KR100848844B1 - 유기 ｅｌ 패널 - Google Patents

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히로시 기무라
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후지 덴키 홀딩스 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 CCM법 또는 컬러 필터법을 이용한 세그멘트 표시부에 있어서, 콘트라스트 비의 저하 및 점등 시의 발광 효율의 저하를 방지할 수 있는 유기 EL 패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.
기판과, 기판 상에 설치된 세그멘트 표시부를 포함하는 유기 EL 패널에 있어서, 상기 세그멘트 표시부는 유기 EL 발광부와, 복수 종의 색 변조부를 포함하고, 유기 EL 발광부는 단일의 반사 전극, 유기 EL층, 복수의 개구부를 갖는 섀도 마스크 및 단일의 투명 전극을 포함하며, 복수 종의 색 변조부는 상기 기판에 인접하여 설치되어 있고, 또한 복수 종의 색 변조부의 각각은 복수의 부분으로 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 EL 패널.

Description

유기 ＥＬ 패널{ORGANIC EL PANEL}
본 발명은 유기 EL 패널에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 세그멘트 표시를 행하는 유기 EL 패널 및 이 패널의 명암 시의 콘트라스트 향상에 관한 것이다.
1987년에 이스트만 코닥사의 Tang 등에 의해 2층 적층 구성으로 높은 효율을 갖는 유기 EL 소자가 발표된 이래, 현재에 이르는 사이에 여러 가지 유기 EL 소자가 개발되어 왔으며, 일부 실용화되기 시작했다(비특허 문헌 1 참조).
풀컬러화의 방법으로서는, 상이한 색을 발광하는 복수 종의 유기 EL 발광 소자를 기판상에 배열하는 방법(소위 3색 패턴화법), 백라이트 발광의 파장 분포를 변환하는 색 변환법(이하, CCM법이라고 칭함), 백라이트의 발광을 컬러 필터를 통해 방사하는 컬러 필터법 등이 검토되고 있다. 이들 방식 중에서, 성막 시에 메탈 마스크를 이용할 필요 없이, 포토 프로세스를 이용하여 소정 패턴의 색 변환층 내지 컬러 필터층을 제작할 수 있다는 점에서, CCM법 및 컬러 필터법이 디스플레이의 대면적화 및 고화질에 유리하다.
현재, 유기 EL 패널에 있어서는, 다색 표시가 가능한 컬러 패널의 개발이 행해지고 있지만, 컬러 패널의 이용 방법에 따라서는, 패널 내에 상시 점등시켜야 하 는 개소(예컨대, 아이콘부, 시계 표시부 등)가 존재할 가능성이 있다. 그러나, 상시 점등 부분은 연속 통전되기 때문에, 잔상(image sticking) 또는 휘도 열화 등의 문제를 야기할 가능성이 있다. 그 때문에, 상시 점등 부분을 매트릭스 구동이 아닌 스태틱 구동에 의해 세그멘트 표시를 행하는 해결 수법이 채용되는 경우가 있다. 예컨대, 도 1에 도시한 바와 같이, 매트릭스 구동되는 가변 표시부(600)와, 스태틱 구동되는 세그멘트 표시부(650)를 갖는 유기 EL 패널(500)을 형성하여도 좋다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2003-144830호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 평 제5-134112호 공보
[특허 문헌 3] 일본 특허 공개 평 제7-218717호 공보
[특허 문헌 4] 일본 특허 공개 평 제7-306311호 공보
[특허 문헌 5] 일본 특허 공개 평 제5-119306호 공보
[특허 문헌 6] 일본 특허 공개 평 제7-104114호 공보
[특허 문헌 7] 일본 특허 공개 평 제7-48424호 공보
[특허 문헌 8] 일본 특허 공개 평 제8-279394호 공보
[특허 문헌 9] 일본 특허 공개 평 제6-300910호 공보
[특허 문헌 10] 일본 특허 공개 평 제7-128519호 공보
[특허 문헌 11] 일본 특허 공개 평 제9-330793호 공보
[특허 문헌 12] 일본 특허 공개 평 제8-27934호 공보
[특허 문헌 13] 일본 특허 공개 평 제5-36475호 공보
[비특허 문헌 1] C.W.Tang, S.A. VanSlike, Appl.Phys.Lett.51,913(1987)
CCM법 또는 컬러 필터법을 이용하여 세그멘트 표시부를 형성하는 경우, 세그멘트 표시부 전체를 일체의 CCM 또는 컬러 필터로 하면, 그 개구부가 커진다. 그러한 큰 개구부로부터 외부광이 입사하면, 입사광이 반사 전극에서 반사되어 외부로 출사하므로, 암측 상태(비점등 상태)에서도 발광하고 있는 것처럼 보여, 명암 시의 콘트라스트 비가 저하한다고 하는 문제점이 발생한다(도 2 참조). 도 2에 있어서는, 기판(10) 상에 컬러 필터 및 색 변환층으로 이루어지는 색변조부(20)가 형성되어, 평탄화층(40) 및 패시베이션층(50)을 통해, 투명 전극(60), 유기 EL층(80) 및 반사 전극(90)을 포함하는 유기 EL 소자가 설치된다. 여기서, 기판측으로부터 입사되는 외부광(100) 중에서 컬러 필터를 투과하는 성분[즉, 상기 세그멘트 표시부가 표시해야 할 색의 광(110)]이 색 변환층 이하의 층으로 투과하여, 반사 전극에서 반사되고, 다시 컬러 필터를 투과하여 출사한다[반사광(120)]. 또한, 광(110)이 투과하는 각 층에 있어서 산란되어 출사하는 산란광(130)이 존재한다. 이들 반사광(120) 및 산란광(130)은 컬러 필터를 투과하는 파장 성분을 갖는 광이다. 즉, 입사하는 외부광(100) 중에서, 원래 세그멘트 표시부가 표시해야 할 색의 광만이 출사되므로, 콘트라스트 비의 저하를 초래하는 것이다.
