(57)【要約】【課題】  湿式法により簡便に発光層を形成でき、かつ長寿命な有機発光表示装置を提供する。【解決手段】  有機発光表示装置は、発光層と、発光層を挟持する上部電極及び下部電極と、を具備する有機発光表示装置であって、上部電極及び前記下部電極のいずれか一方は発光層からの発光光を透過する透明電極であり、他方は発光層からの発光光を反射する反射電極であり、上部電極と下部電極との間に水分捕獲層が配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光層と、
前記発光層を挟持する上部電極及び下部電極と、
を具備する有機発光表示装置であって、
前記上部電極及び前記下部電極のいずれか一方は前記発光層からの発光光を透過する透明電極であり、他方は前記発光層からの発光光を反射する反射電極であり、前記上部電極と前記下部電極との間に水分捕獲層が配置されていることを特徴とする有機発光表示装置。
【請求項２】
前記水分捕獲層が、前記発光層と前記上部電極との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の有機発光表示装置。
【請求項３】
さらに、ブロッキング層及び電子輸送層が、前記上部電極と前記下部電極との間に配置され、前記水分捕獲層が前記ブロッキング層と前記電子輸送層との間に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の有機発光表示装置。
【請求項４】
前記水分捕獲層が、前記発光層に隣接しており、前記発光層は、前記水分捕獲層に隣接する側のドーパント濃度がその反対側と比べて小さいことを特徴とする請求項２に記載の有機発光表示装置。
【請求項５】
前記水分捕獲層が、前記発光層に隣接しており、前記発光層の発光領域が前記水分捕獲層から離れていることを特徴とする請求項２に記載の有機発光表示装置。
【請求項６】
さらに、ブロッキング層が、前記上部電極と前記下部電極との間に配置され、前記水分捕獲層が、前記発光層と前記ブロッキング層との間に配置され、前記発光層が電子輸送性材料を含むことを特徴とする請求項２に記載の有機発光表示装置。
【請求項７】
さらに、表面を撥水処理したバンクが、前記上部電極と前記下部電極との間に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の有機発光表示装置。
【請求項８】
前記発光層の発光ドーパントが、非対称構造であることを特徴とする請求項２に記載の有機発光表示装置。
【請求項９】
前記発光層を構成する材料の少なくとも１つが、非対称構造であることを特徴とする請求項２に記載の有機発光表示装置。
【請求項１０】
前記発光層は、高分子材料を含むことを特徴とする請求項２に記載の有機発光表示装置。
【請求項１１】
撥液性を有する薄膜が、画素間に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の有機発光表示装置。
【請求項１２】
前記水分捕獲層が、金属及び／又は金属酸化物を含むことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の有機発光表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機発光表示装置が次世代平面型表示装置として注目されている。この有機発光表示装置は、自発光，広視野角，高速応答特性などの優れた特性を有する。
【０００３】
通常、有機発光素子の構造は、ガラス基板上にＩＴＯ等の透明電極，正孔輸送層，発光層，電子輸送層等からなる有機ＥＬ層、及び低仕事関数の反射電極が形成されて構成され、発光光は電極を透過して、ガラス基板裏面から取り出される。
【０００４】
このような有機発光表示装置では、各有機層を真空蒸着法で形成することにより、高効率，長寿命が実現できるようになってきた。例えば、R. Meerheimらにより、初期５００cd／ｍ2の輝度であれば、１５０万時間以上の輝度半減時間を有する赤色有機発光素子が真空蒸着法にて作製できることが非特許文献１に開示されている。一方、真空蒸着法を用いずに有機発光表示装置を作製する方法として、スピンコート法やインクジェット法により有機層を形成する方法がある。このような湿式法で形成された有機発光表示装置の寿命や効率は、真空蒸着法で形成された有機発光素子と比較して小さい。高分子材料を用いて、スピンコート法で形成された赤色有機発光素子の寿命は初期５００cd／ｍ2で約１０万時間と非特許文献２に開示されているが、非特許文献１と比較すると、約１／１０、寿命が短くなっている。
