JP2003282259A - 有機elディスプレイ - Google Patents
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Abstract
せる時に、或いはディスプレイのおかれた環境の変化等
により、発生する応力を応力緩和層にて吸収し発光素子
へダメージが及ばない、信頼性が高く、且つ高効率であ
る有機ELディスプレイの提供。 【解決手段】 有機ELディスプレイを、透光性を有す
る支持基板上に形成されたカラーフィルター層単体また
はカラーフィルター層と色変換層で構成される色変換フ
ィルターの辺部へ、接着層と比較して弾性率の高く屈折
率の低い材料からなる応力緩和層を配設した構成とす
る。
Description
れ、携帯端末機や産業用計測器の表示など広範囲な応用
可能性を有する有機ELディスプレイに関する。
いた駆動方式のカラー有機EL表示装置が考案されてい
る。TFTが形成されている基板側に光を取り出す方式
では、配線部分の光の遮光効果により、開口率が上がら
ないため、最近ではTFTが形成されている基板とは反
対側に光を取り出す方式、いわゆるトップエミッション
方式が考案されている。
素子の発光を吸収させそれぞれの蛍光体から多色の蛍光
を発光させる色変換方式が提案され開発が進められてい
る。この方式はTFT駆動方式を用いたトップエミッシ
ョン方式を採用することによりさらに高精細で高輝度の
有機ELディスプレイを提供できる可能性を有してい
る。特開平11−251059や特開2000−771
91に開示されているカラー表示装置はこのような方式
の一例である。
方式を用いたトップエミッションディスプレイの構造と
しては、有機発光素子と、色変換フィルターが、間に配
設された柱状のギャップ調整層により、該有機発光素子
の上部透明電極に対向して、一定のギャップをもって配
設された構造が公開されている(特開平11−2974
77)。また、そのギャップに、オイル状のものを充填
する方法も考えられる。
は、有機発光層と色変換層の間に屈折率の異なる空気層
が存在することになり、有機発光素子の取り出し効率が
悪くなる。また、ギャップへオイルを注入することによ
り、上記の問題は緩和されるが、ディスプレイの製造プ
ロセスが複雑化する上、本来、完全固体デバイスである
有機ELディスプレイの利点である、耐衝撃性等を損な
うことにもなり、最良の方法とはいえないと考える。
子と、色変換フィルターが、該有機発光素子の上部透明
電極に対向して、接着層によって、互いに貼り合わされ
たものがあるが、この構造においては、有機発光素子と
色変換フィルターを接着する工程において、或いは形成
したディスプレイが置かれた環境温度の変化等により発
生した応力によって、発光素子がダメージを受けてしま
う。
効率化のアプローチの一つに、外部取り出し効率の向上
がある。色変換方式を用いたトップエミッションディス
プレイの構造においては、外部取り出し効率低下の一因
に、接着層におけるロスが挙げられる。これは、光の取
り出し方向を上方とした際に、接着層において横方向へ
抜けてしまう光の成分によるものである。
に、次のような有機ELディスプレイを提供するもので
ある。
らなる薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタの上部
に前記ソースまたはドレインに接続された導電性薄膜材
料からなる陽極または陰極と、有機EL発光層と、透明
導電性材料からなる陰極または陽極である上部透明電極
と、および前記上部透明電極上に少なくとも1層以上の
パッシベーション層と、を積層して構成された上記薄膜
トランジスタによって駆動される有機発光素子;透光性
を有する支持基板と、該支持基板上に形成されたカラー
フィルター層単体またはカラーフィルター層と色変換層
で構成される色変換フィルターと、を具備する色変換基
板;前記有機発光素子と前記色変換フィルターとの間に
あって、前記有機発光素子の上部透明電極に対向して前
記色変換フィルターを互いに貼り合わせる接着層;前記
有機発光素子と前記色変換フィルターとの間にあって、
