JP2011060596A - エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法およびエレクトロルミネッセンス表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、透明基板と、透明基板上に形成された第1透明電極層と、上記第1透明電極層上に形成され、少なくとも発光層を含むEL層と、上記EL層上に形成された第2透明電極層とを有するEL表示装置の製造方法であって、上記第1透明電極層および上記第2透明電極層の少なくともいずれか一方が、IZO膜であり、上記IZO膜をPVD法により成膜するIZO膜形成工程を有し、上記IZO膜の成膜条件を制御することにより上記IZO膜の色度を調整することで、上記EL表示装置の発光時の色度を調整することを特徴とするEL表示装置の製造方法を提供する。
【選択図】図3
Description
まず、本発明のEL表示装置の製造方法について説明する。
本発明のEL表示装置の製造方法は、透明基板と、透明基板上に形成された第1透明電極層と、上記第1透明電極層上に形成され、少なくとも発光層を含むEL層と、上記EL層上に形成された第2透明電極層とを有するEL表示装置の製造方法であって、上記第1透明電極層および上記第2透明電極層の少なくともいずれか一方が、酸化インジウム亜鉛(IZO)膜であり、上記IZO膜を物理蒸着法(PVD)により成膜するIZO膜形成工程を有し、上記IZO膜の成膜条件を制御することにより上記IZO膜の色度を調整することで、上記EL表示装置の発光時の色度を調整することを特徴とするものである。
図1は、本発明のEL表示装置の製造方法により製造されるEL表示装置の一例を示す概略断面図である。図1に例示するように、EL表示装置1は、透明基板2と、透明基板2上にパターン状に形成された第1透明電極層3と、第1透明電極層3が形成された透明基板2上にマトリクス状に形成された絶縁層4と、絶縁層4上にストライプ状に形成された隔壁5と、隔壁5を覆うように形成され、発光層を含むEL層6と、EL層6上に形成された第2透明電極層7とを有している。また、図示しないが、EL表示装置1は、第2透明電極層7の上から、封止基板および接着剤により封止されている。このようなEL表示装置1においては、透明基板、第1透明電極層、第2透明電極層、封止基板がいずれも透明であり、EL表示装置を透明パネルとすることができる。
上記のEL表示装置1において、第1透明電極層3および第2透明電極層7の少なくともいずれか一方はIZO膜であり、本発明はこのIZO膜の形成方法に特徴を有している。
例えば、図1に示すEL表示装置1において、透明基板2側から光を取り出す場合(ボトムエミッション型の場合)であって、第2透明電極層7がIZO膜である場合、EL表示装置1の上部からの外光が第2透明電極層7(IZO膜)を透過して透明基板2側から出射されるので、発光層からの発光と、第2透明電極層7(IZO膜)を透過した光とが合わさることになる。そのため、この場合には、第2透明電極層7(IZO膜)の色度を調整することで、EL表示装置の発光時の色度を調整することができるのである。
また例えば、図1に示すEL表示装置1において、第2透明電極層7側から光を取り出す場合(トップエミッション型の場合)であって、第2透明電極層7がIZO膜である場合、発光層からの発光が第2透明電極層7(IZO膜)を透過して出射されることになる。そのため、この場合にも、第2透明電極層7(IZO膜)の色度を調整することで、EL表示装置の発光時の色度を調整することができるのである。
図1に示すEL表示装置1において、透明基板2側から光を取り出す場合(ボトムエミッション型の場合)であって、第1透明電極層3がIZO膜である場合、および、第2透明電極層7側から光を取り出す場合(トップエミッション型の場合)であって、第1透明電極層3がIZO膜である場合も、上記の場合と同様に、IZO膜の色度を調整することで、EL表示装置の発光時の色度を調整することができる。
さらに、図1に示すEL表示装置1において、透明基板2側から光を取り出す場合(ボトムエミッション型の場合)であって、第1透明電極層3および第2透明電極層7の両方がIZO膜である場合、および、第2透明電極層7側から光を取り出す場合(トップエミッション型の場合)であって、第1透明電極層3および第2透明電極層7の両方がIZO膜である場合も、上記の場合と同様に、IZO膜の色度を調整することで、EL表示装置の発光時の色度を調整することができる。
本発明におけるIZO膜形成工程は、IZO膜をPVD法により成膜する工程であり、IZO膜の成膜条件を制御することによりIZO膜の色度を調整する工程である。
酸素以外のガスとしては、通常、アルゴンが用いられる。
さらに、IZO膜の上記以外の成膜条件としては、透明電極として使用できるIZO膜を形成することができれば特に限定されるものではなく、一般的な条件であればよい。
