JP4817789B2

JP4817789B2 - Organic EL display device

Info

Publication number: JP4817789B2
Application number: JP2005295152A
Authority: JP
Inventors: 聡奥谷; 貴史竹中
Original assignee: Toshiba Mobile Display Co Ltd
Current assignee: Japan Display Central Inc
Priority date: 2005-10-07
Filing date: 2005-10-07
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2025-10-07
Also published as: JP2007103303A

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置に関する。 The present invention relates to an organic electroluminescence (EL) display device.

有機ＥＬ表示装置では、通常、有機ＥＬ素子の陽極を下部電極とし、陰極を上部電極としている。陰極には、仕事関数が小さな材料を使用することが望まれるが、そのような材料の多くは光吸収が大きい。そのため、特に、上部電極が透過する光を表示に利用する上面発光型の有機ＥＬ表示装置には、陰極の光吸収を低減することが望まれる。 In an organic EL display device, an anode of an organic EL element is usually used as a lower electrode and a cathode is used as an upper electrode. It is desirable to use a material with a low work function for the cathode, but many of such materials have high light absorption. Therefore, it is desirable to reduce the light absorption of the cathode particularly in a top emission type organic EL display device that uses light transmitted through the upper electrode for display.

特許文献１には、陰極の光吸収を低減するために、陰極に以下の構造を採用することが記載されている。すなわち、陰極を内層と外層との二層で構成する。内層は、銀又は銀合金からなる半透明反射層とし、外層はインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）からなる透明電極層とする。 Patent Document 1 describes that the following structure is adopted for the cathode in order to reduce the light absorption of the cathode. That is, the cathode is composed of two layers of an inner layer and an outer layer. The inner layer is a translucent reflective layer made of silver or a silver alloy, and the outer layer is a transparent electrode layer made of indium tin oxide (ITO).

この構造を採用すると、半透明反射層にマグネシウム合金を使用した場合と比較して、陰極の光吸収を低減することができる。しかしながら、銀は仕事関数が大きいため、先の構造を採用した場合には、有機物層への電子の注入に高い電圧の印加が必要となる、キャリアバランスが劣化して発光効率が低下するなどの問題を生ずる。 When this structure is adopted, the light absorption of the cathode can be reduced as compared with the case where a magnesium alloy is used for the translucent reflective layer. However, since silver has a large work function, when the above structure is adopted, it is necessary to apply a high voltage to inject electrons into the organic layer, the carrier balance is deteriorated, and the luminous efficiency is lowered. Cause problems.

特許文献２には、陰極に弗化物層と導電層との二層構造を採用することが記載されている。弗化物層は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の弗化物からなる。導電層は、単体金属、合金、又は他の導電材料からなる。 Patent Document 2 describes that a two-layer structure of a fluoride layer and a conductive layer is adopted for the cathode. The fluoride layer is made of an alkali metal or alkaline earth metal fluoride. The conductive layer is made of a single metal, an alloy, or another conductive material.

この構造を採用すると、弗化物層を省略した場合と比較して、発光効率を高めることができる。また、材料や膜厚を最適化すれば、陰極の光吸収を十分に低くすることができると考えられる。 When this structure is adopted, the luminous efficiency can be increased as compared with the case where the fluoride layer is omitted. Further, it is considered that the light absorption of the cathode can be sufficiently lowered by optimizing the material and the film thickness.

ところで、特許文献１及び３に記載されるように、有機ＥＬ素子には、光共振器構造を採用することができる。光共振器構造は、発光層が放出する光のうち、共振波長の光を強め、それ以外の波長の光を弱める。したがって、有機ＥＬ素子に光共振器構造を採用すると、有機ＥＬ表示装置の発光効率とこれが放出する光の色純度とを著しく高めることができる。 Incidentally, as described in Patent Documents 1 and 3, an optical resonator structure can be employed for the organic EL element. The optical resonator structure enhances light having a resonance wavelength among light emitted from the light emitting layer, and weakens light having other wavelengths. Therefore, when an optical resonator structure is employed in the organic EL element, the light emission efficiency of the organic EL display device and the color purity of light emitted from the organic EL display device can be remarkably increased.

この効果を得るためには、陽極と陰極との間の光路長（有機物層の光学的厚さ）並びに陽極及び陰極の光学特性を最適化する必要がある。しかしながら、有機物層の構造は、キャリアバランスなどを考慮して決定する。また、上面発光型有機ＥＬ表示装置では、先に説明したように、陰極の構造は電子注入に加えて光吸収などを考慮して決定する。そのため、現実的には、上面発光型有機ＥＬ表示装置において、有機ＥＬ素子に光共振器構造を採用することは難しい。
特開２００３−１０９７７５号公報米国特許第５７７６６２２号明細書特許第３５０８７４１号明細書 In order to obtain this effect, it is necessary to optimize the optical path length (optical thickness of the organic layer) between the anode and the cathode and the optical characteristics of the anode and the cathode. However, the structure of the organic layer is determined in consideration of carrier balance and the like. In the top emission type organic EL display device, as described above, the cathode structure is determined in consideration of light absorption in addition to electron injection. Therefore, in reality, it is difficult to employ an optical resonator structure for the organic EL element in the top emission type organic EL display device.
JP 2003-109775 A US Pat. No. 5,776,622 Japanese Patent No. 3508741

本発明の目的は、上面発光型有機ＥＬ表示装置の有機ＥＬ素子への光共振器構造の採用を容易にすることにある。 An object of the present invention is to facilitate the adoption of an optical resonator structure in an organic EL element of a top emission type organic EL display device.