前記色変換フィルターの辺部に配置された応力緩和層;
を備えることを特徴とする有機ELディスプレイ。
て、応力緩和層が、高い弾力性を有する樹脂を含むも
の、接着層の屈折率よりも低いもの、色変換フィルター
のカラーフィルター層単体またはカラーフィルター層と
色変換層に対して、逆テーパー形状となっているもの、
黒色であるもの、熱の良導体であるもの、熱の良導体を
分散させた高分子材料から形成されるものを含むもので
ある。
ついて以下に説明する。図1は、本発明の実施形態を示
す有機ELディスプレイの構成断面図である。
説明するが、下部電極を陰極とすることも可能で、その
場合は全く上下逆の膜構成となる。 1.薄膜トランジスタ(TFT)基板と陽極 ガラスやプラスチックなどからなる絶縁性基板、また
は、半導電性や導電性基板に絶縁性の薄膜を形成した基
板上にTFTがマトリックス状に配置され、各画素に対
応した陽極にソース電極が接続される。
に設けたボトムゲートタイプで、能動層として多結晶シ
リコン膜を用いた構造である。
膜上に形成される。通常の有機EL素子では透明で仕事
関数が高いITOが陽極材料として用いられるが、トッ
プエミッションの場合は、ITOの下に反射率の高いメ
タル電極(Al,Ag,Mo,Wなど)を用いる。
採用される。 (1)陽極/有機発光層/陰極 (2)陽極/正孔注入層/有機EL発光層/陰極 (3)陽極/有機EL発光層/電子注入層/陰極 (4)陽極/正孔注入層/有機EL発光層/電子注入層
/陰極 (5)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/有機EL発光層
/電子注入層/陰極 本実施形態のトップエミッション色変換方式では、上記
の層構成において、陰極は、該有機EL発光層の発する
光の波長域において透明であることが必要で、この透明
陰極を通して光を発する。
ム等のアルカリ金属、カリウム、カルシウム、マグネシ
ウム、ストロンチウム等のアルカリ土類金属、またはこ
れらのフッ化物等からなる電子注入性の金属、その他の
金属との合金や化合物の極薄膜(10nm以下)を電子
注入層とし、その上に、ITO、またはIZOなどの透
明導電膜を形成する構成とする。
は、公知のものが使用される。例えば、有機発光層とし
て青色から青緑色の発光を得るためには、例えばベンゾ
チアゾール系、ベンゾイミダゾール系、ベンゾオキサゾ
ール系などの蛍光増白剤、金属キレート化オキソニウム
化合物、スチリルベンゼン系化合物、芳香族ジメチリデ
ィン系化合物などが好ましく使用される。
低分子成分に対するバリア性を有し、可視域における透
明性が高く(400〜700nmの範囲で透過率50%
以上)、好ましくは2H以上の膜硬度を有する材料を用
いる。
y、AlOx、TiOx、TaOx、ZnOx等の無機
酸化物、無機窒化物等が使用できる。該パッシベーショ
ン層の形成方法としては特に制約はなく、スパッタ法、
CVD法、真空蒸着法、ディップ法等の慣用の手法によ
り形成できる。
が、複数の層が積層されたものではその効果がより大き
い。積層されたパッシベーション層の厚さは、0.3〜
5μmが好ましい。
機発光素子側へ形成しても良いが、有機発光素子は熱や
紫外光に弱い材料で構成されている為、その上面へ形成
する場合は様々な制約が発生する。従って、比較的、熱
や紫外光を使用できる色変換フィルター上面へ形成する
ことが、より好ましい。
辺部へ色変換フィルターの機能を損なうことなく形成で
き、且つ、高い弾力性を有すればよく、例えばナイロン
6、ナイロン6・6をはじめとするポリアミド樹脂のよ
うに、単位構造の中に剛直基を含まない高分子材料やシ
リコーンゴム、各種合成ゴム等が挙げられる。具体的に
は、ヤング率が0.3x1010Pa以下の材料が好ま
しく、より好ましくは、0.1x1010Pa以下の材
料である。
剛直基を含まない直鎖状のオリゴマーや、官能基数が3
以下のモノマーを含み、硬化物の3次元架橋密度が余り
高くならないものであれば、使用できる。フォトレジス
トを用いることにより、前述の逆テーパー形状の作製が
容易になる。
ても、光照射又は加熱量を弱くし、架橋密度があまり高
