JP2002289357A - 有機エレクトロルミネッセンス表示パネル - Google Patents
有機エレクトロルミネッセンス表示パネルInfo
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Abstract
ネッセン表示パネルを提供する。 【解決手段】 第1表示電極、有機化合物からなる発光
層を含む1以上の有機機能層、及び第2表示電極が基板
上に順に積層された有機エレクトロルミネッセンス素子
と、当該有機エレクトロルミネッセンス素子を絶縁膜を
介して複数個配列してなる有機エレクトロルミネッセン
ス表示パネルであって、絶縁膜は可視光領域におけるO
D値が0.5以上である有機エレクトロルミネッセンス
表示パネル。
Description
て発光するエレクトロルミネッセンス(以下、ELとい
う)を呈する有機化合物材料からなる発光層を含む1以
上の薄膜(以下、有機機能層という)を備えた有機EL
素子を複数個基板上に所定パターンで形成することによ
って作られる有機EL表示パネルに関する。
透明電極と、有機機能層と、陰極の金属電極とが順次積
層されて構成される。有機機能層は、例えば発光層の単
一層、または有機正孔輸送層及び発光層の2層構造、あ
るいは有機正孔輸送層、発光層及び有機電子輸送層の3
層構造、さらにこれらの適切な層間に電子或いは正孔の
注入層を挿入した積層体である。
が所定パターンでもって基板上に形成されることによ
り、マトリクス表示パネルを得ることができる。例え
ば、このマトリクス表示パネルとしては、特開平8−3
15981号公報に開示されている様にフルカラーディ
スプレイを形成することができる。このフルカラーディ
スプレイは、交差している行と列において配置された複
数の有機EL素子の発光画素からなる画像表示配列を有
している発光装置である。例えばマトリクス表示タイプ
のものはガラスなどの透明な基板上に、透明電極層を含
む行電極と、有機機能層と、行電極に交差する金属電極
層を含む列電極とが順次積層された複数の有機EL素子
と、行電極と列電極のショートを防ぐ目的として各々の
有機EL素子の間に形成されたストライプ状、又は格子
状等の絶縁膜と、で構成される。行電極は、各々が帯状
に形成されるとともに、所定の間隔をおいて互いに平行
となるように配列されており、列電極も同様である。こ
のように、マトリクス表示タイプの表示パネルは、複数
の行と列の電極の交差点に位置する複数の有機EL素子
の発光画素からなる画像表示配列を有している。また従
来この絶縁膜として、ポリイミド等の比較的透明な材
料、もしくは液晶ディスプレイのブラックマトリクスで
用いられている材料等が用いられている。
仕事関数の関係からAlなどの金属材料を用いる。しか
しながらAlなどの金属電極層は可視光の反射率が高い
為、外部から当該有機EL表示パネルに入射した外光の
一部が列電極によって反射されて基板面から出射され
る。また外光の一部は基板自体によって反射され、反射
光となる。このため、有機EL表示パネル自体の反射率
は高く、コントラストのよい表示は得られなかった。
42170号公報では行電極の外側に偏光層を設け、コ
ントラストを改善した有機EL表示パネルが開示されて
いる。しかしながら、偏光層として用いられる偏光フィ
ルタは高価な上、反射率の角度依存性が大きく視野角に
よってコントラストが大きく変化してしまうという問題
があった。
なかった絶縁膜の反射率とOD値との関係を初めて見出
すとともに、有機EL表示パネルにとって良好な反射率
を得る為に、最低限必要なOD値を特定することに初め
て成功した。以上のように本発明は上述の問題に鑑みな
されたものでありコントラストのよい有機EL表示パネ
