JP5217889B2 - 有機el装置、有機el装置の製造方法、電子機器 - Google Patents
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Description
したがって、基板上には、これらの電気的な構成要素が配置されていることから、隔壁により区画された領域の表面は、必ずしも平坦ではなく、段差が生じている。それゆえ、特に液滴吐出法(インクジェット法)を用いて有機機能層を形成すると、吐出された液状組成物が段差の最も低い部分に集まり易く、乾燥後に必ずしも均一な膜厚が得られないというおそれがあった。
通常、半導体素子部は、半導体層と、半導体層に電気的に繋がる配線と、絶縁膜からなる保護膜を有している。したがって、基板の厚み方向における断面構造が複雑となる。これに対して保持容量は、一対の電極と、一対の電極間に挟まれたほぼ一定膜厚の誘電体層とを有する。したがって、基板の厚み方向における断面構造が半導体素子部に比べて単純な積層構造となる。この構成によれば、隔壁部は、隣り合う少なくとも第1発光制御単位と第2発光制御単位とを断面構造が複雑な半導体素子部を含む第1膜形成領域と、断面構造が比較的に単純な保持容量を含む第2膜形成領域とに少なくとも区分する。それゆえに、第2膜形成領域は第1膜形成領域に比べて表面が平坦な状態となり易く、当該第2膜形成領域に設けられる機能層も平坦な状態を実現することができる。
また、発光制御単位と発光単位との間には反射層が設けられ、反射層の下層に発光制御単位が位置することになるため、駆動回路部の配置が発光を阻害せず、発光単位での発光を効率よく取り出すことができる。すなわち、機能層の膜厚変動に起因する輝度ムラがより低減されたトップエミッション型の有機EL装置を提供することができる。
この構成によれば、例えば赤色、緑色、青色の異なる発光色が得られる発光単位を第1膜形成領域、第2膜形成領域、第3膜形成領域に分けて設ければ、輝度ムラが低減されフルカラーの発光(表示)が可能な見映えのよい有機EL装置を提供することができる。
この構成によれば、各発光色の輝度が均衡した見映えのよい有機EL装置を提供することができる。
発光単位における輝度は、機能層を流れる電流と機能層の平面積に依存している。また、発光単位の発光寿命は、機能層を流れる電流が大きいほど短くなる。この構成によれば、最も大きな平面積を有する膜形成領域に、他に比べて発光寿命が短い発光単位が設けられているので、他の発光色の発光単位の輝度と同一の輝度を得ようとすれば、当該発光単位の機能層に流す電流を小さく設定することができる。すなわち、発光寿命が改善された有機EL装置を提供することができる。
この構成によれば、最も小さな平面積を有する膜形成領域に、他に比べて発光寿命が長い発光単位が設けられているので、他の発光色の発光単位の輝度と同一の輝度を得ようとすれば、当該発光単位の機能層に流す電流を大きく設定する必要がある。言い換えれば、他の発光色の発光単位に流す電流を当該発光単位よりも小さくすることができる。すなわち、発光寿命が改善された有機EL装置を提供することができる。
この方法によれば、画素電極形成工程では、画素電極を断面構造が複雑な半導体素子部を含む第1膜形成領域と、断面構造が比較的に単純な保持容量を含む第2膜形成領域とに少なくとも形成する。それゆえに、第2膜形成領域は第1膜形成領域に比べて表面が平坦な状態となり易く、機能層形成工程では、第2膜形成領域に機能層をより平坦な状態で形成することができる。
また、反射層形成工程では、発光制御単位と発光単位との間に反射層が形成され、反射層の下層に発光制御単位が位置することになるため、駆動回路部の配置が発光を阻害せず、発光単位での発光を効率よく取り出すことができる。すなわち、機能層の膜厚変動に起因する輝度ムラがより低減されたトップエミッション型の有機EL装置を製造することができる。
この方法によれば、発光層形成工程では、基板表面の段差に応じて隔壁部により区画された第1膜形成領域と第2膜形成領域および第3膜形成領域にそれぞれ異なる種類の液状体を塗布する。塗布された液状体は、基板表面の段差の影響を受け難い状態で、各膜形成領域ごとに濡れ広がる。塗布された液状体を加熱乾燥して固化すれば、各膜形成領域ごとに所望の膜厚を有する発光層を形成することができる。例えば赤色、緑色、青色の発光色が得られる発光層形成材料を含む異なる種類の液状体を第1膜形成領域と第2膜形成領域と第3膜形成領域とに分けて塗布すれば、輝度ムラが低減され見映えのよいフルカラーの発光(表示)が可能な有機EL装置を製造することができる。