くならない状態で使用することで、応力緩和層として適
用できるものもある。
しては、接着層に比して低い材料を用いることにより、
応力緩和層側へ光が抜けることにより、ディスプレイと
しての輝度に寄与しない素子発光を低減させることがで
きる。接着層との屈折率差が大きい程、より低角度の入
射光を反射できるため、好ましい。
色させる方法としては、例えば応力緩和層材料中に可視
光を吸収する物質を添加することが挙げられる。
も、或いは複数の材料から形成されてもよく、例えば、
逆テーパー形状を出し易い材料にて弾力性のある緩和層
を形成し、その表面を低屈折率の材料でコートするとい
った形成方法が考えられる。
は、可視光透過性を有し、色変換層や有機発光素子へダ
メージを与えることなく形成できるものであればよく、
例えば、一般的な熱可塑性樹脂、常温〜120℃以下の
熱にて硬化可能な熱硬化型樹脂、可視光、或いは熱・光
併用にて硬化する樹脂等が使用できる。
する青色から青緑色領域の光を吸収して、赤色領域の蛍
光を発する蛍光色素としては、例えばローダミンB、ロ
ーダミン6G、ローダミン3B、ローダミン101、ロ
ーダミン110、スルホローダミン、ベーシックバイオ
レット11、ベーシックレッド2などのローダミン系色
素、シアニン系色素、1−エチル−2−〔4−(p−ジ
メチルアミノフェニル)−13−ブタジエニル〕−ピリ
ジウム−パークロレート(ピリジン1)などのピリジン
系色素、あるいはオキサジン系色素などが挙げられる。
さらに、各種染料(直接染料、酸性染料、塩基性染料、
分散染料など)も蛍光性があれば使用することができ
る。
光を吸収して、緑色領域の蛍光を発する蛍光色素として
は、例えば3−(2′−ベンゾチアゾリル)−7−ジエ
チルアミノクマリン(クマリン6)、3−(2′−ベン
ゾイミダゾリル)−7−N,N−ジエチルアミノクマリ
ン(クマリン7)、3−(2′−N−メチルベンゾイミ
ダゾリル)−7−N,N−ジエチルアミノクマリン(ク
マリン30)、2,3,5,6−1H,4H−テトラヒ
ドロ−8−トリフルオロメチルキノリジン(9,9a,
1−gh)クマリン(クマリン153)などのクマリン
系色素、あるいはクマリン色素系染料であるベーシック
イエロー51、さらにはソルベントイエロー11、ソル
ベントイエロー116などのナフタルイミド系色素など
が挙げられる。さらに、各種染料(直接染料、酸性染
料、塩基性染料、分散染料など)も蛍光性があれば使用
することができる。
脂は、光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂を、光およ
び/または熱処理して、ラジカル種やイオン種を発生さ
せて重合または架橋させ、不溶不融化させたものであ
る。
ラーフィルター層と上記色変換層との積層体とする。カ
ラーフィルター層の厚さは1〜1.5μmが好ましい。
の例を、図面を参照しながら説明する。図1は本発明実
施例に用いた有機ELディスプレイの断面概略図であ
る。図2は本発明の応力緩和層を、色変換基板上面に配
設した際の概略図である。
に示すように、ガラス基板1にボトムゲート型のTFT
を形成し、陽極3にTFTのソースが接続されている構
成とした。陽極3は、図には示されていないがTFT上
の絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介してソース
に接続されているAlが下部に形成され、その上部表面
にIZO(InZnO)が形成されている。
プから効率よく光を放出することと、電気抵抗低減のた
めに設ける。Al膜の厚さは300nmとした。上部I
ZOは、仕事関数が高く、効率よくホールを注入するた
めに設ける。IZOの厚さは200nmとした。
孔輸送層/有機EL発光層/電子注入層/陰極5の両電
極を除く4層構成とした。
着装置内に装着し、正孔注入層、正孔輸送層、有機EL
発光層、電子注入層を、真空を破らずに順次成膜した。
成膜に際して真空槽内圧は1×10−4Paまで減圧し
た。正孔注入層は銅フタロシアニン(CuPc)を10
0nm積層した。正孔輸送層は4,4′−ビス[N−
