WO2015107719A1 - 有機エレクトロルミネッセンス表示パネル - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an organic electroluminescence display panel (hereinafter also referred to as “organic EL display panel”). More specifically, the present invention relates to an organic EL display panel having a plurality of light emitting units, and adjacent light emitting units exhibit different emission colors.
- organic electroluminescence elements (hereinafter also referred to as “organic EL elements”) using electroluminescence of organic materials have attracted attention as display elements used in thin display devices.
- the organic EL element emits light by recombining holes injected from an anode and electrons injected from a cathode in a light emitting layer disposed between both electrodes.
- Such a self-luminous organic EL element has excellent characteristics such as high luminance light emission, high-speed response, wide viewing angle, thin and light weight, and is applied to various fields such as display panels and lighting. Is expected.
- the light emitting layer of the organic EL element provided in the organic EL display panel there is usually a layer in which a light emitting dopant material mainly responsible for light emission and a light emitting host material mainly responsible for transport of holes and electrons are mixed by co-evaporation. It is used. With respect to such a configuration, it has been studied to further increase the functionality of the organic EL element by devising the composition of the material constituting the light emitting layer.
- An organic EL device in which a light-emitting layer is formed of a plurality of light-emitting portions in which a light-emitting dopant material is doped in a light-emitting host material made of a mixture of a material constituting a hole transport layer or a material constituting an electron transport layer Is known (see, for example, Patent Document 1).
- a light emitting dopant material corresponding to each light emission color may be separately deposited or applied to each pixel.
- a method for vapor deposition for example, a method in which a light emitting dopant material corresponding to each emission color is vapor-deposited separately using a mask (FMM: fine metal mask) provided with an opening with high accuracy has been used.
- FMM fine metal mask
- FIG. 7 is a schematic view showing an example of a conventional vapor deposition apparatus.
- the conventional vapor deposition apparatus 10 includes a vapor deposition source 12 having a plurality of nozzles 11 for injecting vapor deposition particles toward the substrate 2, and a limiting plate 14 provided with a plurality of strip-shaped openings 13a. And a mask 15 provided with a plurality of strip-shaped openings 13b.
- the vapor deposition particles injected from the nozzle 11 of the vapor deposition source 12 become a vapor deposition flow 16, pass through the opening 13 a of the limiting plate 14 and the opening 13 b of the mask 15, and then vapor deposited at a predetermined position on the substrate 2.
- the positions of the nozzle 11 of the vapor deposition source 12, the opening 13a of the limiting plate 14, and the opening 13b of the mask 15 are adjusted, and the substrate 2 or the vapor deposition apparatus 10 is moved in the direction of the double arrow in FIG.
- the light emitting dopant materials corresponding to the respective emission colors are sequentially deposited while being moved relative to each other.
- FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing an example of an organic EL display panel when color mixing occurs.
- the organic EL display panel 101 includes a substrate 2 and an organic EL element 103 disposed on the substrate 2.
- the organic EL element 103 includes an anode 4 formed on the substrate 2, an edge cover 18 formed so as to cover an end of the anode 4, and a light emitting layer 19 formed on the anode 4. 2 shows a state before the cathode facing the anode 4 is formed on the light emitting layer 19.
- the edge cover 18 is provided with openings 13R, 13G, and 13B, and each opening corresponds to a light emitting region of the pixels 17R, 17G, and 17B.
- the light emitting layer 19 is composed of a light emitting unit 6R showing the emission color of R, a light emitting unit 6G showing the emission color of G, and a light emitting unit 6B showing the emission color of B, and the adjacent light emitting units are different from each other.
- the emission color is shown.
- Such a light emitting layer 19 uses, for example, a mask 15 provided with a plurality of openings 13b, and emits light corresponding to the light emitting portion 6R corresponding to the pixel 17R, the light emitting portion 6G corresponding to the pixel 17G, and the pixel 17B. It is obtained by vapor-depositing the light emitting dopant material constituting the part 6B in order.
- the light emitting dopant material constituting the light emitting unit 6R when forming the light emitting unit 6R, if the position of the substrate 2 and the mask 15 is shifted and the film forming position of the light emitting unit 6R is shifted to the right side in FIG. 8, the light emitting dopant material constituting the light emitting unit 6R. However, it may spread to the adjacent pixel 17G. Thereafter, when the light emitting portion 6G is formed, as shown by the color mixture area AR2, the light emitting portion 6R and the light emitting portion 6G may be mixed on the anode 4 side of the light emitting portion 6G.
- the concentration of the light emitting dopant material constituting the light emitting part 6R cannot be ignored in the mixed color region AR2, and the light emitting part 6G In some cases, the desired luminescent color could not be obtained.
- the cause of the positional deviation between the substrate 2 and the mask 15 include a decrease in alignment accuracy between units (evaporation source, limiting plate, and mask) in the vapor deposition apparatus, a warp due to mask degradation, and the like. It is done.
- FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing an example of an organic EL display panel when color mixing occurs in a region different from FIG. Since FIG. 9 is the same as FIG. 8 except for the positions of the light emitting units 6R and 6G, description of overlapping points is omitted.
- the light emitting unit 6G is formed after the light emitting unit 6R is formed, if the position of the substrate 2 and the mask 15 is shifted and the film forming position of the light emitting unit 6G is shifted to the left side in FIG.
- the luminescent dopant material constituting 6G sometimes spreads to the adjacent pixel 17R.
- the light emitting part 6R and the light emitting part 6G may be mixed on the opposite side of the light emitting part 6R from the anode 4 side. Therefore, in the color mixture region AR3, the concentration of the light emitting dopant material constituting the light emitting portion 6G cannot be ignored, and the desired light emitting color of the light emitting portion 6R may not be obtained.
- FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing an example of an organic EL display panel when color mixing occurs due to a different cause from FIG. Since FIG. 10 is the same as FIG. 8 except for the position of the light emitting unit 6R, the description of the overlapping points is omitted.
- the light emitting dopant material constituting the light emitting unit 6R may spread to the adjacent pixel 17G due to insufficient adhesion between the substrate 2 and the mask 15.
- the light emitting unit 6R and the light emitting unit 6G may be mixed on the anode 4 side of the light emitting unit 6G, as indicated by the color mixing area AR4. Therefore, in the color mixture region AR4, the concentration of the light emitting dopant material constituting the light emitting portion 6R cannot be ignored, and the desired light emitting color of the light emitting portion 6G may not be obtained.
- the substrate 2 and the mask 15 may not be in close contact with each other.
- FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing an example of an organic EL display panel when color mixing occurs in a region different from FIG. Since FIG. 11 is the same as FIG. 10 except for the positions of the light emitting units 6R and 6G, description of overlapping points is omitted.
- the light emitting part 6G is formed after the light emitting part 6R is formed, the light emitting dopant material constituting the light emitting part 6G spreads to the adjacent pixel 17R due to insufficient adhesion between the substrate 2 and the mask 15. There was a thing.
- the light emitting part 6R and the light emitting part 6G may be mixed on the opposite side of the light emitting part 6R from the anode 4 side. Therefore, in the color mixture region AR5, the concentration of the light emitting dopant material constituting the light emitting portion 6G cannot be ignored, and the desired light emitting color of the light emitting portion 6R may not be obtained.
- the conventional organic EL display panel has room for improvement in terms of sufficiently suppressing the influence of color mixing and improving the display quality.
- the above-mentioned patent document 1 can improve the life characteristics by controlling the structure of the region doped with the light-emitting dopant material, the doped region, and the doping concentration distribution, and further influences such as voltage increase and light emission efficiency decrease. It is disclosed that an organic EL element that can be eliminated is provided.
- the invention described in Patent Document 1 does not suggest the above problem, and there is room for contrivance to solve the above problem.
