(57)【要約】【課題】アノード電極のホール注入性にばらつきがある場合であっても、より高い素子効率で、より長い素子寿命を有する有機ＥＬ表示装置を提供する。【解決手段】有機ＥＬ表示装置は、導電性の材料からなるアノード電極（２８５）と、導電性の材料からなるカソード電極（２８７）と、アノード電極及びカソード電極の間のアノード電極上に形成された電子注入層であるアノード側電子注入層（３１１）と、アノード側電子注入層上に形成された電荷発生層であるアノード側電荷発生層（３１２）と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の材料からなるアノード電極と、
導電性の材料からなるカソード電極と、
前記アノード電極及び前記カソード電極の間の前記アノード電極上に形成された電子注入層であるアノード側電子注入層と、
前記アノード側電子注入層上に形成された電荷発生層であるアノード側電荷発生層と、を備える有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置において、
前記アノード側電荷発生層上に形成された正孔注入層であるアノード側正孔注入層と、
前記アノード側正孔注入層上に形成された正孔輸送層であるアノード側正孔輸送層と、
前記アノード側正孔輸送層上に形成され、有機発光材料からなる少なくとも１層の発光層を有する発光部と、
前記発光部上に形成された電子輸送層であるカソード側電子輸送層と、
前記カソード側電子輸送層及び前記カソード電極との間に形成された電子注入層であるカソード側電子注入層と、を更に備える、ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の有機ＥＬ表示装置において、
前記発光部は、
有機発光材料からなるカソード側発光層と、
有機発光材料からなり、前記カソード側発光層よりもアノード側に形成されたアノード側発光層と、
前記アノード側発光層上に形成された電子輸送層であるタンデム電子輸送層と、
前記タンデム電子輸送層上に形成された電子注入層であるタンデム電子注入層と、
前記タンデム電子注入層上に形成された電荷発生層であるタンデム電荷発生層と、
前記タンデム電荷発生層上に形成された正孔注入層であるタンデム正孔注入層と、
前記タンデム正孔注入層及びカソード側発光層の間に形成された正孔輸送層であるタンデム正孔輸送層と、を有する、ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ（Electro-Luminescent）表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機発光ダイオード（Organic Light Emitting Diode）と呼ばれる自発光体を用いた画像表示装置（以下、「有機ＥＬ表示装置」という。）が実用化されている。この有機ＥＬ表示装置は、従来の液晶表示装置と比較して、自発光体を用いているため、視認性、応答速度の点で優れているだけでなく、バックライトのような補助照明装置を要しないため、更なる薄型化が可能となっている。
【０００３】
特許文献１は、有機発光素子の構成が順に、陰極、電子輸送層、エレクトロルミネセンス層、正孔輸送層、電子受容層及び陽極である場合において、電子受容層と陽極との間に、更に陽極キャッピング層を備える、ことをについて開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０４９９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
有機ＥＬ表示装置において、各画素に形成される有機ＥＬ素子にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等により形成されるアノード電極には、アノード電極に堆積した有機物を除去し、有機ＥＬ素子の駆動電圧を下げるために、Ｏ２プラズマ処理を行っている。しかしながら、Ｏ２プラズマ処理は、条件によっては回路基板の材料分解を発生させるため、これによりアノード電極のイオン化ポテンシャルに影響を与え、アノード電極のホール注入性にばらつきを発生させる恐れがある。また、これ以外の要因によってもアノード電極には、ホール注入性にばらつきを発生する恐れがあり、ホール注入性のばらつきは素子効率の低下及び駆動電圧の増加に繋がり、結果として素子の寿命を短くしてしまう恐れがある。
【０００６】
本発明は、上述の事情を鑑みてしたものであり、アノード電極のホール注入性にばらつきがある場合であっても、より高い素子効率で、より長い素子寿命を有する有機ＥＬ表示装置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】
【０００７】
