JP2008235664A

JP2008235664A - 有機ｅｌパネル

Info

Publication number: JP2008235664A
Application number: JP2007074655A
Authority: JP
Inventors: Hisami Sato; 久実佐藤; Yusho Shida; 有章志田
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2007-03-22
Filing date: 2007-03-22
Publication date: 2008-10-02
Anticipated expiration: 2027-03-22
Also published as: JP4873244B2; WO2008123054A1

Abstract

【課題】小型パネルのように発光画素の蓄積容量が少ない有機ＥＬパネルにおいても、自己修復を行って短絡の発生を抑制することが可能な有機ＥＬパネルを提供する。
【解決手段】少なくとも一方が透光性である信号電極（陽極）４と走査電極（陰極）８との間に単数あるいは複数の層が積層形成されてなる積層体３をマトリクス状に複数配置してなる有機ＥＬパネル１である。積層体３は、信号電極４と走査電極８との間に少なくとも発光層を含む機能性有機層７ａが積層形成されてなる発光画素３ａと、信号電極４と走査電極８との間に電荷蓄積層７ｂが積層形成されてなる電荷蓄積素子３ｂと、を有してなる。
【選択図】図２

Description

本発明は有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を発光画素として用いた有機ＥＬパネルに関し、特にパッシブ駆動型の有機ＥＬパネルに関するものである。

従来、発光素子として、ガラス材料からなる透光性の支持基板上に、陽極となるＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）等からなる透明電極と、正孔注入層、正孔輸送層、発光層及び電子輸送層等からなる有機層と、陰極となるアルミニウム（Ａｌ）等からなる非透光性の背面電極と、を順次積層形成して構成される有機ＥＬ素子が知られている（例えば特許文献１参照）。

有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬパネルは、自発光型平面表示装置として近年脚光を浴びており、液晶表示装置と比較して視野角依存性が少ない、コントラスト比が高い、薄膜化が可能であるなどの利点から各所で研究開発が行われている。

また、有機ＥＬ素子を透光性の基板上に設けてなる有機ＥＬパネルにおいて、その駆動方式としてパッシブ駆動方式が知られている。パッシブ駆動型の有機ＥＬパネルは、透光性基板上に電極の一方となる信号電極を複数のライン状に形成し、また他方の電極となる走査電極を前記信号電極と交差するように複数のライン状に形成して前記信号電極と前記走査電極との交差位置を有機ＥＬ素子である発光画素とし、この発光画素を複数配置して発光部を構成するものである。かかる有機ＥＬパネルは、線順次走査された画像が前記表示部に表示される。かかるパッシブ駆動型の有機ＥＬパネルは、アクティブ駆動方式と比較して製造が容易であるといった利点がある。

有機ＥＬパネルの製造においては、両電極が積層形成されているという構成上から製造工程における欠陥や高リーク部位などにより前記電極が短絡して非発光部を生じさせ、表示品質が低下するという問題が知られており、例えば特許文献２にはその解決方法としてそれら短絡を生じさせる個所（不良部位）を排除するために非発光期間に逆バイアス電圧を印加する自己修復方法が開示されている。また、不良部位を製品出荷前に逆バイアス電圧を印加して未然に除去（破壊）し、短絡が発生しないようにする修復エージングなどの技術も例えば特許文献３に開示されている。また、本願出願人は、自己修復や修復エージングの効果が逆バイアスの電圧値だけではなく、発光画素に蓄積される容量とも関係することを見出している（特許文献４参照）。
特開２０００−６８０５７号公報特開２００３−２８２２４９号公報特開２００５−９１７１７号公報特開２００６−０９２８８６号公報

ここで、パッシブ駆動型の有機ＥＬパネルの修復に必要なエネルギーは逆バイアス電圧値のみで決定されるものではなく、逆バイアスを印加した際に蓄積される発光画素の容量も修復エネルギーと
Ｗ＝αＣＶ^２
の関係を有している。なお、上記の式において、Ｗは自己修復に必要なエネルギー、αは陰極のシート抵抗，陽極のシート抵抗，画素数及びドライバＩＣのインピーダンス等で決定される比例定数、Ｃは発光画素の面積，膜厚及び誘電率にて決定される発光画素全体の静電容量、Ｖは逆バイアス電圧をそれぞれ示している。

