WO2003075615A1 - Affichage a electroluminescence organique et procede de fabrication correspondant - Google Patents

Affichage a electroluminescence organique et procede de fabrication correspondant Download PDF

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WO2003075615A1
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layer
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light emitting
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Inventor
Yuji Hamada
Kazuki Nishimura
Original Assignee
Sanyo Electric Co.,Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to an organic electroluminescence display device having a plurality of organic electroluminescence elements and a method for manufacturing the same.
  • Organic electroluminescent display devices (hereinafter, also simply referred to as “organic EL display devices”) are expected to replace liquid crystal display devices that are now widely used, and their practical use is being developed.
  • organic EL display devices an active matrix type organic EL display device having a thin film transistor (TFT) as a switching element is considered as a leading role of a next-generation flat display device.
  • TFT thin film transistor
  • organic electroluminescent device (hereinafter simply referred to as an “organic EL device”) provided in an organic EL display device injects electrons and holes into a light emitting layer from an electron injection electrode and a hole injection electrode, respectively, and emits light. It recombines at the interface between the layer and the hole transport layer or inside the light emitting layer near the interface, turning the organic molecules into an excited state, and emits fluorescence when the organic molecules return from the excited state to the ground state.
  • a vacuum evaporation method is often used to form an organic EL device.
  • the organic EL device unlike a liquid crystal display device, the organic EL device itself emits light of a specific color such as red, green, or blue. Therefore, it is necessary to perform a patterning so that an organic EL element emitting a desired color is formed in a desired region on the substrate.
  • a general method is to provide a mask made of a metal plate or the like having an opening ′ on a substrate, and selectively vaporize a material evaporated from an evaporation source through the opening.
  • misalignment of the organic EL element may cause disconnection or short circuit
  • an object of the present invention is to provide a technique for eliminating a bad influence on display due to a shift in a position where an organic EL element is formed when manufacturing an organic EL display device and improving a product yield. .
  • This organic EL display device comprises an organic EL display device having a plurality of organic EL elements formed adjacent to each other, wherein a boundary of a light emitting layer provided in the organic EL element is separated from a pixel separating the pixel including the organic EL element. Is provided so as to overlap with the predetermined structure.
  • the “predetermined structure for separating pixels” include a scanning line, a power supply line, and a TFT provided in an organic EL display device.
  • This organic EL display device is an organic EL display device having a plurality of organic EL elements formed adjacent to each other.
  • the organic EL display device includes an active element for driving an organic EL element formed on a substrate, and a substrate and an active element.
  • a first insulating layer formed as described above, an anode formed in a predetermined region of the first insulating layer, and a region above the active element, in a predetermined region on the first insulating layer and the anode.
  • a second insulating layer formed, a hole transporting layer formed on the first insulating layer, the anode, and the second insulating layer so as to cover them; and a predetermined region on the hole transporting layer,
  • the light emitting layers formed adjacent to each other are stacked in this order, and a first boundary generated between the adjacent light emitting layers is provided on the second insulating layer.
  • a glass acryl resin which is transparent and insulative can be exemplified as a material of the substrate.
  • the active element include an element having a MIM (Metal Insulator Metal) structure and TFT.
  • an electron transport layer may be stacked on the light emitting layer such that a second boundary, which is a boundary between electron transport layers of adjacent organic EL elements, overlaps the first boundary.
  • the active element may be TFT.
  • a first insulating layer is formed on the entire surface with a transparent and insulating acryl resin or the like, and a hole injection electrode serving as an anode is formed in a predetermined region.
  • the anode is connected to the wiring existing in the first insulating layer through a contact hole provided in the first insulating layer.
  • a second insulating layer is locally formed on the anode, and the fabrication of the TFT substrate on which the organic EL element is to be formed is completed.
  • a hole transport layer is formed on the entire surface of the TFT substrate, and then, a light emitting layer for emitting red, green, and blue light is formed in a predetermined region.
  • the light emitting layer is formed by a vacuum deposition method, the light emitting layer is sequentially and selectively formed in a predetermined region using a metal mask or the like. At this time, the position of the mask is adjusted so that the boundary of each light emitting layer is located above the second insulating layer and in a region parallel to the glass substrate to form the light emitting layer.
  • the TFT exists between the second insulating layer and the glass substrate, and this region does not transmit light. That is, the light emitting region of the pixel is a region where the second insulating layer is not formed. Therefore, by providing the boundary of the light emitting layer in this region, the influence on light emission when the boundary is shifted is reduced. For example, if the boundary between the light emitting layers is provided in the boundary region of the second insulating layer, if the boundary is shifted, the display area becomes narrower, the aperture is reduced, and the effects of mixed colors are displayed. The resulting product may not reach the required quality, that is, the yield of the product may be reduced.
  • Another embodiment of the present invention relates to a method for manufacturing an organic EL display device.
  • This manufacturing method is a method for manufacturing an organic EL display device in which a plurality of organic EL elements are arranged adjacent to each other, comprising: forming an active element for driving the organic EL element in a predetermined region on a substrate; Forming a first insulating layer so as to cover the active element; and forming an anode in a predetermined region of the first insulating layer.
  • Forming a second insulating layer in a predetermined region on the extreme forming a hole transport layer on the first insulating layer, the second insulating layer, and the anode so as to cover them; Forming a light emitting layer of the organic EL element such that a first boundary with a light emitting layer formed adjacent to a predetermined region on the transmission layer is on the second insulating layer.
