JP5411075B2 - 有機発光表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、有機発光表示装置及びその製造方法に係り、さらに詳細には、光取出効率が改善された有機発光表示装置及びその製造方法に関する。

有機発光表示装置の光効率は、内部効率と外部効率とに分けられる。このうち、内部効率は、有機発光物質の光電変換効率に依存し、外部効率は、下記特許文献１に記載されているように、有機発光表示装置を構成する各層の屈折率に左右される。このうち、外部効率である光取出効率の場合には、有機発光表示装置が陰極線管やＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）など他の表示装置に比べて低いほうであり、これによって輝度、寿命など表示装置の特性面で改善の余地が多い。

一方、有機発光表示装置の発光形態は、発光方向によって前面発光構造と背面発光構造とに大別されうる。前面発光構造の場合は、有機発光素子が成膜される基板の逆方向に画像が具現されるものであって、基板の方向に画像が具現される背面発光に比べて開口率を大きくすることができる長所があるので、発光効率が高い。しかし、有機発光素子の最上部に形成されるカソードを透明に形成せねばならない。これは、カソードの基本的要求特性である低い仕事関数の限界で適用可能な物質に限界がある。現在まで知られている透明カソードの場合は、仕事関数の低い金属を薄膜で形成することであるが、この場合にも、透光度が極めて低いレベルであるため、光効率改善には限界があった。

特開２００７−３５４３０号公報

本発明は、前述したような問題点を解決するためのものであり、簡単な構造及び工程で光取出効率を向上させて、輝度を向上させることができる有機発光表示装置及びその製造方法を提供するところに目的がある。

前記のような目的を達成するために本発明は、基板と、前記基板上に備えられて反射膜を含む第１電極と、前記第１電極上に備えられた正孔注入層と、前記正孔注入層上に備えられた正孔輸送層と、前記正孔輸送層上に備えられた発光層と、前記発光層上に備えられた電子注入輸送層と、前記電子注入輸送層上に備えられて半透過反射物質からなる第２電極と、隣接する層より屈折率が小さい有機物からなる調節層と、を備え、前記正孔注入層は、第１正孔注入層及び第２正孔注入層を備え、前記調節層は、前記第１正孔注入層と前記第２正孔注入層との間に介在され、前記反射膜と前記第２電極との距離Ｄは、共振条件を満たすため、次の式２の範囲を持ち、前記第１電極と前記第２電極との間の各層の厚さは、前記式２の距離Ｄを合せられるように設定されることを特徴とする有機発光表示装置を提供する。
なお、ｍは自然数であり、λは有機発光素子の共振目的波長である。

前記発光層から前記第２電極の方向に画像を具現する。

本発明はまた、前記のような目的を達成するために、基板上に反射膜を含む第１電極を形成する工程と、前記第１電極上に正孔注入層を形成する工程と、前記正孔注入層上に正孔輸送層を形成する工程と、前記正孔輸送層上に発光層を形成する工程と、前記発光層上に電子注入輸送層を形成する工程と、前記電子注入輸送層上に半透過反射物質からなる第２電極を形成する工程と、隣接する層より屈折率が小さい有機物からなる調節層を形成する工程と、を含み、前記正孔注入層は、第１正孔注入層及び第２正孔注入層を備え、前記調節層は、前記第１正孔注入層の形成工程と前記第２正孔注入層の形成工程との間の工程で形成され、前記反射膜と前記第２電極との距離Ｄは、共振条件を満たすため、次の式２の範囲を持つように形成され、前記第１電極と前記第２電極との間の各層の厚さは、前記式２の距離Ｄを合せられるように形成されることを特徴とする有機発光表示装置の製造方法。
なお、ｍは自然数であり、λは有機発光素子の共振目的波長である。

前記調節層の形成工程は、前記調節層を形成する有機物を前記基板が蒸着方向に対して鋭角をなすように傾いた状態で蒸着する工程である。

本発明によれば、前記調節層の形成で共振効果をさらに極大化させて光取出効率をさらに高めることができ、これにより、輝度向上を期することができる。

本発明の望ましい一実施形態による前面発光型有機発光表示装置を概略的に示した断面図である。 本発明の望ましい他の一実施形態による前面発光型有機発光表示装置を概略的に示した断面図である。 本発明の望ましいさらに他の一実施形態による前面発光型有機発光表示装置を概略的に示した断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳細に説明すれば、次の通りである。

