JP2004087358A

JP2004087358A - 有機ｅｌ表示装置

Info

Publication number: JP2004087358A
Application number: JP2002248328A
Authority: JP
Inventors: Hironori Tsujimura; 辻村　裕紀
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2002-08-28
Filing date: 2002-08-28
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2022-08-28
Also published as: JP3999606B2

Abstract

【課題】相対的に低い駆動電圧で光を２方向出射させることが可能な構造を有し、かつ出射される光の光量減少の抑制や色みの安定化も図れる有機ＥＬ表示装置を提供する。
【解決手段】基板２に設けられた複数の表示素子１を備え、かつ、これらの表示素子１のそれぞれが、第１電極要素３３、電界を与えることにより発光する発光要素４３を有する有機要素４０、および第２電極要素３４がこの順に積層形成された形態を有する有機ＥＬ表示装置において、第２電極要素３４には、発光要素４３からの光を出射させるための開口部９を設けた。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、一対の電極要素間に発光要素を設け、一対の電極要素により発光要素に電界を与えて発光させる表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エレクトロルミネセントを利用したＥＬ表示装置の開発が盛んに行われている。ＥＬ表示装置は、陽極と陰極との間に発光層を設けた構成を有している。ＥＬ表示装置では、液晶表示装置と同様に、画素ごとにＴＦＴなどのスイッチを設けて各画素を個別に駆動するアクティブ駆動方式の他、線順次方式に代表されるパッシブ駆動方式を採用することができる。このようなＥＬ表示装置は、使用される発光性化合物の種類により、無機ＥＬ表示装置と有機ＥＬ表示装置に分類することができる。
【０００３】
ここで、有機ＥＬ表示装置の一例を挙げれば、図７に画素の断面を模式的に示したように、ガラス基板第１面５２ａ上に、陽極としての透明電極５３、正孔輸送層６２、発光層６３、電子輸送層６４、陰極としての反射電極５４を、この順序で積層した構造を有するものがある。このような有機ＥＬ表示装置Ｘ’では、発光層６３で生じた光が正孔輸送層６２、透明電極５３およびガラス基板５２を透過して、ガラス基板第２面５２ｂから外部に出射される。この光の出射方向を第１方向とする。また、発光層６３で生じた光には、第１方向とは逆方向に進むものもあるが、このような逆進光は、反射電極５４にて反射され、有機層６０、透明電極５３およびガラス基板５２を透過することで、第１方向へ向けて外部に出射される。したがって、ガラス基板第１面５２ａ上に透明電極５３−有機層６０−反射電極５４と積層した構造では、有機層６０内の発光層６３から生じた光は最終的に全てガラス基板５２を透過して第１方向へ出射されるので、このガラス基板第２面５２ｂの１面のみが表示画面として用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、図７に示した有機ＥＬ表示装置Ｘ’では、基本的に表示画面はガラス基板第２面５２ｂの１面のみである。たとえば透明電極５３および反射電極５４のいずれも透明な材料により構成すれば、ガラス基板第２面５２ｂおよび陰極第１面５４ａの２面から光を外部に出射させることが可能となるが、透明電極５３および反射電極５４の両方の材料にＩＴＯなどの透明な材料を用いると、銅やアルミニウムなどの抵抗率の小さい金属を用いて反射電極５４を形成する場合に比べ抵抗率が大きい分、駆動電圧が大きくなる。また、光を出射させる際、透明電極５３およびガラス基板５２などを光が通過するので、発光層６３から出射される光の光量に比べて、最終的にガラス基板５２から出射される光の光量の方が少なくなる。さらに、透明電極５３として一般的なＩＴＯを用いるとＩＴＯは可視光の長波長側を透過し易い波長選択性を有しているので、たとえば出射光（表示画面）が赤みがかるなど、色みに影響を与えることがある。
【０００５】
本願発明は、このような事情のもとに考え出されたものであって、相対的に低い駆動電圧で光を２方向出射させることが可能な構造を有し、かつ出射される光の光量減少の抑制や色みの安定化も図れる有機ＥＬ表示装置を提供することを、その課題としている。
【０００６】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００７】
