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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機物のエレクトロルミネッセント(EL)を利用した表示装置に関する。さらに詳しくは、電極形成の際に有機層にダメージを与えることなく、両面に透明電極を用い、両面から光を取り出すことができるようにし、光フィードバック回路を形成した表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の有機EL素子は、たとえば図4に示されるような構造になっている。すなわち、図4において、ガラスなどの透明基板31上に、ITOなどからなる陽極電極32が設けられ、その上に正孔輸送層33、EL発光層34、電子輸送層35などからなる有機層37、およびMg、Li、Caなどの仕事関数の小さい金属からなる陰極電極39が設けられることにより形成されている。ITO膜は、一般に抵抗の小さい膜として成膜するには、300℃程度の高温で成膜することが望ましい。しかし、正孔輸送層33、EL発光層34、電子輸送層35などの有機層材料を成膜した後は、有機層材料が劣化するため、100℃程度以上に上昇することができない。さらに、陽極電極32の仕事関数と有機層材料の価電子レベルとの間、および陰極電極39と有機層材料の伝導レベルとの間でギャップが大きすぎると、電荷の注入性が低下し、何でもよいというわけにはいかない。
【0003】
そのため、従来の有機EL素子は、図4に示されるように、陽極電極32を基板31側に設け、基板31としてガラスなどの透明な基板を用い、有機層37の上に設けられる電極39を陰極として、前述のように、仕事関数の小さい金属電極が用いられ、ガラス基板31の裏面側に光を取り出す構造に形成されている。
【0004】
一方、たとえばL.S.Hungらによる「インターフェース エンジニアリング イン プリパレーション オブ オーガニック サーフェスエミッティング ダイオード(Interface engineering in preparation of organic surface-emitting diodes)」(アプライドフィジックスレター(Applied Physics Letters)第74巻第21号、1999年5月24日、3209〜3211頁)にも記載されているように、高解像度の表示装置に用いるためには、陰極電極を透明にして表面発光型にすることが要求され、種々の研究がなされている。そして、同文献においては、有機層の上にCuPcを介してITO膜を設けたり、電子輸送層であるAlqとCuPcとの間、またはCuPcとITOとの間にLi膜を設ける構造が開示されている。CuPcは、ITOを成膜する際に有機層へのスパッタダメージを防止するために、LiはAlqとCuPcとの間の電子注入バリアを減ずるために設けられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、従来の有機EL素子は、基板上に陽極電極を形成し、その上に有機層が設けられ、最表面の陰極電極は、MgAgなどの光を通さない金属電極か、Li、CuPcなどを介して、ITO膜により形成する構造になっている。しかし、表面側の電極にITO膜を用いると、ITOは300℃程度の高温で成膜しないと充分に抵抗値の低い膜を得にくく、そのような高温で成膜すると、その下に積層される有機層が、前述のスパッタダメージとは別に、温度によるダメージを受け、膜質が低下して電気的特性が劣化するという問題がある。
【0006】
また、前述の有機層上にLi-CuPc-ITOを積層しようとすると、全く異なる蒸発源による成膜を繰り返さなければならず、非常に工数増となり、コストアップの原因になるという問題がある。
【0007】
さらに、表面側の電極が透明であるのみならず、両面が透明電極により形成されることにより、シースルーの表示装置を形成したりすることができるため、その応用用途が広がる。そのため、製造上の問題がなく、しかも電極の仕事関数と有機層のバンドレベルとの間で整合がとれるような状態で、両電極が透明電極の有機EL素子が期待されている。
【0010】
本発明の目的は、有機EL素子の光をモニターし、その光により発光しつづける自己保持回路を形成したり、有機EL素子の輝度を所望の輝度にすることができる光フィードバック回路を、簡単な構成で外部からの光や隣接する画素からの光による影響を受けないで構成することができる構造の表示装置を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明の表示装置は、非透光性の基板と、該基板上に設けられ、光透過性導電膜からなる第1の電極、少なくともEL発光層を有する有機層、および光透過性導電膜からなる第2の電極を有する有機EL素子と、前記基板に設けられ、該有機EL素子を駆動するトランジスタと、前記基板に設けられ、前記有機EL素子からの光を受光する受光素子とを有し、該受光素子の出力により前記駆動用トランジスタを動作させることにより前記有機EL素子の発光または非発光を維持する自己保持回路を構成されている。前記有機EL素子がマトリクス状に設けられ、前記有機EL素子が各画素を構成し、デューティ駆動される場合にとくに効果が大きい。
【0016】
この構造にすることにより、有機EL素子をマトリクス状に配列して表示装置を構成する場合でも、各画素ごとに自己保持回路や輝度調整回路を構成しながら、基板が非透光性であるため、特別な遮光壁などを設けることなく、外部からの光や隣接する画素からの光の影響を受けにくくすることができる。その結果、高密度な画素で、階調表示なども簡単に行うことができ、表示特性の優れた繊細な表示画面を形成することができる。
