JP2005209651A - 有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】パネルの反射率を低下させつつ全体透過率を高めることにより、パネルの発光効率を上げることのできる有機ＥＬフイルターを提供し、また、ブラック絶縁体と光フイルターを用いて有機ＥＬ素子の明暗比及び色感を高めることにより、デイスプレイの画質を向上させることのできる有機ＥＬ素子を提供する。
【解決手段】本発明に係る有機ＥＬデイスプレイパネルは、有機ＥＬ(Electro-Luminescence)デイスプレイパネルにおいて、パネル前面の発光領域を除いた残りの領域は外光反射防止用のブラックマトリックスが塗布されたフイルターを含み、また、本発明に係る有機ＥＬ素子は、第１電極、有機ＥＬ層、第２電極からなる複数のピクセル等を含む様々な方式の有機ＥＬ素子において、前記各ピクセル等を除いた全領域にわたって形成されていて、外部入射光の反射を減らし、各ピクセル等を絶縁させるブラック絶縁層(black insulator)と、 前記発光層からの光が外へ放射される方向に設けられた光フイルター(optical filter)と、を含んで構成される。
【選択図】図３
【解決手段】本発明に係る有機ＥＬデイスプレイパネルは、有機ＥＬ(Electro-Luminescence)デイスプレイパネルにおいて、パネル前面の発光領域を除いた残りの領域は外光反射防止用のブラックマトリックスが塗布されたフイルターを含み、また、本発明に係る有機ＥＬ素子は、第１電極、有機ＥＬ層、第２電極からなる複数のピクセル等を含む様々な方式の有機ＥＬ素子において、前記各ピクセル等を除いた全領域にわたって形成されていて、外部入射光の反射を減らし、各ピクセル等を絶縁させるブラック絶縁層(black insulator)と、 前記発光層からの光が外へ放射される方向に設けられた光フイルター(optical filter)と、を含んで構成される。
【選択図】図３
Description
本発明は、表示素子に係り、より詳しくは、有機エレクトロルミネッセンスデイスプレイの画質を向上させる有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法に関する。
近年、表示装置の大型化に伴って空間占有率の低い平面表示素子の要求が高まっているが、このような平面表示素子の一つとしてエレクトロルミネッセンス素子が注目を集めている。
このエレクトロルミネッセンス素子は、使用材料によって無機エレクトロルミネッセンス素子と有機エレクトロルミネッセンス素子とに大別される。
無機エレクトロルミネッセンス素子とは、一般的に発光部に高い電界を印加し、電子をこの高い電界中で加速して発光中心に衝突させ、発光中心を励起することにより発光する素子のことである。
また、有機エレクトロルミネッセンス素子とは、電子注入極(cathod)と正孔注入電極(anode)からそれぞれ電子と正孔を発光部内に注入させることにより、注入された電子と正孔が結合して生成された励起子(excition)が励起状態から基底状態に落ちるときに発光させる素子である。
前述した動作原理を有する無機レクトロルミネッセンス素子は、高い電界が必要とされ１００〜２００Ｖの高い駆動電圧を必要とするのに対して、有機レクトロルミネッセンス素子は、５〜２０Ｖほどの低い電圧で駆動できるという長所があることから、研究が盛んに行われている。
さらに、有機エレクトロルミネッセンス素子は、広い視野角、高速応答性、高コントラスト等の優れた特徴を有するので、グラフィックデイスプレイピクセル、テレビ映像表示の表面光源(surface light source)のピクセルとして用いられ、薄く軽くて、色感が良いので次世代平面デイスプレイに適した素子である。
有機エレクトロルミネッセンス素子は、通常有機ＥＬ素子と呼ばれ、それをさらに詳しく考察すると、次のとおりである。
有機ＥＬとは、電圧をかけると自ら発光する有機発光素子を利用して文字と映像などを表示するディスプレイ方式のことで、具体的には、電子(electron)と正孔(hole)が半導体内で電子と正孔対を発生するか、キャリア(carrier)等がさらに高いエネルギー状態に励起され、再び安定化状態になり、これにより光が発生することを言う。
