JP2018181897A

JP2018181897A - 有機エレクトロルミネッセンス表示装置

Info

Publication number: JP2018181897A
Application number: JP2017074159A
Authority: JP
Inventors: 賢悟加藤; Kengo Kato
Original assignee: Japan Display Inc
Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2017-04-04
Filing date: 2017-04-04
Publication date: 2018-11-15

Abstract

【課題】電子注入層から発光層への金属原子の拡散を抑制することを目的とする。【解決手段】有機エレクトロルミネッセンス表示装置は、カソード４０と、アノード３２と、カソード４０とアノード３２の間にある有機エレクトロルミネッセンス層４２と、を含む。有機エレクトロルミネッセンス層４２は、カソード４０からアノード３２への順に、電子注入層ＥＩＬ、電子輸送層ＥＴＬ、発光層ＥＭＬ、正孔輸送層ＨＴＬ及び正孔注入層ＨＩＬを含む。電子注入層ＥＩＬは、アルカリ金属を含む。電子注入層ＥＩＬ及び発光層ＥＭＬの相互に対向する面の間隔が５５ｎｍ以上ある。【選択図】図３

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス表示装置に関する。

有機エレクトロルミネッセンス表示装置には、電子の注入効率を高めるために、発光層と陰極の間に電子注入層が設けられる（特許文献１）。電子注入層は、リチウムなどのアルカリ金属を含む材料から形成される。

特開２００９−２９５８２２号公報

発明者等の実験によれば、フッ化リチウムから電子注入層を形成すると、リチウムの拡散が発光層にまで至ることが分かった。リチウムは、発光層ではクエンチャとして作用するので、発光効率の悪化を招き、同じ輝度を確保するには電圧を上げなければならず、寿命も短くなる。

本発明は、電子注入層から発光層への金属原子の拡散を抑制することを目的とする。

本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス表示装置は、カソードと、アノードと、前記カソードと前記アノードの間にある有機エレクトロルミネッセンス層と、を含み、前記有機エレクトロルミネッセンス層は、前記カソードから前記アノードへの順に、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層及び正孔注入層を含み、前記電子注入層は、アルカリ金属を含み、前記電子注入層及び前記発光層の相互に対向する面の間隔が５５ｎｍ以上あることを特徴とする。本発明によれば、電子注入層から発光層への金属原子の拡散を抑制することができる。なお、前記有機エレクトロルミネッセンス層には電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層及び正孔注入層以外の層を含んでも構わない。

本発明の実施形態に係る表示装置の斜視図である。図１に示す表示装置のII−II線断面の拡大図である。図２に示す表示装置においてIIIで示される点線で囲まれた領域の拡大図である。本発明の実施形態に係る表示装置の変形例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。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形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

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。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。

さらに、本発明の詳細な説明において、ある構成物と他の構成物の位置関係を規定する際、「上に」「下に」とは、ある構成物の直上あるいは直下に位置する場合のみでなく、特に断りの無い限りは、間にさらに他の構成物を介在する場合を含むものとする。

図１は、本発明の実施形態に係る表示装置の斜視図である。表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置である。表示装置は、例えば、赤、緑及び青からなる複数色の単位画素（サブピクセル）を組み合わせて、フルカラーの画素（ピクセル）を形成し、フルカラーの画像を表示するようになっている。表示装置は、第１基板１０を有する。第１基板１０には、画像を表示するための素子を駆動するための集積回路チップ１２が搭載され、外部との電気的接続のために図示しないフレキシブルプリント基板を接続してもよい。

図２は、図１に示す表示装置のII−II線断面の拡大図である。第１基板１０には、それ自体が含有する不純物に対するバリアとなるアンダーコート層１４が形成され、その上に半導体層１６が形成されている。半導体層１６にソース電極１８及びドレイン電極２０が電気的に接続し、半導体層１６を覆ってゲート絶縁膜２２が形成されている。ゲート絶縁膜２２の上にはゲート電極２４が形成され、ゲート電極２４を覆って層間絶縁膜２６が形成されている。ソース電極１８及びドレイン電極２０は、ゲート絶縁膜２２及び層間絶縁膜２６を貫通している。半導体層１６、ソース電極１８、ドレイン電極２０及びゲート電極２４によって薄膜トランジスタＴＦＴの少なくとも一部が構成される。薄膜トランジスタＴＦＴを覆うようにパッシベーション膜２８が設けられている。

パッシベーション膜２８の上には、平坦化層３０が設けられている。平坦化層３０の上には、複数の単位画素それぞれに対応するように構成された複数のアノード３２（例えば画素電極）が設けられている。平坦化層３０は、少なくともアノード３２が設けられる面が平坦になるように形成される。アノード３２は、平坦化層３０及びパッシベーション膜２８を貫通するコンタクトホール３４によって、半導体層１６上のソース電極１８及びドレイン電極２０の一方に電気的に接続している。

平坦化層３０及びアノード３２上に、絶縁層３６が形成されている。絶縁層３６は、アノード３２の周縁部に載り、アノード３２の一部（例えば中央部）を開口させるように形成されている。絶縁層３６によって、アノード３２の一部を囲むバンクが形成される。アノード３２は、発光素子３８の一部である。発光素子３８は、さらに、カソード４０（例えば共通電極）と有機エレクトロルミネッセンス層４２を含む。

