有機ELパネル
【課題】各色において、発光効率を均一化する。
【解決手段】緑色の画素では、有機EL素子が緑色で発光する発光層63を有しており、カラーフィルタは設けていない。一方、赤色、青色の画素では、有機EL素子は、オレンジ色の有機発光層60oと、青色の有機発光層63bの積層構造を有しており、白色に発光する。そして、この白色光を赤色、青色にするカラーフィルタ70R,70Bを有している。
【解決手段】緑色の画素では、有機EL素子が緑色で発光する発光層63を有しており、カラーフィルタは設けていない。一方、赤色、青色の画素では、有機EL素子は、オレンジ色の有機発光層60oと、青色の有機発光層63bの積層構造を有しており、白色に発光する。そして、この白色光を赤色、青色にするカラーフィルタ70R,70Bを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機層を第1および第2電極間に備え、第1および第2電極間に電圧を印加することで有機層に電流を流し発光する有機EL素子を複数配列して形成された有機ELパネルに関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、液晶ディスプレイに代わる次世代のフラットディスプレイの1つとして有機エレクトロルミネッセンス(以下ELという)ディスプレイが注目されている。このディスプレイパネル(以下有機ELパネルという)では、各画素に用いる有機発光層の発光材料を変更することで、各画素の発光色を決定できる。そこで、各画素の発光色を異ならせて、RGB表示を行うことができる。
【0003】
しかし、各色の発光材料に効率の差があったり、各色において、均一な発光を確保するのが難しいという問題がある。
【0004】
また、フルカラー表示については、発光は1色にしておき、カラーフィルタによって、画素の色を決定することについての提案もある(特許文献1参照)。しかし、このような構成では各色について十分な効率で発光させることが難しかった。
【特許文献1】特開2003−115382号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
このように、従来の有機EL素子では、各色の発光効率を均一にすることが難しく、ホワイトバランスがとりにくいなどという問題があった。
【0006】
本発明では、各色のバランスをとりやすい有機ELパネルを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は以下の特徴を有する有機ELパネルによって、上記課題を解決している。
【0008】
すなわち、本発明による有機ELパネルは、発光層を第1および第2電極間に備え、第1および第2電極間に電圧を印加することで前記発光層に電流を流し発光する有機EL素子を含む画素を複数配列して形成された有機ELパネルであって、第1色の前記有機EL素子は、複数の発光層を有し、該複数の発光層からの互いに異なる色の発光があわさって白色光を射出し、第2色の有機EL素子は、発光層が、白色光を構成する3原色光のうち比較的強度の弱い色で発光した発光色で発光することを特徴とする。
【0009】
また、本発明によるその他の有機ELパネルは、その有機EL素子が、発光層から射出される光を所定の光学長の範囲内で繰り返し反射させ、これによって特定の波長の光を増強選択する微小共振器を有することを特徴とする。
【0010】
また、本発明によるその他の有機ELパネルは、その第1の色の有機EL素子が、さらにカラーフィルタを有することを特徴とする。
【0011】
また、本発明によるその他の有機ELパネルは、その第1の色の有機EL素子において、複数の発光層が積層して設けられることを特徴とする。
【0012】
また、本発明によるその他の有機ELパネルは、その第1の色の有機EL素子における複数の発光層が少なくとも各々オレンジ色と青色で発光することを特徴とする。
【0013】
また、本発明によるその他の有機ELパネルは、その第2の色の有機EL素子における発光層が緑色で発光することを特徴とする。
【0014】
また、本発明によるその他の有機ELパネルは、発光層を第1および第2電極間に備え、第1および第2電極間に電圧を印加することで発光層に電流を流し発光する有機EL素子を含む画素を複数配列して形成された有機ELパネルであって、第1の色の有機EL素子には、オレンジ色および青色の色で各々発光する複数の発光層が積層して設けられ、第2の色の有機EL素子には、緑色で発光する発光層が設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、特定色について、その色で発光する有機材料が用いられ、他の色については、白色で発光し、カラーフィルタで色を付ける。これによって、各色の発光効率を比較的均一にすることができる。
【0016】
例えば、白色の発光層を、オレンジ発光層と青発光層の積層で形成した場合に、その白色は緑が比較的弱くなる。そこで、得られた白色からカラーフィルタによって、RGBの3色を得ようとすると、緑が他の色より弱くなってしまう。このような場合に、緑の画素については緑を発光する有機材料を用いた有機EL素子を利用することで、緑についても十分な強度の光を得ることができる。
【0017】
また、色変換層を用いれば、白色ではなく、特定色の光を他の色に変換できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
以下、本発明の一実施形態について、図面に基づいて説明する。
【0019】
図1は、1画素の発光領域と駆動TFTの部分の構成を示す断面図である。なお、各画素には、複数のTFTがそれぞれ設けられており、駆動TFTは、電源ラインから有機EL素子へ供給する電流を制御するTFTである。ガラス基板30上には、SiNとSiO2の積層からなるバッファ層11が全面に形成され、その上に所定のエリア(TFTを形成するエリア)にポリシリコンの能動層22が形成される。