すなわち、本願発明の第１の側面により提供される有機ＥＬ表示装置は、基板に設けられた複数の表示素子を備え、かつ、これらの表示素子のそれぞれが、第１電極要素、電界を与えることにより発光する発光要素を有する有機要素、および第２電極要素がこの順に積層形成された形態を有する有機ＥＬ表示装置であって、上記第２電極要素は、上記発光要素で生じた光を出射させるための開口部を有していることを特徴としている。
【０００８】
好ましい実施の形態において、基板および第１電極要素は、透光性を有するものとして形成されている。
【０００９】
本願発明における有機ＥＬ表示装置は、基板上に第１電極要素−発光要素−第２電極要素の順に積層した形態を有している。ここで、この積層していく方向を積層方向、積層していく方向とは逆の方向を積層逆方向とすると、発光要素で生じた光は第２電極要素に設けられた開口部より積層方向に出射されるものと、透光性を有するように形成された基板および第１電極要素を透過して積層逆方向に出射されるものとの、２方向に光を取り出すことが可能となる。つまり、２方向に光を取り出す場合でも両電極要素とも透明な材料で構成する必要性はなく、たとえば開口部が設けられた第２電極要素を相対的に抵抗率の低い金属で構成すれば低い駆動電圧でもムラなく、２方向に光を出射させることが可能となる。
【００１０】
第２電極要素に開口部を設けたことにより、第１および第２電極要素の両方が不透明な金属で構成されたとしても、発光要素で生じた光は開口部から積層方向に取り出すことが可能である。そのため、両電極要素とも相対的に抵抗率の低い材料で構成すれば、低い駆動電圧でもムラなく、光の出射が可能となる。なお、相対的に抵抗率の低い材料としては、銅やアルミニウムなどが挙げられる。
【００１１】
また、積層方向への光の出射は開口部から行うので、電極要素や基板を透過させて出射させる場合と比べて、最終的に外部に出射される光の光量の減少を抑制できるとともに、たとえばＩＴＯを通過する際に生じることがある、出射光が赤みがかるなどの問題が起こらず、色みの不安定さも解消する。
【００１２】
好ましい実施の形態において、有機要素の少なくとも一部は、透光性を有する金属導体層により覆われ、かつ上記金属導体層は、第２電極要素と少なくとも一部は接している。
【００１３】
金属導体層を形成することにより、本願発明の構成で開口部を設けたことによる有機要素と第２電極要素との接触面積の減少分を補うことができ、これにより電子もしくは正孔の注入効率を向上させることができる。加えて、開口部を設けたことにより大きくなった第２電極要素自体の抵抗も小さくすることができ、これにより駆動電圧を低減させることができる。なお、金属導体層を形成することによる開口部から積層方向へ出射される光の光量の減少を抑制するために、金属導体層は、たとえば金やアルミニウムを厚さ５０ｎｍ以下になるように形成されている。
【００１４】
本願発明は、パッシブ駆動可能なように構成することもできる。たとえば、複数の第１電極要素が第１の方向に並ぶ列状に配置され、かつ上記第１の方向に延びる帯状に形成された複数の第１電極と、複数の第２電極要素が上記第１の方向と交差する第２の方向に並ぶ列状に配置され、かつ上記第２の方向に延びる複数の第２電極とをさらに備えたものとして構成することができる。このとき、開口部は、上記複数の第２電極における上記複数の第１電極と交差する部分に形成するのが好ましい。
【００１５】
また、開口部は、たとえば矩形状または略矩形状とされ、上記開口部における上記第２方向の寸法は、上記第１電極における上記第２方向の寸法よりも小さくされている。
【００１６】
本願発明のその他の利点および特徴については、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明らかとなるであろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００１８】
本願発明の第１の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置Ｘを、図１ないし図５を参照して説明する。
【００１９】
図１に示した有機ＥＬ表示装置Ｘは、基板２およびカバー７と、基板２上に配置された複数の陽極３および複数の陰極４と、マトリクス状に配置された複数の表示素子１と、を備えている。表示素子１は、図２に示したように一対の電極要素３３，３４（陽極要素３３，陰極要素３４）と、これら一対の電極要素３３，３４の間に設けられた有機要素４０とを有しており、この有機要素４０が、一対の電極要素３３，３４を用いた電圧印加に基づくエレクトロルミネセントにより発光するように構成されている。なお、有機要素４０は、各有機層１０における各表示素子１に対応する部分とされている。
