(57)【要約】発光層への電荷注入速度が速いために長寿命であるＥＬ表示装置および、そのＥＬ表示装置の製造方法を提供するために、基板１０１上に形成された画素電極１０３と、前記基板１０１上の前記画素電極１０３が形成された領域とは異なる領域に形成された補助配線１０４と、前記画素電極１０３の上方に形成された発光層１０８と、前記補助配線１０４の上方および前記発光層１０８の上方に連続して形成された電荷輸送層１０９と、前記電荷輸送層１０９上であって前記補助配線１０４の上方および前記発光層１０８の上方に連続して形成されるとともに、前記補助配線１０４と電気的に接続された共通電極１１０と、を具備するＥＬ表示装置１であって、前記共通電極１１０は、アルカリ金属およびアルカリ土類金属からなる群から選ばれる１種以上の金属からなる構成とする。
2013118462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された画素電極と、
前記基板上の前記画素電極が形成された領域とは異なる領域に形成された補助配線と、
前記画素電極の上方に形成された発光層と、
前記補助配線の上方および前記発光層の上方に連続して形成された電荷輸送層と、
前記電荷輸送層上であって前記補助配線の上方および前記発光層の上方に連続して形成されるとともに、前記補助配線と電気的に接続された共通電極と、
を具備し、
前記共通電極は、アルカリ金属およびアルカリ土類金属からなる群から選ばれる１種以上の金属からなる、
ＥＬ表示装置。
【請求項２】
前記画素電極の上方および前記補助配線の上方に連続して、遷移金属酸化物からなる酸化物層が形成されており、
前記電荷輸送層は、前記酸化物層上に形成され、アルカリ金属およびアルカリ土類金属からなる群から選ばれる１種以上の金属を含んだ有機材料からなる、
請求項１に記載のＥＬ表示装置。
【請求項３】
前記共通電極は、バリウムからなる、
請求項１または請求項２に記載のＥＬ表示装置。
【請求項４】
前記電荷輸送層は、５ｗｔ％以上、１８ｗｔ％以下のバリウムを含有している、
請求項３に記載のＥＬ表示装置。
【請求項５】
前記発光層の厚みは、６０ｎｍ以上、１００ｎｍ未満である、
請求項１、ないし請求項４のいずれか１項に記載のＥＬ表示装置。
【請求項６】
前記発光層の単位面積当たりの電流密度が、１．５ｍＡ／ｃｍ2以上、２．５ｍＡ／ｃｍ2以下である、
請求項１、ないし請求項５のいずれか１項に記載のＥＬ表示装置。
【請求項７】
前記共通電極上には、前記電荷輸送層を構成する有機材料と同じ有機材料からなる酸化抑制層が形成されている、
請求項１、ないし請求項６のいずれか１項に記載のＥＬ表示装置。
【請求項８】
前記酸化抑制層上には、前記共通電極を構成する金属と同じ金属の酸化物からなる封止膜が形成されている、
請求項７に記載のＥＬ表示装置。
【請求項９】
前記画素電極は陽極であり、前記共通電極は陰極であり、前記電荷輸送層は電子輸送層である、
請求項１、ないし請求項８のいずれか１項に記載のＥＬ表示装置。
【請求項１０】
前記酸化物層は、タングステン酸化物またはモリブデン酸化物からなる正孔注入層である、
請求項９に記載のＥＬ表示装置。
【請求項１１】
基板上に画素電極を形成する工程と、
前記基板上の前記画素電極が形成された領域とは異なる領域に補助配線を形成する工程と、
前記画素電極の上方に発光層を形成する工程と、
前記補助配線の上方および前記発光層の上方に連続して電荷輸送層を形成する工程と、
アルカリ金属およびアルカリ土類金属からなる群から選ばれる１種以上の金属からなり、前記電荷輸送層上であって前記補助配線の上方および前記発光層の上方に連続して形成されるとともに、前記補助配線と電気的に接続された共通電極を形成する工程と、
を含む、
ＥＬ表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＬ表示装置およびその製造方法に関し、特にＥＬ表示装置における寿命特性向上の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＬ表示装置の一例として、有機材料の電界発光現象を利用した有機ＥＬ表示装置がある。トップエミッション型の有機ＥＬ表示装置の場合、例えば、基板上に画素電極が形成され、その上に、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層および共通電極等が積層された構造を有する。このような有機ＥＬ表示装置では、装置の大画面化に伴う共通電極での電圧降下を防止するために、基板上の画素電極が形成されていない領域に補助配線を形成し、共通電極と電気的に接続することが行われている（特許文献１）。【０００３】
上記有機ＥＬ表示装置の各層の形成工程において、例えば、ＡｌやＡｇ等の合金からなる画素電極および補助配線はスパッタリングにより成膜され、遷移金属酸化物からなる正孔注入層もスパッタリングにより成膜され、高分子材料からなる正孔輸送層および有機発光層は印刷により成膜され、アルカリ金属をドープした有機材料からなる電子輸送層は蒸着により成膜され、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）等の透明金属酸化物からなる共通電極も蒸着またはスパッタリングにより成膜される。【０００４】
