JP2002252087A - 有機発光表示装置 - Google Patents
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Abstract
提供する。 【解決手段】基板101上に駆動層102、第1透明電
極103、発光層104及び第2透明電極105を形成
し、有機発光層110で発光し第1透明電極103側に
出射した光を、駆動層102内に形成した反射膜106
で反射し、第2透明電極105から出射する。また、駆
動層102内層間絶縁膜107の膜厚を最適化し、有機
発光層110から直接第2透明電極側に出射した光と、
反射膜106により反射された光の干渉効果を利用して
出射光強度を高める。全光強度が最大で10倍程度増加
した。
Description
に関わり、特に、アクティブマトリクス有機発光表示装
置に関わる。
い、マン・マシンインターフェイスとして用いられる平
面型の表示装置がクローズアップされている。平面型表
示装置としては、従来、液晶ディスプレイが用いられて
いる。しかしながら、液晶表示装置には、狭視野角、低
速応答性といった問題点が挙げられる。
示装置が次世代平面型表示装置として注目を受けてい
る。有機発光表示装置は、自発光、広視野角、高速応答
特性といった優れた特性を有する。
る。ガラス基板上にITO等の第1透明電極、有機正孔輸
送層、有機発光層、有機電子輸送層等の発光層、低仕事
関数の第2電極を形成する。両電極間に数V程度の電圧
を印加し、各電極に、それぞれ、正孔、電子が注入さ
れ、輸送層を経由して発光層で結合し、エキシトンが生
成される。エキシトンが基底状態に戻る際に発光する。
発光光は第1透明電極を透過して基板側から取出す。
トリクス表示装置とアクティブマトリクス表示装置があ
る。単純マトリクス表示装置は、複数の陽極ラインと陰
極ラインが交差した画素位置に正孔輸送層、発光層、電
子輸送層等の有機層が形成されており、各画素は1フレ
ーム期間中、選択時間のみ点灯する。単純マトリクス表
示装置は構造が単純であるという利点を有する。
くなるので、駆動電圧を高くし、瞬間輝度を高くする必
要がある。そのため、有機EL素子の寿命が短くなる問題
がある。また、有機EL素子は電流駆動であるため、大画
面では配線抵抗等による電圧降下が生じ、画素間の均一
画質化が困難となる。以上のことより、単純マトリクス
表示装置では、高精細、大画面化に限界がある。
は、各画素を構成する有機EL素子に、2〜4個の薄膜ト
ランジスタのスイッチング素子から構成される駆動部が
接続されており、1フレーム期間中の全点灯が可能とな
る。そのため、輝度を高くする必要がなく、有機EL素子
の寿命を長くすることが可能となる。一方、前述したよ
うに、従来の有機EL素子では、発光光を基板側から取出
すため、駆動部により開口率が制限される。以上の問題
点を解決するために、上部電極を透明化し、発光光の取
出しを上部電極側から行う試みがある。
構成にし、第1層にMg:Ag等の注入層、第2層にITO等
の透明電極を用い、上部電極から光を取出す有機EL素子
を開示している。
であるアルカリ土類金属酸化物で構成された電子注入層
と透明陰極材料からなる有機EL素子を開示している。
下部電極の外側に反射膜を有する有機EL素子を用いたデ
ィスプレイを開示している。この発明では、発光領域で
発光し、下部電極側に向かった光を反射膜で反射させ、
上部電極側から取出すことが可能となり、光量が増大す
る。
出す有機EL素子では、透明電極を有機層の上部に形成す
る必要がある。透明電極は金属電極と比べて形成時に有
機層にダメージを与えるため、この構成の有機EL素子は
特性が低下する。そのため、高効率化するための構成を
検討する必要がある。
号公報で開示された、基板側に発光した光を反射膜を用
いて上部電極から光を取出す方法が挙げられる。しか
し、同方法では、直接上部電極側に出射する光と反射膜
によって反射された光が干渉効果を起こし、有機EL素子
の発光領域から反射膜の光路長により、上部電極を出射
した全光量が変化する。
を増大させるため、有機EL素子の発光領域から反射膜の
光路長を最適化することを目的とする。
増大させない素子構成の提供を目的とする。
る赤色(R)、緑色(G)、青色(B)発光有機EL素子に対し
