JP2006100192A - 有機ｅｌ表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 有機ＥＬ表示装置の光取り出し効率を向上させることにある。
【解決手段】 基板上にマトリクス状に形成される複数の第１電極と、前記第１電極と対向して配置される第２電極と、前記第１電極および前記第２電極間に挟持され、少なくとも発光層を含む有機物層と、を備えた有機ＥＬ表示装置であって、前記有機物層内に光散乱性微小球が分散された層が配されることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置の製造方法に関する。

有機ＥＬ表示装置は自己発光表示装置であるため、視野角が広く、応答速度が速い。また、バックライトが不要であるため、薄型軽量化が可能である。これらの理由から、近年、有機ＥＬ表示装置は、液晶表示装置に代わる表示装置として注目されている。

有機ＥＬ表示装置の主要部である有機ＥＬ素子は、光透過性の前面電極と、これと対向した光反射性または光透過性の背面電極と、それらの間に介在すると共に発光層を含んだ有機物層とで構成されている。有機ＥＬ素子は、有機物層に電気を流すことにより発光する電荷注入型の自発光素子である。そして、この発光光は、指向性のない自然放出光として有機ＥＬ素子からガラス基板を介して素子外部へ放射される。

ところで、有機ＥＬ素子の輝度は、これに流す電流の大きさに応じて増加する。しかしながら、電流密度を高めると消費電力が大きくなるのに加え、有機ＥＬ素子の寿命が著しく短くなる。したがって、高輝度、低消費電力、長寿命を同時に実現するには、有機ＥＬ素子が放出する光を有機ＥＬ表示装置の外部へとより効率的に取り出すこと、すなわち光の取り出し効率を向上させること、が重要である。

このような中、光取り出し効率を向上させるため、有機ＥＬ素子に接する光散乱層を備える構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１２７９４２号公報

本発明の目的は、有機ＥＬ表示装置において、光取り取り出し効率をより向上させることにある。また、その製造方法において、生産性を向上させることにある。

この発明の第１の様態による有機ＥＬ表示装置は、
基板上にマトリクス状に形成される複数の第１電極と、
前記第１電極と対向して配置される第２電極と、
前記第１電極および前記第２電極間に挟持され、少なくとも発光層を含む有機物層と、を備えた有機ＥＬ表示装置であって、
前記有機物層内に光散乱性微小球が分散された層が配されることを特徴とする。

この発明の第１の様態による有機ＥＬ表示装置の製造方法は、
基板上にマトリクス状に形成される複数の第１電極と、前記第１電極と対向して配置される第２電極と、前記第１電極および前記第２電極間に挟持され、少なくとも発光層を含む有機物層と、を備えた有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、
前記有機物層のうちの少なくとも一層は、光散乱性微小球が混入された高分子材料を塗布することにより形成されることを特徴とする。

本発明によると、光取り出し効率をより向上させることができる。また、その製造方法において、生産性を向上させることができる。

以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同様または類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の一実施態様に係る有機ＥＬ表示装置１を概略的に示す断面図であり、図２はその主要部分を拡大して概略的に示す断面図である。図１および図２では、有機ＥＬ表示装置１を、その表示面、すなわち前面または光出射面、が下方を向き、背面が上方を向くように描いている。

図１に示す有機ＥＬ表示装置１は、アクティブマトリクス型駆動方式を採用した下面発光型のフルカラー有機ＥＬ表示装置１である。この有機ＥＬ表示装置１は、アレイ基板２と、封止部材３とを含んでいる。

封止部材３はここではガラス基板であり、封止部材３のアレイ基板２との対向面は、例えば凹形状を有している。アレイ基板２と封止部材３とは、周縁部同士が例えば接着剤やフリットシールなどで結合しており、これにより、それらの間に気密空間を形成している。この気密空間は、例えば窒素ガスなどの不活性ガスが充填されているか又は真空である。また、有機ＥＬ表示装置１の表示面側の最表面には外光反射を抑制するため、偏光板４を備えてもよい。

アレイ基板２は、例えば、ガラス基板などの絶縁性の支持基板１０を含んでいる。支持基板１０上には、複数の画素がマトリクス状に配列している。

各画素は、画素回路と有機ＥＬ素子４０とを含んでいる。

画素回路は、例えば、一対の電源端子間で有機ＥＬ素子４０と直列接続された駆動トランジスタ（図示せず）及び出力スイッチ２０と、画素スイッチ（図示せず）とを含んでいる。駆動トランジスタは、そのゲートが画素スイッチを介して画素の列毎に配線される映像信号線（図示せず）に接続されており、映像信号線から供給される映像信号に対応した大きさの電流を出力スイッチ２０を介して有機ＥＬ素子４０へ出力する。また、画素スイッチのゲートは、画素の行毎に配線される走査信号線（図示せず）に接続されており、走査信号線から供給される走査信号によりスイッチング動作が制御される。尚、これらの画素には、他の構造を採用することも可能である。

