JP2009049223A - Light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は発光装置に関する。 The present invention relates to a light emitting device.
発光装置の1つである有機EL(エレクトロルミネッセンス)装置は、近年、液晶表示装置に代わる表示装置として期待されており、実用化が進んでいる。有機EL装置は、陰極(電子注入電極)から注入される電子と陽極(ホール注入電極)から注入される正孔とが、発光層(有機EL層)内部で再結合して生じる発光光を利用している。液晶表示装置と同様に、3原色を射出する画素、すなわち赤色光を射出する画素と緑色光を射出する画素と青色光を射出する画素を表示領域内に規則的に配置することにより、カラー表示が可能である。 In recent years, an organic EL (electroluminescence) device, which is one of light emitting devices, has been expected as a display device that can replace a liquid crystal display device, and is in practical use. The organic EL device uses light emitted by recombination of electrons injected from the cathode (electron injection electrode) and holes injected from the anode (hole injection electrode) inside the light emitting layer (organic EL layer). is doing. Similar to a liquid crystal display device, a pixel that emits three primary colors, that is, a pixel that emits red light, a pixel that emits green light, and a pixel that emits blue light are regularly arranged in a display region, thereby providing color display. Is possible.
上記3原色の光を得る方法として、各々の画素ごとに異なる色の光を生じる発光層を形成する方法と、全ての画素に共通の、広い波長領域の光を生じる発光層を形成し、カラーフィルタを用いて特定の波長領域の光を得る方法とに大別できる。画素ごとに異なる発光層を形成することによるコスト、及びカラーフィルタを用いずに理想的なピーク波長の光を得ることの困難性のため、近年は後者の方法が注目されている。
一方で、カラーフィルタのみによって特定の波長領域の光を得ることは、カットされる波長の光による損失が大きいと言う問題がある。そこで、陽極を構成するITO(酸化インジウム・錫合金)等の層厚を変化させて画素ごとに異なる共振長を設定し、カラーフィルタを透過する前に特定の波長を強調する方法が検討されている(特許文献1及び2参照)。
As a method of obtaining the light of the three primary colors, a method of forming a light emitting layer that generates light of a different color for each pixel, and a method of forming a light emitting layer that generates light in a wide wavelength region common to all pixels, It can be roughly divided into methods for obtaining light in a specific wavelength region using a filter. In recent years, the latter method has attracted attention because of the cost of forming a different light-emitting layer for each pixel and the difficulty of obtaining light having an ideal peak wavelength without using a color filter.
On the other hand, obtaining light in a specific wavelength region using only a color filter has a problem that loss due to light having a wavelength to be cut is large. Therefore, a method has been studied in which the layer thickness of ITO (indium oxide / tin alloy), etc., constituting the anode is changed to set a different resonance length for each pixel, and a specific wavelength is emphasized before passing through the color filter. (See Patent Documents 1 and 2).
しかし、陽極を構成するITO等を画素ごとに異なる層厚にするためには、薄膜形成工程とパターニング工程を複数回繰り返す必要があり、プロセスの複雑化及びコストの上昇をもたらし得るという問題がある。 However, it is necessary to repeat the thin film forming step and the patterning step a plurality of times in order to make the ITO or the like constituting the anode have a different layer thickness for each pixel, which has the problem that the process can be complicated and the cost can be increased. .
本発明は上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]赤色光を射出する第1発光素子と、緑色光を射出する第2発光素子と、青色光を射出する第3発光素子と、の3種類の発光素子を有する発光装置であって、上記3種類の発光素子の各々は、基板と、第1の電極と、第2の電極と、上記第1の電極又は上記第2の電極のどちらか一方を兼ねる半透過反射層と、上記第2の電極を兼ねるか又は上記第1の電極と上記基板との間に形成される反射層と、第1の電極と第2の電極との間に狭持される、通電により発光する発光材料層を含む発光層と、を備え、上記3種類の発光素子のうちの少なくとも1種類は、上記発光層内に、発光機能を有しない有機材料からなる中間層を備えていることを特徴とする発光装置。 Application Example 1 A light-emitting device having three types of light-emitting elements: a first light-emitting element that emits red light, a second light-emitting element that emits green light, and a third light-emitting element that emits blue light. Each of the three types of light-emitting elements includes a substrate, a first electrode, a second electrode, a transflective layer that serves as either the first electrode or the second electrode, Emits light when energized, serving as the second electrode, or sandwiched between the reflective layer formed between the first electrode and the substrate, and the first electrode and the second electrode A light emitting layer including a light emitting material layer, and at least one of the three types of light emitting elements includes an intermediate layer made of an organic material having no light emitting function in the light emitting layer. A light emitting device.
このような構成によれば、上記第1の電極あるいは上記第2の電極等の層厚を同一に保ちつつ、上記半透過反射層と上記反射層との間の共振長を、個々の発光素子ごとに任意に設定できる。したがって、同一の発光材料層を積層して形成された発光層を備える発光素子間で、異なるピーク波長の光を射出させることが容易になり、製造コストの上昇及び工程の複雑化を抑制しつつ表示品質を向上できる。 According to such a configuration, while maintaining the same layer thickness of the first electrode or the second electrode, the resonance length between the transflective layer and the reflective layer can be set to each light emitting element. Can be set arbitrarily for each. Therefore, it becomes easy to emit light having different peak wavelengths between light emitting elements each having a light emitting layer formed by stacking the same light emitting material layers, while suppressing an increase in manufacturing cost and process complexity. Display quality can be improved.
[適用例2]上記の発光装置であって、少なくとも上記中間層が配置されない場合の上記反射層と上記半透過反射層との光学的距離及び上記中間層が配置されている場合の上記反射層と上記半透過反射層との光学的距離が、上記発光素子の各々が射出する波長の光の強度を共振により増加させられるように設定されていることを特徴とする発光装置。 Application Example 2 In the above light emitting device, at least the optical distance between the reflective layer and the transflective layer when the intermediate layer is not disposed, and the reflective layer when the intermediate layer is disposed An optical distance between the light-emitting element and the transflective layer is set so that the intensity of light having a wavelength emitted from each of the light-emitting elements can be increased by resonance.
上記共振長を好適に設定することにより、上記3種類の発光素子が射出する光のピーク波長をより一層好適に制御できる。したがって、このような構成によれば、表示品質をより一層向上できる。 By suitably setting the resonance length, the peak wavelength of the light emitted by the three types of light emitting elements can be more suitably controlled. Therefore, according to such a configuration, display quality can be further improved.
[適用例3]上記の発光装置であって、上記発光層は、それぞれ異なる波長の光を発光する2層の発光材料層を備え、上記中間層は、該発光層内において、該2層の発光材料層間に配置されていることを特徴とする発光装置。 Application Example 3 In the light-emitting device, the light-emitting layer includes two light-emitting material layers that emit light having different wavelengths, and the intermediate layer includes two layers of the light-emitting layer. A light-emitting device which is disposed between light-emitting material layers.
異なる波長の光を発光する2層の発光材料層により、発光層から生じる光の波長の範囲を拡大できる。また、上記発光材料層間に上記中間層を配置することで、共振長の調整だけでなく、電子等の移動を制御してどちらか一方の発光材料層を主に発光させることもできる。したがって、このような構成によれば、同一の発光材料層を用いた場合において、上記3種類の発光素子の夫々が射出する光のピーク波長を広い範囲に振り分けることができ、表示品質を向上できる。 With the two light emitting material layers that emit light of different wavelengths, the wavelength range of light generated from the light emitting layer can be expanded. Further, by disposing the intermediate layer between the light emitting material layers, not only the resonance length can be adjusted, but also the movement of electrons or the like can be controlled to cause one of the light emitting material layers to emit light mainly. Therefore, according to such a configuration, when the same light emitting material layer is used, the peak wavelength of light emitted from each of the three types of light emitting elements can be distributed over a wide range, and the display quality can be improved. .
[適用例4]上記の発光装置であって、上記発光層は、赤色光を発光する発光材料層、緑色光を発光する発光材料層、及び青色光を発光する発光材料層、の計3種類の発光材料層を含むことを特徴とする発光装置。 Application Example 4 In the above light-emitting device, the light-emitting layer includes a total of three types of light-emitting material layers that emit red light, light-emitting material layers that emit green light, and light-emitting material layers that emit blue light. A light emitting device comprising: a light emitting material layer.
