JP4677817B2 - 有機el装置、有機el装置の製造方法及びこれを用いた電子機器 - Google Patents
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有機EL表示装置は、EL層(発光層)を一対の電極間に挟持してなる発光素子を基板面内に複数備えて構成され、各発光素子を独立に駆動制御することで所望の表示を行っている。この有機EL表示装置は、発光層からの光の取り出し方向の違いにより、例えば素子基板側から光を取り出すボトムエミッション型と、封止部材側から光を取り出すトップエミッション型のものとに分類できるが、材料選択の自由度等の理由から、これまで主にボトムエミッション型の構造について研究されてきた。
また、発光素子の発光部間を分離するための絶縁膜上に光吸収層を設けた表示装置も提案されている(例えば、特許文献2。)。この表示装置は、発光部間から入射し、絶縁膜下の第1の電極やその他の配線材料部分において反射する外光を光吸収層により吸収させるものである。
本発明の有機EL装置は、基板上に配列形成された複数の画素領域と、該画素領域の内部に前記画素領域毎に設けられた第1の電極と、該第1の電極の上方に前記複数の画素領域にわたって共通に設けられた第2の電極とを備え、前記第1の電極上方に配された発光層からの光を前記基板とは反対側に射出させる有機EL装置であって、前記基板上に形成され前記画素領域のそれぞれを区画する隔壁部と、前記画素領域内部の前記第1の電極上に形成された導電性を有する光吸収層と、前記隔壁部の上面に形成された導電性を有する光吸収層と、前記画素領域内部の光吸収層上方に形成された発光層とを備え、前記第1の電極上に形成された光吸収層と、前記隔壁部の上面に形成された光吸収層とは同一構成を有し、前記第2の電極と前記隔壁部上面に形成された光吸収層とは電気的に接続されていることを特徴とする。
本発明に係る有機EL装置では、発光層に入射される外光は、第2金属層で一部は反射し、一部は透明導電層を透過し第1金属層において反射されることになる。そして、第1金属層において反射した光と第2金属層において反射した光とが干渉して吸収される。したがって、ある程度薄い膜厚による積層で光の吸収が可能となり、各層を精度良く形成できるので、発光層内部や画素領域間における外光反射を確実に抑えることができ、コントラストを向上させることが可能となる。
本発明に係る有機EL装置では、光吸収層が光吸収性を有する1層の導電材料からなるため、簡易な構成により、発光層内部や画素領域間における外光反射を抑えることができるので、低コスト化を図ることが可能となる。
本発明に係る有機EL装置では、隔壁部は、基板に近い基端側よりも先端側に断面積が大きい部分を有するため、例えば、蒸着法により、画素領域内部及び隔壁部上面に光吸収層を形成する際、影となる部分には光吸収層が形成されないことになる。そのため、画素領域内部と隔壁部上面との光吸収層は、隔壁部により正確に分離される。したがって、発光層内部や画素領域間における外光反射を確実に抑えることが可能となる。
本発明に係る電子機器では、上述したように、コントラストが向上した有機EL装置を表示部として用いているので、コントラストの良い表示を得ることができる。
図1に示すように、本実施形態の有機EL表示装置1には、複数の走査線101と、走査線101に対して交差する方向に延びる複数の信号線102と、信号線102に並列に延びる複数の電源線103とがそれぞれ配線されている。そして、走査線101と信号線102とにより区画された領域が画素領域として構成されている。
図3に示すように、本実施形態の表示装置1は、基板2上に回路素子部14と表示素子部10が順に積層され、この積層体の形成された基板面が封止部3によって封止された構造を有する。表示素子部10は、発光層110bを含む発光素子部11と、発光素子部11上に形成された陰極12とからなる。この陰極12及び封止部3は透光性を有しており、本表示装置1は、発光層から発した表示光が封止部3側から出射される、所謂トップエミッション型の表示装置として構成されている。
表示領域2aは、マトリックス状に配置された発光部Aによって形成される領域であり、表示領域の外側に非表示領域2bが形成されている。そして,非表示領域2bには、表示領域2aに隣接するダミー表示領域2dが形成されている。
陰極12は、その一端が発光素子部11上から基板2上に形成された陰極用配線120に接続しており、この配線の一端部がフレキシブル基板5上の配線5aに接続されている。また、配線5aは、フレキシブル基板5上に備えられた駆動IC6(駆動回路)に接続されている(図2参照)。
また、表示領域2aの図2中両側には、前述の走査側駆動回路105、105が配置されている。この走査側駆動回路105、105はダミー領域2dの下側の回路素子部14内に設けられている。更に回路素子部14内には、走査側駆動回路105、105に接続される駆動回路用制御信号配線105aと駆動回路用電源配線105bとが設けられている。
更に表示領域2aの図2中上側には検査回路106が配置されている。この検査回路106により、製造途中や出荷時の表示装置の品質、欠陥の検査を行うことができる。