이러한 콘트라스트 비의 저하에 대해, 패널 표면에 원형 편광 필름을 접착하는 것이 제안되고 있다(특허 문헌 1 참조). 그러나, 원형 편광 필름은 반사된 광을 감소시키기에 유효한 방법이기는 하지만, 동시에 점등 시의 유기 EL 소자로부터의 발광의 일부도 차단해 버리므로, 패널 전체의 발광 효율의 저하를 가져온다고 하는 결점을 갖는다. 이러한 발광 효율의 저하는 소비 전력의 증가, 유기 EL 소자의 휘도 열화로 인한 수명의 단축 등의 문제점을 야기하므로 바람직하지 못하다.
따라서, CCM법 또는 컬러 필터법을 세그멘트 표시부에 적용하는 경우에, 외부광 반사에 의한 콘트라스트 비의 저하를 억제하는 동시에, 원형 편광 필름을 이용한 경우와 같은 점등 시의 발광 효율의 저하를 방지하는 방법이 요구되고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 유기 EL 패널은 기판과, 기판상에 설치된 세그멘트 표시부를 포함하고, 이 세그멘트 표시부는 유기 EL 발광부와, 복수 종의 색 변조부를 포함하며, 상기 유기 EL 발광부는 단일의 반사 전극, 유기 EL층, 복수의 개구부를 갖는 섀도 마스크 및 단일의 투명 전극을 포함하고, 상기 복수 종의 색 변조부는 상기 기판에 인접하여 설치되고 있으며, 또한 상기 복수 종의 색 변조부의 각각은 복수의 부분으로 분할되어 있는 것을 특징으로 한다. 상기 색 변조부의 각각은 컬러 필터층, 또는 컬러 필터층과 색 변환층의 적층 구조로 구성되어 있어도 좋다. 여기서, 섀도 마스크의 복수의 개구부의 배치 위치 및 배치 수에 의해, 상기 세그멘트 표시부의 발광색을 제어할 수 있다. 본 발명의 유기 EL 패널은 복수의 부분으로 이루어지는 제2 반사 전극, 제2 유기 발광층 및 복수의 부분으로 이루어지는 제2 투명 전극을 적어도 포함하는 가변 표시부를 더 포함해도 좋다. 여기서, 복수 종의 색 변조부는 백색광을 방사하는 것이 가능한 종류 및 비율로 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 복수 종의 색 변조부는 적색 변조부, 녹색 변조부 및 청색 변조부로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
이상과 같이 형성되는 본 발명의 유기 EL 패널은 입사하는 외광을 백색 내지 회색의 무채색광으로 반사하므로, 세그멘트부가 발색한 것으로 보이지는 않고, 콘트라스트 비의 저하를 억제할 수 있다. 동시에, 본 발명의 유기 EL 패널은 원형 편광 필름 등의 유기 EL 소자로부터의 발광을 차단하는 층을 이용하는 일이 없으므로, 높은 발광 효율을 유지할 수 있다.
도 1은 세그멘트 표시부와 가변 표시부를 갖는 유기 EL 패널의 개념적 평면도이다.
도 2는 종래 구조의 세그멘트 표시부의 암흑 상태에서의 발광 기구를 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 녹색 세그멘트 표시부를 갖는 유기 EL 패널을 도시하는 단면도로서, 도 3a는 암흑 시기에서의 외부광 반사를 설명하는 단면도이며, 도 3b는 밝은 시기(bright period)에서의 발광 상태를 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 녹색 세그멘트 표시부를 갖는 유기 EL 패널을 도시하는 횡단면도로서, 도 4a는 도 3의 절단선 4a-4a에 따른 섀도 마스크의 개구부를 도시하는 횡단면도이고, 도 4b는 도 3의 절단선 4b-4b에 따른 색 변조부를 도시하는 횡단면도이다.
도 5는 본 발명의 백색 세그멘트 표시부를 갖는 유기 EL 패널을 도시하는 단면도로서, 도 5a는 암흑 시기에서의 외부광 반사를 설명하는 단면도이고, 도 5b는 밝은 시기에서의 발광 상태를 도시하는 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 기판
20 : 색 변조부
30 : 블랙 마스크
40 : 평탄화층
50 : 패시베이션층
60 : 투명 전극
70 : 섀도 마스크
80 : 유기 EL층
90 : 반사 전극
100 : 외부광
150 : 반사광
600 : 가변 표시부
650 : 세그멘트 표시부
도 3에 도시한 바와 같이, 녹색으로 발광하는 세그멘트 표시부를 갖는 유기 EL 패널을 예로 하여, 본 발명의 유기 EL 패널을 설명한다. 본 발명의 유기 EL 패널은 기판(10)과, 기판(10) 상에 설치된 세그멘트 표시부를 포함하고, 이 세그멘트 표시부는 유기 EL 발광부와, 복수 종의 색 변조부(20)를 포함하며, 상기 유기 EL 발광부는 단일의 반사 전극(90), 유기 EL층(80), 복수의 개구부를 갖는 섀도 마스 크(70) 및 단일의 투명 전극(60)을 적어도 포함하고, 상기 복수 종의 색 변조부(20)는 상기 기판에 인접하여 설치되어 있으며, 또한 상기 복수 종의 색 변조부의 각각은 복수의 부분으로 분할되어 있는 것을 특징으로 한다.