このような有機ＥＬは、応答速度が超薄膜液晶表示装置(ＴＥＴ−ＬＣＤ)に比べて１万倍ほど早いことから、それ分画面のちらつき(フリッカー)が低減され、より鮮明な画面を楽しむことができるという長所がある。しかも、画面を構成する物質が自から発光するので、ＬＣＤ製品群と異なりバックライトが不要になることから、消費電力が低く抑えられバッテリの持続時間を伸ばすことができ、さらにバックライト空間の分だけパネル厚をさらに薄くすることができる。有機ＥＬデイスプレイパネルは、ＰＤＰに比べると、大画面化に限界はあるが、解像度及び消費電力面で格段の優位性がある。
前記有機ＥＬは現在も技術的補完が続いており、今後次世代デイスプレイとして位置づけられるものと期待されている。
有機ＥＬデイスプレイは、その駆動方式から、「パッシブマトリックス(passive matrix)」型と「アクティブマトリックス(active matrix)」型の二つに大別することができる。
パッシブマトリックス型は、有機ＥＬパネルの外部に駆動回路を備えて有機ＥＬを発光させる方式であり、駆動回路がパネル外部に位置しているため、パネル構造が簡単で、低コストで実現することができる。しかしながら、全画素の輝度を均一化するために各画素に流れる電流を同一にする必要があり、容量性負荷の充放電電流が増えてしまうため、消費電力が格段大きくなるという不具合がある。
アクティブマトリックス型は、各画素にＴＦＴ等の駆動回路を個別的に備えて駆動する方式であり、前記パッシブマトリックス型に比べて消費電力および輝度偏差を低減することができるという長所がある。
一方、有機ＥＬパネルは、それ自体の反射率が通常８０％以上であり、これに因るコントラスト低下が問題となっている。
そして、一般的に、素子の陰極が優れた反射率を有する金属からなるため、外部から素子内部への光が陰極面から反射し、発光層からの光と混合される。
かかる問題を解決するために、現在殆どの有機ＥＬ素子は、透明基板の下部に円偏光板(Circular polarizer)を設けることにより、陰極による外部入射光の反射を減らした。
図１は、従来技術に係る有機ＥＬ素子を示す図である。
従来の有機ＥＬ素子は、透明基板１０１上に透明陽極１０２を形成し、その上にホール注入層(ＨＩＬ)、ホール移動層(ＨＴＬ)、発光層(ＥＭＬ)、電子移動層(ＥＴＬ)、電子注入層(ＥＩＬ)の有機ＥＬ層１０３を真空蒸着法で形成したのち、該有機ＥＬ層１０３上に優れた反射率を有する金属陰極１０４を形成する。
かかる構造的な特徴によれば、外部が明るい場合、素子内へ入射された外部光が金属陰極１０４から反射して発光層１０３から出る光と混合するため、明暗比が著しく低下してしまう。
このような欠点を解消するために、従来では、有機ＥＬ素子前に円偏光板(Circular polarizer)１０５を取り付けることで外光反射を減らした。つまり、前記円偏光板１０５により、外部光が入射されるとき、半分が遮断され、他の半分は陰極から反射して出るときに遮断されることから、外光による明暗比の低下を抑えることができる。
したがって、パネル前面部には反射率を低め、コントラスト等を向上させるためのフイルターを採用しており、現在一般に用いられているフィルターとしては、サーキュラーポラライザー(Circular Polarizer、 以下、「回転偏光フイルター」という)がある。
図２は、従来技術に係る回転偏光フイルターの構造を説明するための概念図であり、フイルターの構造及び外光遮断原理を説明するための図である。
回転偏光フイルター２１０は、線形偏光フイルター(Linear Polarizer)２０１と位相差フイルター(λ/４ Retarder)２０５が重なった構造である。外部からの自然光は回転偏光フイルター２１０の線形偏光フイルター２０１を通過しながら特定方向に振動し、これはさらに位相差フイルターを２０５を通過しながら螺旋形に回転することになる。より具体的には、位相差フイルター２０５は、複屈折性結晶を使用し、入射面に垂直に入射した特定波長の光が結晶を透過して出るとき正常光線と異常光線の位相差が９０度になるようにする。このような特徴を有する回転偏光フイルター２１０を通じてパネル前面部から反射される光が消滅されるようにすることにより、反射率を大略３０以上５０％以下程度に低くすることができる。
