(57)【要約】【課題】膜厚制御性を向上するとともに、発光効率及び駆動電圧のばらつきを抑制することが可能な表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】  自発光性の表示素子を備えた表示装置であって、  前記表示素子は、基板上に配置された第１電極６０と、  第１電極６０に対向して配置された第２電極６６と、  第１電極６０と第２電極６６との間に配置された光活性層６４と、  光活性層６４と第２電極６６との間に配置され、非潮解性の材料によって形成された電子注入層ＥＩと、  を備えたことを特徴とする。【選択図】      図２
2009054710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自発光性の表示素子を備えた表示装置であって、
前記表示素子は、
基板上に配置された第１電極と、
前記第１電極に対向して配置された第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に配置された光活性層と、
前記光活性層と前記第２電極との間に配置され、セシウム（Ｃｓ）を含む非潮解性の材料によって形成された電子注入層と、
を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記電子注入層は、セシウム（Ｃｓ）、フッ素（Ｆ）、及び、アルミニウム（Ａｌ）を含む合金によって形成されたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記第１電極は反射層を有し、
前記第２電極は銀（Ａｇ）とマグネシウム（Ｍｇ）との混合物によって形成された半透過層を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、表示装置に係り、特に、自発光性の表示素子を備えた構成の表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、平面表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置が注目されている。この有機ＥＬ表示装置は、自発光性の表示素子を備えて構成されていることから、視野角が広く、バックライトを必要とせず薄型化が可能であり、消費電力が抑えられ、且つ応答速度が速いといった特徴を有している。
【０００３】
これらの特徴から、有機ＥＬ表示装置は、液晶表示装置に代わる、次世代平面表示装置の有力候補として注目を集めている。このような有機ＥＬ表示装置は、表示素子として、基板上において陽極と陰極との間に発光機能を有する有機化合物を含む光活性層を保持した有機ＥＬ素子を備えている。
【０００４】
特許文献１によれば、基板と、この基板間上に陽電極と、少なくとも発光機能に関与する有機層と、陰電極とを順次有し、陰電極は、低仕事関数の材料により形成されている第１の電極層と、低抵抗の材料により形成されている第２の電極層とを有し、有機層の電子注入電極界面から１０ｎｍ以内の範囲において、第１の電極層の構成材料が第２の電極層の構成材料よりも多く存在している有機ＥＬ素子が提案されている。
【０００５】
これによれば、第１の電極層の膜厚は０．５〜１０ｎｍであり、また、第１の電極層は酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）、酸化ルビジウム（Ｒｂ２Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）、酸化セシウム（Ｃｓ２Ｏ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、および酸化カルシウム（ＣａＯ）の１種または２種以上を含有する構成が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−０６０４９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明の目的は、膜厚制御性を向上するとともに、発光効率及び駆動電圧のばらつきを抑制することが可能な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】
【０００７】
この発明の態様による表示装置は、
自発光性の表示素子を備えた表示装置であって、
前記表示素子は、