【0017】
前記基板が半導体基板からなり、該半導体基板上に前記有機EL素子がマトリクス状に形成され、かつ、前記駆動用トランジスタが、該半導体基板に形成され、入力用ベース端子を有するホトトランジスタからなることにより前記受光素子を兼用することにより、各画素ごとの自己保持回路を非透光性の基板内に容易に形成することができる。
【0018】
前記基板がシリコン基板からなり、該シリコン基板の表面に各画素ごとに拡散によるベース領域、該ベース領域への拡散によるエミッタ領域が形成されると桃に、該ベース領域に端子が形成されることにより前記駆動用トランジスタが形成され、該エミッタ領域上に該エミッタ領域と電気的に接続されるように前記有機EL素子の第1の電極が形成され、前記有機EL素子がマトリクス状に形成されることができる。
【0019】
前記有機EL素子の第1の電極が陽極電極として前記基板上にITO膜により形成され、前記有機EL素子の第2の電極が酸化インジウムからなり、該第2の電極が前記有機層上にインジウム薄膜層を介して形成されてもよいし、前記有機EL素子の第1の電極が陰極電極として前記基板上に酸化インジウム膜により形成され、該陰極電極上にインジウム薄膜を介して前記有機層が設けられ、該有機層上に仕事関数が5eV以上の金属薄膜層を介して酸化インジウム膜からなる前記第2の電極が陽極電極として形成されてもよい。
この構造にすることにより、酸化インジウムは100℃以下の低温で低抵抗な導電膜を成膜することができるため、有機層にダメージを与えることなく成膜することができ、高特性の有機EL素子を得ることができる。さらに、酸化インジウム膜と有機層との間に、インジウム薄膜が設けられることにより、有機層の価電子レベルまたは伝導レベルと酸化インジウムの仕事関数とのギャップを小さくすることができ、動作電圧を下げることができるため好ましい。
【0020】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の有機EL素子およびその製法、ならびにそれを用いた表示装置について、図面を参照しながら説明をする。
【0021】
本発明の有機EL素子は、その一実施形態の断面説明図が図1に示されるように、基板1上に光透過性の第1の電極2が設けられ、その第1の電極2の上に少なくともEL発光層4を有する有機層7が設けられている。そして、その有機層7の上に光透過性の第2の電極9が設けられ、少なくとも第2の電極9は酸化インジウムからなっている。
【0022】
基板1は、たとえばガラス基板のような光透過性の基板を用いることもできるし、シリコン基板などの半導体基板を用いることにより、後述するような発光量をモニターする受光素子を設けたり、EL素子を駆動する駆動回路を容易に形成することができ、マトリクス状にEL素子を並べて表示装置を構成する場合にとくに便利である。
【0023】
第1の電極2は、図1に示される例では、陽極電極を構成しており、基板1上に蒸着などにより設けられるITO(Indium Tin Oxide)からなっている。ITOの仕事関数は、4.6eVであり、有機層7の正孔輸送層3の価電子レベルとの整合がとれており好ましい。しかも、有機層を積層する前の基板上に設けることができるため、高い温度で成膜することができ、抵抗値の小さい透明電極を形成することができる。しかし、陰極電極を基板側に形成する場合には、ITOは電子輸送層の伝導レベルとの整合がとれないため好ましくない。この場合、後述する第2の電極9のように、酸化インジウム(In2O3)を陰極電極として用い、電子注入層または電子輸送層との間にインジウムメタル層を挿入することが好ましい。
【0024】
第2の電極9は、図1に示される例では、陰極電極を構成しており、有機層7が形成された後に設けられるため、100℃以上の温度で成膜することができず、1500Å程度の厚さの酸化インジウム(たとえばIn2O3)からなっている。酸化インジウムは、室温から高々100℃までの温度でInの蒸発およびプラズマ酸素などの酸素の供給により成膜することができる。そのため、有機層7を成膜した後の第2の電極9としては、酸化インジウムを使用することにより、有機層7の温度によるダメージを防止することができる。しかし、In2O3の仕事関数は、4.38eVで、後述する電子注入層または電子輸送層の伝導レベルとの整合が充分ではないため、In(仕事関数:4.09eV)メタル層8を介することが好ましい。このInメタル層8は、あまり厚くすると光を透過しなくなり、逆にInメタル層8は、仕事関数を下げて電子の注入をしやすくすればよく、数Åから100Å程度の厚さ設けられればよい。
【0025】
第2の電極9が陽極電極である場合、仕事関数としてはITOが好ましいが、すでに有機層7が積層されているため、前述のように300℃程度にしてITO膜を形成することができず、同様に酸化インジウムを用いる必要がある。この場合、正孔輸送層の価電子レベルとの整合をとるため、Au(仕事関数:5.1eV)、Ni(仕事関数:5.15eV)、Pt(仕事関数:5.64eV)などの仕事関数が5eV以上と大きいメタル層を介して設けることが動作電圧を下げるために好ましい。この金属メタル層の厚さも、前述と同様に数Åから100Å程度設ければ、光を透過すると共に、仕事関数の調整をすることができる。
【0026】
