JP5173871B2 - 有機ｅｌディスプレイ - Google Patents

Description

本発明は、有機ＥＬディスプレイに関する。

有機ＥＬディスプレイは、薄型、広視野角、低消費電力、優れた動画表示特性などの特色を有しており、複数個の画素をマトリックス状に配列したものが従来から知られている。

かかる有機ＥＬディスプレイは、画像を表示するためには、例えば赤色の光を発する画素と、緑色の光を発する画素と、青色の光を発する画素等が必要となる。なお、発する光の色に合わせて画素を構成する材料が選択される。

有機ＥＬディスプレイにおいては、液晶ディスプレイと異なり、画素が自ら発光しないことで黒を表示することができる。そのため、有機ＥＬディスプレイは、液晶ディスプレイに比べてコントラストが非常に優れている。

さらに、有機ＥＬディスプレイは、画素が発する光の外部への出射を調整することでコントラストを高めている。ところが、有機ＥＬディスプレイには、画素に入射する太陽光等の外光が反射して、コントラストが低下するという問題がある。そこで、画素に入射する外光が反射するのを抑制して、有機ＥＬディスプレイのコントラストを向上させるための技術が開示されている（下記特許文献１参照）。

特開２００２−３７３７７６号公報

ところが、特許文献１に記載の技術においては、黒表示をする場合、例えば、赤色の画素に外光が入射して反射する反射波と、緑色の画素に外光が入射して反射する反射波等が合わさり、黒に赤色等の色が混じって人間の目に映ることがある。

本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであって、黒表示が明瞭に映し出される視認性に優れた有機ＥＬディスプレイを提供することを目的とする。

本発明の有機ＥＬディスプレイは、発光領域と該発光領域に併設される非発光領域とを有する画素を備え、前記画素の前記発光領域が非発光時の状態で、前記画素の発光波長領域内に前記非発光領域に外光が入射して反射した反射波のスペクトルの極大値が存在することを特徴とする。

また、本発明の有機ＥＬディスプレイは、前記発光波長領域内に前記発光波長領域に外光が入射して反射した反射波のスペクトルの極小値が存在することを特徴とする。

また、本発明の有機ＥＬディスプレイは、前記画素を複数有する絵素を備え、前記絵素は、第１色を発光する第１画素と、第２色を発光する第２画素と、第３色を発光する第３画素とを備えており、前記第１画素、前記第２画素及び前記第３画素は、各画素の発光波長領域内に各画素に外光が入射して反射した反射波のスペクトルの極大値が存在することを特徴とする。

また、本発明の有機ＥＬディスプレイは、前記画素が複数配列された表示部を備え、前記発光領域に外光が入射して反射した反射波と前記非発光領域に外光が入射して反射した反射波とが合わさり、前記表示部から取り出される合波スペクトルの色座標がＣＩＥｘ＜０．４、ＣＩＥｙ＜０．４であることを特徴とする。

また、本発明の有機ＥＬディスプレイは、前記非発光領域は、前記発光領域の周囲を取り囲むように設けられていることを特徴とする。

また、本発明の有機ＥＬディスプレイは、前記絵素はマトリックス状に複数設けられており、前記絵素中の前記複数の画素が規則的な順序で配列されていることを特徴とする。

また、本発明の有機ＥＬディスプレイは、前記絵素中の前記画素の非発光領域の厚みは、それぞれ異なる厚みであることを特徴とする。

本発明によれば、黒表示が明瞭に映し出される視認性に優れた有機ＥＬディスプレイを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る有機ＥＬディスプレイの平面図である。 表示部にマトリックス状に配列された画素及び絵素の拡大平面図である。 一画素の拡大断面図である。 有機ＥＬ素子を構成する各層を説明するための断面図である。 絵素内に入射した外光が反射している状態を示す平面図である。 図６（Ａ）は、赤色の光を発する画素において、画素が非発光時における発光領域の反射波のスペクトルと非発光領域の反射波のスペクトルを示す図面である。図６（Ｂ）は、発光領域の反射波のスペクトルと非発光領域の反射波のスペクトルの合波の合波スペクトルを示す図面である。 図７（Ａ）は、緑色の光を発する画素において、画素が非発光時における発光領域の反射波のスペクトルと非発光領域の反射波のスペクトルを示す図面である。図７（Ｂ）は、発光領域の反射波のスペクトルと非発光領域の反射波のスペクトルの合波の合波スペクトルを示す図面である。 図８（Ａ）は、青色の光を発する画素において、画素が非発光時における発光領域の反射波のスペクトルと非発光領域の反射波のスペクトルを示す図面である。図８（Ｂ）は、発光領域の反射波のスペクトルと非発光領域の反射波のスペクトルの合波の合波スペクトルを示す図面である。 図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、有機ＥＬディスプレイの製造工程を説明する一画素の断面図である。 図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、有機ＥＬディスプレイの製造工程を説明する一画素の断面図である。 図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、有機ＥＬディスプレイの製造工程を説明する一画素の断面図である。 図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、有機ＥＬディスプレイの製造工程を説明する一画素の断面図である。 本発明の一実施形態に係る有機ＥＬディスプレイの変形例において、絵素内に入射した外光が反射している状態を示す平面図である。

本発明は、発光領域にて反射する反射波のスペクトルの極小値に対して、非発光領域にて反射する反射波のスペクトルの極大値が位置するように設定する。そして、両反射波の合波からスペクトル波長を得て、そのスペクトルが表す色が無彩色となるようにする。その結果、黒表示が明瞭に映し出される視認性に優れた有機ＥＬディスプレイを提供することができる。なお、反射波の合波スペクトルはたとえばＣＩＥ表色系の色座標で示すことができ、無彩色はＣＩＥ表色座標で、ＣＩＥｘ＝０．３、ＣＩＥｙ＝０．３付近で表わされる。