尚、回路素子部14には、前述した保持容量cap及びスイッチング用の薄膜トランジスタ142も形成されているが、図4ではこれらの図示を省略している。
無機バンク層113は、例えば、SiO2、TiO2等の無機絶縁材料からなり、図5に示すように、画素電極111に対応する開口部113aを有するようにパターニングされている。そして、この開口部113aの形状によって決定される領域を発光領域、すなわち、発光画素としている。また、有機バンク層114には、画素電極111に対応した開口部114aが形成されている。
また、無機バンク113の開口部113a内には、画素電極面111a上に有機バンク114の端部114dを含む平面まで光吸収層20が形成されている。すなわち、光吸収層20は、図2に示すように、有機EL表示装置1を平面視した状態において、有機バンク114により影となる無機バンク113の表面113bには形成されていない形状となっている。
正孔注入/輸送層110aは、正孔を発光層110bに注入する機能を有するとともに、正孔を正孔注入/輸送層110a内部において輸送する機能を有する。この正孔注入/輸送層形成材料としては、例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン等のポリチオフェン誘導体とポリスチレンスルホン酸等の混合物を用いることができる。他に、フィジカルマスクを用いて、TPD、α―NPD、m−MTDATA,銅フタロシアニン等の低分子系正孔注入/輸送材料を蒸着法により画素領域にのみ形成できる。また、電子注入層110cは、電子を発光層110bに注入する機能を有するとともに、電子を電子注入層110c内部において輸送する機能を有する。この電子注入層110cとしては、例えばリチウムキノリノール(Liq)やフッ化リチウム(LiF)或いはバソフェンセシウム、Alq3等を好適に用いることができる。また、仕事関数が4eV以下の金属、例えばMg、Ca、Ba、Sr、Li、Na、Rb、Cs、Yb、Smなども用いることができる。
なお、発光層110bの材料によっては、電子注入層110cを形成しなくても良い。
なお、陰極12上には必要に応じてSiO,SiO2,SiN等からなる酸化防止用の保護層を設けても良い。
本実施形態の表示装置1の製造方法は、例えば、(1)バンク部形成工程、(2)光吸収層形成工程(3)プラズマ処理工程(4)正孔注入/輸送層形成工程(第1液滴吐出工程を含む)、(5)発光層形成工程(第2液滴吐出工程を含む)、(6)電子注入層形成工程、(7)陰極形成工程及び(8)封止工程とを具備して構成されている。なお、製造方法はこれに限られるものではなく必要に応じてその他の工程が除かれる場合、また追加される場合もある。
バンク層形成工程は、基板2の所定の位置にバンク層112を形成する工程である。以下に形成方法について説明する。
まず、図6に示すように、基板2上に走査線,信号線,薄膜トランジスタ123等の回路素子部14を有し、層間絶縁膜144a,144bの上に複数の画素電極111が形成された素子基板を準備する。
そして、この基板2上に、図7に示すように、酸化シリコン等からなる無機絶縁膜を成膜し、フォトリソグラフィ技術により、現像、露光等の処理を施す。これにより、開口部113aを有する無機バンク層113が形成される。次に、無機バンク層113上に、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の耐熱性、耐溶剤性を有する感光性材料を塗布し、フォトリソグラフィ技術により、画素電極111の配置された領域に開口部114aを有する有機バンク層114が形成される。なお、バンク層112の高さは、0.1〜0.2μm程度が好ましい。このような範囲とする理由は以下の通りである。
光吸収層形成工程は、画素領域内部及びバンク層112の上面112aに光吸収層20を形成する工程である。以下に形成方法について説明する。
まず、図7に示すように、蒸着法により、バンク層112が形成された基板2に対して、導電性光吸収材料を蒸着する。この導電性光吸収材料112は、Tiからなる第1金属層21が、画素電極111の画素電極面111a上及びバンク層112の上面112aに200nm蒸着される。この第1金属層21上に、透明導電層22であるITOが50nm蒸着され、次いで、このITO上に、Tiからなる第2金属層23が8nm蒸着され、Ti,ITO,Tiの順で3層積層された構造となる。さらに、この上に形成される正孔注入層への正孔注入性を高めるために、仕事関数の大きな透明導電性材料、例えばITOを第2金属層の上に数nm〜10nm程度成膜すると良い。
このように、画素領域内部とバンク層112の上面112aには、同時に光吸収層20が形成される。そして、画素領域内部の光吸収層20は、有機バンク層114により影となる無機バンク層113の表面113bには形成されていない形状となる。
次いで、素子基板2の表面に、親液性を示す領域と、撥液性を示す領域とを形成する。
本実施形態においては、プラズマ処理によって各領域を形成するものする。具体的には、該プラズマ処理は、予備加熱工程と、有機バンク層114の表面および開口部114aの壁面ならびに画素電極111の電極面111a、無機バンク層113の表面をそれぞれ親液性にする親液化工程と、バンク層112の上面112aに形成された光吸収層20の上面20a及び有機バンク層114の開口部114aの壁面を撥液性にする撥液化工程と、冷却工程とで構成する。
