JP6199170B2 - 有機エレクトロルミネッセンス表示装置及びその製造方法 - Google Patents

有機エレクトロルミネッセンス表示装置及びその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス表示装置及びその製造方法に関する。
有機エレクトロルミネッセンス表示装置において、本来発光しないはずの隣接画素が発光することで混色が発生していた。調査の結果、混色には２種類のモードが存在することがわかった。斜め方向に出射した光が隣接画素に入り込むことで生じる光学的混色と、水平方向に電荷が流れることによって隣接画素が発光する電気的混色である。このうち後者については、リチウムを含有する電子注入層が水平方向の導電層として作用していることが原因の一つと考えられる。特許文献１には、電極から有機層へのキャリア注入性を向上させるための物質を電子注入層に含ませることが開示されている。
特許第４８７７８７４号公報
リチウムは電荷の注入及び輸送に不可欠であるため、電子注入層から完全に取り除くことはできない。あるいは、電子注入層のパターニングにより電荷移動を抑制することが可能であるが、その場合には、蒸着マスク等の新規冶具が必要であり、追加の加工プロセスも必要になる。
本発明は、低コストで電気的混色を制御することを目的とする。
（１）本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法は、複数の画素電極が設けられた基板を用意する工程と、それぞれの前記画素電極の周縁に載って複数の画素領域を区画し、金属イオン吸着剤を含むように、バンク層を形成する工程と、前記バンク層及び前記複数の画素電極に載って、金属イオンに配位子が配位した化合物である金属錯体を含むように、有機エレクトロルミネッセンス膜を形成する工程と、前記有機エレクトロルミネッセンス膜の上に共通電極を形成する工程と、を含み、前記有機エレクトロルミネッセンス膜は、前記金属イオン吸着剤によって、前記バンク層の上方で前記金属イオンの濃度が低くなるように形成されることを特徴とする。本発明によれば、有機エレクトロルミネッセンス膜は、バンク層の上方で金属イオンの濃度が低くなるので、水平方向に電荷が流れにくい。そのため、隣接画素が発光する電気的混色を防止することができる。また、有機エレクトロルミネッセンス膜の金属イオンの濃度を低くするために、金属イオン吸着剤を含むようにバンク層を形成するだけなので、追加の加工プロセスが不要であり、コストが上がることもない。
（２）（１）に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法において、前記バンク層を、前記金属イオン吸着剤を含有する絶縁材料から形成することを特徴としてもよい。
（３）（１）に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法において、前記バンク層は、下層及び上層を含むように形成し、前記下層を、絶縁材料から形成し、前記上層を、前記金属イオン吸着剤から形成することを特徴としてもよい。
（４）（３）に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法において、前記上層を、前記下層の全体を覆うように形成することを特徴としてもよい。
（５）（３）に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法において、前記上層を、前記下層の側面を避けて上面に載るように形成することを特徴としてもよい。
（６）（１）から（５）のいずれか１項に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法において、前記有機エレクトロルミネッセンス膜を形成する工程は、前記複数の画素電極に積層するようにホール注入層及び発光層をそれぞれ形成する工程と、前記ホール注入層及び前記発光層に積層するように電子注入層を形成する工程と、を含み、前記ホール注入層及び前記発光層を、それぞれ、前記複数の画素領域ごとに分離して、前記バンク層の一部が露出するように形成し、前記電子注入層を、前記バンク層の、前記ホール注入層及び前記発光層から露出する前記一部に接触するように形成し、前記電子注入層の形成工程で、前記電子注入層に含有される前記金属イオンが、前記バンク層との接触領域から、前記金属イオン吸着剤に吸着されることを特徴としてもよい。
（７）（１）から（５）のいずれか１項に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法において、前記有機エレクトロルミネッセンス膜を形成する工程は、前記複数の画素電極及び前記バンク層を連続的に覆うようにホール注入層及び発光層をそれぞれ形成する工程と、電子注入層を前記バンク層の上方で前記ホール注入層及び前記発光層の上に積層するように形成する工程と、を含み、前記電子注入層を形成する工程で、前記電子注入層に含有される前記金属イオンが、前記ホール注入層及び前記発光層に拡散して、前記金属イオン吸着剤に吸着されることを特徴としてもよい。