- the light emitting layer has a configuration in which a plurality of light emitting portions are stacked. In such a configuration, carriers (holes) at the interface of each light emitting portion are usually used. And electron) traps and diffusion retention of the light-emitting dopant material may occur, and it is considered that the initial characteristics of the organic EL element and the life of the organic EL element are decreased.
- the present invention has been made in view of the above situation, and an object of the present invention is to provide an organic EL display panel capable of sufficiently suppressing the influence of color mixing and improving display quality.
- the present inventors have conducted various studies on an organic EL display panel that can sufficiently suppress the influence of color mixing and improve display quality. As a result, color mixing occurs in each of a plurality of light emitting portions constituting the light emitting layer. Attention was focused on a configuration in which the concentration of the light-emitting dopant material on the anode side and the cathode side, which is easy, is higher than the concentration in other regions. And the density
- one embodiment of the present invention is an organic electroluminescence display panel including a substrate and an organic electroluminescence element disposed on the substrate, and the organic electroluminescence element includes an anode, a light emitting layer, and a cathode.
- the light emitting layer is composed of a plurality of light emitting portions, the plurality of adjacent light emitting portions exhibit different emission colors, and each of the plurality of light emitting portions contains a light emitting dopant material.
- the concentration of the light emitting dopant material varies along the thickness direction of each of the plurality of light emitting portions, and has a maximum value in the vicinity of the first interface on the anode side and the second interface on the cathode side. The maximum value is 20% by weight or more based on the total amount of each of the plurality of light emitting portions at the thickness at which the concentration is measured. It may be a panel.
- the organic electroluminescent display panel which can fully suppress the influence of color mixing and can improve a display quality can be provided.
- FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a pixel of the organic EL display panel of Embodiment 1.
- 2 is a graph showing the concentration of a light-emitting dopant material corresponding to a line segment a-a ′ in FIG. 1.
- It is a cross-sectional schematic diagram which shows the organic electroluminescence display panel of Embodiment 1 when color mixing generate
- 6 is a schematic cross-sectional view showing a pixel of an organic EL display panel of Embodiment 2.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a pixel of an organic EL display panel of Embodiment 2.
- FIG. 6 is a graph showing the concentration of a light-emitting dopant material corresponding to a line segment a-a ′ in FIG. 5. It is a schematic diagram which shows an example of the conventional vapor deposition apparatus. It is a cross-sectional schematic diagram which shows an example of the organic electroluminescence display panel in case color mixing generate
- the organic EL display panel of the present invention is suitable when formed by a method using a vapor deposition apparatus as already described with reference to FIG. 7, but may be formed by other methods.
- the anode-side interface and the cathode-side interface vicinity of the light-emitting portion refer to a range within 2 nm from the anode-side interface and the cathode-side interface.
- concentration of light emission dopant material is measured for every certain thickness, and the density
- the concentration of the light-emitting dopant material may be measured at a resolution of every 1 nm, and examples of the measuring method include secondary ion mass spectrometry (SIMS) (SIMS: Secondary Ion Mass Spectrometry).
- SIMS secondary ion mass spectrometry
- the thickness of each part constituting the organic EL element is defined in a direction perpendicular to the main surface of the substrate.
- the main surface of the substrate refers to the surface of the substrate on the organic EL element side.
- organic electroluminescence is also described as “organic EL”.
- the organic EL is also referred to as an organic light emitting diode (OLED: Organic Light Emitting Diode).
- Embodiment 1 relates to an organic EL display panel including an anode, a light emitting unit, and a cathode in order from the substrate side, and the concentration of the light emitting dopant material is both the anode side and cathode side interfaces with respect to the thickness direction of the light emitting unit.
- the present invention relates to a configuration having a local maximum value and a symmetrical distribution.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a pixel of the organic EL display panel according to the first embodiment.
- FIG. 1 corresponds to one pixel of an organic EL display panel in which adjacent light emitting portions exhibit different emission colors as already described with reference to FIGS.
- the arrangement order of the light emitting units and the type of the light emitting color are not particularly limited as long as adjacent light emitting units have different emission colors.
- the organic EL display panel 1 a includes a substrate 2 and an organic EL element 3 a disposed on the substrate 2.
- the organic EL element 3 a includes an anode 4, a hole transport layer 5, a light emitting unit 6 a, an electron transport layer 7, and a cathode 8 in order from the substrate 2 side.
- an active matrix substrate having a thin film transistor element is used, and the organic EL element 3a can be driven by connecting the anode 4 and the thin film transistor element.
- a transparent substrate or the like can be used as the substrate 2.
- the transparent substrate include a glass substrate and a plastic substrate.
- a foldable plastic substrate is used as the transparent substrate, a flexible organic EL display panel can be obtained.
- the organic EL display panel 1a of Embodiment 1 is a top emission type in which light is emitted from the cathode 8 side when the anode 4 has light reflectivity and the cathode 8 has light transmittance. Further, when the anode 4 is light transmissive and the cathode 8 is light reflective, it becomes a bottom emission type in which light is emitted from the anode 4 side.
- the electrode having light reflectivity for example, a metal such as aluminum (Al) or indium (In) can be used.
- a metal such as aluminum (Al) or indium (In) can be used.
- the electrode having optical transparency for example, indium tin oxide (ITO: Indium Tin Oxide), indium zinc oxide (IZO: Indium Zinc Oxide), or the like can be used.
- a material possessed by a normal organic EL element can be used.
- a material possessed by a normal organic EL element can be used.
- a layer possessed by a normal organic EL element can be used, and examples thereof include buthophenanthroline (Bphen).
- a fluorescent dopant material As a light emitting dopant material constituting the light emitting portion 6a, either a fluorescent dopant material or a phosphorescent dopant material can be used.
- the fluorescent dopant material include a diamine pyrene-based blue delayed fluorescent material.
- the phosphorescent dopant material include tris (2-phenylpyridinate) iridium (III) (Ir (ppy) 3).
- the light emitting unit 6a may contain a light emitting host material in addition to the light emitting dopant material. Examples of the luminescent host material include 1,3,5-tris (N-phenylbenzimidazol-2-yl) benzene (TPBI).
- FIG. 2 is a graph showing the concentration of the light-emitting dopant material corresponding to the line segment aa ′ in FIG.
- the vertical axis in FIG. 2 indicates the concentration of the light-emitting dopant material
- the horizontal axis indicates the position on the line segment aa ′ in FIG.
- the concentration of the light-emitting dopant material has the following characteristics (A) and (B) with respect to the direction of the line segment aa ′, that is, the thickness direction of the light-emitting portion 6a. .
- (A) It has a maximum value C max (% by weight) in the vicinity of the anode-side interface (first interface) of the light-emitting portion 6a and the cathode-side interface (second interface) of the light-emitting portion 6a.
- (B) It decreases continuously from the interface on the anode side of the light emitting part 6a and the interface side on the cathode side of the light emitting part 6a toward the central part of the light emitting part 6a, and the minimum value C at the central part of the light emitting part 6a. It has a min (wt%), and has a distribution of symmetrical shape.
- FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the organic EL display panel of Embodiment 1 when color mixing occurs on the anode side of the light emitting unit.
- FIG. 3 is the same as FIG. 1 except that the minute mixture layer 9 is disposed on the anode 4 side of the light emitting portion 6a, and thus the description of the overlapping points is omitted.
- the minute mixed layer 9 is a layer in which the light emitting dopant material constituting the light emitting portion 6a is mixed with the light emitting dopant material constituting the adjacent light emitting portion, and color mixing occurs here.
- the concentration of the light-emitting dopant material constituting the light-emitting portion 6a has the feature (A), the light-emitting dopant material constituting the adjacent light-emitting portion in the minute mixed layer 9 on the anode 4 side of the light-emitting portion 6a.
