JP2014225329A - Light-emitting device, display device, and illuminating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機発光層に電圧を印加して発光させる発光デバイス、およびこれを備えた表示装置、照明装置に関する。 The present invention relates to a light emitting device that emits light by applying a voltage to an organic light emitting layer, and a display device and an illumination device including the light emitting device.
近年、社会の高度情報化に伴い、フラットパネルディスプレイのニーズが高まっている。フラットパネルディスプレイとしては、例えば、非自発光型の液晶ディスプレイ(LCD)、自発光型のプラズマディスプレイ(PDP)、無機エレクトロルミネセンス(無機EL)ディスプレイ、有機エレクトロルミネセンス(以下、「有機EL」または「有機LED」とも言う)ディスプレイ等が挙げられる。 In recent years, the need for flat panel displays has increased with the advancement of sophistication in society. Examples of the flat panel display include a non-self-luminous liquid crystal display (LCD), a self-luminous plasma display (PDP), an inorganic electroluminescence (inorganic EL) display, and organic electroluminescence (hereinafter, “organic EL”). Or a display or the like.
これらフラットパネルディスプレイの中でも、特に有機EL(Organic light emitting diode)ディスプレイなど、有機発光層を用いた発光素子は、薄型・広視野角などの特長から次世代ディスプレイの主流になりうる候補技術として注目されている。
しかし一方で、有機ELには、発光効率が低い、消費電力が大きい、寿命が短い、信頼性が低いなどの課題が残っている。発光効率は、一般的にηφ(ext)(External Quantum Efficiency)=ηext×ηφ=ηext×γ×ηr×φfで表される。ここで、ηφ(ext)は外部量子効率、ηextは外部光取出し効率、ηφは内部量子効率、γはキャリアバランス、ηrは励起子生成確率、φfは蛍光量子収率である。
Among these flat panel displays, light-emitting elements using organic light-emitting layers, such as organic EL (Organic light emitting diode) displays, are attracting attention as candidate technologies that can become the mainstream of next-generation displays due to their features such as thinness and wide viewing angle. Has been.
On the other hand, the organic EL still has problems such as low luminous efficiency, large power consumption, short lifetime, and low reliability. The luminous efficiency is generally represented by ηφ (ext) (External Quantum Efficiency) = ηext × ηφ = ηext × γ × ηr × φf. Here, ηφ (ext) is external quantum efficiency, ηext is external light extraction efficiency, ηφ is internal quantum efficiency, γ is carrier balance, ηr is exciton generation probability, and φf is fluorescence quantum yield.
近年、材料の進歩に伴い、内部量子効率は着実に向上しており、特に、三重項状態を利用するりん光材料の進展に伴い大幅に改善されてきている。しかし一方、光取出し効率は大きな課題として残っている。有機EL素子においては、用いられる有機発光層、透明電極層、ガラス基板などの屈折率が空気より大きいため、スネルの法則に基づく全反射条件から光を効率よく取り出せない。取り出せる光の量は通常、15〜30%程度であり、大半の光が外部に出射されることなく失われていることになる。 In recent years, the internal quantum efficiency has been steadily improved with the progress of materials, and in particular, has been greatly improved with the progress of phosphorescent materials utilizing triplet states. However, light extraction efficiency remains a major issue. In the organic EL element, since the refractive index of the organic light emitting layer, the transparent electrode layer, the glass substrate, and the like used is larger than that of air, light cannot be efficiently extracted from the total reflection condition based on Snell's law. The amount of light that can be extracted is usually about 15 to 30%, and most of the light is lost without being emitted to the outside.
こうした課題に対して、例えば、特許文献1においては、透明導電層の発光層と反対の面に屈折率1.01〜1.3の範囲となる低屈折率層を設けた発明が開示されている。
また、特許文献2においては、透明電極層と光透過性の基板との間に、低屈折率材料からなるマトリクス樹脂中に光を散乱させる粒子を拡散させた浸み出し光拡散層を設けた発明が開示されている。
また、特許文献3においては、光を取り出す側の基板面に、多数の微小粒子からなる光取出し層を設けた発明が開示されている。
更に、特許文献4には、画素を凹状構造にすることによって光取出し効率を向上させた発明が開示されている。
特許文献5には、画素の側面に反射層を設けることにより光取出し効率を向上させた発明が開示されている。
特許文献6には、蛍光体層を有機EL発光部と組み合わせた有機EL素子において、蛍光体層の側面に反射膜を設けることが開示されている。
For example,
In
Patent Document 3 discloses an invention in which a light extraction layer composed of a large number of fine particles is provided on a substrate surface on the light extraction side.
Further, Patent Document 4 discloses an invention in which the light extraction efficiency is improved by making the pixel into a concave structure.
Patent Document 5 discloses an invention in which the light extraction efficiency is improved by providing a reflective layer on the side surface of a pixel.
Patent Document 6 discloses that in an organic EL element in which a phosphor layer is combined with an organic EL light emitting unit, a reflective film is provided on the side surface of the phosphor layer.
しかしながら、上述した特許文献1〜4に開示された発明では、光取出し効率を向上させることができるとされているものの、光取出し効率の向上効果が限定的であるという課題があった。即ち、有機発光層や電極を介して面方向に沿って光が伝播し、外部へ出射される光が減少することへの対策が全くなされていなかった。
However, although the inventions disclosed in
例えば、有機発光層の典型的な屈折率が1.8程度、絶縁層(バンク)の典型的な屈折率が1.5〜1.8程度、透明電極層であるITOの典型的な屈折率が2.1〜2.2程度であるため、低屈折率層(屈折率1.0〜1.3程度)との屈折率差のために、低屈折率層との界面で全反射されてしまう成分が多い。この全反射された成分は、有機発光層、絶縁層、透明電極層などを介して面方向に沿って伝播し、外部に出射されることなく損失する。 For example, the typical refractive index of an organic light emitting layer is about 1.8, the typical refractive index of an insulating layer (bank) is about 1.5 to 1.8, and the typical refractive index of ITO which is a transparent electrode layer Is about 2.1 to 2.2, and is totally reflected at the interface with the low refractive index layer due to the difference in refractive index from the low refractive index layer (with a refractive index of about 1.0 to 1.3). There are many ingredients that end up. The totally reflected component propagates along the surface direction through the organic light emitting layer, the insulating layer, the transparent electrode layer, and the like, and is lost without being emitted to the outside.
透明電極層を有機発光層の画素領域ごとに区画する絶縁層(バンク)は、従来、ポリメチルメタクリレート、ポリイミドなどの高分子材料やSiO2等の無機材料から構成されており、色調は透明か黒色であった。このため、面方向に沿って広がった光は、絶縁層(バンク)が黒色の場合は、この絶縁層に吸収されて損失する。また、絶縁層(バンク)が透明(光透過性)の場合は、この絶縁層を介して隣接する有機発光層や透明電極層に向けて光が伝播して損失する。 Insulating layer for partitioning the transparent electrode layer in each pixel region of the organic light emitting layer (bank) is conventionally polymethyl methacrylate, is composed of a polymer material or an inorganic material such as SiO 2, such as polyimide, or color transparent It was black. For this reason, when the insulating layer (bank) is black, the light spread along the surface direction is absorbed by the insulating layer and lost. Further, when the insulating layer (bank) is transparent (light transmissive), light propagates toward the adjacent organic light emitting layer or transparent electrode layer through the insulating layer and is lost.
また、特許文献5及び6には、発光部分の側面に反射膜を形成することにより光取出し効率を向上させる技術が開示されており、さらに、特許文献6には反射膜として金属粉、金属粒子もしくは白色顔料を含む樹脂からなることが開示されているが、構造上、プロセス上の課題があった。 Patent Documents 5 and 6 disclose a technique for improving the light extraction efficiency by forming a reflection film on the side surface of the light emitting portion. Further, Patent Document 6 discloses metal powder, metal particles as the reflection film. Alternatively, it is disclosed that the resin is made of a resin containing a white pigment, but there are structural and process problems.
特許文献5の技術においては、側面の反射膜が導電性であるため、反射膜状にさらに絶縁層を設ける必要があり、プロセスが複雑になる欠点があった。しかも、反射膜が形成されている部分が、基板に対して斜めになっている隔壁側面であるため、生産時のプロセス制御性が困難であるばかりでなく、パターン形成のための露光位置合わせマージンなどを考えると、画素開口部が小さくなるという課題があった。画素開口部が小さくなると、ディスプレイとしての所望の輝度を得るために、画素開口部での発光輝度を上げる必要があった。 In the technique of Patent Document 5, since the reflective film on the side surface is conductive, it is necessary to further provide an insulating layer in the form of a reflective film, and there is a drawback that the process becomes complicated. In addition, since the portion where the reflective film is formed is the side wall of the partition wall that is inclined with respect to the substrate, not only is the process controllability during production difficult, but also the exposure alignment margin for pattern formation In view of the above, there is a problem that the pixel opening becomes small. When the pixel opening is small, it is necessary to increase the light emission luminance at the pixel opening in order to obtain a desired luminance as a display.
特許文献6の技術においては、蛍光体層の側面に反射膜を形成する技術、反射膜として金属粉、金属粒子もしくは白色顔料を含む樹脂からなる技術が開示されているが、この技術を有機EL発光部分に適用することについてはなんら開示も示唆もされていない。また、この技術を有機EL発光部に適用し、有機発光部の側面に反射膜を形成しようとすると構造上、プロセス上の課題が生じる。
まず、有機ELの発光部分に用いられる有機材料は水分、酸素、溶剤などに対して極めて弱く、この有機EL発光部分の側面に反射膜を形成することはプロセス上極めて困難である。また、この技術は有機ELの各画素ごとに発光層が分離形成されている場合はともかく、発光層が画素ごとに分離させず全面形成された構造には適用できないという課題もある。さらに、有機EL発光部からの光導波による光損失を考えるときには、電極など発光部分以外からの導波も考えなければならないが、特許文献6には、それらについてはなんら開示も示唆もされていない。
In the technique of Patent Document 6, a technique for forming a reflective film on the side surface of the phosphor layer and a technique made of a resin containing metal powder, metal particles, or a white pigment as the reflective film are disclosed. There is no disclosure or suggestion about application to the light emitting part. Further, when this technique is applied to an organic EL light emitting unit and a reflective film is formed on the side surface of the organic light emitting unit, structural problems arise in terms of structure.
First, the organic material used for the light emitting portion of the organic EL is extremely weak against moisture, oxygen, solvent, etc., and it is extremely difficult to form a reflective film on the side surface of the organic EL light emitting portion. In addition, this technique has a problem that it cannot be applied to a structure in which the light emitting layer is formed on the entire surface without being separated for each pixel, regardless of whether the light emitting layer is separately formed for each pixel of the organic EL. Furthermore, when considering the optical loss due to the optical waveguide from the organic EL light emitting part, it is necessary to consider the waveguide from other than the light emitting part such as an electrode. However, Patent Document 6 does not disclose or suggest any of them. .
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、有機発光層から発した光を外部に向けて効率よく出射させ、高輝度に発光可能な発光デバイス、表示装置、及び照明装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a light emitting device, a display device, and a lighting device that can efficiently emit light emitted from an organic light emitting layer toward the outside and emit light with high luminance. The purpose is to do.
上記課題を解決するために、本発明のいくつかの態様は次のような発光デバイス、表示装置、及び照明装置を提供した。
すなわち、本発明の発光デバイスは、光透過性の基板の一面に順に積層された第一電極および第二電極と、該第一電極および第二電極の間に形成された有機発光層と、を有する発光デバイスであって、
少なくとも前記第一電極を所定の領域毎に複数に区画するバンクを備え、該バンクは光反射性を有する材料から構成されることを特徴とする。
In order to solve the above problems, some aspects of the present invention provide the following light emitting device, display device, and lighting device.
