(57)【要約】【課題】低消費電力化が図られた簡易プロセスの有機エレクトロルミネッセンス装置を提供する。【解決手段】一対の電極２３，５０間に設けられた発光層１７（Ｒ，Ｇ，Ｂ）と、発光層１７（Ｒ，Ｇ，Ｂ）からの光を透過させ、赤色、緑色、又は青色のいずれかに変換するカラーフィルタ３１（Ｒ，Ｇ，Ｂ）と、を備える有機エレクトロルミネッセンス装置１である。発光層１７（Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、赤緑色を発光する赤緑色発光層１５と、青色発光層１４及び赤緑色発光層１５が順に積層された白色を発光する白色発光層１６とを含む。そして、赤緑色発光層１５の光は、カラーフィルタ３１（Ｒ，Ｇ，Ｂ）により赤色又は緑色に変換され、白色発光層１６の光は、カラーフィルタ３１（Ｒ，Ｇ，Ｂ）により青色に変換される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極間に設けられた発光層と、該発光層からの光を透過させ、赤色、緑色、又は青色のいずれかに変換するカラーフィルタと、を備える有機エレクトロルミネッセンス装置において、
前記発光層は、赤緑色を発光する赤緑色発光層と、青色発光層及び赤緑色発光層が順に積層された白色を発光する白色発光層とを含み、
前記赤緑色発光層の光は、前記カラーフィルタにより赤色又は緑色に変換され、前記白色発光層の光は、前記カラーフィルタにより青色に変換されることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項２】
前記青色発光層が白色発光領域に対応した表示領域の特定パターンに形成されており、その他の有機層は表示領域全域で一定膜厚であることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項３】
前記カラーフィルタの外側に、円偏光板を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロルミネッセンス素子（以下、「ＥＬ素子」という）は、自発光型の平面型表示素子としての用途が有望視されている。ＥＬ素子の中でも有機ＥＬ素子は、無機ＥＬ素子とは異なり、交流駆動かつ高電圧が必要といった制約が無く、また、有機化合物の多様性により多色化が比較的容易であると考えられることから、フルカラーディスプレイなどへの応用が期待され、盛んに研究開発が行なわれている。
【０００３】
フルカラーディスプレイを作成するために用いる手段としては、白色系有機ＥＬ素子にカラーフィルタを組み合わせることで３原色を得る方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。白色系有機ＥＬ素子は、一般に単一の発光層材料から構成されるが、この単一材料からなる白色系有機ＥＬ素子は実使用上、十分な寿命を得ることが難しかった。また、青色発光素子と赤緑色発光素子とを積層することで、素子全体として白色発光をなすＥＬ素子を得ることができる。
【特許文献１】特開平７−２２０８７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、積層構造からなる白色系有機ＥＬ素子は単層からなる素子に比べて、膜厚が大きくなることから、素子の発光時に前記白色系有機ＥＬ素子を挟む電極間での消費電力が増加してしまうといった問題があった。その他、ＲＧＢ塗分け法等もマスクパターニングで行われているが、高精細になるにつれマスク交換による歩留まり低下とマスクアライメントの複雑さを招いてしまう。特に発光層毎に異なる有機層厚の形成はプロセスの複雑さを招く。
【０００５】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、低消費電力化が図られた簡易プロセスの有機エレクトロルミネッセンス装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、一対の電極間に設けられた発光層と、該発光層からの光を透過させ、赤色、緑色、又は青色のいずれかに変換するカラーフィルタと、を備える有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記発光層は、赤緑色を発光する赤緑色発光層と、青色発光層及び赤緑色発光層が順に積層された白色を発光する白色発光層とを含み、前記赤緑色発光層の光は、前記カラーフィルタにより赤色又は緑色に変換され、前記白色発光層の光は、前記カラーフィルタにより青色に変換されることを特徴とする。又好ましくは、前記青色発光層が白色発光領域に対応した表示領域の特定パターンに形成されており、その他の有機層は表示領域全域で一定(同一)膜厚であることを特徴とする。
【０００７】