기판(10)은 가시광(파장 400∼700 ㎚), 바람직하게는 색 변조부(20)에 의해 변환된 광에 대해 투명일 필요가 있다. 또한, 기판(10)은 색 변조부(20) 및 다른 필요에 따라 설치되는 층(후술)의 형성에 이용되는 조건(용매, 온도 등)에 견디는 것으로 해야하고, 나아가서 치수 안정성이 우수한 것이 바람직하다. 기판(10)의 재료로서 바람직한 것은 유리와, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 수지를 포함한다. 붕규산 유리 또는 청판 유리 등이 특히 바람직한 것이다.
기판(10) 상에 복수 종의 색 변조부(20)가 설치된다. 색 변조부(20)의 각각은 컬러 필터층, 색 변환층, 또는 컬러 필터층과 색 변환층의 적층체로부터 구성할 수 있다. 도 3에 있어서는, 컬러 필터층으로 구성되는 청색 변조부(20B) 및 컬러 필터층과 색 변환층의 적층체로 구성되는 녹색 변조부(20G) 및 적색 변조부(20R)를 설치한 예를 도시한다. 바람직하게는, 복수 종의 색 변조부(20)는 무채색광(바람직하게는 백색광)을 방사할 수 있는 종류의 조합 및 배치 비율을 갖는다. 예컨대, 도 3에 있어서와 같이 청색, 녹색, 적색의 색 변조부(20)를 동수로 배치하여도 좋고, 청록색 및 황색의 색 변조부(20)를 동수로 배치하여도 좋다. 배치 비율은 이용하는 색 변조부 각각의 변환 효율을 고려하여 적절하게 변경하여도 좋다.
컬러 필터층은 원하는 파장 영역의 광만을 투과시키는 층이다. 또한, 색 변 환층과의 적층 구성을 채용하는 경우, 색 변환층에 의해 파장 분포가 변환된 광의 색순도를 향상시키는 데에 컬러 필터층이 유효하다. 예컨대, 시판의 액정용 컬러 필터 재료(Fujifilm Arch Co., Ltd에서 제조하는 컬러 모자이크 등)를 이용하여 컬러 필터층을 형성하여도 좋다. 컬러 필터층은 색소 함유량에 의존하지만, 1∼2.5 ㎛, 바람직하게는 1∼1.5 ㎛의 두께를 갖는다.
색 변환층은 색 변환 색소와 매트릭스 수지로 이루어지는 층이다. 색 변환 색소는 입사광의 파장 분포를 변환하여, 다른 파장 영역의 광을 방사하는 색소이며, 바람직하게는 근자외광 또는 청색∼청록색의 광의 파장 분포 변환을 행하여, 원하는 파장 영역의 광(예컨대, 청색, 녹색 또는 적색)을 방사하는 색소이다. 통상의 경우, 색 변환층은 매트릭스 수지 1 g 당 0.2 마이크로몰 이상, 바람직하게는 1∼20 마이크로몰, 보다 바람직하게는 3∼15 마이크로몰의 색 변환 색소를 포함한다. 또한, 색 변환층은 통상 5 ㎛ 이상, 바람직하게는 7∼15 ㎛의 막 두께를 갖는다.
청색∼청록색 영역의 광을 흡수하여, 적색광을 발하는 색 변환 색소는 예컨대 로다민 B, 로다민 6G, 로다민 3B, 로다민 101, 로다민 110, 술포로다민, 베이식 바이올렛 11, 베이식 레드 2 등의 로다민계 색소; 시아닌계 색소; 1-에틸-2-[4-(p-디메틸아미노페닐)-1,3-부타디에닐]-피리디늄퍼클로레이트(피리딘 1) 등의 피리딘계 색소; 혹은 옥사진계 색소를 포함한다.
청색∼청록색 영역의 광을 흡수하여, 녹색광을 발하는 색 변환 색소로는, 예컨대 3-(2'-벤조티아졸릴)-7-디에틸아미노-쿠마린(쿠마린 6), 3-(2'-벤조이미다졸 릴)-7-디에틸아미노-쿠마린(쿠마린 7), 3-(2'-N-메틸벤조이미다졸릴)-7-디에틸아미노-쿠마린(쿠마린 30), 2,3,5,6-1H,4H-테트라히드로-8-트리플루오로메틸퀴놀리진(9,9a,1-gh)쿠마린(쿠마린 153) 등의 쿠마린계 색소; 혹은 쿠마린 색소계 염료인 베이식 옐로우 51, 나아가서는 솔벤트 옐로우 11, 솔벤트 옐로우 116 등의 나프탈이미드계 색소 등을 포함한다.