支持基板１０上には、アンダーコート層１２として、例えば、ＳｉＮ_Ｘ層とＳｉＯ_Ｘ層とが順次積層されている。アンダーコート層１２上には、例えばチャネル及びソース・ドレインが形成されたポリシリコン層である半導体層１３、例えばＴＥＯＳ（ＴｅｔｒａＥｔｈｙｌ ＯｒｔｈｏＳｉｌｉｃａｔｅ）などを用いて形成されるゲート絶縁膜１４、及び例えばＭｏＷなどからなるゲート絶縁膜１４が順次積層されており、それらはトップゲート型の薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称す）を構成している。この例では、画素スイッチ、出力スイッチ２０、駆動トランジスタのＴＦＴとして利用している。また、ゲート絶縁膜１４上には、ゲート電極１５と同一工程で形成可能な走査信号線がさらに配置されている。

ゲート絶縁膜１４およびゲート電極１５は、例えばプラズマＣＶＤ法などにより成膜されたＳｉＯ_Ｘなどからなる層間絶縁膜１７で被覆されている。層間絶縁膜１７上にはソース・ドレイン電極が配置されており、それらは、例えばＳｉＮ_Ｘなどからなるパッシベーション膜１８で被覆されている。ソース・ドレイン電極は、例えばＭｏ／Ａｌ／Ｍｏの三層構造を有しており、層間絶縁膜１７に設けられたコンタクトホールを介してＴＦＴのソース・ドレインにそれぞれ電気的に接続されている。また、層間絶縁膜１７上には、ソース・ドレイン電極と同一の工程で形成可能な映像信号線がさらに配置されている。

パッシベーション膜１８上には、光反射性の第１電極４１が、互いから離間されて並置されている。各第１電極４１は、パッシベーション膜１８に設けた貫通孔を介して出力スイッチ２０のドレイン電極に接続されている。

第１電極４１は、この例では陽極である。第１電極４１の材料として、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などの透明導電酸化物を用いることができる。

パッシベーション膜１８上には、さらに隔壁絶縁層５０が配置されている。この隔壁絶縁層５０には、第１電極４１に対応した位置に貫通孔が設けられている。隔壁絶縁層５０は、例えば、有機絶縁層であり、フォトリソグラフィ技術を用いて形成することができる。

隔壁絶縁層５０の貫通孔内で露出した第１電極４１上には、発光層４２０を含んだ有機物層４２が配置されている。ここでは、一例として、有機物層４２は正孔輸送層４２２と発光層４２０の２層構造であるが、正孔注入層、ブロッキング層、電子輸送層、電子注入層、バッファ層などを含むこともでき、またこれらを機能的に複合した層を含んでもよい。有機物層４２は、発光層４２０以外の層を含むことができ、発光層４２０が有機系材料であればよく、発光層４２０以外の層は無機系材料でも有機系材料でも構わない。

正孔輸送層４２２は、ここでは高分子系材料であるＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを第１電極４１上に塗布・乾燥し、形成された薄膜である。

発光層４２０は、例えば、発光色が赤色、緑色、または青色のルミネセンス性有機化合物中に微小球６０を分散した薄膜である。

隔壁絶縁層５０及び有機物層４２は、光透過性の第２電極４３で被覆されている。第２電極４３は、ここでは各画素共通に連続して設けられた陰極である。第２電極４３は、パッシベーション膜１８と平坦化層と隔壁絶縁層５０とに設けられたコンタクトホール（図示せず）を介して、映像信号線と同一の層上に形成された電源配線に電気的に接続されている。それぞれの有機ＥＬ素子４０は、これら第１電極４１、有機物層４２、第２電極４３により構成されている。

本発明においては、発光層４２０中に微小球６０が分散配置された構造とすることで、有機ＥＬ素子４０外部に光散乱層を有する構造と比べ、光取り出し効率を向上させることができる。つまり、発光点近傍に光の進行方向を制御する微小球６０が配置されるため、より短い距離で光の進路を制御し、発光層４２０中を導波する際に端面で生じる光の吸収を低減した状態で効率よく出射させることができる。

