(57)【要約】【課題】  歩留りが良く、容易に製造可能な積層型有機ＥＬ表示装置の提供。【解決手段】  ２層積層型の有機ＥＬ表示装置であって、積層された発光素子の１層は発光色毎に塗り分けされる。また、光取り出し側の有機発光層とその有機発光層上に形成された電極は、全画素にわたって共通に形成されると共に、有機発光層の間の中間電極はパターニングされている。【選択図】  図１
2010021064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つ以上の画素を有すると共に、前記画素は少なくとも２つ以上のサブピクセルで構成され、前記サブピクセルは少なくとも発光層を含む有機発光層を電極で狭持してなる発光素子を２層積層して構成され、前記発光素子の電極間に電圧を印加することにより前記各発光層を発光させる有機ＥＬ表示装置において、光取り出し側の前記有機発光層と前記有機発光層上に形成された電極は全画素にわたって共通に形成されており、前記積層された有機発光層の間の中間電極はパターニングされていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
前記各画素は、第１サブピクセルと第２サブピクセルとで構成され、前記第１サブピクセルは、第１の色に発光する第１有機発光層と、第３の色に発光する第３有機発光層とが積層されて構成されており、前記第２サブピクセルは、第２の色に発光する第２有機発光層と、前記第３有機発光層が積層されて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
前記第１有機発光層は緑色に発光し、前記第２有機発光層は青色に発光し、前記第３有機発光層は赤色に発光することを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項４】
前記積層された第１有機発光層と第３有機発光層の間、及び第２有機発光層と第３有機発光層の間に位置する前記中間電極は積層された有機発光層に共通の電極として形成されていることを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項５】
前記第１有機発光層に対する下部電極及び第２有機発光層に対する下部電極と前記第３有機発光層に対する上部電極は互いに接続され、前記中間電極の夫々は対応する画素回路の駆動ＴＦＴに接続されていることを特徴とする請求項４に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項６】
前記中間電極は、マスクを用いた蒸着、或いは転写により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光層を含む有機層を一対の電極で狭持し、両電極間に電圧を印加することにより前記発光層を発光させる積層型有機ＥＬ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在知られている有機ＥＬ表示装置は、有機材料からなる発光層を含む有機層を電極で挟持し、当該電極間に電圧を印加して発光層を発光させる構成である。有機層の形成方法としてはメタルマスクを使用した真空加熱蒸着法が一般的で、インクジェットを使用した塗布方式も知られているが、塗布法に用いることができる高分子系の発光材料は寿命が短く実用まで至っていない。
【０００３】
特許文献１に開示の有機ＥＬ表示装置においては、１画素を並列に配置した複数のサブピクセルで構成し、当該複数のサブピクセルは、各々が異なる色に発光する有機層が複数積層されて構成されている。
【０００４】
この構成の製造方法について以下に記す。
第１電極を成膜及び画素毎にパターニングした後、第１電極のエッジを覆うようにバンクを形成すると同時に、第１電極の中央部が露出されるようにバンクに開口部及びコンタクトホールが設けられる。このコンタクトホールは第１電極と第３電極と電源配線との接続に用いられる。
【０００５】
次に、蒸着或いはインクジェット方式により、バンク開口部内に第１有機層及び第２有機層を形成する。
【０００６】
次に、共通電極として第２電極が成膜及び画素毎にパターニングされる。その上に再びバンクが形成され、先と同様にバンクには開口部とコンタクトホールが形成される。次に、蒸着或いはインクジェット方式により第３有機層がバンク開口部内に形成される。
【０００７】
続いて、第３電極が成膜及び画素毎にパターニングされる。第１電極と第３電極とはコンタクトホールを介して電気的に接続されている。