このような構成によれば、3原色のいずれの波長も含む光を上記発光層から生じさせることができる。したがって、共振の効果を併せて、表示品質を向上できる。 According to such a configuration, light including any wavelengths of the three primary colors can be generated from the light emitting layer. Therefore, the display quality can be improved together with the effect of resonance.
[適用例5]上記の発光装置であって、上記3種類の発光素子の内の2種類が上記中間層を有し、かつ、該2種類の発光素子において、上記中間層はそれぞれ異なる層間に形成されていることを特徴とする発光装置。 Application Example 5 In the light emitting device described above, two of the three types of light emitting elements have the intermediate layer, and in the two types of light emitting elements, the intermediate layer is disposed between different layers. A light-emitting device formed.
このような構成によれば、同一の発光材料層を用いた場合において3種類の共振長を設定できる。したがって上記3種類の発光素子の各々に異なる波長の光を射出させることがより一層容易になり、表示品質をより一層向上できる。 According to such a configuration, three types of resonance lengths can be set when the same light emitting material layer is used. Therefore, it becomes easier to emit light of different wavelengths to each of the three types of light emitting elements, and the display quality can be further improved.
[適用例6]上記の発光装置であって、上記中間層は、正孔移動度と電子移動度とのいずれか一方が、他の一方に比べて高いことを特徴とする発光装置。 Application Example 6 In the above light-emitting device, the intermediate layer has one of hole mobility and electron mobility higher than that of the other.
このような構成によれば、上記発光層を構成する発光材料層間で発光特性に差をつけることができる。したがって、共振による特定の波長の光を強調する効果と併せて、上記3種類の発光素子の夫々が射出する光のピーク波長を広い範囲に振り分けることができ、表示品質をより一層向上できる。 According to such a configuration, it is possible to make a difference in light emission characteristics between the light emitting material layers constituting the light emitting layer. Therefore, in addition to the effect of emphasizing light of a specific wavelength due to resonance, the peak wavelength of light emitted from each of the three types of light emitting elements can be distributed over a wide range, and display quality can be further improved.
[適用例7]上記の発光装置であって、上記中間層は、正孔移動度と電子移動度とが略同等であることを特徴とする発光装置。 Application Example 7 In the light-emitting device described above, the intermediate layer has a hole mobility and an electron mobility substantially equal to each other.
このような構成によれば、上記発光層の発光特性を変化させることなく上記共振長を変化させることができるため、上記共振長の設定の自由度が向上する。したがって、表示品質がより一層向上した発光装置を得ることができる。 According to such a configuration, since the resonance length can be changed without changing the light emission characteristics of the light emitting layer, the degree of freedom in setting the resonance length is improved. Therefore, a light emitting device with further improved display quality can be obtained.
[適用例8]上記の発光装置であって、上記第1の電極の形成材料と層厚、及び上記第2の電極の形成材料と層厚は、上記3種類の発光素子間で同一であることを特徴とする発光装置。 Application Example 8 In the above light emitting device, the first electrode forming material and the layer thickness, and the second electrode forming material and the layer thickness are the same among the three types of light emitting elements. A light emitting device characterized by that.
このような構成によれば、上記3種類の発光素子の製造において、後述する有機材料層以外の構成要素を同一工程で形成できる。したがって、製造コストの増加を抑制しつつ表示品質を向上できる。 According to such a configuration, components other than the organic material layer described later can be formed in the same process in the manufacture of the three types of light emitting elements. Therefore, display quality can be improved while suppressing an increase in manufacturing cost.
[適用例9]上記の発光装置であって、上記第1の電極と上記発光層との間に形成される正孔注入輸送層及び上記第2の電極と上記発光層との間に形成される電子注入輸送層のうちの少なくともいずれか一方を備え、上記第1の電極と上記第2の電極との間に、上記発光層と併せて有機材料層を構成していることを特徴とする発光装置。 Application Example 9 In the light emitting device described above, the hole injecting and transporting layer formed between the first electrode and the light emitting layer, and the second electrode and the light emitting layer are formed. At least one of the electron injecting and transporting layers, and an organic material layer is formed between the first electrode and the second electrode together with the light emitting layer. Light emitting device.
このような構成によれば、同一の発光材料を用いる場合において発光効率を向上でき、表示する画像の品質を向上できる。 According to such a configuration, the luminous efficiency can be improved when the same luminescent material is used, and the quality of the displayed image can be improved.
[適用例10]上記の発光装置であって、上記中間層の有無及び該中間層の層厚と形成材料を除いて、上記3種類の発光素子の上記有機材料層を構成する各層の形成材料と層厚は、該3種類の発光素子間で同一であることを特徴とする発光装置。 Application Example 10 In the above light-emitting device, the formation material of each layer constituting the organic material layer of the three types of light-emitting elements except for the presence / absence of the intermediate layer and the layer thickness and the formation material of the intermediate layer And the layer thickness is the same among the three types of light-emitting elements.
このような構成によれば、上記3種類の発光素子の製造において、上記中間層以外の全ての構成要素を同一工程で形成できる。したがって、製造コストの増加をより一層抑制しつつ表示品質を向上できる。 According to such a configuration, in the manufacture of the three types of light emitting elements, all the components other than the intermediate layer can be formed in the same process. Therefore, display quality can be improved while further suppressing an increase in manufacturing cost.
[適用例11]上記の発光装置であって、上記3種類の発光素子の各々が射出する光に対応するカラーフィルタをさらに備えることを特徴とする発光装置。 Application Example 11 The light-emitting device according to the above-described light-emitting device, further comprising a color filter corresponding to light emitted from each of the three types of light-emitting elements.
このような構成によれば、上記3種類の発光素子の各々が射出する光の波形を改善でき、表示する画像の品質を向上できる。 According to such a configuration, the waveform of light emitted from each of the three types of light emitting elements can be improved, and the quality of the displayed image can be improved.
[適用例12]上記の発光装置であって、表示領域に円偏光板をさらに備えることを特徴とする発光装置。 Application Example 12 The light-emitting device described above, further including a circularly polarizing plate in the display region.
このような構成によれば、上記表示領域から入射した外光が乱反射することによるコントラストの低下を抑制でき、表示する画像の品質を向上できる。 According to such a configuration, it is possible to suppress a decrease in contrast due to irregular reflection of external light incident from the display area, and it is possible to improve the quality of an image to be displayed.
[適用例13]上記の発光装置であって、上記3種類の発光素子は、上記基板上に上記反射層を介して積層された上記第1の電極と上記第2の電極を兼ねる上記半透過反射層との間に上記有機材料層を狭持し、上記半透過反射層を介して上記基板の反対側から光を射出するトップエミッション型であることを特徴とする発光装置。 Application Example 13 In the light-emitting device, the three types of light-emitting elements are the semi-transmissive layers that serve as the first electrode and the second electrode stacked on the substrate via the reflective layer. A light emitting device of a top emission type in which the organic material layer is sandwiched between a reflective layer and light is emitted from the opposite side of the substrate through the transflective layer.
このような構成によれば、開口率を向上させて発光光を有効に利用できる。したがって、同一の画像を表示する場合における消費電力を低減できる。 According to such a configuration, it is possible to effectively use the emitted light by improving the aperture ratio. Therefore, power consumption when displaying the same image can be reduced.
[適用例14]上記の発光装置であって、上記3種類の発光素子は、上記基板上に積層された上記第1の電極を兼ねる上記半透過反射層と上記第2の電極を兼ねる上記反射層との間に上記有機材料層を狭持し、上記第1の電極を兼ねる上記半透過反射層を介して上記基板の側から光を射出するボトムエミッション型であることを特徴とする発光装置。 Application Example 14 In the light-emitting device, the three types of light-emitting elements are the reflection layer that also serves as the first electrode and the transflective layer that serves as the first electrode and the second electrode that are stacked on the substrate. A bottom emission type in which the organic material layer is sandwiched between layers and light is emitted from the substrate side through the transflective layer also serving as the first electrode .
