JP2010010235A - Organic light-emitting display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機発光表示装置に関する。 The present invention relates to an organic light emitting display device.
近年、有機発光表示装置が次世代平面型表示装置として注目されている。この有機発光表示装置は、自発光,広視野角,高速応答特性などの優れた特性を有する。 In recent years, organic light emitting display devices have attracted attention as next-generation flat display devices. This organic light emitting display device has excellent characteristics such as self light emission, wide viewing angle, and high-speed response characteristics.
通常、有機発光素子の構造は、ガラス基板上にITO等の透明電極,正孔輸送層,発光層,電子輸送層等からなる有機EL層、及び低仕事関数の反射電極が形成されて構成され、発光光は電極を透過して、ガラス基板裏面から取り出される。 Usually, the structure of an organic light emitting device is configured by forming a transparent electrode such as ITO, an organic EL layer composed of a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and the like, and a low work function reflective electrode on a glass substrate. The emitted light passes through the electrode and is extracted from the back surface of the glass substrate.
このような有機発光表示装置では、各有機層を真空蒸着法で形成することにより、高効率,長寿命が実現できるようになってきた。例えば、R. Meerheimらにより、初期500cd/m2の輝度であれば、150万時間以上の輝度半減時間を有する赤色有機発光素子が真空蒸着法にて作製できることが非特許文献1に開示されている。一方、真空蒸着法を用いずに有機発光表示装置を作製する方法として、スピンコート法やインクジェット法により有機層を形成する方法がある。このような湿式法で形成された有機発光表示装置の寿命や効率は、真空蒸着法で形成された有機発光素子と比較して小さい。高分子材料を用いて、スピンコート法で形成された赤色有機発光素子の寿命は初期500cd/m2で約10万時間と非特許文献2に開示されているが、非特許文献1と比較すると、約1/10、寿命が短くなっている。
In such an organic light emitting display device, it has become possible to realize high efficiency and long life by forming each organic layer by a vacuum deposition method. For example, R. Meerheim et al. Disclosed in Non-Patent
また、最近は低分子材料を塗布法で形成する検討がなされており、非特許文献3に開示されているが、赤色有機発光素子の寿命は初期500cd/m2で約25000時間以上であり、特許文献1で示されたような、低分子材料を用い、蒸着法で形成した素子と比較すると、寿命が短い。このように湿式法で発光層を形成した素子は寿命が短い。
Recently, studies have been made to form a low-molecular material by a coating method, which is disclosed in Non-Patent
本発明の目的は、湿式法により簡便に発光層を形成でき、かつ長寿命な有機発光表示装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an organic light emitting display device which can easily form a light emitting layer by a wet method and has a long lifetime.
すなわち、本発明の有機発光表示装置は、発光層と、前記発光層を挟持する上部電極及び下部電極と、を具備する有機発光表示装置であって、前記上部電極及び前記下部電極のいずれか一方は前記発光層からの発光光を透過する透明電極であり、他方は前記発光層からの発光光を反射する反射電極であり、前記上部電極と前記下部電極との間に水分捕獲層が配置されていることを特徴としている。 That is, the organic light emitting display device of the present invention is an organic light emitting display device comprising a light emitting layer, and an upper electrode and a lower electrode sandwiching the light emitting layer, wherein either one of the upper electrode and the lower electrode. Is a transparent electrode that transmits light emitted from the light-emitting layer, and the other is a reflective electrode that reflects light emitted from the light-emitting layer, and a moisture trap layer is disposed between the upper electrode and the lower electrode. It is characterized by having.
上記構成によれば、水分による発光層の劣化を抑制でき、長寿命な有機発光表示装置を簡便に形成することができる。 According to the said structure, deterioration of the light emitting layer by a water | moisture content can be suppressed, and a long-life organic light emitting display apparatus can be formed simply.
