JP2004241134A - 有機el装置及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】発光波長より短波長の光による発光層の劣化を防止することによって良好な発光寿命が得られ、発光波長より長波長の光によるコントラストの低下を防止することによって良好な発光特性が得られる有機EL素子を備える有機EL装置を提供する。
【解決手段】本発明の有機EL装置1は、発光層110b1〜110b3を含む少なくとも1つの有機機能層110と該有機機能層110を介して互いに対向する一対の電極12,111とを備えてなる有機EL素子101〜103を複数有し、前記発光層110b1〜110b3には、該発光層110b1〜110b3を有する有機EL素子101〜103から外部に放出されるべき光の波長である発光波長ではない波長の光を吸収する光吸収物質1501〜1503が含有されていることを特徴とする。
【選択図】 図3
【解決手段】本発明の有機EL装置1は、発光層110b1〜110b3を含む少なくとも1つの有機機能層110と該有機機能層110を介して互いに対向する一対の電極12,111とを備えてなる有機EL素子101〜103を複数有し、前記発光層110b1〜110b3には、該発光層110b1〜110b3を有する有機EL素子101〜103から外部に放出されるべき光の波長である発光波長ではない波長の光を吸収する光吸収物質1501〜1503が含有されていることを特徴とする。
【選択図】 図3
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機EL装置及び電子機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、ノートパソコン、携帯電話機、電子手帳等の電子機器において、情報を表示する手段として有機エレクトロルミネッセンス(以下有機ELと称す)素子を画素に対応させて備える有機EL装置等といった表示装置が提案されている。一般的に、有機EL素子は、対向する一対の電極の間に有機EL層(発光層)を含む有機機能層が配置されている。
【0003】
有機EL装置は、このような有機EL素子を2次元的に配置させてなる表示装置である。特にカラー表示を行う場合には、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色毎に、特定の波長域に発光スペクトルを有する発光層を備えた有機EL素子が所定の配列で配置される。
【0004】
この発光層は、外部から進入してくる等の紫外線によって劣化することが知られており、この問題点を解決するために発光層と外部との間に紫外線吸収層を設ける(例えば、特許文献1参照)という技術が提案されている。
【0005】
また、上述した有機EL素子は、キャリアの注入・輸送及び再結合過程により生成した励起状態が基底状態に戻る際に、そのエネルギー準位差に応じた電磁波を放出する。この電磁波は、波長が約400nm〜800nmの光、いわゆる可視光で主に構成されるが、発光層をなす有機物の材料によっては400nm以下の紫外線も含まれている場合がある。このため、外部から進入してくる紫外線が少ない場合でも自らが放出した紫外線により劣化して有機EL素子としての機能が低下する。この問題点を解決するために発光層に紫外線吸収剤を含有させる(例えば、特許文献2参照)という技術が提案されている。
【0006】
【特許文献1】
特開2002−184572号公報
【特許文献2】
特開2000−273316号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記発光層は、紫外線のみならず自らが発光する光よりも短波長の光が照射されると劣化する。例えば、緑色発光層に青色光が照射された場合にもこの緑色発光層は劣化し、赤色発光層に緑色光が照射された場合にもこの赤色発光層は劣化する。また、例えば赤色発光層は、通常発光ピークが620nmであるが上述のようにある特定の波長域を有しているため、例えば570nmの光も発光している。このため、自らが発光した570nmの光によって自らを劣化させている。緑色発光層及び青色発光層も赤色発光層と同様に自らが発光した短波長の光によって自らを劣化させている。すなわち、発光層は、自らが発光した短波長の光によっても劣化する。これに加え、発光層は、外光の内、発光波長(発光層を有する有機EL素子から外部に放出されるべき光の波長)以外の光を反射するために有機EL装置のコントラストが低下するという問題点も有している。
【0008】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、以下の点を目的とするものである。
(1)発光波長より短波長の光による発光層の劣化を防止することによって良好な発光寿命が得られる有機EL素子を備える有機EL装置及び電子機器を提供する。
(2)発光波長より長波長の光によるコントラストの低下を防止することによって良好な発光特性が得られる有機EL素子を備える有機EL装置及び電子機器を提供する。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の有機EL装置は、発光層を含む少なくとも1つの有機機能層と該有機機能層を介して互いに対向する一対の電極とを備えてなる有機EL素子を複数有する有機EL装置であって、上記発光層には、該発光層を有する有機EL素子から外部に放出されるべき光の波長である発光波長ではない波長の光を吸収する光吸収物質が含有されていることを特徴とする。
【0010】
このような構成の有機EL装置によると、有機EL素子の発光層で発光された光及び外光に含まれる上記発光波長以外の波長の光が発光層に含有された光吸収物質により吸収される。したがって、光吸収物質が発光波長よりも短波長の光を吸収する場合には、発光層の劣化を防止することが可能となり、光吸収物質が発光波長よりも長波長の光を吸収する場合には、有機EL素子のコントラストを向上させることが可能となる。特に光吸収物質が発光層で発光された発光波長以外の波長の光を吸収する場合においては、光吸収物質が発光層に含有されているために発光層で発光された光がすぐに光吸収物質に吸収される。このため、光吸収物質を発光層の外部に配置する場合と比較して発光層で発光された光の進行経路が短くなり発光層に対する影響を最小限にすることが可能となる。
【0011】
本発明において、上記光吸収物質は、発光層が所定の透過率となるような量含有される。上記有機EL素子は、R、GあるいはBのいずれかの原色の光を放出することを期待されるため、放出すべき色以外の原色の光を吸収するように、光吸光物質は発光層の透過率が30%程度となるような量含有されることがより好ましい。
【0012】
また、上記光吸収物質として用いる色素は、染料であることが好ましい。これは、染料は溶液中に溶解する性質を有しているためである。したがって、発光層を形成する材料と共に染料を上記溶液中に溶解させ、この溶液によって発光層を形成することによって光吸収物質を発光層にほぼ均一に溶解された状態に含有させることが可能となる。しかしながら、これに限定されるものではなく、上記光吸収物質として用いる色素として顔料を使用しても良い。顔料は、染料と比較して耐光性が良いため、上記光吸収物質として用いる色素として顔料を使用することによって発光層の耐光性を向上させることが可能となる。なお、上記光吸収物質として用いる色素として顔料を使用する場合には、例えば、分散剤等を用いて発光層に光吸収物質がほぼ均一に含有されるようにすることが好ましい。
【0013】
また、上記有機EL素子において発光された光が外部に放出される側の表面は、外光の反射を抑制する処理である減反射処理が施してあることが好ましい。上記有機EL素子において発光された光が外部に放出される側の表面に減反射処理を施すことによって外光の上記表面における反射が抑制されるのでよりコントラストを向上させることが可能となる。
【0014】
次に、本発明に係る電子機器は、上述した有機EL装置を表示手段として備えることを特徴とする。本発明の電子機器としては、例えば、ノートパソコン、携帯電話機、電子手帳、時計、ワープロなどの情報処理装置等を例示することができる。このような電子機器の表示部に本発明に係る有機EL装置を採用することにより、良好な発光寿命及び発光特性の表示部を備えた電子機器を提供することが可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る有機EL装置及び電子機器の一実施形態について説明する。なお、参照する各図において、図面上で認識可能な大きさとするために縮尺は各層や各部材ごとに異なる場合がある。
【0016】
(第1実施形態)
図1は、本発明に係る有機EL装置を採用したアクティブマトリクス型の有機EL装置の模式図である。また、図示する有機EL装置1は、薄膜トランジスタを用いたアクティブ型の駆動方式を採用している。
【0017】
有機EL装置1は、基板2の上に回路素子として薄膜トランジスタを含む回路素子部14、画素電極(陽極)111、有機EL層(発光層)を含む有機機能層110、対向電極(陰極)12及び封止部3等を順次積層した構造からなる有機EL素子10をマトリクス状に複数配置したものである。
【0018】