（８）本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス表示装置は、複数の画素電極が設けられた基板と、それぞれの前記画素電極の周縁に載って複数の画素領域を区画し、金属イオン吸着剤を含むように設けられたバンク層と、前記バンク層及び前記複数の画素電極に載って、金属イオンに配位子が配位した化合物である金属錯体を含むように設けられた有機エレクトロルミネッセンス膜と、前記有機エレクトロルミネッセンス膜の上に設けられた共通電極と、を含み、前記有機エレクトロルミネッセンス膜は、前記バンク層の上方に、他の部分よりも前記金属イオンの濃度が低い部分を有することを特徴とする。本発明によれば、有機エレクトロルミネッセンス膜は、バンク層の上方で金属イオンの濃度が低くなるので、水平方向に電荷が流れにくい。そのため、隣接画素が発光する電気的混色を防止することができる。また、有機エレクトロルミネッセンス膜の金属イオンの濃度を低くするために、金属イオン吸着剤を含むようにバンク層を形成するだけで良いので、追加の加工プロセスが不要であり、コストが上がることもない。
（９）（８）に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置において、前記バンク層は、前記金属イオン吸着剤を含有する絶縁材料から形成されていることを特徴としてもよい。
（１０）（８）に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置において、前記バンク層は、絶縁材料から形成された下層と、前記金属イオン吸着剤から形成された上層を含むことを特徴としてもよい。
（１１）（１０）に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置において、前記上層は、前記下層の全体を覆うように形成されていることを特徴としてもよい。
（１２）（１０）に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置において、前記上層は、前記下層の側面を避けて上面に載るように形成されていることを特徴としてもよい。
（１３）（８）から（１２）のいずれか１項に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置において、前記有機エレクトロルミネッセンス膜は、前記複数の画素電極にそれぞれが積層するホール注入層及び発光層と、前記ホール注入層及び前記発光層に積層する電子注入層と、を含み、前記ホール注入層及び前記発光層は、それぞれ、前記複数の画素領域ごとに分離されて、前記バンク層の一部が露出し、前記電子注入層は、前記バンク層の、前記ホール注入層及び前記発光層から露出する前記一部に接触することを特徴としてもよい。
（１４）（８）から（１２）のいずれか１項に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置において、前記有機エレクトロルミネッセンス膜は、前記複数の画素電極及び前記バンク層を連続的にそれぞれが覆うホール注入層及び発光層と、前記バンク層の上方で前記ホール注入層及び前記発光層の上に積層する電子注入層と、を含むことを特徴としてもよい。
本発明の実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス表示装置の斜視図である。 図１に示す有機エレクトロルミネッセンス表示装置の一部を拡大した断面図である。 有機エレクトロルミネッセンス膜の一部を拡大した断面図である。 実施形態の変形例１に係る有機エレクトロルミネッセンス表示装置を示す断面図である。 実施形態の変形例２に係る有機エレクトロルミネッセンス表示装置を示す断面図である。 実施形態の変形例３に係る有機エレクトロルミネッセンス表示装置を示す断面図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス表示装置の斜視図である。図２は、図１に示す有機エレクトロルミネッセンス表示装置の一部を拡大した断面図である。
図１に示すように、有機エレクトロルミネッセンス表示装置は、ガラスなどからなる光透過性の第１基板１０を有する。第１基板１０には、画像を表示するための素子を駆動するための集積回路チップ１２が搭載されている。第１基板１０には、外部との電気的接続のために、フレキシブル配線基板１４が接続されている。
図２に示すように、第１基板１０には回路層１６が設けられている。回路層１６は、図示しない配線、薄膜トランジスタ及び絶縁膜などを含む。第１基板１０（具体的には回路層１６の上）には、複数の画素電極１８が設けられている。画素電極１８は陽極である。それぞれの画素電極１８の端部に載るように、隣同士の画素電極１８の間の領域にバンク層２０が設けられている。バンク層２０は、それぞれの画素電極１８の周縁に載って複数の画素領域を区画する。
バンク層２０は、金属イオン吸着剤を含むように設けられる。金属イオン吸着剤の例として、λ−ＭｎＯ２などのマンガン酸化物は、リチウムイオンを吸収する。λ−ＭｎＯ２は、マンガン酸化物と水酸化リチウムを所定量混合した後に焼成し、最後に塩酸で処理することで得られるが、市販のものを用いてもよい。バンク層２０は、金属イオン吸着剤（例えばマンガン酸化物）を含有する絶縁材料（ポリイミド樹脂）から形成されている。
第１基板１０には、有機エレクトロルミネッセンス膜２２が設けられている。有機エレクトロルミネッセンス膜２２は、バンク層２０及び複数の画素電極１８に載っている。有機エレクトロルミネッセンス膜２２は、複数層からなる。
