JP5357194B2 - 発光素子、発光素子を備えた発光装置および発光素子の製造方法 - Google Patents
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Description
そこで、本発明は、良好な発光特性を有する発光素子、発光素子を備えた発光装置および発光素子の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者は、「背景技術」の欄において記載した、金属化合物を適用した有機EL素子に関し、鋭意研究により、発光面内における輝度ムラの発生や局所的な劣化による寿命の低下の可能性があることを新たに見出した。
そして、この点に関し、本発明者は検討を重ねた末、以下の知見を得た。
電荷注入輸送層(この例ではホール注入層4)に金属化合物を適用した構成によれば、バンク5の形成過程においてホール注入層4の上面に凹部4aが形成されてしまう(図1(a)参照)。その状態で発光層6を形成した場合(図1(b)参照)、発光時に凹部の縁4c付近に電界が集中してしまう。この結果、発光層6に局部的に電流が流れてしまう場合があり、この局部的な電流の発生により、発光面内の輝度ムラや局部的な劣化による短寿命化という問題が発生するおそれがある。
以上の通り、一連の研究および検討を通じ、本発明者は、電荷注入輸送層に形成された凹部の縁をバンクの一部によって被覆することにより、発光時における凹部の縁付近の電荷の集中を抑制し、その結果、発光層における局部的な電流の流れを抑制する、という技術的特徴に想到することができたのである。
本発明の一態様である発光素子は、第1電極と第2電極との間に、少なくとも電荷注入輸送層と発光層との積層体が介挿され、かつ、バンクで規定された領域に前記発光層が存する発光素子であって、前記電荷注入輸送層は、前記バンクで規定された領域においては上面が沈下した凹入構造に形成され、前記電荷注入輸送層の凹入構造における凹部の縁は、前記バンクの一部で被覆されている。
また、前記電荷注入輸送層を構成する材料は、前記バンクを形成するときに用いられる液体により浸食される材料であることとしてもよい。これにより、バンクを形成する工程において、特別に工程を追加することなく、凹部を形成することができる。
また、前記バンクの一部は、前記電荷注入輸送層の凹入構造における凹部の底面まで達し、前記バンクの側面は、前記凹部底面への到達点から頂点にかけて上り斜面になっていることとしてもよい。これにより、発光層をインクジェット法などの印刷技術で形成する場合に、バンクに規定される領域内の隅々にインクを入り込ませやすくでき、ボイド等の発生を抑えることができる。
また、前記発光層は、有機EL層であることとしてもよい。
また、前記電荷注入輸送層は、前記バンクの底面に沿って前記バンクの側方に延出していることとしてもよい。
本発明の一態様である発光装置は、上記の発光素子を複数備えている。
また、本発明の一態様である発光素子の製造方法は、第1電極と第2電極との間に、少なくとも電荷注入輸送層と発光層との積層体が介挿され、かつ、バンクで形状が規定された発光素子の製造方法であって、電荷注入輸送層を形成する工程と、前記電荷注入輸送層上にバンクを構成する材料からなるバンク材料層を形成する工程と、前記バンク材料層の一部を除去して前記電荷注入輸送層の一部を露出させる工程と、前記電荷注入輸送層上の前記バンク材料層の残留部に熱処理を施す工程と、前記熱処理工程後、前記露出した電荷注入輸送層上に発光層を形成する工程とを含み、前記電荷注入輸送層は、前記電荷注入輸送層の一部が露出した状態で用いられる液体により浸食される材料からなり、前記電荷注入輸送層の露出面は、前記液体の浸食により前記バンク材料層の残留部底面のレベルから沈下した凹入構造に形成され、前記熱処理工程では、前記バンク材料層の残留部に流動性を与えることにより、前記残留部から前記バンクを構成する材料を前記凹入構造の凹部の縁まで延出させる。
<概略構成>
図2は、本発明の実施形態に係る有機ELディスプレイの一部を示す平面図である。
図2の例では、井桁状のピクセルバンク55が採用されており、Y軸方向に延伸するバンク要素55aにより、X軸方向に隣接する発光層56a1,56b1,56c1が区分けされると共に、発光層56a2,56b2,56c2が区分けされる。
図3は、本発明の実施形態に係る有機ELディスプレイの一部断面を模式的に示す端面図であり、図2のA−Aの断面を示している。図4は、図3における一点鎖線で囲まれたB部の拡大端面図である。
基板1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、又はアルミナ等の絶縁性材料で形成されている。