しかしながら、例えば発光画素の面積が小さい小型の有機ＥＬパネルにおいては逆バイアス電圧を印加した時の素子蓄積容量が少なく、上記の修復エネルギーを得るためにはその分高い値の逆バイアス電圧を印加する必要があり、その値がドライバＩＣの出力限界を超えてしまう場合には修復が不十分となって両電極の短絡が生じてしまうという問題点があった。

本発明は、このような問題に鑑み、小型パネルのように発光画素の蓄積容量が少ない有機ＥＬパネルにおいても、自己修復を行って短絡の発生を抑制することが可能な有機ＥＬパネルを提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために、少なくとも一方が透光性である信号電極と走査電極との間に単数あるいは複数の層が積層形成されてなる積層体をマトリクス状に複数配置してなる有機ＥＬパネルであって、前記積層体は、前記信号電極と前記走査電極との間に少なくとも発光層を含む機能性有機層が積層形成されてなる発光画素と、前記信号電極と前記走査電極との間に電荷蓄積層が積層形成されてなる電荷蓄積素子と、を有してなることを特徴とする。

また、前記電荷蓄積層は、少なくとも逆バイアス電圧印加時に絶縁性を示し、逆バイアス電圧印加時に電荷を蓄積することを特徴とする。

また、前記電荷蓄積層は、発光領域外に位置するように形成されてなることを特徴とする。

本発明は有機ＥＬパネルに関するものであって、小型パネルのように発光画素の蓄積容量が少ない有機ＥＬパネルにおいても、自己修復を行って短絡の発生を抑制することが可能となる。

図１は、本発明の実施形態であるパッシブ駆動型の有機ＥＬパネル１を示す図である。有機ＥＬパネル１は、基板２上に積層体３が形成されてなるものであり、電極の短絡を生じさせる個所（不良部位）を排除するために逆バイアス電圧を印加して自己修復を行うものである。なお、自己修復の方法は、有機ＥＬパネル１の駆動における非発光期間に逆バイアス電圧を印加するものであってもよく、また、有機ＥＬパネル１の製造工程において逆バイアス電圧を印加する修復エージング工程を行うものであってもよい。また、基板２上には積層体３を気密的に覆う封止部材が設けられるが、図１においては封止部材を省略している。

基板２は、長方形形状の透明ガラス材からなり、電気絶縁性の基板である。

積層体３は、図１及び図２に示すように、ライン状に複数形成され信号電極となる陽極４と、絶縁層５と、隔壁部６と、有機層７と、陽極４と交差するようにライン状に複数形成され走査電極となる陰極８と、から主に構成される。また、積層体３は、図２及び図３に示すように、陽極４と少なくとも発光層を含む機能性有機層７ａと陰極８とが積層してなる有機ＥＬ素子である発光画素３ａと、陽極４と電荷蓄積層７ｂと陰極８とが積層してなる電荷蓄積素子３ｂと、を有する。なお、図３の部分拡大図においては説明を簡略化するために絶縁層５及び隔壁部６を省略している。発光画素３ａはマトリクス状に複数配置されて所定表示を行う表示領域（発光領域）を形成し、陰極８を順次走査して発光駆動するものである。

電荷蓄積素子３ｂは、前記発光領域外にも信号電極となる少なくとも１ラインの陽極４を形成し、この陽極４と各陰極８を一対の電極とし、陽極４と各陰極８との間に電荷蓄積層７ｂを積層形成してなるものである。電荷蓄積素子３ｂは、発光機能を備えておらず絶縁性であり、発光画素３ａの容量不足を補うべく逆バイアス印加時に電荷蓄積層７ｂに自己修復に必要な修復エネルギーを蓄積する機能を有する。なお、電荷蓄積素子３ｂの面積及び膜厚は、不足する修復エネルギー量に応じて任意に設定されるものである。

陽極４は、ＩＴＯ等の透光性の導電材料からなり、スパッタリング法等の手段によって基板２上に前記導電材料を層状に形成した後、フォトリソグラフィー法等によって互いに略平行となるようにライン状に複数形成される。

絶縁層５は、例えばポリイミド系の電気絶縁性材料から構成され、陽極４と陰極８との間に位置するように陽極４上に形成され、陽極４を露出させる開口部５ａを有するものである。絶縁層５は、電極となる陽極４及び陰極８の短絡を防止するとともに、各発光部の輪郭を明確にするものである。

