JP7412969B2 - 表示パネルおよび表示パネルの製造方法 - Google Patents
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Description
本開示の一態様に係る表示パネルは、基板上方に複数の画素電極が行列状に配され、各画素電極上に発光層が配されてなる表示パネルであって、前記基板上の行または列方向に隣接する画素電極の間隙の内の少なくとも1の間隙上に、前記画素電極と非接触な状態で、列または行方向に延伸する給電補助電極と、前記発光層上および前記給電補助電極上方に共通して配され、アルカリ金属またはアルカリ土類金属である第1金属のフッ化物を含む中間層と、前記発光層および前記給電補助電極の上方に前記中間層を介して共通して配され、電子輸送性および電子注入性のうち少なくとも一方の性質を有する有機材料に、希土類金属に属する第2金属がドープされてなる機能層と、前記発光層および前記給電補助電極の上方に前記機能層を介して共通して配された対向電極と、を有し、前記中間層の膜厚をx[nm]、前記機能層における前記第2金属のドープ濃度をy[wt%]とした場合に、1≦x≦3、20≦y≦40、y≧10x+10の関係を満たしている。
以下、本開示の一態様に係る表示パネルについて、有機EL表示パネルを例にして図面を参照しながら説明する。なお、図面は、模式的なものを含んでおり、各部材の縮尺や縦横の比率などが実際とは異なる場合がある。
図1は、本開示の態様に係る有機EL表示パネル10を搭載した有機EL表示装置1の全体構成を示すブロック図である。有機EL表示装置1は、例えば、テレビ、パーソナルコンピュータ、携帯端末、業務用ディスプレイ(電子看板、商業施設用大型スクリーン)などに用いられる表示装置である。
(A)平面構成
図2は、有機EL表示パネル10の画像表示面の一部を拡大した模式平面図である。有機EL表示パネル10では、一例として、R(赤色)、G(緑色)、B(青色)(以下、単にR、G、Bともいう。)にそれぞれ発光する副画素100R、100G、100Bが行列状に配列されている。副画素100R、100G、100Bは、X方向に交互に並び、X方向に並ぶ一組の副画素100R、100G、100Bが、一つの画素Pを構成している。画素Pでは、階調制御された副画素100R、100G、100Bの発光輝度を組み合わせることにより、フルカラーを表現することが可能である。
図3は、図2のA-A線に沿った模式断面図である。
基板11は、絶縁材料である基材111と、TFT(Thin Film Transistor)層112とを含む。TFT層112には、副画素ごとに駆動回路が形成されている。基材111は、例えば、ガラス基板、石英基板、シリコン基板、硫化モリブデン、銅、亜鉛、アルミニウム、ステンレス、マグネシウム、鉄、ニッケル、金、銀などの金属基板、ガリウム砒素などの半導体基板、プラスチック基板等を採用することができる。
層間絶縁層12は、基板11上に形成されている。層間絶縁層12は、樹脂材料からなり、TFT層112の上面の段差を平坦化するためのものである。樹脂材料としては、例えば、ポジ型の感光性材料が挙げられる。また、このような感光性材料として、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、シロキサン系樹脂、フェノール系樹脂が挙げられる。また、図3の断面図には示されていないが、層間絶縁層12には、副画素ごとにコンタクトホールが形成されている。
画素電極13は、光反射性の金属材料からなる金属層を含み、層間絶縁層12上に形成されている。画素電極13は、副画素ごとに設けられ、コンタクトホール(不図示)を通じてTFT層112と電気的に接続されている。
補助電極131は、基板11の主面に平行な方向において画素電極13と離れて、層間絶縁層12上に設けられている。補助電極131は、アルミニウム等の金属の導電性の材料から成る。なお、補助電極131は、導電性の材料から成る層が複数積層されて構成されてもよい。
図3に戻り、隔壁14は、基板11の上方に副画素ごとに配置された複数の画素電極13を、X方向(図2参照)において列毎に仕切るものであって、X方向に並ぶ副画素列CR、CG、CBの間においてY方向に延伸するラインバンク形状である。