【特許文献１】特開２００５−１７４６３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の構成では、第１乃至第３電極の全てが画素毎にパターニングされる必要があるためプロセスが複雑化するという問題がある。また、第２電極上に形成される有機層もインクジェット方式であるならば選択的に形成が可能であるため良いが、蒸着で形成する場合にはコンタクトホールに有機層が蒸着されないように工夫が必要となる。例えば、蒸着時に、コンタクトホール部をメタルマスクで遮蔽する、或いは蒸着後にレーザーなどにより蒸着された有機層を除去するプロセスが必要となりプロセスが煩雑化する。なお、インクジェット方式で用いる高分子系の有機材料に比べ蒸着形成で用いる低分子系の有機材料のほうが、一般的に性能が高いため、有機材料は蒸着法により形成されるのが現実的である。
【０００９】
また、有機層上の電極のパターニングは、一般的なフォトリソを使用すると有機層にダメージを与えてしまう。これは、有機発光層は水分により劣化しやすいためである。そのため、レーザーアブレーションなどのドライプロセスで電極を形成する必要がある。レーザーアブレーションによる方法は、ＹＡＧレーザー（ＳＨＧ、ＴＨＧ含む）やエキシマレーザーなどを数μｍに絞って走査する、或いは面状光源をマスクで所定のパターンで照射することにより電極の不要な領域を除去する方法となる。
【００１０】
しかしながら、本発明者等が、研究を重ねた結果、この方法ではパターニングした電極のエッジがめくれやすくなるという問題を突き止めた。パターニングする電極が積層された有機層の間に配置される電極であるならば、そのような電極のエッジのめくれは、上層の電極との間でショートを発生させる原因となる。そして、このようなショートが多発すると不良素子の増加により歩留りが問題となる。
【００１１】
本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、発光素子が複数積層された構成で、歩留まりが高く、容易に製造可能な有機ＥＬ表示装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の有機ＥＬ表示装置は、少なくとも１つ以上の画素を有すると共に、前記画素は少なくとも２つ以上のサブピクセルで構成され、前記サブピクセルは少なくとも発光層を含む有機発光層を電極で狭持してなる発光素子を２層積層して構成され、前記発光素子の電極間に電圧を印加することにより前記各発光層を発光させる有機ＥＬ表示装置において、光取り出し側の前記有機発光層と前記有機発光層上に形成された電極は全画素にわたって共通に形成されており、前記積層された有機発光層の間の中間電極はパターニングされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、光取り出し側の有機発光層と前記有機発光層上に形成された電極が全画素にわたって共通に形成されている。そのため、引用文献１の構成に比べ、有機発光層と電極の各１層の画素毎のパターニングプロセスを省略できる。結果、プロセス全体の簡略化に伴い歩留りを向上させることができる。また、中間電極の成膜及びパターニングをマスク利用の蒸着、或いは転写プロセスにより行うことにより中間電極のエッジのめくれを防止でき、更に歩留りを向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る表示装置の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
なお、本明細書で特に図示または記載されない部分に関しては、当該技術分野の周知または公知技術を適用する。また以下に説明する実施形態は、発明の一つの実施形態であって、これらに限定されるものではない。
【実施例１】
【００１６】
図１は本発明に係る有機ＥＬ表示装置の１画素（ピクセル）領域における断面構造を模式的に示した図である。図１に示す断面構造を有する画素２がマトリクス状に複数配置され、図２で示される有機ＥＬ表示装置の表示領域１が構成される。
【００１７】
以下、図１を用いて、本実施形態の有機ＥＬ表示装置の構成及び製造方法について説明する。
【００１８】
図１において、１画素領域には２個の副画素（以下サブピクセルと呼称する）Ｐ１，Ｐ２が並列して配置されている。各サブピクセルは発光素子を２層積層したトップエミッション型の構成となっている。図１において、１０はＴＦＴを含む画素駆動回路が形成された絶縁性基板である、また、１１ａ、１１ｂは第１電極（下部電極）、１２は緑色（第１の色）を発光する第１発光層を少なくとも含む第１有機発光層である。また、１３ａ、１３ｂは第２電極（中間電極）、１４は青色（第２の色）を発光する第２発光層を含む第２有機発光層である。また、２１は第３電極（上部電極）、１６は赤色（第３の色）を発光する第３発光層を含む第３有機発光層、１８ａ、１８ｂはコンタクトホールを示している。