隔壁部６は、例えばフェノール系の電気絶縁性材料からなり、絶縁層５上に形成される。隔壁部６は、その断面が絶縁層５に対して逆テーパー形状等のオーバーハング形状となるようにフォトリソグラフィー法等の手段によって形成されるものである。また、隔壁部６は、陽極４と直交する方向に等間隔にて複数形成される。隔壁部６は、その上方から蒸着法やスパッタリング法等によって有機層７及び陰極８となる金属膜を形成する場合にオーバーハング形状によって有機層７及び前記金属膜が段切れを起こす構造を得るものである。

有機層７は、発光画素３ａを形成するための機能性有機層７ａと、電荷蓄積素子３ｂを形成するための電荷蓄積層７ｂと、を有するものである。

機能性有機層７ａは、少なくとも発光層を有する複数層からなり陽極４上に形成される。本実施の形態においては、機能性有機層７ａは、正孔注入層，正孔輸送層，第一発光層，第二発光層，電子輸送層及び電子注入層を蒸着法等の手段によって順次積層形成してなる。なお、前記第一の発光層はアンバー色の発光を呈し、前記第二の発光層は青色の発光を呈するものであり、各発光画素３ａは混色によって白色を得るものである。

電荷蓄積層７ｂは、逆バイアス電圧印加時に絶縁性を示す１層あるいは複数層からなるものであり、例えば機能性有機層７ａを構成する材料を適用することで機能性有機層７ａと同工程で形成することができ、電荷蓄積素子３ｂの形成が容易となる。具体的には、前記正孔注入層や前記正孔輸送層を構成するアミン系化合物等の正孔輸送性材料や前記電子輸送層を構成するＡｌｑ等の電子輸送性材料は、整流性を有する層となり逆バイアス印加時に電流を流さずに絶縁膜のように振る舞うため電荷蓄積層７ｂとして好適である。また、蓄積容量を増加させるためには誘電率が高い材料を用いることが好ましい。また、本実施形態において電荷蓄積層７ｂは有機材料からなるものであるが、無機材料によって電荷蓄積層を形成してもよい。

陰極８は、アルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム銀（Ｍｇ：Ａｇ）等の陽極４よりも導電率が高い金属性導電材料を蒸着法等の手段により層状に形成して金属膜を形成し、隔壁部６によってこの金属膜に段切れを生じてライン状に複数形成してなるものである。陰極８の各ラインは陽極４の各ラインと略直角に交わる（交差する）ように形成される。また、陰極８は接続配線部９に電気的に接続されている。接続配線部９は、陽極４とともに形成されるものであり、同一材料のＩＴＯからなるものである。

有機ＥＬパネル１は、発光画素３ａを駆動させる各走査電極（陰極８）に対して電荷蓄積素子３ｂを配置することによって、小型パネルのように発光画素の蓄積容量が少ない場合であっても、逆バイアス印加時に自己修復に必要な修復エネルギーを蓄積することができ、自己修復を良好に実施して短絡の発生を抑制することが可能となる。

また、電荷蓄積層７ｂとして、機能性有機層７ａの構成材料のうち少なくとも逆バイアス電圧印加時に絶縁性を示す材料を用いることによって、機能性有機層７ａと同工程にて電荷蓄積層７ｂを形成することができ、容易に電荷蓄積素子３ｂを形成することができる。

また、電荷蓄積素子３ｂを前記発光領域外に位置するように形成することによって、有機ＥＬパネル１の表示を妨げることが無く、表示品質を低下させることなく自己修復を実施可能とすることができる。

以下、さらに実施例を上げ、本発明の具体的な効果を説明する。まず、評価方法として、自己修復がなされているか（不良部位が排除されているか）は、自己修復により形成される破壊痕（以下、修復痕という）が形成されているか否かで判断可能である。なお、修復痕は、非発光部位であるいわゆるピンホールとなるが、前記ピンホールの大きさは数μｍ〜数十μｍ程度であるため肉眼で認識可能な大きさではなく、有機ＥＬパネルとしての表示品位を低下させるものではない。評価基準として、ドットサイズ０．５×０．５ｍｍ、発光画素数３２×８０個、陰極（走査線）３２ライン、陽極（信号線）８０ライン、陰極厚５０〜２００ｎｍで構成されるパッシブ駆動型有機ＥＬパネルＡを逆バイアス電圧２０Ｖが印加される自己修復エージング工程にて、約８０℃の高温で１０００時間発光させた。このとき、有機ＥＬパネルＡは、図４に示すように、自己修復による修復痕が同パネル内に適度に分布を持ち生成され、修復痕発生率が約０．０３個／ｍｍ^２程度であり、短絡を一切発症しなかった。これは自己修復が十分行われた事によるものである。以下、従来例及び実施例の評価方法として、短絡が発症するか否か、また、有機ＥＬパネルＡとの修復痕発生率の比較によって自己修復性を判断した。