That is, the light-emitting device of the present invention includes a first electrode and a second electrode that are sequentially stacked on one surface of a light-transmitting substrate, and an organic light-emitting layer formed between the first electrode and the second electrode. A light emitting device comprising:
A bank for partitioning at least the first electrode into a plurality of predetermined areas is provided, and the bank is made of a material having light reflectivity.
前記第二電極は遮光性を有する材料から構成されることを特徴とする。
また、前記第一電極は光透過性を有する材料から構成されることを特徴とする。
The second electrode is made of a light-shielding material.
The first electrode is made of a light transmissive material.
前記バンクは白色材料から構成されることを特徴とする。
また、前記バンクは光反射性に加えて更に光拡散性を有する材料から構成されることを特徴とする。
The bank is made of a white material.
Further, the bank is made of a material having light diffusibility in addition to light reflectivity.
前記バンクは樹脂中に微細な光反射性粒子を分散させてなることを特徴とする。
また、前記光反射性粒子は、粒径が200nm〜5μmであることを特徴とする。
The bank is characterized in that fine light reflective particles are dispersed in a resin.
The light-reflecting particles have a particle size of 200 nm to 5 μm.
前記基板と前記第一電極との間に、前記基板よりも屈折率の低い低屈折率層を更に形成したことを特徴とする。 A low refractive index layer having a refractive index lower than that of the substrate is further formed between the substrate and the first electrode.
本発明の表示装置は、前記各項記載の発光デバイスに対して、該発光デバイスの発光を制御する駆動部を配置したことを特徴とする。 The display device of the present invention is characterized in that a drive unit for controlling light emission of the light emitting device is arranged for the light emitting device described in each of the above items.
本発明の照明装置は、前記各項記載の発光デバイスに対して、該発光デバイスの発光を制御する駆動部を配置したことを特徴とする。 The illuminating device of the present invention is characterized in that a drive unit that controls light emission of the light-emitting device is arranged for the light-emitting device described in the above items.
本発明によれば、高発光効率(高輝度)の発光デバイス、表示装置、及び照明装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a light emitting device, a display device, and a lighting device with high luminous efficiency (high luminance).
以下、図面を参照して、本発明に係る発光デバイス、表示装置、及び電子機器の一実施形態について説明する。なお、以下に示す実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。 Hereinafter, an embodiment of a light-emitting device, a display device, and an electronic apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are specifically described for better understanding of the gist of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features of the present invention easier to understand, there is a case where a main part is shown in an enlarged manner for the sake of convenience. Not necessarily.
(発光デバイス:第一実施形態)
図1は第一実施形態に係る発光デバイスを示す概略断面図である。
発光デバイス10は、光透過性の基板11と、この基板11の一面11aに順に積層された第一電極(下部電極)12、第二電極(上部電極)13と、この第一電極12および第二電極13の間に形成された有機発光層14と、を有する。
(Light emitting device: first embodiment)
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a light emitting device according to the first embodiment.
The
また、基板11の一面11aには、第一電極12を所定の領域毎に複数に区画するバンク(絶縁層)15が形成されている。このようなバンク15は、例えば有機発光層14の1画素に相当する領域に対応して、第一電極12を複数に区画して、区画された第一電極12どうしを互いに電気的に絶縁する。
A bank (insulating layer) 15 that partitions the
作製プロセスとしては、例えば、基板11上に第一電極(下部電極)12を形成し、その後バンク15を形成し、さらに有機発光層14、第二電極(上部電極)13を形成するプロセスなどを用いることができる。有機ELに用いられる材料は水分、酸素などに極めて弱いため、有機発光層14の形成前、すなわち、第一電極(下部電極)12及びバンク15を形成した後に、十分な脱水工程(ベーク工程、真空乾燥工程など)を行うことが好ましい。
As a manufacturing process, for example, a process of forming a first electrode (lower electrode) 12 on a
基板11は、光透過性の材料、例えば、ガラス、透明樹脂などから構成される。具体例として、液晶ディスプレイなどで頻繁に使われている0.7mm厚のガラス基板を用いることができる。
The
第一電極(下部電極)12は、透明電極であればよく、例えば、ITO(Indium-tin-oxide)や、ZnO(Zinc oxide)などが用いられる。第一電極12の厚さは例えば、100nm程度である。なお、第一電極12は、通常はアノードであるが、カソードとすることも可能であり、その場合には低仕事関数の材料を用いる。また、配線抵抗を下げる目的等で補助配線を併設してもいい。補助配線は、例えばAl, Ag, Ta, Ti, Niなどの金属材料で形成することができる。
The first electrode (lower electrode) 12 may be a transparent electrode. For example, ITO (Indium-tin-oxide), ZnO (Zinc oxide), or the like is used. The thickness of the
第一電極(下部電極)12は、バンク(絶縁層)15によって、所定の領域毎に複数に区画されている。本発明の発光デバイスを表示装置(有機ELディスプレイ)として用いる場合には、第一電極(下部電極)12は、1画素に相当する領域毎に区画されていればよい。 The first electrode (lower electrode) 12 is divided into a plurality for each predetermined region by a bank (insulating layer) 15. When the light-emitting device of the present invention is used as a display device (organic EL display), the first electrode (lower electrode) 12 may be partitioned for each region corresponding to one pixel.
第二電極(上部電極)13は、遮光性である場合と光透過性である場合とがある。第二電極(上部電極)13が遮光性や反射性など光不透過性である場合は、いわゆるボトムエミッション型の発光デバイスとなる。また、第二電極(上部電極)13が光透過性である場合は、両面発光型の発光デバイスとなる。第二電極13は、通常はカソードを成し、光不透過性の場合は、LiF/Al, MgAg/Al, Ba/Al, Ca/Agなどを用いることが出来る。また、光透過性の場合には、LiF/ITO, MgAg/IZOなどを用いることができる。なお、第二電極(上部電極)13をアノードとすることも可能であり、その場合には、仕事関数の高い材料、例えば、ITOなどが好ましく用いられる。
The second electrode (upper electrode) 13 may be light-shielding or light-transmissive. When the second electrode (upper electrode) 13 is light-opaque such as light-shielding or reflective, a so-called bottom emission type light-emitting device is obtained. When the second electrode (upper electrode) 13 is light transmissive, a double-sided light emitting device is obtained. The
これら以外にも、第一電極12及び第二電極13を形成する電極材料として、各種の公知の電極材料を用いることができる。アノードである場合には、有機発光層14への正孔の注入をより効率よく行う観点から、仕事関数が4.5eV以上の金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)等の金属、及び、インジウム(In)と錫(Sn)からなる酸化物(ITO)、錫(Sn)の酸化物(SnO2)インジウム(In)と亜鉛(Zn)からなる酸化物(IZO)等が透明電極材料として挙げられる。
In addition to these, various known electrode materials can be used as the electrode material for forming the
また、カソードを形成する電極材料としては、有機発光層14への電子の注入をより効率よく行う観点から、仕事関数が4.5eV以下のリチウム(Li)、カルシウム(Ca)、セリウム(Ce)、バリウム(Ba)、アルミニウム(Al)等の金属、又は、これらの金属を含有するMg:Ag合金、Li:Al合金等の合金が挙げられる。
Moreover, as an electrode material for forming the cathode, lithium (Li), calcium (Ca), cerium (Ce) having a work function of 4.5 eV or less from the viewpoint of more efficiently injecting electrons into the organic
第一電極12及び第二電極13は上記の材料を用いてEB蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、抵抗加熱蒸着法等の公知の方法により形成することができるが、本発明はこれらの形成方法に限定されるものではない。また、必要に応じて、フォトリソグラフフィー法、レーザー剥離法により、形成した電極をパターン化することもでき、シャドーマスクと組み合わせることで直接パターン化した電極を形成することもできる。その膜厚は、50nm以上が好ましい。膜厚が50nm未満の場合には、配線抵抗が高くなることから、駆動電圧の上昇が生じるおそれがある。
The
有機発光層(有機EL発光体)14は、第一電極12と第二電極13との間に印加された電圧によって、所定の波長帯の光を発する。有機発光層(有機EL発光体)14は、単層でもよいが、通常は複数層からなり、例えば、α−NPDとAlq3の積層膜などを用いることができる。また、アノードである第一電極(下部電極)12と、カソードである第二電極(上部電極)13との間に、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、ホールブロッキング層、電子輸送層、電子注入層などからなる複層の有機発光層を形成することも行われている。
The organic light emitting layer (organic EL light emitter) 14 emits light in a predetermined wavelength band by a voltage applied between the
これらの層以外に、MoO3層、C60層、フラーレン含有層、量子ドット含有層などさまざまな層を併用することも盛んに検討されており、いずれも本発明を適用できることは言うまでもない。量子ドット含有層を用いた発光素子は、QLED(Quantum-dot light emitting diode)と呼ばれている。また、発光領域を積層するいわゆるタンデム構造を用いることもできる。第一電極12と第二電極13との間に配置される層の膜厚は、通常、各層が数10nm程度である。もちろん、本発明の技術は、本発明の構成をとるものであれば、現在まだ発明されていない発光素子、一般に認知されていない発光素子などにも適用可能であることはいうまでもない。
In addition to these layers, it has been actively studied to use various layers such as a MoO 3 layer, a C 60 layer, a fullerene-containing layer, and a quantum dot-containing layer, and it goes without saying that the present invention can be applied to any of these layers. A light emitting element using a quantum dot-containing layer is called a QLED (Quantum-dot light emitting diode). A so-called tandem structure in which light emitting regions are stacked can also be used. As for the film thickness of the layer arrange | positioned between the
有機発光層14の層構造としての具体的として、下記の構成が挙げられるが、本発明はこれらにより限定されるものではない。
(1)有機発光層
(2)正孔輸送層/有機発光層
(3)有機発光層/電子輸送層
(4)正孔輸送層/有機発光層/電子輸送層
(5)正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/電子輸送層
(6)正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/電子輸送層/電子注入層
(7)正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/正孔防止層/電子輸送層
(8)正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/正孔防止層/電子輸送層/電子注入層
(9)正孔注入層/正孔輸送層/電子防止層/有機発光層/正孔防止層/電子輸送層/電子注入層
ここで、有機発光層、正孔注入層、正孔輸送層、正孔防止層、電子防止層、電子輸送層及び電子注入層の各層は、単層構造でも多層構造でもよい。
Specific examples of the layer structure of the organic
(1) Organic light emitting layer (2) Hole transport layer / organic light emitting layer (3) Organic light emitting layer / electron transport layer (4) Hole transport layer / organic light emitting layer / electron transport layer (5) Hole injection layer / Hole transport layer / organic light emitting layer / electron transport layer (6) Hole injection layer / hole transport layer / organic light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer (7) Hole injection layer / hole transport layer / organic Light-Emitting Layer / Hole Prevention Layer / Electron Transport Layer (8) Hole Injection Layer / Hole Transport Layer / Organic Light-Emitting Layer / Hole Prevention Layer / Electron Transport Layer / Electron Injection Layer (9) Hole Injection Layer / Hole Transport layer / electron prevention layer / organic light emitting layer / hole prevention layer / electron transport layer / electron injection layer Here, organic light emission layer, hole injection layer, hole transport layer, hole prevention layer, electron prevention layer, electron Each of the transport layer and the electron injection layer may have a single layer structure or a multilayer structure.
有機発光層14は、以下に例示する有機発光材料のみから構成されていてもよく、発光性のドーパントとホスト材料の組み合わせから構成されていてもよく、任意に正孔輸送材料、電子輸送材料、添加剤(ドナー、アクセプター等)等を含んでいてもよく、また、これらの材料が高分子材料(結着用樹脂)又は無機材料中に分散された構成であってもよい。発光効率・寿命の観点からは、ホスト材料中に発光性のドーパントが分散されたものが好ましい。
The organic
有機発光材料としては、有機発光層用の公知の発光材料を用いることができる。このような発光材料は、低分子発光材料、高分子発光材料等に分類され、これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。また、上記発光材料は、蛍光材料、燐光材料等に分類されるものでもよく、低消費電力化の観点で、発光効率の高い燐光材料を用いる事が好ましい。
ここで、具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。
As the organic light emitting material, a known light emitting material for an organic light emitting layer can be used. Such light-emitting materials are classified into low-molecular light-emitting materials, polymer light-emitting materials, and the like. Specific examples of these compounds are given below, but the present invention is not limited to these materials. The light-emitting material may be classified into a fluorescent material, a phosphorescent material, and the like, and it is preferable to use a phosphorescent material with high light emission efficiency from the viewpoint of reducing power consumption.
