JP2010267413A - Organic el element, and organic el display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は有機ＥＬ素子及び有機ＥＬ表示装置に関する。 The present invention relates to an organic EL element and an organic EL display device.
有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子はＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）とも呼ばれることからもわかるように、ダイオード特性を示す。しかしながら、有機ＥＬ素子においては、その素子にかける電圧がある極性の場合には発光し、反対の極性の場合には発光しないが電流が流れる構成を有する有機ＥＬ素子も開発されている。 The organic EL (Electro Luminescence) element exhibits diode characteristics as can be seen from the fact that it is also called OLED (Organic Light Emitting Diode). However, an organic EL element has been developed that emits light when a voltage applied to the element has a certain polarity and does not emit light when the polarity is opposite, but a current flows.
上記特性をもつ構成を有する有機ＥＬ素子としては、例えば２色発光の有機ＥＬ素子がある。特許文献１には２色発光の有機ＥＬ素子が開示されている。特許文献１に示されている有機ＥＬ素子は、下部電極膜、下部キャリア輸送層、下部発光領域および上部発光領域を含む発光層、上部キャリア輸送層、上部電極の順に積層されている。この有機ＥＬ素子の下部電極、下部キャリア輸送層および発光層の下部発光領域（あるいは上部電極、上部キャリア輸送層および発光層の上部発光領域）に着目すると、電極間にある極性の電圧をかけると、下部発光領域（上部発光領域）が発光し、反対の極性では、下部発光領域（上部発光領域）は発光しないが電流を流している。上述の構成を二つ組み合わせることで、２色発光素子を実現している。 As an organic EL element having a configuration having the above characteristics, for example, there is an organic EL element that emits two colors. Patent Document 1 discloses a two-color organic EL element. The organic EL element shown in Patent Document 1 is laminated in the order of a lower electrode film, a lower carrier transport layer, a light emitting layer including a lower light emitting region and an upper light emitting region, an upper carrier transport layer, and an upper electrode. Focusing on the lower electrode of this organic EL element, the lower carrier transport layer and the lower light emitting region of the light emitting layer (or the upper electrode, the upper carrier transport layer and the upper light emitting region of the light emitting layer), The lower light emitting region (upper light emitting region) emits light, and in the opposite polarity, the lower light emitting region (upper light emitting region) does not emit light but carries current. A two-color light emitting element is realized by combining two of the above-described configurations.
ある極性で発光し、反対の極性では発光しないが電流が流れる構成を有する有機ＥＬ素子は駆動電圧が高いという問題があった。そうすると、例えば消費電力の点や、素子の寿命の点などで不都合が生じる。 An organic EL element having a configuration in which light is emitted with a certain polarity and does not emit light with the opposite polarity but a current flows has a problem that a driving voltage is high. Then, for example, inconvenience occurs in terms of power consumption and device life.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、駆動電圧のより低い有機ＥＬ素子を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an organic EL element having a lower driving voltage.
本出願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下
の通りである。
Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
本発明にかかる有機ＥＬ素子は、第１の電極層と、前記第１の電極層に接し電子を輸送する第１の電子注入層と、有機発光膜を含むとともに電子及びホールを輸送する第１の電子ホール輸送層と、前記第１の電子注入層と第１の電子ホール輸送層との間にあり、前記第１の電子注入層および前記第１の電子ホール輸送層に接するとともに前記第１の電子ホール輸送層から電子を取込む第１のホール注入層と、前記第１の電子ホール輸送層に接し電子又はホールをブロックするブロッキング層と、を含むことを特徴とする。 The organic EL device according to the present invention includes a first electrode layer, a first electron injection layer that is in contact with the first electrode layer and transports electrons, an organic light-emitting film, and transports electrons and holes. Between the first electron injection layer and the first electron hole transport layer, in contact with the first electron injection layer and the first electron hole transport layer, and the first electron hole transport layer. A first hole injection layer that takes electrons from the electron hole transport layer, and a blocking layer that is in contact with the first electron hole transport layer and blocks electrons or holes.
また、本発明の一態様では、前記第１の電子ホール輸送層は、電子輸送性の材料とホール輸送性の材料とを含み、前記ブロッキング層は電子を透過させなくてもよい。 In one embodiment of the present invention, the first electron hole transport layer includes an electron transport material and a hole transport material, and the blocking layer may not transmit electrons.
また、本発明の一態様では、前記第１の電子ホール輸送層は、前記第１の電子ホール輸送層は、ホール輸送性の材料と電子輸送性の材料とを含み、前記ブロッキング層はホールを透過させなくてもよい。 In the aspect of the invention, the first electron hole transport layer may include a hole transport material and an electron transport material, and the blocking layer may include holes. It does not have to be transmitted.
また、本発明の一態様では、前記第１のホール注入層は前記第１の電子ホール輸送層に対し、電圧が高い場合はホール注入を行い、電圧が低い場合にはトンネル効果により電子を輸送してもよい。 In one embodiment of the present invention, the first hole injection layer injects holes into the first electron hole transport layer when the voltage is high, and transports electrons by a tunnel effect when the voltage is low. May be.
また、本発明の一態様では、前記ブロッキング層に接し、有機発光膜を含むとともに電子及びホールを輸送する第２の電子ホール輸送層と、前記第２の電子ホール輸送層に接するとともに前記第２の電子ホール輸送層から電子を取込む第２のホール注入層と、前記第２のホール注入層に接する第２の電子注入層と、前記第２の電子注入層に接する第２の電極層と、をさらに含んでもよい。 In one embodiment of the present invention, the second electron hole transport layer includes an organic light emitting film and transports electrons and holes, and is in contact with the second electron hole transport layer. A second hole injection layer for taking electrons from the electron hole transport layer, a second electron injection layer in contact with the second hole injection layer, and a second electrode layer in contact with the second electron injection layer , May further be included.
また、本発明の一態様では、前記第１の電子ホール輸送層および前記第２の電子ホール輸送層は、電子輸送性の材料とホール輸送性の材料とを含み、前記ブロッキング層は電子を透過させなくてもよい。 In the aspect of the invention, the first electron hole transport layer and the second electron hole transport layer include an electron transport material and a hole transport material, and the blocking layer transmits electrons. You don't have to.
また、本発明の一態様では、前記第１の電子ホール輸送層および前記第２の電子ホール輸送層は、ホール輸送性の材料と電子輸送性の材料とを含み、前記ブロッキング層は電子を透過させなくてもよい。 In the aspect of the invention, the first electron hole transport layer and the second electron hole transport layer include a hole transport material and an electron transport material, and the blocking layer transmits electrons. You don't have to.
また、本発明の一態様では、前記第１のホール注入層および前記第２のホール注入層は電子ホール輸送層に対し、電圧が高い場合はホール注入を行い、電圧が低い場合にはトンネル効果により電子を輸送してもよい。 In one embodiment of the present invention, the first hole injection layer and the second hole injection layer perform hole injection when the voltage is high and tunnel effect when the voltage is low. May transport electrons.
本発明に係る有機ＥＬ表示装置は、電流方向を逆転しても発光する有機ＥＬ素子を用いて、ドット反転駆動することを特徴とする。 The organic EL display device according to the present invention is characterized in that dot inversion driving is performed using an organic EL element that emits light even when the current direction is reversed.
本発明に係る有機ＥＬ表示装置は、電流方向を逆転しても発光する有機ＥＬ素子を用いて、ライン反転駆動することを特徴とする。 The organic EL display device according to the present invention is characterized in that line inversion driving is performed using an organic EL element that emits light even when the current direction is reversed.
本発明によれば、駆動電圧のより低い有機ＥＬ素子を提供することができる。 According to the present invention, an organic EL element having a lower driving voltage can be provided.
以下、本発明の実施形態の例について図面に基づき詳細に説明する。 Hereinafter, examples of embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１は本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を模式的に示す図である。 FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of an organic EL element according to an embodiment of the present invention.
図１に示す有機ＥＬ素子は、下部電極膜ＥＴＬと、下部電極膜ＥＴＬの上面と接する下部電子注入層ＥＩＬと、下部電子注入層ＥＩＬの上面と接する下部ホール注入層ＨＩＬと、下部ホール注入層ＨＩＬの上面と接する下部発光層ＥＭＬと、下部発光層ＥＭＬの上面と接するホールブロッキング層ＨＢＬと、ホールブロッキング層ＨＢＬの上面に接する上部発光層ＥＭＵと、上部発光層ＥＭＵの上面に接する上部ホール注入層ＨＩＵと、上部ホール注入層ＨＩＵの上面に接する電子注入層ＥＩＵと、電子注入層ＥＩＵの上面に接する上部電極膜ＥＴＵとからなり、下部電極膜ＥＴＬと上部電極膜ＥＴＵとの間に電圧が印加される。印加される電圧の極性は正負の２つのうちどちらも取り得るようになっている。また、この有機ＥＬ素子は、図示しない反射材料の上に形成されており、反射材料は、図示しないガラス基板上に形成されている。 1 includes a lower electrode film ETL, a lower electron injection layer EIL in contact with the upper surface of the lower electrode film ETL, a lower hole injection layer HIL in contact with the upper surface of the lower electron injection layer EIL, and a lower hole injection layer. Lower light emitting layer EML in contact with the upper surface of HIL, hole blocking layer HBL in contact with the upper surface of lower light emitting layer EML, upper light emitting layer EMU in contact with the upper surface of hole blocking layer HBL, and upper hole injection in contact with the upper surface of upper light emitting layer EMU A layer HIU, an electron injection layer EIU in contact with the upper surface of the upper hole injection layer HIU, and an upper electrode film ETU in contact with the upper surface of the electron injection layer EIU. A voltage is generated between the lower electrode film ETL and the upper electrode film ETU. Applied. The polarity of the applied voltage can be either positive or negative. The organic EL element is formed on a reflective material (not shown), and the reflective material is formed on a glass substrate (not shown).
図１の例において、下部発光層ＥＭＬは青色に発光する層であり、上部発光層ＥＭＵは赤色に発光する層である。しかし下部発光層ＥＭＬおよび上部発光層ＥＭＵにおける発光色の組み合わせはこれに限られることはなく、例えば上部発光層ＥＭＵが緑色に発光する層となっていてもよいし、下部発光層ＥＭＬが青色以外の色を発光する層であってもよい。以下では説明の容易のため、下部電子注入層ＥＩＬおよび上部電子注入層ＥＩＵをまとめて電子注入層と呼び、下部ホール注入層ＨＩＬおよび上部ホール注入層ＨＩＵをまとめてホール注入層と呼び、下部発光層ＥＭＬおよび上部発光層ＥＭＵをまとめて発光層と呼び、下部電極膜ＥＴＬおよび上部電極膜ＥＴＵをまとめて電極膜と呼ぶ。 In the example of FIG. 1, the lower light emitting layer EML is a layer emitting blue light, and the upper light emitting layer EMU is a layer emitting red light. However, the combination of light emission colors in the lower light emitting layer EML and the upper light emitting layer EMU is not limited to this. For example, the upper light emitting layer EMU may be a layer that emits green light, and the lower light emitting layer EML is other than blue. It may be a layer that emits light of the color. Hereinafter, for ease of explanation, the lower electron injection layer EIL and the upper electron injection layer EIU are collectively referred to as an electron injection layer, and the lower hole injection layer HIL and the upper hole injection layer HIU are collectively referred to as a hole injection layer. The layer EML and the upper light emitting layer EMU are collectively referred to as a light emitting layer, and the lower electrode film ETL and the upper electrode film ETU are collectively referred to as an electrode film.