근자외 내지 가시 영역의 광을 흡수하여, 청색광을 발하는 형광 색소로는, 예컨대 쿠마린 466, 쿠마린 47, 쿠마린 2 및 쿠마린 102 등의 쿠마린계 색소를 들 수 있다.
상기 색 변조부(20)는 스핀 코트법, 롤 코트법, 캐스트법, 딥 코트법 등을 이용하여 각 층의 재료를 도포하고, 이어서 포토리소그래프법 등을 이용하여 패터닝함으로써 형성할 수 있다. 동일 기판상에 매트릭스 구동에 의한 가변 표시부를 더불어 형성하는 경우, 세그멘트 표시부 및 가변 표시부의 색 변조부를 포토마스크의 변경 등이 없이 동일한 공정에서 제작할 수 있어, 특히 유효하다.
필요에 따라, 블랙 마스크(30), 평탄화층(40) 및 패시베이션층(50)을 형성하여도 좋다.
블랙 마스크(30)는 복수의 색 변조부(20) 사이에 설치되는 흑색 층이며, 소자 내로의 외부광 입사를 제한하여 콘트라스트 비를 향상시키기에 유효한 층이다. 블랙 마스크는 예컨대 시판의 액정용 재료를 이용하여 형성할 수 있다.
평탄화층(40)은 색 변조부(20) 및 (존재하는 경우) 블랙 마스크(30)에 의해 형성되는 요철을 평탄화하기 위한 층이다. 평탄화층을 형성하는 데에 이용할 수 있는 유기 재료는 예컨대, 이미드 변성 실리콘 수지(예컨대 특허 문헌 2∼4 참조), 아크릴, 폴리이미드 또는 실리콘 수지 중에 분산된 무기 금속 화합물(TiO2, Al2O3, SiO2 등, 특허 문헌 5, 6 참조), 에폭시 변성 아크릴레이트 수지, 반응성 비닐기를 포함하는 아크릴레이트 모노머/올리고머/폴리머와 같은 자외선 경화형 수지(특허 문헌 7 참조), 레지스트 수지(특허 문헌 8∼11 참조), 무기화합물(졸-겔법에 의해 형성되어도 좋음, 특허 문헌 12 참조), 불소계 수지 등의 광경화형 및/또는 열경화형 수지(특허 문헌 11, 13 참조)를 포함한다. 상기와 같은 재료로부터 평탄화층(40)을 형성할 때는, 예컨대, 건식법(스퍼터법, 증착법, CVD법 등) 및 습식법(스핀 코트법, 롤 코트법, 캐스트법, 딥 코트법 등) 등과 같이 해당 기술 영역에 공지되어 있는 임의의 방법을 이용하여도 좋다.
패시베이션층(50)은 가시 영역에 있어서의 높은 투명성(400∼700 ㎚ 범위에 있어서 투과율 50％ 이상), 100℃ 이상의 Tg, 연필 경도 2H 이상의 표면 경도를 나타내는 재료로서, 가스 및 수증기를 차단함으로써 그 위에 형성되는 유기 EL 발광부의 기능을 저하시키지 않는 재료로부터 선택할 수 있다. 패시베이션층(50)을 형성하기에 바람직한 재료는 SiOX, SiNX, SiNXOY, AlOX, TiOX, TaOX, ZnOX 등의 무기산화물 또는 무기질화물을 포함한다. 패시베이션층(50)은 전술한 무기산화물 또는 무기질화물의 단일층일 수도 있고, 혹은 이들 중 복수를 적층한 적층 구조를 채용할 수도 있다. 패시베이션층(50)의 형성에는 건식법(스퍼터법, 증착법, CVD법 등) 및 습식법(스핀 코트법, 롤 코트법, 캐스트법, 딥 코트법, 졸-겔법 등)을 비롯하여 해당 기술 분야에 공지되어 있는 임의의 방법을 이용할 수 있다.
투명 전극(60)은 SnO2, In2O3, ITO, IZO, ZnO:Al 등의 도전성 금속 산화물을 스퍼터법을 이용하여 적층함으로써 형성된다. 투명 전극(60)을 음극으로서 이용하는 경우에는, 투명 전극(60)과 접촉하는 유기 EL층(80)의 구성층을 전자 주입층으로 하여 전자 주입 효율을 높이는 것이 바람직하다. 투명 전극(60)은 파장 400∼800 ㎚의 광에 대해 바람직하게는 50％ 이상, 보다 바람직하게는 85％ 이상의 투과율을 갖는 것이 바람직하다. 투명 전극(60)은 통상 50 ㎚ 이상, 바람직하게는 50 ㎚∼1 ㎛, 보다 바람직하게는 100∼300 ㎚의 범위 내의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
반사 전극(90)은 고반사율의 금속, 비정질 합금, 미세결정성 합금을 이용하여 형성되는 것이 바람직하다. 고반사율의 금속은 Al, Ag, Mo, W, Ni, Cr 등을 포함한다. 고반사율의 비정질 합금은 NiP, NiB, CrP 및 CrB 등을 포함한다. 고반사율의 미세결정성 합금은 NiAl 등을 포함한다. 반사 전극(90)을 양극으로서 이용하여도 좋고, 음극으로서 이용하여도 좋다. 반사 전극(90)을 양극으로서 이용하는 경우, 유기 EL층(80)과 접촉하는 면에 SnO2, In2O3, ITO, IZO, ZnO:Al 등의 도전성 금속 산화물을 적층하여, 유기 EL층(80)에 대한 정공 주입 효율을 향상시켜도 좋다. 반사 전극(90)을 음극으로서 이용하는 경우에는, 반사 전극(90)과 접촉하는 유기 EL층(80)의 구성층을 전자 주입층으로 하여, 유기 EL층(80)에 대한 전자 주입 효율을 향상시켜도 좋다.
