JP2010087276A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光効率を向上させ、低消費電力化及び高輝度化が可能な表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】自発光素子４０を備えたアレイ基板１００を備え、自発光素子４０は、第１電極６０と、第１電極６０より封止基板２００側に配置された第２電極６４と、第１電極６０と第２電極６４との間に保持された有機活性層６２と、を備え、有機活性層６２は、金属塩または有機塩を含むことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

この発明は、表示装置に係り、特に、自発光素子を含んで構成される表示装置に関する。

近年、平面表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置が注目されている。この有機ＥＬ表示装置は、自発光素子である有機ＥＬ素子を備えていることから、視野角が広く、バックライトを必要とせず、薄型化及び軽量化が可能であり、消費電力が抑えられ、且つ応答速度が速いといった特徴を有している。これらの特徴から、有機ＥＬ表示装置は、液晶表示装置に代わる、次世代平面表示装置の有力候補として注目を集めている。

有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に発光機能を有する有機化合物を含む有機活性層を保持して構成されている。電圧が印加されると、有機活性層にホール（正孔）が注入されるとともに有機活性層に電子が注入される。これらのホールと電子とが結合し、励起状態となる。励起状態から基底状態へ遷移する際に発光する。

このような有機活性層におけるキャリア輸送層のキャリア輸送過程における中間体（カチオンラジカル及びアニオンラジカル）は、有機活性層において発生した発光を吸収してしまうことが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
ＳＩＤ ０８ Ｄｉｇｅｓｔ ４７．２ ７０５−７０８（２００８）

上述したように、キャリア輸送層の中間体による発光の吸収は、有機ＥＬ素子の発光効率の低下を招く一因となっている。

この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、発光効率を向上させ、低消費電力化及び高輝度化が可能な表示装置を提供することにある。

この発明の態様による表示装置は、
自発光素子を備えた表示装置であって、
前記自発光素子は、
第１電極と、
前記第１電極の上に配置された有機活性層と、
前記有機活性層の上に配置された第２電極と、を備え、
前記有機活性層は、金属塩または有機塩を含むことを特徴とする。

この発明によれば、発光効率を向上させ、低消費電力化及び高輝度化が可能な表示装置を提供することができる。

以下、この発明の一実施の形態に係る表示装置について図面を参照して説明する。なお、この実施の形態では、表示装置として、自己発光型表示装置、例えば有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置を例にして説明する。

有機ＥＬ表示装置１は、図１に示すように、画像を表示する表示領域１０２を有するアレイ基板１００を備えている。表示領域１０２は、マトリクス状に配置された複数の画素ＰＸによって構成されている。また、図１では、カラー表示タイプの有機ＥＬ表示装置１を例に示しており、表示領域１０２は、複数種類の画素ＰＸ、例えば３原色に対応した赤色画素ＰＸＲ、緑色画素ＰＸＧ及び青色画素ＰＸＢによって構成されている。

各画素ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、画素回路１０及びこの画素回路１０によって駆動制御される表示素子４０を備えている。図１に示した画素回路１０は、一例であって、他の構成の画素回路を適用しても良いことは言うまでもない。

図１に示した例では、画素回路１０は、駆動トランジスタＤＲＴ、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、第３スイッチＳＷ３、蓄積容量素子Ｃｓなどを備えて構成されている。

表示素子４０は、自発光性の表示素子である有機ＥＬ素子４０（Ｒ、Ｇ、Ｂ）によって構成されている。すなわち、赤色画素ＰＸＲは、主に赤色波長に対応した光を出射する有機ＥＬ素子４０Ｒを備えている。緑色画素ＰＸＧは、主に緑色波長に対応した光を出射する有機ＥＬ素子４０Ｇを備えている。青色画素ＰＸＢは、主に青色波長に対応した光を出射する有機ＥＬ素子４０Ｂを備えている。

各種有機ＥＬ素子４０（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、基本的に同一構成であり、例えば、図２に示すように、配線基板１２０上に配置されている。なお、配線基板１２０は、ガラス基板やプラスチックシートなどの絶縁性の支持基板上に、アンダーコート層、ゲート絶縁膜、層間絶縁膜、有機絶縁膜などの絶縁層を備える他に、各種スイッチＳＷ、駆動トランジスタＤＲＴ、蓄積容量素子Ｃｓ、各種配線（ゲート線、映像信号線、電源線等）などを備えて構成されている。

すなわち、図２に示した例では、有機ＥＬ素子４０は、各画素ＰＸに独立島状に配置された第１電極６０と、第１電極６０に対向して配置され複数の画素ＰＸに共通の第２電極６４と、これらの第１電極６０と第２電極６４との間に保持された有機活性層６２と、によって構成されている。

