WO2015178003A1 - 発光デバイスの製造方法および発光デバイス - Google Patents
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- H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
Definitions
- the electron injection layer 19 is provided in common to a plurality of pixels on the electron transport layer 18 and has a function of promoting injection of electrons from the cathode 20 to the light emitting layer 17.
- the electron injection layer 19 includes, for example, a low work function metal such as lithium, barium, calcium, potassium, cesium, sodium, and rubidium, a low work function metal salt such as lithium fluoride, and a low work function metal oxide such as barium oxide. It is formed using etc.
- FIG. 6 is a diagram showing a film thickness distribution of the hole injection layer 14 formed by the reactive sputtering method.
- the film thickness of the hole injection layer 14 was measured with an optical film thickness meter.
- the film thicknesses in the respective panel regions are indicated by the film thickness ratio [%] based on the value of the thinnest film thickness.
- the emission color of both the first light emitting element 1a and the second light emitting element 1b is B, but the present invention is not limited to this, and the emission color may be any of R, G, and B.
- the light emission colors of the first light-emitting element 1a and the second light-emitting element 1b are preferably the same regardless of the emission color. This is because the optical distance at which the resonance effect is efficiently obtained differs depending on the emission color.
- the arrangement of the drive control unit 200 with respect to the organic EL display panel 100 is not limited to this.
- the light emitting layer 17 may be formed by a coating method with a film thickness distribution that cancels out the film thickness variation of the hole injection layer 14.
- the optical distance of the light emitted from the light emitting layer 17 is calculated, if the light base point is set to the intermediate point in the thickness direction of the light emitting layer, it is related to the phase difference between the directly emitted light and the reflected emitted light. It should be noted that the thickness of the light emitting layer is halved.
- the hole injection layer 14 is the first layer
- the light emitting layer 17 is the second layer.
- the light emitting element 1a and the light emitting element 1b are assumed to have the same emission color, the present invention is not limited to this.
- the adjustment of the optical distance for each emission color is performed in a layer other than the hole injection layer 14 and the hole transport layer 16 (for example, the emission layer 17)
- the emission colors of the light emitting element 1a and the light emitting element 1b are different.
- the variation in the optical film thickness of the hole injection layer 14 may be offset by the optical film thickness distribution of the hole transport layer 16. In this case, since it is not necessary to consider the film thicknesses of the hole injection layer 14 and the hole transport layer 16 when adjusting the optical distance for each emission color, the design is easy.
- Modification 7 When the optical film thickness is adjusted by two layers arranged between the light emitting layer and the electrode having light reflectivity, the optical distance can be adjusted most effectively.
- the adjustment of the optical film thickness is not limited to the two layers described above, and may be performed by any two of the plurality of functional layers sandwiched between the cathode and the anode. Even in this case, a luminance unevenness suppressing effect and a chromaticity shift suppressing effect can be obtained to some extent.
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Abstract
一方が光反射性を有し他方が光透過性を有する第1電極および第2電極と、これらの間に配され、第1層および第2層を含む複数の機能層の積層構造とを有する発光色が同じ第1発光素子および第2発光素子が基板上に配されて成る発光デバイスの製造方法である。当該製造方法において、第1発光素子および第2発光素子の第1層をスパッタ法で形成し、第1発光素子および第2発光素子の第2層を塗布法で形成する。そして、第1発光素子の第1層の光学膜厚をDs1、第2発光素子の第1層の光学膜厚をDs2、第1発光素子の第2層の光学膜厚をDw1、第2発光素子の第2層の光学膜厚をDw2とした場合、Ds1<Ds2且つDw1>Dw2の関係を満たす。