図１は、本発明の望ましい一実施形態による有機発光表示装置を概略的に示した断面図である。

図１から分かるように、本発明の望ましい一実施形態による有機発光表示装置は、基板１の上面に第１電極２が備えられる。前記第１電極２は、反射膜２２とアノード２１とを備える。

前記基板１は、ガラス、プラスチックまたは金属ホイールなどで形成されうるが、金属ホイールからなる場合、上面に絶縁膜を備えて絶縁させうる。

この基板１と第１電極２との間には、図面では示していないが、薄膜トランジスタを含む画素回路が備えられうる。

前記反射膜２２は、光反射率の高い金属で形成されうるが、アルミニウム、銀またはマグネシウムなどからなりうる。

前記アノード２１は、仕事関数の絶対値が高いＩＴＯ、ＩＺＯ、Ｉｎ_２Ｏ_３などからなりうる。

前記第１電極２は、必ずしも図１に示された積層構造に限定されるものではなく、反射膜２２の下部にアノードと同一物質でオーミックコンタクト層を形成できる。このオーミックコンタクト層は、前述した薄膜トランジスタ（図示せず）と電気的に連結されうる。

前記第１電極２に対向して第２電極４が備えられる。

前記第２電極４は、カソード電極になりうるが、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｌｉ、Ｃａなど仕事関数（絶対値）の低い高導電性の金属の合金または積層体で形成されうる。前記第２電極４は、前記金属を薄膜で形成して半透過反射膜に形成できる。

前記第１電極２と第２電極４との間には、有機層３が介在される。

前記有機層３は発光層３３を備え、発光層３３と第１電極２との間に、正孔注入層３１及び正孔輸送層３２が介在され、発光層３３と第２電極４との間に、電子注入層３４１及び電子輸送層３４２を含む電子注入輸送層３４が介在される。

本発明の望ましい一実施形態によれば、前記正孔注入層３１は、第１正孔注入層３１１と第２正孔注入層３１２とを含み、第１電極２上に備えられる。前記正孔輸送層３２は正孔注入層３１上に備えられる。そして、前記発光層３３は正孔輸送層３２上に備えられる。

発光層３３上には電子輸送層３４２が備えられ、前記電子輸送層３４２上には電子注入層３４１が備えられる。

第１正孔注入層３１１及び第２正孔注入層３１２を含む前記正孔注入層３１は、銅フタロシアニンなどのフタロシアニン化合物またはスターバスト型アミン類であるＴＣＴＡ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ、ｍ−ＭＴＤＡＰＢなどで形成できる。

前記正孔輸送層３２は、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（α−ＮＰＤ）などで形成できる。

前記電子注入層３４１は、ＬｉＦ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ_２Ｏ、ＢａＯ、Ｌｉｑなどの物質を利用形成できる。

前記電子輸送層３４２は、Ａｌｑ３を利用して形成できる。

発光層と電子輸送層３４２との間には、正孔阻止用物質を使用して正孔阻止層（ＨＢＬ）を選択的に形成できる。この時に使われる正孔阻止層形成用物質は特別に制限されないが、電子輸送能を持ちながらも発光化合物より高いイオン化ポテンシャルを持たねばならず、代表的にＢａｌｑ、ＢＣＰ、ＴＰＢＩなどが使われうる。

前記発光層３３は、ホスト物質とドーパント物質とを含むことができる。

前記ホスト物質には、トリス（８−ヒドロキシ−キノリナト）アルミニウム（Ａｌｑ３）、９，１０−ジ（ナフト−２−イル）アントラセン（ＡＮＤ）、３−Ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（ナフト−２−イル）アントラセン（ＴＢＡＤＮ）、４，４’−ビス（２，２−ジフェニル−エテン−１−イル）−４，４’−ジメチルフェニル（ＤＰＶＢｉ）、４，４’−ビス（２，２−ジフェニル−エテン−１−イル）−４，４’−ジメチルフェニル（ｐ−ＤＭＤＰＶＢｉ）、Ｔｅｒｔ（９，９−ジアリールフルオレン）（ＴＤＡＦ）、２−（９，９’−スピロビフルオレン−２−イル）−９，９’−スピロビフルオレン（ＢＳＤＦ）、２，７−ビス（９，９’−スピロビフルオレン−２−イル）−９，９’−スピロビフルオレン（ＴＳＤＦ）、ビス（９，９−ジアリールフルオレン）ｓ（ＢＤＡＦ）、４，４’−ビス（２，２−ジフェニル−エテン−１−イル）−４，４’−ジ−（ｔｅｒｔ−ブチル）フェニル（ｐ−ＴＤＰＶＢｉ）、１，３−ビス（カルバゾール−９−イル）ベンゼン（ｍＣＰ）、１，３，５−トリス（カルバゾール−９−イル）ベンゼン（ｔＣＰ）、４，４’，４”−トリス（カルバゾール−９−イル）トリフェニルアミン（ＴｃＴａ）、４，４’−ビス（カルバゾール−９−イル）ビフェニル（ＣＢＰ）、４，４’−ビス（９−カルバゾリル）−２，２’−ジメチル−ビフェニル（ＣＢＤＰ）、４，４’−ビス（カルバゾール−９−イル）−９，９−ジメチル−フルオレン（ＤＭＦＬ−ＣＢＰ）、４，４’−ビス（カルバゾール−９−イル）−９，９−ビス（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール）フルオレン（ＦＬ−４ＣＢＰ）、４，４’−ビス（カルバゾール−９−イル）−９，９−ジ−トリル−フルオレン（ＤＰＦＬ−ＣＢＰ）、９，９−ビス（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール）フルオレン（ＦＬ−２ＣＢＰ）などが使われうる。