有機層7は、図1に示される例では、たとえばNPDからなる正孔輸送層3が600Å程度、キナクリドンまたはクマリンを1重量%程度ドープしたAlqからなるEL発光層4を300Å程度、Alqからなる電子輸送層5を300Å程度、LiFからなる電子注入層6を5Å程度積層することにより形成されている。有機層7は、この例に限らず、最低限EL発光層4を有しておればよい。しかし、前述のように多層構造にすることにより、電荷(キャリア)の注入性などを向上させることができるため、好ましい。たとえば正孔輸送層3が用いられることにより、直接陽極電極からEL発光層4へ注入されるよりも、注入性が向上する。また、EL発光層4と正孔輸送層との伝導レベルの差より、電子はEL発光層にたまりやすい状態になっている。通常、有機EL素子では、電子が少数キャリアになっているため、この電子の障壁は発光効率の向上に効果的である。本明細書では、有機層7は電荷(電子または正孔)輸送層や電荷注入層などを含む層を意味し、これらのいずれかに無機物が含まれる場合もある。
【0027】
正孔輸送層3は、一般的にはEL発光層4への正孔注入性の向上のため、イオン化エネルギーがある程度小さく、EL発光層4への電子の閉じ込め(エネルギー障壁)が可能であることが求められており、アミン系の材料が用いられる。また、図には示されていないが、正孔輸送層3と陽極電極2との間に正孔注入層を設け、正孔輸送層3へのキャリアの注入性をさらに向上させることも行われる。この場合も、陽極電極2からの正孔の注入性を向上させるため、イオン化エネルギーの小さい材料が用いられ、代表例として、アミン系やフタロシアニン系が用いられる。
【0028】
EL発光層4としては、発光波長に応じて選択されるが、たとえば青色系の材料として、DSA系などの材料が用いられ、緑色の発光材料として、Alqなどが用いられる。このEL発光層4は、有機物蛍光材料をドーピングすることにより、ドーピング材料固有の発光色を得ることができ、また発光効率や安定性を向上させることができる。このドーピングは、発光材料に対して数重量(wt)%程度で行われる。
【0029】
電子輸送層5は、陰極電極9からの電子の注入性を向上させるためのもので、代表例としてAlqが用いられる。この層があまり厚くなると、発光層ではなくこの層で発光するため、あまり厚くはしない。図1に示される例では、この電子輸送層5と陰極電極9との間に電子注入層6が設けられている。
【0030】
このEL素子を製造するには、まず、0.2μm程度の厚さにITO膜が設けられたITO付きガラス板1を酸素プラズマ処理して、表面を活性化させる。そして、真空蒸着法により、NPDからなる正孔輸送層3を600Å程度、キナクリドンを1wt%程度ドーピングしたAlqからなる発光層4を300Å程度、Alqからなる電子輸送層5を300Å程度、LiFからなる電子注入層6を5Å程度、それぞれ順次積層する。その後、真空蒸着装置で、Inメタルを蒸発させてIn層7を成膜し、10Å程度の厚さ成膜した状態で、Inの蒸発を続けながら酸素とRFパワーを導入し、プラズマ化した酸素を供給する。その結果、In層7上にInが酸化した酸化インジウムIn2O3が成膜される。この酸化インジウムからなる陰極電極9を1500Å程度成膜することにより、図1に示される構造の有機EL素子が得られる。
【0031】
本発明の有機EL素子によれば、基板側の陽極電極はITOにより、また表面側の陰極電極は酸化インジウムからなっているため、両面が透明電極からなり、どちらの面側にも光を取り出すことができる。しかも有機層を形成した後の第2の電極が、酸化インジウムにより形成されているため、100℃以下の低温で成膜することができ、有機層へのダメージを与えることがない。その結果、発光効率が高く両面に光を出すことができる有機EL素子が得られる。
【0032】
また、本発明の製法によれば、有機層7の成膜は、従来と同様に蒸着法により行われるが、陰極電極9の形成を、Inメタルを蒸発させながら酸素を供給することにより行っているため、電子注入層または電子輸送層6との仕事関数を調整する透明金属層7であるInメタル層の成膜と連続して酸素の供給を追加するだけで連続して形成することができる。このInメタル層は、仕事関数の点から好ましいが、酸化インジウムを成膜する際の酸素から有機層7を保護する役割も果たし、同じ材料系で陰極電極9を形成することができるため、非常に製造工程が簡単になる。
【0033】
本発明の有機EL素子は、前述のように、両面が透明電極により形成されているため、有機EL素子の光によるフィードバック回路を設けて、一方からの光をモニター用として有機EL素子の発光量が一定になるような駆動回路を設けることもできるし、その光により有機EL素子を駆動する自己保持回路などを形成した表示装置を構成することもできる。この場合、支持基板に光を透過しない非透光性基板を用いることにより、外部からの光を遮断したり、隣接する画素からの光を遮断する遮光膜などを設けることなく、密集する画素を有する表示装置においても、各画素のみでの光フィードバック回路を構成することができる。とくにシリコン基板などの半導体基板を用いることにより、その基板に直接光をモニターする受光素子やフィードバック回路を形成することができるためとくに好ましい。このような不透明基板を支持基板として用いても、その反対面が透明電極により形成されているため、表示面とすることができる。
【0034】
図2(a)は、このような裏面側の光を利用して自己保持回路を形成した表示装置の概念的な断面説明図である。すなわち、n形のシリコン基板11にp形の拡散領域によりベース領域12が形成され、さらにn形拡散領域が形成されてエミッタ領域13が形成されることにより、駆動用トランジスタ15が形成されている。このトランジスタのエミッタ領域13上に、前述の有機EL素子10が形成され、第1の電極(陽極電極)2、有機層7、第2の電極(陰極電極)9が順次積層されている。トランジスタ15のエミッタ13と第1の電極2とが電気的に接続されているため、図2(b)に等価回路図で示されるような、駆動用トランジスタ15と有機EL素子10とが直列に接続された構造になっている。
