JP2012248386A - Organic el device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はフルカラー表示用の有機EL装置に関する。 The present invention relates to an organic EL device for full color display.
有機EL素子は、電流駆動型の自発光素子であるため、バックライトが不要となる上に、低消費電力、高視野角、高コントラスト比が得られるメリットがあり、フラットパネルディスプレイの開発において期待されている。有機EL素子は、陽極と陰極との間に介在する発光層を備えており、順バイアス電流の供給を受けて陽極から注入された正孔と陰極から注入された電子とが再結合する際の再結合エネルギーにより自発光する。有機発光層の形成材料としては、正孔及び電子を注入することが可能であり、且つ、注入した正孔と電子が内部を移動し再結合して、最高占有軌道と最低非占有軌道とのエネルギーレベル差に応じた発光を行うこと可能であれば、低分子材料及び高分子材料の何れも用いることができる。ここで、低分子とは、構造中に重合による繰り返し部分を有さない分子であることを意味し、高分子とは、繰り返し分子構造を有する重合体のことを意味する。低分子材料は剛直な骨格を有する分子が多く、有機溶媒に対する溶解性が低いものが多いため、低分子の有機発光層の形成には、蒸着法のような気相法が好適に用いられる。一方、高分子材料は、有機溶媒に対する溶解性が比較的高いものが多いため、高分子の有機発光層の形成には、液滴吐出法等の液相法が好適に用いられる。液滴吐出法では、発光層の構成材料を溶媒に分散又は溶解させた液滴を各画素に塗布し、これを乾燥させることで発光層を形成できる。例えば、特許文献1には、赤副画素、緑副画素、及び青副画素のそれぞれを液滴吐出法で塗り分けて形成する方法が開示されている。また、特許文献2には、赤副画素及び緑副画素を液滴吐出法で塗り分けて形成し、青副画素を蒸着法で形成する方法が開示されている。
Organic EL elements are current-driven self-luminous elements, which eliminates the need for a backlight and offers the advantages of low power consumption, high viewing angle, and high contrast ratio, and are expected in the development of flat panel displays. Has been. The organic EL element includes a light emitting layer interposed between an anode and a cathode, and when a forward bias current is supplied, holes injected from the anode and electrons injected from the cathode are recombined. Self-emission occurs due to recombination energy. As a material for forming the organic light emitting layer, it is possible to inject holes and electrons, and the injected holes and electrons move inside and recombine to form the highest occupied orbital and the lowest unoccupied orbital. Any of low molecular weight materials and high molecular weight materials can be used as long as light emission corresponding to the energy level difference can be performed. Here, a low molecule means a molecule that does not have a repeating part due to polymerization in the structure, and a polymer means a polymer that has a repeating molecular structure. Since many low molecular weight materials have a rigid skeleton and many have low solubility in an organic solvent, a vapor phase method such as a vapor deposition method is preferably used for forming a low molecular organic light emitting layer. On the other hand, since many polymer materials have relatively high solubility in an organic solvent, a liquid phase method such as a droplet discharge method is preferably used for forming a polymer organic light-emitting layer. In the droplet discharge method, a light-emitting layer can be formed by applying droplets obtained by dispersing or dissolving a constituent material of a light-emitting layer in a solvent to each pixel and drying it. For example,
しかし、基板側から光を取り出すボトムエミッション方式では、有機EL素子を駆動するための回路素子や配線によって有機EL素子からの光が遮蔽されてしまうため、画素の位置及び形状は、回路素子や配線のレイアウトの制限を受けることになる。このため、開口率を高めるための画素構造の開発が望まれている。 However, in the bottom emission method in which light is extracted from the substrate side, light from the organic EL element is shielded by circuit elements and wiring for driving the organic EL element. Will be subject to layout restrictions. For this reason, development of a pixel structure for increasing the aperture ratio is desired.
