JP2004119086A - 表示装置 - Google Patents

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小林 正人
Satoshi Tomioka
冨岡 聡
Naoji Nada
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Abstract

【課題】装置の寿命および信頼性を向上させることが可能となる有機EL表示装置を提供する。
【解決手段】陰極層16の上には、端部が絶縁層14を覆うようにして、吸着層17が形成されている。この吸着層17は、例えば厚さが100nm以上500nm以下であり、ゲッタリング作用を有する材料、例えばチタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)、バナジウム(V)、バリウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)、カルシウム(Ca)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、またはニッケル(Ni)からなる。この吸着層17のゲッタリング作用により酸素や水蒸気が吸着される。これにより、製造プロセス中や装置の完成後に、水蒸気や酸素が有機EL層13に浸入することが防止される。
【選択図】    図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光層を有する多数の発光素子から構成される有機EL表示装置などの表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、表示装置の分野では次世代のディスプレイが盛んに開発されており、省スペース、高輝度、低消費電力等が要望されている。これらの要望を実現することができる表示装置として、例えば有機EL(Electro Luminescence) 表示装置があり、この有機EL表示装置は、自発光式であることから省電力が期待され、また応答性が高く、装置自体の厚さを薄くできることから注目されている。
【0003】
このような有機EL表示装置は、有機EL素子が多数配列されて構成されており、有機EL素子が一画素に対応している。有機EL素子は、透明基板上に、透明電極である陽極層、有機EL層、および、金属電極である陰極層が順に積層された構成を有している。この有機EL素子では、陽極層および陰極層間に電圧を印加することにより、それぞれの電極層から注入された正孔および電子が有機EL層内で再結合し、このときのエネルギーの放出により発光現象が生じる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、有機EL層の発光材料は大気から侵入する酸素や水蒸気等により劣化することが知られている。このような劣化は、装置を大気中に放置させた場合、放置時間が長くなるほど進行して、輝度および発光効率が減少してしまうという問題があった。このような問題を解決するために、金属缶(例えば、特開2000−100561号公報)やバリア性を有する膜により封止することが提案されている。しかしながら、金属缶内の酸素や水蒸気を完全に排除するのは困難であり、また完全なガスバリア性を有する膜の作製も困難であり、これらによる封止では十分な効果を得ることができなかった。そのために、装置の寿命が短くなり、信頼性が低下してしまうという問題があった。
【0005】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、寿命および信頼性を向上させることが可能となる表示装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明による表示装置は、陽極層と陰極層との間に発光層を有する発光素子と、ガスのゲッタリング作用を有し、前記発光素子の少なくとも一部を覆うように設けられた吸着層とを備えたものである。
【0007】
本発明による表示装置では、ガスのゲッタリング作用を有し、発光素子の少なくとも一部を覆うように吸着層を設けるようにしたので、このゲッタリング作用により吸着層にガス(例えば酸素や水蒸気)が吸着され、これによって製造プロセス中や装置の完成後に、ガスが発光層に浸入することが防止される。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0009】
図1は、本発明の一実施の形態に係る表示装置としての有機EL表示装置10の概略を示す構成図である。有機EL表示装置10は複数の有機EL素子がマトリックス状に配列された構成を有し、各有機EL素子が一つの画素に対応している。有機EL表示装置10は透明基板11を備えており、この透明基板11の上には十分透明なガスバリア層12が形成されている。ガスバリア層12の上には陽極層13が形成されている。陽極層13の上には絶縁層14が形成され、この絶縁層14は開口部14Aを有する。開口部14A内には、開口部14Aの一部を埋めるようにして有機EL層15が形成されている。有機EL層15の上には、陰極層16が形成されている。陰極層16の上には、端部が絶縁層14に重なるようにして、吸着層17が形成されている。この吸着層17はガスのゲッタリング作用を有する。これの詳細については後述する。絶縁層14の上には、吸着層17を覆うようにしてガスバリア層18が形成されている。
