JP2016018781A - 有機エレクトロルミネッセンス表示パネル - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、ＦＭＭの使用回数を減少することで、生産コストを低減させ、製造工程の困難さを減少させることができる有機エレクトロルミネッセンス表示パネルを提供する。
【解決手段】本発明による有機エレクトロルミネッセンス表示パネルは、複数の第一画素領域、複数の第二画素領域及び複数の第三画素領域を有する有機エレクトロルミネッセンス表示パネルであって、第一電極層と、有機層と、第二電極層とを有している。第一電極層は、反射材を含んでいる。有機層は、有機発光材により形成された発光層を有して、第一電極層上に配置されている。第二電極層は、透明金属酸化物導電材を含んで、有機層上に配置されている。第二電極層は、単一の厚さを有し、その厚さが３００ｎｍより大きくなっている。
【選択図】図１Ｆ
【解決手段】本発明による有機エレクトロルミネッセンス表示パネルは、複数の第一画素領域、複数の第二画素領域及び複数の第三画素領域を有する有機エレクトロルミネッセンス表示パネルであって、第一電極層と、有機層と、第二電極層とを有している。第一電極層は、反射材を含んでいる。有機層は、有機発光材により形成された発光層を有して、第一電極層上に配置されている。第二電極層は、透明金属酸化物導電材を含んで、有機層上に配置されている。第二電極層は、単一の厚さを有し、その厚さが３００ｎｍより大きくなっている。
【選択図】図１Ｆ
Description
本発明は、表示パネルに関し、特に、有機エレクトロルミネッセンス（以下、「有機ＥＬ」と称する）表示パネルに関する。
有機ＥＬ表示パネル（例えば、有機発光ダイオード表示パネル；有機発光ダイオード：organic light-emitting diode,OLED）は、アクティブ発光、高コントラスト、薄型及び広視野角などのメリットを有しているため、次世代のフラット表示パネルの主流と成りそうである。
有機ＥＬ表示パネルにおいて、トップエミッション型のＯＬＥＤは、強い空洞共振効果があるため、高効率及び高色純度を有している。空洞共振効果を実現するために、従来の有機ＥＬ表示パネルでは、有機発光材料により製造された発光層を含む有機層に対し、ファインメタルマスク（fine metal mask,FMM）を使って、一部のＲＧＢサブ画素のフォトクロミック及び強度を調整していた。
しかしながら、ＦＭＭの技術は、コストが高く、精密な位置合わせが必要となっている。より明確に言うと、ＦＭＭの隣接する開口同士の間隔には限界があり、隣接するＲＧＢサブ画素から発生される異色光の混合問題を避けるためには、隣接するＲＧＢサブ画素同士に一定の間隔が必要となっている。そこで、ＦＭＭの使用回数（使用個数）を減少してコストを低減させ、製造工程の困難さを減少させることができ、高効率及び高色純度の両方を同時に有する有機ＥＬ表示パネルを作ることが、当分野の課題になっている。
上記課題を解決するために、本発明は、ＦＭＭの使用回数を減少することで、生産コストを低減させ、製造工程の困難さを減少させることができる有機ＥＬ表示パネルを提供する。
本発明による有機ＥＬ表示パネルは、複数の第一画素領域、複数の第二画素領域及び複数の第三画素領域を有する有機ＥＬ表示パネルであって、第一電極層と、有機発光材により形成された発光層を有する有機層と、第二電極層とを有している。前記第一電極層は、反射材を含んで、前記第一画素領域、前記第二画素領域及び前記第三画素領域に配置されている。前記有機層は、前記第一画素領域、第二画素領域及び第三画素領域における前記第一電極層上に配置されている。前記第二電極層は、前記第一画素領域、前記第二画素領域及び前記第三画素領域における前記有機層上に配置されている。前記第二電極層は、透明金属酸化物導電材を含んでおり、前記第一画素領域、第二画素領域及び第三画素領域での厚さが実質的に同一になっており、前記厚さが３００ｎｍ以上である。
上記のような本発明の有機ＥＬ表示パネルによれば、第二電極層に透明金属酸化物導電材が含まれており、電極層を形成する従来の薄型金属材に比べ、透明金属酸化物導電材は、その厚さが厚くても高透過率を有している。これにより、第二電極層の厚さを変更することで、有機ＥＬ表示パネルの各画素領域が、赤色光、緑色光及び青色光のそれぞれの波長に対応する光学的厚さを同時に満足することが可能となる。従って、本発明の有機ＥＬ表示パネルによれば、高効率及び高色純度を同時に図ることが可能である。また、第二電極層の厚さを変更することで、ＦＭＭの使用回数を減少することができて、生産コストを低減させ、製造工程の困難さを減少させることができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