ところが、このような回転偏光フイルターは、反射率をある程度低下させるという効果はあるが、これとともに透過率も低下させるという逆効果を招き、さらにコスト面でもあまりメリットがない。なお、透過率の低下から、結局有機ＥＬデイスプレイパネルの最終発光効率が低下してしまうという不具合がある。
本発明の目的は、パネルの反射率を低下させつつ全体透過率を高めることにより、パネルの発光効率を上げることのできる有機ＥＬフイルターを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、ブラック絶縁体と光フイルターを用いて有機ＥＬ素子の明暗比及び色感を高めることにより、デイスプレイの画質を向上させることのできる有機ＥＬ素子を提供することにある。
本発明の一実施例に係る有機ＥＬデイスプレイパネルは、有機ＥＬ(Electro-Luminescence)デイスプレイパネルにおいて、パネル前面の発光領域を除いた残りの領域は外光反射防止用のブラックマトリックスが塗布されたフイルターを含む。
前記フイルターは、銅(Ｃｕ)、 ニッケル(Ｎｉ)または銀(Ａｇ)のうち少なくともいずれか一つ以上の素材を含む導電性薄膜を含み、電磁波の遮蔽を可能とすることを特徴とする。
前記フイルターは、前記ブラックマトリックスが形成されるベースフィルム(base film)が、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)、トリアセチルセルロース(ＴＡＣ)、アクリル(ＰＭＭＡ)またはポリアミド(ＰＡ)のうちいずれか一つであることを特徴とする。
前記フイルターは、紫外線(ＵＶ)遮断膜をさらに含んで構成されることを特徴とする。
前記フイルターは、色調節フイルム層をさらに含んで構成されることを特徴とする。
本発明の他の実施例に係る有機ＥＬ素子は、第１電極、有機ＥＬ層、第２電極からなる複数のピクセル等を含む様々な方式の有機ＥＬ素子において、前記各ピクセル等を除いた全領域にわたって形成されていて、外部入射光の反射を減らし、各ピクセル等を絶縁させるブラック絶縁層(black insulator)と、 前記発光層からの光が外へ放射される方向に設けられた光フイルター(optical filter)と、を含んで構成される。
そして、好ましくは、前記ブラック絶縁層は、ストライプ(stripe)状またはマトリックス(matrix)状にパターニングされ、有機物、無機物、高分子、無機物の酸化物、または無機物と高分子を混合した物質のうちいずれか一つを用いる。
また、好ましくは、前記ブラック絶縁層は可視光領域の光を全て吸収し、前記光フイルター(optical filter)は可視光領域で５０％の透過率を有する。
そして、前記多様な方式の有機ＥＬ素子は、駆動方式と光が外へ出る方向に関係なく、前記駆動方式がアクティブ型、光が外へ出る方向がボトムエミッション(bottom emission)型である場合、前記ブラック絶縁層を駆動ＴＦＴの半導体物質の下部に蒸着する。
前記有機ＥＬ素子は、駆動方式がアクティブ型で、光が外へ出る方向がトップエミッション(top emission)型である場合、前記ブラック絶縁層を駆動ＴＦＴの半導体物質の上部に蒸着することを特徴とする。
前記有機ＥＬ素子は、駆動方式がアクティブ型で、光が外へ出る方向がトップエミッション(top emission)型である場合、前記ブラック絶縁層と駆動ＴＦＴの半導体物質をそれぞれの基板に形成した後、これらを伝導性物質で接着させることを特徴とする。
本発明のさらに他の実施例に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、本発明は、透明基板上に所定間隔を有する多数の第１電極等を形成する段階と、前記第１電極の発光領域を除いた全面にブラック絶縁膜を形成する段階と、前記各発光領域の間のブラック絶縁膜上に隔壁などを第１電極に垂直に 形成する段階と、前記隔壁などを含む全面に有機ＥＬ層及び第２電極を順次形成する段階と、前記有機ＥＬ層の光が外へ出る方向に光フイルターを形成する段階と、を含んでなる。