このような構成によれば、上記第2の電極をAl(アルミニウム)等の非透光性材料で形成する場合においても充分な層厚を確保できる。したがって、材料の選択等が容易になり、コストの低減を図ることができる。 According to such a configuration, a sufficient layer thickness can be ensured even when the second electrode is formed of a non-translucent material such as Al (aluminum). Accordingly, selection of materials and the like are facilitated, and cost can be reduced.
以下、本発明を具体化した実施の形態について、発光素子としての有機EL素子を、表示領域に規則的に配置して画像を表示する発光装置(以下、「有機EL装置」と称する。)を例に述べる。各実施形態について述べる前に、まず、有機EL装置及び有機EL素子の概要について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、該各構成要素の寸法や比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。
(有機EL装置)
Hereinafter, for an embodiment embodying the present invention, a light emitting device (hereinafter referred to as “organic EL device”) that displays an image by regularly arranging organic EL elements as light emitting elements in a display region. For example, Before describing each embodiment, first, an outline of an organic EL device and an organic EL element will be described with reference to the drawings. In the drawings shown below, the dimensions and ratios of the respective components are appropriately changed from the actual ones in order to make the respective components large enough to be recognized on the drawings.
(Organic EL device)
図1は、後述する各実施形態に共通する、有機EL装置の全体構成を示す回路構成図である。規則的に配置された個々の有機EL素子の発光を個別に制御して、表示領域100に画像を形成するアクティブマトリクス型の有機EL装置を例にしている。
表示領域100には、複数の走査線102と、走査線102と直交する複数の信号線104と、信号線104と平行に延びる複数の電源供給線106が形成されている。上記3種類の配線で囲まれる方形の区画が画素領域である。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing the overall configuration of an organic EL device that is common to embodiments described later. An active matrix organic EL device that forms an image in the
In the
各々の画素領域には、走査線102を介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング用TFT108と、スイッチング用TFT108を介して信号線104から供給される画素信号を保持する保持容量110と、保持容量110によって保持された画素信号がゲート電極に供給される駆動用TFT112と、駆動用TFT112を介して電源供給線106から駆動電流が流れ込む発光素子20が形成されている。後述するように、発光素子20は画素電極である第1の電極としての陽極(以下、「陽極」と称する。)と、表示領域100の全範囲に渡って共通電位となる第2の電極としての陰極(以下、「陰極」と称する。)とで発光材料層を含む発光層50を狭持しており(図2参照)、上記駆動電流は陽極に供給される。
In each pixel region, a switching
表示領域100の周辺には、走査線駆動回路120、及び信号線駆動回路130が形成されている。走査線102には、走査線駆動回路120から、図示しない外部回路より供給される各種信号に応じて走査信号が順次供給される。そして、信号線104には信号線駆動回路130から画像信号が供給され、電源供給線106には図示しない外部回路から画素駆動電流が供給される。なお、走査線駆動回路120の動作と信号線駆動回路130の動作とは、同期信号線140を介して外部回路から供給される同期信号により相互に同期が図られている。
Around the
走査線102が駆動されスイッチング用TFT108がオン状態になると、その時点の信号線104の電位が保持容量110に保持され、保持容量110の状態に応じて駆動用TFT112のレベルが決まる。そして、駆動用TFT112を介して電源供給線106から陽極に駆動電流が流れ、さらに有機材料層を介して陰極に駆動電流が流れる。その結果、発光層50は駆動電流の大きさに応じて発光する。
When the
発光素子20は、赤色光を射出する第1発光素子としての第1有機EL素子20R、緑色光を射出する第2発光素子としての第2有機EL素子20G、青色光を射出する第3発光素子としての第3有機EL素子20Bの計3種類が、表示領域100に規則的に配置されている。上述したように個々の有機EL素子が独立に制御され、駆動電流の大きさに応じて発光することで表示領域100にカラー画像が形成される。
なお、上記3種類の有機EL素子の配置の順序はR,G,Bの順序に限定されるものではなく、例えばR,B,Gの順序に配置することも可能である。また、上記3種類の有機EL素子の(平面上の)大きさも同一に限定されるものではない。
(有機EL素子)
The
Note that the order of arrangement of the three types of organic EL elements is not limited to the order of R, G, and B. For example, they can be arranged in the order of R, B, and G. Further, the sizes (on the plane) of the three types of organic EL elements are not limited to the same.
(Organic EL device)
図2は、有機EL素子20(図1参照)の概略を、駆動用TFT112と共に示す模式断面図である。TFT等の素子が形成された素子基板10の反対側(上方)に光を射出するトップエミッション型の有機EL素子について示している。
素子基板10上には、ポリシリコン層からなるチャネル領域60と酸窒化シリコン等からなるゲート絶縁膜71とポリシリコンあるいはAl(アルミニウム)等からなるゲート電極62と、からなる駆動用TFT112が形成され、該TFTの上層には酸窒化シリコン等からなる第2層間絶縁膜72が積層されている。そして、第2層間絶縁膜72の一部が選択的に除去され、チャネル領域60と導通するドレイン電極64及びソース電極66が形成されている。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an outline of the organic EL element 20 (see FIG. 1) together with the driving
A driving
上記双方の電極の上層には、酸窒化シリコン等からなる第3層間絶縁膜73が積層されている。そして第3層間絶縁膜73上には反射層58が形成され、該反射層を保護層57を介して被うように、ITO(酸化インジウム・錫合金)等の透光性導電材料からなる陽極56が形成されている。そして陽極56は第3層間絶縁膜73の一部を選択的に除去して形成されたコンタクトホールを介してドレイン電極64と接続している。したがって、陽極56は駆動用TFT112と導通し、電源供給線106から供給される駆動電流を、後述する発光層50に供給できる。
A third
第3層間絶縁膜73及び陽極56の上層には、ポリイミド等の有機又は無機の絶縁材料層をパターニングして、隔壁77が形成されている。上記パターニングは、陽極56の反射層58と重なる領域が露出するように行われる。したがって、反射層58の外縁部には、陽極56を介して、該反射層と隔壁77とが重なる環状の領域が形成される。
On the third
陽極56上には、正孔注入輸送層40、発光層50、電子注入輸送層45、そして陰極55が順に積層されている。陰極55の上層には接着層12が充填されている。上記各層は、少なくとも表示領域100(図1参照)の全面を被うように形成されている。そして陰極55は、表示領域100の外部の領域で接地している。
On the
正孔注入輸送層40は正孔注入層41と正孔輸送層42とからなり、電子注入輸送層45は電子注入層46と電子輸送層47とからなる。正孔輸送層42及び電子輸送層47は、それぞれ発光層50への正孔輸送性、電子輸送性を高めて発光効率を向上させる層である。また、正孔注入層41及び電子注入層46は、それぞれ陽極56、陰極55からの正孔注入効率、電子注入効率を高めて発光効率を向上させる層である。
The hole injection /
発光層50は、単一の発光材料層で形成することもできるが、後述する各実施形態にかかる有機EL装置においては、複数種類(2又は3種類)の材料層を積層して形成されている。本図に示す例では、青色光発光材料層50Bと緑色光発光材料層50Gと赤色光発光材料層50Rの計3層を順に積層している。赤、緑、青の3原色を夫々発光する3種類の発光材料層を積層することで、単一の発光材料層を用いる場合に比べて広い波長範囲の発光光を得ている。そして、かかる発光光のうちの特定の波長の光、具体的には赤色光、緑色光、青色光のいずれかを共振により強調した上で、素子基板10の反対側から射出している。