ホール注入層4は、WOx(酸化タングステン)又はMoxWyOz(モリブデン−タングステン酸化物)で形成されている。なお、ホール注入層4は、ホール注入機能を果たす金属化合物で形成されていれば良く、そのような金属化合物としては、例えば、金属酸化物、金属窒化物又は金属酸窒化物が挙げられる。
また、本実施形態では、被覆部5dは凹部4aの底面4bまで達し、バンク5の側面は、凹部底面4bへの到達点から頂点にかけて上り斜面になっている。これにより、発光層6をインクジェット法などの印刷技術で形成する場合に、バンクに規定される領域内の隅々にインクを入り込ませやすくでき、ボイド等の発生を抑えることができる。
第2電極8は、例えば、ITO、IZO(酸化インジウム亜鉛)等で形成される。トップエミッション型の発光素子の場合は、光透過性の材料で形成されることが好ましい。
<製造方法>
図5乃至図7は、本発明の実施形態に係る有機ELディスプレイの製造方法を説明する工程図である。
次に、図5(b)に示すように、例えばスパッタリングによりITO薄膜を形成し、当該ITO薄膜を例えばフォトリソグラフィによりパターニングすることによりITO層3を形成する。続いて、WOx又はMoxWyOzを含む組成物を用いて真空蒸着、スパッタリングなどの技術によりWOx又はMoxWyOzの薄膜11を形成する。
次に、図6(b)に示すように、熱処理を施してバンク材料層12の残留部にある程度の流動性を与え、残留部からバンク材料を凹部の縁4cまで延出させる。これにより、凹部の縁4cは被覆部5dに覆われることになる。熱処理は、例えば、熱キュアを採用することができる。熱キュアの温度および時間は、バンク材料の種類や必要とする被覆部5dの厚み等を勘案して適宜決定すればよい。その後、必要に応じて、バンク材料層12の残留部表面に例えばフッ素プラズマ等による撥液処理を施して、バンク5を形成する。
次に、図7(a)に示すように、例えば真空蒸着により電子注入層7となるバリウム薄膜を形成し、図7(b)に示すように、例えばスパッタリングにより第2電極8となるITO薄膜を形成し、図7(c)に示すように、さらに封止層9を形成する。
以上、実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限られない。例えば、以下のような変形例が考えられる。
(1)上記実施形態では、ホール注入層4を構成する材料としてWOx又はMoxWyOzを用いて説明しているが、一般に、金属の酸化物、窒化物、酸窒化物は純水に浸食されやすいので、Mo(モリブデン)、W(タングステン)以外の金属を用いた場合でも本実施形態を適用することにより同様の効果を奏することができる。
(2)上記実施形態では、ホール注入層は洗浄の際に純水に浸食されて凹部が形成されているが、本発明を採用すれば、それ以外の理由により凹部が形成されたとしても、凹部の縁に電界が集中するのを抑制するという効果を得ることができる。それ以外の理由とは、例えば、ホール注入層がエッチングの際にエッチング液に浸食される場合や、レジスト剥離の際に剥離剤に浸食される場合などが挙げられる。このように、ホール注入層がバンクを形成する際に用いられる液体に浸食される材料からなる場合、より詳細には、ホール注入層の一部が露出した状態で用いられる液体に浸食される材料からなる場合に、本発明は有効である。
(3)上記実施形態では、バンクから延出した被覆部は凹部の縁4cを越えて凹部の底面4bまで到達しているが、本発明は、凹部の縁4cを被覆することさえできれば、これに限られない。例えば、図8に示すように、被覆部5dが凹部の底面4bまで到達しない場合でも構わない。図8の構成を採用した場合には、バンク材料を凹部底面まで流さなくてもよいので、熱処理の温度および時間を低温かつ短時間にすることができる。
(4)図6(a)では、バンク材料12の斜面の下端と凹部の縁4cとが一致しているが、必ずしもこのようになるとは限らない。バンク材料によっては、図9(a)に示すように、バンク材料12の斜面が後退することにより、凹入されていない領域4eの一部が露出する場合もある。この場合でも、バンク材料12に適切に熱処理を施すことにより、凹部の縁4cをバンク材料の一部で覆わせることとすればよい(図9(b)参照)。
(5)上記実施形態では、電荷注入輸送層としてホール注入層4のみが第1電極と発光層との間に介挿されているが、本発明は、これに限られない。例えば、図10に示すように、ホール注入層4上にホール輸送層13が形成され、これらが電荷注入輸送層として介挿されることとしてもよい。この場合、ホール輸送層13の上面に凹部が形成されることになり、ホール輸送層に形成された凹部の縁が被覆部で覆われることになる。