본 발명에 있어서, 투명 전극(60) 및 반사 전극(90)은 세그멘트 표시부에 상당하는 형상을 갖는 단일(일체)의 구조로서 형성되고, 스태틱 구동된다. 스태틱 구동을 행함으로써, 세그멘트 표시부 전체를 동시에 발광시킬 수 있고, 듀티 팩터(duty factor)의 영향을 받는 패시브 매트릭스 구동의 경우보다도, 저전력으로 보다 밝은 표시를 행하는 것이 가능해진다. 투명 전극(60) 및 반사 전극(90)의 형성, 외부 전원에 대한 접속 및 제어는 해당 기술 분야에서 잘 알려져 있는 임의의 방법을 이용하여 행하는 것이 가능하다.
유기 EL층(80)은 유기 발광층을 적어도 포함하며, 필요에 따라 정공 수송층, 정공 주입층, 전자 수송층 및/또는 전자 주입층을 포함한다. 이들 각각의 층은 각각에 있어서 원하는 특성을 실현하기에 충분한 막 두께로 형성된다. 예컨대, 하기와 같은 층 구성으로 이루어지는 것이 채용된다.
(1) 유기 발광층
(2) 정공 주입층/유기 발광층
(3) 유기 발광층/전자 주입층
(4) 정공 주입층/유기 발광층/전자 주입층
(5) 정공 수송층/유기 발광층/전자 주입층
(6) 정공 주입층/정공 수송층/유기 발광층/전자 주입층
(7) 정공 주입층/정공 수송층/유기 발광층/전자 수송층/전자 주입층
(상기 구성에 있어서, 양극으로서 기능하는 전극이 좌측에 접속되고, 음극으로서 기능하는 전극이 우측에 접속된다)
유기 발광층의 재료로서는, 임의의 공지의 재료를 이용할 수 있다. 예컨대, 청색으로부터 청록색의 발광을 얻기 위해서는, 예컨대 축합 방향족 고리 화합물, 축합 고리 화합물(condensed ring compound), 금속 착체, 스티릴벤젠계 화합물, 포르피린계 화합물, 벤조티아졸계, 벤조이미다졸계, 벤조옥사졸계 등의 형광 증백제, 방향족 디메티리딘계 화합물 등의 재료가 바람직하게 사용된다. 또한, 호스트 화합물에 도펀트를 첨가함으로써, 여러 파장 영역의 광을 발하는 유기 발광층을 형성하여도 좋다. 호스트 화합물로서는, 디스티릴아릴렌계 화합물(예컨대 Idemitsu Kosan 제조의 IDE-120 등), N,N'-디톨릴-N,N'-디페닐-비페닐 아민(TPD), 알루미늄트리스(8-퀴놀리놀레이트)(Alq3) 등을 이용할 수 있다. 도펀트로서는 페릴렌(청보라색), 쿠마린 6(청색), 퀴나크리돈계 화합물(청록색∼녹색), 루브렌(황색), 4-디시아노메틸렌-2-(p-디메틸아미노스티릴)-6-메틸-4H-피란(DCM, 적색), 백금 옥타에틸 포르피린 착체(PtOEP, 적색) 등을 이용할 수 있다.
정공 주입층의 재료로는, Pc류(CuPc 등을 포함) 또는 인단트렌계 화합물 등을 이용할 수 있다.
정공 수송층은 트리아릴아민 부분 구조, 카르바졸 부분 구조, 옥사디아졸 부분 구조를 갖는 재료(예컨대 TPD, α-NPD, PBD, m-MTDATA 등)를 이용하여 형성할 수 있다.
전자 수송층의 재료로서는 PBD, TPOB와 같은 옥사디아졸 유도체; TAZ와 같은 트리아졸 유도체; 트리아진 유도체; 페닐퀴녹살린류; BMB-2T, BMB-3T와 같은 티오 펜 유도체; Alq3과 같은 알루미늄 착체 등을 이용할 수 있다.
전자 주입층의 재료로서는, 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속 또는 이들을 포함하는 합금, 알칼리 금속 플루오르화물 등의 전자 주입성 재료의 박막(막 두께 10 ㎚ 이하)으로 하여도 좋다. 또한, 알칼리 금속 내지 알칼리 토류 금속을 도핑한 알루미늄의 퀴놀리놀 착체를 이용하여도 좋다.
유기 EL층(80)을 구성하는 각각의 층은 증착(저항 가열 또는 전자빔 가열)등의 해당 기술 분야에서 알려져 있는 임의의 수단을 이용하여 형성할 수 있다.