基板2としては、本実施形態ではガラス基板が用いられている。基板2は、ガラス基板の他にもシリコン基板、石英基板、セラミックス基板、プラスチック基板、プラスチックフィルム基板等、電機光学装置や回路基板に用いられる公知の様々な基板が適用される。この基板2の表面(図1における下面)は、外光の反射を抑制する減反射処理が施してあることが好ましい。基板2の表面に減反射処理を施すことによって外光の反射を抑制できるので本有機EL装置1のコントラストを向上させることが可能となる。基板2内には、発光領域としての複数の画素領域Aがマトリクス状に配列されており、カラー表示を行う場合、例えば、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の各色に対応する画素領域Aが所定の配列で配置されている。各画素領域Aには、画素電極111が配置され、その近傍には信号線132、電源線133、走査線131及び図示しない他の画素電極用の走査線等が配置されている。画素領域Aの平面形状は、図示するような矩形の他に円形、長円形など任意の形状が適用される。
【0019】
また、封止部3は、水や酸素の浸入を防ぐことによって陰極12あるいは有機機能層110の酸化を防止するものであり、基板2に塗布される封止樹脂及び基板2に貼り合わされる封止基板3b(封止缶)等を含む。封止樹脂の材料としては、例えば、熱硬化樹脂あるいは紫外線硬化樹脂等が用いられ、特に、熱硬化樹脂の一種であるエポシキ樹脂が好ましく用いられる。封止樹脂は、基板2の周縁に環状に塗布されており、例えば、マイクロディスペンサ等によって塗布される。封止基板3bは、ガラスや金属等からなり、基板2と封止基板3bとは封止樹脂を介して貼り合わされる。
【0020】
図2は、上記有機EL装置1の回路構造を示している。この図2において、基板2上には複数の走査線131と、走査線131に対して交差する方向に延びる複数の信号線132と、信号線に並列に延びる複数の電源線133とが配線されている。また、走査線131及び信号線132の各交点毎に上記画素領域Aが形成されている。信号線132には、例えば、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン及びアナログスイッチを含むデータ側駆動回路103が接続されている。また、走査線131にはシフトレジスタ及びレベルシフタを含む走査側駆動回路104が接続されている。
【0021】
画素領域Aには走査線131を介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング用の薄膜トランジスタ123と、このスイッチング用の薄膜トランジスタ123を介して信号線132から供給される画像信号を保持する保持容量135と、保持容量135によって保持された画像信号がゲート電極に供給される駆動用の薄膜トランジスタ124と、この駆動用の薄膜トランジスタ124を介して電源線133に電気的に接続したときに電源線133から駆動電流が流れ込む画素電極(陽極)111と、画素電極111と陰極12との間に挟み込まれる有機機能層110とが設けられている。有機機能層110は、有機EL素子としての発光層を含む。
【0022】
画素領域Aでは走査線131が駆動されてスイッチング用の薄膜トランジスタ123がオンとなると、そのときの信号線132の電位が保持容量135に保持され、この保持容量135の状態に応じて駆動用の薄膜トランジスタ124の導通状態が決まる。また、駆動用の薄膜トランジスタ124のチャネルを介して電源線133から画素電極111に電流が流れ、さらに有機機能層110を通じて陰極12に電流が流れる。そして、このときの電流量に応じて有機機能層110が発光する。
【0023】
図3は、上記有機EL装置1における表示領域の断面構造を拡大した図である。この図3には赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の各色に対応する3つの画素領域の断面構造が示されている。上述のように有機EL装置1は、基板2上にTFTなどの回路等が形成された回路素子部14と、画素電極111及び有機機能層110が形成された発光素子部11と、陰極12とが順次積層されて構成されている。この有機EL装置1では有機機能層110から基板2側に発した光が回路素子部14及び基板2を透過して基板2の下側(観測者側)に放出されると共に、有機機能層110から基板2の反対側に発した光が陰極12によって反射されて回路素子部14及び基板2を透過して基板2の下側(観測者側)に放出されるようになっている。
【0024】
回路素子部14には基板2上にシリコン酸化膜からなる下地保護膜2cが形成され、この下地保護層2c上に多結晶シリコンからなる島状の半導体膜141が形成されている。なお、半導体膜141にはソース領域141a及びドレイン領域141bが高濃度Pイオン打ち込みによって形成されている。なお、Pが導入されなかった部分がチャネル領域141cとなっている。さらに回路素子部14には、下地保護膜2c及び半導体膜141を覆う透明なゲート絶縁膜142が形成され、ゲート絶縁膜142上にはAl、Mo、Ta、Ti、W等からなるゲート電極143(走査線)が形成され、ゲート電極143及びゲート絶縁膜142上には透明な第1層間絶縁膜144aと第2層間絶縁膜144bが形成されている。ゲート電極143は半導体膜141のチャネル領域141cに対応する位置に設けられている。また、第1、第2層間絶縁膜144a,144bを貫通して半導体膜141のソース、ドレイン領域141a,141bにそれぞれ接続されるコンタクトホール145,146が形成されている。
【0025】
そして、第2層間絶縁膜144b上には、ITO等からなる透明な画素電極111が所定の形状にパターニングされて形成され、一方のコンタクトホール145がこの画素電極111に接続されている。このようにして、回路素子部14には各画素電極111に接続された駆動用のスイッチング用の薄膜トランジスタ123が形成されている。なお、回路素子部14には上述した保持容量135及び駆動用の薄膜トランジスタ124も形成されているが、図3ではこれらの図示を省略している。
【0026】
発光素子部11は、複数の画素電極111上の各々に積層された有機機能層110と、有機機能層110同士の間に配されて各有機機能層110を区画するバンク部112とを主体として構成されている。有機機能層110上には陰極12が配置されている。発光素子である有機EL素子10は、画素電極111、陰極12及び有機機能層110等を含んで構成される。ここで、画素電極111は、ITOにより形成されてなり、平面視略矩形にパターニングされて形成されている。この画素電極111の厚さは、50〜200nmの範囲が好ましく、特に150nm程度が良い。
【0027】
バンク部112は、図3に示すように基板2側に位置する無機物バンク層112a(第1バンク層)と基板2から離れて位置する有機物バンク層112b(第2バンク層)とが積層されて構成されている。無機物バンク層112aは、例えば、SiO2、TiO2等の無機材料からなる。また、有機物バンク層112bは、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の耐熱性、耐溶媒性のあるレジストから形成されている。
【0028】
有機機能層110は、画素電極111上に積層された正孔注入/輸送層110aと、正孔注入/輸送層110a上に隣接して形成された発光層(有機EL層)110bと、発光層110b及びバンク部112上かつ全面に亘って形成された電子注入/輸送層110cとから構成されている。正孔注入/輸送層110aは、正孔を発光層110bに注入する機能を有すると共に、正孔を正孔注入/輸送層110a内部において輸送する機能を有する。電子注入/輸送層110cは、電子を発光層110bに注入する機能を有すると共に、電子を電子注入/輸送層110c内部において輸送する機能を有する。このような正孔注入/輸送層110a、を画素電極111と発光層110aの間に設け、電子注入/輸送層110cを陰極12と発光層110bの間に設けることによって発光層110bの発光効率、寿命等の素子特性が向上する。また、発光層110bでは、正孔注入/輸送層110aから注入された正孔と、電子注入/輸送層110cから注入される電子が発光層110bで再結合し、発光が得られる。
【0029】
発光層110bは、赤色(R)に発光する赤色発光層110b1、緑色(G)に発光する緑色発光層110b2及び青色(B)に発光する青色発光層110b3の発光する波長帯域が互いに異なる3種類からなり、各発光層110b1〜110b3が所定の配列(例えばストライプ状)で配置されている。
【0030】
そして、赤色発光層110b1には、該赤色発光層110b1を有する有機EL素子101の発光波長(例えば、580nm〜650nm)以外の波長(例えば、580nm以下及び650nm以上)の光を吸収する光吸収物質1501が含有されている。また、緑色発光層110b2には、該緑色発光層110b2を有する有機EL素子102の発光波長(例えば、480nm〜550nm)以外の波長(例えば、480nm以下及び550nm以上)の光を吸収する光吸収物質1502が含有されている。また、青色発光層110b3には、該青色発光層110b3を有する有機EL素子103の発光波長(例えば、420nm〜480nm)以外の波長(例えば、420nm以下及び480nm以上)の光を吸収する光吸収物質1503が含有されている。すなわち、発光層110b1〜110b3には、各々の発光層110b1〜110b3を有する有機EL素子101〜103の発光波長以外の波長の光を吸収する光吸収物質1501〜1503が選択的に各々含有されている。
【0031】