  • an electron transporting layer may be commonly formed on a plurality of light emitting layers. Further, an electron transport layer of the organic EL device may be formed on the light emitting layer such that a second boundary with an adjacent electron transport layer overlaps the upper part of the first boundary. Further, the step of forming the light emitting layer and the step of forming the electron transport layer may be successively performed for each pixel that emits the same color. Further, the active element may be TFT.
  • the red, green, and blue light emitting layers are selectively selectively applied to a predetermined region on a substrate using a mask. Form. Then, an electron transport layer is formed on each light emitting layer again using the mask. In this method, the first boundary between the light emitting layers and the second boundary between the electron transport layers may be shifted. In the present invention, in order to avoid this shift, for example, after forming a red light emitting layer, an electron transport layer is continuously formed while leaving the mask. The green and blue light emitting layers and their electron transport layers are formed in the same manner.
  • the laminated structure on the active element may be opposite to the above structure.
  • the structure is such that the cathode, which is an electron injection electrode, the electron transport layer, the light emitting layer, the hole transport layer, and the anode are sequentially stacked from the active element side. Therefore, in that case, the second insulating layer covers the cathode, not the anode.
  • the organic electroluminescence display device includes a plurality of organic electroluminescence elements formed adjacent to each other, an active element for driving the organic electroluminescence element formed on the substrate, and an organic element for covering the substrate and the active element.
  • a first insulating layer formed on the first insulating layer, an electrode formed so as to have an active element and a contact portion in a predetermined area of the first insulating layer, and a first insulating layer in a region above the active element.
  • a second insulating layer formed so as to cover the peripheral portion of the layer and the electrode and the contact portion, and BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
  • FIG. 1 is a plan view of an active matrix type organic EL display device, particularly showing a region of three pixels of red, green and blue.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of three types of organic EL devices that emit red, green, and blue light according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of the organic EL device.
  • FIG. 4 is a diagram showing the change over time of the luminance of three types of organic EL devices that emit red, green, and blue light.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of a modification of the three types of organic EL devices that emit red, green, and blue light according to the embodiment, in which the electron transport layer is formed commonly for the three types of light emitting layers.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of a modification of the three types of organic EL devices that emit red, green, and blue light according to the embodiment, in which the electron transport layer is formed commonly for the three types of light emitting layers.
  • the boundaries between the organic EL elements of adjacent pixels of the active matrix organic EL display device are appropriately set.
  • the boundary is provided in an area that does not affect the display of pixels. .
  • FIG. 1 schematically shows a plan view of a pixel region of the above three colors of an organic EL display device having an organic EL element in which one pixel emits red, green, and blue light, respectively.
  • a red pixel ix having a red light emitting layer a green pixel G pix having a green light emitting layer, and a blue pixel B pix having a blue light emitting layer are provided.
  • the configuration of each pixel is the same in a plan view.
  • One pixel is formed in a region surrounded by the gate signal line 51 and the drain signal line 52.
  • a first TFT 140 serving as a switching element is formed near the intersection of the upper left of both signal lines, and a second TFT 140 for driving the organic EL element is formed near the center.
  • Indium Tin Oxide An organic EL element is formed in an island shape in a region where the hole injection electrode 12 made of (ITO) is formed.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional structure of the organic EL display device including the red, green, and blue pixels according to the present embodiment, and particularly shows a cross-sectional structure along the line AA shown in FIG. .
  • An active layer 11 is formed on a glass substrate 10, and a part of the active layer 11 is formed as a second TFT 140 necessary for driving an organic EL element.
  • An insulating film 13 and a first insulating layer 15 are formed thereon.
  • a transparent hole injection electrode 12 and an insulating second insulating layer 18 are formed thereon.
  • the hole injection electrode 12 As the material of the hole injection electrode 12, it can be exemplified tin oxide (Sn0 2) or indium oxide (In 2 0 3) in addition to the I TO. In addition, an acrylic resin can be exemplified as a material of the first insulating layer 15.
  • the second TFT 140 is formed below the second insulating layer 18.
  • the second insulating layer 18 is not formed on the entire surface of the hole injection electrode 12, but over the region where the second TFT 140 is formed, and in the shape of the second insulating layer 18. 12 and each film layer described later are formed locally so as not to be disconnected.
  • electric field concentration occurs in a peripheral portion of the hole injection electrode 12, particularly in a portion where the edge is exposed, which may cause a short circuit. Therefore, the second insulating layer 18 is formed so as to cover the peripheral portion of the hole injection electrode 12 and the contact portion of the hole injection electrode 12, which has a V-shape in the drawing.
  • a hole transport layer 16 is formed so as to cover the hole injection electrode 12 and the second insulating layer 18. Further, a red light emitting layer 22, a green light emitting layer 24, and a blue light emitting layer 26 are formed in predetermined regions.
  • N, N'-di (naphthalene-1-yl) - ⁇ , ⁇ '-diphenyl-benzidine ( ⁇ , ⁇ Di (naphthalene- 1-yl) -N, N, -diphenyl-benzidine) and, 4 ', 4' tris (3-methylphenylphenylamino) triphenylamine (4,4 ', 4 '' -tris (3-methylphenylphenylamino) triphenylamine: MTDATA) or ⁇ , ⁇ '-diphenyl-N, N-di (3-methylphenyl) -1,1'-biphenyl-4,4'-diami ( ⁇ , ⁇ '-diphenyl- ⁇ , ⁇ '-di (3-methy lpheny 1) -1, -biphenyl-4,4'-diamine).