Here, specific compounds are exemplified below, but the present invention is not limited to these materials.
発光層に任意に含まれる発光性のドーパントとしては、有機発光層用の公知のドーパント材料を用いることができる。このようなドーパント材料としては、例えば、紫外発光材料としては、p−クォーターフェニル、3,5,3,5テトラ-t-ブチルセクシフェニル、3,5,3,5テトラ-t-ブチル-p−クィンクフェニル等の蛍光発光材料等が挙げられる。青色発光材料として、スチリル誘導体等の蛍光発光材料、ビス[(4,6−ジフルオロフェニル)−ピリジナト−N,C2‘]ピコリネート イリジウム(III)(FIrpic)、ビス(4’,6‘−ジフルオロフェニルポリジナト)テトラキス(1−ピラゾイル)ボレート イリジウム(III)(FIr6)等の燐光発光有機金属錯体等が挙げられる。 As a luminescent dopant arbitrarily contained in the light emitting layer, a known dopant material for an organic light emitting layer can be used. Examples of such dopant materials include, for example, p-quaterphenyl, 3,5,3,5 tetra-t-butylsecphenyl, 3,5,3,5 tetra-t-butyl-p. -Fluorescent materials such as quinckphenyl. Fluorescent light-emitting materials such as styryl derivatives, bis [(4,6-difluorophenyl) -pyridinato-N, C2 ′] picolinate iridium (III) (FIrpic), bis (4 ′, 6′-difluorophenyl) And phosphorescent organometallic complexes such as polydinato) tetrakis (1-pyrazoyl) borate iridium (III) (FIr 6 ).
また、ドーパントを用いる時のホスト材料としては、有機EL用の公知のホスト材料を用いることができる。このようなホスト材料としては、上述した低分子発光材料、高分子発光材料、4,4‘−ビス(カルバゾール)ビフェニル、9,9−ジ(4−ジカルバゾール−ベンジル)フルオレン(CPF)、3,6−ビス(トリフェニルシリル)カルバゾール(mCP)、(PCF)等のカルバゾール誘導体、4−(ジフェニルフォスフォイル)−N,N-ジフェニルアニリン(HM−A1)等のアニリン誘導体、1,3−ビス(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)ベンゼン(mDPFB)、1,4−ビス(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)ベンゼン(pDPFB)等のフルオレン誘導体等が挙げられる。 Moreover, as a host material when using a dopant, a well-known host material for organic EL can be used. As such a host material, the above-described low molecular light emitting material, polymer light emitting material, 4,4′-bis (carbazole) biphenyl, 9,9-di (4-dicarbazole-benzyl) fluorene (CPF), 3 , 6-bis (triphenylsilyl) carbazole (mCP), carbazole derivatives such as (PCF), aniline derivatives such as 4- (diphenylphosphoyl) -N, N-diphenylaniline (HM-A1), 1,3- And fluorene derivatives such as bis (9-phenyl-9H-fluoren-9-yl) benzene (mDPFB) and 1,4-bis (9-phenyl-9H-fluoren-9-yl) benzene (pDPFB).
電荷注入輸送層は、電荷(正孔、電子)の電極からの注入と発光層への輸送(注入)をより効率よく行う目的で、電荷注入層(正孔注入層、電子注入層)と電荷輸送層(正孔輸送層、電子輸送層)に分類され、以下に例示する電荷注入輸送材料のみから構成されていてもよく、任意に添加剤(ドナー、アクセプター等)等を含んでいてもよく、これらの材料が高分子材料(結着用樹脂)又は無機材料中に分散された構成であってもよい。 The charge injection / transport layer is used to more efficiently inject charges (holes, electrons) from the electrode and transport (injection) to the light emitting layer, and the charge injection layer (hole injection layer, electron injection layer). It is classified as a transport layer (hole transport layer, electron transport layer), and may be composed only of the charge injection transport material exemplified below, and may optionally contain additives (donor, acceptor, etc.) These materials may be dispersed in a polymer material (binding resin) or an inorganic material.
電荷注入輸送材料としては、有機発光層用の公知の電荷輸送材料を用いることができる。このような電荷注入輸送材料は、正孔注入輸送材料及び電子注入輸送材料に分類され、これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。 As the charge injecting and transporting material, a known charge transporting material for the organic light emitting layer can be used. Such charge injecting and transporting materials are classified into hole injecting and transporting materials and electron injecting and transporting materials. Specific examples of these compounds are given below, but the present invention is not limited to these materials.
正孔注入・正孔輸送材料としては、例えば、酸化バナジウム(V2O5)、酸化モリブデン(MoO2)等の酸化物、無機p型半導体材料、ポルフィリン化合物、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ビス(フェニル)−ベンジジン(TPD)、N,N’−ジ(ナフタレン−1−イル)−N,N’−ジフェニル−ベンジジン(NPD)等の芳香族第三級アミン化合物、ヒドラゾン化合物、キナクリドン化合物、スチリルアミン化合物等の低分子材料、ポリアニリン(PANI)、ポリアニリン−樟脳スルホン酸(PANI−CSA)、3,4−ポリエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンサルフォネイト(PEDOT/PSS)、ポリ(トリフェニルアミン)誘導体(Poly−TPD)、ポリビニルカルバゾール(PVCz)、ポリ(p−フェニレンビニレン)(PPV)、ポリ(p−ナフタレンビニレン)(PNV)等の高分子材料等が挙げられる。 Examples of the hole injection / hole transport material include oxides such as vanadium oxide (V 2 O 5 ) and molybdenum oxide (MoO 2 ), inorganic p-type semiconductor materials, porphyrin compounds, N, N′-bis (3 -Methylphenyl) -N, N′-bis (phenyl) -benzidine (TPD), N, N′-di (naphthalen-1-yl) -N, N′-diphenyl-benzidine (NPD), etc. Low molecular weight materials such as tertiary amine compounds, hydrazone compounds, quinacridone compounds, styrylamine compounds, polyaniline (PANI), polyaniline-camphor sulfonic acid (PANI-CSA), 3,4-polyethylenedioxythiophene / polystyrene sulfonate ( PEDOT / PSS), poly (triphenylamine) derivative (Poly-TPD), polyvinylcarbazole (PVC) z), polymer materials such as poly (p-phenylene vinylene) (PPV), poly (p-naphthalene vinylene) (PNV), and the like.
また、アノードからの正孔の注入・輸送をより効率よく行う点で、正孔注入層として用いる材料としては、正孔輸送層に使用する正孔注入輸送材料より最高被占分子軌道(HOMO)のエネルギー準位が低い材料を用いることが好ましく、正孔輸送層としては、正孔注入層に使用する正孔注入輸送材料より正孔の移動度が、高い材料を用いることが好ましい。 In addition, in terms of more efficient injection and transport of holes from the anode, the material used for the hole injection layer is the highest occupied molecular orbital (HOMO) than the hole injection transport material used for the hole transport layer. It is preferable to use a material having a low energy level, and as the hole transport layer, it is preferable to use a material having higher hole mobility than the hole injection transport material used for the hole injection layer.
また、より正孔の注入・輸送性を向上させるため、前記正孔注入・輸送材料にアクセプターをドープする事が好ましい。アクセプターとしては、有機発光層用の公知のアクセプター材料を用いることができる。これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。 In order to further improve the hole injection / transport property, it is preferable to dope the hole injection / transport material with an acceptor. As an acceptor, the well-known acceptor material for organic light emitting layers can be used. Although these specific compounds are illustrated below, this invention is not limited to these materials.
アクセプター材料としては、Au、Pt、W,Ir、POCl3 、AsF6 、Cl、Br、I、酸化バナジウム(V2O5)、酸化モリブデン(MoO2)等の無機材料、TCNQ(7,7,8,8,−テトラシアノキノジメタン)、TCNQF4 (テトラフルオロテトラシアノキノジメタン)、TCNE(テトラシアノエチレン)、HCNB(ヘキサシアノブタジエン)、DDQ(ジシクロジシアノベンゾキノン)等のシアノ基を有する化合物、TNF(トリニトロフルオレノン)、DNF(ジニトロフルオレノン)等のニトロ基を有する化合物、フルオラニル、クロラニル、ブロマニル等の有機材料が挙げられる。この内、TCNQ、TCNQF4 、TCNE、HCNB、DDQ等のシアノ基を有する化合物がよりキャリア濃度を効果的に増加させることが可能であるためより好ましい。 Acceptor materials include Au, Pt, W, Ir, POCl 3 , AsF 6 , Cl, Br, I, vanadium oxide (V 2 O 5 ), molybdenum oxide (MoO 2 ), and other inorganic materials, TCNQ (7, 7 , 8,8, -tetracyanoquinodimethane), TCNQF 4 (tetrafluorotetracyanoquinodimethane), TCNE (tetracyanoethylene), HCNB (hexacyanobutadiene), DDQ (dicyclodicyanobenzoquinone), etc. And compounds having a nitro group such as TNF (trinitrofluorenone) and DNF (dinitrofluorenone), and organic materials such as fluoranyl, chloranil and bromanyl. Among these, compounds having a cyano group such as TCNQ, TCNQF 4 , TCNE, HCNB, DDQ and the like are more preferable because they can increase the carrier concentration more effectively.
電子注入・電子輸送材料としては、例えば、n型半導体である無機材料、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、チオピラジンジオキシド誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、フルオレノン誘導体、ベンゾジフラン誘導体等の低分子材料;ポリ(オキサジアゾール)(Poly−OXZ)、ポリスチレン誘導体(PSS)等の高分子材料が挙げられる。特に、電子注入材料としては、特にフッ化リチウム(LiF)、フッ化バリウム(BaF2)等のフッ化物、酸化リチウム(Li2O)等の酸化物等が挙げられる。 Examples of electron injection / electron transport materials include inorganic materials that are n-type semiconductors, oxadiazole derivatives, triazole derivatives, thiopyrazine dioxide derivatives, benzoquinone derivatives, naphthoquinone derivatives, anthraquinone derivatives, diphenoquinone derivatives, fluorenone derivatives, benzodifuran derivatives. And low molecular weight materials such as poly (oxadiazole) (Poly-OXZ) and polystyrene derivatives (PSS). In particular, examples of the electron injection material include fluorides such as lithium fluoride (LiF) and barium fluoride (BaF 2 ), and oxides such as lithium oxide (Li 2 O).
電子のカソードからの注入・輸送をより効率よく行う点で、電子注入層として用いる材料としては、電子輸送層に使用する電子注入輸送材料より最低空分子軌道(LUMO)のエネルギー準位が高い材料を用いることが好ましく、電子輸送層として用いる材料としては、電子注入層に使用する電子注入輸送材料より電子の移動度が高い材料を用いることが好ましい。 The material used for the electron injection layer is a material having an energy level of the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) higher than that of the electron injection / transport material used for the electron transport layer, in order to more efficiently inject and transport electrons from the cathode. It is preferable to use a material having a higher electron mobility than the electron injecting and transporting material used for the electron injecting layer.
また、より電子の注入・輸送性を向上させるため、前記電子注入・輸送材料にドナーをドープする事が好ましい。ドナーとしては、有機発光層用の公知のドナー材料を用いることができる。これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。 In order to further improve the electron injection / transport property, it is preferable to dope the electron injection / transport material with a donor. As the donor, a known donor material for an organic light emitting layer can be used. Although these specific compounds are illustrated below, this invention is not limited to these materials.
