JP2021061175A - 自発光表示パネル - Google Patents
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Abstract
Description
図19は、有機EL表示パネル10Xの画素を行方向(図19のX方向)に切断した模式断面図である。有機EL表示パネル10Xでは、基板1xの上面に各条が列方向(図19のY方向)に延伸するバンク22に区切られた、R、G、Bの色の光を発する発光素子23R、23G、23Bが行方向に並んで配され1画素を構成している。発光素子23R、23G、23Bとバンク22は無機材料からなる封止層26に被覆され、樹脂材料からなる接合層27を介して、基板1xが距離Lyだけ離間した上部基板30と接合されている。上部基板30には、発光素子23R、23G、23Bと対向する部分に開口を有する黒色顔料を含む遮光膜33が配され、開口内に発光素子23R、23G、23Bと対向するように、それぞれカラーフィルタ層32R、32G、32Bが配されている。
本開示の実施の形態に係る自発光型表示パネルは、複数の副画素からなる画素が行列状に配された自発光型表示パネルであって、前記画素を構成する前記副画素ごとに発光色が異なる複数の発光素子と、行方向における前記発光素子と前記発光素子との間に配され、列方向に延伸されてなる複数の列バンクと、前記発光素子の出射方向の下流側に、平面視において各前記発光素子と対向する位置に開口が設けられた遮光膜とを備え、平面視において、行方向における前記遮光膜の開口縁と前記発光素子との距離は、前記発光素子と行方向に隣り合う前記列バンクの行方向の幅のうち、前記発光素子の側に位置する部分の幅を異ならせることにより、前記発光素子の発光色に応じて異なることを特徴とする。
<有機EL表示パネル10の全体構成>
本実施の形態に係る有機EL表示パネル10(以後、「表示パネル10」と称する)について、図面を用いて説明する。なお、図面は模式図であって、その縮尺は実際とは異なる場合がある。図1は、表示パネル10の一部を拡大した模式平面図である。
表示パネル10における発光素子100の構成について、図2、図3を用いて説明する。図2、図3は、図1におけるA1−A1、A2−A2で切断した模式断面図である。
[基板100x]
基板100xは表示パネル10の支持部材であり、基材(不図示)と、基材上に形成された薄膜トランジスタ層(不図示)とを有する。
基材上及びTFT層の上面には平坦化層118が設けられている。基板100xの上面に位置する平坦化層118は、TFT層によって凹凸が存在する基板100xの上面を平坦化するとともに、配線及びTFTの間を埋め、配線及びTFTの間を電気的に絶縁している。
基板100xにおける領域10eの上面に位置する平坦化層118上には、図2、3に示すように、副画素100se単位で画素電極119が設けられている。
画素電極119及上には、図2、3に示すように、ホール注入層120が積層されている。ホール注入層120は、画素電極119から注入されたホールをホール輸送層121へ輸送する機能を有する。
図2に示すように、画素電極119、ホール注入層120の端縁を被覆するように絶縁物からなるバンクが形成されている。バンクには、列方向に延伸して行方向に複数並設されている列バンク122Yと、行方向に延伸して列方向に複数並設されている行バンク122Xとがある(以後、区別しない場合は「バンク122」と称する)。
図2、3に示すように、間隙122zR、122zG、122zB内におけるホール注入層120上には、ホール輸送層121が積層される。また、行バンク122Xにおけるホール注入層120上にも、ホール輸送層121が積層される。ホール輸送層121は、ホール注入層120に接触している。ホール輸送層121は、ホール注入層120から注入されたホールを発光層123へ輸送する機能を有する。RGBの各副画素に形成されるホール輸送層121R、121G、121Bは、RGBの各副画素によって膜厚が異なって形成されていてもよい(以後、区別しない場合は「ホール輸送層121」とする)。
図2、3に示すように、ホール輸送層121上には、発光層123が積層されている。発光層123は、有機化合物からなる層であり、内部でホールと電子が再結合することで光を発する機能を有する。列バンク122Yにより規定された間隙122zR、間隙122zG、間隙122zB内では、発光層123R、123G、123Bは、それぞれ列方向に延伸するように線状に設けられている。
図2、3に示すように、列バンク122Y及び列バンク122Yにより規定された間隙122z内の発光層123上を被覆するように電子輸送層124が積層して形成されている。電子輸送層124は、表示パネル10の少なくとも表示領域全体に連続した状態で形成されている。電子輸送層124は、対向電極125からの電子を発光層123へ輸送するとともに、発光層123への電子の注入を制限する機能を有する。
