JP2016157799A - El display device and manufacturing method for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エレクトロルミネセンス(Electroluminescence:EL)素子等の発光素子で構成される画素を有する表示装置に関する。特に、発光材料として、有機EL材料を用いた有機EL表示装置に関する。 The present invention relates to a display device having a pixel composed of a light emitting element such as an electroluminescence (EL) element. In particular, the present invention relates to an organic EL display device using an organic EL material as a light emitting material.
エレクトロルミネセンス現象を利用した発光素子として、エレクトロルミネセンス(以下「EL」ともいう)素子が知られている。EL素子は、発光層を構成する発光材料の選択により様々な波長の色で発光させることが可能であり、表示装置や照明器具への応用が進められている。特に、発光材料として有機材料を用いた有機EL素子が注目されている。 An electroluminescence (hereinafter also referred to as “EL”) element is known as a light-emitting element utilizing an electroluminescence phenomenon. The EL element can emit light with various wavelengths by selecting a light emitting material constituting the light emitting layer, and its application to a display device or a lighting fixture is being promoted. In particular, an organic EL element using an organic material as a light emitting material has attracted attention.
有機EL素子を表示装置に応用した有機EL表示装置においては、基板上にマトリクス状に配置した各画素に、発光素子としての有機EL素子と、その有機EL素子の発光制御を行うスイッチング素子とが設けられている。そして、画素ごとにスイッチング素子のオン/オフを制御することにより、表示領域全体として任意の画像を表示することが可能である。 In an organic EL display device in which an organic EL element is applied to a display device, an organic EL element as a light emitting element and a switching element for controlling light emission of the organic EL element are provided in each pixel arranged in a matrix on a substrate. Is provided. Then, by controlling on / off of the switching element for each pixel, it is possible to display an arbitrary image as the entire display region.
有機EL素子の発光色は、EL素子の発光層に使用するEL材料の種類によって異ならせることができる。例えば、発光層の主成分となるEL材料(ホスト)の種類や発光層の副成分となるEL材料(ドーパント)の種類に応じて、様々な発光色を実現することができる。特に、近年では、色純度の高い白色発光を可能とする有機EL素子の開発が進んでいる。 The light emission color of the organic EL element can be varied depending on the type of EL material used for the light emitting layer of the EL element. For example, various emission colors can be realized depending on the type of EL material (host) that is the main component of the light emitting layer and the type of EL material (dopant) that is the subcomponent of the light emitting layer. In particular, in recent years, development of organic EL elements that enable white light emission with high color purity has been progressing.
有機EL素子において、白色発光を実現するには、RGB各色に発光する発光層をそれぞれ積層する構造や青色に発光する発光層と黄色に発光する発光層とを積層した構造が知られている(特許文献1)。特に、青色に発光する発光層と黄色に発光する発光層とを積層した構造は、RGB各色の発光層を積層する場合に比べ、積層数を減らすことができるため注目されている。 In order to realize white light emission in an organic EL element, there are known a structure in which light emitting layers emitting light of RGB colors are laminated, or a structure in which a light emitting layer emitting blue light and a light emitting layer emitting yellow light are laminated ( Patent Document 1). In particular, a structure in which a light emitting layer that emits blue light and a light emitting layer that emits yellow light is stacked, is attracting attention because the number of stacked layers can be reduced as compared to the case where light emitting layers of RGB colors are stacked.
黄色に発光する発光層を形成するに当たり、ホストに対してそれぞれ異なる色で発光するドーパントを添加することにより、色域を広くすることが可能である。この場合、それぞれのドーパントを異なる領域で発光させるために、各領域の間にほとんどドーパントを含まない層(つまり、実質的にホストのみで構成される層)を挟むことが好ましい。 In forming a light emitting layer that emits yellow light, it is possible to widen the color gamut by adding dopants that emit light of different colors to the host. In this case, in order to cause each dopant to emit light in different regions, it is preferable to sandwich a layer containing almost no dopant (that is, a layer substantially composed of only the host) between the regions.
図10は、青色に発光する発光層と黄色に発光する発光層とを積層したEL素子の例を示す図である。図10において、図面の下から順に、画素電極(陽極)11、第1電荷輸送層12、第1発光層13、第2電荷輸送層14、第2発光層15、第3電荷輸送層16、及び共通電極(陰極)17が積層されている。ここでは、第1発光層13として、黄色に発光する発光層を示し、第2発光層15として、青色に発光する発光層を示す。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of an EL element in which a light emitting layer emitting blue light and a light emitting layer emitting yellow light are stacked. 10, in order from the bottom of the drawing, a pixel electrode (anode) 11, a first
なお、図10に示す例では、第1電荷輸送層12は、正孔注入層及び正孔輸送層で構成される。第2電荷輸送層14は、正孔注入層、正孔輸送層、電荷発生層、電子注入層及び電子輸送層で構成される。第3電荷輸送層16は、電子注入層及び電子輸送層で構成される。
In the example shown in FIG. 10, the first
ここで、黄色に発光する第1発光層13は、3層の積層構造で構成される。第1層目は、ホストに対して第1ドーパントが添加された層(以下「第1発光領域」という)13a、第2層目は、ホストのみで構成される層(以下「非ドープ領域」という)13b、第3層目は、ホストに対して第2ドーパントが添加された層(以下「第2発光領域」という)13cである。
Here, the first
前述のように、このような構造とすることにより、第1発光領域13aと第2発光領域13cとでそれぞれ異なる色の発光を行うことができ、色域の広い黄色を表現することができる。例えば第1ドーパント及び第2ドーパントとしては、それぞれ黄緑色に発光するドーパント及び黄色に発光するドーパントを用いることができる。
As described above, with such a structure, the first
ここで、本発明者らが本発明に至るまでの試行過程について説明する。図11は、発光層の形成方法を模式的に示す図である。本発明者らは、開発当初、図10に示した積層構造を得るために図11に示すインライン蒸着を用いた発光層の形成方法を用いた。なお、「インライン蒸着」とは、複数の蒸着源からそれぞれ異なる材料を蒸着するに当たり、各材料の蒸着を、大気開放することなく直列に並んだ各チャンバー内で連続的に行うことを指す。 Here, the trial process up to the present invention by the inventors will be described. FIG. 11 is a diagram schematically showing a method for forming a light emitting layer. The inventors used the light emitting layer forming method using in-line vapor deposition shown in FIG. 11 in order to obtain the laminated structure shown in FIG. Note that “in-line deposition” refers to continuous deposition in each chamber arranged in series without opening to the atmosphere when depositing different materials from a plurality of deposition sources.
