(57)【要約】【課題】より低い電圧で駆動することのできる有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示装置を提供する。【解決手段】有機ＥＬ表示装置は、アノード電極（２８５）及びカソード電極（２８７）の間に形成され、アノード電極及びカソード電極の電位差により発光する第１発光層（３１３）、並びにアノード電極と接しアモルファスカーボンからなるホール注入層（３１１）を有する第１発光部（３１０）と、第１発光部及びカソード電極の間に形成され、アノード電極及びカソード電極の電位差により発光する第２発光層（３２２）を有する第２発光部（３２０）と、第１発光部と第２発光部との間に形成され、第１発光部に接し、第１発光部に電子を供給するｎ型電荷発生層（３３１）と、ｎ型電荷発生層と第２発光部との間に形成され、第２発光部に接し、アモルファスカーボンからなり、第２発光部に正孔を供給するｐ型電荷発生層（３３２）と、を有する有機ＥＬ素子を備える。【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、
前記アノード電極と前記カソード電極の間に形成され、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電位差を与えることにより発光する第１発光層、並びに前記アノード電極と接しアモルファスカーボンからなるホール注入層を有する第１発光部と、
前記第１発光部と前記カソード電極の間に形成され、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電位差を与えることにより発光する第２発光層を有する第２発光部と、
前記第１発光部と前記第２発光部との間に形成され、前記第１発光部に接し、前記第１発光部に電子を供給するｎ型電荷発生層と、
前記ｎ型電荷発生層と前記第２発光部との間に形成され、前記第２発光部に接し、アモルファスカーボンからなり、前記第２発光部に正孔を供給するｐ型電荷発生層と、を有する有機ＥＬ素子を備える有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置であって、
ｎ型電荷発生層及びｐ型電荷発生層の間には、金属からなる金属層を更に備える、ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置であって、
前記金属層は、Ａｇ合金、Ａｌ合金、Ａｇ及びＡｌのうちのいずれかから選択される材料である、ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項４】
請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置であって、
アモルファスカーボンは、アルゴンガスを含む雰囲気中でスパッタによって成膜され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表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ：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（Electro-luminescent）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】
このような有機ＥＬ表示装置におけるカラー表示は、画素毎にＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の３色をそれぞれ発光させる発光素子を有する場合と、発光素子において白色を発光し、各画素のカラーフィルタでＲＧＢ３色のそれぞれの波長領域を透過させる場合との２種類が主流となっている。また、発光素子においても単一の発光層のみを有する場合と、発光層を複数重ね、その間にいわゆる電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）を設けることにより、複数の層のそれぞれを光らせる所謂タンデム配置の発光素子がある。
【０００４】
特許文献１は、アノード電極とホール輸送層（Ｂ）との間に電子引き抜き層（Ａ）を設け、それぞれのＨＯＭＯ（Highest Occupied Molecular Orbital）及びＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）のエネルギー順位の関係が、０＜ＬＵＭＯ（Ａ）−ＨＯＭＯ（Ｂ）＜１．５ｅＶであることについて開示している。特許文献２は、マルチユニット型有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子において、発光層と導電性中間層が交互に複数層積層され、該導電性中間層が透明導電性カーボン層を含む１層以上の構成からなることについて開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−０４９３９６号公報
【特許文献２】特開２００９−３０１８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の有機ＥＬ表示装置において用いられる各画素の有機ＥＬ素子は、高い電圧で駆動されるものを使用した場合には、装置全体の消費電力が上がるだけでなく、有機ＥＬ素子の劣化が速く進むこととなるため、結果として装置の短命化することに繋がってしまう。
【０００７】