【0020】
能動層22およびバッファ層11を覆って全面にゲート絶縁膜13が形成される。このゲート絶縁膜13は、例えばSiO2およびSiNを積層して形成される。このゲート絶縁膜13上方であって、チャネル領域22cの上に例えばCrのゲート電極24が形成される。そして、ゲート電極24をマスクとして、能動層22へ不純物をドープすることで、この能動層22には、中央部分のゲート電極の下方に不純物がドープされていないチャネル領域22c、その両側に不純物のドープされたソース領域22sおよびドレイン領域22dが形成される。
【0021】
そして、ゲート絶縁膜13およびゲート電極24を覆って全面に層間絶縁膜15が形成される。この層間絶縁膜15内部のソース領域22s、ドレイン領域22dの上部にコンタクトホールが形成される。そして、このコンタクトホールを介し、層間絶縁膜15の上面に配置されるソース電極53、およびドレイン電極26がソース領域22s、ドレイン領域22Dに接続される。なお、ソース電極53には、電源ライン(図示せず)が接続される。ここで、このようにして形成された駆動TFTは、この例ではpチャネルTFTであるが、nチャネルとすることもできる。
【0022】
層間絶縁膜15、ソース電極53、およびドレイン電極26を覆って、全面に平坦化膜17が形成され、この平坦化膜17の上に陽極として機能する透明電極61が設けられる。また、ドレイン電極26の上方の平坦化膜17には、これらを貫通するコンタクトホールが形成され、このコンタクトホールを介し、ドレイン電極26と透明電極61が接続される。
【0023】
なお、層間絶縁膜15および平坦化膜17には、通常アクリル樹脂などの有機膜が利用されるがTEOSや無機膜を利用することも可能である。また、ソース電極53、ドレイン電極26には、アルミなどの金属が利用され、透明電極61には通常ITOが利用される。
【0024】
透明電極61は、全体としてほぼ四角形状である。また、透明電極61は、ドレイン電極26との接続用のコンタクト部分が平面的な突出部として形成されており、この突出部から透明電極の一部がコンタクトホール内にのびている。
【0025】
この透明電極61の上には、全面に形成されたホール輸送層62、発光領域より若干大きめに形成された有機発光層63、全面に形成された電子輸送層64からなる有機層65とが形成される。さらに、有機層65の上には、金属製(例えば、アルミAl)の対向電極66が陰極として全面に形成されている。 透明電極61の周辺部分上のホール輸送層62の下方には、平坦化膜67が形成されている。この平坦化膜67は、各画素の発光領域が透明電極61上であって、ホール輸送層62が透明電極61と直接接している部分を限定する。すなわち、この平坦化膜67の内側の透明電極とホール輸送層62が直接接触する領域が、発光領域となる。なお、平坦化膜67にも、通常アクリル樹脂などの有機膜が利用されるがTEOSや無機膜を利用することも可能である。
【0026】
ここで、ホール輸送層62、有機発光層63、電子輸送層64には、有機EL素子に通常利用される材料が使用され、有機発光層63の材料(通常はドーパント)によって、発光色が決定される。例えば、ホール輸送層62にはNPB、緑色の有機発光層63にはAlq3+CFDMQA、電子輸送層64にはAlq3等が用いられる。なお、白色の有機発光層63における、青色の有機発光層63bにはTBADN+NPB、オレンジ色の有機発光層63oに、NPB+DBzR等が用いられる。
【0027】
ここで、本実施形態では、有機発光層63として緑の発光層が用いられる場合と、白色の発光層が用いられる場合がある。この図では、白色の発光層が用いられる場合を示している。白色の有機発光層63は、後述するように、オレンジ色の発光層と、青色の発光層の積層構造として形成される。
【0028】
このような構成において、ゲート電極24の設定電圧に応じて、駆動TFTがオンすると、電源ラインからの電流が、透明電極61から対向電極66に流れ、この電流によって有機発光層63において、発光が起こり、この光が、透明電極61、平坦化膜17、層間絶縁膜15、ゲート絶縁膜13、およびガラス基板30を通過し、図における下方に射出される。
【0029】
さらに、本実施形態においては、層間絶縁膜15と平坦化膜17との間にカラーフィルタ70を配置してある。このカラーフィルタ70は、液晶表示装置やCCDカメラなどに利用されるものと同様に、顔料を混合した感光性樹脂や、ポリマーが利用可能である。
【0030】
なお、カラーフィルタ70は、SiN膜71の上に限らず、ガラス基板30の上面や下面などに形成してもよい。特に、ガラス基板30の上面には、駆動TFTへ外光が照射されるのを防止するために、遮光膜を形成する場合も多い。この場合には、同様の工程でカラーフィルタ70を形成することができる。
【0031】
図2には、RGBの3画素(RGBの3画素をまとめて1画素と呼び、RGBの各画素を副画素と呼ぶ場合もある)を模式的に示してある。このように、赤R、青Bの画素については、有機発光層63は、青色の発光層63bと、オレンジの発光層63oの2層構造としている。これによって、両発光層63b、63oの境界付近で、ホールと電子の結合に基づく発光が起こり、青とオレンジの両方の色の光が発生し、両者があわさって白色の光が射出される。一方、緑Gの画素では、有機発光層63gは、一層で緑に発光する発光材料が用いられている。また、赤Rの画素には、カラーフィルタ70R、青Bの画素には、カラーフィルタ70Bが設けられ、白色の光をそれぞれ、赤、青の光に変換する。
【0032】
そして、ホール輸送層62、電子輸送層64は、すべての画素をまたいで全面に形成されている。また、緑の有機発光層63gは、緑の画素の有機EL素子部分にのみ設けられるが、白色の有機発光層63は、必ずしも画素毎に区分する必要はなく、緑の画素以外の部分全体に形成してもよい。
【0033】