図１Ａ乃至図１Ｆは、本発明の第一実施形態による有機ＥＬ表示パネルの製造工程を模式的に示した断面図であり、図２は、図１Ａの素子配置層の構成を模式的に示した上面図である。図１Ａに示すように、基板１００上には素子配置層１１０が形成されている。基板１００は、例えば、ガラス基板のような硬質基板であってもよく、プラスチック基板のような軟質基板であってもよい。基板１００の材質として、透明材または非透明材を使う。基板１００は、主に、有機ＥＬ表示パネルの発光素子を搭載するためのものである。ここで、基板１００は、それぞれ異なる原色光を表示するために用いられる複数の第一画素領域１１、複数の第二画素領域１２及び複数の第三画素領域１３を有している。構成を明確に示すために、図１Ａでは、第一画素領域１１、第二画素領域１２及び第三画素領域１３を一つずつ有している構成を示している。素子配置層１１０には、複数の薄膜トランジスタ（thin film transistors, TFTs）、コンデンサなどの駆動素子が配置されてもよいが、これに限定されない。
図１Ａ乃至図１Ｆは、本発明の第一実施形態による有機ＥＬ表示パネルの製造工程を模式的に示した断面図であり、図２は、図１Ａの素子配置層の構成を模式的に示した上面図である。図１Ａに示すように、基板１００上には素子配置層１１０が形成されている。基板１００は、例えば、ガラス基板のような硬質基板であってもよく、プラスチック基板のような軟質基板であってもよい。基板１００の材質として、透明材または非透明材を使う。基板１００は、主に、有機ＥＬ表示パネルの発光素子を搭載するためのものである。ここで、基板１００は、それぞれ異なる原色光を表示するために用いられる複数の第一画素領域１１、複数の第二画素領域１２及び複数の第三画素領域１３を有している。構成を明確に示すために、図１Ａでは、第一画素領域１１、第二画素領域１２及び第三画素領域１３を一つずつ有している構成を示している。素子配置層１１０には、複数の薄膜トランジスタ（thin film transistors, TFTs）、コンデンサなどの駆動素子が配置されてもよいが、これに限定されない。
そして、図１Ａの素子配置層１１０の上面構成を模式的に示した図２を参照する。素子配置層１１０には、複数の画素構造Ｐが配置され、複数の画素構造Ｐは画素アレイを構成している。説明を理解しやすくするために、図２では、３×３個の画素構造Ｐのみを示している。本実施形態において、画素アレイには、複数の走査線ＳＬ、複数のデータ線ＤＬ及び複数の電源線ＰＬが含まれている。第一画素領域１１、第二画素領域１２及び第三画素領域１３の各々には、一つの画素構造Ｐが配置されている。各画素構造Ｐは、対応する一つの走査線ＳＬ、対応する一つのデータ線ＤＬ及び対応する一つの電源線ＰＬと電気的に接続している。本実施形態において、各画素構造Ｐは、アクティブ素子Ｔ１、Ｔ２及びコンデンサＣＳを備えている。もちろん、本実施形態では、各画素構造Ｐが二つのアクティブ素子及び一つのコンデンサを有する構成（２Ｔ１Ｃ）を例として説明するが、本発明はこの構成に限定されない。２Ｔ１Ｃ方式の画素構造において、アクティブ素子Ｔ１、Ｔ２は、それぞれ、ゲート極、ソース極、ドレイン極及びチャンネル領域を有している。
そして、図１Ｂに示すように、基板１００（例えば、基板の内表面）上には、第一電極層１２０が形成されている。電極パターン１２１は第一画素領域１１に形成され、電極パターン１２２は第二画素領域１２に形成され、電極パターン１２３は第三画素領域１３に形成されている。第一電極層１２０は、蒸着加工にファインメタルマスク（fine metal mask,FMM）を利用して形成することができるが、この方法に限定されない。例えば、第一電極層１２０を、化学気相堆積（chemical vapor deposition, CVD）法、または物理気相成長（physical vapor deposition, PVD）法とリソグラフィーエッチング法(lithography etching)との組合せにより加工形成することができる。本実施形態において、有機ＥＬ表示パネル１０は、トップエミッション型の有機ＥＬ表示パネルであって、この場合、第一電極層１２０は、例えば、金属、合金、金属酸化物など導電材により形成された反射材、または、金属及び透明金属酸化物導電材の堆積により形成された反射材を含んでもよい。ここで、透明金属酸化物の導電材として、例えば、インジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物、アルミニウムスズ酸化物、アルミニウム亜鉛酸化物、インジウムゲルマニウム亜鉛酸化物またはその他の適切な酸化物があるが、これらに限定されない。
そして、図１Ｃに示すように、第一電極層１２０上に、正孔注入層（hole injection layer, HIL）１３０及び正孔輸送層（hole transport layer, HTL）１４０を順に形成する。正孔注入層１３０及び正孔輸送層１４０は、例えば蒸着法により形成されるが、これに限定されない。ここで、正孔注入層１３０及び正孔輸送層１４０は、第一画素領域１１、第二画素領域１２及び第三画素領域１３での厚さ（高さ）が、実質的に同じく形成されている。
そして、図１Ｄに示すように、正孔輸送層１４０上に発光層１５０を形成する。詳しくは、発光層１５１を第一画素領域１１に形成し、発光層１５２を第二画素領域１２に形成し、発光層１５３を第三画素領域１３に形成することで、発光層１５０を形成する。一例として、蒸着法を利用し、且つ第一ＦＭＭ、第二ＦＭＭ及び第三ＦＭＭを組み合わせて使うことで、発光層１５１、発光層１５２及び発光層１５３をそれぞれ形成することができるが、本発明は、この形成方法に限定されない。発光層１５１は第一色発光材を含み、発光層１５２は第二色発光材を含み、発光層１５３は第三色発光材を含んでいる。本実施形態において、第一色発光材は赤色発光材Ｒであり、第二色発光材は緑色発光材Ｇであり、第三色発光材は青色発光材Ｂであるが、これに限定されない。図１Ｄに示すように、第一色発光材は第一画素領域１１に配置され、第二色発光材は第二画素領域１２に配置され、第三色発光材は第三画素領域１３に配置されている。