Description
本発明は、発光デバイスの製造方法および発光デバイスに関し、特に輝度むらおよび色度ずれの抑制に関する。
近年、有機EL(Electro-Luminescence)パネルや有機EL照明等の発光デバイスの開発が盛んに行われている。このような発光デバイスは、一般に、陽極と陰極との間に、発光層を含む複数の機能層が積層された構成を有する。発光層以外の機能層としては、例えば、電子注入層や正孔輸送層等が挙げられる。発光デバイスでは、発光効率の向上が求められており、発光効率は、有機発光物質の光電変換率に係る内部効率と、光取出し効率に係る外部効率とに分けられる。そして、光取出し効率(外部効率)を向上させる方法の一つとして、発光デバイス内に共振器構造を導入する方法が従来知られている(例えば、特許文献1および特許文献2)。
発光デバイスの複数の機能層には、スパッタ法により形成される層が含まれる場合がある。スパッタ法により形成される層には、製造装置の部品の配置等に起因する装置の個性や、機能層の形成条件等の要因により、膜厚が相対的に厚い部分と相対的に薄い部分とが生じる。このような膜厚のばらつきが存在すると、発光面内において光学的距離にばらつきが生じる。すると、光の共振効果にもばらつきが生じ、発光デバイスの発光面内における輝度むらや色度ずれの原因となる。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、発光面内の光の共振効果のばらつきを抑制して、輝度むらや色度ずれを抑制することができる発光デバイスの製造方法および発光デバイスを提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る発光デバイスの製造方法は、基板上に発光色が同じ第1発光素子および第2発光素子が配され、前記第1発光素子および前記第2発光素子の何れもが、一方が光反射性を有し他方が光透過性を有する第1電極および第2電極と、前記第1電極および前記第2電極の間に配され、第1層および第2層を含む複数の機能層の積層構造とを有する発光デバイスの製造方法であって、前記第1発光素子の前記第1層と、前記第2発光素子の前記第1層とを、スパッタ法で形成し、前記第1発光素子の前記第2層と、前記第2発光素子の前記第2層とを、塗布法で形成し、前記第1層および前記第2層の前記基板の主面と直交する方向における光学膜厚について、前記第1発光素子における前記第1層の光学膜厚をDs1とし、前記第2発光素子における前記第1層の光学膜厚をDs2とし、前記第1発光素子における前記第2層の光学膜厚をDw1とし、前記第2発光素子における前記第2層の光学膜厚をDw2とした場合、Ds1<Ds2、且つ、Dw1>Dw2の関係を満たすことを特徴とする。
本発明の一態様に係る発光デバイスの製造方法によると、第1発光素子における第1層の光学膜厚Ds1よりも第2発光素子における第1層の光学膜厚Ds2の方が厚い。一方、第1発光素子における第2層の光学膜厚Dw1よりも第2発光素子における第2層の光学膜厚Dw2の方が薄い。即ち、第1発光素子において、第1層の光学膜厚Ds1が比較的薄いのを、第2層の光学膜厚Dw1が比較的厚いことにより、相殺することができる。同様に、第2発光素子において、第1層の光学膜厚Ds2が比較的厚いのを、第2層の光学膜厚Dw2が比較的薄いことにより相殺することができる。
言い換えれば、発光デバイスの発光面全体として、第2層を塗布法で形成する際に、第2層を形成するためのインクの吐出量を調整して、第2層の光学膜厚が、スパッタ法で形成された第1層の光学膜厚ばらつきを相殺するような光学膜厚分布となるように第2層を形成することができる。
これにより、輝度むらや色度ずれが抑制された発光デバイスを製造することができる。
≪本発明の一態様の概要≫
本発明の一態様に係る発光デバイスの製造方法は、基板上に発光色が同じ第1発光素子および第2発光素子が配され、前記第1発光素子および前記第2発光素子の何れもが、一方が光反射性を有し他方が光透過性を有する第1電極および第2電極と、前記第1電極および前記第2電極の間に配され、第1層および第2層を含む複数の機能層の積層構造とを有する発光デバイスの製造方法であって、前記第1発光素子の前記第1層と、前記第2発光素子の前記第1層とを、スパッタ法で形成し、前記第1発光素子の前記第2層と、前記第2発光素子の前記第2層とを、塗布法で形成し、前記第1層および前記第2層の前記基板の主面と直交する方向における光学膜厚について、前記第1発光素子における前記第1層の光学膜厚をDs1とし、前記第2発光素子における前記第1層の光学膜厚をDs2とし、前記第1発光素子における前記第2層の光学膜厚をDw1とし、前記第2発光素子における前記第2層の光学膜厚をDw2とした場合、Ds1<Ds2、且つ、Dw1>Dw2の関係を満たすことを特徴とする。
本発明の一態様に係る発光デバイスの製造方法は、基板上に発光色が同じ第1発光素子および第2発光素子が配され、前記第1発光素子および前記第2発光素子の何れもが、一方が光反射性を有し他方が光透過性を有する第1電極および第2電極と、前記第1電極および前記第2電極の間に配され、第1層および第2層を含む複数の機能層の積層構造とを有する発光デバイスの製造方法であって、前記第1発光素子の前記第1層と、前記第2発光素子の前記第1層とを、スパッタ法で形成し、前記第1発光素子の前記第2層と、前記第2発光素子の前記第2層とを、塗布法で形成し、前記第1層および前記第2層の前記基板の主面と直交する方向における光学膜厚について、前記第1発光素子における前記第1層の光学膜厚をDs1とし、前記第2発光素子における前記第1層の光学膜厚をDs2とし、前記第1発光素子における前記第2層の光学膜厚をDw1とし、前記第2発光素子における前記第2層の光学膜厚をDw2とした場合、Ds1<Ds2、且つ、Dw1>Dw2の関係を満たすことを特徴とする。
本発明の一態様に係る発光デバイスの製造方法によると、第1発光素子における第1層の光学膜厚Ds1よりも第2発光素子における第1層の光学膜厚Ds2の方が厚い。一方、第1発光素子における第2層の光学膜厚Dw1よりも第2発光素子における第2層の光学膜厚Dw2の方が薄い。即ち、第1発光素子において、第1層の光学膜厚Ds1が比較的薄いのを、第2層の光学膜厚Dw1が比較的厚いことにより、相殺することができる。同様に、第2発光素子において、第1層の光学膜厚Ds2が比較的厚いのを、第2層の光学膜厚Dw2が比較的薄いことにより相殺することができる。
言い換えれば、発光デバイスの発光面全体として、第2層を塗布法で形成する際に、第2層を形成するためのインクの吐出量を調整して、第2層の光学膜厚が、スパッタ法で形成された第1層の光学膜厚ばらつきを相殺するような光学膜厚分布となるように第2層を形成することができる。
これにより、第1発光素子における光学的距離と第2発光素子における光学的距離とのずれが抑制され、発光面内における光の共振効果のばらつきが抑制されて、輝度むらや色度ずれが抑制された発光デバイスを製造することができる。
ここで、「光学膜厚」とは、機能層の厚み方向における光学的距離を意味しており、具体的には、機能層の物理的な膜厚に、機能層の光屈折率を乗じた値である。
また、本発明の一態様に係る発光デバイスの製造方法の特定の局面では、前記Ds1、前記Ds2、前記Dw1、および、前記Dw2は、前記第1発光素子および前記第2発光素子の前記発光色の波長に基づいて、共振器構造を形成する光学膜厚にそれぞれ設定されていることを特徴とする。
これにより、それぞれの発光素子において共振効果を適切に調整することができ、発光効率の向上、輝度むらの抑制、色度ずれの抑制を図ることができる。
また、本発明の一態様に係る発光デバイスの製造方法の特定の局面では、前記基板の上方に、光反射性を有する材料を用いて前記第1電極を形成し、前記第1電極の上方に、前記第1層および前記第2層の一方を形成し、前記一方の上方に、前記第1層および前記第2層の他方を形成し、前記他方の上方に、発光層を形成し、前記発光層の上方に、光透過性を有する材料を用いて前記第2電極を形成し、前記Ds1、前記Ds2、前記Dw1、前記Dw2は、Ds1+Dw1=Ds2+Dw2の関係を満たすことを特徴とする。
上記製造方法は、第1電極が基板側に形成されて光反射性を有し、第2電極が基板と反対側に形成されて光透過性を有する、所謂トップエミッション型の発光デバイスの製造方法である。また、上記製造方法においては、光反射性を有する第1電極と発光層との間に第1層および第2層が形成される。従って、発光層から第2電極側へと発せられた光は、第1層および第2層を通過することなく、第2電極を透過して直接外部へと取り出される(以下、「直接出射光」という。)。一方、発光層から第1電極側へと発せられた光は、第1層および第2層を通過して第1電極表面で反射された後に再び第1層および第2層を通過して外部へと取り出される(以下、「反射出射光」という。)。よって、第1層および第2層の光学膜厚を調整することにより、もっとも効率的に共振効果の調整を行うことができる。
そしてその際に、第1発光素子における光学的距離と第2発光素子における光学的距離とのずれが抑制され、発光面内における光の共振効果のばらつきが抑制されて、輝度むらや色度ずれが抑制された発光デバイスを製造することができる。