て、それぞれ、上部電極から出射した全光量を増大させ
るため、有機EL素子の発光領域から反射膜までの光路長
を最適化した有機EL表示装置の提供を目的とする。
極、発光層及び第2透明電極を有する有機発光素子と、
前記有機発光素子を制御するスイッチング素子を有する
駆動層を備える有機発光表示装置において、前記駆動層
内の層間絶縁膜を介して反射膜を設け、前記反射膜が前
記第1透明電極の一方の外側にあることを特徴とする。
極、発光層、第2透明電極を有する有機発光素子が、上
記の順に構成される有機発光表示装置において、前記駆
動層内の層間絶縁膜を介して反射膜を設け、前記反射膜
が前記第2透明電極の外側にあることを特徴とする。
電極を有し、カラー表示を行うための発光中心波長の異
なった複数の有機発光素子と、前記有機発光素子を制御
するスイッチング素子を有する駆動層を備える有機発光
表示装置において、前記駆動層内の複数の層間絶縁膜を
介して反射膜を設け、前記反射膜が前記第1透明電極の
外側にあることを特徴とする。
光素子の発光領域から前記反射膜表面の光路長dが、式
(1)を満足することが望ましい。
の実施形態について説明する。図1〜図4は本発明によ
る有機発光表示装置の実施例1を示し、図1は有機発光
表示装置の断面を模擬的に示す模式図、図2は有機発光
表示装置の真上から見た平面図、図3は図2のA−A’
線、B−B’線における断面図、図4は図2のC−C’
線、D−D’線における断面図である。
図を用いて説明する。基板101上に駆動層102と、
有機発光素子、つまり有機EL素子を構成する第1透明電
極103、発光層104及び第2透明電極105を形成
する。
機正孔輸送層109、有機発光層110、有機電子輸送
層111からなる。有機正孔注入層108、有機電子輸
送層111がない構造もある。また、第2透明電極は電
子注入層112、透明電極113からなる。
る電極層を用いて反射膜106を形成する。したがっ
て、有機発光層110で発光した光のうち、一部は直接
第2透明電極105から出射され、他の一部は反射膜1
06で反射されて第2透明電極105から出射される。
ここで、反射膜106上に形成される層間絶縁膜107
の膜厚を最適化して、2光路の発光光の干渉効果で出射
光強度を高める。
制御の有機発光表示装置を説明する。図2から図4に示
すように、第1トランジスタ123、第2トランジスタ
125、容量124からなる。
る。ガラス基板101上にLPCVDを用いて膜厚50nmのa−
Si膜を形成する。原料はSi2H6であり、基板温度は450℃
であった。次に、XeClエキシマレーザを用いて、膜全面
をレーザアニールした。レーザアニールは2段階で行っ
た。1回目、2回目の照射エネルギーは、それぞれ、18
8mJ/cm2、290mJ/cm2であった。これにより、a−Siが
結晶化され、p−Siとなった。次に、p−Si膜を、CF4を
用いたドライエッチングでパターン化した。
mのSiO2膜を形成した。SiO2膜はTEOSを原料としてPECVD
法で形成した。
TiW膜をスパッタリング法により作製し、パターニング
した。併せて、ゲート線116、第2トランジスタゲー
ト電極121、及び容量124電極130もパターニン
グした。
26の上部から、パターン化されたp−Si層に4×1015イ
オン/cm2、エネルギー80keVのPイオンを注入した。上
部にゲート電極がある領域にはPイオンが注入されず、
チャネル領域114となる。
300℃、3時間加熱し、イオンを活性化し、ドーピングが
有効に行われるようにした。P−Siのイオン注入された
領域は2kΩ/□の面抵抗値となった。その上に、第1
層間絶縁層127としてSiNx膜を成膜した。膜厚は200n
mである。
絶縁膜126及び第1層間絶縁膜127に、コンタクト
ホールを形成した。さらに、第2トランジスタのゲート
電極121上部の第1層間絶縁膜127にコンタクトホ
ールを形成した。
mのAl膜を形成する。ホトリソグラフィ工程により信号
線117、コモン線120を形成する。また、第1トラ
ンジスタ123のソース電極118及びドレイン電極1
19、第2トランジスタ125のソース電極132及び
ドレイン電極122、容量124の電極130、131
を形成する。
極118を、信号線117と接続する。また、第1トラ
