(57)【要約】【課題】駆動特性を低下させずに、薄膜トランジスタを遮光し、かつ、コントラスト比の向上効果に優れる遮光構成を有する有機発光パネルを提供する。【解決手段】薄膜トランジスタが形成された基板１と、基板１の上に順に形成されている複数の有機発光素子と、隣り合う前記有機発光素子の間に形成されている素子分離層９と、前記有機発光素子および素子分離層９を覆う保護層１０と、を有し、各有機発光素子が、少なくとも基板１側から順に、反射電極６と、有機化合物層７と、透明電極８とを有するトップエミッション型の有機発光パネルにおいて、前記有機発光素子の発光部以外の表示領域における保護層１０の上に、保護層１０に接するように、かつ、素子分離層９の側壁面９ａの少なくとも一部を覆うように遮光層１３が形成されていることを特徴とする有機発光パネル。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜トランジスタが形成された基板と、
前記基板の上に順に形成されている複数の有機発光素子と、
隣り合う前記有機発光素子の間に形成されている素子分離層と、
前記有機発光素子および素子分離層を覆う保護層と、を有し、
各有機発光素子が、少なくとも前記基板側から順に、反射電極と、有機化合物層と、透明電極とを有するトップエミッション型の有機発光パネルにおいて、
前記有機発光素子の発光部以外の表示領域における前記保護層の上に、前記保護層に接するように、かつ、前記素子分離層の側壁面の少なくとも一部を覆うように遮光層が形成されていることを特徴とする有機発光パネル。
【請求項２】
前記遮光層と前記薄膜トランジスタとの距離は、１μｍ以上７μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載に有機発光パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタが形成された基板の上に、反射電極と、有機化合物層と、透明電極とが順に積層された有機発光素子と、前記有機発光素子を覆う保護層とを有するトップエミッション型の有機発光パネルに関する。特に、光に起因して薄膜トランジスタが劣化することを防止した構成の有機発光パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光素子の開発が盛んである。有機発光素子を駆動する方式として、パッシブマトリックス方式とアクティブマトリックス方式とに大別できるが、高精細な大画面を実現するべく、薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリックス方式の開発が盛んである。
【０００３】
しかし、薄膜トランジスタを成すアモルファスシリコン、ポリシリコン等は光感応性があるため、有機発光素子からの光や外光が入射すると、特性が変化又は劣化する課題がある。
【０００４】
そこで、特許文献１では、薄膜トランジスタを直接に覆うように遮光層を形成している。
【０００５】
一方で、有機発光素子に外光が入射すると反射電極や素子凹凸により外光が反射され、コントラスト比が低下してしまう課題がある。そこで、特許文献２では、発光素子が露出されるように、素子分離層上の位置に黒色を有する密着部材を配置している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１０８２５０号公報
【特許文献２】特開２００６−２３６９６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の技術は、薄膜トランジスタを直接に覆うように遮光層を形成しているので、光の入射に起因する薄膜トランジスタの特性の変化又は劣化を防止することができる。  
【０００８】
この遮光層は、黒色の無機絶縁材料、黒色顔料又は黒色染料を樹脂に分散させた混合材料等（以下、遮光材料という。）から形成することができる。但し、これらの遮光材料を用いた場合、次のような問題が発生する場合がある。
【０００９】
遮光層が薄膜トランジスタに接しているため、遮光層上に導電性部材が配置された場合、遮光層が薄膜トランジスタと導電性部材との間に挟まれることになる。この場合、遮光層に金属材料や比誘電率の大きい材料が含まれていると、遮光層が帯電して電荷容量が発生し、薄膜トランジスタの特性が変化し、又は薄膜トランジスタ自体が劣化する。
【００１０】
すなわち、上記特許文献１の技術は、光の入射に起因する薄膜トランジスタの特性の変化又は劣化を防止することができても、遮光層が薄膜トランジスタと接していることに起因する薄膜トランジスタの特性の変化又は劣化が生じる。そのため、依然として駆動特性が低下する問題が発生する。
【００１１】
以上より、特許文献１の技術は、実用的な薄膜トランジスタの遮光手段とはならない。