従来例として、ドットサイズ０．２×０．２ｍｍ、発光画素数３２×８０個、陰極（走査電極）３２ライン、陽極（信号電極）８０ライン、陰極厚２００ｎｍで構成されるパッシブ駆動型の有機ＥＬパネルＢを逆バイアス電圧３０Ｖが印加される自己修復エージング工程にて、約８０℃の高温で１０００時間発光させた。そして前述の評価方法にて試験した結果、図４に示すように、修復痕発生率は０．０１個／ｍｍ^２以下であり、十分に自己修復しなかった。

実施例として、各走査電極に対して１個の電荷蓄積素子３ｂを追加形成する以外は、従来例と同様なパッシブ駆動型の有機ＥＬパネルＣ〜Ｈを形成した。有機ＥＬパネルＣは、電荷蓄積素子３ｂのドットサイズ０．２×０．８ｍｍ、電荷蓄積層７ｂの膜厚２０ｎｍの構造を有する。有機ＥＬパネルＤは、電荷蓄積素子３ｂのドットサイズ０．２×０．８ｍｍ、電荷蓄積層７ｂの膜厚６０ｎｍの構造を有する。有機ＥＬパネルＥは、電荷蓄積素子３ｂのドットサイズ０．２×０．４ｍｍ、電荷蓄積層７ｂの膜厚２０ｎｍの構造を有する。有機ＥＬパネルＦは、電荷蓄積素子３ｂのドットサイズ０．２×０．４ｍｍ、電荷蓄積層７ｂの膜厚６０ｎｍの構造を有する。有機ＥＬパネルＧは、電荷蓄積素子３ｂのドットサイズ０．２×０．２ｍｍ、電荷蓄積層７ｂの膜厚２０ｎｍの構造を有する。有機ＥＬパネルＨは、電荷蓄積素子３ｂのドットサイズ０．２×０．２ｍｍ、電荷蓄積層７ｂの膜厚６０ｎｍの構造を有する。そして、有機ＥＬパネルＣ〜Ｈを逆バイアス電圧３０Ｖが印加される自己修復エージング工程にて、約８０℃の高温で１０００時間発光させ、前述の評価方法にて試験した。なお、本実施例では電荷蓄積層７ｂに正孔輸送性材料を使用した。図４に示す試験結果から、電荷蓄積素子３ｂを有しない従来の有機ＥＬパネルＢが短絡発症したのに対し、電荷蓄積素子３ｂを有する本発明を適用した有機ＥＬパネルＣ〜Ｈでは短絡発症はなかった。さらに実施例のうち、有機ＥＬパネルＣ〜Ｅは、修復痕発生率が評価基準の有機ＥＬパネルＡと同等の０．０３個／ｍｍ^２程度となり、電荷蓄積素子３ｂの面積を調整することで十分な効果が得られることがわかった。かかる評価結果によっても、発光画素の表示面積が小さい小型の有機ＥＬパネルにおいて、本発明を適用することで自己修復により短絡の発症を抑制可能であることは明らかである。

本発明の実施形態である有機ＥＬパネルを示す概観図。同上の有機ＥＬパネルを示す模式断面図。同上の有機ＥＬパネルを示す部分拡大図。本発明の実施例と従来例とを比較した評価結果を示す図。

符号の説明

１有機ＥＬパネル
２基板
３積層体
３ａ発光画素
３ｂ電荷蓄積素子
４陽極（信号電極）
５絶縁層
６隔壁部
７有機層
７ａ機能性有機層
７ｂ電荷蓄積層
８陰極（走査電極）
９接続配線部

Claims

少なくとも一方が透光性である信号電極と走査電極との間に単数あるいは複数の層が積層形成されてなる積層体をマトリクス状に複数配置してなる有機ＥＬパネルであって、
前記積層体は、前記信号電極と前記走査電極との間に少なくとも発光層を含む機能性有機層が積層形成されてなる発光画素と、前記信号電極と前記走査電極との間に電荷蓄積層が積層形成されてなる電荷蓄積素子と、を有してなることを特徴とする有機ＥＬパネル。
前記電荷蓄積層は、少なくとも逆バイアス電圧印加時に絶縁性を示し、逆バイアス電圧印加時に電荷を蓄積することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬパネル。
前記電荷蓄積層は、発光領域外に位置するように形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬパネル。