JP6291698B2 - 有機el表示パネル、それを用いた表示装置および有機el表示パネルの製造方法 - Google Patents
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Description
上述のとおり、特許文献1に記載された有機EL表示パネルでは、発光層を2段のスタック構造としたマルチフォトン発光構造を採用することにより、電流に対する輝度の大きさである電流効率を増加することができる。これは、以下の理由に基づくものと考えられる。すなわち、りん光発光材料の赤色発光層、及び緑色発光層に比べて、蛍光発光材料である第1青色発光層は発光効率が低い。これに対し、真空プロセスにより形成した青色発光層は蛍光材料であるものの、湿式プロセスで形成した第1青色発光層よりも発光効率が高い。これを、第2青色発光層に用いることで、赤色発光層、及び緑色発光層に比べて発光効率が低い第1青色発光層の低輝度を補うことができる。通常有機EL表示パネルは、駆動時の電流負荷が小さいほど駆動寿命が向上する。特許文献1に記載された有機EL表示パネルでは、第2青色発光層を加えたことで、電流効率が向上し、所望の輝度を得るのに必要な電流が小さくなるため青色発光については寿命を伸ばすことができたものと考えられる。
本発明の一態様にかかる有機EL表示パネルは、赤色サブ画素、緑色サブ画素、及び青色サブ画素を含む画素を複数有する有機EL表示パネルであって、基板と、前記基板上に、前記各色サブ画素の領域を区画する隔壁と、前記基板上の前記赤色サブ画素領域内に、前記基板側から順に、第1画素電極、赤色有機発光層と、前記基板上の前記緑色サブ画素領域内に、前記基板側から順に、第2画素電極、緑色有機発光層と、前記基板上の前記青色サブ画素領域内に、基前記板側から順に、第3画素電極、第1青色有機発光層と、前記赤色有機発光層、前記緑色有機発光層、及び前記第1青色有機発光層上に、電荷発生層と、前記電荷発生層上の前記各色サブ画素領域内に、第2青色有機発光層と、前記第2青色有機発光層上の各色サブ画素領域内に前記第1、第2、及び第3の画素電極の対向電極と、前記第2青色有機発光層上の前記赤色サブ画素領域内に、青色光を赤色光に変換する第1光変換層と、前記第2青色有機発光層上の前記緑色サブ画素領域内に、青色光を緑色光に変換する第2光変換層とが配されたことを特徴とする。
実施の形態1ではトップエミッション構造の有機EL表示パネルに関して説明する。
図1は、実施の形態1に係る有機EL表示パネル100の画素構造を模式的に示す断面図である。この有機EL表示パネル100(以後、「表示パネル100」と略称する)においては、R(赤)、G(緑)、B(青)各色のサブ画素を含む複数の画素が行方向及び列方向にマトリックス状に規則的に配置されている。
以下、表示パネル100を構成する各構成要素について説明する。
基板1は表示パネル100における背面基板であり、その表面には、表示パネル100をアクティブマトリクス方式で駆動するためのTFT(Thin Film TansistoR)を含むTFT層(不図示)が形成されている。
バンク2は、R、G、B各色に分かれたサブ画素領域の規定、および陰極のエッジをカバーする役割を果たす。バンク2は、絶縁性材料により形成されていれば良く、有機溶剤耐性を有することが好ましい。また、バンク2はエッチング処理、ベーク処理などされることがあるので、それらの処理に対する耐性の高い材料で形成されることが好ましい。バンク2の材料は、樹脂などの有機材料であっても、ガラスなどの無機材料であってもよい。有機材料として、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック型フェノール樹脂などを使用することができ、無機材料として、シリコンオキサイド(SiO2)、シリコンナイトライド(Si3N4)などを使用することができる。バンク2の高さは、充填する機能層の構成に応じて選択すればよい。例えば0.5μm以上2μm以下としても良く、より好ましくは、0.8μm以上1.2μm以下としてもよい。
陽極3は、R、G、B各色に分かれたサブ画素毎に、各開口部2R、2G、2B内に形成されている。陽極3は、基板1に配されたTFTに電気的に接続されており、発光素子の正極として機能すると共に、有機発光層6B、6G、6Rから陽極3に向けて出射された光を反射する機能を有する。反射機能は、陽極3の構成材料により発揮されるものでもよいし、陽極3の表面部分に反射コーティングを施すことにより発揮されるものでもよい。陽極3は、例えば、Al(アルミニウム)、アルミニウム合金、AG(銀)、APC(銀、パラジウム、銅の合金)、ARA(銀、ルビジウム、金の合金)、MoCR(モリブデンとクロムの合金)、NiCR(ニッケルとクロムの合金)、Mo(モリブデン)、MoW(モリブデンとタングステンの合金)等で形成されている。
正孔注入層4は、正孔を有機発光層6B、6G、6Rに注入する機能を有する。正孔注入層4の材料としては、例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、ポリフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、ブタジエン化合物、アザトリフェニレン誘導体、ポリスチレン誘導体、ヒドラゾン誘導体、トリフェニルメタン誘導体、テトラフェニルベンジン誘導体(いずれも特開平5−163488号公報に記載)、酸化タングステン(WOx)、酸化モリブデン(MoOx)、酸化モリブデンタングステン(MoxWyOz)などの遷移金属の酸化物等を挙げることができる。遷移金属の酸化物で形成することで、電圧−電流密度特性を向上させ、また、電流密度を高めて発光強度を高めることができる。なお、これ以外に、遷移金属の窒化物などの金属化合物も適用できる。
正孔輸送層5は、陽極3から注入された正孔を有機発光層6へ輸送する機能を有する。正孔輸送層5の材料としては、例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、ポリフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、ブタジエン化合物、ポリスチレン誘導体、ヒドラゾン誘導体、トリフェニルメタン誘導体、テトラフェニルベンジン誘導体等(いずれも特開平5−163488号公報に記載)が挙げられる。好ましくは、ポリフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物を挙げることができる。
有機発光層6B、6G、6Rは、キャリア(正孔と電子)の再結合による発光を行う部位であり、R、G、Bのいずれかの色に対応する光を発する有機材料を含むように構成されている。開口部2RにはRに対応して発光する有機材料、開口部2GにはGに対応して発光する有機材料、開口部2BにはBに対応して発光する有機材料をそれぞれ含む有機発光層6が形成される。
第1電子輸送層7は、後述する電荷発生層8から注入された電子を有機発光層6へ輸送する機能を有する。有機発光層6B、6G、6R上に開口部2R、開口部2G、開口部2Bにまたがって画素全体にわたるベタ膜として第1電子輸送層7は形成されている。
電荷発生層8は、第2青色有機発光層9に対してホールを供給し、各サブ画素領域内にある部分から同じサブ画素領域内にある有機発光層6R、6G、6Bに対し電子を供給する機能を有する。第1電子輸送層7上に開口部2R、開口部2G、開口部2Bにまたがって画素全体にわたるベタ膜として電荷発生層8は形成されている。
第2青色有機発光層9は、有機発光層6と同様、キャリア(ホールと電子)の再結合による発光を行う部位であり、青色に対応する光を発する有機材料を含むように構成されている。開口部2R、開口部2G、開口部2Bにまたがって画素全体にわたるベタ膜として青色に発光する有機材料をそれぞれ含む第2電子輸送層10が形成される。