上記各層のうち、画素電極は、画素毎に形成されるためパターニングされる。また、印刷により成膜される正孔輸送層および有機発光層も、パターニングされる。一方で、正孔注入層、電子輸送層および共通電極は、画素毎に形成される必要がないため、さらには蒸着やスパッタリングによる成膜はパターニングに適さないため、パターニングされずに所謂べた膜で形成される。このように、正孔注入層、電子輸送層および共通電極をべた膜で形成することによって、製造工程の簡略化が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３１８５５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、共通電極がＩＴＯからなる場合に、図１１（ａ）に示すように、共通電極と有機発光層との間に電子輸送層が介在していなければ、注入障壁が高すぎて電子の注入が困難である。そのため、図１１（ｂ）に示すように、ＩＴＯからなる共通電極と有機発光層との間に電子輸送層（ＥＴＬ）を介在させ、この電子輸送層によって電子のエネルギー準位を引き上げて、電子注入を可能にしている。【０００７】
しかしながら、このような電子輸送層を介在させ、電子のエネルギー準位のギャップを緩和するため電子輸送層にてＣＴ錯体を経由した電子注入を行うと、電子輸送層が電子移動の律速段階となって電子の注入量が少なくなるため、有機ＥＬ表示装置が短寿命化する。【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑み、発光層への電荷注入量が多いために長寿命であるＥＬ表示装置および、そのＥＬ表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るＥＬ表示装置は、基板上に形成された画素電極と、前記基板上の前記画素電極が形成された領域とは異なる領域に形成された補助配線と、前記画素電極の上方に形成された発光層と、前記補助配線の上方および前記発光層の上方に連続して形成された電荷輸送層と、前記電荷輸送層上であって前記補助配線の上方および前記発光層の上方に連続して形成されるとともに、前記補助配線と電気的に接続された共通電極と、を具備し、前記共通電極は、アルカリ金属およびアルカリ土類金属からなる群から選ばれる１種以上の金属からなる。【００１０】
また、本発明の一態様に係るＥＬ表示装置の製造方法は、基板上に画素電極を形成する工程と、前記基板上の前記画素電極が形成された領域とは異なる領域に補助配線を形成する工程と、前記画素電極の上方に発光層を形成する工程と、前記補助配線の上方および前記発光層の上方に連続して電荷輸送層を形成する工程と、アルカリ金属およびアルカリ土類金属からなる群から選ばれる１種以上の金属からなり、前記電荷輸送層上であって前記補助配線の上方および前記発光層の上方に連続して形成されるとともに、前記補助配線と電気的に接続された共通電極を形成する工程と、を含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一態様に係るＥＬ表示装置は、共通電極がアルカリ金属およびアルカリ土類金属からなる群から選ばれる１種以上の金属からなるため、発光層への電荷注入量が多い。したがって、発光層内において好適なキャリアバランスを保てるため、発光層の材料が劣化し難く、ＥＬ表示装置が長寿命である。しかも、共通電極は電荷輸送層上に形成されているため、共通電極が下層に接触して酸化するおそれがない。したがって、共通電極をアルカリ金属およびアルカリ土類金属からなる群から選ばれる１種以上の金属で形成しても、共通電極の酸化によって補助配線と共通電極との通電が遮断されるようなこともない。【００１２】
本発明の一態様に係るＥＬ表示装置の製造方法は、上記のような共通電極および電荷輸送層を形成する工程を含むため、発光層の材料劣化による短寿命化が生じ難いＥＬ表示装置を製造可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一態様に係るＥＬ表示装置の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の一態様に係る表示パネルを示す模式断面図である。
【図３】本発明の一態様に係るＥＬ表示装置の製造工程を説明するための工程図である。
【図４】電子注入構造と電流密度との関係を示す図である。
【図５】共通電極・発光層間のバンド構造を示す模式図である。
【図６】電流密度と寿命特性との関係を示す図である。
【図７】電子輸送層のバリウム濃度が補助配線と共通電極との絶縁性に及ぼす影響を示す図である。
【図８】バリウム濃度とインピーダンスとの関係を示す図である。
【図９】バリウム濃度と電圧との関係を示す図である。
【図１０】変形例に係る表示パネルを示す模式断面図である。
【図１１】従来の共通電極・発光層間のバンド構造を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一態様に係るＥＬ表示装置およびその製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
［本発明の一態様の概要］
本発明の一態様に係るＥＬ表示装置は、基板上に形成された画素電極と、前記基板上の前記画素電極が形成された領域とは異なる領域に形成された補助配線と、前記画素電極の上方に形成された発光層と、前記補助配線の上方および前記発光層の上方に連続して形成された電荷輸送層と、前記電荷輸送層上であって前記補助配線の上方および前記発光層の上方に連続して形成されるとともに、前記補助配線と電気的に接続された共通電極と、を具備し、前記共通電極は、アルカリ金属およびアルカリ土類金属からなる群から選ばれる１種以上の金属からなる。
【００１６】
また、前記画素電極の上方および前記補助配線の上方に連続して、遷移金属酸化物からなる酸化物層が形成されており、前記電荷輸送層は、前記酸化物層上に形成され、アルカリ金属およびアルカリ土類金属からなる群から選ばれる１種以上の金属を含んだ有機材料からなる。
【００１７】