このように、本実施形態では、1色については、発光材料の発光色をそのまま用いる。2色発光による白色では、3原色のうち1色について、他の2色より弱くなりやすい。そこで、強度の弱い1色についてその色で発光する有機発光層を用いることで、適切なカラー表示が行える。例えば、青と、オレンジの2層の発光の場合、図3に示すように、緑色の光の強度が、他に比べ弱くなる。そこで、緑色の画素について、緑発光の発光層を用いることで、緑色についても十分な強度が得られ、これによって効果的なカラー表示が行える。緑の発光材料は、例えばAlq3である。
【0034】
さらに、特定の色またはすべての色の画素について、微小共振器を設け、その色の光を選択増強することも好適である。
【0035】
図4には、特定色で発光する画素に光共振器を設けた場合の構成を示している。このように、透明電極61の発光領域の下面には、銀(Ag)などの薄膜からなる半透過膜69が設けられている。従って、有機発光層63において発生した光は、この半透過膜69により反射される。一方、対向電極66は、反射層として作用するため、半透過膜69、対向電極66間で繰り返し反射される。
【0036】
ここで、半透過膜69と、対向電極66との距離は、光学的な距離として、この間隙が特定色の微小共振器として機能する距離に設定してある。すなわち、光学長を選択した色の波長の1/2、1、2倍など、整数倍または整数分の1倍に設定する。例えば、各層の屈折率は、透明電極61に用いられるITO:1.9、ゲート絶縁膜13に用いられるSiO2:1.46、SiN:2.0、有機発光層63などの有機層:1.7程度である。このように、半透過膜69と対向電極66の間の各層の厚みに対応する屈折率を乗算して合計した光学的厚みを取り出し対象とする光の波長に対応したものに設定することで、半透過膜69と、対向電極の間が微小共振器として作用し、対象とする波長の光を効率的に取り出すことができる。すなわち、有機発光層63からの光は、半透過膜69と、対向電極の間において、繰り返し反射し、特定の波長の光が選択的に半透過膜69を透過して射出される。また、この微小共振器内において、反射を繰り返すことで、特定周波数の光が射出される確率が上昇して、効率を上昇することができる。
【0037】
なお、微小共振器を設けた場合にもカラーフィルタ70を設けることが好ましい。微小共振器により、半透過膜69を通過する光を限定しているので、基本的にはカラーフィルタ70は不要と考えられる。しかし、微小共振器は、基本的に半透過膜69の表面に対し直交する方向からきた光についての波長を規定する。従って、射出する光の波長が視野方向に大きく依存し、パネルを斜めから見た場合に色が変化しやすい。本実施形態のようにカラーフィルタ70を設けると、ここを透過する光は確実に特定波長のものになり、パネルの視野角依存性をほぼなくすことができる。
【0038】
さらに、白色発光の画素についても、微小共振器を設けることができる。図5にこの場合の構成を示す。このように、発光層63を青色の発光層63bと、オレンジの発光層63oの2層構造とする。これによって、白色の光の中の特定色が微小共振器で増強選択され、かつカラーフィルタ70で選択されて射出される。
【0039】
上述の実施形態では、ガラス基板30から光を射出するボトムエミッションタイプとしたが、光を陰極側から射出するトップエミッションタイプとすることもできる。図6には、トップエミッションタイプにおいて、微小共振器を設けた場合のの画素部の構成が示されている。この例では、陰極として、ITOで形成された透明陰極90が利用され、この透明陰極90の下面に半透過膜91が配置されている。
【0040】
また、透明電極61の下側には金属反射層93が設けられ、この金属反射層93の表面と半透過膜91の間が微小共振器として機能する。
【0041】
また、この場合には、カラーフィルタ70は、封止基板95の下面に設けられる。なお、封止基板95は、基板30と周辺部のみで接続され、有機EL素子などが形成された基板30の上方空間を封止するものである。なお、微小共振器を設けない場合には、半透過膜91を省略すればよいだけである。また、有機発光層63を特定色で発光する一層構造とした場合には、カラーフィルタ70は不要である。
【0042】
また、上述の例では、TFTとして、トップゲートタイプのものを説明したが、これに限らずボトムゲートタイプのものを利用することもできる。
【0043】
次に、図7〜図11に、本実施形態に係る有機ELパネルの画素構造の例について模式的に示す。なお、これらの図は、特徴的な部分のみを模式的に示すものであり、電極は省略してあり、また電子輸送層や、ホール輸送層なども適宜省略してある。
【0044】
図7では、有機発光層として、白色の有機発光層(白色EL)と緑色の有機発光層(緑EL)の2種類を有している。そして、白色ELに対応して、赤色のカラーフィルタ(R CF)と青色のカラーフィルタ(B CF)を配置している。これによって、RGBの3色の画素を形成することができる。
【0045】
図8では、図7と同様の構成において、電子輸送層(ETL)を各画素共通とし、ホール輸送層(HTL)を各画素独立に形成している。
【0046】
図9では、図8とは反対に、ホール輸送層(HTL)を各画素共通とし、電子輸送層(ETL)を各画素独立に形成している。
【0047】
図10では、白色ELに対し、その一部に青色のカラーフィルタ(B CF)を配置し、青色および白色の光を射出するようにしている。また、赤色の有機発光層(赤EL)および緑色の有機発光層(緑EL)については、カラーフィルタを設けずそのまま光を射出している。これによって、RGBW(赤、緑、青、白)の4色で発光するパネルが得られる。
【0048】
図11では、図7と同様の構成において、ホール輸送層(HTL)および電子輸送層(ETL)の両層を複数画素(例えば、全画素)で共通に形成している。
【0049】
図12には、さらに別の構成例が示されている。なお、この図は、TFTの構造やTFTと透明電極61との接続の構造などは省略した模式図である。
【0050】