  • red light emitting layer 22 and the green light emitting layer 24 for example, aluminum quinoline complex (A 1 q 3) and bis (benzoquinolinolato) beryllium complex
  • Chelate metal complexes in which a plurality of ligands are coordinated to one metal ion such as (BeBq2) are widely used.
  • an organic EL device formed by using a chelate metal complex as a material for a light emitting layer has a problem in emitting light of a short wavelength, that is, blue light. Therefore, a blue light emitting layer is disclosed in Japanese Patent Application Publication No. Tert-butyl-substituted dinaphthyl anthracene represented by the following formula:
  • desired emission characteristics can be obtained by doping each light emitting layer with a dopant such as rubrene using the above-mentioned chelate metal complex / condensed polycyclic aromatic host.
  • a boundary region generated between the light emitting layers is provided in a region on the surface of the second insulating layer 18 that is parallel to the glass substrate.
  • An electron transport layer 28 is formed on each light emitting layer independently.
  • the material of the electron transport layer 28 include chelate metal complexes such as ALq3 and BeBq2.
  • a lithium fluoride layer 30 and an electron injection electrode 32 are sequentially formed on each electron transport layer 28 in common. Therefore, the boundary generated between the electron transport layers 28 is provided so as to overlap the boundary generated between the light emitting layers.
  • examples of the material of the electron injection electrode 32 include aluminum, an aluminum alloy containing a trace amount of lithium, a magnesium indium alloy, and a magnesium silver alloy.
  • an electrode having a two-layer structure in which a layer of lithium fluoride is formed on the side in contact with the electron transport layer 28 and a layer of aluminum is formed thereon is also exemplified.
  • FIG. 3 schematically shows a cross-sectional structure of an organic EL device having a characteristic structure of the present invention and a cross-sectional structure of an organic EL device having a conventional structure.
  • an organic EL element having a red light emitting layer 22 is described as a representative example, and a part of the structure shown in FIG. 2 is omitted for simplicity.
  • FIG. 3 (a) shows a structure in which the boundary of the red light emitting layer 22 characteristic of the present invention is provided on the second insulating layer 18, and the red light emitting layer 22 is wider than the actual light emitting region. And the electron transport layer 28 are formed. Does not narrow the actual light emitting area even if the position is slightly shifted.
  • FIG. 3B shows a conventional structure in which the red light emitting layer 22 is formed in a substantially equal area on the light emitting area.
  • FIG. 3 (c) shows an example in which the formation position of the red light emitting layer 22 is shifted due to the shift of the mask when forming the organic EL element with the conventional structure.
  • the light emitting region becomes narrow even if the position where the red light emitting layer 22 is formed is slightly shifted. Since this shift is caused by the positional shift of the mask, the luminance of red is reduced over the entire display device, and the white balance of the display device is broken. Therefore, this display device becomes defective as a product, and the product yield is reduced.
  • the standard white color temperature of the NTSC (National Television System Committee) standard which is the color television broadcasting system, is 6740 K for the C light source, which is the CIE standard light source.
  • the color temperature is even higher, generally requiring a color temperature of 6000 to 10,000 K. This white color temperature is represented by a combination of red, green and blue.
  • the chromaticity coordinates (X, Y) of the organic EL emission are red (0.65, 0.34), green (0.30, 0.63), and blue (0.17, 0.17)
  • FIG. 4 shows a temporal change in luminance of a three-color organic EL device in which the red light emitting layer 22, the green light emitting layer 24, and the blue light emitting layer 26 are made of the following materials.
  • the red light emitting layer 22 is doped with 2% of the chemical substance specified by the following formula 7 and 10% of rubrene using Alq3 as a host.
  • the green light emitting layer 24 uses Alq3 as a host. 1% of quinacridone derivative and 10% of tert-butyl-substituted dinaphthyl anthracene.
  • the blue light emitting layer 26 is doped with 2% tert-butyl-substituted perylene (TBP) using tert-butyl-substituted dinaphthyl anthracene as a host.
  • TBP tert-butyl-substituted perylene
  • the red light emitting layer 22, green light emitting layer 24, and blue light emitting layer 26 have a thickness of 37.5 nm, and an electron transport layer 28 is further formed on each light emitting layer with a thickness of 37.5 nm. I have.
  • each light emitting layer and the corresponding electron transport layer 28 are formed as a set in a different forming chamber. That is, for example, a red light-emitting layer 22 and an electron transport layer 28 are formed successively in a certain formation chamber, and then moved to another formation chamber to form a green light-emitting layer 24 and an electron transport layer continuously. You. Similarly, the blue light emitting layer 26 and the electron transport layer 28 are continuously formed by moving the formation chamber. This avoids the cross-connection phenomenon of dopants that was observed when three conventional light-emitting layers were formed in the same forming chamber.
  • the electron transport layer 28 is formed independently on the three types of light-emitting layers, but the present invention is not limited to this.
  • the electron transport layer 28 may be commonly formed on three types of light emitting layers.
  • the influence on display when the position where the light emitting layer is formed is shifted is absorbed.