図３は、有機エレクトロルミネッセンス膜２２の一部を拡大した断面図である。例えば、複数の画素電極１８にホール注入層２４が積層され、ホール注入層２４には発光層２６が積層され、発光層２６には電子注入層２８が積層されている。図２には、電子注入層２８及びその下の層３０が示されている。有機エレクトロルミネッセンス膜２２は、金属イオンに配位子が配位した化合物である金属錯体を含む。例えば、電子注入層２８は、金属イオンとしてリチウムイオンを含む。電子注入層２８は、金属イオン（例えばリチウムイオン）を含有することで電流が流れやすくなっている。
有機エレクトロルミネッセンス膜２２（電子注入層２８）の上に共通電極３２が設けられている。共通電極３２は陰極である。画素電極１８及び共通電極３２に電圧をかけることにより各々から正孔と電子を有機エレクトロルミネッセンス膜２２に注入する。注入された正孔と電子が発光層２６で結合して光を発する。画素電極１８の端部と共通電極３２の間には、バンク層２０が介在しているので、両者間のショートが防止されている。
共通電極３２の上には、図示しない封止膜が設けられている。封止膜は、有機エレクトロルミネッセンス膜２２を、水分から遮断するように封止している。封止膜の上には充填層３４が設けられている。第１基板１０と間隔をあけて対向するように、第２基板３６が配置されている。第１基板１０と第２基板３６との間には充填層３４が設けられている。
図２に示すように、電子注入層２８よりも下の層３０（発光層２６及びホール注入層２４）は、複数の画素領域ごとに分離されている。バンク層２０の一部が、電子注入層２８よりも下の層３０（発光層２６及びホール注入層２４）から露出している。電子注入層２８は、バンク層２０の、ホール注入層２４及び発光層２６から露出する一部に接触する。上述したように、バンク層２０は金属イオン吸着剤を含有し、電子注入層２８は金属イオンを含む。したがって、電子注入層２８の金属イオン（例えばリチウムイオン）は、バンク層２０の金属イオン吸着剤（λ−ＭｎＯ２などのマンガン酸化物）に吸着される。これにより、電子注入層２８の、バンク層２０の上方にある部分は、他の部分よりも金属イオン（リチウムイオン）の濃度が低くなっている。つまり、有機エレクトロルミネッセンス膜２２は、バンク層２０の上方に、他の部分よりも金属イオンの濃度が低い部分を有する。
本実施形態によれば、有機エレクトロルミネッセンス膜２２は、バンク層２０の上方で金属イオンの濃度が低くなるので、水平方向に電荷が流れにくい。そのため、隣接画素が発光する電気的混色を防止することができ、色再現性の向上や視角依存性の抑制などによって表示品位が向上する。また、有機エレクトロルミネッセンス膜２２の金属イオンの濃度を低くするために、金属イオン吸着剤を含むようにバンク層２０を形成するだけで良いので、追加の加工プロセスが不要であり、コストが上がることもない。
次に、本実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法を説明する。
本実施形態では、図２に示すように、複数の画素電極１８が設けられた第１基板１０を用意する。そして、第１基板１０にバンク層２０を形成する。バンク層２０は、それぞれの画素電極１８の周縁に載って、複数の画素領域を区画するように形成する。バンク層２０は、金属イオン吸着剤を含有する絶縁材料から形成する。例えば、ポリイミド樹脂などの絶縁材料に、金属イオン吸着剤（例えばリチウムイオンを吸着するマンガン酸化物（λ−ＭｎＯ２など）を添加して、層を形成し、これをパターニングしてバンク層２０を形成する。パターニング方法は、フォトリソグラフィを適用することができる。
バンク層２０及び複数の画素電極１８に載るように、有機エレクトロルミネッセンス膜２２を形成する。有機エレクトロルミネッセンス膜２２は、金属イオンに配位子が配位した化合物である金属錯体を含む材料から形成する。例えば、図３に示すように、複数の画素電極１８に積層するようにホール注入層２４及び発光層２６をそれぞれ形成する。ホール注入層２４及び発光層２６からなる層３０は、それぞれ、図２に示すように、複数の画素領域ごとに分離して形成する。これにより、バンク層２０の一部が、ホール注入層２４及び発光層２６から露出する。
ホール注入層２４及び発光層２６からなる層３０に積層するように電子注入層２８を形成する。電子注入層２８は、バンク層２０の、ホール注入層２４及び発光層２６から露出する一部に接触するように形成する。電子注入層２８の形成工程で、電子注入層２８に含有される金属イオン（例えばリチウムイオン）が、バンク層２０との接触領域から、金属イオン吸着剤（例えばλ−ＭｎＯ２などのマンガン酸化物）に吸着される。有機エレクトロルミネッセンス膜２２（具体的には電子注入層２８）は、金属イオン吸着剤によって、バンク層２０の上方で金属イオンの濃度が低くなる。その後、有機エレクトロルミネッセンス膜２２の上に共通電極３２を形成する。
本実施形態によれば、有機エレクトロルミネッセンス膜２２の金属イオンの濃度を低くするために、金属イオン吸着剤を含むようにバンク層２０を形成するだけなので、追加の加工プロセスが不要であり、コストが上がることもない。
［変形例１］
図４は、実施形態の変形例１に係る有機エレクトロルミネッセンス表示装置を示す断面図である。この例では、バンク層１２０は、絶縁材料から形成された下層１３６と、金属イオン吸着剤から形成された上層１３８を含む。下層１３６は、金属イオン吸着剤を含まない。上層１３８は、下層１３６の全体を覆うように形成されている。つまり、上層１３８は、バンク層１２０の表面層であり、下層１３６は、バンク層１２０のコア層である。