赤色の画素では、透明電極61の下方に、赤色のカラーフィルタ70Rが設けられ、緑色の画素では、透明電極61の下方に、緑色のカラーフィルタ70Gが設けられている。そして、これら赤色、緑色の画素では、青色の有機発光層63bと、オレンジ色の有機発光層63oが積層して配置されている。また、青色の画素には、青色の有機発光層63bが位置し、かつカラーフィルタは設けられていない。
【0051】
また、正孔輸送層62、青色の有機発光層63b、電子輸送層64、および対向電極66は、全画素共通として全体に形成されている。また、オレンジ色の有機発光層63oは、青色の画素を除いて、他の画素に共通して設けられている。
【0052】
このような構成によれば、青色の有機発光層63bを全面に設ければよいため、プロセスが簡略化できる。
【0053】
さらに、上述の実施形態におけるカラーフィルタに代えて色変換層を利用することもできる。この色変換層は、例えば特開2003−187975号公報などに示されている。この色変換層を利用すれば、特定色を他の特定色に変換することができる。そこで、白色発光ではなく、特定色の発光により生じた光を他の色の光に変換できる。例えば、青色発光層からの光を色変換層によって、赤色、緑色に変換できる。そこで、有機発光層としては、青色の一層を全面に形成しておき、赤色、緑色の画素について、青色の光を赤色、緑色に変換する色変換層を設けることで、RGBの各画素を実現することができる。
【0054】
図13には、この構成の画素構造について示してある。このように、有機発光層として、青色の有機発光層63bのみを有し、この青色の有機発光層63bを全面(全画素共通)に設けている。そして、赤色の画素においては青色の光を赤色に変換する色変換層80Rを設け、緑色の画素のついては青色の光を赤色に変換する色変換層80Gを設け、青色の画素については、色変換層を設けることなく青色の光をそのまま射出させている。このような構成によれば、正孔輸送層62,有機発光層63(63b)、電子輸送層64をすべて全面(全画素共通)に形成することができる。従って、製造プロセスを簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0055】
【図1】画素部分の構成を示す断面図である。
【図2】RGB各色の有機EL素子の構成例を示す図である。
【図3】白色発光の場合のスペクトルの例を示す図である。
【図4】微小共振器を設けた場合の画素構造を示す図である。
【図5】微小共振器を設け、白色の発光の場合の画素構造を示す図である。
【図6】トップエミッションタイプの構成を示す図である。
【図7】有機ELパネルの画素構造の例についての模式図である。
【図8】有機ELパネルの画素構造の例についての模式図である。
【図9】有機ELパネルの画素構造の例についての模式図である。
【図10】有機ELパネルの画素構造の例についての模式図である。
【図11】有機ELパネルの画素構造の例についての模式図である。
【図12】RGB各色の有機EL素子の構成例を示す図である。
【図13】RGB各色の有機EL素子の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【0056】
11 バッファ層、13 ゲート絶縁膜、15 層間絶縁膜、17 平坦化膜、22 能動層、22c チャネル領域、22d ドレイン領域、22s ソース領域、24 ゲート電極、26 ドレイン電極、30 ガラス基板、53 ソース電極、61 透明電極、62 ホール輸送層、63 有機発光層、64 電子輸送層、65 有機層、66 対向電極、67 平坦化膜、69 半透過膜、70 カラーフィルタ、80 色変換層。
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機層を第1および第2電極間に備え、第1および第2電極間に電圧を印加することで有機層に電流を流し発光する有機EL素子を複数配列して形成された有機ELパネルに関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、液晶ディスプレイに代わる次世代のフラットディスプレイの1つとして有機エレクトロルミネッセンス(以下ELという)ディスプレイが注目されている。このディスプレイパネル(以下有機ELパネルという)では、各画素に用いる有機発光層の発光材料を変更することで、各画素の発光色を決定できる。そこで、各画素の発光色を異ならせて、RGB表示を行うことができる。
【0003】
しかし、各色の発光材料に効率の差があったり、各色において、均一な発光を確保するのが難しいという問題がある。
【0004】
また、フルカラー表示については、発光は1色にしておき、カラーフィルタによって、画素の色を決定することについての提案もある(特許文献1参照)。しかし、このような構成では各色について十分な効率で発光させることが難しかった。
【特許文献1】特開2003−115382号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
このように、従来の有機EL素子では、各色の発光効率を均一にすることが難しく、ホワイトバランスがとりにくいなどという問題があった。
【0006】
本発明では、各色のバランスをとりやすい有機ELパネルを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は以下の特徴を有する有機ELパネルによって、上記課題を解決している。
【0008】
すなわち、本発明による有機ELパネルは、発光層を第1および第2電極間に備え、第1および第2電極間に電圧を印加することで前記発光層に電流を流し発光する有機EL素子を含む画素を複数配列して形成された有機ELパネルであって、第1色の前記有機EL素子は、複数の発光層を有し、該複数の発光層からの互いに異なる色の発光があわさって白色光を射出し、第2色の有機EL素子は、発光層が、白色光を構成する3原色光のうち比較的強度の弱い色で発光した発光色で発光することを特徴とする。