IZO膜をパターン状に形成する場合、パターニング方法としては、例えば、フォトエッチング法、マスク蒸着法、カソードセパレータ(隔壁)を用いた方法、レーザーを用いた方法などを適用することができる。
中でも、第1透明電極層上に直に、ポリ3,4エチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルホン酸(PEDOT−PSS)を含む溶液などの酸性溶液を塗布して有機層を形成する場合には、第1透明電極層が酸性溶液に耐性を有することが好ましいことから、第2透明電極層がIZO膜であり、第1透明電極層がIZO膜でないことが好ましい。IZO膜は、酸性溶液への耐性が乏しいからである。
本発明においては、上記IZO膜形成工程前に、EL表示装置の発光時の色度が所望の範囲となるように、IZO膜の色度を選定し、続いて予め求めたIZO膜の成膜条件および色度の関係に基づいて、IZO膜の成膜条件を選定する成膜条件選定工程を行ってもよい。成膜条件選定工程を行う場合には、上記IZO膜形成工程にて、成膜条件選定工程にて選定された成膜条件で、IZO膜を成膜する。
EL表示装置の発光時の色度が所望の範囲となるように、IZO膜の色度を選定する際には、例えば、発光層の発光色度に応じてIZO膜の色度を選定することができる。具体的に、第2透明電極層がIZO膜であり、透明基板側から光を取り出すボトムエミッション型のEL表示装置の場合であって、発光層からの発光が黄緑色である場合、緑色に近づけたい場合には青味を帯びた白色を示すIZO膜を用いることが好ましく、一方、黄色に近づけたい場合には黄味を帯びた白色を示すIZO膜を用いることが好ましい。
本発明のEL表示装置の製造方法は、上記のIZO膜形成工程を有していればよいが、通常は、透明基板上に第1透明電極層を形成する第1透明電極層形成工程と、第1透明電極層上に発光層を含むEL層を形成するEL層形成工程と、EL層上に第2透明電極層を形成する第2透明電極層形成工程とを有する。また、必要に応じて、第1透明電極層が形成された透明基板上に絶縁層を形成する絶縁層形成工程や、絶縁層上に隔壁を形成する隔壁形成工程を行ってもよい。さらに、第2透明電極層形成工程前に、EL層上に保護層を形成する保護層形成工程、および、EL層上に補助電極を形成する補助電極形成工程を行ってもよい。
以下、これらの工程について説明する。
本発明における第1透明電極層形成工程は、透明基板上に第1透明電極層を形成する工程である。
第1透明電極層がIZO膜である場合、第1透明電極層形成工程は、上記IZO膜形成工程である。
透明基板の材料としては、例えば、石英、ガラス等の無機材料や、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等の高分子材料を挙げることができる。
透明基板の厚みとしては、透明基板の材料およびEL表示装置の用途により適宜選択される。具体的に、透明基板の厚みは、0.005mm〜5mm程度である。
本発明におけるEL層形成工程は、第1透明電極層上に発光層を含むEL層を形成する工程である。
EL層を構成する発光層は、有機層であってもよく、無機層であってもよい。発光層が有機層である場合には有機EL表示装置となり、発光層が無機層である場合には無機EL表示装置となる。中でも、発光層は有機層であることが好ましい。低電圧で駆動することができるからである。
以下、発光層が有機層である場合について説明する。
このようにEL層は種々の層を積層した積層構造を有することが多く、積層構造としては多くの種類がある。
以下、EL層の各構成について説明する。
本発明に用いられる発光層は、電子と正孔との再結合の場を提供して発光する機能を有するものである。
発光層の形成材料としては、通常、色素系材料、金属錯体系材料、または高分子系材料が用いられる。
本発明においては、図4に例示するように、第1透明電極層3上に正孔注入輸送層11を形成し、正孔注入輸送層11上に発光層12を形成してもよい。正孔注入輸送層を形成することにより、発光層への正孔の注入が安定化し、発光効率を高めることができる。
正孔注入輸送層の厚みとしては、陽極から正孔を注入し、発光層へ正孔を輸送する機能が十分に発揮される厚みであれば特に限定されないが、具体的には、0.5nm〜300nmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは10nm〜100nmの範囲内である。
本発明においては、発光層上に電子輸送層を形成してもよい。
電子輸送層の材料は、陰極または電子注入層から注入された電子を発光層内へ輸送することが可能な材料であれば特に限定されるものではなく、例えばバソキュプロイン(BCP)、バソフェナントロリン(Bpehn)等のフェナントロリン誘導体、またはトリス(8−キノリノラト)アルミニウム錯体(Alq3)等のキノリン誘導体などを挙げることができる。