【０００５】
また、最近は低分子材料を塗布法で形成する検討がなされており、非特許文献３に開示されているが、赤色有機発光素子の寿命は初期５００cd／ｍ2で約２５０００時間以上であり、特許文献１で示されたような、低分子材料を用い、蒸着法で形成した素子と比較すると、寿命が短い。このように湿式法で発光層を形成した素子は寿命が短い。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１８５９６７号公報
【非特許文献１】Appl. Phys. Lett., 89, 061111(2006)
【非特許文献２】IDW’06、p.441(2006)
【非特許文献３】IDW’07，p241(2007)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、湿式法により簡便に発光層を形成でき、かつ長寿命な有機発光表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明の有機発光表示装置は、発光層と、前記発光層を挟持する上部電極及び下部電極と、を具備する有機発光表示装置であって、前記上部電極及び前記下部電極のいずれか一方は前記発光層からの発光光を透過する透明電極であり、他方は前記発光層からの発光光を反射する反射電極であり、前記上部電極と前記下部電極との間に水分捕獲層が配置されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成によれば、水分による発光層の劣化を抑制でき、長寿命な有機発光表示装置を簡便に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の有機発光表示装置の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、下部電極側から発光光を取り出すボトムエミッション型の有機発光表示装置の赤色画素部の断面図の構成例である。図１では、ガラス基板１の上に、順に、第一層間絶縁膜２，第二層間絶縁膜３，電源線４，画像信号線５，第三層間絶縁膜６，透明電極７（下部電極），バンク８，有機ＥＬ層９，ブロッキング層１０，水分捕獲層１１，電子輸送層１２，上部電極１３（反射電極）を配置している。図２は、有機ＥＬ層９の画素中央部の断面構造を示す図である。有機ＥＬ層９は、図２中、下から順に、正孔注入層１４，正孔輸送層１５，発光層１６を備えている。
【００１２】
水分捕獲層１１は、透明電極７（下部電極）と反射電極１３（上部電極）との間に配置している。
【００１３】
下部電極７は、発光層１６からの発光光の透過性を有する透明電極である。下部電極７には、ＩＴＯを用いており、パターン形成はホトリソグラフィーで行うことができる。下部電極７に用いられる陽極材料は、ＩＴＯ以外に、ＩＺＯなどの導電性酸化物や、薄いＡｇなどの仕事関数の大きい金属など、透明性と高い仕事関数を有する材料であれば用いることができる。
【００１４】
バンク８は、隣接する画素を分離するものである。バンク８には、アクリル系レジスト材料を用いている。パターン形成はホトリソグラフィーを用いて行った。加熱処理によりバンク８を不溶化したのち、ＣＦ4プラズマ処理により、バンク８表面を撥水化する。バンク８の材料は、アクリル系レジストに限られるわけではなく、ポリイミド樹脂，フェノール樹脂，ノボラック樹脂，エポキシ樹脂などの各種高分子材料を用いることができる。
【００１５】
正孔注入層１４は、正孔を下部電極７から注入する層である。正孔注入層１４には、ＰＥＤＯＴ（poly(3,4-ethylene dioxythiophene)：ＰＳＳ（polystyrene sulfonate）を用いている。正孔注入層１４に用いられる材料は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳに限られるわけではなく、ポリピロール系材料やトリフェニルアミン系ポリマーなどの材料を用いることができる。また、低分子材料と組み合わせてもよく、フタロシアニン類化合物やスターバーストアミン系化合物なども用いることができる。