第１電極６０は、配線基板１２０の上に配置され、陽極として機能する。この第１電極６０は、第３スイッチＳＷ３のドレイン電極２０Ｄに接続されている。トップエミッション方式の場合、第１電極６０は、反射層を含んでいることが望ましい。例えば、第１電極６０は、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）などの光透過性を有する導電材料によって形成された透過層と、アルミニウム（Ａｌ）などの光反射性を有する導電材料によって形成された反射層とを積層した積層体によって構成しても良いし、透過層単層あるいは反射層単層など他の構成であってもよい。

有機活性層６２は、第１電極６０上に配置されている。この有機活性層６２は、第１電極６０側に配置されたホール輸送層６２Ｈと、第２電極６４側に配置された電子輸送層６２Ｅと、ホール輸送層６２Ｈと電子輸送層６２Ｅとの間に配置された発光層６２Ａとを備えている。この有機活性層６２は、さらに、機能層を含んでも良く、例えば、ホール注入層、ブロッキング層、電子注入層、バッファ層などの機能層を含んでも良い。

有機活性層６２においては、発光層６２Ａが有機系材料であればよく、発光層６２Ａ以外の層は無機系材料でも有機系材料でも構わない。有機活性層６２において、発光層６２Ａ以外の機能層は、共通層であってもよい。図２に示した例では、ホール輸送層６２Ｈ及び電子輸送層６２Ｅは、共通層である。発光層６２Ａは、例えば、ホスト材料と、赤色、緑色または青色に発光する発光機能を有する有機化合物の発光材料と、を含んでいる。

このような有機活性層６２は、高分子系材料によって形成された薄膜を含んでいても良い。このような薄膜は、インクジェット法などの選択塗布法により成膜可能である。また、有機活性層６２は、低分子系材料によって形成された薄膜を含んでいても良い。このような薄膜は、マスク蒸着法などの手法により成膜可能である。

第２電極６４は、有機活性層６２を覆うように配置され、陰極として機能する。この第２電極６４は、半透過層を含んでいても良い。すなわち、第２電極６４は、ＩＴＯなどの光透過性を有する導電材料を用いて形成された透過層と、透過層と有機活性層６２との間に配置され銀（Ａｇ）とマグネシウム（Ｍｇ）との混合物などによって形成された半透過層との２層構造としても良いし、半透過層単層の電極として構成してもよい。なお、第２電極６４は、透過層単層で構成してもよいことは言うまでもない。

また、アレイ基板１００は、表示領域１０２において、各画素ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を分離する隔壁７０を備えている。隔壁７０は、第１電極６０の周縁を覆うように格子状またはストライプ状に配置されている。このような隔壁７０は、絶縁性の樹脂材料を用いてパターニングすることによって形成されている。また、隔壁７０は、有機活性層６２とともに、第２電極６４によって覆われている。

アレイ基板１００の少なくとも表示領域１０２は、例えば、封止基板２００によって封止されている。すなわち、封止基板２００は、アレイ基板１００の有機ＥＬ素子４０に対向するように配置されている。そして、これらのアレイ基板１００と封止基板２００とは、表示領域１０２を囲むように枠状に配置されたシール材３００により貼り合せられている。シール材３００は、樹脂材料（例えば、紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂）であっても良いし、低融点ガラスなどのフリットガラスであってもよい。

ここで、有機活性層６２の構成について詳しく説明する。

有機活性層６２は、金属塩または有機塩を含んでいる。ここでは、金属塩または有機塩は、ホール輸送層６２Ｈに含まれている。金属塩としては、例えば、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ_２）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ_２）などが適用可能である。また、有機塩としては、例えば、第４級アンモニウム塩などが適用可能である。

このような金属塩または有機塩を含んだホール輸送層６２Ｈは、共蒸着法により形成可能である。例えば、蒸着源としては、坩堝を加熱して材料源を飛散するように構成され、第１電極６０を形成済みの基板に対して、ホール輸送機能を有した母材（例えばトリフェニルアミン）を備えた蒸着源と、金属塩または有機塩を備えた蒸着源とを同時に加熱して、それぞれの材料減を飛散させることによって第１電極６０の上に共蒸着される。このようにして形成されたホール輸送層６２Ｈでは、母材中に金属塩もしくは有機塩が分極した固相状態での溶媒和の状態にある。

ところで、ホール輸送層６２Ｈにおいて、ホールの輸送過程でカチオンラジカルが生成される。このカチオンラジカルの吸収スペクトルは、青色に発光する有機ＥＬ素子４０Ｂの発光スペクトルにおけるピーク波長よりもわずかに長波長側（緑波長付近）にピーク波長を有している。このため、カチオンラジカルの吸収スペクトルは、青色有機ＥＬ素子４０Ｒに含まれる発光材料の発光スペクトルのみならず、緑色有機ＥＬ素子４０Ｇに含まれる発光材料や赤色有機ＥＬ素子４０Ｒに含まれる発光材料の発光スペクトルと大きく重なっている。