【００１２】
一方、特許文献２の技術は、発光領域以外を黒色材料で覆っているので、この黒色材料自体がブラックマトリクスのような役割を果たすため、コントラスト比を向上させることができる。
【００１３】
しかしながら、素子分離層の側壁面は、テーパー角をもって発光領域になめらかに接続しているため、発光パネル内に入射した外光のうち、素子分離層の側壁面に入射した外光は、反射されてそのまま外に出て行ってしまう。そのため、素子分離層の側壁面が黒色材料で覆われず露出している程コントラスト比の低下を招く問題がある。すなわち、上記特許文献２の技術はコントラスト比の向上を図るも充分ではなく、素子分離層の側壁面に入射した光は反射され、コントラスト比が低下する原因が残っている。
【００１４】
本発明は、駆動特性を低下させずに、薄膜トランジスタを遮光し、かつ、コントラスト比の向上効果に優れる遮光構成を有する有機発光パネルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するための手段として、本発明は、薄膜トランジスタが形成された基板と、
前記基板の上に順に形成されている複数の有機発光素子と、
隣り合う前記有機発光素子の間に形成されている素子分離層と、
前記有機発光素子および素子分離層を覆う保護層と、を有し、
各有機発光素子が、少なくとも前記基板側から順に、反射電極と、有機化合物層と、透明電極とを有するトップエミッション型の有機発光パネルにおいて、
前記有機発光素子の発光部以外の表示領域における前記保護層の上に、前記保護層に接するように、かつ、前記素子分離層の側壁面の少なくとも一部を覆うように遮光層が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る有機発光パネルは、外光の一部が遮光されない、反射電極が配置されていない領域、即ち有機発光素子の発光部以外の表示領域に、電子素子と離して遮光層を形成したものである。そのため、電子素子の特性が変化又は劣化することがないので、駆動特性を低下させることなく、電子素子を遮光できる。
【００１７】
また、本発明に係る有機発光パネルは、素子分離層の側壁面を覆うように遮光層を形成したものである。そのため、外光が素子分離層の側壁面に入射する面積を抑えることができるので、コントラスト比が向上する。
【００１８】
しかも、保護層上に接して形成することにより、有機発光素子へのダメージは小さく抑えることが可能で、遮光層の形成による有機発光パネルの駆動特性の低下を小さく抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明に係る有機発光パネルの実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は本実施形態に係る有機素子パネルを示す模式的断面図である。符号１は基板、２はゲート絶縁層、３は電子素子（薄膜トランジスタ、特にスイッチング素子）、４は電子素子を覆う絶縁層、５は有機平坦化層、６は第１電極（反射電極）、７は有機化合物層である。８は第２電極（透明電極）、９は素子分離層、１０は保護層、１１は中間層、１２は保護部材、１３は遮光層である。
【００２１】
つまり、この有機発光パネルは、電子素子３が形成された基板１の上に、反射電極６と、有機化合物層７と、透明電極８とが基板側から順に積層された有機発光素子と、隣り合う有機発光素子の間に形成されている。またこの有機発光パネルは、有機発光素子を電気的に分離する素子分離層９と、前記有機発光素子を覆う保護層１０とを有するトップエミッション型の有機発光パネルである。
【００２２】
特に、前記有機発光素子の発光部以外の表示領域における前記保護層１０の上に、前記保護層１０に接するように遮光層１３が形成されていることを特徴とする。要するに、有機発光素子の発光や外部からの入射光（外光）は、専ら電子素子３上の反射電極６で遮光されるが、外光の一部は遮光されずに、反射電極６が配置されていない領域、即ち有機発光素子の発光部以外の表示領域から電子素子３に入射する。そこで、前記有機発光素子の発光部以外の表示領域に、電子素子３と離して遮光層１３を形成した。そのため、電子素子３の特性が変化又は劣化することがないので、駆動特性を低下させることなく、電子素子３を遮光できる。
【００２３】
更に遮光層１３は、少なくとも素子分離層９の側壁面の一部を覆うように、できる限り広く形成される。このため、入射する外光に対して露出している素子分離層９の側壁面は小さく、素子分離層９の側壁面で外光が反射される面積をより小さく抑えることができる。また、遮光層１３は、図１に示すように、電子素子３と第１電極６とを電気的に接続するために、有機平坦化層５に設けられているコンタクトホール部に形成された側壁面を覆うように形成されていることが好ましい。コンタクトホール部の側壁面で反射する外光は、素子分離層９の側壁面で反射する外光と同様に反射によりコントラスト比を低下させる恐れがあるためである。
