JP2002117984A - 有機ｅｌ表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単位発光面当たりのバッファ層と発光層との
境界の面積を効率的に大きく取ることで、バッファ層か
ら発光層へ注入されるホールの注入効率を高めて、効率
的に発光が行われるようにした有機ＥＬ表示装置を提供
する。 【解決手段】 この有機ＥＬ表示装置１は、透明基板３
上に陽極層５としての透明電極層５を形成した上に、ス
ポンジ状のホール注入層８を形成し、このホール注入層
８の内部に充填すると共にそのホール注入層８を被覆す
るようにしてホール注入層８上に発光層１０を形成し、
この発光層１０上に陰極層１１が形成されて主構成され
る。このように、ホール注入層８をスポンジ状とするこ
とで、単位発光面当たりのバッファ層８と発光層１０と
の境界の面積を効率的に大きく形成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表示、照明等に用
いられる有機ＥＬ表示装置及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の有機ＥＬ表示装置１００は、図６
に示すように、透明基板３上に順に透明電極層として形
成された陽極層５、バッファ層（ホール輸送層）７、発
光層９及び陰極層１１が積層されると共に、陽極層５と
陰極層１１との両層間に定電圧電源１３が接続されて主
構成されており、特にバッファ層７と発光層９との界面
１５が平面状に形成されている。

【０００３】そして、定電圧電源１３の電圧印加により
電子が陰極層１１から発光層９へ注入されて発光層９内
に貯留されると共に、同じく定電圧電源１３の電圧印加
によりホールが陽極層５からバッファ層７に供給され、
バッファ層７に供給されたホールが界面１５から発光層
９へ注入されることで、発光層９内に貯留された電子と
再結合し、発光が生じる。

【０００４】その際の発光輝度は、単位発光面当たりに
おいてバッファ層７から発光層９に注入されるホールの
量に応じて強くなり、単位発光面当たりにおいてバッフ
ァ層７から発光層９に注入されるホールの量は、印加電
圧が一定の下では、単位発光面当たりの界面１５の面積
の大きさに応じて増加する。ここで「発光面」とは、透
明基板３の底面３ａにより与えられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように、バッファ層７と発光層９との界面１５が平面状
に形成された場合では、単位発光面当たりのバッファ層
７と発光層９との界面１５の面積が効果的に取られてい
ないため、バッファ層７から発光層９へ注入されるホー
ルの注入率があまり良くなく、印加された電圧に対して
効率的に発光が行われていない。

【０００６】そこで、この発明の課題は、単位発光面当
たりのバッファ層と発光層との境界の面積を効率的に大
きく取ることで、バッファ層から発光層へ注入されるホ
ールの注入効率を高めて、効率的に発光が行われるよう
にした有機ＥＬ表示装置及びその製造方法を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
には、この請求項１に記載の発明は、透明基板上に少な
くとも透明電極層、有機層及び背面電極層が順に積層さ
れた有機ＥＬ表示装置において、前記有機層が、前記透
明電極層上に形成されたスポンジ状のホール注入層と、
前記ホール注入層の内部に充填するようにして前記ホー
ル注入層上に積層された発光層とを備えて構成されるも
のである。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１に記載の有機
ＥＬ表示装置を製造する製造方法であって、前記透明基
板上に形成された前記透明電極層上にホール注入層溶液
を塗布する工程と、塗布された前記ホール注入層溶液を
凍結させる工程と、凍結した前記ホール注入層溶液を凍
結した状態で真空乾燥させて前記スポンジ状のホール注
入層に形成する工程と、前記ホール注入層の内部に充填
するようにして前記ホール注入層上に発光層溶液を塗布
する工程と、塗布された前記発光層溶液を乾燥させて前
記発光層を形成する工程と、を含むものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
を図１に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実
施の形態に係る有機ＥＬ表示装置の断面概略図であり、
図２乃至図５はそれぞれ、本発明の第１の実施の形態に
係る有機ＥＬ表示装置の要部の各製造工程を説明する図
である。