- the concentration of is relatively small and can be ignored. As a result, a desired emission color of the light emitting unit 6a can be obtained.
- FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the organic EL display panel of Embodiment 1 when color mixing occurs on the cathode side of the light emitting unit.
- FIG. 4 is the same as FIG. 3 except that the minute mixture layer 9 is disposed on the cathode 8 side of the light emitting portion 6a, and thus the description of the overlapping points is omitted.
- the concentration of the light emitting dopant material constituting the light emitting portion 6a has the feature (A)
- the concentration of is relatively small and can be ignored. As a result, a desired emission color of the light emitting unit 6a can be obtained.
- the maximum value C max is 20% by weight or more, and preferably 50% by weight or more.
- the concentration may be equal to or less than the concentration of the light-emitting dopant material in a normal organic EL device, and the effects of the present invention cannot be achieved.
- the maximum value C max is 50% by weight or more, the influence of color mixing can be further suppressed.
- the maximum value C max is preferably less than 90% by weight. When the maximum value C max is 90% by weight or more, the light emitting dopant material itself becomes a carrier trap, and the light emission efficiency may be lowered.
- a maximum value C max is defined for the sum of the concentrations of the light emitting dopant materials.
- the region where the concentration of the light emitting dopant material is high is narrow.
- the light emitting part is appropriately designed depending on the type of the material (light emitting dopant material and light emitting host material) constituting the light emitting part, the film thickness of the light emitting part, etc.
- the concentration of the light emitting dopant material is 20% by weight.
- the thickness of the above region is preferably 10 nm or less, and the thickness of the region where the concentration of the light-emitting dopant material is 50% by weight or more is preferably 5 nm or less.
- the organic EL display panel of Embodiment 1 it is possible to sufficiently suppress the influence of color mixing and improve the display quality. In addition, since a desired luminescent color can be obtained, a high-performance organic EL display panel that does not cause deterioration of color characteristics or a color reproduction range can be obtained.
- the concentration of the light-emitting dopant material constituting the light-emitting portion 6a has the characteristics of (B) above, so that the carrier distribution and the light emission distribution are prevented from being localized, and stable light emission is realized under a wide range of driving conditions. Can do.
- the light emission distribution or the like changes significantly depending on the driving conditions, and as a result, the characteristics may change significantly. Further, stress may be applied to a part of the light emitting unit, and reliability may be reduced.
- the minimum value Cmin varies depending on the material constituting the light emitting portion 6a, the emission color, and the like, but is preferably less than 20% by weight.
- a minimum value C min is defined for the sum of the concentrations of the light emitting dopant materials.
- concentration of the light emitting dopant material has a symmetrical distribution, for example, a configuration having a minimum value C min within a range within 5 nm from the central portion of the light emitting portion 6a, a maximum value in the vicinity of the interface on the anode 4 side.
- It may be a substantially symmetric shape such as a configuration in which the difference between the maximum value in the vicinity of the interface on the cathode 8 side is within 20% by weight and a configuration in which they are combined. Even if it is such a substantially symmetrical shape, the effect by the characteristic of said (B) can be show
- the concentration of the light-emitting dopant material is not increased over the entire light-emitting portion 6a, but is increased on the anode 4 side and the cathode 8 side where color mixing is likely to occur. It can be said that there is no influence on the light emission characteristics.
- the rate during vapor deposition of each material constituting the light emitting portion 6a is simply used.
- the concentration distribution of the light-emitting dopant material as shown in FIG. 2 can be realized by simply adjusting the film forming conditions.
- the organic EL element 3a may appropriately include a hole injection layer, an electron injection layer, a hole blocking layer, and an electron blocking layer in addition to the configuration of the first embodiment, and the hole injection layer and the hole transport.
- a layer having two or more functions such as a hole injection layer / hole transport layer integrated with the layer 5 or an electron injection layer / electron transport layer integrated with the electron injection layer and the electron transport layer 7 may be included.
- the configuration in which the arrangement of each layer of the organic EL element 3a is reversed, that is, the cathode 8, the electron transport layer 7, the light emitting portion 6a, the hole transport layer 5, and the anode 4 are disposed in this order from the substrate 2 side. It goes without saying that the same effects as those of the organic EL display panel of Embodiment 1 can be obtained even with the above configuration.
- Embodiment 2 relates to an organic EL display panel including an anode, a light emitting unit, and a cathode in this order from the substrate side, and the concentration of the light emitting dopant material is both on the anode side and the cathode side with respect to the thickness direction of the light emitting unit.
- the present invention relates to a configuration having a local maximum and a symmetrical distribution different from that of the first embodiment. Since the organic EL display panel of the second embodiment is the same as the organic EL display panel of the first embodiment except for the concentration distribution of the light-emitting dopant material, the description of overlapping points is omitted.
- FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a pixel of the organic EL display panel of the second embodiment.
- the organic EL display panel 1 b includes a substrate 2 and an organic EL element 3 b disposed on the substrate 2.
- the organic EL element 3b includes an anode 4, a hole transport layer 5, a light emitting unit 6b, an electron transport layer 7, and a cathode 8 in this order from the substrate 2 side.
- FIG. 6 is a graph showing the concentration of the light-emitting dopant material corresponding to the line segment aa ′ in FIG.
- the vertical axis in FIG. 6 indicates the concentration of the light-emitting dopant material
- the horizontal axis indicates the position on the line segment aa ′ in FIG.
- the concentration of the light-emitting dopant material has the following characteristics (C) and (D) with respect to the direction of the line segment aa ′, that is, the thickness direction of the light-emitting portion 6b. .
- (C) It has a maximum value C max (% by weight) in the vicinity of the anode side interface (first interface) of the light emitting unit 6b and the cathode side interface (second interface) of the light emitting unit 6b.
- (D) It continuously decreases from the interface on the anode side of the light emitting part 6b and the interface side on the cathode side of the light emitting part 6b, and has a symmetrical distribution. Furthermore, it has a constant concentration region in which the concentration of the light emitting dopant material is C cent (the concentration of the light emitting dopant material at the central portion: wt%) in the region including the central portion of the light emitting portion 6b.
- the feature (C) is the same as the feature (A) already described in the first embodiment. Therefore, it goes without saying that the same effect as the feature (A) can be obtained when the concentration of the light-emitting dopant material constituting the light-emitting portion 6b has the feature (C).
- the organic EL display panel of Embodiment 2 it is possible to sufficiently suppress the influence of color mixing and improve the display quality. In addition, since a desired luminescent color can be obtained, a high-performance organic EL display panel that does not cause deterioration of color characteristics or a color reproduction range can be obtained.
- the feature (D) is the same as the feature (B) already described in the first embodiment except that the region including the central portion of the light emitting portion 6b has a constant concentration region. Therefore, it goes without saying that the same effect as the feature (B) can be obtained when the concentration of the light-emitting dopant material constituting the light-emitting portion 6b has the feature (D). According to the organic EL display panel of Embodiment 2, in addition to this effect, the following additional effect can be further exhibited.
- the light emission position (carrier recombination position) may move depending on the driving conditions.
- the light emission position may move from the central part of the light emitting part to the anode side or the cathode side as the drive voltage is increased.
- the concentration of the light-emitting dopant material constituting the light-emitting portion 6a gradually increases when it deviates from the central portion of the light-emitting portion 6a, the emission spectrum In some cases, the luminous efficiency is likely to fluctuate.
- the organic EL display panel of Embodiment 2 as shown in FIG.
- the concentration of the light emitting dopant material constituting the light emitting portion 6b is a constant concentration region in the region including the central portion of the light emitting portion 6b. Therefore, when the light emission position moves within such a constant concentration region, fluctuations in the emission spectrum and the light emission efficiency can be suppressed. As a result, stable light emission characteristics can be maintained under a wide range of driving conditions.
