JP2003338383A - 有機elパネル及びその製造方法 - Google Patents

有機elパネル及びその製造方法

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Ryuji Nishikawa
龍司 西川
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 点欠陥の発生を抑制する。 【解決手段】 正孔輸送層52の厚みを150nmを超
える値、好ましくは170nm以上とした。従って、有
機発光層54の形成の際にダストが混入し、陰極の一部
が正孔輸送層52の表面に位置した場合においても、正
孔輸送層52が絶縁破壊することを防止でき、点欠陥の
発生を抑制できる

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一対の電極間に、
少なくとも有機発光層と、正孔輸送層とを有する有機E
L素子をマトリクス配置した有機ELパネルに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、フラットディスプレイパネル
の1つとして、有機ELディスプレイパネルが知られて
いる。この有機ELディスプレイパネルは、液晶ディス
プレイパネル(LCD)とは異なり、自発光であり、明
るく見やすいフラットディスプレイパネルとしてその普
及が期待されている。
【0003】この有機ELディスプレイは、有機EL素
子を画素として、これを多数マトリクス状に配置して構
成される。有機EL素子は、ITOなどで構成された陽
極上に正孔輸送層、有機発光層、アルミなどの陰極を積
層した構造を有している。なお、有機発光層と陰極との
間に電子輸送層を配置する場合も多い。
【0004】ここで、陽極および有機発光層は画素毎の
発光領域にのみ存在するようにパターニングするが、正
孔輸送層および陰極はマスクを使用せず表示領域の全面
に形成する。陽極は、画素毎に電流を流すために必然的
に離れて形成され、また有機発光層は発光色が異なる場
合には別々に形成することが必要であり、また画素間で
発光させずに画素毎の区切りを明確にするためである。
一方、マスクなどを使用しない方がプロセス的にも楽で
あり、正孔輸送層、陰極は全面に形成する。また、陰極
は、有機EL素子を上方空間から分離する役割もある。
【0005】このようにして、有機ELパネルが形成さ
れ、これによって表示が行われる。
【0006】ここで、製造された有機ELパネルの試験
を行うと、所望の発光がなされない欠陥画素が存在す
る。この欠陥には、電流供給を制御するTFT(薄膜ト
ランジスタ)に欠陥があったり、有機EL素子自体に問
題があったりする場合がある。
【0007】欠陥画素には、常時発光してしまう輝点欠
陥画素と、発光しないダークスポットがあり、有機EL
素子について問題がある場合には、通常ダークスポット
となる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】この有機EL素子の欠
陥について、検討した結果、製造中に有機発光層にダス
トが混入し、これが原因になっている場合があることを
発見した。すなわち、上述のように、発光層は画素毎の
個別のパターンとする必要があり(電子輸送層も有機発
光層と同一のパターンとする場合も多い)、この有機発
光層のパターン形成のためには蒸着源の前にマスクを配
置して蒸着を行う。そして、このマスクの使用が蒸着環
境にダストを持ち込み有機発光層にダストが混入する。
【0009】このようにして、有機発光層の形成時にダ
ストが混入すると、このダストは正孔輸送層上にのる。
そして、このダストが存在すると、有機発光層(さらに
電子輸送層を含んだ有機層)は薄いため、ダストをカバ
ーすることができず、陰極がダストの周囲で直接正孔輸
送層に接触してしまい、これによって陰極と陽極と正孔
輸送層を介して直接位置することになり、陰極陽極間が
狭くなってしまう。そこで、その部分にリーク電流が流
れ、発光しない画素が生じる。
【0010】本発明は、ダークスポットの発生を効果的
に防止できる有機ELパネルの製造に関する。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、正孔輸送層の
厚みを150nmを超える(好ましくは170nm以上
の)厚みとする。
【0012】これによって、有機発光層にダストなどが
混入し、正孔輸送層の上面に陰極が至った場合において
も、絶縁破壊を起こす危険がなく、有機EL素子の欠陥
発生を減少することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面に基づいて説明する。
【0014】図1に、画素の構成について示す。ここ
で、アクティブマトリクス型の素子基板には、1画素に
2つのTFTと、1つの容量、1つの有機EL素子EL
が形成されるが、この図においては、駆動TFT40
と、有機EL素子ELのみを示している。
【0015】図において、素子基板は、ガラス基板30
上に形成された駆動TFT40を有している。この駆動