光吸収物質1501〜1503は、アントラキノン染料あるいはアゾ染料であることが好ましく、発光層110b1〜110b3内にほぼ均一に溶解されて含有されている。なお、光吸収物質150として用いられるアントラキノン染料あるいはアゾ染料の具体例としては、1501、1502、1503それぞれの具体例として、有本化学工業(株)のPlast Red 8305、PlastGreen 8645、Plast Blue 8510等が挙げられる。なお、光吸収物質1501〜1503として染料を用いることによって光吸収物質1501〜1503を発光層110b1〜110b3にほぼ均一に溶解された状態に含有させることが容易となる。これは、染料は溶液中に溶解する性質を有しているためであり、発光層110b1〜110b3を形成する材料と共に染料である光吸収物質1501〜1503を上記溶液中に溶解させ、この溶液を用いて発光層を形成することによって容易に光吸収物質1501〜1503を発光層110b1〜110b3にほぼ均一に溶解させることが可能となる。
【0032】
一方、光吸収物質1501〜1503として染料でなく顔料を用いても良い。この場合の具体例としては、1501、1502、1503それぞれの具体例として、山陽色素(株)のPigment Red 177,Pigment Green 7,Pigment Blue 60等が挙げられる。顔料は、染料と比較して耐光性が良いため、上記光吸収物質1501〜1503として顔料を用いることによって発光層110b1〜110b3の耐光性を向上させることが可能となる。しかしながら、顔料は溶液中に溶解しない性質を有しているため、上記光吸収物質1501〜1503として顔料を用いた場合には、例えば、分散剤等を用いて発光層110b1〜110b3内に光吸収物質1501〜1503がほぼ均一に溶解されるようにすることが好ましい。
【0033】
また、光吸収物質1501〜1503は、各々の発光層110b1〜110b3が所定の透過率となるようにその含有量を調節される。具体的には、光吸収物質1501〜1503は、各々の発光層110b1〜110b3の透過率が30%程度となるように含有されることが好ましい。なお、有機EL素子101〜103間にブラックマトリクスを形成しても良い。ブラックマトリクスを形成することによって本有機EL装置1のコントラストをより向上させることが可能となる。
【0034】
次に、陰極12は、発光素子部11の全面に形成されており、電子注入/輸送層110cに電子を注入する役割を果たす。この陰極12は、カルシウム層12aとアルミニウム層12bとが積層されて構成されている。カルシウム層の層厚は例えば2〜50nmの範囲が好ましい。また、アルミニウム層12bは、発光層110b1〜110b3から発せられた光を基板2側に反射させるもので、Al膜の他、Ag膜、AlとAgの積層膜等からなることが好ましい。また、その厚さは、例えば100〜1000nmの範囲が好ましい。
【0035】
このような構成によると、有機EL素子101〜103の発光層110b1〜110b3で発光された光及び外光に含まれる上記発光波長以外の波長の光が発光層110b1〜110b3に含有された光吸収物質1501〜1503により吸収される。したがって、光吸収物質1501〜1503が発光波長よりも短波長の光を吸収する場合には、発光層110b1〜110b3の劣化を防止することが可能となり、光吸収物質1501〜1503が発光波長よりも長波長の光を吸収する場合には、有機EL素子101〜103のコントラストを向上させることが可能となる。特に光吸収物質1501〜1503が発光層110b1〜110b3で発光された発光波長以外の波長の光を吸収する場合においては、光吸収物質が発光層110b1〜110b3に含有されているために発光層110b1〜110b3で発光された光がすぐに光吸収物質1501〜1503に吸収される。このため、光吸収物質1501〜1503を発光層110b1〜110b3の外部に配置する場合と比較して発光層110b1〜110b3で発光された光の進行経路が短くなり発光層110b1〜110b3に対する影響を最小限にすることが可能となる。
【0036】
次に、上記有機EL装置1を製造する方法について図4〜図8を参照して説明する。なお、基板2上には、それぞれ先の図3に示した、スイッチング用及び駆動用の薄膜トランジスタ123,124を含む回路素子部14、バンク部112(有機物バンク層112a、無機物バンク層112b)及び画素電極111がすでに形成されているものとする。
【0037】
本実施形態の製造方法は、(1)正孔注入/輸送層形成工程、(2)発光層形成工程、(3)電子注入/輸送層形成工程、(4)陰極形成工程及び(5)封止工程等を有する。なお、ここで説明する製造方法は一例であって、必要に応じてその他の工程が追加されたり、上記の工程の一部が除かれたりする。なお、(1)正孔注入/輸送層形成工程、(2)発光層形成工程は、液滴吐出装置を用いた液体吐出法(インクジェット法)を用いて行った。
【0038】
(1)正孔注入/輸送層形成工程
図4に示すように、画素電極111が形成された基板2上に、正孔注入/輸送層110aを形成する。正孔注入/輸送層形成工程では、例えば、液体吐出法を用いることにより、正孔注入/輸送層形成材料を含む組成物を画素電極111上に吐出する。その後に乾燥処理及び熱処理を行い、画素電極111上に正孔注入/輸送層110aを形成する。なお、この正孔注入/輸送層形成工程を含め、以降の工程は、例えば窒素雰囲気、アルゴン雰囲気等の不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。
【0039】
液体吐出法による正孔注入/輸送層の形成手順としては、液体を吐出するための吐出ヘッド(図示略)に、正孔注入/輸送層の材料を含有する組成物インクを充填し、吐出ヘッドの吐出ノズルを、バンク部112の開口部内に位置する画素電極111に対向させ、吐出ヘッドと基板2とを相対移動させながら、吐出ノズルから1滴当たりの液量が制御されたインク滴を吐出する。その後、吐出後のインク滴を乾燥処理して組成物インクに含まれる極性溶媒(液体材料)を蒸発させることにより、正孔注入/輸送層が形成される。
【0040】
ここで用いる組成物としては、例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)等のポリチオフェン誘導体とポリスチレンスルホン酸(PSS)等の混合物を、極性溶媒に溶解させた組成物を用いることができる。極性溶媒としては、例えば、イソプロピルアルコール(IPA)、ノルマルブタノール、γ−ブチロラクトン、N−メチルピロリドン(NMP)、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン(DMI)及びその誘導体、カルビト−ルアセテート、ブチルカルビト−ルアセテート等のグリコールエーテル類等を挙げることができる。より具体的な組成物の組成としては、PEDOT:PSS混合物(PEDOT/PSS=1:20):12.52重量%、PSS:1.44重量%、IPA:10重量%、NMP:27.48重量%、DMI:50重量%のものを例示できる。なお、組成物の粘度は2〜20Ps程度が好ましく、特に4〜15cPs程度が良い。
【0041】
(2)発光層形成工程
次に、図5及び図6に示すように、正孔注入/輸送層110aが積層された画素電極111上に発光層110bを形成する。図5では、青色発光層110b3を形成し、続いて図6のように赤色発光層110b1、緑色発光層110b2を順次形成する。ここでは液体吐出法により、発光層用材料を含む組成物インクを正孔注入/輸送層110a上に吐出し、その後に乾燥処理及び熱処理して、バンク部112に形成された開口部内に各色発光層110b1〜110b3を形成する。
【0042】
発光層形成工程では、正孔注入/輸送層110aの再溶解を防止するために、発光層形成の際に用いる組成物インクの溶媒として、正孔注入/輸送層110aに対して不溶な無極性溶媒を用いる。この場合、無極性溶媒に対する正孔注入/輸送層110aの表面の濡れ性を高めるために、発光層形成の前に表面改質工程を行うのが好ましい。表面改質工程は、例えば上記無極性溶媒と同一溶媒又はこれに類する溶媒を液体吐出法、スピンコート法又はディップ法等により正孔注入/輸送層110a上に塗布した後に乾燥することにより行う。なお、ここで用いる表面改質用溶媒は、組成物インクの無極性溶媒と同一なものとして例えば、シクロヘキシルベンゼン、ジハイドロベンゾフラン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン等を例示でき、組成物インクの無極性溶媒に類するものとしては、例えばトルエン、キシレン等を例示することができる。
【0043】
液体吐出法による発光層の形成手順としては、まず青色発光層の形成に際しては、図5に示すように、吐出ヘッド(図示略)に青色発光層110b3を形成する材料及び光吸収物質1503(アントラキノン染料あるいはアゾ染料)を含有する組成物インクを充填し、吐出ヘッドの吐出ノズルを、バンク部112の開口部内に位置する青色(B)用の正孔注入/輸送層110aに対向させ、吐出ヘッドと基板2とを相対移動させながら、吐出ノズルから1滴当たりの液量が制御されたインク滴を吐出する。吐出されたインク滴は、正孔注入/輸送層110a上に広がってバンク部112の開口部内に満たされる。続いて、吐出後のインク滴を乾燥処理することにより組成物インクに含まれる無極性溶媒が蒸発し、光吸収物質1501〜1503が含有された青色発光層110b3が形成される。
【0044】
青色発光層110b3を形成する発光材料としては、例えばジスチリルビフェニルおよびその誘導体、クマリンおよびその誘導体、テトラフェニルブタジエンおよびその誘導体などの有機EL材料からなるものを用いることができる。一方、無極性溶媒としては、正孔注入/輸送層に対して不溶なものが好ましく、例えば、シクロヘキシルベンゼン、ジハイドロベンゾフラン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン等を用いることができる。