섀도 마스크(70)는 투명 전극(60)과 유기 EL층(80) 사이에 형성되어, 복수의 개구부를 갖는다. 각각의 개구부는 색 변조부(20) 중 어느 하나에 상응하는 위치에 배치된다. 섀도 마스크(70)는 유기 또는 무기의 절연성 재료를 이용하여 형성할 수 있다. 예컨대, 시판의 유기 재료인 SM1(JSR 주식회사 제조), 혹은 SiOx, SiNx, SiNxOy, AlOx, TiOx, TaOx 등의 무기산화물 또는 무기질화물을 이용하여 섀도 마스크(70)를 형성하여도 좋다. 섀도 마스크(70)는 임의의 색을 가질 수 있지만, 후술하는 바와 같이 투명한 것이 바람직하다.
섀도 마스크(70)는 0.1∼5 ㎛, 바람직하게는 0.2∼1 ㎛의 막 두께를 가지고, 또한 1°∼45°, 바람직하게는 5°∼30°의 테이퍼각[투명 전극(60)의 표면과 섀도 마스크(70)의 측면이 이루는 각]을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 섀도 마스크(70)는 70∼100％의 가시광 투과율을 갖는 것이 바람직하다. 섀도 마스크(70)의 형성에는 건식법(스퍼터법, 증착법, CVD법 등) 및 습식법(스핀 코트법, 롤 코트법, 캐 스트법, 딥 코트법, 졸-겔법 등) 등과 같이 해당 기술 분야에서 알려져 있는 임의의 방법을 이용할 수 있다. 테이퍼 형상의 형성은 예컨대 등방성 에칭 등의 해당 기술 분야에 알려져 있는 임의의 방법을 이용하여 실시할 수 있다.
도 3a는 녹색으로 발광하는 세그멘트 표시부를 갖는 유기 EL 패널에 외부광(100)이 입사한 경우를 도시한 도면이다. 이 예에 있어서는, 도 4a 및 도 4b에도 도시된 바와 같이, 섀도 마스크(70)는 녹색 변조부(20G)에 상응하는 위치에 개구부가 마련된다. 외부광(100)의 입사 시에, 각 색(R, G, B)의 색 변조부(20)를 통과하는 광은 각각의 색 변조부의 컬러 필터의 색의 광으로 되어 패널 내부로 투과한다. 이어서, 광은 반사 전극(90)으로 반사되거나, 패널 내부에서 산란되어, 다시 색 변조부(20R, 20G, 20B)를 통하여 출사한다[출사광(150R, 150G, 150B)]. 실제로는, 출사광(150)은 휘도가 낮으므로 회색으로 보인다. 또한, 색 변조부(20) 주위의 블랙 마스크(30)는 광을 반사하지 않고, 나아가서 패널 전면(前面)의 휘도를 저하시키므로, 출사광(150)은 명도가 보다 낮은 회색으로 보인다.
도 3b는 전술한 유기 EL 패널을 점등시킨 경우를 도시한 도면이다. 섀도 마스크(70)는 절연성 재료로부터 형성되므로, 섀도 마스크(70)가 설치된 부분의 유기 EL층(80)에 대한 캐리어(정공 또는 전자)의 주입이 행해지지 않고, 섀도 마스크(70)가 형성된 부위의 유기 EL층(80)은 발광하지 않는다. 따라서, 녹색 변조부(20G)에 상응하는 위치의 유기 EL층(80)만이 발광하여 출사광(200G)을 부여하여, 세그멘트 표시부는 녹색으로 보인다. 또한, 본 발명의 유기 EL 패널은 원형 편광판을 이용하고 있지 않으므로, 유기 EL층(80)으로부터의 광을 효율적으로 외부로 방사할 수 있다. 나아가서, 매트릭스 구동의 경우와는 달리, 본 구성에 있어서는 스태틱 구동이 이루어질 수 있으므로, 세그멘트 표시부 내부의 녹색 변조부(20G)에 상응하는 위치의 유기 EL층(80)을 동시에 발광시킬 수 있다. 패시브 매트릭스 구동의 경우에는, 각 화소의 발광 시간은 전체 발광 시간의 1/(주사선 수)로 되므로, 세그멘트 표시부 전면(全面)에 있어서의 원하는 휘도를 달성하기 위해 보다 높은 휘도에서의 발광이 요구되지만, 본 발명의 세그멘트 표시의 경우는 전체 발광 시간에 걸쳐 모든 화소를 동시에 점등할 수 있으므로, 보다 낮은 휘도에서의 발광에 의해 세그멘트 표시부의 원하는 휘도를 달성할 수 있고, 유기 EL 패널의 수명 장기화라는 점에서도 유리하다.
도 3의 구성에 있어서는, 녹색 변조부(20G)에 상응하는 위치에 섀도 마스크(70)의 개구부를 마련함으로써 세그멘트 표시부의 발광색을 녹색으로 했지만, 섀도 마스크(70)의 개구부를 마련하는 위치를 변경함으로써 발광색을 청색, 적색 등과 같은 다른 색 변조부의 색으로 할 수 있다. 또한, 복수 종의 색 변조부에 상응하는 위치에 섀도 마스크(70)의 개구부를 마련함으로써, 세그멘트 표시부의 발광색을 이들 색 변조부의 출력광의 가법 혼색에 의한 혼합색으로 할 수 있다. 또한, 이 경우, 개구부의 배치 위치의 변경(복수 종의 색 변조부 중 어디에 상응하여 배치할 것인지) 및 개구부의 수(예컨대, 1종의 색 변조부의 총수에 대한, 배치되는 개구부의 비율)를 적절하게 변경함으로써, 원하는 발광색을 얻는 것도 가능하다.