TFT40と有機EL素子ELの構成を示す。このよう
に、駆動TFT40はガラス基板30上に形成され、こ
の駆動TFT40は、低温ポリシリコンで形成されてい
る能動層40aを有している。この能動層40aは、両
端が不純物がドープされたソース領域、ドレイン領域と
なっており、これらに挟まれた中央部がチャネル領域と
なっている。このチャネル領域の上部には酸化シリコン
からなるゲート絶縁膜40bを介しゲート電極40cが
形成されている。ゲート絶縁膜40bおよびゲート電極
40cは、層間絶縁膜34に覆われており、ゲート電極
40cの両側には、層間絶縁膜34のコンタクトホール
を介しソース領域およびドレイン領域に接続されるソー
ス電極40d、ドレイン電極40eが形成されている。
そして、ソース電極32d、ドレイン電極32eの上端
が層間絶縁膜34の表面に位置している。
【0016】また、層間絶縁膜34の表面上には、ドレ
イン電極40eと電源ラインVLを接続するメタル配線
等が配置される。さらに、この層間絶縁膜34を覆っ
て、第1平坦化膜36が形成されている。
【0017】そして、第1平坦化膜36の上面には、I
TOから構成される透明電極50が形成され、この一端
が第1平坦化膜36のコンタクトホールを介し駆動TF
T40のソース電極40dに接続されている。
【0018】また、この透明電極50は、有機EL素子
の陽極を構成し、この透明電極50上には、正孔輸送層
52、有機発光層54、電子輸送層56を介し、金属製
の陰極58が形成されている。なお、透明電極50の周
辺および側方には第2平坦化膜60が配置されている。
また、有機発光層54は、形成の際の位置ずれに対応す
るため透明電極50より大きいが、画素領域内にのみ存
在するように、第2平坦化膜60上にまで延びるが、す
ぐに終端している。一方、有機発光層54以外の正孔輸
送層52、電子輸送層56は、全面に広がって形成され
ている。ただし、電子輸送層56は、Alq3など発光
する材料を含む場合もあり、電子輸送層56も有機発光
層54と同様に発光部のみに限定して形成する場合も多
い。
【0019】このような構成において、有機発光層54
は、画素毎にパターニングして形成する。このパターニ
ングは、真空蒸着における蒸発物をマスクを用いて、規
制することによって行う。このようなマスクには、ダス
トがつきやすく、特に0.3μm程度以下のダストは、
その混入を完全に防止することは難しい。
【0020】そして、有機発光層54の形成時におい
て、このようなダストが混入すると、図2に示すよう
に、そのダストによって、有機発光層54が分断され
る。そして、その後、電子輸送層56、陰極58を順に
形成したときにも、ダストの周りには、不連続な部分が
発生してしまい、陰極の一部が正孔輸送層52に直接接
する場所も生じてしまう。
【0021】このような状態の有機EL素子では、最大
電圧印加時においては、その電圧(例えば、12V)が
正孔輸送層52に印加され、通常の場合には正孔輸送層
52が絶縁破壊を起こし、その部分で短絡してしまい、
欠陥画素になってしまう。そして、このような変質が起
こると、これによって、正孔輸送層52の表面における
変質が広がり、周りの画素にまで影響が及びやすくな
る。
【0022】ところが、本実施形態では、図3に示すよ
うに、この正孔輸送層52の厚みが150nmを超える
よう(好ましくは170nm以上)に設定されており、
厚くなっている。そこで、12Vの印加では、正孔輸送
層52が、絶縁破壊を起こさない。従って、ダストが混
入した場合においても、正孔輸送層52が破壊されるこ
とがなく、上述のような欠点発生を防止することができ
る。
【0023】また、図4に示すように、有機発光層54
の形成位置がずれた場合には、透明電極50上であって
も、有機発光層54が存在しない場合も生じる。このよ
うな場合にも、正孔輸送層52に大きな電圧がかかる
が、本実施形態によれば、正孔輸送層52が比較的厚い
ため、絶縁破壊を起こすおそれがない。なお、図におい
ては、電子輸送層56も有機発光層54と同様に画素に
対応してパターニングしている。
【0024】また、電子輸送層56は、存在しない場合
もあり、また電子輸送層56には、Alq3などの発光
機能を有するものが用いられる場合もあり、電子輸送層
56は有機発光層54と同じようにマスクを用いてパタ
ーニングされる場合も多く、このような場合に正孔輸送
層52を介し陽極50と陰極58が向き合う場合が発生
しやすい。この場合には正孔輸送層52の両側に電圧が
そのままかかる。
【0025】ここで、本実施形態では、正孔輸送層52
は、トリフェニルアミンの2量体系化合物であるNPD
や、NPB(N,N-di(naphthalene-1-yl)- N,N-diphenyl-
benzidene)などで構成されている。このNPDの正孔輸
送層52における一定電圧印加時における正孔輸送層5
2の厚みとリーク電流の関係を図5に示す。このよう
に、正孔輸送層52の厚みを150nmを超えるよう
(好ましくは、170nm以上)にすることで、有機E
L素子における陽極、陰極間のリーク電流を少なくで
