JP2009205929A - フルカラー有機elディスプレイパネル - Google Patents
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Abstract
【課題】発光バランスが良く効率が高いフルカラー有機ELディスプレイパネルの提供
【解決手段】基板と、基板上に設けられた、複数の発光部を有する有機EL素子とを含み、有機EL素子は、基板側から、第1電極と、少なくとも有機発光層を含む有機EL層と、第2電極とをこの順に含み、複数の発光部は複数の第1発光部および複数の第2発光部を有し、第1発光部に位置する有機発光層は540nmよりも短波長の光を発する第1発光層を有し、第2発光部に位置する有機発光層は、第1発光層と570nmよりも長波長の光を発光し5nm以上の膜厚を有する第2発光層とを有し、第2発光部においては第2発光層が発光する有機ELディスプレイパネル。
【選択図】図1
【解決手段】基板と、基板上に設けられた、複数の発光部を有する有機EL素子とを含み、有機EL素子は、基板側から、第1電極と、少なくとも有機発光層を含む有機EL層と、第2電極とをこの順に含み、複数の発光部は複数の第1発光部および複数の第2発光部を有し、第1発光部に位置する有機発光層は540nmよりも短波長の光を発する第1発光層を有し、第2発光部に位置する有機発光層は、第1発光層と570nmよりも長波長の光を発光し5nm以上の膜厚を有する第2発光層とを有し、第2発光部においては第2発光層が発光する有機ELディスプレイパネル。
【選択図】図1
Description
本発明は、フルカラー有機ELディスプレイパネルに関する。
近年、マルチメディア指向の商品を初めとする機械の小型化に伴い、表示素子の小型化および薄型化に対する要求が日々高まっている。そのため、フラットディスプレイパネルを初めとする様々な表示素子について研究が行われている。
たとえば、バックライトを必要とする表示素子として、液晶ディスプレイがある。従来の液晶ディスプレイは、視野角が狭いため、大型ディスプレイ等の大型表示素子には適していない。また、液晶ディスプレイは、液晶分子の配向状態による表示方法であるので、視野角の中においても角度によりコントラストが変化してしまうのも大きな問題であると考えられる。
これに対し、自発光性の表示素子として、プラズマ表示素子、無機電界発光素子および有機EL発光素子等が研究されている。
プラズマ表示素子は、低圧ガス中でのプラズマ発光を表示に用いたもので、大型化および大容量化に適しているが、薄型化およびコストの面での問題を抱えている。また、駆動に高電圧の交流バイアスを必要とするため、携帯用デバイスには適していない。
無機電界発光素子として、緑色発光ディスプレイ等が商品化されている。また、技術の発展により、カラーディスプレイの表示に必要なR(赤)、G(緑)、B(青)の三原色発光に成功している。しかし、無機材料のために、分子設計などによる発光波長等の制御は困難である。さらに、無機電界発光素子は、プラズマ表示素子と同様に交流バイアス駆動であり、駆動には数百ボルトの電圧が必要である。
一方、1987年にEastman Kodak社のTangらが、低電圧駆動および高輝度発光が可能なアモルファス発光層を有する積層構造の有機EL発光素子を発表した。それ以来、各方面で、R、G、Bの三原色の発光、安定性、輝度向上、積層構造、作製方法等についての研究開発が盛んに行われている。
従来、フルカラー有機ELディスプレイを実現するために、以下の方法が提案されている。
1つはマスク蒸着法である(特許文献1および2参照)。以下に、製膜用マスクによる有機層のパターン作製について説明する。有機EL素子の発光領域は、一般に、基板上に作製された絶縁膜で区画されている。この発光領域よりやや広めの開口幅を有する開口部を備える製膜用マスクによって、発光領域上に有機層の製膜パターンが作製される。特に、複数色のカラー表示を行う場合には、発光色毎のパターンに応じた開口部を有する製膜用マスクが用いられる。このマスクを随時交換またはスライドさせて、各色の有機層を位置選択的に製膜する。マスクを随時交換またはスライドさせるマスク蒸着法では、作製したパネルの良品率は低く、高精細ディスプレイの製作が困難である等の課題がある。
また、複数色のカラー表示を行う方式として、前述したような発光色毎の位置選択的製膜を行う方式以外に、白色や青色等の単色有機層を作製してカラーフィルタまたは蛍光材料による色変換層を組み合わせる方式(カラーフィルタ(CF)方式、色変換層(CCM)方式)、あるいは単色の有機層における特定領域に電磁波や紫外線を照射する等して多色発光を実現する方式(フォトブリーチング方式)がある。しかし、これらの方式においても、色毎の位置選択的製膜は行わないまでも、表示領域内に特定パターンを有する有機層を作製するために所望のパターンを備える製膜用マスクが用いられる場合がある。
上記カラーフィルタ(CF)方式によるフルカラー有機ELディスプレイパネルの製造においては、パネル全体の発光効率が悪く、色再現性および色バランスが悪いという課題がある。一方、色変換層(CCM)方式によるフルカラー有機ELディスプレイパネルの製造においては、色変換層用の基板(CCM基板)の製造工程が複雑であり、赤色発光効率が悪いという課題がある。
また、有機EL層中のキャリア伝導制御層のマスク蒸着により、キャリアを異なるEL発光層において再結合させ、RGB三色を実現する提案がある(特許文献3参照)。この提案は、複数の発光層の間に発光層の巾と同じ/または発光層の巾より狭いキャリア輸送層を挿入して、電子およびホールの再結合位置を制御し、複数の発光層のいずれを発光させるかを規定し、白色発光を得るものである。
たとえば、陰極側から橙色発光層および青緑発光層を有する積層構造が開示されている(特許文献3、図2b参照)。2つの発光層の間に、パターン化された正孔輸送層が挟持されている。正孔輸送層が挟持された領域では、青緑色発光層への電子の移動が制限されてキャリア再結合が橙色発光層にて行われ、橙色発光層のみ発光し、および正孔輸送層のない領域では、青緑色発光層へ電子が移動して、そこでキャリア再結合が行われて、青緑色発光層が発光する。このように、正孔輸送層を挟持することで、積層した発光層の個別な発光を制御している。
この発明では、キャリア伝導制御層を複数種の発光層間に挟持することにより、多色(白色発光)を実現する。しかしながら、この構成においても、キャリア伝導制御層のマスク蒸着が不可欠であった。
また、青色発光性正孔輸送層および緑色発光性電子輸送層を含む有機ELディスプレイパネルにおいて、赤色発光層およびホールブロック層を位置選択的に挿入することによって、各サブピクセルにおいて所望の発光色を得ることが提案されている(特許文献4)。提案の構成において、基本的には、緑色発光性電子輸送層中でキャリア再結合を行い、緑色光を得るものである(緑色発光素子部)。一方、赤色発光素子部においては、青色発光性正孔輸送層と緑色発光性電子輸送層との間に赤色発光層を挿入し、赤色発光層中でキャリア再結合を行い、赤色光を得ている。また、青色発光素子部においては、青色発光性正孔輸送層と緑色発光性電子輸送層との間にホールブロック層を挿入し、青色発光性正孔輸送層中でキャリア再結合を行い、青色光を得ている。
上記のいずれの方法も、マスク蒸着における金属マスクの使用回数を減らすことによって、簡便なプロセスで容易かつ低コストにディスプレイを製作することを目的とするものであった。しかし、有機EL素子の構成中にキャリア伝導制御層、追加の発光層またはキャリアブロック層を導入することによって、キャリアの伝達性が悪化し、または素子の駆動電圧が高くなることがあり、ディスプレイのパフォーマンスを低下させる可能性があった。
本発明者は、上記のような実情を鋭意検討し、各色の発光を提供する複数の発光部を有する有機ELディスプレイパネルにおいて、有機EL素子の少なくとも2種の積層体に、それぞれ共通の材料を用いることにより、簡便かつ廉価に有機ELディスプレイパネルを作製できることをつきとめ、本発明に到達した。
上記課題を解決するため、本発明は、基板と、基板上に設けられた、複数の発光部を有する有機EL素子とを含む有機ELディスプレイパネルであって、
有機EL素子は、基板側から、第1電極と、少なくとも有機発光層を含む有機EL層と、第2電極とをこの順に含み、
複数の発光部は、複数の第1発光部および複数の第2発光部を有し、
第1発光部に位置する有機発光層は、540nmよりも短波長の光を発する第1発光層を有し、
第2発光部に位置する有機発光層は、第1発光層と、570nmよりも長波長の光を発光し、5nm以上の膜厚を有する第2発光層とを有し、
第2発光部においては、第2発光層が発光する
ことを特徴とする有機ELディスプレイパネルを提供する。
有機EL素子は、基板側から、第1電極と、少なくとも有機発光層を含む有機EL層と、第2電極とをこの順に含み、
複数の発光部は、複数の第1発光部および複数の第2発光部を有し、
第1発光部に位置する有機発光層は、540nmよりも短波長の光を発する第1発光層を有し、
第2発光部に位置する有機発光層は、第1発光層と、570nmよりも長波長の光を発光し、5nm以上の膜厚を有する第2発光層とを有し、
第2発光部においては、第2発光層が発光する
ことを特徴とする有機ELディスプレイパネルを提供する。
本発明において、基板は透明基板であり、第1電極は透明電極であり、基板と有機EL素子との間に複数種のカラーフィルタ層をさらに含むことができる。
本発明において、有機EL素子の第2発光部に対応する位置に赤色カラーフィルタ層を有し、有機EL素子の第1発光部に対応する位置に青色または緑色カラーフィルタ層を有することができる。