(6)上記実施形態では、第1電極2をAg薄膜で形成しているので、ITO層3をその上に形成することとしている。第1電極2をAl系にしたときは、ITO層3を無くして陽極を単層構造にすることができる。
(7)上記実施形態では、発光素子を複数備えた発光装置として、有機ELディスプレイを例に挙げて説明しているが、本発明はこれに限らず、照明装置等にも適用可能である。
(8)上記実施形態では、所謂、ピクセルバンク(井桁状バンク)を採用しているが、本発明は、これに限らない。例えば、ラインバンク(ライン状のバンク)を採用することができる。図11の例では、ラインバンク65が採用されており、X軸方向に隣接する発光層66a,66b,66cが区分けされる。なお、図11に示すように、ラインバンク65を採用する場合には、Y軸方向に隣接する発光層同士はバンク要素により規定されていないが、駆動方法および陽極のサイズおよび間隔などを適宜設定することにより、互いに影響せず発光させることができる。
(9)上記実施形態では、トップエミッション型で説明しているが、これに限定されず、ボトムエミッション型であっても良い。
(10)上記実施形態では、発光層と第2電極との間に電子注入層のみが介挿されているが、これに加えて電子輸送層が介挿されていることとしてもよい。
2 第1電極
3 ITO層
4 ホール注入層
4a 凹部
4b 凹部の底面
4c 凹部の縁
4d 凹部の側面
4e ホール注入層の上面において凹入されていない領域
5 バンク
5a,5b バンクの底面
5c バンクの底面のレベル
5d 被覆部
6 発光層
7 電子注入層
8 第2電極
9 封止層
10a,10b,10c 有機EL素子
11 薄膜
12 バンク材料層
13 ホール輸送層
55 ピクセルバンク
55a バンク要素
55b バンク要素
56a1,56a2,56b1,56b2,56c1,56c2 発光層
65 ラインバンク
66a,66b,66c 発光層
100 有機ELディスプレイ
Claims (10)
- 第1電極と第2電極との間に、少なくとも電荷注入輸送層と発光層との積層体が介挿され、かつ、バンクで規定された領域に前記発光層が存する発光素子であって、
前記電荷注入輸送層は、金属の酸化物、窒化物または酸窒化物を含み、さらに、前記バンクで規定された領域において前記電荷注入輸送層の厚みが部分的に薄く形成された凹部を有し、
前記電荷注入輸送層の凹部の縁は、前記バンクの一部で被覆されていること
を特徴とする発光素子。 - 前記電荷注入輸送層を構成する金属の酸化物、窒化物または酸窒化物は、前記バンクを形成するときに用いられる液体により浸食される材料であることを特徴とする請求項1に記載の発光素子。
- 前記バンクの一部は、前記電荷注入輸送層の前記凹部の底面まで達し、前記バンクの側面は、前記凹部底面への到達点から頂点にかけて上り斜面になっていることを特徴とする請求項1に記載の発光素子。
- 前記バンクの一部は、前記電荷注入輸送層の前記凹部の底面まで達していないことを特徴とする請求項1に記載の発光素子。
- 前記バンクは、絶縁性を有する材料を含むことを特徴とする請求項1に記載の発光素子。
- 前記発光層は、有機EL層であることを特徴とする請求項1に記載の発光素子。
- 前記電荷注入輸送層は、前記バンクの底面に沿って延在していることを特徴とする請求項1に記載の発光素子。
- 前記電荷注入輸送層の凹部の縁は、前記電荷注入輸送層の上面において凹入されていない領域と前記凹部の側面とで形成された凸角部分であることを特徴とする請求項1に記載の発光素子。
- 請求項1から8の何れかに記載の発光素子を複数備えた発光装置。
- 第1電極と第2電極との間に、少なくとも電荷注入輸送層と発光層との積層体が介挿され、かつ、バンクで規定された領域に前記発光層が存する発光素子の製造方法であって、
電荷注入輸送層を形成する工程と、
前記電荷注入輸送層上にバンクを構成する材料からなるバンク材料層を形成する工程と、
前記バンク材料層の一部を除去して前記電荷注入輸送層の一部を露出させる工程と、
前記電荷注入輸送層上の前記バンク材料層の残留部に熱処理を施す工程と、
前記熱処理工程後、前記露出した電荷注入輸送層上に発光層を形成する工程とを含み、
前記電荷注入輸送層は、前記電荷注入輸送層の一部が露出した状態で用いられる液体により浸食される材料からなり、
前記電荷注入輸送層の露出面は、前記液体の浸食により前記バンク材料層の残留部底面のレベルから沈下した凹入構造に形成され、
前記熱処理工程では、前記バンク材料層の残留部に流動性を与えることにより、前記残留部から前記バンクを構成する材料を前記凹入構造の凹部の縁まで延出させること
を特徴とする発光素子の製造方法。
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