図11に示す形成方法では、まず、第1蒸着源21a、第2蒸着源22a及び第3蒸着源23aの上方において基板24を矢印の方向に移動させ、ドーパント(ここでは第1ドーパント)21b、第1ホスト22b及び第2ホスト23bが混在した層、すなわち第1発光領域13aを形成する。
In the forming method shown in FIG. 11, first, the
次に、第2蒸着源22a及び第3蒸着源23aの上方において、第1発光領域13aが形成された基板24を矢印の方向に移動させ、第1ホスト22b及び第2ホスト23bのみが混在した層、すなわち非ドープ領域13bを形成する。
Next, the
最後に、第1蒸着源21a、第2蒸着源22a及び第3蒸着源23aの上方において、非ドープ領域13bが形成された基板24を矢印の方向に移動させ、ドーパント(ここでは第2ドーパント)21b、第1ホスト22b及び第2ホスト23bが混在した層、すなわち第2発光領域13cを形成する。
Finally, the
以上の形成方法を経て、図10に示した積層構造の第1発光層13を形成したところ、蒸着の際に、ドーパント、第1ホスト及び第2ホストが均一に混在せず、形成された各層の内部において濃度分布が生じていた。
Through the above forming method, the first
図12は、図11に示したインライン蒸着により第1発光領域13aを形成した場合における濃度分布を示す図である。図12において、曲線25及び26は、それぞれドーパントの濃度及び第2ホストの濃度を示している。なお、図12に示すドーパントの濃度及び第2ホストの濃度は、それぞれ第1ホストの濃度で規格化したものである。すなわち、第1ホストの濃度に対する割合を示している。
FIG. 12 is a diagram showing a concentration distribution when the first
図12から明らかなように、ドーパントは、第1発光領域13aの一端近傍にピーク濃度(極大値)を有し、第2ホストは、第1発光領域13aの他端近傍にピーク濃度(極大値)を有する。そこで、本発明者らは、このような濃度分布を無くすため、インライン蒸着の方法を改良した。
As is apparent from FIG. 12, the dopant has a peak concentration (maximum value) near one end of the first
図13は、改良した発光層の形成方法を模式的に示す図である。図13に示す形成方法では、蒸着源21a及び23aを蒸着源22aの方に傾け、その状態で蒸着を行う構成とした。これにより、ドーパント、第1ホスト及び第2ホストが濃度分布なく均一に混在するようになり、寿命や発光効率の改善された第1発光領域13aを形成し得ることが分かった。
FIG. 13 is a diagram schematically showing an improved method for forming a light emitting layer. In the forming method shown in FIG. 13, the
しかしながら、図13に示した形成方法では、蒸着源21a及び蒸着源23aを傾ける角度を精度よく調整する必要があり、蒸着源を交換する際に非常に時間がかかるという問題があった。また、図10に示した構造を得るためには、多くの蒸着源を用意する必要があり、製造コストの増加を招く要因ともなっていた。
However, in the forming method shown in FIG. 13, it is necessary to accurately adjust the angle at which the
また、蒸着源の傾きがずれると第1発光領域13a内におけるドーパントや第2ホストの濃度分布が変化してしまい、発光層としての寿命や発光効率にも影響が出るという問題もあった。
Further, when the tilt of the vapor deposition source is deviated, the concentration distribution of the dopant and the second host in the first
本発明は、発光特性に優れたEL表示装置を提供することを目的の一つとする。 An object of the present invention is to provide an EL display device having excellent light emission characteristics.
本発明は、生産性の高いEL表示装置の製造方法を提供することを目的の一つとする。 An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an EL display device with high productivity.
本発明は、上述したような蒸着による濃度分布を無くす発想とはまったく逆の技術思想に基づくものであり、むしろ積極的に蒸着による濃度分布を利用し、ドーパントの濃度分布により図10に示した構造を達成するものである。 The present invention is based on the technical idea completely opposite to the idea of eliminating the concentration distribution by vapor deposition as described above. Rather, the concentration distribution by vapor deposition is positively utilized, and the concentration distribution of the dopant is shown in FIG. To achieve the structure.