ルを提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、第1表示電極、有機化合
物からなる発光層を含む1以上の有機機能層、及び第2
表示電極が基板上に順に積層された有機EL素子と、当
該有機EL素子を絶縁膜を介して複数個配列してなる有
機EL表示パネルであって、前記絶縁膜は可視光領域に
おけるOD値が0.5以上であることを特徴とする。
機EL表示パネルにおいて、前記絶縁膜は30Vの電圧
を印加した時の電流密度が10−8A/mm2オーダー
以下であることを特徴とする。
機EL表示パネルにおいて、前記絶縁膜の体積抵抗値が
1.0×1012Ω・cm以上であることを特徴とす
る。
載の有機EL表示パネルにおいて、前記絶縁膜の最表面
は前記基板の表面に向かう領域において、前記基板に対
し垂直より小なる傾斜角で傾斜する傾斜面を有すること
を特徴とする。
載の有機EL表示パネルにおいて、前記絶縁膜は前記有
機EL素子の間に格子状に設けられていることを特徴と
する。
載の有機EL表示パネルにおいて、少なくとも前記絶縁
膜の最表面上の一部に隔壁を有することを特徴とする。
載の有機EL表示パネルにおいて、前記基板の表面上に
遮光性を有する層が設けられていることを特徴とする。
機EL表示パネルにおいて、遮光性を有する前記層はN
Dフィルタであることを特徴とする。
載の有機EL表示パネルにおいて、前記基板は遮光性を
有する基板であることを特徴とする。
有機EL表示パネルにおいて、遮光性を有する前記基板
はNDフィルタであることを特徴とする。
例を図面を参照しつつ説明する。図1は実施例の有機E
L表示パネルを正面から透視した部分拡大正面図であ
る。有機EL表示パネルは、図1に示すように、ガラス
等からなる透明な基板2上にマトリクス状に配置されか
つ各々が赤R、緑G及び青Bの発光部からなる発光画素
1の複数からなる画像表示配列領域1aを有している。
水平方向に互いに平行な複数のストライプ上の透明電極
からなる第1表示電極ライン3即ち陽極と、垂直方向に
互いに平行な複数のストライプ上の金属電極からなる第
2表示電極ライン4即ち陰極との交差する部分の透明電
極3aの位置で発光部、すなわち有機EL素子が形成さ
れている。また各々の有機EL素子を囲むように黒色絶
縁体層5が格子上に形成されている。
Aに沿った部分断面図であり、図3は図1の有機EL表
示パネルの線分CCに沿った部分断面図である。図2及
び図3に示すように、有機EL素子7の各々は、基板2
上に順に積層された、第1表示電極ライン3、有機化合
物からなる発光層を含む1以上の有機機能層6、及び第
2表示電極4からなる。
間に設けられ、その最表面は基板の表面Dに向かう領域
において垂直より小なる傾斜角θで傾斜する傾斜面を有
している。つまり黒色絶縁膜層5の頂部Eは、いわゆる
テ−パ形状となっている。この黒色絶縁膜5の最表面の
傾斜角が垂直以上であると、その上に形成される有機機
能層6、及び/または第2表示電極4が黒色絶縁膜5の
頂部によって切り離され、その部分から有機機能層6が
剥離したり、その部分からの水分の浸入によって非発光
部が生じてしまう。よって黒色絶縁膜5の最表面の傾斜
角は垂直より小、つまり頂部はテ−パ形状でなければな
らない。
ガラス基板2上にインジウム錫酸化物(ITO)からな
る透光性の第1表示電極として陽極3を蒸着又はスパッ
タにより成膜する。また、第1表示電極の画素を形成す
る部分を除き、第1表示電極上に黒色絶縁膜5をフォト
リソグラフィ等で形成する。その上に、銅フタロシアニ
ンからなる正孔注入層、TPD(トリフェニルアミン誘
導体)からなる正孔輸送層、Alq3(アルミキレート
錯体)からなる発光層、Li2O(酸化リチウム)から
なる電子注入層を順次、蒸着して有機機能層6を形成す