そして、図１Ｅに示すように、発光層１５０上に電子輸送層（electron transport layer, ETL）１６０を形成する。電子輸送層１６０は、例えば、蒸着加工によって形成されるが、これに限定されない。ここで、電子輸送層１６０は、第一画素領域１１、第二画素領域１２及び第三画素領域１３での厚さ（高さ）が、実質的に同じく形成されている。本実施形態において、正孔注入層１３０、正孔輸送層１４０、発光層１５０及び電子輸送層１６０によって、有機層１０１が形成される。有機層１０１は、第一電極層１２０上に配置されている。
そして、図１Ｆに示すように、電子輸送層１６０上に第二電極層１７０を形成することで、本実施形態による有機ＥＬ表示パネル１０が製作される。第二電極層１７０の材質として、例えば、インジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物、アルミニウムスズ酸化物、アルミニウム亜鉛酸化物、インジウムゲルマニウム亜鉛酸化物、その他の適切な酸化物、または上述した少なくとも二つの酸化物の堆積により形成された物などの透明金属酸化物導電材があるが、これらに限定されない。また、第二電極層１７０の外表面（頂表面）には、何れの有機ＥＬ表示パネル１０の導電材も含まれていない。なお、必要によって、第二電極層１７０上に偏光片（polarizer）または蓋板などの部材を配置してもよいが、これらに限定されない。
図１Ｆ及び図２に示すように、アクティブ素子Ｔ１のソース極はデータ線ＤＬと電気的に接続し、アクティブ素子Ｔ１のゲート極は走査線ＳＬと電気的に接続し、アクティブ素子Ｔ１のドレイン極はアクティブ素子Ｔ２と電気的に接続している。アクティブ素子Ｔ２のゲート極はアクティブ素子Ｔ１のドレイン極と電気的に接続し、アクティブ素子Ｔ２のソース極は電源線ＰＬと電気的に接続し、アクティブ素子Ｔ２のドレイン極は第一電極層１２０と電気的に接続している。コンデンサＣＳの一方の電極端は、アクティブ素子Ｔ１のドレイン極と電気的に接続し、コンデンサＣＳの他方の電極端は、アクティブ素子Ｔ２のソース極及び電源線ＰＬと電気的に接続している。
また図１Ｆに示すように、第一画素領域１１内において、電極パターン１２１と第二電極層１７０との間に、マイクロキャビティ（micro cavity）１９１を形成してもよい。同じく、第二画素領域１２内において、電極パターン１２２と第二電極層１７０との間に、マイクロキャビティ１９２を形成し、且つ、第三画素領域１３内において、電極パターン１２３と第二電極層１７０との間にマイクロキャビティ１９３を形成してもよい。通常、赤色発光材Ｒ、緑色発光材Ｇ及び青色発光材Ｂから発光される光は、それぞれ、マイクロキャビティ１９１、マイクロキャビティ１９２及びマイクロキャビティ１９３において空洞共振効果が発生する。その後、上記光は、第一電極層１２０における反射材の作用によって、第二電極層１７０に向かって発射されて、第一画素領域１１、第二画素領域１２及び第三画素領域１３からそれぞれ赤色光ｌＲ、緑色光ｌＧ及び青色光ｌＢが発光される。
通常、従来の有機ＥＬ表示パネルにおいて、上記空洞共振効果を満たすために、五つのＦＭＭを使わなければならず、その中の二つのＦＭＭは、厚さが異なる正孔輸送層を蒸着するために用いられ、これによってＲＧＢサブ画素の異なる光学的厚さを満たす。しかし、ＦＭＭ技術は、高いコストがかかり、精密な位置合わせが必要になっている。より明確に説明すると、ＦＭＭの隣接する開口同士間の距離には限界があり、且つ、異なる色の隣接するＲＧＢサブ画素から発射される光線の混色問題を避けるためには、隣接するＲＧＢサブ画素同士間に一定の間隔が必要となっている。
ここで説明したいのは、電極層を形成する従来の薄型金属材に比べ、本実施形態の第二電極層１７０を形成する透明導電酸化物（transparent conductive oxide, TCO）は、その厚さが厚くなった（例えば、５０ｎｍ以上）場合でも、高透過率を有している。このため、本実施形態において、第二電極層１７０のＴＣＯの厚さを変更することで、第一画素領域１１、第二画素領域１２及び第三画素領域１３が、赤色光ｌＲ、緑色光ｌＧ及び青色光ｌＢのそれぞれの波長に対応する光学的厚さを同時に満足することが可能である。図１Ｆに示すように、マイクロキャビティ１９１、１９２及び１９３において、発光層（有機発光層）１５１、１５２、１５３以外の他の各層は、実質的に同一の厚さで成膜されている。言い換えれば、正孔注入層１３０、正孔輸送層１４０及び電子輸送層１６０は、個別の第一画素領域１１、第二画素領域１２及び第三画素領域１３において、厚さ（高さ）が実質的に同一に形成されている。なお、有機ＥＬ表示パネル１０は、その個別の第一画素領域１１、第二画素領域１２及び第三画素領域１３に電子注入層（図示せず）をさらに形成してもよい。電子注入層は、発光層１５１と電子輸送層１６０の間に位置し、第一画素領域１１、第二画素領域１２及び第三画素領域１３のそれぞれにおいて、その厚さ（高さ）が実質的に同一に形成される。これによって、ＦＭＭの使用回数（使用個数）を減少させることができる。