本発明の一側面によると、絶縁基板と、前記絶縁基板に支持され、前記絶縁基板と向き合うと共に光反射性及び光透過性を有する前面電極と、前記絶縁基板と前記前面電極との間に介在した背面電極と、前記前面電極と前記背面電極との間に介在すると共に発光層を含んだ有機物層とを備え、前記前面電極は、前記有機物層と向き合った金属材料層と、前記金属材料層と前記有機物層との間に介在した無機物からなる電子注入層とを含んだ有機ＥＬ素子と、前記金属材料層を被覆すると共に前記有機ＥＬ素子が放出した光が内部で繰り返し反射干渉する光学調整層とを具備し、前記光学調整層は、ＳｉＯ ₂ 及びＳｉＮからなる群より選ばれる透明誘電体からなり、光学的厚さが２３０ｎｍ以下であることを特徴とする有機ＥＬ表示装置が提供される。

According to an aspect of the present invention, an insulating substrate, a front electrode supported by the insulating substrate, facing the insulating substrate, and having light reflectivity and light transmittance, and interposed between the insulating substrate and the front electrode A back electrode, and an organic material layer interposed between the front electrode and the back electrode and including a light emitting layer, the front electrode being a metal material layer facing the organic material layer, and the metal material layer And an organic EL device including an electron injection layer made of an inorganic material interposed between the organic material layer and the organic material layer, and the optical adjustment that coats the metal material layer and repeatedly reflects and interferes with the light emitted from the organic EL device. comprising a layer, the optical adjustment layer is made of a transparent dielectric material selected from the group consisting of SiO ₂ and SiN, providing an organic EL display, comprising the optical thickness is less than 230nm It is.

本発明によると、上面発光型有機ＥＬ表示装置の有機ＥＬ素子への光共振器構造の採用が容易になる。 According to the present invention, it is easy to adopt an optical resonator structure for an organic EL element of a top emission type organic EL display device.

以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same referential mark is attached | subjected to the component which exhibits the same or similar function, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図１は、参考例に係る有機ＥＬ表示装置を概略的に示す断面図である。図２は、図１に示す有機ＥＬ表示装置の部分断面図である。図３は、図１及び図２の有機ＥＬ表示装置が含む有機ＥＬ素子の一例を概略的に示す断面図である。なお、図１及び図２では、有機ＥＬ表示装置を、その表示面、すなわち前面又は光出射面、が上方を向き、背面が下方を向くように描いている。 FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an organic EL display device according to a reference example . FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the organic EL display device shown in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing an example of an organic EL element included in the organic EL display device of FIGS. 1 and 2. 1 and 2, the organic EL display device is drawn such that its display surface, that is, the front surface or the light emitting surface faces upward, and the back surface faces downward.

図１及び図２に示す有機ＥＬ表示装置１は、アクティブマトリクス駆動方式を採用した上面発光型の有機ＥＬカラー表示装置である。この有機ＥＬ表示装置１は、アレイ基板２と、封止部材３とを含んでいる。 An organic EL display device 1 shown in FIGS. 1 and 2 is a top emission type organic EL color display device adopting an active matrix driving method. The organic EL display device 1 includes an array substrate 2 and a sealing member 3.

封止部材３は、この例ではガラス基板であって、そのアレイ基板２との対向面は例えば凹形状を有している。アレイ基板２と封止部材３とは、周縁部同士が例えば接着剤やフリットシールなどで結合しており、これにより、それらの間に気密な密閉空間を形成している。 The sealing member 3 is a glass substrate in this example, and the surface facing the array substrate 2 has, for example, a concave shape. The peripheral edges of the array substrate 2 and the sealing member 3 are bonded together by, for example, an adhesive or a frit seal, thereby forming an airtight sealed space between them.

この密閉空間は、例えば、窒素ガスなどの不活性ガスを充填するか又は真空とする。或いは、アレイ基板２と封止部材３との間の密閉空間に樹脂などの固体を充填する封止技術を用いてもよい。或いは、封止部材３として、ガラス基板の代わりに、例えば、有機材料層、無機材料層、又は有機材料層と無機材料層との積層体を使用する薄膜封止技術を用いていてもよい。 For example, the sealed space is filled with an inert gas such as nitrogen gas or is evacuated. Alternatively, a sealing technique that fills a sealed space between the array substrate 2 and the sealing member 3 with a solid such as a resin may be used. Alternatively, as the sealing member 3, instead of a glass substrate, for example, a thin film sealing technique using an organic material layer, an inorganic material layer, or a laminate of an organic material layer and an inorganic material layer may be used.

有機ＥＬ表示装置１は、その前面側の最表面上に、偏光板４をさらに含んでいてもよい。偏光板４は、表示面が外光を反射するのを抑制するうえで有用である。 The organic EL display device 1 may further include a polarizing plate 4 on the outermost surface on the front side. The polarizing plate 4 is useful for suppressing the display surface from reflecting external light.

アレイ基板２は、ガラス基板などの絶縁基板１０を含んでいる。
絶縁基板１０上では、複数の画素がマトリクス状に配列している。各画素は、画素回路と有機ＥＬ素子４０とを含んでいる。 The array substrate 2 includes an insulating substrate 10 such as a glass substrate.
On the insulating substrate 10, a plurality of pixels are arranged in a matrix. Each pixel includes a pixel circuit and an organic EL element 40.