本発明において、緑色カラーフィルタ層と有機EL素子との間に緑色変換層をさらに含んでいてもよい。
本発明において、第1発光層が480nmよりも短波長の光を発するものであってもよい。
本発明において、第1電極が第1の方向に延びるストライプ形状の複数の部分電極から構成され、第2電極が第2の方向に延びるストライプ形状の複数の部分電極から構成され、第1の方向は第2の方向と交差する方向であってもよい。
本発明において、基板上に複数のスイッチング素子が配置され、第2電極が一体に構成される共通電極であり、第1電極が該複数のスイッチング素子と1対1で接続される複数の部分電極から構成されていてもよい。
本発明において、第2発光部において、第1発光層が第1電極側にあり、第2発光層が第2電極側にあることができる。また、第2発光部において、第1発光層が第2電極側にあり、第2発光層が第1電極側にあることができる。
本発明において、有機EL層は、正孔注入輸送性層および電子注入輸送性層をさらに有することができる。
本発明は、これまでの色変換層(CCM)方式およびカラーフィルタ(CF)方式の有機ELディスプレイパネル作製法の利点を有効的に融合したものである。本発明によれば、簡便かつ廉価に、発光効率、色バランスおよび色再現性が良く、しかも歩留まりの高いフルカラー有機ELディスプレイパネルを提供することができる。
以下、図を参照して、本発明について詳細に説明する。
図1に本発明の有機ELディスプレイパネルの1つの実施形態を示す。本実施形態の有機ELディスプレイパネルは、基板10、カラーフィルタ層20(R,G,B)、平坦化層30、ガスバリア層40、第1電極50、正孔注入輸送性層80、有機発光層90、電子注入輸送性層100および第2電極110をこの順に含む。
本実施形態において、基板10は透明基板である。第1電極50から第2電極110までの層は、有機EL素子を構成する。本実施形態において、有機EL素子の第1電極50は透明電極であり、第2電極は反射電極である。有機EL素子は、第1電極50と第2電極110との間に有機発光層90を有する。本実施形態において、有機発光層90は、第1電極50との間に正孔注入輸送性層80を挟持し、第2電極110との間に電子注入輸送性層100を挟持する。正孔注入輸送性層80および電子注入輸送性層100は、任意選択的な層である。
有機発光層90は、第1発光層90BGおよび第2発光層90Rを有することができる。第1発光層90BGは、青から緑色に発光することができる有機発光材料を含む。第2発光層90Rは、赤色に発光することができる有機発光材料を含む。本発明の有機ELディスプレイパネルは、複数の発光部120を有する。複数の発光部120は、青から緑色の発光を提供する発光部120Bおよび120Gと、赤色の発光を提供する発光部120Rとを含む。発光部120Bおよび120Gに位置する有機発光層90は、第1発光層90BGを有する。発光部120Rに位置する有機発光層90は、第1発光層90BGに加えて、第2発光層90Rをさらに有する。
本実施形態において、第2発光層90Rは、正孔注入輸送性層80に接触して配設されている。すなわち、第2発色層90Rが第1電極50の側に存在する。
この構成において、第2発光層90Rの膜厚を適切に設定することによって、発光部120Rにおいては、赤色の発光のみが得られる。ここで、第2発光層90Rの材料のエネルギーバンド準位は、接触する正孔注入輸送性層80および第1発光層90BGの材料のエネルギーバンド準位よりも小さいことがあり、その場合には、正孔注入輸送性層80および第1発光層90BGの間、すなわち第2発光層90Rにエネルギートラップが形成される可能性がある。そして、電極から注入されるキャリアは、第2発光層90Rで再結合して赤色の発光をもたらすか、あるいは第1発光層90BGで再結合して発生した励起子が第2発光層90Rに移動して赤色発光をもたらす。この場合に、第2発光層90Rの膜厚が極端に小さい場合、キャリア再結合によって生じたエネルギーを第2発光層90Rのみで消費することができず、隣接する正孔注入輸送性層80および/または第1発光層90BGにおける発光をもたらし、赤色光の色純度が低下する原因となる。本発明者らの検討によれば、第2発光層90Rの膜厚を5nm以上とすることによって、第2発光層90Rにおいてのみ発光が起こり、色純度の高い赤色光が得られることが分かった。
有機発光材料の発光効率は発光色毎に異なる。従来、赤色EL発光素子よりも青色EL発光素子の駆動電圧の方が高いが、赤(R)、緑(G)および青(B)の各色に対応する発光部120(R,G,B)の有機発光層90の膜厚を、所望の発光色にしたがって設定することにより、同一駆動電圧および電圧印加時間に対して色毎の発光量に違いが生じないように設定することができる。たとえば、赤色発光部120Rに位置する有機発光層90の全体膜厚を厚く調節して、各色の発光部120(R,B,G)で発光量に違いが生じないように設定することができる。膜厚の設定は、マスク蒸着による有機発光層90作製時の、蒸着時間を調整することで行うことができる。
本実施形態において、有機ELディスプレイパネルの複数の発光部120(R,G,B)のそれぞれは、共通する第1電極50上にこの順に設けられた絶縁層60および隔壁70により、領域が画定されている。この構造をとることにより、各発光部120(R,G,B)に位置する正孔注入輸送性層80、第1発光層90BG、電子注入輸送性層100および第2電極110を、それぞれ共通する材料およびプロセスで作製することができる。これにより、有機ELディスプレイパネルの作製のプロセスの簡便化および低コスト化が可能となる。また、有機ELディスプレイパネルの有効画素領域全面に、上記の各層を、大開口マスクを用いたマスク蒸着法で作製する場合には、各層の製膜性または段差皮膜性が良好となり、第1電極50および第2電極110間の漏れ電流を低減することができる。
本実施形態の有機ELディスプレイパネルは、基板10と有機EL素子の第1電極50との間に、カラーフィルタ層20(R,G,B)を含む。カラーフィルタ層20(R,G,B)は、各発光部120(R,G,B)の発光の色純度を向上させるために、任意選択的に作製される層である。
本実施形態により、青色発光部120Bでは、有機EL素子の青緑色の発光は、青色カラーフィルタ層20Bにより緑色領域の光が遮断されて、有機ELディスプレイパネルの表面からは青色の発光が観察される。また、緑色発光部120Gでは、有機EL素子の青緑色の発光は、緑色カラーフィルタ層20Gにより青色領域の光が遮断されて、有機ELディスプレイパネルの表面からは緑色の発光が観察される。
カラーフィルタ層20(R,G,B)により、本実施形態では、R,G,Bの三原色を含み、発光効率が良好で、かつ色純度が高いフルカラー有機ELディスプレイパネルを実現することができる。
図2に本発明の有機ELディスプレイパネルの別の実施形態を示す。本実施形態の有機ELディスプレイパネルは、基板10、カラーフィルタ層20(R,G,B)、平坦化層30、ガスバリア層40、第1電極50、正孔注入輸送性層80、有機発光層90、電子注入輸送性層100および第2電極110をこの順に含む。図1に示す実施形態と同様に、本実施形態の有機ELディスプレイパネルの複数の発光部120(R,G,B)のそれぞれは、共通する第1電極50上にこの順に設けられた絶縁層60および隔壁70により、領域が画定されている。
本実施形態の有機ELディスプレイパネルは、赤色発光部120Rに位置する有機発光層90において、第2発光層90Rが電子注入輸送性層100に接して配設されている点、すなわち、第2発色層90Rが第2電極110の側に配設されている点のみが、図1に示す実施形態と異なる。
この構成において、第2発光層90Rの膜厚を適切に設定することによって、発光部120Rにおいては、赤色の発光のみが得られる。ここで、第2発光層90Rの材料のエネルギーバンド準位は、接触する電子注入輸送性層100および第1発光層90BGの材料のエネルギーバンド準位よりも小さいことがあり、その場合には、電子注入輸送性層100および第1発光層90BGの間、すなわち第2発光層90Rにエネルギートラップが形成される可能性がある。そして、電極から注入されるキャリアは、第2発光層90Rで再結合して赤色の発光をもたらすか、あるいは第1発光層90BGで再結合して発生した励起子が第2発光層90Rに移動して赤色発光をもたらす。この場合に、第2発光層90Rの膜厚が極端に小さい場合、キャリア再結合によって生じたエネルギーを第2発光層90Rのみで消費することができず、隣接する電子注入輸送性層100および/または第1発光層90BGにおける発光をもたらし、赤色光の色純度が低下する原因となる。本発明者らの検討によれば、第2発光層90Rの膜厚を5nm以上とすることによって、第2発光層90Rにおいてのみ発光が起こり、色純度の高い赤色光が得られることが分かった。
図3に本発明の有機ELディスプレイパネルの別の実施形態を示す。本実施形態の有機ELディスプレイパネルは、基板10、カラーフィルタ層20(R,G,B)、緑色変換層25G,平坦化層30、保護層40、第1電極50、正孔注入輸送性層80、有機発光層90、電子注入輸送性層100および第2電極110をこの順に含む。図1に示す実施形態と同様に、本実施形態の有機ELディスプレイパネルの複数の発光部120(R,G,B)のそれぞれは、共通する第1電極50上にこの順に設けられた絶縁層60および隔壁70により、領域が画定されている。
