JP3910887B2

JP3910887B2 - 有機ｅｌ表示装置

Info

Publication number: JP3910887B2
Application number: JP2002228500A
Authority: JP
Inventors: 裕紀辻村
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2002-08-06
Filing date: 2002-08-06
Publication date: 2007-04-25
Anticipated expiration: 2022-08-06
Also published as: JP2004071327A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、一対の電極要素間に発光要素を設け、一対の電極要素により発光要素に電界を与えて発光させる表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エレクトロルミネセントを利用したＥＬ表示装置の開発が盛んに行われている。ＥＬ表示装置は、陽極と陰極との間に発光層を設けた構成を有している。ＥＬ表示装置では、液晶表示装置と同様に、画素ごとにＴＦＴなどのスイッチを設けて各画素を個別に駆動するアクティブ駆動方式の他、線順次方式に代表されるパッシブ駆動方式を採用することができる。このようなＥＬ表示装置は、使用される発光性化合物の種類により、無機ＥＬ表示装置と有機ＥＬ表示装置に分類することができる。
【０００３】
ここで、有機ＥＬ表示装置の一例を挙げれば、図３に表示素子１´の断面を模式的に示したように、ガラス基板５２の第１面５２ａ上に、陽極としての透明電極５３、正孔輸送層６２、発光層６３、電子輸送層６４、陰極としての反射電極５５を、この順序で積層した構造を有するものがある。このような有機ＥＬ表示装置Ｘでは、発光層６３で生じた光が正孔輸送層６２、透明電極５３およびガラス基板５２を透過して外部に出射される。また、発光層６３で生じた光には、ガラス基板５２の方向とは逆方向に進むものもあるが、このような逆進光は、反射電極５５にて反射され、有機層６０、透明電極５３およびガラス基板５２を透過することで外部に出射される。したがって、ガラス基板５２の第１面５２ａ上に透明電極５３−有機層６０−反射電極５５と積層した構造では、有機層６０内の発光層６３から生じた光は最終的に全てガラス基板５２を透過して出射されるので、このガラス基板５２の第２面５２ｂの１面のみが表示画面として用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、図３に示した有機ＥＬ表示装置Ｘでは、光を出射させる際、透明電極５３およびガラス基板５２などを光が通過するので、発光層６３から出射される光の光量に比べて、最終的にガラス基板５２から出射される光の光量の方が少なくなる。さらに、透明電極５３として一般的なＩＴＯを用いるとＩＴＯは可視光の長波長側を透過し易い波長選択性を有している場合があるので、たとえば出射光（表示画面）が赤みがかるなど、色みに影響を与えることがある。また、基本的に表示画面はガラス基板５２の第２面５２ｂの１面のみである。たとえば透明電極５３および反射電極５５のいずれも透明な材料により構成すれば、ガラス基板５２および陰極の双方から光を外部に出射させることが可能となるが、陽極および陰極の両方の材料にＩＴＯなどの透明な材料を用いると、銅やアルミニウムなどの抵抗率の小さい金属を用いて反射電極５３を形成する場合に比べ、駆動電圧が大きくなる。加えて、反射電極５５は、発光層６３を有する有機層６０上に成膜されるので、成膜時に有機層６０にダメージを与えない方法が必要となり、製造工程が複雑になる。
【０００５】
本願発明は、このような事情のもとに考え出されたものであって、発光層から外部に出射される光の光量の減少を抑制できる構造を有し、かつ２面を表示画面として用いることができる、もしくは駆動電圧の低減や色みの安定化ができる有機ＥＬ表示装置を提供することを、その課題としている。
【０００６】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００７】