画素回路は、例えば、一対の電源端子間で有機ＥＬ素子４０と直列に接続された駆動トランジスタ（図示せず）及び出力制御スイッチ２０と、画素スイッチ（図示せず）とを含んでいる。駆動トランジスタのゲートは、画素の列に対応して敷設された映像信号線（図示せず）に画素スイッチを介して接続されている。駆動トランジスタは、映像信号線から供給される映像信号に対応した大きさの電流を、出力制御スイッチ２０を介して、有機ＥＬ素子４０へと出力する。画素スイッチのゲートは、画素の行に対応して敷設された走査信号線（図示せず）に接続されている。画素スイッチのスイッチング動作は、走査信号線から供給される走査信号によって制御される。なお、画素回路には、他の構造を採用することも可能である。 The pixel circuit includes, for example, a drive transistor (not shown) and an output control switch 20 that are connected in series with the organic EL element 40 between a pair of power supply terminals, and a pixel switch (not shown). The gate of the driving transistor is connected to a video signal line (not shown) laid corresponding to the pixel column via a pixel switch. The drive transistor outputs a current having a magnitude corresponding to the video signal supplied from the video signal line to the organic EL element 40 via the output control switch 20. The gate of the pixel switch is connected to a scanning signal line (not shown) laid corresponding to the pixel row. The switching operation of the pixel switch is controlled by a scanning signal supplied from the scanning signal line. Note that other structures may be employed for the pixel circuit.

絶縁基板１０上には、アンダーコート層１２として、例えば、ＳｉＮ_x層とＳｉＯ_x層とが順次形成されている。アンダーコート層１２上には、例えばチャネル、ソース及びドレインが形成されたポリシリコン層である半導体層１３、例えばＴＥＯＳ（tetraethyl orthosilicate）などを用いて形成されるゲート絶縁膜１４、及び例えばＭｏＷなどからなるゲート電極１５が順次積層されており、それらはトップゲート型の薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称す）を構成している。この例では、画素スイッチ、出力制御スイッチ２０、駆動トランジスタのＴＦＴとして利用している。また、ゲート絶縁膜１４上には、ゲート電極１５と同一工程で形成可能な走査信号線がさらに配置されている。 On the insulating substrate 10, for example, a SiN _x layer and a SiO _x layer are sequentially formed as the undercoat layer 12. On the undercoat layer 12, for example, a semiconductor layer 13 which is a polysilicon layer in which a channel, a source and a drain are formed, a gate insulating film 14 formed using, for example, TEOS (tetraethyl orthosilicate), and a MoW, for example. The gate electrodes 15 are sequentially stacked, and they constitute a top gate type thin film transistor (hereinafter referred to as TFT). In this example, it is used as a pixel switch, an output control switch 20, and a TFT of a driving transistor. A scanning signal line that can be formed in the same process as the gate electrode 15 is further disposed on the gate insulating film 14.

ゲート絶縁膜１４及びゲート電極１５は、例えばプラズマＣＶＤ法などにより成膜されたＳｉＯ_xなどからなる層間絶縁膜１７で被覆されている。層間絶縁膜１７上にはソース及びドレイン電極１６が配置されており、それらは、例えばＳｉＮ_xなどからなるパッシベーション膜１８で被覆されている。ソース及びドレイン電極１６は、例えばＭｏ／Ａｌ／Ｍｏの三層構造を有しており、層間絶縁膜１７に設けられたコンタクトホールを介してＴＦＴのソース及びドレインにそれぞれ電気的に接続されている。また、層間絶縁膜１７上には、ソース及びドレイン電極１６と同一の工程で形成可能な映像信号線がさらに配置されている。 The gate insulating film 14 and the gate electrode 15 are covered with an interlayer insulating film 17 made of, for example, SiO _x formed by a plasma CVD method or the like. Source and drain electrodes 16 are disposed on the interlayer insulating film 17 and are covered with a passivation film 18 made of, for example, SiN _x . The source and drain electrodes 16 have, for example, a three-layer structure of Mo / Al / Mo, and are electrically connected to the source and drain of the TFT via contact holes provided in the interlayer insulating film 17, respectively. . Further, video signal lines that can be formed in the same process as the source and drain electrodes 16 are further arranged on the interlayer insulating film 17.

パッシベーション膜１８上には、平坦化層１９が形成されている。平坦化層１９上には陽極４１が、互いから離間して配列している。各陽極４１は、パッシベーション膜１８及び平坦化層１９に設けた貫通孔を介して出力制御スイッチ２０のドレイン電極１６に接続されている。 A planarization layer 19 is formed on the passivation film 18. On the planarizing layer 19, anodes 41 are arranged spaced apart from each other. Each anode 41 is connected to the drain electrode 16 of the output control switch 20 through a through hole provided in the passivation film 18 and the planarization layer 19.