また、本発明の一態様に係るＥＬ表示装置の特定の局面では、前記共通電極は、バリウムからなる。さらに特定の局面では、前記電荷輸送層は、５ｗｔ％以上、１８ｗｔ％以下のバリウムを含有している。
【００１８】
また、本発明の一態様に係るＥＬ表示装置の特定の局面では、前記発光層の厚みは、６０ｎｍ以上、１００ｎｍ未満である。さらに特定の局面では、前記発光層の単位面積当たりの電流密度が、１．５ｍＡ／ｃｍ2以上、２．５ｍＡ／ｃｍ2以下である。
【００１９】
また、本発明の一態様に係るＥＬ表示装置の特定の局面では、前記共通電極上には、前記電荷輸送層を構成する有機材料と同じ有機材料からなる酸化抑制層が形成されている。
【００２０】
また、本発明の一態様に係るＥＬ表示装置の特定の局面では、前記酸化抑制層上には、前記共通電極を構成する金属と同じ金属の酸化物からなる封止膜が形成されている。
【００２１】
また、本発明の一態様に係るＥＬ表示装置の特定の局面では、前記画素電極は陽極であり、前記共通電極は陰極であり、前記電荷輸送層は電子輸送層である。
【００２２】
また、本発明の一態様に係るＥＬ表示装置の特定の局面では、前記酸化物層は、タングステン酸化物またはモリブデン酸化物からなる正孔注入層である。
【００２３】
本発明の一態様に係るＥＬ表示装置の製造方法は、基板上に画素電極を形成する工程と、前記基板上の前記画素電極が形成された領域とは異なる領域に補助配線を形成する工程と、前記画素電極の上方に発光層を形成する工程と、前記補助配線の上方および前記発光層の上方に連続して電荷輸送層を形成する工程と、アルカリ金属およびアルカリ土類金属からなる群から選ばれる１種以上の金属からなり、前記電荷輸送層上であって前記補助配線の上方および前記発光層の上方に連続して形成されるとともに、前記補助配線と電気的に接続された共通電極を形成する工程と、を含む。
【００２４】
［ＥＬ表示装置］
図１は、本発明の一態様に係るＥＬ表示装置の全体構成を示す図である。図１に示すように、本発明の一態様に係るＥＬ表示装置１は、表示パネル１０と、これに接続された駆動制御部２０とを備える有機ＥＬ表示装置である。なお、本発明の一態様に係るＥＬ表示装置は、有機ＥＬ表示装置に限定されず、無機ＥＬ表示装置であっても良いし、それら以外のＥＬ表示装置であっても良い。
【００２５】
駆動制御部２０は、４つの駆動回路２１〜２４と制御回路２５とから構成されている。なお、実際のＥＬ表示装置１では、表示パネル１０に対する駆動制御部２０の配置や接続関係については、これに限られない。
【００２６】
図２は、本発明の一態様に係る表示パネルを示す模式断面図である。本発明の一態様に係る表示パネルは、ＲＧＢの各画素がライン状またはマトリックス状に配置されてなるトップエミッション型の有機表示パネルであり、各画素は、図２に示すように、ＴＦＴ基板１０１に、平坦化膜１０２、画素電極１０３、補助配線１０４、酸化物層１０５、バンク１０６、正孔輸送層１０７、発光層１０８、電子輸送層１０９、共通電極１１０、酸化抑制層１１１、封止膜１１２、封止層１１３、樹脂層１１４、ガラス板１１５を積層させた積層構造を有する。
【００２７】
ＴＦＴ基板１０１は、例えば、ベース基板上にドライブ回路を形成した薄膜トランジスタアレイ基板である。ベース基板の材料としては、例えば、無アルカリガラス、ソーダガラス、無蛍光ガラス、燐酸系ガラス、硼酸系ガラス、石英、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン、ポリエステル、シリコーン系樹脂、またはアルミナ等の絶縁性材料等が挙げられる。
【００２８】
平坦化膜１０２は、ＴＦＴ基板１０１上に形成されており、ＴＦＴ基板１０１の表面の凹凸を平坦化する機能を有する。平坦化膜１０２の材料としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック型フェノール樹脂等の有機材料、または、ＳｉＯ2（シリコンオキサイド）、Ｓｉ3Ｎ4（シリコンナイトライド）等の無機材料等が挙げられる。
【００２９】
画素電極１０３は、例えば、基板上（厳密には平坦化膜１０２上）に画素毎にマトリックス状またはライン状に形成された反射陽極であって、ＡＣＬからなる金属膜に、ＩＺＯからなる透明導電膜を積層させた構造を有する。なお、画素電極１０３の構造はこれに限定されず、例えば、ＡＣＬ、ＡＰＣ（銀、パラジウム、銅の合金）、ＡＲＡ（銀、ルビジウム、金の合金）、ＭｏＣｒ（モリブデンとクロムの合金）、ＮｉＣｒ（ニッケルとクロムの合金）等の合金膜、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）、ＩＴＯ等の透明導電膜、アルミニウム、銀等の金属膜の単層であっても良い。また、それら合金膜、透明導電膜および金属膜の中から選択される複数の膜を積層させた構造であっても良い。
【００３０】
補助配線１０４は、基板上の画素電極１０３が形成された領域とは異なる領域に形成されており、共通電極１１０と電気的に接続されている。具体的には、例えば、画素電極１０３の配列方向に沿って画素列毎にライン状に設けられており、ＡＣＬからなる金属膜に、ＩＺＯからなる透明導電膜を積層させた構造を有する。なお、補助配線１０４の構造はこれに限定されず、例えば、ＡＣＬ、ＡＰＣ、ＡＲＡ、ＭｏＣｒ、ＮｉＣｒ等の合金膜、ＩＺＯ、ＩＴＯ等の透明導電膜、アルミニウム、銀等の金属膜の単層であっても良い。また、それら合金膜、透明導電膜および金属膜の中から選択される複数の膜を積層させた構造であっても良い。
【００３１】
画素電極１０３および補助配線１０４は、それぞれコンタクトホール１１６，１１７を介してＴＦＴ基板１０１と電気的に接続されている。
【００３２】