また、本発明の一態様に係る発光デバイスの製造方法の特定の局面では、前記基板の上方に、光透過性を有する材料を用いて前記第1電極を形成し、前記第1電極の上方に、発光層を形成し、前記発光層の上方に、前記第1層および前記第2層の一方を形成し、前記一方の上方に、前記第1層および前記第2層の他方を形成し、前記他方の上方に、光反射性を有する材料を用いて前記第2電極を形成し、前記Ds1、前記Ds2、前記Dw1、前記Dw2は、Ds1+Dw1=Ds2+Dw2の関係を満たすことを特徴とする。
上記製造方法は、第1電極が基板側に形成されて光透過性を有し、第2電極が基板と反対側に形成されて光反射性を有する、所謂ボトムエミッション型の発光デバイスの製造方法である。また、上記製造方法においては、光反射性を有する第2電極と発光層との間に第1層および第2層が形成される。従って、上記トップエミッション型の場合と同様に、第1層および第2層の光学膜厚を調整することにより、もっとも効率的に共振効果の調整を行うことができる。
そしてその際に、第1発光素子における光学的距離と第2発光素子における光学的距離とのずれが抑制され、発光面内における光の共振効果のばらつきが抑制されて、輝度むらや色度ずれが抑制された発光デバイスを製造することができる。
また、本発明の一態様に係る発光デバイスの製造方法の特定の局面では、前記第1層を金属酸化物で形成し、前記第1層の上方に前記第2層を有機材料で形成することを特徴とする。
これにより、第1層を、金属酸化物からなる正孔輸送層として形成することができる。その場合、例えば、タングステンをターゲット部材に酸素雰囲気下で反応性スパッタ法により酸化タングステンの層として正孔注入層を形成することができ、製造が容易である。
また、第2層を、正孔輸送性を有する有機材料から成る正孔輸送層として形成することができる。その場合、正孔輸送性を有する有機材料を用いて塗布法により正孔輸送層を形成することができ、製造が容易である。
本発明の別の一態様に係る発光デバイスは、基板と、前記基板上に配され、発光色が同じ第1発光素子および第2発光素子とを有する発光デバイスであって、前記第1発光素子および前記第2発光素子の何れもが、少なくとも一方が光透過性を有する第1電極および第2電極と、前記第1電極および前記第2電極の間に配され、スパッタ法により形成された第1層および塗布法により形成された第2層を含む複数の機能層の積層構造とを有し、前記第1層および前記第2層の前記基板の主面と直交する方向における光学膜厚について、前記第1発光素子における前記第1層の光学膜厚をDs1とし、前記第2発光素子における前記第1層の光学膜厚をDs2とし、前記第1発光素子における前記第2層の光学膜厚をDw1とし、前記第2発光素子における前記第2層の光学膜厚をDw2とした場合、Ds1<Ds2、且つ、Dw1>Dw2の関係を満たすことを特徴とする。
本発明の別の一態様に係る発光デバイスによると、第1発光素子において、第1層の光学膜厚Ds1が比較的薄いのが、第2層の光学膜厚Dw1が比較的厚いことにより、相殺されている。同様に、第2発光素子において、第1層の光学膜厚Ds2が比較的厚いのが、第2層の光学膜厚Dw2が比較的薄いことにより相殺されている。即ち、発光デバイスの発光面全体として、第1層の光学膜厚ばらつきを相殺するような光学膜厚分布で第2層が形成されている。
これにより、第1発光素子における光学的距離と第2発光素子における光学的距離とのずれが抑制され、発光面内における光の共振効果のばらつきが抑制されて、輝度むらや色度ずれが抑制された発光デバイスを実現することができる。
また、本発明の別の一態様に係る発光デバイスの特定の局面では、前記Ds1、前記Ds2、前記Dw1、および、前記Dw2は、前記第1発光素子および前記第2発光素子の前記発光色の波長に基づいて、共振器構造を形成する光学膜厚にそれぞれ設定されていることを特徴とする。
これにより、それぞれの発光素子において共振効果が適切に調整され、発光効率の向上、輝度むらの抑制、色度ずれの抑制を図ることができる。
また、本発明の別の一態様に係る発光デバイスの特定の局面では、前記第1電極と前記第2電極との間にさらに発光層を有し、前記第1電極は、光反射性を有し、前記第1電極と前記発光層との間に、前記第1層および前記第2層が配され、前記Ds1、前記Ds2、前記Dw1、前記Dw2は、Ds1+Dw1=Ds2+Dw2の関係を満たすことを特徴とする。
光反射性を有する第1電極と発光層との間に第1層および第2層が配されているため、第1層および第2層の光学膜厚を調整することにより、もっとも効率的に共振効果の調整を行うことができる。それにより、第1発光素子における光学的距離と第2発光素子における光学的距離とのずれが抑制され、発光面内における光の共振効果のばらつきが抑制されて、輝度むらや色度ずれが抑制された発光デバイスを実現することができる。
また、本発明の別の一態様に係る発光デバイスの特定の局面では、前記第1層は、金属酸化物から成り、前記第2層は、有機材料から成り、前記第1層は、前記第2層よりも前記第1電極側に配されていることを特徴とする。
これにより、第1層を、例えば、酸化タングステンから成る正孔注入層として形成することができる。この場合、タングステンをターゲット部材に酸素雰囲気下で反応性スパッタ法により酸化タングステンの層として正孔注入層を形成することができ、製造が容易である。
また、第2層を、有機材料から成る正孔輸送層として形成することができる。この場合、正孔輸送性を有する有機材料を、例えば、インクジェット法により塗布して正孔輸送層を形成することができ、製造が容易である。
以下、本発明の実施形態および変形例について具体例を示し、構成および作用・効果を説明する。
なお、以下の説明で用いる実施形態および変形例は、本発明の一態様に係る構成および作用・効果を分かりやすく説明するために用いる例示であって、本発明は、その本質的部分以外に何ら以下の実施形態および変形例に限定を受けるものではない。
≪実施形態≫
[1.有機EL表示パネルの概略構成]
本発明の一態様である発光デバイスの一例としての実施形態に係る有機EL表示パネル100の概略構成について、図1を用い説明する。
[1.有機EL表示パネルの概略構成]
本発明の一態様である発光デバイスの一例としての実施形態に係る有機EL表示パネル100の概略構成について、図1を用い説明する。
図1は、実施形態に係る有機EL表示パネル100の一部拡大断面図である。有機EL表示パネル100は、基板11上にマトリクス状に配置された複数の発光素子1を有する。1つの発光素子は、1つのサブ画素(サブピクセル)に相当し、R(赤色)、G(緑色)、B(青色)の何れかの発光色に対応している。そして、R,G,Bそれぞれに対応する3つのサブ画素(サブピクセル)により1つの画素(ピクセル)が構成される。即ち、1つの画素は、R色に対応した発光素子1R、G色に対応した発光素子1G、およびB色に対応した発光素子1Bの3つの発光素子1から成る。有機EL表示パネル100は、同図上側を表示面とする、いわゆるトップエミッション型のカラーディスプレイパネルである。
なお、構成要素を発光色により特に区別する必要がある場合には、構成要素の符号の後にR,G,Bの何れかを付して、それぞれに対応する発光色を示している。特に区別する必要が無い場合には、R,G,Bは付さない。例えば、発光色を特に区別しない場合には、単に発光素子1という。
有機EL表示パネル100は、基板11、層間絶縁層12、陽極13、正孔注入層14、隔壁層15、正孔輸送層16、発光層17(17R,17G,17B)、電子輸送層18、電子注入層19、陰極20、および封止層21を備える。基板11、層間絶縁層12、電子輸送層18、電子注入層19、陰極20、および封止層21は、複数の画素に共通して設けられている。本実施形態においては、正孔注入層14、正孔輸送層16、発光層17、電子輸送層18、電子注入層19が、機能層である。有機EL表示パネル100は、これら機能層が積層された積層構造を有している。なお、必ずしも上記全ての層が機能層に含まれていなくてもよいが、機能層には、少なくとも発光層17が含まれる。そして、機能層には、スパッタ法で形成される層(第1層)と、塗布法で形成される層(第2層)が含まれる。発光層17が、例えば、塗布法で形成される場合には、発光層17が第2層であってもよいし、発光層17以外の塗布法で形成される層が第2層として含まれていてもよい。
続いて、有機EL表示パネル100の各部構成について説明する。
<基板>
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、サブ画素毎に駆動回路(不図示)が形成されている。基材111が形成される材料としては、例えば、ガラスが用いられる。ガラス材料としては、具体的には例えば、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、石英等のガラスなどが挙げられる。
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、サブ画素毎に駆動回路(不図示)が形成されている。基材111が形成される材料としては、例えば、ガラスが用いられる。ガラス材料としては、具体的には例えば、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、石英等のガラスなどが挙げられる。
<層間絶縁層>
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。層間絶縁層12が形成される樹脂材料としては、例えば、ポジ型の感光性材料が用いられる。また、このような感光性材料としては、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、シロキサン系樹脂、フェノール系樹脂等が挙げられる。