次いで、図8に示すように、正孔輸送層形成工程によって正孔注入/輸送層110aを形成する。この正孔輸送層形成工程では、高分子材料を用いる場合には、液滴吐出法として、特にインクジェット法が好適に採用される。すなわち、このインクジェット法により、正孔輸送層形成材料を電極面111a上に選択的に配し、これを塗布する。その後、乾燥処理および熱処理を行い、画素電極111上に正孔注入/輸送層110aを形成する。正孔注入/輸送層110aの形成材料としては、例えば前記のPEDOT:PSSをイソプロピルアルコールなどの極性溶媒に分散させたものが用いられる。
その一方で、撥液処理されたバンク層112の上面112aに形成された光吸収層20の上面20aでは、液滴がはじかれて付着しない。したがって、液滴が所定の吐出位置からずれて、液滴の一部がバンク層112の上面112aの光吸収層20の上面20a及び有機バンク層114の開口部114aの表面にかかったとしても、該表面が液滴で濡れることがなく、弾かれた液滴が有機バンク層114の開口部114a内に引き込まれる。
なお、この正孔輸送層形成工程以降では、各種の形成材料や形成した要素の酸化・吸湿を防止すべく、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気などの不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。
本実施例はインクジェット法を用いたが、低分子材料を用いて、フィジカルマスク越しに正孔注入輸送材料を蒸着成膜しても良い。この場合、前処理としては、酸素プラズマ処理またはオゾンUV処理だけでよく、CF4プラズマ処理は必ずしも必要無い。
次いで、図8に示すように、発光層形成工程による発光層110bの形成を行う。
発光層形成工程では、高分子材料を用いる場合には、上述した正孔注入/輸送層110aの形成と同様に、液滴吐出法であるインクジェット法が好適に採用される。すなわち、インクジェット法により、発光層形成材料を正孔注入/輸送層110a上に吐出し、その後、乾燥処理および熱処理を行うことにより、有機バンク層114に形成された開口部114a内、すなわち画素領域上に発光層110bを形成する。
以上の正孔注入/輸送層110aの形成工程と発光層110bの形成工程とにより、本発明における機能層110を形成することができる。本実施例はインクジェット法を用いたが、低分子材料を用いて、フィジカルマスク越しに発光材料を蒸着成膜しても良い。
電子注入層形成工程では、図4に示すように、発光層110b及びバンク層112の全面に、LiF等からなる電子注入層110cを形成する。
電子注入層110cは、蒸着法、スパッタ法、CVD法等で形成することが好ましく、特に蒸着法で形成することが、熱、プラズマ、紫外線などによる発光層110bの損傷を防止できる点で好ましい。
陰極形成工程では、イオンプレーティング法により、電子注入層110cの全面にITO等の金属酸化物からなる陰極12を形成する。
成膜原料には、例えばInとSnとの合金を用い、キャリアガスとして例えばネオン(Ne),アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr),キセノン(Xe)等の不活性ガスを用いることができる。
封止工程は、図4に示すように、陰極12上に封止層25を形成した後、図3に示すように、発光素子が形成された基板2の前面に封止基板604を配置し、基板2と封止基板604を封止樹脂603により接着する工程である。この工程により基板2上に封止部3を形成する。
封止工程は、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。大気中で行うと、陰極12にピンホール等の欠陥が生じていた場合にこの欠陥部分から水や酸素等が陰極12に侵入して陰極12が酸化されるおそれがあるので好ましくない。
次に、本発明に係る第2実施形態について、図9を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、上述した第1実施形態に係る有機EL表示装置1と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。
本実施形態に係る有機EL表示装置200において、第1実施形態と異なる点は、バンク層(隔壁部)201の構成である。
また、バンク層201の下方、すなわち、画素電極111間の無機バンク層202内には、陰極12の取り出し配線205が形成されている。この陰極取り出し配線205と、バンク層201上面に形成された光吸収層20とがコンタクトホール204内に充填された導体を通じて電気的に接続されている。
以下、上述の有機EL装置を備えた電子機器の具体例について説明する。
図10は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図10において、符号1000は携帯電話本体を示し、符号1001は上記有機EL装置を用いた表示部を示している。このように電子機器の表示部に上記実施の形態の有機EL装置を用いることで、高性能な表示部を備えた電子機器を安価に提供することができる。