【0009】
また、本発明によるその他の有機ELパネルは、その有機EL素子が、発光層から射出される光を所定の光学長の範囲内で繰り返し反射させ、これによって特定の波長の光を増強選択する微小共振器を有することを特徴とする。
【0010】
また、本発明によるその他の有機ELパネルは、その第1の色の有機EL素子が、さらにカラーフィルタを有することを特徴とする。
【0011】
また、本発明によるその他の有機ELパネルは、その第1の色の有機EL素子において、複数の発光層が積層して設けられることを特徴とする。
【0012】
また、本発明によるその他の有機ELパネルは、その第1の色の有機EL素子における複数の発光層が少なくとも各々オレンジ色と青色で発光することを特徴とする。
【0013】
また、本発明によるその他の有機ELパネルは、その第2の色の有機EL素子における発光層が緑色で発光することを特徴とする。
【0014】
また、本発明によるその他の有機ELパネルは、発光層を第1および第2電極間に備え、第1および第2電極間に電圧を印加することで発光層に電流を流し発光する有機EL素子を含む画素を複数配列して形成された有機ELパネルであって、第1の色の有機EL素子には、オレンジ色および青色の色で各々発光する複数の発光層が積層して設けられ、第2の色の有機EL素子には、緑色で発光する発光層が設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、特定色について、その色で発光する有機材料が用いられ、他の色については、白色で発光し、カラーフィルタで色を付ける。これによって、各色の発光効率を比較的均一にすることができる。
【0016】
例えば、白色の発光層を、オレンジ発光層と青発光層の積層で形成した場合に、その白色は緑が比較的弱くなる。そこで、得られた白色からカラーフィルタによって、RGBの3色を得ようとすると、緑が他の色より弱くなってしまう。このような場合に、緑の画素については緑を発光する有機材料を用いた有機EL素子を利用することで、緑についても十分な強度の光を得ることができる。
【0017】
また、色変換層を用いれば、白色ではなく、特定色の光を他の色に変換できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
以下、本発明の一実施形態について、図面に基づいて説明する。
【0019】
図1は、1画素の発光領域と駆動TFTの部分の構成を示す断面図である。なお、各画素には、複数のTFTがそれぞれ設けられており、駆動TFTは、電源ラインから有機EL素子へ供給する電流を制御するTFTである。ガラス基板30上には、SiNとSiO2の積層からなるバッファ層11が全面に形成され、その上に所定のエリア(TFTを形成するエリア)にポリシリコンの能動層22が形成される。
【0020】
能動層22およびバッファ層11を覆って全面にゲート絶縁膜13が形成される。このゲート絶縁膜13は、例えばSiO2およびSiNを積層して形成される。このゲート絶縁膜13上方であって、チャネル領域22cの上に例えばCrのゲート電極24が形成される。そして、ゲート電極24をマスクとして、能動層22へ不純物をドープすることで、この能動層22には、中央部分のゲート電極の下方に不純物がドープされていないチャネル領域22c、その両側に不純物のドープされたソース領域22sおよびドレイン領域22dが形成される。
【0021】
そして、ゲート絶縁膜13およびゲート電極24を覆って全面に層間絶縁膜15が形成される。この層間絶縁膜15内部のソース領域22s、ドレイン領域22dの上部にコンタクトホールが形成される。そして、このコンタクトホールを介し、層間絶縁膜15の上面に配置されるソース電極53、およびドレイン電極26がソース領域22s、ドレイン領域22Dに接続される。なお、ソース電極53には、電源ライン(図示せず)が接続される。ここで、このようにして形成された駆動TFTは、この例ではpチャネルTFTであるが、nチャネルとすることもできる。
【0022】
層間絶縁膜15、ソース電極53、およびドレイン電極26を覆って、全面に平坦化膜17が形成され、この平坦化膜17の上に陽極として機能する透明電極61が設けられる。また、ドレイン電極26の上方の平坦化膜17には、これらを貫通するコンタクトホールが形成され、このコンタクトホールを介し、ドレイン電極26と透明電極61が接続される。
【0023】
なお、層間絶縁膜15および平坦化膜17には、通常アクリル樹脂などの有機膜が利用されるがTEOSや無機膜を利用することも可能である。また、ソース電極53、ドレイン電極26には、アルミなどの金属が利用され、透明電極61には通常ITOが利用される。
【0024】
透明電極61は、全体としてほぼ四角形状である。また、透明電極61は、ドレイン電極26との接続用のコンタクト部分が平面的な突出部として形成されており、この突出部から透明電極の一部がコンタクトホール内にのびている。
【0025】
この透明電極61の上には、全面に形成されたホール輸送層62、発光領域より若干大きめに形成された有機発光層63、全面に形成された電子輸送層64からなる有機層65とが形成される。さらに、有機層65の上には、金属製(例えば、アルミAl)の対向電極66が陰極として全面に形成されている。 透明電極61の周辺部分上のホール輸送層62の下方には、平坦化膜67が形成されている。この平坦化膜67は、各画素の発光領域が透明電極61上であって、ホール輸送層62が透明電極61と直接接している部分を限定する。すなわち、この平坦化膜67の内側の透明電極とホール輸送層62が直接接触する領域が、発光領域となる。なお、平坦化膜67にも、通常アクリル樹脂などの有機膜が利用されるがTEOSや無機膜を利用することも可能である。
【0026】