前記ドーパント物質には、ＤＰＡＶＢｉ（４，４’−ビス［４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル］ビフェニル）、ＡＤＮ（９，１０−ジ（ナフ−２−チル）アントラセン）、ＴＢＡＤＮ（３−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（ナフ−２−チル）アントラセン）などが使われうる。

前記第２電極４上には、透明絶縁物による透明保護層５がさらに形成され、この透明保護層５と所定空間７をおいて離隔して密封基板６が配される。密封基板６は、ガラスで形成され、シーラント（図示せず）により基板１に接合される。

このような本発明は、前記密封基板６の方向に（図１の矢印方向）画像が具現される前面発光型になる。

一方、本発明の望ましい一実施形態によれば、前記第１正孔注入層３１１と第２正孔注入層３１２との間には、隣接する第１正孔注入層３１１や第２正孔注入層３１２より屈折率が小さい有機物からなる調節層３５がさらに介在されうる。

前記調節層３５は、これに隣接した第１正孔注入層３１１や第２正孔注入層３１２より屈折率の小さな物質からなるが、例えば、Ａｌｑ３のように物質自体の屈折率を低めることもできる。

そして、前記正孔注入物質を蒸着するに当って、屈折率が低くなる方法で蒸着することもできる。

例えば、前記正孔注入物質を蒸着する時に、前記基板１を蒸着方向に対して所定角度傾けて蒸着させる。それにより、隣接した第１正孔注入層３１１や第２正孔注入層３１２と同じ物質で形成されるとしても、その屈折率を小さくすることができる。

このように第１正孔注入層３１１と第２正孔注入層３１２との間に屈折率の小さな調節層３５が介在されることで、第１電極２と第２電極４との間での光の共振効果をさらに極大化する。このために、反射膜２２と第２電極４との間の距離Ｄは、共振される条件にする。

共振される条件を求めれば、反射膜２と第２電極４の面とで光波がノードを形成して初めて定常波が生じるので、ノードが生成される条件は次の式１の通りである。

ｎは膜の屈折率であり、ｄは膜の厚さ、ｍは自然数である。（式１のｄは、ノードが形成されうる膜の厚さをいう。）
普通、イメージ双極子や他の条件により共振条件は、前記の式で一定の範囲を持つことができる。したがって、本発明での共振条件になる膜の厚さ、すなわち、反射膜２２と第２電極４との距離Ｄは、次の式２の範囲を持つようになる。

前記の式２で、ｍは自然数であり、λは該当光の波長である。

かかる距離Ｄを合せられるように有機層３の各厚さを設定し、特に前記調節層３５を備えることによって、前記発光層３３から反射膜２２へ行く光の効率を高めて全体共振効果をさらに極大化できる。

図２は、本発明の望ましい他の一実施形態による有機発光表示装置を図示したものであり、正孔注入層３１及び正孔輸送層３２が単一層に備えられ、前述した調節層３５が正孔注入層３１と正孔輸送層３２との間に介在される。

前記調節層３５は前述したように、それ自体が正孔注入層３１及び正孔輸送層３２より屈折率の小さな物質で形成されうるが、Ａｌｑ３などが使われうる。

また、正孔注入層３１または正孔輸送層３２と同一物質で形成されうるが、この時、蒸着時に蒸着面が蒸着方向に傾いて蒸着されることで屈折率を低めることができる。それ以外の事項は前述した図１による実施形態と同一であるので、詳細な説明は省略する。