以下、本発明の有機発光表示装置の実施例を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the organic light emitting display device of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、下部電極側から発光光を取り出すボトムエミッション型の有機発光表示装置の赤色画素部の断面図の構成例である。図1では、ガラス基板1の上に、順に、第一層間絶縁膜2,第二層間絶縁膜3,電源線4,画像信号線5,第三層間絶縁膜6,透明電極7(下部電極),バンク8,有機EL層9,ブロッキング層10,水分捕獲層11,電子輸送層12,上部電極13(反射電極)を配置している。図2は、有機EL層9の画素中央部の断面構造を示す図である。有機EL層9は、図2中、下から順に、正孔注入層14,正孔輸送層15,発光層16を備えている。
FIG. 1 is a configuration example of a cross-sectional view of a red pixel portion of a bottom emission type organic light emitting display device that extracts emitted light from a lower electrode side. In FIG. 1, on a
水分捕獲層11は、透明電極7(下部電極)と反射電極13(上部電極)との間に配置している。
The moisture capturing
下部電極7は、発光層16からの発光光の透過性を有する透明電極である。下部電極7には、ITOを用いており、パターン形成はホトリソグラフィーで行うことができる。下部電極7に用いられる陽極材料は、ITO以外に、IZOなどの導電性酸化物や、薄いAgなどの仕事関数の大きい金属など、透明性と高い仕事関数を有する材料であれば用いることができる。
The
バンク8は、隣接する画素を分離するものである。バンク8には、アクリル系レジスト材料を用いている。パターン形成はホトリソグラフィーを用いて行った。加熱処理によりバンク8を不溶化したのち、CF4プラズマ処理により、バンク8表面を撥水化する。バンク8の材料は、アクリル系レジストに限られるわけではなく、ポリイミド樹脂,フェノール樹脂,ノボラック樹脂,エポキシ樹脂などの各種高分子材料を用いることができる。
正孔注入層14は、正孔を下部電極7から注入する層である。正孔注入層14には、PEDOT(poly(3,4-ethylene dioxythiophene):PSS(polystyrene sulfonate)を用いている。正孔注入層14に用いられる材料は、PEDOT:PSSに限られるわけではなく、ポリピロール系材料やトリフェニルアミン系ポリマーなどの材料を用いることができる。また、低分子材料と組み合わせてもよく、フタロシアニン類化合物やスターバーストアミン系化合物なども用いることができる。
The
正孔輸送層15は、正孔を輸送する層である。正孔輸送層15には、アリルアミン系ポリマーを用いている。これ以外に、ポリフルオレン系,ポリパラフェニレン系,ポリアリーレン系,ポリカルバゾール系の各種ポリマーを用いることができる。
The
発光層16は、注入された正孔,電子が再結合し、材料固有の波長で発光する層である。発光層16は、ホスト材料と発光ドーパントを含んでいる。ここでは、ホスト材料には下記のh−1で表されるCBP(4,4′−ジ(N−カルバゾリル)ビフェニル),発光ドーパントには下記のd−1で表されるIr錯体を用いた。ホスト材料と発光ドーパントとの重量比は、10:1とした。上記のホスト材料と発光ドーパントを溶解した塗液を作製し、塗液から湿式法で発光層16を形成した。湿式法としては、例えば、インクジェット法,印刷法,スプレー法などが適用可能である。本実施例ではインクジェット法を用い、固形分濃度が0.5wt%の溶液を用いて製膜した。インクジェット法で形成する場合には、溶液(インク)の粘度は1〜20mPa・s(室温)が望ましい。溶液の固形分濃度の制約は特になく、所望の膜厚を形成できるような固形分濃度であればよい。溶液には、芳香族系,アルコール系などの極性溶媒を混合した溶媒を用いた。これら溶媒を単独で使用してもよい。
The
ブロッキング層10は、発光層16で形成された励起子や発光層16に注入された正孔が電子輸送層12に注入されるのをブロッキングするものである。ブロッキング層10には、アルミニウム(III)ビス(2−メチル−8−キノリナト)4−フェニルフェノレート)(Balq)を用いた。ブロッキング層10の材料は、この材料に限られるわけではなく、その他のキノリノール錯体,オキサゾール誘導体やトリアゾール錯体,多環縮合炭化水素などを用いることができる。
The blocking
水分捕獲層11は、本発明の特徴をなすものであり、素子の薄膜中の水分を捕獲するものである。水分捕獲層11には、酸化バリウムを用いた。水分捕獲層11の材料は、この材料に限られるわけではなく、酸化リチウム,酸化カルシウム,酸化ストロンチウム,酸化アルミニウム,5酸化2リンなどの酸化物、或いはLi,Ba,Ca,Csなどの金属、或いは炭酸カルシウムなどの金属炭酸化物、[w1]などのシッフ塩基などを用いることができる。これらを1種単独もしくは2種以上混合して用いてもよい。
The moisture capturing
上部電極13は、発光層16からの発光光の反射性を有する反射電極である。上部電極13には、LiFとAlの積層体を用いた。これらの材料に限られるわけではなく、LiF以外に、Cs化合物,Ba化合物,Ca化合物などや電子輸送材料とLi,Csなどのアルカリ金属,アルカリ土類金属や電子供与性の有機材料を共蒸着した材料を用いることができる。
The
図3は、比較例1として作成した赤色発光画素部の断面図である。また、図4に、有機EL層29の断面図を示した。この比較例1は、水分捕獲層11(図1参照)をもたないことが、図1とは異なる。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a red light emitting pixel portion created as Comparative Example 1. FIG. 4 shows a cross-sectional view of the
本実施例の赤色発光画素部の輝度半減寿命は、上記の比較例1の輝度半減寿命と比べて、1.2倍であった。このように本実施例の有機発光表示装置によれば、発光層16の水分が低減し、水分による劣化が抑制され、長寿命化が可能である。