本発明は、反射率はもとより透過率の一層の向上で発光効率を高めた高品質のフイルター提供することができ、ブラック絶縁膜と光フイルターを同時に有機ＥＬ素子に適用することで、コントラストの大きな低下なしに輝度がより一層改善され、有機ＥＬ素子の画質を向上させることができる。
以下、本発明の実施例を添付図を参照して詳しく説明する。
図３は、本発明の第１実施例に係るフイルターが有機ＥＬパネルに装着された構造を示す断面図である。
有機ＥＬのパネル構造は、蛍光層３０３を挟んで陽極３０５と陰極３０１の二つの電極板が構成される。
パネル前面部の陽極に該当する前面電極層（本実施形態では陽極）３０５は、通常、透明電極用薄膜材料である酸化インジウム膜(ＩＴＯ)からなり、真空蒸着法で薄膜の透明電極としてコーテイングされ伝導性を具現する。通常の透過率は８０％以上である。
前記蛍光層３０３は、その発光方式によってＲ／Ｇ／Ｂ蛍光層または白色蛍光層からなる。白色蛍光層からなる場合は、陽極電極板の上層にＲ／Ｇ／Ｂカラーフイルターをさらに構成することで、Ｒ／Ｇ／Ｂ画素を適切に具現することができる。前記カラー表現方式は従来技術に該当するので、以下省略する。
前面電極である透明電極層３０５上にはグラス基板３０７が形成される。
前記グラス基板３０７上には本発明に係るフイルター層３１０が形成される。本発明に係るフイルター層３１０には、ポリエチレンテレフタルレート(ＰＥＴ)またはトリアセチルセルロース(ＴＡＣ)等をベースフイルム(Base film)としてブラックマトリックス(ＢＭ)が形成される。フイルター層３１０は、水気及び酸素などの外気に対してバリヤーの役を持つ材料で構成する。
図４ａおよび図４ｂは、本発明の第１実施例に係るフイルターが適用された有機ＥＬパネルの正面図である。
本発明のＢＭが形成されたフイルター層を、図４ａおよび図４ｂを参照してさらに詳しく説明する。
図４ａは、代表的にアクティブマトリックス型の有機ＥＬパネルに本実施例に係るフイルター層が適用されたことを示すものである。
アクティブマトリックス型は、前述したように、個別画素ごとにＴＦＴがそれぞれ形成されており、前記ＴＦＴが形成された部分は、外光に対する反射率が最も高い部分である。よって、Ｒ／Ｇ／Ｂ等の蛍光セル部分を除いてＴＦＴ部分をＢＭ（ブラックマトリクス）層３１１で塗布することにより、外光に対するパネルの反射率を最大限低下させることができる。
さらに好ましくは、図４ｂに示すように、各透明電極間に絶縁膜および隔壁が形成される部分もＢＭ層３１１を塗布することで、外光に対する反射率を最大限低下させることができる。有機ＥＬの殆どの物質等は、他のデイスプレイ素子とは異なり透明な素材であることを特徴とし、特に有機ＥＬ蛍光物質は水分、酸素等に極めて弱いという短所がある。よって、隔壁、電極、フイルム、グラス等は水分や酸素を通過させない素材からなる必要がある。また、ＢＭ層３１１は、酸素を透過させない素材で構成することが好ましい。
ゆえに、他のデイスプレイ素子とは異なり、隔壁等を形成する場合にも制限があるので、かかる点を考慮して、グラスまで形成されたパネル内では他の変形を加えずにグラス上板にブラックマトリックスを塗布することにより、全体反射率および透過率を調節することが要求される。
図４ｂのようなＢＭ層３１１を形成する場合、全体パネル面積の約４０％程度をＢＭ層で塗布する。即ち、各画素のＴＦＴ部分と隣接した画素間の隔壁が形成される部分までもＢＭ層で塗布すると、有機ＥＬパネルの反射率を４０％以下に低下させることができる。
従来の回転偏光フイルターを適用した場合と、本発明に係るＢＭ層が塗布されたフイルターを適用した場合との反射率、明室のブラック輝度を測定した。その結果を表１に示す。
前記表１は、アクティブマトリックス方式の有機ＥＬパネルを対象として、照度４００Ｌｕｘでパネル面に６３°に入射された外部の自然光を１ｍ距離で測定装備ＰＲ-６５０で明室のブラック輝度を測定した結果値を示すものである。
通常フイルターがないパネル自体の反射率は８０％以上であり、 従来の回転偏光フイルターが採用されたパネルの場合は、反射率が３０％〜５０％ほどである。本実施例に係るＢＭフイルターが適用された場合は、従来と類似な４０％ほどの反射率を示す。反射率だけでは、従来と比べてその効果がほとんど同一である。