本実施形態の有機ELディスプレイパネルは、緑色発光部120Gに位置する緑色カラーフィルタ層20Gと有機EL素子との間に、緑色変換層25Gがさらに配設されている点のみが、図1に示す実施形態と異なる。緑色変換層25Gをさらに含むことにより、有機ELディスプレイパネルの緑色発光部120Gにおいて、純度のより高い緑色発光を観察することができる。そして、本実施形態においては、第1発光層90BGを、純粋な青色発光をもたらす材料を用いて作製した場合にも、その青色光を変換して緑色の発光を得ることができる。
図4に本発明の有機ELディスプレイパネルの別の実施形態を示す。本実施形態の有機ELディスプレイパネルは、基板10、カラーフィルタ層20(R,G,B)、緑色変換層25G,平坦化層30、ガスバリア層40、第1電極50、正孔注入輸送性層80、有機発光層90、電子注入輸送性層100および第2電極110をこの順に含む。図1に示す実施形態と同様に、本実施形態の有機ELディスプレイパネルの複数の発光部120(R,G,B)のそれぞれは、共通する第1電極50上にこの順に設けられた絶縁層60および隔壁70により、領域が画定されている。また、図3に示す実施形態と同様に、緑色発光部120Gに位置する緑色カラーフィルタ層20Gと有機EL素子との間に、緑色変換層25Gがさらに配設されている。
本実施形態の有機ELディスプレイパネルは、赤色発光部120Rに位置する有機発光層90において、第2発光層90Rが電子注入輸送性層100に接して配設されている点、すなわち、第2発色層90Rが第2電極110の側に配設されている点のみが、図3に示す実施形態と異なる。
以下に、本発明の有機ELデバイスの各層について説明する。
基板10
本発明の有機ELディスプレイパネルの基板10としては、当該技術において知られている、表面が平滑である様々な基板を用いることができる。基板10は、後述するカラーフィルタ層20、平坦化層30、ガスバリア層40、および有機EL素子(第1電極50、有機EL層、第2電極110)等の積層される層の作製に用いられる条件(溶媒、温度等)に耐え、寸法安定性に優れていることが必要とされる。たとえば、ガラス基板などの透明基板を用いることができる。透明基板は、光透過性に優れている(400〜700nmの波長域において80%以上の透過率を有する)ことが好ましい。透明基板の例としては、ガラス基板の他、ポリオレフィン、アクリル樹脂(ポリメチルメタクリレートを含む)、ポリエステル樹脂(ポリエチレンテレフタレートを含む)、ポリカーボネート樹脂、あるいはポリイミド樹脂などの各種プラスチックで作製された剛直性樹脂基板もしくは可撓性フィルム等が挙げられる。
本発明の有機ELディスプレイパネルの基板10としては、当該技術において知られている、表面が平滑である様々な基板を用いることができる。基板10は、後述するカラーフィルタ層20、平坦化層30、ガスバリア層40、および有機EL素子(第1電極50、有機EL層、第2電極110)等の積層される層の作製に用いられる条件(溶媒、温度等)に耐え、寸法安定性に優れていることが必要とされる。たとえば、ガラス基板などの透明基板を用いることができる。透明基板は、光透過性に優れている(400〜700nmの波長域において80%以上の透過率を有する)ことが好ましい。透明基板の例としては、ガラス基板の他、ポリオレフィン、アクリル樹脂(ポリメチルメタクリレートを含む)、ポリエステル樹脂(ポリエチレンテレフタレートを含む)、ポリカーボネート樹脂、あるいはポリイミド樹脂などの各種プラスチックで作製された剛直性樹脂基板もしくは可撓性フィルム等が挙げられる。
カラーフィルタ層20(R,G,B)
本発明の有機ELディスプレイパネルで用いるカラーフィルタ層20(R,G,B)は、任意選択的な層である。後述する有機EL素子からの発光を、カラーフィルタ層20(R,G,B)に通すことによって、特定の波長の光が透過され、それぞれ色純度の向上した赤色発光、緑色発光、青色発光を得ることができる。各カラーフィルタ層20(R,G,B)の膜厚は好ましく0.5μm〜10μmであってもよい。なお、各カラーフィルタ層の厚さが同一ではなくてもよい。
本発明の有機ELディスプレイパネルで用いるカラーフィルタ層20(R,G,B)は、任意選択的な層である。後述する有機EL素子からの発光を、カラーフィルタ層20(R,G,B)に通すことによって、特定の波長の光が透過され、それぞれ色純度の向上した赤色発光、緑色発光、青色発光を得ることができる。各カラーフィルタ層20(R,G,B)の膜厚は好ましく0.5μm〜10μmであってもよい。なお、各カラーフィルタ層の厚さが同一ではなくてもよい。
カラーフィルタ層20は、液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイに用いられる材料を用いて作製することができ、近年はフォトレジストに顔料を分散させた顔料分散型材料がよく用いられる。フラットパネルディスプレイ用のカラーフィルタ層は、400nm〜550nmの波長を透過する青色カラーフィルタ層、500nm〜600nmの波長を透過する緑色カラーフィルタ層、600nm以上の波長を透過する赤色カラーフィルタ層のそれぞれを配列したものが一般的である。
また、任意選択的に、各カラーフィルタ層の間に可視域を透過しないブラックマトリクス(不図示)を配設して、コントラストの向上を図ることができる。ブラックマトリクスは、通常のフラットパネルディスプレイ用の材料を用いて作製することができる。
色変換層25
本発明の有機ELディスプレイパネルにおいては、緑色カラーフィルタ層20G上に、緑色変換層25Gをさらに設けてもよい。緑色変換層25Gは、有機EL素子からの発光の波長を変換して、緑色の発光を得るための層である。この性能を実現できる材料としては、たとえば通常のレジスト材料(光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂)中に、無機または有機蛍光体を分散することによって作製したものが挙げられる。このように作製された色変換材料を、光および/または熱処理して、ラジカル種やイオン種を発生させて重合または架橋させ、不溶不融化させて、緑色変換層25Gを形成する。該光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂は、パターニングを行うために、硬化をする前は有機溶媒またはアルカリ溶液に可溶性であることが望ましい。
本発明の有機ELディスプレイパネルにおいては、緑色カラーフィルタ層20G上に、緑色変換層25Gをさらに設けてもよい。緑色変換層25Gは、有機EL素子からの発光の波長を変換して、緑色の発光を得るための層である。この性能を実現できる材料としては、たとえば通常のレジスト材料(光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂)中に、無機または有機蛍光体を分散することによって作製したものが挙げられる。このように作製された色変換材料を、光および/または熱処理して、ラジカル種やイオン種を発生させて重合または架橋させ、不溶不融化させて、緑色変換層25Gを形成する。該光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂は、パターニングを行うために、硬化をする前は有機溶媒またはアルカリ溶液に可溶性であることが望ましい。
平坦化層30
本発明のカラーフィルタ層20(R,G,B)上の平坦化層30は、カラーフィルタ層20(色変換層25が配設されている場合は、色変換層25)以下の層の膜面の平坦化する目的で、任意選択的に配設される層である。平坦化層30の作製には、光透過性に富み且つカラーフィルタ層20(R,G,B)を劣化させることなく配設できる材料およびプロセスを選択する必要がある。平坦化層30は、一般的にはスピンコート法等の塗布法で作製される。平坦化層30の膜厚は、好ましくは、1μm〜10μmである。
本発明のカラーフィルタ層20(R,G,B)上の平坦化層30は、カラーフィルタ層20(色変換層25が配設されている場合は、色変換層25)以下の層の膜面の平坦化する目的で、任意選択的に配設される層である。平坦化層30の作製には、光透過性に富み且つカラーフィルタ層20(R,G,B)を劣化させることなく配設できる材料およびプロセスを選択する必要がある。平坦化層30は、一般的にはスピンコート法等の塗布法で作製される。平坦化層30の膜厚は、好ましくは、1μm〜10μmである。
平坦化層30の材料としては、光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂を用いることができる。これらの材料を、一般に、光および/または熱処理して、ラジカル種やイオン種を発生させて重合または架橋させ、不溶不融化させて、平坦化層30を作製する。該光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂は、パターニングを行うために、硬化をする前は有機溶媒またはアルカリ溶液に可溶性であることが望ましい。具体的に、光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂とは、(1)アクロイル基やメタクロイル基を複数有するアクリル系多官能モノマーおよびオリゴマーと、光または熱重合開始剤とからなる組成物、(2)ポリビニル桂皮酸エステルと増感剤とからなる組成物、(3)鎖状または環状オレフィンとビスアジドとからなる組成物、(4)エポキシ基を有するモノマーと光酸発生剤からなる組成物などが挙げられる。特に(1)の光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂が高精細でパターニングが可能であり、耐溶剤性、耐熱性等の信頼性の面でも好ましい。その他、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルサルホン、ポリビニルブチラール、ポリフェニレンエーテル、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ノルボルネン系樹脂、メタクリル樹脂、イソブチレン無水マレイン酸共重合樹脂、環状オレフィン系等の熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ビニルエステル樹脂、イミド系樹脂、ウレタン系樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂等の熱硬化性樹脂、あるいはポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート等と3官能性、あるいは4官能性のアルコキシシランを含むポリマーハイブリッド等も利用することができる。