詳しく言うと、本実施形態において、模擬ソフトにより上記第二電極層１７０の厚さを計算する。第一色発光材（即ち、発光層１５１）、第二色発光材（即ち、発光層１５２）及び第三色発光材（即ち、発光層１５３）の上方での第二電極層１７０の厚さＬＥは、下記式（１）を満足する。
式中、ｎＥは、第二電極層１７０の屈折率を表し、λＲ、λＧ、λＢは、それぞれ第一画素領域１１、第二画素領域１２、第三画素領域１３の発光波長を表し、本実施形態では、それぞれ赤色光ｌＲ、緑色光ｌＧ及び青色光ｌＢの波長を表している。また、Ψは、光が第一電極層１２０と第二電極層１７０との間を通過するときのラジアン（radian）で示した反射位相シフトの合計（a total amount in radians of the phase shift）を表し、０＜Ψ≦２πである。また、ｍＲ、ｍＧ、ｍＢは、それぞれ正の数であり、ｍＲ≦ｍＧ≦ｍＢである。また、ｎＯは、電子輸送層１６０、有機発光材により形成された発光層１５０、正孔輸送層１４０及び正孔注入層１３０を含む有機層１０１の平均屈折率を表す。また、ＬＯは、第一電極層１２０と第二電極層１７０との間における有機層１０１の厚さを表す。
模擬の結果から分かるように、第二電極層１７０の厚さＬＥが３００ｎｍより大きいとき、式（１）を利用して適切な厚さを得て、第一画素領域１１、第二画素領域１２及び第三画素領域１３が、赤色光ｌＲ、緑色光ｌＧ及び青色光ｌＢのそれぞれの波長に対応する光学的厚さを同時に満足するようにする。ここで説明したいのは、第二電極層１７０の上記厚さの範囲内において、第一色発光材（即ち、発光層１５１）、第二色発光材（即ち、発光層１５２）及び第三色発光材（即ち、発光層１５３）の上方における第二電極層１７０の厚さＬＥは、実質的に同一になっている。上述のように、本実施形態において、第二電極層１７０の厚さは単一になっているため、ＨＴＬ１４０の厚さを変更するための二つのＦＭＭを省略することができ、従って、有機ＥＬ表示パネル１０の生産コストを低減し、製造工程の困難さを減少させることができる。
特に、第二電極層１７０の厚さＬＥが３００ｎｍ乃至７００ｎｍの範囲内にあるとき、上述した空洞共振効果がよりよくなって、第一画素領域１１、第二画素領域１２及び第三画素領域１３から、波長範囲が５９０ｎｍ乃至６５０ｎｍである赤色光ｌＲ、波長範囲が４８０ｎｍ乃至５４０ｎｍである緑色光ｌＧ及び波長範囲が４２０ｎｍ乃至４８０ｎｍである青色光ｌＢをそれぞれ発光するようにさせる。このため、第二電極層１７０の厚さＬＥが上記範囲内にあるとき、有機ＥＬ表示パネル１０は、高効率及び高色純度を同時に有することができる。
一例として、赤色光ｌＲ、緑色光ｌＧ及び青色光ｌＢの波長は、それぞれ、６２０ｎｍ、５２０ｎｍ及び４５８ｎｍである。第一画素領域１１、第二画素領域１２及び第三画素領域１３での第二電極層１７０の屈折率ｎＥ及び有機層１０１の平均屈折率ｎＯは、下記表に示した通りである。本実施形態において、厚さＬＥは、式（１）中の波長範囲が４５５ｎｍ乃至４９０ｎｍ（表２−１に示されたｍＲ＝５、ｍＲ＝６、ｍＲ＝７）である三色の光、及び波長範囲が５９０ｎｍ乃至６００ｎｍ（表２−２に示されたｍＲ＝６、ｍＲ＝７、ｍＲ＝８）である三色の光の条件を満たす。
本発明による有機ＥＬ表示パネルは、上述した実施形態に限定されない。以下、他の図を参照しながら、本発明の他の実施形態による有機ＥＬ表示パネルを説明する。各実施形態の相違点を比較し、説明を簡略化させるために、下記の各実施形態では、同一または相似なものに、同一または相似な符号を付して説明する。なお、各実施形態の相違点のみについて説明し、重複の部分についてはその説明を省略する。
図３は、本発明の第二実施形態による有機ＥＬ表示パネルの断面構造を模式的に示す図である。図３に示された有機ＥＬ表示パネル２０は、図１Ｆに示された有機ＥＬ表示パネル１０と相似しているが、相違点として、第一電極層１２０上に発光層２５０が直接形成され、発光層２５０上に第二電極層１７０が直接形成されている。有機層１０１は、発光層２５０により形成されている。本発明の第一実施形態と同じように、発光層２５１は第一画素領域２１に形成され、発光層２５２は第二画素領域２２に形成され、発光層２５３は第三画素領域２３に形成されている。一例として、発光層２５１、発光層２５２及び発光層２５３は、蒸着加工を利用し、第一ＦＭＭ、第二ＦＭＭ及び第三ＦＭＭを使って形成することができるが、これに限定されない。発光層２５１は、第一色発光材を含み、発光層２５２は、第二色発光材を含み、発光層２５３は、第三色発光材を含んでいる。本実施形態において、第一色発光材は赤色発光材Ｒであり、第二色発光材は緑色発光材Ｇであり、第三色発光材は青色発光材Ｂであるが、これに限定されない。
