JP5735535B2 - 有機el素子と、表示パネルおよび表示装置 - Google Patents
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Description
本発明の一態様に係る有機EL素子は、透明電極と、当該透明電極と対向配置された反射電極と、透明電極と反射電極との間に介在する20[nm]から200[nm]の膜厚の発光層と、を含み、反射電極は、アルミニウム(Al)を主成分とする金属膜と、当該金属膜の発光層側の表面の全面に酸化層(AlOX)を介さずにニッケル(Ni)膜を積層した積層膜であり、次の関係を満足する構成とした。
1.表示装置1の全体構成
以下では、実施の形態1に係る有機EL素子を含む表示装置1の構成について図1を用い説明する。
表示パネル10の構成について、図2および図3を用い説明する。図2は、表示パネル10の構成の一部の断面図であって、図3は、表示パネル10の一部の構成要素を平面視した平面図である。なお、図2は、図3におけるA−A‘断面を示す。
a)基板101
基板101は、例えば、無アルカリガラス、ソーダガラス、無蛍光ガラス、燐酸系ガラス、硼酸系ガラス、石英、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン、ポリエステル、シリコーン系樹脂、又はアルミナ等の絶縁性材料をベースとして形成されている。
層間絶縁層102は、例えば、ポリイミド、ポリアミド、アクリル系樹脂材料などの有機化合物を用い形成されている。
反射電極103における金属膜1031は、上記のようにAlを主成分とする金属から構成されており、例えば、アルミニウム(Al)またはアルミニウム(Al)合金を用い形成されている。そして、トップエミッション型の本実施の形態に係る表示パネル10の場合には、その表面部が高い反射性を有することが好ましい。
バンク105は、樹脂等の有機材料を用い形成されており絶縁性を有する。バンク105の形成に用いる有機材料の例としては、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック型フェノール樹脂等があげられる。バンク106は、有機溶剤耐性を有することが好ましい。さらに、バンク106は、製造工程中において、エッチング処理、ベーク処理など施されることがあるので、それらの処理に対して過度に変形、変質などをしないような耐性の高い材料で形成されることが好ましい。また、撥水性をもたせるために、表面をフッ素処理することもできる。
電荷注入層104は、例えば、銀(Ag)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、バナジウム(V)、タングステン(W)、ニッケル(Ni)、イリジウム(Ir)などの酸化物、あるいは、PEDOT(ポリチオフェンとポリスチレンスルホン酸との混合物)などの導電性ポリマー材料からなる層である。上記の内、酸化金属からなる電荷注入層104は、電荷(ホール)を安定的に、または電荷(ホール)の生成を補助して、有機発光層107に対し電荷(ホール)を注入する機能を有し、大きな仕事関数を有する。
電荷輸送層106は、親水基を備えない高分子化合物を用い形成されている。例えば、ポリフルオレンやその誘導体、あるいはポリアリールアミンやその誘導体などの高分子化合物であって、親水基を備えないものなどを用いることができる。
有機発光層107は、上述のように、ホールと電子とが注入され再結合されることにより励起状態が生成され発光する機能を有する。有機発光層107の形成に用いる材料は、湿式印刷法を用い製膜できる発光性の有機材料を用いることが必要である。
電子輸送層108は、陰極である透明電極109から注入された電子を有機発光層107へ輸送する機能を有し、例えば、オキサジアゾール誘導体(OXD)、トリアゾール誘導体(TAZ)、フェナンスロリン誘導体(BCP、Bphen)などを用い形成されている。
陰極である透明電極109は、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)若しくはIZO(Indium Zinc Oxide)などを用い形成される。本実施の形態のように、トップエミッション型の表示パネル10の場合においては、光透過性の材料で形成されることが好ましい。光透過性については、透過率が80[%]以上とすることが好ましい。