ガスバリア層40
本発明において、ガスバリア層40は、平坦化層30と、後述する有機EL素子との間に任意選択的に配設される層である。ガスバリア層40は、水分・酸素に弱い有機物材料を使用した層を水分・酸素から保護し、有機ELディスプレイパネルのダークスポットまたはダークエリアの発生を防止するために有効である。
本発明において、ガスバリア層40は、平坦化層30と、後述する有機EL素子との間に任意選択的に配設される層である。ガスバリア層40は、水分・酸素に弱い有機物材料を使用した層を水分・酸素から保護し、有機ELディスプレイパネルのダークスポットまたはダークエリアの発生を防止するために有効である。
ガスバリア層40の材料としては、可視域における透明性が高い材料(400〜800nmの範囲で透過率50%以上)を用いることができる。ガスバリア層40のために、後述する第1電極50の製膜に耐えうる硬度として、好ましくは2H以上の膜硬度を有する材料を用いてもよい。なお、膜硬度は、JIS K5600-5-4により測定したものである。たとえば、SiOx、SiNx、SiNxOy、AlOx、TiOx、TaOx、ZnOx、SnO2、ITO、In2O3、IZO、亜鉛−アルミニウム酸化物、亜鉛−ガリウム酸化物等の無機酸化物、無機窒化物等が使用できる。該ガスバリア層40の作製方法としては特に制約はなく、スパッタ法、CVD法、真空蒸着法等の手法により作製できる。上述のガスバリア層40は単層でも、あるいは複数の層が積層されたものでもよい。ガスバリア層40の膜厚は、好ましくは0.05μm〜3μmである。
有機EL素子
本発明の有機ELディスプレイパネルの有機EL素子は、基板10上に配設され、基板10の側から、第1電極50、有機EL層、および第2電極110をこの順に有するように構成される。
本発明の有機ELディスプレイパネルの有機EL素子は、基板10上に配設され、基板10の側から、第1電極50、有機EL層、および第2電極110をこの順に有するように構成される。
第1電極50
本発明の第1電極50は、有機EL素子の基板10側に位置する電極である。第1電極50は、透明電極または反射電極のいずれかであることができる。
本発明の第1電極50は、有機EL素子の基板10側に位置する電極である。第1電極50は、透明電極または反射電極のいずれかであることができる。
第2電極110
本発明の第2電極110は、有機EL素子の基板10とは反対側に位置する電極である。第2電極110は、透明電極または反射電極のいずれかであることができる。ただし、第1電極50と第2電極110の両方が反射電極であることはなく、少なくともいずれか1つは透明電極である。
本発明の第2電極110は、有機EL素子の基板10とは反対側に位置する電極である。第2電極110は、透明電極または反射電極のいずれかであることができる。ただし、第1電極50と第2電極110の両方が反射電極であることはなく、少なくともいずれか1つは透明電極である。
[透明電極]
透明電極は、ITO、酸化スズ、酸化インジウム、IZO、酸化亜鉛、亜鉛−アルミニウム酸化物、亜鉛−ガリウム酸化物、またはこれらの酸化物に対してF、Sbなどのドーパントを添加した導電性透明金属酸化物を用いて作製することができる。透明電極は、蒸着法、スパッタ法または化学気相堆積(CVD)法を用いて製膜した後に、フォトリソグラフ法等を用いてパターニングして作製される。好ましくはスパッタ法を用いて作製される。透明電極は、陽極であっても陰極であってもよい。
透明電極は、ITO、酸化スズ、酸化インジウム、IZO、酸化亜鉛、亜鉛−アルミニウム酸化物、亜鉛−ガリウム酸化物、またはこれらの酸化物に対してF、Sbなどのドーパントを添加した導電性透明金属酸化物を用いて作製することができる。透明電極は、蒸着法、スパッタ法または化学気相堆積(CVD)法を用いて製膜した後に、フォトリソグラフ法等を用いてパターニングして作製される。好ましくはスパッタ法を用いて作製される。透明電極は、陽極であっても陰極であってもよい。
透明電極を陰極として使用する場合には、透明電極と有機EL層との間に陰極バッファ層を設けて、電子注入効率を向上させてもよい。陰極バッファ層は、Li,Na,KまたはCsなどのアルカリ金属、Ba,Srなどのアルカリ土類金属またはそれらを含む合金、希土類金属、あるいはそれら金属のフッ化物などから作製することができる。透明性を確保する観点から、陰極バッファ層の膜厚を10nm以下とすることが望ましい。
[反射電極]
反射電極は、高反射率の金属、アモルファス合金、微結晶性合金を用いて作製されることが好ましい。高反射率の金属は、Al、Ag、Mo、W、Ni、Crなどを含む。高反射率のアモルファス合金は、NiP、NiB、CrPおよびCrBなどを含む。高反射率の微結晶性合金は、NiAlなどを含む。反射電極を、陰極として用いてもよいし、陽極として用いてもよい。
反射電極は、高反射率の金属、アモルファス合金、微結晶性合金を用いて作製されることが好ましい。高反射率の金属は、Al、Ag、Mo、W、Ni、Crなどを含む。高反射率のアモルファス合金は、NiP、NiB、CrPおよびCrBなどを含む。高反射率の微結晶性合金は、NiAlなどを含む。反射電極を、陰極として用いてもよいし、陽極として用いてもよい。
反射電極を陰極として用いる場合には、反射電極と有機EL層との界面に、前述の陰極バッファ層を設けて有機EL層に対する電子注入の効率を向上させてもよい。あるいはまた、前述の高反射率金属、アモルファス合金または微結晶性合金に対して、仕事関数が小さい材料であるリチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属、カルシウム、マグネシウム、ストロンチウムなどのアルカリ土類金属を添加して合金化し、電子注入効率を向上させることができる。一方、反射電極を陽極として用いる場合には、反射電極と有機EL層との界面に、前述の導電性透明金属酸化物の層を設けて有機EL層に対する正孔注入の効率を向上させてもよい。
反射電極は、用いる材料に依存して、真空蒸着、スパッタ、イオンプレーティング、レーザーアブレーションなどの当該技術において知られている任意の手段を用いて作製することができる。複数の部分電極からなる反射電極が必要になる場合には、所望の形状を与えるマスクを用いて複数の部分電極からなる反射電極を作製してもよい。
有機EL層
本発明において、有機EL層は、少なくとも有機発光層90を含み、必要に応じて正孔注入輸送性層および/または電子注入輸送性層を介在させた構造を有する。具体的には、有機EL層は、陽極および陰極と共に、下記のような層構造からなる有機EL素子を構成しうる。
(1)陽極/有機発光層90/陰極
(2)陽極/正孔注入輸送性層80/有機発光層90/陰極
(3)陽極/有機発光層90/電子注入輸送性層100/陰極
(4)陽極/正孔注入輸送性層80/有機発光層90/電子注入輸送性層100/陰極
本発明において、有機EL層は、少なくとも有機発光層90を含み、必要に応じて正孔注入輸送性層および/または電子注入輸送性層を介在させた構造を有する。具体的には、有機EL層は、陽極および陰極と共に、下記のような層構造からなる有機EL素子を構成しうる。
(1)陽極/有機発光層90/陰極
(2)陽極/正孔注入輸送性層80/有機発光層90/陰極
(3)陽極/有機発光層90/電子注入輸送性層100/陰極
(4)陽極/正孔注入輸送性層80/有機発光層90/電子注入輸送性層100/陰極
有機発光層90
本発明の有機EL層の有機発光層90は、第1発光層90BGおよび第2発光層90Rを有することができる。本発明の有機ELディスプレイパネルの発光部120(R,G,B)は、それぞれ赤(R)、緑(G)および青(B)の各色の発光に対応するところ、それぞれの有機発光層90は、第1発光層90BGを共通して有する。また、発光部120Rの有機発光層90は、第1発光層90BGに加えて、第2発光層90Rをさらに有する。
本発明の有機EL層の有機発光層90は、第1発光層90BGおよび第2発光層90Rを有することができる。本発明の有機ELディスプレイパネルの発光部120(R,G,B)は、それぞれ赤(R)、緑(G)および青(B)の各色の発光に対応するところ、それぞれの有機発光層90は、第1発光層90BGを共通して有する。また、発光部120Rの有機発光層90は、第1発光層90BGに加えて、第2発光層90Rをさらに有する。
第1発光層90BG
本発明の有機EL層の有機発光層90の第1発光層90BGは、540nmよりも短波長の光を発することができる有機材料を含む層である。第1発光層90BGにおける電子−正孔の再結合(キャリア再結合)により、青色成分および緑色成分を含む青緑色発光を得ることができる。本発明は、有機ELディスプレイパネルの各発光部120(R,G,B)に共通して第1発光層90BGを有することを特徴とする。