  • a second TFT 140 is formed under the second insulating layer 18.
  • the organic EL element hardly emits light in a region formed on the second insulating layer 18 where the hole injection electrode 12 is not provided. Therefore, even if the formation of the light emitting layer on the second insulating layer 18 shifts, the light is not projected to the outside, so that there is no influence as a product. Therefore, the defect of the product due to the shift of the light emitting layer is reduced, and the yield of the product is improved. Further, the light emitting layer of each color and the electron transport layer formed thereon are continuously formed. As a result, it is possible to suppress the cross-contamination of the material to the light emitting layer, which has conventionally occurred. Industrial applicability
  • the present invention is applicable to an organic electroluminescent display device and a method of manufacturing the same.

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Description

明 細 書 有機エレクトロルミネッセンス表示装置およびその製造方法 技術分野
本発明は、 複数の有機エレクトロルミネヅセンス素子を備える有機エレクトロ ルミネッセンス表示装置およびその製造方法に関する。 背景技術
有機エレクト口ルミネッセンス表示装置 （以下、 単に 「有機 E L表示装置」 と も言う） は、 現在広く普及している液晶表示装置に代わる表示装置として期待さ れており、実用化開発が進んでいる。特に薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor ： T F T ) をスィツチング素子として備えるァクティブマトリヅクス型有機 E L 表示装置は次世代平面表示装置の主役として考えられている。
有機 E L表示装置が備える有機エレクト口ルミネッセンス素子（以下、単に「有 機 E L素子」 ともいう） は、 電子注入電極およびホール注入電極からそれぞれ電 子とホールとを発光層に注入し、 それらが発光層とホール輸送層との界面や、 界 面付近の発光層内部で再結合し、 有機分子を励起状態にし、 この有機分子が励起 状態から基底状態に戻るとき蛍光を発光する。
一般に、 有機 E L素子の形成には真空蒸着法が用いられることが多い。 有機 E L表示装置では、 液晶表示装置と異なり、 有機 E L素子自体が赤や、 緑、 青色な ど特定の色の光を発する。 したがって、 所望の色を発光する有機 E L素子が基板 上の所望の領域に形成されるようパ夕一ニングがなされる必要がある。 一般的な 方法は、 基板上に開口部'を設けた金属板などからなるマスクを設け、 蒸着源から 蒸発した材料を、 開口部を通して選択的に蒸着させる。
ァ、 望の Α * ¾· ^する右機" R τ,表 所まの領诚に开 成する めに、 2
とがある。 また、 有機 E L素子の位置ずれが断線や短絡の原因となることもある
発明の開示
したがって、 本発明の目的は、 有機 E L表示装置を製造する際の、 有機 E L素 子が形成される位置のずれによる表示に対する悪影響を排除し、 製品の歩留まり を向上させる技術を提供することにある。
本発明のある態様は、 有機 E L表示装置に関する。 この有機 E L表示装置は、 隣接して形成される複数の有機 E L素子を備える有機 E L表示装置において、 有 機 E L素子が備える発光層の境界を、 有機 E L素子が含まれる画素を分離する領 域に構成された所定の構造と重なるように設ける。 ここで、 「画素を分離する所 定の構造」 としては、 有機 E L表示装置が備える走査線や電力供給線、 T F Tな どを例示できる。
本発明の別の態様も、 有機 E L表示装置に関する。 この有機 E L表示装置は、 隣接して形成される複数の有機 E L素子を備える有機 E L表示装置において、 基 板上に形成された有機 E L素子を駆動する能動素子と、 基板と能動素子を覆うよ うに形成された第一の絶縁層と、 第一の絶縁層の所定の領域に形成された陽極と 、 能動素子の上方の領域であって、 第一の絶縁層および陽極上の所定の領域に形 成された第二の絶縁層と、 第一の絶縁層、 陽極、 および第二の絶縁層上にそれら を覆うように形成されたホール輸送層と、 ホール輸送層上の所定の領域に、 隣接 して形成された発光層と、 がこの順で積層され、 隣接する発光層間に生じる第一 の境界が第二の絶縁層上に設けられる。
ここで、 基板の材質として透明かつ絶縁性を示すガラスゃァクリル樹脂を例示 できる。 また、 能動素子としては M I M (Metal Insulator Metal) 構造の素子や T F Tを例示できる。
また、 発光層の上部には、 隣接する有機 E L素子の電子輸送層同士の境界であ る第二の境界が第一の境界と重なるよう電子輸送層が積層されてもよい。 また、 能動素子は T F Tであってもよい。
