119の一部119bと重なった状態で形成され、行絶縁層122Xが形成される非自己発光領域100bの列方向長さは、画素電極層119の列方向外縁119a1、a2間の距離δXより所定長さ大きく構成されている。
絶縁層122は、画素電極層119の外縁119a1、a2、a3、a4(以後、区別しない場合には「外縁119a」とする)と、対向電極層125との間における厚み方向(Z方向)の電流リークを防止するために、絶縁層122は、体積抵抗率が1×106 Ωcm以上の絶縁性を備えていることが必要である。そのために、絶縁層122は、は後述するように所定の絶縁材料からなる構成を採る。絶縁層122に用いることができる黒色顔料、樹脂材料と、絶縁性との関係については、後述する。
表示パネル10は、列絶縁層522Yと間隙522zとが交互に多数並んだ構成を有する。列絶縁層522Yにより規定された間隙522zには、発光層123が列方向に延伸して形成されている。自己発光領域100aRに対応する赤色間隙522zR、自己発光領域100aGに対応する緑色間隙522zG、自己発光領域100aBに対応する青色間隙522zBには、それぞれ各色に発光する発光層123が形成されている。
発光層123は、画素電極層119からキャリアが供給される部分のみが発光するので、層間に絶縁物である行絶縁層122Xが存在する範囲では、有機化合物の電界発光現象が生じない。そのため、発光層123は、行絶縁層122Xがない部分のみが発光して、この部分が自己発光領域100aとなり、自己発光領域100aの列方向における外縁は、行絶縁層122Xの列方向外縁により規定される。
絶縁層122上及び絶縁層122により規定された開口内には、発光層123の上に電子輸送層124が形成されている。また、本例では、発光層123から露出する各列絶縁層522Yの上面522Yb上にも配されていている。電子輸送層124は、対向電極層125から注入された電子を発光層123へ輸送する機能を有する。
電子輸送層124を被覆するように、対向電極層125が積層形成されている。対向電極層125については、表示パネル10全体に連続した状態で形成され、ピクセル単位あるいは数ピクセル単位でバスバー配線に接続されていてもよい(図示を省略)。対向電極層125は、画素電極層119と対になって発光層123を挟むことで通電経路を作り、発光層123へキャリアを供給するものであり、例えば陰極として機能した場合は、発光層123へ電子を供給する。対向電極層125は、電子輸送層124の表面に沿って形成され、各発光層123に共通の電極となっている。
(7)封止層126
対向電極層125を被覆するように、封止層126が積層形成されている。封止層126は、発光層123が水分や空気などに触れて劣化することを抑制するためのものである。封止層126は、対向電極層125の上面を覆うように表示パネル10全面に渡って設けられている。
封止層126のZ軸方向上方には、上部基板130のZ軸方向下側の主面にカラーフィルタ層128が形成されたCF基板131が配されており、接合層127により接合されている。接合層127は、基板100xから封止層126までの各層からなる背面パネルとCF基板131とを貼り合わせるとともに、各層が水分や空気に晒されることを防止する機能を有する。
接合層127の上に、上部基板130にカラーフィルタ層128が形成されたCF基板131が設置・接合されている。上部基板130には、表示パネル10がトップエミッション型であるため、例えば、カバーガラス、透明樹脂フィルムなどの光透過性材料が用いられる。また、上部基板130により、表示パネル10、剛性向上、水分や空気などの侵入防止などを図ることができる。
上部基板130には画素の各色自己発光領域100aに対応する位置にカラーフィルタ層128が形成されている。カラーフィルタ層128は、R、G、Bに対応する波長の可視光を透過させるために設けられる透明層であり、各色画素から出射された光を透過させて、その色度を矯正する機能を有する。例えば、本例では、赤色間隙522zR内の自己発光領域100aR、緑色間隙522zG内の自己発光領域100aG、青色間隙522zB内の自己発光領域100aBの上方に、赤色、緑色、青色のフィルタ層128R、G、Bが各々形成されている。カラーフィルタ層128は、具体的には、例えば、複数の開口部を画素単位に行列状に形成されたカラーフィルタ形成用のカバーガラスからなる上部基板130に対し、カラーフィルタ材料および溶媒を含有したインクを塗布する工程により形成される。
図4、5に示す各部の構成材料について、一例を示す。
(1)基板100x(TFT基板)