陰極11は、有機EL素子の負極として機能する。有機発光層6B、6G、6Rで発生した光に対して透光性を有する導電性材料で形成される透明導電層を有する。透明導電層の材料として、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)や酸化インジウム亜鉛(IZO)などが好ましい。
樹脂封止層12は、基板1から薄膜封止層までの各層からなる背面パネルと、カラーフィルタ14B、14G、14Rが形成された基板1とを貼り合わせるとともに、各層が水分や空気に晒されることを防止する機能を有する。樹脂封止層12の材料は、例えば、樹脂接着剤等である。
第1光変換層13Rは、第2青色有機発光層9上の赤色サブ画素領域内、開口部2Rの上方にあり、このサブ画素領域内にある第2青色有機発光層9が発した青色光を赤色光に変換する機能を有する。第2光変換層13Gは、第2青色有機発光層9上の緑色サブ画素領域内、開口部2Bの上方にあり、このサブ画素領域内にある第2青色有機発光層9が発した青色光を緑色光に変換する機能を有する。
各色サブ画素に対応する位置、開口部2R、2G、2Bの上方に、赤色フィルタ14R、緑色フィルタ14G、青色フィルタ14Bが各々形成されている。カラーフィルタ14B、14G、14R(以後、14R、14G、14Bを区別しない場合は、「カラーフィルタ14」と略称する)は、R、G、Bに対応する波長の可視光を透過させるために設けられる透明層であり、各色サブ画素から出射された光を透過させて、その色度を矯正する機能を有する。カラーフィルタ14B、14G、14Rは、具体的には、例えば、複数の開口部をサブ画素単位に行列状に形成した隔壁が設けられたカラーフィルタ形成用のカバーガラス15に対し、カラーフィルタ材料および溶媒を含有したインクを塗布する工程により形成される。
図2は、本発明の実施の形態に係る表示装置1000の外観を例示する図である。図3は、本発明の実施の形態に係る表示装置1000の機能ブロックを示す図である。表示装置1000は、有機EL表示パネル100と、これに電気的に接続された駆動制御部17とを備える。有機EL表示パネル100は、図1に示す画素構造を有するものである。駆動制御部17は、各有機EL素子の陽極3と陰極11との間に電圧を印加する駆動回路18〜21と、駆動回路18〜21の動作を制御する制御回路22とからなる。
有機EL表示パネル100の製造方法を図4、図5、図6を参照しながら説明する。図4、図5、図6は、実施の形態1に係る有機EL表示パネル100の製造方法を説明する図である。
有機EL表示パネル100の動作を図面を参照しながら説明する。図7は、実施の形態1に係る有機EL表示パネル100における有機発光層6、及び第2青色有機発光層9のエネルギー状態を示す概略図である。
以上説明したように、本実施の形態に係る表示パネル100は、赤色サブ画素、緑色サブ画素、及び青色サブ画素を含む画素を複数有する有機EL表示パネル100であって、以下の構成を有する。すなわち、基板1と、基板1上に、各色サブ画素の領域を区画する隔壁2と、基板1上の赤色サブ画素領域内に、基板1側から順に、第1画素電極3、赤色有機発光層6Rとを有する。基板1上の緑色サブ画素領域内に、基板1側から順に、第2画素電極3、緑色有機発光層6Gとを有する。基板1上の青色サブ画素領域内に、基板1側から順に、第3画素電極3、第1青色有機発光層6Gとを有する。赤色有機発光層6R、緑色有機発光層6G、及び第1青色有機発光層上6Bに、電荷発生層8を有する。電荷発生層8上の各色サブ画素領域内に、第2青色有機発光層9を有する。第2青色有機発光層9上の各色サブ画素領域内に第1、第2、及び第3の画素電極の対向電極11を有する。第2青色有機発光層9上の赤色サブ画素領域内に、当該サブ画素領域内にある第2青色有機発光層9が発した青色光を赤色光に変換する第1光変換層13Rを有する。第2青色有機発光層9上の緑色サブ画素領域内に、当該サブ画素領域内にある第2青色有機発光層9が発した青色光を緑色光に変換する第2光変換層13Gを有することを特徴とする。
