JP2010044901A - エレクトロルミネッセンスパネル - Google Patents

Abstract

【課題】ダークスポットの発生を抑制し、歩留まり率を向上させることができるエレクトロルミネッセンスパネルを提供する。
【解決手段】上面にマトリクス状に形成された画素電極２０ａを有するトランジスタアレイパネル５０と、画素電極２０ａの行方向または列方向のいずれかの間に縞状に形成された隔壁６と、画素電極２０ａ及び隔壁６の上部に形成された正孔注入層２０ｂと、正孔注入層２０ｂの上部に形成された発光層２０ｃと、発光層２０ｃの上部に形成された対向電極２０ｄと、を備えるエレクトロルミネッセンスパネル１０である。画素電極２０ａの上部に形成された正孔注入層２０ｂと隔壁６の上部に形成された正孔注入層２０ａとは分離されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、エレクトロルミネッセンスパネルに関する。

有機エレクトロルミネッセンス素子はアノードとカソードとの間に例えば電子注入層、有機化合物層、正孔注入層が介在した積層構造を為している。アノードとカソードの間に順バイアス電圧が印加されると、電子注入層から有機化合物層に電子が注入され、正孔注入層から有機化合物層に正孔が注入され、有機化合物層内で電子と正孔が再結合を引き起こして有機化合物層が発光する。

それぞれ赤、緑、青に発光する複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を画素として基板上にマトリクス状に配列し、画像表示を行うエレクトロルミネッセンスディスプレイパネルが実現化されている。赤、緑、青の画素に異なる有機化合物層をそれぞれ仕切って形成するために、図１１に示すように、各画素を構成する電極１２０ａ間には、隔壁１０６が形成されることがある。そして、隔壁１０６間の画素電極１２０ａ（アノード）の全面に正孔注入層１２０ｂや発光層１２０ｃの原料を含む溶液を流し、溶媒を除去することで正孔注入層１２０ｂや発光層１２０ｃを形成することができる。その後、全面にカソード１２０ｄを形成することで有機エレクトロルミネッセンス素子１２０が形成される。

正孔注入層の材料としては、酸化モリブデン等の無機化合物材料が知られている（例えば特許文献１参照）。
特開２００７−２１３８２４号公報

ところで、特許文献１では隔壁間のみに正孔注入層を形成していたが、本発明者らは、隔壁に有機材料、特に、一般に用いられているポリイミドを用い、かつ、正孔注入層として酸化モリブデン等の無機酸化物を用いて、隔壁間のみならず隔壁上にも連続して正孔注入層を一様に形成することを開発している。しかしながら、隔壁と正孔注入層との界面において、有機材料に含まれる成分もしくは有機材料が硬化したときに生じる成分と無機酸化物とが反応し、正孔注入層が劣化するおそれがある。このような正孔注入層の劣化が画素部分まで到達すると、順バイアスを印加しても発光しないダークスポットが生じるため、歩留まり率が低下するという問題があった。

本発明の課題は、ダークスポットの発生を抑制し、歩留まり率を向上させることができるエレクトロルミネッセンスパネルを提供することである。

以上の課題を解決するため、本発明の一の態様によれば、
基板上に形成された第１電極と第２電極との間に複数の担体輸送層を有するエレクトロルミネッセンスパネルであって、
前記第１電極の周囲に形成された隔壁と、
前記第１電極及び前記隔壁の上部にそれぞれ互いに分離して形成された、前記複数の担体輸送層のうちの第１担体輸送層と、
前記第１電極上部の前記担体輸送層の上方に形成された、前記複数の担体輸送層のうちの第２担体輸送層と、
を備えていることを特徴とするエレクトロルミネッセンスパネルが提供される。
本発明の他の態様によれば、
基板上にマトリクス状に形成された複数の第１電極と第２電極との間に複数の担体輸送層を有するエレクトロルミネッセンスパネルであって、
前記第１電極の外周部を被覆するように行方向及び列方向の格子状に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜の上部であって行方向または列方向の少なくともいずれかの方向に形成された隔壁と、
前記第１電極及び前記隔壁の上部にそれぞれ分離して形成された、前記複数の担体輸送層のうちの第１担体輸送層と、
前記第１担体輸送層の上方に形成された第２担体輸送層と、
を備えていることを特徴とするエレクトロルミネッセンスパネルが提供される。
好ましくは、前記正孔注入層は気相堆積法により形成され、前記隔壁の側面は、前記正孔注入層の気相成長方向と平行になるように、前記基板に対して垂直に設けられている。
好ましくは、前記隔壁の上端は下端よりも前記第１電極側へ突出している。