【００１０】この実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置１
は、図１に示すように、ガラス基板等の透明基板３上
に、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等により透明電極層
として形成された陽極層５と、バッファ層（ホール輸送
層）８と、発光層１０と、アルミニウムやカルシウム等
により形成された陰極層１１とが順に積層されて有機Ｅ
Ｌ素子が形成され、それら陽極層５及び陰極層１１にそ
れぞれ定電圧電源１３の正極及び負極が接続されて主構
成される。なお、この実施の形態では、バッファ層８と
発光層１０とにより有機層が形成されている。

【００１１】バッファ層８は、ポリエチレンジオキシチ
オフェン（ＰＥＤＴ）等の高分子系有機材料により、所
定の厚さ（例えば０．１μｍ程度）の多孔質海綿状（ス
ポンジ状）に形成されて成る。

【００１２】このバッファ層８は、多孔質海綿状に形成
されることで、その全表面がその外表面とその内部に形
成された無数の各孔の内表面との総和で与えられ、これ
により、単位発光面当たり内に、発光面３ａの単位面積
よりも遙かに大きな面積のバッファ層表面が形成され
る。即ち、単位発光面当たりのバッファ層８の表面積が
効率的に大きく形成された状態となる。

【００１３】発光層１０は、ポリフルオレンやポリフェ
ニレンビニレン等の有機発光材料により、バッファ層８
の内部に形成された無数の各孔内に充填されると共にバ
ッファ層８の外表面を被覆するようにしてバッファ層８
の上面に所定の厚さ（例えば０．１μｍ程度）に積層さ
れて形成される。

【００１４】この状態で、発光層１０は、バッファ層８
の外表面とその内部に形成された無数の各孔の内表面と
を介してバッファ層８と接合しており、これにより単位
発光面当たりのバッファ層８と発光層１０との界面の面
積が効率的に大きく形成される。

【００１５】これにより、定電圧電源１３の電圧印加に
よって陽極層５からバッファ層８に供給されたホール
は、発光層１０に注入される際にバッファ層８の界面全
面から注入されることで、印可された電圧に対して効率
的に一度に多くの量が発光層１０に注入されることとな
り注入効率が向上する。

【００１６】そして、界面全面から効率的に一度に多く
のホールが発光層１０に注入されることで、同じく定電
圧電源１３の電圧印加により陰極層１１から発光層１０
に注入されて発光層１０に貯留されている電子と再結合
するホールの割合が増加し、効率的に発光が行われる。

【００１７】次に、上記有機ＥＬ表示装置１の製造方法
を図２乃至図５に基づいて説明する。

【００１８】まず、透明基板３上に陽極層５が適宜厚さ
に製膜形成されたものを準備し、図２に示すように、そ
の陽極層５上に、バッファ層溶液（ホール注入層溶液）
８ａをスピンコート、印刷法、インジェクト塗布等の適
当な方法で所定の範囲に所定の厚さ（例えば０．１μｍ
程度）で塗布する。ここで、このバッファ層溶液８ａ
は、バッファ層８の材料となるポリエチレンジオキシチ
オフェン（ＰＥＤＴ）等の高分子系有機材料を、所定の
有機溶媒に溶解して作られたものが用いられている。

【００１９】そして、陽極層５上に塗布された上記バッ
ファ層溶液８ａを、それが乾燥する前に液体窒素等を用
いて凍結し、凍結した状態で真空乾燥（いわゆる凍結乾
燥させる）して溶媒を昇華させる。これにより、凍結し
たバッファ層溶液８ａの中から、そのバッファ層溶液８
ａに溶解した高分子系有機材料の分布状態が崩壊される
ことなく、溶媒だけが除去されて、図３に示すように、
多孔質海綿状のバッファ層８が形成される。

【００２０】そして、図４に示すように、発光層溶液１
０ａを、スピンコート、印刷法、インジェクト塗布等の
適当な方法で、多孔質海綿状に形成されたバッファ層８
の内部に充填すると共にそのバッファ層８の外表面を被
覆するようにして、バッファ層８上に所定の厚さで塗布
し、乾燥させて発光層１０を形成する。ここで、この発
光層溶液１０ａは、発光層１０の材料となるポリフルオ
レンやポリフェニレンビニレン等の有機発光材料を、所
定の有機溶媒に溶解して作られたものが用いられてい
る。