電極膜は金属やＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩｎＺｎＯ（Indium Zinc Oxide）などの透明電極などからなり、外部の配線と接続されている。電子注入層はこの層に接する電極膜から電子を受取り、発光層にその電子を送り込む性質を有する。電子注入層は後述する電子輸送性の物質と電子供与性の物質とを共蒸着することで形成される。層厚は２０ｎｍ以上あれば機能するが、発光層から発する光と反射電極から反射した光とを干渉させることを考慮して膜厚を決定するとよい。また、隣接する上部電極膜ＥＴＵがスパッタ法により形成する場合などは、ダメージを回避するために６０ｎｍ程度の膜厚を確保する必要がある。 The electrode film is made of a metal, a transparent electrode such as ITO (Indium Tin Oxide) or InZnO (Indium Zinc Oxide), and is connected to an external wiring. The electron injection layer has a property of receiving electrons from the electrode film in contact with this layer and sending the electrons to the light emitting layer. The electron injection layer is formed by co-evaporating an electron transporting substance and an electron donating substance described later. If the layer thickness is 20 nm or more, it functions, but the film thickness may be determined in consideration of interference between light emitted from the light emitting layer and light reflected from the reflective electrode. Further, when the adjacent upper electrode film ETU is formed by sputtering, it is necessary to secure a film thickness of about 60 nm in order to avoid damage.
電子注入層に用いる電子輸送性の物質としては、アルカリ金属と共蒸着することにより電荷移動錯体化しやすいものであれば特に限定は無い。例えばトリス（８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（４-メチル-８-キノリノラート）アルミニウム、ビス（２-メチル−８−キノリノラート）−４−フェニルフェノラート−アルミニウム、ビス[２-[２-ヒドロキシフェニル]ベンゾオキサゾラート]亜鉛などの金属錯体や２−（４−ビフェニリル）−５−（４−tert−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、１，３−ビス[５−(ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル)−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル]ベンゼン等を用いてよい。 The electron transporting substance used for the electron injecting layer is not particularly limited as long as it is easy to form a charge transfer complex by co-evaporation with an alkali metal. For example, tris (8-quinolinolato) aluminum, tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum, bis (2-methyl-8-quinolinolato) -4-phenylphenolate-aluminum, bis [2- [2-hydroxyphenyl] Benzoxazolate] zinc and other metal complexes, 2- (4-biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole, 1,3-bis [5- (p -Tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazol-2-yl] benzene or the like may be used.
電子注入層に用いる電子供与性の物質としては、電子輸送性物質に対して電子供与性を示す材料であれば特に限定は無い。例えば、リチウム、セシウムなどのアルカリ金属、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属、さらには希土類金属等の金属類を用いてよい。また、上述の物質の酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物等から電子供与性を示す物質を選択して用いてもよい。 The electron donating substance used for the electron injecting layer is not particularly limited as long as it is a material that exhibits an electron donating property with respect to the electron transporting substance. For example, alkali metals such as lithium and cesium, alkaline earth metals such as magnesium and calcium, and metals such as rare earth metals may be used. Alternatively, a substance exhibiting an electron donating property may be selected from oxides, halides, carbonates, and the like of the above substances.
ホール注入層は例えば五酸化バナジウムなどの周りの物質を酸化させる、つまり周りの物質から電子を取込む性質をもつ物質で構成されており、発光層にホールを供給する。ホール注入層はトンネル効果によって電子を輸送する。そのためには膜厚は最大でも１０ｎｍ以下とする必要がある。トンネル効果を利用するため膜厚はできる限り薄い方が望ましいが、ホール注入層として機能するためには０．５ｎｍ以上望ましくは３ｎｍ程度必要である。従って、膜厚は０．５ｎｍ〜３ｎｍの間とするとよい。なお、本実施形態ではホール注入層には酸化性の強い五酸化バナジウムを用いたが、酸化モリブデン、酸化タングステンなどを用いてもよい。 The hole injection layer is made of a material having a property of oxidizing surrounding materials such as vanadium pentoxide, that is, taking electrons from the surrounding materials, and supplies holes to the light emitting layer. The hole injection layer transports electrons by the tunnel effect. For this purpose, the film thickness must be 10 nm or less at the maximum. In order to use the tunnel effect, the film thickness is desirably as thin as possible, but in order to function as a hole injection layer, 0.5 nm or more, preferably about 3 nm is necessary. Therefore, the film thickness is preferably between 0.5 nm and 3 nm. In this embodiment, highly oxidizable vanadium pentoxide is used for the hole injection layer, but molybdenum oxide, tungsten oxide, or the like may be used.
発光層は、ホール注入層から供給されたホールとホールブロッキング層を超えてきた電子とを再結合させて発光させる役割を有する。また、発光層はホールも電子も輸送する性質を有するが、電子輸送性の物質とホール輸送性の物質とでは、電子輸送性の物質の方が多くなっており、全体としては電子輸送性が強い。具体的には電子輸送性のホスト材料にホール輸送性の材料を１０〜３０％混ぜ、さらに発光ドーパントとなる物質を３〜１０％混ぜたものを用いる。発光層の厚さはその機能を発揮するために２０ｎｍ以上必要であるが、具体的な厚さは反射電極からの光との干渉を考慮して決定するとよい。 The light emitting layer has a role of emitting light by recombining holes supplied from the hole injection layer and electrons that have passed through the hole blocking layer. In addition, the light-emitting layer has a property of transporting both holes and electrons. However, there are more electron-transporting materials and electron-transporting materials as a whole. strong. Specifically, 10 to 30% of a hole transporting material is mixed with an electron transporting host material, and 3 to 10% of a substance serving as a light emitting dopant is further mixed. The thickness of the light emitting layer is required to be 20 nm or more in order to perform its function, but the specific thickness may be determined in consideration of interference with light from the reflective electrode.
発光層の材料としては、電子、ホールの輸送能力を有するホスト材料に、それらの再結合により蛍光もしくはりん光を発するドーパントを添加したもので共蒸着により発光層として形成できるものであれば特に限定は無い。 The material of the light emitting layer is not particularly limited as long as it can be formed as a light emitting layer by co-evaporation by adding a dopant that emits fluorescence or phosphorescence by recombination to a host material having the ability to transport electrons and holes. There is no.
例えば、ホストとしてはトリス（８−キノリノラト）アルミニウム、ビス（８−キノリノラト）マグネシウム、ビス（ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリノラト）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウムオキシド、トリス（８−キノリノラト）インジウム、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム、８−キノリノラトリチウム、トリス（５−クロロ−８−キノリノラト）ガリウム、ビス（５−クロロ−８−キノリノラト）カルシウム、５，７−ジクロル−８−キノリノラトアルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−ヒドロキシキノリノラト）アルミニウム、ポリ［亜鉛（II）−ビス（８−ヒドロキシ−５−キノリニル）メタン］のような錯体、アントラセン誘導体、カルバゾール誘導体、等を用いてよい。 For example, as the host, tris (8-quinolinolato) aluminum, bis (8-quinolinolato) magnesium, bis (benzo {f} -8-quinolinolato) zinc, bis (2-methyl-8-quinolinolato) aluminum oxide, tris (8 -Quinolinolato) indium, tris (5-methyl-8-quinolinolato) aluminum, 8-quinolinolatolithium, tris (5-chloro-8-quinolinolato) gallium, bis (5-chloro-8-quinolinolato) calcium, Such as 7-dichloro-8-quinolinolato aluminum, tris (5,7-dibromo-8-hydroxyquinolinolato) aluminum, poly [zinc (II) -bis (8-hydroxy-5-quinolinyl) methane] Complexes, anthracene derivatives, carbazole derivatives, and the like may be used.
また、ドーパントとしてはホスト中で電子とホールを捉えて再結合させ発光するものであって、例えば青ではアントラセン、緑ではクマリン誘導体、赤ではピラン誘導体などの蛍光を発光する物質や、もしくはイリジウム錯体、ピリジナート誘導体などりん光を発する物質であってもよい。 In addition, the dopant captures electrons and holes in the host and recombines to emit light. For example, anthracene in blue, a coumarin derivative in green, and a pyran derivative in red, or an iridium complex Further, it may be a phosphorescent substance such as a pyridinate derivative.
ホールブロッキング層ＨＢＬは、電子を輸送するがホールを輸送しない性質を有する。ホールブロッキング層ＨＢＬが厚いと駆動電圧が上昇する一方、薄いとホールの動きを遮断できなくなる。具体的には１０ｎｍ程度〜２０ｎｍ程度が望ましい。２０ｎｍの厚さがあればホールの動きをほぼ完全にブロックすることができる。 The hole blocking layer HBL has a property of transporting electrons but not transporting holes. If the hole blocking layer HBL is thick, the driving voltage increases, whereas if it is thin, the movement of the holes cannot be blocked. Specifically, about 10 nm to about 20 nm is desirable. If the thickness is 20 nm, the movement of the hole can be almost completely blocked.
ホールブロック層としては、電子注入層において電子輸送性の物質として挙げた材料のうちとくにＨＯＭＯのエネルギー準位が低いものを用いるとよい。 As the hole blocking layer, a material having a low HOMO energy level among the materials mentioned as the electron transporting material in the electron injecting layer may be used.