下部基板としては、例えば、ガラス基板、石英基板、シリコン基板、硫化モリブデン、銅、亜鉛、アルミニウム、ステンレス、マグネシウム、鉄、ニッケル、金、銀などの金属基板、ガリウム砒素基などの半導体基板、プラスチック基板等を採用することができる。また、透光性を有する材料を用いることにより、透過型表示パネルとして利用することが可能となる。また、可撓性を有するプラスチック材料として、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂いずれの樹脂を用いてもよい。材料としては、電気絶縁性を有する材料、例えば、樹脂材料を用いることができる。具体的には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリ−(4−メチルベンテン−1)、アイオノマー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、アクリル−スチレン共重合体(AS樹脂)、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリオ共重合体(EVOH)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート(PEN)、プリシクロヘキサンテレフタレート(PCT)等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、ポリフェニレンオキシド、変形ポリフェニレンオキシド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル(液晶ポリマー)、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうち1種、または2種以上を積層した積層体を用いることができる。
(2)画素電極層119
画素電極層119は、金属材料から構成されている。トップエミッション型の本実施の形態に係る表示パネル10の場合には、層厚を最適に設定して光共振器構造を採用することにより出射される光の色度を調整し輝度を高めているため、画素電極層119の表面部が高い反射性を有することが必要である。本実施の形態に係る表示パネル10では、画素電極層119は、金属層、合金層、透明導電膜の中から選択される複数の膜を積層させた構造であってもよい。金属層としては、例えば、銀(Ag)またはアルミニウム(Al)を含む金属材料から構成することができる。合金層としては、例えば、APC(銀、パラジウム、銅の合金)、ARA(銀、ルビジウム、金の合金)、MoCr(モリブデンとクロムの合金)、NiCr(ニッケルとクロムの合金)等を用いることができる。透明導電層の構成材料としては、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)や酸化インジウム亜鉛(IZO)などを用いることができる。
ホール注入層120は、例えば、銀(Ag)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、バナジウム(V)、タングステン(W)、ニッケル(Ni)、イリジウム(Ir)などの酸化物、あるいは、PEDOT(ポリチオフェンとポリスチレンスルホン酸との混合物)などの導電性ポリマー材料からなる層である。
(4)ホール輸送層121
ホール輸送層121は、例えば、ポリフルオレンやその誘導体、あるいはポリアリールアミンやその誘導体などの高分子化合物などを用いることができる。
絶縁層122は、樹脂等の有機材料を用い形成されており絶縁性を有する。樹脂材料を主成分とし、これに黒色顔料を添加してなる樹脂材料からなる。
絶縁層122の形成に用いる有機材料の例としては、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック型フェノール樹脂等があげられる。絶縁層122は、有機溶剤耐性を有することが好ましい。さらに、絶縁層122は、製造工程中において、エッチング処理、ベーク処理など施されることがあるので、それらの処理に対して過度に変形、変質などをしないような耐性の高い材料で形成されることが好ましい。
黒色顔料としては、例えば、カーボンブラック顔料、チタンブラック顔料、その他金属酸化物顔料、有機顔料などを採用することができる。金属酸化物に用いる金属としては、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)などを用いることができる。
(6)発光層123
発光層123は、上述のように、ホールと電子とが注入され再結合されることにより励起状態が生成され発光する機能を有する。発光層123の形成に用いる材料は、湿式印刷法を用い製膜できる発光性の有機材料を用いることが必要である。
電子輸送層124は、例えば、オキサジアゾール誘導体(OXD)、トリアゾール誘導体(TAZ)、フェナンスロリン誘導体(BCP、Bphen)などを用い形成されている。
(8)対向電極層125
対向電極層125は、光透過性を有する導電材料が用いられる。例えば、酸化インジウムスズ(ITO)若しくは酸化インジウム亜鉛(IZO)などを用い形成される。また、銀(Ag)又はアルミニウム(Al)などを薄膜化した電極を用いてもよい。また、銀(Ag)又はアルミニウム(Al)などを薄膜化した電極を用いてもよい。