以上、実施の形態1に係る表示パネル100について説明したが、例示した表示パネル100を以下のように変形することも可能であり、本発明が上述の実施の形態で示した通りの表示パネル100に限られないことは勿論である。
また、有機EL表示パネル100の構成において、対向電極11上の青色サブ画素領域内に、当該サブ画素領域内にある第2青色有機発光層9及び第1青色有機発光層6Bの少なくとも何れか一方の発する青色光を当該青色光とは異なる発光スペクトルを持つ青色光に変換する第3光変換層13Bを備えた構成としてもよい。
次に、実施の形態2に係る有機EL表示パネル200(以後、「表示パネル200」と略称する)について説明する。表示パネル200は、表示パネル100において、R、G、B各色のサブ画素から構成されている各画素に対し、各画素が濃青色も発色する濃青色サブ画素を含む点て相違する。表示パネル200は、R、G、B各色のサブ画素については、表示パネル100と同様であり説明を省略する。
濃青色サブ画素と、それよりも発光効率の高い青色サブ画素とを制御して画像表示させることで表示パネルの消費電力を抑制することが可能となる。例えば、濃い青色が必要でない画像を出力するときは発光効率の高い青色サブ画素のみを発光させて画像表示することができる。
<変形例3>
実施の形態2に係る表示パネル200では、濃青色サブ画素を規定する開口部102DBの上方には、青色サブ画素と濃青色サブ画素とをまたがる状態で青色フィルタ114Bが形成されている構成とした。しかしながら、例示した表示パネル200において、そして、青色サブ画素を規定する開口部102B又は濃青色サブ画素を規定する開口部102DBの何れか一方の上方にのみ青色フィルタ114Bを設け、それを除く開口部102B及び開口部102DBの上方には青色フィルタ114Bを設けない構成としてもよい。あるいは、開口部102B及び開口部102DBの上方には青色フィルタ114Bを設けない構成としてもよい。これにより、青色サブ画素及び濃青色サブ画素上方に青色フィルタ114Bを設けた場合に比べて青色サブ画素の発光効率を向上できる。その結果、濃青色サブ画素と、青色サブ画素とを制御して画像表示させることで表示パネルの消費電力をさらに抑制することが可能となる。
以上、実施の形態2に係る表示パネル200及び変形例3について説明したが、例示した表示パネル200及び変形例3を以下のように変形することも可能である。図15は、変形例4に係る有機EL表示パネル200Aの画素構造を模式的に示す断面図である。図15に示すように、有機EL表示パネル200A(以後、「表示パネル200A」と略称する)は有機EL表示パネル200から、光変換層113R及び光変換層113Gを除いた構成を採る。これにより、表示パネル100Aと同様に、実赤色サブ画素にある第2青色有機発光層109の部分から出射された青色は、赤色フィルタ114Rにて赤色以外の色成分が吸収され残余の赤色光のみが、有機発光層106Rから出射された赤色光と加算されて外部に出射される。同様に、緑色サブ画素にある第2青色有機発光層109の部分から出射された青色は、緑色フィルタ114Gにて緑色以外の色成分が吸収され残余の緑色光のみが、有機発光層106Gから出射された緑色光と加算され外部に出射される。
以上、実施の形態に係る表示パネルについて説明したが、例示した表示パネルを以下のように変形することも可能であり、本発明が上述の実施の形態で示した通りの表示パネルに限られないことは勿論である。
≪補足≫