The light emitting layer 50 can be formed of a single light emitting material layer. However, in the organic EL device according to each embodiment to be described later, a plurality of types (two or three types) of material layers are stacked. Yes. In the example shown in the figure, a total of three layers of a blue light emitting
上記共振は、反射層58と陰極55との間で生じている。反射層58はAl等の金属材料で形成され、発光層50で生じる光を、上方すなわち陰極55の方へ反射している。陰極55も、AlあるいはMgAg(マグネシウム・銀合金)等の金属材料で形成されている。しかし、層厚(膜厚)が非常に薄いため、照射された光の一部は透過し、残りは反射する半透過反射層となっている。したがって、発光層50で生じる光、及び反射層58で反射されてきた光の一部は上方すなわち接着層12側へ射出され、上記一部以外の光は下方すなわち反射層58側へ反射される。上述したように、陽極56は透光性を有する材料で形成されている。そして、保護層57、正孔注入輸送層40、発光層50、及び電子注入輸送層45の各層も透光性を有している。したがって、反射層58と陰極55との間には共振長8の共振構造が形成されている。該共振長の設定を変化させることで、特定の波長の光を強調できる。
The resonance occurs between the
共振長8は、反射層58と陰極55とで狭持される各層の光学的距離(実際の距離と屈折率の積)で定まり、強調される波長は共振長8で一義的に定まる。したがって、上述する3種類の有機EL素子において夫々特定の波長を強調するためには、共振長8を上記3種類の有機EL素子ごとに設定する必要がある。
The
共振長8を任意の距離(長さ)に設定する方法としては、陽極56、正孔注入輸送層40、及び電子注入輸送層45の内の少なくとも一層の層厚を、上記3種類の有機EL素子間で変化させる方法が知られている。しかし、陽極56の層厚を変化させることは薄膜形成工程とパターニング工程を複数回繰り返す必要があるため困難であり、製造コストも上昇する。また、正孔注入輸送層40あるいは電子注入輸送層45の層厚を変化させることは、コスト上の問題だけではなく、発光特性にも影響するため実施は困難である。以下に記載する各実施形態は、上述の各層とは別に、発光機能を有しない有機材料からなる中間層を発光層50内、具体的には発光材料層間に形成することで共振長8を変化させて、各々の有機EL素子ごとに特定の波長の光を強調している。
(第1の実施形態)
As a method for setting the
(First embodiment)
図3に、第1の実施形態にかかる有機EL装置の模式断面図を示す。矢印の方向に光を射出するトップエミッション型の有機EL装置である。素子基板10上に規則的に配置された、青色光を射出する第3有機EL素子20B、赤色光を射出する第1有機EL素子20R、及び緑色光を射出する第2有機EL素子20G、の計3種類の有機EL素子を、各々の有機EL素子を駆動する駆動用TFT112と共に示している。スイッチング用TFT108(図1参照)等は図示を省略している。各々の有機EL素子を構成する要素は、中間層の有無を除いて、図2に示す従来の有機EL素子と、略同一である。そこで、同一の構成要素には同一の符号を付与している。正孔注入輸送層40及び電子注入輸送層45は単一の層で図示されているが、実際の構成は図2に示す従来の有機EL素子と同様に2層の材料層を積層して形成されている。また、共振長8については、以下の図においては符号を付与していない。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the organic EL device according to the first embodiment. This is a top emission type organic EL device that emits light in the direction of an arrow. A third
素子基板10は、接着層12を介して、表面にカラーフィルタ層30が形成された対向基板11と貼り合わされている。カラーフィルタ層30は、規則的に配置された赤色カラーフィルタ30R、緑色カラーフィルタ30G、及び青色カラーフィルタ30Bからなり、各々のカラーフィルタはブラックマトリクス35で区画されている。そして、第1有機EL素子20Rには赤色カラーフィルタ30Rが、第2有機EL素子20Gには緑色カラーフィルタ30Gが、そして第3有機EL素子20Bには青色カラーフィルタ30Bが、夫々対向するように貼り合わされている。
The
後述するように、本実施形態にかかる有機EL装置は、上記3種類の有機EL素子の発光層50を同一の発光材料層を積層して形成している。そして、上記3種類の有機EL素子のうちの第1有機EL素子20Rの発光材料層間に中間層を形成することにより異なる波長分布(分光分布)の射出光を得ている。そして、かかる射出光を、各々のカラーフィルタを透過させることで、各々の有機EL素子ごとに好適な波長分布の光、すなわち3原色に近い光としている。
As will be described later, in the organic EL device according to this embodiment, the light emitting layers 50 of the three types of organic EL elements are formed by laminating the same light emitting material layers. Then, an emission layer having different wavelength distribution (spectral distribution) is obtained by forming an intermediate layer between the light emitting material layers of the first
上記中間層以外の各層、すなわち反射層58と陰極55、及び反射層58と陰極55とで狭持される各層の層厚及び形成材料は、上記3種類の有機EL素子間で同一である。各層の形成材料及び層厚は以下の通りである。
反射層58はAlからなり、反射層58の上層には、窒化シリコンからなる保護層57を介してITOからなる陽極56が形成されている。上記3要素、すなわち反射層58と保護層57と陽極56とを合わせた層厚は110nmである。反射層58と陽極56とは、個々の有機EL素子ごとにパターニングされ、保護層57は、少なくとも表示領域100(図1参照)全域に形成されている。陽極56及び隔壁77の上層には、正孔注入輸送層40が、表示領域100全域に渡って形成されている。
正孔注入輸送層40は、正孔注入層41と正孔輸送層42とからなる(図2参照)。各々の層厚及び形成材料は、正孔注入層がHI406(出光興産株式会社製)27nm、正孔輸送層がHT320(出光興産株式会社製)20nmである。正孔注入輸送層40の上層には、発光層50が表示領域100全域に渡って形成されている。
The layers other than the intermediate layer, i.e., the layers sandwiched between the
The
The hole
本実施形態における発光層50は、通電により青緑色光を発光する青緑色光発光材料層50BGと、通電により赤色光を発光する赤色光発光材料層50Rとの、計2種類の発光材料層を積層して形成されている。
青緑色光発光材料層50BGは、導電性を担保するホスト材料と電子と正孔との結合により発光する機能を有するドーパントとで形成されている。ホスト材料はBH215(出光興産株式会社製)であり、ドーパントは、青緑色光を発光するBD102(出光興産株式会社製)である。層厚は、40nmである。なお、青緑色光発光材料層50BGに限らず、以下に記載の発光材料層は全て、ホスト材料とドーパントとで形成されている。
赤色光発光材料層50Rの形成材料は、ホスト材料がBH215であり、ドーパントが赤色光を発光するRD001(出光興産株式会社製)である。層厚は5nmである。
The light emitting layer 50 in the present embodiment includes a total of two types of light emitting material layers, a blue green light emitting material layer 50BG that emits blue green light when energized and a red light emitting
The blue-green light emitting material layer 50BG is formed of a host material that ensures conductivity and a dopant that has a function of emitting light by the combination of electrons and holes. The host material is BH215 (made by Idemitsu Kosan Co., Ltd.), and the dopant is BD102 (made by Idemitsu Kosan Co., Ltd.) that emits blue-green light. The layer thickness is 40 nm. Note that not only the blue-green light emitting material layer 50BG but also all the light emitting material layers described below are formed of a host material and a dopant.