そこで、本発明はボトムエミッション方式において開口率を高めることのできる画素構造を有する有機EL装置を提案することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to propose an organic EL device having a pixel structure capable of increasing the aperture ratio in the bottom emission method.
上記の課題を解決するため、本発明に係わる有機EL装置は、三原色に対応する三つの副画素を含む画素領域を備え、三つの副画素のうち少なくとも一つの副画素は、有機EL装置を駆動するための信号又は電流を供給する複数の配線に絶縁膜を介して積層形成された画素電極と、蒸着法により画素電極に形成される発光層とを備える。複数の配線に絶縁膜を介して積層形成された画素電極の表面は凹凸状の段差を有するが、蒸着法による膜形成が段差被覆性に優れている利点を活かし、液滴吐出法による均質な膜形成が困難とされる表面段差を有する画素電極に均質な発光層を形成できるため、画素電極の下層に形成されている複数の配線の隙間から発光層の光を取り出すことができ、開口率を高めることができる。 In order to solve the above problems, an organic EL device according to the present invention includes a pixel region including three subpixels corresponding to three primary colors, and at least one of the three subpixels drives the organic EL device. A pixel electrode formed by stacking a plurality of wirings for supplying a signal or a current through an insulating film, and a light emitting layer formed on the pixel electrode by an evaporation method. The surface of the pixel electrode, which is formed by laminating a plurality of wirings with an insulating film, has uneven steps, but it makes use of the advantage that the film formation by the vapor deposition method has excellent step coverage, making it homogeneous by the droplet discharge method. Since a uniform light-emitting layer can be formed on a pixel electrode having a surface step that is difficult to form a film, light from the light-emitting layer can be extracted from a gap between a plurality of wirings formed below the pixel electrode. Can be increased.
画素電極は、発光層からの光の進行方向から見て複数の配線と平面的に重なり合う位置に形成された絶縁膜を備えるのが好ましい。複数の配線は、発光層からの光を遮蔽してしまうため、光の進行方向から見て複数の配線と平面的に重なり合う位置に絶縁膜を形成することにより、発光に寄与しない消費電力を低減できる。 It is preferable that the pixel electrode includes an insulating film formed at a position where it overlaps with a plurality of wirings when viewed from the traveling direction of light from the light emitting layer. Multiple wiring blocks light from the light-emitting layer, so by forming an insulating film in a position that overlaps with multiple wirings when viewed from the light traveling direction, power consumption that does not contribute to light emission is reduced. it can.
画素電極は、複数の配線のうち何れか一つの配線にコンタクトホールを介して接続しており、発光層からの光の進行方向から見てコンタクトホールと平面的に重なり合う位置に形成された絶縁膜を備えるのが好ましい。コンタクトホールが形成されている位置では、発光層からの光が遮蔽されてしまうため、光の進行方向から見てコンタクトホールと平面的に重なり合う位置に絶縁膜を形成することにより、発光に寄与しない消費電力を低減できる。 The pixel electrode is connected to any one of the plurality of wirings through a contact hole, and is formed in a position overlapping the contact hole in a plan view when viewed from the light traveling direction from the light emitting layer Is preferably provided. At the position where the contact hole is formed, light from the light emitting layer is shielded. Therefore, by forming an insulating film in a position overlapping the contact hole in a plan view as viewed from the light traveling direction, it does not contribute to light emission. Power consumption can be reduced.
以下、各図を参照しながら本発明に関わる実施形態について説明する。同一符号の部材は同一の部材を示すものとして重複する説明を省略する。また、本明細書において特に断りがない限り、上下方向は、図2乃至図3の±Z方向を意味するものとする。 Embodiments relating to the present invention will be described below with reference to the drawings. The same reference numerals denote the same members, and duplicate explanations are omitted. Further, unless otherwise specified in the present specification, the vertical direction means the ± Z direction in FIGS. 2 to 3.