ブラック輝度測定の結果によれば、従来の回転偏光フイルターは１ｃｄ／ｍ2 以下の良好な値が測定されるのに対して、本実施例に係るＢＭフイルターの場合は６ｃｄ／ｍ2 以下の値が測定された。このような結果からみると、輝度は従来と比べてそれほど大きな変化はない。しかし、本発明の目的が反射率の低下とともに透過率の向上を図ることにあるところ、その次の項目の透過率の測定値をみると、本実施例に係るＢＭフイルター層が適用された場合のパネルの全透過率は８０％ 以上に達し、従来と比べて著しく向上している。
また、本発明ＢＭフイルターの場合は単にＢＭフイルターのみを適用させて測定したものであり、他にコントラスト向上および色純度向上のための色調節フイルム層などをさらに含むならば、ブラック輝度はより向上することができた。
即ち、色調節フイルムとして７０％Ｆｉｌｍを適用すると、ブラック輝度は略３ｃｄ／ｍ2 以下となり、５０％Ｆｉｌｍを適用すると、輝度は略１ｃｄ／ｍ2以上２ｃｄ／ｍ2 以下となることから、従来と比べて輝度面で劣らない高品質のフイルターであることが分かる。
結果として、パネルの発光効率を従来と比較すると、単純ＢＭフイルターのみを適用するたけで略３０％以上の透過率向上が可能となり、色純度およびコントラスト向上のための色調節フイルムをさらに含んで構成する場合には最大３５％以上の透過率向上が可能となった。
前記ＢＭフイルター層のベースフイルムとしては、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)、ＴＡＣフイルム、アクリル(ＰＭＭＡ)、ポリアミド(ＰＡ)等が挙げられ、ＢＭとしては基本的に黒色または灰色系の物質があげられる。前記ベースフイルムおよびＢＭの材質は、従来のデイスプレイパネルに用いられるものでも良いので、以下簡略に説明する。
ＢＭの形成方法としては、従来のメッキ法、 フォトリソグラフィー法、パターン法およびプリンテイング法を適用することができる。
ＢＭ物質の代表的ものとして次の材料を採用する。
(１) Ｃｕ等を黒化させて電気メッキ法で構成する。
黒化の例としてはＣｕの酸化物であるＣｕＯ、 ＣｕＯ２またはＡｌ、Ｎｉ、Ｃｏ等の合金やＮｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｚｎ等の表面メッキを利用する。
(２) Ｚｎ酸化物、Ａｌ酸化物、 Ｆｅ酸化物、 Ｃｏ酸化物
(３) 有機物質、特にパターン法が可能な感光性物質、フォトマスクとして利用可能なエマルション物質
(４) 有機染料または無機顔料を用いてプリンテイング法で構成する。
また、好ましくは、前記ＢＭフイルター層はＡｇ、 Ｃｕ等の伝導性物質で形成して電磁波遮蔽膜の機能を持たせる。現在では有機ＥＬの電磁波に対するはっきりとした被害がみえないが、これに構わずかかる電磁波遮蔽膜の機能をさらに持たせることにより、より安全で環境にやさしい製品を構成することができる。
(３) 有機物質、特にパターン法が可能な感光性物質、フォトマスクとして利用可能なエマルション物質
(４) 有機染料または無機顔料を用いてプリンテイング法で構成する。
また、好ましくは、前記ＢＭフイルター層はＡｇ、 Ｃｕ等の伝導性物質で形成して電磁波遮蔽膜の機能を持たせる。現在では有機ＥＬの電磁波に対するはっきりとした被害がみえないが、これに構わずかかる電磁波遮蔽膜の機能をさらに持たせることにより、より安全で環境にやさしい製品を構成することができる。
従来公知の技術を用いて本発明の有機ＥＬディスプレイパネルの ＢＭフィルター層を形成するので、ＢＭの材料的特徴及び構成方法についての具体的な説明は、以下省略する。
図３を再び参照すると、前記図４を参照して説明したＢＭフィルター層上にＵＶ遮断(Cutting)層３２０をさらに含んでも良い。
前記紫外線ＵＶ遮断層３２０は、有機ＥＬ素子の発光輝度のロスを低減し、素子のＵＶによる損傷を防止する機能をする。他にも色調節及びコントラスト向上のための機能性フィルムなどをさらに含んでも良い。
図５は、パネルのスペクトル分析によって得た光放出量を基に本発明の第１実施例に係るフィルターの設計を示すグラフである.