本発明の第一実施形態と同じように、第一画素領域２１内において、電極パターン１２１と第二電極層１７０との間に、マイクロキャビティ２９１を形成してもよい。同じく、第二画素領域２２内において、電極パターン１２２と第二電極層１７０との間に、マイクロキャビティ２９２を形成し、且つ、第三画素領域２３内において、電極パターン１２３と第二電極層１７０との間に、マイクロキャビティ２９３を形成してもよい。通常、赤色発光材Ｒ、緑色発光材Ｇ及び青色発光材Ｂから発光される光は、それぞれ、マイクロキャビティ２９１、マイクロキャビティ２９２及びマイクロキャビティ２９３において空洞共振効果が発生する。その後、上記光は、第一電極層１２０における反射材の作用によって、第二電極層１７０に向かって発射されて、第一画素領域２１、第二画素領域２２及び第三画素領域２３からそれぞれ赤色光ｌＲ、緑色光ｌＧ及び青色光ｌＢが発光される。
電極層を形成する従来の薄型金属材に比べ、本実施形態の第二電極層１７０を形成する上記透明導電酸化物（TCO）は、その厚さが厚くなった（例えば、５０ｎｍ以上）場合でも、高透過率を有している。このため、本実施形態において、第二電極層１７０のＴＣＯの厚さを変更することで、第一画素領域２１、第二画素領域２２及び第三画素領域２３が、赤色光ｌＲ、緑色光ｌＧ及び青色光ｌＢのそれぞれの波長に対応する光学的厚さを同時に満足させるようにする。図３に示すように、マイクロキャビティ２９１、２９２及び２９３において、発光層２５１、２５２、２５３以外の他の層の各々は、実質的に同一な厚さで成膜されている。これによって、ＦＭＭの使用回数を減少することができる。
詳しく言うと、本実施形態において、模擬ソフトにより第二電極層１７０の厚さを計算する。第一色発光材（即ち、発光層２５１）、第二色発光材（即ち、発光層２５２）及び第三色発光材（即ち、発光層２５３）の上方での第二電極層１７０の厚さを、ＬＥで表す。模擬の結果によれば、第二電極層１７０の厚さＬＥが３００ｎｍより大きいとき、式（１）を利用して適切な厚さを得て、第一画素領域２１、第二画素領域２２及び第三画素領域２３が、赤色光ｌＲ、緑色光ｌＧ及び青色光ｌＢのそれぞれの波長に対応する光学的厚さを同時に満足するようにする。ここで説明したいのは、第二電極層１７０の上記厚さの範囲内において、第一色発光材（即ち、発光層２５１）、第二色発光材（即ち、発光層２５２）及び第三色発光材（即ち、発光層２５３）の上方における第二電極層１７０の厚さは、実質的に同一になっている。上述のように、本実施形態において、第二電極層１７０の厚さＬＥは単一になっているため、ＯＬＥＤの発光層２５１、２５２、２５３以外の他の層をすべて同じ厚さで成膜することができて、ＦＭＭの使用回数を減少することができる。従って、有機ＥＬ表示パネル２０の生産コストを低減し、製造工程の困難さを減少することができる。
特に、第二電極層１７０の厚さＬＥが３００ｎｍ乃至７００ｎｍの範囲内にあるとき、上述した空洞共振効果がよりよくなって、第一画素領域２１、第二画素領域２２及び第三画素領域２３のそれぞれから、波長範囲が５９０ｎｍ乃至６５０ｎｍである赤色光ｌＲ、波長範囲が４８０ｎｍ乃至５４０ｎｍである緑色光ｌＧ及び波長範囲が４２０ｎｍ乃至４８０ｎｍである青色光ｌＢを発光するようにさせる。このため、第二電極層１７０の厚さＬＥが上記範囲にあるとき、有機ＥＬ表示パネル２０は、高効率及び高色純度を同時に有することができる。
図４は、本発明の第三実施形態による有機ＥＬ表示パネルの断面構造を模式的に示す図である。図４に示された有機ＥＬ表示パネル３０は、図１Ｆに示された有機ＥＬ表示パネル１０と相似しているが、相違点として有機層１０１が発光層３５０を有し、且つ、発光層３５０の色発光材の分布が異なっている。図４に示すように、発光層３５０は、第一画素領域３１に形成された発光層３５１、第二画素領域３２に形成された発光層３５２及び第三画素領域３３に形成された発光層３５３を有している。発光層３５３は、発光層３５１及び発光層３５２を被覆（または、積み重ね）して形成されている。本実施形態において、第一色発光材は赤色発光材Ｒであり、第二色発光材は緑色発光材Ｇであり、第三色発光材は青色発光材Ｂであるが、これに限定されない。
本発明の第一実施形態と同じように、第一画素領域３１内において、電極パターン１２１と第二電極層１７０との間に、マイクロキャビティ３９１を形成してもよい。同じく、第二画素領域３２内において、電極パターン１２２と第二電極層１７０との間に、マイクロキャビティ３９２を形成し、且つ、第三画素領域３３内において、電極パターン１２３と第二電極層１７０との間にマイクロキャビティ３９３を形成してもよい。通常、赤色発光材Ｒ、緑色発光材Ｇ及び青色発光材Ｂから発光される光は、それぞれ、マイクロキャビティ３９１、マイクロキャビティ３９２及びマイクロキャビティ３９３において空洞共振効果が発生する。その後、上記光は、第一電極層１２０における反射材の作用によって、第二電極層１７０に向かって発射されて、第一画素領域３１、第二画素領域３２及び第三画素領域３３からそれぞれ赤色光ｌＲ、緑色光ｌＧ及び青色光ｌＢが発光される。