一般にガラスからなる基板上に T F Tおよび配線が形成された後、 それらの上 には透明かつ絶縁性のァクリル樹脂などで第一の絶縁層が全面に形成され、 陽極 であるホール注入電極が所定の領域に形成される。 陽極は、 第一の絶縁層に設け られたコンタクトホールを介して、 第一の絶縁層の中に存在する配線に接続する 更に、 T F Tが形成された領域の上方にあって第一の絶縁層および陽極の上に 第二の絶縁層が局所的に形成され、 有機 E L素子が形成されるべき T F T基板の 作製が完了する。 有機 E L素子の形成において、 まず、 T F T基板全面にホール 輸送層が、 つづいて赤、 緑および青色を発光する発光層がそれそれ所定の領域に 形成される。 例えば発光層の形成が真空蒸着法によりなされる場合、 メタルマス ク等を使用し、 所定の領域に発光層を順次選択的に形成する。 このとき、 各発光 層の境界が、 第二の絶縁層の上部で、 かつガラス基板と平行である領域に位置す るようにマスクの位置を調整し発光層を形成する。
発光層で発生した光は、 ガラス基板を通り外部に投じられる。 第二の絶縁層と ガラス基板の間には T F Tが存在し、 この領域は光を通さない。 つまり画素の発 光領域は、 第二の絶縁層が形成されない領域となる。 したがって、 この領域に発 光層の境界を設けることで、 その境界がずれた際の発光への影響が低減される。 例えば仮に、 第二の絶縁層の境界領域に発光層同士の境界を設けると、 その境界 がずれた場合、 表示領域が狭くなり開口度が低下したり、 色が混ざって表示され たりといった影響が生じ製品として所定の品質に達しない、 つまり製品の歩留ま りが低下する可能性がある。 また、 電子輸送層同士の境界である第二の境界を、 発光層同士の境界である第一の発光層同士と重なるようにすることで、 発光層と 電子輸送層を連続して形成できるという製造プロセス上の効果が得られる。 本発明の別の態様は、 有機 E L表示装置の製造方法に Wする。 この製造方法は 、 複数の有機 E L素子が隣接配置される有機 E L表示装置の製造方法であって、 基板上の所定の領域に、 有機 E L素子を駆動する能動素子を形成する工程と、 基 板および能動素子を覆うよう第一の絶縁層を形成する工程と、 第一の絶縁層の所 定の領域に陽極を形成する工程と、 能動素子の上方であって、 第一の絶縁層と陽 極上の所定の領域に第二の絶縁層を形成する工程と、 第一の絶縁層、 第二の絶縁 層、 および陽極上にそれらを覆うようホール輸送層を形成する工程と、 ホール輸 送層の上の所定領域に隣接して形成される発光層との第一の境界が第二の絶縁層 上になるよう当該有機 E L素子の発光層を形成する工程と、 を含む。
また、 複数の発光層上に共通に電子輸送層を形成してもよい。 また、 発光層の 上部に、 隣接して形成される電子輸送層との第二の境界が第一の境界の上部に重 なるよう、 当該有機 E L素子の電子輸送層を形成してもよい。 また、 発光層を形 成する工程と、 電子輸送層を形成する工程は、 同一色を発光する画素ごとに連続 してもよい。 また、 能動素子が T F Tであってもよい。
上述の通り、 真空蒸着法を用いて有機 E L素子装置を製造する場合、 発光層を 形成する際、 赤、 緑、 青色の発光層をマスクを用いて基板上の所定の領域に順次 選択的に形成する。 その後、 再度マスクを用いて各発光層の上に電子輸送層を形 成する。 この方法では、 発光層同士の第一の境界と、 電子輸送層同士の第二の境 界とがずれることがある。 本発明においては、 このずれを回避するために、 例え ば、 赤色の発光層を形成した後、 マスクをそのままにして連続して電子輸送層を 形成する。 緑と青色の発光層、 およびそれらの電子輸送層も同様に形成する。 なお、 光の出射方向がガラス基板側ではなく、 本図において上方となる、 いわ ゆるトヅプエミッシヨン方式と呼ばれる有機エレクト口ルミネッセンス表示装置 がある。 この方式の有機エレクト口ルミネッセンス表示装置では、 能動素子の上 の積層構造は、 上述の構造とは逆になる場合がある。 つまり、 能動素子側から順 に、 電子注入電極である陰極、 電子輸送層、 発光層、 ホール輸送層、 陽極が積層 される構造となる。 従って、 その場合、 第二の絶縁層は、 陽極ではなく陰極を覆 •5。
本発明の別の態様は、 有機エレクト口ルミネヅセンス表示装置に関する。 この 有機エレクトロルミネッセンス表示装置は、 隣接して形成される複数の有機エレ クトロルミネッセンス素子を備え、 基板上に形成された有機エレクトロルミネヅ センス素子を駆動する能動素子と、 基板と能動素子を覆うように形成された第一 の絶縁層と、 第一の絶縁層の所定の領域に能動素子とコンタクト部を有するよう に形成された電極と、 能動素子の上方の領域であって、 第一の絶縁層および電極 の周辺部及びコンタクト部を覆うように形成された第二の絶縁層と、 が積層され る 図面の簡単な説明
上述した目的、 およびその他の目的、 特徴および利点は、 以下に述べる好適な 実施の形態、 およびそれに付随する以下の図面によって更に明らかになる。
図 1は、 アクティブマトリックス型有機 E L表示装置の平面図であり、 特に赤 、 緑、 および青色の 3画素の領域を示した図である。
図 2は、 実施の形態に係る、 赤、 緑、 青色を発光する 3種類の有機 E L素子の 構造を示した断面図である。
図 3は、 有機 E L素子の断面構造を模式的に示した図である。
図 4は、 赤、 緑、 および青色を発光する 3種類の有機 E L素子の輝度の経時変 化を示した図である。
図 5は、 実施の形態に係る、 赤、 緑、 青色を発光する 3種類の有機 E L素子の 変形例の構造を示した断面図であり、 電子輸送層が 3種類の発光層共通に形成さ れている図である。
発明を実施するための最良の形態
本実施の形態では、 アクティブマトリックス型有機 E L表示装置の隣接する画 素の有機 E L素子同士の境界を適切に設定する。 ここでは特に、 その境界を画素 の表示に影響のない領域に設ける。 .