図５は、色調節及びコントラスト向上用フィルムフィルター設計のための有機ＥＬディスプレイパネルのエミション(Emission)を測定し、これを基にフィルター設計のためのグラフを示している。
図５は、色調節及びコントラスト向上用フィルムフィルター設計のための有機ＥＬディスプレイパネルのエミション(Emission)を測定し、これを基にフィルター設計のためのグラフを示している。
グラフ上の下側の曲線はパネルから放出される光のスペクトル曲線である。４００ｎｍ帯域は通常 ブルー(Blue)を示し、５２０〜５３０ｎｍ帯域はグリーン、６２０ｎｍ帯域はレッド(red)を示す。
放出量が最も少ない可視光帯域は５６０ｎｍ〜５９０ｎｍ帯域で、橙色と黄色に当たる領域であることが特徴である。放出曲線の上側に示される曲線は、このようなパネルエミションを基に本実施例に係る有機ＥＬフィルター設計案を示すものである。紫外線領域を遮断し、可視光領域では橙色と黄色に当たる波長領域を大きくカットして設計することが特徴である。
このように設計されたフィルターを採用した場合、有機ＥＬディスプレイパネルのＲ／Ｇ／Ｂ色座標の遷移特性を、従来と比較して考察すると、図６のようになる。
図６は、色座標の遷移特性を示すグラフである。
一般的に有機ＥＬパネルは色純度が比較的低い。グラフ上の点線三角形はパネルそのものの色座標の遷移を示すものであり、実線三角形はフィルターを採用した場合の色座標の遷移を示すものである。
前記図６のグラフに示すように、本実施例に係るフィルターを採用した場合の色座標の遷移の範囲にあたる三角形の面積が格段と大きくなり、これはフィルターを採用する場合は色再現の範囲が広くなることを意味する。 本実施例に係るフィルターを採用した場合のＲ／Ｇ／Ｂ色座標を、表２に示す。
図７ａ〜図７ｃは、本発明に係る有機ＥＬ素子を示す第２実施例を示す図である。
次に、図７ａ乃至図７ｃを参照して、本発明に係るパッシブ型有機ＥＬ素子の第２実施例を説明する。
先ず、図７a に示すように、透明基板４１１上にＩＴＯ（indium Tin Oxide）からなる複数の陽極４１２を一定の間隔で形成し、発光領域になるピクセルＡ部分を除いた全面にピクセル間を絶縁させるブラック絶縁膜４１３を形成する。
この時、前記ブラック絶縁膜４１３は、発光領域（ピクセル）以外の部分を覆うほど効果が極大化され、ストライプ(stripe)状またはマトリックス(matrix)状にパターンされる。
そして、ブラック絶縁膜としては、有機物、無機物、高分子、無機物の酸化物、または前記物質の混合物のうちいずれかも可能であり、色は可視光領域の光をすべて吸収してピクセル間を絶縁できるように十分な絶縁性を有する。
次いで、図７ｂに示すように、各ピクセルＡ部分の間のブラック絶縁層４１３上に隔壁４１４を陽極４１２に対して垂直に形成する。その後、図７ｃに示すように隔壁４１４を含む全面に有機ＥＬ層及び陰極を順次形成する。
ここで、前記各ピクセルAの有機ＥＬ層４１５と陰極４１６は、各ピクセルＡ間のブラック絶縁層４１３とその上の隔壁４１４によって電気的に絶縁される。
このように形成された有機ＥＬ素子の発光層から放射された光が外へ出る方向に光フィルター(optical filter)４１７を形成する。
前記光フィルター４１７は可視光領域で一定の透過率（５０％以上）を持つ。この際、波長によって透過率を調節することで色座標及び色再現率を調節する。
そして、前記光フィルター４１７はフィルム状に作製して取り付けても、基板に直接コーティングまたは蒸着して形成しても良い。
物質は、有機物、無機物、高分子、無機物の酸化物、または前記物質の混合物のうちいずれも可能であり、可視光の透過率が少なくとも５０％以上である。
図８ａは図７ｃのａ−ａ’線断面図であり、図８ｂは図７ｃのｂ−ｂ’線断面図である。図７ｃに示されていない有機ＥＬ層４１５ 及び陰極４１６の配置が分かる。
図９は、本発明の第３実施例に係る有機ＥＬ素子を示す。
次に、図９を参照して本発明に係る有機ＥＬ素子の第３実施例を説明する。この時、本第３実施例の基本的な構成は第２実施例と同一である。ただし、本第３実施例では上述した第２実施例と異なりアクティブ型有機ＥＬ素子が用いられる。
先ず、透明基板５２１上に薄膜トランジスターの活性層に用いられる多結晶シリコンのような半導体物質５２２を形成してパターニングする。
その次に、ゲート絶縁膜５２３を形成し、ゲート電極５２４を蒸着した上パターニングする。そして、前記半導体層５２２の一部分にＢやＰのような不純物を注入して熱処理を行い、薄膜トランジスターのソースドレイン５２２ａ−５２２ｃ領域を形成する。
前記ゲート電極５２４上に層間絶縁膜５２５を蒸着し、トランジスターのソース−ドレーン領域５２２ａ−５２２ｃ上のゲート絶縁膜５２３、層間絶縁膜５２５の一部分をエッチングしてコンタクトホールを形成した後、電極ライン５２６を形成する。
この時、スイチングトランジスターのドレーン領域の上にもコンタクトホールが形成されるようにし、このコンタクトホール上とキャパシタが形成される領域上とにメタル電極が形成されるようにする。