- the range of such a constant concentration region can be designed as appropriate depending on the combination of materials (light emitting dopant material and light emitting host material) constituting the light emitting portion, the mixing ratio (weight ratio), and the like, considering the driving conditions. In the above, it is possible to optimize the light emitting position.
- the concentration C cent of the light-emitting dopant material in the central portion of the light-emitting portion 6b varies depending on the material constituting the light-emitting portion 6b, its emission color, etc., but is preferably less than 20% by weight.
- C cent is defined for the sum of the concentrations of the light-emitting dopant materials.
- the concentration of the light emitting dopant material has a symmetrical distribution, for example, the configuration in which the center position of the constant concentration region is within 5 nm from the central portion of the light emitting portion 6b, and in the vicinity of the interface on the anode 4 side.
- a substantially symmetric shape such as a configuration in which the difference between the maximum value and the maximum value in the vicinity of the interface on the cathode 8 side is within 20% by weight or a combination of these may be used. Even with such a substantially symmetrical shape, the effect of the feature (D) can be obtained. Further, the constant concentration region in which the concentration of the light emitting dopant material is C cent varies depending on the material constituting the light emitting portion 6b, the light emission color, and the like. For example, in the concentration range within C cent ⁇ 10% by weight, The area
- the concentration of the light-emitting dopant material is not increased over the entire light-emitting portion 6b, but is increased on the anode 4 side and the cathode 8 side where color mixing is likely to occur. It can be said that there is no influence on the light emission characteristics.
- the rate during deposition of each material constituting the light emitting portion 6b is simply used.
- the concentration distribution of the light-emitting dopant material as shown in FIG. 6 can be realized by simply adjusting the film forming conditions.
- the concentration of the light emitting dopant material may have a substantially symmetrical distribution with respect to the thickness direction of each of the plurality of light emitting portions.
- the concentration of the light emitting dopant material continuously decreases from the first and second interface sides toward the center of each of the plurality of light emitting units with respect to the thickness direction of each of the plurality of light emitting units.
- the central portion may have a minimum value. Thereby, localization of carrier distribution and light emission distribution can be prevented, and stable light emission can be realized under a wide range of driving conditions.
- the concentration of the light-emitting dopant material continuously decreases from the first and second interface sides with respect to the thickness direction of each of the plurality of light-emitting portions, and includes the central portion of each of the plurality of light-emitting portions.
- the region may have a constant concentration region.
- the constant concentration region may have a thickness of 20 nm or more.
- the maximum value may be 50% by weight or more with respect to the total amount of each of the plurality of light emitting portions in the thickness at which the concentration is measured. Thereby, the influence of color mixing can be suppressed more.
- the maximum value may be less than 90% by weight with respect to the total amount of each of the plurality of light emitting units at the thickness at which the concentration is measured.
- the maximum value is 90% by weight or more, the light emitting dopant material itself becomes a carrier trap, and the light emission efficiency may be lowered.
- the thickness of the region where the concentration of the light emitting dopant material is 20% by weight or more may be 10 nm or less.