本発明の一態様は、複数の画素を含む表示部を備えたEL表示装置であって、前記複数の画素は、ホストと、少なくとも2種類のドーパントとを含む発光層を有する有機EL素子を含み、前記少なくとも2種類のドーパントは、前記ホストに対してそれぞれ異なる濃度分布を有する。前記少なくとも2種類のドーパントには、第1ドーパント及び第2ドーパントが含まれ、前記第1ドーパントは、第1方向に向かって徐々に濃度が低下する濃度分布を有し、前記第2ドーパントは、前記第1方向に向かって徐々に濃度が上昇する濃度分布を有してもよい。前記第1ドーパントは、前記画素電極側の一端近傍にピーク濃度を有し、前記第2ドーパントは、前記共通電極側の他端近傍にピーク濃度を有してもよい。 One embodiment of the present invention is an EL display device including a display portion including a plurality of pixels, the plurality of pixels including an organic EL element having a light-emitting layer including a host and at least two types of dopants. The at least two dopants have different concentration distributions with respect to the host. The at least two kinds of dopants include a first dopant and a second dopant, the first dopant has a concentration distribution that gradually decreases in a first direction, and the second dopant is: It may have a concentration distribution in which the concentration gradually increases in the first direction. The first dopant may have a peak concentration near one end on the pixel electrode side, and the second dopant may have a peak concentration near the other end on the common electrode side.
本発明の一態様は、絶縁表面上に画素電極を形成し、前記画素電極上にホストと少なくとも2種類のドーパントとを含む発光層を、前記少なくとも2種類のドーパントが前記ホストに対してそれぞれ異なる濃度分布を有するように形成し、前記発光層上に共通電極を形成することを含む。前記少なくとも2種類のドーパントには、第1方向に向かって徐々に濃度が低下する濃度分布を有する第1ドーパント、及び前記第1方向に向かって徐々に濃度が上昇する濃度分布を輸する第2ドーパントが含まれてもよい。前記第1ドーパントのピーク濃度が前記画素電極側の一端近傍に位置し、前記第2ドーパントのピーク濃度が前記共通電極側の他端近傍に位置するように、前記発光層を形成してもよい。 According to one embodiment of the present invention, a pixel electrode is formed over an insulating surface, a light-emitting layer including a host and at least two kinds of dopants is formed over the pixel electrode, and the at least two kinds of dopants are different from the host. Forming a concentration distribution, and forming a common electrode on the light emitting layer. The at least two kinds of dopants include a first dopant having a concentration distribution in which the concentration gradually decreases in the first direction, and a second concentration distribution in which the concentration gradually increases in the first direction. A dopant may be included. The light emitting layer may be formed such that the peak concentration of the first dopant is located near one end on the pixel electrode side and the peak concentration of the second dopant is located near the other end on the common electrode side. .
本発明の一態様は、絶縁表面上に画素電極を形成し、前記画素電極上に、第1ドーパント、ホスト及び第2ドーパントの順にインライン蒸着を行って発光層を形成し、前記発光層上に共通電極を形成することを含む。前記発光層上に、さらに当該発光層が発する色と補色の関係にある色を発する他の発光層を形成してもよい。また、前記発光層及び前記他の発光層を形成する前後に、さらに電荷輸送層を形成してもよい。 In one embodiment of the present invention, a pixel electrode is formed over an insulating surface, and a light-emitting layer is formed on the pixel electrode by in-line deposition in the order of a first dopant, a host, and a second dopant. Forming a common electrode. On the light emitting layer, another light emitting layer that emits a color complementary to the color emitted from the light emitting layer may be formed. Further, a charge transport layer may be further formed before and after forming the light emitting layer and the other light emitting layer.
以下、本発明の各実施の形態について、図面等を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in various modes without departing from the gist thereof, and is not construed as being limited to the description of the embodiments exemplified below.
また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。 Further, in order to make the explanation clearer, the drawings may be schematically represented with respect to the width, thickness, shape, and the like of each part as compared with the actual embodiment, but are merely examples, and the interpretation of the present invention. It is not intended to limit. In addition, in the present specification and each drawing, elements having the same functions as those described with reference to the previous drawings may be denoted by the same reference numerals and redundant description may be omitted.
(第1の実施形態)
<表示装置の構成>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る有機EL表示装置100の全体構成を示す図である。有機EL表示装置100は、基板101上に形成された、画素部(表示領域)102、走査線駆動回路103、データ線駆動回路104、及びドライバIC105を備えている。ドライバICは、走査線駆動回路103及びデータ線駆動回路104に信号を与える制御部として機能する。
(First embodiment)
<Configuration of display device>
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an organic
なお、データ線駆動回路104は、ドライバIC105に含まれる場合もある。図1では、基板101上にドライバIC105を一体形成した例を示しているが、ICチップのような形態で別途基板101上に配置してもよい。また、ドライバIC105をFPC(Flexible Printed Circuits)に設けて外付けする形態を採用してもよい。
Note that the data
図1に示す画素部102には、複数の画素がマトリクス状に配置される。各画素には、データ線駆動回路104から画像データに応じたデータ信号が与えられる。それらデータ信号を、各画素に設けられたトランジスタを介して画素電極に与えることにより、画像データに応じた画面表示を行うことができる。トランジスタとしては、典型的には、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor)を用いることができる。但し、薄膜トランジスタに限らず、電流制御機能を備える素子であれば、如何なる素子を用いても良い。
A plurality of pixels are arranged in a matrix in the
図2は、図1に示す有機EL表示装置100における画素部102の構成を示す図である。本実施形態において、画素201は、白色発光の画素であり、薄膜トランジスタ202が設けられる。後述するが、各画素に対応してRGB各色に対応するカラーフィルタが設けられており、薄膜トランジスタ202を用いて各画素201をオン/オフ制御して様々な色を表現することができる。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the
なお、本実施形態では、すべての画素を白色発光とし、カラーフィルタを用いてカラー表示を行う例を示したが、これに限らず、RGBに白(W)又は黄(Y)を加えた4つのサブ画素で画素201を構成することもできる。この場合、特に白色又は黄色の画素に対して本発明を適用することが好ましい。
In the present embodiment, an example is shown in which all pixels emit white light and color display is performed using a color filter. However, the present invention is not limited to this, and 4 (white (W) or yellow (Y) is added to RGB). The
また、画素配列として、同一色に対応する画素がストライプ配列された例を示したが、その他デルタ配列やベイヤー配列、又はペンタイル構造を実現する配列であってもよい。 In addition, an example in which pixels corresponding to the same color are arranged in stripes is shown as the pixel arrangement, but other arrangements such as a delta arrangement, a Bayer arrangement, or a pen tile structure may be used.