すなわち、本願発明により提供される有機ＥＬ表示装置は、基板に設けられた複数の表示素子を備え、かつ、これらの表示素子のそれぞれが、第１および第２電極要素と、これらの電極要素によって与えられる電界により発光する発光要素と、を有する有機ＥＬ表示装置であって、上記第１および第２電極要素は、上記基板の平面方向に隣接して設けられており、上記発光要素は、上記第１および第２電極要素の双方を覆うように形成されており、かつ、複数の第１電極要素が列状に配置された複数の第１帯状電極と、これらの第１帯状電極に交差するようにして絶縁層を介して上記各第１帯状電極上に積層され、かつ、複数の第２電極要素が列状に配置された複数の第２帯状電極と、をさらに備えていることを特徴としている。
【０００８】
本願発明における有機ＥＬ表示装置は、基板−第１および第２電極要素−発光要素の順に積層した形態を有している。ここで、この積層していく方向を第１方向、積層していく方向とは逆の方向を第２方向とすると、発光要素で生じた光は第１方向には基板や電極要素などを透過することなく、発光要素から直接、光を取り出すことができる。したがって、基板や電極要素などを透過させて出射させる場合と比べて、最終的に外部に出射される光の光量の減少は抑制できる。また、電極要素を通過させずに光を出射させることができるので、たとえばＩＴＯを通過する際に生じることがある、出射光が赤みがかるなどの問題は起こらず、色みの不安定さも解消する。加えて、本願発明の構成においては、発光要素に電極要素を積層形成することが無く、発光要素に電極要素などを積層形成する際に考慮する項目が減り、製造工程の簡略化が図れる。
【０００９】
好ましい実施の形態においては、第１および第２電極要素のうち少なくとも一方は、透明に形成されている。
【００１０】
本願発明の構成においては、平面方向に隣接して設けられた第１および第２電極要素の双方を覆うように発光要素が形成されている。したがって、少なくとも一方の電極要素がＩＴＯなどの透明な材料で構成されると、発光要素からの光は発光要素から第１方向に直接出射されるものと、発光要素から透明な材料で形成された電極要素などを透過して第２方向に出射されるものとの２方向へ光を取り出すことが可能となる。つまり、２方向から光を取り出す場合でも、両電極要素とも透明な材料で構成する必要性はなくなるので、たとえば一方を相対的に抵抗率の低い金属で構成すれば、低い駆動電圧でも光をムラなく、２方向へ出射させることが可能となる。なお、相対的に抵抗率の低い金属としては、銅やアルミニウムなどが挙げられる。
【００１１】
好ましい実施の形態においては、第１および第２電極要素ともに、抵抗率が１０^-4Ω・ｃｍより小さい材料により構成されている。
【００１２】
たとえば、図３に示した従来の順に積層した形態を有する有機ＥＬ表示装置では、第１および第２電極要素のいずれか一方をＩＴＯなどの透明な材料にしなければ、光を取り出すことができなかった。しかし、本願発明の構成においては、基板上に第１および第２電極要素を平面方向に隣接して設けた後、これらの電極要素を覆うように発光要素が形成されており、第１および第２電極要素の両方に不透明な金属電極を使用したとしても、発光要素からの光は第１方向に取り出すことが可能である。そのため、両電極要素とも抵抗率の低い、たとえば銅（抵抗率１．６７×１０^-6Ω・ｃｍ）やアルミニウム（抵抗率２．６５５×１０^-6Ω・ｃｍ）を用いることができるので、低い駆動電圧でムラのない光の出射が可能となる。
【００１３】
また、この場合、不透明だが熱拡散率の高いシリコン基板を使用することもできる。そのため、熱の発生が大きい場合、基板としてシリコン基板を採用することにより熱的な劣化を抑制し、有機ＥＬ表示装置の寿命を長くすることも可能である。
【００１４】
このように、駆動電圧を低くしたり、熱拡散率の高い基板を使用できることは、発熱量が大きく熱的劣化を受け易い、パッシブ駆動可能な有機ＥＬ表示装置に対して有効である。本願発明においては、複数の第１電極要素が列状に配置された複数の第１帯状電極と、これらの第１帯状電極に交差するようにして絶縁層を介して上記各第１帯状電極上に積層され、かつ、複数の第２電極要素が列状に配置された複数の第２帯状電極と、をさらに備えていることから、有効である。
【００１５】