封止層126は、発光層123などの有機層が水分に晒されたり、空気に晒されたりすることを抑制する機能を有し、例えば、窒化シリコン(SiN)、酸窒化シリコン(SiON)などの透光性材料を用い形成される。また、窒化シリコン(SiN)、酸窒化シリコン(SiON)などの材料を用い形成された層の上に、アクリル樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂材料からなる封止樹脂層を設けてもよい。
(10)接合層127
接合層127の材料は、例えば、樹脂接着剤等からなる。接合層127は、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などの透光性材料樹脂材料を採用することができる。
上部基板130としては、例えば、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板等に透光性材料を採用することができる。
(12)カラーフィルタ層128
カラーフィルタ層128としては、公知の樹脂材料(例えば市販製品として、JSR株式会社製カラーレジスト)等を採用することができる。
(1)画素電極層119の形成
図8(a)に示すように、層間絶縁層までが形成されたTFT基板100x0を準備する。層間絶縁層にコンタクト孔を開設し、画素電極層119を形成する。
画素電極層119の形成は、スパッタリング法あるいは真空蒸着法などを用い金属膜を形成した後、フォトリソグラフィー法およびエッチング法を用いパターニングすることでなされる。なお、画素電極層119は、TFTの電極と電気的に接続された状態となる。
図8(b)に示すように、画素電極層119上に対して、ホール注入層120、ホール輸送層121を形成し、その縁部を覆うように絶縁層122を形成する。
ホール注入層120、ホール輸送層121は、スパッタリング法を用い酸化金属(例えば、酸化タングステン)からなる膜を形成した後、フォトリソグラフィー法およびエッチング法を用い各画素単位にパターニングすることで形成される。
図8(b)に示すように、ホール輸送層121の縁部を覆うように絶縁層122を形成する。絶縁層122の形成では、先ず行絶縁層122Xを形成し、その後、各画素を規定する間隙522Zを形成するように列絶縁層522Yを形成し、間隙522Z内の行絶縁層122Xと行絶縁層122Xとの間にホール輸送層121の表面が露出するように設けられる。
絶縁層122の上限膜厚は、10μm以上では、製造時の膜厚バラツキがより大きくなると共にボトム線幅の制御が困難となる。また、タクト増大による生産性低下の観点から7μm以下が望ましい。また、下限膜厚は、膜厚が薄くなるとともに膜厚とボトム線幅とを同程度にする必要があり、下限膜厚が1μm以下では、解像度の制約により所望のボトム線幅を得ることが困難となる。一般的なフラットパネルディスプレイ用露光機の場合には2μmが限界となる。したがって、絶縁層122の厚みは、例えば、1μm以上10μm以下、より好ましくは2μm以上7μm以下であることが好ましい。本実施の形態では、約5.0μmとした。
(4)発光層123、および電子輸送層124の形成
図8(c)に示すように、行絶縁層122X、列絶縁層522Yで規定された各間隙522Z内に、ホール輸送層121側から順に、発光層123、および電子輸送層124を積層形成する。
(5)対向電極層125および封止層126の形成
図8(d)に示すように、間隙522Z内、及び列絶縁層522Y上にベタ膜として電子輸送層124を被覆するように、対向電極層125および封止層126を順に積層形成する。対向電極層125および封止層126は、CVD法、スパッタリング法などを用い形成できる。
次に、図9(a)〜(d)を用いてCF基板131の製造工程を例示する。
透明な上部基板130を準備する(図9(a))。次に、上部基板130表面に、紫外線硬化樹脂成分を主成分とするカラーフィルタ層128(例えば、G)の材料を溶媒に分散させ、ペースト128Xを塗布し(図9(b))、溶媒を一定除去した後、所定のパターンマスクPM2を載置し、紫外線照射を行う(図9(c))。その後はキュアを行い、パターンマスクPM2及び未硬化のペースト128Xを除去して現像すると、カラーフィルタ層128(G)が形成される(図9(d))。この図9(b)、(d)の工程を各色のカラーフィルタ材料について同様に繰り返すことで、カラーフィルタ層128(R)、128(B)を形成する。なお、ペースト127Xを用いる代わりに市販されているカラーフィルタ製品を利用してもよい。
(7)CF基板131と背面パネルとの貼り合わせ
次に、基板100xから封止層126までの各層からなる背面パネルに、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などの透光性紫外線硬化型樹脂を主成分とする接合層127の材料を塗布する(図10(a))。
6.表示パネル10の効果について
以下、表示パネル10から得られる効果について説明する。図11は、表示パネル10を用いた表示装置1の機能を説明する図である。