図3は、図2に示す画素201をIII−III’で切断した断面の構成を示す図である。図3において、第1基板301上には、下地層302として、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム等の無機材料で構成される絶縁層が設けられ、その上に薄膜トランジスタ303が形成されている。
FIG. 3 is a diagram illustrating a cross-sectional configuration of the
第1基板301としては、ガラス基板、石英基板、フレキシブル基板(ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートその他の曲げることが可能な基板)を用いることができる。第1基板301が透光性を有する必要がない場合には、金属基板、セラミックス基板、半導体基板を用いることも可能である。
As the
薄膜トランジスタ303は、公知の方法で形成すればよい。薄膜トランジスタ303の構造は、トップゲート型であってもボトムゲート型であってもよい。本実施形態の有機EL表示装置100では、薄膜トランジスタ303を覆うように第1の絶縁層304を設け、薄膜トランジスタ303に起因する凹凸を平坦化する構造としている。第1の絶縁層304としては、樹脂材料を用いることが好ましい。例えば、ポリイミド、ポリアミド、アクリル、エポキシ等の公知の有機材料を用いることができる。平坦化効果を奏するのであれば、有機材料に代えて、酸化シリコン等の無機材料を用いてもよいし、有機材料と無機材料の積層構造とすることも可能である。
The
第1の絶縁層304上には、画素電極305が設けられる。画素電極305は、第1の絶縁層304に形成されたコンタクトホールを介して薄膜トランジスタ303に接続されている。本実施形態の有機EL表示装置100において、画素電極305は、有機EL素子を構成する陽極(アノード)として機能する。
A
画素電極305は、トップエミッション型であるかボトムエミッション型であるかで異なる構成とする。例えば、トップエミッション型である場合、画素電極305として反射率の高い金属膜を用いるか、酸化インジウム系透明導電膜(例えばITO)や酸化亜鉛系透明導電膜(例えばIZO、ZnO)といった仕事関数の高い透明導電膜と金属膜との積層構造を用いれば良い。逆に、ボトムエミッション型である場合、画素電極305として上述した透明導電膜を用いれば良い。本実施形態では、トップエミッション型の有機EL表示装置を例に挙げて説明する。
The
隣接する画素電極305の間には、図3に示すように、バンク306が配置される。バンク306は、各画素電極306の端部(エッジ)を覆うように設けられ、結果として、各画素を区画する部材として機能する。なお、バンク306は、画素電極306の端部を覆うだけでなく、コンタクトホールに起因する凹部を埋める充填材として機能させてもよい。
Between
本実施形態では、バンク306としてポリイミド系、ポリアミド系、アクリル系、エポキシ系もしくはシロキサン系といった公知の樹脂材料を用いることができる。また、図3では、バンク306の頂部を含む断面(画素電極の主面に対して垂直な面で切断した断面)の輪郭が曲線状であるバンクを形成した例を示しているが、特に形状を限定する必要はなく、台形状であってもよい。
In the present embodiment, a known resin material such as polyimide, polyamide, acrylic, epoxy, or siloxane can be used for the
画素電極305及びバンク306の上には、エレクトロルミネセンス層(EL層)307が設けられる。EL層307は、少なくとも発光層を有し、有機EL素子の発光部として機能する。EL層307には、発光層以外に、電子注入層、電子輸送層、正孔注入層、正孔輸送層といった各種の電荷輸送層も含まれ得る。EL層の詳細については後述する。
An electroluminescent layer (EL layer) 307 is provided on the
本実施形態では、前述のとおり、白色光を発光するEL層307を設け、カラーフィルタで色分離する構成とする。EL層307には、公知の構造や公知の材料を用いることが可能であり、特に本実施形態の構成に限定されるものではない。また、EL層307は、各画素電極305上のみに形成されてもよい。すなわち、バンク306上には形成せず、画素ごとに塗り分けてもよい。
In the present embodiment, as described above, an
EL層307の上には、有機EL素子の陰極(カソード)として機能する共通電極308が設けられる。本実施形態の有機EL表示装置100は、トップエミッション型であるため、共通電極308として、MgAg薄膜もしくは透明導電膜(ITOやIZO)を用いることとする。共通電極308は、各画素間を跨いで画素部102の全面に設けられる。
On the
本実施形態では、画素電極305、EL層307及び共通電極308によってEL素子309が構成される。さらに、EL素子309を外部の水分等から保護するための絶縁膜310が設けられる。絶縁膜310としては、窒化シリコン膜など緻密性の良い無機絶縁膜を用いることが好ましい。
In this embodiment, an
以上説明した第1基板301から絶縁膜310までをまとめて、本実施形態ではアレイ基板と呼ぶ。
The
アレイ基板上には、接着材及び保護材として機能する充填材(フィル材)311を介して封止基板が設けられる。充填材311としては、ポリイミド系、ポリアミド系、アクリル系、エポキシ系もしくはシロキサン系の公知の樹脂材料を用いることができる。一方、基板周辺部分で十分な封止、及び第1基板と第2基板とのギャップ保持が実現できるのであれば、充填材311を用いず、中空封止とすることもできる。
On the array substrate, a sealing substrate is provided via a filler (fill material) 311 that functions as an adhesive and a protective material. As the
なお、本実施形態において、「封止基板」とは、第2基板312、第2基板312の主面(第1基板301に対向する面)に設けられたRGBの各色にそれぞれ対応するカラーフィルタ313R、313G、313B、及び、それらカラーフィルタの隙間に設けられたブラックマトリクス314を含む。