本発明によれば、ダークスポットの発生を抑制し、歩留まり率を向上させることができるエレクトロルミネッセンスパネルを提供することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。また、以下の説明において、エレクトロルミネッセンス（Electro Luminescence）という用語をＥＬと略称する。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係るＥＬディスプレイパネル１０Ａにおける１つの画素ＰＸの回路図である。このＥＬディスプレイパネル１０Ａにおいては、赤、青及び緑にそれぞれ発光する赤、青及び緑の画素ＰＸによって１ドットの画素が構成され、このような画素がマトリクス状に配列されている。図１の水平方向の配列に着目すると赤の画素ＰＸ、青の画素ＰＸ、緑の画素ＰＸの順に繰り返し配列され、図１の上下方向の配列に着目すると同じ色が一列に配列されている。

このＥＬディスプレイパネル１０Ａにおいては、画素ＰＸに各種の信号を出力するために、複数の走査線２５、信号線２４及び供給線２６が設けられている。走査線２５と、信号線２４とは互いに直交する方向に延在している。

画素ＰＸは、２つのｎチャネル型トランジスタ２１，２２と、キャパシタ２７と、を有する画素回路ＰＣ及び有機ＥＬ素子２０を有する。２つのｎチャネル型トランジスタ２１，２２及びキャパシタ２７は、走査線２５、信号線２４及び供給線２６の入力信号に応じて有機ＥＬ素子２０に電圧を印加する。

図２は１つの画素ＰＸの平面図であり、図３は図２のIII−III矢視断面図である。図３に示すように、トランジスタアレイパネル５０は、透明な基板２、ゲート絶縁膜３１、画素回路ＰＣを被覆する保護絶縁膜３２を積層してなり、これらの間にキャパシタ２７、走査線２５、信号線２４及び供給線２６が形成されている。保護絶縁膜３２はＳｉＮ_x又はＳｉＯ₂等を有している。

トランジスタアレイパネル５０の上には、透明な導電体からなる画素電極２０ａがマトリクス状に形成されている。画素電極２０ａの厚さは５０ｎｍ〜１００ｎｍである。
また、画素電極２０ａの外周部を被覆するように、図２の水平方向及び上下方向の格子状に絶縁膜５が形成されている。絶縁膜５としては、例えばＳｉＮ_x、又はＳｉＯ₂等の無機絶縁膜を用いることができる。

絶縁膜５は、少なくとも異なる色を発光する互いに隣接する画素の画素電極２０ａ間に配置し、ドライエッチング法によって異方性エッチングされているため、縦断面が矩形状に形成され、後述するように、両側面が気相成長法による正孔注入層２０ｂの気相成長方向（図３の上下方向）と平行になるように両側面が基板２に対して垂直に起立して設けられている。絶縁膜５の厚さは、２００ｎｍ〜６００ｎｍであり、画素電極２０ａの厚さと、後述する正孔注入層２０ｂの厚さとを加えた厚さよりも充分に大きく、正孔注入層２０ｂを絶縁膜５端部で分断するには、正孔注入層２０ｂと画素電極２０ａの厚さの和の２倍以上の厚さであることが好ましい。

絶縁膜５の上部には、同色の画素ＰＸの配列方向に隔壁６が形成されている。隔壁６の縦断面形状は上底が下底よりも短い台形状である。隔壁６は、例えばポリイミド等の感光性樹脂により形成されたものであり、トランジスタ２１，２２の各電極、走査線２５、信号線２４及び供給線２６よりも充分に厚い。ここで、隔壁６は、絶縁膜５より幅狭に形成され、隔壁６の端部と絶縁膜５の端部との間の距離Ｌは、１μｍ〜５μｍである。

画素電極２０ａ、絶縁膜５及び隔壁６の上部には、第１担体輸送層として正孔注入層２０ｂが形成されている。正孔注入層２０ｂは、例えば酸化モリブデンや酸化ゲルマニウム等の無機酸化物を用いることができる。正孔注入層２０ｂは、１５０ｎｍ以下の厚さである。画素電極２０ａ、絶縁膜５及び隔壁６が形成されたトランジスタアレイパネル５０上に対して、全画素ＰＸ領域に対応する部位が開口しているハードマスクを配置して、真空蒸着法、マグネットスパッタリング法等の気相堆積法により正孔注入層２０ｂを全画素ＰＸ領域全域に形成することができる。