発明者らは、反射画素電極層の外縁での外光の照り返しによる表示のコントラストが低下を抑制するために各種の検討を行った。発明者らの検討では、画素電極層119はスパッタリング法あるいは真空蒸着法などのプロセスにより形成されているのでその上面の表面は平滑であり、画素電極層119の外縁119a以外の上面での外光の照り返しは比較的目立ちにくい。これに対し、画素電極層119の外縁119aはエッチングによりパターン形成さているので、外縁のエッジ面の表面粗さは上面に比べて大きく、また、エッジ面は垂直方向から台形状に傾斜した形状をなしている。そのため、表示パネル面内のあらゆる方向に微細にパターンニングされた画素電極層119の外縁に対し外光が当たると乱反射が生じ、何れかの方向に反射された光が観察者の目に入ることにより表示パネル面のギラツキとして認識され、表示画像の品質低下の要因となる。例えば、上部基板130の上方であって平面視における列方向から外光を当てると画素電極層119の外縁119a1、a2による反射光が列方向に強い照り返しが生じ、平面視における行方向から外光を当てると画素電極層119の外縁119a3、a4による反射光が行方向に強い照り返しが生じる。
絶縁層122は、樹脂材料に黒色顔料を添加して構成されている。黒色顔料としては、例えば、カーボンブラック顔料、チタンブラック顔料、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)など金属酸化物顔料、有機顔料などを採用することができる。発明者らの検討では、光学濃度(OD値)を高めるために樹脂材料に添加する黒色顔料の比率を高めた場合、有機化合物を含んだインクに対する親液性が増し、インクに対する撥液性は低下する。絶縁層122の光学濃度(OD値)を0.5以上1.5以下とすることにより、発光層123の材料となる上述の有機化合物を含んだインクに対する親液性と撥液性とを製造プロセス上許容可能な範囲に納めることが可能となった。
上述のとおり、画素電極層119の外縁119aと、対向電極層125との間における厚み方向(Z方向)の電流リークを防止するために、絶縁層122は体積抵抗率が1×106 Ωcm以上の絶縁性を備えていることが必要である。発明者らの検討では、絶縁層122は、樹脂材料にカーボンブラック顔料、チタンブラック顔料、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)など金属酸化物顔料からなる黒色顔料を添加して構成において、光学濃度(OD値)を高めるために樹脂材料に添加する黒色顔料の比率を高めた場合、絶縁性が低下するが、絶縁層122の光学濃度(OD値)を1.5以下とすることにより、体積抵抗率が1×106 Ωcm以上の絶縁性を確保することができた。仮に、光学濃度(OD値)を2.0以上とした場合には、体積抵抗率が1×106 Ωcm未満となり、画素電極層119の外縁119aによる電流リークを防止するために必要な絶縁性は確保できなかった。
6.4 透過率
表示パネル10では、画素電極層119間の列方向間隙δYに相当する画素電極間領域100cは、自己発光領域100aに比べて面積比が10%以上30%以下に構成されている。そのため、表示パネル10では、絶縁層122を光学濃度(OD値)0.5以上1.5以下としたことにより、透光性材料からなる基板100xを用いた場合には、基板100xの裏面から入射される光を画素電極間領域100c及び100dを透過させて上方に出射させることができ、透過型表示パネルとして利用することができる。仮に、光学濃度(OD値)を2.0以上とした場合には、透光性材料からなる基板100xを用いた場合でも、基板100xの裏面から入射される光を上方に出射することができず、透過型表示パネルとして利用することはできない。
表示パネル10を透過型表示パネルとして利用したときには、図12(a)に示すように、例えば、観測者OPに対して表示装置1の裏面側に風景Xがあるとき、観測者OPは表示装置1の裏面から入射され画素電極間領域100c及び100dを透過して表示装置1上方に出射される透過光b1、b2、b3と、表示装置1の自己発光領域100aから出射される光a1、a2、a3、a4とを同時に見ることができる。表示装置1を観光用の車両の窓等に利用し、表示装置1に観光情報等を表示して利用することができる。
以上説明したように、実施の形態1に係る表示パネル10は、複数のサブ画素100seが行列状に配された表示パネル10において、基板100xと、基板100x上に行列状に配され光反射材料からなる複数の画素電極層と119、少なくとも画素電極層119の行及び列方向の外縁119a上方と、当該外縁間に位置する基板上の画素電極間領域100c、d上方とに配されてなる絶縁層122と、複数の画素電極層119のそれぞれの上方に配された有機機能層120、121、123、124と、複数の有機機能層120、121、123、124上方に配された透光性の対向電極層125とを備え、有機機能層120、121、123、124は、絶縁層122が存在しない画素電極層119上方の領域において有機電界発光を生ずる発光層123を含み、絶縁層122の基板の平面視方向の光学濃度は0.5以上1.5以下である構成を採る。