本発明の有機ＥＬ表示装置は、導電性の材料からなるアノード電極と、導電性の材料からなるカソード電極と、前記アノード電極及び前記カソード電極の間の前記アノード電極上に形成された電子注入層であるアノード側電子注入層と、前記アノード側電子注入層上に形成された電荷発生層であるアノード側電荷発生層と、を備える有機ＥＬ表示装置。
【０００８】
また、本発明の有機ＥＬ表示装置において、前記アノード側電荷発生層上に形成された正孔注入層であるアノード側正孔注入層と、前記アノード側正孔注入層上に形成された正孔輸送層であるアノード側正孔輸送層と、前記アノード側正孔輸送層上に形成され、有機発光材料からなる少なくとも１層の発光層を有する発光部と、前記発光部上に形成された電子輸送層であるカソード側電子輸送層と、前記カソード側電子輸送層及び前記カソード電極との間に形成された電子注入層であるカソード側電子注入層と、を更に備えていてもよい。
【０００９】
また、本発明の有機ＥＬ表示装置において、前記発光部は、有機発光材料からなるカソード側発光層と、有機発光材料からなり、前記カソード側発光層よりもアノード側に形成されたアノード側発光層と、前記アノード側発光層上に形成された電子輸送層であるタンデム電子輸送層と、前記タンデム電子輸送層上に形成された電子注入層であるタンデム電子注入層と、前記タンデム電子注入層上に形成された電荷発生層であるタンデム電荷発生層と、前記タンデム電荷発生層上に形成された正孔注入層であるタンデム正孔注入層と、前記タンデム正孔注入層及びカソード側発光層の間に形成された正孔輸送層であるタンデム正孔輸送層と、を有していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置を概略的に示す図である。
【図２】図１の有機ＥＬパネルの構成を示す図である。
【図３】図２のIII−III線におけるＴＦＴ基板のある副画素の断面について概略的に示す図である。
【図４】有機ＥＬ素子の有機層の積層構造について概略的に示す図である。
【図５】本発明の比較例に係る有機層の積層構造について概略的に示す図である。
【図６】図４の有機層及び図５の有機層における通電時間に対する輝度の変化について示す実測結果のグラフである。
【図７】図４の有機層及び図５の有機層における通電時間に対する有機ＥＬ素子の駆動電圧の変化について示す実測結果のグラフである。
【図８】本実施形態の変形例に係るタンデム構造の有機層の積層構造について概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
【００１２】
図１には、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置１００が概略的に示されている。この図に示されるように、有機ＥＬ表示装置１００は、上フレーム１１０及び下フレーム１２０に挟まれるように固定された有機ＥＬパネル２００から構成されている。
【００１３】
図２には、図１の有機ＥＬパネル２００の構成が示されている。有機ＥＬパネル２００は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）基板２２０と対向基板２３０の２枚の基板を有し、これらの基板の間には不図示の透明樹脂が充填されている。ＴＦＴ基板２２０は、表示領域２０２にマトリクス状に配置された副画素２８０を有している。副画素２８０は、例えば互いに異なる波長領域の光を出射する３つないし４つの副画素２８０を組み合わせて一画素を構成する。ＴＦＴ基板２２０には、副画素２８０のそれぞれに配置された画素トランジスタの走査信号線に対してソース・ドレイン間を導通させるための電位を印加すると共に、各画素トランジスタのデータ信号線に対して副画素２８０の階調値に対応する電圧を印加する駆動回路である駆動ＩＣ（Integrated Circuit）２６０が載置されている。
【００１４】
図３は、図２のIII−III線におけるＴＦＴ基板２２０の副画素２８０の断面について概略的に示す図である。この図に示されるように、ＴＦＴ基板２２０の副画素２８０は、絶縁基板であるガラス基板２８１と、ガラス基板２８１上に形成され、駆動トランジスタ２８９等を有する回路が形成されたＴＦＴ回路層２８２と、ＴＦＴ回路層２８２上に絶縁材料により形成された平坦化膜２８３と、平坦化膜２８３に開けられたスルーホールを介してＴＦＴ回路層２８２の回路と接続されるアノード電極２８５と、アノード電極２８５の端部を覆い、副画素２８０間において電極間を絶縁する絶縁バンク２８６と、アノード電極２８５及び絶縁バンク２８６上に表示領域２０２全体を覆うように形成された有機層３００と、有機層３００内の発光部３２０（後述）で発光した光を反射する反射層２８４と、有機層３００上で表示領域２０２全体を覆うように形成されたカソード電極２８７と、有機層３００の劣化を防ぐために外部から空気や水の侵入を遮断する封止膜２８８と、を有している。各副画素２８０における有機層３００内の発光部３２０の発光の輝度は、駆動トランジスタ２８９において制御される。なお、本実施形態において、アノード電極２８５からカソード電極２８７までの構成を有機ＥＬ素子３４０と呼ぶこととする。また、図３の形態においては、トップエミッション方式の有機ＥＬ表示装置としているが、一例であり、ボトムエミッション方式の有機ＥＬ表示装置であってもよく、また他の断面構造のＴＦＴ基板２２０を用いることができる。また、トランジスタには、アモルファスシリコン、低温ポリシリコンその他の半導体材料によるトランジスタを用いることができる。また、本実施形態においては、有機層３００は表示領域２０２全体を覆うように形成されることとしたが、有機層３００を各副画素で個別に形成することとしてもよい。この場合には、各副画素で発光する色を異ならせることができる。