【００２４】
このような素子分離層やコンタクトホール部での反射は、円偏光部材などの外光反射防止部材を用いても防ぐことが難しいため、本発明の遮光層が有効となる。
【００２５】
以下、上記有機発光パネルの構成を更に説明する。
【００２６】
基板１には、各々の有機発光素子を制御するための電子素子３を有している。電子素子３は、いわゆるアクティブマトリクスタイプのスイッチング素子である。
【００２７】
この電子素子３は有機発光素子の下側に配置されている。有機発光素子と電子素子３とが同一面内に配置されないので、有機発光素子の平面積を確保することができ、開口率が高くなり好ましい。
【００２８】
反射電極６は、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｇ、ＩＴＯ、ＩＺＯから選択される材料から構成された電極である。透明電極８は、ＩＺＯやＩＴＯから構成された電極である。
【００２９】
少なくともこれら一対の電極と有機化合物層とから構成される有機発光素子が複数配置され、複数の有機発光素子のそれぞれの発光、非発光を制御して画素として用いる。その場合、有機発光パネルはディスプレイとして利用することができる。あるいは有機発光パネルを照明装置として利用してもよい。
【００３０】
隣接する有機発光素子の間には素子分離層９が配置されている。素子分離層９は、ポリイミド、アクリルなどの樹脂材料、もしくは、ＳｉＮ、ＳｉＯＮなどの無機材料から形成される。
【００３１】
素子分離層９は、反射電極６に対して側壁面が低角度で滑らかに繋がっていることが必要である。反射電極６に対して側壁面が立っている（高角度で繋がっている）と、有機化合物層が側壁面に形成されず、反射電極と透明電極がショートし、非発光画素となってしまうことがある。そのため、反射電極と素子分離層の側壁面が成す角度が５０°以下であることが好ましく、更には４０°以下であることがより好ましい。
【００３２】
有機発光素子の上には、少なくとも複数の有機発光素子が形成された領域全体を覆い、さらに連続して基板端部まで覆うように、保護層（パッシベーション層）１０が配置されている。そのため、有機発光素子が酸素や水分に直接曝されることはない。有機発光パネルが酸素や水分に曝される場合とは、有機発光パネルが例えばユーザによって利用される最終製品である場合や、あるいは製造工程中の場合である。
【００３３】
保護層１０は、例えばＳｉを主成分とする膜である。より具体的には、さらにＯ、Ｎ、Ｈ、Ｆ等が少なくとも１種含まれた膜であり、厚みは０．５μｍ以上であることが好ましい。この保護層１０は、組成が異なる２種類以上の積層膜であってもよい。保護層に求められる特性によっては、無機膜と有機膜の積層構成であってもよい。
【００３４】
保護層１０の上には、この保護層１０と接するように遮光層１３が形成されている。この遮光層１３の形成領域は、有機発光素子の発光部以外の表示領域、つまり、有機発光パネル面内の素子分離層９が形成された平面領域である。遮光層１３は電子素子３を十分に遮光でき、かつ、素子分離層９の少なくとも側壁面の一部を覆う程度に形成されていればよい。好ましくは複数の有機発光素子の全てについて、有機発光素子の発光部を囲むように、素子分離層９の側壁面をできる限り広く覆うように、素子分離層９上に遮光層１３が形成される。
【００３５】
図２は遮光層１３の形成領域を説明する模式図である。
【００３６】
有機発光素子が配置されている表示領域をＢとして示した。基板の面内方向に領域Ｂが存在する。一方で、有機発光素子が配置されていない領域をＡとして示した。領域Ａは領域Ｂより外側の領域である。
【００３７】
この領域Ａには、領域Ｂの外周４辺のうち３辺に沿ってそれぞれ周辺回路部１４が配置されている。周辺回路部１４には複数の電子素子が配置されている。前記電子素子は、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）であって、有機発光素子が配置されている領域の外側に配置されており、本発明の有機発光パネルの構成要素である有機発光素子を制御するものである。
【００３８】
さらに領域Ａには、領域Ｂの残りの１辺に沿って外部取り出し電極１５が配置されている。
【００３９】
図示例の遮光層１３は、上述のように領域Ｂにおいて有機発光素子の発光部以外の領域に配置されている。但し、図示例では領域Ｂにおいて、有機発光素子の発光部以外の領域全体を覆うように遮光層１３を配置しているが、少なくとも領域Ｂに形成される電子素子３を遮光する位置に配置されていればよい。
【００４０】