The forming material of the red light emitting
なお、BD102は、450nm〜550nmの波長の光を発光する。かかる波長の光色は一般には空色と称されるが、本文ではカラーフィルタ等の色名と共通させるため、青緑色と称している。同様に、RD001が発光する550nm〜700nmの波長の光色は一般にはオレンジ色と称されるが、本文では赤色と称している。また、本文では、波長分布が若干異なる光を同一の名称で示す場合もある。例えば、上述の550nm〜700nmの波長を持つ赤色光がカラーフィルタを透過して、より一層狭い波長分布となった後も、カラーフィルタを透過する前と同様に赤色光と称している。
The
発光層50の上層には、電子注入輸送層45、及び陰極55が、少なくとも表示領域100全域に渡って形成されている。そして陰極55の上層には、素子基板10の略全域に渡り封止層59が形成されている。
電子注入輸送層45は、電子注入層46と電子輸送層47とからなる(図2参照)。電子輸送層47は層厚20nmのAlq3(アルミニウムキノリノール)、電子注入層46は層厚1nmのLiF(弗化リチウム)、陰極55は層厚5nmのAl、そして封止層59は、層厚200nmの酸化シリコンからなる。
An electron injecting and transporting
The electron injection /
上述したように、本実施形態の有機EL装置はトップエミッション型であるため、陰極55は半透過反射性を有することが必要である。しかし、仕事関数の点からITOを用いることは困難であるため、Alを5nmと極めて薄い層厚に形成して、上記半透過反射性を得ている。一方で、上記の層厚では、陰極55の抵抗が増大し表示品質に影響する。そこで、隔壁77に重なる図示しない格子状の厚膜部を形成して、陰極55の抵抗値を低下させている。
なお、上記各々の要素の形成材料、及び層厚は上述の値に限定されるものではなく、例えば陰極55はMgAg(マグネシウム・銀合金)等で形成することも可能である。
As described above, since the organic EL device of this embodiment is a top emission type, the
The material for forming each element and the layer thickness are not limited to the above values. For example, the
本実施形態の有機EL装置は、第1有機EL素子20Rの発光領域(隔壁77で囲まれている領域)における青緑色光発光材料層50BGと赤色光発光材料層50Rとの層間に、第1の中間層1を備えている。第1の中間層1は、正孔輸送層42と同じくHT320からなり、層厚は40nmである。
In the organic EL device of the present embodiment, the first
上述したように、本実施形態の有機EL装置が備える計3種類の有機EL素子は、中間層の有無を除いて同一の形成材料及び層厚の要素で形成されている。したがって、第1有機EL素子20Rの共振長すなわち反射層58と陰極55との間の光学的距離は、他の2つの有機EL素子に比べて略40nm(正確には40nm×第1の中間層1の屈折率)長くなる。その結果、第1有機EL素子20Rは、他の2つ有機EL素子とは異なる波長の光を共振により強調することができる。
As described above, a total of three types of organic EL elements included in the organic EL device of the present embodiment are formed of elements having the same forming material and layer thickness except for the presence or absence of an intermediate layer. Therefore, the resonance length of the first
本実施形態の有機EL装置は、中間層が存在しない領域の共振長が青緑色光を強調するように、反射層58と陰極55との間の各層の層厚が設定されている。したがって、第2有機EL素子20Gと第3有機EL素子20Bとは、発光層50において生じた光を青緑色光に相当する波長を強調して射出できる。
そして、第1の中間層1の層厚の40nmは、該中間層を加えた場合の反射層58と陰極55との間の光学的距離、赤色光を強調する距離になるように算出された値である。したがって、第1有機EL素子20Rは、発光層50において生じた光を、赤色光に相当する波長を強調して射出できる。
In the organic EL device of this embodiment, the layer thickness of each layer between the
Then, the thickness of 40 nm of the first intermediate layer 1 was calculated to be an optical distance between the
また、本実施形態の有機EL装置は、第1の中間層1を正孔輸送層42と同じ材料、すなわち正孔輸送性を高いレベルで有する一方、電子輸送性はあまり有しない材料で形成することにより、赤色光を強調している。
上述したように、第1の中間層1は、第1有機EL素子20Rにおける青緑色光発光材料層50BGと赤色光発光材料層50Rとの層間に形成されている。したがって、陽極56と陰極55との間の構成要素は、(上記一対の電極を含めて)陽極56→正孔注入輸送層40→青緑色光発光材料層50BG→第1の中間層1→赤色光発光材料層50R→電子注入輸送層45→陰極55の順に積層されている。そして第1の中間層1は、電子輸送性をあまり有しない。この態様で陽極56から正孔、陰極55から電子を供給すると、電子が第1の中間層1を超えて青緑色光発光材料層50BGに達することは、殆んど起こらない。したがって、青緑色光発光材料層50BG内では、電子と正孔の結合が殆んど生じず、発光は殆んど生じない。
In the organic EL device of the present embodiment, the first intermediate layer 1 is formed of the same material as that of the hole transport layer 42, that is, a material having a high hole transport property but a low electron transport property. This emphasizes red light.
As described above, the first intermediate layer 1 is formed between the blue-green light emitting material layer 50BG and the red light emitting
一方、陽極56から供給される正孔は第1の中間層1を超えて赤色光発光材料層50Rに達するので、赤色光発光材料層50R内では電子と正孔の結合が生じて発光する。したがって、第1有機EL素子20Rの発光光、すなわち共振により特定の波長が強調される前の光は、青緑色光発光材料層50BGと赤色光発光材料層50Rとを積層しているにもかかわらず、赤色光に近い光となる。かかる発光光を、赤色光を強調するように共振させることで、より一層好適な赤色光を得ることができる。
On the other hand, the holes supplied from the
以上の結果、本実施形態の有機EL装置が備える3種類の有機EL素子は、同一の発光材料を積層して形成された発光層50を有しながら、異なる波長分布の光を射出できる。そして、本実施形態の有機EL装置は、かかる光をカラーフィルタ層30を透過させることで、好適な3原色光を得ている。
As a result, the three types of organic EL elements included in the organic EL device of the present embodiment can emit light having different wavelength distributions while having the light emitting layer 50 formed by laminating the same light emitting material. The organic EL device of this embodiment obtains suitable three primary color lights by transmitting such light through the
カラーフィルタ層30を用いると、白色光すなわち波長分布が平坦に近い光を用いても3原色光を得ることができる。しかし、かかる方法は、カラーフィルタ層30で吸収される光の比率が大きく、消費電力等で問題がある。本実施形態の有機EL装置は、カラーフィルタ層30を透過させる前の段階において、共振により特定の波長を強調することで、該カラーフィルタ層による損失を抑制している。
When the
そして、本実施形態の有機EL装置は、共振長の設定(調整)を発光機能を有しない有機材料からなる中間層を用いて行っている。共振長は、反射層58と陰極55との間の各層のいずれかの層厚を変化させることで調整できる。発光層50の層厚を変化させることは、発光特性に影響するため好ましくない。正孔注入輸送層40及び電子注入輸送層45の層厚を変化させることも同様に好ましくない。したがって、従来の共振長の調整は、陽極56を構成するITOの層厚を有機EL素子間で変化させることが一般的であった。
In the organic EL device of this embodiment, the resonance length is set (adjusted) using an intermediate layer made of an organic material that does not have a light emitting function. The resonance length can be adjusted by changing the thickness of any one of the layers between the
しかし、ITOの層厚を有機EL素子間で変化させるためには製膜工程とパターニング工程を複数回繰り返すことが必要であり、製造コストを増加させる。また、パターニング工程時に、先に形成したITO層をエッチングして層厚を変化させてしまうこともあり得る。本実施形態の有機EL装置はかかる問題も回避でき、製造コストを増加させることなく、表示品質の向上を可能にしている。 However, in order to change the ITO layer thickness between the organic EL elements, it is necessary to repeat the film forming process and the patterning process a plurality of times, which increases the manufacturing cost. In addition, during the patterning step, the previously formed ITO layer may be etched to change the layer thickness. The organic EL device of the present embodiment can avoid such a problem, and can improve display quality without increasing the manufacturing cost.
図8に本実施形態の効果を示す。
図8(a)は、カラーフィルタ層30を透過する前の、第1〜第3の有機EL素子(20R、20G、20B)の射出光の波長分布を示している。第2、第3の有機EL素子(20G、20B)のカラーフィルタ層30を透過する前の射出光は同一である。
第1の有機EL素子20Rは発光層50内に第1の中間層1を形成して共振長を好適な値に設定したことにより、同一の発光層50を用いながら、第2、第3の有機EL素子(20G、20B)の射出光と比べてピーク波長が大きく異なる射出光が得られている。
第2、第3の有機EL素子(20G、20B)は、赤色光発光材料層50Rも若干は発光しているため、550nm以上の波長の光もかなり発光している。第1の有機EL素子20Rも、発光材料層の特性上、赤色光よりもピーク波長が短波長側にずれた光を発光している。
FIG. 8 shows the effect of this embodiment.
FIG. 8A shows the wavelength distribution of the emitted light from the first to third organic EL elements (20R, 20G, 20B) before passing through the
In the first
In the second and third organic EL elements (20G, 20B), the red light emitting
図8(b)は、カラーフィルタ層30を透過させた後の第1〜第3の有機EL素子(20R、20G、20B)の射出光の波長分布を示している。カラーフィルタ層30を透過させることにより、青緑色光は、夫々異なる波長をピークとする緑色光と青色光とに分かれている。そして、第1の有機EL素子20Rが照射する光も、略600nmの波長をピークとする好適な赤色光となっている。
以上の結果、本実施形態の有機EL装置は、規則的に配置した3種類の有機EL素子を、第1の中間層1の有無を除き全て共通の材料及び層厚で構成しているにもかかわらず好適な3原色光を射出でき、製造コストの上昇を抑制しつつ品質の向上した画像を表示できる。
(第2の実施形態)
FIG. 8B shows the wavelength distribution of the emitted light of the first to third organic EL elements (20R, 20G, 20B) after passing through the
As a result of the above, the organic EL device according to the present embodiment includes three kinds of regularly arranged organic EL elements, except for the presence or absence of the first intermediate layer 1, with a common material and layer thickness. Regardless, it is possible to emit light of three primary colors, and to display an image with improved quality while suppressing an increase in manufacturing cost.