電極層を形成する従来の薄型金属材に比べ、本実施形態の第二電極層１７０を形成する上記透明導電酸化物（TCO）は、その厚さが厚くなった（例えば、５０ｎｍ以上）場合でも、高透過率を有している。このため、本実施形態において、第二電極層１７０のＴＣＯの厚さを変更することで、第一画素領域３１、第二画素領域３２及び第三画素領域３３が、赤色光ｌＲ、緑色光ｌＧ及び青色光ｌＢのそれぞれの波長に対応する光学的厚さを同時に満足するようにする。図４に示すように、マイクロキャビティ３９１、３９２及び３９３において、発光層３５１、３５２、３５３以外の他の層の各々は、実質的に同一の厚さで成膜されている。言い換えれば、正孔注入層１３０、正孔輸送層１４０及び電子輸送層１６０は、個別の第一画素領域３１、第二画素領域３２及び第三画素領域３３において、厚さ（高さ）が実質的に同一に形成されている。なお、有機ＥＬ表示パネル３０は、その個別の第一画素領域３１、第二画素領域３２及び第三画素領域３３に電子注入層（図示せず）をさらに形成してもよい。電子注入層は、発光層３５０と電子輸送層１６０との間に位置し、個別の第一画素領域３１、第二画素領域３２及び第三画素領域３３において、その厚さ（高さ）が実質的に同一に形成される。これによって、ＦＭＭの使用回数を減少することができる。
詳しく言うと、本実施形態において、模擬ソフトにより上記第二電極層１７０の厚さを計算する。第一色発光材（即ち、発光層３５１）、第二色発光材（即ち、発光層３５２）及び第三色発光材（即ち、発光層３５３）の上方での第二電極層１７０の厚さを、ＬＥで表す。模擬の結果から分かるように、第二電極層１７０の厚さＬＥが３００ｎｍより大きいとき、第一画素領域３１、第二画素領域３２及び第三画素領域３３が、赤色光ｌＲ、緑色光ｌＧ及び青色光ｌＢのそれぞれの波長に対応する光学的厚さを同時に満足するようにする。ここで説明したいのは、第二電極層１７０の上記厚さの範囲内において、第一色発光材（即ち、発光層３５１）、第二色発光材（即ち、発光層３５２）及び第三色発光材（即ち、発光層３５３）の上方における第二電極層１７０の厚さは、実質的に同一になっている。上述のように、本実施形態において、第二電極層１７０の厚さは単一になっているため、ＨＴＬ１４０の厚さを変更するための二つのＦＭＭを省略することができる。なお、第三の発光層３５３を、第三画素領域３３に形成し且つ第一の発光層３５１及び第二の発光層３５２が被覆されるように形成することで、共同で青色発光層の構造を形成し、これにより、ＦＭＭをさらに一つ減少することができる。このように、本実施形態において、第二電極層１７０の厚さは単一になっているため、ＦＭＭの使用回数を減少することができ、有機ＥＬ表示パネル３０の生産コストを低減し、製造工程の困難さを減少することができる。
特に、第二電極層１７０の厚さＬＥが３００ｎｍ乃至７００ｎｍの範囲内にあるとき、上述した空洞共振効果がよりよくなって、第一画素領域３１、第二画素領域３２及び第三画素領域３３から、波長範囲が５９０ｎｍ乃至６５０ｎｍである赤色光ｌＲ、波長範囲が４８０ｎｍ乃至５４０ｎｍである緑色光ｌＧ及び波長範囲が４２０ｎｍ乃至４８０ｎｍである青色光ｌＢをそれぞれ発光するようにさせる。このため、第二電極層１７０の厚さＬＥが上記範囲内にあるとき、有機ＥＬ表示パネル３０は、高効率及び高色純度を同時に有することができる。
図５は、本発明の第四実施形態による有機ＥＬ表示パネルの断面構造を模式的に示す図である。図５に示された有機ＥＬ表示パネル４０は、図１Ｆに示された有機ＥＬ表示パネル１０と相似しているが、相違点として有機層１０１が発光層４５０を有し、且つ発光層４５０の色発光材の組成及び分布が異なっている。図５に示すように、発光層４５０は、発光層４５１と発光層４５２とが並列して形成されたものである。発光層４５１は、第一画素領域４１及び第二画素領域４２に形成され、発光層４５２は、第三画素領域４３に形成されている。発光層４５１は、第一色発光材を含み、発光層４５２は第二色発光材を含んでいる。本実施形態において、第一色発光材は黄色発光材Ｙであり、第二色発光材は青色発光材Ｂであるが、これに限定されない。特に、本実施形態における有機ＥＬ表示パネル４０は、その第二電極層１７０上に、カラーフィルタ層４８０をさらに有している。カラーフィルタ層４８０は、第三色フィルタ材４８１、第四色フィルタ材４８２及び第二色フィルタ材４８３を含んでいる。第三色フィルタ材４８１は、第一画素領域４１に設置され、第四色フィルタ材４８２は、第二画素領域４２に設置され、第二色フィルタ材４８３は、第三画素領域４３に設置されている。本実施形態において、第二色フィルタ材４８３は青色フィルタ材ＢＦであり、第三色フィルタ材４８１は赤色フィルタ材ＲＦであり、第四色フィルタ材４８２は緑色フィルタ材ＧＦであるが、第二色フィルタ材４８３（青色フィルタ材ＢＦ）を省略してもよい。赤色フィルタ材ＲＦ及び緑色フィルタ材ＧＦを設置することで、黄色発光材Ｙから発光される光をフィルタリングして、赤色光ｌＲ及び緑色光ｌＧを形成することができる。なお、必要によって、カラーフィルタ層４８０に反射防止層（anti-reflection layer）または蓋板などの部材を設置してもよい。
本発明の第一実施形態と同じように、模擬ソフトにより上記第二電極層１７０の厚さを計算する。第一画素領域４１、第二画素領域４２及び第三画素領域４３の上方での第二電極層１７０の厚さを、ＬＥで表す。模擬の結果から分かるように、第二電極層１７０の厚さＬＥが３００ｎｍより大きいとき、第一画素領域４１、第二画素領域４２及び第三画素領域４３が、赤色光ｌＲ、緑色光ｌＧ及び青色光ｌＢのそれぞれの波長に対応する光学的厚さを同時に満足するようにする。図５に示すように、マイクロキャビティ４９１、４９２及び４９３は、実質的に同じ長さを有している。これによって、ＦＭＭの使用回数を減少することができる。ここで説明したいのは、第二電極層１７０の上記厚さの範囲内において、発光層４５１及び発光層４５２の上方における第二電極層１７０の厚さは、実質的に同一になっている。本実施形態において、第二電極層１７０の厚さは単一になっているため、ＨＴＬ１４０の厚さを変更するための二つのＦＭＭを省略することができる。また、黄色発光材Ｙを含む発光層４５１を先に設置し、その後、赤色フィルタ材ＲＦ及び緑色フィルタ材ＧＦを利用してフィルタリングを行うことでそれぞれ赤色光及び緑色光を発射することになり、これにより、ＦＭＭをさらに一つ減少することができる。以上によって、有機ＥＬ表示パネル４０の生産コストを低減し、製造工程の困難さを減少することができる。