陽極４１は、背面電極であって、この例では、光反射性を有している。陽極４１は、例えば、図３に示すように光反射性導電層４１２と透明導電層４１１との積層体からなる。或いは、陽極４１は、光反射性導電層４１２のみからなる。透明導電層４１１は、光反射性導電層４１２と比較して仕事関数がより大きい。透明導電層４１１の材料としては、例えば、ＩＴＯ、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などを使用することができる。光反射性導電層４１２の材料としては、例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒなどの金属材料を使用することができる。 The anode 41 is a back electrode and has light reflectivity in this example. For example, the anode 41 is formed of a laminate of a light reflective conductive layer 412 and a transparent conductive layer 411 as shown in FIG. Alternatively, the anode 41 includes only the light reflective conductive layer 412. The transparent conductive layer 411 has a work function higher than that of the light reflective conductive layer 412. As a material of the transparent conductive layer 411, for example, ITO, indium zinc oxide (IZO), zinc oxide (ZnO), or the like can be used. As a material of the light reflective conductive layer 412, for example, a metal material such as Al, Ag, Au, or Cr can be used.

平坦化層１９上には、図２に示すように、隔壁絶縁層５０がさらに配置されている。この隔壁絶縁層５０には、陽極４１に対応した位置に貫通孔が設けられている。隔壁絶縁層５０は、例えば、有機絶縁層であり、フォトリソグラフィ技術を用いて形成することができる。 On the planarizing layer 19, a partition insulating layer 50 is further disposed as shown in FIG. The partition insulating layer 50 is provided with a through hole at a position corresponding to the anode 41. The partition insulating layer 50 is an organic insulating layer, for example, and can be formed using a photolithography technique.

陽極４１上には、図３に示すように、発光層４２１を含んだ有機物層４２が配置されている。発光層４２１は、例えば、発光色が赤色、緑色、又は青色のルミネセンス性有機化合物を含んだ薄膜である。或いは、発光層４２１は、発光色が白色のルミネッセンス性有機化合物を含んだ薄膜である。 As shown in FIG. 3, an organic layer 42 including a light emitting layer 421 is disposed on the anode 41. The light emitting layer 421 is a thin film containing a luminescent organic compound whose emission color is red, green, or blue, for example. Alternatively, the light-emitting layer 421 is a thin film containing a luminescent organic compound whose emission color is white.

有機物層４２は、発光層４２１以外の層をさらに含むことができる。有機物層４２は、例えば、発光層４２１への正孔の注入を媒介する役割を果たす正孔注入層４２２をさらに含むことができる。また、有機物層４２は、正孔輸送層４２３、電子輸送層４２４、正孔ブロッキング層４２５などもさらに含むことができる。 The organic layer 42 may further include a layer other than the light emitting layer 421. The organic layer 42 may further include, for example, a hole injection layer 422 that plays a role in mediating injection of holes into the light emitting layer 421. The organic layer 42 may further include a hole transport layer 423, an electron transport layer 424, a hole blocking layer 425, and the like.

隔壁絶縁層５０及び有機物層４２は、光反射性及び光透過性を有する陰極４３で被覆されている。陰極４３は、パッシベーション膜１８と平坦化層１９と隔壁絶縁層５０とに設けられたコンタクトホール（図示せず）を介して、映像信号線と同一の層上に形成された電源線（図示せず）に電気的に接続されている。各有機ＥＬ素子４０は、陽極４１、有機物層４２、陰極４３によって構成されている。 The partition insulating layer 50 and the organic layer 42 are covered with a cathode 43 having light reflectivity and light transmittance. The cathode 43 is a power supply line (not shown) formed on the same layer as the video signal line through a contact hole (not shown) provided in the passivation film 18, the planarization layer 19, and the partition insulating layer 50. )). Each organic EL element 40 includes an anode 41, an organic material layer 42, and a cathode 43.

陰極４３は、前面電極であって、この例では、全画素に対応した領域に広がった連続膜としての共通電極である。陰極４３は、金属材料層４３１と電子注入層４３２と光学調整層４３３とを含んでいる。金属材料層４３１の材料としては、例えば、銀合金を使用することができる。この銀合金としては、例えば、銀と鉛との合金、銀と鉛と銅との合金、銀とニッケルとの合金などを使用することができる。 The cathode 43 is a front electrode, and in this example, is a common electrode as a continuous film extending in a region corresponding to all pixels. The cathode 43 includes a metal material layer 431, an electron injection layer 432, and an optical adjustment layer 433. As a material of the metal material layer 431, for example, a silver alloy can be used. As this silver alloy, for example, an alloy of silver and lead, an alloy of silver, lead and copper, an alloy of silver and nickel, or the like can be used.

金属材料層４３１における銀の濃度は、例えば７５体積％以上とする。また、金属材料層３１の厚さは、例えば、１０ｎｍ乃至３０ｎｍの範囲内とする。この場合、優れた光透過性及び光反射性を実現すると共に、光吸収率を１０％以下とすることができる。なお、特に断りがない限り、光吸収率及び光学的厚さなどの光学的特徴は、発光層４２１が放出する光を想定して記載している。 The concentration of silver in the metal material layer 431 is, for example, 75% by volume or more. In addition, the thickness of the metal material layer 31 is, for example, in the range of 10 nm to 30 nm. In this case, excellent light transmittance and light reflectivity can be realized, and the light absorption rate can be set to 10% or less. Note that unless otherwise specified, optical characteristics such as light absorptance and optical thickness are described assuming light emitted from the light emitting layer 421.