正孔注入層15は、画素電極13から有機発光層17への正孔の注入を促進させる目的で、画素電極13上に設けられている。正孔注入層15は、例えば、Ag(銀)、Mo(モリブデン)、Cr(クロム)、V(バナジウム)、W(タングステン)、Ni(ニッケル)、Ir(イリジウム)などの酸化物、あるいは、PEDOT(ポリチオフェンとポリスチレンスルホン酸との混合物)などの導電性ポリマー材料からなる層である。例えばスパッタプロセスやウエットプロセスにより形成しても良い。
正孔輸送層16は、開口部14a内に形成されており、正孔注入層15から注入された正孔を有機発光層17へ輸送する機能を有する。正孔輸送層16は、例えば、ポリフルオレンやその誘導体、あるいは、ポリアリールアミンやその誘導体などの高分子化合物であって、ウエットプロセスにより形成される。
有機発光層17は、開口部14a内に形成されており、正孔と電子の再結合により、R、G、Bの各色の光を発光する機能を有する。なお、特に、発光色を特定して説明する必要があるときには、有機発光層17(R)、17(G)、17(B)と記す。
中間層18は、有機発光層17、正孔輸送層16、正孔注入層15、隔壁14、画素規制層141の内部や表面に存在する不純物が、機能層19や対向電極20へと侵入するのを防止するための層である。製造上の便宜の観点から、中間層18は、複数の画素と補助電極領域CEに共通して設けられる。
機能層19は、対向電極20から供給される電子を有機発光層17側へと注入・輸送する機能を有する。機能層19は、有機材料、特に、電子輸送性および電子注入性の少なくとも一方の特性(以下、「電子移動容易化特性」という。)を有する有機材料に、希土類金属に属する金属をドープしてなる。有機材料にドープされる金属(以下、「第2金属」という。)は、中間層18に含まれる第1金属のフッ化物を還元して第1金属とフッ素との結合を分解する機能を有する。本実施の形態では、第2金属として、Yb(イッテルビウム)を使用している。
対向電極20は、透光性の導電性材料からなり、機能層19上に形成されている。対向電極20は、陰極として機能する。
封止層22は、正孔輸送層16、有機発光層17、機能層19などの有機層が外部の不純物に晒されて劣化するのを防止するために設けられるものである。
図3には示されてないが、封止層22上に透明な接着剤を介して防眩用の偏光板や上部基板を貼り合せてもよい。また、各有機EL素子2により発光される光の色度を補正するためのカラーフィルター基板を貼り合わせてもよい。これらにより、正孔輸送層16、有機発光層17、機能層19などを外部の不純物からさらに保護できる。
図5(a)は、上記有機EL表示パネル10の各有機EL素子2における画素電極(陽極)13から封止層22までの積層構造がわかりやすいように模式的に示した図であり、図5(b)は、有機EL素子2の補助電極131の部分における補助電極131から対向電極20までの積層構造を模式的に示す図である。
図5(a)に示すように、有機発光層17の上には、不純物に対して高いブロック性を有するNaFからなる中間層18が形成され、その上に有機材料にYbをドープした機能層19が形成される。
また、上述のように、本実施の形態では、機能層19のドープ金属として、従来のBa(アルカリ土類金属)とは異なる希土類金属のYb(イッテルビウム)を採用している。
機能層19におけるYbのドープ濃度を3wt%以上40wt%以下の範囲とすることが望ましい。3wt%未満であると必要な電子注入性を得られず、また、40wt%を超えると、透明度が劣化して発光効率を低下させるおそれがあるからである。
希土類金属は、総じて仕事関数が低いため電子注入性を有すると共に、標準還元電位が負の値(-2.19V)であるため還元性を有し、かつ、その標準還元電位の負の値の絶対値が、Ba(-2.92)よりも小さいため、その分、化学的に安定しており、水分等との反応性が抑制されるので、有機EL素子のさらなる長寿命化が実現できる。
上記3では中間層の膜厚や機能層のYbのドープ濃度はあくまでも、有機EL素子2における発光効率や長寿命化の観点から考察したが、背景技術でも説明したように対向電極20のシート抵抗由来の輝度むらの解消には、補助電極131と対向電極20間のコンタクト抵抗をできるだけ下げるのが望ましい。
次に、有機EL表示パネル10の製造方法の一例を、図9~図13を用いて説明する。
先ず、図10(a)に示すように、基材111上にTFT層112を成膜して基板11を準備する。TFT層112は、公知のTFTの製造方法により成膜することができる。
次に、図10(b)に示すように、基板11上に、層間絶縁層12を形成する。
続いて、図10(c)に示すように、層間絶縁層12上に画素電極13および補助電極131を形成する。
次に、隔壁14および画素規制層141を形成する。