酸化物層１０５は、例えば、遷移金属酸化物からなり画素電極１０３の上方に形成され正孔注入層として機能する。ここで遷移金属とは、周期表の第３族元素から第１１族元素までの間に存在する元素である。遷移金属の中でも、タングステン、モリブデン、ニッケル、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニオブ、ハフニウム、タンタル等は、酸化した後に高い正孔注入性を有するため好ましい。特に、タングステン、モリブデンは、酸素が存在する条件下でのスパッタリングにより酸素欠陥を有する酸化物層１０５が形成され易いため、高い正孔注入性を有する酸化物層１０５を形成するのに適している。
【００３３】
酸化物層１０５は、例えば、画素電極１０３の上方および補助配線１０４の上方に連続して形成されたべた膜とすることが考えられる。酸化物層１０５が連続したべた膜として形成されていれば、製造工程の簡略化を図ることができる。
【００３４】
一方、酸化物層１０５を連続したべた膜とすれば、補助配線１０４と共通電極１１０との間にも酸化物層１０５の一部が介在することになる。そうすると、その介在している部分が酸化物層１０５に接触し、その酸化により金属酸化膜が形成され、その金属酸化物によって補助配線１０４と共通電極１１０との電気的な接続が遮断されるおそれがある。しかしながら、本実施の形態では、酸化物層１０５と共通電極１１０との間に電子輸送層１０９が介在している。したがって、共通電極１１０が酸化物層１０５に接触することがなく、補助配線１０４と共通電極１１０との電気的な接続は遮断されない。
【００３５】
なお、酸化物層１０５は、本発明に係るＥＬ表示装置に必ずしも必要でない。また、酸化物層１０５は、遷移金属酸化物からなる場合に限定されず、例えば遷移金属の合金等、遷移金属酸化物以外の酸化物からなっていても良い。その場合であっても共通電極１１０が酸化して、補助配線１０４と共通電極１１０との電気的な接続が遮断されるおそれがある。
【００３６】
バンク１０６は、例えば、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック型フェノール樹脂等の有機材料、または、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4等の無機材料等からなり、画素に対応する領域を規定している。画素に対応する領域、即ちバンク１０６で規定された領域内には、正孔輸送層１０７および発光層１０８がこの順で積層されており、さらに、バンク１０６で規定された領域を超えて隣の画素のものと連続するように、即ちべた膜として、電子輸送層１０９、共通電極１１０、酸化抑制層１１１、封止膜１１２および封止層１１３がこの順で積層されている。
【００３７】
正孔輸送層１０７は、バンク１０６で規定された領域内において酸化物層１０５上に形成されており、画素電極１０３から注入された正孔を発光層１０８へ輸送する正孔注入層として機能する。正孔輸送層１０７の材料としては、例えば、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ（ポリスチレンスルホン酸をドープしたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン））、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳの誘導体（共重合体等）等が挙げられる。
【００３８】
発光層１０８は、バンク１０６で規定された領域内において酸化物層１０５上（厳密には正孔輸送層１０７上）に形成されており、電界発光現象を利用して発光する有機発光層として機能を有する。発光層１０８の有機材料としては、例えば、有機高分子であるＦ８ＢＴ（ｐｏｌｙ（９，９−ｄｉ−ｎ−ｏｃｔｙｌｆｌｕｏｒｅｎｅ−ａｌｔ−ｂｅｎｚｏｔｈｉａｄｉａｚｏｌｅ））が挙げられるが、Ｆ８ＢＴに限定されず、公知の有機材料を利用可能である。公知の有機材料としては、例えば、特開平５−１６３４８８号公報に記載のオキシノイド化合物、ペリレン化合物、クマリン化合物、アザクマリン化合物、オキサゾール化合物、オキサジアゾール化合物、ペリノン化合物、ピロロピロール化合物、ナフタレン化合物、アントラセン化合物、フルオレン化合物、フルオランテン化合物、テトラセン化合物、ピレン化合物、コロネン化合物、キノロン化合物及びアザキノロン化合物、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、ローダミン化合物、クリセン化合物、フェナントレン化合物、シクロペンタジエン化合物、スチルベン化合物、ジフェニルキノン化合物、スチリル化合物、ブタジエン化合物、ジシアノメチレンピラン化合物、ジシアノメチレンチオピラン化合物、フルオレセイン化合物、ピリリウム化合物、チアピリリウム化合物、セレナピリリウム化合物、テルロピリリウム化合物、芳香族アルダジエン化合物、オリゴフェニレン化合物、チオキサンテン化合物、アンスラセン化合物、シアニン化合物、アクリジン化合物、８−ヒドロキシキノリン化合物の金属錯体、２−ビピリジン化合物の金属錯体、シッフ塩とＩＩＩ族金属との錯体、オキシン金属錯体、希土類錯体等の蛍光物質が挙げられる。
【００３９】
電子輸送層１０９は、電荷輸送層の一例であって、共通電極１１０から注入された電子を発光層１０８へ輸送する電子輸送層として機能を有する。電子輸送層１０９は、補助配線１０４の上方における酸化物層１０５上、および、発光層１０８上に連続してべた膜として形成されており、製造工程の簡略化が図られている。電子輸送層１０９が酸化物層１０５上に形成されているため、すなわち電子輸送層１０９が酸化物層１０５と共通電極１１０との間に介在しているため、共通電極１１０が酸化物層１０５によって酸化されない。
【００４０】