電子輸送層の形成方法としては、上記発光層の形成方法と同様である。
本発明においては、図4に例示するように、発光層12上に電子注入層13を形成してもよい。上記電子輸送層を形成する場合には、電子輸送層上に電子注入層を形成する。
電子注入層の材料は、発光層内への電子の注入を安定化させることができる材料であれば特に限定されるものではなく、例えば、ストロンチウム、カルシウム、リチウム、セシウム等のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の金属単体;酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム、酸化リチウム等のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の酸化物;フッ化リチウム、フッ化マグネシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、フッ化セシウム等のアルカリ金属またはアルカリ土類金属のフッ化物;ポリメチルメタクリレートポリスチレンスルホン酸ナトリウム等のアルカリ金属の有機錯体などを挙げることができる。
電子注入層の厚みとしては、上述したアルカリ金属またはアルカリ土類金属の化合物等の導電率および透過率を考慮すると、0.2nm〜40nm程度であることが好ましい。
本発明における第2透明電極層形成工程は、EL層上に第2透明電極層を形成する工程である。
第2透明電極層がIZO膜である場合、第2透明電極層形成工程は、上記IZO膜形成工程である。
一方、第2透明電極層がIZO膜でない場合については、上記第1透明電極層形成工程の項に記載したものと同様である。
本発明においては、第1透明電極層がパターン状に形成された透明基板上に絶縁層を形成する絶縁層形成工程を行ってもよい。
絶縁層の材料としては、感光性樹脂および熱硬化性樹脂などの樹脂材料や、無機材料等を用いることができる。
また、絶縁層の形成方法としては、フォトリソグラフィー法を用いることができる。
本発明においては、絶縁層上に隔壁を形成する隔壁形成工程を行ってもよい。
隔壁の材料としては、感光性樹脂および熱硬化性樹脂などの樹脂材料や、無機材料等を用いることができる。
また、隔壁の形成方法としては、フォトリソグラフィー法を用いることができる。隔壁には、隔壁を構成する材料表面エネルギー(濡れ性)を変化させる処理を行ってもよい。
本発明においては、図4に例示するように、EL層6上に保護層14を形成し、保護層14上に第2透明電極層7を形成してもよい。保護層を形成することにより、第2透明電極層をスパッタリング法等により成膜する場合には、スパッタ時のプラズマガスイオン、スパッタリングされた粒子および電離した電子等によるEL層への衝撃を緩和することができる。EL層6を構成する電子注入層13がアルカリ金属やアルカリ土類金属を含有する場合、アルカリ金属およびアルカリ土類金属は酸化されやすく、金属の酸化により電子注入層の電子注入機能が失われるおそれがあるが、保護層が形成されていることにより、金属の酸化を防止することができる。
本発明においては、EL層上に補助電極を形成してもよい。EL層上に上記保護層を形成する場合には、EL層上に補助電極を形成し、補助電極上に保護層を形成する。
補助電極としては、第2透明電極層の抵抗値よりも低い抵抗値を有することが好ましい。補助電極の金属材料としては、例えば、アルミニウムを挙げることができる。補助電極の形成方法としては、例えばマスクを用いた蒸着法やスパッタリング法を適用することができる。
また、補助電極と第2透明電極層との間に、補助電極を構成する金属材料とは異なる金属材料を用いて中間層を形成してもよい。中間層の金属材料としては、例えばモリブデンが挙げられる。中間層を形成することで、電池作用による腐食を防ぐことができる。
本発明のEL表示装置の製造方法により得られるEL表示装置の駆動方式は、パッシブマトリクス駆動であってもよく、アクティブマトリクス駆動であってもよい。
次に、本発明のEL表示装置について説明する。
本発明のEL表示装置は、透明基板と、透明基板上に形成された第1透明電極層と、上記第1透明電極層上に形成され、少なくとも発光層を含むEL層と、上記EL層上に形成された第2透明電極層とを有するEL表示装置であって、上記第1透明電極層および上記第2透明電極層の少なくともいずれか一方が、酸化インジウム亜鉛(IZO)膜であり、上記IZO膜は、XYZ表色系のxy色度図で、xが0.30以上0.32以下、yが0.31以上0.33以下であることを特徴とするものである。