バンク層１２０は、下層１３６及び上層１３８を含むように形成する。下層１３６を、金属イオン吸着剤を含まない絶縁材料から形成する。上層１３８を、例えば塗布によって、金属イオン吸着剤から形成する。上層１３８を、下層１３６の全体を覆うように形成する。本変形例のその他の内容及び作用効果は、上記実施形態で説明した内容が該当する。
［変形例２］
図５は、実施形態の変形例２に係る有機エレクトロルミネッセンス表示装置を示す断面図である。この例では、ホール注入層及び発光層からなる層２３０は、複数の画素電極２１８及びバンク層２２０を連続的に覆う。また、電子注入層２２８は、バンク層２２０の上方で、ホール注入層及び発光層からなる層２３０の上に積層する。つまり、電子注入層２２８は、バンク層２２０に接触しない。
有機エレクトロルミネッセンス膜２２２を形成する工程で、複数の画素電極２１８及びバンク層２２０を連続的に覆うようにホール注入層及び発光層からなる層２３０を形成する。有機エレクトロルミネッセンス膜２２２を形成する工程で、電子注入層２２８を、バンク層２２０の上方でホール注入層及び発光層からなる層２３０の上に積層するように形成する。電子注入層２２８を形成する工程で、電子注入層２２８に含有される金属イオンが、ホール注入層及び発光層からなる層２３０に拡散して、金属イオン吸着剤に吸着される。したがって、電子注入層２２８は、バンク層２２０の上方で金属イオンの濃度が低くなっており、水平方向に電荷が流れにくくなっている。本変形例のその他の内容及び作用効果は、上記実施形態で説明した内容が該当する。
［変形例３］
図６は、実施形態の変形例３に係る有機エレクトロルミネッセンス表示装置を示す断面図である。この例では、バンク層３２０は、絶縁材料から形成された下層３３６と、金属イオン吸着剤から形成された上層３３８を含む。下層３３６は、金属イオン吸着剤を含まない。上層３３８は、下層３３６の側面を避けて上面に載るように形成されている。つまり、下層３３６は、上面が上層３３８に覆われているが、側面は上層３３８から露出している。
バンク層３２０は、下層３３６及び上層３３８を含むように形成する。下層３３６を、絶縁材料から形成する。上層３３８を、金属イオン吸着剤から形成する。上層３３８を、下層３３６の側面を避けて上面に載るように形成する。本変形例のその他の内容及び作用効果は、上記実施形態で説明した内容が該当する。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。
１０ 第１基板、１２ 集積回路チップ、１４ フレキシブル配線基板、１６ 回路層、１８ 画素電極、２０ バンク層、２２ 有機エレクトロルミネッセンス膜、２４ ホール注入層、２６ 発光層、２８ 電子注入層、３０ 層、３２ 共通電極、３４ 充填層、３６ 第２基板、１２０ バンク層、１３６ 下層、１３８ 上層、２１８ 画素電極、２２０ バンク層、２２２ 有機エレクトロルミネッセンス膜、２２８ 電子注入層、２３０ 層、３２０ バンク層、３３６ 下層、３３８ 上層。

Claims (14)

  1. 複数の画素電極が設けられた基板を用意する工程と、
    それぞれの前記画素電極の周縁に載って複数の画素領域を区画し、金属イオン吸着剤を含むように、バンク層を形成する工程と、
    前記バンク層及び前記複数の画素電極に載って、金属イオンに配位子が配位した化合物である金属錯体を含むように、有機エレクトロルミネッセンス膜を形成する工程と、
    前記有機エレクトロルミネッセンス膜の上に共通電極を形成する工程と、
    を含み、
    前記有機エレクトロルミネッセンス膜は、前記金属イオン吸着剤によって、前記バンク層の上方で前記金属イオンの濃度が低くなるように形成されることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
  2. 請求項１に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法において、
    前記バンク層を、前記金属イオン吸着剤を含有する絶縁材料から形成することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
  3. 請求項１に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法において、
    前記バンク層は、下層及び上層を含むように形成し、
    前記下層を、絶縁材料から形成し、
    前記上層を、前記金属イオン吸着剤から形成することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
  4. 請求項３に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法において、
    前記上層を、前記下層の全体を覆うように形成することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
  5. 請求項３に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法において、
    前記上層を、前記下層の側面を避けて上面に載るように形成することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