また、表示パネル10は、絶縁層122は、少なくとも画素電極層119の行方向の外縁119a3、a4上方と、行方向外縁119a3、a4間に位置する基板100x上方とに配されてなる複数の列絶縁層522Yと、少なくとも画素電極層119の列方向の外縁119a1、a2上方と、列方向外縁119a1、a2間に位置する基板100x上方とに配されてなる複数の行絶縁層122Xとを含み、発光層123は、隣接する列絶縁層522Y間の間隙522zそれぞれに配されている構成としてもよい。
≪実施の形態2≫
実施の形態1に係る表示パネル10では、絶縁層122の形状は、いわゆるラインバンク状の絶縁層形状を採用した。具体的には、各列絶縁層522Yは、行方向に隣接する2つの画素電極層119の行方向外縁の上方に形成され、列方向に隣接する2つの画素電極層119の列方向外縁及び外縁に隣接する領域の上方には、各条が行方向に延伸する絶縁層122Xが複数列方向に並設され、列絶縁層522Yと行絶縁層122Xとは直交して格子状の絶縁層122を構成する構成とした。
実施の形態2に係る表示パネル10Aでは、複数の画素電極層119が基板100x上に行列状に配され、それらを覆うように絶縁層122が積層され、画素電極層119の外縁内方に開口122AZが形成されて自己発光領域100aを形成する、いわゆるピクセルバンク状の絶縁層形状を採る点で実施の形態1と相違する。
1.表示パネル10Aの構成
表示パネル10Aでは、絶縁層122Aの構成、及びホール輸送層121Aと行絶縁層122AXとの積層順が実施の形態1の構成と相違するため、表示パネル10Aに係るこれらの構成について説明する。上記以外の構成については、表示パネル10と同じであり、同一の番号を付して説明は省略する。
図13に示すように、表示パネル10Aには、複数の画素電極層119が基板100x上に行列状に配され、それらを覆うように絶縁層122が積層されている。絶縁層122の材質、厚みは表示パネル10と同じである。
行列状に配されている画素電極層119の上方には、それぞれの画素電極層119の上方、画素電極層119の行及び列方向の外縁の直近内方に矩形形状の開口122Azが開設された絶縁層122が積層されている。
隣り合う列バンク522AY間を間隙522Azと定義したとき、表示パネル10は、列バンク522AYと間隙522Azとが交互に多数並んだ構成を採る。
次に、表示パネル10Aにおける、ホール輸送層121Aと行絶縁層122AXとの積層順について説明する。
表示パネル10Aでは、行絶縁層122AX、及び開口122z内におけるホール注入層120上には、ホール輸送層121Aが積層され、ホール輸送層121Aは開口122zの底においてはホール注入層120に接触している。ホール輸送層121Aの形成は、ホール注入層120、行絶縁層122AX上に対して、インクジェット法を用い、構成材料を含むインクを列バンク522Yにより規定される間隙522z内に塗布した後、焼成することによりなされる。あるいは、スパッタリング法を用い酸化金属(例えば、酸化タングステン)からなる膜を堆積して形成される。その後、フォトリソグラフィ法およびエッチング法を用い各画素単位にパターニングしてもよい。さらに、発光層123の形成は、インクジェット法を用い、構成材料を含むインクを列バンク522AYにより規定される間隙522Az内のホール輸送層121A上に塗布した後、焼成することによりなされる。
以上説明したように、実施の形態1に係る表示パネル10Aは、複数のサブ画素100seが行列状に配された表示パネル10Aにおいて、基板100xと、基板100x上に行列状に配され光反射材料からなる複数の画素電極層と119、少なくとも画素電極層119の行及び列方向の外縁119a上方と、当該外縁間に位置する基板上の画素電極間領域100c、d上方とに配されてなる絶縁層122X、122Yと、複数の画素電極層119のそれぞれの上方に配された有機機能層120、121、123、124と、複数の有機機能層120、121、123、124上方に配された透光性の対向電極層125とを備え、有機機能層120、121、123、124は、絶縁層122が存在しない画素電極層119上方の領域において有機電界発光を生ずる発光層123を含み、絶縁層122の基板の平面視方向の光学濃度は0.5以上1.5以下である構成を採る。さらに、表示パネル10Aは、絶縁層122上方であって、少なくとも画素電極層119の行方向の外縁119a3、a4上方と、行方向外縁119a3、a4間に位置する前記基板100x上方とに配されてなる複数の列バンク522AYをさらに備えた構成としてもよい。
