JP5861169B2 - 有機el表示装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
(A)基板に、赤色有機EL素子,緑色有機EL素子および青色有機EL素子の各々ごとに設けられた下部電極
(B)下部電極の上に赤色有機EL素子,緑色有機EL素子および青色有機EL素子の各々ごとに設けられた正孔注入または正孔輸送の少なくとも一方の特性を有する正孔注入・輸送層
(C)赤色有機EL素子用の正孔注入・輸送層の上に設けられると共に、低分子材料を含む赤色の有機発光層
(D)緑色有機EL素子用の正孔注入・輸送層の上に設けられると共に、低分子材料を含む緑色の有機発光層
(E)赤色の有機発光層,緑色の有機発光層および青色有機EL素子用の正孔注入・輸送層の全面に設けられた青色の有機発光層と、
(F)青色の有機発光層の全面に順に設けられた電子注入または電子輸送の少なくとも一方の特性を有する電子注入・輸送層および上部電極
(A)基板に下部電極を赤色有機EL素子,緑色有機EL素子および青色有機EL素子の各々ごとに形成する工程
(B)下部電極の上に正孔注入または正孔輸送の少なくとも一方の特性を有する正孔注入・輸送層を前記赤色有機EL素子,前記緑色有機EL素子および前記青色有機EL素子の各々ごとに塗布法により形成する工程
(C)赤色有機EL素子用の正孔注入・輸送層の上に低分子材料を含む赤色発光層を塗布法により形成する工程
(D)緑色有機EL素子用の正孔注入・輸送層の上に低分子材料を含む緑色発光層を塗布法により形成する工程
(E)赤色発光層,前記緑色発光層および前記青色有機EL素子用の正孔注入・輸送層の全面に低分子材料よりなる青色発光層を蒸着法により形成する工程
(F)青色発光層の全面に電子注入または電子輸送の少なくとも一方の特性を有する電子注入・輸送層および上部電極を順に形成する工程
ポリエステル類、もしくはポリカーボネート樹脂などが挙げられるが、透水性や透ガス性を抑える積層構造、表面処理を行うことが必要である。
ゾオキサゾール,ポジ型感光性ポリイミドなどの感光性樹脂よりなる上部隔壁15Bを有している。隔壁15には、発光領域に対応して開口が設けられている。なお、有機層16ないし上部電極17は、開口だけでなく隔壁15の上にも設けられていてもよいが、発光が生じるのは隔壁15の開口だけである。
綜研化学製導電性ポリマーベラゾール(商標)などがある。
求めた値である。
ラシアノ - 2,3,5,6-テトラフルオロキノジメタン(F4−TCNQ)、テトラシアノ4、4、4−トリス(3−メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン、N、N、N’、N’−テトラキス(p−トリル)p−フェニレンジアミン、N、N、N’、N’−テトラフェニル−4、4’−ジアミノビフェニル、N−フェニルカルバゾール、4−ジ−p−トリルアミノスチルベン、ポリ(パラフェニレンビニレン)、ポリ(チオフェンビニレン)、ポリ(2、2’−チエニルピロール)などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
ラシアノ - 2,3,5,6-テトラフルオロキノジメタン(F4−TCNQ)、テトラシアノ4、4、4−トリス(3−メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン、N、N、N’、N’−テトラキス(p−トリル)p−フェニレンジアミン、N、N、N’、N’−テトラフェニル−4、4’−ジアミノビフェニル、N−フェニルカルバゾール、4−ジ−p−トリルアミノスチルベン、ポリ(パラフェニレンビニレン)、ポリ(チオフェンビニレン)、ポリ(2、2’−チエニルピロール)などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
る炭酸セシウム(Cs2CO3 )、さらにはこれらの酸化物及び複合酸化物の混合物を用
いることができる。また、電子注入層16Eは、このような材料に限定されることはなく、例えば、カルシウム(Ca)、バリウム(Ba)等のアルカリ土類金属、リチウム、セシウム等のアルカリ金属、さらにはインジウム(In)、マグネシウム(Mg)等の仕事関数の小さい金属、さらにはこれらの金属の酸化物及び複合酸化物、フッ化物等を、単体でまたはこれらの金属および酸化物及び複合酸化物、フッ化の混合物や合金として安定性を高めて使用してもよい。