る。さらに、この上に第2表示電極として蒸着によっ
て、Alからなる陰極4を陽極3の電極パターンと対向
するように成膜する。最後に防湿対策として、有機EL
素子7及び黒色絶縁膜5を水分を吸着する吸着材を貼り
つけた封止缶や無機パッシベーション膜(図示せず)等
で覆い、有機EL表示パネルが完成する。
示パネルの黒色絶縁膜部の可視光に対する反射率は10
%オーダー以下が望ましく、それ以上の反射率の黒色絶
縁膜を有機EL表示パネルに用いた場合、良好なコント
ラストが得られない。そこで有機EL表示パネルの黒色
絶縁膜部のOD値(透過率の逆数のlog値)と反射率
との関係を調べる為、ITO付のガラス基板に黒色絶縁
膜とその上にAlを順に成膜し、黒色絶縁膜のOD値
と、各OD値において可視光領域(400〜700n
m)に対するガラス基板側からの反射率を測定した。図
4はその関係を示した図である。なお、反射率の測定に
は市販の分光測色計を使用した。
はOD値に関わらず反射率は6〜7%で一定となり、そ
れ以上OD値を上げても反射率の改善はみられない。ま
た、OD値を下げていった場合、OD値0.5以下で急
激に反射率が上昇する。
して黒色絶縁膜が用いられる場合、バックライトの透過
光をほぼ完全に遮断する必要があるため、少なくとも黒
色絶縁膜はOD値が2.0以上必要となるが、有機EL
表示パネルの場合は図4から明らかなように、OD値が
0.5以上であれば黒色絶縁膜にとって必要最低限の反
射率である10%オーダー以下に達することが分かる。
調べる為、OD値が0.02である従来の絶縁膜と、
0.68、及び1.21の黒色絶縁膜の3種類の絶縁膜
を用い、1画素の発光面積が約1.15×10−2mm
2、開口率60%の有機EL表示パネルを作成し、可視
光領域における有機EL表示パネルの反射率とその平均
値を測定した。その結果を図5に示す。
を用いた有機EL表示パネルの反射率は可視光領域での
平均値で63.7%となり、OD値0.68の黒色絶縁
膜では45.9%、OD値1.21の黒色絶縁膜では4
5.4%となった。以上より有機EL表示パネルの反射
率についても図4の結果と同様にOD値が約0.7まで
は反射率は低下し、それ以上のOD値では反射率の低下
は殆ど見られないことが分かる。
調整する場合は、黒色絶縁膜の材料となる樹脂にカーボ
ンや有機顔料を含有させ、その濃度で調整を行う。カー
ボンや有機顔料の濃度が高くなればなるほどOD値は上
昇する。しかしながら、有機顔料の濃度が高くなればな
るほど樹脂の流動性が悪くなり、黒色絶縁膜形成後その
最表面の傾斜角は垂直以上となってしまう。そうなる
と、前述のように、その上に形成された有機機能層、及
び第2表示電極が黒色絶縁膜の頂部によって切り離さ
れ、その部分が非発光部となってしまう。
ど黒色絶縁膜の絶縁性が悪くなる。液晶ディスプレイの
ブラックマトリクスの場合は、その構造上ブラックマト
リクスに絶縁性は要求されない。有機EL表示パネルに
おいては、通常の発光工程では陽極と陰極間に順方向電
圧を印加する為、電流は素子に流れ、黒色絶縁膜の絶縁
性については陽極と陰極間でショートしないレベルであ
れば、それほど高い値は要求されない。しかしながら、
特開平4−308687号公報や特開平6−30135
5号公報に開示されているように、有機EL表示パネル
はその電気特性の劣化を抑制する為や非選択画素へのリ
ーク電流による誤発光を防止する為に、非発光時に陰極
と陽極間に逆方向電圧を印加する、いわゆる逆バイアス
電圧を印加する工程が必要とされる。逆方向に電圧を印
加した場合、有機EL素子は半導体特性を持つ為、電流
は素子に流れにくく、黒色絶縁膜の絶縁性が十分でない
と、素子に比べ黒色絶縁膜の方に電流が流れてしまい、
逆バイアス印加の効果が十分に得られなくなってしま