本発明の有機EL層の有機発光層90の第1発光層90BGは、540nmよりも短波長の光を発することができる有機材料を含む層である。第1発光層90BGにおける電子−正孔の再結合(キャリア再結合)により、青色成分および緑色成分を含む青緑色発光を得ることができる。本発明は、有機ELディスプレイパネルの各発光部120(R,G,B)に共通して第1発光層90BGを有することを特徴とする。
第1発光層90BGの材料としては、たとえばベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、ベンゾオキサゾール系などの蛍光増白剤、金属キレート化オキソニウム化合物、スチリルベンゼン系化合物、芳香族ジメチリディン系化合物などの材料が好ましく使用される。発光の波長が480nmより短い材料を選択して、純粋な青色発色を得ることもできる。これらの材料を、蒸着法、塗布法等の公知の方法により適用して、第1発光層90BGを製膜することができる。
第2発光層90R
本発明の有機EL層の有機発光層90の第2発光層90Rは、570nmよりも長波長の光を発することができる有機材料を含む層である。第2発光層90Rにおけるキャリア再結合により、赤色成分を含む赤色発光を得ることができる。第2発光層90Rの材料としては、たとえば4−ジシアノメチレン−2メチル−6−(p−ジメチルアミノスチルリン)−4H−ピラン(DCM)等のジシアニン系色素;1−エチル−2−(4−(p−ジメチルアミノフェニル)−1,3−ブタジエニル)−ピリジウム−パーコラレイト(ピリジン1)等のピリジン系材料、ローダミン系のキサンテン系材料;その他オキサジン系などの材料が好ましく使用される。これらの材料を、蒸着法、塗布法等の公知の方法により適用して、第2発光層90Rを製膜することができる。
本発明の有機EL層の有機発光層90の第2発光層90Rは、570nmよりも長波長の光を発することができる有機材料を含む層である。第2発光層90Rにおけるキャリア再結合により、赤色成分を含む赤色発光を得ることができる。第2発光層90Rの材料としては、たとえば4−ジシアノメチレン−2メチル−6−(p−ジメチルアミノスチルリン)−4H−ピラン(DCM)等のジシアニン系色素;1−エチル−2−(4−(p−ジメチルアミノフェニル)−1,3−ブタジエニル)−ピリジウム−パーコラレイト(ピリジン1)等のピリジン系材料、ローダミン系のキサンテン系材料;その他オキサジン系などの材料が好ましく使用される。これらの材料を、蒸着法、塗布法等の公知の方法により適用して、第2発光層90Rを製膜することができる。
第2発光層90Rを第1電極50側に設けるか、あるいは第2電極110側に設けるかは、第1発光部の第1発光層90BGにおいて、キャリア再結合がいずれの側において起こるかに依存して決定される。有機EL層の構成、印加する電圧および電流密度などに依存して、第1発光層90BGにおけるキャリア再結合が第1電極50側で起こる場合、第1および第3の実施形態に示すように、第2発光層90Rを、第1発光層90BGの第1電極50側に設けることが望ましい。逆に、第1発光層90BGにおけるキャリア再結合が第2電極110側で起こる場合、第2および第4の実施形態に示すように、第2発光層90Rを、第1発光層90BGの第2電極110側に設けることが望ましい。
正孔注入輸送性層80
本発明において、正孔注入輸送性層80は、第1電極50に接触する層である。正孔注入輸送性層80は、単一の層であってもよく、複数の層を有していてもよい。たとえば、第1電極50側から、正孔注入層と正孔輸送層とをこの順に有することができる。正孔注入輸送性層80の材料としては、公知のものが使用される。たとえば、公知のフェニルアミン多量体材料系のN,N’−ビス(3−メチルフェニル)−(1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミン;N,N−ジフェニル−N,N´−(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン;1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)シクロヘキサン;4,4’−ビス(N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ)ビフェニル等の化合物、ヒドラゾン化合物、シラザン化合物,キナクリドン化合物、フタロシアニン誘導体などを用いることができる。また、正孔注入輸送性80は、蒸着法などの当該技術において知られている任意の方法を用いて作製することができる。
本発明において、正孔注入輸送性層80は、第1電極50に接触する層である。正孔注入輸送性層80は、単一の層であってもよく、複数の層を有していてもよい。たとえば、第1電極50側から、正孔注入層と正孔輸送層とをこの順に有することができる。正孔注入輸送性層80の材料としては、公知のものが使用される。たとえば、公知のフェニルアミン多量体材料系のN,N’−ビス(3−メチルフェニル)−(1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミン;N,N−ジフェニル−N,N´−(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン;1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)シクロヘキサン;4,4’−ビス(N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ)ビフェニル等の化合物、ヒドラゾン化合物、シラザン化合物,キナクリドン化合物、フタロシアニン誘導体などを用いることができる。また、正孔注入輸送性80は、蒸着法などの当該技術において知られている任意の方法を用いて作製することができる。
電子注入輸送性層100
本発明において、電子注入輸送性層100は、第2電極110に接触する層である。電子注入輸送性層100は、単一の層であってもよく、複数の層を有していてもよい。たとえば、第2電極110側から、電子注入層と電子輸送層とをこの順に有することができる。電子注入輸送性層100の材料としては、公知のものが使用される。たとえば、フルオレン、バソフェナントロリン、バソクプロイン、アントラキノジメタン、ジフェノキノン、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、アントラキノジメタン等やそれらの化合物、金属錯体化合物もしくは含窒素五員環誘導体であり、金属錯体化合物としては、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウム、トリ(2−メチル−8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウム、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)ガリウム、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナート)ベリリウム、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナート)亜鉛、ビス(2−メチル−8−キノリナート)(o−クレゾラート)ガリウム、ビス(2−メチル−8−キノリナート)(1−ナフトラート)アルミニウム等があり、また、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾールもしくはトリアゾール誘導体を挙げられる。また、電子注入輸送性100は、蒸着法などの当該技術において知られている任意の方法を用いて作製することができる。
本発明において、電子注入輸送性層100は、第2電極110に接触する層である。電子注入輸送性層100は、単一の層であってもよく、複数の層を有していてもよい。たとえば、第2電極110側から、電子注入層と電子輸送層とをこの順に有することができる。電子注入輸送性層100の材料としては、公知のものが使用される。たとえば、フルオレン、バソフェナントロリン、バソクプロイン、アントラキノジメタン、ジフェノキノン、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、アントラキノジメタン等やそれらの化合物、金属錯体化合物もしくは含窒素五員環誘導体であり、金属錯体化合物としては、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウム、トリ(2−メチル−8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウム、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)ガリウム、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナート)ベリリウム、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナート)亜鉛、ビス(2−メチル−8−キノリナート)(o−クレゾラート)ガリウム、ビス(2−メチル−8−キノリナート)(1−ナフトラート)アルミニウム等があり、また、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾールもしくはトリアゾール誘導体を挙げられる。また、電子注入輸送性100は、蒸着法などの当該技術において知られている任意の方法を用いて作製することができる。