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。層間絶縁層12が形成される樹脂材料としては、例えば、ポジ型の感光性材料が用いられる。また、このような感光性材料としては、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、シロキサン系樹脂、フェノール系樹脂等が挙げられる。
<陽極>
陽極13は、導電材料からなり、層間絶縁層12上にサブ画素毎に形成される。本実施形態に係る有機EL表示パネル100は、トップエミッション型であるので、陽極13は、光反射性を具備した導電材料により形成されるとよい。光反射性を具備する導電材料としては、金属が挙げられる。具体的には、Ag(銀)、Al(アルミニウム)、アルミニウム合金、Mo(モリブデン)、APC(銀、パラジウム、銅の合金)、ARA(銀、ルビジウム、金の合金)、MoCr(モリブデンとクロムの合金)、MoW(モリブデンとタングステンの合金)、NiCr(ニッケルとクロムの合金)等を用いることができる。また、陽極13は、上記光反射性を具備する導電材料と透明導電材料との積層構造であってもよい。この場合、透明導電材料としては、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、ZnO(酸化亜鉛)等を用いることができる。
陽極13は、導電材料からなり、層間絶縁層12上にサブ画素毎に形成される。本実施形態に係る有機EL表示パネル100は、トップエミッション型であるので、陽極13は、光反射性を具備した導電材料により形成されるとよい。光反射性を具備する導電材料としては、金属が挙げられる。具体的には、Ag(銀)、Al(アルミニウム)、アルミニウム合金、Mo(モリブデン)、APC(銀、パラジウム、銅の合金)、ARA(銀、ルビジウム、金の合金)、MoCr(モリブデンとクロムの合金)、MoW(モリブデンとタングステンの合金)、NiCr(ニッケルとクロムの合金)等を用いることができる。また、陽極13は、上記光反射性を具備する導電材料と透明導電材料との積層構造であってもよい。この場合、透明導電材料としては、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、ZnO(酸化亜鉛)等を用いることができる。
なお、この断面図には現れていないが、層間絶縁層12には、コンタクトホールがサブ画素毎に形成されている。当該コンタクトホールにはTFT接続配線が埋め込まれており、陽極13は、TFT接続配線を介して、TFT層112に形成された駆動回路と電気的に接続されている。
<正孔注入層>
正孔注入層14は、陽極13から発光層17への正孔の注入を促進させる機能を有する。正孔注入層14は、例えば、金属酸化物から成り、陽極13上に配置される。正孔注入層14の形成は、例えば、スパッタリング法により行われる。正孔注入層14の形成材料である金属酸化物としては、例えば、酸化タングステン(WOx)、酸化モリブデン(MoOx)や、銀(Ag)、クロム(Cr)、バナジウム(V)、ニッケル(Ni)、イリジウム(Ir)等の酸化物を用いることができる。
正孔注入層14は、陽極13から発光層17への正孔の注入を促進させる機能を有する。正孔注入層14は、例えば、金属酸化物から成り、陽極13上に配置される。正孔注入層14の形成は、例えば、スパッタリング法により行われる。正孔注入層14の形成材料である金属酸化物としては、例えば、酸化タングステン(WOx)、酸化モリブデン(MoOx)や、銀(Ag)、クロム(Cr)、バナジウム(V)、ニッケル(Ni)、イリジウム(Ir)等の酸化物を用いることができる。
本実施形態においては、正孔注入層14は、酸化タングステンから成り、反応性スパッタ法を用いてタングステンと酸素とを反応させ、酸化タングステンの層を形成することにより、正孔注入層14が形成される。
<隔壁層>
隔壁層15は、正孔注入層14の上面の一部の領域を露出させ、その周辺の領域を被覆した状態で正孔注入層14上に形成されている。正孔注入層14の上面において隔壁層15で被覆されていない領域(以下、「開口部」という。)は、サブピクセルに対応している。即ち、隔壁層15は、サブピクセル毎に設けられた開口部15aを有する。
隔壁層15は、正孔注入層14の上面の一部の領域を露出させ、その周辺の領域を被覆した状態で正孔注入層14上に形成されている。正孔注入層14の上面において隔壁層15で被覆されていない領域(以下、「開口部」という。)は、サブピクセルに対応している。即ち、隔壁層15は、サブピクセル毎に設けられた開口部15aを有する。
隔壁層15は、例えば、絶縁性の有機材料(例えばアクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック樹脂、フェノール樹脂等)からなる。隔壁層15は、発光層17を塗布法で形成する場合には、塗布されたインクがあふれ出ないようにするための構造物として機能し、発光層17を蒸着法で形成する場合には、蒸着マスクを載置するための構造物として機能する。本実施形態では、隔壁層15は、樹脂材料からなり、例えば、ポジ型の感光性材料を用いることができる。このような感光性材料として、具体的には、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、シロキサン系樹脂、フェノール系樹脂等が挙げられる。本実施形態においては、フェノール系樹脂が用いられている。
<正孔輸送層>
正孔輸送層16は、正孔注入層14から注入された正孔を発光層17へ輸送する機能を有する。正孔輸送層16の形成は、有機材料溶液の塗布および乾燥により行われる。正孔輸送層16を形成する有機材料としては、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等の高分子化合物を用いることができる。
正孔輸送層16は、正孔注入層14から注入された正孔を発光層17へ輸送する機能を有する。正孔輸送層16の形成は、有機材料溶液の塗布および乾燥により行われる。正孔輸送層16を形成する有機材料としては、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等の高分子化合物を用いることができる。
また、正孔輸送層16はトリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、ブタジエン化合物、ポリスチレン誘導体、ヒドラゾン誘導体、トリフェニルメタン誘導体、テトラフェニルベンジン誘導体を用いて形成されてもよい。特に好ましくは、ポリフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物等を用いてもよい。この場合、正孔輸送層16は、真空蒸着法により形成される。
本実施形態に係る有機EL表示パネル100においては、正孔輸送層16の形成は、有機材料溶液の塗布および乾燥により行われる。
<発光層>
発光層17は、有機発光材料を含み、陽極13の上方に位置する開口部15a内に形成されている。発光層17は、正孔と電子の再結合によりR、G、Bの各色の光を出射する機能を有する。本実施形態に係る有機EL表示パネル100においては、発光層17は、有機発光材料を含むインクがインクジェットにより開口部15a内に塗布されて形成される。
発光層17は、有機発光材料を含み、陽極13の上方に位置する開口部15a内に形成されている。発光層17は、正孔と電子の再結合によりR、G、Bの各色の光を出射する機能を有する。本実施形態に係る有機EL表示パネル100においては、発光層17は、有機発光材料を含むインクがインクジェットにより開口部15a内に塗布されて形成される。
発光層17に含まれる有機発光材料としては、例えば、オキシノイド化合物、ペリレン化合物、クマリン化合物、アザクマリン化合物、オキサゾール化合物、オキサジアゾール化合物、ペリノン化合物、ピロロピロール化合物、ナフタレン化合物、アントラセン化合物、フルオレン化合物、フルオランテン化合物、テトラセン化合物、ピレン化合物、コロネン化合物、キノロン化合物およびアザキノロン化合物、ピラゾリン誘導体およびピラゾロン誘導体、ローダミン化合物、クリセン化合物、フェナントレン化合物、シクロペンタジエン化合物、スチルベン化合物、ジフェニルキノン化合物、スチリル化合物、ブタジエン化合物、ジシアノメチレンピラン化合物、ジシアノメチレンチオピラン化合物、フルオレセイン化合物、ピリリウム化合物、チアピリリウム化合物、セレナピリリウム化合物、テルロピリリウム化合物、芳香族アルダジエン化合物、オリゴフェニレン化合物、チオキサンテン化合物、シアニン化合物、アクリジン化合物、8-ヒドロキシキノリン化合物の金属鎖体、2-ビピリジン化合物の金属鎖体、シッフ塩とIII族金属との鎖体、オキシン金属鎖体、希土類鎖体等の蛍光物質を用いることができる。また、トリス(2-フェニルピリジン)イリジウムなどの燐光を発光する金属錯体等の公知の燐光物質を用いることができる。また、発光層17は、ポリフルオレンやその誘導体、ポリフェニレンやその誘導体、あるいはポリアリールアミンやその誘導体等の高分子化合物等、もしくは前記低分子化合物と前記高分子化合物の混合物を用いて形成されてもよい。
<電子輸送層>