発光層４２０は、例えば高分子発光溶液中に微小球６０を分散した溶液をインクジェット法などの塗布技術を用いて成膜することができる。このように、発光層４２０とは独立した光散乱層を有する場合と比べ、プロセス数を増大することなく、生産性よく光取り出し機能を有する発光層４２０を製造することが可能となる。

尚、発光層４２０に分散した微小球６０は、発光層４２０の膜厚より小さい径のものを用い、発光溶液中の微小球６０の濃度は各画素の発光面積の１５％以上、望ましくは３０％〜４０％程度となる様に調整した。これにより、微小球６０を混入したことによる画素内の非発光エリアの形成を抑制すると共に、良好な光取り出し効率を得ることができる。

尚、上述の実施形態においては、有機物層４２のうち発光層４２０内に微小球６０を分散させた場合について説明したが、これに限定されず、有機物層４２中の他の層内に微小球６０を分散し、光取り出し機能をもたせることもできる。例えば図３に示すように、正孔輸送層４２２中に微小球６０を分散し、光取り出し機能をもたせてもよい。

また、上記の実施形態においては、有機ＥＬ表示装置１の第１電極４１側より支持基板１０を介して外部に発光光を出射する下面発光型の有機ＥＬ表示装置１について説明したが、これに限定されず、第２電極４３側より光を出射する上面発光型を採用してもよい（図４）。この場合、第２電極４３に光透過性をもたせ、第１電極４１側に光反射性をもたせる。第１電極４１に光透過性の材料を用いる場合には、第１電極４１とは独立に光反射層を設ければよい。

また、封止構造に関しては、上述の実施形態においては、ガラス基板等の封止部材３をアレイ基板２との間に気密空間をもたせた構造で封止したが、この構成に限定されず、第２電極４３上に保護薄膜を配置し、アレイ基板２の表示エリアを被覆する薄膜封止構造を用いてもよい。

各画素に対応して配置される隔壁絶縁層５０の貫通孔にて露出される第１電極４１上にＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ溶液を、インクジェット法を用いて塗布・乾燥し、正孔輸送層４２２を形成する。

ついで、隔壁絶縁層５０の貫通孔内であって正孔輸送層４２２上に、高分子発光溶液に微小球６０としてシリカ球を混入した溶液を塗布・乾燥させる。乾燥後の発光層４２０膜厚１００ｎｍに対し、シリカ球は直径３０ｎｍ程度のものを用いた。またシリカ球の濃度は、各画素内の発光面積の３５％程度に相当する面積となるよう調整した。

さらに、発光層４２０上に蒸着等により第２電極４３を形成する。ここでは、第１電極４１は陽極としてＩＴＯ膜にて形成し、第２電極４３は陰極としてアルカリ金属とＡｌを積層した。

このような有機ＥＬ表示装置１の発光効率を測定したところ、従来の微小球６０を分散させない有機ＥＬ表示装置１と比較し、発光効率を５０％向上させることができた。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

図１は、本発明の一例を示す有機ＥＬ表示装置の概略断面図である。 図２は、図１の主要部を拡大して示す概略断面図である。 図３は、本発明の他の例を示す有機ＥＬ表示装置の概略断面図である。 図４は、本発明の他の例を示す有機ＥＬ表示装置の概略断面図である。

符号の説明

１…有機ＥＬ表示装置
２…アレイ基板
３…封止部材
４…偏光板
１０…支持基板
４０…有機ＥＬ素子
４１…第１電極
４２…有機物層
４３…第２電極
５０…隔壁絶縁層
６０…微小球
４２０…発光層
４２２…正孔輸送層

Claims (5)

1. 基板上にマトリクス状に形成される複数の第１電極と、
   前記第１電極と対向して配置される第２電極と、
   前記第１電極および前記第２電極間に挟持され、少なくとも発光層を含む有機物層と、を備えた有機ＥＬ表示装置であって、
   前記有機物層内に光散乱性微小球が分散された層が配されることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
2. 前記有機ＥＬ表示装置は、フルカラー方式であることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ表示装置。
3. 前記有機ＥＬ表示装置は、前記発光層内に前記光散乱微小球が分散されることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ表示装置。
4. 基板上にマトリクス状に形成される複数の第１電極と、前記第１電極と対向して配置される第２電極と、前記第１電極および前記第２電極間に挟持され、少なくとも発光層を含む有機物層と、を備えた有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、
   前記有機物層のうちの少なくとも一層は、光散乱性微小球が混入された高分子材料を塗布することにより形成されることを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法。
5. 前記高分子材料は、インクジェット方式により塗布されることを特徴とする請求項４記載の表示装置。
   

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