基板上に配置された第１電極と、
前記第１電極に対向して配置された第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に配置された光活性層と、
前記光活性層と前記第２電極との間に配置され、非潮解性の材料によって形成された電子注入層と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、膜厚制御性を向上するとともに、発光効率及び駆動電圧のばらつきを抑制することが可能な表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明の一実施の形態に係る表示装置について図面を参照して説明する。なお、この実施の形態では、表示装置として、自己発光型表示装置、例えば有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置を例にして説明する。
【００１０】
図１に示すように、有機ＥＬ表示装置１は、アレイ基板１００を備えている。この有機ＥＬ表示装置１は、画像を表示する略矩形状の表示エリア１０１を有している。カラー表示タイプの有機ＥＬ表示装置１においては、表示エリア１０１は、マトリクス状に配置された複数種類の色画素ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）によって構成されている。また、この実施の形態においては、有機ＥＬ表示装置１は、アレイ基板１００の主面側に対向して配置された封止基板２００を備えている。封止基板２００は、少なくとも表示エリア１０１を密封するようにシール材４００を介してアレイ基板１００に貼り合せられている。
【００１１】
アレイ基板１００上において、各色画素ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、画素回路及び画素回路によって駆動制御される表示素子を備えている。図１に示した画素回路は、一例であって、他の構成の画素回路を適用しても良いことは言うまでもない。図１に示した例では、画素回路は、画素スイッチ１０と、画素スイッチ１０を介して供給される映像信号に基づき表示素子へ所望の駆動電流を供給する駆動トランジスタ２０と、駆動トランジスタ２０のゲート−ソース間電位を所定期間保持する蓄積容量素子３０などを有している。これらの画素スイッチ１０及び駆動トランジスタ２０は、例えば薄膜トランジスタによって構成され、ここでは、ポリシリコンからなる半導体層を備えた薄膜トランジスタを適用している。
【００１２】
表示素子は、自発光性の表示素子である有機ＥＬ素子４０（Ｒ、Ｇ、Ｂ）によって構成されている。すなわち、赤色画素ＰＸＲは、主に赤色波長に対応した光を放射する有機ＥＬ素子４０Ｒを備えている。緑色画素ＰＸＧは、主に緑色波長に対応した光を放射する有機ＥＬ素子４０Ｇを備えている。青色画素ＰＸＢは、主に青色波長に対応した光を放射する有機ＥＬ素子４０Ｂを備えている。
【００１３】
また、アレイ基板１００は、色画素ＰＸの行方向（すなわち図１のＹ方向）に沿って延在する複数の走査線Ｙｍ（ｍ＝１、２、…）、走査線Ｙｍと略直交する列方向（すなわち図１のＸ方向）に沿って延在する複数の信号線Ｘｎ（ｎ＝１、２、…）、有機ＥＬ素子４０に電源を供給するための電源供給線Ｐなどを備えている。
【００１４】
さらに、アレイ基板１００は、表示エリア１０１の外側に位置する周辺エリア１０４に、走査線Ｙｍのそれぞれに走査信号を供給する走査線駆動回路１０７の少なくとも一部、信号線Ｘｎのそれぞれに映像信号を供給する信号線駆動回路１０８の少なくとも一部などを備えている。すべての走査線Ｙｍは、走査線駆動回路１０７に接続されている。また、すべての信号線Ｘｎは、信号線駆動回路１０８に接続されている。
【００１５】
各種有機ＥＬ素子４０（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の構成は、基本的に同一である。すなわち、図２に示すように、アレイ基板１００は、配線基板１２０の主面側に配置された有機ＥＬ素子４０を備えている。なお、配線基板１２０は、ガラス基板やプラスチックシートなどの絶縁性の支持基板上に、画素スイッチ１０、駆動トランジスタ２０、蓄積容量素子３０、走査線駆動回路１０７、信号線駆動回路１０８、各種配線（走査線、信号線、電源供給線等）などを備えて構成されたものとする。
【００１６】