(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル
(α−NPD)を20nm積層した。有機EL発光層は
4,4′−ビス(2,2′−ジフェニルビニル)ビフェ
ニル(DPVBi)を30nm積層した。電子注入層は
アルミキレート(Alq)を20nm積層した。
極5を、真空を破らずに形成した。透明な陰極5は、電
子注入に必要な仕事関数の小さな金属Mg/Agを共蒸
着法にて膜厚2nm製膜し、その上にIZO膜をスパッ
タリング法で膜厚200nm製膜することにより形成し
た。
ン層6として、スパッタ法にてSiONx膜を300n
m堆積させた。
3上に青色フィルター材料(富士ハントエレクトロニク
ステクノロジー製:カラーモザイクCB−7001)を
スピンコート法にて塗布後、フォトリソグラフ法により
パターニングを実施し、膜厚6μmのラインパターンと
した。
ジスト(JSR製JNPC−48)を同じくスピンコー
ト法にて塗布後、フォトリソグラフ法により、パターニ
ングを実施し、前記青色フィルターパターンの上部へ
5.5μmのラインパターンを形成し(図示せず)、青
色フィルターパターンと、透明レジストパターンの積層
膜からなる、膜厚11.5μmのカラーフィルター層1
0を得た。
料と同様のカラーフィルター材料系で赤、緑のカラーフ
ィルター層(図示せず)を上記基板13上にスピンコー
ト法にて塗布後、フォトリソグラフ法によりパターニン
グを実施し、膜厚1.5μmの緑色カラーフィルターお
よび赤色カラーフィルターのラインパターンを得た。
(0.7重量部)を溶剤のプロピレングリコールモノエ
チルアセテート(PGMEA)120重量部へ溶解させ
た。光重合性樹脂の「V259PA/P5」(商品名、
新日鐡化成工業株式会社)100重量部を加えて溶解さ
せ、塗布液を得た。この塗布溶液を、基板13上の緑色
カラーフィルター上にスピンコート法を用いて塗布し、
フォトリソグラフ法により、パターニングを実施し、膜
厚10μmのラインパターンとし、緑色フィルターパタ
ーンと緑色変換パターンの積層からなる、11.5μm
の緑色変換層11を得た。
(0.6重量部)、ローダミン6G(0.3重量部)、
ベーシックバイオレット11(0.3重量部)を溶剤の
プロピレングリコールモノエチルアセテート(PGME
A)120重量部へ溶解させた。光重合性樹脂の「V2
59PA/P5」(商品名、新日鐡化成工業株式会社)
100重量部を加えて溶解させ、塗布液を得た。この塗
布溶液を、基板13の赤色カラーフィルター上に、スピ
ンコート法を用いて塗布し、フォトリソグラフ法によ
り、パターニングを実施し、膜厚10μmのラインパタ
ーンとし、赤色フィルターパターンと赤色変換パターン
の積層からなる、11.5μmの赤色変換層12を得
た。
9(厚さ11.5μm)が形成されている。熱伝導率の
高いブラックマスクとして、色変換層壁面に、まず格子
状のパターン形成が可能なマスクを用いたスパッタ法に
て酸化クロムを500nm形成した。次いで、同様のマ
スクを用い、スパッタ法にて、SiN膜を、R,G,B
の各サブピクセルの周辺に、同膜厚になるように形成し
た。画素のピッチは0.3×0.3mmで、各色のサブ
ピクセルの形状は、0.1×0.3mmである。
N1100(日本ZEON製)をスピンコート法にて塗
布し、その後、フォトリソグラフ法を用いてパターニン
グし、色変換層の辺部へ配設する、逆テーパー形状の応
力緩和層とした。応力緩和層の厚みは、色変換層表面か
ら5μmであった。次いで、応力緩和層壁面のみを残
し、応力緩和層の上面および、色変換層上面部をフォト
レジストOFPR8000(東京応化工業製)にてコー
トした。更に、その上面へ、可視光硬化型樹脂ベネフィ
ックスVL(ARDEL製屈折率1.48)をコートし
た後、可視光を照射し、その後に、剥離液104(東京
応化工業製)を用いてOFPR8000を除去し、ZP
N1100の壁面にのみベネフィツクスVLがコートさ
れた、応力緩和層8を形成した。
素子と色変換基板を粘着剤を用いて貼り合わせた。粘着
剤には、可視光・熱併用硬化型のポリカーボネート(A
RDEL製屈折率1.56)を用いた。