電子輸送層18は、複数の画素に共通して発光層17および隔壁層15上に設けられており、陰極20から注入された電子を発光層17へと輸送する機能を有する。電子輸送層18は、例えば、オキサジアゾール誘導体(OXD)、トリアゾール誘導体(TAZ)、フェナンスロリン誘導体(BCP、Bphen)などを用い形成されている。
電子輸送層18は、複数の画素に共通して発光層17および隔壁層15上に設けられており、陰極20から注入された電子を発光層17へと輸送する機能を有する。電子輸送層18は、例えば、オキサジアゾール誘導体(OXD)、トリアゾール誘導体(TAZ)、フェナンスロリン誘導体(BCP、Bphen)などを用い形成されている。
<電子注入層>
電子注入層19は、電子輸送層18上に複数の画素に共通して設けられており、陰極20から発光層17への電子の注入を促進させる機能を有する。電子注入層19は、例えば、リチウム、バリウム、カルシウム、カリウム、セシウム、ナトリウム、ルビジウム等の低仕事関数金属や、フッ化リチウム等の低仕事関数金属塩、酸化バリウム等の低仕事関数金属酸化物などを用いて形成されている。
電子注入層19は、電子輸送層18上に複数の画素に共通して設けられており、陰極20から発光層17への電子の注入を促進させる機能を有する。電子注入層19は、例えば、リチウム、バリウム、カルシウム、カリウム、セシウム、ナトリウム、ルビジウム等の低仕事関数金属や、フッ化リチウム等の低仕事関数金属塩、酸化バリウム等の低仕事関数金属酸化物などを用いて形成されている。
<陰極>
陰極20は、電子注入層19上に複数の画素に共通して設けられている。陰極20は、例えば、例えば、ITO(酸化インジウムスズ)、IZO(酸化インジウム亜鉛)等の導電性を有する光透過性材料で形成されている。陰極20が透明導電材料を用いて形成されることにより、発光層17で発生した光を、陰極20側から取り出すことができる。陰極20に用いられる透明導電材料としては、上記以外にも、例えば、MgAg(マグネシウム銀)を用いることができる。この場合、陰極20の厚みを数10nm程度とすることで、光を透過させることができる。
陰極20は、電子注入層19上に複数の画素に共通して設けられている。陰極20は、例えば、例えば、ITO(酸化インジウムスズ)、IZO(酸化インジウム亜鉛)等の導電性を有する光透過性材料で形成されている。陰極20が透明導電材料を用いて形成されることにより、発光層17で発生した光を、陰極20側から取り出すことができる。陰極20に用いられる透明導電材料としては、上記以外にも、例えば、MgAg(マグネシウム銀)を用いることができる。この場合、陰極20の厚みを数10nm程度とすることで、光を透過させることができる。
<封止層>
陰極20の上には、封止層21が設けられている。封止層21は、基板11の反対側から不純物(水,酸素)が陰極20,電子注入層19,電子輸送層18,発光層17等へと侵入するのを防ぎ、不純物によるこれらの層の劣化を抑制する機能を有する。本実施形態に係る有機EL表示パネル100はトップエミッション型の表示パネルであるため、封止層21の材料としては、例えばSiN(窒化シリコン)、SiON(酸窒化シリコン)等の光透過性材料が用いられる。
陰極20の上には、封止層21が設けられている。封止層21は、基板11の反対側から不純物(水,酸素)が陰極20,電子注入層19,電子輸送層18,発光層17等へと侵入するのを防ぎ、不純物によるこれらの層の劣化を抑制する機能を有する。本実施形態に係る有機EL表示パネル100はトップエミッション型の表示パネルであるため、封止層21の材料としては、例えばSiN(窒化シリコン)、SiON(酸窒化シリコン)等の光透過性材料が用いられる。
<その他>
なお、図1には図示されていないが、封止層21の上にカラーフィルタや上部基板を載置し、接合してもよい。上部基板を載置および接合することにより、陰極20,電子注入層19,電子輸送層18,発光層17等に対する不純物からのさらなる保護を図ることができる。
なお、図1には図示されていないが、封止層21の上にカラーフィルタや上部基板を載置し、接合してもよい。上部基板を載置および接合することにより、陰極20,電子注入層19,電子輸送層18,発光層17等に対する不純物からのさらなる保護を図ることができる。
[2.有機EL表示パネルの製造方法]
次に、有機EL表示パネル100の製造方法の一例を、図2~図5を用いて説明する。なお、図2~4は、有機EL表示パネル100の製造過程を模式的に示す部分断面図であり、図5は、有機EL表示パネル100の製造過程を示す模式工程図である。
次に、有機EL表示パネル100の製造方法の一例を、図2~図5を用いて説明する。なお、図2~4は、有機EL表示パネル100の製造過程を模式的に示す部分断面図であり、図5は、有機EL表示パネル100の製造過程を示す模式工程図である。
先ず、図2(a)に示すように、基材111上にTFT層112を形成して、基板11を形成する(図5のステップS1)。
次に、図2(b)に示すように、基板11上に層間絶縁層12を成膜する(図5のステップS2)。層間絶縁層12の材料である層間絶縁層用樹脂には、本実施形態においては、ポジ型の感光性材料であるアクリル樹脂を用いる。層間絶縁層12は、層間絶縁層用樹脂であるアクリル樹脂を層間絶縁層用溶媒(例えば、PGMEA)に溶解させた層間絶縁層用溶液を基板11上に塗布して成膜した後、焼成を行う(図5のステップS3)。焼成は、例えば、150℃以上210℃以下の温度で180分間行う。
続いて、図2(c)に示すように、層間絶縁層12上に陽極13を形成する。陽極13は、真空蒸着法またはスパッタ法により、150〔nm〕程度の厚みに形成する(図5のステップS4)。陽極13は、サブ画素ごとに形成される。
次に、図2(d)に示すように、陽極13上に正孔注入層14を形成する(図5のステップS5)。本実施形態に係る有機EL表示パネル100おいては、正孔注入層14は、酸化タングステンの層であり、反応性スパッタ法により形成される。
続いて、図3(a)に示すように、正孔注入層14および層間絶縁層12上に、隔壁層15の材料である隔壁層用樹脂を塗布し、隔壁材料層150を形成する。隔壁層用樹脂には、例えば、ポジ型の感光性材料であるフェノール樹脂が用いられる。隔壁材料層150は、隔壁層用樹脂であるフェノール樹脂を溶媒(例えば、乳酸エチルとGBLの混合溶媒)に溶解させた溶液を正孔注入層14上および層間絶縁層12上にスピンコート法などを用いて一様に塗布することにより形成される。そして、隔壁材料層150にパターン露光と現像を行うことで隔壁層15を形成し(図3(b),図5のステップS6)、隔壁層15を焼成する(図5のステップS7)。これにより、発光層17の形成領域となる開口部15aが規定される。隔壁層15の焼成は、例えば、150℃以上210℃以下の温度で60分間行う。
また、隔壁層15の形成工程においては、さらに、隔壁層15の表面を所定のアルカリ性溶液や水、有機溶媒等によって表面処理するか、プラズマ処理を施すこととしてもよい。これは、開口部15aに塗布するインク(溶液)に対する隔壁層15の接触角を調節する目的で、もしくは、表面に撥水性を付与する目的で行われる。
次に、隔壁層15が規定する開口部15aに対し、正孔輸送層16の構成材料を含むインクを、インクジェットヘッド301のノズル3030から吐出して開口部15a内の正孔注入層14上に塗布し、焼成(乾燥)を行って、正孔輸送層16を形成する(図3(c),図5のステップS8)。
そして、発光層17の構成材料を含むインクを、インクジェットヘッド301のノズル3030から吐出して開口部15a内の正孔輸送層16上に塗布し、焼成(乾燥)を行って発光層17を形成する(図3(d),図5のステップS9)。
続いて、図4(a)に示すように、発光層17上および隔壁層15上に、電子輸送層18を構成する材料を真空蒸着法またはスパッタリング法により各サブ画素に共通して成膜し、電子輸送層18を形成する(図5のステップS10)。
次に、図4(b)に示すように、電子注入層19を構成する材料を、蒸着法、スピンコート法、キャスト法などの方法により電子輸送層18上に成膜し、各サブ画素に共通して電子注入層19を形成する(図5のステップS11)。
そして、図4(c)に示すように、電子注入層19上に、陰極20および封止層21を形成する。具体的には、先ず、ITO,IZO等の材料を用い、真空蒸着法,スパッタリング法等により成膜して、陰極20を形成する(図5のステップS12)。続いて、陰極20上に、SiNを材料にスパッタリング法,CVD(Chemical Vapor Deposition)法等により成膜し、封止層21を形成する(図5のステップS13)。
以上の工程を経ることにより有機EL表示パネル100が完成する。
なお、封止層21の上にカラーフィルタや上部基板を載置し、接合してもよい。
[3.スパッタ法で形成される層の膜厚ばらつき]
図6は、反応性スパッタ法により形成された正孔注入層14の膜厚分布を示す図である。正孔注入層14の膜厚の測定は、光学式膜厚測定器により行った。光学式膜厚測定器で正孔注入層14の膜厚を測定する場合、隔壁層15が存在すると測定が困難であるため、実際の膜厚測定は、隔壁層なしのダミー基板を用い、隔壁パターニングプロセスを通したのちに行った。また、図6においては、最も薄い膜厚の値を基準とした膜厚比〔%〕でそれぞれのパネル内領域の膜厚を示している。