この方法によれば、機能層形成工程では、ほぼ同一の平面積を有する機能層が膜形成領域ごとに形成される。したがって、各発光色の輝度が均衡した見映えのよい有機EL装置を製造することができる。
この方法によれば、最も大きな平面積の膜形成領域に、他に比べて発光寿命が短い発光層が形成される。同一の輝度を得ようとすれば、当該発光層が形成された発光単位の機能層に流す電流を少なくすることができ、その結果、発光寿命が改善された有機EL装置を製造することができる。
この方法によれば、最も小さな平面積の膜形成領域に、他に比べて発光寿命が長い発光層が形成される。同一の輝度を得ようとすれば、当該発光層が形成された発光単位の機能層に流す電流を大きくする必要がある。言い換えれば、他の発光単位に流す電流を小さくすることができ、その結果、発光寿命が改善された有機EL装置を製造することができる。
液状体の塗布面積が異なると自然乾燥や加熱乾燥の進み方も異なる。当然ながら塗布面積が小さいほど乾燥が進みやすくなる。この方法によれば、異種の液状体を塗布しても膜形成領域の平面積が大きい順に塗布するので、乾燥速度の差によって膜厚が変動することを抑制することができる。すなわち、より安定した膜厚を有する発光層、惹いては機能層を形成することができ、発光輝度が安定した有機EL装置を製造することができる。
発光層の膜形状は、各膜形成領域に塗布された液状体の濡れ性にも依存する。この方法によれば、濡れ性が低い順に液状体を塗布するので、濡れ性が高い順に液状体を塗布する場合に比べて、後から塗布される液状体の濡れ性が低下することを防ぐことができる。その結果、より安定した膜形状を有する発光層を形成することができる。
この構成によれば、輝度ムラが低減され見映えのよい電子機器を提供することができる。
この構成によれば、輝度ムラが低減され歩留りよく製造された有機EL装置を搭載しているので、コストパフォーマンスが優れた見映えのよい電子機器を提供することができる。
<有機EL装置>
まず、本実施形態の有機EL装置について、図1〜図7を参照して説明する。図1は有機EL装置を示す模式平面図、図2は有機EL装置の等価回路図、図3は発光画素の構成を示す模式平面図、図4は発光画素の詳細な構成を示す平面図、図5は図4のA−A'線で切った発光画素の構造を示す断面図、図6は比較例の有機EL装置の発光画素の構成を示す平面図、図7は図6のB−B'線で切った比較例の発光画素の構造を示す断面図である。
TFT12は、3端子(ゲート、ソース、ドレイン)のうちの1つ(ソース)が電源線42に接続し、有機EL素子20に電源線42から流れ込む電流を制御するものであり、有機EL素子20のスイッチングを行うTFT11に比べて耐電流、耐電圧等の関係からより大きな平面積を有する。
図5に示すように、発光制御単位Luと、各発光色の有機EL素子20(個々には有機EL素子20B、有機EL素子20G、有機EL素子20Rと呼ぶ)とは、基板としての素子基板1上に積層形成されている。
次に、本実施形態の有機EL装置10の製造方法について、図8〜図10を参照して説明する。図8(a)および(b)、図9(c)および(d)、図10(e)〜(g)は、有機EL装置の製造方法を示す概略図である。
そして、TFT11,12に対応する半導体層11a,12aでは、ソースおよびドレイン側をマスクし、半導体層13aでは、電気的な接続部をマスクした状態で、素子基板1を覆うようにゲート絶縁膜1aを形成する。ゲート絶縁膜1aの形成方法としては、例えば、SiNやSiOをターゲットとして、膜厚がおよそ50nm〜100nmとなるように真空中で成膜するスパッタ法などが挙げられる。
なお、PEDOT/PSS以外の正孔注入輸送層形成材料としては、ポリスチレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリアセチレンやその誘導体が挙げられる。
液状体70G,70B,70Rは、例えば溶媒としてシクロヘキシルベンゼンを含んでおり、発光層形成材料として赤色、緑色、青色の発光が得られるポリフルオレン誘導体(PF)を重量比で0.7%含んだものを用いた。粘度はおよそ14mPa・sである。なお、PF以外の発光層形成材料としては、ポリパラフェニレンビニレン誘導体(PPV)、ポリフェニレン誘導体(PP)、ポリパラフェニレン誘導体(PPP)、ポリビニルカルバゾール(PVK)、PEDOT等のポリチオフェニレン誘導体、ポリメチルフェニレンシラン(PMPS)等を用いることができる。また、これらの高分子材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素等の高分子材料や、ルブレン、ペリレン、9,10−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン6、キナクドリン等低分子材料をドープしたものを用いてもよい。