【0045】
続いて、図6に示すように、正孔注入/輸送層110aが積層された赤色(R)及び緑色(G)用の画素電極111の上に、赤色発光層110b1及び緑色発光層110b2をそれぞれ形成する。この赤色及び緑色発光層形成工程は、前述した青色発光層形成工程と同様の手順で行われる。すなわち、液体吐出法により、緑色発光層110b2を形成する材料及び光吸収物質1502を含む組成物インクを緑色(G)用の正孔注入/輸送層110a上に吐出した後に乾燥処理及び熱処理して、バンク部112に形成された開口部内に緑色発光層110b2を形成する。また、液体吐出法により、赤色発光層110b1を形成する材料及び光吸収物質1501を含む組成物インクを赤色(R)用の正孔注入/輸送層110a上に吐出した後に乾燥処理及び熱処理して、バンク部112に形成された開口部内に赤色発光層110b1を形成する。なお、緑色発光層110b2を形成する発光材料としては、例えばキナクリドンおよびその誘導体などの有機EL材料からなるものを用いることができ、赤色発光層110b1を形成する発光材料としては、例えばローダミンおよびその誘導体などの有機EL材料からなるものを用いることができる。
【0046】
また、光吸収物質1501〜1503としては、染料でなく顔料でも良い。なお、光吸収物質1501〜1503として顔料を用いる場合には、組成物インクに分散剤を混ぜることが好ましい。
【0047】
(3)電子注入/輸送層形成工程
次に、図7に示すように、発光層110b及びバンク層112の全面に電子注入/輸送層110cを形成する。電子注入/輸送層110cは、蒸着法、スパッタ法、CVD法等で形成することが好ましく、特に蒸着法で形成することが、熱による発光層110bの損傷を防止できる点で好ましい。
【0048】
(4)陰極形成工程
次に、図8に示すように、画素電極(陽極)111と対をなす陰極12を形成する。即ち、各色発光層110b1〜110b3及びバンク部112を含む基板2上の領域全面に、カルシウム層12aとアルミニウム層12bとを順次積層して陰極12を形成する。これにより、各色発光層110b1〜110b3の形成領域全体に、陰極12が積層され、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の各色に対応する有機EL素子101〜103がそれぞれ形成される。
【0049】
陰極12は、例えば蒸着法、スパッタ法、CVD法等で形成することが好ましく、特に蒸着法で形成することが、熱による発光層110b1〜110b3の損傷を防止できる点で好ましい。また陰極12上に、酸化防止のためにSiO2、SiN等の保護層を設けても良い。
【0050】
(5)封止工程
最後に、有機EL素子(発光素子)が形成された基板2と封止基板3b(図1参照)とを封止樹脂を介して封止する。例えば、熱硬化樹脂または紫外線硬化樹脂からなる封止樹脂を基板2の周縁部に塗布し、封止樹脂上に封止基板3bを配置する。封止工程は、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。大気中で行うと、陰極12にピンホール等の欠陥が生じていた場合にこの欠陥部分から水や酸素等が陰極12に侵入して陰極12が酸化されるおそれがあるので好ましくない。
【0051】
この後、基板2の配線に陰極12を接続するとともに、基板2上あるいは外部に設けられる駆動IC(駆動回路)に回路素子部14(図1参照)の配線を接続することにより、本実施形態の有機EL装置1が完成する。
【0052】
上述した製造方法により、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の3種類の発光層110b1〜110b3に光吸収物質1501〜1503が選択的に各々含有されることとなる。このような方法により、各色の発光波長に応じて、簡便に各発光層110b1〜110b3毎に光吸収物質1501〜1503を適宜選択可能となる。また、上述した製造方法のうち、(1)正孔注入/輸送層形成工程、(2)発光層形成工程においては、一貫して液体吐出法が用いられるので工程の簡略化を図ることができる。
【0053】
すなわち、上述した第1実施形態に係る有機EL装置によれば、各発光層110b1〜110b3には、該発光層110b1〜110b3を有する有機EL素子101〜103の発光波長ではない波長の光を吸収する光吸収物質1501〜1503が各々含有されているので、発光波長より短波長の光による発光層110b1〜110b3の劣化を防止することによって良好な発光寿命が得られ、かつ、発光波長より長波長の光によるコントラストの低下を防止することによって良好な発光特性が得られる有機EL素子101〜103を備える有機EL装置を提供することが可能となる。
【0054】
なお、発光波長より短波長の光による発光層110b1〜110b3の劣化のみを防止する場合には、光吸収物質1501〜1503として、各有機EL素子101〜103の発光波長より短波長の光のみを吸収する材料を用いることができる。また、例えば、赤色発光層110b1を有する有機EL素子101が充分な発光特性を有している場合には光吸収物質1501のみに発光波長より短波長の光のみを吸収する材料を用いても良い。このように、本発明に係る有機EL装置には、本発明の実施者の任意で光吸収物質1501〜1503として、発光波長以外の所定の波長の光を吸収する材料を選択的に用いることが可能である。
【0055】
(第2実施形態)
次に、本有機EL装置の第2実施形態について図1及び図3を用いて説明する。第1実施形態においては、有機機能層110から発した光が基板2の下側(観測者側)に放出されるようになっているのに対し、本実施形態においては封止基板3bの上側(観測者側)に放出されるようになっている。本実施形態と第1実施形態との相違点は主として材料構成であり、本実施形態においては第1実施形態と異なる部分について説明する。
【0056】
本実施形態は、基板2の対向側である封止基板3b側から発光を取り出す構成であるので、基板2としては透明基板及び不透明基板のいずれも用いることができる。不透明基板としては、例えば、アルミナ等のセラミック、ステンレススチール等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したものの他に、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などが挙げられる。
【0057】
また、画素電極111としては、必ずしも透明性材料に限る必要がなく、陽極の機能を満たす好適な材料が用いられ、また、光反射性を有する材料が好ましく、Al等が採用される。なお、画素電極111として透明金属のITO等を採用する場合には、その下層にAl薄膜等を形成し、光反射性を有する構成が好ましい。
【0058】
また、陰極12の材料としては、透明性を有する必要があり、ITO等の透明金属が採用される。ここで、ITOと電子注入/輸送層110cとの間には、透明性を有する膜厚でAl薄膜を形成してもよい。透明性を有する膜厚としては、50nm以下が好ましい。このようなAl薄膜を形成することによって、電子注入/輸送層110cへの電子注入性を促進させるだけでなく、ITOをスパッタで形成する際のプラズマダメージを抑制し、また、陰極12を透過・侵入する水分や酸素から有機機能層110を保護することができる。また、封止基板3bの材料としては、透明性を有する好適な材料が採用される。なお、封止基板3bの表面には、上述した第1実施形態の基板2の表面と同様に減反射処理を施すことが好ましい。
【0059】
このように構成された有機EL装置においては、第1実施形態と同様の効果が得られると共に、封止基板3b側から有機機能層110の発光を放出させることが可能になる。
【0060】
(第3実施形態)
図9は、本発明の電子機器の一実施形態を示している。本実施形態の電子機器は、上述した有機EL装置1を表示手段として備えている。図9は、携帯電話の一例を示した斜視図で、符号1000は携帯電話本体を示し、符号1001は上記の有機EL装置1を用いた表示部を示している。このように本発明の電気光学装置に係る有機EL装置を表示手段として備える電子機器は、良好な発光寿命及び発光特性を得ることができる。
【0061】
以上、本発明の各実施形態を示したが、本発明はこれらに限定されることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内で適宜変更可能であり、例えば発光層を形成するEL材料としては、低分子EL材料、高分子EL材料のいずれをも採用することが可能で、各材料に対して染料あるいは顔料等の光吸収物質を含有させて構成することができ、各材料を用いた有機EL装置のそれぞれについて本発明の効果を発現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の有機EL装置の構成を模式的に示す説明図。
【図2】アクティブマトリクス型有機EL装置の回路を示す回路図。
【図3】有機EL装置の表示領域の断面構造を示す拡大図。
【図4】有機EL装置の製造方法を説明するための説明図。
【図5】有機EL装置の製造方法を説明するための説明図。
【図6】有機EL装置の製造方法を説明するための説明図。
【図7】有機EL装置の製造方法を説明するための説明図。
【図8】有機EL装置の製造方法を説明するための説明図。
【図9】本発明の電子機器の実施形態を示す斜視図。
【符号の説明】
1……有機EL装置、101〜103……有機EL素子、12……対向電極(陰極)、111……画素電極(陽極)、110……有機機能層、110b1〜110b3……発光層、1501〜1503……光吸収物質