次いで、基板11の全面に例えばITOよりなる透明導電膜を形成し、この透明導電膜をパターニングすることにより、図5(A)に示したように、下部電極14を赤色有機EL素子10R,緑色有機EL素子10G,青色有機EL素子10Bの各々ごとに形成する(ステップS101)。その際、下部電極14を、平坦化絶縁膜(図示せず)のコンタクトホール(図示せず)を介して駆動トランジスタTr1のドレイン電極と導通させる。
続いて、同じく図5(A)に示したように、下部電極14上および平坦化絶縁膜(図示せず)上に、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition;化学気相成長)法により、S
iO2 等の無機絶縁材料を成膜し、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いてパターニングすることにより、下部隔壁15Aを形成する。
プラズマ処理を行ったのち、撥水化処理(撥液化処理)を行う(ステップS103)ことにより、特に上部隔壁15Bの上面及び側面の濡れ性を低下させる。具体的には、大気圧下で4フッ化メタンを反応ガスとするプラズマ処理(CF4 プラズマ処理)を行い、
その後、プラズマ処理のために加熱された基板11を室温まで冷却することで、上部隔壁15Bの上面及び側面を撥液化し、その濡れ性を低下させる。
処理で濡れ性が向上した面は濡れ性がそのままに保持される。
撥水化処理を行ったのち、図5(B)に示したように、上部隔壁15Bに囲まれた領域内に、上述した材料よりなる正孔注入層16AR,16AG,16ABを形成する(ステップS104)。この正孔注入層16AR,16AG,16ABは、スピンコート法や液滴吐出法などの塗布法により形成する。特に、上部隔壁15Bに囲まれた領域に正孔注入層16AR,16AG,16ABの形成材料を選択的に配する必要上、液滴吐出法であるインクジェット法や、ノズルコート法を用いることが好ましい。
正孔注入層16AR,16AG,16ABを形成したのち、図5(C)に示したように、正孔注入層16AR,16AGの上に、上述した高分子材料よりなる正孔輸送層16BR,16BGを赤色有機EL素子10R,緑色有機EL素子10Gの各々ごとに形成する(ステップS105)。この正孔輸送層16BR,16BGは、スピンコート法や液滴吐出法などの塗布法により形成する。特に、上部隔壁15Bに囲まれた領域に正孔輸送層16BR,16BGの形成材料を選択的に配する必要上、液滴吐出法であるインクジェット法や、ノズルコート法を用いることが好ましい。
酸素や水分があると、作成された有機EL表示装置の発光効率や寿命が低下する虞がある。特に、加熱工程においては、酸素や水分の影響が大きいため、注意が必要である。酸素濃度は、0.1ppm以上100ppm以下が好ましく、50ppm以下であればより好ましい。100ppmより多い酸素があると、形成した薄膜の界面が汚染され、得られた有機EL表示装置の発行効率や寿命が低下する虞がある。また、0.1ppm未満の酸素濃度の場合、素子の特性は問題ないが、現状の量産のプロセスとして、雰囲気を0.1ppm未満に保持するための装置コストが多大になる可能性がある。
赤色有機EL素子10R,緑色有機EL素子10Gの正孔輸送層16BR,16BGを形成したのち、図6(A)に示したように、赤色有機EL素子の正孔輸送層16BRの上に上述した高分子材料および低分子材料の混合材料よりなる赤色発光層16CRを形成する。また、緑色有機EL素子の正孔輸送層16BGの上に上述した高分子材料および低分子材料の混合材料よりなる緑色発光層16CGを形成する(ステップS106)。赤色発光層16CRおよび緑色発光層16CGは、スピンコート法や液滴吐出法などの塗布法により形成する。特に、上部隔壁15Bに囲まれた領域に赤色発光層16CRおよび緑色発光層16CGの形成材料を選択的に配する必要上、液滴吐出法であるインクジェット法や、ノズルコート法を用いることが好ましい。