本発明の有機ELディスプレイパネルの有機EL素子は、パッシブマトリクス駆動型であっても、アクティブマトリクス駆動型であってもよい。
(パッシブマトリクス駆動型の有機EL素子)
上述のように、本発明に用いられる有機EL素子は、第1電極50、有機EL層および第2電極110によって構成される。ここで、本構成における有機EL素子は、独立して制御される複数の発光部を有してもよい。たとえば、第1電極50および第2電極110の両方を複数のストライプ状部分電極から作製し、第1電極50を構成するストライプ状部分電極が延びる方向と第2電極110を構成するストライプ状部分電極が延びる方向とを交差させて、パッシブマトリクス駆動される独立した複数の発光部を有する有機EL素子を作製することができる。前記の交差は直交とすることが好ましい。第2電極110を構成するストライプ状部分電極は、たとえば、以下のような絶縁層60および隔壁70を用いて作製することができる。
上述のように、本発明に用いられる有機EL素子は、第1電極50、有機EL層および第2電極110によって構成される。ここで、本構成における有機EL素子は、独立して制御される複数の発光部を有してもよい。たとえば、第1電極50および第2電極110の両方を複数のストライプ状部分電極から作製し、第1電極50を構成するストライプ状部分電極が延びる方向と第2電極110を構成するストライプ状部分電極が延びる方向とを交差させて、パッシブマトリクス駆動される独立した複数の発光部を有する有機EL素子を作製することができる。前記の交差は直交とすることが好ましい。第2電極110を構成するストライプ状部分電極は、たとえば、以下のような絶縁層60および隔壁70を用いて作製することができる。
絶縁層60
本発明において、任意選択的に、絶縁層60および後述する隔壁70を用いて、有機EL素子の複数の発光部120のそれぞれの領域を画定することができる。絶縁層60は、有機EL素子の第1電極50に接合され、第1電極50上に配設される有機EL発光素子の各発光部120の構成要素を電気的に絶縁する。絶縁層60は、たとえば、無機材料であるガラス、酸化珪素、窒化珪素または酸窒化珪素、金属酸化物など、あるいは、有機材料であるテフロン(登録商標)樹脂、エポキシ樹脂、またはポリイミッド樹脂などの絶縁材料により薄膜として作製される。これらの材料を、レーザーパターニング法、ドライエッチング法、フォトリソグラフィ法等の公知の方法により適用して、絶縁層60を第1電極50上にパターン状に作製することができる。
本発明において、任意選択的に、絶縁層60および後述する隔壁70を用いて、有機EL素子の複数の発光部120のそれぞれの領域を画定することができる。絶縁層60は、有機EL素子の第1電極50に接合され、第1電極50上に配設される有機EL発光素子の各発光部120の構成要素を電気的に絶縁する。絶縁層60は、たとえば、無機材料であるガラス、酸化珪素、窒化珪素または酸窒化珪素、金属酸化物など、あるいは、有機材料であるテフロン(登録商標)樹脂、エポキシ樹脂、またはポリイミッド樹脂などの絶縁材料により薄膜として作製される。これらの材料を、レーザーパターニング法、ドライエッチング法、フォトリソグラフィ法等の公知の方法により適用して、絶縁層60を第1電極50上にパターン状に作製することができる。
隔壁70
隔壁70の材料には、上記絶縁層60の材料と同様の機能を発揮する一方、隔壁70によって区切られた各空間において異なる色の発光部120が発光するのを可能にすることが必要とされる。たとえば、上記絶縁層60に利用されるのと同様の材料を利用することができる。これらの材料を、レーザーパターニング法、ドライエッチング法、フォトリソグラフィ法等の公知の方法により適用して、隔壁70を絶縁層60上にパターン状に作製することができる。なお、アクティブマトリクス駆動型の有機EL素子においては、各発光部120をスイッチング素子によって選択的に駆動することができるため、隔壁70が不要となる場合もある。
隔壁70の材料には、上記絶縁層60の材料と同様の機能を発揮する一方、隔壁70によって区切られた各空間において異なる色の発光部120が発光するのを可能にすることが必要とされる。たとえば、上記絶縁層60に利用されるのと同様の材料を利用することができる。これらの材料を、レーザーパターニング法、ドライエッチング法、フォトリソグラフィ法等の公知の方法により適用して、隔壁70を絶縁層60上にパターン状に作製することができる。なお、アクティブマトリクス駆動型の有機EL素子においては、各発光部120をスイッチング素子によって選択的に駆動することができるため、隔壁70が不要となる場合もある。
(アクティブマトリクス駆動型の有機EL素子)
また、有機EL素子は、アクティブマトリクス駆動型の素子とすることができる。アクティブマトリクス駆動型有機EL素子は、基板10上に複数のスイッチング素子を設け、第1電極50を発光部のサブピクセルに対応する複数の部分電極から作製し、該複数のスイッチング素子を複数の部分電極と1対1に接続し、および第2電極110を一体型の共通電極とすることによって作製することができる。
また、有機EL素子は、アクティブマトリクス駆動型の素子とすることができる。アクティブマトリクス駆動型有機EL素子は、基板10上に複数のスイッチング素子を設け、第1電極50を発光部のサブピクセルに対応する複数の部分電極から作製し、該複数のスイッチング素子を複数の部分電極と1対1に接続し、および第2電極110を一体型の共通電極とすることによって作製することができる。
以下、実施例および比較例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
(実施例1)
以下の(1)から(7)の工程に従い、本発明の有機ELディスプレイパネルを、R、G、およびBの3種のサブピクセルからなる画素160×120個を、画素ピッチ0.33mmで配列して作製した。
(実施例1)
以下の(1)から(7)の工程に従い、本発明の有機ELディスプレイパネルを、R、G、およびBの3種のサブピクセルからなる画素160×120個を、画素ピッチ0.33mmで配列して作製した。
(1)カラーフィルタ層20(R,G,B)の作製
透明基板10としての1737ガラス(50×50×1.1mm、コーニング社製)の上に、赤色カラーフィルタ用材料(カラーモザイクCR−7001:富士フイルム株式会社より入手可能)、緑色カラーフィルタ用材料(カラーモザイクCG−7001:富士フイルム株式会社より入手可能)、および青色カラーフィルタ用材料(カラーモザイクCB−7001:富士フイルム株式会社より入手可能)を用いて、カラーフィルタ層20(R,G,B)を作製した。それぞれのカラーフィルタ層を、用いた材料の固形分濃度および製膜条件を最適化し、当該材料をスピンコート法を用いて塗布し、フォトリソグラフ法によりパターニングして、線幅0.1mmおよび膜厚5μmのストライプ形状部分をピッチ0.33mmで配列して作製した。
透明基板10としての1737ガラス(50×50×1.1mm、コーニング社製)の上に、赤色カラーフィルタ用材料(カラーモザイクCR−7001:富士フイルム株式会社より入手可能)、緑色カラーフィルタ用材料(カラーモザイクCG−7001:富士フイルム株式会社より入手可能)、および青色カラーフィルタ用材料(カラーモザイクCB−7001:富士フイルム株式会社より入手可能)を用いて、カラーフィルタ層20(R,G,B)を作製した。それぞれのカラーフィルタ層を、用いた材料の固形分濃度および製膜条件を最適化し、当該材料をスピンコート法を用いて塗布し、フォトリソグラフ法によりパターニングして、線幅0.1mmおよび膜厚5μmのストライプ形状部分をピッチ0.33mmで配列して作製した。
(2)平坦化層30の作製
前記カラーフィルタ層20(R,G,B)を覆うように、UV硬化型樹脂(エポキシ変性アクリレート:JSR−801(商品名、JSR株式会社)をスピンコート法により塗布し、高圧水銀灯の照射により硬化させて、平坦化層30を作製した。平坦化層30の膜厚は、カラーフィルタ層20上で1μm、基板10上で3μmとなるように設定した。カラーフィルタ層20(R,G,B)のラインパターンに変形はなかった。得られた平坦化層30の上面は、その上に第1電極50等の層を作製するのに十分な程度に平坦であった。
前記カラーフィルタ層20(R,G,B)を覆うように、UV硬化型樹脂(エポキシ変性アクリレート:JSR−801(商品名、JSR株式会社)をスピンコート法により塗布し、高圧水銀灯の照射により硬化させて、平坦化層30を作製した。平坦化層30の膜厚は、カラーフィルタ層20上で1μm、基板10上で3μmとなるように設定した。カラーフィルタ層20(R,G,B)のラインパターンに変形はなかった。得られた平坦化層30の上面は、その上に第1電極50等の層を作製するのに十分な程度に平坦であった。
(3)ガスバリア層40の作製
前記平坦化層30の上面に、RFマグネトロンスパッタ法により、室温において、膜厚300nmのSiOx膜からなるガスバリア層40を作製した。スパッタターゲットにはSiを用い、スパッタガスとしてArおよび酸素の混合ガスを用いた。
前記平坦化層30の上面に、RFマグネトロンスパッタ法により、室温において、膜厚300nmのSiOx膜からなるガスバリア層40を作製した。スパッタターゲットにはSiを用い、スパッタガスとしてArおよび酸素の混合ガスを用いた。
(4)第1電極50の作製