ンジスタのドレイン電極119は第2トランジスタのゲ
ート電極121を接続する。また、第1トランジスタの
ドレイン電極119を容量124の電極130と接続す
る。第2トランジスタのソース電極132はコモン線1
20と接続する。また、第2トランジスタのドレイン電
極122は有機EL素子の第1透明電極103と接続す
る。さらに、反射膜106を画素開口部下に位置する領
域に形成した。
膜を成膜した。膜厚は195nmである。第2トランジスタ
のドレイン電極122上部にコンタクトホールを設け
る。その上にスパッタリング法を用いて、厚さ150n
mのITO膜を形成し、ホトリソグラフティ法を用いて
第1透明電極103を形成する。電極サイズは、250×1
00μm2である。
ン、純水の順に、それぞれ超音波洗浄を3分間行った。
洗浄後、窒素ガスを用いて乾燥させた後、80℃のオーブ
ンで5分間乾燥させた。次に、O2プラズマクリーニング
を行った。RFパワーは20W、クリーニング時間は1分で
ある。プラズマクリーニングを行った基板を大気に曝す
ことなく、真空蒸着チャンバーにセットした。
用いて有機発光素子の形成方法について説明する。第1
の透明電極103上に、膜厚50nmの4,4'−ビス[N−(1−
ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル膜(以下、a
−NPD膜と略記する。)を形成した。このa−NPD膜は有機
正孔輸送層109として機能する。その上に、膜厚60n
mのトリス(8−キノリノール)アルミニウム膜(以下、Al
q膜と略記する。)を形成した。Alq膜は、有機発光層1
10及び有機電子輸送層として機能する。
とAgの合金膜を形成した。2元同時蒸着法を用いて蒸着
レートを、それぞれ、1.4nm、0.1nmに設定し、膜厚10nm
を蒸着した。次に、スパッタリング法により、透明電極
113としてIn−Zn−O膜を200nm成膜した。In−Zn−O
膜は非晶酸化物膜である。ターゲットには、In/(In+Z
n)=0.83であるターゲットを用いた。成膜条件は、Ar:
O2混合ガスを雰囲気として真空度0.2Pa、スパッタリン
グ出力2W/cm2である。Mg:Ag/In−ZnO積層膜は透明
陰極として機能し、その透過率は65%であった。
mで発光する。また、発光領域はa−NPD膜とAlq膜の界面
である。発光領域で基板側方向に発光した光は、有機正
孔輸送層109、第1透明電極103、第2層間絶縁膜
128を透過し、反射膜106で反射して有機EL素子に
入射し、第2透明電極105から出射する。この反射膜
106に反射されて出射した光と、発光領域から直接第
2透明電極105を出射した光の光路差は以下の通りで
ある。
D)+屈折率(ITO)・膜厚(ITO)+屈折率(SiNx)・膜厚(SiN
x))=2(1.6・50+2.0・70+1.9・230)=1314nmこの光
路差は式(1)で示した発光領域から反射膜表面の光路
長の2倍すなわち、2dに対応する。よって、n=2の
式(1)を満足する。このため、正の干渉効果により、
2つの光強度を足し合せた値が全光強度となる。10V印
加により、輝度値は100cd/m2であった。一方、第2層
間絶縁膜128の膜厚を160nmにしたところ、光路差が
発光中心波長の2倍となる。この場合、負の干渉効果に
より全光強度は、輝度値で10cd/m2であった。
第2透明電極105を出射する光と、反射膜106によ
り反射されて第2透明電極105を出射する光が、発光
中心波長の2.5倍の光路差をもって干渉するので、全光
強度が最大で10倍程度増加した。
ー表示が可能な有機発光表示装置を説明する。図5に実
施例2の有機発光表示装置の断面図を示す。ガラス基板
201上に有機EL素子を駆動する駆動層を形成する。作
製方法は、実施例1と同様である。赤色(R)用反射膜
205、緑色(G)用反射膜206、青色(B)用反射
膜207は、それぞれ、ソース電極・ドレイン電極、p
−Siチャネル領域、ゲート電極の形成時に作製する。ま
た、ゲート絶縁膜202の膜厚は60nm、第1層間絶縁膜
203の膜厚は258nm、第2層間絶縁膜204の膜厚は1
25nmとした。
である。第1透明電極208の上に、有機正孔輸送層2
09、有機発光層210、電子注入層211及び透明電