【0010】
基板11は、例えばガラス材料やプラスチック材料等の可視光領域の光に対して十分に透明な材料からなる、厚さが0.01〜5μmの透明基板である。
【0011】
ガスバリア層12は、酸素や水蒸気に対してガスバリア性を有し、可視光領域の光に対して十分に透明な材料、例えば窒化酸化珪素(SiOx y ;但し、x, yは正数)、窒化珪素(SiNz ;但し、zは正数)、酸化アルミニウム(AlOx)または窒化アルミニウム(AlNx)からなる。ガスバリア層12は、これらの材料のいずれか1つを含む単層膜、あるいは、これらの材料のうちの1種類以上を含む多層膜であり、その厚さは例えば1〜5μmである。
【0012】
陽極層13は厚さが例えば150nmであり、有機EL層15に効率よく正孔が注入されるように適当な仕事関数の値をもち、有機EL層15からの発光が取り出させるよう透光性を有する材料から形成されている。このような陽極材料としては、例えば酸化インジウム錫(Indium Tin Oxide;ITO) 、酸化錫(SnO2 )、酸化亜鉛(ZnO)等が挙げられる。
【0013】
絶縁層14は例えば厚さが500nmであり、絶縁性のよいポリマーからなる。この絶縁層14に形成された開口部14Aは、例えば、大きさが0.1〜1mm2 である。
【0014】
有機EL層15は、例えば、陽極層13の側から順に正孔輸送層15A、発光層15Bおよび電子輸送層15Cが積層されたものである。有機EL層15の厚さは例えば50〜200nmである。
【0015】
正孔輸送層15Aは、陽極層13から注入された正孔を発光層15Bまで輸送するために設けられる。正孔輸送層15Bの材料としては、例えば、ベンジン、スチリルアミン、トリフェニルアミン、ポルフィリン、トリアゾール、イミダゾール、オキサジアゾール、ポリアリールアルカン、フェニレンジアミン、アリールアミン、オキザゾール、アントラセン、フルオレノン、ヒドラゾン、スチルベン、あるいはこれらの誘導体、または、ポリシラン系化合物、ビニルカルバゾール系化合物、チオフェン系化合物あるいはアニリン系化合物等の複素環式共役系のモノマー,オリゴマーあるいはポリマーを用いることができる。具体的には、α−ナフチルフェニルジアミン、ポルフィリン、金属テトラフェニルポルフィリン、金属ナフタロシアニン、4,4,4−トリス(3−メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン)トリフェニルアミン、N,N,N,N−テトラキス(p−トリル)p−フェニレンジアミン、N,N,N,N−テトラフェニル4,4−ジアミノビフェニル、N−フェニルカルバゾール、4−ジ−p−トリルアミノスチルベン、ポリ(パラフェニレンビニレン)、ポリ(チオフェンビニレン)、ポリ(2,2−チエニルピロール)等が挙げられる。
【0016】
発光層15Bは、陰極層16と陽極層13との間に電位差が生じると、陰極層16および陽極層13のそれぞれから電子および正孔が注入され、これら電子および正孔が再結合して発光する領域である。この発光層15Bは、発光効率が高い材料、例えば、低分子蛍光色素、蛍光性の高分子、金属錯体等の有機材料から構成されている。具体的には、例えば、アントラセン、ナフタリン、フェナントレン、ピレン、クリセン、ペリレン、ブタジエン、クマリン、アクリジン、スチルベン、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム錯体、ビス(ベンゾキノリノラト)ベリリウム錯体、トリ(ジベンゾイルメチル)フェナントロリンユーロピウム錯体ジトルイルビニルビフェニルが挙げられる。
【0017】
また、発光層15Bには、各画素毎に、例えば波長が620nmの赤色光(R)を示す材料、波長が520nmの緑色光を(G)を示す材料、波長が460nmの青色光(B)を示す材料が用いられている。このような発光層15Bを規則的にマトリックスパターン状に配列することによって、有機EL表示装置10はカラー表示が可能となる。
【0018】
電子輸送層15Cは、陰極層16から注入される電子を発光層15Bに輸送するために設けられる。電子輸送層15Cの材料としては、例えば、キノリン、ペリレン、ビススチリル、ピラジン,またはこれらの誘導体が挙げられる。具体的には、8−ヒドロキシキノリンアルミニウム,アントラセン、ナフタリン、フェナントレン、ピレン、クリセン、ペリレン、ブタジエン、クマリン、アクリジン、スチルベン、またはこれらの誘導体が挙げられる。
【0019】
陰極層16は、例えば厚さが50〜200nmであり、アルミニウム(Al)またはその合金からなる。
【0020】
吸着層17は、例えば厚さが100nm以上500nm以下であり、ガスのゲッタリング作用を有する材料、例えばチタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)、バナジウム(V)、バリウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)、カルシウム(Ca)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)およびニッケル(Ni)からなる群のうちの少なくとも1種の材料により形成されている。ゲッタリング作用とは、酸素や水蒸気等のガスを化学吸着することであり、このゲッタリング作用によって、上記ガスが吸着層17に吸着される。
【0021】
ガスバリア層18は、厚さが0.5〜5μmである。