まず、Y方向(図2)における画素電極列を副画素毎に仕切るため、X方向に伸びる画素規制層141を形成する。
次に、Y方向に伸びる隔壁14を上記画素規制層141と同様にして形成する。
次に、ウエットプロセスにより、隔壁14が規定する開口部14aに対して、印刷装置の塗布ヘッド301のノズル3011から吐出して正孔注入層の構成材料を含むインクを塗布し、正孔注入層15を形成する。本実施の形態では、補助電極131上にはインクを塗布せずに正孔注入層15を形成しないようになっている。できるだけ、補助電極131と対向電極20間に介在する層を減らしてコンタクト抵抗を低減させるためである。
次に、正孔輸送層16の構成材料を含むインクを、印刷装置の塗布ヘッド301のノズル3011から吐出して開口部14a内の正孔注入層15上に塗布し(印刷法)、その後、乾燥させて、正孔輸送層16を形成する。この場合にも正孔輸送層16のインクは、画素電極列の上方においてY方向(図2)に沿って延伸するように塗布されるが、補助電極131の上方開口部14bには塗布されない。
次に、上記正孔輸送層16の上方に、有機発光層17を形成する。
次に、図13(a)に示すように、有機発光層17および隔壁14並びに補助電極131上に、中間層18を共通に形成する。中間層18は、NaFを蒸着法により成膜することにより形成される。
次に、図13(b)に示すように、中間層18上に、機能層19を形成する。機能層19は、例えば、電子輸送性の有機材料とドープ金属であるYbを共蒸着法によって各副画素に共通して成膜することにより形成される。
次に、機能層19上に、各副画素に共通して対向電極20を形成する。本実施の形態では、対向電極20は、銀、アルミニウム等を、スパッタリング法、真空蒸着法により成膜することにより形成される。
次に、対向電極20上に、封止層21を形成する。封止層21は、SiON、SiN等を、スパッタリング法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法などにより成膜して形成する。
以上説明したように、本開示の一態様に係る有機EL表示パネル10の構成によれば、機能層19内にYbがドープされることにより、有機EL表示パネル10のさらなる長寿命化を可能にすると共に発光効率の向上が望める。
以上、本発明の一態様に係る有機EL表示パネルおよびその製造方法などの実施の形態について説明したが、本発明は、その本質的な特徴的構成要素を除き、以上の説明に何ら限定を受けるものではない。以下では、本発明の他の開示の態様である変形例について説明する。
上記実施の形態では、機能層19は単層で、かつ、Ybのドープ濃度が均一になるようにしたが、次のような構成にしてもよい。
図14は、第1変形例に係る有機EL素子2の積層構造を示す模式図である。
図15は、第2変形例に係る有機EL素子2の積層構造を示す模式図である。
図16は、第2変形例に係る有機EL素子2の積層構造を示す模式図である。
(2-1)発光効率をさらに向上するためには、光共振器構造を採用することが望ましい。
(3-1)中間層18の材料としては、NaFのみに限られず、アルカリ金属およびアルカリ土類金属から選択された金属(第1金属)のフッ化物であればよい。それらの金属のフッ化物は、光透過率が高いと共に、水分等の不純物を透過させにくく、また、還元された金属が電子注入性を発揮するという共通の性質に有するからである。
上記実施の形態では、有機EL素子の積層構成として、正孔注入層15、正孔輸送層16、有機発光層17、中間層18や機能層19を有する構成であるとしたが、これに限られない。例えば、正孔輸送層16を有しない有機EL素子であってもよい。また、例えば、正孔注入層15と正孔輸送層16とに替えて、単一層の正孔注入輸送層を有していてもよい。また、例えば、正孔注入層15が2層以上であってもよいし、正孔輸送層16が2層以上であってもよい。その場合、成膜される順番は、交互であってもよい。
(9)また、上記実施の形態に係る有機EL表示パネル10は、アクティブマトリクス方式を採用したが、これに限られず、パッシブマトリクス方式を採用してもよい。また、トップエミッション型の有機EL表示パネルだけでなくボトルエミッション型の有機EL表示パネルにも適用可能である。
以上、本開示に係る表示パネルおよびその製造方法について、実施の形態および変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態および変形例に限定されるものではない。上記実施の形態および変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態および変形例における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