(Second Embodiment)
図4に、第2の実施形態にかかる有機EL装置の模式断面図を示す。第1の実施形態にかかる有機EL装置と同様に、矢印の方向に光を射出するトップエミッション型の有機EL装置である。第1の実施形態にかかる有機EL装置とは、有機EL素子の配置順序が異なっている。3種類の有機EL素子は、緑色光を射出する第2有機EL素子20G、赤色光を射出する第1有機EL素子20R、及び青色光を射出する第3有機EL素子20B、の順に配置されている。
また、第1の実施形態にかかる有機EL装置とは、発光層50を構成する要素、及び中間層の配置の態様も異なっている。それ以外の構成要素については、層厚を除くと第1の実施形態の有機EL装置と同様である。そこで、共通する構成要素には同一の符号を付与している。各構成要素の形成材料、及び層厚は以下の通りである。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an organic EL device according to the second embodiment. Similar to the organic EL device according to the first embodiment, this is a top emission type organic EL device that emits light in the direction of an arrow. The arrangement order of the organic EL elements is different from that of the organic EL device according to the first embodiment. The three types of organic EL elements are arranged in the order of a second
Also, the organic EL device according to the first embodiment is different from the elements constituting the light emitting layer 50 and the arrangement of the intermediate layer. Other components are the same as those of the organic EL device of the first embodiment except for the layer thickness. Therefore, the same reference numerals are given to the common components. The material for forming each component and the layer thickness are as follows.
反射層58はAl、保護層57は窒化シリコンからなり、層厚は上記双方を合計して50nmである。陽極56はITOからなり、層厚は27nmである。正孔注入輸送層40は、正孔注入層としての層厚45nmのHI406と、正孔輸送層としての層厚15nmのHT320と、が積層されて形成されている。電子注入輸送層45は、電子輸送層としての層厚20nmのAlq3と、電子注入層としての層厚1nmのLiFと、が積層されて形成されている。陰極55は層厚5nmのAl、そして封止層59は、層厚200nmの酸化シリコンからなる。そして、正孔注入輸送層40と電子注入輸送層45の間には、複数の発光材料層及び中間層を含む発光層50が形成されている。
The
本実施形態の有機EL装置の発光層50は、3種類の発光材料層を積層して形成されている。具体的には、青色光発光材料層50B、緑色光発光材料層50G、赤色光発光材料層50Rの順に積層されている。上記3種類の発光材料層は全て、ホスト材料としてBH215を用いている。ドーパントとしては、青色光発光材料層50BにはBD052(出光興産株式会社製)、緑色光発光材料層50Gにはキナクリドン、赤色光発光材料層50RにはRD001を、夫々用いている。赤色光発光材料層50Rの形成材料は上記第1の実施形態と同様であり、上述したようにオレンジ色に近い色の光を発光する。各々の発光材料層の層厚は、青色光発光材料層50Bは30nm、緑色光発光材料層50Gは30nm、そして赤色光発光材料層50Rは5nmである。
The light emitting layer 50 of the organic EL device of the present embodiment is formed by laminating three kinds of light emitting material layers. Specifically, the blue light emitting
本実施形態の有機EL装置は、第2有機EL素子20Gの発光領域に第2の中間層2、第1有機EL素子20Rの発光領域に第3の中間層3を夫々備えている。上記双方の中間層の形成材料は、第1の実施形態と同様、正孔輸送層42にも用いているHT320である。したがって、正孔輸送性は有するが、電子輸送性はあまり有しない。
上記双方の中間層の形成位置は、第2の中間層2は、青色光発光材料層50Bと緑色光発光材料層50Gの層間であり、第3の中間層3は緑色光発光材料層50Gと赤色光発光材料層50Rの層間である。上記双方の中間層の層厚は、第2の中間層2が25nm、第3の中間層3は60nmである。
The organic EL device of the present embodiment includes the second
The formation positions of both the intermediate layers are as follows: the second
本実施形態の有機EL装置は、青色光を射出する第3有機EL素子20Bのみが、共振長を調整できる中間層を備えていない。しかし、第3有機EL素子20Bも、共振を利用して特定の波長(この場合は青色光に相当する波長)を強調して射出している。したがって、本実施形態の有機EL装置は、中間層が存在しない領域の共振長が青色光を強調するように、反射層58と陰極55との間の各層の層厚を設定している。より具体的には、好ましい発光光(共振により特定の波長が強調される前の光)が得られるように発光層50、正孔注入輸送層40、及び電子注入輸送層45の層厚を定め、上記各層の層厚を含む反射層58と陰極55との間の光学的距離が青色光を強調するように、陽極56及び保護層57の層厚を定めている。したがって、第3有機EL素子20Bは、3種類の発光材料層を積層した発光層50を備えているにもかかわらず、青色光に近い光を射出できる。
In the organic EL device of this embodiment, only the third
そして、第2の中間層2及び第3の中間層3の層厚は、夫々の中間層が形成されている有機EL素子の射出光を強調できるように定められた値である。第1有機EL素子20Rにおける反射層58と陰極55との間の光学的距離は、第3有機EL素子20Bにおける該光学的距離に第3の中間層3の層厚の60nmを加えることで、赤色光を共振により強調する距離となっている。同様に、第2有機EL素子20Gにおける反射層58と陰極55との間の光学的距離は、第3有機EL素子20Bにおける該光学的距離に第2の中間層2の層厚の25nmを加えることで、緑色光を共振により強調する距離となっている。
また、上記双方の中間層の形成位置も、夫々の中間層が形成されている有機EL素子の発光層50が、特定の波長(色)の光を他の波長(色)の光より強い強度で発光するように定められている。
The layer thicknesses of the second
The light emitting layer 50 of the organic EL element in which each of the intermediate layers is formed also has a stronger intensity of light of a specific wavelength (color) than light of other wavelengths (color). It is determined to emit light at.
上述したように、上記双方の中間層は電子輸送性をあまり有しないため、該中間層と陽極56との間の発光材料層は、あまり発光しない。したがって、第1有機EL素子20Rの発光層50では、第3の中間層3と陽極56との間に形成されている青色光発光材料層50Bと緑色光発光材料層50Gはあまり発光しない。したがって、第1有機EL素子20Rの発光光、すなわち共振により特定の波長が強調される前の光は、3種類の発光材料層を積層しているにもかかわらず、赤色光に近い光となる。そして第1有機EL素子20Rは、かかる光を反射層58と陰極55との間で共振させることにより、より一層好適な赤色光を得ることができる。
As described above, since both the intermediate layers do not have much electron transport property, the light emitting material layer between the intermediate layer and the
同様に、第2有機EL素子20Gの発光層50では、第2の中間層2と陽極56との間に形成されている青色光発光材料層50Bは、あまり発光しない。また、本実施形態において発光材料層のホスト材料に用いられているBH215は、高い電子輸送性を有する一方、正孔輸送性はあまり有しない材料である。そのため、正孔輸送性を有する材料層上(この場合は中間層上)に積層された発光材料層は、該正孔輸送性を有する材料層との界面近傍で、他の部分と比べてより多くの電子と正孔の結合が生じる。したがって、第2有機EL素子20Gの発光層50では、主に緑色光発光材料層50G内で電子と正孔の結合が発生する。したがって、第2有機EL素子20Gの発光光、すなわち共振により特定の波長が強調される前の光は、3種類の発光材料層を積層しているにもかかわらず緑色光に近い光となる。そして第2有機EL素子20Gは、かかる光を反射層58と陰極55との間で共振させることにより、より一層好適な緑色光を得ることができる。
Similarly, in the light emitting layer 50 of the second
以上の結果、本実施形態の有機EL装置は、中間層の有無及び層厚以外は同一の要素で構成された3種類の有機EL素子を用いて、3原色の光、すなわち赤色光、緑色光、及び青色光を射出できる。 As a result of the above, the organic EL device of the present embodiment uses three types of organic EL elements composed of the same elements except for the presence or absence of the intermediate layer and the layer thickness, that is, light of three primary colors, that is, red light and green light. And blue light can be emitted.