【0035】
このベース領域12に接続して設けられているコントロール電極(ベース電極)14に駆動用トランジスタ15をオンさせる信号が入ることにより、有機EL素子10に電圧が印加され発光する。この駆動用トランジスタ15は、またホトトランジスタにもなる。そのため、図2(b)に示されるように、駆動用トランジスタ15により有機EL素子10が一旦発光すると、その光のエネルギーhνが駆動用トランジスタ15を駆動し発光を続ける。そして、コントロール電極14に駆動用トランジスタ15をオフする信号が入力されると有機EL素子10もオフになり、発光しなくなるため、光による駆動もなく非発光を続ける。すなわち、ホトトランジスタ15の信号により有機EL素子10を駆動するように構成することにより、有機EL素子10を発光させる場合には、その発光を続けさせ、発光させないときは非発光を続けさせる保持回路を構成することができる。
【0036】
この例では、シリコン基板に光フィードバック回路を形成する例であったが、シリコン基板に限らず、他の半導体基板、または他の基板に薄膜半導体素子を形成したり、個別半導体素子をマウントして受光素子やフィードバック回路を組み込んで形成してもよい。しかし、前述のように、非透光性の基板、とくに半導体基板を用いることが、マトリクス状に有機EL素子を配列する表示装置では、その集積度を上げて、簡単に形成することができるため好ましい。また、有機EL素子の電極は、基板側が陽極電極である必要はなく、前述の材料関係が保たれれば、基板側に陰極電極が形成されてもよい。
【0037】
このような表示装置によれば、有機EL素子の基板側に進む光を利用して、基板に光フィードバックを構成することができ、この有機EL素子をマトリクス状に配列して各画素を構成する表示装置とし、デューティ駆動をする場合でも、一旦信号を与えれば、その信号の発光または非発光を持続するため、外部信号を印加するインターバルを長く取ることができる。しかもその間隔においても、自己保持回路により発光を続けるため、つぎの駆動までの時間分を考慮した強い発光をする必要がなく、低い動作電圧で駆動することができる。すなわち、たとえば1/1000のデューティで駆動する場合、瞬間的に視認する輝度の1000倍の輝度(明るさ)で光らせる必要があるが、自己保持回路が形成されることにより、瞬間最大輝度を上げなくても所望の視認輝度が得られる。
【0038】
その結果、EL素子の寿命を長くすることができると共に、非常に画素数の多い大型の表示装置になっても、輝度を落すことなく鮮明な表示をすることができる。さらに、アナログ的に入力信号を調整することができ、階調表示をすることもできる。すなわち、保持回路が設けられていないと、デューティ比1/120の線順次走査が限度で、画素数の多い表示装置では分割して別々に駆動回路を形成しなければならないが、本発明によればこのような制限はない。
【0039】
図3に示される例は、光フィードバック回路を有する他の表示装置の例で、裏面側の光をモニター用として利用し、製造工程などによりばらつく有機EL素子の発光量を一定にする例の回路構成説明図である。すなわち、図3において、有機EL素子10は、その駆動用MOSトランジスタ21を介して駆動電源Vccとアースとの間に接続され、駆動用トランジスタ21のゲートGに印加される駆動信号に応じて有機EL素子を駆動する電力が制御される構造になっている。
【0040】
駆動信号は、入力信号(設定電圧)Vsと受光素子2により検出した発光量とを比較して両者が等しくするような信号として駆動用MOSトランジスタ31を制御する。すなわち、図3に示されるように、基板側に設けられる受光素子22によるモニター光の出力電流を、スイッチ素子23を介して取り出せるようにし、抵抗Rにより変換した電圧と、入力信号(設定電圧)Vsとを比較回路24により比較し、入力信号Vsのレベルと異なる場合には、同じレベルにするように、比較回路24から駆動信号をMOSトランジスタ21のゲートGに印加する。
【0041】
図3に示される例では、有機EL素子10および受光素子22などがマトリクス状に配列され、デューティ駆動することができるようにされると共に、その外部信号により駆動される時間に発光量をモニターし、駆動信号を調整することができるように、スイッチ素子23が設けられている。そのため、駆動用MOSトランジスタ21に印加する駆動信号とモニター用受光素子22の出力電流を取り出すスイッチを同時にオン・オフする連動のスイッチ素子23で構成されている。そして、制御端子25によりその画素の選択が制御され、比較回路24は、各画素に共通の1個で構成できるようになっている。なお、図3において、26は電圧保持用のコンデンサで、デューティ駆動する場合でも、つぎの駆動信号までの間電圧を保持し、発光を続けられるようにするものである。
【0042】
このような光フィードバック回路を設けると、たとえば有機EL素子などをマトリクス状に配列し、画素数の多い表示装置を構成する場合に、製造上のバラツキなどにより各画素で輝度のバラツキが生じても、その駆動電圧を調整して全ての画素で同じ輝度になるように各画素ごとの輝度を調整することができる。あるいは、階調表示をする場合、所望の画素の輝度を大きくしたり小さくするような場合でも、予め設定した駆動電圧を入力信号としてその電圧に相当する輝度で光らすことができ、階調表示をアナログ的に制御することができる。
【0043】
【発明の効果】
本発明によれば、有機EL素子の表面電極側に酸化インジウムを用いているため、有機層にダメージを与えることなく両面の電極を透明電極により形成することができる。