도 5는 백색으로 발광하는 세그멘트 표시부를 갖는 유기 EL 패널의 구성예를 도시하는 도이다. 도 5a 및 도 5b에 도시되는 바와 같이, 섀도 마스크(70)에는 모 든 색 변조부(20)에 상응하는 위치에 개구부가 마련되어 있다는 점이, 도 3의 구성과 다르다. 도 5a에 도시된 바와 같이 유기 EL 패널에 외부광(100)이 입사하는 경우에는, 도 3a의 경우와 동일하게, 외부광은 각 색의 색 변조부(20)의 컬러 필터의 색의 광으로 되어 패널 내를 투과하고, 반사 전극(90)에서 반사되어, 보다 낮은 휘도를 갖는 무채색(백색 또는 회색)의 광으로 되어 출사된다.
도 5b는 이 유기 EL 패널을 점등시킨 경우를 도시한 도면이다. 본 구성에서는, 각 색의 색 변조부(20R, 20G, 20B)에 상응하는 위치의 유기 EL층(80)의 전부가 발광한다. 따라서, 출사광(200R, 200G, 200B)이 가법 혼색되어, 세그멘트 표시부는 백색으로 보인다. 원형 편광판을 이용하지 않는 동시에 스태틱 구동을 이용하는 효과는 도 3의 구성과 동일하며, 보다 효율적으로 유기 EL층(80)의 광을 방사할 수 있고, 또한 유기 EL 패널의 수명 장기화를 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 유기 EL 패널(500)에 있어서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 스태틱 구동을 행하는 세그멘트 표시부(650)에 부가하여, 매트릭스 구동을 행하는 가변 표시부(600)를 더 설치할 수 있다. 이 경우에는, 색 변조부(20)의 각각의 치수, 배치 간격 등을 세그멘트 표시부 및 가변 표시부에 걸쳐서 동일한 것으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 가변 표시부에 있어서의 요구에 합치시키는 것이 바람직하다. 세그멘트 표시부의 투명 전극, 유기 EL층, 반사 전극과는 별도로, 제2 투명 전극, 제2 유기 EL층 및 제2 반사 전극을 설치하여 가변 표시부가 형성된다. 제2 투명 전극, 제2 유기 EL층 및 제2 반사 전극은 각각 세그멘트 표시부의 투명 전극, 유기 EL층, 반사 전극과 동일한 재료를 이용하여 형성할 수 있다.
제2 투명 전극은 패시브 매트릭스 구동을 행하는 경우에는, 하나의 방향으로 연장되는 스트라이프 형상의 복수의 부분 전극으로 형성되어도 좋다. 한편, 액티브 매트릭스 구동을 행하는 경우에는, 각각의 화소 또는 부화소에 1대1로 대응하는 복수의 부분 전극으로 구성되고, 이들 복수의 부분 전극의 각각이 스위칭 소자(TFT 등)에 1대1로 접속되어 있는 제2 투명 전극을 이용할 수 있다.
한편, 가변 표시부의 제2 반사 전극은 패시브 매트릭스 구동을 행하는 경우에는, 스트라이프 형상을 갖는 복수의 부분 전극으로 구성되고, 제2 반사 전극의 스트라이프는 제2 투명 전극의 스트라이프와 교차하는 방향으로 연장된다. 제2 반사 전극의 스트라이프와 제2 투명 전극의 스트라이프가 교차하는 위치의 유기 EL층(80)이 발광부가 되어, 상기 발광부의 위치는 색 변조부(20)의 위치와 상응한다. 액티브 매트릭스 구동을 행하는 경우에는, 제2 반사 전극은 가변 표시부 전면으로 넓어지는 일체의 전극으로서 형성될 수 있다.
(실시예 1)
10 ㎜2의 패시브 매트릭스 구동 가변 표시부와 2 ㎜2의 스태틱 구동 녹색 발광 세그멘트 표시부를 갖는 유기 EL 패널을 제작했다. 부화소의 사이즈를 100 ㎛×300 ㎛으로 하고, 충전 계수를 70％로 했다. 유리 기판(10) 상의 색 변조부 이외의 부분에 블랙 마스크(30)를 형성했다. 다음으로, 가변 표시부 및 세그멘트 표시부의 양쪽에, 색 변조부(20B, 20G, 20R)를 형성했다. 적색 및 녹색 변조부(20R 및 20G)는 컬러 필터층과 색 변환층의 적층 구조로 하고, 청색 변조부(20B)는 컬러 필터층으로만 구성했다. 다음으로, 평탄화층(40) 및 패시베이션층(50)을 순차 형성했다.