金属材料層４３１における銀の濃度が高いと、蒸着の際に銀原子の過剰な凝集を生じ、銀が島状に堆積する可能性がある。金属材料層４３１における銀の濃度を例えば９５体積％以下とすると、銀以外の金属原子が膜成長の核として十分に機能し、銀が島状に堆積し難くなる。 When the concentration of silver in the metal material layer 431 is high, excessive aggregation of silver atoms may occur during vapor deposition, and silver may be deposited in an island shape. When the concentration of silver in the metal material layer 431 is, for example, 95% by volume or less, metal atoms other than silver function sufficiently as nuclei for film growth, and silver is difficult to deposit in an island shape.

電子注入層４３２は、金属材料層４３１と有機物層４２との間に介在している。電子注入層４３２の材料としては、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属の酸化物、及びアルカリ金属の弗化物などを使用することができる。ここでは、一例として、フッ化リチウムを使用することとする。 The electron injection layer 432 is interposed between the metal material layer 431 and the organic layer 42. As a material of the electron injection layer 432, for example, an alkali metal, an alkaline earth metal, an alkali metal oxide, an alkali metal fluoride, or the like can be used. Here, as an example, lithium fluoride is used.

電子注入層４３２の厚さは、例えば０．５ｎｍ以上とする。電子注入層４３２が薄い場合、その電子注入能力が不十分となる可能性がある。 The thickness of the electron injection layer 432 is, for example, not less than 0.5 nm. When the electron injection layer 432 is thin, the electron injection capability may be insufficient.

電子注入層４３２の厚さは、例えば２ｎｍ以下とする。電子注入層４３２の材料としてアルカリ金属の弗化物又は酸化物を使用した場合、電子注入層４３２が厚いと、絶縁性が発生する可能性がある。 The thickness of the electron injection layer 432 is, for example, 2 nm or less. In the case where an alkali metal fluoride or oxide is used as the material of the electron injection layer 432, if the electron injection layer 432 is thick, insulation may occur.

光学調整層４３３は、金属材料層４３１を被覆している。光学調整層４３３は、有機物層４２が放出した光が内部で繰り返し反射干渉するように、その光学的厚さが調節されている。光学調整層４３３の材料としては、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯなどの透明導電材料を使用することができる。 The optical adjustment layer 433 covers the metal material layer 431. The optical thickness of the optical adjustment layer 433 is adjusted so that the light emitted from the organic material layer 42 is repeatedly reflected and interfered internally. As a material of the optical adjustment layer 433, for example, a transparent conductive material such as ITO, IZO, or ZnO can be used.

光学調整層４３３の光学的厚さは、例えば２３０ｎｍ以下とする。例えば、光学調整層４３３の材料としてＩＴＯ（屈折率ｎ＝約２）を使用した場合には、その厚さを例えば約１００ｎｍ以下とする。この場合、光学調整層４３３の厚さに応じた透過率及び反射率変化の波長依存性が比較的小さい。 The optical thickness of the optical adjustment layer 433 is, for example, 230 nm or less. For example, when ITO (refractive index n = about 2) is used as the material of the optical adjustment layer 433, the thickness thereof is, for example, about 100 nm or less. In this case, the wavelength dependency of the transmittance and reflectance change according to the thickness of the optical adjustment layer 433 is relatively small.

光学調整層４３３の厚さは、例えば１５ｎｍ以上とする。光学調整層４３３が薄いと、光学調整層４３３の厚さに応じて透過率及び反射率は変化するものの、後述する位相シフトΦ₁は殆ど変化しない。 The thickness of the optical adjustment layer 433 is, for example, 15 nm or more. When the optical adjustment layer 433 is thin, the transmittance and the reflectance change according to the thickness of the optical adjustment layer 433, but the phase shift Φ ₁ described later hardly changes.

この有機ＥＬ表示装置１において、有機ＥＬ素子４０は、反射層と半透鏡層とを向かい合わせに配置してなる光共振器を形成している。すなわち、発光層４２１が放出する光の波長λは下記等式に示す関係を満足している。

In the organic EL display device 1, the organic EL element 40 forms an optical resonator formed by arranging a reflective layer and a semi-transparent layer facing each other. That is, the wavelength λ of the light emitted from the light emitting layer 421 satisfies the relationship represented by the following equation.

なお、Ｌは反射層と半透鏡層との間の光路長であり、Φ₁は半透鏡層で反射されることによる光の位相シフトであり、Φ₂は反射層で反射されることによる光の位相シフトであり、ｍは整数である。また、反射層は、光反射性を有する層であり、典型的には金属薄膜である。半透鏡層は、光透過性と光反射性とを有する層である。半透鏡層は、反射層と比較して透過率がより大きい。反射層は、半透鏡層と比較して反射率がより大きい。例えば、反射層の反射率は３０％以上であり、半透鏡層の反射率は１５％以上である。この例では、反射層は光反射性導電層４１２であり、半透鏡層は陰極４３である。 Here, L is the optical path length between the reflecting layer and the semi-mirror layer, Φ ₁ is the phase shift of light caused by being reflected by the semi-mirror layer, and Φ ₂ is the light caused by being reflected by the reflecting layer. Where m is an integer. The reflective layer is a layer having light reflectivity, and is typically a metal thin film. The semi-transparent layer is a layer having light transparency and light reflectivity. The semi-transparent layer has a higher transmittance than the reflective layer. The reflective layer has a higher reflectance than the semi-transparent layer. For example, the reflectance of the reflective layer is 30% or more, and the reflectance of the semi-transparent mirror layer is 15% or more. In this example, the reflective layer is a light reflective conductive layer 412, and the semi-transparent layer is a cathode 43.

