JPWO2012017492A1 - 発光素子とその製造方法、および発光装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明者等は、上記[背景技術]の欄において記載した内容、即ち、金属酸化物を用い電荷注入層を形成する場合には、その後におけるバンクの形成でのウェットプロセスで用いられる液により電荷注入層の表面が浸食されることにより沈下し、素子発光時に凹入構造における凹部縁に電界が集中してしまうという問題が生じることを鋭意研究により究明した。そして、この点に関し、本発明者等が検討を重ねた結果、以下のような知見を得るに至った。
本発明の一態様に係る発光素子は、第1電極と第2電極との間に、少なくとも電荷注入層と電荷輸送層と発光層との積層体が介挿され、且つ、前記発光層の形状を規定するバンクを有する発光素子であって、前記第1電極は、酸化されてなる一方の表面側部分と、酸化されずに残る部分とを含む層中の、前記酸化されずに残る金属層であり、前記電荷注入層は、前記酸化されてなる金属酸化物層であり、前記バンクで規定された領域においては上面が沈下した凹入構造に形成され、前記電荷注入層の凹部の縁は、前記バンクの一部で被覆され、前記電荷輸送層は、その縁が前記バンクの一部で被覆された前記電荷注入層の前記凹部における前記沈下した部分の上方に形成されていることを特徴とする。
1.表示装置1の全体構成
本実施の形態に係る表示装置1の全体構成について、図2を用い説明する。
表示パネル10の構成について、図3から図4を用い説明する。
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。
陽極102の陽極ベース層1021は、例えば、Ag(銀)、APC(銀、パラジウム、銅の合金)、ARA(銀、ルビジウム、金の合金)、MoCr(モリブデンとクロムの合金)、NiCr(ニッケルとクロムの合金)などから形成されている。なお、本実施の形態のように、トップエミッション型の有機EL素子の場合には、高反射性の材料で形成されていることが好ましい。
ホール注入層103は、上記のように、金属単層をその上主面側から酸化し、当該酸化により形成された金属酸化物上層である。よって、ホール注入層103は、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)などの酸化物からなる。このような金属酸化物からなるホール注入層103は、ホールを安定的に、またはホールの生成を補助して、有機発光層105Bに対しホールを注入および輸送する機能を有し、大きな仕事関数を有する。
ホール輸送層105Aは、厚み10nm〜20nm程度の層であって、ホール注入層103から注入された正孔(ホール)を有機発光層105B内へ輸送する機能を有する。ホール輸送層105Aとしては、ホール輸送性の有機材料を用いる。正孔輸送性の有機材料とは、生じた正孔を分子間の電荷移動反応により伝達する性質を有する有機物質である。これは、p−型の有機半導体と呼ばれることもある。
バンク104は、樹脂等の有機材料で形成されており絶縁性を有する。バンク104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104は、有機溶剤耐性を有することが好ましい。さらに、バンク104はエッチング処理、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。
有機発光層105Bは、厚み50nm〜80nm程度の層であって、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105B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。
電子注入層106は、陰極107から注入された電子を有機発光層105Bへ輸送する機能を有し、例えば、バリウム、フタロシアニン、フッ化リチウム、あるいはこれらの組み合わせで形成されることが好ましい。
陰極107は、例えば、ITO、IZO(酸化インジウム亜鉛)などで形成される。トップエミッション型の有機EL素子100a、100b、100c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。
封止層108は、有機発光層105Bなど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。トップエミッション型の有機EL素子100a、100b、100c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。