本発明の有機ＥＬ装置によれば、青色（Ｂ）に対応する発光層は２層構造から構成され、赤色（Ｒ）及び緑色（Ｇ）に対応する発光層が１層から構成されているので、その膜厚が薄くなり、ＲＧＢ各色を発光させる場合に赤色（Ｒ）及び緑色（Ｇ）の発光層に印加される電圧が低減されたものとなる。したがって、ＲＧＢ各色のうち、２色（Ｒ，Ｇ）に対応する画素の消費電力が抑えられることで、装置全体として低消費電力化が図られたものとなる。また、青色発光層が特定パターンに形成され、それ以外の有機層が一定膜厚で表示領域全域に形成されるので、例えばマスクを用いた有機層の塗り分け工程を簡略化でき、簡易プロセス化が図られたものとなる。
【０００８】
また、上記有機エレクトロルミネッセンス装置においては、前記カラーフィルタの外側に、円偏光板を備えるのが好ましい。
この構成によれば、円偏光板により、外光励起を抑制することができ、これによって高コントラスト化が図られたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
なお、以下の説明に用いた各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。また、本実施形態の有機ＥＬ装置は、発光層側からみて基板とは反対側に向けて表示光を出射する、所謂トップエミッション方式の有機ＥＬ装置である。
【００１０】
図１は、本実施形態の有機ＥＬ装置の配線構造を示す模式図であり、図１において符号１は有機ＥＬ装置である。この有機ＥＬ装置１は、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、以下ＴＦＴと称する。）を用いたアクティブマトリクス方式のもので、複数の走査線１０１と、各走査線１０１に対して直角に交差する方向に延びる複数の信号線１０２と、各信号線１０２に並列に延びる複数の電源線１０３とからなる配線構成を有するとともに、走査線１０１及び信号線１０２の各交点付近に、画素（サブ画素４０）が設けられている。
【００１１】
信号線１０２には、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン及びアナログスイッチを備えるデータ線駆動回路１００が接続されている。また、走査線１０１には、シフトレジスタ及びレベルシフタを備える走査線駆動回路８０が接続されている。
【００１２】
サブ画素４０の各々には、走査線１０１を介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング用の薄膜ＴＦＴ１１２と、このスイッチング用の薄膜ＴＦＴ１１２を介して信号線１０２から共有される画素信号を保持する保持容量１１３と、該保持容量１１３によって保持された画素信号がゲート電極に供給される駆動用の薄膜ＴＦＴ１２３と、この駆動用薄膜トランジスタ１２３を介して電源線１０３に電気的に接続したときに当該電源線１０３から駆動電流が与えられる画素電極（電極）２３と、この画素電極２３と対向電極（電極）５０との間に挟み込まれた発光層１７（Ｒ，Ｇ，Ｂ）とが設けられている。
【００１３】
次に、本実施形態の有機ＥＬ装置１の具体的な態様を、図２〜図４を参照して説明する。ここで、図２は有機ＥＬ装置１の構成を模式的に示す平面図である。図３は有機ＥＬ装置１における、３つのサブ画素４０（Ｒ，Ｇ，Ｂ）から構成される表示単位画素の構成を示す側断面図である。図４は、各サブ画素４０（Ｒ，Ｇ，Ｂ）からＲＧＢ各色の光が取り出される状態を説明するための図である。なお、図３、図４中においては、図示を簡略化するため、共通層である正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、陰極及び基板間を貼り合せる接着剤層の図示を省略している。
【００１４】
図２に示すように、基板２０Ａ上の実表示領域４には、Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）に対応して設けられたサブ画素４０がマトリクス状に規則的に配置されている。また、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のサブ画素４０（Ｒ，Ｇ，Ｂ）は一つの基本単位となって表示単位画素を構成している。また、サブ画素４０（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の各々は、画素領域ＸのＴＦＴ１１２，１２３の動作に伴って、赤色発光（Ｒ）、緑色発光（Ｇ）、及び青色発光（Ｂ）に対応する発光層１７（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を備えた構成となっている。
【００１５】