特に、第二電極層１７０の厚さＬＥが３００ｎｍ乃至７００ｎｍの範囲内にあるとき、上述した空洞共振効果がよりよくなって、第一画素領域４１、第二画素領域４２及び第三画素領域４３のそれぞれから、波長範囲が５９０ｎｍ乃至６５０ｎｍである赤色光ｌＲ、波長範囲が４８０ｎｍ乃至５４０ｎｍである緑色光ｌＧ及び波長範囲が４２０ｎｍ乃至４８０ｎｍである青色光ｌＢを発光するようにさせる。このため、第二電極層１７０の厚さＬＥが上記範囲にあるとき、有機ＥＬ表示パネル４０は、高効率及び高色純度を同時に有することができる。
以上説明したように、本発明の有機ＥＬ表示パネルによれば、第二電極層に透明金属酸化物導電材が含まれており、電極層を形成する従来の薄型金属材に比べ、透明金属酸化物導電材は、その厚さが厚くなっても、高透過率を有している。このため、第二電極層の厚さを変更することで、有機ＥＬ表示パネルの各画素領域が、赤色光、緑色光及び青色光のそれぞれの波長に対応する光学的厚さを同時に満足するようにする。従って、本発明の有機ＥＬ表示パネルによれば、高効率及び高色純度を同時に図ることが可能である。また、第二電極層の厚さを変更することで、ＦＭＭの使用回数を減少することができて、生産コストを低減させ、製造工程の困難さを減少させることができる。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる形態例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。
１０、２０、３０、４０ 有機エレクトロルミネッセンス表示パネル（有機ＥＬ表示パネル）
１１、２１、３１、４１ 第一画素領域
１２、２２、３２、４２ 第二画素領域
１３、２３、３３、４３ 第三画素領域
１００ 基板
１０１ 有機層
１１０ 素子配置層
１２０ 第一電極層
１２１、１２２、１２３ 電極パターン
１３０ 正孔注入層
１４０ 正孔輸送層
１５０、１５１、１５２、１５３、２５０、２５１、２５２、２５３、３５０、３５１、３５２、３５３、４５０、４５１、４５２ 発光層
１６０ 電子輸送層
１７０ 第二電極層
１９１、１９２、１９３、２９１、２９２、２９３、３９１、３９２、３９３、４９１、４９２、４９３ マイクロキャビティ
４８０ カラーフィルタ層
４８１ 第三色フィルタ材
４８２ 第四色フィルタ材
４８３ 第二色フィルタ材
ＬＥ 厚さ
ｌＢ 青色光
ｌＧ 緑色光
ｌＲ 赤色光
Ｂ 青色発光材
ＢＦ 青色フィルタ材
ＣＳ コンデンサ
ＤＬ データ線
Ｇ 緑色発光材
ＧＦ 緑色フィルタ材
Ｐ 画素構造
ＰＬ 電源線
Ｒ 赤色発光材
ＲＦ 赤色フィルタ材
ＳＬ 走査線
Ｔ１、Ｔ２ アクティブ素子
Ｙ 黄色発光材
１１、２１、３１、４１ 第一画素領域
１２、２２、３２、４２ 第二画素領域
１３、２３、３３、４３ 第三画素領域
１００ 基板
１０１ 有機層
１１０ 素子配置層
１２０ 第一電極層
１２１、１２２、１２３ 電極パターン
１３０ 正孔注入層
１４０ 正孔輸送層
１５０、１５１、１５２、１５３、２５０、２５１、２５２、２５３、３５０、３５１、３５２、３５３、４５０、４５１、４５２ 発光層
１６０ 電子輸送層
１７０ 第二電極層
１９１、１９２、１９３、２９１、２９２、２９３、３９１、３９２、３９３、４９１、４９２、４９３ マイクロキャビティ
４８０ カラーフィルタ層
４８１ 第三色フィルタ材
４８２ 第四色フィルタ材
４８３ 第二色フィルタ材
ＬＥ 厚さ
ｌＢ 青色光
ｌＧ 緑色光
ｌＲ 赤色光
Ｂ 青色発光材
ＢＦ 青色フィルタ材
ＣＳ コンデンサ
ＤＬ データ線
Ｇ 緑色発光材
ＧＦ 緑色フィルタ材
Ｐ 画素構造
ＰＬ 電源線
Ｒ 赤色発光材
ＲＦ 赤色フィルタ材
ＳＬ 走査線
Ｔ１、Ｔ２ アクティブ素子
Ｙ 黄色発光材
Claims (13)
- 複数の第一画素領域、複数の第二画素領域及び複数の第三画素領域を有する有機エレクトロルミネッセンス表示パネルであって、
反射材を含んで、複数の前記第一画素領域、複数の前記第二画素領域及び複数の前記第三画素領域に配置されている第一電極層と、
有機発光材により形成された発光層を有して、複数の前記第一画素領域、複数の前記第二画素領域及び複数の前記第三画素領域のそれぞれにおける前記第一電極層上に配置されている有機層と、
透明金属酸化物導電材を含んで、複数の前記第一画素領域、複数の前記第二画素領域及び複数の前記第三画素領域のそれぞれにおける前記有機層上に配置され、複数の前記第一画素領域、複数の前記第二画素領域及び複数の前記第三画素領域での厚さが実質的に同一であり、前記厚さが３００ｎｍ以上の第二電極層と、を有している、