次に、導通および発光のメカニズムについて説明する。図２は、図１に示す有機ＥＬ素子の電圧を印加しない場合におけるエネルギー図である。本図は各層毎のエネルギーバンドを示している。本図の左右方向は各層の層厚と位置を示し、上下方向がエネルギーを示す。エネルギーバンドは、左から上部電極膜ＥＴＵ、電子注入層ＥＩＵ、上部ホール注入層ＨＩＵ、上部発光層ＥＭＵ、ホールブロッキング層ＨＢＬ、下部発光層ＥＭＬ、下部ホール注入層ＨＩＬ、下部電子注入層ＥＩＬ、下部電極膜ＥＴＬの順に示されている。上部電極膜ＥＴＵおよび下部電極膜ＥＴＬは導体であるため、そのフェルミ準位を線で示し、その他の各層は半導体であるため、価電子帯またはＨＯＭＯバンドの上限を下側の辺、導電帯またはＬＵＭＯバンドの下限を上側の辺とする四角形で表している。本図では、ホール注入層の導電帯の下限のエネルギー準位が隣接する発光層および電子注入層に比べて高いことがわかる。 Next, the mechanism of conduction and light emission will be described. FIG. 2 is an energy diagram in the case where the voltage of the organic EL element shown in FIG. 1 is not applied. This figure shows the energy band for each layer. The left-right direction of this figure shows the layer thickness and position of each layer, and the up-down direction shows energy. From the left, the energy bands are: upper electrode film ETU, electron injection layer EIU, upper hole injection layer HIU, upper light emitting layer EMU, hole blocking layer HBL, lower light emitting layer EML, lower hole injection layer HIL, lower electron injection layer EIL, lower part The electrode films are shown in the order of ETL. Since the upper electrode film ETU and the lower electrode film ETL are conductors, their Fermi levels are indicated by lines, and the other layers are semiconductors, so that the upper limit of the valence band or HOMO band is set to the lower side, the conduction band or The lower limit of the LUMO band is represented by a rectangle with the upper side. In this figure, it can be seen that the lower energy level of the conduction band of the hole injection layer is higher than that of the adjacent light emitting layer and electron injection layer.
図３は、図１に示す有機ＥＬ素子の下部電極膜ＥＴＬから上部電極膜ＥＴＵに電子が輸送されるよう電圧を印加した場合におけるエネルギー図である。この場合全体としてみれば、電子は上部電極膜ＥＴＵから下部電極膜ＥＴＬの方向に輸送される。上部電極膜ＥＴＵに負、下部電極膜ＥＴＬに正の電圧を印加すると、上部電極膜ＥＴＵの電子のポテンシャルは高まり、電子は電子注入層ＥＩＵの上部電極膜ＥＴＵ近傍にあるポテンシャル障壁をトンネルして上部電子注入層ＥＩＵに流れ込む。電子注入層ＥＩＵに流れ込んだ電子は、上部ホール注入層もトンネル効果により通過して上部発光層ＥＭＵに流れ込む。上部発光層ＥＭＵでは電子はＬＵＭＯに送り込まれ、一部は発光層ＥＭＵ中の発光ドーパントにトラップされながらもホールブロッキング層ＨＢＬに達する。 FIG. 3 is an energy diagram when a voltage is applied so that electrons are transported from the lower electrode film ETL to the upper electrode film ETU of the organic EL element shown in FIG. In this case, as a whole, electrons are transported in the direction from the upper electrode film ETU to the lower electrode film ETL. When a negative voltage is applied to the upper electrode film ETU and a positive voltage is applied to the lower electrode film ETL, the potential of electrons in the upper electrode film ETU increases, and the electrons tunnel through the potential barrier near the upper electrode film ETU in the electron injection layer EIU. It flows into the upper electron injection layer EIU. The electrons flowing into the electron injection layer EIU also pass through the upper hole injection layer by the tunnel effect and flow into the upper light emitting layer EMU. In the upper light emitting layer EMU, electrons are sent to LUMO, and a part of the electrons reach the hole blocking layer HBL while being trapped by the light emitting dopant in the light emitting layer EMU.
ホールブロッキング層ＨＢＬは電子をブロックしない性質を有するため、電子はそのまま通過し下部発光層ＥＭＬに達する。下部発光層ＥＭＬでは電子は発光ドーパントにトラップされる。一方、下部電極膜ＥＴＬの電圧によって下部電子注入層ＥＩＬのポテンシャルが下がる。それにより下部電子注入層ＥＩＬは下部ホール注入層ＨＩＬから電子を取込む。下部ホール注入層ＨＩＬにはホールが作られ、そのホールは、本来の特性により下部発光層ＥＭＬから電子を取込む分とあわせて下部発光層ＥＭＬに流れ込む。すると、下部発光層ＥＭＬにおいて電子とホールが結合し、下部発光層ＥＭＬが発光する。ここで、電子とホールとが結合するのは発光層内の発光ドーパント分子上である。なお、下部発光層ＥＭＬ中にあるホールの一部は電位差によりホールブロッキング層ＨＢＬまで到達するが、ホールブロッキング層ＨＢＬはホールを輸送しないため下部発光層ＥＭＬ中にとどまり、上部発光層ＥＭＵからホールブロッキング層ＨＢＬを越えてきた電子と結合し、下部発光層ＥＭＬが発光する。 Since the hole blocking layer HBL has a property of not blocking electrons, the electrons pass through as they are and reach the lower light emitting layer EML. In the lower light emitting layer EML, electrons are trapped by the light emitting dopant. On the other hand, the potential of the lower electron injection layer EIL is lowered by the voltage of the lower electrode film ETL. Thereby, the lower electron injection layer EIL takes in electrons from the lower hole injection layer HIL. Holes are formed in the lower hole injection layer HIL, and the holes flow into the lower light emitting layer EML together with the amount of electrons taken from the lower light emitting layer EML due to the original characteristics. Then, electrons and holes are combined in the lower light emitting layer EML, and the lower light emitting layer EML emits light. Here, it is on the light-emitting dopant molecules in the light-emitting layer that electrons and holes are bonded. Note that some of the holes in the lower light emitting layer EML reach the hole blocking layer HBL due to a potential difference, but the hole blocking layer HBL stays in the lower light emitting layer EML because it does not transport holes, and from the upper light emitting layer EMU to the hole blocking. The lower light emitting layer EML emits light by combining with electrons that have passed through the layer HBL.
ここで、ホール注入層は接する電子注入層側のポテンシャルが低い場合には効率的に下部発光層ＥＭＬにホールを供給している。また接する発光層のポテンシャルが低い場合にはトンネル効果によって電子を輸送している。 Here, the hole injection layer efficiently supplies holes to the lower light emitting layer EML when the potential on the side of the electron injection layer in contact with the hole injection layer is low. When the potential of the light emitting layer in contact therewith is low, electrons are transported by the tunnel effect.
図４は、図１に示す有機ＥＬ素子の上部電極膜ＥＴＵから下部電極膜ＥＴＬに電流が流れるよう電圧を印加した場合におけるエネルギー図である。この場合全体としてみれば、電子は下部電極膜ＥＴＬから上部電極膜ＥＴＵの方向に輸送される。この有機ＥＬ素子は上下対称の順序で積層されているため、図３で説明したものと同様のメカニズムによって、上部発光層ＥＭＵが発光する。 FIG. 4 is an energy diagram when a voltage is applied so that a current flows from the upper electrode film ETU to the lower electrode film ETL of the organic EL element shown in FIG. In this case, as a whole, electrons are transported from the lower electrode film ETL to the upper electrode film ETU. Since the organic EL elements are stacked in a vertically symmetrical order, the upper light emitting layer EMU emits light by the same mechanism as described in FIG.
ここで、ホール注入層と発光層との間にキャリア輸送層を設けても良い。キャリア輸送層を設けることで、ホール注入層がひきおこす酸化によって発光層が劣化することを抑制することができる。キャリア輸送層の厚さは１０〜２０ｎｍ程度でもよく、材質は電子輸送性の材料をベースに２０〜４０％程度のホール輸送性の材料を混ぜたものでよい。 Here, a carrier transport layer may be provided between the hole injection layer and the light emitting layer. By providing the carrier transport layer, it is possible to suppress the deterioration of the light emitting layer due to oxidation caused by the hole injection layer. The thickness of the carrier transport layer may be about 10 to 20 nm, and the material may be a mixture of about 20 to 40% of a hole transport material based on an electron transport material.
ここで用いる電子輸送性の物質は、電子注入層に用いる電子輸送性の物質としてあげたものでよい。ホール輸送性の材料としては、例えば、テトラアリールベンジシン化合物（トリフェニルジアミン：ＴＰＤ）、芳香族三級アミン、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、アミノ基を有するオキサジアゾール誘導体、ポリチオフェン誘導体、銅フタロシアニン誘導体等を用いるとよい。 The electron transporting substance used here may be the one exemplified as the electron transporting substance used for the electron injection layer. Examples of the hole transporting material include tetraarylbenzidine compounds (triphenyldiamine: TPD), aromatic tertiary amines, hydrazone derivatives, carbazole derivatives, triazole derivatives, imidazole derivatives, oxadiazole derivatives having amino groups, A polythiophene derivative, a copper phthalocyanine derivative, or the like may be used.
図５は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子の他の例を模式的に示す図である。図１との違いは、ホールブロッキング層ＨＢＬの代わりに電子ブロッキング層ＥＢＬを設けている点であり、発光層が全体としてホール輸送性を示す場合にはこの構成の方がよい。 FIG. 5 is a diagram schematically showing another example of the organic EL element according to the embodiment of the present invention. The difference from FIG. 1 is that an electron blocking layer EBL is provided instead of the hole blocking layer HBL, and this configuration is better when the light emitting layer as a whole exhibits hole transportability.
図５に示す有機ＥＬ素子は、下部電極膜ＥＴＬと、下部電極膜ＥＴＬの上面と接する下部電子注入層ＥＩＬと、下部電子注入層ＥＩＬの上面と接する下部ホール注入層ＨＩＬと、下部ホール注入層ＨＩＬの上面と接する下部発光層ＥＭＬと、下部発光層ＥＭＬの上面と接する電子ブロッキング層ＥＢＬと、電子ブロッキング層ＥＢＬの上面に接する上部発光層ＥＭＵと、上部発光層ＥＭＵの上面に接する上部ホール注入層ＨＩＵと、上部ホール注入層ＨＩＵの上面に接する電子注入層ＥＩＵと、電子注入層ＥＩＵの上面に接する上部電極膜ＥＴＵとからなる。なお、下部発光層ＥＭＬは青色に発光する層であり、上部発光層ＥＭＵは緑色に発光する層である。 The organic EL element shown in FIG. 5 includes a lower electrode film ETL, a lower electron injection layer EIL in contact with the upper surface of the lower electrode film ETL, a lower hole injection layer HIL in contact with the upper surface of the lower electron injection layer EIL, and a lower hole injection layer Lower light emitting layer EML in contact with the upper surface of HIL, electron blocking layer EBL in contact with the upper surface of lower light emitting layer EML, upper light emitting layer EMU in contact with the upper surface of electron blocking layer EBL, and upper hole injection in contact with the upper surface of upper light emitting layer EMU The layer HIU includes an electron injection layer EIU in contact with the upper surface of the upper hole injection layer HIU, and an upper electrode film ETU in contact with the upper surface of the electron injection layer EIU. The lower light emitting layer EML is a layer that emits blue light, and the upper light emitting layer EMU is a layer that emits green light.
図１と同様に下部電極膜と上部電極膜との間に電圧が印加され、また、図示しない反射材料の上に形成されており、反射材料は図示しないガラス基板上に形成されている。 As in FIG. 1, a voltage is applied between the lower electrode film and the upper electrode film, and is formed on a reflective material (not shown), and the reflective material is formed on a glass substrate (not shown).