以下に、本発明について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬディスプレイの平面図である。図２は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬディスプレイの画素及び絵素の平面図である。また、図３は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬディスプレイの画素の拡大断面図である。また、図４は、画素内に設けられる有機ＥＬ素子の断面図である。

有機ＥＬディスプレイ１は、図１に示すように、テレビ等の家電機器、携帯電話又はコンピュータ機器等の電子機器に用いるものであり、素子基板２と、素子基板２上に形成される複数の画素３と、かかる画素３の発光を制御する駆動ＩＣ４と、を含んで構成されている。

素子基板２は、例えばガラス又はプラスチックから成り、素子基板２の中央に位置する表示部Ｄ１には、複数の画素３が形成されている。また、素子基板２の端部に位置する実装部Ｄ２には、駆動ＩＣ４が実装されている。

また、画素３は、赤色、緑色又は青色のいずれかの色を発光することができる。このことは、後述するように有機ＥＬ素子５を構成する材料を選択することによって、発光する色を決定することができる。なお、本実施形態においては、画素を赤色、緑色又は青色のいずれかの色を発光するものとしたが、例えば白色又は橙色等の色を発光するようにしてもよい。

ここで、本実施形態においては、第１色としての赤色の光を発する第１画素としての画素３Ｒと、第２色としての緑色の光を発する第２画素としての画素３Ｇと、第３色としての青色の光を発する第３画素としての画素３Ｂとから構成されるピクセルのことを絵素３Ｐとする。絵素３Ｐは、表示部Ｄ１にマトリックス状に複数設けられており、絵素３Ｐ中の各画素３が規則的な順序で配列されている。つまり、表示部Ｄ１には、一端から他端に向かって、画素３Ｒ、画素３Ｇ、画素３Ｂの順番で連続して配列されている。すなわち、絵素３Ｐはマトリックス状に複数設けられており、絵素３Ｐ中の複数の画素３が規則的な順序で配列されている。

画素３は、図３に示すように、発光領域Ｒ１と該発光領域Ｒ１に併設される非発光領域Ｒ２とを含んで構成されており、発光領域Ｒ１に発光可能な有機ＥＬ素子５が設けられている。また、非発光領域Ｒ２は、発光領域Ｒ１の周囲を取り囲むようにして設けられている。

また、各画素３には、支持部６が設けられている。支持部６は、断面が上部よりも下部が幅広の形状であって、後述する絶縁物７上に形成されている。支持部６上には、後述するように、蒸着法を用いて有機ＥＬ素子５を構成する層を塗り分けるのに、蒸着マスクを載置することができる。支持部６は、例えば酸化ケイ素、窒化ケイ素又は酸化窒化ケイ素等の無機絶縁材料、あるいはフェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂又はポリイミド樹脂等の有機絶縁材料から成る。なお、支持部６は、蒸着マスクを支持することができればよい。そのため、支持部６が、平面視して非発光領域Ｒ２に占める割合（占有面積）は２０％以下に設定されている。また、支持部６の厚みは、１μｍ以上に設定されている。

また、素子基板２上には、素子基板２に対して対向するように配置された封止基板８が形成されている。封止基板８は透明の基板から成り、例えばガラス又はプラスチックを用いることができる。なお、本実施形態においては、素子基板２側から封止基板８側に向けて光が発せられるトップエミッション型の有機ＥＬディスプレイであるため、封止基板８は透明の部材が用いられる。

素子基板２の表示部Ｄ１には、画素３を被覆するように保護膜９が形成されている。保護膜９は、各画素３に酸素又は水分が浸入するのを低減し、各画素３が劣化するのを抑制することができる。保護膜９は、例えば窒化珪素、酸化珪素又は酸化窒化珪素等の無機絶縁材料から成る。さらに、保護膜９上にシール材１０を介して封止基板８が貼り合わされている。なお、保護膜９は、各画素３の劣化を抑制するために、厚みが１μｍ以上に設定されている。

シール材１０は、接着材としての機能を有し、硬化することによって素子基板２と封止基板８とを固着することができる。かかるシール材１０は、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂又はシリコン樹脂等の光硬化性樹脂、あるいは熱硬化性の樹脂を用いることができる。なお、本実施形態においては、紫外線の照射により硬化する光硬化性のエポキシ樹脂を用いる。なお、シール材１０は有機樹脂材料からなり、素子基板２と封止基板８とを強固に接着させるために、厚みが１μｍ以上に設定されている。

次に、図３に示すように、素子基板２と封止基板８との間に形成される各種層について説明する。素子基板２上には、ＴＦＴや電気配線等から成る回路層１１が形成されている。さらに、回路層１１上には、回路層１１の所定領域以外が電気的にショートしないように、例えば窒化珪素、酸化珪素又は酸化窒化珪素等から成る絶縁層１２が形成されている。

また、絶縁層１２上には、回路層１１及び絶縁層１２に起因する表面の凹凸を低減するために、平坦化膜１３が形成されている。回路層１１は、複数の電気配線がパターニングされているため、その表面には凹凸が形成される。有機ＥＬ素子５を凹凸な面上に形成すると、有機ＥＬ素子５を構成する電極層同士が短絡し、有機ＥＬ素子５が発光しないことがある。そのため、絶縁層１２上に平坦化膜１３が形成される。

かかる平坦化膜１３は、例えばノボラック樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂又はシリコン樹脂等の絶縁性を有する有機材料を用いることができる。なお、平坦化膜１３の厚みは、例えば２μｍ以上５μｍ以下に設定されている。