電子輸送層１０９は、例えば、アルカリ金属およびアルカリ土類金属からなる群から選ばれる１種以上の金属を含んだ有機材料からなる。アルカリ金属およびアルカリ土類金属からなる群から選ばれる１種以上の金属を含むため、電子輸送層１０９内にはチャージトランスファー錯体（ＣＴ錯体）が形成されており、これによって電子輸送層として機能する。
【００４１】
有機材料としては、ニトロ置換フルオレノン誘導体、チオピランジオキサイド誘導体、ジフェキノン誘導体、ペリレンテトラカルボキシル誘導体、アントラキノジメタン誘導体、フレオレニリデンメタン誘導体、アントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ペリノン誘導体、キノリン錯体誘導体などが挙げられる。一方、有機材料に含まれる金属は、共通電極１１０を構成する金属と同じであることが好ましい。例えば、共通電極１１０がバリウムからなる場合は、有機材料に含まれる金属もバリウムであることが好ましい。
【００４２】
なお、電子輸送層１０９は、アルカリ金属およびアルカリ土類金属からなる群から選ばれる１種以上の金属を含んだ有機材料からなる層に限定されないが、電荷輸送層として機能させる場合は、電子輸送機能が高い材料であることが好ましい。さらには、共通電極１１０を酸化させないために、酸化物でないことが好ましい。
【００４３】
共通電極１１０は、電子輸送層１０９上であって補助配線１０４の上方および発光層１０８の上方に連続してべた膜として形成された陰極であって、補助配線１０４と電気的に接続されている。共通電極１１０は、アルカリ金属およびアルカリ土類金属からなる群から選ばれる１種以上の金属からなる。共通電極１１０を、アルカリ金属およびアルカリ土類金属からなる群から選ばれる１種以上の金属で形成すれば、共通電極１１０と発光層１０８との注入障壁が低くなる。そうすると、電子移動の律速段階となる電子輸送層１０９が共通電極１１０と発光層１０８との間に介在していたとしても、電子輸送層１０９の影響は小さくなるため、発光層１０８への電子注入速度は遅くならない。
【００４４】
共通電極１１０の材料は、特にバリウムが好ましい。有機ＥＬ発光層との電子注入障壁が小さく、低電圧で電子注入可能である。また、バリウムはアルカリ金属およびアルカリ土類金属の中では工業的に安定な金属であるため、共通電極１１０を形成する際にフッ化物などにせずともバリウム金属単体として蒸着源に利用でき、ＥＬ表示装置１の製造の際の取り扱いが容易である。なお、共通電極１１０には、不純物程度すなわち発光層と共通電極との注入障壁を低く保てる程度であれば、前記金属以外の化合物が含まれていても良い。
【００４５】
酸化抑制層１１１は、共通電極１１０上にべた膜として、酸化物を含まない材料で形成されており、共通電極１１０の酸化を防止する機能を有する。酸化物を含まない材料とは、例えば有機材料であって、その有機材料は、電子輸送層１０９を構成する有機材料と同じ材料であることが好ましい。同じ材料であれば、電子輸送層１０９および共通電極１１０を形成した後に、そのまま連続して同じチャンバー内で酸化抑制層１１１を形成することができる。酸化抑制層１１１の膜厚は、共通電極１１０の酸化を効果的に防止するためには、５０ｎｍ以上であることが好ましく、発光層１０８からの出射光の妨げにならないためには、１５３ｎｍ以下であることが好ましい。
【００４６】
封止膜１１２は、酸化抑制層１１１上にべた膜として形成されており、製造工程において封止層１１３を形成するまでの間、共通電極１１０と発光層１０８等が水分やガスに触れるのを防止する機能を有する。封止膜１１２を構成する材料としては、例えば共通電極１１０を構成する金属と同じ金属の酸化物が考えられる。共通電極１１０同じ金属を酸化させてなる金属酸化物であれば、共通電極１１０および酸化抑制層１１１を形成した後で、そのまま連続して同じチャンバー内で共通電極１１０と同じ金属からなる金属層を形成し、その金属層を酸化させることによって封止膜１１２を形成することができる。封止膜１１２の酸化は、次工程への移送中の装置内環境を利用することができる。封止膜１１２の膜厚は、十分な封止機能を得るためには、５ｎｍ以上であることが好ましく、発光層１０８からの出射光の妨げにならないためには、１０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００４７】
封止層１１３は、封止膜１１２上に形成されており、発光層１０８等が水分やガスに触れるのを防止する機能を有する。封止層１１３の材料としては、トップエミッション型の表示パネルの場合は光透過性の材料が好ましく、例えば、ＳｉＮ（窒化シリコン）、ＳｉＯＮ（酸窒化シリコン）等が挙げられる。
【００４８】
樹脂層１１４は、緻密な樹脂材料（例えばシリコーン系樹脂、アクリル系樹脂等）からなり、封止層１１３とガラス板１１５との間に形成され、発光層１０８等が水分やガス等に触れるのを防止する機能を有する。
【００４９】
［ＥＬ表示装置の製造方法］
本発明の一態様に係るＥＬ表示装置の製造方法は、表示パネルの形成工程に特徴を有するため、以下では表示パネルの製造工程についてのみ説明する。図３は、本発明の一態様に係るＥＬ表示装置の製造工程を説明するための工程図である。
【００５０】
図３に示すように、表示パネルの形成工程においては、まず、例えば、ＴＦＴ基板１０１を準備し、その表面をパッシベーション加工する（ステップＳ１）。
【００５１】
次に、例えば、ＴＦＴ基板１０１上に、スピンコートにより樹脂膜を成膜し、ＰＲ／ＰＥ（フォトレジスト／フォトエッチング）でパターニングして、平坦化膜１０２を形成する（ステップＳ２）。
【００５２】