  6. 請求項１から５のいずれか１項に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法において、
    前記有機エレクトロルミネッセンス膜を形成する工程は、前記複数の画素電極に積層するようにホール注入層及び発光層をそれぞれ形成する工程と、前記ホール注入層及び前記発光層に積層するように電子注入層を形成する工程と、を含み、
    前記ホール注入層及び前記発光層を、それぞれ、前記複数の画素領域ごとに分離して、前記バンク層の一部が露出するように形成し、
    前記電子注入層を、前記バンク層の、前記ホール注入層及び前記発光層から露出する前記一部に接触するように形成し、
    前記電子注入層の形成工程で、前記電子注入層に含有される前記金属イオンが、前記バンク層との接触領域から、前記金属イオン吸着剤に吸着されることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
  7. 請求項１から５のいずれか１項に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法において、
    前記有機エレクトロルミネッセンス膜を形成する工程は、前記複数の画素電極及び前記バンク層を連続的に覆うようにホール注入層及び発光層をそれぞれ形成する工程と、電子注入層を前記バンク層の上方で前記ホール注入層及び前記発光層の上に積層するように形成する工程と、を含み、
    前記電子注入層を形成する工程で、前記電子注入層に含有される前記金属イオンが、前記ホール注入層及び前記発光層に拡散して、前記金属イオン吸着剤に吸着されることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
  8. 複数の画素電極が設けられた基板と、
    それぞれの前記画素電極の周縁に載って複数の画素領域を区画し、金属イオン吸着剤を含むように設けられたバンク層と、
    前記バンク層及び前記複数の画素電極に載って、金属イオンに配位子が配位した化合物である金属錯体を含むように設けられた有機エレクトロルミネッセンス膜と、
    前記有機エレクトロルミネッセンス膜の上に設けられた共通電極と、
    を含み、
    前記有機エレクトロルミネッセンス膜は、前記バンク層の上方に、他の部分よりも前記金属イオンの濃度が低い部分を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
  9. 請求項８に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置において、
    前記バンク層は、前記金属イオン吸着剤を含有する絶縁材料から形成されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
  10. 請求項８に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置において、
    前記バンク層は、絶縁材料から形成された下層と、前記金属イオン吸着剤から形成された上層を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
  11. 請求項１０に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置において、
    前記上層は、前記下層の全体を覆うように形成されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
  12. 請求項１０に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置において、
    前記上層は、前記下層の側面を避けて上面に載るように形成されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
  13. 請求項８から１２のいずれか１項に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置において、
    前記有機エレクトロルミネッセンス膜は、前記複数の画素電極にそれぞれが積層するホール注入層及び発光層と、前記ホール注入層及び前記発光層に積層する電子注入層と、を含み、
    前記ホール注入層及び前記発光層は、それぞれ、前記複数の画素領域ごとに分離されて、前記バンク層の一部が露出し、
    前記電子注入層は、前記バンク層の、前記ホール注入層及び前記発光層から露出する前記一部に接触することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
  14. 請求項８から１２のいずれか１項に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置において、
    前記有機エレクトロルミネッセンス膜は、前記複数の画素電極及び前記バンク層を連続的にそれぞれが覆うホール注入層及び発光層と、前記バンク層の上方で前記ホール注入層及び前記発光層の上に積層する電子注入層と、を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
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