また、平坦化膜１３には、平坦化膜１３を貫通するコンタクトホールＳが形成されている。かかるコンタクトホールＳは、上部よりも下部が幅狭に形成されている。コンタクトホールＳは、各画素３に形成されており、コンタクトホールＳの底部には、回路層１１の一部が露出している。

図４は、有機ＥＬ素子５の構成を説明するための断面図である。発光領域Ｒ１に位置する平坦化膜１３上には、有機ＥＬ素子５が形成されている。図３及び図４に示すように、有機ＥＬ素子５は、第１電極層１４と、第１電極層１４上に形成された有機発光層１５と、有機発光層１５上に形成された第２電極層１６と、を含んで構成されている。ここで、発光領域Ｒ１は、第１電極層１４と有機発光層１５が直接接するとともに、第１電極層１４と第２電極層１６との間に電流が流れることで発光する領域のことをいう。

第１電極層１４は、平坦化膜１３上に形成される。第１電極層１４は、例えばアルミニウム、銀、銅、金、ロジウム又はネオジム等の金属、あるいはこれらの合金等の光反射率の大きい材料から成る。このように、第１電極層１４を光反射率の大きい材料から構成することにより、トップエミッション型の有機ＥＬ素子５においては光取り出し効率を向上させることができる。なお、第１電極層１４の厚みは、例えば５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下に設定されている。

また、第１電極層１４の一部は、平坦化膜１３上からコンタクトホールＳの内周面にかけて形成されている。そして、コンタクトホールＳの内周面に形成される第１電極層１４の一部が、コンタクトホールＳの底部から露出する回路層１１の一部と接続されている。

発光領域Ｒ１を取り囲むように、絶縁物７が形成されている。具体的には、絶縁物７は、第１電極層１４上に、発光領域Ｒ１に対応する第１電極層１４の一部を露出するように形成されている。そして、露出する第１電極層１４上に有機発光層１５が形成され、その上に第２電極層１６が形成される。また、絶縁物７は、窒化珪素、酸化珪素又は酸化窒化珪素等の無機絶縁材料から成る。なお、絶縁物７は、無機絶縁材料からなるため、厚みを５００ｎｍ以下に設定することができる。

有機発光層１５は、絶縁物７で囲まれる第１電極層１４上に形成され、複数の層から構成されている。本実施形態においては、有機発光層１５は、正孔注入層１７、正孔輸送層１８、発光層１９、電子輸送層２０及び電子注入層２１を順次積層した構成である。また、有機発光層１５の各層を構成する材料は、発する光の色に応じて、適当な材料が選択される。

有機発光層１５上には、第２電極層１６が形成されている。第２電極層１６は、有機発光層１５上から絶縁物７上まで延在されている。そして、画素３を被覆して形成されており、隣接する画素３同士で第２電極層１６が連続して形成されている。第２電極層１６は、有機発光層１５の上面側から光を取り出すために、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、錫酸化物等の光透過性を有する導電材料を用いて形成される。また、第２電極１６が、例えばマグネシウム、銀、アルミニウム又はカルシウム等の材料から成る場合、その厚みを１００ｎｍ以下にすることによって、光透過性の電極とすることができる。このようにして、第２電極層１６は、有機発光層１５の発する光が透過する。そして、透過した光は、有機ＥＬディスプレイ１の外部に放出される。

有機発光層１５は、第１電極層１５と第２電極層１６との間に電流が流れ、正孔と電子とが結合することによって励起し発光する。そして、有機発光層１５が発する光が第１電極層１５と第２電極層１６との間で定在波となって共振し、発光する光を強めるために、有機発光層１５の厚みが調整されている。かかる定在波とは、有機発光層１５が発する光が第１電極層１４と第２電極層１６との間で共振し、その共振した光の波形が進行せずに止まって振動しているようにみえる波動である。

ここで、有機発光層１５が発する光を定在波とするために、第１電極層１４と第２電極層１６の間の膜厚に関して、下記（１）が成立する。

上式（１）のＬは、電極間の各層の膜厚である。ｎは、電極間の各層の屈折率である。また、λは、発光ピーク波長である。また、ＰＮは、正の整数（１，２，３…）である。なお、発光ピーク波長とは、外部に放射される光の波長ごとの強度（スペクトル）をプロットした場合の、光強度が最大となる波長のことをいう。

以下に、電極間の定在波が１つの場合、いわゆる０次共振器（ＰＮ＝１）とした場合の、各層について説明する。なお、共振器とは、光が共振するように設定された構造をいう。

有機発光層１５が、赤色を発する有機発光層１５Ｒの場合について説明する。ここでは、有機発光層１５Ｒの発光ピーク波長は、６２０ｎｍである。このときの有機屈折率を１．８５とすると、有機発光層１５Ｒの電極間の膜厚は１６８ｎｍである。

また、有機発光層１５Ｒの正孔注入層１７Ｒは、例えばα‐ＮＰＤ、ＴＰＤ、酸化ニッケル、酸化チタン、フッ化炭素又はＣｕＰｃ等から成る。正孔注入層１７Ｒの厚みは、例えば５ｎｍ以上４０ｎｍ以下に設定されている。

また、有機発光層１５Ｒの正孔輸送層１８Ｒは、例えば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（ＴＰＤ）、４，４’−ビス[Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ]ビフェニル（α−ＮＰＤ）等 の芳香族ジアミン化合物、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、イミダゾロン、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、テトラヒドロイミダゾール、 ポリアリールアルカン、ブタジエン、および４，４’，４”−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）等のスターバースト芳香族又は芳香族アミン化合物を用いることができる。また、正孔輸送層１８Ｒは、１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン又はそれにシアノ基などが結合した誘導体等の複素環化合物を用いることができる。正孔輸送層１８Ｒの厚みは、例えば１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下に設定されている。