ドナー材料としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Al、Ag、Cu、In等の無機材料、アニリン類、フェニレンジアミン類、ベンジジン類(N,N,N’,N’−テトラフェニルベンジジン、N,N’−ビス−(3−メチルフェニル)−N,N’−ビス−(フェニル)−ベンジジン、N,N’−ジ(ナフタレン−1−イル)−N,N’−ジフェニル−ベンジジン等)、トリフェニルアミン類(トリフェニルアミン、4,4’4''−トリス(N,N−ジフェニル−アミノ)−トリフェニルアミン、4,4’4''−トリス(N−3−メチルフェニル−N−フェニル−アミノ)−トリフェニルアミン、4,4’4''−トリス(N−(1−ナフチル)−N−フェニル−アミノ)−トリフェニルアミン等)、トリフェニルジアミン類(N,N’−ジ−(4−メチル−フェニル)−N,N’−ジフェニル−1,4−フェニレンジアミン)等の芳香族3級アミンを骨格にもつ化合物、フェナントレン、ピレン、ペリレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン等の縮合多環化合物(ただし、縮合多環化合物は置換基を有してもよい)、TTF(テトラチアフルバレン)類、ジベンゾフラン、フェノチアジン、カルバゾール等の有機材料がある。この内特に、芳香族3級アミンを骨格にもつ化合物、縮合多環化合物、アルカリ金属がよりキャリア濃度を効果的に増加させることが可能であるためより好ましい。 Donor materials include inorganic materials such as alkali metals, alkaline earth metals, rare earth elements, Al, Ag, Cu, and In, anilines, phenylenediamines, benzidines (N, N, N ′, N′-tetraphenyl) Benzidine, N, N′-bis- (3-methylphenyl) -N, N′-bis- (phenyl) -benzidine, N, N′-di (naphthalen-1-yl) -N, N′-diphenyl- Benzidine, etc.), triphenylamines (triphenylamine, 4,4′4 ″ -tris (N, N-diphenyl-amino) -triphenylamine, 4,4′4 ″ -tris (N-3- Methylphenyl-N-phenyl-amino) -triphenylamine, 4,4′4 ″ -tris (N- (1-naphthyl) -N-phenyl-amino) -triphenylamine, etc.), triphenyldiamine Compounds having aromatic tertiary amine skeleton such as (N, N′-di- (4-methyl-phenyl) -N, N′-diphenyl-1,4-phenylenediamine), phenanthrene, pyrene, perylene, anthracene And condensed polycyclic compounds such as tetracene and pentacene (however, the condensed polycyclic compound may have a substituent), TTF (tetrathiafulvalene) s, dibenzofuran, phenothiazine, carbazole, and other organic materials. Among these, a compound having an aromatic tertiary amine as a skeleton, a condensed polycyclic compound, and an alkali metal are more preferable because the carrier concentration can be increased more effectively.
発光層、正孔輸送層、電子輸送層、正孔注入層及び電子注入層等の有機発光層は、上記の材料を溶剤に溶解、分散させた有機発光層形成用の塗液を用いて、スピンコーティング法、ディッピング法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法等の塗布法、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、マイクログラビアコート法等の印刷法等による公知のウエットプロセス、上記の材料を抵抗加熱蒸着法、電子線(EB)蒸着法、分子線エピタキシー(MBE)法、スパッタリング法、有機気相蒸着(OVPD)法等の公知のドライプロセス、又は、レーザー転写法等により形成することができる。なお、ウエットプロセスにより有機発光層を形成する場合には、有機発光層形成用の塗液は、レベリング剤、粘度調整剤等の塗液の物性を調整するための添加剤を含んでいてもよい。 Organic light-emitting layers such as a light-emitting layer, a hole transport layer, an electron transport layer, a hole injection layer, and an electron injection layer are prepared using a coating liquid for forming an organic light-emitting layer in which the above materials are dissolved and dispersed in a solvent Known coating methods such as spin coating method, dipping method, doctor blade method, discharge coating method, spray coating method, ink jet method, letterpress printing method, intaglio printing method, screen printing method, printing method such as microgravure coating method, etc. Wet process, known dry processes such as resistance heating vapor deposition, electron beam (EB) vapor deposition, molecular beam epitaxy (MBE), sputtering, organic vapor deposition (OVPD), etc., or laser transfer It can be formed by a method or the like. When forming the organic light emitting layer by a wet process, the coating liquid for forming the organic light emitting layer may contain additives for adjusting the physical properties of the coating liquid, such as a leveling agent and a viscosity modifier. .
上記の有機発光層14を構成する各層の膜厚は、通常1〜1000nm程度であるが、10〜200nmが好ましい。膜厚が10nm未満であると、本来必要とされる物性(電荷の注入特性、輸送特性、閉じ込め特性)が得なれない。また、ゴミ等の異物による画素欠陥が生じるおそれがある。また、膜厚が200nmを超えると有機発光層の抵抗成分により駆動電圧の上昇が生じ、消費電力の上昇に繋がる懸念がある。
The thickness of each layer constituting the organic
第一電極(下部電極)12を所定の領域(例えば画素)毎に複数に区画するバンク(絶縁層)15は、少なくとも光反射性を有する材料から構成される。光反射性を有する材料としては、色調が白色の材料を用いることが好ましい。更に、光反射性に加えて光拡散性を有する材料を用いることも好ましい。 The bank (insulating layer) 15 that divides the first electrode (lower electrode) 12 into a plurality of predetermined regions (for example, pixels) is made of a material having at least light reflectivity. As the material having light reflectivity, a material having a white color tone is preferably used. Furthermore, it is also preferable to use a material having light diffusibility in addition to light reflectivity.
単に光反射性のみの場合には、バンク側面の基板に対する角度やバンクの形状によって、取り出される光のプロファイルが大きく変わるため、所望の光プロファイルを得るためには、バンク側面の基板に対する角度やバンクの形状を適切なものに制御する必要も出てくる。これに対し、バンクが光反射性に加えて、白色性、光散乱性を有していると、バンクで反射する光の方向が広がるため、取り出される光のプロファイルは、バンク側面の基板に対する角度やバンクの形状にそれほど依存せず、自然な発光プロファイルが得られやすい。 In the case of only light reflectivity, the profile of the extracted light varies greatly depending on the angle of the bank side surface with respect to the substrate and the shape of the bank. Therefore, in order to obtain a desired light profile, the angle of the bank side surface with respect to the substrate and the bank There is also a need to control the shape of the material appropriately. On the other hand, if the bank has whiteness and light scattering properties in addition to light reflectivity, the direction of light reflected by the bank is widened. A natural light emission profile is easily obtained without depending on the shape of the bank.
一例として、バンク(絶縁層)15を、例えば、特開2007−322546号公報, 特開2008−211036号公報, 特開2011−66267号公報など開示されている高反射率の白色ソルダーレジストを利用して形成することができる。あるいは、ポリイミド系やアクリル系などの感光性樹脂にTiO2などの粒子を分散させて、光反射性、光散乱性、白色性などの機能を付与することも有効な手法である。 As an example, the bank (insulating layer) 15 is made of, for example, a high-reflectance white solder resist disclosed in JP 2007-322546 A, JP 2008-211036 A, JP 2011-66267 A, or the like. Can be formed. Alternatively, it is an effective technique to disperse particles such as TiO 2 in a polyimide-based or acrylic-based photosensitive resin to provide functions such as light reflectivity, light scattering, and whiteness.
バンク(絶縁層)15は、光透過性の基板11の一面11a上に、所定のパターンで形成される。バンク15を所定の形状にパターン化するためには、光感光性樹脂に酸化チタン粒子などを添加したものをフォトリソグラフィーを用いてパターン化する方法、樹脂に酸化チタン粒子などを添加したものを全面形成し、その上にフォトレジストをパターン形成して、酸化チタン粒子を添加した樹脂層を所定のパターンにエッチングする方法など、半導体製造工程や液晶パネル製造工程などで用いられる公知の製造工程を適用することができる。
The bank (insulating layer) 15 is formed in a predetermined pattern on the one
バンク15の膜厚は、例えば1μm〜5μmが概ね適切な範囲ではあるが、目的に合わせて適宜膜厚を選定してもよい。例えば、100nm〜数10μmの高さのバンクも使用可能であり、いずれの場合であっても本発明の効果を得ることができる。
The film thickness of the
バンク15によって有機発光層14から発した光を反射する前に、全反射を繰り返してそのたびごとに光がロスするのは好ましくないので、互いに隣接するバンク15どうしの間隔(開口径)はあまり大きくないほうがよい。隣接するバンク15どうしの間隔は、50mm,20mm,10mm,5mm,1mm,500μm,100μm,50μm,20μmなどである。
Before the light emitted from the organic
バンク15に光散乱性を持たせる場合には、バンク15を構成する樹脂中に微細な光反射性粒子を分散させることが好ましい。光反射性粒子は、粒径が200nm〜5μmであることが好ましい。これによって、バンク15は光反射性を持つとともに、光の反射方向をランダムにする光散乱性も持つことができる。
When the
バンク15は、また、第一電極(下部電極)12のエッジ部分でのリークを防ぐ役割も果たす。即ち、第一電極12に有機発光層14を形成した場合、第一電極12の端面で有機発光層14の膜厚が薄くなる。このため第一電極12と第二電極13との間でショートが起こりやすくなる。バンク15をこうした領域に配置することによって、ショートを防止することができる。この場合、バンク15は、一般的にエッジカバー、ないし絶縁層などと称される構成物となる。
The
バンク15は、また、インクジェットなどウェットプロセスによって有機発光層14を形成する場合に、基板11のある画素領域に塗布された液体が、隣接する画素領域に流れることを防止する。こうした機能をより高めるために、バンク15に更に撥液性を付与する処理を施すことも好ましい。
The
以上のような構成の発光デバイスの作用について説明する。
図1に示すように、発光デバイス10の第一電極(下部電極)12と第二電極(上部電極)13との間に、所定の電圧値の電圧が印加されると、有機発光層14中に注入された電子と正孔との再結合によって生じた励起子(エキシトン)によって、有機発光層14が発光する。
The operation of the light emitting device having the above configuration will be described.