また、表示パネル10Aにおいて、前記絶縁層は前記列バンクよりも光学濃度が高い構成としてもよい。発光層123のインクに対する撥液性を増すために、列バンク522AYにおける黒色顔料の添加比率を低めた場合でも、列バンク522AYに敷設された列絶縁層122AYにおいて黒色顔料の添加比率を高め所定の光学濃度を確保することにより、外縁画素電極層119の外縁119aでの外光の照り返しによる表示のコントラストが低下を抑制することができる。
実施の形態1に係る表示パネル10では、複数の画素電極層119が基板100x上に行及び列方向にそれぞれ間隙δX及びδY離れた状態で行列状に配され、それらを覆うように絶縁層122が積層されており、行絶縁層122Xに覆われた画素電極層119間の列方向の長さが間隙δYに相当する画素電極間領域100cは、自己発光領域100aに比べて面積比が30%以下である構成とした。
実施の形態2に係る表示パネル10Bでは、行絶縁層122Xに覆われた画素電極層119間の列方向の長さが間隙δYが画素電極層119の列方向長さと略等しく、画素電極間領域100cは自己発光領域100aに比べて面積比が10%以上120%以下である点で実施の形態1と相違する。
1 表示パネル10Bの構成
表示パネル10Bでは、基板100xの材質、画素電極層119Bの配置と絶縁層122Cを平面視したときの形状が実施の形態1の構成と相違するため、表示パネル10Bに係るこれらの構成について説明する。上記以外の構成については、表示パネル10と同じであり、同一の番号を付して説明は省略する。図18は、表示パネル10Bの一部を示す模式平面図である。図19は、図18におけるX2部の拡大平面図である。図20は、有機EL表示素子100Bのサブ画素100seに相当する絶縁層122の部分を斜め上方から視した斜視図である。
次に、画素電極層119Bの配置について説明する。画素電極層119は、画素電極層119の形状は、矩形形状をした平板状であり、画素電極層119は行方向に間隔δXをあけて、間隙522Bzのそれぞれにおいて列方向に間隔δYをあけて基板100x上に配されている。表示パネル10と異なる点は、図18、19に示すように、表示パネル10Bでは、列方向に隣接する画素電極層119間の間隔δYが表示パネル10に比べて長く、画素電極層119の列方向長さと略等しい点である。そのため、列方向の長さが間隙δYに相当する画素電極間領域100cは自己発光領域100aに比べて面積比が10%以上120%以下となっている。
2.表示装置1Bの製造方法
表示パネル10Bを用いた表示装置1Bの製造方法について図21を用いて説明する。図21(a)〜(f)は、表示装置1Bの製造工程を示す側断面図である。
次に、表示パネル10裏面側から窒化シリコン(SiN)、酸窒化シリコン(SiON)などを蒸着することにより封止層92を形成して表示パネル10を被覆する(図21(e))。封止層91、92の形成は、窒化シリコン(SiN)、酸窒化シリコン(SiON)層の形成に加えて、又は、それらに替えて、アクリル樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂材料からなる封止樹脂層を設けてもよい。
3.表示装置1Bの利用例
表示装置1Bの利用例について図22を用いて説明する。図22は、有機EL表示装置1Bの利用例を示す模式図である。
図22に示すように、被装着基板90として自動車のサイドウインドウ90C、フロントウインドウ90Dを利用した例である。曲面であるウインドウ90C及び90Dの内面にそれぞれ表示パネル10Bが装置されて表示装置1Bが構成されている。運転者は、運転席から表示装置1に表示される画像や情報を視認するとともに、ウインドウ90C及び90Dを通して同時に路上の状況を視認して運転することができる。
以上説明したように、実施の形態3に係る表示パネル10Bは、基板の平面視において、赤、緑、青の何れかに発光する1サブ画素100Bseのおける画素電極間領域100Bcの面積は、絶縁層122Bが存在しない画素電極層119B上の自己発光領域100Baの面積に対し10%以上120%以下である構成を採る。係る構成により、観測者OPは表示装置1Bの裏面から入射され画素電極間領域100c及び100dを透過して表示装置1上方に出射される透過光と、表示装置1の周辺部に位置する自己発光領域100aから出射される光とを選択的又は同時に視認することができる。
また、表示パネル10Bにおいて、上記何れかの構成において、前記対向電極層上方に透光性材料からなる上部基板を備え、前記上部基板における前記画素電極層の行及び列方向の外縁上方に位置する部分に遮光層は配されていない構成としてもよい。係る構成により、表示パネル10では、背面パネルの画素とCF基板131の遮光層との相対的位置関係を合せた状態で両基板を貼り合わせるための高精度な位置調整が不要となる。特に、CF基板131に画素毎に色の異なるカラーフィルタ層128が設けない構成においては、背面パネルとCF基板131との位置合わせを省略できる。また、表示パネル10Aが、透明ディスプレイ等、CF基板131を配さない構成であっても、外光の照り返し抑制と発光効率を向上とを実現することができる。