詳細については後述するが、本実施形態では発光層１７（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の光を、各発光層１７（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に対応するカラーフィルタを透過させることで、各サブ画素４０（Ｒ，Ｇ，Ｂ）からＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の発光をそれぞれ得ることが可能となっている。これによって表示単位画素は、ＲＧＢの発光を混色させてフルカラー表示を行うようになっている。
【００１６】
なお、本実施形態において画素部３は、中央部分の実表示領域４（図中二点鎖線枠内）と、実表示領域４の周囲に配置されたダミー領域５（一点鎖線および二点鎖線の間の領域）とに区画されている。そして、実表示領域４の図２中両側には、走査線駆動回路８０、８０が配置されている。
この走査線駆動回路８０、８０は、ダミー領域５の下層側に位置して設けられている。
【００１７】
また、実表示領域４の図２中上方側には検査回路９０が配置されており、この検査回路９０はダミー領域５の下層側に配置されて設けられている。この検査回路９０は、有機ＥＬ装置１の作動状況を検査するための回路であって、例えば検査結果を外部に出力する検査情報出力手段（図示せず）を備え、製造途中や出荷時における有機ＥＬ装置の品質、欠陥の検査を行うことができるように構成されている。
【００１８】
（断面構造）
次に、図３を参照して、有機ＥＬ装置１の断面構造を説明する。
有機ＥＬ装置１は、基板２０Ａ、封止基板３２、及び有機ＥＬ素子（発光層等）を主体として構成されている。基板２０Ａは、基板本体２０、及び該基板本体２０上に設けられた層間絶縁膜２１を含むものである。
【００１９】
前記基板本体２０は、透明性材料或いは非透明性材料からなる基板である。透明性基板としてはガラス基板や透明性の樹脂基板等が採用され、非透明性基板としては金属基板や非透明性の樹脂基板が採用される。なお、表示光を基板側に出射させる、所謂ボトムエミッション方式の場合には、透明性基板が採用される。
【００２０】
層間絶縁膜２１は、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２）であって、基板本体２０上に設けられた走査線１０１…、信号線１０２…、電源線１０３…、スイッチング用ＴＦＴ１１２、及び駆動用ＴＦＴ１２３（以上図１記載）を被覆している。また、層間絶縁膜２１にはコンタクトホールが形成されており、これにより駆動用ＴＦＴ１２３と前記層間絶縁膜２１上に形成される画素電極２３とが接続されたものとなっている。
【００２１】
また、層間絶縁膜２１は、その材料自身によって図１に示したようなＴＦＴ１１２，１２３や各種配線１０１，１０２，１０３を埋設して平坦化させていることから、平坦化膜としても機能している。したがって、層間絶縁膜２１上に形成される画素電極２３の表面も平坦となるので、例えば後述するように液滴吐出法によって塗布される青色発光層の液体材料を、画素電極２３の平坦面上に形成することが可能となり、青色発光層における平坦化及び膜厚均一化が良好に図られたものとなっている。
【００２２】
また、画素電極２３の側端部の一部を覆うように、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２）からなる無機バンク２２が設けられ、これによって各サブ画素４０（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が区画形成されている。そして、各サブ画素４０には、各色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に対応した発光層１７（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が設けられている。
【００２３】
発光層１７（Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、赤緑色を発光する赤緑色発光層１５と、青色発光層１４と赤緑色発光層１５とが順に積層され白色を発光する白色発光層１６とを含むものである。
【００２４】
上記青色発光層１４は、図３に示すように、サブ画素４０（Ｂ）を区画する無機バンク２２間に、例えばインクジェット法（液滴吐出法）により吐出配置されている。また、青色発光層１４上には、赤緑色発光層１５が例えばスピンコート法によって積層された状態に形成されている。したがって、発光層１７（Ｂ）は青色発光層１４及び赤緑色発光層１５が積層され、全体として白色発光をなす白色発光層１６によって構成されている。なお、低分子有機材料の場合には、青色発光層１４を所定の位置にマスク蒸着法で形成し、その上に赤緑色発光層１５を表示領域全域に真空蒸着法で形成してもよい。
【００２５】