波長λと光路長Ｌと位相シフトΦ₁及びΦ₂とが上記等式に示す共振条件を満足している場合、この波長λの光は、繰り返し反射干渉によって強め合う。しかしながら、光学調整層４３３を省略した場合、波長λと光路長Ｌと位相シフトΦ₁及びΦ₂とに共振条件を満足させるべく、それらの何れかを変更すると、キャリアバランスや光吸収特性なども変化する。 When the wavelength λ, the optical path length L, and the phase shifts Φ ₁ and Φ ₂ satisfy the resonance condition shown in the above equation, the light of this wavelength λ is intensified by repeated reflection interference. However, when the optical adjustment layer 433 is omitted, if any one of them is changed so as to satisfy the resonance condition for the wavelength λ, the optical path length L, and the phase shifts Φ ₁ and Φ ₂ , the carrier balance and the light absorption characteristics are also improved. Change.

これに対し、陰極４３に図３の構造を採用した場合、光学調整層４３３に使用する材料の種類及びその厚さに応じて、位相シフトΦ₁を変化させることができる。光学調整層４３３は有機物層４２と接触している層ではないので、光学調整層４３３に使用する材料の種類及びその厚さを変更しても、キャリアバランスが影響を受けることはない。また、光学調整層４３３は透明材料からなるので、これに使用する材料の種類及びその厚さを変更しても、陰極４３の光吸収特性が大きな影響を受けることはない。 On the other hand, when the structure of FIG. 3 is adopted for the cathode 43, the phase shift Φ ₁ can be changed according to the type and thickness of the material used for the optical adjustment layer 433. Since the optical adjustment layer 433 is not a layer that is in contact with the organic layer 42, even if the type and thickness of the material used for the optical adjustment layer 433 are changed, the carrier balance is not affected. In addition, since the optical adjustment layer 433 is made of a transparent material, the light absorption characteristics of the cathode 43 are not greatly affected even if the type and thickness of the material used for the optical adjustment layer 433 are changed.

したがって、キャリアバランスや光吸収特性などに殆ど影響を与えることなく、位相シフトΦ₁を変化させることができる。すなわち、本態様によると、上面発光型有機ＥＬ表示装置の有機ＥＬ素子への光共振器構造の採用が容易になる。 Therefore, the phase shift Φ ₁ can be changed with little influence on the carrier balance and the light absorption characteristics. That is, according to this aspect, it becomes easy to employ the optical resonator structure for the organic EL element of the top emission type organic EL display device.

以上、光学調整層４３３を陰極４３の一部としたが、光学調整層４３３は陰極４３の一部でなくてもよい。すなわち、光学調整層４３３は、導電性である必要はない。但し、光学調整層４３３が導電性であると、例えば隔壁絶縁層５０に設ける貫通孔の位置で金属材料層４３１に不連続部が生じたとしても、これに起因して接続不良が生じるのを防止できる。 As described above, the optical adjustment layer 433 is a part of the cathode 43, but the optical adjustment layer 433 may not be a part of the cathode 43. That is, the optical adjustment layer 433 does not need to be conductive. However, if the optical adjustment layer 433 is conductive, for example, even if a discontinuous portion occurs in the metal material layer 431 at the position of the through-hole provided in the partition insulating layer 50, a connection failure may occur due to this. Can be prevented.

光学調整層４３３が絶縁性である場合、その材料としては、例えば、ＳｉＯ₂及びＳｉＮなどの透明誘電体を使用することができる。 When the optical adjustment layer 433 is insulative, a transparent dielectric such as SiO ₂ and SiN can be used as the material.

また、光学調整層４３３の材料としては、例えば、α−ＮＰＤ及びＡｌｑ₃などの有機物を使用することもできる。 The material of the optical adjustment layer 433, for example, may also be used organic substances such as alpha-NPD and Alq _3.

以下、本発明の参考例を説明する。
（参考例１）
本例では、ガラス基板上に、図３の有機ＥＬ素子４０を作製した。 Hereinafter, reference examples of the present invention will be described.
( Reference Example 1 )
In this example, the organic EL element 40 of FIG. 3 was produced on a glass substrate.

ここでは、電子注入層４３２の材料としては、弗化リチウムを使用した。電子注入層４３２は、蒸着法により形成し、その厚さは１ｎｍとした。 Here, lithium fluoride was used as the material of the electron injection layer 432. The electron injection layer 432 was formed by an evaporation method, and the thickness thereof was 1 nm.

金属材料層４３１は、銀とマグネシウムとを共蒸着することにより１５ｎｍの厚さに形成した。金属材料層４３１における銀の濃度は、銀の蒸着レートとマグネシウムの蒸着レートとを調節することにより、８０体積％に設定した。 The metal material layer 431 was formed to a thickness of 15 nm by co-evaporating silver and magnesium. The silver concentration in the metal material layer 431 was set to 80% by volume by adjusting the silver deposition rate and the magnesium deposition rate.

光学調整層４３３の材料としては、ＩＴＯを使用した。光学調整層４３３は、ＲＦスパッタリングにより形成し、その厚さは３０ｎｍとした。 As a material of the optical adjustment layer 433, ITO was used. The optical adjustment layer 433 was formed by RF sputtering, and its thickness was 30 nm.