う。
光性の材料を用いる場合、材料となる樹脂中のカーボン
や有機顔料の濃度が高いと膜の透過率が非常に低くな
り、フォトリソグラフィにより黒色絶縁膜のパターニン
グを行った際に十分な露光ができなくなったり、パター
ニング用のマスクの位置合わせの際にアライメントマー
クや陽極のパターンが見にくくなり、パターニング後に
パターンずれなどの弊害を生じる。また、高濃度のカー
ボンや顔料などの黒色体を材料の樹脂中に分散させるこ
とにより、それらの析出や凝集などによって材料の保存
安定性が低下したり、現像後に陽極となるITO上に残
渣が残りやすくなったりする。
に含有するカーボン及び有機顔料の濃度を高くすると、
上記のような弊害が発生する為に、その濃度については
それらを考慮して、調整しなければならない。
びエッジ形状との相関を調べる為、後述する各条件にて
各サンプルを作成した。
ターニングし、その上にカーボン濃度7%、及び有機顔
料濃度7%を含有した樹脂材からなる黒色絶縁膜を成膜
し、その上に幅2mmのAl膜を透明電極と略垂直に成
膜し、これをサンプルAとした。
絶縁膜を用いる以外は、上記サンプルAと同様な条件で
サンプルBを作成した。
絶縁膜を用いる以外は、上記サンプルAと同様な条件で
サンプルCを作成した。
た樹脂材からなる黒色絶縁体を用いる以外は、上記サン
プルAと同様な条件でサンプルDを作成した。
た樹脂材からなる黒色絶縁体を用いる以外は、上記サン
プルAと同様な条件でサンプルEを作成した。
た樹脂材からなる黒色絶縁体を用いる以外は、上記サン
プルAと同様な条件でサンプルFを作成した。
絶縁体を用いる以外は、上記サンプルAと同様な条件で
サンプルGを作成した。
た樹脂材からなる黒色絶縁体を用いる以外は、上記サン
プルAと同様な条件でサンプルHを作成した。
極とAl膜間に1V〜30Vまで1V/secで電圧を
印加し、印加電圧30V時において透明電極とAl膜に
囲まれた黒色絶縁膜2mm×2mmの面積に流れる電流
密度を測定した。ここで印加電圧を最大30Vに設定し
たのは、マトリクス駆動における有機EL表示パネルの
最大駆動電圧に相当する為である。また各サンプルにお
ける黒色絶縁膜の頂部の形状の観察も行った。以上をふ
まえ、各サンプルに対し得られた結果を表1に示す。
合、印加電圧30Vにおいて有機EL素子に流れる電流
密度を測定したところ、10−7A/mm2オーダーで
あった。よって、黒色絶縁膜に30Vの電圧を印加した
場合、電流密度が10−7A/mm2オーダー以上であ
ると、有機EL表示パネルにおいて逆方向への電圧印加
工程時に有機EL素子に電流が流れにくくなり、黒色絶
縁膜に電流が流れてしまう。よって黒色絶縁膜は印加電
圧30Vにおいて、少なくとも10−8A/mm2オー
ダー以下である事が要求される。
げる為にカーボンの含有濃度を上げた黒色絶縁物やカー
ボンのみ含有させた黒色絶縁物は十分な絶縁性が得られ
ない事が分かる。また、OD値を上げる為に有機顔料の
含有濃度を上げると黒色絶縁膜の頂部形状がテーパー形
状を保てなくなってしまう事も分かる。このように有機
EL表示パネルに使用する黒色絶縁膜はOD値が高すぎ
ても以上のような弊害が発生する。
絶縁膜は実用上、OD値が0.5以上という条件の他
に、高絶縁性を有し、形成後の頂部形状がテ−パ形状で
なければならないことが分かる。
が、カーボン、有機顔料、及び樹脂の種類や特性によっ
て、上記の条件に必要なOD値や、カーボン及び有機顔
料の含有濃度は当然異なってくる。
断する為に、表1の結果から有機EL表示パネルの黒色
絶縁物として用いるのに十分な絶縁性を持つサンプル
A、サンプルC、及びサンプルEと、絶縁性が不足して
いるサンプルF、及びサンプルHの体積抵抗の測定を行
った。その結果を表2に示す。