また、前記赤緑色発光層１５は、サブ画素４０（Ｒ）、４０（Ｇ）を区画する無機バンク２２を覆った状態にサブ画素４０（Ｒ）、４０（Ｇ）内に配置される。よって、発光層１７（Ｒ），（Ｇ）は赤緑色発光層１５を主体に構成されたものとなる。
【００２６】
上記青色発光層１４はホスト材料と青色系ドーパントからなる。ホスト材料は、スチリル誘導体、アントラセン誘導体又は芳香族アミンであることが好ましい。スチリル誘導体は、ジスチリル誘導体、トリスチリル誘導体、テトラスチリル誘導体及びスチリルアミン誘導体の中から選ばれる少なくとも一種類であることが特に好ましい。アントラセン誘導体は、フェニルアントラセン骨格を有する化合物であることが特に好ましい。芳香族アミンは、芳香族置換された窒素原子を２〜４個有する化合物であることが好ましく、芳香族置換された窒素原子を２〜４個有し、かつアルケニル基を少なくとも一つ有する化合物が特に好ましい。また、上記赤緑色発光層１５は、ホスト材料と赤緑系ドーパントからなる。ホスト材料としては、青色発光層で使用するホスト材料と同一のものが使用される。
【００２７】
前記発光層１７（Ｒ，Ｇ，Ｂ）上に、ＩＴＯ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｎｉ、もしくはＰｄ等の透明材料からなる対向電極５０が形成されている。膜厚としては、透明性を確保するうえで、７５ｎｍ程度とするのが好ましく、さらにこの膜厚より薄くするのがより好ましい。
【００２８】
また、この対向電極５０上には、各発光層１７（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に対応する位置に赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のカラーフィルタ３１（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が形成された透明な封止基板３２が、エポキシ系の透明な接着剤層３０によって接着されている。なお、カラーフィルタ３１における（Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、発光層１７における（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に対応するもので、これら発光層１７（Ｒ，Ｇ，Ｂ）からの光がカラーフィルタ３１（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を透過することで、後述するように各サブ画素４０（Ｒ，Ｇ，Ｂ）にて出射されるようになっている。
【００２９】
また、前記封止基板３２の外側には、円偏光板３３が設けられている。これによって、外光励起を抑制することができ、これによって高コントラスト化が図られたものとなる。
【００３０】
また、封止基板３２は、光透過性と電気絶縁性とを備える基板であり、例えば、ガラス基板からなるものである。また、実表示領域４のサブ画素４０（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の相互間には、Ｃｒ等の遮光性金属や樹脂ブラック等からなるブラックマトリクス（遮光部）を設けてもよい。
【００３１】
ところで、画素電極２３と対向電極５０には、駆動電圧を印加するための配線が接続されており、この配線を介して電極２３，５０間に駆動電圧を印加すると、対向電極５０より電子が、画素電極２３より正孔が発光層１７（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に注入され、印加された電場により発光層１７（Ｒ，Ｇ，Ｂ）中を移動し、再結合する。この再結合の際に放出されたエネルギーにより、励起子が生成し、この励起子が基底状態に戻る際に蛍光や燐光という形でエネルギーを放出する。有機ＥＬ素子から放出された光は、前記封止基板３２から射出され、外部に取り出される（トップエミッション方式）。
【００３２】
このように、有機ＥＬ装置１では、電極２３，５０間に電圧を印加することで、各発光層１７（Ｒ，Ｇ，Ｂ）から光が出射されるため、一般に発光層の厚みが薄いほど消費電力を低減することができる。そこで、本実施形態に係る構造を採用すれば、上述したように発光層１７（Ｂ）は２層（青色発光層１４及び赤緑色発光層１５）で構成されているものの、発光層１７（Ｇ），１７（Ｒ）は１層（赤緑色発光層１５）から構成されているので、発光層１７（Ｇ），１７（Ｒ）における消費電力を抑えることができる。よって、ＲＧＢ各色のうち、２色（Ｒ，Ｇ）に対応する発光層の消費電力を抑え、有機ＥＬ装置１全体における消費電力の低減が図られたものとなる。
【００３３】
図４に示すように、白色発光層１６からの光は、カラーフィルタ３１（Ｂ）を透過する。このとき、赤色及び緑色の成分が吸収され、青色光が封止基板３２の外側に出射される。