（比較例１）
本例では、電子注入層を省略したこと以外は参考例１と同様の方法により有機ＥＬ素子を作製した。 (Comparative Example 1)
In this example, an organic EL element was produced by the same method as in Reference Example 1 except that the electron injection layer was omitted.

次に、参考例１に係る有機ＥＬ素子４０及び比較例１に係る有機ＥＬ素子の各々について、電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ²となるときの駆動電圧を測定した。その結果、参考例１に係る有機ＥＬ素子４０の駆動電圧は、比較例１に係る有機ＥＬ素子の駆動電圧と比べて３．５Ｖも小さかった。 Next, for each of the organic EL element 40 according to Reference Example 1 and the organic EL element according to Comparative Example 1, the driving voltage when the current density was 10 mA / cm ² was measured. As a result, the drive voltage of the organic EL element 40 according to Reference Example 1 was 3.5 V smaller than the drive voltage of the organic EL element according to Comparative Example 1.

（比較例２）
本例では、光学調整層を省略したこと以外は参考例１と同様の方法により有機ＥＬ素子を作製した。 (Comparative Example 2)
In this example, an organic EL element was produced by the same method as in Reference Example 1 except that the optical adjustment layer was omitted.

次に、参考例１に係る有機ＥＬ素子４０及び比較例２に係る有機ＥＬ素子の各々について、電流密度を１０ｍＡ／ｃｍ²としたときの発光スペクトルを測定した。 Next, for each of the organic EL element 40 according to Reference Example 1 and the organic EL element according to Comparative Example 2, an emission spectrum was measured when the current density was 10 mA / cm ² .

図４は、参考例１及び比較例２に係る有機ＥＬ素子の発光スペクトルを示すグラフである。図中、横軸は波長を示し、縦軸は強度（任意単位）を示している。また、曲線Ａは参考例１に係る有機ＥＬ素子４０について得られた発光スペクトルを示し、曲線Ｂは比較例２に係る有機ＥＬ素子について得られた発光スペクトルを示している。 FIG. 4 is a graph showing emission spectra of the organic EL elements according to Reference Example 1 and Comparative Example 2. In the figure, the horizontal axis indicates the wavelength, and the vertical axis indicates the intensity (arbitrary unit). Curve A shows the emission spectrum obtained for the organic EL element 40 according to Reference Example 1 , and curve B shows the emission spectrum obtained for the organic EL element according to Comparative Example 2.

図４に示すように、実施例１に係る有機ＥＬ素子４０は、比較例２に係る有機ＥＬ素子と比べて、発光効率に優れている。具体的には、実施例１に係る有機ＥＬ素子４０の発光効率は、比較例２に係る有機ＥＬ素子の発光効率の約１．４倍であった。 As shown in FIG. 4, the organic EL element 40 according to Example 1 is superior in luminous efficiency as compared with the organic EL element according to Comparative Example 2. Specifically, the luminous efficiency of the organic EL element 40 according to Example 1 was about 1.4 times the luminous efficiency of the organic EL element according to Comparative Example 2.

（参考例２）
本例では、参考例１と同様の構造を有する有機ＥＬ素子４０について、陰極４３の透過率及び反射率並びに位相シフトΦ₁の光学調整層４３３の厚さに対する依存性をシミュレートした。その結果を図５乃至図７に示す。 ( Reference Example 2 )
In this example, the organic EL element 40 having the same structure as in Reference Example 1 was simulated dependence on transmittance and reflectance and the thickness of the phase shift [Phi ₁ of the optical adjustment layer 433 of the cathode 43. The results are shown in FIGS.

図５は、光学調整層の厚さと陰極の透過率との関係の一例を示すグラフである。図６は、光学調整層の厚さと陰極の反射率との関係の一例を示すグラフである。図７は、光学調整層の厚さと位相シフトΦ₁との関係の一例を示すグラフである。図５乃至図７において、横軸は光学調整層４３３の厚さを示している。また、図５において縦軸は陰極４３の透過率を示し、図６において縦軸は陰極４３の反射率を示し、図７において縦軸は位相シフト（反射位相）Φ₁を示している。 FIG. 5 is a graph showing an example of the relationship between the thickness of the optical adjustment layer and the transmittance of the cathode. FIG. 6 is a graph showing an example of the relationship between the thickness of the optical adjustment layer and the reflectance of the cathode. FIG. 7 is a graph showing an example of the relationship between the thickness of the optical adjustment layer and the phase shift Φ ₁ . 5 to 7, the horizontal axis indicates the thickness of the optical adjustment layer 433. The vertical axis in FIG. 5 shows the transmittance of the cathode 43, the vertical axis in FIG. 6 shows the reflectivity of the cathode 43, the vertical axis represents the phase shift (reflection phase) [Phi ₁ 7.

図５及び図６から明らかなように、光学調整層４３３の厚さを変化させても、陰極４３の光吸収特性は殆ど変化しない。他方、位相シフトΦ₁は、図７に示すように、光学調整層４３３の厚さに応じて変化する。具体的には、光学調整層４３３の厚さに応じて、位相シフトΦ₁を最大で約０．５ｒａｄ変化させることができる。 As is apparent from FIGS. 5 and 6, even if the thickness of the optical adjustment layer 433 is changed, the light absorption characteristics of the cathode 43 hardly change. On the other hand, the phase shift Φ ₁ changes according to the thickness of the optical adjustment layer 433 as shown in FIG. Specifically, the phase shift Φ ₁ can be changed by about 0.5 rad at the maximum according to the thickness of the optical adjustment layer 433.