図３は、図２に示す表示装置においてIIIで示される点線で囲まれた領域の拡大図である。

有機エレクトロルミネッセンス層４２は、発光層ＥＭＬを含む。発光層ＥＭＬは、アノード３２ごとに別々に（分離して）設けられ、絶縁層３６にも載るようになっている。この場合は各画素に対応して青、赤又は緑で発光層ＥＭＬが発光するようになる。各画素に対応する色はこれに限られず、例えば、黄又は白等でもよい。発光層ＥＭＬは、例えば、蒸着により形成される。あるいは、発光層ＥＭＬは、表示領域を覆う全面に、複数の画素に亘るように形成してもよい。つまり、発光層ＥＭＬを絶縁層３６上で連続するように形成してもよい。この場合、発光層ＥＭＬは溶媒分散による塗布により形成する。発光層ＥＭＬを複数の画素に亘るように形成する場合は、全サブピクセルにおいて白色で発光し、図示しないカラーフィルタを通して所望の色波長部分を取り出す構成になる。

アノード３２と発光層ＥＭＬとの間に、正孔注入層ＨＩＬ及び正孔輸送層ＨＴＬが介在する。正孔輸送層ＨＴＬと発光層ＥＭＬとの間に電子ブロック層ＥＢＬが介在している。正孔注入層ＨＩＬ、正孔輸送層ＨＴＬ及び電子ブロック層ＥＢＬは、１つのアノード３２ごとに分離して設けてもよいが、図２の例では表示領域の全体にわたって連続している。正孔注入層ＨＩＬは、アノード３２及び絶縁層３６に接触するようになっている。

カソード４０と発光層ＥＭＬとの間に、電子注入層ＥＩＬ及び電子輸送層ＥＴＬが介在する。電子注入層ＥＩＬは、アルカリ金属を含む。アルカリ金属は、リチウムである。発明者等は、飛行時間型二次イオン質量分析法（TOF-SIMS：Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry)によって、リチウムの拡散長を測定したところ、５５ｎｍに近いことが分かった。

そこで、本実施形態では、電子注入層ＥＩＬ及び発光層ＥＭＬの相互に対向する面の間隔が５５ｎｍ以上になっている。言い換えると、電子輸送層ＥＴＬの厚みｔ_１が５５ｎｍ以上ある。したがって、電子注入層ＥＩＬから発光層ＥＭＬへの金属原子の拡散を抑制することができる。これにより、発光効率の低下を防ぐことができるので、駆動電圧を高くすることなく輝度を確保することができ、長寿命化が可能になる。

発光層ＥＭＬは、アノード３２及びカソード４０に挟まれ、両者間を流れる電流によって輝度が制御されて発光する。カソード４０は、金属薄膜などからなり光透過性を有し、発光層ＥＭＬで生じた光を透過させて画像を表示する。アノード３２は、発光層ＥＭＬで生じた光をカソード４０の方向に反射する反射膜からなり、複数層の１層が反射膜であってもよい。また、アノード３２で反射してカソード４０に進行する光と、発光層ＥＭＬからカソード４０に進行する光とが、光学干渉によって強め合うように、正孔輸送層ＨＴＬの厚みが設定されている。これにより、発光効率の低下や色度の変化を防止することができる。

図２に示すように、有機エレクトロルミネッセンス層４２は、封止膜４４によって封止されて水分から遮断される。封止膜４４は、窒化ケイ素などの無機層材料からなる無機層を含み、一対の無機層が有機層を挟む構造であってもよい。封止膜４４には、粘着層４６を介して、第２基板４８が貼り付けられている。

図４は、本発明の実施形態に係る表示装置の変形例を示す図である。この例では、アノード１３２及びカソード１４０に挟まれる有機エレクトロルミネッセンス層１４２は、電子輸送層ＥＴＬと発光層ＥＭＬの間に、正孔ブロック層ＨＢＬを含む。そして、電子輸送層ＥＴＬと正孔ブロック層ＨＢＬの合計の厚みｔ_２が５５ｎｍ以上になっている。したがって、電子注入層ＥＩＬから発光層ＥＭＬへの金属原子の拡散を抑制することができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。

１０第１基板、１２集積回路チップ、１４アンダーコート層、１６半導体層、１８ソース電極、２０ドレイン電極、２２ゲート絶縁膜、２４ゲート電極、２６層間絶縁膜、２８パッシベーション膜、３０平坦化層、３２アノード、３４コンタクトホール、３６絶縁層、３８発光素子、４０カソード、４２エレクトロルミネッセンス層、４４封止膜、４６粘着層、４８第２基板、ＥＩＬ電子注入層、ＥＴＬ電子輸送層、ＨＢＬ正孔ブロック層、ＥＭＬ発光層、ＥＢＬ電子ブロック層、ＨＴＬ正孔輸送層、ＨＩＬ正孔注入層、ＴＦＴ薄膜トランジスタ。

Claims

カソードと、
アノードと、
前記カソードと前記アノードの間にある有機エレクトロルミネッセンス層と、
を含み、
前記有機エレクトロルミネッセンス層は、前記カソードから前記アノードへの順に、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層及び正孔注入層を含み、
前記電子注入層は、アルカリ金属を含み、
前記電子注入層及び前記発光層の相互に対向する面の間隔が５５ｎｍ以上あることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
請求項１に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置において、
前記アルカリ金属は、リチウムであることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
請求項１又は２に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置において、
前記電子輸送層の厚みが５５ｎｍ以上あることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
請求項１又は２に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置において、
前記有機エレクトロルミネッセンス層は、前記電子輸送層と前記発光層の間に、正孔ブロック層をさらに含み、
前記電子輸送層と前記正孔ブロック層の厚みの合計が５５ｎｍ以上あることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
請求項１から４のいずれか１項に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置において、
前記カソードは、光透過性を有し、
前記アノードは、前記発光層で生じた光を前記カソードの方向に反射する反射膜を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
請求項５に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置において、
前記アノードで反射して前記カソードに進行する光と、前記発光層から前記カソードに進行する光とが、光学干渉によって強め合うように、前記正孔輸送層の厚みが設定されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。