以上で説明した実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程、工程の順序などは一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない工程については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。
2 隔壁(バンク)
3 画素電極(陽極)
4 正孔注入層
5 正孔輸送層
6 有機発光層
6B 第1青色有機発光層
6G 緑色有機発光層
6R 赤色有機発光層
7 第1電子輸送層
8 電荷発生層
9 第2青色有機発光層
10 第2電子輸送層
11 対向電極
12 樹脂封止層
13R 第1光変換層
13G 第2光変換層
14R 赤色フィルタ
14G 緑色フィルタ
14B 青色フィルタ
15 ガラス層
17 駆動制御部
18〜21 駆動回路
22 制御回路
100、100A、200、200A 有機EL表示パネル
1000 表示装置
Claims (14)
- 赤色サブ画素、緑色サブ画素、及び青色サブ画素を含む画素を複数有する有機EL表示パネルであって、
基板と、
前記基板上に、前記各色サブ画素の領域を区画する隔壁と、
前記基板上の前記赤色サブ画素領域内に、前記基板側から順に、第1画素電極、赤色有機発光層と、
前記基板上の前記緑色サブ画素領域内に、前記基板側から順に、第2画素電極、緑色有機発光層と、
前記基板上の前記青色サブ画素領域内に、前記基板側から順に、第3画素電極、第1青色有機発光層と、
前記赤色有機発光層、前記緑色有機発光層、及び前記第1青色有機発光層上に、電荷発生層と、
前記電荷発生層上の前記各色サブ画素領域内に、第2青色有機発光層と、
前記第2青色有機発光層上の各色サブ画素領域内に前記第1、第2、及び第3の画素電極の対向電極と、
前記第2青色有機発光層上の前記赤色サブ画素領域内に、青色光を赤色光に変換する第1光変換層と、
前記第2青色有機発光層上の前記緑色サブ画素領域内に、青色光を緑色光に変換する第2光変換層と
が配された有機EL表示パネル。 - 前記赤色有機発光層、前記緑色有機発光層、及び前記第1青色有機発光層は湿式プロセスで形成され、
前記第2青色有機発光層、及び前記電荷発生層は乾式プロセスで形成されている
請求項1に記載の有機EL表示パネル。 - 前記第1光変換層上の前記赤色サブ画素領域内に、青色光を遮る第1フィルタ部と、
前記第2光変換層上の前記緑色サブ画素領域内に、青色光を遮る第2フィルタ部と
を備えた請求項1又は2に記載の有機EL表示パネル。 - 前記対向電極上の前記青色サブ画素領域内に、当該サブ画素領域内にある前記第2青色有機発光層及び前記第1青色有機発光層の少なくとも何れか一方の発する青色光を当該青色光とは異なる発光スペクトルを持つ青色光に変換する第3光変換層を備えた
請求項1又は2に記載の有機EL表示パネル。 - 前記対向電極上方の前記青色サブ画素領域内に、当該サブ画素領域内にある前記第2青色有機発光層及び前記第1青色有機発光層の少なくとも何れか一方の発する青色光の一部を遮る第3フィルタ部を備えた
請求項1又は2に記載の有機EL表示パネル。 - 前記対向電極上の前記青色サブ画素領域内に、当該サブ画素領域内にある前記第2青色有機発光層及び前記第1青色有機発光層の少なくとも何れか一方の発する青色光を当該青色光とは異なる発光スペクトルを持つ青色光に変換する第3光変換層と、
前記第3光変換層上に、前記第3光変換層から上方に出射される光の一部を遮る第3フィルタ部を備えた
請求項1又は2に記載の有機EL表示パネル。 - さらに、前記赤色有機発光層、前記緑色有機発光層、及び前記第1青色有機発光層と
前記電荷発生層との間に、第1電子注入層と、
前記第2青色有機発光層と前記対向電極との間の前記各色サブ画素領域内に、第2電子注入層とを備え、
前記第2電子注入層は、前記第1電子注入層よりも膜厚が厚い
請求項1から6の何れかに記載の有機EL表示パネル。 - 前記電荷発生層は、前記第2青色有機発光層に対してホールを供給し、