【００２１】そして、図５に示すように、発光層１０上
に、アルミニウムやカルシウム等の金属を真空蒸着法等
により蒸着させて陰極層１１を形成する。

【００２２】このようにして、有機ＥＬ素子、特にバッ
ファ層８及び発光層１０が形成される。

【００２３】以上のように構成された有機ＥＬ表示装置
１によれば、バッファ層８が多孔質海綿状に形成され、
発光層１０がバッファ層８の内部に充填されると共にバ
ッファ層８の外表面を被覆するようにしてバッファ層８
上に積層されることで、単位発光面当たりのバッファ層
８と発光層１０との界面の面積が効率的に大きく形成さ
れているため、定電圧電源１３により印加された電圧に
対して効率的に一度に多くのホールをバッファ層８から
発光層１０に注入できるようになる。これにより、印可
された電圧に対してバッファ層８から発光層１０へのホ
ールの注入効率が高められ、低電圧で効率良く発光が行
えるようになる。

【００２４】また、上記の有機ＥＬ表示装置の製造方法
によれば、バッファ層８及び発光層１０が高分子系有機
材料により形成されるため、それらの形成にスピンコー
ト塗布、印刷塗布、インジェクト塗布等の簡便な製膜法
を適用しており、これにより低コストで有機ＥＬ素子を
形成できる。

【００２５】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、バッフ
ァ層が多孔質海綿状に形成されると共に、発光層がバッ
ファ層の内部に充填されるようにしてバッファ層上に積
層されることで、単位発光面当たりのバッファ層と発光
層との界面の面積が効率的に大きく形成されているた
め、定電圧電源により印加された電圧に対して効率的に
一度に多くのホールをホール輸送層から発光層に注入で
きるようになる。これにより、印可された電圧に対して
ホール輸送層から発光層へのホールの注入効率が高めら
れ、低電圧で効率良く発光が行えるようになる。

【００２６】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の有機ＥＬ表示装置を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の第１の実施の形態に係るＥ
Ｌ表示装置の断面概略図である。

【図２】図２は、この発明の第１の実施の形態に係るＥ
Ｌ表示装置の製造工程のうちバッファ層溶液を塗布する
工程を説明する図である。

【図３】図３は、図２で塗布されたバッファ層溶液をス
ポンジ状のバッファ層に形成する工程を説明する図であ
る。

【図４】図４は、図３で形成されたバッファ層上に発光
層を形成する工程を説明する図である。

【図５】図５は、図４で形成されたバッファ層上に陰極
層を形成する工程を説明する図である。

【図６】図６は、従来の有機ＥＬ表示装置の断面概略図
である。

【符号の説明】

１ 有機ＥＬ表示装置 ３ 透明基板 ５ 陽極層 ８ バッファ層 ８ａ バッファ層溶液 ９，１０ 発光層 １０ａ 発光層溶液 １１ 陰極層 １３ 定電圧電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 純一 愛知県名古屋市南区菊住１丁目７番10号 株式会社ハーネス総合技術研究所内 Ｆターム(参考） 3K007 AB02 AB06 AB18 CA01 CB01 DA01 DB03 EB00

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板上に少なくとも透明電極層、有
   機層及び背面電極層が順に積層された有機ＥＬ表示装置
   において、 前記有機層が、前記透明電極層上に形成されたスポンジ
   状のホール注入層と、前記ホール注入層の内部に充填す
   るようにして前記ホール注入層上に積層された発光層と
   を備えて構成されることを特徴とする有機ＥＬ表示装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置を製
   造する製造方法であって、 前記透明基板上に形成された前記透明電極層上にホール
   注入層溶液を塗布する工程と、 塗布された前記ホール注入層溶液を凍結させる工程と、 凍結した前記ホール注入層溶液を凍結した状態で真空乾
   燥させて前記スポンジ状のホール注入層に形成する工程
   と、 前記ホール注入層の内部に充填するようにして前記ホー
   ル注入層上に発光層溶液を塗布する工程と、 塗布された前記発光層溶液を乾燥させて前記発光層を形
   成する工程と、を含むことを特徴とする有機ＥＬ表示装
   置の製造方法。