本発明は上述の事情の鑑みてされたものであり、より低い電圧で駆動することのできる有機ＥＬ素子を用いた有機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】
【０００８】
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、前記アノード電極と前記カソード電極の間に形成され、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電位差を与えることにより発光する第１発光層、並びに前記アノード電極と接しアモルファスカーボンからなるホール注入層を有する第１発光部と、前記第１発光部と前記カソード電極の間に形成され、前記アノード電極と前記カソード電極との間に電位差を与えることにより発光する第２発光層を有する第２発光部と、前記第１発光部と前記第２発光部との間に形成され、前記第１発光部に接し、前記第１発光部に電子を供給するｎ型電荷発生層と、前記ｎ型電荷発生層と前記第２発光部との間に形成され、前記第２発光部に接し、アモルファスカーボンからなり、前記第２発光部に正孔を供給するｐ型電荷発生層と、を有する有機ＥＬ素子を備える有機ＥＬ表示装置である。
【０００９】
また、本発明の有機ＥＬ表示装置において、ｎ型電荷発生層及びｐ型電荷発生層の間には、金属からなる金属層を更に備えていてもよい。
【００１０】
また、本発明の有機ＥＬ表示装置において、前記金属層は、Ａｇ合金、Ａｌ合金、ＡｇまたはＡｌのうち、いずれかから選択される材料であってもよい。また、前記アモルファスカーボンは、アルゴンガスを含む雰囲気中でスパッタによって成膜されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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】有機層の積層構造について概略的に示す図である。
【図５】図４の積層構造の変形例について示す図である。
【図６】電荷発生層について、図４の実施形態の積層構造、図５の変形例の積層構造及び従来の積層構造をそれぞれ適用した場合における駆動電圧の違いについて、実測結果を比較した表である。
【図７】上述の積層構造を有する有機ＥＬ表示装置の画素構成の例について示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。有機ＥＬパネル２００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の副画素には、それぞれ、ゲートが走査線につながりデータ信号線からの信号の入力を制御するスイッチングトランジスタ、スイッチングトランジスタから入力されたデータを保持するキャパシタ、入力されたデータに従って有機発光ダイオードに電流を供給する駆動トランジスタを備えている。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。
【００１５】
図３は、図２のIII−III線におけるＴＦＴ基板２２０のある副画素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、画素トランジスタ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内の発光層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内の発光層の発光の輝度は、画素トランジスタ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、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。
【００１６】
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、２つの独立した発光部である第１発光部３１０及び第２発光部３２０と、これらの間の電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）３３０とを有する、所謂、いわゆるタンデム構造となっている。ここで、本実施形態においては発光部を２つとしているが、３つ以上の発光部を有していてもよい。
【００１７】
図４に示されるように、第１発光部３１０は、アノード電極２８５側からアモルファスカーボンからなるホール注入層（ＨＩＬ：Hole Injection Layer）３１１と、例えばＮＰＤ（4,4-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl-amino] biphenyl）等からなる第１ホール輸送層（ＨＴＬ：Hole Transport Layer）３１２と、有機発光材料からなる第１発光層３１３と、例えばＡｌｑ３（Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum）等の材料からなる第１電子輸送層（ＥＴＬ：Electron Transport Layer）３１４と、から構成されている。また、第２発光部３２０は、アノード電極２８５側から、例えばＮＰＤ等からなる第２ホール輸送層３２１と、有機発光材料からなる第２発光層３２２と、例えばＡｌｑ３等の材料からなる第２電子輸送層３２３と、例えば、有機材料とＬｉ等のアルカリ金属からなる電子注入層（ＥＩＬ：Electron Injection Layer）３２４と、から構成されている。また、電荷発生層３３０は、例えば、有機材料とＬｉ等のアルカリ金属からなり、電子を第１発光部３１０に供給するｎ型電荷発生層３３１と、アモルファスカーボンからなり、ホールを第２発光部３２０に供給するｐ型電荷発生層３３２と、から構成される。