In the present embodiment, the “sealing substrate” is a color filter corresponding to each of the RGB colors provided on the
ただし、封止基板の構造はこれに限定されるものではなく、ブラックマトリクス314を省略してもよい。また、EL層307をRGBWの各色で分けて設ければ、封止基板からカラーフィルタを省略することも可能である。さらに、カラーフィルタを省略するか第1基板301側に形成すれば、封止基板そのものを省略することも可能である。
However, the structure of the sealing substrate is not limited to this, and the
ここで、本実施形態の有機EL表示装置100におけるEL素子309の詳細について説明する。
Here, details of the
図4は、本実施形態の有機EL表示装置100のEL素子309の断面を示す図である。図4において、図面の下から順に、画素電極(陽極)305、第1電荷輸送層401、第1発光層402、第2電荷輸送層403、第2発光層404、第3電荷輸送層405、及び共通電極(陰極)308が積層される。本実施形態では、第1発光層402として、黄色に発光する発光層を示し、第2発光層404として、青色に発光する発光層を示す。なお、この構成に限らず、第1発光層402と第2発光層404の位置を逆にしてもよい。
FIG. 4 is a diagram showing a cross section of the
第1電荷輸送層401は、正孔注入層及び正孔輸送層で構成される。ただし、正孔注入層又は正孔輸送層は、省略することも可能である。また、さらに複数の輸送層を積層してもよい。
The first
第2電荷輸送層403は、正孔注入層、正孔輸送層、電荷発生層、電子注入層及び電子輸送層で構成される。電荷発生層は、正孔及び電子を発生させる役割を果たす。ここで発生した正孔は、正孔注入層及び正孔輸送層を経て第2発光層404へと向かう。また、ここで発生した電子は、電子注入層及び電子輸送層を経て第1発光層402へと向かう。
The second
第3電荷輸送層405は、電子注入層及び電子輸送層で構成される。ただし、電子注入層又は電子輸送層は、省略することも可能である。また、さらに複数の輸送層を積層してもよい。
The third
本実施形態では、前述のように、黄色に発光する第1発光層402を3層の積層構造で構成する。具体的には、第1層目としてホストに対して第1ドーパントを添加した層(第1発光領域)を設け、第2層目として実質的にホストのみで構成される層(非ドープ領域)を設け、第3層目としてホストに対して第2ドーパントを添加した層(第2発光領域)を設けている。なお、本実施形態では、第2発光層404は、公知の青色発光材料を用いている。
In the present embodiment, as described above, the first light-emitting
ここで、本実施形態の有機EL表示装置100は、第1発光層402を第1発光領域、非ドープ領域及び第2発光領域で構成するに当たり、図13で説明した蒸着源を傾ける方法を用いずに発光層の形成を行っている。具体的には、図5に示すように、第1蒸着源501a、第2蒸着源502a及び第3蒸着源503aを傾けることなく並べ、その上方を基板504が通過する構成となっている。
Here, the organic
このとき、第1蒸着源501aからは第1ドーパント501bが拡散され、第2蒸着源502aからはホスト502bが拡散され、第3蒸着源503aからは第2ドーパント503bが拡散される。第1ドーパント501bと第2ドーパント503bは、それぞれ異なる色で発光するドーパントである。
At this time, the
本実施形態では、第1ドーパント501bとして黄緑色に発光するドーパントを用い、第2ドーパント503bとして黄色に発光するドーパントを用いるが、これに限定されるものではない。例えば、第1ドーパント501bと第2ドーパント503bを添加する順番を逆にしてもよい。また、ホスト502bは、1種類に限る必要はなく、2種類以上のホストを含ませることも可能である。
In the present embodiment, a dopant that emits yellow-green light is used as the
図11及び図12を用いて説明したように、3つの蒸着源を傾けることなく並べて発光層を形成した場合に、発光層の内部において発光材料の濃度に偏りが生じる。すなわち、基板の進行方向に対して最初に配置された蒸着源から拡散される材料と最後に配置された蒸着源から拡散される材料とでは、発光層内部における濃度分布がほぼ対称となり、濃度の極大値(ピーク濃度)の位置が逆の位置になる。 As described with reference to FIGS. 11 and 12, when the light emitting layer is formed by arranging the three vapor deposition sources without tilting, the concentration of the light emitting material is biased inside the light emitting layer. That is, in the material diffused from the vapor deposition source arranged first with respect to the traveling direction of the substrate and the material diffused from the vapor deposition source arranged last, the concentration distribution inside the light emitting layer is almost symmetrical, The position of the maximum value (peak concentration) is the opposite position.