As shown in FIG. 1, when a voltage having a predetermined voltage value is applied between the first electrode (lower electrode) 12 and the second electrode (upper electrode) 13 of the
有機発光層14で発光した光(励起光)のうち、透明な第一電極(下部電極)12に向かう方向に出射された光F1は、第一電極12および透明な基板11を透過して外部に出射される。
また、有機発光層14で発光した光(励起光)のうち、光不透過性の第二電極(上部電極)13に向かう方向に出射された光F2は、第二電極13の表面で反射され、再び有機発光層14を透過し、第一電極12および透明な基板11を透過して外部に出射される。
Of the light emitted from the organic light emitting layer 14 (excitation light), the light F1 emitted in the direction toward the transparent first electrode (lower electrode) 12 is transmitted through the
Of the light (excitation light) emitted from the organic
一方、有機発光層14で発光した光(励起光)のうち、面広がり方向(積層方向に直角な方向)に向けて出射された光F3は、バンク15に入射する。バンク15に入射した光は、バンク15が光反射性を有する材料から構成されているため、入射した光を反射、および好ましくは拡散させる。そして、バンク15で反射された光F3も、第一電極12および基板11を透過して外部に出射される。
On the other hand, of the light (excitation light) emitted from the organic
このように、本実施形態の発光デバイス10によれば、バンク15に光反射性があるため、バンク15に向かって出射された光F3が、バンク15で吸収されてしまったり、バンク15内を導波して損失することがない。そして、バンク15に向かって出射された光F3をバンク15で反射させて基板11から外部に出射させることによって、光取出し効率を格段に向上させることが可能になる。
Thus, according to the
即ち、従来の発光デバイスは、有機発光層の屈折率や散乱性、あるいは形状の制御によって光取出し効率を上げるという発想に対して、本発明においては、有機発光層において発光した光を、バンク15で囲われた領域内に閉じ込め、バンク15の方向に伝播させないことにある。こうした構成によって、光の出射を光を取り出したい方向にだけ限定でき、光をロスすることなく効率よく取り出せる。これによって、従来知られている発光デバイスと比較して、光取出し効率を格段に向上させることができる。
That is, in contrast to the idea that the conventional light emitting device increases the light extraction efficiency by controlling the refractive index, scattering property, or shape of the organic light emitting layer, in the present invention, the light emitted from the organic light emitting layer is converted into the
なお、バンク15は、光反射性は必須であるが、更に加えて正反射ではなく、乱反射性、散乱性を有する材料から構成することがより好ましい。正反射よりも、乱反射、散乱の方が、バンク15に入射した光がランダムな方向に反射されるため、光の取り出し効率をより一層高められる。
In addition, although the light reflectivity is indispensable, the
また、バンク15を配置する位置は、理想的には、所定の形状にパターン化された第一電極(下部電極)12の周辺すべてをバンク15で覆うことが好ましい。しかし、その一部のみをバンク15覆っても、光取出し効率の向上効果は得られる。ただし、第一電極(下部電極)12の周辺長さに対して、例えば、1%の長さに対してのみ光反射性のバンクを配置しただけでは、残り99%の長さの部分からは光が面広がり方向に導波して損失することになり、光取出し効率の向上効果は限定的である。
Further, ideally, the
有機発光層14で発光した光が面広がり方向に導波して逃げてゆくか、あるいは光反射性のバンク15によって反射されて、基板11側から取り出されるかは、第一電極12の周辺長さに対して、バンク15が配置されている長さの割合が相関している。例えば、光反射性のバンクを用いない場合の光取出し効率が25%と仮定すると、損失分は75%となる。第一電極12の周辺長さに対して、バンク15が配置されている長さの割合が10%であれば、概算で約7.5%の光が取り出される可能性があり、トータルの光取出し効率は32.5%となり、光反射性のバンク15を形成しない場合の取り出し効率25%に対して、約30%の効率向上となる。
Whether the light emitted from the organic light-emitting
しかし、第一電極12の周辺長さに対して、バンク15が配置されている長さの割合が1%であれば、最大でも0.75%しか光取出しは向上せず、トータルの光取出し効率は25.75%にしかならない。これは、光反射性のバンク15を設けない場合の光取出し効率25%に対して、僅か3%の改善でしかなく、得られる効果はあまりに小さい。
However, if the ratio of the length in which the
この様な観点から、第一電極(下部電極)12の周辺長さに対して、バンク15が配置されている長さの割合は、理想的には100%であるが、概ね5%以上あれば、相応の光取り出し効率の向上効果は得られることになる。
From such a viewpoint, the ratio of the length in which the
第一電極12の周辺長さに対して、バンク15が配置されている長さの割合が5%の場合、光反射性のバンク15によって取り出される光は最大3.75%(75%×5%)であり、トータル27.75%となる。これは光反射性のバンク15を設けない場合の光取出し効率25%に対して、15%の向上であり、意味のある改善といえる。
ただし、実質的には、他の構成部での光損失や、基板11内での導波によるロスなどがあるため、好ましくは、第一電極12の周辺長さに対して、光反射性のバンク15が配置されている長さの割合が50%以上が好ましく、特に100%にすることが好ましい。
When the ratio of the length in which the
However, since there is substantially a light loss in other constituent parts and a loss due to wave guide in the
第一電極12の周辺長さに対して、バンク15が配置されている長さの割合をどれくらいにするかは、例えば、バンク15をパターン化する際の形状で決めることができる。一般的なケースで考えれば、第一電極12の周辺をすべてバンク15で覆うことはなんら困難ではなく、第二電極13と第一電極12との間のリークの抑制、およびウェットプロセスで形成する場合の隣接画素への流れ込み防止という観点も考えると、第一電極(下部電極)12の周辺をすべて光反射性バンク15で覆うことが好ましい。
The ratio of the length in which the
また、発光デバイス10は、信頼性確保のため、適切な方法で周囲を封止するのが好ましい。封止の方法は、公知の方法などを用いることができる。例えば、缶封止と乾燥剤を用いる方法、キャップガラスと乾燥剤を用いる方法、ガラスフリット封止、透湿性を抑えた膜とガラスとで張り合わせる方法などが挙げられる。
Moreover, it is preferable to seal the periphery of the
(発光デバイス:第二実施形態)
図2は第二実施形態に係る発光デバイスを示す概略断面図である。
発光デバイス20は、光透過性の基板21と、この基板21の一面21aに順に積層された第一電極(下部電極)22、第二電極(上部電極)23と、この第一電極22および第二電極23の間に形成された有機発光層24と、を有する。また、基板21の一面21aには、第一電極22を所定の領域毎に複数に区画する光反射性のバンク(絶縁層)25が形成されている。
(Light Emitting Device: Second Embodiment)
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a light emitting device according to the second embodiment.
The light-emitting
そして、この実施形態においては、有機発光層24を、例えば画素毎に区切って形成している。即ち、第一実施形態においては、有機発光層14はバンク15を乗り越えて一連の層として形成されていたが(図1参照)、第二実施形態においては、有機発光層24はバンク25の上部(第二電極側)で区切られて複数に分割されている。これによって、有機発光層24を伝播して面広がり方向に伝播していく光を遮断し、光取出し効率を更に向上させることができる。
In this embodiment, the organic
(発光デバイス:第三実施形態)
図3は第三実施形態に係る発光デバイスを示す概略断面図である。
発光デバイス30は、光透過性の基板31と、この基板31の一面31aに順に積層された第一電極(下部電極)32、第二電極(上部電極)33と、この第一電極32および第二電極33の間に形成された有機発光層34と、を有する。また、基板31の一面31aには、第一電極32、および有機発光層34とを所定の領域毎に複数に区画する光反射性のバンク(絶縁層)35が形成されている。
(Light emitting device: third embodiment)
FIG. 3 is a schematic sectional view showing a light emitting device according to the third embodiment.
The light-emitting
この実施形態においては、有機発光層34はバンク35によって、例えば画素毎に区画されている。即ち、第一実施形態においては、有機発光層14はバンク15を乗り越えて一連の層として形成されていたが(図1参照)、第三実施形態においては、有機発光層24はバンク35で複数に区画されている。これによって、有機発光層24を伝播して面広がり方向に伝播していく光を遮断し、かつ、有機発光層24の側断面(厚み方向の断面)から出射された光も光反射性のバンク35によって反射させることができ、光取出し効率を更に一層向上させることができる。
In this embodiment, the organic
なお、これら第二実施形態や第三実施形態において、有機発光層24,34の形成領域を所定の範囲内に限定して形成する方法としては、例えば、マスク蒸着法、インクジェット法、印刷などによるウェット法を用いた塗わけ、LITI(Laser Induced Thermal imaging)、LIPS(laser Induced Pattern wise Sublimation)などのレーザーを用いる手法、フォトブリーチ法などの方法を適宜用いればよい。
In the second embodiment and the third embodiment, as a method of forming the organic
(発光デバイス:第四実施形態)
図4は第四実施形態に係る発光デバイスを示す概略断面図である。
発光デバイス40は、光透過性の基板41と、この基板41の一面41aに順に積層された低屈折率層46、第一電極(下部電極)42、第二電極(上部電極)43と、この第一電極42および第二電極43の間に形成された有機発光層44と、を有する。また、低屈折率層46の一面には、第一電極42を所定の領域毎に複数に区画する光反射性のバンク(絶縁層)45が形成されている。
(Light-emitting device: Fourth embodiment)
FIG. 4 is a schematic sectional view showing a light emitting device according to the fourth embodiment.
The light-emitting
この実施形態においては、基板41と第一電極(下部電極)42との間に、基板41よりも屈折率の低い低屈折率層46を形成している。低屈折率層の屈折率は基板の屈折率より低いことが好ましく、理想的には空気の屈折率と同じ1.0がもっとも好ましい。
In this embodiment, a low
このような低屈折率層46を形成することによって、光取出し効率を更に向上させることができる。即ち、空気(外気)の屈折率を1.0、基板41の屈折率を1.5と仮定した時に、低屈折率層46を設けない場合は、有機発光層から出た光は基板から空気(外気)界面までは直進するが、基板と空気(外気)との界面における屈折率差のため、法線からの角度が42°より大きな光は全反射してしまう。
By forming such a low
これに対して、図4のように、例えば屈折率が1.2の低屈折率層46を設けた場合、基板41と空気(外気)との界面においては、法線からの角度53°より大きな光は全反射しまうが、反射された光は光反射性のバンク45などで反射されて外部に取り出される可能性が高まる。図4に示す実施形態においても、基板41と空気(外気)との界面においては、法線からの角度が42°〜53°の光は全反射取り出せないが、有機発光層44から出る光の角度で言えば、42°〜53°の光だけが取り出せないだけであり、低屈折率層46を形成したことによる光取り出し効率の向上効果は大きい。
On the other hand, as shown in FIG. 4, when the low
なお、図4に示した構成における厚みは、有機発光層44から第一電極42と低屈折率層46との界面までの距離は、概略100nm〜数10μm程度、第一電極42と低屈折率層46との界面から基板41と空気(外気)との界面までの距離は0.5mm〜0.7mmである。
The thickness in the configuration shown in FIG. 4 is about 100 nm to several tens of μm from the organic
なお、光反射性のバンクを設けずに、低屈折率層46を形成しただけでは、第一電極42と低屈折率層46との界面で跳ね返った光が正反射を繰り返して面広がり方向に逃げてゆくことになり、光取出し効率はそれほど向上しない。ゆえに、光反射性のバンク45と低屈折率層46を組み合わせて用いることによって、光取出し効率の大幅な向上効果を得ることができる。
If only the low-
(発光デバイス:第五実施形態)
図5は第五実施形態に係る発光デバイスを示す概略断面図である。
発光デバイス50は、光透過性の基板51と、この基板51の一面51aに順に積層された低屈折率層56、第一電極(下部電極)52、第二電極(上部電極)53と、この第一電極52および第二電極53の間に形成された有機発光層54と、を有する。また、低屈折率層56の一面には、第一電極52、および有機発光層54を所定の領域毎に複数に区画する光反射性のバンク(絶縁層)55が形成されている。
(Light-emitting device: fifth embodiment)
FIG. 5 is a schematic sectional view showing a light emitting device according to the fifth embodiment.
The light-emitting
この実施形態においては、有機発光層54はバンク55によって、例えば画素毎に区画されている。即ち、第四実施形態においては、有機発光層44はバンク45を乗り越えて一連の層として形成されていたが(図4参照)、第五実施形態においては、有機発光層54はバンク55で複数に区画されている。これによって、有機発光層54を伝播して面広がり方向に伝播していく光を遮断し、かつ、有機発光層54の側断面(厚み方向の断面)から出射された光も光反射性のバンク55によって反射させることができ、低屈折率層56の形成ととともに、光取出し効率を更に一層向上させることができる。
In this embodiment, the organic
(バンクの形状例)
バンクの形状はさまざまな形状にすることができる。図8は、バンクの形状例を示した断面図である。
図8(a)では、基板101に形成された第一電極(下部電極)102を区画するバンク103は、上部が狭まった台形となるように形成されている。
図8(b)では、基板101に形成された第一電極(下部電極)102を区画するバンク104は、上部が広がった台形となるように形成されている。
図8(c)では、基板101に形成された第一電極(下部電極)102を区画するバンク105は、上部が半円形ないし半楕円形となるように形成されている。
図8(d)では、基板101に形成された第一電極(下部電極)102を区画するバンク106は、上部が半円形で、かつ頂部が平坦面となるように形成されている。
図8(e)では、基板101に形成された第一電極(下部電極)102を区画するバンク107は、上部が三角形となるように形成されている。
(Example of bank shape)
The shape of the bank can be various. FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of the shape of a bank.