2 有機EL素子
10 有機EL表示パネル
11 基板
12 層間絶縁層
13 画素電極
14 隔壁
15 正孔注入層
16 正孔輸送層
17 有機発光層
18 中間層
19 機能層
20 対向電極
21 封止層
23 透明導電膜
25 透明薄膜部
100B、100G、100R 副画素
141 画素規制層
191 第1層部分
192 第2層部分
193 第3層部分
Claims (9)
- 基板上方に複数の画素電極が行列状に配され、各画素電極上に発光層が配されてなる表示パネルであって、
前記基板上の行または列方向に隣接する画素電極の間隙の内の少なくとも1の間隙上に、前記画素電極と非接触な状態で、列または行方向に延伸する給電補助電極と、
前記発光層上および前記給電補助電極上方に共通して配され、アルカリ金属またはアルカリ土類金属である第1金属のフッ化物を含む中間層と、
前記発光層および前記給電補助電極の上方に前記中間層を介して共通して配され、電子輸送性および電子注入性のうち少なくとも一方の性質を有する有機材料に、希土類金属に属する第2金属がドープされてなる機能層と、
前記発光層および前記給電補助電極の上方に前記機能層を介して共通して配された対向電極と、を有し、
前記中間層の膜厚をx[nm]、前記機能層における前記第2金属のドープ濃度をy[wt%]とした場合に、
1≦x≦3、20≦y≦40、y≧10x+10
の関係を満たし、
前記機能層は、前記中間層に近い側から第1層部分、第2層部分および第3層部分を順に積層してなり、前記第1層部分、第2層部分、第3層部分における前記第2金属のドープ濃度をそれぞれ、D1、D2、D3とすると、D2<D1<D3である
ことを特徴とする表示パネル。 - 前記第1金属は、Naである
ことを特徴とする請求項1に記載の表示パネル。 - 前記第2金属は、Ybである
ことを特徴とする請求項1または2に記載の表示パネル。 - 前記画素電極および前記給電補助電極は、同じ材料で構成されている
ことを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項に記載の表示パネル。 - 前記機能層と前記対向電極との間に、透明導電膜が形成されている
ことを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項に記載の表示パネル。 - 前記発光層が、行方向に隣接する画素電極間を列方向に延在する隔壁によって仕切られている
ことを特徴とする請求項1から5までのいずれか1項に記載の表示パネル。 - トップエミッション型である
ことを特徴とする請求項1から6までのいずれか1項に記載の表示パネル。 - 基板の上方に、画素電極と、前記基板の主面と平行な方向に前記画素電極と離れた給電補助電極とを形成し、
前記画素電極の上方に発光層を形成し、
アルカリ金属またはアルカリ土類金属である第1金属のフッ化物を含む中間層を、前記発光層上および前記給電補助電極上に共通して形成し、
電子輸送性および電子注入性のうち少なくとも一方の性質を有する有機材料に、希土類金属に属する第2金属がドープされてなる機能層を、前記中間層を介して前記発光層および前記給電補助電極の上方に共通して形成し、
前記機能層を介して前記発光層および前記給電補助電極の上方に共通して対向電極を形成する工程を含み、
前記中間層の膜厚をx[nm]、前記機能層における前記第2金属のドープ濃度をy[wt%]とした場合に、
1≦x≦3、20≦y≦40、y≧10x+10
の関係を満たし、
前記機能層の形成において、前記中間層に近い側から第1層部分、第2層部分および第3層部分を順に積層し、前記第1層部分、第2層部分、第3層部分における前記第2金属のドープ濃度をそれぞれ、D1、D2、D3とすると、D2<D1<D3である
ことを特徴とする表示パネルの製造方法。 - 前記画素電極を形成する工程と前記発光層を形成する工程との間に、正孔注入性および/または正孔輸送性を有する正孔移動容易化層を形成する工程をさらに含み、前記正孔移動容易化層および前記発光層の形成のうち少なくとも一つは、ウエットプロセスにより形成される
ことを特徴とする請求項8に記載の表示パネルの製造方法。
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