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機EL装置及び電子機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、ノートパソコン、携帯電話機、電子手帳等の電子機器において、情報を表示する手段として有機エレクトロルミネッセンス(以下有機ELと称す)素子を画素に対応させて備える有機EL装置等といった表示装置が提案されている。一般的に、有機EL素子は、対向する一対の電極の間に有機EL層(発光層)を含む有機機能層が配置されている。
【0003】
有機EL装置は、このような有機EL素子を2次元的に配置させてなる表示装置である。特にカラー表示を行う場合には、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色毎に、特定の波長域に発光スペクトルを有する発光層を備えた有機EL素子が所定の配列で配置される。
【0004】
この発光層は、外部から進入してくる等の紫外線によって劣化することが知られており、この問題点を解決するために発光層と外部との間に紫外線吸収層を設ける(例えば、特許文献1参照)という技術が提案されている。
【0005】
また、上述した有機EL素子は、キャリアの注入・輸送及び再結合過程により生成した励起状態が基底状態に戻る際に、そのエネルギー準位差に応じた電磁波を放出する。この電磁波は、波長が約400nm〜800nmの光、いわゆる可視光で主に構成されるが、発光層をなす有機物の材料によっては400nm以下の紫外線も含まれている場合がある。このため、外部から進入してくる紫外線が少ない場合でも自らが放出した紫外線により劣化して有機EL素子としての機能が低下する。この問題点を解決するために発光層に紫外線吸収剤を含有させる(例えば、特許文献2参照)という技術が提案されている。
【0006】
【特許文献1】
特開2002−184572号公報
【特許文献2】
特開2000−273316号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記発光層は、紫外線のみならず自らが発光する光よりも短波長の光が照射されると劣化する。例えば、緑色発光層に青色光が照射された場合にもこの緑色発光層は劣化し、赤色発光層に緑色光が照射された場合にもこの赤色発光層は劣化する。また、例えば赤色発光層は、通常発光ピークが620nmであるが上述のようにある特定の波長域を有しているため、例えば570nmの光も発光している。このため、自らが発光した570nmの光によって自らを劣化させている。緑色発光層及び青色発光層も赤色発光層と同様に自らが発光した短波長の光によって自らを劣化させている。すなわち、発光層は、自らが発光した短波長の光によっても劣化する。これに加え、発光層は、外光の内、発光波長(発光層を有する有機EL素子から外部に放出されるべき光の波長)以外の光を反射するために有機EL装置のコントラストが低下するという問題点も有している。
【0008】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、以下の点を目的とするものである。
(1)発光波長より短波長の光による発光層の劣化を防止することによって良好な発光寿命が得られる有機EL素子を備える有機EL装置及び電子機器を提供する。
(2)発光波長より長波長の光によるコントラストの低下を防止することによって良好な発光特性が得られる有機EL素子を備える有機EL装置及び電子機器を提供する。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の有機EL装置は、発光層を含む少なくとも1つの有機機能層と該有機機能層を介して互いに対向する一対の電極とを備えてなる有機EL素子を複数有する有機EL装置であって、上記発光層には、該発光層を有する有機EL素子から外部に放出されるべき光の波長である発光波長ではない波長の光を吸収する光吸収物質が含有されていることを特徴とする。
【0010】
このような構成の有機EL装置によると、有機EL素子の発光層で発光された光及び外光に含まれる上記発光波長以外の波長の光が発光層に含有された光吸収物質により吸収される。したがって、光吸収物質が発光波長よりも短波長の光を吸収する場合には、発光層の劣化を防止することが可能となり、光吸収物質が発光波長よりも長波長の光を吸収する場合には、有機EL素子のコントラストを向上させることが可能となる。特に光吸収物質が発光層で発光された発光波長以外の波長の光を吸収する場合においては、光吸収物質が発光層に含有されているために発光層で発光された光がすぐに光吸収物質に吸収される。このため、光吸収物質を発光層の外部に配置する場合と比較して発光層で発光された光の進行経路が短くなり発光層に対する影響を最小限にすることが可能となる。
【0011】
本発明において、上記光吸収物質は、発光層が所定の透過率となるような量含有される。上記有機EL素子は、R、GあるいはBのいずれかの原色の光を放出することを期待されるため、放出すべき色以外の原色の光を吸収するように、光吸光物質は発光層の透過率が30%程度となるような量含有されることがより好ましい。
【0012】
また、上記光吸収物質として用いる色素は、染料であることが好ましい。これは、染料は溶液中に溶解する性質を有しているためである。したがって、発光層を形成する材料と共に染料を上記溶液中に溶解させ、この溶液によって発光層を形成することによって光吸収物質を発光層にほぼ均一に溶解された状態に含有させることが可能となる。しかしながら、これに限定されるものではなく、上記光吸収物質として用いる色素として顔料を使用しても良い。顔料は、染料と比較して耐光性が良いため、上記光吸収物質として用いる色素として顔料を使用することによって発光層の耐光性を向上させることが可能となる。なお、上記光吸収物質として用いる色素として顔料を使用する場合には、例えば、分散剤等を用いて発光層に光吸収物質がほぼ均一に含有されるようにすることが好ましい。
【0013】
また、上記有機EL素子において発光された光が外部に放出される側の表面は、外光の反射を抑制する処理である減反射処理が施してあることが好ましい。上記有機EL素子において発光された光が外部に放出される側の表面に減反射処理を施すことによって外光の上記表面における反射が抑制されるのでよりコントラストを向上させることが可能となる。
【0014】
次に、本発明に係る電子機器は、上述した有機EL装置を表示手段として備えることを特徴とする。本発明の電子機器としては、例えば、ノートパソコン、携帯電話機、電子手帳、時計、ワープロなどの情報処理装置等を例示することができる。このような電子機器の表示部に本発明に係る有機EL装置を採用することにより、良好な発光寿命及び発光特性の表示部を備えた電子機器を提供することが可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る有機EL装置及び電子機器の一実施形態について説明する。なお、参照する各図において、図面上で認識可能な大きさとするために縮尺は各層や各部材ごとに異なる場合がある。
【0016】
(第1実施形態)
図1は、本発明に係る有機EL装置を採用したアクティブマトリクス型の有機EL装置の模式図である。また、図示する有機EL装置1は、薄膜トランジスタを用いたアクティブ型の駆動方式を採用している。
【0017】
有機EL装置1は、基板2の上に回路素子として薄膜トランジスタを含む回路素子部14、画素電極(陽極)111、有機EL層(発光層)を含む有機機能層110、対向電極(陰極)12及び封止部3等を順次積層した構造からなる有機EL素子10をマトリクス状に複数配置したものである。
【0018】
基板2としては、本実施形態ではガラス基板が用いられている。基板2は、ガラス基板の他にもシリコン基板、石英基板、セラミックス基板、プラスチック基板、プラスチックフィルム基板等、電機光学装置や回路基板に用いられる公知の様々な基板が適用される。この基板2の表面(図1における下面)は、外光の反射を抑制する減反射処理が施してあることが好ましい。基板2の表面に減反射処理を施すことによって外光の反射を抑制できるので本有機EL装置1のコントラストを向上させることが可能となる。基板2内には、発光領域としての複数の画素領域Aがマトリクス状に配列されており、カラー表示を行う場合、例えば、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の各色に対応する画素領域Aが所定の配列で配置されている。各画素領域Aには、画素電極111が配置され、その近傍には信号線132、電源線133、走査線131及び図示しない他の画素電極用の走査線等が配置されている。画素領域Aの平面形状は、図示するような矩形の他に円形、長円形など任意の形状が適用される。
【0019】
また、封止部3は、水や酸素の浸入を防ぐことによって陰極12あるいは有機機能層110の酸化を防止するものであり、基板2に塗布される封止樹脂及び基板2に貼り合わされる封止基板3b(封止缶)等を含む。封止樹脂の材料としては、例えば、熱硬化樹脂あるいは紫外線硬化樹脂等が用いられ、特に、熱硬化樹脂の一種であるエポシキ樹脂が好ましく用いられる。封止樹脂は、基板2の周縁に環状に塗布されており、例えば、マイクロディスペンサ等によって塗布される。封止基板3bは、ガラスや金属等からなり、基板2と封止基板3bとは封止樹脂を介して貼り合わされる。
【0020】
