(57)【要約】【課題】液滴吐出法と蒸着法を組み合わせた画素形成に好適な画素レイアウトを有する有機ＥＬ装置を提案する。【解決手段】有機ＥＬ装置は、複数の画素領域１０を備えており、各画素領域１０は三原色に対応する第一、第二及び第三の副画素１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを有している。隣接する第一の副画素１０Ｒ同士、及び隣接する第二の副画素１０Ｇ同士は、それぞれ、一定間隔Ｄで配列されており、第三の副画素１０Ｂは、画素領域１０から第一及び第二の副画素１０Ｒ，１０Ｇを除いた隙間領域に形成されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素領域を備える有機ＥＬ装置であって、
各画素領域は、三原色に対応する第一、第二、及び第三の副画素を有しており、
隣接する第一の副画素同士、及び隣接する第二の副画素同士は、それぞれ、一定間隔で配列されており、
前記第三の副画素は、前記画素領域から前記第一及び第二の副画素を除いた隙間領域に形成されている、有機ＥＬ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の有機ＥＬ装置であって、
前記第一及び第二の副画素のそれぞれの平面形状は、略円形である、有機ＥＬ装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の有機ＥＬ装置であって、
前記第一及び第二の副画素のそれぞれの発光層は液滴吐出法により形成される、有機ＥＬ装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のうち何れか１項に記載の有機ＥＬ装置あって、
前記第三の副画素の発光層は蒸着法により形成される、有機ＥＬ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフルカラー表示用の有機ＥＬ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、電流駆動型の自発光素子であるため、バックライトが不要となる上に、低消費電力、高視野角、高コントラスト比が得られるメリットがあり、フラットパネルディスプレイの開発において期待されている。有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に介在する発光層を備えており、順バイアス電流の供給を受けて陽極から注入された正孔と陰極から注入された電子とが再結合する際の再結合エネルギーにより自発光する。有機発光層の形成材料としては、正孔及び電子を注入することが可能であり、且つ、注入した正孔と電子が内部を移動し再結合して、最高占有軌道と最低非占有軌道とのエネルギーレベル差に応じた発光を行うこと可能であれば、低分子材料及び高分子材料の何れも用いることができる。ここで、低分子とは、構造中に重合による繰り返し部分を有さない分子であることを意味し、高分子とは、繰り返し分子構造を有する重合体のことを意味する。低分子材料は剛直な骨格を有する分子が多く、有機溶媒に対する溶解性が低いものが多いため、低分子の有機発光層の形成には、蒸着法のような気相法が好適に用いられる。一方、高分子材料は、有機溶媒に対する溶解性が比較的高いものが多いため、高分子の有機発光層の形成には、液滴吐出法等の液相法が好適に用いられる。液滴吐出法では、発光層の構成材料を溶媒に分散又は溶解させた液滴を各画素に塗布し、これを乾燥させることで発光層を形成できる。例えば、特許文献１には、赤副画素、緑副画素、及び青副画素のそれぞれを液滴吐出法で塗り分けて形成する方法が開示されている。また、特許文献２には、赤副画素及び緑副画素を液滴吐出法で塗り分けて形成し、青副画素を蒸着法で形成する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２０８２５４号公報
【特許文献２】特開平１０−１５３９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、有機ＥＬ装置の高精細化に伴い、画素ピッチが狭くなると、液滴吐出法による液滴の着弾精度や画素内の充填精度及び濡れ拡がり性が一層強く求められるようになり、従来の液滴吐出精度では混色や充填不良が生じる可能性が懸念される。