また、有機発光層１５Ｒの発光層１９Ｒは、例えばＣＢＰ、Ａｌｑ_３又はＳＤＰＶＢｉ等のホスト材料、あるいはこれらのホスト材料にＤＣＪＴＢ、クマリン、キナクリドン、フェナンスレン基を有するペリノン誘導体、オリゴチオフェン誘導体又はペリレン誘導体等のドーパント材料を含有したものを用いることができる。発光層１９Ｒの厚みは、例えば２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下に設定されている。

また、有機発光層１５Ｒの電子輸送層２０Ｒは、例えば例えばトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ_３）、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（ＴＰＤ）、又は４，４’−ビス[Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ]ビフェニル（α−ＮＰＤ）等 の芳香族ジアミン化合物、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、イミダゾロン、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、テトラヒドロイミダゾール、 ポリアリールアルカン、ブタジエン、又は４，４’，４”−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）等のスターバースト芳香族やアミン化合物を用いることができる。電子輸送層２０Ｒの厚みは、例えば２０ｎｍ以上６０ｎｍ以下に設定されている。

また、有機発光層１５Ｒの電子注入層２１Ｒは、例えば例えばフッ化リチウム、フッ化セシウム、フッ化炭素等を用いることができる。電子注入層２１Ｒの厚みは、例えば０．５ｎｍ以上２ｎｍ以下に設定されている。

次に、有機発光層１５が、緑色を発する有機発光層１５Ｇの場合について説明する。ここでは、有機発光層１５Ｇの発光ピーク波長は、５２０ｎｍである。このときの有機屈折率を１．８５とすると、有機発光層１５Ｇの電極間の膜厚は１４０ｎｍである。

また、有機発光層１５Ｇの正孔注入層１７Ｇは、例えばα‐ＮＰＤ、ＴＰＤ、酸化ニッケル、酸化チタン、フッ化炭素又はＣｕＰｃ等から成る。正孔注入層１７Ｇの厚みは、例えば５ｎｍ以上４０ｎｍ以下に設定されている。

また、有機発光層１５Ｇの正孔輸送層１８Ｇは、例えば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（ＴＰＤ）、４，４’−ビス[Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ]ビフェニル（α−ＮＰＤ）等 の芳香族ジアミン化合物、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、イミダゾロン、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、テトラヒドロイミダゾール、 ポリアリールアルカン、ブタジエン、および４，４’，４”−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）等のスターバースト芳香族又は芳香族アミン化合物を用いることができる。また、正孔輸送層１８Ｇは、１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン又はそれにシアノ基などが結合した誘導体等の複素環化合物を用いることができる。正孔輸送層１８Ｇの厚みは、例えば１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下に設定されている。

また、有機発光層１５Ｇの発光層１９Ｇは、例えばＣＢＰ、Ａｌｑ_３又はＳＤＰＶＢｉ等のホスト材料、あるいはこれらのホスト材料にスチリルアミン、ペルリン、ベンゼン環を有するシロール誘導体、フェナンスレン基を有するペリノン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、ペリレン誘導体又はアゾメチン亜鉛錯体等のドーパント材料を含有したものを用いることができる。発光層１８Ｇの厚みは、例えば２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下に設定されている。

また、有機発光層１５Ｇの電子輸送層２０Ｇは、例えばトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ_３）、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（ＴＰＤ）、又は４，４’−ビス[Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ]ビフェニル（α−ＮＰＤ）等 の芳香族ジアミン化合物、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、イミダゾロン、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、テトラヒドロイミダゾール、 ポリアリールアルカン、ブタジエン、又は４，４’，４”−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）等のスターバースト芳香族やアミン化合物を用いることができる。電子輸送層２０Ｇの厚みは、例えば２０ｎｍ以上６０ｎｍ以下に設定されている。

また、有機発光層１５Ｇの電子注入層２１Ｇは、例えば例えばフッ化リチウム、フッ化セシウム、フッ化炭素等を用いることができる。電子注入層２１Ｇの厚みは、例えば０．５ｎｍ以上２ｎｍ以下に設定されている。

次に、有機発光層１５が、青色を発する有機発光層１５Ｂの場合について説明する。ここでは、有機発光層１５Ｂの発光ピーク波長は４６０ｎｍである。このときの有機屈折率を１．８５とすると、有機発光層１５Ｂの電極間の膜厚は１２５ｎｍである。なお、有機屈折率とは、電極間の各層の屈折率を平均した平均屈折率のことをいう。

また、有機発光層１５Ｂの正孔注入層１７Ｂは、例えばα‐ＮＰＤ、ＴＰＤ、酸化ニッケル、酸化チタン、フッ化炭素又はＣｕＰｃ等から成る。正孔注入層１７Ｂの厚みは、例えば５ｎｍ以上４０ｎｍ以下に設定されている。

また、有機発光層１５Ｂの正孔輸送層１８Ｂは、例えば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（ＴＰＤ）、４，４’−ビス[Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ]ビフェニル（α−ＮＰＤ）等 の芳香族ジアミン化合物、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、イミダゾロン、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、テトラヒドロイミダゾール、 ポリアリールアルカン、ブタジエン、および４，４’，４”−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）等のスターバースト芳香族又は芳香族アミン化合物を用いることができる。また、正孔輸送層１８Ｂは、１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン又はそれにシアノ基などが結合した誘導体等の複素環化合物を用いることができる。正孔輸送層１８Ｂの厚みは、例えば１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下に設定されている。

また、有機発光層１５Ｂの発光層１９Ｂは、例えばＣＢＰ又はＳＤＰＶＢｉ等のホスト材料、あるいはこれらのホスト材料にスチリルアミン、ペルリン、シクロペンタジエン誘導体、テトラフェニルブタジェン、トリフェニルアミン構造とビニル基が結合した化合物、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体又はベンゼン環を有するシロール誘導体等のドーパント材料を含有したものを用いることができる。発光層１８Ｂの厚みは、例えば２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下に設定されている。