【0044】
また、本発明の有機EL素子の製法によれば、酸化インジウム膜を成膜する場合に、Inメタルを蒸発させながら酸素を導入して酸化させて成膜するため、有機層のバンドギャップとの関係で仕事関数を調整するInメタルを介在させながら連続的に成膜することができる。そのため、工数がかからず、非常に簡単にInメタル層と酸化インジウム膜を積層することができる。さらにInメタルを蒸発させることにより、酸化インジウムを蒸発させるより、均一に蒸発させることができ、安定した酸化膜を形成することができる。
【0045】
さらに本発明の表示装置によれば、両面が透明電極により形成された有機EL素子を用いて光フィードバック回路が形成されているため、自己保持回路や輝度調整回路を構成することができ、画素数が非常に多い、大きな表示装置をデューティ駆動することができ、鮮明な画像を表示することができる。さらに、各画素の輝度を均一に調整したり、各画素の輝度を変えて階調表示をしたりすることができ、非常に繊細な画像表示をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の有機EL素子の一実施形態である断面説明図である。
【図2】本発明の表示装置における光フィードバック回路の一例である自己保持回路の例を示す説明図である。
【図3】本発明の表示装置における光フィードバック回路の一例である各画素の発光部の輝度を調整する回路の例を示す説明図である。
【図4】従来の有機EL素子の断面説明図である。
【符号の説明】
1 基板
2 第1の電極
4 EL発光層
7 有機層
9 第2の電極
10 有機EL素子
15 駆動用トランジスタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates Viewing apparatus using the organic electroluminescent (EL). More specifically, the present invention relates to a display device in which a transparent electrode is used on both sides without causing damage to the organic layer during electrode formation so that light can be extracted from both sides and an optical feedback circuit is formed.
[0002]
[Prior art]
A conventional organic EL element has a structure as shown in FIG. That is, in FIG. 4, an
[0003]
Therefore, in the conventional organic EL element, as shown in FIG. 4, the
[0004]
On the other hand, for example, “Interface engineering in preparation of organic surface-emitting diodes” by LSHung et al. (Applied Physics Letters, Vol. 74, No. 21, May 1999) On the 24th, pages 3209 to 3211), it is required to make the cathode electrode transparent to be a surface-emitting type in order to be used in a high-resolution display device, and various studies have been made. Yes. In this document, a structure is disclosed in which an ITO film is provided on an organic layer via CuPc, or an Li film is provided between Alq and CuPc, which are electron transport layers, or between CuPc and ITO. ing. CuPc is provided to reduce the electron injection barrier between Alq and CuPc in order to prevent sputter damage to the organic layer when depositing ITO.