図2では、図示を省略しているが、透明電極109上に形成される封止層は、有機発光層107などの有機層が水分に晒されたり、空気に晒されたりすることを抑制する機能を有し、例えば、SiN(窒化シリコン)、SiON(酸窒化シリコン)などの材料を用い形成される。
本実施の形態に係る表示パネル10では、金属膜1031とNi膜1032の積層膜により反射電極103を構成しているが、これより得られる効果について、図4および図5を用い説明する。
反射電極103における金属膜1031の膜厚を43[nm]以上に規定することで得られる効果について、図6および図7を用い説明する。図6は、横軸が金属膜の反射率を測定する際に用いた分光光度計の測定光の波長であり、縦軸が金属膜の反射率である。図7は、図6の測定データについて、測定した金属膜の膜厚と、各膜厚での反射率との関係を示す図である。図7の横軸が金属膜の膜厚であり、縦軸がその反射率である。
本実施の形態に係る表示パネル10の製造方法について、図8から図12を用い説明する。
無電解メッキによる金属(Al)酸化層1037からNi膜1032への置換について、図13を用い説明する。図13は、(a)〜(d)に処理時間順に金属酸化層1037からNi膜1032への置換の様子を模式的に示し、(e)〜(h)では、処理時間毎の表面状態を示す。ここで、図13(a)および図13(e)は、処理前の状態を示し、図13(b)および図13(f)は、処理開始から40[sec.]未満での状態を示す。また、図13(c)および図13(g)は、処理開始から40[sec.]〜50[sec.]での状態を示し、図13(d)および図13(h)は、処理開始から50[sec.]を超えたときの状態を示す。
本実施の形態では、反射電極103の形成に際して、無電解メッキ法を採用したが、この採用理由について、図14に示す参考例を用い説明する。図14に示す各参考例は、スパッタリング法や蒸着法などを用い金属膜を形成し、これをパターニングした例である。
無電解メッキ処理時間と金属膜1031の膜厚との関係について、図15を用い説明する。
[数2]5[nm]≦Rmax<20[nm]
なお、無電解メッキでの処理においては、自然発生的なバラツキを生じるが、Rmax<20[nm]の範囲においては±10〜20[%]程度の誤差を伴う。このため、Rmaxの最大値については、15[nm]〜20[nm]の範囲が好ましい。Rmaxの範囲が、上記(数2)の関係を満たすように無電解メッキを行うようにすれば、高い歩留まりで安定してデバイス製造を行うことができる。
10.反射電極103とバンク105との関係
図2に示すように、本実施の形態に係る表示パネル10では、反射電極103の端部(X軸方向における両端)に対し、その上部(Z軸方向における上部)がバンク105により覆われている。この構成を採用することにより得られる効果について、図18に示す参考例との比較で説明する。
本発明の実施の形態2に係る表示パネル30の構成について、図19を用い説明する。なお、図19では、上記実施の形態1に係る表示パネル10と同じ構成部分については、同一の符号を付し、以下においても説明を省略する。
本発明の実施の形態3に係る表示パネル40の構成について、図20を用いて説明する。なお、図20は、バンク405と有機発光層407との配置関係を示す模式平面図であって、図3に対応する。上記実施の形態1に係る表示パネル10と同じ構成については、図示および以下の説明を省略する。
本発明の実施の形態4に係る照明装置5の構成について、図21を用い説明する。図21は、本実施の形態に係る照明装置5の構成を示す模式断面図である。
上記実施の形態1〜3では、有機発光層107に対して、基板101側に陽極を配置し、光取出し側に陰極を配置することとしたが、陽極と陰極とを逆の配置とすることもできる。このように陽極と陰極とを逆の配置とする場合には、光取出し側とは反対側に配置される陰極について、反射電極103と同じ構成とすることにより、上記同様の効果を得ることができる。
5.照明装置
10,30,40.表示パネル
20.駆動制御部
21〜24.駆動回路
25.制御回路
51.透明基板
52a,52b,52c.透明電極
53a,53b,53c.有機EL積層体
54a,54b,54c.絶縁体
55.反射電極
56.封止カバー
100,300.画素部
101.基板
102.層間絶縁層
103.反射電極
104.電荷注入層