図6は、反応性スパッタ法により形成された正孔注入層14の膜厚分布を示す図である。正孔注入層14の膜厚の測定は、光学式膜厚測定器により行った。光学式膜厚測定器で正孔注入層14の膜厚を測定する場合、隔壁層15が存在すると測定が困難であるため、実際の膜厚測定は、隔壁層なしのダミー基板を用い、隔壁パターニングプロセスを通したのちに行った。また、図6においては、最も薄い膜厚の値を基準とした膜厚比〔%〕でそれぞれのパネル内領域の膜厚を示している。
図6に示すように、正孔注入層14の膜厚は中央部分が最も薄く、左上、左下、右上、右下に比較的膜厚の厚い部分が存在する。正孔注入層14の膜厚比は、最も薄い部分で100~117〔%〕であり、最も厚い部分で183~200〔%〕であった。
本実施形態に係る有機EL表示パネル100においては、正孔注入層14は、酸化タングステンの層である。反応性スパッタ法で酸化タングステンの層(正孔注入層14)を形成する場合、本実施形態では、酸素供給口からチャンバ内に酸素を供給し、チャンバ内のタングステン材料と酸素とをプラズマにより反応させて、酸化タングステンの層を形成する。このとき、酸素供給口が設置されている位置や向き、タングステンターゲットがチャンバ内で配置されている位置、酸素の供給速度、プラズマの発生条件等の要因により、チャンバ内で酸化タングステンの層が形成されやすい箇所と形成されにくい箇所とが生じる。その結果、形成された正孔注入層14の膜厚にばらつきが生じる。
図7(a)は、図6の膜厚分布の結果を基に、有機EL表示パネル100を図7(c)に示すように9つのパネル内領域(左上、上、右上、左、中央、右、左下、下、右下)に区分し、それぞれのパネル内領域について代表ポイントを選定して当該代表ポイントにおける正孔注入層14(酸化タングステンの層)の膜厚を光学式膜厚測定器により測定し、その測定結果をパネル内領域別にグラフにプロットした図である。図7(a)においては、最も薄い膜厚の値を基準とした膜厚比〔%〕でそれぞれのパネル内領域の膜厚を示している。
図7(a)に示すように、中央部分が最も膜厚が薄く、左や右の領域は比較的膜厚が薄く、左上、右上、右上領域は比較的膜厚が厚い。
図7(b)は、上記各パネル内領域の代表ポイントにおけるB色の色度y値をパネル内領域別にグラフにプロットした図である。色度の測定は、3つのサンプルについて行われた。正孔注入層14は、3つのサンプルとも、同じ製造装置を用い、同じ成膜条件で反応性スパッタ法により形成された。
図7(b)に示すように、3つのサンプルともに同様の色度ずれの傾向を示した。即ち、中央が最も出射光の波長が短くて青色に近く、左上および右下においては、出射光の波長が長波長側にずれ、緑色の波長成分が多くなる傾向が見られた。このような色度ずれは、機能層の膜厚のばらつきにより発光素子内における光学的距離にばらつきが生じ、パネル内領域によって共振効果で強められる光の波長が異なることが原因で生じると考えられる。即ち、機能層の膜厚が比較的厚い部分では、共振効果が得られる光の波長が長波長側にずれ、緑色により近い波長の光が共振効果により強められることとなる。
図7(b)に示す色度ずれの傾向は、図6に示す正孔注入層14の膜厚分布および図7(a)に示すパネル内領域別の正孔注入層14の膜厚と概ね一致している。このことからも、正孔注入層14の膜厚ばらつきが色度ずれを引き起こしていることが示されていると考えられる。
以上の結果から、スパッタ法により形成される機能層(本実施形態においては、正孔注入層14)の膜厚のばらつきが、共振効果のばらつきを引き起こし、その結果、色度ずれが引き起こされることが確認された。ここで、図7(b)では、B色についての色度の測定結果であったが、色度ずれの発生は、B色に限られず、R色でもG色でも同様に発生する。なお、有機EL照明装置など、白色光の場合は、色度ずれの代わりに輝度むらとして観察されることとなる。
また、図7(b)から窺えるように、3つのサンプルとも同様の色度ずれのばらつき傾向を示している。これは、3つのサンプルとも同様の正孔注入層14の膜厚分布を有することを表している。発明者らの試験により、同一の製造装置、同一の成膜条件であれば、形成される機能層は、同様の膜厚分布を有することが確認されている。
[3.塗布法で形成される層による光学的距離の調整]
上述したように、スパッタ法により形成される機能層の膜厚ばらつきにより、光学的距離にばらつきが生じ、パネル内の領域によって光の共振効果の強さや共振効果が得られる波長に差が生じ、色度ずれや輝度むらが発生する。
上述したように、スパッタ法により形成される機能層の膜厚ばらつきにより、光学的距離にばらつきが生じ、パネル内の領域によって光の共振効果の強さや共振効果が得られる波長に差が生じ、色度ずれや輝度むらが発生する。
そこで、本実施形態に係る有機EL表示パネル100では、スパッタ法により形成される機能層の光学膜厚のばらつきを相殺するような光学膜厚分布となるように塗布法により形成される機能層を形成する。本実施形態においては、反応性スパッタ法で形成される正孔注入層14(図2(d),図5のステップS5)の膜厚ばらつきを、塗布法で形成される正孔輸送層16(図3(c),図5のステップS8)で調整する場合について、以下に説明する。
図8は、本実施形態に係る有機EL表示パネル100における正孔輸送層16の膜厚分布の一例を模式的に示す図である。図8に示すように、正孔輸送層16は、3種類の膜厚で塗り分けられる。即ち、図6に示す正孔注入層14の膜厚が最も薄い領域(膜厚比100~133〔%〕の領域)に存在するサブ画素に対して、正孔輸送層16の膜厚を厚め(本実施形態においては、例えば、膜厚比167~200〔%〕)に形成する。また、図6に示す正孔注入層14の膜厚が比較的厚い領域(膜厚比167~200〔%〕の領域)に存在するサブ画素に対して、正孔輸送層16の膜厚を薄め(本実施形態においては、例えば、膜厚比100~133〔%〕)に形成する。そして、図6に示す正孔注入層14が中間的な膜厚を有する領域(膜厚比133~167〔%〕の領域)に存在するサブ画素に対して、正孔輸送層16の膜厚が中間的な膜厚(本実施形態においては、例えば、膜厚比133~167〔%〕)となるように形成する。
図9は、上記のようにして形成された有機EL表示パネル100において、異なる領域aおよび領域bを模式的に示す平面図である。領域aは、図6に示す正孔注入層14の膜厚が最も薄い領域(膜厚比100~117〔%〕)に含まれており、領域bは、正孔注入層14の膜厚が最も厚い領域(膜厚比183~200〔%〕)に含まれている。また、領域aに存在する第1発光素子1aの断面および、領域bに存在する第2発光素子1bの断面を、それぞれ破線の円内に模式的に示す。第1発光素子1aおよび第2発光素子1bは、ここでは、ともに発光色がB色である。
図9に示すように、第1発光素子1aにおける正孔注入層14の光学膜厚をDs1、正孔輸送層16の光学膜厚をDw1とし、第2発光素子1bにおける正孔注入層14の光学膜厚をDs2、正孔輸送層16の光学膜厚をDw2とすると、Ds1<Ds2であって、Dw1>Dw2である。さらに、本実施形態においては、Ds1+Dw1=Ds2+Dw2の関係を満たしている。即ち、正孔注入層14と正孔輸送層16の光学膜厚をそれぞれ合計した値が、発光素子1aと1bとで、等しくなっている。言い換えれば、発光層17Bから陽極13側に発せられた光が、陽極13の表面で反射した後に陰極20側から外部へと出射される場合の光学的距離が、発光素子1aと発光素子1bとで等しい。
これにより、有機EL表示パネル100のパネル面の全体に亘って、より均一で効果的な共振効果が得られるように調整することができ、輝度むらや色度ずれの発生を抑制することができる。
なお、本実施形態においては、「膜厚」および「光学膜厚」とは、基板11の主面11aと直交する方向における膜厚および光学膜厚をそれぞれ意味する。以下、各変形例についても同様である。
また、図9では、第1発光素子1a,第2発光素子1b共に発光色はB色であったが、これに限られず、発光色はR,G,B何れでもよい。しかし、何れの発光色の場合であっても、第1発光素子1aと第2発光素子1bの発光色は同じであるのがよい。発光色によって共振効果が効率よく得られる光学的距離が異なるからである。上記Ds1+Dw1(=Ds2+Dw2)の値を、発光色ごとにそれぞれ共振効果が効率よく得られる光学的距離となる値としてもよい。
また、図8に示す正孔輸送層16の膜厚分布の一例では、3種類の膜厚(100~130%,130~170%,170~200%)から成る構成であったが、これに限られない。3種類よりも細かく膜厚段階を設定することにより、スパッタ法で形成される層の膜厚ばらつきをより精度よく相殺することができ、輝度むらや色度ずれをより精度よく抑制することができる。
[4.有機EL表示装置の全体構成]
図10は、有機EL表示パネル100を備えた有機EL表示装置1000の構成を示す模式ブロック図である。図10に示すように、有機EL表示装置1000は、有機EL表示パネル100と、これに接続された駆動制御部200とを有し構成されている。駆動制御部200は、4つの駆動回路210~240と制御回路250とから構成されている。
図10は、有機EL表示パネル100を備えた有機EL表示装置1000の構成を示す模式ブロック図である。図10に示すように、有機EL表示装置1000は、有機EL表示パネル100と、これに接続された駆動制御部200とを有し構成されている。駆動制御部200は、4つの駆動回路210~240と制御回路250とから構成されている。