好ましい実施の形態は、第１電極要素は陽極として機能するとともに、第１電極要素と発光要素との間には、正孔輸送機能および正孔注入機能のうち、少なくとも一方の機能を有する陽極側機能要素が介在している一方、第２電極要素は陰極として機能するとともに、第２電極要素と発光要素との間には、電子輸送機能および電子注入機能のうち、少なくとも一方の機能を有する陰極側機能要素が介在しており、上記陽極側機能要素と上記陰極側機能要素とは、基板の平面方向に隣接して設けられ、かつ、絶縁性を有するセパレータによって分離されている。
【００１６】
上記セパレータを設けたことにより、陽極側機能要素と陰極側機能要素との間の絶縁性能を高めることができる。そのため、陰極側機能要素により誘導された電子および陽極側機能要素に誘導された正孔の移動を確実にし、発光要素に適切に誘導することができる。
【００１７】
本願発明のその他の利点および特徴については、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明らかとなるであろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００１９】
図１に示した有機ＥＬ表示装置Ｘは、基板２と、基板２上に配置された複数の陽極３および複数の陰極５と、陽極３および陰極５の双方を覆うようにして形成される有機層１０と、を備え、これらによって構成された複数の表示素子１がマトリクス状に配置された構成を有している。表示素子１は、図２に示したように一対の電極要素３３，３５（陽極要素３３，陰極要素３５）と、これら一対の電極要素３３，３５の双方を覆うように形成された有機要素４０とを有しており、この有機要素４０が、一対の電極要素３３，３５を用いた電圧印加に基づくエレクトロルミネセントにより発光するように構成されている。また、この表示素子１は、本実施形態において線順次方式によるパッシブ駆動により各表示素子１が駆動する構成とされたものである。なお、有機要素４０は、各有機層１０における各表示素子１に対応する部分とされている。
【００２０】
基板２は、図面上には明確に表れていないが、たとえば矩形状であり、透明なガラスもしくはプラスチックフィルムなどからなっている。また、基板２には表示素子１が形成される第１面２ａと、陽極３および基板２を透明な材料で形成した場合に光の出射面の一つとなり得る第２面２ｂを有している。以後、この基板２の第２面２ｂを透過して出射される光の向きを第１方向、その逆方向へ出射される光の向きを第２方向とする。
【００２１】
陽極３は、複数の陽極要素３３が列状に配置され、かつ図１の矢印ＡＢ方向に延びる帯状に形成されている。また、複数の陽極３は、それらの幅方向に並べられている。これらの陽極３は、たとえばフォトリソグラフィー後、蒸着やスパッタリングにより成膜し、その後エッチングなどにより不用部分の除去を行うことにより形成される。なお、陽極３を形成する材料としては、有機層１０へ正孔を、より注入し易いＩＴＯなどが挙げられる。また、駆動電圧を下げる目的として１方向のみに光を取り出す場合には、アルミニウム、マグネシウム−銀合金などが挙げられる。
【００２２】
陰極５は、複数の陰極要素３５が列状に配置され、かつ陽極３および陰極５を絶縁するために設けられる絶縁層４を介して積層形成されている。また、複数の陰極５は、それらの幅方向に並べられている。これらの陰極５は、たとえば、陽極３と同様の形成工程により形成される。なお、陰極５を形成する材料としては、反射率が高く、かつ有機層１０への電子注入を良好にするために、仕事関数または電子親和力が、より小さい材料が選定される。この場合の材料としては、たとえばアルミニウム、マグネシウム−銀合金、アルミニウム−リチウム合金などが挙げられ、より多くの光を出射させる場合にはＩＴＯなども挙げられる。
【００２３】
有機層１０は、図１および図２に示したように、陰極５からの電子注入効率を向上させるために設けられる電子注入層１１と、電子を輸送するとともに、励起子の電子注入層１１への接触防止や正孔障壁としての機能を有する電子輸送層１２と、発光物質を有し、電子と正孔が再結合することにより励起子を生成する場である発光層１３と、正孔を発光層１３まで輸送するとともに、電子障壁としての機能を有する正孔輸送層１４と、陽極３からの正孔注入効率を向上させるために設けられる正孔注入層１５を含んで構成されている。
【００２４】