また、有機発光層１５Ｂの電子輸送層２０Ｂは、例えばトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ_３）、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（ＴＰＤ）、又は４，４’−ビス[Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ]ビフェニル（α−ＮＰＤ）等 の芳香族ジアミン化合物、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、イミダゾロン、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、テトラヒドロイミダゾール、 ポリアリールアルカン、ブタジエン、又は４，４’，４”−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）等のスターバースト芳香族やアミン化合物を用いることができる。電子輸送層２０Ｂの厚みは、例えば２０ｎｍ以上６０ｎｍ以下に設定されている。

また、有機発光層１５Ｂの電子注入層２１Ｂは、例えばフッ化リチウム、フッ化セシウム、フッ化炭素等を用いることができる。電子注入層２１Ｂの厚みは、例えば０．５ｎｍ以上２ｎｍ以下に設定されている。
上述したように、有機発光層１５の発する色に応じて、それを構成する各層の膜厚は、異なる。すなわち、絵素中の各画素の発光領域は、それぞれ異なる発光材料が含有されている。このようにして、電極間の膜厚を調整することによって、有機発光層１５の発する光を定常波となるように設定することができる。

このように、有機発光層１５の発する光を強くするためには、有機発光層１５の厚みを調整すればよい。これは、可視光の波長範囲が約３８０ｎｍ〜７８０ｎｍであるためである。つまり、可視光の波長範囲を超えない範囲で、層の厚みを調整することにより共振器を設定することが可能となる。可視光の波長範囲を超える層、例えば、保護膜９やシール材１０等の厚みが１μｍ以上の層内では、強めあう波長と弱めあう波長が交互に現われ、最終的に平均化された波長となる。そのため、厚みが可視光の波長範囲を超える層では、厚みを調整して共振器を設定することができない。したがって、共振器を設定するためには、可視光の波長範囲内の厚みの層を調整することになる。

次に、有機発光層１５が発光していない状態、つまり黒色の画像を表示する場合について説明する。有機発光層１５が非発光時には、その有機発光層１５が存在する画素からは光が発せられないため、人間の目には黒色として認識される。しかしながら、太陽光等の外光は、表示部Ｄ１に入射して第１電極層１４と有機発光層１５の界面等で反射されて、有機ＥＬディスプレイ１から放出される。外光が反射されると、有機発光層１５が非発光状態であっても、反射した光に含まれる波長の影響により、黒色に赤味等の黒色以外の色が混じって、人間の目に映ることがある。なお、非発光時とは、画素に黒色の表示を映し出すときのことをいう。

本実施形態では、絶縁物７の厚みを調整することにより、画素が非発光状態の場合、人間の目に黒色の画像が表示されるようにする。

絶縁物７の厚みを可視光の波長範囲内の厚みにするために、ＣＶＤ法を用いて、１μｍ以下の厚みにすることが可能な無機絶縁材料を用いる。仮に、絶縁物７に有機絶縁材料を用いると、厚みを調整することが難しく、反射光の波長制御が困難である。そこで、絶縁物７の厚みを、発光領域Ｒ１に入射して反射する光に対して補色の光を非発光領域Ｒ２で反射するように設定する。つまり、発光領域Ｒ１で反射する反射波を、非発光領域Ｒ２で反射する反射波で打ち消し合うようにし、非発光時において人間の目に黒色が映し出されるようにする。

ここで、絶縁物７の厚みの設定方法について説明する。

絶縁物７の厚みは、画素３が非発光時の状態で、発光流域Ｒ１に外光が入射して反射した反射波のスペクトルの極小値に対して、非発光領域に外光が入射して反射した反射波のスペクトルの極大値が大きくなるように設定されている。

図５は、発光領域Ｒ１に位置する画素３Ｒ、画素３Ｇ、画素３Ｂにて反射する反射波と、非発光領域Ｒ２に位置する絶縁物７にて反射する反射波とを示す平面図である。なお、画素３Ｒで反射する反射波を反射波３ＲＷ、画素３Ｇで反射する反射波を反射波３ＧＷ、画素３Ｂで反射する反射波を反射波３ＢＷとする。画素３Ｒ、画素３Ｇ、画素３Ｂで、絶縁物７の厚みがそれぞれ異なるように設定されている。また、画素３Ｒの絶縁物を絶縁物７Ｒ、画素３Ｇの絶縁物を絶縁物７Ｇ、画素３Ｂの絶縁物を絶縁物７Ｂとする。なお、絶縁物７Ｒで反射する反射波を反射波７ＲＷ、絶縁物７Ｇで反射する反射波を反射波７ＧＷ、絶縁物７Ｂで反射する反射波を反射波７ＢＷとする。

また、図６（Ａ）は、画素３Ｒにおいて、非発光時における発光領域の反射波のスペクトルと非発光領域の反射波のスペクトルを示す図面である。図７（Ａ）は、画素３Ｇにおいて、非発光時における発光領域の反射波のスペクトルと非発光領域の反射波のスペクトルを示す図面である。図８（Ａ）は、画素３Ｂにおいて、非発光時における発光領域の反射波のスペクトルと非発光領域の反射波のスペクトルを示す図面である。図６（Ａ）、図７（Ａ）又は図８（Ａ）実線が発光領域における反射波の反射率を示し、点線が非発光領域における反射波の反射率を示している。

また、図６（Ｂ）は、画素３Ｒの発光領域にて反射した反射波と非発光領域にて反射した反射波とが合わさった合波スペクトルを示す図面である。図７（Ｂ）は、画素３Ｇの発光領域にて反射した反射波と非発光領域にて反射した反射波とが合わさった合波スペクトルを示す図面である。図８（Ｂ）は、画素３Ｂの発光領域にて反射した反射波と非発光領域にて反射した反射波とが合わさった合波スペクトルを示す図面である。