ここで、ホール輸送層62、有機発光層63、電子輸送層64には、有機EL素子に通常利用される材料が使用され、有機発光層63の材料(通常はドーパント)によって、発光色が決定される。例えば、ホール輸送層62にはNPB、緑色の有機発光層63にはAlq3+CFDMQA、電子輸送層64にはAlq3等が用いられる。なお、白色の有機発光層63における、青色の有機発光層63bにはTBADN+NPB、オレンジ色の有機発光層63oに、NPB+DBzR等が用いられる。
【0027】
ここで、本実施形態では、有機発光層63として緑の発光層が用いられる場合と、白色の発光層が用いられる場合がある。この図では、白色の発光層が用いられる場合を示している。白色の有機発光層63は、後述するように、オレンジ色の発光層と、青色の発光層の積層構造として形成される。
【0028】
このような構成において、ゲート電極24の設定電圧に応じて、駆動TFTがオンすると、電源ラインからの電流が、透明電極61から対向電極66に流れ、この電流によって有機発光層63において、発光が起こり、この光が、透明電極61、平坦化膜17、層間絶縁膜15、ゲート絶縁膜13、およびガラス基板30を通過し、図における下方に射出される。
【0029】
さらに、本実施形態においては、層間絶縁膜15と平坦化膜17との間にカラーフィルタ70を配置してある。このカラーフィルタ70は、液晶表示装置やCCDカメラなどに利用されるものと同様に、顔料を混合した感光性樹脂や、ポリマーが利用可能である。
【0030】
なお、カラーフィルタ70は、SiN膜71の上に限らず、ガラス基板30の上面や下面などに形成してもよい。特に、ガラス基板30の上面には、駆動TFTへ外光が照射されるのを防止するために、遮光膜を形成する場合も多い。この場合には、同様の工程でカラーフィルタ70を形成することができる。
【0031】
図2には、RGBの3画素(RGBの3画素をまとめて1画素と呼び、RGBの各画素を副画素と呼ぶ場合もある)を模式的に示してある。このように、赤R、青Bの画素については、有機発光層63は、青色の発光層63bと、オレンジの発光層63oの2層構造としている。これによって、両発光層63b、63oの境界付近で、ホールと電子の結合に基づく発光が起こり、青とオレンジの両方の色の光が発生し、両者があわさって白色の光が射出される。一方、緑Gの画素では、有機発光層63gは、一層で緑に発光する発光材料が用いられている。また、赤Rの画素には、カラーフィルタ70R、青Bの画素には、カラーフィルタ70Bが設けられ、白色の光をそれぞれ、赤、青の光に変換する。
【0032】
そして、ホール輸送層62、電子輸送層64は、すべての画素をまたいで全面に形成されている。また、緑の有機発光層63gは、緑の画素の有機EL素子部分にのみ設けられるが、白色の有機発光層63は、必ずしも画素毎に区分する必要はなく、緑の画素以外の部分全体に形成してもよい。
【0033】
このように、本実施形態では、1色については、発光材料の発光色をそのまま用いる。2色発光による白色では、3原色のうち1色について、他の2色より弱くなりやすい。そこで、強度の弱い1色についてその色で発光する有機発光層を用いることで、適切なカラー表示が行える。例えば、青と、オレンジの2層の発光の場合、図3に示すように、緑色の光の強度が、他に比べ弱くなる。そこで、緑色の画素について、緑発光の発光層を用いることで、緑色についても十分な強度が得られ、これによって効果的なカラー表示が行える。緑の発光材料は、例えばAlq3である。
【0034】
さらに、特定の色またはすべての色の画素について、微小共振器を設け、その色の光を選択増強することも好適である。
【0035】
図4には、特定色で発光する画素に光共振器を設けた場合の構成を示している。このように、透明電極61の発光領域の下面には、銀(Ag)などの薄膜からなる半透過膜69が設けられている。従って、有機発光層63において発生した光は、この半透過膜69により反射される。一方、対向電極66は、反射層として作用するため、半透過膜69、対向電極66間で繰り返し反射される。
【0036】
ここで、半透過膜69と、対向電極66との距離は、光学的な距離として、この間隙が特定色の微小共振器として機能する距離に設定してある。すなわち、光学長を選択した色の波長の1/2、1、2倍など、整数倍または整数分の1倍に設定する。例えば、各層の屈折率は、透明電極61に用いられるITO:1.9、ゲート絶縁膜13に用いられるSiO2:1.46、SiN:2.0、有機発光層63などの有機層:1.7程度である。このように、半透過膜69と対向電極66の間の各層の厚みに対応する屈折率を乗算して合計した光学的厚みを取り出し対象とする光の波長に対応したものに設定することで、半透過膜69と、対向電極の間が微小共振器として作用し、対象とする波長の光を効率的に取り出すことができる。すなわち、有機発光層63からの光は、半透過膜69と、対向電極の間において、繰り返し反射し、特定の波長の光が選択的に半透過膜69を透過して射出される。また、この微小共振器内において、反射を繰り返すことで、特定周波数の光が射出される確率が上昇して、効率を上昇することができる。
【0037】
なお、微小共振器を設けた場合にもカラーフィルタ70を設けることが好ましい。微小共振器により、半透過膜69を通過する光を限定しているので、基本的にはカラーフィルタ70は不要と考えられる。しかし、微小共振器は、基本的に半透過膜69の表面に対し直交する方向からきた光についての波長を規定する。従って、射出する光の波長が視野方向に大きく依存し、パネルを斜めから見た場合に色が変化しやすい。本実施形態のようにカラーフィルタ70を設けると、ここを透過する光は確実に特定波長のものになり、パネルの視野角依存性をほぼなくすことができる。
【0038】
さらに、白色発光の画素についても、微小共振器を設けることができる。図5にこの場合の構成を示す。このように、発光層63を青色の発光層63bと、オレンジの発光層63oの2層構造とする。これによって、白色の光の中の特定色が微小共振器で増強選択され、かつカラーフィルタ70で選択されて射出される。
【0039】