次に、例えば、平坦化膜１０２上に、スパッタリングによりＡＣＬ層を成膜し、ＰＲ／ＰＥでパターニングして、マトリックス状の金属層を形成すると共に、真空蒸着によりＩＺＯ層を成膜し、ＰＲ／ＰＥでパターニングして金属酸化物層を積層し、それら金属層と金属酸化物層との２層構造となった画素電極１０３および補助配線１０４を形成する（ステップＳ３）。
【００５３】
次に、例えば、画素電極１０３上および補助配線１０４上に連続するべた膜を、スパッタリングにより成膜し、酸化物層１０５を形成する（ステップＳ４）。
【００５４】
次に、例えば、酸化物層１０５上に、平面形状が井桁状のバンク１０６を形成した後、インクジェット法により正孔輸送層の材料を含むインクをバンク１０６で規定された領域内に充填し、印刷成膜したその膜を乾燥させ、ベーク処理することによって、正孔輸送層１０７を形成する（ステップＳ５）。
【００５５】
次に、例えば、バンク１０６で規定された領域内の正孔輸送層１０７上に、インクジェット法により有機発光層の材料を含むインクを充填し、印刷成膜したその膜を乾燥させ、ベーク処理することによって、発光層１０８を形成する（ステップＳ６）。なお、インクを充填する方法は、インクジェット法に限定されず、ディスペンサー法、ノズルコート法、スピンコート法、凹版印刷、凸版印刷等であっても良い。
【００５６】
次に、例えば、補助配線１０４の上方においては酸化物層１０５上、画素電極１０３の上方においては発光層１０８上であってそれらが連続するように、バリウムを１０ｗｔ％含有する有機材料からなるべた膜を、真空蒸着により成膜し、電子輸送層１０９を形成する（ステップＳ７）。
【００５７】
次に、例えば、電子輸送層１０９上に金属バリウムのべた膜を、真空蒸着により成膜し、共通電極１１０を形成する（ステップＳ８）。
【００５８】
次に、例えば、共通電極１１０上に電子輸送層１０９を構成する有機材料と同じ有機材料からなるべた膜を真空蒸着により成膜し、酸化抑制層１１１を形成する（ステップＳ９）。
【００５９】
次に、例えば、酸化抑制層１１１上に、金属バリウムのべた膜を、真空蒸着により成膜し、その金属バリウムの膜を自然酸化させて、酸化バリウムからなる封止膜１１２を形成する（ステップＳ１０）。
【００６０】
次に、共通電極１１０上に、ＣＶＤにより封止層１１３を形成する（ステップＳ１１）。
【００６１】
次に、樹脂封止材料を塗布した後、ＵＶを照射してその樹脂封止材料を硬化させ（ステップ１２）、その上に板ガラスを載せて封止する（ステップＳ１３）。
【００６２】
以上により、トップエミッション型の表示パネルが完成する。
【００６３】
［実験］
（実験１）電子注入構造が電子注入に与える影響
ＩＴＯやＡｌなど電子準位が深い材料からの電子注入のために電子輸送層を介在させると、この電子輸送層が電子移動の律速段階となって電子の注入量が少なくなるため、ＥＬ表示装置が短寿命化することは先に述べた。電子の注入量が少なくなった場合、有機発光層において電子不足が生じる。このような電子不足の状態は、有機発光層内のキャリアバランスを崩し、これによって有機発光素層の内部に外部電界を打ち消す内部電界が発生するため、デバイスを高電圧で駆動させる必要が生じる。そうすると、ジュール熱により有機発光層が高温化して、有機発光層の材料劣化が促進され、ＥＬ表示装置が短寿命化するのである。
【００６４】
また、電子不足の状態は、有機発光層内での局所的な電荷の偏りを生じさせるため、それにより有機発光層内では局所的な分極が起こり、その分極で生じる局所的な強電界によって、正孔と電子との結合で一旦生成した励起子が発光に寄与することなく正孔と電子とに分解される。そうすると内部量子効率が低下、すなわち発光効率が低下する。さらに、それを補うために電流量を増加せざるを得なくなるため、これによっても有機発光層が高温化して、有機発光層の材料劣化が促進され、ＥＬ表示装置が短寿命化するのである。
【００６５】
ところで、電子注入量は電流密度によって評価することができる。そこで、上記実施の形態に係るＥＬ表示装置１の構成に準じて種々のＥＬ表示装置を作製し、各装置の電流密度を実験により調べた。なお、各ＥＬ表示装置は、発光層より上であって共通電極までの積層構造（電子注入構造）が異なるが他の構造は同じである。また、発光層としては緑色発光する発光層を形成し、電子輸送層を形成する場合には、バリウムを５ｗｔ％含有する有機材料からなる電子輸送層を形成した。
【００６６】
図４は、電子注入構造と電流密度との関係を示す図である。図４に示すように、発光層上にバリウムからなる共通電極を形成した構造Ａでは、電流密度が高かった。発光層とバリウムの電子注入障壁が小さく、構造Ａにすると電子注入量が増加すると推測される。
【００６７】
図５は、共通電極・発光層間のバンド構造を示す模式図である。図５（ａ）に示すように、共通電極がバリウムで形成されている場合は、共通電極と発光層との注入障壁が低いため、発光層とバリウムからなる共通電極との間に電子輸送層が介在していなくても、電子注入が可能である。また、発光層と共通電極との間に電子輸送層が介在しないため、電子移動の律速段階となる電子輸送層も存在せず、電子注入量が多い。但し、共通電極と発光層との間に電子輸送層が介在しないため、補助配線の上方において酸化物層と共通電極１１０とが接触してしまい、共通電極の酸化により補助配線と共通電極との間のトンネル電流による通電が遮断されるおそれがある。
【００６８】