図9に、本実施形態の効果を示す。各々の有機EL素子が射出する光の、カラーフィルタ層30を透過する前の波長分布を示している。図9(a)は第1有機EL素子20Rの射出光の波長分布、図9(b)は第2有機EL素子20Gの射出光の波長分布、そして図9(c)は第3有機EL素子20Bの射出光の波長分布を示している。
カラーフィルタ層30を透過する前にもかかわらず、各々の射出光は、強いピークをもつ極めて色純度の高い光である。発光層50を3種類の発光材料層で積層して形成したこと、そして層厚及び形成位置が異なる2つの中間層(2及び3)を形成したことにより、第1の実施形態の有機EL装置と比べて、より一層好適な3原色光に近い光が得られている。かかる色純度の高い(3原色の)射出光を用いると、カラーフィルタ層30を用いることなしに好適なカラー画像を得ることが可能である。そして本実施形態の有機EL装置はカラーフィルタ層30を対向基板11に備えることで、より一層好適なカラー画像を得ている。
FIG. 9 shows the effect of this embodiment. The wavelength distribution of the light emitted from each organic EL element before passing through the
Despite being before passing through the
なお、図9(c)に示す第3有機EL素子20Bの射出光の色純度の高さは、共振長の最適化の効果と共に、発光材料層の積層の順序の効果も受けている。上述したように、ホスト材料であるBH215が高い電子輸送性を有するため、正孔輸送性を有する材料層上に積層された発光材料層は、該正孔輸送性を有する材料層との界面近傍でより多くの電子と正孔の結合が生じる。したがって、第3有機EL素子20Bの発光層50内では、青色光発光材料層50Bで最も多くの発光が生じている。そしてさらに共振の効果が加わって、上述の色純度の高い青色光が得られている。
Note that the high color purity of the emitted light of the third
また、本実施形態の有機EL装置は、第1の実施形態の有機EL装置とは異なり、中間層を2回形成している。該中間層の形成方法は、第1の実施形態の有機EL装置における形成方法と同様に、マスク蒸着法である。上記マスク蒸着工程で用いるフィジカルマスクは、1種類で足りる。中間層の形成工程は2回あるが、1回目の工程で用いたフィジカルマスクを1素子分ずらして素子基板10上に被せて蒸着することで、第2の中間層2と第3の中間層3とを同一のフィジカルマスクで形成できる。
(第3の実施形態)
Further, unlike the organic EL device of the first embodiment, the organic EL device of the present embodiment forms the intermediate layer twice. The method for forming the intermediate layer is a mask vapor deposition method, similar to the method for forming the organic EL device of the first embodiment. One type of physical mask is sufficient for the mask vapor deposition step. The intermediate layer is formed twice, but the second
(Third embodiment)
図5に、第3の実施形態にかかる有機EL装置の模式断面図を示す。本実施形態にかかる有機EL装置は、矢印の方向に光を射出するボトムエミッション型の有機EL装置である。そのため、本実施形態にかかる有機EL装置は、陰極55が反射層を兼ねており、陽極56の下層には保護層57を介して半透過反射層54が形成されている。発光層50で生じた発光光は、陰極55と半透過反射層54との間で共振しつつ、半透過反射層54を透過して図示する矢印の方向に射出される。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of an organic EL device according to the third embodiment. The organic EL device according to this embodiment is a bottom emission type organic EL device that emits light in the direction of an arrow. Therefore, in the organic EL device according to the present embodiment, the
また、本実施形態にかかる有機EL装置はボトムエミッション型であるため、対向基板11ではなく素子基板10にカラーフィルタが形成されている。本実施形態にかかる有機EL装置は、第3層間絶縁膜73の上層に、第4層間絶縁膜74が積層されており、第3層間絶縁膜73と第4層間絶縁膜74との層間にカラーフィルタが形成されている。
In addition, since the organic EL device according to the present embodiment is a bottom emission type, a color filter is formed on the
本実施形態にかかる有機EL装置における有機EL素子の配置順序は第2の実施形態にかかる有機EL装置と同一である。3種類の有機EL素子は、緑色光を射出する第2有機EL素子20G、赤色光を射出する第1有機EL素子20R、及び青色光を射出する第3有機EL素子20B、の順に配置されている。したがって、カラーフィルタも図5において左側から順に緑色カラーフィルタ30G、赤色カラーフィルタ30R、青色カラーフィルタ30Bの順に形成されている。
The arrangement order of the organic EL elements in the organic EL device according to this embodiment is the same as that of the organic EL device according to the second embodiment. The three types of organic EL elements are arranged in the order of a second
カラーフィルタの形成位置や、保護層57の下層に反射層58(図4参照)ではなく半透過反射層54が形成されていることを除くと、本実施形態にかかる有機EL装置は上記第2の実施形態にかかる有機EL装置と略同一の構成である。第2有機EL素子20Gと第1有機EL素子20Rとは、発光層50内に中間層を有している。そこで、同一の構成要素には同一の符号を付与している。各構成要素の形成材料、及び層厚は以下の通りである。
Except for the formation position of the color filter and that the
半透過反射層54はAlからなり、層厚は14nmである。保護層57は窒化シリコンからなり、層厚は40nmである。陽極56はITOからなり、層厚は50nmである。正孔注入輸送層40は、正孔注入層としての層厚25nmのHI406と正孔輸送層としての層厚15nmのHT320と、を積層して形成されている。電子注入輸送層45は、電子輸送層としての層厚10nmのAlq3と電子注入層としての層厚1nmのLiFとを積層して形成されている。陰極55は反射層を兼ねるため、層厚100nmのAlで形成され、封止層59は層厚200nmの酸化シリコンからなる。そして、正孔注入輸送層40と電子注入輸送層45の間には、複数の発光材料層及び中間層を含む発光層50が形成されている。
The
発光層50は、上記第2の実施形態にかかる有機EL装置と同様に、3種類の発光材料層、すなわち、青色光発光材料層50B、緑色光発光材料層50G、赤色光発光材料層50Rの順に積層されている。各々の発光材料層の形成材料及び層厚も、第2の実施形態にかかる有機EL装置と同様である。
As in the organic EL device according to the second embodiment, the light emitting layer 50 includes three types of light emitting material layers, that is, a blue light emitting
中間層の形成位置も、上記第2の実施形態にかかる有機EL装置と同様である。第2有機EL素子20Gの発光領域においては、青色光発光材料層50Bと緑色光発光材料層50Gの層間に第4の中間層4が、第1有機EL素子20Rの発光領域においては、緑色光発光材料層50Gと赤色光発光材料層50Rの層間に第5の中間層5が、夫々形成されている。
上記双方の中間層の層厚は、第4の中間層4が35nm、第5の中間層5は85nmである。形成材料は、第2の実施形態と同様、正孔輸送層42にも用いているHT320である。したがって、正孔輸送性は有するが、電子輸送性はあまり有しない。
The formation position of the intermediate layer is the same as that of the organic EL device according to the second embodiment. In the light emitting region of the second
The thickness of both the intermediate layers is 35 nm for the fourth
本実施形態の有機EL装置は、第2の実施形態の有機EL装置と同様に、発光材料層のホスト材料として、正孔輸送性に比べて高い電子輸送性をもつBH215を用いている。そして中間層は、高い正孔輸送性を有するHT320を用いている。上述の電子輸送性と正孔輸送性の効果により、発光層50は3種類の発光材料層を積層して形成されているにもかかわらず、夫々の有機EL素子ごとに特定の波長(色)の光を主に発光する。具体的には、第2有機EL素子20Gは緑色光を、第1有機EL素子20Rは赤色光を、そして第3有機EL素子20Bは青色光を、主に発光する。そして、上述の3種類の有機EL素子の共振長、すなわち半透過反射層54と陰極55との間の光学的距離は、上記の第4の中間層4あるいは第5の中間層5を含めて、夫々の有機EL素子が主に発光する特定の波長(色)の光を共振により強調できる様に設定されている。したがって本実施形態の有機EL装置は、上記第2の実施形態の有機EL装置と同様に、中間層の有無及び層厚以外は同一の要素で構成された3種類の有機EL素子を用いて、高い色純度の3原色光、すなわち赤色光、緑色光、及び青色光を射出できる。
Similar to the organic EL device of the second embodiment, the organic EL device of this embodiment uses BH215 having a higher electron transporting property than the hole transporting property as the host material of the light emitting material layer. The intermediate layer uses HT320 having high hole transportability. Although the light-emitting layer 50 is formed by stacking three types of light-emitting material layers due to the effects of the electron transport property and the hole transport property, a specific wavelength (color) is set for each organic EL element. The main light is emitted. Specifically, the second