図2、3に示すように、電子輸送層124上に、対向電極125が形成されている。対向電極125は、各発光層123に共通の電極となっている。対向電極125は、画素電極119と対になって発光層123を挟むことで通電経路を作る。対向電極125は、発光層123へキャリアを供給し、例えば陰極として機能した場合は、発光層123へ電子を供給する。
対向電極125を被覆するように、封止層126が積層形成されている。封止層126は、発光層123が水分や空気などに触れて劣化することを抑制するためのものである。封止層126は、対向電極125の上面を覆うように設けられている。また、ディスプレイとして良好な光取り出し性を確保するために高い透光性を有することが必要である。
発光素子部の各部の構成材料について、一例を示す。
基材としては、例えば、ガラス基板、石英基板、シリコン基板、硫化モリブデン、銅、亜鉛、アルミニウム、ステンレス、マグネシウム、鉄、ニッケル、金、銀などの金属基板、ガリウム砒素基などの半導体基板、プラスチック基板等を採用することができる。
画素電極119は、金属材料から構成されている。トップエミッション型の本実施の形態に係る表示パネル10の場合には、厚みを最適に設定して光共振器構造を採用することにより出射される光の色度を調整し輝度を高めているため、画素電極119の表面部が高い反射性を有する。本実施の形態に係る表示パネル10では、画素電極119は、金属層、合金層、透明導電膜の中から選択される複数の膜を積層させた構造であってもよい。金属層としては、シート抵抗が小さく、高い光反射性を有する材料として、例えば、アルミニウム(Al)を含む金属材料から構成することができる。アルミニウム(Al)合金では、反射率が80〜95%と高く、電気抵抗率が、2.82×10-8(10 nΩm)と小さく、画素電極119の材料として好適である。さらに、コスト面からアルミニウムを主成分として含む金属層、合金層を用いることが好ましい。
ホール注入層120は、例えば、銀(Ag)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、バナジウム(V)、タングステン(W)、ニッケル(Ni)、イリジウム(Ir)などの酸化物からなる層である。ホール注入層120を遷移金属の酸化物から構成する場合には、複数の酸化数をとるためこれにより複数の準位をとることができ、その結果、ホール注入が容易になり駆動電圧を低減することができる。
バンク122は、樹脂等の有機材料を用い形成されており絶縁性を有する。バンク122の形成に用いる有機材料の例としては、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等があげられる。バンク122は、有機溶剤耐性を有することが好ましい。より好ましくは、アクリル系樹脂を用いることが望ましい。屈折率が低くリフレクターとして好適であるからである。
ホール輸送層121は、例えば、ポリフルオレンやその誘導体、あるいはアミン系有機高分子であるポリアリールアミンやその誘導体などの高分子化合物、あるいは、TFB(poly(9、9-di-n-octylfluorene-alt-(1、4-phenylene-((4-sec-butylphenyl)imino)-1、4-phenylene))などを用いることができる。
発光層123は、上述のように、ホールと電子とが注入され再結合されることにより励起状態が生成され発光する機能を有する。発光層123の形成に用いる材料は、湿式印刷法を用い製膜できる発光性の有機材料を用いることが必要である。
電子輸送層124には、電子輸送性が高い有機材料が用いられる。電子輸送層124は、フッ化ナトリウムで形成された層を含んでいてもよい。電子輸送層124に用いられる有機材料としては、例えば、オキサジアゾール誘導体(OXD)、トリアゾール誘導体(TAZ)、フェナンスロリン誘導体(BCP、Bphen)などのπ電子系低分子有機材料が挙げられる。
対向電極125は、銀(Ag)又はアルミニウム(Al)などを薄膜化した電極を用い形成される。
封止層126は、トップエミッション型の場合においては、光透過性の材料で形成される。例えば、窒化シリコン(SiN)、酸窒化シリコン(SiON)などの透光性材料を用い形成される。また、窒化シリコン(SiN)、酸窒化シリコン(SiON)などの材料を用い形成された層の上に、アクリル樹脂、シリコン樹脂などの樹脂材料からなる封止樹脂層を設けてもよい。
[上部基板130]
接合層127の上に、上部基板130にカラーフィルタ層132が形成された前面板131が設置・接合されている。上部基板130には、表示パネル10がトップエミッション型であるため、例えば、カバーガラス、透明樹脂フィルムなどの光透過性材料が用いられる。また、上部基板130により、表示パネル10、剛性向上、水分や空気などの侵入防止などを図ることができる。上部基板130としては、例えば、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板等に透光性材料を採用することができる。