有機層１０において、電子注入層１１および電子輸送層１２は、この順で、かつ図１の矢印ＣＤ方向に延びる帯状で陰極５上に積層形成され、また正孔注入層１５および正孔輸送層１４は、この順で、かつ図１の矢印ＣＤ方向に延びる帯状で陽極３上に積層形成されている。さらに、発光層１３は、電子輸送層１２および正孔輸送層１４の双方を覆うように積層形成されている。また、電子注入層１１および電子輸送層１２と正孔注入層１５および正孔輸送層１４は、基板２の平面方向に隣接して設けられている。なお、各表示素子１内の電子注入層１１および電子輸送層１２と正孔注入層１５および正孔輸送層１４との電気的絶縁を確保するために絶縁性を有するセパレータとして素子内隔壁６が形成されている。また、図１に示したように矢印ＡＢ方向に隣り合う各表示素子１間の電気的絶縁を確保するために絶縁性を有するセパレータとして矢印ＣＤ方向に延びる素子間隔壁７と、矢印ＣＤ方向に隣り合う各表示素子１の有機層１０および陽極３同士の電気的絶縁を確保するために絶縁性を有するセパレータとして矢印ＡＢ方向に延びる素子間隔壁８とが、形成されている。
【００２５】
同様に、有機要素４０においては、陽極要素３３と発光要素４３との間に、陽極側機能要素である正孔注入要素４５と正孔輸送要素４４がこの順に積層形成され、陰極要素３５と発光要素４３との間に、陰極側機能要素である電子注入要素４１と電子輸送要素４２がこの順に積層形成されている。
【００２６】
複数の陽極３および複数の陰極５は、図外のドライバＩＣと導通接続されている。ドライバＩＣからは、複数の陽極３に対して表示画像に応じた信号電圧がクロックパルスに同期して入力され、複数の陰極５に対して順次走査電圧が印加される。
【００２７】
ドライバＩＣにより、選択された表示素子１に対応する陽極要素３３および陰極要素３５の間に閾値以上の電圧が付与された場合には、陽極要素３３からは正孔注入要素４５に正孔が注入され、陰極要素３５からは電子注入要素４１に電子が注入される。正孔は、正孔輸送要素４４を介して発光要素４３に輸送され、電子は電子輸送要素４２を介して発光要素４３に輸送される。発光要素４３では、電子と正孔が再結合して励起子が生成し、この励起子が発光要素４３を移動する。励起子が発光性物質のバンド間に相当するエネルギーを放出することにより、発光性物質ひいては発光要素４３が発光する。図２に良く表れているように本願発明の構造では、発光要素４３で生じた光を直接、外部に取り出すことが可能である。このようにして、選択された表示素子１が発光し、かつ、これらを組み合わせることによって画像が表示される。
【００２８】
なお、有機ＥＬ表示装置Ｘをカラー表示用に構成する場合には、たとえば隣接する３つの発光層１３を、Ｒ発光層、Ｇ発光層、およびＢ発光層からなる組とし、このような組を複数設ければよい。この場合には、Ｒ発光層、Ｇ発光層、およびＢ発光層は、それぞれの色に相当する光を発する発光性物質を含有させてもよいし、それぞれの色に相当する光のフィルターを発光層１３上に設けてもよい。
【００２９】
以上のように、本実施の形態における構成では、発光層１３から光を直接、第１方向側に取り出せる構造を有している。そのため、図３に示したような構成では、ガラス基板５２の第２面５２ｂから光を出射させる場合、たとえば透明電極５５としてのＩＴＯや基板としてのガラス基板５２を光が通過するため、表示素子１’から出射される光量は減少するが、本実施の形態における構成では発光層１３から直接、光を取り出すため光量の減少は抑制される。加えて、電極などを透過させること無く直接、光を取り出せる構成を有しているので、たとえばＩＴＯを透過させる際に生じることがある、出射光が赤みがかるなどの問題は起こらず、色みの不安定さも解消する。
【００３０】
また、図２、図３いずれの形態を採用しても基板２（５２）、陽極３（５３）、陰極５（５５）に透明な材質のものを用いれば、発光層１３（６３）で生じた光は第１および第２方向の２方向への出射が可能である。しかし、図３に示した構成の場合、反射電極５５を、発光層６３を有する有機層６０上に成膜するので、有機層６０にダメージを与えない方法が必要となり、製造工程が複雑になる。加えて、上記２方向へ光を出射させるには、必ず透明電極５３および反射電極５５を透明な材料で構成する必要があり、たとえばＩＴＯなどを採用すると、銅やアルミニウムなどの不透明だが相対的に抵抗率の低い金属により構成されたものに比べ、駆動電圧が大きくなる。しかし、本実施の形態における構成では、有機層１０に電極を積層形成することは無く、製造工程の簡略化が図れるのに加え、陽極３を透明電極にするだけで上記２方向への光の出射が可能となるので、たとえば陰極５を相対的に抵抗率の低い金属により構成すれば、低い駆動電圧でも光をムラなく、２方向へ出射させることができ、駆動電圧の低減が図れる。