【００２０】
また、この表示素子１は、本実施形態において線順次方式によるパッシブ駆動により各表示素子１を駆動させる構成とされたものであって、陽極要素３３および陰極要素３４が互いに交差するように形成されている。なお、陽極要素３３および陰極要素３４は、各陽極３および各陰極４における各表示素子１に対応する部分とされている。
【００２１】
基板２は、図面上には明確に表れていないが、たとえば矩形状であり、透明なガラスもしくはプラスチックフィルムなどからなっている。また、基板２には表示素子１が形成される基板第１面２ａと、陽極３および基板２を透明な材料で形成した場合に光の出射面の１つとなる基板第２面２ｂを有している。以後、この基板第２面２ｂを透過して出射される光の向きを第１方向、その逆方向へ出射される光の向きを第２方向とする。
【００２２】
陽極３は、複数の陽極要素３３が列状に配置され、かつ図１の矢印ＡＢ方向に延びる帯状に形成されている。また、複数の陽極３が、それらの幅方向に並んでいる。これらの陽極３は、たとえばフォトリソグラフィー後、蒸着やスパッタリング、エッチングなどを行うことにより形成される。なお、陽極３を形成する材料としては、ＩＴＯなどが挙げられる。また、１方向（第２方向）へのみ光を出射させる場合は、陽極３が不透明であってもよいので、反射率が高く、かつ有機層１０への正孔注入効率が高い材料が選定される。
【００２３】
有機層１０は、陽極３上に積層形成されており、図１および図２に示したように、陽極３からの正孔注入効率を向上させるために設けられる正孔注入層１１と、正孔を輸送するとともに、励起子の正孔注入層１１への接触防止や電子障壁としての機能を有する正孔輸送層１２と、発光物質を有し、電子と正孔が再結合することにより励起子を生成する場である発光層１３と、電子を発光層１３まで輸送するとともに、正孔障壁としての機能を有する電子輸送層１４と、陰極４からの電子注入効率を向上させるために設けられる電子注入層１５を含んで構成されている。
【００２４】
隣接する陽極３の間、および隣接する有機層１０の間には、絶縁隔壁５が設けられている。この絶縁隔壁５により、陽極３の相互間、有機層１０の相互間の電気的絶縁の確実化が図られている。
【００２５】
陰極４は、複数の陰極要素３４が列状に配置され、かつ図１の矢印ＣＤ方向に延びる帯状に形成されている。加えて、陰極要素３４毎に第２方向への光の出射口となる矩形状の開口部９を有するように構成されている。また、複数の陰極４が、図１の矢印ＡＢ方向に並んでいる。なお、開口部９の形状は、矩形状に限らず、たとえば略矩形状などでもよい。
【００２６】
これらの陰極４は、有機層１０および絶縁隔壁５上に積層形成されており、たとえば図３に示したように、基板第１面２ａ上に陽極３、絶縁隔壁５および有機層１０を積層形成済みの基板２Ａが、陰極形成前工程（図４に例示）および陰極形成後工程（図５に例示）を経て、形成される。なお、陰極４を形成する材料としては、開口部９を有しているため不透明であってもよく、また有機層１０への電子注入を良好にするために、仕事関数または電子親和力が、より小さい材料が選定され、たとえばアルミニウム、マグネシウム−銀合金、アルミニウム−リチウム合金などが挙げられる。
【００２７】
陰極形成前工程は、たとえばマスク法で行われる。図３に示した積層形成済み基板２Ａ上に図４に示したメタルマスク７０を、金属を付着させたい部分にマスク開口部７１を合わせて設置後、真空蒸着することによって行われ、最終的に図４の下図に示したような陰極４ａを形成する。
【００２８】
陰極形成後工程は、たとえばマスク法で行われる。図４に示した陰極４ａ形成済み基板２Ｂ上に図５に示したメタルマスク７２を、金属を付着させたい部分にマスク開口部７３を合わせて設置後、真空蒸着することによって行われ、最終的に図５の下図に示したような陰極４を形成する。この陰極４の形成と同時に形成される開口部９は、陽極３と陰極４が交差する部分に設けられ、矩形状もしくは略矩形状を有している。また、開口部９における矢印ＡＢ方向の寸法は、陽極３における矢印ＡＢ方向の寸法よりも小さくなるように形成されている。この構造により、開口部９の全面からムラなく光を出射させることが可能となる。
【００２９】
カバー７は、カバー内面７ａに反射防止効果を有する低屈折率蒸着膜層６を有しており、図１に示したように有機ＥＬ表示装置Ｘの基板２上を覆って密閉するように形成される。また、カバー７の固定は接着剤３０を用いて行われる。なお、カバー７を構成する材料としては、ガラスなどが挙げられ、低屈折率蒸着膜層６を構成する材料としては、いわゆるＡＲコートなどが挙げられる。
【００３０】