なお、絶縁膜５が充分に厚く、縦断面が矩形状に形成され、両側面が気相成長法による正孔注入層２０ｂの気相成長方向と平行になるように設けられていること、さらに、気相堆積法は指向性が高いことから、正孔注入層２０ｂは、絶縁膜５及び隔壁６の上部に形成された部分と、画素電極２０ａの上部に形成された部分とが分離して形成される。

正孔注入層２０ｂの上部には、第２担体輸送層として発光層２０ｃが形成されている。発光層２０ｃは、ポリフェニレンビニレン系発光材料やポリフルオレン系発光材料等の共役ポリマーからなる。なお、発光層２０ｃの上にさらに電子輸送層を設けてもよい。また、これらの層構造において適切な層間に担体輸送を制限するインタレイヤ層が介在した積層構造であってもよいし、その他の積層構造であってもよい。

発光層２０ｃは、湿式塗布法（例えば、発光層となる材料を含む液を個々の液滴を複数吐出するインクジェット法や、連続した液流として流すノズルコーティング法やその他印刷法）によって成膜される。この場合、発光層２０ｃとなる共役ポリマー発光材料を含有する有機化合物含有液を塗布して成膜するが、厚膜の隔壁６が設けられているので、隣り合う画素電極２０ａに塗布された有機化合物含有液が隔壁６を越えて混ざり合うことを防止することができる。

なお、画素ＰＸが赤の場合には発光層２０ｃが赤色に発光し、画素ＰＸが緑の場合には発光層２０ｃが緑色に発光し、画素ＰＸが青の場合には発光層２０ｃが青色に発光するように、それぞれの材料を設定する。

発光層２０ｃ及び隔壁６の上には、有機ＥＬ素子２０のカソードを構成する共通電極２０ｄが成膜されている。共通電極２０ｄは、全ての画素ＰＸに共通して形成される。共通電極２０ｄは、図示しないが、画素電極２０ａよりも仕事関数の低い材料（例えば、インジウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム、バリウム、希土類金属のうちの少なくとも一種を含む単体又は合金）の単層または複数層により１〜１０ｎｍの厚さに形成された電子注入層と、仕事関数の高い材料（例えばアルミニウム、クロム、銀やパラジウム銀系の合金等の導電性材料）を気相成長法によって１００ｎｍ以上の厚さに成膜した導電層とからなる。
各画素毎に画素電極２０ａ、正孔注入層２０ｂ、発光層２０ｃ、対向電極２０ｄの順に積層されたものが有機ＥＬ素子２０である。

なお、図示しないが、対向電極２０ｄの上には、封止層が堆積されている。封止層は有機ＥＬ素子２０が外気に露出されることを防ぐ役割を果たす。封止層は、絶縁性を有し、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂又は光硬化性樹脂等からなり、これらの樹脂にシリカ充填材等の添加剤を加えたものでもよい。

このようなＥＬディスプレイパネル１０Ａにおいて、図２、図３に示すように、隔壁６と正孔注入層２０ｂとの界面において、正孔注入層２０ｂに劣化Ｃが生じることがある。このような場合において、劣化Ｃの起点は隔壁６に接触する正孔注入層２０ｂに生じる。

図４は劣化が進行した状態における１つの画素ＰＸの平面図であり、図５は図４のV−V矢視断面図である。図４、図５に示すように、隔壁６に接触する正孔注入層２０ｂと、画素電極２０ａ上の正孔注入層２０ｂとが分離しているため、画素電極２０ａ上の正孔注入層２０ｂまで劣化Ｃが進行することはない。したがって、ダークスポットの生成を抑制し、歩留まり率を向上させることができる。

以下、本発明の他の実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、同符号を付して説明を割愛する。

〔第２実施形態〕
図６は本発明の第２実施形態に係るＥＬディスプレイパネル１０Ｂの断面図である。第１実施形態においては、隔壁６が縦断面が台形状に形成されていたが、本実施形態においては、ポリイミド等の隔壁６が縦断面が矩形状に形成され、両側面が気相成長法による正孔注入層２０ｂの気相成長方向と平行になるように設けられている。