なお、実際の有機EL表示装置1000では、有機EL表示パネル100に対する駆動制御部200の配置については、これに限られない。
[5.実施形態のまとめ]
本実施形態に係る発光デバイスである有機EL表示パネル100は、次のようにまとめることができる。
本実施形態に係る発光デバイスである有機EL表示パネル100は、次のようにまとめることができる。
基板と、前記基板上に配され、発光色が同じ第1発光素子および第2発光素子とを有する発光デバイスである。前記第1発光素子および前記第2発光素子の何れもが、少なくとも一方が光透過性を有する第1電極および第2電極と、前記第1電極および前記第2電極の間に配され、スパッタ法により形成された第1層および塗布法により形成された第2層を含む複数の機能層の積層構造とを有する。そして、前記第1層および前記第2層の前記基板の主面と直交する方向における光学膜厚について、前記第1発光素子における前記第1層の光学膜厚をDs1とし、前記第2発光素子における前記第1層の光学膜厚をDs2とし、前記第1発光素子における前記第2層の光学膜厚をDw1とし、前記第2発光素子における前記第2層の光学膜厚をDw2とした場合、Ds1<Ds2、且つ、Dw1>Dw2の関係を満たす。
また、本実施形態に係る発光デバイスである有機EL表示パネル100の製造方法は、次のようにまとめることができる。
基板上に発光色が同じ第1発光素子および第2発光素子が配され、前記第1発光素子および前記第2発光素子の何れもが、一方が光反射性を有し他方が光透過性を有する第1電極および第2電極と、前記第1電極および前記第2電極の間に配され、第1層および第2層を含む複数の機能層の積層構造とを有する発光デバイスの製造方法である。
前記第1発光素子の前記第1層と、前記第2発光素子の前記第1層とを、スパッタ法で形成し、前記第1発光素子の前記第2層と、前記第2発光素子の前記第2層とを、塗布法で形成する。
そして、前記第1層および前記第2層の前記基板の主面と直交する方向における光学膜厚について、前記第1発光素子における前記第1層の光学膜厚をDs1とし、前記第2発光素子における前記第1層の光学膜厚をDs2とし、前記第1発光素子における前記第2層の光学膜厚をDw1とし、前記第2発光素子における前記第2層の光学膜厚をDw2とした場合、Ds1<Ds2、且つ、Dw1>Dw2の関係を満たす。
本実施形態においては、上記第1層は、正孔注入層14であり、上記第2層は、正孔輸送層16である。
本実施形態に係る有機EL表示パネル100においては、正孔輸送層16はインクジェット法により形成されるため、サブ画素ごとに塗布(滴下)するインクの量を精度よく且つ容易に調整することができる。したがって、スパッタ法により形成される正孔注入層14の膜厚ばらつきを相殺するような膜厚分布を有する正孔輸送層16を精度よく容易に形成することができる。
これにより、パネル全体として、機能層の光学膜厚のばらつきが抑制されてより均一となり、色度ずれや輝度むらを抑制することができる。また、インクジェット法の場合、サブ画素単位でインクの滴下量を細かく調整できるため、上記のような光学膜厚のばらつき抑制方法に適している。
本実施形態に係る有機EL表示パネル100を量産する際には、製造装置およびスパッタ法で形成される層の成膜条件が一度決定すれば、次のようにすればよい。先ず、当該製造装置を用いて当該成膜条件でサンプルを形成し、形成されたサンプルにおけるスパッタ法で形成された層の膜厚分布を測定する。続いて、得られた膜厚分布のデータに基づいて、塗布法で形成される層の各サブ画素に滴下するインク量を決定する。そして、以降の製品の製造においては、上記決定された製造装置および成膜条件でスパッタ法により形成される層を形成し、上記決定されたサブ画素ごとの滴下インク量で、塗布法により形成される層を形成すればよい。製造装置および成膜条件が同じであれば、スパッタ法で形成される層は、何度形成しても同様の膜厚分布を有するため、上記のような量産方法が実用的である。
≪変形例≫
以上、本発明を実施形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することが出来る。
以上、本発明を実施形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することが出来る。
(変形例1)
上記実施形態においては、スパッタ法で形成される層である正孔注入層14の膜厚ばらつきを、正孔輸送層16により相殺したが、これに限られない。
上記実施形態においては、スパッタ法で形成される層である正孔注入層14の膜厚ばらつきを、正孔輸送層16により相殺したが、これに限られない。
例えば、発光層17を、正孔注入層14の膜厚ばらつきを相殺するような膜厚分布で塗布法により形成してもよい。この場合、発光層17から発せられる光の光学的距離を算出する際に、光の基点を発光層の厚み方向における中間点に設定した場合、直接出射光と反射出射光との位相差に関係してくる発光層の膜厚が1/2となることに留意する必要がある。この場合、正孔注入層14が第1層であり、発光層17が第2層である。
また、電子輸送層18を塗布法で形成してもよく、その場合に、電子輸送層18の膜厚分布が、正孔注入層14の膜厚ばらつきを相殺するような膜厚分布となるように形成してもよい。この場合、電子輸送層18は、各サブ画素に共通ではなく、サブ画素ごとに塗り分けて形成するとよい。この場合、正孔注入層14が第1層であり、電子輸送層18が第2層である。
(変形例2)
上記実施形態においては、膜厚ばらつきの相殺対象であるスパッタ法で形成される層は、正孔注入層14であったが、これに限られない。
上記実施形態においては、膜厚ばらつきの相殺対象であるスパッタ法で形成される層は、正孔注入層14であったが、これに限られない。
例えば、発光層が無機材料を用いてスパッタ法で形成されてもよく、電子注入層がスパッタ法で形成されてもよい。その場合は、発光層や電子注入層が、膜厚ばらつきの相殺対象となってもよい。即ち、スパッタ法で形成された発光層や電子注入層の膜厚ばらつきを、塗布法で形成される層(例えば、正孔輸送層)により相殺してもよい。
本変形例においては、発光層または電子注入層が第1層であり、塗布法で形成される層(例えば、正孔輸送層)が第2層である。
(変形例3)
正孔注入層14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)やポリアニリン等の導電性ポリマー材料を用いて形成されてもよい。この場合、正孔注入層14は、塗布法(ウェットプロセス)により形成される。塗布法により正孔注入層14が形成される場合は、その形成工程において隔壁層が必要となるため、隔壁層15の形成後、正孔輸送層16の形成前に、正孔注入層14の形成が行われる。また、この場合、正孔輸送層が第2層となる。
正孔注入層14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)やポリアニリン等の導電性ポリマー材料を用いて形成されてもよい。この場合、正孔注入層14は、塗布法(ウェットプロセス)により形成される。塗布法により正孔注入層14が形成される場合は、その形成工程において隔壁層が必要となるため、隔壁層15の形成後、正孔輸送層16の形成前に、正孔注入層14の形成が行われる。また、この場合、正孔輸送層が第2層となる。
変形例3の構成によっても、変形例2のように、スパッタ法で形成される発光層や電子注入層の膜厚ばらつきを、塗布法で形成される正孔注入層で相殺してもよい。その際には、正孔注入層のほうが先に形成されるため、後から形成される発光層や電子注入層の膜厚ばらつきを予め相殺するような膜厚分布に正孔注入層を形成するとよい。
(変形例4)
また、正孔注入層14は、スパッタ法等のドライプロセスにより形成される層と塗布法(ウェットプロセス)により形成される層とが組み合わされて形成されてもよい。その場合は、当該ドライプロセスで形成される層の膜厚ばらつきを、当該ウェットプロセスで形成される層で相殺してもよい。この場合、上記ドライプロセスで形成される層が第1層であり、上記ウェットプロセスで形成される層が第2層である。
また、正孔注入層14は、スパッタ法等のドライプロセスにより形成される層と塗布法(ウェットプロセス)により形成される層とが組み合わされて形成されてもよい。その場合は、当該ドライプロセスで形成される層の膜厚ばらつきを、当該ウェットプロセスで形成される層で相殺してもよい。この場合、上記ドライプロセスで形成される層が第1層であり、上記ウェットプロセスで形成される層が第2層である。
(変形例5)
上記実施形態においては、図9で正孔注入層14と正孔輸送層16の膜厚の関係をわかりやすく図示するために、発光素子1aが正孔注入層14の膜厚が最も薄い領域に存在し、発光素子1bが正孔注入層14の膜厚が最も厚い領域に存在するとしたが、これに限られない。発光素子1aおよび1bは、正孔注入層14の膜厚が異なっていれば、有機EL表示パネル100のパネル面内のいずれの領域に存在していてもよい。
上記実施形態においては、図9で正孔注入層14と正孔輸送層16の膜厚の関係をわかりやすく図示するために、発光素子1aが正孔注入層14の膜厚が最も薄い領域に存在し、発光素子1bが正孔注入層14の膜厚が最も厚い領域に存在するとしたが、これに限られない。発光素子1aおよび1bは、正孔注入層14の膜厚が異なっていれば、有機EL表示パネル100のパネル面内のいずれの領域に存在していてもよい。