図10に、本実施形態の効果を示す。各々の有機EL素子が射出する光の、カラーフィルタを透過する前の波長分布を示している。図10(a)は第1有機EL素子20Rの射出光の波長分布、図10(b)は第2有機EL素子20Gの射出光の波長分布、そして図10(c)は第3有機EL素子20Bの射出光の波長分布を示している。カラーフィルタを透過する前にもかかわらず、各々の射出光は、強いピークをもつ極めて色純度の高い光である。かかる色純度の高い(3原色の)射出光を用いると、カラーフィルタを用いることなしに好適なカラー画像を表示することが可能である。そして本実施形態の有機EL装置は、第3層間絶縁膜73と第4層間絶縁膜74の層間に、上記の(3原色の)射出光の色純度をより一層向上できるカラーフィルタを備えることで、より一層好適なカラー画像の表示が可能である。
(変形例1)
FIG. 10 shows the effect of this embodiment. The wavelength distribution of the light emitted from each organic EL element before passing through the color filter is shown. 10A shows the wavelength distribution of the emitted light from the first
(Modification 1)
図6に、上記第2の実施形態の変形例として、対向基板11にカラーフィルタ層30を備えていない有機EL装置の模式断面図を示す。カラーフィルタ層30を備えず、円偏光板14を備えていること以外は、第2の実施形態の有機EL装置と同様の構成である。そこで、共通する構成要素には同一の符号を付して、説明の記載は省略している。
FIG. 6 shows a schematic cross-sectional view of an organic EL device in which the
上述したように、第2の実施形態の有機EL装置は、色純度の高い好適な3原色光を得られるため、カラーフィルタ層30を用いずに好適なカラー画像の表示が可能である。しかし、カラーフィルタ層30を用いない場合、コントラストが低下することがあり得る。そこで本変形例の有機EL装置は、対向基板11の裏面(素子基板10と対向していない側の面)に円偏光板14を貼付して、外光によるコントラストの低下を抑制している。上記裏面から入射する外光は陰極55又は反射層58で反射されて、再び該裏面から射出してコントラストを低下させ得る。しかし、陰極55又は反射層58で反射された光は円偏光の回転方向が逆になるため、円偏光板14を透過できない。したがって、かかる構成により、本実施形態の有機EL装置はカラーフィルタ層30を備えずにコントラストが向上した画像を表示できる。そのため、表示品質を殆んど低下させることなく製造コストを抑制することができる。
(変形例2)
As described above, since the organic EL device of the second embodiment can obtain suitable three primary color lights with high color purity, it is possible to display a suitable color image without using the
(Modification 2)
図7に、上記第3の実施形態の変形例として、素子基板10がカラーフィルタ(30G、30R、30B)及び第4層間絶縁膜74を備えていない有機EL装置の模式断面図を示す。変形例1にかかる有機EL装置と同様に、第3の実施形態にかかる有機EL装置と共通する構成要素には同一の符号を付して、説明の記載は省略している。
FIG. 7 shows a schematic cross-sectional view of an organic EL device in which the
本変形例の有機EL装置は、素子基板10の裏面(有機EL素子が形成されていない側の面)に円偏光板14を貼付している。そして、上記変形例1に記載した内容と同様の作用により、外光が陰極55又は半透過反射層54で反射されることによるコントラストの低下を抑制している。そのため、表示品質を殆んど低下させることなく製造コストを抑制することができる。
(変形例3)
In the organic EL device of this modification, a circularly
(Modification 3)
上記第1〜第3の実施形態、そして変形例1及び変形例2では、中間層は発光層50内すなわち発光材料層間に形成されている。そして、電子輸送性に比べて高い正孔輸送性を有する材料を用いている。しかし、中間層の形成位置及び形成材料は、上記のものに限定されるものではない。発光層50と正孔注入輸送層40との層間、あるいは発光層50と電子注入輸送層45との層間に形成することもできる。また、形成材料についても、電子輸送性と正孔輸送性を同等に有する材料を用いて、機能を光学的距離の調整に限定することも可能である。
In the first to third embodiments and the first and second modifications, the intermediate layer is formed in the light emitting layer 50, that is, between the light emitting material layers. A material having a hole transporting property higher than the electron transporting property is used. However, the formation position and forming material of the intermediate layer are not limited to those described above. It can also be formed between the light emitting layer 50 and the hole injecting and transporting
1…第1の中間層、2…第2の中間層、3…第3の中間層、4…第4の中間層、5…第5の中間層、8…共振長、10…素子基板、11…対向基板、12…接着層、14…円偏光板、20…発光素子としての有機EL素子、20R…第1発光素子としての第1有機EL素子、20G…第2発光素子としての第2有機EL素子、20B…第3発光素子としての第3有機EL素子、30…カラーフィルタ層、30R…赤色カラーフィルタ、30G…緑色カラーフィルタ、30B…青色カラーフィルタ、35…ブラックマトリクス、40…正孔注入輸送層、41…正孔注入層、42…正孔輸送層、45…電子注入輸送層、46…電子注入層、47…電子輸送層、50…発光層、50R…赤色光発光材料層、50G…緑色光発光材料層、50B…青色光発光材料層、50BG…青緑色光発光材料層、54…半透過反射層、55…陰極、56…陽極、57…保護層、58…反射層、59…封止層、60…チャネル領域、62…ゲート電極、64…ドレイン電極、66…ソース電極、71…ゲート絶縁膜、72…第2層間絶縁膜、73…第3層間絶縁膜、74…第4層間絶縁膜、77…隔壁、100…表示領域、102…走査線、104…信号線、106…電源供給線、108…スイッチング用TFT、110…保持容量、112…駆動用TFT、120…走査線駆動回路、130…信号線駆動回路、140…同期信号線。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st intermediate | middle layer, 2 ... 2nd intermediate | middle layer, 3 ... 3rd intermediate | middle layer, 4 ... 4th intermediate | middle layer, 5 ... 5th intermediate | middle layer, 8 ... Resonance length, 10 ... Element board | substrate, DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記3種類の発光素子の各々は、基板と、第1の電極と、第2の電極と、前記第1の電極又は前記第2の電極のどちらか一方を兼ねる半透過反射層と、前記第2の電極を兼ねるか又は前記第1の電極と前記基板との間に形成される反射層と、第1の電極と第2の電極との間に狭持される、通電により発光する発光材料層を含む発光層と、を備え、
前記3種類の発光素子のうちの少なくとも1種類は、前記発光層内に、発光機能を有しない有機材料からなる中間層を備えていることを特徴とする発光装置。 A light-emitting device having three types of light-emitting elements, a first light-emitting element that emits red light, a second light-emitting element that emits green light, and a third light-emitting element that emits blue light,
Each of the three types of light-emitting elements includes a substrate, a first electrode, a second electrode, a transflective layer serving as either the first electrode or the second electrode, and the first electrode. A light-emitting material that emits light when energized, and serves as a second electrode or is sandwiched between a first electrode and a second electrode, and a reflective layer formed between the first electrode and the substrate A light emitting layer including a layer,
At least one of the three types of light emitting elements includes an intermediate layer made of an organic material having no light emitting function in the light emitting layer.
前記第1の電極と前記第2の電極との間に、前記発光層と併せて有機材料層を構成していることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の発光装置。 At least one of a hole injecting and transporting layer formed between the first electrode and the light emitting layer and an electron injecting and transporting layer formed between the second electrode and the light emitting layer; Prepared,
The light emitting device according to claim 1, wherein an organic material layer is formed together with the light emitting layer between the first electrode and the second electrode. .
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