【００１５】
図４は、有機ＥＬ素子３４０の有機層３００の積層構造について概略的に示す図である。この図に示されるように、アノード電極２８５及びカソード電極２８７の間に形成された有機層３００は、アノード電極２８５上に形成された電子注入層（ＥＩＬ：Electron Injection Layer）であるアノード側電子注入層３１１と、アノード側電子注入層３１１上に形成された電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）であるアノード側電荷発生層３１２と、アノード側電荷発生層３１２上に形成された正孔注入層（ＨＩＬ：Hole Injection Layer）であるアノード側正孔注入層３１３と、アノード側正孔注入層３１３上に形成された正孔輸送層（ＨＴＬ：Hole Transport Layer）であるアノード側正孔輸送層３１４と、アノード側正孔輸送層３１４上に形成された発光部３２０である発光層３２１と、発光層３２１上に形成された電子輸送層（ＥＴＬ：Electron Transport Layer）であるカソード側電子輸送層３３１と、カソード側電子輸送層３３１及びカソード電極２８７との間に形成された電子注入層（ＥＩＬ：Electron Injection Layer）であるカソード側電子注入層３３２と、が順に積層されている。
【００１６】
電子注入層は、移動度の高い材料、例えばＢＣＰ（Biphasic Calcium Phosphate）、Ａｌｑ３（Tris-(8-hydroxyquinoline) aluminum）、オキサジアゾール（ＰＢＤ：Polybutadiene）系、トリアゾール系の材料と、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｃａ及びＣｓ等のアルカリ金属を混合した層が望ましい。電荷発生層は、例えばＨＡＴ−ＣＮ（６）（1,4,5,8,9,12-hexaazatriphenylene- hexacarbonitrile）等電子アクセプター材料が望ましい。正孔注入層は、例えばＨＡＴ−ＣＮ（６）、ＣｕＰｃ及びＰＥＤＯＴ：ＰＳＳのいずれか等を用いることができる。正孔輸送層には、例えば、ＮＰＢ（N,N'-Di-[(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl]-1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine）等を用いることができる。電子輸送層は、Ａｌｑ３とＬｉｑ（8-hydroxy-quinolinato-lithium）の共蒸着を用いることができる。ここでＬｉｑの代りにＬｉ等をもちいてもよい。上述の各層に用いられる材料は、ここに挙げられたものに限られず、各層の材料として当業者が用いるものを適用することができる。
【００１７】
本実施形態では、アノード電極２８５とアノード側電荷発生層３１２との間にアノード側電子注入層３１１を有するため、アノード電極２８５からアノード側電子注入層３１１へのホール注入を起こりにくくし、また、アノード側電荷発生層３１２が、発光に寄与するホールを発生させてアノード側正孔輸送層３１４に渡すこととなるため、アノード電極２８５のホール注入性に影響されることなく、有機ＥＬ素子３４０を駆動することができる。また、アノード側電荷発生層３１２で発生した電子は、アノード側電子注入層３１１を介してアノード電極２８５に移動することとなる。したがって、アノード電極２８５の表面処理状態によらずに、ホールの量を制御することができるため、素子効率を高め、有機ＥＬ素子３４０の寿命を高めることができる。なお、アノード側電子注入層３１１とカソード側電子注入層３３２とは同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。また、アノード側電子注入層３１１より上の、アノード側正孔注入層３１３からカソード側電子注入層３３２までの構成を特に限定するものではなく、これらの構成はどのように積層されていてもよく、アノード電極２８５上にホールの注入を起こりにくくする電子注入層３１１があり、その上に電荷を発生させる電荷発生層を有していればよい。
【００１８】