- the thickness of the region where the concentration of the light-emitting dopant material is 50% by weight or more may be 5 nm or less.
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Abstract
本発明は、混色の影響を充分に抑制し、表示品位を向上することができる有機EL表示パネルを提供する。本発明の有機EL表示パネルは、基板と、上記基板上に配置された有機EL素子とを備える有機EL表示パネルであって、上記有機EL素子は、陽極、発光層、及び、陰極を順に含み、上記発光層は、複数の発光部から構成されており、隣接する上記複数の発光部は、互いに異なる発光色を示し、上記複数の発光部の各々は、発光ドーパント材料を含有し、上記発光ドーパント材料の濃度は、上記複数の発光部の各々の厚み方向に沿って変化し、かつ、上記陽極側の第1の界面及び上記陰極側の第2の界面近傍で極大値を有し、上記極大値は、上記濃度が測定された厚みにおける上記複数の発光部の各々の全量に対して、20重量%以上である。
Description
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス表示パネル(以下、「有機EL表示パネル」とも言う。)に関する。より詳しくは、複数の発光部を有し、隣接する発光部が互いに異なる発光色を示す有機EL表示パネルに関するものである。
近年、薄型表示装置に用いられる表示素子として、有機材料の電界発光を利用した有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、「有機EL素子」とも言う。)が注目されている。有機EL素子は、陽極から注入された正孔と陰極から注入された電子とが両電極間に配置された発光層内で再結合することによって発光するものである。このような自発光型の有機EL素子は、高輝度発光、高速応答、広視野角、薄型軽量等の優れた特徴を有しており、表示パネルや照明等の様々な分野に応用されることが期待されている。
有機EL表示パネルが備える有機EL素子の発光層としては、通常、発光を主に担う発光ドーパント材料と、正孔及び電子の輸送を主に担う発光ホスト材料とが共蒸着により混合された層が用いられている。このような構成に対して、発光層を構成する材料の組成を工夫することによって、有機EL素子を更に高機能化させることが検討されており、例えば、以下が挙げられる。
発光層が、正孔輸送層を構成する材料や電子輸送層を構成する材料等の混合物からなる発光ホスト材料中に、発光ドーパント材料をドープさせた複数層の発光部で形成された有機EL素子が知られている(例えば、特許文献1参照)。
複数の画素を有する有機EL表示パネルにおいて、複数の発光色を実現するために、各発光色に対応する発光ドーパント材料を各画素に別々に蒸着したり、塗布したりする場合がある。蒸着する方法としては、例えば、高精度に開口が設けられたマスク(FMM:ファインメタルマスク)を用いて、各発光色に対応する発光ドーパント材料を蒸着し分ける方法が用いられていた。特に、大型の有機EL表示パネルに対しては、例えば、図7に示すような蒸着装置を用いる方法が存在していた。
図7は、従来の蒸着装置の一例を示す模式図である。図7に示すように、従来の蒸着装置10は、基板2側に向かって、蒸着粒子を射出する複数のノズル11を有する蒸着源12と、帯状の開口13aが複数設けられた制限板14と、帯状の開口13bが複数設けられたマスク15とを順に備えている。蒸着源12のノズル11から射出された蒸着粒子は、蒸着流16となって、制限板14の開口13a、及び、マスク15の開口13bを通過した後、基板2上の所定の位置に蒸着される。このような構成を用いて、蒸着源12のノズル11、制限板14の開口13a、及び、マスク15の開口13bの位置を調整し、基板2又は蒸着装置10を、図7中の両矢印方向に相対的に移動させながら、各発光色に対応する発光ドーパント材料を順次蒸着する。
しかしながら、このような蒸着方法を用いた場合、隣接する画素間で混色が発生し、その結果、発光色の純度が低下し、表示品位が低下することがあった。この理由については、下記(1)及び(2)が考えられる。
(1)基板とマスクとの位置合わせ精度の低下によって、標的の画素の発光部を構成する発光ドーパント材料が隣接する画素まで広がる。
(2)基板とマスクとの密着不足によって、標的の画素の発光部を構成する発光ドーパント材料が隣接する画素まで広がる。
上記(1)及び(2)について、赤色(R)、緑色(G)、及び、青色(B)の発光色で表示される従来の有機EL表示パネルを例に挙げ、以下に説明する。
(1)基板とマスクとの位置合わせ精度の低下によって、標的の画素の発光部を構成する発光ドーパント材料が隣接する画素まで広がる。
(2)基板とマスクとの密着不足によって、標的の画素の発光部を構成する発光ドーパント材料が隣接する画素まで広がる。
上記(1)及び(2)について、赤色(R)、緑色(G)、及び、青色(B)の発光色で表示される従来の有機EL表示パネルを例に挙げ、以下に説明する。
まず、上記(1)について、図8を用いて説明する。図8は、混色が発生する場合の有機EL表示パネルの一例を示す断面模式図である。図8に示すように、有機EL表示パネル101は、基板2と、基板2上に配置された有機EL素子103とを有している。有機EL素子103は、基板2上に形成された陽極4と、陽極4の端部を覆うように形成されたエッジカバー18と、陽極4上に形成された発光層19とを有しており、陽極4と対向する陰極が発光層19上に形成される前の状態を示している。エッジカバー18には、開口13R、13G、13Bが設けられており、各開口部が、画素17R、17G、17Bの発光領域に対応している。発光層19は、Rの発光色を示す発光部6R、Gの発光色を示す発光部6G、及び、Bの発光色を示す発光部6Bから構成されており、隣接する発光部は、互いに異なる発光色を示している。このような発光層19は、例えば、複数の開口13bが設けられたマスク15を用いて、画素17Rに対応する発光部6R、画素17Gに対応する発光部6G、及び、画素17Bに対応する発光部6Bを構成する発光ドーパント材料を順に蒸着することで得られる。ここで、例えば、発光部6Rを形成する際、基板2とマスク15との位置がずれ、発光部6Rの成膜位置が図8中の右側にずれると、発光部6Rを構成する発光ドーパント材料が、隣接する画素17Gまで広がってしまうことがあった。その後、発光部6Gを形成すると、混色領域AR2で示すように、発光部6Rと発光部6Gとが、発光部6Gの陽極4側で混色してしまうことがあった。通常の発光部(例えば、発光部6G)では、発光ドーパント材料が一様に分布しているため、混色領域AR2において、発光部6Rを構成する発光ドーパント材料の濃度が無視できなくなり、発光部6Gの所望の発光色が得られないことがあった。基板2とマスク15との位置がずれる原因としては、例えば、蒸着装置内の各ユニット(蒸着源、制限板、及び、マスク)間の位置合わせ精度の低下や、マスクの劣化による反り等が挙げられる。
また、図8と異なる領域で混色が発生する場合について、図9を用いて説明する。図9は、図8と異なる領域で混色が発生する場合の有機EL表示パネルの一例を示す断面模式図である。図9は、発光部6R、6Gの位置以外、図8と同様であるため、重複する点については説明を省略する。ここで、例えば、発光部6Rを形成した後に発光部6Gを形成する際、基板2とマスク15との位置がずれ、発光部6Gの成膜位置が図9中の左側にずれると、発光部6Gを構成する発光ドーパント材料が、隣接する画素17Rまで広がってしまうことがあった。その結果、混色領域AR3で示すように、発光部6Rと発光部6Gとが、発光部6Rの陽極4側とは反対側で混色してしまうことがあった。よって、混色領域AR3において、発光部6Gを構成する発光ドーパント材料の濃度が無視できなくなり、発光部6Rの所望の発光色が得られないことがあった。
次に、上記(2)について、図10を用いて説明する。図10は、図8と異なる原因で混色が発生する場合の有機EL表示パネルの一例を示す断面模式図である。図10は、発光部6Rの位置以外、図8と同様であるため、重複する点については説明を省略する。ここで、例えば、発光部6Rを形成する際、基板2とマスク15との密着不足によって、発光部6Rを構成する発光ドーパント材料が、隣接する画素17Gまで広がってしまうことがあった。その後、発光部6Gを形成すると、混色領域AR4で示すように、発光部6Rと発光部6Gとが、発光部6Gの陽極4側で混色してしまうことがあった。よって、混色領域AR4において、発光部6Rを構成する発光ドーパント材料の濃度が無視できなくなり、発光部6Gの所望の発光色が得られないことがあった。特に、図7で既に説明したような蒸着装置10を用いる方法では、基板2とマスク15とを密着させていないことがあるため、上述したような混色が発生する可能性がより高かった。
また、図10と異なる領域で混色が発生する場合について、図11を用いて説明する。図11は、図10と異なる領域で混色が発生する場合の有機EL表示パネルの一例を示す断面模式図である。図11は、発光部6R、6Gの位置以外、図10と同様であるため、重複する点については説明を省略する。ここで、例えば、発光部6Rを形成した後に発光部6Gを形成する際、基板2とマスク15との密着不足によって、発光部6Gを構成する発光ドーパント材料が、隣接する画素17Rまで広がってしまうことがあった。その結果、混色領域AR5で示すように、発光部6Rと発光部6Gとが、発光部6Rの陽極4側とは反対側で混色してしまうことがあった。よって、混色領域AR5において、発光部6Gを構成する発光ドーパント材料の濃度が無視できなくなり、発光部6Rの所望の発光色が得られないことがあった。