図2は、上記有機EL装置1の回路構造を示している。この図2において、基板2上には複数の走査線131と、走査線131に対して交差する方向に延びる複数の信号線132と、信号線に並列に延びる複数の電源線133とが配線されている。また、走査線131及び信号線132の各交点毎に上記画素領域Aが形成されている。信号線132には、例えば、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン及びアナログスイッチを含むデータ側駆動回路103が接続されている。また、走査線131にはシフトレジスタ及びレベルシフタを含む走査側駆動回路104が接続されている。
【0021】
画素領域Aには走査線131を介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング用の薄膜トランジスタ123と、このスイッチング用の薄膜トランジスタ123を介して信号線132から供給される画像信号を保持する保持容量135と、保持容量135によって保持された画像信号がゲート電極に供給される駆動用の薄膜トランジスタ124と、この駆動用の薄膜トランジスタ124を介して電源線133に電気的に接続したときに電源線133から駆動電流が流れ込む画素電極(陽極)111と、画素電極111と陰極12との間に挟み込まれる有機機能層110とが設けられている。有機機能層110は、有機EL素子としての発光層を含む。
【0022】
画素領域Aでは走査線131が駆動されてスイッチング用の薄膜トランジスタ123がオンとなると、そのときの信号線132の電位が保持容量135に保持され、この保持容量135の状態に応じて駆動用の薄膜トランジスタ124の導通状態が決まる。また、駆動用の薄膜トランジスタ124のチャネルを介して電源線133から画素電極111に電流が流れ、さらに有機機能層110を通じて陰極12に電流が流れる。そして、このときの電流量に応じて有機機能層110が発光する。
【0023】
図3は、上記有機EL装置1における表示領域の断面構造を拡大した図である。この図3には赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の各色に対応する3つの画素領域の断面構造が示されている。上述のように有機EL装置1は、基板2上にTFTなどの回路等が形成された回路素子部14と、画素電極111及び有機機能層110が形成された発光素子部11と、陰極12とが順次積層されて構成されている。この有機EL装置1では有機機能層110から基板2側に発した光が回路素子部14及び基板2を透過して基板2の下側(観測者側)に放出されると共に、有機機能層110から基板2の反対側に発した光が陰極12によって反射されて回路素子部14及び基板2を透過して基板2の下側(観測者側)に放出されるようになっている。
【0024】
回路素子部14には基板2上にシリコン酸化膜からなる下地保護膜2cが形成され、この下地保護層2c上に多結晶シリコンからなる島状の半導体膜141が形成されている。なお、半導体膜141にはソース領域141a及びドレイン領域141bが高濃度Pイオン打ち込みによって形成されている。なお、Pが導入されなかった部分がチャネル領域141cとなっている。さらに回路素子部14には、下地保護膜2c及び半導体膜141を覆う透明なゲート絶縁膜142が形成され、ゲート絶縁膜142上にはAl、Mo、Ta、Ti、W等からなるゲート電極143(走査線)が形成され、ゲート電極143及びゲート絶縁膜142上には透明な第1層間絶縁膜144aと第2層間絶縁膜144bが形成されている。ゲート電極143は半導体膜141のチャネル領域141cに対応する位置に設けられている。また、第1、第2層間絶縁膜144a,144bを貫通して半導体膜141のソース、ドレイン領域141a,141bにそれぞれ接続されるコンタクトホール145,146が形成されている。
【0025】
そして、第2層間絶縁膜144b上には、ITO等からなる透明な画素電極111が所定の形状にパターニングされて形成され、一方のコンタクトホール145がこの画素電極111に接続されている。このようにして、回路素子部14には各画素電極111に接続された駆動用のスイッチング用の薄膜トランジスタ123が形成されている。なお、回路素子部14には上述した保持容量135及び駆動用の薄膜トランジスタ124も形成されているが、図3ではこれらの図示を省略している。
【0026】
発光素子部11は、複数の画素電極111上の各々に積層された有機機能層110と、有機機能層110同士の間に配されて各有機機能層110を区画するバンク部112とを主体として構成されている。有機機能層110上には陰極12が配置されている。発光素子である有機EL素子10は、画素電極111、陰極12及び有機機能層110等を含んで構成される。ここで、画素電極111は、ITOにより形成されてなり、平面視略矩形にパターニングされて形成されている。この画素電極111の厚さは、50〜200nmの範囲が好ましく、特に150nm程度が良い。
【0027】
バンク部112は、図3に示すように基板2側に位置する無機物バンク層112a(第1バンク層)と基板2から離れて位置する有機物バンク層112b(第2バンク層)とが積層されて構成されている。無機物バンク層112aは、例えば、SiO2、TiO2等の無機材料からなる。また、有機物バンク層112bは、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の耐熱性、耐溶媒性のあるレジストから形成されている。
【0028】
有機機能層110は、画素電極111上に積層された正孔注入/輸送層110aと、正孔注入/輸送層110a上に隣接して形成された発光層(有機EL層)110bと、発光層110b及びバンク部112上かつ全面に亘って形成された電子注入/輸送層110cとから構成されている。正孔注入/輸送層110aは、正孔を発光層110bに注入する機能を有すると共に、正孔を正孔注入/輸送層110a内部において輸送する機能を有する。電子注入/輸送層110cは、電子を発光層110bに注入する機能を有すると共に、電子を電子注入/輸送層110c内部において輸送する機能を有する。このような正孔注入/輸送層110a、を画素電極111と発光層110aの間に設け、電子注入/輸送層110cを陰極12と発光層110bの間に設けることによって発光層110bの発光効率、寿命等の素子特性が向上する。また、発光層110bでは、正孔注入/輸送層110aから注入された正孔と、電子注入/輸送層110cから注入される電子が発光層110bで再結合し、発光が得られる。
【0029】
発光層110bは、赤色(R)に発光する赤色発光層110b1、緑色(G)に発光する緑色発光層110b2及び青色(B)に発光する青色発光層110b3の発光する波長帯域が互いに異なる3種類からなり、各発光層110b1〜110b3が所定の配列(例えばストライプ状)で配置されている。
【0030】
そして、赤色発光層110b1には、該赤色発光層110b1を有する有機EL素子101の発光波長(例えば、580nm〜650nm)以外の波長(例えば、580nm以下及び650nm以上)の光を吸収する光吸収物質1501が含有されている。また、緑色発光層110b2には、該緑色発光層110b2を有する有機EL素子102の発光波長(例えば、480nm〜550nm)以外の波長(例えば、480nm以下及び550nm以上)の光を吸収する光吸収物質1502が含有されている。また、青色発光層110b3には、該青色発光層110b3を有する有機EL素子103の発光波長(例えば、420nm〜480nm)以外の波長(例えば、420nm以下及び480nm以上)の光を吸収する光吸収物質1503が含有されている。すなわち、発光層110b1〜110b3には、各々の発光層110b1〜110b3を有する有機EL素子101〜103の発光波長以外の波長の光を吸収する光吸収物質1501〜1503が選択的に各々含有されている。
【0031】
光吸収物質1501〜1503は、アントラキノン染料あるいはアゾ染料であることが好ましく、発光層110b1〜110b3内にほぼ均一に溶解されて含有されている。なお、光吸収物質150として用いられるアントラキノン染料あるいはアゾ染料の具体例としては、1501、1502、1503それぞれの具体例として、有本化学工業(株)のPlast Red 8305、PlastGreen 8645、Plast Blue 8510等が挙げられる。なお、光吸収物質1501〜1503として染料を用いることによって光吸収物質1501〜1503を発光層110b1〜110b3にほぼ均一に溶解された状態に含有させることが容易となる。これは、染料は溶液中に溶解する性質を有しているためであり、発光層110b1〜110b3を形成する材料と共に染料である光吸収物質1501〜1503を上記溶液中に溶解させ、この溶液を用いて発光層を形成することによって容易に光吸収物質1501〜1503を発光層110b1〜110b3にほぼ均一に溶解させることが可能となる。
【0032】
一方、光吸収物質1501〜1503として染料でなく顔料を用いても良い。この場合の具体例としては、1501、1502、1503それぞれの具体例として、山陽色素(株)のPigment Red 177,Pigment Green 7,Pigment Blue 60等が挙げられる。顔料は、染料と比較して耐光性が良いため、上記光吸収物質1501〜1503として顔料を用いることによって発光層110b1〜110b3の耐光性を向上させることが可能となる。しかしながら、顔料は溶液中に溶解しない性質を有しているため、上記光吸収物質1501〜1503として顔料を用いた場合には、例えば、分散剤等を用いて発光層110b1〜110b3内に光吸収物質1501〜1503がほぼ均一に溶解されるようにすることが好ましい。