図1は本実施形態に係るフルカラー表示用の有機EL装置11の回路構成図である。有機EL装置11には走査線駆動回路16に接続する複数の走査線12と、信号線駆動回路15に接続するとともに、各走査線12に交差する方向に延在する複数の信号線13と、各信号線13に並行に延在する複数の電源線14とがそれぞれ配線されている。走査線12と信号線13とが交差する箇所には、走査線12からの走査信号がそのゲート端子に供給されるスイッチングトランジスタ21と、スイッチングトランジスタ21がオン状態のときにスイッチングトランジスタ21を介して信号線13から供給される画素信号を保持する保持容量22と、保持容量22の電位がそのゲート端子に供給される駆動トランジスタ23と、駆動トランジスタ23がオン状態のときに駆動トランジスタ23を介して電源線14に接続する有機EL素子27が配置されている。有機EL素子27は、画素電極(陽極)24と共通電極(陰極)25との間に発光層26を備えている。なお、画素電極24と発光層26との間に正孔注入層/正孔輸送層を形成してもよく、共通電極25と発光層26との間に電子輸送層/電子注入層を形成してもよい。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an
上述の回路構成により、走査線12から走査信号がスイッチングトランジスタ21のゲート端子に供給されてスイッチングトランジスタ21がオン状態になると、信号線13から保持容量22に画素信号が供給される。駆動トランジスタ23のオン/オフ状態は、保持容量22の電位に応じて定まり、駆動トランジスタ23がオン状態になると、電源線14から駆動トランジスタ23のチャネルを介して有機EL素子27に駆動電流が流れる。有機EL素子27は、駆動電流に応じた輝度で発光する。
With the above circuit configuration, when the scanning signal is supplied from the
次に、図2乃至図3を参照しながら本実施形態に係わる有機EL装置11の画素構造について説明する。図2は画素構造を示す模式図であり、図3は図2の3−3線矢視断面図である。但し、便宜上、図2では、発光層26、共通電極25、及び回路素子(スイッチングトランジスタ21、保持容量22、及び駆動トランジスタ23)の図示を省略している。同様に、図3では、発光層26、及び共通電極25の図示を省略している。また、符号40は、有機EL装置11を駆動するための信号(走査信号又は画素信号)又は駆動電流を供給するための配線を示しており、具体的には、上述の走査線12、信号線13、及び電源線14を総称するものである。
Next, the pixel structure of the
図2に示すように、有機EL装置11は、二種類の画素領域10−1,10−2を備える。画素領域10−1は、三原色に対応する副画素として、赤副画素10R−1、緑副画素10G−1、及び青副画素10B−1を備える。同様に、画素領域10−2は、三原色に対応する副画素として、赤副画素10R−2、緑副画素10G−2、及び青副画素10B−2を備える。また、符号24R−1、24G−1、24B−1は、それぞれ、赤副画素10R−1の画素電極、緑副画素10G−1の画素電極、青副画素10B−1の画素電極を示す。同様に、符号24R−2、24G−2、24B−2は、それぞれ、赤副画素10R−2の画素電極、緑副画素10G−2の画素電極、青副画素10B−2の画素電極を示す。画素電極24R−1、24G−1、24B−1、24R−2、24G−2、24B−2を特に区別する必要がないときは、単に、画素電極24と称する。便宜上、同図では、画素領域10−1,10−2を各々一つ図示しているが、有機EL装置11は、それぞれの画素領域10−1,10−2を複数備えている。
As shown in FIG. 2, the
赤色と緑色の有機発光材料は、液滴吐出法による均質な膜形成が可能であるため、赤副画素10R−1、10R−2のそれぞれの画素電極24R−1,24R−2には、赤色の有機発光材料を溶媒に分散又は溶解させた液滴(例えば、シアノポリフェニレンビニレン前駆体)が液滴吐出法により塗布され、緑副画素10G−1、10G−2のそれぞれの画素電極24G−1,24G−2には、緑色の有機発光材料を溶媒に分散又は溶解させた液滴(例えば、ポリフェニレンビニレン前駆体)が液滴吐出法により塗布され、これらの有機発光材料は、加熱処理が加えられることにより、それぞれ、赤色及び緑色を発光する発光層26になる。一方、青色の有機発光材料は、蒸着法による均質な膜形成が可能であるため、青副画素10B−1、10B−2のそれぞれの画素電極24B−1、24B−2には、青色を発光する発光層26として、青色有機発光材料(例えば、アルミニウムキノリノール錯体)が蒸着法により膜形成される。