画素電極２０ａ、絶縁膜５及び隔壁６が形成されたトランジスタアレイパネル５０上に対して、全画素ＰＸ領域に対応する部位が開口しているハードマスクを配置し、真空蒸着法、マグネットスパッタリング法等の気相堆積法により正孔注入層２０ｂを形成する。すると、画素電極２０ａの上部、絶縁膜５の上部、及び隔壁６の上部に正孔注入層２０ｂがそれぞれ分離して形成される。このため、隔壁６の上部に形成された正孔注入層２０ｂや隔壁６の側面に接するように絶縁膜５の上部に形成された正孔注入層２０ｂに劣化が生じても、画素電極２０ａ上の正孔注入層２０ｂまで劣化が進行することはない。したがって、ダークスポットの生成を抑制し、歩留まり率を向上させることができる。

〔第３実施形態〕
図７は本発明の第３実施形態に係るＥＬディスプレイパネル１０Ｃの断面図である。本実施形態においては、絶縁膜５を省略し、ポリイミド等の隔壁６が画素電極２０ａ間において、ＳｉＮ_x、ＳｉＯ₂等を有する保護絶縁膜３２の上面に形成されている。隔壁６は第２実施形態と同様に縦断面が矩形状に形成されている。

本実施形態においても、画素電極２０ａの上部、隔壁６の上部に正孔注入層２０ｂがそれぞれ分離して形成される。このため、隔壁６と接触する正孔注入層２０ｂに劣化が生じても、画素電極２０ａ上の正孔注入層２０ｂまで劣化が進行することはない。したがって、ダークスポットの生成を抑制し、歩留まり率を向上させることができる。
なお、画素電極２０ａ上に形成された正孔注入層２０ｂは、外周部において隔壁６と接触しているが、正孔注入層２０ｂの厚さが極めて小さいため、影響はほとんどない。

〔第４実施形態〕
図８は本発明の第４実施形態に係るＥＬディスプレイパネル１０Ｄの断面図である。本実施形態においては、ポリイミド等の隔壁６の縦断面形状は、上底が下底よりも長い逆テーパの台形状である。すなわち、隔壁６の上端は下端よりも画素電極２０ａ側へ突出しており、隔壁６の両側面はオーバーハングしている。逆テーパ形状は隔壁６となる感光性樹脂への露光量や光の入射角度等によって制御することができる。

画素電極２０ａ、絶縁膜５及び隔壁６が形成されたトランジスタアレイパネル５０上に対して、全画素ＰＸ領域に対応する部位が開口しているハードマスクを配置し、真空蒸着法、マグネットスパッタリング法等の気相堆積法により正孔注入層２０ｂを形成する。すると、隔壁６がオーバーハングしているため、画素電極２０ａの上部、及び隔壁６の上部に正孔注入層２０ｂがそれぞれ分離して形成される。このため、隔壁６と接触する正孔注入層２０ｂに劣化が生じても、画素電極２０ａ上の正孔注入層２０ｂまで劣化が進行することはない。したがって、ダークスポットの生成を抑制し、歩留まり率を向上させることができる。

〔第５実施形態〕
図９は本発明の第５実施形態に係るＥＬディスプレイパネル１０Ｅの断面図である。本実施形態においては、第３実施形態と同様に、絶縁膜５を省略し、ポリイミド等の隔壁６が、画素電極２０ａ間において、ＳｉＮ_x、ＳｉＯ₂等を有する保護絶縁膜３２上に形成されている。また、第４実施形態と同様に、隔壁６の縦断面形状は、上底が下底よりも長い台形状である。すなわち、隔壁６の両側面はオーバーハングしている。逆テーパ形状は隔壁６となる感光性樹脂への露光量や光の入射角度等によって制御することができる。

本実施形態においても、隔壁６がオーバーハングしているため、画素電極２０ａの上部、及び隔壁６の上部に正孔注入層２０ｂがそれぞれ分離して形成される。このため、隔壁６と接触する正孔注入層２０ｂに劣化が生じても、画素電極２０ａ上の正孔注入層２０ｂまで劣化が進行することはない。したがって、発光量が減少してダークスポットが生じることがなく、歩留まり率を向上させることができる。