【0033】
また、光吸収物質1501〜1503は、各々の発光層110b1〜110b3が所定の透過率となるようにその含有量を調節される。具体的には、光吸収物質1501〜1503は、各々の発光層110b1〜110b3の透過率が30%程度となるように含有されることが好ましい。なお、有機EL素子101〜103間にブラックマトリクスを形成しても良い。ブラックマトリクスを形成することによって本有機EL装置1のコントラストをより向上させることが可能となる。
【0034】
次に、陰極12は、発光素子部11の全面に形成されており、電子注入/輸送層110cに電子を注入する役割を果たす。この陰極12は、カルシウム層12aとアルミニウム層12bとが積層されて構成されている。カルシウム層の層厚は例えば2〜50nmの範囲が好ましい。また、アルミニウム層12bは、発光層110b1〜110b3から発せられた光を基板2側に反射させるもので、Al膜の他、Ag膜、AlとAgの積層膜等からなることが好ましい。また、その厚さは、例えば100〜1000nmの範囲が好ましい。
【0035】
このような構成によると、有機EL素子101〜103の発光層110b1〜110b3で発光された光及び外光に含まれる上記発光波長以外の波長の光が発光層110b1〜110b3に含有された光吸収物質1501〜1503により吸収される。したがって、光吸収物質1501〜1503が発光波長よりも短波長の光を吸収する場合には、発光層110b1〜110b3の劣化を防止することが可能となり、光吸収物質1501〜1503が発光波長よりも長波長の光を吸収する場合には、有機EL素子101〜103のコントラストを向上させることが可能となる。特に光吸収物質1501〜1503が発光層110b1〜110b3で発光された発光波長以外の波長の光を吸収する場合においては、光吸収物質が発光層110b1〜110b3に含有されているために発光層110b1〜110b3で発光された光がすぐに光吸収物質1501〜1503に吸収される。このため、光吸収物質1501〜1503を発光層110b1〜110b3の外部に配置する場合と比較して発光層110b1〜110b3で発光された光の進行経路が短くなり発光層110b1〜110b3に対する影響を最小限にすることが可能となる。
【0036】
次に、上記有機EL装置1を製造する方法について図4〜図8を参照して説明する。なお、基板2上には、それぞれ先の図3に示した、スイッチング用及び駆動用の薄膜トランジスタ123,124を含む回路素子部14、バンク部112(有機物バンク層112a、無機物バンク層112b)及び画素電極111がすでに形成されているものとする。
【0037】
本実施形態の製造方法は、(1)正孔注入/輸送層形成工程、(2)発光層形成工程、(3)電子注入/輸送層形成工程、(4)陰極形成工程及び(5)封止工程等を有する。なお、ここで説明する製造方法は一例であって、必要に応じてその他の工程が追加されたり、上記の工程の一部が除かれたりする。なお、(1)正孔注入/輸送層形成工程、(2)発光層形成工程は、液滴吐出装置を用いた液体吐出法(インクジェット法)を用いて行った。
【0038】
(1)正孔注入/輸送層形成工程
図4に示すように、画素電極111が形成された基板2上に、正孔注入/輸送層110aを形成する。正孔注入/輸送層形成工程では、例えば、液体吐出法を用いることにより、正孔注入/輸送層形成材料を含む組成物を画素電極111上に吐出する。その後に乾燥処理及び熱処理を行い、画素電極111上に正孔注入/輸送層110aを形成する。なお、この正孔注入/輸送層形成工程を含め、以降の工程は、例えば窒素雰囲気、アルゴン雰囲気等の不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。
【0039】
液体吐出法による正孔注入/輸送層の形成手順としては、液体を吐出するための吐出ヘッド(図示略)に、正孔注入/輸送層の材料を含有する組成物インクを充填し、吐出ヘッドの吐出ノズルを、バンク部112の開口部内に位置する画素電極111に対向させ、吐出ヘッドと基板2とを相対移動させながら、吐出ノズルから1滴当たりの液量が制御されたインク滴を吐出する。その後、吐出後のインク滴を乾燥処理して組成物インクに含まれる極性溶媒(液体材料)を蒸発させることにより、正孔注入/輸送層が形成される。
【0040】
ここで用いる組成物としては、例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)等のポリチオフェン誘導体とポリスチレンスルホン酸(PSS)等の混合物を、極性溶媒に溶解させた組成物を用いることができる。極性溶媒としては、例えば、イソプロピルアルコール(IPA)、ノルマルブタノール、γ−ブチロラクトン、N−メチルピロリドン(NMP)、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン(DMI)及びその誘導体、カルビト−ルアセテート、ブチルカルビト−ルアセテート等のグリコールエーテル類等を挙げることができる。より具体的な組成物の組成としては、PEDOT:PSS混合物(PEDOT/PSS=1:20):12.52重量%、PSS:1.44重量%、IPA:10重量%、NMP:27.48重量%、DMI:50重量%のものを例示できる。なお、組成物の粘度は2〜20Ps程度が好ましく、特に4〜15cPs程度が良い。
【0041】
(2)発光層形成工程
次に、図5及び図6に示すように、正孔注入/輸送層110aが積層された画素電極111上に発光層110bを形成する。図5では、青色発光層110b3を形成し、続いて図6のように赤色発光層110b1、緑色発光層110b2を順次形成する。ここでは液体吐出法により、発光層用材料を含む組成物インクを正孔注入/輸送層110a上に吐出し、その後に乾燥処理及び熱処理して、バンク部112に形成された開口部内に各色発光層110b1〜110b3を形成する。
【0042】
発光層形成工程では、正孔注入/輸送層110aの再溶解を防止するために、発光層形成の際に用いる組成物インクの溶媒として、正孔注入/輸送層110aに対して不溶な無極性溶媒を用いる。この場合、無極性溶媒に対する正孔注入/輸送層110aの表面の濡れ性を高めるために、発光層形成の前に表面改質工程を行うのが好ましい。表面改質工程は、例えば上記無極性溶媒と同一溶媒又はこれに類する溶媒を液体吐出法、スピンコート法又はディップ法等により正孔注入/輸送層110a上に塗布した後に乾燥することにより行う。なお、ここで用いる表面改質用溶媒は、組成物インクの無極性溶媒と同一なものとして例えば、シクロヘキシルベンゼン、ジハイドロベンゾフラン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン等を例示でき、組成物インクの無極性溶媒に類するものとしては、例えばトルエン、キシレン等を例示することができる。
【0043】
液体吐出法による発光層の形成手順としては、まず青色発光層の形成に際しては、図5に示すように、吐出ヘッド(図示略)に青色発光層110b3を形成する材料及び光吸収物質1503(アントラキノン染料あるいはアゾ染料)を含有する組成物インクを充填し、吐出ヘッドの吐出ノズルを、バンク部112の開口部内に位置する青色(B)用の正孔注入/輸送層110aに対向させ、吐出ヘッドと基板2とを相対移動させながら、吐出ノズルから1滴当たりの液量が制御されたインク滴を吐出する。吐出されたインク滴は、正孔注入/輸送層110a上に広がってバンク部112の開口部内に満たされる。続いて、吐出後のインク滴を乾燥処理することにより組成物インクに含まれる無極性溶媒が蒸発し、光吸収物質1501〜1503が含有された青色発光層110b3が形成される。
【0044】
青色発光層110b3を形成する発光材料としては、例えばジスチリルビフェニルおよびその誘導体、クマリンおよびその誘導体、テトラフェニルブタジエンおよびその誘導体などの有機EL材料からなるものを用いることができる。一方、無極性溶媒としては、正孔注入/輸送層に対して不溶なものが好ましく、例えば、シクロヘキシルベンゼン、ジハイドロベンゾフラン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン等を用いることができる。
【0045】
続いて、図6に示すように、正孔注入/輸送層110aが積層された赤色(R)及び緑色(G)用の画素電極111の上に、赤色発光層110b1及び緑色発光層110b2をそれぞれ形成する。この赤色及び緑色発光層形成工程は、前述した青色発光層形成工程と同様の手順で行われる。すなわち、液体吐出法により、緑色発光層110b2を形成する材料及び光吸収物質1502を含む組成物インクを緑色(G)用の正孔注入/輸送層110a上に吐出した後に乾燥処理及び熱処理して、バンク部112に形成された開口部内に緑色発光層110b2を形成する。また、液体吐出法により、赤色発光層110b1を形成する材料及び光吸収物質1501を含む組成物インクを赤色(R)用の正孔注入/輸送層110a上に吐出した後に乾燥処理及び熱処理して、バンク部112に形成された開口部内に赤色発光層110b1を形成する。なお、緑色発光層110b2を形成する発光材料としては、例えばキナクリドンおよびその誘導体などの有機EL材料からなるものを用いることができ、赤色発光層110b1を形成する発光材料としては、例えばローダミンおよびその誘導体などの有機EL材料からなるものを用いることができる。
【0046】
また、光吸収物質1501〜1503としては、染料でなく顔料でも良い。なお、光吸収物質1501〜1503として顔料を用いる場合には、組成物インクに分散剤を混ぜることが好ましい。