【００１９】
サブピクセルＰ１，Ｐ２は、発光色の異なる３種類の有機発光層１２，１４，１６と夫々を挟持する電極１１ａ，１１ｂ，１３ａ，１３ｂ，２１とを積層した構成となっている。夫々の有機発光層とそれを狭持する上下に配置された一対の電極の層構成で１つの発光素子を構成している。なお、発光色の配置は特にこの実施例の形態に限定されないが、光学干渉を利用する場合を考えると発光波長の長い赤色を光取り出し側に配置するのが好ましい。
【００２０】
有機発光層は、単層型（発光層）、２層型（発光層／正孔注入層）、３層型（電子輸送層／発光層／正孔輸送層）、４層型（電子注入層／発光層／正孔輸送層／正孔注入層）、５層型（電子注入層／電子輸送層／発光層／正孔輸送層／正孔注入層）のいずれを使用してもよい。また、この積層構成では、電極１３ａ，１３ｂは、積層された上下の発光素子で共有されている。各サブピクセルは、トップエミッション型であり、第２電極１３ａ、１３ｂ、第３電極２１は透光性を有している。また、本実施例においては、各有機発光層は３層構成となっており、電子輸送層／発光層／正孔輸送層で構成されている。
【００２１】
なお、公知な技術であるために詳しい説明は省略するが、ＴＦＴ等のスイッチング素子が形成された絶縁性基板１０上には、樹脂からなる平坦化膜が形成され、その平坦化膜上の各画素領域に対応してパターニングされた第１電極が形成されている。第１電極は、光反射性の部材であることが好ましく、例えばＣｒ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ等の反射率の高い材料からなることが好ましい。また、第１電極を、ＩＺＯ、ＩＴＯなどの透明導電性材料で構成し、その下部に反射膜として反射率の高い材料を積層する構成であってもよい。
【００２２】
次に、図１の構成の製造方法について説明する。
半導体プロセスを用いて第１電極１１ａ，１１ｂまで形成された絶縁性基板１０上に第１有機発光層１２の各層を、メタルマスクを用いた塗布法や蒸着法などの公知の手法を用いてサブピクセルＰ１に成膜する。
【００２３】
有機発光層を構成する各有機材料層の材料としては、有機発光材料、正孔注入材料、電子注入材料、正孔輸送材料、電子輸送材料より選ばれる少なくとも１種を用いることができる。正孔注入材料又は正孔輸送材料に有機発光材料をドーピングする、または電子注入材料又は電子輸送材料に有機発光材料をドーピングする等により発色の選択の幅を広げるように構成しても良い。さらに、各有機材料層は、発光効率の観点からアモルファス膜であることが好ましい。有機発光材料は、トリアリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、ポリアリーレン、芳香族縮合多環化合物、芳香族複素環化合物、芳香族複素縮合環化合物、金属錯体化合物等及びこれらの単独オリゴ体あるいは複合オリゴ体を使用できる。しかし、本発明の構成としてこれらの材料に限定されるものではない。なお、有機発光層の膜厚は０．０５μｍ〜０．３μｍ程度が良く、好ましくは０．０５〜０．１５μｍ程度である。また、正孔注入及び輸送材料としては、フタロシアニン化合物、トリアリールアミン化合物、導電性高分子、ペリレン系化合物、Ｅｕ錯体等が使用できるが、本発明の構成としてこれらの材料に限定されるものではない。電子注入及び輸送材料の例としては、アルミに８−ヒドロキシキノリンの３量体が配位したＡｌｑ３、アゾメチン亜鉛錯体、ジスチリルビフェニル誘導体系等を使用できるが、本発明の構成としてこれらの材料に限定されるものではない。
【００２４】
第１有機発光層１２を成膜した後、第１有機発光層１２にコンタクトホール１８ｂ、１８ｃを形成する。形成方法としては、レーザー加工が好ましく、ＹＡＧレーザー（ＳＨＧ、ＴＨＧ含む）、エキシマレーザーなど一般に薄膜加工に使用する公知の手法を用いることができる。具体的には、これらのレーザー光を数μｍに絞って走査する、或いは面状光源にしてコンタクトホール部分を透過するマスクを介し、有機発光層１２上に所定のパターンで照射することにより所望の位置にコンタクトホールを形成することが可能である。コンタクトホールの径としては、２μｍ〜１５μｍが好ましい。
【００２５】