図1は、本発明のEL表示装置の一例を示す概略断面図である。図1に例示するように、EL表示装置1は、透明基板2と、透明基板2上にパターン状に形成された第1透明電極層3と、第1透明電極層3が形成された透明基板2上にマトリクス状に形成された絶縁層4と、絶縁層4上にストライプ状に形成された隔壁5と、隔壁5を覆うように形成され、発光層を含むEL層6と、EL層6上に形成された第2透明電極層7とを有している。また、図示しないが、EL表示装置1は、第2透明電極層7の上から、封止基板および接着剤により封止されている。このようなEL表示装置1においては、透明基板、第1透明電極層、第2透明電極層、封止基板がいずれも透明であり、EL表示装置を透明パネルとすることができる。
上記のEL表示装置1において、第1透明電極層3および第2透明電極層7の少なくともいずれか一方はIZO膜であり、このIZO膜は、XYZ表色系のxy色度図でxおよびyが所定の範囲であり、具体的にはやや青味を帯びた白色を示すものである。
また例えば、図1に示すEL表示装置1において、第2透明電極層7側から光を取り出す場合(トップエミッション型の場合)であって、第2透明電極層7がIZO膜である場合、発光層からの発光が第2透明電極層7(IZO膜)を透過して出射されることになる。このとき、第2透明電極層7(IZO膜)は、XYZ表色系のxy色度図でxおよびyが所定の範囲であり、具体的にはやや青味を帯びた白色を示す。よって、第2透明電極層を所定のIZO膜とすることで、EL表示装置の発光時の色度を調整することができる。
図1に示すEL表示装置1において、透明基板2側から光を取り出す場合(ボトムエミッション型の場合)であって、第1透明電極層3がIZO膜である場合、および、第2透明電極層7側から光を取り出す場合(トップエミッション型の場合)であって、第1透明電極層3がIZO膜である場合も、第1透明電極層を所定のIZO膜とすることで、上記の場合と同様に、EL表示装置の発光時の色度を調整することができる。
さらに、図1に示すEL表示装置1において、透明基板2側から光を取り出す場合(ボトムエミッション型の場合)であって、第1透明電極層3および第2透明電極層7の両方がIZO膜である場合、および、第2透明電極層7側から光を取り出す場合(トップエミッション型の場合)であって、第1透明電極層3および第2透明電極層7の両方がIZO膜である場合も、上記の場合と同様に、EL表示装置の発光時の色度を調整することができる。
本発明においては、第1透明電極層および第2透明電極層の少なくともいずれか一方がIZO膜であり、IZO膜は、XYZ表色系のxy色度図で、xが0.30以上0.32以下、yが0.31以上0.33以下である。
なお、上記色度座標は、C光源で測色したときのCIEのXYZ表色系におけるxy色度図の色度座標とする。
本発明における第1透明電極層は、上述したように、IZO膜であってもよく、IZO膜でなくてもよい。第1透明電極層がIZO膜である場合、IZO膜については、上記IZO膜の項に記載したので、ここでの説明は省略する。また、第1透明電極層がIZO膜でない場合、第1透明電極層の材料、全光線透過率、厚み、および成膜方法については、上記「A.EL表示装置の製造方法 3.その他の工程 (1)第1透明電極層形成工程」の項に記載したので、ここでの説明は省略する。
本発明における第2透明電極層は、上述したように、IZO膜であってもよく、IZO膜でなくてもよい。第2透明電極層がIZO膜である場合、IZO膜については、上記IZO膜の項に記載したので、ここでの説明は省略する。また、第2透明電極層がIZO膜でない場合、第2透明電極層の材料、全光線透過率、厚み、および成膜方法については、上記「A.EL表示装置の製造方法 3.その他の工程 (3)第2透明電極層形成工程」の項に記載したので、ここでの説明は省略する。
本発明においては、必要に応じて、第1透明電極層が形成された透明基板上に絶縁層が形成されていてもよく、さらに絶縁層上に隔壁が形成されていてもよい。また本発明においては、EL層上に保護層が形成されていてもよい。さらに本発明においては、EL層上に補助電極が形成されていてもよい。なお、絶縁層、隔壁、保護層、および補助電極については、上記「A.EL表示装置の製造方法 3.その他の工程」の項に記載したので、ここでの説明は省略する。
[実施例1]
まず、ガラス基板上に、IZOの薄膜(厚み:150nm)をスパッタリング法により成膜した。この際、酸素ガスの導入量を0.2cc、アルゴンガスの導入量を5.0ccとしたときの酸素比率(酸素/アルゴン比)=0.04を基準として、アルゴンガスの導入量または酸素ガスの導入量を変化させ、酸素比率(酸素/アルゴン比)を0.00〜0.20と変化させた。また、圧力を0.2Pa、出力をDC900W、成膜レートを12.0Å/sとした。
次に、得られたIZO膜について、C光源を用いて色度を測色した。その際、紫外可視分光光度計((株)島津製作所製 UVPC3100)を用いて透過率測定を行い、その結果をカラー測定ソフトウェア((株)島津製作所製 COL−UVPC)で解析し、色度を算出した。表1および図3に結果を示す。なお、表1には、酸素比率(酸素/アルゴン比)とともに酸素濃度を示す。