このため、図３に示すように、いずれの色の有機ＥＬ素子４０（Ｒ、Ｇ、Ｂ）においても、有機活性層６２におけるカチオンラジカルによる発光吸収が大きく、発光効率の低下を招く一因となっている。なお、図３では、発光材料をＥＭＬと称し、ホール輸送層６２ＨをＨＴＬと称している。

そこで、本実施形態のように、ホール輸送層６２Ｈが金属塩または有機塩を含むことによって、カチオンラジカルの電子状態が緩和される。このようなカチオンラジカルの電子的緩和状態を作り出すことにより、発光材料の発光スペクトルとの重なりが少なくなるようにカチオンラジカルの吸収スペクトルをシフトさせている。

すなわち、カチオンラジカルの電子状態が緩和されると、カチオンラジカルの吸収スペクトルのピーク波長が青色の発光材料の発光スペクトルのピーク波長より短波長側にシフトされ、カチオンラジカルの吸収スペクトルと青色の発光材料の発光スペクトルとの重なりが小さくなる。加えて、カチオンラジカルの吸収スペクトルと、青色の発光材料の発光スペクトルのピーク波長より長波長側にピーク波長のある緑色及び赤色の発光材料の発光スペクトルとの重なりも小さくなる。

したがって、いずれの色の有機ＥＬ素子４０（Ｒ、Ｇ、Ｂ）においても、発光材料の吸収スペクトルとカチオンラジカルの吸収スペクトルとの重なりが小さくなる。

このため、図４に示すように、カチオンラジカルによる発光吸収を抑制することが可能なる。これにより、各有機ＥＬ素子４０における発光効率を向上させることが可能となる。なお、図４では、図３と同様に、発光材料をＥＭＬと称し、ホール輸送層６２ＨをＨＴＬと称している。

以上説明したように、本実施形態によれば、発光効率を向上させ、低消費電力化及び高輝度化が可能な表示装置を提供することが可能となる。

ホール輸送層６２Ｈが金属塩を含む構成の場合には、例えばマグネシウムなどの２価の金属を含む金属塩を含むことが望ましい。２価の金属を含む金属塩は、１価の金属を含む金属塩よりも、カチオンラジカルの電子状態の緩和を促進することが可能である。

ここでは、金属塩または有機塩がホール輸送層６２Ｈに含まれている例について説明したが、金属塩または有機塩は、発光層６２Ａ及び電子輸送層６２Ｅに含まれていても良い。また、金属塩または有機塩は、ホール輸送層６２Ｈ、電子輸送層６２Ｅ、発光層６２Ａのすべてに含まれていても良い。

電子輸送層６２Ｅが金属塩または有機塩を含むことによって、電子輸送層６２Ｅにおいて、電子の輸送過程で生成されるアニオンラジカルの電子状態も緩和される。これにより、アニオンラジカルの吸収スペクトルもシフトし、発光材料の発光スペクトルとアニオンラジカルの吸収スペクトルとの重なりが小さくなり、アニオンラジカルによる発光吸収が抑制される。したがって、発光効率の向上をさせることが可能となる。

発光層６２Ａが金属塩または有機塩を含むことによっても同様に、電子状態が緩和され、発光効率の向上をさせることが可能となる。

なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

図１は、この発明の一実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置の構成を概略的に示す図である。 図２は、図１に示した有機ＥＬ表示装置の有機活性層の構成を概略的に示す断面図である。 図３は、カチオンラジカルによる発光吸収を示す図である。 図４は、金属塩による発光吸収の抑制を示す図である。

符号の説明

４０…自発光素子 １０２…表示領域 １００…アレイ基板 ２００…封止基板 ＰＸ…画素 ６０…第１電極 ６２…有機活性層 ６４…第２電極

Claims (4)

1. 自発光素子を備えた表示装置であって、
   前記自発光素子は、
   第１電極と、
   前記第１電極の上に配置された有機活性層と、
   前記有機活性層の上に配置された第２電極と、を備え、
   前記有機活性層は、金属塩または有機塩を含むことを特徴とする表示装置。
2. 前記有機活性層は、
   前記第１電極側に配置されたホール輸送層と、
   前記第２電極側に配置された電子輸送層と、
   前記ホール輸送層と前記電子輸送層との間に配置された発光層と、を備え、
   前記金属塩または前記有機塩は、前記ホール輸送層に含まれていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記ホール輸送層の吸収スペクトルのピーク波長は、前記発光層に含まれる青色に発光する発光材料の発光スペクトルのピーク波長より短波長側であることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
4. 前記金属塩は、２価の金属を含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。

Images