図３は、本発明の望ましいさらに他の一実施形態による有機発光表示装置を図示したものであり、正孔注入層３１が単一層に備えられ、正孔輸送層３２は、第１正孔輸送層３２１及び第２正孔輸送層３２２で形成される。そして、前述した調節層３５が第１正孔輸送層３２１と第２正孔輸送層３２２との間に介在される。

前記調節層３５は前述したように、それ自体が隣接した第１正孔輸送層３２１及び第２正孔輸送層３２２より屈折率の小さな物質で形成されうるが、Ａｌｑ３などが使われうる。

また、正孔輸送層３２と同一物質で形成されうるが、この時、蒸着時に蒸着面が蒸着方向に傾いて蒸着されることで屈折率を低めることができる。それ以外の事項は前述した図１による実施形態と同一であるので、詳細な説明は省略する。

以上、前記調節層３５が単一層としていずれか１箇所にのみ位置し、発光層３３と第１電極２との間の有機層として、正孔注入層３１と正孔輸送層３２のみ存在する場合を説明したが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、発光層３３と第１電極２との間の有機層が、前記の実施形態で言及した層以外にさらにまたは少なく存在する構造においても十分に適用でき、この時、前記有機層のどこでも複数の層で存在できる。ただし、この場合、この調節層３５に接する有機層より屈折率が低くなければならないのはいうまでもない。

本発明は図面に示された一実施形態を例示して説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならばこれより多様な変形及び実施形態の変形が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって定められるべきである。

本発明は、有機発光表示装置関連の技術分野に好適に用いられる。

１ 基板、
２ 第１電極、
２１ アノード、
２２ 反射膜、
３ 有機層、
３１ 正孔注入層、
３１１ 第１正孔注入層、
３１２ 第２正孔注入層、
３２ 発光層、
３３ 発光層、
３４ 電子注入輸送層、
３４１ 電子注入層、
３４２ 電子輸送層、
４ 第２電極、
５ 透明保護層、
６ 密封基板。

Claims (4)

1. 基板と、
   前記基板上に備えられて反射膜を含む第１電極と、
   前記第１電極上に備えられた正孔注入層と、
   前記正孔注入層上に備えられた正孔輸送層と、
   前記正孔輸送層上に備えられた発光層と、
   前記発光層上に備えられた電子注入輸送層と、
   前記電子注入輸送層上に備えられて半透過反射物質からなる第２電極と、
   隣接する層より屈折率が小さい有機物からなる調節層と、を備え、
   前記正孔注入層は、第１正孔注入層及び第２正孔注入層を備え、
   前記調節層は、前記第１正孔注入層と前記第２正孔注入層との間に介在され、
   前記反射膜と前記第２電極との距離Ｄは、共振条件を満たすため、次の式２の範囲を持ち、
   前記第１電極と前記第２電極との間の各層の厚さは、前記式２の距離Ｄを合せられるように設定されることを特徴とする有機発光表示装置。
   なお、ｍは自然数であり、λは有機発光素子の共振目的波長である。
2. 前記発光層から前記第２電極の方向に画像を具現することを特徴とする請求項１に記載の有機発光表示装置。
3. 基板上に反射膜を含む第１電極を形成する工程と、
   前記第１電極上に正孔注入層を形成する工程と、
   前記正孔注入層上に正孔輸送層を形成する工程と、
   前記正孔輸送層上に発光層を形成する工程と、
   前記発光層上に電子注入輸送層を形成する工程と、
   前記電子注入輸送層上に半透過反射物質からなる第２電極を形成する工程と、
   隣接する層より屈折率が小さい有機物からなる調節層を形成する工程と、を含み、
   前記正孔注入層は、第１正孔注入層及び第２正孔注入層を備え、
   前記調節層は、前記第１正孔注入層の形成工程と前記第２正孔注入層の形成工程との間の工程で形成され、
   前記反射膜と前記第２電極との距離Ｄは、共振条件を満たすため、次の式２の範囲を持つように形成され、
   前記第１電極と前記第２電極との間の各層の厚さは、前記式２の距離Ｄを合せられるように形成されることを特徴とする有機発光表示装置の製造方法。
   なお、ｍは自然数であり、λは有機発光素子の共振目的波長である。
4. 前記調節層の形成工程は、前記調節層を形成する有機物を前記基板が蒸着方向に対して鋭角をなすように傾いた状態で蒸着する工程であることを特徴とする請求項３に記載の有機発光表示装置の製造方法。