次に、第２有機発光層１４の各層を、メタルマスクを用いた塗布法や蒸着法などの公知の手法を用いてサブピクセルＰ２に成膜し、コンタクトホール１８ｂを上述と同様の方法により形成する。なお、コンタクトホール１８ａ、１８ｂの形成は第１有機発光層１２及び第２有機発光層１４を成膜した後に一括して行なっても良い。
【００２６】
次に、第２電極１３ａ、１３ｂをパターニング形成する。このとき、第２電極１３ａ、１３ｂの夫々は、コンタクトホール１８ｂ、１８ｃを介して、対応する画素回路内の駆動用ＴＦＴのドレイン電極に接続される。電極材料としては、透過率の高い材料が好ましく、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯなどの透明導電膜や、ポリアセチレンなどの有機導電膜からなることが好ましい。さらに、Ａｇ、Ａｌなどの金属材料を１０ｎｍ〜３０ｎｍ程度の膜厚で形成した半透過膜でも良い。パターニング方法としては、メタルマスクを用いて選択的に形成するのが好ましい。或いは、電極材料が形成された基板を基板１０と対向させてレーザーアブレーションにより選択的に転写形成しても良い。
【００２７】
次に、第３有機発光層１６、第３電極２１を順次形成する。第３有機発光層１６と第３電極２１は表示領域の全画素にわたって共通層として形成される。形成法は、従来周知の蒸着方法、スパッタ方法などの成膜方法が適用できる。
【００２８】
光取り出し側の電極の第３電極の材料としては、第２電極と同様にＩＺＯ、ＩＴＯなどの透過率の高い導電性材料が好ましい。さらに保護膜２２として、窒化酸化シリコンを成膜して有機ＥＬ表示装置を得た。
【００２９】
このようにして形成された有機ＥＬ表示装置の等価回路を図３に示す。上述の有機ＥＬ表示装置は、１画素が第１サブピクセルＰ１と第２サブピクセルＰ２とで構成されている。絶縁性基板１０上には、その画素領域に第１電極１１ａ、１１ｂが形成されている。また、第１電極１１ａ、１１ｂと第３電極２１はサブピクセル間で共通の電極となっている。さらに、第１電極１１ａ、１１ｂと第３電極２１とは接続されており、接続箇所は表示領域内であっても表示領域外でもよく、同じ電圧が供給される。
【００３０】
各サブピクセルに対応した基板上の画素回路の夫々は、スイッチング用ＴＦＴ１０１ａ，１０１ｂと駆動用ＴＦＴ１０２ａ，１０２ｂとコンデンサ１０３ａ，１０３ｂで構成されている。ここで、スイッチング用ＴＦＴ１０１ａ，１０１ｂのゲート電極は、ゲート信号線１０５に接続されている。また、スイッチング用ＴＦＴ１０１ａ，１０１ｂのソース領域はソース信号線１０６ａ，１０６ｂに、ドレイン領域は駆動用ＴＦＴ１０２ａ，１０２ｂのゲート電極に接続されている。また、駆動用ＴＦＴ１０２ａ，１０２ｂのソース領域は電源供給線１０７に、ドレイン領域は発光素子の一端の電極に接続され、図３のサブピクセルＰ１においては、第２電極１３ａに接続され、サブピクセルＰ２も同様に第２電極１３ｂに接続されている。またコンデンサ１０３ａ，１０３ｂは電極のそれぞれが、駆動用ＴＦＴ１０２ａ，１０２ｂのゲート電極とＧＮＤとに接続されるように形成されている。このように、駆動用ＴＦＴ１０２ａ，１０２ｂと発光素子が直列に接続されており、発光素子に流れる電流をソース信号線１０６ａ，１０６ｂから供給されるデータ信号に応じて駆動用ＴＦＴ１０２ａ，１０２ｂで制御することにより発光制御される。
【００３１】
次に、本実施例の有機ＥＬ表示装置の駆動方法について図４を参照して説明する。図４は有機ＥＬ表示装置の駆動波形の一例を示す図である。
【００３２】
時間ｔ１において、ゲート信号線１０５の電位をＶｇに設定すると、スイッチングＴＦＴ１０１ａ，１０１ｂがＯＮ状態となる。それにより、ソース信号線１０６ａ，１０６ｂの電位Ｖｓｉｇ１がスイッチングＴＦＴ１０１ａ，１０１ｂを介してコンデンサ１０３ａ，１０３ｂ及び駆動ＴＦＴ１０２ａ，１０２ｂのゲート容量に充電される。
【００３３】
時間ｔ２において、ゲート信号線１０５の電位が０Ｖに設定され、スイッチングＴＦＴ１０１ａ，１０１ｂがＯＦＦ状態となり、コンデンサ１０３ａ，１０３ｂに充電された電圧が保持される。
【００３４】
時間ｔ３において、第１電極１１ａ，１１ｂ及び第３電極２１の電位がＶｃに設定される。このとき、電源供給線１０７は０Ｖのままなので、有機発光層及び駆動ＴＦＴ１０２ａ，１０２ｂのソースドレイン間に電位差が生じる。これにより、第１有機発光層１２及び第２有機発光層１４に第２電極１３ａと第２電極１３ｂから電子が注入されるとともに、第１電極１１ａ、１１ｂからホールが注入され発光が得られる。この発光光が保護層２２側から射出される。なお、第３有機発光層１６には逆方向電圧が印加されるため発光しない。有機発光層に流れる電流は駆動用ＴＦＴ１０２ａ，１０２ｂで制御され、コンデンサ１０３ａ，１０３ｂに充電された電圧に応じて、駆動用ＴＦＴ１０２ａ，１０２ｂのソースドレイン間に電流Ｉ１が流れる。この状態は、時間ｔ４まで維持される。