その次の工程で前記電極ライン５２６上に絶縁膜５２７を形成したのち、ソース領域の一部で絶縁膜５２７をエッチングして除去し、その上に陽極電極５２８としてＩＴＯ、ＩＺＯのような透明な伝導性物質を蒸着し、この陽極電極５２８の一部分をブラック絶縁膜５２９で覆い、このブラック絶縁膜５２９上に有機発光層５３０、陰極電極５３１を順次形成する。
この際、前記ブラック絶縁膜５２９は、発光領域（ピクセル）の以外の部分を覆うほど効果が極大化され、ストライプ状またはマトリックス状にパターンされる。
そして、ブラック絶縁膜５２９としては、有機物、無機物、高分子、無機物の酸化物、または前記物質の混合物のうちいずれかも可能であり、色は可視光領域の光をすべて吸収してピクセル間を絶縁できるように十分な絶縁特性を有する。
次いで、このように形成された有機ＥＬ素子の発光層５３０から放射された光が外へ出る方向に光フィルター(optical filter)５２０を形成するが、第３実施例ではボトムエミション(bottom emission)型が採用される。
前記光フィルター５３１は可視光領域で一定の透過率（５０％以上）を持つ。 この際、波長によって透過率を調節することで色座標及び色再現率を調節する。
そして、前記光フィルター５３１はフィルム状に作製して取り付けても、基板に直接コーティングまたは蒸着して形成しても良い。
物質は、有機物、無機物、高分子、無機物の酸化物、または前記物質の混合物のうちいずれかも可能であり、可視光の透過率が少なくとも５０％以上である。
図１０は、本発明の第４実施例に係る有機ＥＬ素子を示す図である。
図１０の構造は図９と同一であり、ただし、ブラック絶縁膜６４２を半導体物質６４３が基板６４１に形成される前に蒸着することが異なっている。
このようにアクティブ駆動方式のボトムエミション型の有機ＥＬ素子にブラック絶縁膜６４２と光フィルター６５３を適用するので、ディスプレイの画質向上はもとより、外光及び内光による駆動素子（Driving ＴＥＴ）の退化(degradation)も抑えることができる。
図１１は、本発明の第５実施例に係る有機ＥＬ素子を示す図である。図１１の構造も図９の構造と同一であり、ただし、陽極７６８を透明電極の代わりにメタル電極を用いて形成し、陰極７７１を透明にして有機ＥＬ素子の発光層７７０から放射された光が陰極電極７７１へ出るトップエミション(top-emission)型を採用することが異なっている。
前記陰極電極７７１が形成されると、次いで有機ＬＥ素子の有機膜７７０を保護するためにパッシベーション膜(passivation layer)やシーリングキャップ７７２を形成したのち、光フィルター７７３を形成する。
一方、前記光フィルター７７３そのものに水気及び酸素などの外気に対してバリヤーの役を持たせるので、パッシベーション膜(passivation layer)としても用いることができる。
図１２は、本発明による有機ＥＬ素子の第６実施例として、構造は図９と同一であり、ただし、有機ＥＬ素子を駆動するＴＦＴ駆動部(８２０)と有機ＥＬ層(８１０)をそれぞれの基板に形成し、これらを伝導性物質８３０で接着する形態の有機ＥＬ素子である。
Claims (20)
- 有機エレクトロルミネッセンス素子において,
パネル前面の発光領域を除いた残りの領域は外光反射防止用の黒色物質が塗布された保護層を含んでなることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 前記保護層は、ブラックマトリックスが塗布されたフイルターからな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素子。
- 前記保護層は、
ピクセルを除いた全領域に形成されていて、外部の入射光の反射を低減し、各ピクセルを絶縁させるブラック絶縁層(black insulator)と、
発光層から放射された光が外へ出る方向に形成された光フイルター(optical filter)と、を含む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素子。 - 有機エレクトロルミネッセンス素子において、
パネル前面の発光領域を除いた残りの領域は外光反射防止用のブラックマトリックスが塗布されたフイルターを含んでなることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 前記ブラックマトリックスは、灰色系のマトリックスを含むことを特徴とする請求項４記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記フイルターのブラックマトリックスが塗布される領域は、隔壁形成部分または薄膜トランジスター(ＴＦＴ)形成部分と対向していることを特徴とする請求項４記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記フイルターは、銅(Ｃｕ)、ニッケル(Ｎｉ)または銀(Ａｇ)のうち少なくともいずれか一つ以上の物質を含んだ導電性薄膜を含み、電磁波遮蔽が可能であることを特徴とする請求項４記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記フイルターは、ブラックマトリックスが形成されるベースフイルム(base