実施の形態では、本実施の形態に係る表示パネル10を説明したが、本発明は、その本質的な特徴的構成要素を除き、以上の実施の形態に何ら限定を受けるものではない。例えば、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。以下では、そのような形態の一例として、パネル10の変形例を説明する。
(1)表示パネル10では、各色サブ画素100seである間隙522zの上方に、透光性材料からなる上部基板130を備え、カラーフィルタ層128が形成されている構成とした。しかしながら、例示した表示パネル10において、透光性材料からなる上部基板130を設けずに、間隙522zの上方にはカラーフィルタ層128を設けない構成としてもよい。これにより、外光の照り返し抑制と発光効率を向上に加え、製造コストを低減することができる。
(2)表示パネル10では、発光層123は、行絶縁層上を列方向に連続して延伸している構成としている。しかしながら、上記構成において、発光層123は、行絶縁層上において画素ごとに断続している構成としてもよい。係る構成によっても、外光の照り返し抑制と発光効率を向上とを実現することができる。
(3)表示パネル10では、行方向に隣接する列絶縁層522Y間の間隙522zに配されたサブ画素100seの発光層123が発する光の色は互いに異なる構成とし、列方向に隣接する行絶縁層122X間の間隙に配されたサブ画素100seの発光層123が発する光の色は同じである構成とした。しかしながら、上記構成において、行方向に隣接するサブ画素100seの発光層123が発する光の色は同じであり、列方向に隣接するサブ画素100seの発光層123が発する光の色が互いに異なる構成としてもよい。また、行列方向の両方において隣接するサブ画素100seの発光層123が発する光の色が互いに異なる構成としてもよい。係る構成によっても、外光の照り返し抑制と発光効率を向上とを実現することができる。
フォトスペーサ(不図示)は、主としてCF基板131と背面パネルとの対向間隔を調整する目的で使用される。例えば、Z方向を軸方向とする円筒形に形成され、Z方向両端部がそれぞれの基板側に当接するように配置される構成としてもよい。なお、フォトスペーサの形状は円筒形に限定されず、直方体や球体等であってもよいし、長尺状に形成してもよい。フォトスペーサの材料としては公知のものが使用でき、透明性の高い樹脂材料、例えばメタクリル酸エステル類を例示することができる。
実施の形態に係る表示パネル10では、画素100eには、赤色画素、緑色画素、青色画素の3種類があったが、本発明はこれに限られない。例えば、発光層が1種類であってもよいし、発光層が赤、緑、青、黄色に発光する4種類であってもよい。
また、上記実施の形態では、画素100eが、マトリクス状に並んだ構成であったが、本発明はこれに限られない。例えば、画素領域の間隔を1ピッチとするとき、隣り合う間隙同士で画素領域が列方向に半ピッチずれている構成に対しても効果を有する。高精細化が進む表示パネルにおいて、多少の列方向のずれは視認上判別が難しく、ある程度の幅を持った直線上(あるいは千鳥状)に膜厚むらが並んでも、視認上は帯状となる。したがって、このような場合も輝度むらが上記千鳥状に並ぶことを抑制することで、表示パネルの表示品質を向上できる。
また、上記実施の形態では、画素電極層119と対向電極層125の間に、ホール注入層120、ホール輸送層121、発光層123及び電子輸送層124が存在する構成であったが、本発明はこれに限られない。例えば、ホール注入層120、ホール輸送層121及び電子輸送層124を用いずに、画素電極層119と対向電極層125との間に発光層123のみが存在する構成としてもよい。また、例えば、ホール注入層、ホール輸送層、電子輸送層、電子注入層などを備える構成や、これらの複数又は全部を同時に備える構成であってもよい。また、これらの層はすべて有機化合物からなる必要はなく、無機物などで構成されていてもよい。
また、上記実施の形態では、一つのサブ画素100seに対して2つのトランジスタTr1、Tr2が設けられてなる構成を採用したが、本発明はこれに限定を受けるものではない。例えば、一つのサブピクセルに対して一つのトランジスタを備える構成でもよいし、三つ以上のトランジスタを備える構成でもよい。
≪補足≫
以上で説明した実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程、工程の順序などは一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない工程については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。
また、発明の理解の容易のため、上記各実施の形態で挙げた各図の構成要素の縮尺は実際のものと異なる場合がある。また本発明は上記各実施の形態の記載によって限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