【０００５】
そこで、本発明は、上述の問題を解決し、液滴吐出法と蒸着法を組み合わせた画素形成に好適な画素レイアウトを有する有機ＥＬ装置を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明に係わる有機ＥＬ装置は、複数の画素領域を備えており、各画素領域は、三原色に対応する第一、第二、及び第三の副画素を有しており、隣接する第一の副画素同士、及び隣接する第二の副画素同士は、それぞれ、一定間隔で配列されており、第三の副画素は、画素領域から第一及び第二の副画素を除いた隙間領域に形成されている。隣接する第一の副画素同士、及び隣接する第二の副画素同士は、それぞれ、一定間隔で配列されているため、液滴吐出法による副画素の塗り分けに好適である。また、第三の副画素は、画素領域から第一及び第二の副画素を除いた隙間領域に形成されているため、形状及び段差に関する成膜条件の制約の少ない蒸着法による副画素形成に好適である。
【０００７】
第一及び第二の副画素のそれぞれの平面形状は、略円形が好ましい。これにより、第一及び第二の副画素内に発光材料の液滴を十分に充填し、濡れ拡がらせることが可能となる。
【０００８】
第一及び第二の副画素のそれぞれの発光層は液滴吐出法により形成するのが好ましい。三原色に対応する三つの副画素のうち液滴吐出法によって形成される副画素の数を二つに制限することで、画素レイアウトの自由度を高めることができ、狭い画素ピッチでも高精細に各副画素を塗り分けることができる。
【０００９】
第三の副画素の発光層は蒸着法により形成するのが好ましい。第三の副画素は、画素領域から第一及び第二の副画素を除いた隙間領域に形成されているため、形状及び段差に関する成膜条件の制約の少ない蒸着法による発光層形成に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に関わる有機ＥＬ装置の回路図である。
【図２】本実施形態に関わる画素領域の平面図である。
【図３】図２の３−３線矢視断面図である。
【図４】図２の４−４線矢視断面図である。
【図５】本実施形態に関わる複数の画素領域の配列を示す模式図である。
【図６】本実施形態に関わる画素領域の平面図である。
【図７】図６の７−７線矢視断面図である。
【図８】図６の８−８線矢視断面図である。
【図９】本実施形態に関わる電子機器の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、各図を参照しながら本発明に関わる実施形態について説明する。同一符号の部材は同一の部材を示すものとして重複する説明を省略する。また、本明細書において特に断りがない限り、上下方向は、図２乃至図８の±Ｚ方向を意味するものとする。
【００１２】
図１は本実施形態に係るフルカラー表示用の有機ＥＬ装置１１の回路構成図である。有機ＥＬ装置１１には走査線駆動回路１６に接続する複数の走査線１２と、信号線駆動回路１５に接続するとともに、各走査線１２に交差する方向に延在する複数の信号線１３と、各信号線１３に並行に延在する複数の電源線１４とがそれぞれ配線されている。走査線１２と信号線１３とが交差する箇所には、走査線１２からの走査信号がそのゲート端子に供給されるスイッチングトランジスタ２１と、スイッチングトランジスタ２１がオン状態のときにスイッチングトランジスタ２１を介して信号線１３から供給される画素信号を保持する保持容量２２と、保持容量２２の電位がそのゲート端子に供給される駆動トランジスタ２３と、駆動トランジスタ２３がオン状態のときに駆動トランジスタ２３を介して電源線１４に接続する有機ＥＬ素子２７が配置されている。有機ＥＬ素子２７は、画素電極（陽極）２４と共通電極（陰極）２５との間に発光層２６を備えている。
【００１３】
上述の回路構成により走査線１２から走査信号がスイッチングトランジスタ２１のゲート端子に供給されて、スイッチングトランジスタ２１がオン状態になると、信号線１３から保持容量２２に画素信号が供給される。駆動トランジスタ２３のオン／オフ状態は、保持容量２２の電位に応じて定まり、駆動トランジスタ２３がオン状態になると、電源線１４から駆動トランジスタ２３のチャネルを介して有機ＥＬ素子２７に駆動電流が流れる。有機ＥＬ素子２７は、駆動電流に応じた輝度で発光する。