図 1は、 一画素がそれぞれ赤、 緑、 および青色を発光する有機 E L素子を備え る有機 E L表示装置の、 上記 3色の画素領域の平面図の概略を示している。 左か ら順に、 赤色の発光層を備える赤色画素 i x、 緑色の発光層を備える緑色画 素 G p i x、 および青色の発光層を備える青色画素 B p i xが設けられている。 各画素の構成は平面図では同一である。 一画素はゲート信号線 5 1とドレイン 信号線 5 2とに囲まれた領域に形成される。 両信号線の左上の交点付近にはスィ ツチング素子である第一 T F T 1 3 0が、 また中央付近には有機 E L素子を駆動 する第二 T F T 1 4 0が形成される。また、インジウム酸化スズ（Indium Tin Oxide ： I TO) からなるホール注入電極 12が形成される領域に有機 EL素子が島状 に形成される。
図 2は、 本実施の形態に係る赤、 緑および青色の画素を備える有機 EL表示装 置の断面構造を示しており、 特に図 1に示した A— A断面における断面構造を示 している。
ガラス基板 10上に能動層 11が形成され、 その能動層 11の一部が有機 EL 素子を駆動するに必要な第二 TFT 140として形成される。 その上に、 絶縁膜 13、 第一絶縁層 15が形成される。 その上に透明なホール注入電極 12および 絶縁性の第二絶縁層 18が形成される。
ホール注入電極 12の材料として、 I TOの他に酸化スズ （Sn02) や酸化 インジウム （In203) を例示できる。 また、 第一絶縁層 15の材料として、 ァ クリル樹脂を例示できる。
また、 第二 TFT 140は第二絶縁層 18の下に形成されている。 ここで、 第 二絶縁層 18はホール注入電極 12の全面に形成されるのではなく、 第二 TFT 140が形成される領域にそれを覆うよう、 かつ第二絶縁層 18の形状でホール 注入電極 12や後述の各膜層が断線しないよう局所的に形成される。 また、 ホー ル注入電極 12の周辺部分、 特にエッジが露出している部分において、 電界集中 が発生し、 短絡の原因となることがある。 そこで、 第二絶縁層 18は、 ホール注 入電極 12の周辺部分と、 本図において V字形状を示すホール注入電極 12のコ ンタクト部を覆うように形成される。
つぎに、 ホール注入電極 12および第二絶縁層 18を覆うようにホール輸送層 16が形成される。 その上には更に、 赤色発光層 22、 緑色発光層 24および青 色発光層 26が所定の領域に形成される。
ここで、 ホール輸送層 16の材料として、 N，N '-ジ（ナフタレン- 1-ィル） - Ν，Ν'- ジ フ エ ニ ル - ベ ン ジ ジ ン （Ν，Ν Di( naphthalene- 1 -yl)-N,N，- diphenyl- benzidine)や ,4' ,4' トリス（3-メチルフヱニルフェニル ァ ミ ノ ） ト リ フ エ ニ ル ァ ミ ン (4,4' ,4' ' -tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine： M T D A T A) や、 Ν,Ν'-ジフエ二ル -N，N ジ（3-メチルフエ二ル）- 1，1'-ビフエニル- 4，4'-ジアミ ン (Ν,Ν' -diphenyl-Ν,Ν' -di ( 3-methy lpheny 1 ) -1 , -biphenyl-4,4' -diamine) な どを例示できる。
【化 1】
Figure imgf000008_0001
【化 2】
Figure imgf000008_0002
MTDAT A
また、 赤色発光層 22、 および緑色発光層 24のホスト材料として、 例えば、 アルミキノリン錯体 （A 1 q 3) やビス （ベンゾキノリノラト） ベリリゥム錯体
(B eBq 2) 等の一つの金属イオンに複数の配位子が配位されたキレート金属 錯体が広く利用されている。
【化 3】
Figure imgf000009_0001
A 1 q 3
【化 4】
Figure imgf000009_0002
B θ B q 2
一般に、 キレート金属錯体を発光層の材料として形成される有機 E L素子は、 短い波長の色、 つまり青色の発光に課題があり、 そのため青色の発光層には、 特 開 2002— 25770号公報に開示されている下記式で示す tert -プチル置換 ジナフチルアントラセン等
【化 5】
Figure imgf000009_0003
のようなアセトンおよびその誘導体、 またジスチルベンゼンおよびその誘導体な どがホストとして用いられることがある。
また、 各発光層は、 上述のキレート金属錯体ゃ縮合多環芳香族をホストとして ルブレン（Rubrene)などのド一パントをドープさせることで所望の発光特性が得 られ 。
【化 6】
Figure imgf000010_0001
R u b r © n e
各発光層間に生じる境界領域は第二絶縁層 1 8上の表面でガラス基板と平行と なっている領域に設けられる。 また、 各発光層の上には電子輸送層 2 8がそれそ れ独立に形成される。 電子輸送層 2 8の材料として、 A L q 3や B e B q 2など のキレート金属錯体を例示できる。 更に各電子輸送層 2 8の上には共通にフッ化 リチウム層 3 0および電子注入電極 3 2が順次形成される。 したがって、 電子輸 送層 2 8間に生じる境界は、 発光層間に生じた境界の上に重なり設けられる。 こ こで、 電子注入電極 3 2の材料としてとして、 アルミニウムや、 リチウムを微量 に含むアルミニウム合金、 マグネシゥムインジゥム合金、 マグネシウム銀合金な どを例示できる。 更に電子注入電極 3 2として電子輸送層 2 8に接する側にフッ 化リチウムの層とその上にアルミニウムによる層が形成される 2層構造の電極も 例示できる。