【００３４】
また、赤緑色発光層１５からの光は、カラーフィルタ３１（Ｇ）を透過する。このとき、赤色光が吸収され、緑色光が封止基板３２の外側に出射される。また、赤緑色発光層１５からの光は、カラーフィルタ３１（Ｒ）を透過する。このとき、緑色光が吸収され、赤色光が封止基板３２の外側に出射される。
【００３５】
なお、本実施形態においては、層間絶縁膜２１として酸化シリコン膜を採用したが、これに限定することなく、窒化シリコン膜（ＳｉＮ）や酸窒化シリコン膜（ＳｉＯＮ）等、絶縁性と新液性を備える材料であれば採用してもよい。また、本実施形態では、説明を簡略化するため、画素電極２３と対向電極５０との間に発光層１７（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が挟まれた構造の有機ＥＬ装置について説明したが、通常は正孔注入層、正孔輸送層、発光層１７（Ｒ，Ｇ，Ｂ）、電子輸送層をこの順番で積層した構造を採用する。その際、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層及び赤緑発光層は表示領域全域で一定(同一)膜厚であることがプロセス簡素化、歩留まり向上対策に好ましい。
【００３６】
正孔注入層又は正孔輸送層は、発光層１７（Ｒ，Ｇ，Ｂ）への正孔注入を助け、発光領域まで輸送する層であって、正孔移動度が大きく、イオン化エネルギーが通常５．５ｅＶ以下と小さい。正孔注入層はエネルギーレベルの急な変化を緩和する等、エネルギーレベルを調整するために設ける。このような正孔注入層又は正孔輸送層としてはより低い電界強度で正孔を発光層に輸送する材料が好ましく、さらに正孔の移動度が、例えば１０４〜１０６Ｖ／ｃｍの電界印加時に、少なくとも１０−６ｃｍ２／Ｖ・秒であるものが好ましい。
【００３７】
また、電子注入層又は電子輸送層は、発光層への電子の注入を助ける層であって、電子移動度が大きい。電子注入層はエネルギーレベルの急な変化を緩和する等、エネルギーレベルを調整するために設ける。電子注入層又は電子輸送層に用いられる材料としては、８−ヒドロキシキノリン又はその誘導体の金属錯体が好適である。
【００３８】
本実施形態に係る有機ＥＬ装置１によれば、赤色（Ｒ）及び緑色（Ｇ）に対応する発光層１７Ｒ，１７Ｇは単発光層構造からなり膜厚が薄いので、ＲＧＢ各色を発光させる場合、赤色（Ｒ）及び緑色（Ｇ）の発光層１７Ｒ，１７Ｇに印加される電圧が低減されたものとなる。したがって、ＲＧＢ各色のうち、２色（Ｒ，Ｇ）に対応するサブ画素４０（Ｒ），４０（Ｇ）の消費電力が抑えられることで、全体として低消費電力化、プロセス簡素化が図られた有機ＥＬ装置１となる。
【００３９】
（電子機器）
次に、上記有機ＥＬ装置を利用した電子機器の一実施形態について説明する。
図５は、本発明の有機ＥＬ装置を携帯電話に適用した例を示す斜視図であり、携帯電話３００は、本発明の有機ＥＬ装置を小サイズの表示部３０１として備える。携帯電話３００は、複数の操作ボタン３０２、受話口３０３、及び送話口３０４を備えて構成されている。このような携帯電話は、本発明の有機ＥＬ装置１を表示部３０１に備えたものであるため、表示部における消費電力が抑えられ、全体として低消費電力により駆動することができ、長時間の駆動が可能となる。
【００４０】
なお、電子機器としては、上述した携帯電話の例に加えて、他の例として、腕時計、モバイル型コンピュータ、テレビ、ビューファインダ型やモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等が挙げられる。本発明の有機ＥＬ装置は、こうした電子機器の表示部としても適用できる。また、照明装置やプリンタヘッド等の光源としても用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】有機ＥＬ装置の配線構造を示す模式図である。
【図２】有機ＥＬ装置の構成を模式的に示す平面図である。
【図３】３つのサブ画素から構成される表示単位画素の構成を示す側断面図である。
【図４】各サブ画素からＲＧＢ各色の光が取り出される状態を説明する図である。
【図５】有機ＥＬ装置を備えた電子機器の一実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…有機ＥＬ装置（有機エレクトロルミネッセンス装置）、１４…青色発光層、１５…赤緑色発光層、１６…白色発光層、１７（Ｒ），１７（Ｇ），１７（Ｂ）…発光層、２３…画素電極、３１（Ｒ），３１（Ｇ），３１（Ｂ）…カラーフィルタ、３３…円偏光板、５０…対向電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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