105,405.バンク
106.電荷輸送層
107,407.有機発光層
108.電子輸送層
109.透明電極
110.上部基板
301.透明導電膜
501.レジストパターン
502.メッキ溶液
1031,1036.金属膜
1033,1034.金属層
1035,1037.金属酸化層
1039.金属酸化膜
1032,1038.Ni膜
Claims (17)
- 基板と、
前記基板の上方に配置された反射電極と、
前記反射電極の上方に、当該反射電極と対向する状態で配置された透明電極と、
前記反射電極と前記透明電極との間に介在し、20nmから200nmの膜厚を有する発光層と、
を含み、
前記発光層から出射された光は、前記透明電極を透過して出射され、
前記反射電極は、Alを主成分とする膜厚43nm以上の金属膜と、当該金属膜の前記発光層側の表面並びに当該金属膜の側面を含めた当該金属膜の全面に酸化層を介さずにNi膜とを積層した積層膜であり、
前記Ni膜の膜厚dは、0nm<d<5nmであり、
前記積層膜の発光層側表面の面内平均粗さRaは、0.6nm≦Ra<2.0nmであり、かつ、前記積層膜の発光層側表面の面内最大高低差Rmaxは、5nm≦Rmax<20nmである、
有機EL素子。 - 前記積層膜の発光層側表面の面内最大高低差Rmaxは、5nm≦Rmax<17nmである、
請求項1に記載の有機EL素子。 - 前記反射電極は複数設けられており、
前記反射電極に対応する開口部を規定するバンクが設けられ、
前記発光層は前記バンクで規定された開口部に形成され、
前記バンクは、前記反射電極の少なくとも一の断面方向において前記反射電極の端部を被覆している、
請求項1または請求項2に記載の有機EL素子。 - 前記Alを主成分とする金属膜の前記発光層側の表面に島状または不連続状の酸化膜が形成されている
請求項1から請求項3の何れか1項に記載の有機EL素子。 - 前記反射電極と前記発光層との間には、透明導電膜が設けられている
請求項1から請求項4の何れか1項に記載の有機EL素子。 - 前記透明導電膜は、ITOもしくはIZO、またはその他の金属酸化物である
請求項5に記載の有機EL素子。 - 前記反射電極と前記発光層との間には、電荷注入層が設けられている
請求項1から請求項6の何れか1項に記載の有機EL素子。 - 前記電荷注入層と前記発光層との間には、電荷輸送層が設けられている
請求項7記載の有機EL素子。 - 前記電荷注入層は、金属の酸化物、窒化物、または酸窒化物からなる層である
請求項7に記載の有機EL素子。 - 前記電荷注入層は、タングステンまたはモリブデンの酸化物からなる層である
請求項7記載の有機EL素子。 - 請求項1から請求項10の何れか1項に記載の有機EL素子を含む表示パネル。
- 画素単位に複数設けられた反射電極と、
前記反射電極に対応する開口部を規定するバンクと、
前記バンクで規定された開口部に形成された発光層と、
前記発光層の上方に形成された透明電極と、を含み、
前記バンクは、前記反射電極の少なくとも一の断面方向において前記反射電極の両端部を被覆し、
前記反射電極は、Alを主成分とする金属膜と、当該金属膜の前記発光層側の表面並びに当該金属膜の側面を含めた当該金属膜の全面に酸化層を介さずにNi膜を積層した積層膜であり、
前記Ni膜の膜厚dは、0nm<d<5nmであり、
前記積層膜の発光層側表面の面内平均粗さRaは、0.6nm≦Ra<2.0nmであり、かつ、前記積層膜の発光層側表面の面内最大高低差Rmaxは、5nm≦Rmax<20nmである
表示パネル。 - 前記バンクで規定された開口部は、前記複数の反射電極の各々に対応して形成されている、
請求項12に記載の表示パネル。 - 前記画素単位に複数設けられた反射電極は、複数のライン単位に配列され、
前記バンクで規定された開口部は、前記ライン単位に対応して形成されている、
請求項12に記載の表示パネル。 - 請求項12から請求項14の何れか1項に記載の表示パネルを含む表示装置。
- 前記金属膜の表面に積層したNi膜と、前記金属膜の側面に積層したNi膜とは、連続したNi膜として成膜されている
請求項1に記載の有機EL素子。 - 前記金属膜の表面に積層したNi膜と、前記金属膜の側面に積層したNi膜とは、連続したNi膜として成膜されている
請求項12に記載の表示パネル。
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