本実施形態では、上述した本発明者らの試行過程とは逆に、上記現象を積極的に利用し、第1発光層402の内部において意図的にドーパント濃度を偏らせ、ドーパントごとに異なる発光領域を形成する。ここで、本実施形態の有機EL表示装置100における第1発光層402の具体的な構成を図6に示す。
In the present embodiment, contrary to the above-described trial process of the present inventors, the above phenomenon is used positively, the dopant concentration is intentionally biased inside the first
図6は、第1の実施形態に係る有機EL表示装置において、EL素子309を構成する第1発光層402の内部におけるドーパントの濃度分布を示す図である。曲線601は、黄緑色に発光する第1ドーパント501bの濃度分布を示し、曲線602は、黄色に発光する第2ドーパント503bの濃度分布を示している。なお、図6に示す第1ドーパント501bの濃度及び第2ドーパント503bの濃度は、それぞれホスト502bの濃度で正規化したものである。すなわち、ホスト502bの濃度に対する相対的な割合を示している。
FIG. 6 is a diagram showing a dopant concentration distribution in the first
図6に示されるように、第1ドーパント501bは、画素電極側の一端近傍にピーク濃度(極大値)を有し、画素電極から共通電極に向かう方向(以下「第1方向」という)に向かって徐々に濃度が低下する濃度分布を有している。逆に、第2ドーパント503bは、共通電極側の他端近傍にピーク濃度(極大値)を有し、第1方向に向かって徐々に濃度が上昇する濃度分布を有している。なお、ここで「近傍」とは、第1発光層402の膜厚で正規化した場合(第1発光層402の膜厚を「1」とした場合)において、第1発光層402と他の層との界面から0.3以内(典型的には、0.2以内)の範囲を指す。
As shown in FIG. 6, the
その結果、第1発光層402の内部には、ホスト502bに対して主として第1ドーパント501bが添加された第1発光領域402aと、ホスト502bに対して主として第2ドーパント503bが添加された第2発光領域402bとが形成されている。さらに、第1発光領域402aと第2発光領域402bとの間には、第1ドーパント501b及び第2ドーパント503bの濃度が十分に低い領域、すなわち実質的にホスト502bのみで構成される非ドープ領域402cが形成されている。非ドープ領域402cでは、第1ドーパント501b及び第2ドーパント503bの濃度がそれぞれ15%以下(好ましくは、10%以下)となることが望ましい。
As a result, in the first
以上のように、本実施形態では、インライン蒸着によるドーパントの濃度分布の偏りを利用して、異なる2つの発光領域とその間の非ドープ領域とで構成される発光層を形成することができる。そして、そのような発光層を含む有機EL表示装置を、蒸着源を傾けるという緻密な調整をすることなく、生産性の高い方法で提供することが可能となる。 As described above, in the present embodiment, a light emitting layer composed of two different light emitting regions and an undoped region between them can be formed by utilizing the uneven concentration distribution of the dopant by in-line deposition. Then, an organic EL display device including such a light emitting layer can be provided by a highly productive method without performing precise adjustment of tilting the evaporation source.
また、本実施形態の有機EL表示装置100は、第1発光領域402aと第2発光領域402bとの間に非ドープ領域403cを設けた3層構造の第1発光層402を黄色に発光する発光層として有するため、色域が広く、発光特性に優れたものとすることができる。
In addition, the organic
以下、上述した構成を備える本実施形態の有機EL表示装置100の製造工程について、図7、8を参照して説明する。
Hereinafter, the manufacturing process of the organic
<表示装置の製造方法>
まず、図7(A)に示すように、第1基板301上に下地層302を形成し、その上に公知の方法により薄膜トランジスタ(TFT)303を形成する。そして、薄膜トランジスタ303の形成により生じた凹凸を平坦化するように、第1の絶縁層304を形成する。
<Manufacturing method of display device>
First, as shown in FIG. 7A, a
第1基板301としては、ガラス基板、石英基板、フレキシブル基板(ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートその他の曲げることが可能な基板)等を用いることができる。第1基板301が透光性を有する必要がない場合には、金属基板、セラミックス基板、半導体基板を用いることも可能である。
As the
下地層302としては、典型的には、酸化シリコン系絶縁膜、窒化シリコン系絶縁膜またはそれらの積層膜を用いることができる。下地層302は、第1基板301からの汚染物質の侵入を防いだり、第1基板301の伸縮により発生する応力を緩和したりする機能を有する。
As the
本実施形態では、薄膜トランジスタ303としてトップゲート型TFTを形成する例を示しているが、ボトムゲート型TFTであっても良い。
In this embodiment, an example in which a top gate TFT is formed as the
第1の絶縁層304は、ポリイミド系、ポリアミド系、アクリル系、エポキシ系もしくはシロキサン系といった公知の樹脂材料を塗布し、その後、塗布した樹脂材料を光もしくは熱により硬化させて形成すれば良い。第1の絶縁層304の膜厚は、薄膜トランジスタ303に起因する凹凸を平坦化するに十分な膜厚であれば良い。典型的には、1〜3μmとすることができるが、これに限定されるものではない。
The first insulating
次に、図7(B)に示すように、第1の絶縁層304に薄膜トランジスタ303に達するコンタクトホールを形成した後、公知の方法により画素電極305を形成する。本実施形態では、公知のスパッタ法によりITO(Indium Tin Oxide)とアルミニウム膜との積層膜を形成した後、公知のフォトリソグラフィにより積層膜をパターニングして画素電極305を形成する。画素電極305は、複数の画素に対応する位置にそれぞれ対応するようにパターニングされる。
Next, as shown in FIG. 7B, after a contact hole reaching the
次に、樹脂材料で構成されるバンク306を形成する。本実施形態では、光硬化性樹脂を塗布することによりバンク306を形成する。バンク306の形成に関して、特に形状を限定する必要はなく、台形状であってもよいし、半円形状であってもよい。また、バンク306の形成に当たり、公知のフォトリソグラフィ、印刷法及び溶液塗布法のいずれを用いてもよい。