【００３１】
さらに、図３に示した構成の場合、透明電極５３および反射電極５５のいずれか一方を透明電極にしなければ、光を外部に出射させることができなかったが、本実施の形態における構成では、陽極３および陰極５の両方に不透明な金属電極を使用したとしても、発光層１３から第１方向に向けて光を出射させることが可能である。そのため、抵抗率が１０^-4Ω・ｃｍのＩＴＯのような透明な材料を使用する必要性はなくなり、不透明だが抵抗率の低い、たとえば銅（抵抗率１．６７×１０^-6Ω・ｃｍ）やアルミニウム（抵抗率２．６５５×１０^-6Ω・ｃｍ）を用いることができるので、低い駆動電圧でも光をムラなく出射させることが可能となる。
【００３２】
また、この場合、不透明だが熱拡散率の高いシリコン基板を使用することもできる。そのため、本実施の形態における構成のように熱の発生が大きくなる可能性を有する場合、基板としてシリコン基板を採用することにより熱的な劣化を抑制し、表示装置１の寿命を長くすることも可能である。
【００３３】
本実施の形態では、電子注入層１１、電子輸送層１２、発光層１３、正孔輸送層１４、正孔注入層１５により有機層１０が構成された有機ＥＬ表示装置Ｘを例にとって説明したが、有機層１０の構成は種々に設計変更可能である。たとえば電子輸送層１２と発光層１３、あるいは正孔輸送層１４と発光層１３からなる２層構造でもよいし、電子輸送層１２、正孔輸送層１４および発光層１３からなる３層構造であってもよい。
【００３４】
また、本実施形態において陽極３と陰極５との位置を入れ換えても、この入れ換えに応じて有機層１０を構成すれば、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係る有機ＥＬ表示装置の一例を示す破断要部斜視図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【図３】従来の有機ＥＬ表示装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
Ｘ有機ＥＬ表示装置
１表示素子（有機ＥＬ素子）
２基板
３第１帯状電極（陽極）
４絶縁層
５第２帯状電極（陰極）
６セパレータ（素子内隔壁）
３３第１電極要素
３５第２電極要素
４１電子注入要素
４２電子輸送要素
４３発光要素
４４正孔輸送要素
４５正孔注入要素

Claims

基板に設けられた複数の表示素子を備え、かつ、これらの表示素子のそれぞれが、第１および第２電極要素と、これらの電極要素によって与えられる電界により発光する発光要素と、を有する有機ＥＬ表示装置であって、
上記第１および第２電極要素は、上記基板の平面方向に隣接して設けられており、
上記発光要素は、上記第１および第２電極要素の双方を覆うように形成されており、かつ、
複数の第１電極要素が列状に配置された複数の第１帯状電極と、これらの第１帯状電極に交差するようにして絶縁層を介して上記各第１帯状電極上に積層され、かつ、複数の第２電極要素が列状に配置された複数の第２帯状電極と、をさらに備えていることを特徴とする、有機ＥＬ表示装置。
上記第１および第２電極要素のうち少なくとも一方は、透明に形成されている、請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
上記第１および第２電極要素ともに、抵抗率が１０^-4Ω・ｃｍより小さい材料により構成されている、請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
上記第１電極要素は陽極として機能するとともに、上記第１電極要素と上記発光要素との間には、正孔輸送機能および正孔注入機能のうち、少なくとも一方の機能を有する陽極側機能要素が介在している一方、
上記第２電極要素は陰極として機能するとともに、上記第２電極要素と上記発光要素との間には、電子輸送機能および電子注入機能のうち、少なくとも一方の機能を有する陰極側機能要素が介在しており、
上記陽極側機能要素と上記陰極側機能要素とは、上記基板の平面方向に隣接して設けられ、かつ、絶縁性を有するセパレータによって分離されている、請求項１ないし３のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。