赤色発光層16CRおよび緑色発光層16CGを形成したのち、図6(B)に示したように、青色有機発光素子10B用の正孔注入層16ABの上に、上述した低分子材料よりなる正孔輸送層16BBを形成する(ステップS107)。正孔輸送層16BBは、スピンコート法や液滴吐出法などの塗布法により形成する。特に、上部隔壁15Bに囲まれた領域に正孔輸送層16BBの形成材料を選択的に配する必要上、液滴吐出法であるインクジェット法や、ノズルコート法を用いることが好ましい。
赤色有機EL素子10R,緑色有機EL素子10Gの正孔輸送層16BR,16BGを形成する工程と、青色有機EL素子10Bの正孔輸送層16BBを形成する工程と、赤色発光層16CRおよび緑色発光層16CGを形成する工程とは、いずれの順番で行ってもよいが、少なくとも、形成する層を展開する下地が先に形成されており、加熱乾燥各工程の加熱工程を経ていることが必要である。また、加熱工程時の温度が、前工程よりも少なくとも同等もしくは低い温度で行うように、塗布する必要がある。例えば、赤色発光層16CRおよび緑色発光層16CGの加熱温度が、130℃であり、青色有機EL素子10B用の正孔輸送層16BBの加熱温度が同じ130℃である場合、赤色発光層16CRおよび緑色発光層16CGの塗布を行い、乾燥せずに、続けて、青色有機EL素子10B用の正孔輸送層16BBの塗布をした後、赤色発光層16CR,緑色発光層16CGおよび青色有機EL素子10B用の正孔輸送層16BBの乾燥、加熱工程を行ってもよい。
青色有機EL素子10B用の正孔輸送層16BBおよび赤色発光層16CR,緑色発光層16CGまで形成したのち、図6(C)に示したように、蒸着法により、赤色発光層16CR,緑色発光層16CGおよび青色有機EL素子10B用の正孔輸送層16BBの全面に、上述した低分子材料よりなる青色発光層16CBを共通層として形成する(ステップS108)。
青色発光層16CBを形成したのち、図7(A),図7(B)および図7(C)に示したように、この青色発光層16CBの全面に、蒸着法により、上述した材料よりなる電子輸送層16D,電子注入層16Eおよび上部電極17を形成する(ステップS109,S110,S111)。
以下、上記実施の形態で説明した有機EL表示装置の適用例について説明する。上記実施の形態の有機EL表示装置は、テレビジョン装置,デジタルカメラ,ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなど、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。
上記実施の形態の有機EL表示装置は、例えば、図8に示したようなモジュールとして、後述する適用例1〜5などの種々の電子機器に組み込まれる。このモジュールは、例えば、基板11の一辺に、保護層20および封止用基板40から露出した領域210を設け、この露出した領域210に、信号線駆動回路120および走査線駆動回路130の配線を延長して外部接続端子(図示せず)を形成したものである。外部接続端子には、信号の入出力のためのフレキシブルプリント配線基板(FPC;Flexible Printed Circuit)220が設けられていてもよい。
図9は、上記実施の形態の有機EL表示装置が適用されるテレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル310およびフィルターガラス320を含む映像表示画面部300を有しており、この映像表示画面部300は、上記実施の形態に係る有機EL表示装置により構成されている。
図10は、上記実施の形態の有機EL表示装置が適用されるデジタルカメラの外観を表したものである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部410、表示部420、メニュースイッチ430およびシャッターボタン440を有しており、その表示部420は、上記実施の形態に係る有機EL表示装置により構成されている。
図11は、上記実施の形態の有機EL表示装置が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体510,文字等の入力操作のためのキーボード520および画像を表示する表示部530を有しており、その表示部530は、上記実施の形態に係る有機EL表示装置により構成されている。