ン微粒子(熱伝導率90w・m−1・K−1)を分散さ
せたZPN1100を用い、ベネフィックスVLによる
壁面の修飾を行わなかった以外は、実施例1と同様にし
て作製した。樹脂とカーボンの混合比は重量比で5:1
とした。
(JSR製)を用い、色変換層の表示部周辺へギャップ
調整用の枠構造14を形成した(図3)。次いで、応力
緩和壁なしに、ポリカーボネートにて色変換基板と有機
発光素子基板1を貼り合わせた。
た。結果を表に示す。 1.ヒートサイクル試験 作製したディスプレイをヒートサイクル試験(−40℃
⇔95℃ 120サイクル温度昇降時間5分以内)にか
け、形状異常の有無を確認した。 2.コントラスト 各ディスプレイについて、ディスプレイ面に対し蛍光灯
光(1000 lx)を斜め45°から照射した際のコ
ントラストを比較した。 3.駆動寿命 各ディスプレイを電流値一定で低電流パッシブ駆動にて
連続駆動し、駆動による初期輝度の保持率が50%にな
るまでの駆動時間を比較した。 4.効率 各ディスプレイを電流値一定で駆動した際の輝度にて比
較した。
較べ、良好な結果となる。
率である有機ELディスプレイが提供できる。
は、透光性を有する支持基板上に形成されたカラーフィ
ルター層単体またはカラーフィルター層と色変換層で構
成される色変換フィルターの辺部へ、接着層と比較し
て、弾性率の高い材料からなる応力緩和層を配設し、色
変換フィルターと有機発光素子を貼り合わせる時に、或
いはディスプレイのおかれた環境の変化等により発生す
る応力を応力緩和層にて吸収し、発光素子へダメージが
及ばない構造となっている。
と比して低くすることにより、応力緩和層壁面での反射
を促し、横方向へ抜ける発光素子発光成分を低減させる
ことができる。
造を、色変換フィルタに対して逆テーパー形状とするこ
とにより、取り出し効率は更に向上する。
トラスト低減要因となり得る。取り出し効率よりも、コ
ントラストを重視する場合、応力緩和層の材料が、光を
吸収する材料とすることにより、パネルのコントラスト
は向上する。
面概略図である。
る。
る。
Claims (7)
- 【請求項1】 基板と、 ソース及びドレインからなる薄膜トランジスタと、 該薄膜トランジスタの上部に前記ソースまたはドレイン
に接続された導電性薄膜材料からなる陽極または陰極
と、 有機EL発光層と、 透明導電性材料からなる陰極または陽極である上部透明
電極と、および前記上部透明電極上に少なくとも1層以
上のパッシベーション層と、を積層して構成された前記
薄膜トランジスタによって駆動される有機発光素子;透
光性を有する支持基板と、 該支持基板上に形成されたカラーフィルター層単体また
はカラーフィルター層と色変換層で構成される色変換フ
ィルターと、を具備する色変換基板;前記有機発光素子
と前記色変換フィルターとの間にあって、前記有機発光
素子の上部透明電極に対向して前記色変換フィルターを
互いに貼り合わせる接着層;前記有機発光素子と前記色
変換フィルターとの間にあって、前記色変換フィルター
の辺部に配置された応力緩和層;を備えることを特徴と
する有機ELディスプレイ。 - 【請求項2】 前記応力緩和層が、高い弾力性を有する
樹脂を含むことを特徴とする請求項1に記載の有機EL
ディスプレイ。 - 【請求項3】 前記応力緩和層が、接着層の屈折率より
も低いことを特徴とする請求項1に記載の有機ELディ
スプレイ。 - 【請求項4】 前記応力緩和層が、色変換フィルターの
カラーフィルター層単体またはカラーフィルター層と色
変換層に対して、逆テーパー形状となっていることを特
徴とする請求項1に記載の有機ELディスプレイ。 - 【請求項5】 前記応力緩和層が、黒色であることを特
徴とする請求項1に記載の有機ELディスプレイ。 - 【請求項6】 前記応力緩和層が、熱の良導体であるこ
とを特徴とする請求項1に記載の有機ELディスプレ
イ。 - 【請求項7】 前記応力緩和層が、熱の良導体を分散さ
せた高分子材料から形成されることを特徴とする請求項
6に記載の有機ELディスプレイ。
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