発光層は、電子輸送性の物質とホール輸送性の物質とでは、ホール輸送性の物質の方が多くなっており、全体としてはホール輸送性が強い。電子ブロッキング層は、ホールを輸送するが電子を輸送しない性質を有する。電子ブロッキング層の材料としては、キャリア輸送層の説明で挙げたホール輸送性の材料のうちとくにＬＵＭＯのエネルギー準位が高いものを用いるとよい。その他の層の構成は図１の例と同様である。 In the light-emitting layer, the number of hole transporting substances is larger between the electron transporting substance and the hole transporting substance, and the hole transporting ability is strong as a whole. The electron blocking layer has a property of transporting holes but not transporting electrons. As a material for the electron blocking layer, a material having a high LUMO energy level among the hole transporting materials mentioned in the description of the carrier transport layer may be used. The configuration of the other layers is the same as that in the example of FIG.
図５に示す有機ＥＬ素子において、上部電極膜ＥＴＵに負、下部電極膜ＥＴＬに正の電圧を印加した場合には、上部発光層ＥＭＵが発光する。図１の例と同様に電子は上部電極膜ＥＴＵから上部発光層ＥＭＵに送り込まれるが、その電子は電子ブロッキング層ＥＢＬによってブロッキングされる。一方で下部ホール注入層ＨＩＬから下部発光層ＥＭＬに供給されたホールが電子ブロッキング層を通過して上部発光層ＥＭＵに到達し、上部発光層ＥＭＵの発光ドーパント分子において電子とホールの再結合が起こるからである。また、反対の電圧を印加した場合には、下部発光層ＥＭＬが発光する。 In the organic EL element shown in FIG. 5, when a negative voltage is applied to the upper electrode film ETU and a positive voltage is applied to the lower electrode film ETL, the upper light emitting layer EMU emits light. As in the example of FIG. 1, electrons are sent from the upper electrode film ETU to the upper light emitting layer EMU, but the electrons are blocked by the electron blocking layer EBL. Meanwhile, holes supplied from the lower hole injection layer HIL to the lower light emitting layer EML pass through the electron blocking layer and reach the upper light emitting layer EMU, and recombination of electrons and holes occurs in the light emitting dopant molecules of the upper light emitting layer EMU. Because. Further, when the opposite voltage is applied, the lower light emitting layer EML emits light.
なお、図５に示す有機ＥＬ素子を電子ブロッキング層ＥＢＬの中心、つまり上部発光層ＥＭＵに接する部分と下部発光層ＥＭＬに接する部分とで二つに分割し、間にＩＴＯの配線を設けても同様の性質を示す有機ＥＬ素子を作ることができる。 Note that the organic EL element shown in FIG. 5 may be divided into two at the center of the electron blocking layer EBL, that is, the portion in contact with the upper light emitting layer EMU and the portion in contact with the lower light emitting layer EML, and an ITO wiring may be provided therebetween. Organic EL elements exhibiting similar properties can be produced.
以下では上述の有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示装置について説明する。有機ＥＬ表示装置は、絶縁基板ＳＵＢ上に薄膜トランジスタＴＦＴや有機ＥＬ素子等が形成されたアレイ基板と、アレイ基板に対向し有機ＥＬ素子が外界と接することを防ぐ封止基板ＳＳを含む。なお、絶縁基板ＳＵＢはガラス基板である。アレイ基板上の表示領域には、画素回路がマトリクス状に並んでいる。アレイ基板の表示領域を覆うように封止基板ＳＳが設けられている。一つの画素回路は一つのサブ画素に対応する。有機ＥＬ表示装置の一つの画素はサブ画素の集合によって赤青緑の３種類の光を放つ必要があるが、一つのサブ画素が２色発光できるため、１画素を構成するサブ画素は３つとは限らない。この点は単色発光の有機ＥＬ素子を用いる場合と異なる。 Hereinafter, an organic EL display device using the above-described organic EL element will be described. The organic EL display device includes an array substrate in which a thin film transistor TFT, an organic EL element, and the like are formed on an insulating substrate SUB, and a sealing substrate SS that faces the array substrate and prevents the organic EL element from contacting the outside. The insulating substrate SUB is a glass substrate. Pixel circuits are arranged in a matrix in the display area on the array substrate. A sealing substrate SS is provided so as to cover the display area of the array substrate. One pixel circuit corresponds to one subpixel. One pixel of the organic EL display device needs to emit three types of light of red, blue, and green depending on the set of sub-pixels. However, since one sub-pixel can emit two colors, there are three sub-pixels constituting one pixel. Is not limited. This is different from the case of using a monochromatic organic EL element.
図６は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の一例を示す断面図である。絶縁基板ＳＵＢ上には、２色発光の有機ＥＬ素子と薄膜トランジスタＴＦＴを含む画素回路が形成されている。薄膜トランジスタＴＦＴは、絶縁基板ＳＵＢ上に形成された半導体膜ＳＩと、その上方に絶縁膜を挟んで平面的に半導体膜ＳＩと重なるように形成されたゲート電極ＧＴと、半導体膜ＳＩの一端の上に設けられ、その一端と接するソース電極ＳＴと、ゲート電極ＧＴを挟んでソース電極ＳＴの反対側にある半導体膜ＳＩの他端の上に設けられ、その他端と接するドレイン電極とを有する。薄膜トランジスタＴＦＴおよび絶縁基板ＳＵＢおよび図示しない画素回路の配線の一部は、ソース電極ＳＴの上面とドレイン電極の上面を除き、層間絶縁膜ＭＩに覆われている。層間絶縁膜ＭＩの上には、上部絶縁膜ＰＡＳが形成されている。さらに上部絶縁膜ＰＡＳの上には、平坦化膜ＦＬが形成されている。平坦化膜ＦＬのうち、表示領域外にある領域の上には気密性を保持するための封止材ＳＭがあり、その上に封止基板ＳＳが設けられている。封止基板ＳＳはガラス材料によって形成されている。封止材ＳＭは例えばエポキシ系接着剤である。封止材ＳＭにより密閉封止することで、例えば電子注入層が水分によって劣化することを防ぐ。 FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of an organic EL display device according to an embodiment of the present invention. A pixel circuit including an organic EL element that emits two colors and a thin film transistor TFT is formed on the insulating substrate SUB. The thin film transistor TFT includes a semiconductor film SI formed on the insulating substrate SUB, a gate electrode GT formed on the upper surface of the semiconductor film SI so as to overlap the semiconductor film SI across the insulating film, and an upper end of the semiconductor film SI. Provided on the other end of the semiconductor film SI on the opposite side of the source electrode ST with the gate electrode GT interposed therebetween, and a drain electrode in contact with the other end. The thin film transistor TFT, the insulating substrate SUB, and part of the wiring of the pixel circuit (not shown) are covered with the interlayer insulating film MI except for the upper surface of the source electrode ST and the upper surface of the drain electrode. An upper insulating film PAS is formed on the interlayer insulating film MI. Further, a planarizing film FL is formed on the upper insulating film PAS. In the planarizing film FL, a sealing material SM for maintaining airtightness is provided on a region outside the display region, and a sealing substrate SS is provided thereon. The sealing substrate SS is made of a glass material. The sealing material SM is, for example, an epoxy adhesive. By hermetically sealing with the sealing material SM, for example, the electron injection layer is prevented from being deteriorated by moisture.
平坦化膜ＦＬにおいて表示領域に対応する領域の上方には、複数の有機ＥＬ素子が並んで形成されている。平坦化膜ＦＬ上には有機ＥＬ素子ごとに反射電極ＲＭが形成されている。各反射電極ＲＭの上面には各有機ＥＬ素子の下部電極膜ＥＴＬが接し、下部電極膜ＥＴＬは、平坦化膜ＦＬおよび上部絶縁膜ＰＡＳを貫くコンタクトホールによって薄膜トランジスタＴＦＴのドレイン電極ＤＴに接続されている。隣り合う有機ＥＬ素子の下部電極膜ＥＴＬの間は、電極分離材料ＤＭが充填されており、その上部が盛り上がっている。下部電極膜ＥＴＬの上部には図示しない下部電極膜ＥＴＬ、下部電子注入層ＥＩＬ、下部ホール注入層ＨＩＬおよび下部キャリア輸送層が形成されている。その上には下部発光層ＥＭＬが設けられている。ここで、下部発光層ＥＭＬおよび上部発光層ＥＭＵは、発光する色によって、青発光体ＢＥ、赤発光体ＲＥ、緑発光体ＧＥとも呼ぶ。下部発光層ＥＭＬの上には図示しないホールブロッキング層ＨＢＬが設けられている。その上層には上部発光層ＥＭＵが設けられ、その上層には図示しない上部キャリア輸送層、上部ホール注入層ＨＩＵ、電子注入層ＥＩＵが設けられている。その上には上部電極膜ＥＴＵが複数の有機ＥＬ素子の間で共通して設けられ、電気的には各有機ＥＬ素子の上部電極膜ＥＴＵは互いに接続されている。 In the planarizing film FL, a plurality of organic EL elements are formed side by side above the region corresponding to the display region. On the planarizing film FL, a reflective electrode RM is formed for each organic EL element. The lower electrode film ETL of each organic EL element is in contact with the upper surface of each reflective electrode RM, and the lower electrode film ETL is connected to the drain electrode DT of the thin film transistor TFT through a contact hole that penetrates the planarizing film FL and the upper insulating film PAS. Yes. Between the lower electrode films ETL of the adjacent organic EL elements, the electrode separation material DM is filled, and the upper part thereof is raised. On the lower electrode film ETL, a lower electrode film ETL, a lower electron injection layer EIL, a lower hole injection layer HIL, and a lower carrier transport layer (not shown) are formed. A lower light emitting layer EML is provided thereon. Here, the lower light emitting layer EML and the upper light emitting layer EMU are also referred to as a blue light emitter BE, a red light emitter RE, and a green light emitter GE, depending on the color of light emitted. A hole blocking layer HBL (not shown) is provided on the lower light emitting layer EML. An upper light emitting layer EMU is provided as an upper layer, and an upper carrier transport layer, an upper hole injection layer HIU, and an electron injection layer EIU (not shown) are provided as an upper layer. On top of this, the upper electrode film ETU is provided in common among the plurality of organic EL elements, and the upper electrode films ETU of each organic EL element are electrically connected to each other.