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional organic EL element has an anode electrode formed on a substrate and an organic layer provided thereon, and the outermost cathode electrode is a metal electrode such as MgAg that does not transmit light, Li, The structure is formed of an ITO film via CuPc or the like. However, if an ITO film is used for the electrode on the surface side, it is difficult to obtain a film having a sufficiently low resistance unless it is formed at a high temperature of about 300 ° C. In addition to the above-described sputter damage, the organic layer is damaged by temperature, resulting in a problem that the film quality is deteriorated and the electrical characteristics are deteriorated.
[0006]
In addition, when Li—CuPc—ITO is to be laminated on the organic layer, the film formation by completely different evaporation sources must be repeated, which increases the number of steps and causes a cost increase.
[0007]
Furthermore, since the electrodes on the surface side are not only transparent, but both surfaces are formed of transparent electrodes, a see-through display device can be formed, and its application is expanded. Therefore, an organic EL element in which both electrodes are transparent electrodes is expected in a state where there is no problem in manufacturing and the work function of the electrode and the band level of the organic layer can be matched.
[0010]
The purpose of the present invention monitors the light of the organic EL element, or to form a self-holding circuit to continue to emit light by the light, the optical feedback circuit the luminance of the organic EL element can be set to a desired brightness, easy An object of the present invention is to provide a display device having a structure that can be configured without being affected by light from the outside or light from adjacent pixels.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The display device of the present invention includes a non-translucent substrate, a first electrode provided on the substrate and made of a light transmissive conductive film, an organic layer having at least an EL light emitting layer, and a light transmissive conductive film. an organic EL element having a second electrode comprising, provided on said substrate, a transistor for driving the organic EL elements, provided on the substrate, and a light receiving element for receiving light from the organic EL device The self-holding circuit is configured to maintain light emission or non-light emission of the organic EL element by operating the driving transistor according to the output of the light receiving element. The effect is particularly great when the organic EL elements are provided in a matrix and the organic EL elements constitute each pixel and are driven by duty.