ところで、構造Ａは、発光層上に直接バリウムからなる共通電極を形成した場合であったが、例えば、図５（ｂ）に示すように、発光層と共通電極との間に電子輸送層（ＥＴＬ）が介在している場合も、共通電極がバリウムで形成されているのであれば、電流密度はやはり高くなり、電子注入量が多くなると推測される。図４から、ＩＴＯやＡｌなど電子準位が深い材料から電子輸送層を介しての電子注入はすべて低い、かつ同程度の電子量しか供給できていない。例え電子注入性が良好であった構造Ａのように、発光層の直上にバリウムがあっても同じである。ＩＴＯやＡｌとバリウムは２ｅＶ以上の準位障壁があり、電子輸送層のＣＴ錯体を経由することでこの障壁を乗り越えて発光層へ電子注入しているが、このＣＴ錯体を経由すると電子注入量は低下すると推測される。したがって、電子輸送層を介しても、発光層への電子準位障壁が低い陰極材料を用いればＣＴ錯体を経由せず電子注入でき、多い電子注入量を確保できると推測される。
【００６９】
このような現象は、共通電極がバリウムで形成されている場合に限らず、共通電極がアルカリ金属およびアルカリ土類金属からなる群から選ばれる１種以上の金属で形成された場合において生じる。共通電極がアルカリ金属およびアルカリ土類金属からなる群から選ばれる１種以上の金属で形成された場合は、共通電極と発光層との間の注入障壁が低いからである。
【００７０】
なお、図５（ｂ）に示すように共通電極と発光層との間に電子輸送層が介在する場合は、補助配線の上方においても電子輸送層が存在するため、共通電極が酸化物層に接触しない。したがって、共通電極が酸化して補助配線と共通電極との間のトンネル電流による通電が遮断されるようなことがない。
【００７１】
図４に戻って、発光層上に電子輸送層（ＥＴＬ）を形成し、その上にＡｌからなる共通電極を形成した構造Ｂでは、構造Ａと比較して電流密度が低い。また、発光層上に電子輸送層を形成し、その上にＩＴＯからなる共通電極を形成した構造Ｃでも、構造Ａと比較して電流密度は低い。これら構造Ｂや構造Ｃは従来の構造であるが、これら従来の構造では、電子注入速度が遅いことがわかる。
【００７２】
さらに、発光層上にバリウムからなる層を形成し、その上に電子輸送層を形成し、さらにＩＴＯからなる共通電極を形成した構造Ｄでも、電流密度は低い。このことから、共通電極と発光層との間の注入障壁が高い場合は、例えバリウムからなる層が間に介在していたとしても、電子注入速度は速くならないことがわかる。
【００７３】
（実験２）良好な寿命特性が得られるキャリアバランス
電子注入速度が遅いと、電子不足のためキャリアバランスが崩れて発光効率が低下し、ＥＬ表示装置が短寿命化することは先に述べたが、逆に言えば、発光層におけるキャリアバランスを好適化すれば、ＥＬ表示装置の寿命特性を向上させることができる。そこで、好適なキャリアバランスが得られる電流密度の範囲を把握するための実験を行った。
【００７４】
実験では、上記実施の形態に係るＥＬ表示装置１の構成に準じた種々のＥＬ表示装置を作製し、良好な寿命特性が得られる電流密度の範囲を実験により調べた。なお、実験に用いたＥＬ表示装置では、発光層として緑色発光する発光層を形成し、電子輸送層としてバリウムを１０ｗｔ％含有する有機材料からなる電子輸送層を形成した。
【００７５】
図６は、電流密度と寿命特性との関係を示す図である。図６において、Ｘ軸の電流密度は、電流密度と発光効率の相関で、発光効率が最大となるときの単位面積当たりの初期電流密度であって、Ｙ軸の輝度半減寿命は、ＥＬ表示装置の輝度が半減するまでにかかる時間の相対値である。実験では、同じ電流負荷をかけながら経時的にＥＬ表示装置を駆動させ、電流密度および輝度を測定した。
【００７６】
図６に示すように、上記実施の形態に係るＥＬ表示装置１と全く同様の構造（実施形態構造）のＥＬ表示装置を、電流密度が１．５ｍＡ／ｃｍ2以上、２．５ｍＡ／ｃｍ2以下の範囲となる動作点で駆動させた場合に、キャリアバランスの好適化が可能となり、良好な寿命特性が得られた。そして、電流密度が２ｍＡ／ｃｍ2となる動作点でＥＬ表示装置を駆動させた場合に、最も長寿命であった。キャリアバランスの好適化は発光層の膜厚を調整することにより行なった。これは、発光層中の正孔・電子電流量は空間電荷制限電流で概ね規定され、膜厚の３乗に反比例するため、発光層膜厚はキャリアバランスへの影響が大きいためである。上述したように実験では緑色に発光する発光層を用いているが、緑色に発光する発光層の場合は、厚みを６０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下の範囲に設定することで、キャリアバランスを好適化でき、その場合に電流密度を１．５ｍＡ／ｃｍ2以上、２．５ｍＡ／ｃｍ2以下の範囲にすることができる。そして、発光層の厚みが９０ｎｍの場合に、最も長寿命となる電流密度２ｍＡ／ｃｍ2が実現可能である。
【００７７】
一方、共通電極がＡｌやＩＴＯで形成された構造（従来構造）の場合は、電子輸送層（ＥＴＬ）の膜厚や発光層の膜厚をいくら調整しても、電流密度を、キャリアバランスが好適となる１．５ｍＡ／ｃｍ2以上、２．５ｍＡ／ｃｍ2以下の範囲にコントロールできず、良好な寿命のＥＬ表示装置を得ることは困難であった。
【００７８】
上記のように、実施形態構造において、電流密度を１．５ｍＡ／ｃｍ2以上、２．５ｍＡ／ｃｍ2以下の範囲にコントロールすることが可能になったのは、共通電極をバリウムで形成することによって電子注入速度が速くなったからである。電子注入速度が速ければ、初期駆動時の発光層内のキャリアバランスを電子リッチな状態にすることが可能である。そうすると、駆動後に電子が減少するのを見越した上で最適なキャリアバランスが得られるような構造設計が可能となり、好適なキャリアバランスを実現できる。
【００７９】
（実験３）電子輸送層による補助配線と共通電極との通電性確保
次に、電子輸送層による補助配線と共通電極との通電性確保の効果を確認するために、正孔輸送層、発光層およびバンクが形成されていないショート回路のデバイスを作製し、各デバイスにおける補助配線と共通電極との通電性を確認した。デバイスは、具体的には、ＴＦＴ基板上に、平坦化膜、画素電極、補助配線、酸化物層、電子輸送層および共通電極を積層させたものであり、共通電極はバリウムで形成している。各デバイスは、補助配線より上であって共通電極までの積層構造（補助配線接続構造）が異なる。