以上より、従来の有機EL表示パネルは、混色の影響を充分に抑制し、表示品位を向上する点において工夫の余地があった。
上記特許文献1は、発光ドーパント材料をドープする領域の構造、ドープ領域、及び、ドープ濃度分布を制御することにより、寿命特性を改善することができ、更に電圧上昇や発光効率低下等の影響を排除することができる有機EL素子を提供すると開示している。しかしながら、上記特許文献1に記載の発明は、上記課題について示唆しておらず、上記課題を解決するための工夫の余地があった。また、上記特許文献1に記載の発明において、発光層は、複数の発光部が積層された構成を有しており、このような構成では、通常、各発光部の界面でのキャリア(正孔及び電子)トラップや、発光ドーパント材料の拡散滞留が発生することがあるため、有機EL素子の初期特性の低下や、寿命の低下が発生することが考えられる。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、混色の影響を充分に抑制し、表示品位を向上することができる有機EL表示パネルを提供することを目的とするものである。
本発明者らは、混色の影響を充分に抑制し、表示品位を向上することができる有機EL表示パネルについて種々検討したところ、発光層を構成する複数の発光部の各々において、混色が発生しやすい陽極側及び陰極側での発光ドーパント材料の濃度を、その他の領域の濃度よりも高くする構成に着目した。そして、発光ドーパント材料の濃度が、複数の発光部の各々の厚み方向に沿って変化し、かつ、陽極側及び陰極側の両界面近傍で極大値を有する構成とし、その極大値を、発光ドーパント材料の濃度が測定された厚みにおける複数の発光部の各々の全量に対して、20重量%以上とすることで、混色の影響を充分に抑制し、表示品位を向上することができることを見出した。これにより、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
すなわち、本発明の一態様は、基板と、上記基板上に配置された有機エレクトロルミネッセンス素子とを備える有機エレクトロルミネッセンス表示パネルであって、上記有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極、発光層、及び、陰極を順に含み、上記発光層は、複数の発光部から構成されており、隣接する上記複数の発光部は、互いに異なる発光色を示し、上記複数の発光部の各々は、発光ドーパント材料を含有し、上記発光ドーパント材料の濃度は、上記複数の発光部の各々の厚み方向に沿って変化し、かつ、上記陽極側の第1の界面及び上記陰極側の第2の界面近傍で極大値を有し、上記極大値は、上記濃度が測定された厚みにおける上記複数の発光部の各々の全量に対して、20重量%以上である有機エレクトロルミネッセンス表示パネルであってもよい。
本発明によれば、混色の影響を充分に抑制し、表示品位を向上することができる有機EL表示パネルを提供することができる。
以下に実施形態を掲げ、本発明について図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。また、各実施形態の構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよいし、変更されてもよい。
本発明の有機EL表示パネルは、図7で既に説明したような蒸着装置を用いる方法によって形成される場合に好適であるが、それ以外の方法によって形成される場合であってもよい。本明細書中、発光部の陽極側の界面及び陰極側の界面近傍とは、陽極側の界面及び陰極側の界面から2nm以内の範囲のことを言う。また、発光ドーパント材料の濃度は、ある厚さ毎に測定され、その濃度が測定された厚みにおける発光部の全量に対する重量%で表される。発光ドーパント材料の濃度は、1nm毎の分解能で測定されるものであってもよく、その測定方法としては、例えば、二次イオン質量分析法(SIMS:Secondary Ion Mass Spectrometry)が挙げられる。有機EL素子を構成する各部の厚みは、基板の主面に対して垂直な方向に定義される。ここで、基板の主面とは、基板の有機EL素子側の面のことを言う。また、本明細書中、有機エレクトロルミネッセンスは、「有機EL」とも表記する。有機ELは、有機発光ダイオード(OLED:Organic Light Emitting Diode)とも呼ばれる。
[実施形態1]
実施形態1は、基板側から順に、陽極、発光部、及び、陰極を含む有機EL表示パネルに関し、発光ドーパント材料の濃度が、発光部の厚み方向に対して、陽極側及び陰極側の両界面近傍で極大値を有し、かつ、対称形状の分布を有する構成に関する。
実施形態1は、基板側から順に、陽極、発光部、及び、陰極を含む有機EL表示パネルに関し、発光ドーパント材料の濃度が、発光部の厚み方向に対して、陽極側及び陰極側の両界面近傍で極大値を有し、かつ、対称形状の分布を有する構成に関する。
図1は、実施形態1の有機EL表示パネルの画素を示す断面模式図である。ここで、図1は、図8~11で既に説明したような、隣接する発光部が互いに異なる発光色を示す有機EL表示パネルの1画素に相当する。隣接する発光部が互いに異なる発光色を示す構成であれば、発光部の配置順や、発光色の種類は特に限定されない。図1に示すように、有機EL表示パネル1aは、基板2と、基板2上に配置された有機EL素子3aとを有している。有機EL素子3aは、基板2側から順に、陽極4、正孔輸送層5、発光部6a、電子輸送層7、及び、陰極8を有している。
基板2としては、薄膜トランジスタ素子を有するアクティブマトリックス基板を用い、陽極4と薄膜トランジスタ素子とを接続することで、有機EL素子3aを駆動させることができる。基板2としては、その他に、例えば、透明基板等を用いることができる。透明基板としては、ガラス基板、プラスチック基板等が挙げられる。透明基板として、折り曲げ可能なプラスチック基板を用いる場合、フレキシブルな有機EL表示パネルを得ることができる。
実施形態1の有機EL表示パネル1aは、陽極4が光反射性を有し、陰極8が光透過性を有する場合、陰極8側から光を出射するトップ・エミッション型となる。また、陽極4が光透過性を有し、陰極8が光反射性を有する場合、陽極4側から光を出射するボトム・エミッション型となる。
光反射性を有する電極としては、例えば、アルミニウム(Al)、インジウム(In)等の金属を用いることができる。光透過性を有する電極としては、例えば、インジウムスズ酸化物(ITO:Indium Tin Oxide)、インジウム亜鉛酸化物(IZO:Indium Zinc Oxide)等を用いることができる。
正孔輸送層5としては、通常の有機EL素子が有するものを用いることができ、例えば、4,4’-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニル-アミノ]-ビフェニル(α-NPD)等が挙げられる。
電子輸送層7としては、通常の有機EL素子が有するものを用いることができ、例えば、バトフェナントロリン(Bphen:Bathophenanthroline)等が挙げられる。
発光部6aを構成する発光ドーパント材料としては、蛍光ドーパント材料又は燐光ドーパント材料のどちらでも用いることができる。蛍光ドーパント材料としては、例えば、ジアミンピレン系の青色遅延蛍光材料等が挙げられる。燐光ドーパント材料としては、例えば、トリス(2-フェニルピリジナート)イリジウム(III)(Ir(ppy)3)等が挙げられる。発光部6aは、発光ドーパント材料以外に、発光ホスト材料を含有してもよい。発光ホスト材料としては、例えば、1,3,5-トリス(N-フェニルベンゾイミダゾール-2-イル)ベンゼン(TPBI)等が挙げられる。
次に、発光部6aを構成する発光ドーパント材料の濃度について、図2を用いて説明する。図2は、図1中の線分a-a’に対応する発光ドーパント材料の濃度を示すグラフである。図2中の縦軸は、発光ドーパント材料の濃度を示し、横軸は、図1中の線分a-a’上の位置を示す。図2に示すように、発光ドーパント材料の濃度は、線分a-a’の方向、すなわち、発光部6aの厚み方向に対して、下記(A)及び(B)の特徴を有している。
(A)発光部6aの陽極側の界面(第1の界面)、及び、発光部6aの陰極側の界面(第2の界面)近傍で極大値Cmax(重量%)を有している。
(B)発光部6aの陽極側の界面、及び、発光部6aの陰極側の界面側から、発光部6aの中央部に向かって連続的に減少し、発光部6aの中央部で極小値Cmin(重量%)を有し、かつ、対称形状の分布を有している。
上記(A)及び(B)の特徴が奏する効果について、以下に説明する。
(A)発光部6aの陽極側の界面(第1の界面)、及び、発光部6aの陰極側の界面(第2の界面)近傍で極大値Cmax(重量%)を有している。
(B)発光部6aの陽極側の界面、及び、発光部6aの陰極側の界面側から、発光部6aの中央部に向かって連続的に減少し、発光部6aの中央部で極小値Cmin(重量%)を有し、かつ、対称形状の分布を有している。
上記(A)及び(B)の特徴が奏する効果について、以下に説明する。