The luminance half-life of the red light emitting pixel portion of this example was 1.2 times that of the luminance half-life of Comparative Example 1 described above. As described above, according to the organic light emitting display device of this embodiment, the moisture in the
本実施例では、ブロッキング層10や電子輸送層12が各画素で共通となっている。本発明はその構造に特に限定されるわけではなく、ブロッキング層10や電子輸送層12が各画素で異なる材料を用いる構造でもよい。
In this embodiment, the
図5,図6は、実施例2の赤色発光画素部の断面図及び有機EL層49の断面図である。図1との違いは、水分捕獲層50が発光層56とブロッキング層51との間にあり、かつ発光層56に含まれる発光ドーパント濃度がブロッキング層51近傍が低く、正孔輸送層55近傍が高い、いわゆる傾斜構造となっているところである。
5 and 6 are a cross-sectional view of a red light emitting pixel portion and a cross-sectional view of an
本実施例の赤色発光画素部の輝度半減寿命は、上記の比較例1を比べて1.2倍であった。 The luminance half life of the red light emitting pixel portion of this example was 1.2 times that of Comparative Example 1 described above.
図7,図8は、実施例3の赤色発光画素部の断面図及び有機EL層69の断面図である。図5との違いは、発光層76の発光ホスト材料がCBPではなく、Balqである点である。CBPは、正孔移動度と電子移動度が同程度であり、両方のキャリアを運ぶことのできる材料である。それと比較して、Balqは、電子移動度が正孔移動度より高い、所謂電子輸送性の材料である。そのため、電子と正孔の再結合が発光層76の正孔輸送層75近傍でおこる。
7 and 8 are a cross-sectional view of the red light emitting pixel portion and a cross-sectional view of the
本実施例の赤色発光画素部の輝度半減寿命は上記の比較例1と比べて、1.5倍であった。 The luminance half life of the red light emitting pixel portion of this example was 1.5 times that of Comparative Example 1 described above.
本実施例の実施例1との違いは、発光層16(図1参照)にポリカーボネートが含まれていることである。本実施例の赤色発光部の輝度半減寿命は、上記の比較例1を比べて1.3倍であった。 The difference between the present embodiment and the first embodiment is that the light emitting layer 16 (see FIG. 1) contains polycarbonate. The luminance half life of the red light emitting part of this example was 1.3 times that of Comparative Example 1 described above.
図9は、実施例5の赤色発光部の断面図である。図10は、図9の有機EL層91の断面図である。実施例5は実施例1と下記の点以外は同一である。すなわち、水分捕獲層90が、正孔注入層89と正孔輸送層94との間に配置されている。実施例5の赤色発光部の輝度半減寿命は、比較例1の輝度半減寿命と比べて、1.2倍であった。
FIG. 9 is a cross-sectional view of the red light emitting unit of the fifth embodiment. FIG. 10 is a cross-sectional view of the
図11は、実施例6の赤色発光画素部の断面図である。実施例6は実施例1と下記の点以外は同一である。すなわち、バンク8(図1参照)の代わりに、撥液性を有する薄膜を画素間に設置した(図11には記載せず)。この撥液性を有する薄膜には、フッ素化合物を用いた。光照射により、可溶/不溶性を制御し、撥液性部が画素の間に形成させるようにした。これにより、発光層110を画素部にのみ形成できる。
FIG. 11 is a cross-sectional view of the red light emitting pixel portion of the sixth embodiment. Example 6 is the same as Example 1 except for the following points. That is, instead of the bank 8 (see FIG. 1), a liquid-repellent thin film was provided between the pixels (not shown in FIG. 11). A fluorine compound was used for the thin film having liquid repellency. Solubility / insolubility was controlled by light irradiation, and a liquid repellent part was formed between pixels. Thereby, the
また、比較例2は下記の点以外は実施例6と同じである。すなわち、比較例2では、水分捕獲層11(図1参照)がない。実施例6の赤色発光部の輝度半減寿命は、比較例2と比べて、1.2倍であった。 Comparative Example 2 is the same as Example 6 except for the following points. That is, in Comparative Example 2, there is no moisture trap layer 11 (see FIG. 1). The luminance half life of the red light emitting part of Example 6 was 1.2 times that of Comparative Example 2.