【００１４】
次に、図２乃至図５を参照しながら、有機ＥＬ装置１１の画素レイアウトについて説明する。ここで、図２は画素領域１０の平面図であり、図３は図２の３−３線矢視断面図であり、図４は図２の４−４線矢視断面図であり、図５は複数の画素領域１０の配列を示す模式図である。但し、説明の便宜上、図２乃至図４では、発光層２６及び共通電極２５の図示を省略している。図２では、スイッチングトランジスタ２１及び保持容量２２の図示を省略している。図５では、画素領域１０を構成する赤副画素１０Ｒ、緑副画素１０Ｇ、及び青副画素１０Ｂ以外の部材の図示を省略している。
【００１５】
図２に示すように、一つの画素領域１０は、赤副画素１０Ｒ、緑副画素１０Ｇ及び青副画素１０Ｂによって構成されている。画素領域１０は、略方形の平面形状を成しており、その内部には、隔壁３０によって区画された赤副画素１０Ｒと緑副画素１０Ｇとが配置されている。青副画素１０Ｂは、画素領域１０から赤副画素１０Ｒ及び緑副画素１０Ｇを除いた隙間領域に形成されている。なお、同図において、符号２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂは、それぞれ、赤副画素１０Ｒ、緑副画素１０Ｇ、及び青副画素１０Ｂの画素電極を示す。画素電極２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂを特に区別する必要がないときは、単に、画素電極２４と称する。
【００１６】
赤色と緑色の有機発光材料は、液滴吐出法による均質な膜形成が可能であるため、赤副画素１０Ｒの画素電極２４Ｒには、赤色の有機発光材料を溶媒に分散又は溶解させた液滴（例えば、シアノポリフェニレンビニレン前駆体）が液滴吐出法により塗布され、緑副画素１０Ｇの画素電極２４Ｇには、緑色の有機発光材料を溶媒に分散又は溶解させた液滴（例えば、ポリフェニレンビニレン前駆体）が液滴吐出法により塗布され、これらの有機発光材料は、加熱処理が加えられることにより、それぞれ、赤色及び緑色を発光する発光層２６になる。一方、青色の有機発光材料は、蒸着法による均質な膜形成が可能であるため、青副画素１０Ｂの画素電極２４Ｂには、青色を発光する発光層２６として、青色有機発光材料（例えば、アルミニウムキノリノール錯体）が蒸着法により膜形成される。なお、蒸着法による膜形成では、必ずしも画素電極２４Ｂのみに選択的に青色の発光層２６を形成する必要はなく、表面に露出している赤色の発光層２６と緑色の発光層２６との上に青色の発光層２６を全面に形成してもよい。また、図２では、各画素領域１０を区画する隔壁を設けない例を示しているが、各画素領域１０を区画する隔壁を形成してもよい。また、画素電極２４と発光層２６との間に正孔注入層／正孔輸送層を形成してもよく、共通電極２５と発光層２６との間に電子輸送層／電子注入層を形成してもよい。
【００１７】
赤副画素１０Ｒ及び緑副画素１０Ｇのそれぞれの発光層２６は、液滴吐出法により膜形成されるため、これらの画素電極２４Ｒ，２４Ｇの表面は、有機材料の液滴が均等に濡れ拡がることができるように、平坦であることが要求される。一方、青副画素１０Ｂの発光層２６は、段差被覆性に優れた蒸着法により膜形成されるため、その画素電極２４Ｂの表面は必ずしも平坦である必要はなく、凹凸が存在していても構わない。このような事情に鑑み、各種配線（走査線１２、信号線１３、及び電源線１４）及び回路素子（スイッチングトランジスタ２１、保持容量２２、及び駆動トランジスタ２３）は、平坦性が要求される赤副画素１０Ｒ又は緑副画素１０Ｇの下層ではなく、平坦性が要求されない青副画素１０Ｂの下層に形成するのが好ましい。また、赤副画素１０Ｒと緑副画素１０Ｇの平面形状は、液滴吐出法による液滴の均一な濡れ拡がりを実現するため、略円形であることが好ましい。一方、青副画素１０Ｂの発光層２６は、被覆性に優れた蒸着法により形成されるため、その平面形状に特段の制限はなく、如何なる形状でも均質な膜を形成することが可能である。このため、青副画素１０Ｂは、画素領域１０から赤副画素１０Ｒ及び緑副画素１０Ｇを除いた隙間領域に形成することができる。