まず、上記(A)の特徴が奏する効果について、図3及び図4を用いて説明する。図3は、発光部の陽極側で混色が発生した場合の実施形態1の有機EL表示パネルを示す断面模式図である。図3は、微小混入層9が発光部6aの陽極4側に配置されていること以外、図1と同様であるため、重複する点については説明を省略する。ここで、微小混入層9は、発光部6aを構成する発光ドーパント材料に、隣接する発光部を構成する発光ドーパント材料が混入した層であり、ここで混色が発生している。発光部6aを構成する発光ドーパント材料の濃度は上記(A)の特徴を有しているため、発光部6aの陽極4側において、微小混入層9中の隣接する発光部を構成する発光ドーパント材料の濃度は相対的に小さく、無視することができる。その結果、発光部6aの所望の発光色を得ることができる。
また、図3と異なる領域で混色が発生する場合について、図4を用いて説明する。図4は、発光部の陰極側で混色が発生した場合の実施形態1の有機EL表示パネルを示す断面模式図である。図4は、微小混入層9が発光部6aの陰極8側に配置されていること以外、図3と同様であるため、重複する点については説明を省略する。発光部6aを構成する発光ドーパント材料の濃度は上記(A)の特徴を有しているため、発光部6aの陰極8側において、微小混入層9中の隣接する発光部を構成する発光ドーパント材料の濃度は相対的に小さく、無視することができる。その結果、発光部6aの所望の発光色を得ることができる。
ここで、極大値Cmaxは、20重量%以上であり、50重量%以上であることが好ましい。極大値Cmaxが20重量%未満である場合、通常の有機EL素子における発光ドーパント材料の濃度と同等以下となる場合があり、本発明の効果を奏することができない。極大値Cmaxが50重量%以上である場合、混色の影響をより抑制することができる。また、極大値Cmaxは90重量%未満であることが好ましい。極大値Cmaxが90重量%以上である場合、発光ドーパント材料自身がキャリアトラップとなり、発光効率が低下してしまう場合がある。なお、発光部6aを構成する発光ドーパント材料が複数存在する場合、各発光ドーパント材料の濃度の和に対して、極大値Cmaxを定義する。また、発光ドーパント材料自身のキャリアトラップ効果を充分に防止する観点から、発光ドーパント材料の濃度が高い領域は狭いことが好ましい。具体的には、発光部を構成する材料(発光ドーパント材料、及び、発光ホスト材料)の種類や、発光部の膜厚等によって適宜設計されるが、例えば、発光ドーパント材料の濃度が20重量%以上である領域の厚みは、10nm以下であることが好ましく、発光ドーパント材料の濃度が50重量%以上である領域の厚みは、5nm以下であることが好ましい。
以上より、実施形態1の有機EL表示パネルによれば、混色の影響を充分に抑制し、表示品位を向上することができる。また、所望の発光色を得ることができるため、色特性の低下や、色再現範囲の低下が発生しない、高性能な有機EL表示パネルを得ることができる。
次に、上記(B)の特徴が奏する効果について説明する。発光部6aを構成する発光ドーパント材料の濃度が上記(B)の特徴を有することで、キャリア分布及び発光分布の局在化を防止し、広範囲の駆動条件下で安定的な発光を実現することができる。キャリア分布及び発光分布の局在化が発生する場合、駆動条件によって発光分布等が顕著に変化し、その結果、特性が顕著に変動することがある。また、発光部内の一部にストレスが加わり、信頼性が低下することがある。
ここで、極小値Cminは、発光部6aを構成する材料や、その発光色等によって変動するが、20重量%未満であることが好ましい。なお、発光部6aを構成する発光ドーパント材料が複数存在する場合、各発光ドーパント材料の濃度の和に対して、極小値Cminを定義する。また、発光ドーパント材料の濃度が対称形状の分布を有するとしたが、例えば、発光部6aの中央部から5nm以内の範囲で極小値Cminを有する構成、陽極4側の界面近傍での極大値と陰極8側の界面近傍での極大値との差が20重量%以内である構成、及び、それらを組み合わせた構成等のような、略対称形状であってもよい。このような略対称形状であっても、上記(B)の特徴による効果を奏することができる。
以上より、実施形態1の有機EL表示パネルによれば、上記(A)の特徴による効果に加えて、上記(B)の特徴による効果を更に奏することができる。また、実施形態1の有機EL表示パネルでは、発光ドーパント材料の濃度を、発光部6a全体にわたって増加させているわけではなく、混色が発生しやすい陽極4側及び陰極8側で増加させているため、発光特性に与える影響はないと言える。
ここで、図2に示すような発光ドーパント材料の濃度分布を有する発光部6aを形成する方法としては、例えば、蒸着装置を用いる場合、単に、発光部6aを構成する各材料の蒸着中のレートを変更させればよく、簡単な成膜条件の調整によって、図2に示すような発光ドーパント材料の濃度分布を実現することができる。
なお、有機EL素子3aは、実施形態1の構成以外に、正孔注入層、電子注入層、正孔ブロッキング層、及び、電子ブロッキング層を適宜含んでもよいし、正孔注入層と正孔輸送層5とを一体化した正孔注入層兼正孔輸送層や、電子注入層と電子輸送層7とを一体化した電子注入層兼電子輸送層のような2以上の機能を有する層を含んでもよい。また、有機EL素子3aが有する各層の配置を逆転させた構成、すなわち、基板2側から順に、陰極8、電子輸送層7、発光部6a、正孔輸送層5、及び、陽極4が配置された構成であっても、実施形態1の有機EL表示パネルと同様な効果を奏することは言うまでもない。
[実施形態2]
実施形態2は、基板側から順に、陽極、発光部、及び、陰極を含む有機EL表示パネルに関し、発光ドーパント材料の濃度が、発光部の厚み方向に対して、陽極側及び陰極側の両界面近傍で極大値を有し、かつ、実施形態1とは異なる対称形状の分布を有する構成に関する。実施形態2の有機EL表示パネルは、発光ドーパント材料の濃度分布以外、実施形態1の有機EL表示パネルと同様であるため、重複する点については説明を省略する。
実施形態2は、基板側から順に、陽極、発光部、及び、陰極を含む有機EL表示パネルに関し、発光ドーパント材料の濃度が、発光部の厚み方向に対して、陽極側及び陰極側の両界面近傍で極大値を有し、かつ、実施形態1とは異なる対称形状の分布を有する構成に関する。実施形態2の有機EL表示パネルは、発光ドーパント材料の濃度分布以外、実施形態1の有機EL表示パネルと同様であるため、重複する点については説明を省略する。
図5は、実施形態2の有機EL表示パネルの画素を示す断面模式図である。図5に示すように、有機EL表示パネル1bは、基板2と、基板2上に配置された有機EL素子3bとを有している。有機EL素子3bは、基板2側から順に、陽極4、正孔輸送層5、発光部6b、電子輸送層7、及び、陰極8を有している。
次に、発光部6bを構成する発光ドーパント材料の濃度について、図6を用いて説明する。図6は、図5中の線分a-a’に対応する発光ドーパント材料の濃度を示すグラフである。図6中の縦軸は、発光ドーパント材料の濃度を示し、横軸は、図5中の線分a-a’上の位置を示す。図6に示すように、発光ドーパント材料の濃度は、線分a-a’の方向、すなわち、発光部6bの厚み方向に対して、下記(C)及び(D)の特徴を有している。
(C)発光部6bの陽極側の界面(第1の界面)、及び、発光部6bの陰極側の界面(第2の界面)近傍で極大値Cmax(重量%)を有している。
(D)発光部6bの陽極側の界面、及び、発光部6bの陰極側の界面側から連続的に減少し、かつ、対称形状の分布を有している。更に、発光部6bの中央部を含む領域で、発光ドーパント材料の濃度がCcent(中央部での発光ドーパント材料の濃度:重量%)である定濃度領域を有している。
上記(C)及び(D)の特徴が奏する効果について、以下に説明する。
(C)発光部6bの陽極側の界面(第1の界面)、及び、発光部6bの陰極側の界面(第2の界面)近傍で極大値Cmax(重量%)を有している。
(D)発光部6bの陽極側の界面、及び、発光部6bの陰極側の界面側から連続的に減少し、かつ、対称形状の分布を有している。更に、発光部6bの中央部を含む領域で、発光ドーパント材料の濃度がCcent(中央部での発光ドーパント材料の濃度:重量%)である定濃度領域を有している。
上記(C)及び(D)の特徴が奏する効果について、以下に説明する。
まず、上記(C)の特徴が奏する効果について説明する。上記(C)の特徴は、実施形態1で既に説明した上記(A)の特徴と同様である。よって、発光部6bを構成する発光ドーパント材料の濃度が上記(C)の特徴を有することで、上記(A)の特徴と同様な効果を奏することは言うまでもない。
以上より、実施形態2の有機EL表示パネルによれば、混色の影響を充分に抑制し、表示品位を向上することができる。また、所望の発光色を得ることができるため、色特性の低下や、色再現範囲の低下が発生しない、高性能な有機EL表示パネルを得ることができる。
次に、上記(D)の特徴が奏する効果について説明する。上記(D)の特徴は、発光部6bの中央部を含む領域で定濃度領域を有すること以外、実施形態1で既に説明した上記(B)の特徴と同様である。よって、発光部6bを構成する発光ドーパント材料の濃度が上記(D)の特徴を有することで、上記(B)の特徴と同様な効果を奏することは言うまでもない。実施形態2の有機EL表示パネルによれば、この効果に加えて、以下の追加効果を更に奏することができる。