中間層は、発光層27b,27g,27rに対する正孔の輸送性(注入性)を向上させると共に、発光層から正孔注入層に電子が浸入することを抑制する機能を有する。すなわち、発光層27b,27g,27rにおける正孔と電子との結合による発光の効率を改善するものである。
共通電極25の材料としては、ITOとCa、Ba、Al等の金属やLiF等のフッ化物とを組み合わせて用いるのが好ましい。特に機能層24b,24g,24rに近い側に仕事関数が小さいCa、Ba、LiFの膜を形成し、遠い側に仕事関数が大きいITOを形成するのが好ましい。また、共通電極25の上にSiO2、SiN等の保護層を積層してもよい。このようにすれば、共通電極25の酸化を防止することができる。共通電極25の形成方法としては、蒸着法、スパッタ法、CVD法等が挙げられる。特に機能層24b,24g,24rの熱による損傷を防止できるという点では、蒸着法が好ましい。
次に、本実施形態の他の有機EL装置について、図11を参照して説明する。図11は、実施形態2の有機EL装置の画素の構成を示す模式図である。なお、実施形態1の有機EL装置10と同じ構成の部分は、同じ符号を付して説明する。
第1膜形成領域7aは、3つの発光制御単位Luに跨っており、第2膜形成領域7bは左端と中央の発光制御単位Luに跨っている。第4膜形成領域7dは中央と右端の発光制御単位Luに跨っている。
次に、本実施形態の電子機器について図12を参照して説明する。図12は、電子機器としての携帯型電話機を示す概略斜視図である。
表示部201には、上記実施形態1の有機EL装置10または上記実施形態2の有機EL装置100が搭載されている。
したがって、発光色ごとの輝度が均衡しており、輝度ムラが低減され見映えのよい携帯型電話機200を提供することができる。
また、最も平面積が小さい膜形成領域には、他に比べて発光寿命が長い機能層を設けることが望ましい。具体的には、赤色、緑色、青色の発光が得られる機能層形成材料のうち、赤色、緑色が青色に比べて発光寿命が長いので、赤色または緑色の機能層を設ける。特に赤色と緑色とを比較すると緑色の方が視感度が高い。発光寿命は、機能層を流れる電流量に比例する。したがって、各発光色間の輝度をほぼ同一とする場合には、所定の電流量に対して平面積が最も小さい膜形成領域に緑色の機能層24gを設けることが好ましい。他に比べて多い電流を流す必要があるものの、緑色は視感度が高いので、緑色を基準とすれば他の色の機能層24b,24rを流れる電流量を抑えることができる。その結果、有機EL装置10または有機EL装置100としての発光寿命を延ばすことができる。
Claims (8)
- 第1の色を発光する第1の機能層を有する第1の有機EL素子と、
前記第1の色とは異なる第2の色を発光する第2の機能層を有する第2の有機EL素子と、
前記第1の色及び前記第2の色とは異なる第3の色を発光する第3の機能層を有する第3の有機EL素子と、
前記第1の機能層と前記第2の機能層と前記第3の機能層とを区分する隔壁部と、
前記第1の有機EL素子を制御する第1の発光制御単位と、
前記第2の有機EL素子を制御する第2の発光制御単位と、
前記第3の有機EL素子を制御する第3の発光制御単位と、を有し、
前記第1の発光制御単位は、第1の駆動トランジスタと、第1のスイッチングトランジスタと、第1の保持容量と、を備え、
前記第2の発光制御単位は、第2の駆動トランジスタと、第2のスイッチングトランジスタと、第2の保持容量と、を備え、
前記第3の発光制御単位は、第3の駆動トランジスタと、第3のスイッチングトランジスタと、第3の保持容量と、を備え、
前記第1の膜形成領域は、平面視において前記第1の駆動トランジスタと前記第2の駆動トランジスタと前記第3の駆動トランジスタと、前記第1のスイッチングトランジスタと前記第2のスイッチングトランジスタと前記第3のスイッチングトランジスタとを含みむように形成され、
前記第2の膜形成領域は、平面視において前記第1の保持容量と前記第2の保持容量と前記第3の保持容量とを含むように形成され、