【0047】
(3)電子注入/輸送層形成工程
次に、図7に示すように、発光層110b及びバンク層112の全面に電子注入/輸送層110cを形成する。電子注入/輸送層110cは、蒸着法、スパッタ法、CVD法等で形成することが好ましく、特に蒸着法で形成することが、熱による発光層110bの損傷を防止できる点で好ましい。
【0048】
(4)陰極形成工程
次に、図8に示すように、画素電極(陽極)111と対をなす陰極12を形成する。即ち、各色発光層110b1〜110b3及びバンク部112を含む基板2上の領域全面に、カルシウム層12aとアルミニウム層12bとを順次積層して陰極12を形成する。これにより、各色発光層110b1〜110b3の形成領域全体に、陰極12が積層され、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の各色に対応する有機EL素子101〜103がそれぞれ形成される。
【0049】
陰極12は、例えば蒸着法、スパッタ法、CVD法等で形成することが好ましく、特に蒸着法で形成することが、熱による発光層110b1〜110b3の損傷を防止できる点で好ましい。また陰極12上に、酸化防止のためにSiO2、SiN等の保護層を設けても良い。
【0050】
(5)封止工程
最後に、有機EL素子(発光素子)が形成された基板2と封止基板3b(図1参照)とを封止樹脂を介して封止する。例えば、熱硬化樹脂または紫外線硬化樹脂からなる封止樹脂を基板2の周縁部に塗布し、封止樹脂上に封止基板3bを配置する。封止工程は、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。大気中で行うと、陰極12にピンホール等の欠陥が生じていた場合にこの欠陥部分から水や酸素等が陰極12に侵入して陰極12が酸化されるおそれがあるので好ましくない。
【0051】
この後、基板2の配線に陰極12を接続するとともに、基板2上あるいは外部に設けられる駆動IC(駆動回路)に回路素子部14(図1参照)の配線を接続することにより、本実施形態の有機EL装置1が完成する。
【0052】
上述した製造方法により、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の3種類の発光層110b1〜110b3に光吸収物質1501〜1503が選択的に各々含有されることとなる。このような方法により、各色の発光波長に応じて、簡便に各発光層110b1〜110b3毎に光吸収物質1501〜1503を適宜選択可能となる。また、上述した製造方法のうち、(1)正孔注入/輸送層形成工程、(2)発光層形成工程においては、一貫して液体吐出法が用いられるので工程の簡略化を図ることができる。
【0053】
すなわち、上述した第1実施形態に係る有機EL装置によれば、各発光層110b1〜110b3には、該発光層110b1〜110b3を有する有機EL素子101〜103の発光波長ではない波長の光を吸収する光吸収物質1501〜1503が各々含有されているので、発光波長より短波長の光による発光層110b1〜110b3の劣化を防止することによって良好な発光寿命が得られ、かつ、発光波長より長波長の光によるコントラストの低下を防止することによって良好な発光特性が得られる有機EL素子101〜103を備える有機EL装置を提供することが可能となる。
【0054】
なお、発光波長より短波長の光による発光層110b1〜110b3の劣化のみを防止する場合には、光吸収物質1501〜1503として、各有機EL素子101〜103の発光波長より短波長の光のみを吸収する材料を用いることができる。また、例えば、赤色発光層110b1を有する有機EL素子101が充分な発光特性を有している場合には光吸収物質1501のみに発光波長より短波長の光のみを吸収する材料を用いても良い。このように、本発明に係る有機EL装置には、本発明の実施者の任意で光吸収物質1501〜1503として、発光波長以外の所定の波長の光を吸収する材料を選択的に用いることが可能である。
【0055】
(第2実施形態)
次に、本有機EL装置の第2実施形態について図1及び図3を用いて説明する。第1実施形態においては、有機機能層110から発した光が基板2の下側(観測者側)に放出されるようになっているのに対し、本実施形態においては封止基板3bの上側(観測者側)に放出されるようになっている。本実施形態と第1実施形態との相違点は主として材料構成であり、本実施形態においては第1実施形態と異なる部分について説明する。
【0056】
本実施形態は、基板2の対向側である封止基板3b側から発光を取り出す構成であるので、基板2としては透明基板及び不透明基板のいずれも用いることができる。不透明基板としては、例えば、アルミナ等のセラミック、ステンレススチール等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したものの他に、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などが挙げられる。
【0057】
また、画素電極111としては、必ずしも透明性材料に限る必要がなく、陽極の機能を満たす好適な材料が用いられ、また、光反射性を有する材料が好ましく、Al等が採用される。なお、画素電極111として透明金属のITO等を採用する場合には、その下層にAl薄膜等を形成し、光反射性を有する構成が好ましい。
【0058】
また、陰極12の材料としては、透明性を有する必要があり、ITO等の透明金属が採用される。ここで、ITOと電子注入/輸送層110cとの間には、透明性を有する膜厚でAl薄膜を形成してもよい。透明性を有する膜厚としては、50nm以下が好ましい。このようなAl薄膜を形成することによって、電子注入/輸送層110cへの電子注入性を促進させるだけでなく、ITOをスパッタで形成する際のプラズマダメージを抑制し、また、陰極12を透過・侵入する水分や酸素から有機機能層110を保護することができる。また、封止基板3bの材料としては、透明性を有する好適な材料が採用される。なお、封止基板3bの表面には、上述した第1実施形態の基板2の表面と同様に減反射処理を施すことが好ましい。
【0059】
このように構成された有機EL装置においては、第1実施形態と同様の効果が得られると共に、封止基板3b側から有機機能層110の発光を放出させることが可能になる。
【0060】
(第3実施形態)
図9は、本発明の電子機器の一実施形態を示している。本実施形態の電子機器は、上述した有機EL装置1を表示手段として備えている。図9は、携帯電話の一例を示した斜視図で、符号1000は携帯電話本体を示し、符号1001は上記の有機EL装置1を用いた表示部を示している。このように本発明の電気光学装置に係る有機EL装置を表示手段として備える電子機器は、良好な発光寿命及び発光特性を得ることができる。
【0061】
以上、本発明の各実施形態を示したが、本発明はこれらに限定されることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内で適宜変更可能であり、例えば発光層を形成するEL材料としては、低分子EL材料、高分子EL材料のいずれをも採用することが可能で、各材料に対して染料あるいは顔料等の光吸収物質を含有させて構成することができ、各材料を用いた有機EL装置のそれぞれについて本発明の効果を発現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の有機EL装置の構成を模式的に示す説明図。
【図2】アクティブマトリクス型有機EL装置の回路を示す回路図。
【図3】有機EL装置の表示領域の断面構造を示す拡大図。
【図4】有機EL装置の製造方法を説明するための説明図。
【図5】有機EL装置の製造方法を説明するための説明図。
【図6】有機EL装置の製造方法を説明するための説明図。
【図7】有機EL装置の製造方法を説明するための説明図。
【図8】有機EL装置の製造方法を説明するための説明図。
【図9】本発明の電子機器の実施形態を示す斜視図。
【符号の説明】
1……有機EL装置、101〜103……有機EL素子、12……対向電極(陰極)、111……画素電極(陽極)、110……有機機能層、110b1〜110b3……発光層、1501〜1503……光吸収物質
Claims (7)
- 発光層を含む少なくとも1つの有機機能層と該有機機能層を介して互いに対向する一対の電極とを備えてなる有機EL素子を複数有する有機EL装置であって、
前記発光層には、該発光層を有する有機EL素子から外部に放出されるべき光の波長である発光波長ではない波長の光を吸収する光吸収物質が含有されていることを特徴とする有機EL装置。 - 前記光吸収物質は、前記発光波長よりも短波長の光を吸収することを特徴とする請求項1記載の有機EL装置。
- 前記光吸収物質は、前記発光波長よりも長波長の光を吸収することを特徴とする請求項1記載の有機EL装置。
- 前記光吸収物質は、前記発光層が所定の透過率となるような量含有されることを特徴とする請求項1〜3いずれかに記載の有機EL装置。
- 前記光吸収物質は、染料または顔料であることを特徴とする請求項1〜4いずれかに記載の有機EL装置。
- 前記有機EL素子において発光された光が外部に放出される側の表面は、外光の反射を抑制する処理である減反射処理が施してあることを特徴とする請求項1〜5いずれかに記載の有機EL装置。
- 請求項1〜6いずれかに記載の有機EL装置を表示手段として備えることを特徴とする電子機器。
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