また、図６〜図７は、発光領域及び非発光領域の面積を同じ大きさとしている。ここで、反射率について説明する、外光が１入射した場合、そのうち反射した光が０．５であれば、反射率は０．５となる。

画素３Ｒが非発光状態において、画素３Ｒに外光が入射して反射した反射波３ＲＷのスペクトルの極小値を測定する。図６（Ａ）に示すように、赤色の波長の光は、発光波長領域が６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲であるので、該範囲において反射波３ＲＷのスペクトルの極小値が反射率０．２以下になっていることが確認することができる。なお、反射波３ＲＷは、発光領域Ｒ１の材料及び膜厚に依存する。そして、発光領域Ｒ１の材料及び膜厚は、所定のものが選択されるため、反射波３ＲＷのスペクトルを変更することは難しい。そのため、反射波３ＲＷのスペクトルを決定した後、反射波７ＲＷのスペクトルを決定することになる。

次に、発光波長領域が６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲において、非発光領域に位置する絶縁物７Ｒ上で反射する反射波７ＲＷのスペクトルが、反射率０．２以上となるように絶縁物７Ｒの厚みを調整する。画素３Ｒにおける絶縁物７Ｒの厚みを３５０ｎｍ以上４１０ｎｍ以下に設定することにより、図６（Ａ）に示すように、発光波長領域内において反射波７ＲＷのスペクトルの反射率が０．８以上にすることができる。そして、画素３Ｒの発光領域Ｒ１が非発光時の状態で、画素３Ｒの発光波長領域内に非発光領域Ｒ２に外光が入射して反射した反射波７ＲＷのスペクトルの極大値を存在させることができる。

その結果、発光波長領域内で反射波３ＲＷと反射波７ＲＷとの合波のスペクトルを大きくすることができ、図６（Ｂ）に示すように、発光波長領域において、両者の合波を示す合波スペクトルを得ることができる。そして、合波スペクトルから発光波長領域における色座標を取り出すことができる。

そのため、かかる合波スペクトルが示す色座標を所望する無彩色を示す座標点に合わせるように、絶縁物７Ｒの厚みを調整する。このように絶縁物７Ｒの厚みを調整することで、反射波３ＲＷと反射波７ＲＷの合波を無彩色となるスペクトルにすることができる。

また、同様にして、画素３Ｇが非発光状態において、画素３Ｇに外光が入射して反射した反射波３ＧＷのスペクトルの極小値を測定する。図７（Ａ）に示すように、緑色の波長の光は、発光波長領域が４８０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲であるので、該範囲において反射波３ＧＷのスペクトルの極小値が反射率０．２以下になっていることが確認することができる。

次に、波長範囲が４８０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の発光波長領域の範囲において、非発光領域に位置する絶縁物７Ｇ上で反射する反射波７ＧＷのスペクトルが、反射率０．２以上となるように絶縁物７Ｇの厚みを調整する。画素３Ｇにおける絶縁物７Ｇの厚みを２７０ｎｍ以上３１０ｎｍ以下に設定することにより、図７（Ａ）に示すように、反射波７ＧＷのスペクトルの反射率が０．８以上にすることができる。そして、画素３Ｇの発光領域Ｒ１が非発光時の状態で、画素３Ｇの発光波長領域内に非発光領域Ｒ２に外光が入射して反射した反射波７ＧＷのスペクトルの極大値を存在させることができる。

そして、図７（Ｂ）に示すように、発光波長領域において、両者の合波を示す合波スペクトルを得ることができる。そして、合波スペクトルから発光波長領域における色座標を取り出すことができる。

そのため、かかる合波スペクトルが示す色座標を所望する無彩色を示す座標点に合わせるように、絶縁物７Ｇの厚みを調整する。このように絶縁物７Ｇの厚みを調整することで、反射波３ＧＷと反射波７ＧＷの合波を無彩色となるスペクトルにすることができる。

さらに、同様にして、画素３Ｂが非発光状態において、画素３Ｂに外光が入射して反射した反射波３ＢＷのスペクトルの極小値を測定する。図８（Ａ）に示すように、青色の波長の光は、発光波長領域が４００ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の範囲であるので、該範囲において反射波３ＢＷのスペクトルの極小値が反射率０．２以下になっていることが確認することができる。

次に、波長範囲が４００ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の範囲において、非発光領域に位置する絶縁物７Ｂ上で反射する反射波７ＢＷのスペクトルが、反射率０．２以上となるように絶縁物７Ｂの厚みを調整する。画素３Ｂにおける絶縁物７Ｂの厚みを２３０ｎｍ以上２６０ｎｍ以下に設定することにより、図８（Ａ）に示すように、反射波７ＢＷのスペクトルの反射率が０．６以上にすることができる。そして、画素３Ｂの発光領域Ｒ１が非発光時の状態で、画素３Ｂの発光波長領域内に非発光領域Ｒ２に外光が入射して反射した反射波７ＢＷのスペクトルの極大値を存在させることができる。

そして、図８（Ｂ）に示すように、発光波長領域において、両者の合波を示すスペクトルを得ることができる。そして、合波スペクトルから発光波長領域における色座標を取り出すことができる。

そのため、かかる合波スペクトルが示す色座標を所望する無彩色を示す座標点に合わせるように、絶縁物７Ｂの厚みを調整する。このように絶縁物７Ｂの厚みを調整することで、反射波３ＢＷと反射波７ＢＷの合波を無彩色となるスペクトルにすることができる。