図 3に、 本発明の特徴的な構造を持つ有機 E L素子の断面構造と、 従来の構造 をもつ有機 E L素子の断面構造を模式的に示す。 ここでは、 代表例として赤色発 光層 2 2を備える有機 E L素子に関して記しており、 説明を簡便にするために図 2に示した構造の一部を省略している。 図 3 ( a ) は、 本発明に特徴的な赤色発 光層 2 2の境界が第二絶縁層 1 8上に設けられた構造であり、 実際の発光領域よ り広範囲に赤色発光層 2 2や電子輸送層 2 8が形成されているため、 それら各層 の位置が多少ずれても実際の発光領域を狭くすることはない。
図 3 (b) は赤色発光層 22が発光領域上のほぼ等しい領域に形成された従来 の構造である。 また、 図 3 (c) は、 従来の構造で有機 E L素子を形成する際に 、 マスクの位置ずれにより赤色発光層 22の形成位置がずれた例を示している。 このように、 従来の構造では、 赤色発光層 22の形成される位置が少しずれただ けでも発光領域が狭くなる。 このずれは、 マスクの位置ずれに起因しているため 、 表示装置全体にわたり赤色の輝度が小さくなり、 表示装置のホワイ トバランス が崩れることになる。 したがって、 この表示装置は製品として不良となり、 製品 の歩留まりが低下する。
ここで、 表示装置のホワイ トバランスについて着目する。 表示装置においは、 白色の再現性が重要である。 カラ一テレビの放送方式である NT S C (National Television System Committee)規格の基準白色の色温度は、 C I E標準光源であ る C光源の 6740 Kである。 コンピュータ用の表示装置の場合、 色温度は更に 高く、 一般的には 6000 から 10000 Kの色温度が要求されている。 この 、 白色の色温度は、 赤、 緑および青色の合成により表現される。 例えば、 有機 E L発光の色度座標 （X， Y) が、 赤 （0. 65, 0. 34) 、 緑 （0. 30, 0 . 63) 、 青 （0. 17, 0. 17) の場合、 NTSCの白色 6740K (0. 31, 0. 32) を実現するためには、 輝度比率は、 赤：緑：青 = 0. 25 : 0 . 46 : 0. 29となる。
表示装置において、 白色の再現性を良くするためには、 この輝度比率を保つ必 要がある。 したがって、 継続して表示装置を使用した場合でもこの輝度比率の変 化が最小になるような材料および素子構造を用いる必要がある。 従来の有機 E L 素子の場合、 発光する色によって有機 EL素子の寿命に差があり、 表示装置の製 造初期段階ではホワイ トバランスが調整されていても、 経時的に着色するという 課題があった。
図 4は、 赤色発光層 22、 緑色発光層 24、 および青色発光層 26が下記の材 料からなる 3色の有機 E L素子の輝度の経時変化を示している。 赤色発光層 22 は、 Alq3をホストとして、 2 %の下記化 7で特定される化学物質と 10 %の ルブレンがド一プされている。 また、 緑色発光層 24は、 Alq3をホストとし て、 1%のキナクリ ドン （Quinacridone) 誘導体と、 10%の tert-ブチル置換 ジナフチルアントラセンがド一プされている。 また、 青色発光層 26は、 tert- ブチル置換ジナフチルアントラセンをホストとして 2%の tert-プチル置換ペリ レン （TBP) がド一プされている。 また、 赤色発光層 22、 緑色発光層 24、 および青色発光層 26の膜厚は 37. 5nmであり、 各発光層の上には更に電子 輸送層 28が膜厚 37. 5 nmで形成されている。
【化 7】
Figure imgf000012_0001
【化 8】
Figure imgf000012_0002
Quinacndone ここで、 初期段階の輝度を 100%として、 100時間および 500時間経過 した時点の各有機 EL素子の輝度の変化を示している。 例えば、 500時間経過 した時点、 赤、 緑および青色の各有機 EL素子の輝度はそれそれ 89、 91、 お よび 90%の輝度となっており、 ホワイ トバランスがほぼ維持されているのが確 認できる。 このように、 上述のような材料を用いた赤、 緑および青色の発光層を 組み合わせることで、 表示装置が経時的に着色するといつた課題を克服できる。 また、 上述の第二絶縁層 18上に各発光層の境界を設ける積層構造の有機 EL 素子を実現するために、 マルチチャンバ一型有機 E L製造装置において各発光層 とそれに対応する電子輸送層 2 8がー組として、 それそれ異なる形成室で形成さ れる。 つまり、 例えばある形成室で赤色発光層 2 2と電子輸送層 2 8が連続して 形成され、 つぎに別の形成室に移動して緑色発光層 2 4と電子輸送層が連続して 形成される。 同様に、 形成室を移動して青色発光層 2 6および電子輸送層 2 8が 連続して形成される。 これにより、 従来の 3種類の発光層を同一形成室で形成し た際にみられた、 ド一パントのクロスコン夕ミネ一シヨンが回避される。
なお、 図 2に示した有機 E L表示装置の断面構造では、 電子輸送層 2 8は、 3 種類の発光層の上部にそれそれ独立して形成されたがこれに限る趣旨ではない。 例えば、 図 5に示すように、 電子輸送層 2 8は、 3種類の発光層の上部に共通に 形成されてもよい。
以上、 本実施の形態によれば、 各発光層の境界を第二絶縁層 1 8上に設けるこ とで、 発光層が形成される位置がずれた場合の表示における影響が吸収される。 ここでは、 第二絶縁層 1 8の下には第二 T F T 1 4 0が形成されている。 通常、 ホール注入電極 1 2が設けられていない第二絶縁層 1 8上に形成された領域では 有機 E L素子はほとんど発光しない。 そのため第二絶縁層 1 8上で発光層の形成 がずれても、 外部に投光されないので製品としての影響はない。 したがって、 発 光層のずれが原因で製品が不良となることが低下し、 製品の歩留まりが向上する また、 各色の発光層とそれらの上に形成される電子輸送層が連続して形成され ることで、 従来発生していた発光層への材料のクロスコン夕ミネ一シヨンが抑制 できる。 産業上の利用可能性