【００８０】
図７は、電子輸送層のバリウム濃度が補助配線と共通電極との絶縁性に及ぼす影響を示す図である。図７において破線は、バリウムからなる共通電極と発光層との間に、電子輸送層を形成しなかった場合であるが、この場合、電圧を印加しても電流はほとんど流れなかった。これは、電子輸送層が形成されていないため、補助配線の上方で酸化物層と共通電極とが接触してしまい、接触した部分が酸化して絶縁性を有するバリウム酸化物の膜となり、補助配線と共通電極との通電を遮断したからであると考えられる。
【００８１】
図７において実線は、バリウムからなる共通電極と発光層との間に、１０ｗｔ％のバリウムを含む電子輸送層を形成した場合であるが、この場合は補助配線と共通電極との通電性が高かった。これは、電子輸送層によって共通電極の酸化が抑制されたため、補助配線と共通電極との通電性の遮断が起こらなかったからであると考えられる。
【００８２】
図７において二点鎖線は、バリウムからなる共通電極と発光層との間に、１８ｗｔ％のバリウムを含む電子輸送層を形成した場合であるが、この場合は１０ｗｔ％のバリウムを含む電子輸送層を形成した場合に比べて通電性が悪かった。原因は電子輸送層内の遊離バリウムにあると考えられる。
【００８３】
図８は、バリウム濃度とインピーダンスとの関係を示す図である。図８に示すように、バリウム濃度が高くなると、インピーダンスに乱れが生じることから、バリウム濃度が低い時はＣＴ錯体形成のため安定な状態で電子輸送層中に存在しているが、濃度が高くなると電子輸送層内に遊離バリウムが生じることが確認できた。遊離バリウムが生じると、その一部が電子輸送層と酸化物層との界面に移動し、そこで酸化物層によって酸化されて、その界面にバリウム酸化物の膜が生成し、通電性を悪化させると考えられる。すなわち、１８ｗｔ％のバリウムを含む電子輸送層には、遊離バリウムが生じていると考えられる。このように、バリウム濃度は、単に濃ければ良いと言うものではなく、好適な範囲があることが分かった。
【００８４】
そこで、電子輸送層のバリウム濃度についてさらに検討した。図９は、バリウム濃度と電圧との関係を示す図である。図９に示すように、バリウム濃度が１０ｗｔ％の場合に電圧が最も低かったことから、バリウム濃度が１０ｗｔ％の場合に、補助配線と共通電極との通電性が最も良くなると考えられる。また、バリウム濃度が５ｗｔ％以上、１５ｗｔ％以下の場合に良好な電圧値となったことから、バリウム濃度が５ｗｔ％以上、１５ｗｔ％以下の場合に、補助配線と共通電極との通電性が良好になると考えられる。
【００８５】
［変形例］
以上、本発明の一態様に係るＥＬ表示装置およびその製造方法を具体的に説明してきたが、上記実施の形態は、本発明の構成および作用・効果を分かり易く説明するために用いた例であって、本発明の内容は、上記の実施の形態に限定されない。
【００８６】
ＥＬ表示装置がＲ，Ｇ，Ｂの画素を有する場合、本発明に係る構成は、Ｒ，Ｇ，Ｂの全ての画素に適用しても良いし、Ｒ，Ｇ，Ｂのいずれか１色の画素にだけ適用しても良い。また、Ｒ，Ｇ，Ｂの中の２色の画素にだけ適用しても良い。特にＧの画素においては、電子注入速度が遅いことでＥＬ表示装置が短寿命化するという問題が深刻であるため、本発明に係る構成が有効である。
【００８７】
上記実施の形態では、画素電極が陽極で、共通電極が陰極で、電荷輸送層が電子輸送層であったが、画素電極が陰極で、共通電極が陽極の場合は、電荷輸送層が正孔輸送層であってもいい。
【００８８】
上記実施の形態では、画素電極上に酸化抑制層および封止膜が形成されていたが、本発明に係るＥＬ表示装置に酸化抑制層および封止膜は必ずしも必要でない。図１０は、変形例に係る表示パネルを示す模式断面図である。図１０に示す変形例に係る表示パネル１０Ａでは、共通電極１１０上に酸化抑制層および封止膜が形成されておらず、共通電極１１０上には直接封止層１１３Ａが形成されている。このような構成の表示パネル１０Ａであっても、本発明に係る効果を奏することが可能である。なお、表示パネル１０Ａにおける表示パネル１０と共通する符号の部分は、表示パネル１０と同様の構成を有する。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明の一態様に係るＥＬ表示装置は、例えばパッシブマトリクス型或いはアクティブマトリクス型のＥＬ表示装置の分野全般等で広く利用できる。
【符号の説明】
【００９０】
１  ＥＬ表示装置
１０１  基板
１０３  画素電極（陽極）
１０４  補助配線
１０８  発光層
１０９  電荷輸送層（電子輸送層）
１１０  共通電極（陰極）
１０５  酸化物層（正孔輸送層）
１１１  酸化抑制層
１１２  封止膜
【図１】
2013118462.tif 000003
【図２】
2013118462.tif 000004
【図３】
2013118462.tif 000005
【図４】
2013118462.tif 000006
【図５】
2013118462.tif 000007
【図６】
2013118462.tif 000008
【図７】
2013118462.tif 000009
【図８】
2013118462.tif 000010
【図９】
2013118462.tif 000011
【図１０】
2013118462.tif 000012
【図１１】
2013118462.tif 000013
【国際調査報告】
2013118462.tif 000014
2013118462.tif 000015
2013118462.tif 000016
2013118462.tif 000017