なお、隔壁６がオーバーハングしているため、画素電極２０ａの上部に形成された正孔注入層２０ｂの側面と、隔壁６の側面とが接触することがない。正孔注入層２０ｂの側面と、隔壁６の側面との隙間には、発光層２０ｃが形成される。

なお、本発明は、トップエミッション型、ボトムエミッション型のいずれのＥＬディスプレイパネルにも適用可能である。
また、上記実施形態では、画素回路ＰＣは、２つのトランジスタを有する電圧階調制御方式の構成であったが、これに限らず３つ以上でもよいし、電流階調制御方式の構成でもよい。
上記実施形態では、正孔注入層が隔壁に接することによって生じるダークスポットを、画素電極２０ａ上の正孔注入層と分離させることによって、画素電極２０ａ上の正孔注入層にまでダークスポットを成長しないようにしたが、これに限らず、正孔注入層以外の担体輸送層（例えば、電子輸送層）と隔壁とが接することによってダークスポットを生じるのであれば、隔壁に接している担体輸送層と、当該担体輸送層と同時に形成される画素電極２０ａ上の同種の担体輸送層とを分離させることによってダークスポットの発生を抑制することができる。
また実施形態では、ＥＬディスプレイパネルは、画素回路ＰＣを有するアクティブマトリクスパネルであったが、パッシブマトリクスの発光パネルであってもよい。またディスプレイパネル以外の発光パネルにおいても適用できる。
また上記実施形態では、隔壁６は、図１０（ａ）に示すように、異なる色の画素ＰＸ間に配置されるストライプ形状でもよく、また図１０（ｂ）に示すように、各画素ＰＸ毎に周囲を包囲するように行方向及び列方向に格子状に形成されてもよい。
また上記実施形態では、隔壁６を逆テーパ状に形成したが、絶縁膜５を逆テーパとしてもよい。

本発明の実施形態に係るＥＬディスプレイパネル１０Ａにおける１つの画素の回路図である。 １つの画素の平面図である。 図２のIII−III矢視断面図である。 劣化が進行した状態における１つの画素の平面図である。 図４のV−V矢視断面図である。 本発明の第２実施形態に係るＥＬディスプレイパネル１０Ｂの断面図である。 本発明の第３実施形態に係るＥＬディスプレイパネル１０Ｃの断面図である。 本発明の第４実施形態に係るＥＬディスプレイパネル１０Ｄの断面図である。 本発明の第５実施形態に係るＥＬディスプレイパネル１０Ｅの断面図である。 本発明の隔壁の構造を示す平面図である。 従来のＥＬディスプレイパネルを示す断面図である。

符号の説明

１０Ａ〜１０Ｅ ＥＬディスプレイパネル
２０ 有機ＥＬ素子
２０ａ 画素電極
２０ｂ 正孔注入層
２０ｃ 発光層
２０ｄ 共通電極（対向電極）

Claims (4)

1. 基板上に形成された第１電極と第２電極との間に複数の担体輸送層を有するエレクトロルミネッセンスパネルであって、
   前記第１電極の周囲に形成された隔壁と、
   前記第１電極及び前記隔壁の上部にそれぞれ互いに分離して形成された、前記複数の担体輸送層のうちの第１担体輸送層と、
   前記第１電極上部の前記担体輸送層の上方に形成された、前記複数の担体輸送層のうちの第２担体輸送層と、
   を備えていることを特徴とするエレクトロルミネッセンスパネル。
2. 基板上にマトリクス状に形成された複数の第１電極と第２電極との間に複数の担体輸送層を有するエレクトロルミネッセンスパネルであって、
   前記第１電極の外周部を被覆するように行方向及び列方向の格子状に形成された絶縁膜と、
   前記絶縁膜の上部であって行方向または列方向の少なくともいずれかの方向に形成された隔壁と、
   前記第１電極及び前記隔壁の上部にそれぞれ分離して形成された、前記複数の担体輸送層のうちの第１担体輸送層と、
   前記第１担体輸送層の上方に形成された第２担体輸送層と、
   を備えていることを特徴とするエレクトロルミネッセンスパネル。
3. 前記隔壁の側面は、前記基板に対して垂直に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のエレクトロルミネッセンスパネル。
4. 前記隔壁の上端は下端よりも前記第１電極側へ突出していることを特徴とする請求項１または２に記載のエレクトロルミネッセンスパネル。

Images