【００３５】
時間ｔ４において、第１電極１１ａ，１１ｂ及び第３電極２１の電位が０Ｖに設定される。すると、有機発光層及び駆動ＴＦＴ１０２ａ，１０２ｂのソースドレイン間に電位差が無くなるので、第１有機発光層１２及び第２有機発光層１４は発光しなくなる。続いて、第３有機発光層を発光させるための信号Ｖｓｉｇ２がソース信号線１０６ａ，１０６ｂに設定される。
【００３６】
時間ｔ５において、ゲート信号線１０５の電位をＶｇに設定すると、スイッチングＴＦＴ１０１ａ，１０１ｂがＯＮ状態となる。それにより、ソース信号線１０６ａ，１０６ｂの電位Ｖｓｉｇ２がスイッチングＴＦＴ１０１ａ，１０１ｂを介してコンデンサ１０３ａ，１０３ｂ及び駆動ＴＦＴ１０２ａ，１０２ｂのゲート容量に充電される。
【００３７】
時間ｔ６において、ゲート信号線１０５の電位が０Ｖに設定され、スイッチングＴＦＴ１０１ａ，１０１ｂがＯＦＦ状態となり、コンデンサ１０３ａ，１０３ｂに充電された電圧が保持される。
【００３８】
時間ｔ７において、電源供給線１０７の電位がＶｃに設定される。このとき、第１電極１１ａ，１１ｂ及び第３電極２１の電位が０Ｖなので、有機発光層及び駆動ＴＦＴ１０２ａ，１０２ｂのソースドレイン間に電位差が生じる。これにより、第３有機発光層１６に第３電極２１から電子が注入されるとともに、第２電極１３ａ，１３ｂからホールが注入され、電子とホールの再結合により励起された有機分子が基底状態に緩和するときに発光が得られる。この発光光が保護層２２側から射出される。なお、第１有機発光層１２及び第２有機発光層１４には逆方向電圧が印加されるため発光しない。有機発光層に流れる電流は駆動用ＴＦＴ１０２ａ，１０２ｂで制御され、コンデンサ１０３ａ，１０３ｂに充電された電圧に応じて、駆動用ＴＦＴ１０２ａ，１０２ｂのソースドレイン間に電流Ｉ２が流れる。この状態は、時間ｔ８まで維持される。
【００３９】
時間ｔ８において、電源供給線１０７の電位が０Ｖに設定される。すると、有機発光層及び駆動ＴＦＴ１０２ａ，１０２ｂのソースドレイン間に電位差が無くなるので、第３有機発光層１６は発光しなくなる。
【００４０】
上述の動作を繰り返すことで、有機発光層１２、１４、１６を時分割で発光させることができる。具体的には、人間が識別できない程度、例えば６０Ｈｚ程度あるいはそれ以上高い周期で駆動することにより、第１有機発光層１２、第２有機発光層１４の発光色と第３有機発光層１６の発光色との任意の混合色の光を表現することができる。
【００４１】
このような有機ＥＬ表示装置においては、第３有機発光層１６と第３電極２１を画素毎にパターニングする必要がなくなるので、従来よりも歩留まりが高く、容易に製造可能な有機ＥＬ表示装置が得られる。
【００４２】
例えば、有機発光層のパターニング１回当たりの歩留まりを９０％、有機発光層上の電極パターニングの歩留まりを９０％とした場合、本実施例の有機ＥＬ表示装置の歩留まりは、（９０％）３＝７２．９％となる。これに対して、引用文献１で示される構成にでは、（９０％）５＝５９％となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例１における有機ＥＬ表示装置の１画素を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施例における有機ＥＬ表示装置の全体を示す概略斜視図である。
【図３】本発明の実施例１における有機ＥＬ表示装置の等価回路を示す図である。
【図４】図３図示の等価回路の動作を説明する駆動波形図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  表示領域
２  画素
１０  絶縁性基板
１１ａ、１１ｂ第１電極
１２  第１有機発光層
１３ａ、１３ｂ  第２電極
１４  第２有機発光層
１６  第３有機発光層
１８ａ、１８ｂ  コンタクトホール
２１  第３電極
１０１ａ、１０１ｂ  スイッチング用ＴＦＴ
１０２ａ，１０２ｂ  駆動用ＴＦＴ
１０４ａ、１０４ｂ  コンデンサ
１０５  ゲート信号線
１０６ａ、１０６ｂ  ソース信号線
１０７  電源供給線
Ｐ１  第１サブピクセル
Ｐ２  第２サブピクセル
【図１】
2010021064.tif 000003
【図２】
2010021064.tif 000004
【図３】
2010021064.tif 000005
【図４】
2010021064.tif 000006