有機要素４０では、陽極要素３３上に正孔注入要素４１、正孔輸送要素４２、有機要素４３、電子輸送要素４４および電子注入要素４５がこの順に積層形成されている。なお、正孔注入要素４１、正孔輸送要素４２、有機要素４３、電子輸送要素４４および電子注入要素４５は、各正孔注入層１１、各正孔輸送層１２、各有機層１３、各電子輸送層１４および各電子注入層１５における各表示素子１に対応する部分とされている。
【００３１】
複数の陽極３および複数の陰極４は、図外のドライバＩＣと導通接続されている。ドライバＩＣからは、複数の陽極３に対して順次走査電圧が印加され、複数の陰極４に対して表示画像に応じた信号電圧がクロックパルスに同期して入力される。
【００３２】
ドライバＩＣにより、選択された表示素子１に対応する陽極要素３３および陰極要素３４の間に閾値以上の電圧が付与された場合には、陽極要素３３からは正孔注入要素４１に正孔が注入され、陰極要素３４からは電子注入要素４５に電子が注入される。電子は、電子輸送要素４４を介して発光要素４３に輸送され、正孔は正孔輸送要素４２を介して発光要素４３に輸送される。発光要素４３では、電子と正孔が再結合して励起子が生成し、この励起子が発光要素４３を移動する。励起子が発光性物質のバンド間に相当するエネルギーを放出することにより、発光性物質ひいては発光要素４３が発光する。図２に良く表れているように本願発明の構造では、有機要素４０内で生じた光を開口部９から直接、第２方向側に取り出すことが可能である。このようにして、選択された表示素子１が発光し、かつ、これらを組み合わせることによって画像が表示される。
【００３３】
なお、有機ＥＬ表示装置Ｘをカラー表示用に構成する場合には、たとえば隣接する３つの発光層１３を、Ｒ発光層、Ｇ発光層、およびＢ発光層からなる組とし、このような組を複数設ければよい。この場合には、Ｒ発光層、Ｇ発光層、およびＢ発光層は、それぞれの色に相当する光を発する発光性物質を含有させてもよいし、それぞれの色に相当する光のフィルターを発光層１３上に設けてもよい。
【００３４】
以上のように、本実施の形態における構成では、有機層１０内で生じた光を開口部９から直接、第２方向側に取り出せる構造を有している。そのため、図７に示したような構成では、基板第２面５２ｂから光を出射させる場合、たとえば透明電極５３としてのＩＴＯや基板としてのガラス基板５２を光が通過するため、最終的に外部に取り出せる光の光量は減少するが、本実施の形態における構成では陰極４に設けられた開口部９から光を出射することができるので、光量の減少は抑制される。加えて、透明電極５３を透過させることなく光を取り出せる構成を有しているので、たとえばＩＴＯを透過させる際に生じることがある、出射光が赤みがかるなどの問題は起こらず、色みの不安定さも解消する。
【００３５】
また、図７のような構成において、第１および第２方向の２方向への光の出射を行うには、必ず陽極としての透明電極５３および陰極としての反射電極５４を透明な材料で構成する必要があり、たとえばＩＴＯなどを採用すると、銅やアルミニウムなどの不透明だが相対的に抵抗率の低い金属により構成されたものに比べ、駆動電圧が大きくなる。しかし、本実施の形態における構成では、陽極３を透明電極にするだけで上記２方向への光の出射が可能となるので、たとえば陰極４を相対的に抵抗率の低い金属により構成すれば、低い駆動電圧でも光をムラなく上記２方向へ出射させることができ、駆動電圧の低減が図れる。
【００３６】
さらに、図７に示した構成の場合、透明電極５３および反射電極５４のいずれか一方を透明電極にしなければ、光を外部に出射させることができなかったが、本実施の形態における構成では、陽極３および陰極４の両方に不透明な金属電極を使用したとしても、開口部９から第２方向に向けて光を出射させることが可能である。そのため、不透明だが抵抗率の低い材料、たとえば銅やアルミニウムを用いることができるので、低い駆動電圧でも光をムラなく出射させることが可能となる。
【００３７】
また、この場合、不透明だが熱拡散率の高いシリコン基板を使用することもできる。そのため、本実施の形態における構成のように熱の発生が大きくなる可能性を有する場合、基板２としてシリコン基板を採用することにより熱的な劣化を抑制し、表示装置１の寿命を長くすることも可能である。
【００３８】
本実施の形態では、正孔注入層１１、正孔輸送層１２、発光層１３、電子輸送層１４、電子注入層１５により有機層１０が構成された有機ＥＬ表示装置Ｘを例にとって説明したが、有機層１０の構成は種々に設計変更可能である。たとえば正孔輸送層１２と発光層１３、あるいは電子輸送層１４と発光層１３からなる２層構造でもよいし、正孔輸送層１２、電子輸送層１４および発光層１３からなる３層構造であってもよい。
【００３９】