有機ＥＬ素子４０は、配線基板１２０上に配置された第１電極６０と、第１電極６０に対向して配置され（すなわち第１電極６０よりも封止基板２００側に配置され）複数の色画素ＰＸに共通の第２電極６６と、これらの第１電極６０と第２電極６６との間に配置された光活性層６４と、によって構成されている。
【００１７】
より詳細に説明すると、第１電極６０は、配線基板１２０上において色画素ＰＸ毎に独立島状に配置されている。トップエミッションタイプを採用した構成では、この第１電極６０は、光反射性を有する反射層を含んで構成しても良い。すなわち、第１電極６０は、図２に示したように、光反射性を有する導電材料を用いて電極としての機能と反射層としての機能とを兼ね備えた単層として形成しても良いが、光透過性を有する導電材料を用いて電極を形成した場合には、光反射性を有する材料を用いて形成された反射層を電極に積層した２層構造としても良い。
【００１８】
光活性層６４は、第１電極６０上に配置され、少なくとも発光層６４Ａを含んでいる。この光活性層６４は、発光層６４Ａ以外の機能層を含むことができ、例えば、ホール注入層、ホール輸送層、ブロッキング層、電子輸送層、バッファ層などの機能層を含むことができる。この光活性層６４は、複数の機能層を複合した単層で構成されても良いし、各機能層を積層した多層構造であっても良い。光活性層６４においては、発光層６４Ａが有機系材料であればよく、発光層６４Ａ以外の層は無機系材料でも有機系材料でも構わない。光活性層６４において、発光層６４Ａ以外の機能層は共通層であってもよく、図２に示した例では、発光層６４Ａの第１電極６０側及び第２電極６６側にそれぞれ共通層が配置されている。一方の共通層は、ホール注入層６４ＨＩ及びホール輸送層６４ＨＴを含み、また、他方の共通層は、電子輸送層６４ＥＴを含んでいる。発光層６４Ａは、赤、緑、または青に発光する発光機能を有した有機化合物によって形成される。
【００１９】
第２電極６６は、各色画素ＰＸの光活性層６４の上に配置されている。この第２電極６６は、マイクロキャビティ構成を実現するために、半透過層６６Ａを含んでいる。すなわち、第２電極６６は、図２に示したように、光透過性を有する導電材料を用いて形成された透過層６６Ｂと、透過層６６Ｂと光活性層６４との間に配置された半透過層６６Ａとの２層構造としても良いし、半透過層単層の電極として構成してもよい。この実施の形態では、半透過層６６Ａは銀（Ａｇ）とマグネシウム（Ｍｇ）との混合物によって形成され、また、透過層６６Ｂはインジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）によって形成されている。
【００２０】
この実施の形態においては、有機ＥＬ素子４０は、さらに、光活性層６４と第２電極６６との間に配置された電子注入層ＥＩを備えている。この電子注入層ＥＩは、非潮解性の材料によって形成されている。
【００２１】
また、アレイ基板１００は、表示エリア１０１において、少なくとも隣接する色画素ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）間を分離する隔壁７０を備えている。隔壁７０は、例えば各第１電極６０の縁に沿って格子状またはストライプ状に配置されている。この隔壁７０は、例えば樹脂材料によって形成される。
【００２２】
上述した電子注入層ＥＩについて、より詳細に説明する。
【００２３】
電子注入層ＥＩとして、電子注入性能が比較的高いセシウム（Ｃｓ）を適用する場合がある。この場合には、蒸着材料として例えばフッ化セシウム（ＣｓＦ）が選択可能である。すなわち、フッ化セシウムを材料源として蒸着することによって電子注入層ＥＩを形成可能である。しかしながら、フッ化セシウムは、大気中の水分を吸収して溶解する潮解性を有している。このため、ツーリング時の膜厚測定が難しく、成膜時の膜厚管理が困難である課題があった。
【００２４】
そこで、この実施の形態においては、セシウムを電子注入層に適用する場合には、非潮解性のセシウム系材料を適用することを特徴とするものである。具体的には、セシウム、フッ素（Ｆ）、及び、アルミニウム（Ａｌ）からなる合金を適用可能である。このようなセシウム、フッ素、及び、アルミニウムの合金は、これら３元素が緩やかに結合することで非潮解性となる特徴がある。したがって、電子注入層を形成する上での膜厚制御性を向上することが可能である。
【００２５】
次に、より具体的な実施例について説明する。
【００２６】