【0022】
この有機EL表示装置10は、例えば以下のようにして製造することができる。まず、透明基板11を用意する。この透明基板11の上に、例えばスパッタリング法によって、窒化酸化珪素からなるガスバリア層12を形成する。次に、例えばメタルマスクを用いた反応性DCスパッタリング法によって、ITOからなる陽極層13を形成する。
【0023】
続いて、陽極層13の上に、ポリマーからなる絶縁層14を形成し、リソグラフィ法によって絶縁層14に開口部14Aを形成する。次に、メタルマスクを用いた蒸着法によって、開口部14Aの一部を埋めるようにして、正孔輸送層15A、発光層15Bおよび電子輸送層15Cを順次成膜することにより、有機EL層15を形成する。次いで、メタルマスクを用いた真空蒸着法によって、有機EL層15の上に、端部が絶縁層14に重なるようにして、陰極層16を形成する。
【0024】
続いて、メタルマスクを用いたスパッタリング法または蒸着法によって、陰極層16の上に、端部が絶縁層14に重なるようにして、厚さが100nmで、チタンからなる吸着層17を形成する。最後に、反応性RFスパッタリング法によって、吸着層17を覆うようにして、窒化珪素からなるガスバリア層18を形成することにより有機EL表示装置10が完成する。
【0025】
本実施の形態の有機EL表示装置10では、陰極層16の上に、端部が絶縁層14に重なるようにして、ガスのゲッタリング作用を有する吸着層17を設けるようにしたので、このゲッタリング作用により吸着層17にガス(例えば酸素や水蒸気)が吸着され、これによって製造プロセス中や装置の完成後に、酸素や水蒸気が有機EL層15に浸入することを防止することができる。このようにして有機EL層15の劣化を防止することができるので、装置の寿命および信頼性を向上させることが可能となる。
【0026】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、有機EL層15と陰極層16との間に、例えば厚さが0.1〜100nmである、リチウム(Li)や酸化リチウム(Li2 O)、フッ化リチウム(LiF)等からなる発光補助層を成膜するようにしてもよい。この発光補助層により、発光開始電圧を下げることが可能となる。また、上記実施の形態では、有機EL層15を正孔輸送層15A、発光層15B、電子輸送層15Cにより構成するようにしたが、発光層15Bのみにより形成するようにしてもよい。
【0027】
更に、上記実施の形態では、表示装置として有機EL表示装置10を具体例に挙げて説明したが、本発明は、電気泳動ディスプレイ等の他の表示装置についても適用することができる。
【0028】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の表示装置によれば、発光素子の少なくとも一部を覆うようにしてガスのゲッタリング作用を有する吸着層を設けるようにしたので、この吸着層によりガス(例えば酸素や水蒸気)が吸着され、これにより製造プロセス中や装置の完成後に、酸素や水蒸気が発光層に浸入することを防止することができる。その結果、装置の寿命および信頼性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る有機EL表示装置の概略構成図である。
【符号の説明】
10・・・ 有機EL表示装置、11・・・ 透明基板、12, 18・・ガスバリア層、13・・・ 陽極層、14・・・ 絶縁層、14A・・・ 開口部、15・・・ 有機EL層、15A・・・ 正孔輸送層、15B・・・ 発光層、15C・・・ 電子輸送層、16・・・ 陰極層、17・・・ 吸着層

Claims (6)

  1. 陽極層と陰極層との間に発光層を有する発光素子と、
    ガスのゲッタリング作用を有し、前記発光素子の少なくとも一部を覆うように設けられた吸着層と
    を備えたことを特徴とする表示装置。
  2. 前記発光素子が、基板上に前記陽極層、発光層および陰極層をこの順で積層してなる構成を有すると共に、前記吸着層が前記陰極層を覆うように設けられている
    ことを特徴とする請求項1記載の表示装置。
  3. 前記発光素子のうちの前記陽極層、発光層および陰極層の一部が絶縁層で囲まれ、かつ前記陰極層の端部が前記絶縁層の表面に重なると共に、前記陰極層の露出部分の全体を前記吸着層が覆っている
    ことを特徴とする請求項2記載の表示装置。
  4. 前記基板と前記陽極層との間に第1のガスバリア層が介在すると共に、前記吸着層が第2のガスバリア層に覆われている
    ことを特徴とする請求項3記載の表示装置。
  5. 前記吸着層は、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)、バナジウム(V)、バリウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)、カルシウム(Ca)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)およびニッケル(Ni)からなる群のうちの少なくとも1種の材料により形成されている
    ことを特徴とする請求項1記載の表示装置。
  6. 前記発光層は有機EL層であり,前記発光素子が有機EL素子である
    ことを特徴とする請求項1記載の表示装置。
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