[0016]
With this structure, even when organic EL elements are arranged in a matrix, a substrate is non-transparent while forming a self-holding circuit and a luminance adjustment circuit for each pixel. Further, it is possible to reduce the influence of light from the outside and light from adjacent pixels without providing a special light shielding wall. As a result, gradation display and the like can be easily performed with high-density pixels, and a delicate display screen with excellent display characteristics can be formed.
[0017]
The substrate is a semiconductor substrate, the organic EL elements are formed in a matrix on the semiconductor substrate, and the driving transistor is a phototransistor formed on the semiconductor substrate and having an input base terminal. wherein the Rukoto be also used a light receiving element, a self-holding circuit of each pixel can be easily formed on the non-light-transmitting in the substrate by.
[0018]
When the substrate is made of a silicon substrate and a base region by diffusion and an emitter region by diffusion to the base region are formed on the surface of the silicon substrate, a terminal is formed in the base region. by the driving transistor is formed, the first electrode of the organic EL device as the emitter region and electrically connected is formed on the emitter region, the organic EL element Ru is formed in a matrix be able to.
[0019]
The first electrode of the organic EL element is formed as an anode electrode with an ITO film on the substrate, the second electrode of the organic EL element is made of indium oxide, and the second electrode is indium on the organic layer. The first electrode of the organic EL element may be formed of an indium oxide film on the substrate as a cathode electrode, and the organic layer is formed on the cathode electrode through an indium thin film. The second electrode made of an indium oxide film may be formed on the organic layer as an anode electrode through a metal thin film layer having a work function of 5 eV or more .
With this structure, indium oxide can form a low-resistance conductive film at a low temperature of 100 ° C. or lower, so that the organic layer can be formed without damaging the organic layer. An element can be obtained. Furthermore, by providing an indium thin film between the indium oxide film and the organic layer, the gap between the valence level or conduction level of the organic layer and the work function of indium oxide can be reduced, and the operating voltage is lowered. This is preferable.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the organic EL element of the present invention, its manufacturing method, and a display device using the same will be described with reference to the drawings.
[0021]
The organic EL element of the present invention is provided with a light transmissive
[0022]
As the substrate 1, for example, a light-transmitting substrate such as a glass substrate can be used, and by using a semiconductor substrate such as a silicon substrate, a light receiving element for monitoring the amount of light emission as described later is provided, or an EL element is used. Can be easily formed, and is particularly convenient when a display device is configured by arranging EL elements in a matrix.
[0023]
In the example shown in FIG. 1, the
[0024]
In the example shown in FIG. 1, the
[0025]
When the
[0026]
In the example shown in FIG. 1, for example, the
[0027]
The
[0028]
The EL light-emitting
[0029]
The
[0030]
In order to manufacture this EL element, first, the glass plate 1 with ITO provided with an ITO film having a thickness of about 0.2 μm is subjected to oxygen plasma treatment to activate the surface. Then, by vacuum evaporation, the
[0031]
According to the organic EL element of the present invention, the anode electrode on the substrate side is made of ITO, and the cathode electrode on the surface side is made of indium oxide. Therefore, both sides are made of transparent electrodes, and light is extracted to either side. be able to. In addition, since the second electrode after the organic layer is formed is formed of indium oxide, the second electrode can be formed at a low temperature of 100 ° C. or lower, and the organic layer is not damaged. As a result, an organic EL element having high luminous efficiency and capable of emitting light on both sides is obtained.
[0032]
Further, according to the manufacturing method of the present invention, the
[0033]
As described above, since the organic EL element of the present invention is formed on both surfaces by the transparent electrodes, a feedback circuit using light of the organic EL element is provided, and the light emission amount of the organic EL element is used for monitoring light from one side. Can be provided, or a display device in which a self-holding circuit or the like for driving the organic EL element by the light is formed can be configured. In this case, by using a non-translucent substrate that does not transmit light as the support substrate, pixels that are densely packed can be formed without blocking light from the outside or providing a light-shielding film that blocks light from adjacent pixels. Even in the display device having the above-described structure, an optical feedback circuit including only each pixel can be configured. In particular, it is particularly preferable to use a semiconductor substrate such as a silicon substrate because a light receiving element and a feedback circuit for directly monitoring light can be formed on the substrate. Even when such an opaque substrate is used as a support substrate, the opposite surface is formed by a transparent electrode, and thus can be used as a display surface.