有機EL表示パネルの発光部において、発光位置(キャリアの再結合位置)が、駆動条件によって移動する場合がある。例えば、発光位置が、駆動電圧を上昇させるに伴って、発光部の中央部から陽極側又は陰極側へ移動する場合がある。実施形態1の有機EL表示パネルにおいては、図2に示すように、発光部6aを構成する発光ドーパント材料の濃度が、発光部6aの中央部からずれると徐々に増加しているため、発光スペクトルや発光効率が変動しやすくなることがある。これに対して、実施形態2の有機EL表示パネルにおいては、図6に示すように、発光部6bを構成する発光ドーパント材料の濃度が、発光部6bの中央部を含む領域で定濃度領域を有しているため、このような定濃度領域の範囲内で発光位置が移動する場合は、発光スペクトルや発光効率の変動を抑制することができる。その結果、広範囲の駆動条件下で安定的な発光特性を維持することができる。このような定濃度領域の範囲は、発光部を構成する材料(発光ドーパント材料、及び、発光ホスト材料)の組み合わせや混合比(重量比)等によって適宜設計することができ、駆動条件を考慮した上で、発光位置に最適なものとすることができる。
ここで、発光部6bの中央部での発光ドーパント材料の濃度Ccentは、発光部6bを構成する材料や、その発光色等によって変動するが、20重量%未満であることが好ましい。なお、発光部6bを構成する発光ドーパント材料が複数存在する場合、各発光ドーパント材料の濃度の和に対して、Ccentを定義する。また、発光ドーパント材料の濃度が対称形状の分布を有するとしたが、例えば、定濃度領域の中心位置が発光部6bの中央部から5nm以内の範囲である構成、陽極4側の界面近傍での極大値と陰極8側の界面近傍での極大値との差が20重量%以内である構成、及び、それらを組み合わせた構成等のような、略対称形状であってもよい。このような略対称形状であっても、上記(D)の特徴による効果を奏することができる。また、発光ドーパント材料の濃度がCcentである定濃度領域は、発光部6bを構成する材料や、その発光色等によって変動するが、例えば、Ccent±10重量%以内の濃度範囲で、その厚みが20nm以上である領域であってもよい。
以上より、実施形態2の有機EL表示パネルによれば、上記(C)の特徴による効果に加えて、上記(D)の特徴による効果を更に奏することができる。また、実施形態2の有機EL表示パネルでは、発光ドーパント材料の濃度を、発光部6b全体にわたって増加させているわけではなく、混色が発生しやすい陽極4側及び陰極8側で増加させているため、発光特性に与える影響はないと言える。
ここで、図6に示すような発光ドーパント材料の濃度分布を有する発光部6bを形成する方法としては、例えば、蒸着装置を用いる場合、単に、発光部6bを構成する各材料の蒸着中のレートを変更させればよく、簡単な成膜条件の調整によって、図6に示すような発光ドーパント材料の濃度分布を実現することができる。
[付記]
以下に、本発明に係る有機EL表示パネルの好ましい態様の例を挙げる。各例は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよい。
以下に、本発明に係る有機EL表示パネルの好ましい態様の例を挙げる。各例は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよい。
上記発光ドーパント材料の濃度は、上記複数の発光部の各々の厚み方向に対して、略対称形状の分布を有するものであってもよい。上記発光ドーパント材料の濃度は、上記複数の発光部の各々の厚み方向に対して、上記第1及び第2の界面側から上記複数の発光部の各々の中央部に向かって連続的に減少し、上記中央部で極小値を有するものであってもよい。これにより、キャリア分布及び発光分布の局在化を防止し、広範囲の駆動条件下で安定的な発光を実現することができる。
上記発光ドーパント材料の濃度は、上記複数の発光部の各々の厚み方向に対して、上記第1及び第2の界面側から連続的に減少し、上記複数の発光部の各々の中央部を含む領域で定濃度領域を有するものであってもよい。これにより、キャリア分布及び発光分布の局在化を防止し、広範囲の駆動条件下で安定的な発光を実現することができる。更に、発光位置が駆動条件によって上記中央部から移動する場合に、発光スペクトルや発光効率の変動を抑制し、広範囲の駆動条件下で安定的な発光特性を維持することができる。
上記定濃度領域の厚みは、20nm以上であってもよい。これにより、発光位置が駆動条件によって上記中央部から移動する場合に、発光スペクトルや発光効率の変動を更に抑制し、より広範囲の駆動条件下で安定的な発光特性を維持することができる。
上記極大値は、上記濃度が測定された厚みにおける上記複数の発光部の各々の全量に対して、50重量%以上であってもよい。これにより、混色の影響をより抑制することができる。
上記極大値は、上記濃度が測定された厚みにおける上記複数の発光部の各々の全量に対して、90重量%未満であってもよい。極大値が90重量%以上である場合、発光ドーパント材料自身がキャリアトラップとなり、発光効率が低下してしまう場合がある。
上記発光ドーパント材料の濃度が20重量%以上である領域の厚みは、10nm以下であってもよい。上記発光ドーパント材料の濃度が50重量%以上である領域の厚みは、5nm以下であってもよい。これにより、発光ドーパント材料自身のキャリアトラップ効果を充分に防止し、発光効率の低下を防止することができる。
1a、1b、101:有機EL表示パネル
2:基板
3a、3b、103:有機EL素子
4:陽極
5:正孔輸送層
6a、6b、6R、6G、6B:発光部
7:電子輸送層
8:陰極
9:微小混入層
10:蒸着装置
11:ノズル
12:蒸着源
13a、13b、13R、13G、13B:開口
14:制限板
15:マスク
16:蒸着流
17R、17G、17B:画素
18:エッジカバー
19:発光層
AR1:定濃度領域
AR2、AR3、AR4、AR5:混色領域
2:基板
3a、3b、103:有機EL素子
4:陽極
5:正孔輸送層
6a、6b、6R、6G、6B:発光部
7:電子輸送層
8:陰極
9:微小混入層
10:蒸着装置
11:ノズル
12:蒸着源
13a、13b、13R、13G、13B:開口
14:制限板
15:マスク
16:蒸着流
17R、17G、17B:画素
18:エッジカバー
19:発光層
AR1:定濃度領域
AR2、AR3、AR4、AR5:混色領域
Claims (9)
- 基板と、
前記基板上に配置された有機エレクトロルミネッセンス素子とを備える有機エレクトロルミネッセンス表示パネルであって、
前記有機エレクトロルミネッセンス素子は、
陽極、
発光層、及び、
陰極を順に含み、
前記発光層は、複数の発光部から構成されており、
隣接する前記複数の発光部は、互いに異なる発光色を示し、
前記複数の発光部の各々は、発光ドーパント材料を含有し、
前記発光ドーパント材料の濃度は、前記複数の発光部の各々の厚み方向に沿って変化し、かつ、前記陽極側の第1の界面及び前記陰極側の第2の界面近傍で極大値を有し、
前記極大値は、前記濃度が測定された厚みにおける前記複数の発光部の各々の全量に対して、20重量%以上であ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パネル。 - 前記発光ドーパント材料の濃度は、前記複数の発光部の各々の厚み方向に対して、略対称形状の分布を有することを特徴とする請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示パネル。
- 前記発光ドーパント材料の濃度は、前記複数の発光部の各々の厚み方向に対して、前記第1及び第2の界面側から前記複数の発光部の各々の中央部に向かって連続的に減少し、前記中央部で極小値を有することを特徴とする請求項2に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示パネル。
- 前記発光ドーパント材料の濃度は、前記複数の発光部の各々の厚み方向に対して、前記第1及び第2の界面側から連続的に減少し、前記複数の発光部の各々の中央部を含む領域で定濃度領域を有することを特徴とする請求項2に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示パネル。
- 前記定濃度領域の厚みは、20nm以上であることを特徴とする請求項4に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示パネル。
- 前記極大値は、前記濃度が測定された厚みにおける前記複数の発光部の各々の全量に対して、50重量%以上であることを特徴とする請求項1~5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パネル。
- 前記極大値は、前記濃度が測定された厚みにおける前記複数の発光部の各々の全量に対して、90重量%未満であることを特徴とする請求項1~6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パネル。
- 前記発光ドーパント材料の濃度が20重量%以上である領域の厚みは、10nm以下であることを特徴とする請求項1~7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パネル。
- 前記発光ドーパント材料の濃度が50重量%以上である領域の厚みは、5nm以下であることを特徴とする請求項1~8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パネル。
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