次は、２色発光の有機ＥＬ素子の発光体の配置方法および、その配置方法ごとの有機ＥＬ表示装置の製造方法について説明する。図７Ａは有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ素子の下部発光層ＥＭＬの平面配置の一例を示す図である。図７Ｂは有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ素子の上部発光層ＥＭＵの平面配置の一例を示す図である。各有機ＥＬ素子の下部発光層ＥＭＬおよび上部発光層ＥＭＵは平面的に見て上下方向に長い矩形をしており、それらがマトリクス状に配置されている。また図６からもわかるように、図７Ａに示すそれぞれの下部発光層ＥＭＬと重なるように図７Ｂに示すそれぞれの上部発光層ＥＭＵが配置されている。ここで図７Ａと図７Ｂとで同じ位置に表される発光層は、実際には重なって位置している。 Next, a method for arranging a light emitter of an organic EL element that emits two colors and a method for manufacturing an organic EL display device for each method will be described. FIG. 7A is a diagram illustrating an example of a planar arrangement of the lower light emitting layer EML of the organic EL element in the organic EL display device. FIG. 7B is a diagram illustrating an example of a planar arrangement of the upper light emitting layer EMU of the organic EL element in the organic EL display device. The lower light emitting layer EML and the upper light emitting layer EMU of each organic EL element have a rectangular shape that is long in the vertical direction when seen in a plan view, and are arranged in a matrix. Further, as can be seen from FIG. 6, each upper light emitting layer EMU shown in FIG. 7B is arranged so as to overlap with each lower light emitting layer EML shown in FIG. 7A. Here, the light emitting layers shown in the same position in FIGS. 7A and 7B are actually overlapped.
図７Ａおよび図７Ｂに示す例では、全ての下部発光層ＥＭＬとして青発光体ＢＥが配置されている。また、上部発光層ＥＭＵについては、縦方向には同じ色の発光層が並んで列をなしており、横方向には赤発光体ＲＥの２列と緑発光体ＧＥの２列とが交互に配置されている。この有機ＥＬ表示装置では下側の青発光体ＢＥおよび上側の赤発光体ＲＥからなるサブ画素と下側の青発光体ＢＥおよび上側の緑発光体ＧＥからなるサブ画素との二つで１画素を構成するため、単色発光の素子のように３つのサブ画素で１画素を形成する場合より解像度を向上できる。また、同じ色の発光層を２列並べることで、蒸着の際のマスクをサブ画素の大きさより大きくでき、それによっても解像度を高めている。なお、図７Ａおよび図７Ｂは配置例を説明するためのものであるため、２×８のサブ画素に限定して図示しているが、実際の有機ＥＬ表示装置では表示する画素数に応じた数のサブ画素が並んでいることはもちろんである。 In the example shown in FIGS. 7A and 7B, the blue light emitters BE are arranged as all the lower light emitting layers EML. Further, regarding the upper light emitting layer EMU, light emitting layers of the same color are arranged in a row in the vertical direction, and two rows of red light emitters RE and two rows of green light emitters GE are alternately arranged in the horizontal direction. Has been placed. In this organic EL display device, one pixel is composed of a sub pixel composed of the lower blue light emitter BE and the upper red light emitter RE and a sub pixel composed of the lower blue light emitter BE and the upper green light emitter GE. Therefore, the resolution can be improved as compared with the case where one pixel is formed by three subpixels as in the case of a single color light emitting element. In addition, by arranging two rows of light emitting layers of the same color, the mask for vapor deposition can be made larger than the size of the sub-pixel, thereby improving the resolution. Note that FIGS. 7A and 7B are for explaining the arrangement example, and therefore, the illustration is limited to 2 × 8 sub-pixels. However, in an actual organic EL display device, the number of pixels depends on the number of pixels to be displayed. Of course, a number of sub-pixels are arranged.
図７Ａおよび図７Ｂに示す有機ＥＬ表示装置の製造方法について説明する。はじめに、絶縁基板ＳＵＢ上に公知の成膜方法やフォトリソグラフィなどの手法を用いて画素回路の配線や薄膜トランジスタＴＦＴおよびそれらを覆う層間絶縁膜ＭＩを形成する。次に、層間絶縁膜ＭＩ上に窒化シリコンなどを成膜し、上部絶縁膜ＰＡＳを形成する。その上には感光性の有機樹脂膜等を塗布し、平坦化膜ＦＬを形成する。平坦化膜ＦＬのコンタクトホール部分をフォトリソグラフィによりパターニングした後、厚さ１００ｎｍのアルミ合金を成膜し反射電極ＲＭをパターニングする。その後ドライエッチングでドレイン電極ＤＴを露出させる。さらに厚さ７７ｎｍのＩＴＯを積層、パターニングし、ドレイン電極ＤＴと電気的に接続される下部電極膜ＥＴＬ（画素電極）を形成する。その画素電極上に、厚さ１５ｎｍの下部電子注入層ＥＩＬ、厚さ１ｎｍのホール注入層ＨＩＬ、厚さ２４ｎｍの下部キャリア輸送層、厚さ３３ｎｍの青発光体ＢＥ（下部発光層ＥＭＬ）をそれぞれ蒸着により順に形成する。さらにその上方には、緑発光体ＧＥを形成する領域にはマスク蒸着によって、厚さ１５ｎｍのホールブロッキング層ＨＢＬ、厚さ３４ｎｍの緑発光体ＧＥ（上部発光層ＥＭＵ）を順に形成する。一方、赤発光体ＲＥを形成する領域にはマスク蒸着によって、厚さ７０ｎｍの電子輸送層、厚さ１５ｎｍのホールブロッキング層ＨＢＬ、厚さ３５ｎｍの赤発光体ＲＥ（上部発光層ＥＭＵ）を順に形成する。その後、発光色に関係なく上部発光層ＥＭＵの上に厚さ１５ｎｍのキャリア輸送層、厚さ１ｎｍのホール注入層ＨＩＵ、厚さ５０ｎｍの電子注入層ＥＩＵを蒸着により形成し、さらにスパッタ法によりＩｎＺｎＯを３０ｎｍ成膜し、上部電極膜ＥＴＵとすることで有機ＥＬ表示装置のアレイ基板は完成する。その後、封止基板ＳＳとアレイ基板の貼り合わせや外部との接続配線の形成などを行い、有機ＥＬ表示装置が完成する。なお、各層の厚みは、発光層の発光位置から反射電極ＲＭまでの光学長を、各色の光の３／４波長とするために設定した厚さである。 A method for manufacturing the organic EL display device shown in FIGS. 7A and 7B will be described. First, the wiring of the pixel circuit, the thin film transistor TFT, and the interlayer insulating film MI covering them are formed on the insulating substrate SUB by using a known film forming method or photolithography. Next, silicon nitride or the like is formed on the interlayer insulating film MI to form the upper insulating film PAS. A planarizing film FL is formed thereon by applying a photosensitive organic resin film or the like. After the contact hole portion of the planarizing film FL is patterned by photolithography, an aluminum alloy with a thickness of 100 nm is formed and the reflective electrode RM is patterned. Thereafter, the drain electrode DT is exposed by dry etching. Further, ITO having a thickness of 77 nm is stacked and patterned to form a lower electrode film ETL (pixel electrode) electrically connected to the drain electrode DT. On the pixel electrode, a lower electron injection layer EIL having a thickness of 15 nm, a hole injection layer HIL having a thickness of 1 nm, a lower carrier transport layer having a thickness of 24 nm, and a blue light emitter BE having a thickness of 33 nm (lower light emitting layer EML) are respectively provided. It forms in order by vapor deposition. Furthermore, a hole blocking layer HBL having a thickness of 15 nm and a green light emitter GE having a thickness of 34 nm (upper light emitting layer EMU) are sequentially formed by mask evaporation in a region where the green light emitter GE is to be formed. On the other hand, in the region where the red light emitter RE is formed, an electron transport layer having a thickness of 70 nm, a hole blocking layer HBL having a thickness of 15 nm, and a red light emitter RE having a thickness of 35 nm (upper light emitting layer EMU) are sequentially formed. To do. Thereafter, a carrier transport layer having a thickness of 15 nm, a hole injection layer HIU having a thickness of 1 nm, and an electron injection layer EIU having a thickness of 50 nm are formed by vapor deposition on the upper light emitting layer EMU regardless of the emission color, and further, InZnO is formed by sputtering. Is formed into an upper electrode film ETU to complete the array substrate of the organic EL display device. Thereafter, bonding of the sealing substrate SS and the array substrate, formation of connection wiring with the outside, and the like are performed, and the organic EL display device is completed. The thickness of each layer is a thickness set so that the optical length from the light emitting position of the light emitting layer to the reflective electrode RM is 3/4 wavelength of light of each color.
図８Ａは有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ素子の下部発光層ＥＭＬの平面配置のもう一つの例を示す図である。図７Ｂは有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ素子の上部発光層ＥＭＵの平面配置のもう一つの例を示す図である。これらの図は図７Ａおよび図７Ｂに対応する図である。この例では、上部発光層ＥＭＵおよび下部発光層ＥＭＬは縦方向には同じ色の発光層が並んで列をなしている。下部発光層ＥＭＬについては横方向には青発光体ＢＥの列と緑発光体ＧＥの列が交互に配置されている。また、上部発光層ＥＭＵについては、横方向には赤発光体ＲＥの列と緑発光体ＧＥの列とが交互に配置されている。緑発光体ＧＥの列の幅は、赤発光体ＲＥおよび青発光体ＢＥの列の幅に比べて狭い。ここで、緑発光体ＧＥは上下共に同色であるので、２色発光の有機ＥＬ素子ではなく、単色発光の有機ＥＬ素子を用いてよい。この例でも、二つのサブ画素によって１画素を構成することができる。 FIG. 8A is a diagram showing another example of a planar arrangement of the lower light emitting layer EML of the organic EL element in the organic EL display device. FIG. 7B is a diagram showing another example of a planar arrangement of the upper light emitting layer EMU of the organic EL element in the organic EL display device. These figures correspond to FIGS. 7A and 7B. In this example, the upper light emitting layer EMU and the lower light emitting layer EML are arranged in a row with light emitting layers of the same color arranged in the vertical direction. Regarding the lower light emitting layer EML, the rows of blue light emitters BE and the rows of green light emitters GE are alternately arranged in the horizontal direction. For the upper light emitting layer EMU, the rows of red light emitters RE and the rows of green light emitters GE are alternately arranged in the horizontal direction. The width of the green light emitter GE is narrower than the width of the red light emitter RE and the blue light emitter BE. Here, since the green illuminant GE has the same color in the upper and lower sides, a monochromatic organic EL element may be used instead of a two-color organic EL element. Also in this example, one pixel can be constituted by two sub-pixels.
２色発光の有機ＥＬ素子を用いる場合、電流方向の切替が必要となる。最も回路構成が単純な切替方法として、上部電極膜ＥＴＵの極性を反転する方法（いわゆるコモン反転）がある。しかしこの方法では、全てのサブ画素の極性を一度に反転させるため、各画素回路の容量にたまった電荷が一時に放出されることになる。すると駆動回路の負荷が大きく、電力的にも不利である。 When using an organic EL element emitting two colors, it is necessary to switch the current direction. As a switching method having the simplest circuit configuration, there is a method of inverting the polarity of the upper electrode film ETU (so-called common inversion). However, in this method, since the polarities of all the sub-pixels are reversed at a time, the charges accumulated in the capacitance of each pixel circuit are discharged at a time. Then, the load on the drive circuit is large, which is disadvantageous in terms of power.