Next, a
次に、図8(A)に示すように、画素電極305及びバンク306の上にEL層307を形成する。本実施形態では、EL層307を白色光の発光部とし、すべての画素に対して共通に形成する。したがって、製造プロセスを簡略化でき、生産性の高い製造プロセスを構築することができる。
Next, as illustrated in FIG. 8A, an
なお、本実施形態では、EL層307の構造として、図4を用いて説明した積層構造を用いる。すなわち、本実施形態におけるEL層307は、第1電荷輸送層401、第1発光層402、第2電荷輸送層403、第2発光層404及び第3電荷輸送層405を含む積層構造を例とする。
In the present embodiment, the stacked structure described with reference to FIG. 4 is used as the structure of the
そして、本実施形態では、図5を用いて説明したインライン蒸着により第1発光層402を形成する。すなわち、図5に示したように、黄緑色に発光する第1ドーパント501bを蒸着するための第1蒸着源501aと、ホスト502bを蒸着するための第2蒸着源502aと、黄色に発光する第2ドーパント503bを蒸着するための第3蒸着源503aとを順に並べてインライン蒸着を行い、第1発光層402を形成する。
In the present embodiment, the first light-emitting
これにより、図6を用いて説明した第1発光領域402aと第2発光領域402bとの間に非ドープ領域402cを有する第1発光層402を形成することができる。この場合、蒸着源を精度よく傾けるという調整が必要なく、通常と同様のインライン蒸着により第1発光層402を形成することができる。さらに、インライン蒸着による濃度分布の偏りを利用して、1回のインライン蒸着により第1発光領域402a、第2発光領域402b及び非ドープ領域402cを含む第1発光層402を形成することができる。そのため、本実施形態によれば、蒸着源の数を減らして製造コストを抑えることができ、生産性の高いEL表示装置の製造方法を提供することができる。
Accordingly, the first
第1発光層402以外の層については、本実施形態では、いずれも蒸着法により形成する。EL層は水分に非常に弱いため、なるべく外気に触れさせないことが望ましい。したがって、第1発光層402をインライン蒸着により形成する以上、他の層についてもインライン蒸着を用いて形成することが好ましい。これにより、すべての層を外気に触れさせることなく連続的に積層することも可能である。勿論、そのような方法に限定する必要はなく、必要に応じてインクジェット法等の他の公知の方法を併用してもよい。
In the present embodiment, all layers other than the first
以上のように、インライン蒸着法を用いて、画素電極305上に第1電荷輸送層401、第1発光層402、第2電荷輸送層403、第2発光層404及び第3電荷輸送層405を含むEL層307を形成する。
As described above, the first
次に、図8(B)に示すように、有機EL素子の陰極として機能する共通電極308を形成する。本実施形態において、共通電極308としては、スパッタ法で形成したITO膜又はIZO膜を用いる。勿論、他の透明導電膜を用いてもよいし、MgAgといった金属膜を用いてもよい。その後、保護膜として窒化シリコン膜を含む絶縁膜309を形成する。このとき、共通電極308と絶縁膜309とを外気に触れさせることなく連続形成することが望ましい。
Next, as shown in FIG. 8B, a
最後に、第2基板312上に、公知のカラーフィルタ313R、313G、313Bと金属膜または黒色顔料を含む樹脂で構成されるブラックマトリクス314とを設けた封止基板を用意し、充填材311を介してアレイ基板に貼り合わせる。こうして図3に示した有機EL表示装置100が完成する。
Finally, a sealing substrate provided with a known
(第2の実施形態)
上述した第1の実施形態では、白色発光のEL層を構成するために、第1発光層402として黄色に発光する発光層を用い、第2発光層404として青色に発光する発光層を用いた例を示した。しかし、本発明は、これとは異なる発光層の組み合わせにおいても実施することが可能である。なお、発光層の発光色の組み合わせが異なる以外は、第1の実施形態に係る有機EL表示装置100と同じ構成を有する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment described above, a light emitting layer that emits yellow light is used as the first
本実施形態によれば、例えば、第1発光層402として赤色に発光する発光層を用い、第2発光層404として青緑色に発光する発光層を用いてもよい。この場合、第2発光層404の形成に第1実施形態で説明したインライン蒸着を適用し得る。例えば、ホスト502bに対して青色に発光する第1ドーパント501b及び緑色に発光する第2ドーパント503bを添加すればよい。勿論、第1ドーパント501b及び第2ドーパント502bを蒸着する順序は任意である。
According to this embodiment, for example, a light emitting layer that emits red light may be used as the first
また、第1発光層402として赤緑色に発光する発光層を用い、第2発光層404として青色に発光する発光層を用いてもよい。この場合、第1発光層402の形成に第1実施形態で説明したインライン蒸着を適用し、例えば、ホスト502bに対して赤色に発光する第1ドーパント501b及び緑色に発光する第2ドーパント503bを添加すればよい。この場合も、第1ドーパント501b及び第2ドーパント502bを蒸着する順序は任意である。
Alternatively, a light-emitting layer that emits red-green light may be used as the first light-emitting
以上のように、本実施形態では、第1発光層と、該第1発光層の発光色と補色の関係にある色の光を発する第2発光層とを用いて白色発光のEL素子を形成する。そして、第1の実施形態で説明した構造の発光層を、第1発光層及び第2発光層のいずれかに適用することができる。 As described above, in this embodiment, a white light-emitting EL element is formed using the first light-emitting layer and the second light-emitting layer that emits light having a color complementary to the light emission color of the first light-emitting layer. To do. The light emitting layer having the structure described in the first embodiment can be applied to either the first light emitting layer or the second light emitting layer.