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。 - 前記第二電極層の厚さが３００ｎｍ乃至７００ｎｍである、ことを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示パネル。
- 前記有機層は、第一色発光材、第二色発光材、第三色発光材を含んでおり、
前記第一色発光材は、複数の前記第一画素領域に配置され、
前記第二色発光材は、複数の前記第二画素領域に配置され、
前記第三色発光材は、複数の前記第三画素領域に配置され、
前記第一色発光材、前記第二色発光材及び前記第三色発光材の上方に配置されている前記第二電極層の厚さはＬＥであって、下記式（１）を満足し、
ｎＥは、前記第二電極層の屈折率を表し、
λＲ、λＧ、λＢは、それぞれ前記第一画素領域、前記第二画素領域、前記第三画素領域の発光波長を表し、
Ψは、光が前記第一電極層と前記第二電極層との間を通過するときの、ラジアンで示された反射位相シフトの合計を表し、且つ、０＜Ψ≦２πであり、
ｍＲ、ｍＧ、ｍＢは、それぞれ正の数であり、
ｎＯは、前記有機層の平均屈折率を表し、
ＬＯは、前記有機層の厚さを表す、ことを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示パネル。 - 前記ｍＲ、ｍＧ、ｍＢは、ｍＲ≦ｍＧ≦ｍＢを満足する、ことを特徴とする請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示パネル。
- 前記第一画素領域、前記第二画素領域及び前記第三画素領域は、それぞれ、赤色光、緑色光及び青色光を発射し、
前記赤色光の波長範囲は、５９０乃至６５０ｎｍであり、前記緑色光の波長範囲は、４８０乃至５４０ｎｍであり、前記青色光の波長範囲は、４２０乃至４８０ｎｍである、ことを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示パネル。 - 前記有機層は、第一色発光材、第二色発光材、第三色発光材を含んでおり、
前記第一色発光材は、複数の前記第一画素領域に配置され、
前記第二色発光材は、複数の前記第二画素領域に配置され、
前記第三色発光材は、複数の前記第三画素領域に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示パネル。 - 前記第一色発光材、前記第二色発光材、前記第三色発光材は、それぞれ、赤色発光材、緑色発光材及び青色発光材である、ことを特徴とする請求項６に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示パネル。
- 前記発光層は、第一色発光材、第二色発光材、第三色発光材を含んでおり、
前記第一色発光材は、複数の前記第一画素領域に配置され、
前記第二色発光材は、複数の前記第二画素領域に配置され、
前記第三色発光材は、複数の前記第三画素領域に配置され、且つ、前記第一色発光材及び前記第二色発光材を被覆している、ことを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示パネル。 - 前記第一色発光材、前記第二色発光材、前記第三色発光材は、それぞれ、赤色発光材、緑色発光材及び青色発光材である、ことを特徴とする請求項８に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示パネル。
- 前記有機層の前記発光層は、第一色発光材及び第二色発光材を含んでおり、前記第一色発光材は、複数の前記第一画素領域及び複数の前記第二画素領域に配置され、前記第二色発光材は、複数の前記第三画素領域に配置されており、
前記第二電極層上に配置され、複数の前記第一画素領域に配置されている第三色フィルタ材及び複数の前記第二画素領域に配置されている第四色フィルタ材を含むカラーフィルタ層をさらに有している、ことを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示パネル。 - 前記第一色発光材は、黄色発光材であり、
前記第二色発光材は、青色発光材であり、
前記第三色フィルタ材は、赤色フィルタ材であり、
前記第四色フィルタ材は、緑色フィルタ材である、ことを特徴とする請求項１０に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示パネル。 - 前記カラーフィルタ層は、第二カラーフィルタ材をさらに含んでおり、
前記第二カラーフィルタ材は、複数の前記第三画素領域に配置されている、ことを特徴とする請求項１０に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示パネル。 - 前記第二電極層上に配置されているカラーフィルタ層をさらに有し、
前記カラーフィルタ層は、複数の前記第一画素領域に配置されている第一色フィルタ材、複数の前記第二画素領域に配置されている第二色フィルタ材、及び複数の前記第三画素領域に配置されている第三色フィルタ材を含んでいる、ことを特徴とする請求項１に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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