ガスバリア層40の上面に、DCマグネトロンスパッタ法により、室温において、膜厚200nmのIn−Zn酸化物膜を全面製膜した。スパッタターゲットにはIn−Zn酸化物を用い、スパッタガスとしてArおよび酸素の混合ガスを用いた。In−Zn酸化物膜上にレジスト剤JEM−700−R2(商品名、JSR株式会社)を塗布した後、フォトリソグラフ法にてパターニングを行い、その後シュウ酸を用いてエッチングをして、配線幅100μmのパターンを有する第1電極50を作製した。第1電極50は、外部駆動回路との接続部位から表示パネル内中央まで配線されるように配設した。
ガスバリア層40の上面に、DCマグネトロンスパッタ法により、室温において、膜厚200nmのIn−Zn酸化物膜を全面製膜した。スパッタターゲットにはIn−Zn酸化物を用い、スパッタガスとしてArおよび酸素の混合ガスを用いた。In−Zn酸化物膜上にレジスト剤JEM−700−R2(商品名、JSR株式会社)を塗布した後、フォトリソグラフ法にてパターニングを行い、その後シュウ酸を用いてエッチングをして、配線幅100μmのパターンを有する第1電極50を作製した。第1電極50は、外部駆動回路との接続部位から表示パネル内中央まで配線されるように配設した。
(5)絶縁膜60の作製
第1電極50以下の層を覆うように、絶縁膜材料としてJEM−700−R2(JSR株式会社製)をスピンコート法により製膜し、フォトリソグラフ法によりパターニングを行って、線幅20μmの格子状パターンを有する絶縁膜60を作製した。格子状パターンは、90μm×310μmの長方形の開口部を第1電極50上に設けるように設定した。得られた積層体を、200℃に設定したホットプレート上に20分間にわたって保持して、現像後のポストベークを行った。このポストベークによって、絶縁膜60中の水分および残留溶媒を蒸発させた。ポストベーク後の絶縁膜60の膜厚は、1.0μmであった。
第1電極50以下の層を覆うように、絶縁膜材料としてJEM−700−R2(JSR株式会社製)をスピンコート法により製膜し、フォトリソグラフ法によりパターニングを行って、線幅20μmの格子状パターンを有する絶縁膜60を作製した。格子状パターンは、90μm×310μmの長方形の開口部を第1電極50上に設けるように設定した。得られた積層体を、200℃に設定したホットプレート上に20分間にわたって保持して、現像後のポストベークを行った。このポストベークによって、絶縁膜60中の水分および残留溶媒を蒸発させた。ポストベーク後の絶縁膜60の膜厚は、1.0μmであった。
(6)隔壁70の作製
絶縁膜60上に、フォトレジストAZ1500(AZエレクトロニックマテリアルズ製)をスピンコート法により製膜し、フォトリソグラフ法によりパターニングを行って、第1電極50のラインと直交する方向に伸びる絶縁膜60上に、幅5μmのライン状の開口部を有する、ダミー層パターンを作製した。得られた積層体を130℃に設定したホットプレート上に7分間保持して、ダミー層のポストベークを行った。ポストベーク後のダミー層の膜厚は、0.8μmであった。次いで、プラズマCVDを用いて、基板加熱を行わずに、膜厚1.0μmの酸化珪素膜を作製した。酸化珪素膜上に、再び、フォトレジストAZ1500をスピンコート法によって製膜し、フォトリソグラフ法によりパターニングを行って、ダミー層パターンの開口部上に、幅12μmのラインパターンを作製した。得られた積層体について、ダミー層作製時と同様のポストベークを行った。ポストベーク後のフォトレジストの膜厚は、2.4μmであった。
絶縁膜60上に、フォトレジストAZ1500(AZエレクトロニックマテリアルズ製)をスピンコート法により製膜し、フォトリソグラフ法によりパターニングを行って、第1電極50のラインと直交する方向に伸びる絶縁膜60上に、幅5μmのライン状の開口部を有する、ダミー層パターンを作製した。得られた積層体を130℃に設定したホットプレート上に7分間保持して、ダミー層のポストベークを行った。ポストベーク後のダミー層の膜厚は、0.8μmであった。次いで、プラズマCVDを用いて、基板加熱を行わずに、膜厚1.0μmの酸化珪素膜を作製した。酸化珪素膜上に、再び、フォトレジストAZ1500をスピンコート法によって製膜し、フォトリソグラフ法によりパターニングを行って、ダミー層パターンの開口部上に、幅12μmのラインパターンを作製した。得られた積層体について、ダミー層作製時と同様のポストベークを行った。ポストベーク後のフォトレジストの膜厚は、2.4μmであった。
このフォトレジストのラインパターンをマスクとして、CF4と酸素との混合ガスを用いて、酸化珪素膜のドライエッチングを行った。その後、80℃に加熱した剥離液104(東京応化工業株式会社製)を用いて、酸化珪素膜上のフォトレジストおよびダミー層パターンを同時に剥離して、酸化珪素からなる隔壁を作製した。得られた隔壁の線幅は、上部で10μm、下部で5μmあり、隔壁ラインの両サイドに、幅2.5μm、高さ0.4μmのアンダーカットが作製されていた。
(7)有機EL素子の作製
[有機EL層の作製]
次いで、前記隔壁まで作製した基板を抵抗加熱蒸着装置内に装着し、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層を、真空を破らずに順次製膜した。製膜に際して、真空槽内圧を1×10-4Paにまで減圧した。正孔注入層には、銅フタロシアニン(CuPc)を膜厚100nmで積層した。正孔輸送層には、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(α−NPD)を膜厚20nmで積層した。正孔輸送層に引き続いて、真空を破らずに、真空中でメタルマスクをあわせて、赤色発光部120Rに対応する位置にのみ、赤色発光色素DCJTB(4−(2,2−ジシアノメチレン)−2−t−ブチル−6(p−(1,1,7,7−テトラメチル)ジュロリジスチリル−4H−ピラン)を5%の重量比でDBC1(テトラキス(ジフェニルアミノ)−ジベンゾクリセン)にドープした材料を積層し、膜厚20nmの第2発光層を得た。続いて、メタルマスクを外して、有機ELディスプレイパネルの全発光部120(R,G,B)に対応する位置に、DBC1のみを膜厚30nmで積層して、第1発光層90BGを得た。電子輸送層には、Alq3(トリス(8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウム錯体)を膜厚20nmで積層した。
[有機EL層の作製]
次いで、前記隔壁まで作製した基板を抵抗加熱蒸着装置内に装着し、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層を、真空を破らずに順次製膜した。製膜に際して、真空槽内圧を1×10-4Paにまで減圧した。正孔注入層には、銅フタロシアニン(CuPc)を膜厚100nmで積層した。正孔輸送層には、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(α−NPD)を膜厚20nmで積層した。正孔輸送層に引き続いて、真空を破らずに、真空中でメタルマスクをあわせて、赤色発光部120Rに対応する位置にのみ、赤色発光色素DCJTB(4−(2,2−ジシアノメチレン)−2−t−ブチル−6(p−(1,1,7,7−テトラメチル)ジュロリジスチリル−4H−ピラン)を5%の重量比でDBC1(テトラキス(ジフェニルアミノ)−ジベンゾクリセン)にドープした材料を積層し、膜厚20nmの第2発光層を得た。続いて、メタルマスクを外して、有機ELディスプレイパネルの全発光部120(R,G,B)に対応する位置に、DBC1のみを膜厚30nmで積層して、第1発光層90BGを得た。電子輸送層には、Alq3(トリス(8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウム錯体)を膜厚20nmで積層した。
[第2電極の作製]
正孔注入層から電子輸送層までの製膜に引き続いて、真空を破らずに、電子注入層および第2電極を抵抗加熱蒸着によって製膜した。電子注入層にはフッ化リチウムを膜厚1nmで、第2電極にはアルミニウムを膜厚100nmで製膜した。第2電極は、前記隔壁によってストライプ状に分離されていた。
正孔注入層から電子輸送層までの製膜に引き続いて、真空を破らずに、電子注入層および第2電極を抵抗加熱蒸着によって製膜した。電子注入層にはフッ化リチウムを膜厚1nmで、第2電極にはアルミニウムを膜厚100nmで製膜した。第2電極は、前記隔壁によってストライプ状に分離されていた。
(実施例2)
緑色カラーフィルタ層20Gを作製する工程の次に、緑色変換層25Gを作製する工程を行った以外は、実施例1と同様にして、実施例2の有機ELディスプレイパネルを得た。ただし、実施例2において、それぞれのカラーフィルタ層を、用いた材料の固形分濃度および製膜条件を最適化し、当該材料をスピンコート法を用いて塗布し、フォトリソグラフ法によりパターニングして、線幅0.1mmおよび膜厚R(10μm)、G(1.5μm)、B(10μm)のストライプ形状部分をピッチ0.33mmで配列して作製した。
緑色変換層25Gは、以下のようにして作製した。
緑色カラーフィルタ層20Gを作製する工程の次に、緑色変換層25Gを作製する工程を行った以外は、実施例1と同様にして、実施例2の有機ELディスプレイパネルを得た。ただし、実施例2において、それぞれのカラーフィルタ層を、用いた材料の固形分濃度および製膜条件を最適化し、当該材料をスピンコート法を用いて塗布し、フォトリソグラフ法によりパターニングして、線幅0.1mmおよび膜厚R(10μm)、G(1.5μm)、B(10μm)のストライプ形状部分をピッチ0.33mmで配列して作製した。
緑色変換層25Gは、以下のようにして作製した。
[緑色変換層25Gの作製]