サンプルF及びサンプルHを除外する為、有機EL表示
パネルに使用する黒色絶縁膜の体積抵抗値は少なくとも
1.00×1012Ω・cm以上の体積抵抗値が必要で
ある。
ネルは図2、及び図3で表されるような有機EL表示パ
ネルの他にも特開平8−315981公報にあるように
第2表示電極の分離を行うための、該第2表示電極間に
平行に伸長した隔壁を有した有機EL表示パネルにも適
応が可能である。この場合は第2表示電極間の黒色絶縁
膜の最表面上の一部に第2表示電極の分離を行う隔壁が
形成される。
ネルは図2、及び図3で表されるような有機EL表示パ
ネルの他にも第1表示電極間、又は第2表示電極間のど
ちらか一方のみにストライプ状に絶縁膜が形成される有
機EL表示パネルにも適応が可能である。
を改善する為に、上記条件の黒色絶縁膜を用いた有機E
L表示パネルの、基板の表面上にNDフィルタなどの遮
光性を有する層を設けてもよい。
果を検証する為、後述する各条件にて実際に有機EL表
示パネルを作成し、有機EL表示パネルの可視光領域
(400〜700nm)においての反射率、及び開口部
の透過率の平均値を測定した。
5%のNDフィルタを設けるとともに、各有機EL素子
間に本発明の黒色絶縁膜を格子状に設けた開口率40%
の有機EL表示パネルを作成し、その有機EL表示パネ
ルの可視光領域(400〜700nm)においての反射
率、及び開口部の透過率の平均値を測定した。
られている偏光層に該当する円偏光板を設け、また上記
実施例で用いた黒色絶縁膜の代わりに従来の絶縁膜を設
けた以外は上記実施例と同様に有機EL表示パネルを作
成し、その有機EL表示パネルの可視光領域(400〜
700nm)においての反射率、及び開口部の透過率の
平均値を測定した。
膜を設けた以外は上記実施例と同様に有機EL表示パネ
ルを作成し、その有機EL表示パネルの可視光領域(4
00〜700nm)においての反射率、及び開口部の透
過率の平均値を測定した。各測定結果を表3に示す。
ある有機EL表示パネルの基板の表面上にNDフィルタ
を設けるとともに、各有機EL素子間に黒色絶縁膜を格
子状に設けた有機EL表示パネルは良好なコントラスト
が得られる条件である反射率10%オーダー以下である
ことが分かる。
ィルタを用いたが、NDフィルタはその透過率を低くす
ることにより、反射率を更に低くすることが可能である
ため、比較例1と同程度の透過率を有するNDフィルタ
と本発明の黒色絶縁膜を用いれば、有機EL表示パネル
の反射率は比較例1と同程度に抑えることが可能であ
る。
変更可能である為、使用環境に応じて最も適した光学濃
度のNDフィルタを選択できるというメリットもある。
円偏光板と本発明に用いられるNDフィルタの反射率の
角度依存性を図6〜9に示す。
対向する2辺の中心を結んだ中心線を軸として回転さ
せ、各視野角に対する反射率と反射光の波長との関係を
測定した結果であり、図7は図11のように正方形の円
偏光板を対角線を軸として回転させ、各視野角に対する
反射率と反射光の波長との関係を測定した結果であり、
図8は図10のように透過率45%の正方形のNDフィ
ルタを対向する2辺の中心を結んだ中心線を軸として回
転させ、各視野角に対する反射率と反射光の波長との関
係を測定した結果である。
の各条件に対し、視野角85°においての反射率を1と
し、視野角20°の反射率を規格化して、反射率と波長
との関係を表した図である。
0〜600nmの範囲において円偏光板では視野角20
°での反射率が視野角85°の約4〜6倍ほどあるのに
対し、NDフィルタにはそのような角度依存性がほとん
ど無いのが分かる。また、反射光の各スペクトルに対し
ても円偏光板はNDフィルタに比べ、反射率の変化が大
きいのが分かる。