패시베이션층(50)의 위에, 스퍼터법으로써 IZO를 성막하여, 필요한 패터닝을 행하여 투명 전극(60)을 형성했다. 즉, 가변 표시부에 있어서는 투명 전극(60)을 하나의 방향으로 연장되는 폭 100 ㎛의 복수의 스트라이프로 하여, 세그멘트 표시부에서는 투명 전극(60)을 일체의 전극으로 하는 패터닝을 실시했다. 다음으로, 세그멘트 표시부에 SM1(JSR 주식회사 제조)을 퇴적시켜, 패터닝을 행하여 녹색 변조부(20G)에 상응하는 위치에 개구부를 갖는 막 두께 1 ㎛의 섀도 마스크(70)를 형성했다. 한편, 가변 표시부에서는, 투명 전극의 스트라이프가 연장되는 방향과 직교하는 방향으로 연장되고, 역테이퍼의 단면 형상을 갖는 복수의 부분으로 이루어지는 반사 전극 분리 격벽을 설치했다.
이상과 같이 형성한 적층체를 진공 증착 장치로 이동시켜, 진공을 파괴하지 않고서 유기 EL층(80) 및 반사 전극(90)을 증착법에 의해 순차 성막했다. 유기 EL층(80)은 정공 주입층, 정공 수송층, 유기 발광층(호스트 재료: IDE-140 + 도펀트 재료: IDE-102(Idemitsu Kosan 제조)), 전자 수송층, 전자 주입층의 적층 구조로 했다. 반사 전극(90)은 Al에서 형성했다. 가변 표시부에 있어서, 반사 전극(90)은 반사 전극 분리 격벽에 의해 분리되어, 투명 전극(60)의 스트라이프와 직교하는 방향으로 연장되는 100 ㎛ 폭의 복수의 스트라이프로서 형성되었다. 또한 세그멘트 표시부에서는, 상기 반사 전극은 상기 표시부의 형상에 상당하는 일체의 전극으로서 형성되었다.
마지막으로, 이상과 같이 형성한 적층체를 글로브 박스로 옮겨, 건조제를 도포한 밀봉 유리를 유리 기판의 소자측에 접착하여, 유기 EL 패널을 완성시켰다.
(비교예 1)
세그멘트 표시부에 청색 변조부 및 적색 변조부(20B 및 20R)를 형성하지 않고, 2 ㎜2의 녹색 변조부(20G)만을 형성한 것을 제외하고는, 실시예 1의 순서를 반복하여 유기 EL 패널을 얻었다.
(평가)
실시예 1 및 비교예 1에 의해 얻어진 유기 EL 패널에 대해, 세그멘트 표시부의 명암 시의 콘트라스트 비를 비교했다. 1000 lux의 백색광을 조사한 상태에서, d암흑 시기 및 밝은 시기의 패널 표면의 휘도를 측정하여, 콘트라스트 비를 산출했다. 실시예 1의 유기 EL 패널의 세그멘트 표시부의 콘트라스트 비가 100:1이었던 것에 비해, 비교예 1의 세그멘트 표시부의 콘트라스트 비는 2:1이며, 거의 콘트라스트를 취할 수 없었다.
이상의 결과로부터, 세그멘트 표시부에 복수 종의 색 변조부와 섀도 마스크를 이용함으로써, 그 콘트라스트 비를 향상시킬 수 있고, 양호한 품질의 표시가 가능해지는 것을 알 수 있었다. 또한, 실시예 1에 있어서는 녹색 세그멘트 표시부에 대해 검토했지만, 청색 및 적색 표시부에 대해서도 동일한 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 섀도 마스크의 개구부의 배치 및 크기를 변경함으로써, 원색 이외의 다양한 색의 세그멘트 표시가 가능하다. 나아가서, 상기 실시예에 있어서는 R, G, B의 3 종의 색 변조부를 이용한 예를 나타냈지만, 예컨대 청록색 및 황색의 2종의 색 변조부를 이용하여도 동일한 효과를 얻을 수 있었다.
본 발명은 유기 EL 패널에 입사하는 외부 광이 존재하는 경우에도 높은 콘트라스트 및 높은 발광 효율이 요구되는 유기 EL 패널에 적용할 수 있다.

Claims (6)

  1. 기판과, 기판상에 설치된 세그멘트 표시부를 포함하는 유기 EL 패널에 있어서,
    상기 세그멘트 표시부는 유기 EL 발광부와, 복수 종의 색 변조부를 포함하며,
    상기 유기 EL 발광부는, 단일의 반사 전극, 유기 EL층, 복수의 개구부를 갖는 투명한 절연성 섀도 마스크 및 단일의 투명 전극을 포함하고,
    상기 복수 종의 색 변조부는 상기 기판에 인접하여 설치되어 있고, 또한 상기 복수 종의 색 변조부 각각은 복수의 부분으로 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 EL 패널.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수 종의 색 변조부 각각은 컬러 필터층, 또는 컬러 필터층과 색 변환층의 적층 구조로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 EL 패널.
  3. 제1항에 있어서, 상기 섀도 마스크의 복수의 개구부의 배치 위치 및 배치 수에 의해, 상기 세그멘트 표시부의 발광색이 제어되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 패널.
  4. 제1항에 있어서, 복수의 부분으로 이루어지는 제2 반사 전극, 제2 유기 발광층 및 복수의 부분으로 이루어지는 제2 투명 전극을 적어도 포함하는 가변 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 패널.
  5. 제1항에 있어서, 상기 복수 종의 색 변조부는 백색광을 방사하는 것이 가능한 종류 및 비율로 설치되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 패널.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수 종의 색 변조부는 적색 변조부, 녹색 변조부 및 청색 변조부로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 EL 패널.
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