【００１６】
正孔輸送層１５は、正孔を輸送する層である。正孔輸送層１５には、アリルアミン系ポリマーを用いている。これ以外に、ポリフルオレン系，ポリパラフェニレン系，ポリアリーレン系，ポリカルバゾール系の各種ポリマーを用いることができる。
【００１７】
発光層１６は、注入された正孔，電子が再結合し、材料固有の波長で発光する層である。発光層１６は、ホスト材料と発光ドーパントを含んでいる。ここでは、ホスト材料には下記のｈ−１で表されるＣＢＰ（４，４′−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル），発光ドーパントには下記のｄ−１で表されるＩｒ錯体を用いた。ホスト材料と発光ドーパントとの重量比は、１０：１とした。上記のホスト材料と発光ドーパントを溶解した塗液を作製し、塗液から湿式法で発光層１６を形成した。湿式法としては、例えば、インクジェット法，印刷法，スプレー法などが適用可能である。本実施例ではインクジェット法を用い、固形分濃度が０.５ｗｔ％の溶液を用いて製膜した。インクジェット法で形成する場合には、溶液（インク）の粘度は１〜２０mPa・ｓ（室温）が望ましい。溶液の固形分濃度の制約は特になく、所望の膜厚を形成できるような固形分濃度であればよい。溶液には、芳香族系，アルコール系などの極性溶媒を混合した溶媒を用いた。これら溶媒を単独で使用してもよい。
【００１８】
【化１】
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それぞれの材料は、上記の材料に限定されるわけではない。例えば、ホスト材料としては、４，４′，４″−トリ（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（ＴＣＴＡ）やＮ，Ｎ′−ジカルバゾリル−３，５−ベンゼン（ｍＣＰ）などのカルバゾール誘導体や、アルミニウム（III）ビス（２−メチル−８−キノリナト）４−フェニルフェノレート）（Ｂａｌｑ）などのキノリノール錯体やイリジウム錯体も用いることができる。また、これらの材料を２種類以上混合することもできる。また、上記の材料以外に、ポリカーボネートなどのバインダとなる高分子材料を混合して用いることができる。また、トリフェニルアミン誘導体のような正孔輸送材料やオキサジアゾール誘導体やトリアゾール誘導体などの電子輸送性材料も混合して用いることができる。発光ドーパントとしては、上記のＩｒ錯体だけではなく、その他のＩｒ錯体，Ｐｔ錯体，Ｏｓ錯体などの燐光発光材料を用いることができる。また、それ以外にもジスチリルアリレン誘導体やクマリン誘導体，キナクリドン誘導体などの蛍光発光材料も用いることができる。
【００１９】
ブロッキング層１０は、発光層１６で形成された励起子や発光層１６に注入された正孔が電子輸送層１２に注入されるのをブロッキングするものである。ブロッキング層１０には、アルミニウム（III）ビス（２−メチル−８−キノリナト）４−フェニルフェノレート）（Ｂａｌｑ）を用いた。ブロッキング層１０の材料は、この材料に限られるわけではなく、その他のキノリノール錯体，オキサゾール誘導体やトリアゾール錯体，多環縮合炭化水素などを用いることができる。
【００２０】
水分捕獲層１１は、本発明の特徴をなすものであり、素子の薄膜中の水分を捕獲するものである。水分捕獲層１１には、酸化バリウムを用いた。水分捕獲層１１の材料は、この材料に限られるわけではなく、酸化リチウム，酸化カルシウム，酸化ストロンチウム，酸化アルミニウム，５酸化２リンなどの酸化物、或いはＬｉ，Ｂａ，Ｃａ，Ｃｓなどの金属、或いは炭酸カルシウムなどの金属炭酸化物、［ｗ１］などのシッフ塩基などを用いることができる。これらを１種単独もしくは２種以上混合して用いてもよい。
【００２１】
【化２】
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電子輸送層１２は、電子を輸送する層である。電子輸送層１２には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ3）を用いた。電子輸送層１２の材料は、上記に限られるわけではなく、例えば、その他のキノリノール誘導体やオキサジアゾール誘導体，トリアゾール誘導体，フラーレン誘導体，フェナントロリン誘導体，キノリン誘導体などを用いることができる。
【００２２】