上述の実施形態では、ガラス基板30から光を射出するボトムエミッションタイプとしたが、光を陰極側から射出するトップエミッションタイプとすることもできる。図6には、トップエミッションタイプにおいて、微小共振器を設けた場合のの画素部の構成が示されている。この例では、陰極として、ITOで形成された透明陰極90が利用され、この透明陰極90の下面に半透過膜91が配置されている。
【0040】
また、透明電極61の下側には金属反射層93が設けられ、この金属反射層93の表面と半透過膜91の間が微小共振器として機能する。
【0041】
また、この場合には、カラーフィルタ70は、封止基板95の下面に設けられる。なお、封止基板95は、基板30と周辺部のみで接続され、有機EL素子などが形成された基板30の上方空間を封止するものである。なお、微小共振器を設けない場合には、半透過膜91を省略すればよいだけである。また、有機発光層63を特定色で発光する一層構造とした場合には、カラーフィルタ70は不要である。
【0042】
また、上述の例では、TFTとして、トップゲートタイプのものを説明したが、これに限らずボトムゲートタイプのものを利用することもできる。
【0043】
次に、図7〜図11に、本実施形態に係る有機ELパネルの画素構造の例について模式的に示す。なお、これらの図は、特徴的な部分のみを模式的に示すものであり、電極は省略してあり、また電子輸送層や、ホール輸送層なども適宜省略してある。
【0044】
図7では、有機発光層として、白色の有機発光層(白色EL)と緑色の有機発光層(緑EL)の2種類を有している。そして、白色ELに対応して、赤色のカラーフィルタ(R CF)と青色のカラーフィルタ(B CF)を配置している。これによって、RGBの3色の画素を形成することができる。
【0045】
図8では、図7と同様の構成において、電子輸送層(ETL)を各画素共通とし、ホール輸送層(HTL)を各画素独立に形成している。
【0046】
図9では、図8とは反対に、ホール輸送層(HTL)を各画素共通とし、電子輸送層(ETL)を各画素独立に形成している。
【0047】
図10では、白色ELに対し、その一部に青色のカラーフィルタ(B CF)を配置し、青色および白色の光を射出するようにしている。また、赤色の有機発光層(赤EL)および緑色の有機発光層(緑EL)については、カラーフィルタを設けずそのまま光を射出している。これによって、RGBW(赤、緑、青、白)の4色で発光するパネルが得られる。
【0048】
図11では、図7と同様の構成において、ホール輸送層(HTL)および電子輸送層(ETL)の両層を複数画素(例えば、全画素)で共通に形成している。
【0049】
図12には、さらに別の構成例が示されている。なお、この図は、TFTの構造やTFTと透明電極61との接続の構造などは省略した模式図である。
【0050】
赤色の画素では、透明電極61の下方に、赤色のカラーフィルタ70Rが設けられ、緑色の画素では、透明電極61の下方に、緑色のカラーフィルタ70Gが設けられている。そして、これら赤色、緑色の画素では、青色の有機発光層63bと、オレンジ色の有機発光層63oが積層して配置されている。また、青色の画素には、青色の有機発光層63bが位置し、かつカラーフィルタは設けられていない。
【0051】
また、正孔輸送層62、青色の有機発光層63b、電子輸送層64、および対向電極66は、全画素共通として全体に形成されている。また、オレンジ色の有機発光層63oは、青色の画素を除いて、他の画素に共通して設けられている。
【0052】
このような構成によれば、青色の有機発光層63bを全面に設ければよいため、プロセスが簡略化できる。
【0053】
さらに、上述の実施形態におけるカラーフィルタに代えて色変換層を利用することもできる。この色変換層は、例えば特開2003−187975号公報などに示されている。この色変換層を利用すれば、特定色を他の特定色に変換することができる。そこで、白色発光ではなく、特定色の発光により生じた光を他の色の光に変換できる。例えば、青色発光層からの光を色変換層によって、赤色、緑色に変換できる。そこで、有機発光層としては、青色の一層を全面に形成しておき、赤色、緑色の画素について、青色の光を赤色、緑色に変換する色変換層を設けることで、RGBの各画素を実現することができる。
【0054】
図13には、この構成の画素構造について示してある。このように、有機発光層として、青色の有機発光層63bのみを有し、この青色の有機発光層63bを全面(全画素共通)に設けている。そして、赤色の画素においては青色の光を赤色に変換する色変換層80Rを設け、緑色の画素のついては青色の光を赤色に変換する色変換層80Gを設け、青色の画素については、色変換層を設けることなく青色の光をそのまま射出させている。このような構成によれば、正孔輸送層62,有機発光層63(63b)、電子輸送層64をすべて全面(全画素共通)に形成することができる。従って、製造プロセスを簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0055】
【図1】画素部分の構成を示す断面図である。
【図2】RGB各色の有機EL素子の構成例を示す図である。
【図3】白色発光の場合のスペクトルの例を示す図である。
【図4】微小共振器を設けた場合の画素構造を示す図である。
【図5】微小共振器を設け、白色の発光の場合の画素構造を示す図である。
【図6】トップエミッションタイプの構成を示す図である。
【図7】有機ELパネルの画素構造の例についての模式図である。
【図8】有機ELパネルの画素構造の例についての模式図である。
【図9】有機ELパネルの画素構造の例についての模式図である。
【図10】有機ELパネルの画素構造の例についての模式図である。
【図11】有機ELパネルの画素構造の例についての模式図である。
【図12】RGB各色の有機EL素子の構成例を示す図である。
【図13】RGB各色の有機EL素子の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【0056】