[0034]
FIG. 2A is a conceptual cross-sectional explanatory view of a display device in which a self-holding circuit is formed using such light on the back side. That is, the
[0035]
When a signal for turning on the driving
[0036]
In this example, the optical feedback circuit is formed on the silicon substrate. However, the semiconductor substrate is not limited to the silicon substrate, a thin film semiconductor element is formed on another semiconductor substrate, or another semiconductor element is mounted. A light receiving element or a feedback circuit may be incorporated. However, as described above, the use of a non-light-transmitting substrate, particularly a semiconductor substrate, can increase the degree of integration in a display device in which organic EL elements are arranged in a matrix and can be easily formed. preferable. Further, the electrode of the organic EL element does not need to be an anode electrode on the substrate side, and a cathode electrode may be formed on the substrate side as long as the above-described material relationship is maintained.
[0037]
According to such a display device, light traveling toward the substrate side of the organic EL element can be used to configure optical feedback on the substrate, and each pixel is configured by arranging the organic EL elements in a matrix. Even when the display device is duty-driven, once a signal is applied, the signal is continuously emitted or not emitted, so that the interval for applying an external signal can be increased. Moreover, since the light emission is continued by the self-holding circuit even in the interval, it is not necessary to emit strong light considering the time until the next driving, and the driving can be performed with a low operating voltage. That is, for example, when driving with a duty of 1/1000, it is necessary to shine at a brightness (brightness) 1000 times as high as the instantaneously visible brightness. However, by forming a self-holding circuit, the instantaneous maximum brightness is increased. Even if it is not, a desired visual luminance can be obtained.
[0038]
As a result, the lifetime of the EL element can be extended and a clear display can be performed without reducing the luminance even when the display device is a large display device having a very large number of pixels. Further, the input signal can be adjusted in an analog manner, and gradation display can be performed. That is, if a holding circuit is not provided, line-sequential scanning with a duty ratio of 1/120 is the limit, and a display device with a large number of pixels must be divided and separately formed drive circuits. There is no such restriction.
[0039]
The example shown in FIG. 3 is an example of another display device having an optical feedback circuit, in which the light on the back side is used for monitoring and the light emission amount of the organic EL element that varies depending on the manufacturing process is made constant. FIG. That is, in FIG. 3, the
[0040]
The drive signal controls the
[0041]
In the example shown in FIG. 3, the
[0042]
When such an optical feedback circuit is provided, for example, when organic EL elements are arranged in a matrix and a display device having a large number of pixels is configured, even if luminance variation occurs in each pixel due to manufacturing variation or the like. The luminance for each pixel can be adjusted such that the drive voltage is adjusted so that all the pixels have the same luminance. Alternatively, in the case of gradation display, even when the luminance of a desired pixel is increased or decreased, a preset drive voltage can be illuminated as an input signal with luminance corresponding to that voltage, and gradation display can be performed. It can be controlled in an analog manner.
[0043]
【The invention's effect】
According to the present invention, since indium oxide is used on the surface electrode side of the organic EL element, the electrodes on both sides can be formed by the transparent electrodes without damaging the organic layer.
[0044]
In addition, according to the method of manufacturing an organic EL element of the present invention, when an indium oxide film is formed, oxygen is introduced and oxidized while evaporating In metal to form a film. The film can be continuously formed while interposing an In metal that adjusts the work function according to the relationship. Therefore, the In metal layer and the indium oxide film can be stacked very easily without man-hours. Further, by evaporating In metal, it is possible to evaporate uniformly rather than evaporating indium oxide, and a stable oxide film can be formed.
[0045]
Furthermore, according to the display device of the present invention, since the optical feedback circuit is formed using the organic EL element having both surfaces formed of the transparent electrodes, a self-holding circuit and a brightness adjusting circuit can be configured, and the number of pixels Therefore, a large display device can be driven by duty and a clear image can be displayed. Furthermore, the luminance of each pixel can be adjusted uniformly, or gradation can be displayed by changing the luminance of each pixel, so that a very delicate image can be displayed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view illustrating an embodiment of an organic EL element of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a self-holding circuit which is an example of an optical feedback circuit in the display device of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an example of a circuit that adjusts the luminance of a light emitting unit of each pixel, which is an example of an optical feedback circuit in the display device of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional explanatory view of a conventional organic EL element.
[Explanation of symbols]
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