Since the red and green organic light-emitting materials can form a uniform film by a droplet discharge method, the
赤副画素10R−1、10R−2及び緑副画素10G−1、10G−2のそれぞれの発光層26は、液滴吐出法により膜形成されるため、これらの画素電極24R−1、24R−2、24G−1、24G−2の表面は、有機材料の液滴が均等に濡れ拡がることができるように、平坦であることが要求される。一方、青副画素10B−1、10B−2の発光層26は、段差被覆性に優れた蒸着法により膜形成されるため、その画素電極24B−1、24B−2の表面は必ずしも平坦である必要はなく、凹凸が存在していても構わない。このような事情に鑑み、配線40及び回路素子(スイッチングトランジスタ21、保持容量22、及び駆動トランジスタ23)は、平坦性が要求される赤副画素10R−1、10R−2又は緑副画素10G−1、10G−2の下層ではなく、平坦性が要求されない青副画素10B−1、10B−2の下層又は副画素間の下層に形成するのが好ましい。図2に示す例では、配線40は、隣接する二つの赤副画素10R−1、10R−2の間の下層、隣接する二つの緑副画素10G−1、10G−2の間の下層、及び青副画素10B−2の下層において、X方向に沿って形成されている。但し、複数の配線40は、必ずしもX方向に沿って形成する必要はなく、X方向及びY方向の二方向に沿って形成してもよい。
Since the
なお、赤副画素10R−1、10R−2、及び緑副画素10G−1、10G−2のそれぞれの周囲には、液滴の着弾性を高めるための隔壁30が形成されている。隔壁30は、例えば、無機絶縁膜から成り、その表面が撥液性を示すようにフッ素プラズマ処理が施され、且つ、その内側面が親液性を示すように、酸素プラズマ処理が施されるのが好ましい。ここで、親液性とは、液滴との接触角が相対的に小さい性質を意味し、撥液性とは、液滴との接触角が相対的に大きい性質を意味する。
A
図3に示すように、基板60上には、駆動トランジスタ23が形成されている。駆動トランジスタ23は、ドレイン及びソースに不純物がドープされたシリコン層71と、シリコン層71のチャネル上にゲート絶縁膜72を介して形成されたゲート電極73と、シリコン層71のドレイン及びソースにそれぞれ接続するドレイン電極74及びソース電極75とを備える。各配線40は、下地絶縁膜61及び層間絶縁膜62を介して基板60上に形成されている。画素電極24B−1の下層に形成されている駆動トランジスタ23のドレイン電極74は、層間絶縁膜63に開口するコンタクトホール81を介して画素電極24B−1に接続している。同様に、画素電極24B−2の下層に形成されている駆動トランジスタ23のドレイン電極74は、層間絶縁膜63に開口するコンタクトホール82を介して画素電極24B−2に接続している。これにより、画素電極24B−1、24B−2は、それぞれ、駆動トランジスタ23を介して電源線14に接続することができる。
As shown in FIG. 3, the
有機EL装置11は、基板側から光を取り出すボトムエミッション方式を採用しており、符号100は発光層26からの光の進行方向を示している。基板60、下地絶縁膜61、層間絶縁膜62,63、及び画素電極24は、それぞれ、光透過性を有する材質から構成されている。画素電極24B−2は、光の進行方向100から見て複数の配線40と平面的に重なり合う位置に形成された複数の絶縁膜53を有する。これにより、発光層26からの光を複数の配線40の隙間から取り出すことが可能となり、開口率を高めることができる。複数の配線40上に層間絶縁膜63を介して画素電極24B−2を積層形成すると、画素電極24B−2の表面は、複数の配線40の段差を反映して凹凸状に起伏するが、画素電極24B−2上に形成される青色の発光層26は、段差被覆性に優れた蒸着法により形成されるため、素電極24B−2の表面が凹凸状に起伏しても差し支えない。また、画素電極24B−2は、光の進行方向100から見てコンタクトホール82と平面的に重なり合う位置に形成された絶縁膜52を有する。画素電極24B−2が駆動トランジスタ23に接続する箇所(言い換えれば、コンタクトホール82が存在する箇所)は、発光層26からの光が遮蔽される箇所であり、発光に寄与しない。そのような箇所に絶縁膜52を形成することにより、発光に寄与しない消費電力を低減することができる。同様の理由により、画素電極24B−1は、光の進行方向100から見てコンタクトホール81と平面的に重なり合う位置に形成された絶縁膜51を有する。なお、駆動トランジスタ23は、発光層26からの光を遮蔽してしまうため、絶縁膜51,52は、光の進行方向100から見て駆動トランジスタ23と平面的に重なり合う位置にも形成するのが好ましい。