また、遮光層１３は領域Ａまで連続的に形成されていてもよい。この場合、遮光層１３は周辺回路部１４の全てを覆い、且つ外部取り出し電極１５を覆うように配置してもよく、少なくとも１つの周辺回路部１４が遮光層に覆われている構成でもよい。
【００４１】
遮光層１３は、光透過率が例えば波長３５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の光に対して１０％以下であれば、どのような材料から構成されていてもよい。例えばＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、カーボンを含有する樹脂や、Ｃｒ，Ｓｉ，Ａｌといった金属等の導電部材であってもよい。ただし、遮光層の反射率が高いと外光反射を低減する効果が十分ではなくなるため、遮光層の反射率は３０％以下であることが好ましい。遮光機能と、反射低減の機能とを併せ持つ材料として、カーボンを含有する樹脂や、モリブデン酸化膜等の黒色材料であることが好ましい。
【００４２】
遮光層１３の構成材料は一般的に導電部材あるいは導電材料を含むことが多いため、電子素子３に影響を与えないようにするために、電子素子３から遮光層１３までの距離は、１μｍ以上であることが好ましい。通常の有機発光素子の場合、有機化合物層や電極の厚みを合計すると０．０５μｍ〜０．５μｍ程度であり、有機平坦化層の厚みは０．５μｍ〜３μｍ程度であるから、保護層１０の厚みは、０．５μｍ以上であることが好ましい。
【００４３】
一方で、電子素子３から遮光層１３までの距離が長すぎると、パネルに対して斜め方向から入射した光は、遮光層で遮光されずに電子素子に達してしまう。また、素子分離層の側壁面やコンタクトホール部の側壁面にも光が入ってしまい、コントラストの向上が困難になる。そのため、電子素子３から遮光層１３までの距離は７μｍ以下であることが好ましい。通常の有機発光素子の場合、素子分離層の厚みは０．３〜３μｍ程度であり、保護層１０の厚みは、６．１５μｍ以下であることが好ましい。
【００４４】
従って、電子素子３から遮光層１３までの距離は、１μｍ以上７μｍ以下であることが好ましい。
【００４５】
遮光層１３は保護層１０よりも上に配置されており、光取り出し側電極である透明電極８と同様に光取り出し側に配置されているので、反射電極６と共に、観察者側である透明電極８側から基板１側に向かう外光が電子素子３に入射することを防ぐことができる。その結果、電子素子３の電気性能を外光の存在に影響されずに維持することができる。
【００４６】
ちなみに、遮光層１３は、例えば保護部材１２上に形成する場合に比べ、電子素子３との離間距離が近いので、斜入射する外光に対する遮光効果が失われることはほとんどない。
【００４７】
一方、有機発光素子からの発した光は、反射電極６によって遮光されて電子素子３に入射することはない。その結果、電子素子３の電気性能を有機発光素子からの発した光の存在に影響されずに維持することができる。
【００４８】
加えて、有機発光素子の発光の有機素子パネル内での反射光についても同様に、素子分離層９の側壁面を広く覆う遮光層１３により遮光効果が得られる。
【００４９】
この遮光層１３は、有機発光素子の発光部を囲むようにパターンを形成できれば、形成方法は限定されない。フォトレジストによるパターニングを選択した場合、保護層１０が防湿性を有するため、有機発光素子にダメージを与えることはない。また、高精度印刷やインクジェットによる形成も可能である。大型基板へ容易に、安価に遮光層１３を形成することができる。
【００５０】
いずれの方法においても、保護層１０上に接して形成することにより、有機発光素子へのダメージは小さく抑えることが可能で、遮光層１３の形成による有機発光パネルの駆動特性の低下も小さく抑えることができる。
【００５１】
保護層１０及び遮光層１３の上には、更に保護部材１２が配置されている。保護部材１２は、例えば外部からの押し圧等から有機発光素子を守るために配置される部材である。保護部材１２は例えばガラスである。なお、保護部材１２はガラス等の透明部材である以外に、たとえば円偏光部材であってもよい。
【００５２】
保護部材１２と保護層１０との間に中間層１１が配置されている。中間層１１は例えば樹脂である。樹脂は硬化していても、あるいは高い粘性を有したものであってもよい。
【００５３】
以上、本発明の有機発光パネルの実施の形態について説明したが、本発明の有機発光パネルは、照明や、電子機器のディスプレイとして、また、表示装置用のバックライト等の様々な用途に適用することができる。電子機器のディプレイとしては、テレビ受像機、パーソナルコンピュータのディスプレイ、撮像装置の背面表示部、携帯電話の表示部、携帯ゲーム機の表示部等が挙げられる。その他、携帯音楽再生装置の表示部、携帯情報端末（ＰＤＡ）の表示部、カーナビゲーションシステムの表示部等がある。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例により本発明の実施態様について、更に詳しく説明する。