本願発明の第２の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置Ｘ’を、図６を参照して説明する。この図においては、先に説明した有機ＥＬ表示装置Ｘと同一または同種の部材または要素については、同一の符号を付してあり、それらのものについての重複説明は省略するものとする。
【００４０】
図６に示したように有機ＥＬ表示装置Ｘ’は、本願発明の第１の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置Ｘと同様の構成を有している。加えて、陰極４に設けられた開口部９により有機層１０が露出されている部分は、透光性を有する金属導体層２０により覆われ、かつ、この金属導体層２０は、陰極４と接するように構成されている。
【００４１】
金属導体層２０は、たとえば金またはアルミニウムなどの金属を厚みが５０ｎｍ以下になるように形成される。厚さを５０ｎｍ以下に設定することで、可視光における透光性を確保するとともに、陰極４に開口部９を設けたことによる有機層１０と陰極４との接触面積の減少分を補うことができ、電子注入効率の向上および陰極４の抵抗を下げることによる駆動電圧の低減を可能にする。また、金属導体層２０が有機層１０を覆う面積の決定は、開口部９から出射される光量、電子注入効率、駆動電圧および製造の容易性などの観点から自由に選択することができる。
【００４２】
なお、第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の設計変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の第１の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置の一例を示す断面図および破断要部斜視図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【図３】本願発明の第１の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置の陰極形成工程を説明するための破断要部斜視図である。
【図４】本願発明の第１の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置の陰極形成工程を説明するための破断要部斜視図である。
【図５】本願発明の第１の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置の陰極形成工程を説明するための破断要部斜視図である。
【図６】本願発明の第２の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置の一例であり、かつ図１のＩ−Ｉ線に沿う断面図に相当する部分の断面図である。
【図７】従来の有機ＥＬ表示装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１　　素子
２　　　基板
３　　　第１電極
４　　第２電極
９　　開口部
２０　　金属導体層
３３　　第１電極要素
３４　　第２電極要素
４０　　有機要素
４３　　発光要素
Ｘ、Ｘ’、Ｘ”　有機ＥＬ表示装置

Claims

基板に設けられた複数の表示素子を備え、かつ、これらの表示素子のそれぞれが、第１電極要素、電界を与えることにより発光する発光要素を有する有機要素、および第２電極要素がこの順に積層形成された形態を有する有機ＥＬ表示装置であって、
上記第２電極要素は、上記発光要素で生じた光を出射させるための開口部を有していることを特徴とする、有機ＥＬ表示装置。
上記基板および上記第１電極要素は、透光性を有するものとして形成されている、請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
上記有機要素の少なくとも一部は、透光性を有する金属導体層により覆われ、
上記金属導体層は、第２電極要素と少なくとも一部は接している、請求項１または２に記載の有機ＥＬ表示装置。
上記金属導体層は、金またはアルミニウムにより厚みが５０ｎｍ以下に形成されている、請求項３に記載の有機ＥＬ表示装置。
複数の第１電極要素が第１の方向に並ぶ列状に配置され、かつ上記第１の方向に延びる帯状に形成された複数の第１電極と、複数の第２電極要素が上記第１の方向と交差する第２の方向に並ぶ列状に配置され、かつ上記第２の方向に延びる複数の第２電極と、をさらに備えており、
上記開口部は、上記複数の第２電極における上記複数の第１電極と交差する部分に形成されている、請求項１ないし４のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。
上記開口部は、矩形状または略矩形状とされており、
上記開口部における上記第２の方向の寸法は、上記第１電極における上記第２方向の寸法よりも小さくされている、請求項５に記載の有機ＥＬ表示装置。