図９は、有機ＥＬ表示装置の画素回路の一例を示す図である。本図に示す回路では、画素回路の縦方向の列ごとに設けられている電源線Ｖｐｎについて、隣り合う電源線Ｖｐｎで電流方向を反転すること（いわゆるライン反転）ができる。 FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a pixel circuit of the organic EL display device. In the circuit shown in this figure, the current direction can be reversed (so-called line inversion) with respect to the power supply line Vpn provided for each column in the vertical direction of the pixel circuit.
図９に示す有機ＥＬ表示装置の表示領域においては、複数のセレクト線ＳＥＬが左右方向に延び、複数の信号線ＤＬが上下方向に延びている。セレクト線ＳＥＬは、画素スイッチ制御回路ＹＤＶに接続され、信号線ＤＬは信号入力回路ＸＤＶに接続されている。セレクト線ＳＥＬと信号線ＤＬとが平面的に交差する点に対応して、画素回路がマトリクス状に配置されている。また、画素回路の縦方向の列ごとに電源線Ｖｐｎが設けられており、電源線Ｖｐｎは信号入力回路ＸＤＶに接続されている。 In the display area of the organic EL display device shown in FIG. 9, a plurality of select lines SEL extend in the left-right direction, and a plurality of signal lines DL extend in the up-down direction. The select line SEL is connected to the pixel switch control circuit YDV, and the signal line DL is connected to the signal input circuit XDV. The pixel circuits are arranged in a matrix corresponding to the point where the select line SEL and the signal line DL intersect in a plane. A power supply line Vpn is provided for each column in the vertical direction of the pixel circuit, and the power supply line Vpn is connected to the signal input circuit XDV.
図９に示す各画素回路の構成について説明する。トランジスタＴＲ１は、そのソース電極が信号線ＤＬに接続されており、そのゲート電極はセレクト線ＳＥＬに接続されている。トランジスタＴＲ１のドレイン電極は、トランジスタＴＲ２のゲート電極および容量Ｃｐｓの一端と接続されている。また、容量Ｃｐｓの他端は、電源線Ｖｐｎに接続されている。トランジスタＴＲ２のソース電極は電源線Ｖｐｎに接続され、ドレイン電極は有機ＥＬ素子ＯＬの一端（下部電極膜ＥＴＬ）に接続されている。有機ＥＬ素子ＯＬの他端（上部電極膜ＥＴＵ）は、共通電極に接続されている。ここで、有機ＥＬ素子はダイオードの一種であり、さらに本実施形態の有機ＥＬ素子は両方の極性を有するため、本図では極性の異なるダイオードを並列にした記号で表している。トランジスタＴＲ１，ＴＲ２はｎチャネルの薄膜トランジスタである。なお、２色発光の有機ＥＬ素子を用いる画素回路においてはトランジスタＴＲ１，ＴＲ２のソース電極とドレイン電極に印加される電圧の極性が適宜反転する。従って、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２のソース電極とドレイン電極は、印加される電圧の極性により定まるものであるが、ここでは便宜上ソース電極とドレイン電極を接続先によって定めて記載する。 A configuration of each pixel circuit illustrated in FIG. 9 will be described. The transistor TR1 has a source electrode connected to the signal line DL and a gate electrode connected to the select line SEL. The drain electrode of the transistor TR1 is connected to the gate electrode of the transistor TR2 and one end of the capacitor Cps. The other end of the capacitor Cps is connected to the power supply line Vpn. The source electrode of the transistor TR2 is connected to the power supply line Vpn, and the drain electrode is connected to one end (lower electrode film ETL) of the organic EL element OL. The other end (upper electrode film ETU) of the organic EL element OL is connected to a common electrode. Here, the organic EL element is a kind of diode, and the organic EL element of the present embodiment has both polarities. Therefore, in this figure, the diodes having different polarities are represented by symbols. The transistors TR1 and TR2 are n-channel thin film transistors. Note that in a pixel circuit using a two-color light emitting organic EL element, the polarity of the voltage applied to the source and drain electrodes of the transistors TR1 and TR2 is appropriately reversed. Therefore, the source electrode and the drain electrode of the transistors TR1 and TR2 are determined by the polarity of the applied voltage. Here, for convenience, the source electrode and the drain electrode are determined according to the connection destination.
この回路構成において、電源電圧Ｖｐｎには列ごとに正負の電圧を印加し、一定時間後その極性を反転するように駆動する。この方法によって駆動回路の負荷を低減できる。また、上部電極の抵抗値が大きいことに起因する輝度傾斜の問題を回避することもできる。なお、図９の例において、隣り合う電源線Ｖｐｎにかかる電源電圧を一定とし、時間毎に回路図中アースとなっている電極の極性を反転させれば、上述のコモン反転を行うこともできる。これは、ライン反転によって画素回路が複雑化しないことを意味する。 In this circuit configuration, positive and negative voltages are applied to the power supply voltage Vpn for each column, and driving is performed so as to invert the polarity after a certain time. This method can reduce the load on the drive circuit. Further, it is possible to avoid the problem of the luminance gradient caused by the large resistance value of the upper electrode. In the example of FIG. 9, if the power supply voltage applied to the adjacent power supply line Vpn is constant and the polarity of the electrode that is grounded in the circuit diagram is reversed every time, the above-described common inversion can be performed. . This means that the pixel circuit is not complicated by line inversion.
上述のコモン反転やライン反転の他の駆動方法として、サブ画素単位で反転させる方法（ドット反転）もある。図１０は、有機ＥＬ表示装置の画素回路の他の例を示す図である。図１０に示す有機ＥＬ表示装置の表示領域においては、複数のセレクト線ＳＥＬが左右方向に延び、複数の信号線ＤＬが上下方向に延びている。セレクト線ＳＥＬは、画素スイッチ制御回路ＹＤＶに接続され、信号線ＤＬは信号入力回路ＸＤＶに接続されている。セレクト線ＳＥＬと信号線ＤＬとが平面的に交差する点に対応して、画素回路がマトリクス状に配置されている。また、画素回路の縦方向の列ごとに電源線ＶｐおよびＶｎが設けられており、それらは信号入力回路ＸＤＶに接続されている。電源線Ｖｐには正の電位が、電源線Ｖｎには負の電位が印加されている。 As another driving method of the above-described common inversion and line inversion, there is a method (dot inversion) of inversion in units of subpixels. FIG. 10 is a diagram illustrating another example of the pixel circuit of the organic EL display device. In the display area of the organic EL display device shown in FIG. 10, a plurality of select lines SEL extend in the left-right direction, and a plurality of signal lines DL extend in the up-down direction. The select line SEL is connected to the pixel switch control circuit YDV, and the signal line DL is connected to the signal input circuit XDV. The pixel circuits are arranged in a matrix corresponding to the point where the select line SEL and the signal line DL intersect in a plane. Further, power supply lines Vp and Vn are provided for each column in the vertical direction of the pixel circuit, and they are connected to the signal input circuit XDV. A positive potential is applied to the power supply line Vp, and a negative potential is applied to the power supply line Vn.
図１０に示す各画素回路の構成について説明する。本図にはドット反転で駆動される画素回路が示されている。トランジスタＴＲ１は、そのソース電極が信号線ＤＬに接続されており、そのゲート電極はセレクト線ＳＥＬに接続されている。トランジスタＴＲ１のドレイン電極は、トランジスタＴＲ３のゲート電極、トランジスタＴＲ４のゲート電極および容量Ｃｐｄの一端と接続されている。また、容量Ｃｐｄの他端は、トランジスタＴＲ３のドレイン電極およびトランジスタＴＲ４のドレイン電極に接続されている。トランジスタＴＲ３のソース電極は電源線Ｖｐに接続され、トランジスタＴＲ４のソース電極は電源線Ｖｎに接続されている。ここで、トランジスタＴＲ１，ＴＲ３はｎチャネルの薄膜トランジスタであり、トランジスタＴＲ４はｐチャネルの薄膜トランジスタである。また、容量Ｃｐｄの他端は、有機ＥＬ素子ＯＬの一端（下部電極膜ＥＴＬ）にも接続されている。有機ＥＬ素子ＯＬの他端（上部電極膜ＥＴＵ）は、本図のアースの記号で表された共通電極に接続されている。 A configuration of each pixel circuit illustrated in FIG. 10 will be described. This figure shows a pixel circuit driven by dot inversion. The transistor TR1 has a source electrode connected to the signal line DL and a gate electrode connected to the select line SEL. The drain electrode of the transistor TR1 is connected to the gate electrode of the transistor TR3, the gate electrode of the transistor TR4, and one end of the capacitor Cpd. The other end of the capacitor Cpd is connected to the drain electrode of the transistor TR3 and the drain electrode of the transistor TR4. The source electrode of the transistor TR3 is connected to the power supply line Vp, and the source electrode of the transistor TR4 is connected to the power supply line Vn. Here, the transistors TR1 and TR3 are n-channel thin film transistors, and the transistor TR4 is a p-channel thin film transistor. The other end of the capacitor Cpd is also connected to one end (lower electrode film ETL) of the organic EL element OL. The other end (upper electrode film ETU) of the organic EL element OL is connected to a common electrode represented by a ground symbol in the drawing.
この回路においては、電源線Ｖｐおよび電源線Ｖｎの電位はそれぞれ一定であり、信号線ＤＬから供給される信号の極性で正負を選択する。ドット反転ではライン反転よりさらに負荷低減できる、また、前述の輝度傾斜の問題に加えスメアも低減できる。一方、図９と比べてみればわかるように、回路が複雑になる。 In this circuit, the potentials of the power supply line Vp and the power supply line Vn are constant, and positive or negative is selected according to the polarity of the signal supplied from the signal line DL. In the dot inversion, the load can be further reduced than in the line inversion, and the smear can be reduced in addition to the above-described problem of the luminance gradient. On the other hand, as can be seen by comparing with FIG. 9, the circuit becomes complicated.
ここで、有機ＥＬ素子の平面配置を工夫し、ライン反転やドット反転を利用して発光パターンを制御することで、視認できる解像度をさらに向上させることも可能である。以下ではその例について説明する。 Here, it is possible to further improve the visible resolution by devising the planar arrangement of the organic EL element and controlling the light emission pattern using line inversion or dot inversion. Examples thereof will be described below.