図12は、実施例7の赤色発光画素部の断面図である。図13は、図12の有機EL層129の断面図である。実施例7は、実施例1と下記の点以外は同一である。すなわち、下部電極(透明電極)の代わりに、下部電極(反射電極)を用いた点である。下部電極(反射電極)にはAl/ITO積層膜を用いた。この材料は特にこれに限られるわけではなく、Alの代わりに、Agなどを用いることができる。また、ITOの代わりに、IZO,ZnOなどの透明電極を用いることができる。また、上記のような金属と透明導電性膜の積層構造ではなく、CrやMoWなども用いることができる。
FIG. 12 is a cross-sectional view of the red light emitting pixel portion of the seventh embodiment. FIG. 13 is a cross-sectional view of the
比較例3は下記の点を除いて、実施例7と同一である。すなわち、水分捕獲層131(図12参照)がない構造である。実施例7の赤色発光部の輝度半減寿命は、比較例3の電力効率と比べて、1.2倍であった。 Comparative Example 3 is the same as Example 7 except for the following points. That is, the structure has no moisture trap layer 131 (see FIG. 12). The luminance half life of the red light emitting part of Example 7 was 1.2 times that of the power efficiency of Comparative Example 3.
実施例7では、有機発光表示装置はいずれも所謂トップカソード型トップエミッション構造であった。しかし、本発明の構造はそれに限定されるわけではなく、所謂トップアノード型構造にも適用可能である。 In Example 7, all the organic light emitting display devices had a so-called top cathode type top emission structure. However, the structure of the present invention is not limited thereto, and can be applied to a so-called top anode type structure.
また、上記の実施例では、赤色発光部に関してのみ記載されているが、発光ドーパントや正孔輸送材料,電子輸送材料を適切に選択することにより、その他の色の発光部にも用いることができる。例えば、下記のような[d2],[d3]の発光ドーパントを用いることにより、緑或いは青色に対応することができる。もちろん下記の材料の限定されるわけではなく、点対称でない構造の材料を用いることにより、更に性能を向上することが可能となる。 In the above embodiment, only the red light emitting part is described. However, by appropriately selecting the light emitting dopant, the hole transporting material, and the electron transporting material, the light emitting part of other colors can be used. . For example, the following [d2] and [d3] light emitting dopants can be used to cope with green or blue. Of course, the following materials are not limited, and the performance can be further improved by using a material having a structure that is not point-symmetric.
本発明によれば、長寿命な有機発光表示装置を簡便に作製可能であり、例えばテレビや各種情報端末等の表示装置に好適である。 According to the present invention, a long-life organic light-emitting display device can be easily produced, and is suitable for display devices such as televisions and various information terminals.
1,21,41,61,81,101,121 ガラス基板
2,22,42,62,82,102,122 第一層間絶縁膜
3,23,43,63,83,103,123 第二層間絶縁膜
4,24,44,64,84,104,124 電源線
5,25,45,65,85,105,125 画像信号線
6,26,46,66,86,106,126 第三層間絶縁膜
7,27,47,67,87,107 透明電極(下部電極)
8,28,48,68,88,128 バンク
9,29,49,69,91,129 有機EL層
10,30,51,71,111,130 ブロッキング層
11,50,70,90,112,131 水分捕獲層
12,32,52,72,92,113,132 電子輸送層
13,33,53,73,93,114 上部電極
14,34,54,74,89,108,134 正孔注入層
15,35,55,75,94,109,135 正孔輸送層
16,36,56,76,95,110,136 発光層
127 反射電極(下部電極)
133 透明電極(上部電極)
1, 21, 41, 61, 81, 101, 121
8, 28, 48, 68, 88, 128
133 Transparent electrode (upper electrode)
Claims (12)
前記発光層を挟持する上部電極及び下部電極と、
を具備する有機発光表示装置であって、
前記上部電極及び前記下部電極のいずれか一方は前記発光層からの発光光を透過する透明電極であり、他方は前記発光層からの発光光を反射する反射電極であり、前記上部電極と前記下部電極との間に水分捕獲層が配置されていることを特徴とする有機発光表示装置。 A light emitting layer;
An upper electrode and a lower electrode sandwiching the light emitting layer;
An organic light emitting display device comprising:
One of the upper electrode and the lower electrode is a transparent electrode that transmits light emitted from the light emitting layer, and the other is a reflective electrode that reflects light emitted from the light emitting layer, and the upper electrode and the lower electrode An organic light-emitting display device, wherein a moisture capturing layer is disposed between electrodes.
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