表示パネル10の製造方法について、図6から図8を用い説明する。なお、図6から図8では、表示パネル10の一の有機EL素子を抜き出して模式的に示している。
本実施の形態に係る表示装置1の表示パネル10においては、有機EL素子100a、100b、100cが、金属酸化物からなるホール注入層103を備える。このため、表示パネル10における各有機EL素子100a、100b、100cでは、PEDOTを用いてホール注入層を形成する場合に比べて、一般的に、電圧−電流密度特性に優れ、また、大電流を流して発光強度を高める場合にも、劣化し難いという優位性を有する。
実施の形態2に係る有機EL素子110の構成について、図9を用い説明する。なお、図9では、上記実施の形態1に係る有機EL素子100a、100b、100cと同一の構成部分については、同一の符号を付し、以下の説明においては、重複説明を省略する。
実施の形態3に係る有機EL素子120の構成について図10を用い説明し、その製造方法の特徴部分について図11を用い説明する。図10および図11では、上記実施の形態1に係る有機EL素子100a、100b、100cと同一の構成部分については、同一の符号を付し、以下の説明においては、重複説明を省略する。
実施の形態4に係る有機EL素子130の構成について、図12を用い説明する。なお、図12では、上記実施の形態1に係る有機EL素子100a、100b、100cと同一の構成部分については、同一の符号を付し、以下の説明においては、重複説明を省略する。
実施の形態5に係る有機EL素子140の構成について、図13を用い説明する。なお、図13では、上記実施の形態1に係る有機EL素子100a、100b、100cと同一の構成部分については、同一の符号を付し、以下の説明においては、重複説明を省略する。
上記実施の形態1〜5では、例えば、図7(a)に示すように、バンク準備層1040における斜面の下端と、金属酸化物層1030の凹部縁1030cとが合致した構成を一例として採用したが、必ずしも互いに合致している必要はない。例えば、図14(a)に示すように、バンク準備層1040の材料によっては、バンク準備層1040の斜面の下端が、金属酸化物層1530における凹入構造1530aの凹部縁1530cよりも後退し、これにより、凹入されていない領域1530e(図14(a)の二点鎖線で囲んだ部分を参照)の一部が露出する場合もある。
10 表示パネル
20 駆動制御部
21〜24 駆動回路
25 制御回路
65 ラインバンク
100a〜100c、110、120、130、140 有機EL素子
101、211 TFT基板
102、112、122、132 陽極
103、113、133、153 ホール注入層
104、144 バンク
105A ホール輸送層
105B、56a1、56a2、56b1、56b2、56c1、56c2、66a、66b、66c 有機発光層
106 電子注入層
107、271 陰極
108 封止層
1021、1221 陽極ベース層
1022、1222、1227 ITO層
1023、1123、1223 陽極金属層
1024、1025、1224、1225、1226、1228 金属層
1030、1031、1321 金属酸化物層
Claims (21)
- 第1電極と第2電極との間に、少なくとも電荷注入層と電荷輸送層と発光層との積層体が介挿され、且つ、前記発光層の形状を規定するバンクを有する発光素子であって、
前記第1電極は、酸化されてなる一方の表面側部分と、酸化されずに残る部分とを含む層中の、前記酸化されずに残る金属層であり、
前記電荷注入層は、前記酸化されてなる金属酸化物層であり、前記バンクで規定された領域においては上面が沈下した凹入構造に形成され、
前記電荷注入層の凹部の縁は、前記バンクの一部で被覆され、
前記電荷輸送層は、その縁が前記バンクの一部で被覆された前記電荷注入層の前記凹部における前記沈下した部分の上方に形成されている、
ことを特徴とする発光素子。 - 前記電荷輸送層は、前記バンクにおける、前記電荷注入層の凹部の縁を被覆する被覆部に接触している、ことを特徴とする請求項1に記載の発光素子。
- 前記電荷輸送層は、前記バンクで規定された領域における前記電荷注入層の前記凹部の前記沈下した部分と、前記バンクにおける前記電荷注入層の凹部の縁を被覆する被覆部とにより囲まれる領域に形成されている、ことを特徴とする請求項1に記載の発光素子。
- 前記金属酸化物層は、前記バンクを形成するときに用いられる液体により浸食される
ことを特徴とする請求項1に記載の発光素子。 - 前記バンクの一部は、前記電荷注入層の凹入構造における凹部の底面まで達し、
前記バンクの側面は、前記凹部の底面への到達点から頂点にかけて上り斜面になっている