き、絶縁破壊を防止できることが分かる。
【0026】なお、リーク電流の防止の観点からは、正
孔輸送層52の厚みはいくら厚くてもよいが、有機EL
素子としての機能のためには、薄い方がよい。図5か
ら、厚み300nm以上としてもリーク電流防止の機能
にはあまり差がなく、300nm以下の方が効率的であ
る。また、正孔輸送層52を厚くするとそのだけ材料費
が高くなるという欠点もある。
【0027】また、この正孔輸送層52の厚みによって
透過光の干渉が影響を受ける。比較的波長の小さい青色
側の光において、正孔輸送層52の厚みが240nm程
度とした場合に、その透過が効率的になる。このため、
この240nmを中心として±20%程度の範囲は透過
率が比較的よい。そこで、この観点からも正孔輸送層5
2の厚みは300nm以下に設定することが好適であ
る。
【0028】ここで、有機ELパネルにおいては、画素
毎にRGBのいずれかを発光させるように、発光材料を
画素毎に変更するRGBタイプと、各画素の発光色は一
色(例えば白)として、カラーフィルタ等によって各画
素の色をRGBに変換するタイプがある。
【0029】前者のRGBタイプの場合は、各色の発光
効率などを考慮すると、正孔輸送層52の厚みが180
nm〜190nm程度とするとパネルとして最も適切で
あることが分かった。また、白色に発光させるタイプ
は、オレンジ色の発光層と、緑色の発光層を積層し、両
発光層からの光により白色とするタイプが好適である。
この場合における正孔輸送層52の厚みは240nm±
20%程度が好適である。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
正孔輸送層の厚みを150nmを超える(好ましくは1
70nm以上の)厚みとすることで、有機発光層にダス
トなどが混入し、正孔輸送層の上面に陰極が至った場合
においても、絶縁破壊を起こす危険がなく、有機EL素
子の欠陥発生を減少することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 画素部分の構成を示す図である。
【図2】 ダストによる各層の構成を示す図である。
【図3】 ダストが存在する場合であって、正孔輸送層
が厚い場合の構成を示す図である。
【図4】 パターンがずれた場合の構成を示す図であ
る。
【図5】 リーク電流の特性を示す図である。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の電極間に、少なくとも有機発光層
    と、正孔輸送層とを有する有機EL素子をマトリクス配
    置した有機ELパネルであって、 前記正孔輸送層の厚みを150nmを超える大きさ、好
    ましくは170nm以上とした有機ELパネル。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の有機ELパネルにおい
    て、 前記正孔輸送層の厚みを170nm以上とした有機EL
    パネル。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の有機ELパネ
    ルにおいて、 前記正孔輸送層は、トリフェニルアミンの2量体系の化
    合物であるNPDまたはNPBを正孔輸送材料として含
    む。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1つに記載の有
    機ELパネルにおいて、 有機EL素子の周辺部において、前記一対の電極が正孔
    輸送層のみを介し対向する部分が存在する有機ELパネ
    ル。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1つに記載の有
    機ELパネルにおいて、 前記正孔輸送層の厚みは、300nm以下である有機E
    Lパネル。
  6. 【請求項6】 一対の電極間に、少なくとも有機発光層
    と、正孔輸送層とを有する有機EL素子をマトリクス配
    置した有機ELパネルの製造方法であって、 前記有機EL素子の陽極を形成した後に、 全面に正孔輸送層を150nmを超える厚みで形成し、 形成された正孔輸送層の上にマスクを用いて有機EL素
    子毎に区切って、有機発光層を形成する有機ELパネル
    の製造方法。
  7. 【請求項7】 請求項6に記載の有機ELパネルの製造
    方法において、 前記正孔輸送層の厚みを170nm以上とする有機EL
    パネルの製造方法。
  8. 【請求項8】 請求項6または7に記載の有機ELパネ
    ルの製造方法において、 前記正孔輸送層は、トリフェニルアミンの2量体系の化
    合物であるNPDまたはNPBを正孔輸送材料として含
    む。
  9. 【請求項9】 請求項6〜8のいずれか1つに記載の有
    機ELパネルの製造方法において、 前記正孔輸送層の厚みは、300nm以下である有機E
    Lパネルの製造方法。
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