In FIG. 8A, the
In FIG. 8B, the
In FIG. 8C, the
In FIG. 8D, the
In FIG. 8E, the
これらバンクの形状のうち、図8(a)、図8(c)、図8(d)、図8(e)のように、光の出射側、即ち基板101寄りが広がっている形状が、光がより出射されやすいという効果がある。こうした効果は、発光プロファイルにも影響を与えるので、表示装置にに適用した場合の広視野角化に寄与する。この広視野角という視点では、図8(e)に示すバンク107の形状がもっとも好ましいが、一方、バンクに重ねて成膜する層がエッジ部分で切れてしまうことを抑制するためには、図8(c)、図8(d)のようにバンク105,106が丸みを帯びた形状が好ましい。
Among these bank shapes, as shown in FIG. 8A, FIG. 8C, FIG. 8D, and FIG. There is an effect that light is more easily emitted. Since such an effect also affects the light emission profile, it contributes to a wide viewing angle when applied to a display device. From the viewpoint of this wide viewing angle, the shape of the
一方、パッシブ駆動有機EL表示装置でよく用いられる手法であるが、図8(b)のような逆テーパー形状のバンク104を形成し、これによって、第二電極(上部電極)を全面形成したときに、バンク104のエッジ部分で段切れを生じさせ、第二電極(上部電極)をストライプ状に形成することも可能である。更に、図8(b)のバンク104の構造は、プライベート使用を主たる目的とした有機EL表示装置において、視野角を狭くしてプライバシーフィルタの役割を果たすことにも有効である。
On the other hand, although this technique is often used in passive drive organic EL display devices, when the reverse-tapered
(バンクの構造例)
上述した各実施形態では、バンク自体を白色樹脂など光反射性の樹脂で形成した例を示したが、バンクの構造はこれに限定されない。
図9は、バンクに光反射性を付与するための構造例を示す断面図である。
図9(a)では、基板111に形成された第一電極(下部電極)112を区画するバンク113は、樹脂層113aと、光反射性の金属層113bとから構成される。
樹脂層113aは透明、光反射性、光散乱性、白色または着色である。樹脂層113aは、第一電極ごとに異なる電圧を印加する場合には絶縁性であることが必要である。これは例えば、ディスプレイ用途において、第一電極が各画素ごとに形成されている場合や、照明用途において、第一電極毎に異なる発光色の有機層を配置して、調光作用をもたせる場合などである。
(Example of bank structure)
In each of the above-described embodiments, an example in which the bank itself is formed of a light-reflective resin such as a white resin has been described. However, the structure of the bank is not limited to this.
FIG. 9 is a sectional view showing an example of a structure for imparting light reflectivity to the bank.
In FIG. 9A, the
The
一方、均一に光らせればよい通常の照明用途などの場合のように、すべての第一電極に同じ電圧を印加すれば良い場合には、樹脂層113aが絶縁性である必要はない。樹脂層113aが着色しており、特に黒色の場合には、外光反射の低下という効果を併せ持つことになり、特にディスプレイ用途などにおいては効果がある。樹脂層113aが赤、緑、青などに着色している場合には、外部から見てこの色が見えることになる。これは照明用途などの場合、デザイン性の観点から好ましい。また、樹脂層113aが光反射性、光散乱性、白色などの場合には、基板111や有機層などを伝播して横方向に逃げてゆく光が、樹脂層113aに当たって方向を変え、基板111の外に取り出される確率を高める効果がある。
On the other hand, the
図9(b)では、基板111に形成された第一電極(下部電極)112を区画するバンク114は反射性金属または樹脂層から構成されている。そして、このバンク114は、第一電極(下部電極)112どうしの間に、第一電極112とは離間して配置されている。ディスプレイ用途において、第一電極が各画素ごとに形成されている場合や、照明用途において、第一電極毎に異なる発光色の有機層を配置して、調光作用をもたせる場合などのように、第一電極ごとに異なる電圧を印加する場合においても、バンク114が反射性金属であってもこの構造であれば、絶縁性が確保される。バンク114が樹脂層である場合、樹脂層は光反射性、光散乱性または白色である。樹脂層は、他の実施形態で説明したように、横方向に伝播する光を反射して正面方向に取り出す確率を高める作用をする。
In FIG. 9B, the
図9(c)では、基板111に形成された第一電極(下部電極)112を区画するバンク115は反射性金属体115aと、これを覆う樹脂層115bとから構成されている。樹脂層115bは透明、光反射性、光散乱性、または白色である。樹脂層115bが透明である場合、デバイス内を横方向に伝播する光は、反射性金属体115aによって反射されて光の進行方向が変わるため、光取り出し効率が向上する。また、樹脂層115bが光反射性、光散乱性、または白色である場合、樹脂層115bによってデバイス内を横方向に伝播する光が反射または散乱するとともに、樹脂層115bで反射または散乱されない光も反射性金属体115aで反射されるため、光取出し効率が向上する。
In FIG. 9C, the
この形態では、反射性金属体115aの上部も樹脂層115bで覆われてもかまわないが、この領域から光が伝播する可能性を考慮すると、樹脂層115bの上部の厚さを薄くなるように形成することが好ましい。更にはこの部分には樹脂を形成しない形状も好ましい。樹脂層115bは、ディスプレイ用途において、第一電極が各画素ごとに形成されている場合や、照明用途において、第一電極毎に異なる発光色の有機層を配置して、調光作用をもたせる場合などのように、第一電極ごとに異なる電圧を印加する場合においては絶縁性であることが必要である。一方、均一に光らせればよい通常の照明用途などの場合のように、すべての第一電極に同じ電圧を印加すれば良い場合には、樹脂層115bが絶縁性である必要はない。
In this embodiment, the upper portion of the
図9(d)では、基板111に形成された第一電極(下部電極)112を区画するバンク116は反射性金属体116aと、これを覆う樹脂層116bと、更に上部反射層116cとから構成されている。樹脂層116bは透明、光反射性、光散乱性、または白色である。樹脂層116bが透明である場合、デバイス内を横方向に伝播する光は、反射性金属体116a、上部反射層116cによって反射されて光の進行方向が変わるため、光取り出し効率が向上する。また、樹脂層116bが光反射性、光散乱性、または白色である場合、樹脂層116bによってデバイス内を横方向に伝播する光が反射または散乱するとともに、樹脂層116bで反射または散乱されない光も反射性金属体116a、上部反射層116cで反射されるため、光取出し効率が向上する。
In FIG. 9D, the
樹脂層116bは、ディスプレイ用途において、第一電極が各画素ごとに形成されている場合や、照明用途において、第一電極毎に異なる発光色の有機層を配置して、調光作用をもたせる場合などのように、第一電極ごとに異なる電圧を印加する場合においては絶縁性であることが必要である。一方、均一に光らせればよい通常の照明用途などの場合のように、すべての第一電極に同じ電圧を印加すれば良い場合には、樹脂層116bが絶縁性である必要はない。
In the display application, the
図9(e)では、基板111に形成された第一電極(下部電極)112を区画するバンク117は、第一電極(下部電極)112の少なくとも側面を覆う反射性金属層からまたは樹脂層から構成されている。そして、このバンク117は、第一電極(下部電極)のエッジを覆うように配置され、異なる第一電極112を覆うバンク117同士は接触していない。ディスプレイ用途において、第一電極が各画素ごとに形成されている場合や、照明用途において、第一電極毎に異なる発光色の有機層を配置して、調光作用をもたせる場合などのように、第一電極ごとに異なる電圧を印加する場合においても、バンク117が反射性金属であってもこの構造であれば、絶縁性が確保される。バンク117が樹脂層である場合、樹脂層は光反射性、光散乱性または白色である。樹脂層は、他の実施形態で説明したように、横方向に全般する光を反射して正面方向に取り出す確率を高める作用をする。
In FIG. 9 (e), the
図9(f)では、基板111に形成された第一電極(下部電極)112を区画するバンク118は、樹脂体118aと、この樹脂体118aを覆う反射性金属層118bとから構成される。樹脂層118aは透明、光反射性、光散乱性、または白色である。樹脂層118aが透明である場合、デバイス内を横方向に伝播する光は、反射性金属体118bによって反射されて光の進行方向が変わるため、光取り出し効率が向上する。樹脂層118aが光反射性、光散乱性、または白色である場合、樹脂層118aによってデバイス内を横方向に伝播する光が反射または散乱するとともに、樹脂層118aで反射または散乱されない光も反射性金属体118bで反射されるため、光取出し効率が向上する。
In FIG. 9F, the
樹脂層118aは、ディスプレイ用途において、第一電極が各画素ごとに形成されている場合や、照明用途において、第一電極毎に異なる発光色の有機層を配置して、調光作用をもたせる場合などのように、第一電極ごとに異なる電圧を印加する場合においては絶縁性であることが必要である。一方、均一に光らせればよい通常の照明用途などの場合のように、すべての第一電極に同じ電圧を印加すれば良い場合には、樹脂層118aが絶縁性である必要はない。
When the first electrode is formed for each pixel in the display application, or the
なお、これら図9に示したバンクの各構造例では、第一電極(下部電極)112は基板111に直接接するように形成しているが、第一電極112と基板111との間に、上述した実施形態四、五で示した低屈折率層を更に形成することも好ましい。
9, the first electrode (lower electrode) 112 is formed so as to be in direct contact with the
(表示装置:第六実施形態)
図6は第六実施形態に係る表示装置を示す概略断面図である。
この実施形態では、発光デバイスをアクティブマトリクス駆動させた有機EL表示装置を示す。有機EL表示装置(表示装置)60は、光透過性の基板61、第一電極(下部電極)62、第二電極(上部電極)63と、この第一電極62および第二電極63の間に形成された有機発光層64と、第一電極62を所定の領域毎に複数に区画する光反射性のバンク(絶縁層)65とからなる発光デバイス67を備えている。
(Display device: sixth embodiment)
FIG. 6 is a schematic sectional view showing a display device according to the sixth embodiment.