ことを特徴とする請求項1に記載の発光素子。 - 前記バンクの一部は、前記電荷注入層の凹入構造における凹部の底面まで達していない
ことを特徴とする請求項1に記載の発光素子。 - 前記第1電極は、少なくとも前記金属層を含む単層構造または積層構造である
ことを特徴とする請求項1に記載の発光素子。 - 前記第1電極は、可視光の反射率が60%以上である下層と、前記下層上に設けられた前記金属層である上層とを有する積層構造である
ことを特徴とする請求項7に記載の発光素子。 - 前記第1電極は、アルミニウムおよび銀のうち少なくとも1つを含む合金である下層と、前記下層上に設けられ、モリブデン、クロム、バナジウム、タングステン、ニッケル、イリジウムのうち少なくとも1つを含む前記金属層である上層とを有する積層構造である
ことを特徴とする請求項7に記載の発光素子。 - 前記第1電極における前記金属層の膜厚は、20nm以下である
ことを特徴とする請求項1の記載の発光素子。 - 前記発光層は、有機EL層である
ことを特徴とする請求項1に記載の発光素子。 - 前記電荷注入層は、前記バンクの底面に沿って前記バンクの側方に延出している
ことを特徴とする請求項1に記載の発光素子。 - 前記電荷注入層における凹部の縁は、前記電荷注入層の上面において凹入されていない領域と前記凹部の側面とで形成された凸角部分である
ことを特徴とする請求項1に記載の発光素子。 - 請求項1から11の何れかに記載の発光素子を複数備えた発光装置。
- 第1電極と第2電極との間に、少なくとも電荷注入層と電荷輸送層と発光層との積層体が介挿され、且つ、前記発光層の形状を規定するバンクを有する発光素子の製造方法であって、
金属層を形成する第1工程と、
前記金属層における一方の表面側部分を酸化することにより金属酸化物層を形成する第2工程と、
前記金属酸化物層上にバンクを構成する材料からなるバンク材料層を形成する第3工程と、
前記バンク材料層の一部を除去することにより、対応する領域の金属酸化物層を除去し、前記第2工程で酸化されずに残った金属層の一部を露出させる第4工程と、
前記金属層における前記露出した表面を酸化することにより、前記対応領域に金属酸化物層からなる電荷注入層を形成し、酸化されずに残る金属層を第1電極とする第5工程と、
前記電荷注入層上の前記バンク材料層の残留部に熱処理を施す第6工程と、
前記第6工程後、前記対応領域に形成した前記電荷注入層上に電荷輸送層を形成する第7工程と、
前記形成された電荷輸送層上に発光層を形成する第8工程と、
を含み、
前記電荷注入層は、前記バンク材料層の一部を除去するときに用いられる液体により浸食される材料からなり、
前記電荷注入層の前記対応領域における露出面は、前記液体の浸食により前記バンク材料層の残留部底面のレベルから沈下した凹入構造に形成され、
前記第6工程では、前記バンク材料層の残留部に流動性を与えることにより、前記残留部から前記バンクを構成する材料を前記凹入構造の凹部の縁まで延出させ、
前記第7工程では、前記電荷輸送層は、その縁が前記バンク材料層の一部で被覆された前記電荷注入層の前記凹部における露出面の上方に形成される、
ことを特徴とする発光素子の製造方法。 - 前記酸化は、大気に晒すことによる自然酸化、または、酸化処理による酸化の何れかである
ことを特徴とする請求項15に記載の発光素子の製造方法。 - 前記酸化は、大気に晒すことによる自然酸化である
ことを特徴とする請求項15に記載の発光素子の製造方法。 - 前記第1電極は、単層構造または積層構造である
ことを特徴とする請求項15に記載の発光素子の製造方法。 - 前記第1工程では、
可視光の反射率が60%以上である下層を準備し、
前記下層上に、前記金属層を形成し、
前記第5工程の実行により、前記下層と、前記下層上に積層された前記金属層からなる上層とを有する積層構造の前記第1電極が形成される
ことを特徴とする請求項15に記載の発光素子の製造方法。 - 前記第1工程は、
アルミニウムおよび銀のうち少なくとも1つを含む合金である下層を準備し、
前記下層上に、モリブデン、クロム、バナジウム、タングステン、ニッケル、イリジウムのうち少なくとも1つを含む前記金属層を形成し、
前記第5工程の実行により、前記下層と、前記下層上に積層された前記金属層部分からなる上層とを有する積層構造の前記第1電極が形成される
ことを特徴とする請求項15に記載の発光素子の製造方法。 - 前記第1電極における前記金属層の膜厚は、20nm以下である
ことを特徴とする請求項15に記載の発光素子の製造方法。
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