上述したように、各絶縁物７の厚みは、画素３Ｒ、画素３Ｇ及び画素３Ｂにてそれぞれ設定する。そして、各画素にて反射する反射波の合波スペクトルが表す色座標が、無彩色となるようにする。その結果、各画素にて、発光領域Ｒ１にて反射する反射波を、非発光領域Ｒ２で反射する反射波で打ち消しあうようにし、非発光時において人間の目に黒色が映し出されるようにすることができる。

本実施形態によれば、画素３Ｒ、画素３Ｇ又は画素３Ｂのいずれかの画素について、絶縁物７の厚みを調整すれば、該画素の合波スペクトルを無彩色とする効果を得ることができる。さらに、画素３Ｒ、画素３Ｇ及び画素３Ｂのいずれの画素についても絶縁物７の厚みを調整することによって、非発光時の外光反射を効果的に無彩色とすることができる。

本発明によると、光学的設定を用いて非発光領域の外光反射を制御することによって、黒表示の際に外光反射の影響を抑制することができる。そして、外光反射の影響による画素の無彩色からのずれを補正することができる。

以下に、本発明の実施形態に係る有機ＥＬディスプレイ１の製造方法について、図９〜図１２を用いて詳細に説明する。

まず、素子基板２上に、回路層１１及び絶縁層１２をパターニングして形成された基板を準備する。なお、回路層１１及び絶縁層１２は、従来周知の蒸着法、ＣＶＤ法又はスパッタリング法等の薄膜形成技術、フォトリソグラフィ法又はエッチング法等の薄膜加工技術を用いて、所定パターンに形成される。

そして、図９（Ａ）に示すように、回路層１１及び絶縁層１２を被覆するように例えば従来周知のスピンコート法を用いて、有機樹脂膜１３ｘを形成する。さらに、有機樹脂膜１３ｘ上に露光マスクを用いて有機樹脂膜１３ｘを露光し、さらに現像、ベーキング処理を行い、図９（Ｂ）に示すように、回路層１１の一部を露出させて、上部よりも下部が幅狭なコンタクトホールＳを有する平坦化膜１３を形成する。なお、有機樹脂膜１３ｘは、硬化後に平坦化膜１３となる。

次に、図１０（Ａ）に示すように、平坦化膜１３上に、例えばアルミニウム及びネオジウムとの合金から成る第１電極層１４を形成する。具体的には、平坦化膜１３及びスルーホールＳに対して、スパッタリング法を用いて金属膜を形成する。そして、金属膜をエッチング法等によってパターニングすることによって、第１電極層１４を形成することができる。

次に、第１電極層１４上に、例えばＣＶＤ法を用いて、例えば窒化珪素から成る無機絶縁材料層を形成する。そして、図１０（Ｂ）に示すように、薄膜加工技術を用いて、無機絶縁材料層をパターニングして絶縁物７を形成する。具体的には、予め画素３Ｒ、３Ｇ及び３Ｂの絶縁物の厚みが、各発光領域にて反射する反射波が各発光領域に対して補色となる厚みを想定しておく。そして、各画素３の発光領域に対して適した絶縁物の厚みを選択し、フォトリソグラフィ法又はエッチング法等の薄膜加工技術を複数回用いて、各画素に所定の厚みの絶縁物７を形成することができる。

さらに、図１１（Ａ）に示すように、絶縁物７上に、従来周知の薄膜形成技術及び薄膜加工技術を用いて、上部よりも下部が幅広な支持部６を形成する。そして、図１１（Ｂ）に示すように、第１電極層１４上に、例えば蒸着法を用いて、有機発光層１５を形成する。具体的には、有機発光層１５を形成する際は、蒸着マスクを支持部６上に載置する。そして、各画素３を、赤色、緑色又は青色と発光する色に応じた有機材料を塗り分けることができる。

そして、図１２（Ａ）に示すように、有機発光層１５上から絶縁物７上にかけて、第２電極層１６を形成する。第２電極層１６を構成する際は、蒸着マスクを用いることなく、有機発光層１５上及び絶縁物７上に第２電極層１６を形成することができる。このようにして、各画素３に有機ＥＬ素子５を形成することができる。

さらに、図１２（Ｂ）に示すように、例えばスパッタリング法を用いて、表示部Ｄ１上に有機ＥＬ素子５が劣化しないように、保護膜９を形成する。そして、図３に示すように、有機ＥＬ素子５が形成された素子基板２に対して、封止基板８を対向配置し、両者をシール材１０を介して接着する。具体的には、封止基板８に対して、例えばスピンコート法を用いて予めシール材１０を被着させておく。そして、素子基板２に対してシール材１０を介して封止基板８を固着させる。なお、封止基板８をシール材１０によって、素子基板２に固定する作業は、例えば窒素ガス又はアルゴンガス等の不活性ガス中や、高真空中で行うことによって、素子基板２と封止基板８との間に酸素や水分が含まれるのを抑制することができる。

そして、実装部Ｄ２に駆動ＩＣ４を実装することで、有機ＥＬディスプレイ１を作製することができる。

上述したように、本実施形態によれば、絵素中に含まれるいずれかの画素の構成材料や膜厚設定などを個別に変更する際に、変更する色に応じた画素のみ反射設計を最適化することが可能である。その結果、画素ごとに膜厚を独立に制御することが可能となり、設計の自由度を高める効果が期待できる。

このように、本発明の実施形態によれば、絶縁物７の厚みと有機発光層１５の厚みを調整することにより、黒表示が明瞭に映し出される視認性に優れた有機ＥＬディスプレイを提供することができる。