【００１８】
図３に示すように、基板４０上には、下地絶縁膜５１を介して信号線１３及び電源線１４が形成されており、その上層には、層間絶縁膜５２，５３を介して画素電極２４Ｂ，２４Ｇがそれぞれ所定形状にパターニング形成されている。画素電極２４Ｇの周囲は、隔壁３０によって区画されている。隔壁３０は、下層側に配置された親液性の隔壁３２と、上層側に配置された撥液性の隔壁３１とを積層した構造を有する。親液性とは、液滴との接触角が相対的に小さい性質を意味し、撥液性とは、液滴との接触角が相対的に大きい性質を意味する。親液性の隔壁３２は、例えば、酸素プラズマ処理が施された絶縁膜によって構成され、液滴の良好な画素内の濡れ拡がりを促進する。一方、撥液性の隔壁３１は、例えば、フッ素プラズマ処理が施された絶縁膜によって構成され、液滴の画素外への溢れ出しを抑制する。本実施形態では、基板側から光を取り出すボトムエミッション方式を採用しており、基板４０、下地絶縁膜５１、層間絶縁膜５２，５３、及び画素電極２４の材質として、光透過性を有する公知の材質を用いることができる。
【００１９】
図４に示すように、駆動トランジスタ２３は、ドレイン及びソースに不純物がドープされたシリコン層６０と、シリコン層６０のチャネル上にゲート絶縁膜６１を介して形成されたゲート電極６２と、シリコン層６０のドレイン及びソースにそれぞれ接続するドレイン電極６３及びソース電極６４とを備える。ドレイン電極６３は、層間絶縁膜５３に開口するコンタクトホール７１を通じて画素電極２４Ｂに導通している。ソース電極６４は、層間絶縁膜５２に開口するコンタクトホール７２を通じて電源線１４に導通している。なお、ボトムエミッションでは、駆動トランジスタ２３が光を遮蔽してしまうため、駆動トランジスタ２３の形成領域に対応して画素電極２４Ｂ上に絶縁膜（図示せず）を形成し、発光に寄与しない部分の消費電力を低減するのが好ましい。
【００２０】
図５に示すように、有機ＥＬ装置１１は、互いに直交する二方向（Ｘ方向及びＹ方向）に配列される複数の画素領域１０を備えており、隣接する赤副画素１０Ｒ同士及び隣接する緑副画素１０Ｇ同士は、それぞれ、一定間隔Ｄで配列されている。これにより一定のノズルピッチで配列する液滴吐出装置のノズルから赤副画素１０Ｒ及び緑副画素１０Ｇへの液滴の着弾精度を高めることができる。液滴吐出装置としては、公知の装置を用いればよく、例えば、電気機械変換方式、帯電制御方式、加圧振動方式、電気熱変換方式、又は静電吸引方式により、微小な液滴を高解像度に吐出する装置が好適に用いられる。
【００２１】
なお、上述の説明では、有機ＥＬ装置１１がボトムエミッション方式の構造を有する場合について説明したが、図６乃至図８に示すように、有機ＥＬ装置１１は、トップエミッション方式を採用してもよい。ここで、図６は画素領域１０の平面図であり、図７は図６の７−７線矢視断面図であり、図８は図６の８−８線矢視断面図である。但し、説明の便宜上、図６乃至図８では、発光層２６及び共通電極２５の図示を省略している。同様に、図６では、スイッチングトランジスタ２１及び保持容量２２の図示を省略している。図６に示すように、画素レイアウトは、図２に示すものと同じである。一方、図７及び図８に示すように、有機ＥＬ装置１１の断面構造は、層間絶縁膜５３の中に反射層８０が形成されている点で図３及び図４に示す構造と相違し、その余の点の構造は共通している。但し、トップエミッション方式では、基板側から光を取り出す必要がないので、基板４０、下地絶縁膜５１、層間絶縁膜５２，５３、及び画素電極２４の材質として、必ずしも光透過性を有する材質を用いる必要はない一方、共通電極側から光を取り出すために、光透過性を有する共通電極２５を形成する必要がある。
【００２２】