In this embodiment, an organic EL display device in which a light emitting device is driven in an active matrix is shown. An organic EL display device (display device) 60 includes a
また、基板61と第一電極(下部電極)62との間には、駆動部の一例であるアクティブマトリックス駆動素子(駆動部)70が形成される。基板61上に、ゲート電極70a、ゲート酸化膜68が形成される。ゲート酸化膜68上には、活性層70d、ソース電極70b、ドレイン電極70cが形成され、さらに、層間絶縁膜69が形成される。層関絶縁膜69にはコンタクトホールが設けられており、ドレイン電極70cと第一電極62が電気的に接合される。アクティブマトリックス駆動素子70は、ゲート電極70a、ゲート酸化膜68、ソース電極70b、ドレイン電極70cおよび活性層70dなどからなる。
An active matrix drive element (drive unit) 70 that is an example of a drive unit is formed between the
発光デバイス67の発光を制御する駆動部の一例であるアクティブマトリックス駆動素子(駆動部)70は、スイッチング用及び駆動用として機能する。こうしたアクティブマトリックス駆動素子70は公知の材料、構造及び形成方法を用いて形成することができる。
活性層70dの材料としては、例えば、非晶質シリコン(アモルファスシリコン)、多結晶シリコン(ポリシリコン)、微結晶シリコン、セレン化カドミウム等の無機半導体材料、酸化亜鉛、酸化インジウム−酸化ガリウム−酸化亜鉛等の酸化物半導体材料又は、ポリチオフェン誘導体、チオフエンオリゴマー、ポリ(p−フェリレンビニレン)誘導体、ナフタセン、ペンタセン等の有機半導体材料が挙げられる。また、TFTの構造としては、例えば、スタガ型、逆スタガ型、トップゲート型、コプレーナ型が挙げられる。
An active matrix driving element (driving unit) 70 that is an example of a driving unit that controls light emission of the
Examples of the material of the
活性層70dの形成方法としては、(1)プラズマ誘起化学気相成長(PECVD)法により成膜したアモルファスシリコンに不純物をイオンドーピングする方法、(2)シラン(SiH4)ガスを用いた減圧化学気相成長(LPCVD)法によりアモルファスシリコンを形成し、固相成長法によりアモルファスシリコンを結晶化してポリシリコンを得た後、イオン打ち込み法によりイオンドーピングする方法、(3)Si2H6ガスを用いたLPCVD法又はSiH4ガスを用いたPECVD法によりアモルファスシリコンを形成し、エキシマレーザー等のレーザーによりアニールし、アモルファスシリコンを結晶化してポリシリコンを得た後、イオンドーピングを行う方法(低温プロセス)、(4)LPCVD法又はPECVD法によりポリシリコン層を形成し、1000℃以上で熱酸化することによりゲート絶縁膜を形成し、その上に、n+ポリシリコンのゲート電極を形成し、その後、イオンドーピングを行う方法(高温プロセス)、(5)有機半導体材料をインクジェット法等により形成する方法、(6)有機半導体材料の単結晶膜を得る方法等が挙げられる。
As a method for forming the
ゲート絶縁膜68は、公知の材料を用いて形成することができる。例えば、PECVD法、LPCVD法等により形成されたSiO2又はポリシリコン膜を熱酸化して得られるSiO2等が挙げられる。また、TFTの信号電極線、走査電極線、共通電極線、第1駆動電極及び第2駆動電極は、公知の材料を用いて形成することができ、例えば、タンタル(Ta)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)等が挙げられる。
The
層間絶縁膜69は、公知の材料を用いて形成することができ、例えば、酸化シリコン(SiO2)、窒化シリコン(SiN、又は、Si2N4)、酸化タンタル(TaO、又は、Ta2O5)等の無機材料、又は、アクリル樹脂、レジスト材料等の有機材料等が挙げられる。また、その形成方法としては、化学気相成長(CVD)法、真空蒸着法等のドライプロセス、スピンコート法等のウエットプロセスが挙げられる。また、必要に応じてフォトリソグラフィー法等によりパターニングすることもできる。
The
なお、アクティブマトリックス駆動素子70を基板61上に形成した場合には、その表面に凸凹が形成され、この凸凹によって発光デバイス67の欠陥(例えば、画素電極の欠損、有機EL層の欠損、対向電極の断線、画素電極と対向電極の短絡、耐圧の低下等)等が発生するおそれがある。これらの欠陥を防止するために、層間絶縁膜69上に更に平坦化膜を設けてもよい。
When the active
こうした平坦化膜は、公知の材料を用いて形成することができ、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化タンタル等の無機材料、ポリイミド、アクリル樹脂、レジスト材料等の有機材料等が挙げられる。平坦化膜の形成方法としては、CVD法、真空蒸着法等のドライプロセス、スピンコート法等のウエットプロセスが挙げられるが、本発明はこれらの材料及び形成方法に限定されるものではない。また、平坦化膜は、単層構造でも多層構造でもよい。 Such a planarization film can be formed using a known material, and examples thereof include inorganic materials such as silicon oxide, silicon nitride, and tantalum oxide, and organic materials such as polyimide, acrylic resin, and resist material. Examples of the method for forming the planarizing film include dry processes such as CVD and vacuum deposition, and wet processes such as spin coating, but the present invention is not limited to these materials and forming methods. Further, the planarization film may have a single layer structure or a multilayer structure.
また、上述した有機EL表示装置(表示装置)60に、更にカラーフィルタ、色変換膜などを組み合わせても良い。カラーフィルタと組み合わせる場合には、通常、発光色を白色とする。また、色変換膜と組み合わせる場合には、通常、発光色を青色とする。 Further, a color filter, a color conversion film, and the like may be further combined with the organic EL display device (display device) 60 described above. When combined with a color filter, the emission color is usually white. When combined with a color conversion film, the emission color is usually blue.
(表示装置:第七実施形態)
図7は第七実施形態に係る表示装置を示す概略断面図である。
有機EL表示装置(表示装置)80は、光透過性の基板81、低屈折率層86、第一電極(下部電極)82、第二電極(上部電極)83と、この第一電極82および第二電極83の間に形成された有機発光層84と、第一電極82を所定の領域毎に複数に区画する光反射性のバンク(絶縁層)85とからなる発光デバイス87を備えている。
(Display device: seventh embodiment)
FIG. 7 is a schematic sectional view showing a display device according to the seventh embodiment.
The organic EL display device (display device) 80 includes a light-
また、基板81と第一電極(下部電極)82との間には、駆動部の一例であるアクティブマトリックス駆動素子(駆動部)90が形成される。基板81上に、ゲート電極90a、ゲート酸化膜88が形成される。ゲート酸化膜88上には、活性層90d、ソース電極90b、ドレイン電極90cが形成され、さらに、層間絶縁膜89が形成される。層関絶縁膜89にはコンタクトホールが設けられており、ドレイン電極90cと第一電極82が電気的に接合される。アクティブマトリックス駆動素子90は、ゲート電極90a、ゲート酸化膜88、ソース電極90b、ドレイン電極90cおよび活性層90dなどからなる。
An active matrix drive element (drive unit) 90 which is an example of a drive unit is formed between the
この実施形態においては、基板81と第一電極(下部電極)82との間に、基板81よりも屈折率の低い低屈折率層86を形成している。低屈折率層86は、例えば、有機発光層84から低屈折率材層86に向けて入射する入射光の臨界角が、基板81から外部に出射する出射光の臨界角よりも小さくなるような屈折率を持つことが好ましい。
このような低屈折率層86を形成することによって、光取出し効率を更に向上させることができる。
In this embodiment, a low
By forming such a low
(発光デバイス:第八実施形態)
第一電極(下部電極)の導電性を高めるために、更に補助電極を備えた発光デバイスに、光反射性のバンクを形成することも好ましい。
図10は、第八実施形態に係る発光デバイスを示す概略断面図である。なお、図10(a)は発光デバイスを上から見たときの平面図、図10(b)は図10(a)のA−A線における断面図である。
(Light Emitting Device: Eighth Embodiment)
In order to increase the conductivity of the first electrode (lower electrode), it is also preferable to form a light-reflective bank in a light-emitting device that further includes an auxiliary electrode.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the light emitting device according to the eighth embodiment. 10A is a plan view of the light emitting device as viewed from above, and FIG. 10B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 10A.
この実施形態の発光デバイス200は、ガラスなどの光透過性の基板201に補助配線209が形成されている。補助配線209は1本または複数本配置すればよい。補助配線209は、通常はAl, Agなど、電気抵抗値の低い金属材料を用いる。複数本の補助配線209を配置する場合には、例えば、ストライプ状、あるいは格子状に配置することができる。
In the
補助配線209は第一電極(下部電極)202に覆われる。第一電極(下部電極)202は、例えば、ITO, IZOなどの透明電極材料を用い、膜厚は、例えば100nm〜300nm程度である。第一電極202を所定の形状に形成するためには、フォトリソグラフィーなどを用いてパターンニングする方法、あるいは、マスク蒸着などを用いることができる。
The
隣接する第一電極(下部電極)202どうしの間には、光反射性のバンク205が形成されている。バンク205は、第一電極(下部電極)202の周囲の一部のみカバーしても、光取出し効率向上の効果は得られるが、周囲全部を囲う方がもっとも光取出し効率向上に対して効果が高く、好ましい。なお、図10においては、光反射性のバンク205の開口エリアは正方形の形状で描いているが、長方形、円形、その他の形状が可能である。バンク205の開口サイズであるが、開口径0.5mm,1mm,5mm,10mm,50mm,100mmなど、さまざまなサイズを選択することができ限定されるものではない。
A light-
第一電極(下部電極)202の上には有機発光層204が形成されている。有機発光層204は、例えば、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、ホールブロッキング層、電子輸送層、電子注入層の積層膜などを用いることができる。有機発光層204の上には第二電極(上部電極)203が形成される。第二電極(上部電極)203はカソードとして、例えば、LiF/Alを用いればよい。
An organic
更に、図10には図示されていないが、発光デバイス200を大気中の水分や酸素による腐食、変質から保護するために、対向基板などを用いて封止することが好ましい。
なお、バンク205の形状が逆テーパー形状となっているなどの理由で、第二電極(上部電極)203の段切れなどが懸念される場合には、図11(a),図11(b)に示すように、段差のない部分を形成することが好ましい。
Furthermore, although not shown in FIG. 10, in order to protect the
If there is a concern that the second electrode (upper electrode) 203 is disconnected due to the
以下、図10に示した第八実施形態の変形例を図14〜図20に示す。なお、これら実施形態は、図10と同一の部材は同一の番号を付し、その詳細な説明は省略する。また、図14〜図20において、(a)は発光デバイスを上から見たときの平面図、(b)は(a)のA−A線における断面図である。 Hereinafter, modified examples of the eighth embodiment shown in FIG. 10 are shown in FIGS. In these embodiments, the same members as those in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. 14 to 20, (a) is a plan view when the light emitting device is viewed from above, and (b) is a cross-sectional view taken along line AA of (a).
補助配線209を配置する位置は、図10に示すように発光エリア内に配置しても良いが、不透明電極によって補助配線を作る場合などには、補助配線が、発光した光をさえぎることになり必ずしも好ましくない。一方、図14に示すように、発光エリア外に補助配線配置すると、発光した光がよりスムーズに取り出され好ましい。図10に示す実施形態では、有機発光層204はバンク205内に形成しているが、図14に示す実施形態の発光デバイス210のように、バンク205を乗り越える形で補助配線209を形成してもよい。生産性の面からは、基板面全面に形成するこの形態が効率的である。
The
図14において、有機発光層204で発光した光(励起光)のうち、透明な第一電極(下部電極)202に向かう方向に出射された光は、第一電極202を透過して基板201に入射する。
また、有機発光層204で発光した光(励起光)のうち、光不透過性の第二電極(上部電極)203に向かう方向に出射された光は、第二電極203の表面で反射され、再び有機発光層204を透過し、第一電極202を透過して基板201に入射する。
In FIG. 14, of the light (excitation light) emitted from the organic
Of the light emitted from the organic light emitting layer 204 (excitation light), the light emitted in the direction toward the light-impermeable second electrode (upper electrode) 203 is reflected by the surface of the
一方、有機発光層204で発光した光(励起光)のうち、面広がり方向(積層方向に直角な方向)に向けて出射された光は、バンク205に入射する。バンク205に入射した光は、バンク205が光反射性を有する材料から構成されているため、入射した光を反射、および好ましくは拡散させる。そして、バンク205で反射された光も、第一電極202を透過して基板201に入射する。
On the other hand, of the light (excitation light) emitted from the organic
基板201に入射した光は、基板201と空気の界面に向かう。ここで、基板201と空気との屈折率差があるため、一部は外部に出射するが、基板201と空気との屈折率差によって規定される一定角度よりも浅い角度の光は、基板201と空気の界面で反射される。この反射された光のうち、一部はバンク205に当たった光は、反射、好ましくは散乱され、再び基板201と空気の界面に向かう。この際、バンク205での反射、好ましくは散乱によって角度が変わっているため、基板201と空気の界面で反射されない角度の光は外部に取り出される。このようなプロセスが繰り返されることにより、最終的には、多くの光が外部に取り出され、光取出し効率が上がることになる。
The light incident on the
以上のように、光反射性このましくは光散乱性のバンク205があることによって光取出し効率が向上する。バンク205がなければ、面広がり方向(積層方向に直角な方向)に向けて出射された光は外部に取り出されることがないし、また、基板201と空気の界面で反射された光も素子内を面広がり方向(積層方向に直角な方向)に伝播してゆくだけであり、外部に取り出さない。
As described above, the light extraction efficiency is improved by the
図14に示した実施形態では、補助配線209が第一電極(下部電極)202に覆わているが、それ以外にも、例えば、図15に示す実施形態の発光デバイス220のように、バンク205に一部が接触するように補助配線209を形成してもよい。
In the embodiment shown in FIG. 14, the
図10に示した実施形態では、補助配線209が第一電極(下部電極)202に覆わているが、図16に示す実施形態の発光デバイス230のように、第一電極(下部電極)202の上に補助配線209を形成しても良い。
In the embodiment shown in FIG. 10, the
これら図10、図14及び図15に示した実施形態の場合、製造工程としては、通常、(1)補助電極膜の成膜、(2)補助電極膜のパターンニング、(3)下部電極膜の成膜、(4)下部電極膜のパターンニングという4工程を取ることになる。それに対して、図16に示した実施形態においては、(1)下部電極膜と補助電極膜とを連続成膜、その後、(2)補助電極膜のパターンニング、(3)下部電極膜のパターンニングを行うことによって3工程で製造でき、製造プロセス的にメリットがある。 In the case of the embodiments shown in FIGS. 10, 14 and 15, the manufacturing process usually includes (1) formation of an auxiliary electrode film, (2) patterning of the auxiliary electrode film, and (3) lower electrode film. And (4) patterning of the lower electrode film. On the other hand, in the embodiment shown in FIG. 16, (1) the lower electrode film and the auxiliary electrode film are continuously formed, then (2) the patterning of the auxiliary electrode film, and (3) the pattern of the lower electrode film. It is possible to manufacture in three steps by performing the annealing, and there is a merit in the manufacturing process.