上部電極１３は、発光層１６からの発光光の反射性を有する反射電極である。上部電極１３には、ＬｉＦとＡｌの積層体を用いた。これらの材料に限られるわけではなく、ＬｉＦ以外に、Ｃｓ化合物，Ｂａ化合物，Ｃａ化合物などや電子輸送材料とＬｉ，Ｃｓなどのアルカリ金属，アルカリ土類金属や電子供与性の有機材料を共蒸着した材料を用いることができる。
【００２３】
図３は、比較例１として作成した赤色発光画素部の断面図である。また、図４に、有機ＥＬ層２９の断面図を示した。この比較例１は、水分捕獲層１１（図１参照）をもたないことが、図１とは異なる。
【００２４】
本実施例の赤色発光画素部の輝度半減寿命は、上記の比較例１の輝度半減寿命と比べて、１.２倍であった。このように本実施例の有機発光表示装置によれば、発光層１６の水分が低減し、水分による劣化が抑制され、長寿命化が可能である。
【００２５】
本実施例では、ブロッキング層１０や電子輸送層１２が各画素で共通となっている。本発明はその構造に特に限定されるわけではなく、ブロッキング層１０や電子輸送層１２が各画素で異なる材料を用いる構造でもよい。
【実施例２】
【００２６】
図５，図６は、実施例２の赤色発光画素部の断面図及び有機ＥＬ層４９の断面図である。図１との違いは、水分捕獲層５０が発光層５６とブロッキング層５１との間にあり、かつ発光層５６に含まれる発光ドーパント濃度がブロッキング層５１近傍が低く、正孔輸送層５５近傍が高い、いわゆる傾斜構造となっているところである。
【００２７】
本実施例の赤色発光画素部の輝度半減寿命は、上記の比較例１を比べて１.２倍であった。
【実施例３】
【００２８】
図７，図８は、実施例３の赤色発光画素部の断面図及び有機ＥＬ層６９の断面図である。図５との違いは、発光層７６の発光ホスト材料がＣＢＰではなく、Ｂａｌｑである点である。ＣＢＰは、正孔移動度と電子移動度が同程度であり、両方のキャリアを運ぶことのできる材料である。それと比較して、Ｂａｌｑは、電子移動度が正孔移動度より高い、所謂電子輸送性の材料である。そのため、電子と正孔の再結合が発光層７６の正孔輸送層７５近傍でおこる。
【００２９】
本実施例の赤色発光画素部の輝度半減寿命は上記の比較例１と比べて、１.５倍であった。
【実施例４】
【００３０】
本実施例の実施例１との違いは、発光層１６（図１参照）にポリカーボネートが含まれていることである。本実施例の赤色発光部の輝度半減寿命は、上記の比較例１を比べて１.３倍であった。
【００３１】
【化３】
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【実施例５】
【００３２】
図９は、実施例５の赤色発光部の断面図である。図１０は、図９の有機ＥＬ層９１の断面図である。実施例５は実施例１と下記の点以外は同一である。すなわち、水分捕獲層９０が、正孔注入層８９と正孔輸送層９４との間に配置されている。実施例５の赤色発光部の輝度半減寿命は、比較例１の輝度半減寿命と比べて、１.２倍であった。
【実施例６】
【００３３】
図１１は、実施例６の赤色発光画素部の断面図である。実施例６は実施例１と下記の点以外は同一である。すなわち、バンク８（図１参照）の代わりに、撥液性を有する薄膜を画素間に設置した（図１１には記載せず）。この撥液性を有する薄膜には、フッ素化合物を用いた。光照射により、可溶／不溶性を制御し、撥液性部が画素の間に形成させるようにした。これにより、発光層１１０を画素部にのみ形成できる。
【００３４】
また、比較例２は下記の点以外は実施例６と同じである。すなわち、比較例２では、水分捕獲層１１（図１参照）がない。実施例６の赤色発光部の輝度半減寿命は、比較例２と比べて、１.２倍であった。
【実施例７】
【００３５】
図１２は、実施例７の赤色発光画素部の断面図である。図１３は、図１２の有機ＥＬ層１２９の断面図である。実施例７は、実施例１と下記の点以外は同一である。すなわち、下部電極（透明電極）の代わりに、下部電極（反射電極）を用いた点である。下部電極（反射電極）にはＡｌ／ＩＴＯ積層膜を用いた。この材料は特にこれに限られるわけではなく、Ａｌの代わりに、Ａｇなどを用いることができる。また、ＩＴＯの代わりに、ＩＺＯ，ＺｎＯなどの透明電極を用いることができる。また、上記のような金属と透明導電性膜の積層構造ではなく、ＣｒやＭｏＷなども用いることができる。
【００３６】