緑色変換層25Gの作製にあたり、蛍光色素としてクマリン6(0.7重量部)を溶剤としてのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)120重量部へ溶解させた。光重合性樹脂の「VPA100/P5」(商品名、新日鐵化学株式会社)100重量部を加えて溶解させ、塗布液を得た。この塗布溶液を、青色フィルタのラインパターンが作製済である、透明基板10上に、スピンコート法を用いて塗布し、フォトリソグラフィ法により、パターニングを実施し,緑色変換フィルタの線幅0.1mm、ピッチ0.33mm、膜厚8.5μmのラインパターンを得た。
緑色変換層25Gの作製にあたり、蛍光色素としてクマリン6(0.7重量部)を溶剤としてのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)120重量部へ溶解させた。光重合性樹脂の「VPA100/P5」(商品名、新日鐵化学株式会社)100重量部を加えて溶解させ、塗布液を得た。この塗布溶液を、青色フィルタのラインパターンが作製済である、透明基板10上に、スピンコート法を用いて塗布し、フォトリソグラフィ法により、パターニングを実施し,緑色変換フィルタの線幅0.1mm、ピッチ0.33mm、膜厚8.5μmのラインパターンを得た。
このように作製した、本発明の有機ELディスプレイパネルは、印加電圧12V、デューティ比1/60の駆動で、表面輝度120cd/m2を実現した。実施例1のフルカラー有機ELディスプレイパネルについて、駆動電流密度50mA/cm2で観察された各発光色の発光スペクトルの色度座標(CIE座標x;y)はR(0.620;0.377)、G(0.302;0.672)、およびB(0.133;0.136)であった。
(比較例3)
第2発光層90Rの膜厚を2nmとした以外は実施例1と同様にして、比較例3の有機ELディスプレイパネルを得た。
第2発光層90Rの膜厚を2nmとした以外は実施例1と同様にして、比較例3の有機ELディスプレイパネルを得た。
比較例3の有機ELディスプレイパネルの赤色発光部を発光させた場合、青色成分が観察された。これは第2発光層90R中に含まれた赤色発光材料であるDCJTBが、生成した励起子のエネルギーをすべて吸収できないことに起因すると考えられる。比較例3のフルカラー有機ELディスプレイパネルについて、駆動電流密度50mA/cm2で赤色発光部を発光させた場合の色度座標(CIE座標x;y)は(0.31;0.42)であった。
(比較例4)
工程(7)において第2発光層90Rおよび第1発光層90BGの作製順を入れ替えた以外は比較例3と同様にして、比較例4の有機ELディスプレイパネルを得た。
工程(7)において第2発光層90Rおよび第1発光層90BGの作製順を入れ替えた以外は比較例3と同様にして、比較例4の有機ELディスプレイパネルを得た。
比較例4の有機ELディスプレイパネルの赤色発光部を発光させた場合、青色成分に加え、緑色成分も観察された。この緑色成分はAlq3由来であると推測される。比較例4の有機EL発光素子の発光メカニズムは以下のように推測される。キャリアは、第2発光層90R近傍の第1発光層90BG中のDBC上で再結合し、励起子が第2発光層90R中に拡散された。しかし、第2発光層90Rは極端に薄いため、励起子のエネルギーはここですべて吸収されずに、第1発光層90BGにおける青色発光とともに緑色発光性を持つ電子注入輸送性材料であるAlq3まで拡散し、これにより、Alq3も励起され、緑色光が発生した。比較例4のフルカラー有機ELディスプレイパネルについて、駆動電流密度50mA/cm2で赤色発光部を発光させた場合、その色度座標(CIE座標x;y)は(0.42;0.53)であった。
10 基板
20 カラーフィルタ層
20R 赤色カラーフィルタ層
20G 緑色カラーフィルタ層
20B 青色カラーフィルタ層
25 色変換層
25G 緑色変換層
30 平坦化層
40 ガスバリア層
50 第1電極
60 絶縁層
70 隔壁
80 正孔注入輸送性層
90 発光層
90BG 第1発光層
90R 第2発光層
100 電子注入輸送性層
110 第2電極
120 発光部
120R 赤色発光部
120G 緑色発光部
120B 青色発光部
20 カラーフィルタ層
20R 赤色カラーフィルタ層
20G 緑色カラーフィルタ層
20B 青色カラーフィルタ層
25 色変換層
25G 緑色変換層
30 平坦化層
40 ガスバリア層
50 第1電極
60 絶縁層
70 隔壁
80 正孔注入輸送性層
90 発光層
90BG 第1発光層
90R 第2発光層
100 電子注入輸送性層
110 第2電極
120 発光部
120R 赤色発光部
120G 緑色発光部
120B 青色発光部
Claims (10)
- 基板と、基板上に設けられた、複数の発光部を有する有機EL素子とを含む有機ELディスプレイパネルであって、
有機EL素子は、基板側から、第1電極と、少なくとも有機発光層を含む有機EL層と、第2電極とをこの順に含み、
複数の発光部は、複数の第1発光部および複数の第2発光部を有し、
第1発光部に位置する有機発光層は、540nmよりも短波長の光を発する第1発光層を有し、
第2発光部に位置する有機発光層は、第1発光層と、570nmよりも長波長の光を発光し、5nm以上の膜厚を有する第2発光層とを有し、
第2発光部においては、第2発光層が発光する
ことを特徴とする有機ELディスプレイパネル。 - 基板は透明基板であり、第1電極は透明電極であり、基板と有機EL素子との間に複数種のカラーフィルタ層をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の有機ELディスプレイパネル。
- 有機EL素子の第2発光部に対応する位置に赤色カラーフィルタ層を有し、有機EL素子の第1発光部に対応する位置に青色または緑色カラーフィルタ層を有することを特徴とする請求項2に記載の有機ELディスプレイパネル。
- 緑色カラーフィルタ層と有機EL素子との間に緑色変換層をさらに含むことを特徴とする請求項3に記載の有機ELディスプレイパネル。
- 第1発光層が480nmよりも短波長の光を発することを特徴とする請求項4に記載の有機ELディスプレイパネル。
- 第1電極が第1の方向に延びるストライプ形状の複数の部分電極から構成され、第2電極が第2の方向に延びるストライプ形状の複数の部分電極から構成され、第1の方向は第2の方向と交差する方向であることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の有機ELディスプレイパネル。
- 基板上に複数のスイッチング素子が配置され、第2電極が一体に構成される共通電極であり、第1電極が該複数のスイッチング素子と1対1で接続される複数の部分電極から構成されることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の有機ELディスプレイパネル。
- 第2発光部において、第1発光層が第1電極側にあり、第2発光層が第2電極側にあることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の有機ELディスプレイパネル。
- 第2発光部において、第1発光層が第2電極側にあり、第2発光層が第1電極側にあることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の有機ELディスプレイパネル。
- 有機EL層は、正孔注入輸送性層および電子注入輸送性層をさらに有することを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の有機ELディスプレイパネル。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008046863A JP2009205929A (ja) | 2008-02-27 | 2008-02-27 | フルカラー有機elディスプレイパネル |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2009205929A true JP2009205929A (ja) | 2009-09-10 |
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JP2008046863A Withdrawn JP2009205929A (ja) | 2008-02-27 | 2008-02-27 | フルカラー有機elディスプレイパネル |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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WO2015071314A1 (de) * | 2013-11-13 | 2015-05-21 | Osram Oled Gmbh | Flächiges lichtemittierendes bauelement für eine blitzlichtvorrichtung, blitzlichtvorrichtung und elektronisches gerät umfassend eine blitzlichtvorrichtung |
JP2019096823A (ja) * | 2017-11-27 | 2019-06-20 | Jnc株式会社 | 有機電界発光素子 |
-
2008
- 2008-02-27 JP JP2008046863A patent/JP2009205929A/ja not_active Withdrawn
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