第3の膜形成領域は、平面視において、前記第1の駆動トランジスタと前記第2の駆動トランジスタと前記第3の駆動トランジスタと、前記第1のスイッチングトランジスタと前記第2のスイッチングトランジスタと前記第3のスイッチングトランジスタと、前記第1の保持容量と前記第2の保持容量と前記第3の保持容量と、重畳しないように形成され、
前記隔壁部は、前記第1の膜形成領域と前記第2の膜形成領域と前記第3の膜形成領域に区分し、
前記第1の機能層は前記第1の膜形成領域に形成され、
前記第2の機能層は前記第2の膜形成領域に形成され、
前記第3の機能層は前記第3の膜形成領域に形成されていることを特徴とする有機EL装置。 - 前記第1膜形成領域と、前記第2膜形成領域と、前記第3膜形成領域とがほぼ同一の平面積を有す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膜形成領域と前記第2膜形成領域および前記第3膜形成領域のうち最も大きな平面積を有する膜形成領域に、他に比べて発光寿命が短い前記発光単位が設けら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膜形成領域と前記第2膜形成領域および前記第3膜形成領域のうち最も小さな平面積を有する膜形成領域に、他に比べて発光寿命が長い前記発光単位が設けら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。
- 第1の色を発光する第1の機能層を有する第1の有機EL素子と、
前記第1の色とは異なる第2の色を発光する第2の機能層を有する第2の有機EL素子と、
前記第1の色および前記第2の色とは異なる第3の色を発光する第3の機能層を有する第3の有機EL素子と、
前記第1の機能層と前記第2の機能層と前記第3の機能層とを区分する隔壁と、
第1の画素電極と電気的に接続された第1の駆動トランジスタと、第1のスイッチングトランジスタと、第1の保持容量と、を備えた前記第1の有機EL素子を制御する第1の発光制御単位と、
第2の画素電極と電気的に接続された第2の駆動トランジスタと、第2のスイッチングトランジスタと、第2の保持容量と、を備えた前記第2の有機EL素子を制御する第2の発光制御単位と、
第3の画素電極と電気的に接続された第3の駆動トランジスタと、第3のスイッチングトランジスタと、第3の保持容量と、を備えた前記第3の有機EL素子を制御する第3発光制御単位を少なくとも含む駆動回路部と、
を有する有機EL装置の製造方法であって、
基板上に前記駆動回路部を形成する工程と、
前記第1の画素電極と前記第2の画素電極と前記第3の画素電極とを形成する工程と、
平面視において前記第1の駆動トランジスタ、前記第1のスイッチングトランジスタ、前記第2の駆動トランジスタ、前記第2のスイッチングトランジスタ、前記第3の駆動トランジスタ、前記第3のスイッチングトランジスタ及び前記第1の画素電極とを含む第1の膜形成領域と、平面視において前記第1の保持容量、前記第2の保持容量、前記第3の保持容量及び前記第2の画素電極を含む第2の膜形成領域と、平面視において、前記第1の駆動トランジスタと前記第2の駆動トランジスタと前記第3の駆動トランジスタと、前記第1のスイッチングトランジスタと前記第2のスイッチングトランジスタと前記第3のトランジスタと、前記第1の保持容量と前記第2の保持容量と前記第3の保持容量と、重畳しないように形成され、かつ、前記第3の画素電極を含むように形成された第3の膜形成領域に区分する前記隔壁を形成する工程と、
前記第1の膜形成領域に前記第1の機能層を形成し、前記第2の膜形成領域に前記第2の機能層を形成し、前記第3の膜形成領域に前記第3の機能層を形成する工程と、
前記隔壁部と前記第1の機能層と前記第2の機能層と前記第3の機能層とを覆うように共通電極を形成する工程と、
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7に記載の有機EL装置の製造方法であって、
前記第1の発光制御単位、前記第2の発光制御単位及び前記第3の発光制御単位と、前記第1の画素電極、前記第2の画素電極及び前記第3の画素電極との間に光反射性を有する反射層を形成する工程と、をさらに含むことを特徴とする有機EL装置の製造方法。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の有機EL装置が搭載されたことを特徴とする電子機器。
- 請求項5乃至7のいずれか一項に記載の有機EL装置の製造方法を用いて製造された有機EL装置が搭載されたことを特徴とする電子機器。
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