比較例３は下記の点を除いて、実施例７と同一である。すなわち、水分捕獲層１３１（図１２参照）がない構造である。実施例７の赤色発光部の輝度半減寿命は、比較例３の電力効率と比べて、１.２倍であった。
【００３７】
実施例７では、有機発光表示装置はいずれも所謂トップカソード型トップエミッション構造であった。しかし、本発明の構造はそれに限定されるわけではなく、所謂トップアノード型構造にも適用可能である。
【００３８】
また、上記の実施例では、赤色発光部に関してのみ記載されているが、発光ドーパントや正孔輸送材料，電子輸送材料を適切に選択することにより、その他の色の発光部にも用いることができる。例えば、下記のような［ｄ２］，［ｄ３］の発光ドーパントを用いることにより、緑或いは青色に対応することができる。もちろん下記の材料の限定されるわけではなく、点対称でない構造の材料を用いることにより、更に性能を向上することが可能となる。
【００３９】
【化４】
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【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明によれば、長寿命な有機発光表示装置を簡便に作製可能であり、例えばテレビや各種情報端末等の表示装置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る有機発光表示装置の一実施例の赤色画素部の断面図である。
【図２】図１の有機ＥＬ層の断面図である。
【図３】本発明に係る有機発光表示装置の他の実施例の赤色画素部の断面図である。
【図４】図３の有機ＥＬ層の断面図である。
【図５】本発明に係る有機発光表示装置の他の実施例の赤色画素部の断面図である。
【図６】図５の有機ＥＬ層の断面図である。
【図７】本発明に係る有機発光表示装置の他の実施例の赤色画素部の断面図である。
【図８】図７の有機ＥＬ層の断面図である。
【図９】本発明に係る有機発光表示装置の他の実施例の赤色画素部の断面図である。
【図１０】図９の有機ＥＬ層の断面図である。
【図１１】本発明に係る有機発光表示装置の他の実施例の赤色画素部の断面図である。
【図１２】本発明に係る有機発光表示装置の他の実施例の赤色画素部の断面図である。
【図１３】図１２の有機ＥＬ層の断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１，２１，４１，６１，８１，１０１，１２１  ガラス基板
２，２２，４２，６２，８２，１０２，１２２  第一層間絶縁膜
３，２３，４３，６３，８３，１０３，１２３  第二層間絶縁膜
４，２４，４４，６４，８４，１０４，１２４  電源線
５，２５，４５，６５，８５，１０５，１２５  画像信号線
６，２６，４６，６６，８６，１０６，１２６  第三層間絶縁膜
７，２７，４７，６７，８７，１０７  透明電極（下部電極）
８，２８，４８，６８，８８，１２８  バンク
９，２９，４９，６９，９１，１２９  有機ＥＬ層
１０，３０，５１，７１，１１１，１３０  ブロッキング層
１１，５０，７０，９０，１１２，１３１  水分捕獲層
１２，３２，５２，７２，９２，１１３，１３２  電子輸送層
１３，３３，５３，７３，９３，１１４  上部電極
１４，３４，５４，７４，８９，１０８，１３４  正孔注入層
１５，３５，５５，７５，９４，１０９，１３５  正孔輸送層
１６，３６，５６，７６，９５，１１０，１３６  発光層
１２７  反射電極（下部電極）
１３３  透明電極（上部電極）
【図１】
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【図２】
2010010235.tif 000008
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010010235.tif 000012
【図７】
2010010235.tif 000013
【図８】
2010010235.tif 000014
【図９】
2010010235.tif 000015
【図１０】
2010010235.tif 000016
【図１１】
2010010235.tif 000017
【図１２】
2010010235.tif 000018
【図１３】
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