ここで、有機ＥＬディスプレイが非発光状態において、外光が表示部に入射して反射する光のスペクトルの測定方法について説明する。

まずは、画素の一部分の反射光を測定するために、顕微鏡を用いて、外光としての参照光を照射する箇所を特定する。そして、特定した箇所に対して、例えば、太陽光シミュレータ等の白色光源、或いは白熱ランプ等を用いて、参照光を照射する。次に、例えば分光器を用いて、特定箇所にて参照光が反射した反射波を検出する。そして、反射波の輝度分布を解析することによって、反射波のスペクトルを測定することができる。

また、発光領域と非発光領域の両者に参照光を照射し、その両者の反射波の合波のスペクトルを検出する。そして、該合波のスペクトルを色座標に変換することができ、例えば、ＣＩＥｘ＝０．４２、ＣＩＥｙ＝０．４２といった数値が得られる。かかる色座標は、ＣＩＥｘ＝０．３、ＣＩＥｙ＝０．３付近と比べると、上記のＣＩＥｘ＝０．４２、ＣＩＥｙ＝０．４２という数値は、黒（白）から少し、緑〜黄色に寄った値となっているため、人の目に非点灯時は黒として見えるべきパネルが、緑が加わった色見に見えてしまう。

このとき、非発光領域の膜厚を適切な膜厚に設定することによって、ＣＩＥｘ、ＣＩＥｙともに０．４未満とすることが可能となり、非発光時において人間の目に黒色が映し出されるようにすることができる。なお、表示部全体の反射光を測定する方法としては、例えば、分光形輝度計を用いて、表示部のスペクトル波長の測定が可能である。

なお、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。

＜変形例＞
上述した実施形態においては、絶縁物７の厚みが各画素にて異なる厚みに設定したが、これに限られない。例えば、全画素において、絶縁物７の厚みを一定に設定してもよい。

以下、全画素にて絶縁物７の厚みを一定に設定した具体例、すなわち本発明の一実施形態に係る変形例について説明する。

ここで、変形例に係る有機ＥＬディスプレイは、図１で示した有機ＥＬディスプレイ１のものとほぼ同様である。但し、変形例に係る有機ＥＬディスプレイは、全画素にて絶縁物７の厚みが調整されている。したがって、以下では、変形例に係る有機ＥＬディスプレイのうち、一実施形態に係る有機ＥＬディスプレイと同様な部分については同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。

図１３は、変形例に係る有機ＥＬディスプレイの絵素を示す平面図である。画素３Ｒ、画素３Ｇ、画素３Ｂで、絶縁物７の厚みが同じ厚みとなるように設定されている。

予め各画素の発光領域にて反射する反射波のスペクトルを想定しておく。そして、各画素にて反射する反射波の合波スペクトルがどのような波形になるのか計算する。そして、非発光領域にて反射する反射波のスペクトルが、発光領域の合波のスペクトルに対して、補色の関係となるように、絶縁物７の厚みを設定する。

このように、絶縁物７の厚みは、画素３Ｒ、画素３Ｇ及び画素３Ｂにて共通の範囲に設定することにより、各画素にて厚みが共通となる絶縁物７を形成することができる。その結果、絶縁物７の厚みを各画素で調整することなく、発光領域Ｒ１で反射する反射波を、非発光領域Ｒ２で反射する反射波で打ち消し合うようにし、非発光時において人間の目に黒色が映し出されるようにすることができる。

本実施形態によれば、非発光領域の設計を各画素で共通にすることができる。そして、各画素の発光領域及び非発光領域の面積比、発光領域の膜厚設定に合わせて非発光領域の膜厚設定を最適化することができ、絶縁物７を形成する製造工程を単純化することができる。

１ 有機ＥＬディスプレイ
２ 素子基板
３ 画素
４ 駆動ＩＣ
５ 有機ＥＬ素子
６ 支持部
７ 絶縁物
８ 封止基板
９ 保護膜
１０ シール材
１１ 回路層
１２ 絶縁層
１３ 平坦化膜
１４ 第１電極層
１５ 有機発光層
１６ 第２電極層
１７ 正孔注入層
１８ 正孔輸送層
１９ 発光層
２０ 電子輸送層
２１ 電子注入層
Ｄ１ 表示部
Ｄ２ 実装部
Ｒ１ 発光領域
Ｒ２ 非発光領域
Ｓ コンタクトホール

Claims (7)

1. 発光領域と該発光領域に併設される非発光領域とを有する画素を備え、
   前記画素の前記発光領域が非発光時の状態で、前記画素の発光波長領域内に前記非発光領域に外光が入射して反射した反射波のスペクトルの極大値が存在することを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。
2. 請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイにおいて、
   前記発光波長領域内に前記発光波長領域に外光が入射して反射した反射波のスペクトルの極小値が存在することを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。
3. 請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイにおいて、
   前記画素を複数有する絵素を備え、
   前記絵素は、第１色を発光する第１画素と、第２色を発光する第２画素と、第３色を発光する第３画素とを備えており、
   前記第１画素、前記第２画素及び前記第３画素は、各画素の発光波長領域内に各画素に外光が入射して反射した反射波のスペクトルの極大値が存在することを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。
4. 請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイにおいて、
   前記画素が複数配列された表示部を備え、
   前記発光領域に外光が入射して反射した反射波と前記非発光領域に外光が入射して反射した反射波とが合わさり、前記表示部から取り出される合波スペクトルの色座標がＣＩＥｘ＜０．４、ＣＩＥｙ＜０．４であることを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。
5. 請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイにおいて、
   前記非発光領域は、前記発光領域の周囲を取り囲むように設けられていることを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。
6. 請求項３に記載の有機ＥＬディスプレイにおいて、
   前記絵素はマトリックス状に複数設けられており、前記絵素中の前記複数の画素が規則的な順序で配列されていることを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。
7. 請求項３に記載の有機ＥＬディスプレイにおいて、
   前記絵素中の前記画素の非発光領域の厚みは、それぞれ異なる厚みであることを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。

Images