極212を、金属マスクを用いてパターン化した。
は、膜厚50nmのa−NPD、有機発光層215を膜厚60nmの
Alqに、ドーパントとして4−(ジシアノメチレン)−2
−メチル−6−(p−ジメチルアミノスチリル)−4H−
ピランを共蒸着したものを用いた。
は、膜厚50nmのa−NPD、有機発光層220に、膜厚60nm
の4,4'−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニル
を用いた。
7,222から出射した光と、発光領域から直接上部陰
極を出射した光の光路差は以下の通りである。
45・60)=1837.5nm (B):2(1.6・50+2.0・70+1.9・125+1.45・258)=1
662.5nm これらの光路差は、発光中心波長の、それぞれ、1.5
倍、3.5倍、3.5倍である。このため、正の干渉効果によ
り、2つの光強度を足し合せた値が全光強度となる。10
V印加により、輝度値はそれぞれ、30cd/m2、100cd/m
2、80cd/m2であった。本実施例によれば、R,G、B
の取出し光強度を増大するフルカラーの表示装置が実現
できる。
を取出す構成の有機発光表示装置において、直接第2透
明電極方向に出射する光と基板方向に出射し反射膜で反
射された光との干渉効果によって、取出し光強度が増大
する効果がある。また、反射膜を駆動部の電極と同時形
成することから、作製プロセスの簡素化が図れる。
う層間絶縁膜の膜厚及び反射膜を作製するので、各色の
取出し光強度が増大するフルカラー有機発光表示装置を
提供できる効果がある。
式図。
面図。
図。
図。
光表示装置の断面図。
…第1透明電極、104…発光層、105…第2透明電
極、106,205,206,207…反射膜、107…
層間絶縁膜、108…有機正孔注入層、109,209,
214,219…有機正孔輸送層、110,210,21
5,220…有機発光層、111…有機電子輸送層、1
12,211,216,221…電子注入層、113,21
2,217,222…透明電極、114…第1トランジス
タのチャネル領域、115…第1トランジスタのゲート
電極、116…ゲート線、117…信号線、118…第
1トランジスタのソース電極、119…第1トランジス
タのドレイン電極、120…コモン線、121…第2ト
ランジスタのゲート電極、122…第2トランジスタの
ドレイン電極、208,213,218…第1透明電極、
123…第1トランジスタ、124…容量、125…第
2トランジスタ、126,202…ゲート絶縁膜、12
7,203…第1層間絶縁膜、128,204…第2層間
絶縁膜、130,131…容量電極、132…第2トラ
ンジスタソース電極、133…第2トランジスタチャネ
ル領域。
Claims (4)
- 【請求項1】 第1透明電極、発光層及び第2透明電極
を有する有機発光素子と、前記有機発光素子を制御する
スイッチング素子を有する駆動層を備える有機発光表示
装置において、 前記駆動層内の層間絶縁膜を介して反射膜を設け、前記
反射膜が前記第1透明電極の外側にあることを特徴とす
る有機発光表示装置。 - 【請求項2】 基板及び駆動層と、第1透明電極、発光
層、第2透明電極の有機発光素子が、上記の順で階層構
成される有機発光表示装置において、 前記駆動層内の層間絶縁膜を介して反射膜を設け、前記
反射膜が前記第2透明電極の外側にあることを特徴とす
る有機発光表示装置。 - 【請求項3】 第1透明電極、発光層及び第2透明電極
を有し、カラー表示を行うための発光中心波長の異なっ
た複数の有機発光素子と、前記有機発光素子を制御する
スイッチング素子を有する駆動層を備える有機発光表示
装置において、 前記駆動層内の複数の層間絶縁膜を介して反射膜を設
け、前記反射膜が前記第1透明電極の外側にあることを
特徴とする有機発光表示装置。 - 【請求項4】 請求項1、2または3において、 前記有機発光素子の発光領域から前記反射膜表面の光路
長dが、式(1)を満足することを特徴とする有機発光
表示装置。 2d=(n+1/2)X・λ …(1) ただし、λは発光する光の中心波長、nは整数である。
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