(第3の実施形態)
図9は、本発明の第3の実施形態に係る有機EL表示装置の発光層の形成方法を示す図である。第1の実施形態との違いは、第3の実施形態では、ホストとして2種類の材料を用いた点である。その他の構成は、第1の実施形態に係る有機EL表示装置100と同じである。
(Third embodiment)
FIG. 9 is a diagram showing a method for forming a light emitting layer of an organic EL display device according to the third embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that the third embodiment uses two types of materials as the host. Other configurations are the same as those of the organic
本実施形態の場合、図5の第2蒸着源502aに代えて、ホスト用の第2蒸着源として、蒸着源901a及び蒸着源902aを用いる。蒸着源901aは、第1ホスト901bを拡散させ、蒸着源902aは、第2ホスト902bを拡散させる。本実施形態では、蒸着源901a及び902aを隣接して並べることにより、2種類のホストを混在させた領域903bを広く確保できるようにしてある。これにより、ホスト自体は2種類のホスト材料が濃度分布なく蒸着され、ホスト材料の濃度分布による悪影響を排除することができる。
In the present embodiment, instead of the second
なお、本実施形態では、蒸着源901a及び902aを隣接して並べた例を示したが、両者を互いに向かって傾けて異なるホスト材料を混在させた領域903bを形成してもよい。
Note that although an example in which the
また、本実施形態では、異なる2種類のホスト材料を用いる例を示したが、3種類以上のホスト材料を用いることも可能である。その場合においても、密接して複数の蒸着源を配置することにより、濃度分布なく複数のホスト材料を蒸着することが可能となる。 In the present embodiment, an example in which two different types of host materials are used has been described, but it is also possible to use three or more types of host materials. Even in that case, it is possible to deposit a plurality of host materials without concentration distribution by arranging a plurality of deposition sources closely.
本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態の表示装置を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。 The embodiments described above as the embodiments of the present invention can be implemented in appropriate combination as long as they do not contradict each other. Also, those in which those skilled in the art appropriately added, deleted, or changed the design based on the display device of each embodiment, or those in which the process was added, omitted, or changed in conditions are also included in the present invention. As long as the gist is provided, it is included in the scope of the present invention.
また、上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。 In addition, even for other operational effects different from the operational effects brought about by the aspects of the above-described embodiments, those that are apparent from the description of the present specification, or that can be easily predicted by those skilled in the art, Of course, it is understood that the present invention provides.
100 有機EL表示装置
102 画素部
103 走査線駆動回路
104 データ線駆動回路
105 ドライバIC
201 画素
202 薄膜トランジスタ
301 第1基板
302 下地層
303 薄膜トランジスタ(TFT)
304 第1の絶縁層
305 画素電極(陽極)
306 バンク
307 EL層
308 共通電極(陰極)
309 EL素子
310 絶縁膜
311 充填材
312 第2基板
313R R(赤)に対応するカラーフィルタ
313G G(緑)に対応するカラーフィルタ
313B B(青)に対応するカラーフィルタ
314 ブラックマトリクス
401 第1電荷輸送層
402 第1発光層
403 第2電荷輸送層
404 第2発光層
405 第3電荷輸送層
501a 第1蒸着源
502a 第2蒸着源
503a 第3蒸着源
501b 第1ドーパント
502b ホスト
503b 第2ドーパント
504 基板
402a 第1発光領域
402b 第2発光領域
402c 非ドープ領域
601及び602 濃度分布を示す曲線
DESCRIPTION OF
201
304 First insulating
309
Claims (20)
前記複数の画素は、ホストと、少なくとも2種類のドーパントとを含む発光層を有するEL素子を含み、
前記少なくとも2種類のドーパントは、前記ホストに対してそれぞれ異なる濃度分布を有するEL表示装置。 An EL display device including a display unit including a plurality of pixels,
The plurality of pixels include an EL element having a light emitting layer including a host and at least two kinds of dopants,
The EL display device, wherein the at least two kinds of dopants have different concentration distributions with respect to the host.
前記第1ドーパントは、第1方向に向かって徐々に濃度が低下する濃度分布を有し、前記第2ドーパントは、前記第1方向に向かって徐々に濃度が上昇する濃度分布を有する請求項1に記載のEL表示装置。 The at least two kinds of dopants include a first dopant and a second dopant,
The first dopant has a concentration distribution in which the concentration gradually decreases in the first direction, and the second dopant has a concentration distribution in which the concentration gradually increases in the first direction. The EL display device described in 1.
前記画素電極上にホストと少なくとも2種類のドーパントとを含む発光層を、前記少なくとも2種類のドーパントが前記ホストに対してそれぞれ異なる濃度分布を有するように形成し、
前記発光層上に共通電極を形成することを含む、
EL表示装置の製造方法。 Forming a pixel electrode on the insulating surface;
Forming a light emitting layer including a host and at least two kinds of dopants on the pixel electrode so that the at least two kinds of dopants have different concentration distributions with respect to the host;
Forming a common electrode on the light emitting layer,
Manufacturing method of EL display device.
前記画素電極上に、第1ドーパント、ホスト及び第2ドーパントの順にインライン蒸着を行って発光層を形成し、
前記発光層上に共通電極を形成することを含む、
EL表示装置の製造方法。 Forming a pixel electrode on the insulating surface;
A light emitting layer is formed on the pixel electrode by performing in-line deposition in the order of the first dopant, the host, and the second dopant,
Forming a common electrode on the light emitting layer,
Manufacturing method of EL display device.
The method for manufacturing an EL display device according to claim 19, wherein a charge transport layer is further formed before and after forming the light emitting layer and the other light emitting layer.
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