film)が、ポリエチレテレフタレート(ＰＥＴ)、トリアセチルセルロース(ＴＡＣ)、アクリル(ＰＭＭＡ)またはポリアミド(ＰＡ)のうちいずれか一つであることを特徴とする請求項４記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記フイルターは、紫外線(ＵＶ)遮断膜をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項４記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記フイルターは、色調節フイルム層をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項４記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 第１電極、有機エレクトロルミネッセンス層、第２電極からなる複数のピクセルを含む方式の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記各ピクセルを除いた全領域に形成されていて、外部入射光の反射を減らし、各ピクセルを絶縁させるブラック絶縁層(black insulator)と、
前記発光層から放射された光が外へ出る方向に形成された光フイルター(optical filter)と、を含んで構成されることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 前記ブラック絶縁層は、ストライプ状またはマトリックス状にパタ-ニングされることを特徴とする請求項１１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記ブラック絶縁層は、有機物、無機物、高分子、無機物の酸化物、または無機物と高分子を混合した物質のうちいずれか一つを利用することを特徴とする請求項１１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記ブラック絶縁層は、可視光領域の光をすべて吸収することを特徴とする請求項１１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記光フイルター(optical filter)は、 可視光領域で５０％の透過率を有することを特徴とする請求項１１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記有機エレクトロルミネッセンス素子は、駆動方式、及び、光が外へ出る方向に関係なく構成されていることを特徴とする請求項１１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記駆動方式がアクティブ型であり、光が外へ出る方向がボトムエミッション(bottom emission)型である場合、前記ブラック絶縁層を駆動ＴＦＴの半導体物質下部に蒸着することを特徴とする請求項１６記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記駆動方式がアクティブ型であり、光が外へ出る方向がトップエミッション(top emission)型である場合、前記ブラック絶縁層を駆動するＴＦＴの半導体物質上部に蒸着することを特徴とする請求項１６記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記駆動方式がアクティブ型であり、光が外部へ出る方向がトップエミッション(top emission)型である場合、前記ブラック絶縁層と駆動ＴＦＴの半導体物質を各々の基板に形成した後、これらを伝導性物質で接着させることを特徴とする請求項１６記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 透明基板上に所定間隔を有する多数の第１電極等を形成する段階と、
前記第１電極の発光領域を除いた全面にブラック絶縁膜を形成する段階と、
前記各発光領域間のブラック絶縁膜上に隔壁などを第１電極に垂直に形成する段階と、
前記隔壁などを含む全面に有機エレクトロルミネッセンス層及び第２電極を順次形成する段階と、
前記有機エレクトロルミネッセンス層の光が外へ出る方向に光フイルターを形成する段階と、を含んでなることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
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