11 バッファ層、13 ゲート絶縁膜、15 層間絶縁膜、17 平坦化膜、22 能動層、22c チャネル領域、22d ドレイン領域、22s ソース領域、24 ゲート電極、26 ドレイン電極、30 ガラス基板、53 ソース電極、61 透明電極、62 ホール輸送層、63 有機発光層、64 電子輸送層、65 有機層、66 対向電極、67 平坦化膜、69 半透過膜、70 カラーフィルタ、80 色変換層。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
発光層を第1および第2電極間に備え、第1および第2電極間に電圧を印加することで前記発光層に電流を流し発光する有機EL素子を含む画素を複数配列して形成された有機ELパネルであって、
第1色の前記有機EL素子は、複数の前記発光層を有し、該複数の発光層からの互いに異なる色の発光があわさって白色光を射出し、
第2色の前記有機EL素子は、前記発光層が、前記白色光を構成する3原色光のうち比較的強度の弱い色で発光した発光色で発光することを特徴とする有機ELパネル。
【請求項2】
請求項1に記載の有機ELパネルにおいて、
前記有機EL素子は、前記発光層から射出される光を所定の光学長の範囲内で繰り返し反射させ、これによって特定の波長の光を増強選択する微小共振器を有することを特徴とする有機ELパネル。
【請求項3】
請求項1乃至2に記載の有機ELパネルにおいて、
前記第1の色の有機EL素子は、さらにカラーフィルタを有することを特徴とする有機ELパネル。
【請求項4】
請求項1乃至3に記載の有機ELパネルにおいて、
前記第1の色の有機EL素子において、前記複数の発光層は積層して設けられることを特徴とする有機ELパネル。
【請求項5】
請求項1乃至4に記載の有機ELパネルにおいて、
前記第1の色の有機EL素子における複数の発光層は少なくとも各々オレンジ色と青色で発光することを特徴とする有機ELパネル。
【請求項6】
請求項1乃至5に記載の有機ELパネルにおいて、
前記第2の色の有機EL素子における発光層は緑色で発光することを特徴とする有機ELパネル。
【請求項7】
発光層を第1および第2電極間に備え、第1および第2電極間に電圧を印加することで前記発光層に電流を流し発光する有機EL素子を含む画素を複数配列して形成された有機ELパネルであって、
第1の色の有機EL素子には、オレンジ色および青色の色で各々発光する複数の発光層が積層して設けられ、
第2の色の有機EL素子には、緑色で発光する発光層が設けられることを特徴とする有機ELパネル。
【請求項1】
発光層を第1および第2電極間に備え、第1および第2電極間に電圧を印加することで前記発光層に電流を流し発光する有機EL素子を含む画素を複数配列して形成された有機ELパネルであって、
第1色の前記有機EL素子は、複数の前記発光層を有し、該複数の発光層からの互いに異なる色の発光があわさって白色光を射出し、
第2色の前記有機EL素子は、前記発光層が、前記白色光を構成する3原色光のうち比較的強度の弱い色で発光した発光色で発光することを特徴とする有機ELパネル。
【請求項2】
請求項1に記載の有機ELパネルにおいて、
前記有機EL素子は、前記発光層から射出される光を所定の光学長の範囲内で繰り返し反射させ、これによって特定の波長の光を増強選択する微小共振器を有することを特徴とする有機ELパネル。
【請求項3】
請求項1乃至2に記載の有機ELパネルにおいて、
前記第1の色の有機EL素子は、さらにカラーフィルタを有することを特徴とする有機ELパネル。
【請求項4】
請求項1乃至3に記載の有機ELパネルにおいて、
前記第1の色の有機EL素子において、前記複数の発光層は積層して設けられることを特徴とする有機ELパネル。
【請求項5】
請求項1乃至4に記載の有機ELパネルにおいて、
前記第1の色の有機EL素子における複数の発光層は少なくとも各々オレンジ色と青色で発光することを特徴とする有機ELパネル。
【請求項6】
請求項1乃至5に記載の有機ELパネルにおいて、
前記第2の色の有機EL素子における発光層は緑色で発光することを特徴とする有機ELパネル。
【請求項7】
発光層を第1および第2電極間に備え、第1および第2電極間に電圧を印加することで前記発光層に電流を流し発光する有機EL素子を含む画素を複数配列して形成された有機ELパネルであって、
第1の色の有機EL素子には、オレンジ色および青色の色で各々発光する複数の発光層が積層して設けられ、
第2の色の有機EL素子には、緑色で発光する発光層が設けられることを特徴とする有機ELパネル。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【公開番号】特開2011−134734(P2011−134734A)
【公開日】平成23年7月7日(2011.7.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−86674(P2011−86674)
【出願日】平成23年4月8日(2011.4.8)
【分割の表示】特願2004−275672(P2004−275672)の分割
【原出願日】平成16年9月22日(2004.9.22)
【出願人】(000001889)三洋電機株式会社 (18,308)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年7月7日(2011.7.7)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年4月8日(2011.4.8)
【分割の表示】特願2004−275672(P2004−275672)の分割
【原出願日】平成16年9月22日(2004.9.22)
【出願人】(000001889)三洋電機株式会社 (18,308)
【Fターム(参考)】
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