前記各サブ画素領域内にある部分から、同じサブ画素領域内にある前記赤色有機発光層、前記緑色有機発光層、及び前記第1青色有機発光層の少なくとも何れかに対し電子を供給する
請求項1から7の何れかに記載の有機EL表示パネル。 - 前記電荷発生層は、前記赤色有機発光層、前記緑色有機発光層、及び前記第1青色有機発光層の上に分割されている請求項1から8の何れかに記載の有機EL表示パネル。
- 前記第2青色有機発光層は、前記各色サブ画素領域、前記緑色サブ画素領域、及び前記青色サブ画素領域に分割されている請求項1から9の何れかに記載の有機EL表示パネル。
- 赤色サブ画素、緑色サブ画素、青色サブ画素、及び濃青色サブ画素を含む画素を複数有する有機EL表示パネルであって、
基板と、
前記基板上に、前記各色サブ画素の領域を区画する隔壁と、
前記基板上の前記赤色サブ画素領域内に、前記基板側から順に、第1画素電極、赤色有機発光層と、
前記基板上の前記緑色サブ画素領域内に、前記基板側から順に、第2画素電極、緑色有機発光層と、
前記基板上の前記青色サブ画素領域内に、前記基板側から順に、第3画素電極、第1青色有機発光層と、
前記基板上の前記濃青色サブ画素領域内に、第4画素電極と、
前記赤色有機発光層、前記緑色有機発光層、前記第1青色有機発光層、及び前記第4画素電極上に電荷発生層と、
前記電荷発生層上の前記各色サブ画素領域内に、第2青色有機発光層と、
前記第2青色有機発光層上の各色サブ画素領域内に、前記第1、第2、第3、及び第4の画素電極の対向電極と、
前記第2青色有機発光層上の前記赤色サブ画素領域内に、青色光を赤色光に変換する第1光変換層と、
前記第2青色有機発光層上の前記緑色サブ画素領域内に、青色光を緑色光に変換する第2光変換層と
が配された有機EL表示パネル。 - 前記第1光変換層上の前記赤色サブ画素領域内に、青色光を遮る第1フィルタ部と、
前記第2光変換層上の前記緑色サブ画素領域内に、青色光を遮る第2フィルタ部と
を備えた請求項11に記載の有機EL表示パネル。 - 前記対向電極上方の前記青色サブ画素領域内に、当該サブ画素領域内にある前記第2青色有機発光層及び前記第1青色有機発光層の少なくとも何れか一方の発する青色光の一部を遮る第3フィルタ部と、
前記対向電極上方の前記濃青色サブ画素領域内に、当該サブ画素領域内にある前記第2青色有機発光層の発する青色光の一部を遮る第4フィルタ部の
少なくとも何れか一方を備えた請求項11又は12の何れか1項に記載の有機EL表示パネル。 - 赤色サブ画素、緑色サブ画素、青色サブ画素、及び濃青色サブ画素を含む画素を複数有する有機EL表示パネルであって、
基板と、
前記基板上に、前記各色サブ画素の領域を区画する隔壁と、
前記基板上の前記赤色サブ画素領域内に、前記基板側から順に、第1画素電極、赤色有機発光層と、
前記基板上の前記緑色サブ画素領域内に、前記基板側から順に、第2画素電極、緑色有機発光層と、
前記基板上の前記青色サブ画素領域内に、前記基板側から順に、第3画素電極、第1青色有機発光層と、
前記基板上の前記濃青色サブ画素領域内に、第4画素電極と、
前記赤色有機発光層、前記緑色有機発光層、前記第1青色有機発光層、及び前記第4画素電極上に電荷発生層と、
前記電荷発生層上の前記各色サブ画素領域内に、第2青色有機発光層と、
前記第2青色有機発光層上の各色サブ画素領域内に、前記第1、第2、第3、及び第4の画素電極の対向電極と、
前記第2青色有機発光層上の前記赤色サブ画素領域内に、当該サブ画素領域内にある前記第2青色有機発光層の発する青色光の透過を遮る第1フィルタ部と、
前記第2青色有機発光層上の前記緑色サブ画素領域内に、当該サブ画素領域内にある前記第2青色有機発光層の発する青色光の透過を遮る第2フィルタ部と
が配された有機EL表示パネル。
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