まず、ガラス基板上に、酸化インジウム錫(ITO)の薄膜(厚み:150nm)をスパッタリング法により成膜し、ITO膜上に感光性エッチングレジストを塗布し、マスク露光、現像、ITO膜のエッチング、感光性エッチングレジストの剥離を行って、ストライプ状の第1透明電極層を形成した。第1透明電極層の形成後、基板の洗浄およびUVオゾン処理を施した。
次いで、同様にして、発光層用インキ(ポリフルオレン誘導体系の緑色発光材料)を用いて、グラビアオフセット印刷法により発光層を形成した。
実施例1におけるIZO膜の成膜時の酸素比率とIZO膜の色度との関係に基づいて、酸素比率(酸素/アルゴン比)を0.12とした以外は、実施例2と同様にしてEL表示装置を作製した。
IZO膜を形成しなかった以外は、実施例2と同様にしてEL表示装置を作製した。
実施例2,3および比較例1のEL表示装置について、第1透明電極層側からの非発光時および発光時の色度を、C光源を用いて測色した。非発光時の色度については、紫外可視分光光度計((株)島津製作所製 UVPC3100)を用いて透過率を測定した後、カラー測定ソフトウェア((株)島津製作所製 COL−UVPC)により色度を算出した。一方、発光時の色度については、分光放射計((株)トプコン製 SR−2)を用いて測定した。いずれも、輝度1000cd/m2の状態で測定した。また、EL表示装置の表示部(発光部)の全光線透過率を測定した。全光線透過率は、JIS K 7105に準拠し、紫外可視分光光度計((株)島津製作所製 UVPC3100)を用いて測定した。表2および図5に結果を示す。
さらに、第2透明電極層を構成する各層の波長430nmにおける透過率および全光線透過率についても紫外可視分光光度計((株)島津製作所製 UVPC3100)を用いて測定した。表3に結果を示す。
2 … 透明基板
3 … 第1透明電極層
4 … 絶縁層
5 … 隔壁
6 … EL層
7 … 第2透明電極層
11 … 正孔注入輸送層
12 … 発光層
13 … 電子注入層
Claims (4)
- 透明基板と、透明基板上に形成された第1透明電極層と、前記第1透明電極層上に形成され、少なくとも発光層を含むエレクトロルミネッセンス層と、前記エレクトロルミネッセンス層上に形成された第2透明電極層とを有するエレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法であって、
前記第1透明電極層および前記第2透明電極層の少なくともいずれか一方が、酸化インジウム亜鉛(IZO)膜であり、
前記IZO膜を物理蒸着法(PVD)により成膜するIZO膜形成工程を有し、
前記IZO膜の成膜条件を制御することにより前記IZO膜の色度を調整することで、前記エレクトロルミネッセンス表示装置の発光時の色度を調整することを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。 - 前記IZO膜の成膜時の酸素比率または圧力を制御することで、前記IZO膜の色度を調整することを特徴とする請求項1に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
- 前記IZO膜形成工程前に、前記エレクトロルミネッセンス表示装置の発光時の色度が所望の範囲となるように、前記IZO膜の色度を選定し、続いて予め求めた前記IZO膜の成膜条件および色度の関係に基づいて、前記IZO膜の成膜条件を選定する成膜条件選定工程を有し、
前記IZO膜形成工程にて、前記成膜条件選定工程にて選定された成膜条件で、前記IZO膜を成膜することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。 - 透明基板と、透明基板上に形成された第1透明電極層と、前記第1透明電極層上に形成され、少なくとも発光層を含むエレクトロルミネッセンス層と、前記エレクトロルミネッセンス層上に形成された第2透明電極層とを有するエレクトロルミネッセンス表示装置であって、
前記第1透明電極層および前記第2透明電極層の少なくともいずれか一方が、酸化インジウム亜鉛(IZO)膜であり、
前記IZO膜は、XYZ表色系のxy色度図で、xが0.30以上0.32以下、yが0.31以上0.33以下であることを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置。
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JP2006249554A (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | スパッタリングターゲット及びその調製方法ならびにスパッタ方法 |
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