例えば、光吸収層20は、第1金属層21,透明導電層22,第2金属層23の3層構造としたが、光吸収性を有する1層のカーボンブラック等の導電材料からなっていても良い。また、画素領域内部の画素電極111の画素電極面111a上に形成された光吸収層20が、図11に示すように、導電性を有するとともに、画素領域内部に形成され画素電極111として機能する光吸収層250であっても良い。この構成により、外光の反射を抑えるとともに、陽極としての作用を有する層を一度に形成することができるので、製造プロセスが簡易な装置を提供することが可能となる。
また、発光層60を形成するための材料をRGBの3色に打ち分けたが、発光層60を白色発光層とし、三原色のカラーフィルタで分解する構成であっても良い。
また、光吸収層20の上面20a(第2金属層23の上面)、すなわち、正孔注入/輸送層110aに接する光吸収層20の面には、ITO等のように、仕事関数が4.6〜5.3eV程度の薄膜を成膜すると良い。具体的には、例えば、光吸収層(Ti/ITO/Ti)20の上にITOを10nm程度積層する。ITOを積層することにより、正孔注入/輸送層110aを形成し易くなるとともに、保護層として機能することが可能となる。なお、光吸収層20と正孔注入/輸送層110aとの界面に用いる材料としては、他の金属、例えば、金、銅、鉄、Ni、Cr、Co、Mo、Ta、W、Zn等を用いても良い。
Claims (7)
- 基板上に配列形成された複数の画素領域と、該画素領域の内部に前記画素領域毎に設けられた第1の電極と、該第1の電極の上方に前記複数の画素領域にわたって共通に設けられた第2の電極とを備え、前記第1の電極上方に配された発光層からの光を前記基板とは反対側に射出させる有機EL装置であって、
前記基板上に形成され前記画素領域のそれぞれを区画する隔壁部と、
前記画素領域内部の前記第1の電極上に形成された導電性を有する第1の光吸収層と、
前記隔壁部の上面に前記第1の光吸収層とは分離して形成された導電性を有する第2の光吸収層と、
前記画素領域内部の前記第1の光吸収層の上方に形成された発光層と、
前記第1の光吸収層と前記発光層との間に形成された電荷注入層と、を備え、
前記第1の光吸収層と前記第2の光吸収層とは同一構成を有し、前記第2の電極と前記第2の光吸収層とは電気的に接続され、
前記隔壁部は、前記基板側から順に積層された無機バンク層と有機バンク層とから構成されるとともに、前記有機バンク層を断面視したときの前記有機バンク層の幅が基板に近い基端側から先端側に向かって漸次大きくなる形状を有し、
前記無機バンク層の膜厚が前記第1の電極の膜厚よりも厚く、
前記第1の光吸収層は、前記第1の電極上に形成される一方、前記有機バンク層の前記基端側において前記有機バンク層よりも外方に突出している無機バンク層の表面には形成されておらず、
前記電荷注入層が、前記光吸収層の表面と前記無機バンク層の表面とにわたって形成されていることを特徴とする有機EL装置。 - 前記第1の光吸収層および前記第2の光吸収層が、前記基板側から前記第2の電極側に向かって、第1金属層,透明導電層,第2金属層の順で積層されて構成されていることを特徴とする請求項1に記載の有機EL装置。
- 前記第1の光吸収層および前記第2の光吸収層が、光吸収性を有する1層の導電材料からなることを特徴とする請求項1に記載の有機EL装置。
- 前記隔壁部にコンタクトホールが設けられ、
前記隔壁部上面に形成された前記第2の光吸収層と、前記隔壁部より下層に形成された前記第2の電極の取り出し配線とが、前記コンタクトホールを通じて電気的に接続されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の有機EL装置。 - 前記発光層の縁部の高さが、前記隔壁部の上面の高さと略一致していることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の有機EL装置。
- 第1の電極が形成された基板上に基板側から順に積層された無機バンク層と有機バンク層とから構成されるとともに、前記有機バンク層を断面視したときの前記有機バンク層の幅が基板に近い基端側から先端側に向かって漸次大きくなる形状を有する隔壁部を形成する工程と、
蒸着法により前記隔壁部が形成された基板に対して導電性光吸収材料を成膜し、画素領域内部及び前記隔壁部上面に同時に前記導電性光吸収材料からなる光吸収層を形成する工程と、
前記有機バンク層の前記基端側において前記有機バンク層よりも外方に突出している前記無機バンク層の表面を親液性にする親液化工程と、前記隔壁部の上面に形成された光吸収層の上面および有機バンク層の開口部の壁面を撥液性にする撥液化工程と、を含むプラズマ処理工程と、
前記画素領域内部に形成された光吸収層の表面と前記無機バンク層の表面とにわたって電荷注入層および発光層を液滴吐出法により形成する工程と、を有することを特徴とする有機EL装置の製造方法。 - 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の有機EL装置を表示部として用いたことを特徴とする電子機器。
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