上部基板130には画素の各色自己発光領域100aに対応する位置にカラーフィルタ層132が形成されている。カラーフィルタ層132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。例えば、本例では、赤色間隙122zR内の自己発光領域100aR、緑色間隙122zG内の自己発光領域100aG、青色間隙122zB内の自己発光領域100aBの上方に、赤色、緑色、青色のカラーフィルタ層132R、132G、132Bが各々形成されている。カラーフィルタ層132としては、公知の樹脂材料(例えば市販製品として、JSR株式会社製カラーレジスト)等を採用することができる。カラーフィルタ層132は膜厚が、1μm以上4μm以下の範囲で形成されていることが好ましい。カラーフィルタ層132は、具体的には、例えば、複数の開口部を画素単位に行列状に形成されたカラーフィルタ層形成用のカバーガラスからなる上部基板130に対し、カラーフィルタ層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。
上部基板130には、図2、3に示すように、各副画素の発光領域100aに対向する位置に開口133aが開設されており、列バンク122Yの上方であって各副画素の発光領域100a間の行方向における境界に対応する位置、及び行バンク122Xの上方であって各副画素の発光領域100a間の列方向における境界に対応する位置を覆う遮光膜133が形成されている。
封止層126のZ軸方向上方には、上部基板130のZ軸方向下側の主面にカラーフィルタ層132が形成された前面板131が配されており、接合層127により接合されている。接合層127は、基板100xから封止層126までの各層からなる背面パネルと前面板131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。接合層127の材料は、例えば、樹脂接着剤等からなる。接合層127は、アクリル樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂などの透光性材料樹脂材料を採用することができる。
表示パネル10の製造方法について、図4〜10を用いて説明する。図4は、有機EL表示パネル10の製造工程の工程図である。図5〜10における各図は、表示パネル10の製造における各工程での状態を示す図1におけるA1−A1と同じ位置で切断した模式断面図である。
複数のTFTや配線が形成された基板100xを準備する。基板100xは、公知のTFTの製造方法により製造することができる(図4におけるステップS1、図5(a))。
基板100xを被覆するように、上述の平坦化層118の構成材料(感光性の樹脂材料)をフォトレジストとして塗布し、表面を平坦化することにより平坦化層118を形成する(図4:ステップS2、図5(b))。具体的には、一定の流動性を有する樹脂材料を、例えば、ダイコート法により、基板100x1の上面に沿って、TFT層による基板100x1上の凹凸を埋めるように塗布する。これにより、平坦化層118の上面は平坦化した形状となる。
次に、画素電極119、ホール注入層120の形成を行う(図4:ステップS3)。
ホール注入層120のホール注入層120を形成した後、ホール注入層120を覆うようにバンク122を形成する。バンク122の形成では、先ず行バンク122Xを形成し、その後、間隙122zを形成するように列バンク122Yを形成する(図4:ステップS4、図6(c))。
行バンク122X上を含む列バンク122Yにより規定される間隙122z内に形成されたホール注入層120上に対して、ホール輸送層121、発光層123を順に積層形成する(図4:ステップS6、7、図6(d)、図7(a))。
発光層123を形成した後、表示パネル10の発光エリア(表示領域)全面にわたって、真空蒸着法などにより電子輸送層124を形成する(図4:ステップS8、図7(b))。真空蒸着法を用いる理由は有機膜である発光層123に損傷を与えないためと、高真空化で行う真空蒸着法は成膜対象の分子が基板に向かって垂直方向に直進的に成膜される。電子輸送層124は、発光層123の上に、金属酸化物又はフッ化物を真空蒸着法などにより成膜し、さらに、有機材料と金属材料とを共蒸着法により成膜する。なお、電子輸送層124の膜厚は、光学的な光取り出しとして最も有利となる適切な膜厚とする。
電子輸送層124を形成した後、電子輸送層124を被覆するように、対向電極125を形成する(図4:ステップS9、図7(c))。
対向電極125Bを被覆するように、封止層126を形成する(図4:ステップS10、図7(d))。封止層126は、CVD法、スパッタリング法などを用い形成できる。
次に、図4のステップS10における前面板131の製造方法について説明する。図8(a)〜(g)は、有機EL表示パネル10の製造におけるにおける前面板の製造の状態を示す図1におけるA1−A1と同じ位置で切断した模式断面図である。