まず、図３Ａに示すように、配線基板１２０上に第１電極６０を形成する。すなわち、導電材料の成膜及びパターニングにより、アルミニウムからなる反射層６０Ａ及びＩＴＯからなる透過層６０Ｂを積層した第１電極６０を画素毎に形成する。
【００２７】
その後、第１電極６０上に光活性層６４を形成する。すなわち、透過層６０Ｂ上にホール注入層６４ＨＩとしてアモルファスカーボン、及び、ホール輸送層６４ＨＴとしてαＮＰＤを蒸着法により形成する。そして、赤色画素、緑色画素、及び、青色画素について、ファインマスクを用いて、Ｒｅｄ発光層材料（ホスト：Ａｌｑ３、ドーパント：ＤＣＭ）、Ｇｒｅｅｎ発光層材料（ホスト：Ａｌｑ、ドーパント：クマリン）、Ｂｌｕｅ発光層材料（ホスト：ＢＨ１２０、ドーパント：ＢＤ−１０２）をそれぞれ蒸着し、それぞれの発光層６４Ａを形成する。そして、これらの各発光層６４Ａ上に、電子輸送層（ＰｙＰｙＳＰｙＰｙ）６４ＥＴを形成する。
【００２８】
続いて、図３Ｂに示すように、電子輸送層６４ＥＴ上に、セシウム、フッ素、及び、アルミニウムを含む合金Ａを１０オングストロームの膜厚に蒸着し、電子注入層ＥＩを形成する。このとき、合金Ａが含有するセシウムは、重量比６０％であった。
【００２９】
続いて、図３Ｃに示すように、マグネシウム及び銀を蒸着する。これにより、電子注入層ＥＩの上に、マグネシウム、及び、銀が混合して存在する半透過層６６Ａが形成される。そして、ＩＴＯを蒸着し、透過層６６Ｂを形成する。このような工程を経て、トップエミッションタイプの有機ＥＬ素子を備えた表示装置を作成した。
【００３０】
上述したように、電子注入層ＥＩを形成する合金Ａは、アルミニウムの存在により、非潮解性となる特徴がある。フッ化セシウムは大気中で潮解するため、ツーリング時の膜厚測定が極めて難しかったが、合金Ａは非潮解性のため通常の膜厚評価が可能となった。このため、合金Ａではフッ化セシウムを適用した場合と比較して膜厚制御性が格段に向上した。
【００３１】
具体的には、電子注入層ＥＩとして１０オングストロームの膜厚を得ようとする場合、フッ化セシウムを適用した場合にはロット間バラツキが±４０％存在したものが、合金Ａを適用した場合には±２０％のばらつきによって成膜が可能となった。このため、付随して発光効率及び駆動電圧のバラツキを抑制することが可能となり、プロセス安定性が良化した。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態によれば、電子注入層としてセシウムを適用する場合に、非潮解性のセシウム系材料を用いることで、電子注入層の膜厚制御性を向上することが可能となる。このため、電子注入層の膜厚のばらつきを抑制することができ、発光効率及び駆動電圧のばらつきを抑制することが可能となる。
【００３３】
なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、この発明の一実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は、図１に示した有機ＥＬ表示装置の１画素分の構造を概略的に示す断面図である。
【図３Ａ】図３は、有機ＥＬ素子の製造工程を説明するための図であって、第１電極及び光活性層の製造工程を説明するための図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、有機ＥＬ素子の製造工程を説明するための図であって、電子注入層の製造工程を説明するための図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、有機ＥＬ素子の製造工程を説明するための図であって、第２電極の製造工程を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３５】
ＰＸ…色画素
１…有機ＥＬ表示装置
４０…有機ＥＬ素子（表示素子）
６０…第１電極  ６０Ａ…反射層  ６０Ｂ…透過層
６４…光活性層  ６４Ａ…発光層  ６４ＨＩ…ホール注入層  ６４ＨＴ…ホール輸送層  ６４ＥＴ…電子輸送層
６６…第２電極  ６６Ａ…半透過層  ６６Ｂ…透過層
ＥＩ…電子注入層
７０…隔壁
１００…アレイ基板
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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