図12は、上記実施の形態の有機EL表示装置が適用されるビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部610,この本体部610の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ620,撮影時のスタート/ストップスイッチ630および表示部640を有しており、その表示部640は、上記実施の形態に係る有機EL表示装置により構成されている。
図13は、上記実施の形態の有機EL表示装置が適用される携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体710と下側筐体720とを連結部(ヒンジ部)730で連結したものであり、ディスプレイ740,サブディスプレイ750,ピクチャーライト760およびカメラ770を有している。そのディスプレイ740またはサブディスプレイ750は、上記実施の形態に係る有機EL表示装置により構成されている。
赤色有機EL素子10R,緑色有機EL素子10Gおよび青色有機EL素子10Bそれぞれについて、25mm×25mmの基板11で作製した。
16AR,16AGの上に、正孔輸送層16BR,16BGとして、式(5)に示したポリマー(ポリビニルカルバゾール)をスピンコート法により塗布した。厚みは、赤色有機EL素子10R用の正孔輸送層16BRについては150nm、緑色有機EL素子10G用の正孔輸送層16BGについては20nmとした。そののち、N2雰囲気下(露点−6
0℃、酸素濃度10ppm)において、180℃、60分、ホットプレート上で熱硬化させた(ステップS105)。
ホットプレート上で熱硬化させた(ステップS106)。
プレート上で加熱した(ステップS107)。
実施例において説明した有機EL表示装置の作成手順における赤色発光層16DR、緑色発光層16CGの形成において、それぞれの高分子材料に添加した低分子材料を式(2−38)の化合物を以下に示した式(8),式(2−6),式(2−24),式(2−39),式(3−5),式(3−10),式(1−29),式(1−34)に示した低分子材料に変えて、各赤色有機EL素子10R(実験例1−1〜1−9)および各緑色有機EL素子10G(実験例2−1〜2−9)または低分子材料を添加しない赤色有機EL素子(実験例1−10)および緑色有機EL素子(実験例2−10)について、電流密度10mA/cm2での駆動時における駆動電圧(V)、電流効率(cd/A)を測定した。また、
電流密度100mA/cm2で定電流駆動させた輝度半減時間を測定した。これらの結果
を図14,図15,表1,表2に示す。また、青色正孔輸送層15CBの低分子材料を式(2−38)の化合物のほかに式(2−6)または式(2−24)とした青色有機EL素子10B(実験例3−1〜3−3)についても、電流密度10mA/cm2での駆動時に
おける駆動電圧(V)、電流効率(cd/A)、色度および電流密度100mA/cm2
で定電流駆動させた輝度半減時間を測定した。これらの結果を表3に示す。
))の結果を表わした特性図である。図15は実験例2−1および緑色発光層16CGに低分子材料を添加していない実験例2−10における発光効率(cd/A)(図15(A))、電流密度100mA/cm2で定電流駆動させた輝度半減時間(図15(B))の結果を表わした特性図である。
実施例において説明した有機EL表示装置の作成手順における赤色発光層16CRの形成工程において、それぞれの高分子材料に添加したに示した低分子材料(式(2−38))の添加量を0%,11%,20%,25%,33%,50%,66%,80%に変化させ、電流密度100mA/cm2で定電流駆動させた輝度半減時間の変化を測定した。
Claims (11)
- 基板に、赤色有機EL素子,緑色有機EL素子および青色有機EL素子の各々ごとに設けられた下部電極と、
前記下部電極の上に前記赤色有機EL素子,前記緑色有機EL素子および前記青色有機EL素子の各々ごとに設けられた正孔注入または正孔輸送の少なくとも一方の特性を有する正孔注入・輸送層と、