【００５５】
＜実施例１＞
本実施例について、図１、図２を用いて説明する。
【００５６】
本実施例では図１に示す有機発光パネルを作製し、太陽光下と暗室内にて発光特性評価を行った。
【００５７】
本実施例の有機発光パネルは、以下に示す方法で作製した。大型のガラス基板１の上に、ゲート絶縁層２、電子素子３、複数の電子素子が形成された周辺回路部１４、外部取り出し電極１５、電子素子３を覆う絶縁層４、有機平坦化層５からなる駆動回路部を形成した。次にその上に形成される第１電極６と電子素子３とのコンタクトホールを形成した。続いて、第１電極６を形成し、第１電極６の周辺に素子分離層９を形成し、隣接する第１電極相互を絶縁した。ここで素子分離層９を形成するときに、その側壁面はテーパー角４０°となるように形成した。
【００５８】
本実施例では電子素子３に対する遮光層の効果を確認することから、領域Ａにおける周辺回路部１４に対して略１００μｍのブラックレジストからなる遮光構造を設けている。
【００５９】
この基板上に、下記表１に示す材料を使用し、下記表１に示す膜厚でホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層の順で連続蒸着することで有機化合物層７を形成した。
【００６０】
【表１】
2009020493.tif 000003
【００６１】
次に、スパッタ法により、電子注入層上にＩＺＯを成膜して第２電極８を形成した。このとき第２電極の膜厚６０ｎｍとした。以上の工程により画素を形成した。更に、ＶＨＦプラズマＣＶＤ法により、有機平坦化層５、第１電極６、有機化合物層７、第２電極８及び素子分離層９を覆うように、窒化シリコン膜を形成し保護層１０を形成した。このとき保護層の膜厚を５μｍとした。尚、本実施例では、基板１を投入した後、保護層１０を形成するまで一貫して真空中で行った。
【００６２】
次に、図２に示すように、有機発光素子の発光部以外の表示領域Ｂであって、保護層１０上に樹脂ブラックマトリクスを印刷により転写し、遮光層１３を形成した。遮光層１３は有機発光素子の発光部以外の全ての表示領域Ｂを覆い、素子分離層９の側壁面の３０％以上を覆っている。さらに領域Ａとの境界まで連続膜にて形成されている。
【００６３】
本実施例の遮光層１３の透過率は、３５０ｎｍ〜８００ｎｍの光に対して１％以下である。
【００６４】
続いて、保護層１０及び遮光層１３上に中間層１１を介して保護部材１２となる円偏光板を貼り合わせた。最後に、基板切断位置において、円偏光板側からスクライブし、個々の有機発光パネルに切断することで、図１の有機発光パネルを作製した。
【００６５】
本実施例の有機発光パネルを、約５０，０００ｌｘの晴天下と暗室内で発光表示させ表示状態を比較評価したところ、晴天下での表示状態に認められるノイズの発生、色味の変化は極小さく概ね良好であり、暗室内と比べて遜色のない表示品位であった。また、明所コントラスト比は、約２００：１であった。
【００６６】
＜比較例１＞
本比較例について、図３を用いて説明する。
【００６７】
本比較例では図３に示す有機発光パネルを作製し、太陽光下と暗室内にて発光特性評価を行った。
【００６８】
本比較例では、実施例１と略同様の有機発光パネルを作製しているが、領域Ｂにおいて、遮光層は一切形成していない。
【００６９】
本比較例の有機発光パネルを、約５０，０００ｌｘの晴天下と暗室内で発光表示させ、表示状態を評価したところ、暗室内では実施例１の電場発光表示装置と変わらない発光特性を示した。しかし、晴天下では表示状態にノイズの発生、色味の変化などの画質不良が発生し、暗室内での表示品位を保つことができなかった。また、明所コントラスト比は、約５０：１であった。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係る有機発光パネルの断面模式図である。
【図２】遮光層の形成領域を説明する概略図である。
【図３】比較例の有機発光パネルの断面模式図である。
【符号の説明】
【００７１】
１  基板
２  ゲート絶縁層
３  電子素子
４  電子素子を覆う絶縁層
５  有機平坦化層
６  反射電極（第１電極）
７  有機化合物層
８  透明電極（第２電極）
９  素子分離層
９ａ  素子分離層の側壁面
１０  保護層
１１  中間層
１２  保護部材
１３  遮光層
１４  周辺回路部
１５  外部取り出し電極
【図１】
2009020493.tif 000004
【図２】
2009020493.tif 000005
【図３】
2009020493.tif 000006