【００１８】
第１発光層３１３及び第２発光層３２２は、それぞれどの波長領域の光を発光するものであってもよいが、例えばＢ（青）とＹ（黄）との組合せ、又はＢとＲ（赤）及びＧ（緑）との組合せにより、白色を発光するものとすることができる。ホール注入層３１１及びｐ型電荷発生層３３２には、従来有機系の材料が用いられていたが、本実施形態では、アモルファスカーボンを使用することとしている。アモルファスカーボンを用いることにより、ホール注入層３１１ではホール注入性を上げられるため、低電圧で発光させることができ、ホール注入に関する不具合の発生を抑え、製造において歩留まりを改善することができる。また、ｐ型電荷発生層３３２においてもホール注入性が向上するため、低電圧化と共に、ホールと電子のキャリアバランスが改善され、有機ＥＬ素子３４０の寿命を延ばすことができる。
【００１９】
図５は、図４の積層構造の変形例について示す図である。この変形例において、図４の構造と異なる点は、ｎ型電荷発生層３３１とｐ型電荷発生層３３２との間に、金属、例えばＡｇとＭｇとの合金、Ａｇ単体及びＡｌ単体のいずれかからなる金属の金属層３３３が挿入されている点であり、その他の構成は同様である。このようにｎ型電荷発生層３３１とｐ型電荷発生層３３２との間に金属層３３３を設けることにより、図４と同様の効果に加え、反射層２８４が設けられた側で発光した光を干渉させてより強い光を出射させることができ、発光効率を向上させることができる。また、例えば、ｐ型電荷発生層３３２におけるアモルファスカーボンをスパッタリングにより成膜する場合には、金属層３３３の存在により、ｎ型電荷発生層３３１に与える損傷を低減させるため、損傷による駆動電圧の上方を抑えることができ、有機ＥＬ素子３４０をより低電圧化及び長寿命化することができる。
【００２０】
図６は、電荷発生層３３０について、図４の実施形態の積層構造、図５の変形例の積層構造及び従来の積層構造をそれぞれ適用した場合における駆動電圧の違いについて、実測結果を比較した表である。各積層構造において、ｎ型電荷発生層３３１には、電子注入層３２４と同じ構成である、有機材料とＬｉとの共蒸着からなる層（ＥＩＬ層）を用いている。図４の実施形態の積層構造においては、ｐ型電荷発生層３３２には、アモルファスカーボン層（ａ−Ｃ層）が用いられ、図５の変形例の積層構造においては、ｎ型電荷発生層３３１とｐ型電荷発生層３３２との間に金属層３３３としてＡｇからなるＡｇ層が設けられている。また、比較例では、金属層３３３はなく、ｐ型電荷発生層３３２に所謂ＨＡＴ−ＣＮの材料を用いている。この表の値から分かるように、１０ｍＡ／ｃｍ２の電流を流すための比較例の駆動電圧７．８Ｖに比較して、図４の実施形態の積層構造では７．０Ｖ、図５の変形例の積層構造では６．９Ｖと低くなっており、駆動電圧を下げることができる。また、図５の変形例の積層構造では、図４の実施形態の積層構造と比較して更に、０．１Ｖ更に下げることができる。したがって、本実施形態及び変形例の積層構造によれば、有機ＥＬ表示装置１００の有機ＥＬ素子３４０を、より低い電圧で駆動することができる。
【００２１】
図７は、上述の積層構造を有する有機ＥＬ表示装置１００の画素構成の例について示す図である。この例では、画素２９５は、それぞれ４辺のうち２辺が自身の画素２９５内の副画素２８０と隣合う、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）Ｗ（白）の４色の副画素２８０から構成されている。この場合にＴＦＴ基板２２０において、有機ＥＬ素子３４０は白色を発光するものとすることができる。白色を発光させるためには、例えば、第１発光層３１３及び第２発光層３２２を、Ｂ（青）とＹ（黄）との組合せ、又はＢとＲ（赤）及びＧ（緑）との組合せとすることができる。また、有機ＥＬ素子３４０で白色を発光させた場合には、対向基板２３０の各副画素２８０に対応する領域には、ＲＧＢＷに対応するカラーフィルタを設置してもよい。この場合にＷに対応する副画素２８０には透明のカラーフィルタを設置してもよいし、カラーフィルタを設置しないこととしてもよい。なお、画素構成はこれに限られず、３つの画素から構成されるものでもよいし、他の色の組合せによる画素であってもよい。また、画素構成は、縦方向又は横方向に同色が並ぶ構成その他の構成であってもよい。
【００２２】
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】
【００２３】
１００  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  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  画素トランジスタ、２９５  画素、３００  有機層、３１０  第１発光部、３１１  ホール注入層、３１２  第１ホール輸送層、３１３  第１発光層、３１４  第１電子輸送層、３２０  第２発光部、３２１  第２ホール輸送層、３２２  第２発光層、３２３  第２電子輸送層、３２４  電子注入層、３３０  電荷発生層、３３１  ｎ型電荷発生層、３３２  ｐ型電荷発生層、３３３  金属層、３４０  有機ＥＬ素子。
【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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