なお、図５及び図６の曲線は極値を有しており、それら極値に対応した光学調整層４３３の厚さはほぼ等しい。したがって、例えば、光学調整層４３３の厚さが先の値とほぼ等しい場合には、金属材料層４３１や光学調整層４３３の膜厚のばらつきに起因して透過率及び反射率がばらつくのを抑制できる。 5 and 6 have extreme values, and the thickness of the optical adjustment layer 433 corresponding to these extreme values is substantially equal. Therefore, for example, when the thickness of the optical adjustment layer 433 is substantially equal to the previous value, variation in transmittance and reflectance due to variations in the thickness of the metal material layer 431 and the optical adjustment layer 433 is suppressed. it can.

参考例に係る有機ＥＬ表示装置を概略的に示す断面図。Sectional drawing which shows schematically the organic electroluminescence display which concerns on a reference example . 図１に示す有機ＥＬ表示装置の部分断面図。FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the organic EL display device shown in FIG. 1. 図１及び図２の有機ＥＬ表示装置が含む有機ＥＬ素子の一例を概略的に示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing an example of an organic EL element included in the organic EL display device of FIGS. 1 and 2. 参考例１及び比較例２に係る有機ＥＬ素子の発光スペクトルを示すグラフ。 The graph which shows the emission spectrum of the organic EL element which concerns on the reference example 1 and the comparative example 2. FIG. 光学調整層の厚さと陰極の透過率との関係の一例を示すグラフ。The graph which shows an example of the relationship between the thickness of an optical adjustment layer, and the transmittance | permeability of a cathode. 光学調整層の厚さと陰極の反射率との関係の一例を示すグラフ。The graph which shows an example of the relationship between the thickness of an optical adjustment layer, and the reflectance of a cathode. 光学調整層の厚さと位相シフトΦ₁との関係の一例を示すグラフ。The graph which shows an example of the relationship between the thickness of an optical adjustment layer, and phase shift (PHI) ₁ .

Explanation of symbols

１…有機ＥＬ表示装置、２…アレイ基板、３…封止部材、４…偏光板、１０…絶縁基板、１２…アンダーコート層、１３…半導体層、１４…ゲート絶縁膜、１５…ゲート電極、１６…ソース及びドレイン電極、１７…層間絶縁膜、１８…パッシベーション膜、１９…平坦化層、２０…出力制御スイッチ、４０…有機ＥＬ素子、４１…陽極、４２…有機物層、４３…陰極、５０…隔壁絶縁層、４１１…透明導電層、４１２…光反射性導電層、４２１…発光層、４２２…正孔注入層、４２３…正孔輸送層、４２４…電子輸送層、４２５…正孔ブロッキング層、４３１…金属材料層、４３２…電子注入層、４３３…光学調整層。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Organic EL display device, 2 ... Array substrate, 3 ... Sealing member, 4 ... Polarizing plate, 10 ... Insulating substrate, 12 ... Undercoat layer, 13 ... Semiconductor layer, 14 ... Gate insulating film, 15 ... Gate electrode, DESCRIPTION OF SYMBOLS 16 ... Source and drain electrode, 17 ... Interlayer insulation film, 18 ... Passivation film, 19 ... Planarization layer, 20 ... Output control switch, 40 ... Organic EL element, 41 ... Anode, 42 ... Organic substance layer, 43 ... Cathode, 50 ... partition insulating layer, 411 ... transparent conductive layer, 412 ... light reflective conductive layer, 421 ... light emitting layer, 422 ... hole injection layer, 423 ... hole transport layer, 424 ... electron transport layer, 425 ... hole blocking layer 431 ... Metal material layer, 432 ... Electron injection layer, 433 ... Optical adjustment layer.

Claims

An insulating substrate;
A front electrode supported by the insulating substrate and facing the insulating substrate and having light reflectivity and light transmission, a back electrode interposed between the insulating substrate and the front electrode, the front electrode and the back electrode And an organic material layer including a light emitting layer, and the front electrode includes a metal material layer facing the organic material layer, and an inorganic material interposed between the metal material layer and the organic material layer. An organic EL element including an electron injection layer,
A transparent dielectric selected from the group consisting of SiO ₂ and SiN , the optical adjustment layer covering the metal material layer and repeatedly reflecting and interfering light emitted from the organic EL element inside An organic EL display device comprising an optical thickness of 230 nm or less.

The organic EL display device according to claim 1, wherein the thickness of the optical adjustment layer is 15 nm or more.

The organic EL display device according to claim 1, wherein the metal material layer is made of an alloy of silver and magnesium.

4. The organic EL display device according to claim 3, wherein the metal material layer contains silver at a concentration of 75 volume% to 95 volume%.

4. The organic EL display device according to claim 3, wherein the thickness of the metal material layer is in the range of 10 nm to 30 nm.

The organic EL display device according to claim 1, wherein the metal material layer has a light absorption rate of 10% or less.

3. The organic material according to claim 1, wherein the electron injection layer is made of a material selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, alkali metal oxides, and alkali metal fluorides. EL display device.

The organic EL display device according to claim 1, wherein the electron injection layer is made of lithium fluoride.

9. The organic EL display device according to claim 8, wherein the thickness of the electron injection layer is in the range of 0.5 nm to 2 nm.