次に、基板100xから封止層126までの各層からなる背面パネルに、アクリル樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂などの紫外線硬化型樹脂を主成分とする接合層127の材料を塗布する(図9(a))。
以下、実施の形態に係る表示パネル10の効果について説明する。
以上のとおり、本開示の実施の形態に表示パネル10は、複数の副画素100seからなる画素が行列状に配された自発光型表示パネルであって、画素を構成する副画素100seごとに発光色が異なる複数の発光素子100と、行方向における発光素子100と発光素子100との間に配され、列方向に延伸されてなる複数の列バンク122Yと、発光素子100の出射方向の下流側に、平面視において各発光素子100と対向する位置に開口133aが設けられた遮光膜133とを備え、平面視において、遮光膜133の開口133aは少なくとも行方向において発光素子100と重なり、行方向における遮光膜133の開口133aの縁と発光素子100との距離は、発光素子100と行方向に隣り合う列バンク122Yの行方向の幅のうち、発光素子100の側に位置する部分の幅を異ならせることにより、発光素子100の発光色に応じて異なる構成されていてもよい。
以下では、実施の形態に係る表示パネル10を用いた有機EL表示装置1(以後、「表示装置1」と称する)の回路構成について、図12を用い説明する。
実施の形態に係る表示パネル10を説明したが、本開示は、その本質的な特徴的構成要素を除き、以上の実施の形態に何ら限定を受けるものではない。例えば、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。以下では、そのような形態の一例として、有機EL表示パネルの変形例を説明する。
実施の形態に係る表示パネル10では、遮光膜133における開口133aの行方向の幅Wbma(R−G)、Wbma(G−B)、Wbma(B−R)は、発光素子100の発光色によらず等価に構成され、開口133a間の桟の部分の行方向の幅Wbm(R−G)、Wbm(G−B)、Wbm(B−R)も、発光素子100の発光色によらず等価に構成されている構成とした。変形例1に係る表示パネル10Aでは、開口133a間の桟の部分の行方向の幅Wbm(R−G)、Wbm(G−B)、Wbm(B−R)も、発光素子100の発光色により異なり、その結果、遮光膜133における開口133aの行方向の幅Wbma(R−G)、Wbma(G−B)、Wbma(B−R)は、発光素子100の発光色より異なるように構成されている点で実施の形態と相違する。
実施の形態に係る表示パネル10では、一例として、発光素子100Bの発光基準点と遮光膜133の開口133aの縁との間の出射方向における最大距離LBが、発光素子100R、Gよりも長い態様を用いて実施の形態を説明した。本実施の形態では、上述のとおり、発光素子100B、100G、100Rにおける画素電極119の行方向の長さ119x(B)、(G)、(R)が、発光素子100B、100G、100Rの順に大きく構成されており、発光素子100Bの遮光率が最小となる。これに対し、表示パネル10における上記構成を採ることにより、画素電極119の行方向の長さが最も大きい発光素子100の遮光率を増大させて、発光色による遮光率の変化を効果的に補償することができる。
表示パネル10では、光取り出し効率を調整するため、共振器構造が採用されている。図18は、本実施形態にかかる表示パネル10の光共振器構造における光の干渉を説明する図である。当図では1つの副画素100seに相当する素子部分について説明する。
本実施の形態に係る表示パネルでは、発光層123の形成は、例えば、インクジェット法を用い、構成材料を含むインクを長尺状の列バンク122Yにより規定される間隙122z内に塗布した後、焼成することによりなされる。このとき、発光層123は、自己発光領域100aだけでなく、隣接する非自己発光領域100bまで連続して延伸されている連続して形成された長尺状の塗布膜となる。そのため、各発光素子100において、発光層123の膜形状は、行列方向において、平坦部123flの両側に離間するにつれて膜厚が徐々に増加するピンニング部123pnが存在する膜形状となる。このとき、列方向における平坦部123flの長さが行方向における平坦部123flの長さよりも大きい態様となる。また、表示パネル10では行方向に並んだ3つの発光素子100から構成された単位画素100eが行列状に配されているために、各発光素子100に相当する副画素100seの行及び列方向の長さも、列方向の長さが行方向の長さよりも長い態様となる。そのため、斜め方向から視認したときの遮光率は、行方向の遮光率が列方向の遮光率よりも大きい関係となり、視野角から視認される色度変化も行方向の色度変化が列方向の色度変化よりも大きい関係となる。したがって、遮光膜133の開口133aにおける行方向の縁において、本開示に係る構成、すなわち、行方向における発光素子100Gの側に位置する部分の列バンク122Yの幅Wbkが発光素子100の発光色によって異なる構成を採ることにより、斜め方向からの視認時における色度変化を効果的に低減できる発光パネルの構造を実現できる。さらに、遮光膜133の開口133aにおける列方向の縁では、バンク112Xの間隔は等間隔としても斜め方向からの視認における色度変化が問題となることは少ない。