The
本実施形態によれば、蒸着法による膜形成が段差被覆性に優れている利点を活かし、液滴吐出法による均質な膜形成が困難とされる表面段差を有する画素電極24B−2に均質な発光層26を形成できるため、画素電極24B−2の下層に形成されている複数の配線40の隙間から発光層26の光を取り出すことができ、開口率を高めることができる。また、発光層26からの光が遮蔽される箇所には、絶縁膜51,52,53を設けることにより、発光に寄与しない消費電力を低減できる。他の代替例として、発光層26からの光が遮蔽される箇所で画素電極24B−2を部分的に(例えば島状に)刳り貫いてもよい。
According to the present embodiment, taking advantage of the advantage that the film formation by the vapor deposition method is excellent in the step coverage, the
なお、上述の説明では、一方の画素電極24B−2の下層に複数の配線40が形成される例を示したが、他方の画素電極24B−1の下層に複数の配線40を形成してもよく、或いは両方の画素電極24B−1,24B−2の下層に複数の配線40を形成してもよい。また、画素電極24B−1,24B−2の下層に複数の回路素子(スイッチングトランジスタ21、保持容量22、及び駆動トランジスタ23)を配置し、その複数の回路素子の隙間から光を取り出してもよい。また、青色の発光層26が形成される画素電極24B−1、24B−2の面積は、赤色の発光層26が形成される画素電極24R−1、24R−2、又は緑色の発光層26が形成される画素電極24G−1、24G−2の面積よりも大きい方が好ましい。青色の発光面積を広くすることで、赤色や緑色と比較して相対的に発光輝度を下げることができ、寿命の短い青色の発光層26の寿命を延ばすことができる。
In the above description, an example in which a plurality of
また、上述の説明では、三原色に対応する三つの副画素10R−1、10G−1、10B−1のうち青副画素10B−1の発光層26を蒸着法で形成する場合を例示したが、赤副画素10R−1又は緑副画素10G−1の何れか一方の発光層26を蒸着法で形成してもよい。同様に、赤副画素10R−2又は緑副画素10G−2の何れか一方の発光層26を蒸着法で形成してもよい。液滴吐出法又は蒸着法の何れの方法によっても、赤発光層、緑発光層、及び青発光層を形成する方法は公知であるため、三原色に対応する三つの副画素のうち少なくとも一つの副画素を蒸着法で形成し、蒸着法で形成される副画素の下層に有機EL装置を駆動するための信号又は電流を供給する複数の配線や回路素子を配置し、それらの配線や回路素子の隙間から光を取り出せばよい。
In the above description, the case where the
次に、本実施形態に係わる有機EL装置11を表示部500として有する電子機器の具体例を説明する。
Next, a specific example of an electronic apparatus having the
図4(A)に示すように、携帯電話530は、アンテナ部531、音声出力部532、音声入力部533、操作部534、及び表示部500を有する。
As shown in FIG. 4A, the
図4(B)に示すように、ビデオカメラ540は、受像部541、操作部542、音声入力部543、及び表示部500を有する。
As shown in FIG. 4B, the
図4(C)に示すように、テレビジョン550は、表示部500を有する。
As illustrated in FIG. 4C, the
図4(D)に示すように、ロールアップ式テレビジョン560は、表示部500を有する。
As illustrated in FIG. 4D, the roll-up
なお、本実施形態に係わる有機EL装置11を表示部500として有する電子機器としては、上述の他、例えば、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型TV、電子手帳、電光掲示板、宣伝広告用ディスプレイ等がある。