図１１Ａは有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ素子の下部発光層の平面配置の他の例を示す図である。図１１Ｂは有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ素子の上部発光層の平面配置の他の例を示す図である。上部発光層ＥＭＵおよび下部発光層ＥＭＬは縦方向には同じ色の発光層が並んで列をなしている。下部発光層ＥＭＬについては、横方向に青発光体ＢＥの２列と緑発光体ＧＥの２列とが交互に配置されている。上部発光層ＥＭＵについては、横方向に緑発光体ＧＥの２列と赤発光体ＲＥの２列とが交互に配置されている。ここで、青発光体ＢＥの上方には緑発光体ＧＥが配置されており、赤発光体ＲＥの下方にも緑発光体ＧＥが配置されている。この配置によって、全てのサブ画素で緑発光ができる。緑は視感度が高く、解像性も高いため、視覚上は各サブ画素の解像度が認識されやすい。 FIG. 11A is a diagram showing another example of the planar arrangement of the lower light emitting layer of the organic EL element in the organic EL display device. FIG. 11B is a diagram showing another example of a planar arrangement of the upper light emitting layer of the organic EL element in the organic EL display device. The upper light emitting layer EMU and the lower light emitting layer EML are arranged in a row in the vertical direction with light emitting layers of the same color. Regarding the lower light emitting layer EML, two rows of blue light emitters BE and two rows of green light emitters GE are alternately arranged in the horizontal direction. Regarding the upper light emitting layer EMU, two rows of green light emitters GE and two rows of red light emitters RE are alternately arranged in the horizontal direction. Here, the green light emitter GE is disposed above the blue light emitter BE, and the green light emitter GE is also disposed below the red light emitter RE. With this arrangement, all the sub-pixels can emit green light. Since green has high visibility and high resolution, the resolution of each sub-pixel is easily recognized visually.
図１２は、図１１Ａおよび図１１Ｂに示す有機ＥＬ表示装置における発光パターンの例を示す図である。図１２の例においては、有機ＥＬ表示装置の１フレームの期間をＴ１、Ｔ２、Ｔ３の３つのサブ期間に分割し、それぞれのサブ期間における発光パターンを示している。本図では各サブ期間の発光パターンを２段のサブ画素の列で示されており、上段は横方向に並ぶ有機ＥＬ素子の上部発光層ＥＭＵ側の発光対象となる色の列を、下段が横方向に並ぶ有機ＥＬ素子の下部発光層ＥＭＬ側の発光対象となる色の列を示す。発光対象とならない発光層は非表示部ＮＡで示し、発光対象となる発光層は、その色により、赤表示部ＲＡ、緑表示部ＧＡ、青表示部ＢＡで表している。ここで、発光対象とは、サブ画素（有機ＥＬ素子）の上部発光層ＥＭＵおよび下部発光層ＥＭＬのうち、信号線ＤＬから供給される信号により発光しうる箇所を示す。言い換えれば白発光の際に発光する箇所である。例えば黒を表示させる画素に対応するサブ画素は、発光対象であっても実際には発光しない。なお、２色発光の有機ＥＬ素子の極性によって発光対象を切り替えるため、図１２において上段が発光対象となるときは、下段は非表示部ＮＡとなる。 FIG. 12 is a diagram showing an example of a light emission pattern in the organic EL display device shown in FIGS. 11A and 11B. In the example of FIG. 12, the period of one frame of the organic EL display device is divided into three sub-periods T1, T2, and T3, and the light emission pattern in each sub-period is shown. In this figure, the light emission pattern of each sub-period is shown by two rows of sub-pixels. The upper row shows the row of colors to be emitted on the upper light emitting layer EMU side of the organic EL elements arranged in the horizontal direction, and the lower row shows the row of colors. The row | line | column of the color used as the light emission object by the lower light emitting layer EML side of the organic EL element arranged in a horizontal direction is shown. A light emitting layer that is not a light emission target is indicated by a non-display portion NA, and a light emission layer that is a light emission target is indicated by a red display portion RA, a green display portion GA, and a blue display portion BA depending on the color. Here, the light emission target indicates a portion where light can be emitted by a signal supplied from the signal line DL in the upper light emitting layer EMU and the lower light emitting layer EML of the sub-pixel (organic EL element). In other words, it is a portion that emits light when white light is emitted. For example, a sub-pixel corresponding to a pixel displaying black does not actually emit light even if it is a light emission target. Since the light emission target is switched depending on the polarity of the organic EL element emitting two colors, when the upper part is the light emission target in FIG. 12, the lower part is the non-display portion NA.
図１２によれば、サブ期間がＴ１、Ｔ２、Ｔ３と進むにつれて、緑表示部ＧＡを有するサブ画素が右にずれていく。また、緑表示部ＧＡの左右のサブ画素は、青表示部ＢＡを有するサブ画素と赤表示部ＲＡを有するサブ画素である。緑表示部ＧＡを有するサブ画素は３列おきに存在するため、３つのサブ期間によって、全てのサブ画素で緑色の発光層が発光対象となる。こうすれば、緑のサブピクセルの数だけ画素があるのと同等の解像度が得られ、解像度を高くできる。 According to FIG. 12, the sub-pixels having the green display portion GA are shifted to the right as the sub-period progresses to T1, T2, and T3. The left and right subpixels of the green display portion GA are subpixels having a blue display portion BA and subpixels having a red display portion RA. Since the sub-pixels having the green display portion GA exist every third column, the green light-emitting layer becomes the light emission target in all the sub-pixels by the three sub-periods. In this way, a resolution equivalent to that of the number of green sub-pixels can be obtained, and the resolution can be increased.
次に図１１Ａおよび図１１Ｂに示す有機ＥＬ表示装置の製造方法について、図７Ａおよび図７Ｂに示す有機ＥＬ表示装置の製造方法との相違点を中心に説明する。絶縁基板ＳＵＢ上に様々な層を形成し、平坦化膜ＦＬを形成するまでの製造方法は上述の製造方法と同様である。平坦化膜ＦＬのコンタクトホール部分をフォトリソグラフィによりパターニングした後ドライエッチングでドレイン電極ＤＴを露出させる。その後、厚さ１００ｎｍの銀合金と厚さ３０ｎｍのＩＴＯを積層、パターニングし、薄膜トランジスタＴＦＴのドレイン電極ＤＴと電気的に接続される反射電極ＲＭと下部電極膜ＥＴＬ（画素電極）を形成する。その画素電極上に、厚さ１５ｎｍの下部電子注入層ＥＩＬ、厚さ１ｎｍの下部ホール注入層ＨＩＬを順に蒸着によって形成する。次にマスク蒸着によって、青発光体ＢＥを形成する領域に厚さ７１ｎｍのキャリア輸送層、厚さ３３ｎｍの発光層、厚さ１９ｎｍのホールブロッキング層を順に形成する。さらに青発光体ＢＥの上方および赤発光体ＲＥの下方の緑発光体ＧＥを形成するために、両方の種類の有機ＥＬ素子を生成する領域に厚さ２５ｎｍの緑色発光層を形成する。次にマスク蒸着で赤発光体ＲＥを形成する領域に厚さ１４９ｎｍの電子輸送層、厚さ１５ｎｍのホールブロック層、厚さ３０ｎｍの赤色発光層３０ｎｍを順に形成する。さらに両方の種類の有機ＥＬ素子を形成する領域に厚さ１５ｎｍのキャリア輸送層、厚さ１ｎｍのホール注入層、厚さ５０ｎｍの電子輸送層を蒸着によって順に形成し、上部電極膜ＥＴＵとして厚さ３０ｎｍのＩｎＺｎＯをスパッタ法により形成する。その後は図７Ａおよび図７Ｂの例と同様の製造方法でよい。 Next, a method for manufacturing the organic EL display device shown in FIGS. 11A and 11B will be described focusing on differences from the method for manufacturing the organic EL display device shown in FIGS. 7A and 7B. The manufacturing method from the formation of various layers on the insulating substrate SUB to the formation of the planarizing film FL is the same as that described above. After patterning the contact hole portion of the planarizing film FL by photolithography, the drain electrode DT is exposed by dry etching. Thereafter, a silver alloy with a thickness of 100 nm and ITO with a thickness of 30 nm are stacked and patterned to form a reflective electrode RM and a lower electrode film ETL (pixel electrode) electrically connected to the drain electrode DT of the thin film transistor TFT. A lower electron injection layer EIL having a thickness of 15 nm and a lower hole injection layer HIL having a thickness of 1 nm are sequentially formed on the pixel electrode by vapor deposition. Next, a 71 nm thick carrier transport layer, a 33 nm thick light emitting layer, and a 19 nm thick hole blocking layer are formed in this order by mask vapor deposition in the region where the blue luminous body BE is to be formed. Further, in order to form a green light emitter GE above the blue light emitter BE and below the red light emitter RE, a green light emitting layer having a thickness of 25 nm is formed in a region where both types of organic EL elements are generated. Next, an electron transport layer having a thickness of 149 nm, a hole blocking layer having a thickness of 15 nm, and a red light emitting layer having a thickness of 30 nm are sequentially formed in a region where the red light emitter RE is formed by mask deposition. Further, a carrier transport layer having a thickness of 15 nm, a hole injection layer having a thickness of 1 nm, and an electron transport layer having a thickness of 50 nm are sequentially formed by vapor deposition in a region where both types of organic EL elements are formed, and the upper electrode film ETU has a thickness. 30 nm InZnO is formed by sputtering. Thereafter, the manufacturing method similar to the example of FIGS. 7A and 7B may be used.
各層の厚みは青発光体ＢＥおよび赤発光体ＲＥの発光位置から反射電極ＲＭまでの光学長はそれぞれ３／４波長となり、下部発光層ＥＭＬの緑発光体ＧＥの発光位置から反射電極ＲＭまでの光学長は１／４波長、上部発光層ＥＭＵの緑発光体ＧＥの発光位置から反射メタルまでの光学長は３／４波長となるようにしている。 The thickness of each layer is 3/4 wavelength from the light emission position of the blue light emitter BE and the red light emitter RE to the reflection electrode RM, respectively, and the distance from the light emission position of the green light emission element GE of the lower light emission layer EML to the reflection electrode RM. The optical length is ¼ wavelength, and the optical length from the light emission position of the green light emitter GE of the upper light emitting layer EMU to the reflective metal is ¾ wavelength.
ライン反転駆動やドット反転駆動にすれば以上述べたように、上部電極の抵抗による輝度傾斜やスメアを低減できる利点がある。これらは発光素子が逆方向にも電流を流すことができることから実現できるものである。逆方向にも電流を流すことが可能な最低限の層構成を図１３に示す。 As described above, line inversion driving or dot inversion driving has an advantage that luminance gradient and smear due to the resistance of the upper electrode can be reduced. These can be realized because the light emitting element can flow a current in the reverse direction. FIG. 13 shows the minimum layer structure that allows current to flow in the reverse direction.