実施の形態及び変形例に係る表示パネル10、10Aでは、行列状に配された画素電極119は、行方向に順に並んだ3つの自己発光領域100aR、100aG、100aBに対応する。画素電極119の行方向の長さ119xは、発光素子100B、100G、100Rの順に大きく構成されており、自己発光領域100aB、100aG、100aRの行方向の長さ及び面積もこの順に大きい構成としている。しかしながら、上記は一例であって、画素電極119の行方向の長さ119x、発光素子100B、100G、100R(自己発光領域100aB、100aG、100aR)の行方向の長さ及び面積は、上記に限定されない。例えば、変形例Bに示すように、画素電極119の行方向の長さ119x、発光素子100B、100G、100Rは、発光素子100B、100G、100Rで等価としてもよい。あるいは、発光素子100R、100G、100Bの順に大きいなど、他の構成としてもよい。
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。
10、10A、10B 有機EL表示パネル
10e 区画領域(表示用領域)
100 有機EL素子
100e 単位画素
100se 副画素
100a 自己発光領域
100b 非自己発光領域
100x 基板(TFT基板)
118 平坦化層
119 画素電極(反射電極)
120 ホール注入層
121 ホール輸送層
122 バンク
122X 行バンク(行絶縁層)
122Y 列バンク(列絶縁層)
122z(122zR、122zG、122zB) 間隙
123(123R、123G、123B) 発光層
124 電子輸送層
125 対向電極
126 封止層
127 接合層
130 上部基板
131 前面板
132 カラーフィルタ層
133 遮光膜
Claims (8)
- 複数の副画素からなる画素が行列状に配された自発光型表示パネルであって、
前記画素を構成する前記副画素ごとに発光色が異なる複数の発光素子と、
行方向における前記発光素子と前記発光素子との間に配され、列方向に延伸されてなる複数の列バンクと、
前記発光素子の出射方向の下流側に、平面視において各前記発光素子と対向する位置に開口が設けられた遮光膜とを備え、
平面視において、行方向における前記遮光膜の開口縁と前記発光素子との距離は、前記発光素子と行方向に隣り合う前記列バンクの行方向の幅のうち、前記発光素子の側に位置する部分の幅を異ならせることにより、前記発光素子の発光色に応じて異なる
自発光型表示パネル。 - 前記複数の発光素子は、前記発光素子の発光色に応じて行方向の発光素子幅が異なり、
前記発光素子幅が大きい前記発光素子は、前記発光素子幅が小さい前記発光素子よりも、前記開口縁と前記発光素子との距離が小さい
請求項1に記載の自発光型表示パネル。 - 前記遮光膜における前記開口と前記開口との間の桟部分のうち、
行方向の幅が相対的に小さい前記桟部分と対向する前記列バンクの行方向の幅は、行方向の幅が相対的に大きい前記桟部分と対向する前記列バンクの行方向の幅よりも大きい
請求項1又は2に記載の自発光型表示パネル。 - 前記複数の発光素子は、前記発光素子の発光色に応じて行方向における発光分布が異なり、
前記発光分布における1/2輝度発生領域幅が大きい前記発光素子は、前記1/2輝度発生領域幅が小さい前記発光素子よりも、前記開口縁と前記発光素子との距離が大きい
請求項1に記載の自発光型表示パネル。 - 前記複数の発光素子は、前記遮光膜における前記開口と前記開口との間の桟部分の行方向の幅は、前記発光素子の発光色によらず一定である
請求項1〜3の何れか1項に記載の自発光型表示パネル。 - 前記画素ごとに発光色が異なる前記発光素子が行方向に列設されており、
前記発光素子は、行方向に隣接する2つの前記バンク間の間隙に配された塗布膜からなる発光層を有し、
前記発光層は、それぞれ、前記バンク間の間隙の行方向の中心を含む範囲に存在し行方向に層厚が均一な平坦部と、前記平坦部の行方向の両側に存在し前記平坦部よりも層厚が厚いピンニング部とを含む
請求項1〜5の何れか1項に記載の自発光型表示パネル。 - 各前記発光素子から発せられた光の一部が前記遮光膜における前記開口の縁によって遮られることに起因して生じる、行方向における視野角45°から観測される色度と、列方向における視野角45°から観測される色度との間の色差は、0より大きく0.020以下である
請求項6に記載の自発光型表示パネル。 - 各前記発光素子から発せられた光の一部が前記遮光膜における前記開口の縁によって遮られることに起因して生じる、列方向45°視野角から観測される輝度は、行方向45°視野角から観測される輝度よりも3%以上大きい
請求項6に記載の自発光型表示パネル。
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