本実施形態によれば、隣接する赤副画素１０Ｒ同士、及び隣接する緑副画素１０Ｇ同士は、それぞれ、一定間隔Ｄで規則正しく配列され、且つ、その平面形状は円形であるため、液滴吐出法による副画素１０Ｒ，１０Ｇの塗り分けに好適である。また、青副画素１０Ｂは、画素領域１０から赤副画素１０Ｒ及び緑副画素１０Ｇを除いた隙間領域に形成されているため、形状及び段差に関する成膜条件の制約の少ない蒸着法による発光層形成に好適である。また、三原色に対応する三つの副画素１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂのうち青副画素１０Ｂを蒸着法で形成することにより、液滴吐出法によって形成される副画素の数を二つに減らすことができるため、画素レイアウトの自由度を高めることができ、狭い画素ピッチでも高精細に各副画素を塗り分けることができる。また、各種配線（走査線１２、信号線１３、及び電源線１４）及び回路素子（スイッチングトランジスタ２１、保持容量２２、及び駆動トランジスタ２３）を赤副画素１０Ｒ又は緑副画素１０Ｇの下層ではなく青副画素１０Ｂの下層に形成することにより、画素電極２４Ｒ，２４Ｇの表面の平坦性を高めることができ、液滴吐出法による副画素１０Ｒ，１０Ｇの塗り分けに好適である。
【００２３】
なお、上述の説明では、赤副画素１０Ｒ及び緑副画素１０Ｇを液滴吐出法で形成し、青副画素１０Ｂを蒸着法で形成する実施形態を例示したが、液滴吐出法又は蒸着法の何れの方法によっても、赤発光層、緑発光層、及び青発光層を形成する方法は公知であるため、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、三原色に対応する第一、第二、及び第三の副画素のうち、隣接する第一の副画素同士、及び隣接する第二の副画素同士を、それぞれ、一定間隔で配列形成し、画素領域から第一及び第二の副画素を除いた隙間領域に第三の副画素を形成してもよい。第一及び第二の副画素のそれぞれの平面形状は、例えば、略円形が好ましく、これらの発光層は液滴吐出法により形成することができる。また、第三の副画素の発光層は蒸着法により形成することができる。言い換えれば、上述の実施形態は、第一及び第二の副画素として、液滴吐出法により形成される赤副画素及び緑副画素を例示し、第三の副画素として、蒸着法により形成される青副画素を例示したものである。
【００２４】
次に、本実施形態に係わる有機ＥＬ装置１１を表示部５００として備える電子機器の具体例を説明する。
【００２５】
図９（Ａ）に示すように、携帯電話５３０は、アンテナ部５３１、音声出力部５３２、音声入力部５３３、操作部５３４、及び表示部５００を備える。
【００２６】
図９（Ｂ）に示すように、ビデオカメラ５４０は、受像部５４１、操作部５４２、音声入力部５４３、及び表示部５００を備える。
【００２７】
図９（Ｃ）に示すように、テレビジョン５５０は、表示部５００を備える。
【００２８】
図９（Ｄ）に示すように、ロールアップ式テレビジョン５６０は、表示部５００を備える。
【００２９】
なお、本実施形態に係わる有機ＥＬ装置１１を表示部５００として備える電子機器としては、上述の他、例えば、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、電子手帳、電光掲示板、宣伝広告用ディスプレイ等がある。
【符号の説明】
【００３０】
１０…画素領域  １０Ｒ…赤副画素  １０Ｇ…緑副画素  １０Ｂ…青副画素  １１…有機ＥＬ装置  １２…走査線  １３…信号線  １４…電源線  １５…信号線駆動回路  １６…走査線駆動回路  ２１…スイッチングトランジスタ  ２２…保持容量  ２３…駆動トランジスタ  ２４…画素電極  ２４Ｒ…画素電極  ２４Ｇ…画素電極  ２４Ｂ…画素電極  ２５…共通電極  ２６…発光層  ２７…有機ＥＬ素子  ３０…隔壁  ３１…隔壁  ３２…隔壁  ４０…基板  ５１…下地絶縁膜  ５２…層間絶縁膜  ５３…層間絶縁膜  ６０…シリコン層  ６１…ゲート絶縁膜  ６２…ゲート電極  ６３…ドレイン電極  ６４…ソース電極  ７１…コンタクトホール  ７２…コンタクトホール  ８０…反射層  ５００…表示部  ５３０…携帯電話  ５３１…アンテナ部  ５３２…音声出力部  ５３３…音声入力部  ５３４…操作部  ５４０…ビデオカメラ  ５４１…受像部  ５４２…操作部  ５４３…音声入力部  ５５０…テレビジョン  ５６０…ロールアップ式テレビジョン
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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