ィルタなどの遮光性を有する層を基板上に設けた有機E
L表示パネルは、自発光である為に液晶ディスプレイ等
に比べて視野角が広いという有機EL表示パネルの長所
を損なうことなく、良好なコントラストを得ることが可
能となる。
面上に設け遮光層としたが、基板自体が遮光性を有する
基板、例えばNDフィルタを基板として用いても、当然
同様の効果が得られる。またNDフィルタや遮光性を有
する基板表面にAR処理(光の干渉を利用して反射率を
低減させる処理)やAG処理(光の散乱を利用して反射
率を低減させる処理)を施すことによって、さらに有機
EL表示パネルの反射率を下げる事が可能となり、良好
なコントラストを得ることができる。
用いる絶縁膜について適正なOD値を設定することによ
り、反射率の低い良好なコントラストが得られる有機E
L表示パネルを提供することができる。また、絶縁膜の
体積抵抗値と形状を規定することにより信頼性の高い有
機EL表示パネルを提供することができる。さらに基板
の表面上に遮光性を有する層を設けるか、または基板自
体に遮光性を有する基板を用いることにより、さらに良
好なコントラストが得られる有機EL表示パネルを提供
することができる。
分正面図。
概略部分断面図。
概略部分断面図。
フ。
域での反射率の変化を示すグラフ。
を示すグラフ。
を示すグラフ。
存性を示すグラフ。
反射率の角度依存性を示すグラフ。
依存性の測定方法を示す図。
示す図。
Claims (10)
- 【請求項1】 第1表示電極、有機化合物からなる発
光層を含む1以上の有機機能層、及び第2表示電極が基
板上に順に積層された有機エレクトロルミネッセンス素
子と、当該有機エレクトロルミネッセンス素子を絶縁膜
を介して複数個配列してなる有機エレクトロルミネッセ
ンス表示パネルであって、 前記絶縁膜は可視光領域におけるOD値が0.5以上で
あることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表
示パネル。 - 【請求項2】 前記絶縁膜は30Vの電圧を印加した
時の電流密度が10 −8A/mm2オーダー以下である
ことを特徴とする請求項1記載の有機エレクトロルミネ
ッセンス表示パネル。 - 【請求項3】 前記絶縁膜の体積抵抗値が1.0×1
012Ω・cm以上であることを特徴とする請求項1記
載の有機エレクトロルミネッセンス表示パネル。 - 【請求項4】 前記絶縁膜の最表面は前記基板の表面
に向かう領域において、前記基板に対し垂直より小なる
傾斜角で傾斜する傾斜面を有することを特徴とする請求
項1乃至3記載の有機エレクトロルミネッセンス表示パ
ネル。 - 【請求項5】 前記絶縁膜は前記有機エレクトロルミ
ネッセンス素子の間の少なくとも一部が格子状に設けら
れていることを特徴とする請求項1乃至4記載の有機エ
レクトロルミネッセンス表示パネル。 - 【請求項6】 少なくとも前記絶縁膜の最表面上の一
部に隔壁を有することを特徴とする請求項1乃至5記載
の有機エレクトロルミネッセンス表示パネル。 - 【請求項7】 前記基板の表面上に遮光性を有する層
が設けられていることを特徴とする請求項1乃至6記載
の有機エレクトロルミネッセンス表示パネル。 - 【請求項8】 遮光性を有する前記層はNDフィルタ
であることを特徴とする請求項7記載の有機エレクトロ
ルミネッセンス表示パネル。 - 【請求項9】 前記基板は遮光性を有する基板である
ことを特徴とする請求項1乃至6記載の有機エレクトロ
ルミネッセンス表示パネル。 - 【請求項10】 遮光性を有する前記基板はNDフィル
タであることを特徴とする請求項9記載の有機エレクト
ロルミネッセンス表示パネル。
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