In addition to the above, the electronic apparatus having the
10−1…画素領域 10−2…画素領域 10R−1…赤副画素 10R−2…赤副画素 10G−1…緑副画素 10G−2…緑副画素 10B−1…青副画素 10B−2…青副画素 11…有機EL装置 12…走査線 13…信号線 14…電源線 15…信号線駆動回路 16…走査線駆動回路 21…スイッチングトランジスタ 22…保持容量 23…駆動トランジスタ 24…画素電極 24R−1…画素電極 24R−2…画素電極 24G−1…画素電極 24G−2…画素電極 24B−1…画素電極 24B−2…画素電極 25…共通電極 26…発光層 27…有機EL素子 30…隔壁 51…絶縁膜 52…絶縁膜 53…絶縁膜 60…基板 61…下地絶縁膜 62…層間絶縁膜 63…層間絶縁膜 71…シリコン層 72…ゲート絶縁膜 73…ゲート電極 74…ドレイン電極 75…ソース電極 81…コンタクトホール 82…コンタクトホール 500…表示部 530…携帯電話 531…アンテナ部 532…音声出力部 533…音声入力部 534…操作部 540…ビデオカメラ 541…受像部 542…操作部 543…音声入力部 550…テレビジョン 560…ロールアップ式テレビジョン
10-1 ... Pixel area 10-2 ...
Claims (3)
前記三つの副画素のうち少なくとも一つの副画素は、前記有機EL装置を駆動するための信号又は電流を供給する複数の配線に絶縁膜を介して積層形成された画素電極と、蒸着法により前記画素電極に形成される発光層とを備える、有機EL装置。 An organic EL device including a pixel region including three subpixels corresponding to three primary colors,
At least one subpixel of the three subpixels includes a pixel electrode formed by laminating a plurality of wirings for supplying a signal or a current for driving the organic EL device with an insulating film interposed therebetween, and by vapor deposition. An organic EL device comprising a light emitting layer formed on a pixel electrode.
前記画素電極は、前記発光層からの光の進行方向から見て前記複数の配線と平面的に重なり合う位置に形成された絶縁膜を備える、有機EL装置。 The organic EL device according to claim 1,
The organic EL device, wherein the pixel electrode includes an insulating film formed at a position overlapping the plurality of wirings in a plan view when viewed from a traveling direction of light from the light emitting layer.
前記画素電極は、前記複数の配線のうち何れか一つの配線にコンタクトホールを介して接続しており、前記発光層からの光の進行方向から見て前記コンタクトホールと平面的に重なり合う位置に形成された絶縁膜を備える、有機EL装置。 The organic EL device according to claim 1 or 2,
The pixel electrode is connected to any one of the plurality of wirings through a contact hole, and is formed at a position overlapping the contact hole in plan view when viewed from the light traveling direction from the light emitting layer. An organic EL device comprising the insulating film formed.
Priority Applications (1)
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