また、このような構成とすることにより、アノード電極２８５に用いる材料をホール注入性の低い、つまり仕事関数の小さい金属とすることができる。アノード電極２８５に一般的に用いられるＩＴＯの仕事関数は４．２６ｅＶ程度であるがＯ２プラズマ処理等により５．０〜５．５ｅＶ程度に改質して使用している。しかしながら、アノード電極２８５のホール注入性を低くすることができると、仕事関数の低い金属、例えば４．２８ｅＶのＡｌ、４．２６ｅＶのＡｇ等を使用することができ、この場合にはＩＴＯを使用する場合と比較して、コスト的な優位性があり、更にアノード電極２８５の平坦性を改善することによるリーク低減を図ることができる。また、透明性がないため、光学干渉を利用する場合にアノード電極２８５の膜厚の微調整を行う必要がない。
【００１９】
図５には、本発明の比較例に係る有機層３９０の積層構造について概略的に示す図である。図４の有機層３００と異なる点は、アノード側電子注入層３１１がなく、アノード電極２８５に直接アノード側電荷発生層３１２が形成されている点であり、その他の点は図４の構成と同様であるため、説明を省略する。この場合には、アノード電極２８５のホール注入性が素子効率に影響することとなる。
【００２０】
図６は、図４の有機層３００及び図５の有機層３９０における通電時間に対する輝度の変化について示す実測結果のグラフである。このグラフに示されるように、アノード側電子注入層３１１を有する有機層３００は、５０時間通電後も通電開始時の輝度に近い輝度を保つのに対し、アノード側電子注入層３１１を有さない有機層３９０は、約半分の輝度となってしまっている。従って、図４の有機層３００の構成を用いることにより、有機ＥＬ素子３４０の劣化を抑え、長寿命化することができる。
【００２１】
図７は、図４の有機層３００及び図５の有機層３９０における通電時間に対する有機ＥＬ素子３４０の駆動電圧の変化について示す実測結果のグラフである。このグラフに示されるように、アノード側電子注入層３１１を有する有機層３００は、アノード側電子注入層３１１を有さない有機層３９０と比較して、５０時間通電後もほとんど駆動電圧に変化がなく、消費電力を増加させていない。
【００２２】
図８は、上述の実施形態の変形例に係るタンデム構造の有機層４００の積層構造について概略的に示す図である。図４の有機層３００と異なる点は、発光部３２０は、アノード側発光層３２２とカソード側発光層３２８との２層の発光層が互いに接することなく配置される、いわゆるタンデム構造の発光部３２０となっている点である。
【００２３】
発光部３２０は、アノード側発光層３２２上に形成された電子輸送層であるタンデム電子輸送層３２３と、タンデム電子輸送層３２３上に形成された電子注入層であるタンデム電子注入層３２４と、タンデム電子注入層３２４上に形成された電荷発生層であるタンデム電荷発生層３２５と、タンデム電荷発生層３２５上に形成された正孔注入層であるタンデム正孔注入層３２６と、タンデム正孔注入層３２６とカソード側発光層３２８との間に形成された正孔輸送層であるタンデム正孔輸送層３２７と、が順に積層されている。
【００２４】
このように有機層４００がタンデム構造の発光部３２０を有する場合であっても、アノード電極２８５とアノード側電荷発生層３１２との間にアノード側電子注入層３１１を有するため、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、タンデム構造の２層の発光層の間の積層構造は、この構成に限られず他の積層構造を用いてもよい。また、タンデム構造を２層の発光層としたが、３層以上であっても適用することができる。
【００２５】
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２６】
１００  有機ＥＬ表示装置、１１０  上フレーム、１２０  下フレーム、２００  有機ＥＬパネル、２０２  表示領域、２２０  ＴＦＴ基板、２３０  対向基板、２８０  副画素、２８１  ガラス基板、２８２  ＴＦＴ回路層、２８３  平坦化膜、２８４  反射層、２８５  アノード電極、２８６  絶縁バンク、２８７  カソード電極、２８８  封止膜、２８９  駆動トランジスタ、３００  有機層、３１１  アノード側電子注入層、３１２  アノード側電荷発生層、３１３  アノード側正孔注入層、３１４  アノード側正孔輸送層、３２０  発光部、３２１  発光層、３２２  アノード側発光層、３２３  タンデム電子輸送層、３２４  タンデム電子注入層、３２５  タンデム電荷発生層、３２６  タンデム正孔注入層、３２７  タンデム正孔輸送層、３２８  カソード側発光層、３３１  カソード側電子輸送層、３３２  カソード側電子注入層、３４０  有機ＥＬ素子、３９０  有機層、４００  有機層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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