以上のように、 本発明は、 有機エレクト口ルミネッセンス表示装置およびその製 造方法に利用可能である。

Claims

請求の範囲
1 . 隣接して形成される複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を備える有 機エレクトロルミネヅセンス表示装置において、 前記有機エレクトロルミネヅセ ンス素子が備える発光層の境界を、 前記有機エレクト口ルミネッセンス素子が含 まれる画素を分離する領域に構成された構造と重なるように設けることを特徴と する有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
2 . 隣接して形成される複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を備える有 機エレクト口ルミネッセンス表示装置において、 基板上に形成された前記有機ェ レクトロルミネッセンス素子を駆動する能動素子と、 前記基板と前記能動素子を 覆うように形成された第一の絶縁層と、 前記第一の絶縁層の所定の領域に形成さ れた陽極と、 前記能動素子の上方の領域であって、 前記第一の絶縁層および前記 陽極上の所定の領域に形成された第二の絶縁層と、 前記第一の絶縁層、 前記陽極 、 および前記第二の絶縁層上にそれらを覆うように形成されたホール輸送層と、 前記ホール輸送層上の所定の領域に、 隣接して形成された発光層と、 がこの順で 積層され、 隣接する前記発光層間に生じる第一の境界が前記第二の絶縁層上に設 けられた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。
3 . 前記複数の発光層上に共通に電子輸送層が積層されることを特徴とする請 求項 1または 2に記載の有機ェレクト口ルミネヅセンス表示装置。
4 . 前記発光層上に電子輸送層が積層され、 隣接する電子輸送層間に生じる第 二の境界が前記第一の境界の上部に重なるよう設けられたことを特徴とする請求 項 1から 3のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
5 . 前記能動素子は薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項 2から 4 のいずれかに記載の有機エレクト口ルミネッセンス表示装置。
6 . 隣接して形成される複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えるる 有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法であって、 基板上の所定の領 域に、 前記有機エレクトロルミネッセンス素子を駆動する能動素子を形成するェ 程と、 前記基板および前記能動素子を覆うよう第一の絶縁層を形成する工程と、 前記第一の絶縁層の所定の領域に陽極を形成する工程と、 前記能動素子の上方で あって、 前記第一の絶縁層と前記陽極上の所定の領域に第二の絶縁層を形成する 工程と、 前記第一の絶縁層、 前記第二の絶縁層、 および前記陽極上にそれらを覆 うようホール輸送層を形成する工程と、 前記ホール輸送層の上の所定領域に発光 層を形成する工程と、 を含み、 前記発光層を形成する工程は、 隣接する前記発光 層間に生じる第一の境界を前記第二の絶縁層上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。
7 . 複数の前記発光層上に共通に電子輸送層を形成する工程を更に含むことを 特徴とする請求項 6に記載の有機ェレクトロルミネヅセンス表示装置の製造方法
8 . 前記発光層の上部に、 電子輸送層を形成する工程を更に含み、 隣接する電 子輸送層間に生じる第二の境界を、 前記第一の境界上に重なるように設けること を特徴とする請求項 7に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方
9 . 前記発光層を形成する工程と、 前記電子輸送層を形成する工程は、 同一色 を発光する画素ごとに連続することを特徴とする請求項 6から 8のいずれかに記 載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
1 0 . 前記能動素子が薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項 6から 9のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
1 1 . 隣接して形成される複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を備える 有機エレクトロルミネッセンス表示装置において、 基板上に形成された前記有機 エレクトロルミネッセンス素子を駆動する能動素子と、 前記基板と前記能動素子 を覆うように形成された第一の絶縁層と、 前記第一の絶縁層の所定の領域に前記 能動素子とコンタクト部を有するように形成された電極と、 前記能動素子の上方 の領域であって、 前記第一の絶縁層および前記電極の周辺部及び前記コンタクト 部を覆うように形成された第二の絶縁層と、 が積層された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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