また、発光素子1aと発光素子1bとは、同じ発光色であるとしたが、これに限られない。発光色ごとの光学的距離の調整を、正孔注入層14および正孔輸送層16以外の層(例えば、発光層17)で行う場合は、発光素子1aと発光素子1bの発光色が異なっていても、正孔注入層14の光学膜厚のばらつきを正孔輸送層16の光学膜厚分布で相殺するようにしてもよい。この場合、発光色ごとの光学距離の調整の際に、正孔注入層14および正孔輸送層16の膜厚を考慮しなくてもよいため、設計が容易である。
(変形例6)
上記実施形態に係る有機EL表示パネル100は、トップエミッション型であったが、これに限られず、ボトムエミッション型であってもよい。その場合、陽極13が光透過性を有し、陰極20が光反射性を有するため、発光層17よりも陰極20側に配される2層の間で光学膜厚の調整を行うのが、より効果的である。
上記実施形態に係る有機EL表示パネル100は、トップエミッション型であったが、これに限られず、ボトムエミッション型であってもよい。その場合、陽極13が光透過性を有し、陰極20が光反射性を有するため、発光層17よりも陰極20側に配される2層の間で光学膜厚の調整を行うのが、より効果的である。
(変形例7)
発光層と光反射性を有する電極との間に配された2層により光学膜厚の調整が行われる場合が、最も効果的に光学的距離の調整を行うことができる。しかし、光学膜厚の調整は、上記の2層に限られず、陰極と陽極との間に挟まれた複数の機能層のうち、いずれの2層により行われてもよい。この場合においても、輝度むら抑制効果や色度ずれ抑制効果をある程度得ることができる。
発光層と光反射性を有する電極との間に配された2層により光学膜厚の調整が行われる場合が、最も効果的に光学的距離の調整を行うことができる。しかし、光学膜厚の調整は、上記の2層に限られず、陰極と陽極との間に挟まれた複数の機能層のうち、いずれの2層により行われてもよい。この場合においても、輝度むら抑制効果や色度ずれ抑制効果をある程度得ることができる。
(変形例8)
上記実施形態においては、本発明の一態様に係る発光デバイスとして、カラーディスプレイパネルである有機EL表示パネル100を例に説明したが、これに限られない。本発明の一態様に係る発光デバイスは、有機EL照明装置であってもよい。この場合、有機EL照明装置が有する複数の発光素子1は、発光色がすべて白色であるので、発光色ごとに光学的距離を調整する必要が無く、設計が容易である。また、第1発光素子1aと第2発光素子1bの発光色は、必然的に同じとなる。
上記実施形態においては、本発明の一態様に係る発光デバイスとして、カラーディスプレイパネルである有機EL表示パネル100を例に説明したが、これに限られない。本発明の一態様に係る発光デバイスは、有機EL照明装置であってもよい。この場合、有機EL照明装置が有する複数の発光素子1は、発光色がすべて白色であるので、発光色ごとに光学的距離を調整する必要が無く、設計が容易である。また、第1発光素子1aと第2発光素子1bの発光色は、必然的に同じとなる。
(変形例9)
上記実施形態においては、スパッタ法として反応性スパッタ法の場合を例に説明したが、これに限られない。例えば、マグネトロンスパッタ法でも、配置される複数のマグネトロンの磁界に起因した膜厚のばらつきが生じる。従って、マグネトロンスパッタ法で形成される層の膜厚ばらつきを、塗布法で形成する層で相殺してもよい。
上記実施形態においては、スパッタ法として反応性スパッタ法の場合を例に説明したが、これに限られない。例えば、マグネトロンスパッタ法でも、配置される複数のマグネトロンの磁界に起因した膜厚のばらつきが生じる。従って、マグネトロンスパッタ法で形成される層の膜厚ばらつきを、塗布法で形成する層で相殺してもよい。
以上、本発明に係る有機発光デバイスおよび表示装置について、実施形態および各変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施形態および各変形例に限定されるものではない。上記実施形態および各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形態および各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。
本発明は、輝度むら又は色度ずれが抑制された発光デバイスを製造するのに有用である。
1a 第1発光素子
1b 第2発光素子
11 基板
13 陽極(第1電極)
14 正孔注入層(第1層)
16 正孔輸送層(第2層)
17 発光層
20 陰極(第2電極)
100 有機EL表示パネル(発光デバイス)
1b 第2発光素子
11 基板
13 陽極(第1電極)
14 正孔注入層(第1層)
16 正孔輸送層(第2層)
17 発光層
20 陰極(第2電極)
100 有機EL表示パネル(発光デバイス)
Claims (9)
- 基板上に発光色が同じ第1発光素子および第2発光素子が配され、前記第1発光素子および前記第2発光素子の何れもが、一方が光反射性を有し他方が光透過性を有する第1電極および第2電極と、前記第1電極および前記第2電極の間に配され、第1層および第2層を含む複数の機能層の積層構造とを有する発光デバイスの製造方法であって、
前記第1発光素子の前記第1層と、前記第2発光素子の前記第1層とを、スパッタ法で形成し、
前記第1発光素子の前記第2層と、前記第2発光素子の前記第2層とを、塗布法で形成し、
前記第1層および前記第2層の前記基板の主面と直交する方向における光学膜厚について、前記第1発光素子における前記第1層の光学膜厚をDs1とし、前記第2発光素子における前記第1層の光学膜厚をDs2とし、前記第1発光素子における前記第2層の光学膜厚をDw1とし、前記第2発光素子における前記第2層の光学膜厚をDw2とした場合、
Ds1<Ds2、且つ、Dw1>Dw2の関係を満たす
発光デバイスの製造方法。 - 前記Ds1、前記Ds2、前記Dw1、および、前記Dw2は、前記第1発光素子および前記第2発光素子の前記発光色の波長に基づいて、共振器構造を形成する光学膜厚にそれぞれ設定されている
請求項1に記載の発光デバイスの製造方法。 - 前記基板の上方に、光反射性を有する材料を用いて前記第1電極を形成し、
前記第1電極の上方に、前記第1層および前記第2層の一方を形成し、
前記一方の上方に、前記第1層および前記第2層の他方を形成し、
前記他方の上方に、発光層を形成し、
前記発光層の上方に、光透過性を有する材料を用いて前記第2電極を形成し、
前記Ds1、前記Ds2、前記Dw1、前記Dw2は、
Ds1+Dw1=Ds2+Dw2の関係を満たす
請求項1または2に記載の発光デバイスの製造方法。 - 前記基板の上方に、光透過性を有する材料を用いて前記第1電極を形成し、
前記第1電極の上方に、発光層を形成し、
前記発光層の上方に、前記第1層および前記第2層の一方を形成し、
前記一方の上方に、前記第1層および前記第2層の他方を形成し、
前記他方の上方に、光反射性を有する材料を用いて前記第2電極を形成し、
前記Ds1、前記Ds2、前記Dw1、前記Dw2は、
Ds1+Dw1=Ds2+Dw2の関係を満たす
請求項1または2に記載の発光デバイスの製造方法。 - 前記第1層を金属酸化物で形成し、
前記第1層の上方に前記第2層を有機材料で形成する
請求項3に記載の発光デバイスの製造方法。 - 基板と、前記基板上に配され、発光色が同じ第1発光素子および第2発光素子とを有する発光デバイスであって、
前記第1発光素子および前記第2発光素子の何れもが、少なくとも一方が光透過性を有する第1電極および第2電極と、前記第1電極および前記第2電極の間に配され、スパッタ法により形成された第1層および塗布法により形成された第2層を含む複数の機能層の積層構造とを有し、
前記第1層および前記第2層の前記基板の主面と直交する方向における光学膜厚について、前記第1発光素子における前記第1層の光学膜厚をDs1とし、前記第2発光素子における前記第1層の光学膜厚をDs2とし、前記第1発光素子における前記第2層の光学膜厚をDw1とし、前記第2発光素子における前記第2層の光学膜厚をDw2とした場合、
Ds1<Ds2、且つ、Dw1>Dw2の関係を満たす
発光デバイス。 - 前記Ds1、前記Ds2、前記Dw1、および、前記Dw2は、前記第1発光素子および前記第2発光素子の前記発光色の波長に基づいて、共振器構造を形成する光学膜厚にそれぞれ設定されている
請求項6に記載の発光デバイス。 - 前記第1電極と前記第2電極との間にさらに発光層を有し、
前記第1電極は、光反射性を有し、
前記第1電極と前記発光層との間に、前記第1層および前記第2層が配され、
前記Ds1、前記Ds2、前記Dw1、前記Dw2は、
Ds1+Dw1=Ds2+Dw2の関係を満たす
請求項6または7に記載の発光デバイス。 - 前記第1層は、金属酸化物から成り、
前記第2層は、有機材料から成り、
前記第1層は、前記第2層よりも前記第1電極側に配されている
請求項8に記載の発光デバイス。
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---|---|---|---|
JP2014105022 | 2014-05-21 | ||
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-
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