図10に示した実施形態では、第一電極(下部電極)202がパターン化されており、その周囲を覆う形でバンク205が形成されているが、図17に示す実施形態の発光デバイス240のように、第一電極(下部電極)202がパターン化されていなくても良い。また、この図17に示す発光デバイス240では、各領域ごとに補助配線209が形成されるように描かれているが、補助配線209を適宜、間引いて形成しても良い。
In the embodiment shown in FIG. 10, the first electrode (lower electrode) 202 is patterned, and the
図17に示す実施形態では、補助配線209が第一電極(下部電極)202に覆わているが、図18に示す実施形態の発光デバイス250のように、第一電極(下部電極)202の上に補助配線209を形成しても良い。この図18に示す実施形態では、各領域ごとに補助配線209が形成されているが、補助配線209を、適宜、間引いて形成しても良い。
In the embodiment shown in FIG. 17, the
図10、図14及び図15に示した実施形態の場合、製造工程としては、(1)補助電極膜の成膜、(2)補助電極膜のパターンニング、(3)下部電極膜の成膜、(4)下部電極膜のパターンニングという4工程を取ることになる。それに対して、図18に示す実施形態の発光デバイス250の製造工程としては、(1)下部電極膜と補助電極膜とを連続成膜、その後、(2)補助電極膜パターンニング、(3)下部電極膜パターンニングを行うことによって3工程で製造でき、製造プロセス的にメリットがある。
In the case of the embodiment shown in FIGS. 10, 14 and 15, the manufacturing process includes (1) formation of an auxiliary electrode film, (2) patterning of the auxiliary electrode film, and (3) film formation of the lower electrode film. (4) Four steps of patterning the lower electrode film are taken. On the other hand, as a manufacturing process of the
なお、バンク205の形状が逆テーパー形状となっているなどの理由で、第二電極(上部電極)203の段切れなどが懸念される場合において、図11(a),図11(b)の変形例として、図19に示すように、段差のない部分を形成するとともに、第一電極(下部電極)202がパターン化されていない形態の発光デバイス260であってもよい。
Note that in the case where the second electrode (upper electrode) 203 is broken due to the shape of the
図11、図19に示した実施形態では、バンク205が形成されていない部分が一直線上になるように描かれているが、この位置が別の位置にあってもかまわない。一直線上にある場合は、この方向に進む光はバンクに当たることがなく、そのために取り出されなくなる光が生じる懸念がある。それに対して、例えば、図20に示した実施形態の発光デバイス270のように、バンク205が形成されていない部分が一直線にならないように形成するのも好ましい形態である。このようにすると、バンク205にあたることなくロスする光をなくすことができ、かつ、第二電極(上部電極)203の段切れ防止にも寄与する。
In the embodiment shown in FIGS. 11 and 19, the portion where the
図10、図11、図14〜図20にそれぞれ示した実施形態においては、補助配線209はストライプ状に配置されているが、照明用途などのように全面発光させればよい場合には、例えば格子状に形成しても良い。また、図14〜図20にそれぞれ示した実施形態においては、補助配線209は各領域の片側にストライプ状に配置されているが、各領域の両側に配置しても良い。
上述した図10、図11、図14〜図20にそれぞれ示した実施形態の発光デバイスは、図13(A),(B)に示すような照明用途に適用する場合などに特に好適である。
In the embodiments shown in FIG. 10, FIG. 11, and FIG. 14 to FIG. 20, the
The light-emitting devices of the embodiments shown in FIGS. 10, 11, and 14 to 20 described above are particularly suitable when applied to lighting applications as shown in FIGS. 13 (A) and 13 (B).
これら実施形態に示したバンクの形成パターンは、さまざまな形態をとりうることが可能である。図21(a)〜(i)に、バンクの形成パターンの代表例を列記するが、バンクの形状はこれらの実施形態に限定されるものではない。 The bank formation patterns shown in these embodiments can take various forms. Although typical examples of bank formation patterns are listed in FIGS. 21A to 21I, the shape of the bank is not limited to these embodiments.
図21(a)は、各領域を四角形に形成したものである。
図21(b)は、各領域を円形に形成したものである。各領域を円形にすると、バンクで反射される光のプロファイルが各方向で等しくなるというメリットがある。また、有機層を塗布法で形成する場合などにおいては、四角形のように角部があると。その部分だけ液が濡れ広がりにくいといった課題が生じる場合があるが、円形の場合には角部がないため、液を均一に広げることができる。なお、この図21(b)では各領域を円形で描いているが、楕円や、四角形の角部に丸みを帯びさせた形状などに形成してもよい。
FIG. 21A shows each region formed in a square shape.
FIG. 21B shows each region formed in a circular shape. When each region is circular, there is an advantage that the profile of light reflected by the bank is equal in each direction. In addition, when the organic layer is formed by a coating method, there are corners such as a square. Although there may be a problem that the liquid is difficult to spread only in that portion, the liquid can be spread uniformly because there is no corner in the case of a circular shape. In FIG. 21B, each region is drawn in a circle, but may be formed in an ellipse or a shape in which corners of a rectangle are rounded.
図21(c)は、各領域の配置をヘキサゴナル配置にしたものである。ヘキサゴナル配置にすることによって、図21(c)の実施形態と比較して、発光エリアの比率を高めることができる。
図21(d)は、六角形の領域をヘキサゴナル配置したものである。
図21(e)は、各領域の一部にバンクを形成しない領域を配したものである。こうすることによって、第二電極がバンクを乗り越えるときに段切れすることを防止し、歩留まり、および信頼性を向上させることができる。
図21(f)は、各領域の一部にバンクを形成しない領域の位置を、一直線にさせないようにした例である。
FIG. 21 (c) shows a hexagonal arrangement of the areas. By adopting the hexagonal arrangement, the ratio of the light emitting areas can be increased as compared with the embodiment of FIG.
FIG. 21D shows a hexagonal arrangement of hexagonal regions.
FIG. 21E shows an area where a bank is not formed in a part of each area. By doing so, it is possible to prevent the second electrode from stepping over the bank, and to improve the yield and reliability.
FIG. 21 (f) shows an example in which the positions of regions where no bank is formed in a part of each region are not aligned.
図9(e)に示した実施形態の場合、バンクを形成していない領域において、横方向に導波する光がデバイスの端まで反射散乱されることがなく、損失となる。これに対して、図9(f)では、バンクを形成していない領域において、横方向に導波してある領域から次の領域に進んで光が、次の領域ではバンクにあたる構造となっており、光の損失を抑制できる。図9(g)、図9(h)、図9(i)は、図9(d)、図9(b)、図9(c)の構成において、それぞれ各領域の一部にバンクを形成しない領域を配したものである。 In the case of the embodiment shown in FIG. 9 (e), in the region where no bank is formed, the light guided in the lateral direction is not reflected and scattered to the edge of the device, resulting in a loss. On the other hand, in FIG. 9F, in the region where the bank is not formed, light travels from the region guided in the lateral direction to the next region, and the light hits the bank in the next region. Therefore, loss of light can be suppressed. 9 (g), FIG. 9 (h), and FIG. 9 (i) are formed in a part of each region in the configuration of FIG. 9 (d), FIG. 9 (b), and FIG. 9 (c). An area that is not to be used is arranged.
(発光デバイスの適用例)
発光デバイスの適用例として、図12(A)に示す携帯電話機、図12(B)に示す有機ELテレビなどが挙げられる。
図12(A)に示す携帯電話機1000は、本体1001、表示部1002、音声入力部1003、音声出力部1004、アンテナ1005、操作スイッチ1006等を備えており、表示部1002に前記各実施形態の発光デバイスが用いられている。
(Application examples of light emitting devices)
As examples of application of the light-emitting device, a mobile phone illustrated in FIG. 12A, an organic EL television illustrated in FIG.
A
図12(B)に示すテレビ受信装置1100は、本体キャビネット1101、表示部1102、スピーカー1103、スタンド1104等を備えており、表示部1102に前記各実施形態の発光デバイスが用いられている。
これら携帯電話機や有機ELテレビにおいては、前記各実施形態の発光デバイスが用いられているため、輝度が高く表示品位に優れている。
A
In these cellular phones and organic EL televisions, since the light emitting device of each of the above embodiments is used, the luminance is high and the display quality is excellent.
また、発光デバイスの適用例として、例えば、図13(A)に示すシーリングライト(照明装置)に適用できる。図13(A)に示すシーリングライト1400は、照明部1401、吊具1402、及び電源コード1403等を備えている。そして、照明部1401として前記各実施形態の発光デバイスが好適に適用できる。本発明の一実施形態に係る発光デバイスをシーリングライト1400の照明部1401に適用することによって、少ない消費電力で明るく、かつ自在な色調の照明光を得ることができ、光演出性の高い照明器具を実現することができる。また、均一な照度で色純度の高い面発光が可能な照明器具を実現することができる。
As an application example of the light-emitting device, for example, the light-emitting device can be applied to a ceiling light (illumination device) illustrated in FIG. A
また、発光デバイスの適用例として、例えば、図13(B)に示す照明スタンドに適用できる。図13(B)に示す照明スタンド1500は、照明部1501、スタンド1502、電源スイッチ1503、及び電源コード1504等を備えている。そして、照明部1501として前記各実施形態の発光デバイスが好適に適用できる。本発明の一実施形態に係る発光デバイスを照明スタンド1500の照明部1501に適用することによって、少ない消費電力で明るく、かつ自在な色調の照明光を得ることができ、光演出性の高い照明器具を実現することができる。また、均一な照度で色純度の高い面発光が可能な照明器具を実現することができる。
As an application example of the light-emitting device, for example, the light-emitting device can be applied to a lighting stand illustrated in FIG. A
本発明は、発光素子に利用でき、より具体的には、表示装置、表示システム、照明装置、照明システムなどに利用できる。 The present invention can be used for a light emitting element, and more specifically, can be used for a display device, a display system, a lighting device, a lighting system, and the like.
10…発光デバイス、11…基板、12…第一電極(下部電極)、13…第二電極(上部電極)、14…有機発光層、15…バンク。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
少なくとも前記第一電極を所定の領域毎に複数に区画するバンクを備え、
該バンクは光反射性を有する材料から構成されることを特徴とする発光デバイス。 A light-emitting device having a first electrode and a second electrode laminated in order on one surface of a light-transmitting substrate, and an organic light-emitting layer formed between the first electrode and the second electrode,
A bank for partitioning at least the first electrode into a plurality of predetermined areas;
The bank is made of a material having light reflectivity.
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