前記赤色有機EL素子用の前記正孔注入・輸送層の上に設けられると共に、低分子材料を含む赤色の有機発光層と、
前記緑色有機EL素子用の前記正孔注入・輸送層の上に設けられると共に、低分子材料を含む緑色の有機発光層と、
前記赤色の有機発光層,前記緑色の有機発光層および前記青色有機EL素子用の前記正孔注入・輸送層の全面に設けられた青色の有機発光層と、
前記青色の有機発光層の全面に順に設けられた電子注入または電子輸送の少なくとも一方の特性を有する電子注入・輸送層および上部電極とを備え、
前記赤色の有機発光層に含まれる前記低分子材料は、前記赤色の有機発光層のLUMO(最低空軌道)よりも低いLUMOを有すると共に、前記赤色の有機発光層のHOMO(最高被占軌道)よりも高いHOMOを有し、前記緑色の有機発光層に含まれる前記低分子材料は、前記緑色の有機発光層のLUMO(最低空軌道)よりも低いLUMOを有すると共に、前記緑色の有機発光層のHOMO(最高被占軌道)よりも高いHOMOを有し、さらに、前記赤色の有機発光層および前記緑色の有機発光層に含まれる前記低分子材料は、それぞれ、前記青色の有機発光層のLUMO(最低空軌道)よりも高いLUMOを有すると共に、前記青色の有機発光層のHOMO(最高被占軌道)よりも低いHOMOを有する
有機EL表示装置。 - 前記赤色の有機発光層および前記緑色の有機発光層は高分子材料を含み、前記青色の有機発光層は低分子材料よりなる、請求項1に記載の有機EL表示装置。
- 前記赤色の有機発光層および前記緑色の有機発光層に含まれる高分子材料と前記低分子材料との混合比は、高分子材料:低分子材料が1:2以下である、請求項2に記載の有機EL表示装置。
- 前記赤色有機EL素子および前記緑色有機EL素子の前記正孔注入・輸送層は高分子材料よりなり、正孔注入特性を有する層および正孔輸送特性を有する層を個別に有する前記青色有機EL素子の正孔輸送層は前記低分子材料よりなる、請求項1に記載の有機EL表示装置。
- 基板に下部電極を赤色有機EL素子,緑色有機EL素子および青色有機EL素子の各々ごとに形成する工程と、
前記下部電極の上に正孔注入または正孔輸送の少なくとも一方の特性を有する正孔注入・輸送層を前記赤色有機EL素子,前記緑色有機EL素子および前記青色有機EL素子の各々ごとに塗布法により形成する工程と、
前記赤色有機EL素子用の前記正孔注入・輸送層の上に低分子材料を含む赤色の有機発光層を塗布法により形成する工程と、
前記緑色有機EL素子用の前記正孔注入・輸送層の上に低分子材料を含む緑色の有機発光層を塗布法により形成する工程と、
前記赤色の有機発光層,前記緑色の有機発光層および前記青色有機EL素子用の正孔注入・輸送層の全面に低分子材料よりなる青色の有機発光層を蒸着法により形成する工程と、
前記青色の有機発光層の全面に電子注入または電子輸送の少なくとも一方の特性を有する電子注入・輸送層および上部電極を順に形成する工程とを含み、
前記赤色の有機発光層に含まれる前記低分子材料は、前記赤色の有機発光層のLUMO(最低空軌道)よりも低いLUMOを有すると共に、前記赤色の有機発光層のHOMO(最高被占軌道)よりも高いHOMOを有し、前記緑色の有機発光層に含まれる前記低分子材料は、前記緑色の有機発光層のLUMO(最低空軌道)よりも低いLUMOを有すると共に、前記緑色の有機発光層のHOMO(最高被占軌道)よりも高いHOMOを有し、さらに、前記赤色の有機発光層および前記緑色の有機発光層に含まれる前記低分子材料は、それぞれ、前記青色の有機発光層のLUMO(最低空軌道)よりも高いLUMOを有すると共に、前記青色の有機発光層のHOMO(最高被占軌道)よりも低いHOMOを有する
有機EL表示装置の製造方法。 - 前記塗布法として、インクジェット法またはノズルコート法を用いる、請求項9に記載の有機EL表示装置の製造方法。
- 前記低分子材料を含む赤色の有機発光層と、前記低分子材料を含む緑色の有機発光層とを形成する工程において、
前記赤色の有機発光層または前記緑色の有機発光層に含まれる材料の中で最もガラス転移点の低い材料に合わせた温度で熱処理する、請求項9に記載の有機EL表示装置の製造方法。
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