さらに、本実施の形態に対して当業者が思いつく範囲内の変更を施した各種変形例も本発明に含まれる。
10 有機EL表示パネル
100 有機EL素子
100e 単位画素
100se サブ画素
100a、100Aa、100Ba 自己発光領域
100b、100Ab、100Bb 非自己発光領域
100c、100Ac、100Bc 画素電極間領域
100d、100Ad、100Bd 画素電極間領域
100x 基板(TFT基板)
119 画素電極層
119a1、a2、a3、a4 外縁
119b コンタクト領域(コンタクトウインドウ)
119c 接続凹部
120 ホール注入層
121 ホール輸送層
122 絶縁層
122X、122AX、122BX 行絶縁層
522Y、122AY、522BY 列絶縁層
122Az 開口
522AY 列バンク
522z、522Az、522Bz 間隙
123 発光層
124 電子輸送層
125 対向電極層
126 封止層
127 接合層
128 カラーフィルタ層
130 上部基板
131 CF基板
EL.EL素子部
Tr1.駆動トランジスタ
Tr2.スイッチングトランジスタ
C.容量
Claims (12)
- 複数の画素が行列状に配された有機EL表示パネルであって、
基板と、
前記基板上に行列状に配され光反射材料からなる複数の画素電極層と、
少なくとも前記画素電極層の行及び列方向の外縁上方と、当該外縁間に位置する前記基板上の画素電極間領域上方とに配されてなる絶縁層と、
前記複数の画素電極層のそれぞれの上方に配された有機機能層と、
前記有機機能層上方に配された透光性の対向電極層とを備え、
前記有機機能層は、それぞれの前記画素電極層上方の前記絶縁層が存在しない領域において有機電界発光を生ずる複数の発光層を含み、
前記絶縁層の前記基板の平面視方向の光学濃度は0.5以上1.5以下であり、
前記基板は透光性材料からなり、
前記基板の裏面から入射した光は少なくとも前記画素電極間領域を透過して上方に出射される
有機EL表示パネル。 - 前記絶縁層は、
少なくとも前記画素電極層の行方向の外縁上方と、行方向外縁間に位置する前記基板上方とに配されてなる複数の列絶縁層と、
少なくとも前記画素電極層の列方向の外縁上方と、列方向外縁間に位置する前記基板上方とに配されてなる複数の行絶縁層とを含み、
前記発光層は、隣接する前記列絶縁層間の間隙それぞれに配されている、
請求項1に記載の有機EL表示パネル。 - 前記行絶縁層は前記列絶縁層よりも光学濃度が高い
請求項2に記載の有機EL表示パネル。 - 前記行絶縁層は前記列絶縁層よりも有機溶媒に対する撥液性が低い
請求項3に記載の有機EL表示パネル。 - 前記発光層は、前記行絶縁部上を列方向に連続して配されている
請求項4記載の有機EL表示パネル。 - 前記絶縁層上方であって、
少なくとも前記画素電極層の行方向の外縁上方と、行方向外縁間に位置する前記基板上方とに配されてなる複数の列バンクをさらに備えた
請求項1に記載の有機EL表示パネル。 - 前記絶縁層は前記列バンクよりも光学濃度が高い
請求項6に記載の有機EL表示パネル。 - 複数の画素が行列状に配された有機EL表示パネルであって、
基板と、
前記基板上に行列状に配され光反射材料からなる複数の画素電極層と、
少なくとも前記画素電極層の行及び列方向の外縁上方と、当該外縁間に位置する前記基板上の画素電極間領域上方とに配されてなる絶縁層と、
前記複数の画素電極層のそれぞれの上方に配された有機機能層と、
前記有機機能層上方に配された透光性の対向電極層とを備え、
前記有機機能層は、それぞれの前記画素電極層上方の前記絶縁層が存在しない領域において有機電界発光を生ずる複数の発光層を含み、
前記絶縁層の前記基板の平面視方向の光学濃度は0.5以上1.5以下であり、
前記絶縁層上方であって、
少なくとも前記画素電極層の行方向の外縁上方と、行方向外縁間に位置する前記基板上方とに配されてなる複数の列バンクをさらに備え、
前記絶縁層は前記列バンクよりも光学濃度が高く、
前記列バンクは前記絶縁層よりも有機溶媒に対する撥液性が高い
有機EL表示パネル。 - 前記基板の平面視において、赤、緑、青の何れかに発光する1サブ画素における前記画素電極間領域の面積は、前記絶縁層が存在しない前記画素電極層上の自己発光領域の面積に対し10%以上120%以下である
請求項1から8の何れか1項に記載の有機EL表示パネル。 - 前記絶縁層は、樹脂バインダと、カーボン、モリブデン、クロムから選択される1以上の成分とを含む
請求項1から9の何れか1項に記載の有機EL表示パネル。 - 前記対向電極層上方に透光性材料からなる上部基板を備え、
前記上部基板における前記画素電極層の行及び列方向の外縁上方に位置する部分に遮光層は配されていない
請求項1から10の何れか1項に記載の有機EL表示パネル。 - 前記基板は可撓性を有する
請求項1から11の何れか1項に記載の有機EL表示パネル。
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