本発明で述べた電荷注入層、すなわち第１の電極層（上部電極膜ＥＴＵに対応する）に接し電子を輸送する第１の電子注入層（上部電子注入層ＥＩＵに対応する）と、有機発光膜を含むとともに電子及びホールを輸送する第１の電子ホール輸送層（上部発光層ＥＭＵに対応する）と、前記第１の電子注入層と第１の電子ホール輸送層との間にあり、前記第１の電子注入層および前記第１の電子ホール輸送層に接するとともに前記第１の電子ホール輸送層から電子を取込む第１のホール注入層（上部ホール注入層ＨＩＵに対応する）よりなる構成は電子、ホールともに注入することができ、これを用いると逆方向にも電流を流すことが可能となる。第１の電極に対向する第２の電極（下部電極膜ＥＴＬに対応する）と発光層との間に電子ブロッキング層ＥＢＬが設けられる。すると、第１の電極を負の電位とし、第２の電極を正の電位とした時は、第１の電極から電子を、第２の電極からホールが注入され電流が流れて発光する。一方、逆の電位を印加した場合、第１の電極からホールが注入されるが第２の電極から電子は注入されない。しかしホールは途中止められることなく第２の電極に到達するので発光はしないが電流は流れる。また、さらに電子ブロッキング層ＥＢＬと第２の電極との間にホール注入層を設けてもよい。そうすれば、より効率的にホールの注入を行うことができる。 The first electron injection layer (corresponding to the upper electron injection layer EIU) that contacts the charge injection layer described in the present invention, that is, the first electrode layer (corresponding to the upper electrode film ETU) and transports electrons; A first electron hole transport layer (corresponding to the upper light emitting layer EMU) including a film and transporting electrons and holes, and between the first electron injection layer and the first electron hole transport layer, A structure comprising a first hole injection layer (corresponding to the upper hole injection layer HIU) in contact with the first electron injection layer and the first electron hole transport layer and taking in electrons from the first electron hole transport layer Both electrons and holes can be injected, and using this allows current to flow in the opposite direction. An electron blocking layer EBL is provided between the second electrode (corresponding to the lower electrode film ETL) facing the first electrode and the light emitting layer. Then, when the first electrode is set to a negative potential and the second electrode is set to a positive potential, electrons are injected from the first electrode, holes are injected from the second electrode, and a current flows to emit light. On the other hand, when a reverse potential is applied, holes are injected from the first electrode, but electrons are not injected from the second electrode. However, since the hole reaches the second electrode without being stopped halfway, no light is emitted but a current flows. Further, a hole injection layer may be provided between the electron blocking layer EBL and the second electrode. Then, holes can be injected more efficiently.
また、第２の電極と発光層との間にホールブロッキング層ＨＢＬを設けてもよい。すると、第１の電極を正の電位とし、第２の電極を負の電位として第１の電極からホールを、第２の電極から電子を注入した時は電流が流れて発光する。一方、逆の電位を印加した場合、第１の電極から電子が注入されるが第２の電極からホールは注入されない。しかし電子は途中止められることなく第２の電極に到達するので発光はしないが電流は流れる。さらにホールブロッキング層ＨＢＬと第２の電極との間に電子注入層を設けてもよい。そうすればより効率的に電子を注入することができる。 Further, a hole blocking layer HBL may be provided between the second electrode and the light emitting layer. Then, when the first electrode is set to a positive potential, the second electrode is set to a negative potential, holes are injected from the first electrode, and electrons are injected from the second electrode, current flows and light is emitted. On the other hand, when a reverse potential is applied, electrons are injected from the first electrode, but holes are not injected from the second electrode. However, since the electrons reach the second electrode without being interrupted, no light is emitted, but a current flows. Further, an electron injection layer may be provided between the hole blocking layer HBL and the second electrode. Then, electrons can be injected more efficiently.
この素子と図９や図１０に示したようなドット反転あるいはライン反転駆動できる回路とを組み合わせることで輝度傾斜やスメアを低減できる。その駆動方法の一例を図１４に示す。図１４Ａは画素配列を示す。一つの画像を表示する１フレームの時間を二分割し、図１４Ｂと図１４Ｃのように隣り合った画素を一組として２分の１フレームの一方では片側が発光し逆側が発光しない方向に電流を流し、残りの２分の１フレームでは逆方向に電流を流して発光する画素を入れ替えることによりドット反転駆動あるいはライン反転駆動とすることができる。 By combining this element with a circuit capable of dot inversion or line inversion driving as shown in FIGS. 9 and 10, luminance gradient and smear can be reduced. An example of the driving method is shown in FIG. FIG. 14A shows a pixel array. The time for one frame for displaying one image is divided into two, and adjacent pixels are set as shown in FIG. 14B and FIG. 14C, and the current flows in the direction in which one side emits light and the other side does not emit light. In the remaining one-half frame, current can be passed in the opposite direction to replace pixels that emit light, thereby performing dot inversion driving or line inversion driving.
逆方向に電流を流しても発光する素子と比較すると発光している時間が半分になるため最高輝度が低下するあるいは電流効率が低下するという不利益があるが、層構成が単純で作りやすいという利点がある。 Compared to a device that emits light even when a current is passed in the opposite direction, the light emission time is halved, so there is a disadvantage that the maximum luminance is reduced or the current efficiency is lowered, but the layer configuration is simple and easy to make There are advantages.
図１５は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子を照明に用いた例である。交流を有機ＥＬ素子の上部電極ＵＥと下部電極ＬＥの間に印加して発光させるが、直流をバイアスすれば連続的に色調を変化することが可能である。補色関係にある２色を選んで有機ＥＬ素子を作れば白色を挟んで２色の間の色合いを自在に表現できる。同様なことがエリアカラーのディスプレイに応用した場合も実現できる。 FIG. 15 shows an example in which the organic EL element according to the embodiment of the present invention is used for illumination. An alternating current is applied between the upper electrode UE and the lower electrode LE of the organic EL element to emit light, but if the direct current is biased, the color tone can be continuously changed. If an organic EL element is made by selecting two colors having a complementary color relationship, a hue between the two colors can be freely expressed with white interposed therebetween. The same can be realized when applied to an area color display.
ＥＴＬ 下部電極膜、ＥＴＵ 上部電極膜、ＥＩＬ 下部電子注入層、ＥＩＵ 上部電子注入層、ＨＩＬ 下部ホール注入層、ＨＩＵ 上部ホール注入層、ＥＭＬ 下部発光層、ＥＭＵ 上部発光層、ＨＢＬ ホールブロッキング層、ＥＢＬ 電子ブロッキング層、ＳＵＢ 絶縁基板、ＴＦＴ 薄膜トランジスタ、ＳＩ 半導体膜、ＳＴ ソース電極、ＤＴ ドレイン電極、ＧＴ ゲート電極、ＭＩ 層間絶縁膜、ＰＡＳ 上部絶縁膜、ＦＬ 平坦化膜、ＲＭ 反射電極、ＳＳ 封止基板、ＳＭ 封止材、ＲＥ 赤発光体、ＧＥ 緑発光体、ＢＥ 青発光体、ＤＭ 電極分離材料、ＸＤＶ 信号入力回路、ＹＤＶ 画素スイッチ制御回路、ＤＬ 信号線、ＳＥＬ セレクト線、Ｖｐｎ，Ｖｐ，Ｖｎ 電源線、ＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３，ＴＲ４ トランジスタ、Ｃｐｓ，Ｃｐｄ 容量、ＯＬ 有機ＥＬ素子、ＮＡ 非表示部、ＲＡ 赤表示部、ＧＡ 緑表示部、ＢＡ 青表示部。 ETL lower electrode film, ETU upper electrode film, EIL lower electron injection layer, EIU upper electron injection layer, HIL lower hole injection layer, HIU upper hole injection layer, EML lower light emitting layer, EMU upper light emitting layer, HBL hole blocking layer, EBL Electron blocking layer, SUB insulating substrate, TFT thin film transistor, SI semiconductor film, ST source electrode, DT drain electrode, GT gate electrode, MI interlayer insulating film, PAS upper insulating film, FL planarizing film, RM reflecting electrode, SS sealing substrate , SM sealing material, RE red light emitter, GE green light emitter, BE blue light emitter, DM electrode separation material, XDV signal input circuit, YDV pixel switch control circuit, DL signal line, SEL select line, Vpn, Vp, Vn Power line, TR1, TR2, TR3, TR4 transistor, Cps , Cpd capacity, OL organic EL element, NA non-display part, RA red display part, GA green display part, BA blue display part.
Claims (10)
前記第１の電極層に接し電子を輸送する第１の電子注入層と、
有機発光膜を含むとともに電子及びホールを輸送する第１の電子ホール輸送層と、
前記第１の電子注入層と第１の電子ホール輸送層との間にあり、前記第１の電子注入層および前記第１の電子ホール輸送層に接するとともに前記第１の電子ホール輸送層から電子を取込む第１のホール注入層と、
前記第１の電子ホール輸送層に接し電子又はホールをブロックするブロッキング層と、
を含むことを特徴とする有機ＥＬ素子。 A first electrode layer;
A first electron injection layer that contacts the first electrode layer and transports electrons;
A first electron hole transport layer including an organic light emitting film and transporting electrons and holes;
Between the first electron injection layer and the first electron hole transport layer, in contact with the first electron injection layer and the first electron hole transport layer, and from the first electron hole transport layer A first hole injection layer that takes in,
A blocking layer in contact with the first electron hole transport layer and blocking electrons or holes;
An organic EL device comprising:
前記ブロッキング層は電子を透過させない、
ことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。 The first electron hole transport layer includes an electron transport material and a hole transport material,
The blocking layer does not transmit electrons;
The organic EL element according to claim 1.
前記ブロッキング層はホールを透過させない、
ことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。 The first electron hole transport layer includes a hole transport material and an electron transport material,
The blocking layer does not transmit holes;
The organic EL element according to claim 1.
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。 The first hole injection layer performs hole injection when the voltage is high with respect to the first electron hole transport layer, and transports electrons by a tunnel effect when the voltage is low.
The organic EL device according to any one of claims 1 to 3, wherein
前記第２の電子ホール輸送層に接するとともに前記第２の電子ホール輸送層から電子を取込む第２のホール注入層と、
前記第２のホール注入層に接する第２の電子注入層と、
前記第２の電子注入層に接する第２の電極層と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。 A second electron hole transport layer in contact with the blocking layer, including an organic light emitting film and transporting electrons and holes;
A second hole injection layer in contact with the second electron hole transport layer and taking electrons from the second electron hole transport layer;
A second electron injection layer in contact with the second hole injection layer;
A second electrode layer in contact with the second electron injection layer;
The organic EL device according to claim 1, further comprising:
前記ブロッキング層は電子を透過させない、
ことを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ素子。 The first electron hole transport layer and the second electron hole transport layer include an electron transport material and a hole transport material,
The blocking layer does not transmit electrons;
The organic EL element according to claim 5.
前記ブロッキング層は電子を透過させない、
ことを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ素子。 The first electron hole transport layer and the second electron hole transport layer include a hole transport material and an electron transport material,
The blocking layer does not transmit electrons;
The organic EL element according to claim 5.
ことを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。 When the voltage is high, the first hole injection layer and the second hole injection layer perform hole injection when the voltage is high, and transport electrons by the tunnel effect when the voltage is low.
The organic EL device according to any one of claims 5 to 7, wherein
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