有機ＥＬ表示装置
【課題】滅点の発生を抑制し、表示品質の良好な有機ＥＬ表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】基板上に配置された陽極６０と、
陽極６０に対向して配置された陰極６４と、
陽極６０と陰極６４との間に配置され、発光層６２Ａを含む有機物層６２と、
有機物層６２と陰極６４との間に配置され、有孔状もしくは表面に凹凸形状を有する第１酸化物層８１と、
第１酸化物層８２と陰極６４との間に配置され、第１酸化物層８１とは膜構造が異なる第２酸化物層８２と、
を備えたことを特徴とする。
【解決手段】基板上に配置された陽極６０と、
陽極６０に対向して配置された陰極６４と、
陽極６０と陰極６４との間に配置され、発光層６２Ａを含む有機物層６２と、
有機物層６２と陰極６４との間に配置され、有孔状もしくは表面に凹凸形状を有する第１酸化物層８１と、
第１酸化物層８２と陰極６４との間に配置され、第１酸化物層８１とは膜構造が異なる第２酸化物層８２と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自発光性の表示素子である有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子を含んで構成される有機ＥＬ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＲＴディスプレイに対して、薄型、軽量、低消費電力の特徴を生かして、液晶表示装置に代表される平面表示装置の需要が急速に伸びてきている。中でも、各画素にスイッチ素子が設けられたアクティブマトリクス型平面表示装置は、隣接する画素間でのクロストークのない良好な表示品位が得られることから、種々のディスプレイに利用されるようになってきている。
【０００３】
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）表示装置の開発が盛んに行われている。この有機ＥＬ表示装置は、自己発光型のディスプレイであることから、視野角が広く、バックライトを必要とせず薄型化及び軽量化が可能であり、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。
【０００４】
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、ガラス等の支持基板上に、表示素子として、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有機物層を保持した有機ＥＬ素子を備えている。
【０００５】
このような有機ＥＬ素子には、発光寿命が短いといった欠点があり、この原因としては種々の要素が考えられる。特許文献１によれば、外部からの酸素や水分などの影響により発光効率が低下することに着目し、陰極を２層構造とし、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含み有機ＥＬ層に接触する第１導電膜と、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｏｓ（オスミウム）、Ｒｅ（レニウム）からなる群から選択された少なくとも１種の金属またはその酸化物を含む第２導電膜との積層構造を適用する技術が開示されている。このような構成により、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の酸化を防止し、ダークスポットの発生を抑制している。
【特許文献１】特開２００２−７５６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
有機物層に異物が混入した場合、陽極と陰極との間で電流リークが生じ、有機ＥＬ素子が滅点化することがある。
【０００７】
この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、滅点の発生を抑制し、表示品質の良好な有機ＥＬ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】
【０００８】
この発明の態様による有機ＥＬ表示装置は、
基板上に配置された陽極と、
前記陽極に対向して配置された陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に配置され、発光層を含む有機物層と、
前記有機物層と前記陰極との間に配置され、有孔状もしくは表面に凹凸形状を有する第１酸化物層と、
前記第１酸化物層と前記陰極との間に配置され、前記第１酸化物層とは膜構造が異なる第２酸化物層と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、滅点の発生を抑制し、表示品質の良好な有機ＥＬ表示装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【００１１】
有機ＥＬ表示装置１は、図１に示すように、画像を表示する略矩形状のアクティブエリア１０２を有するアレイ基板１００を備えている。アクティブエリア１０２は、マトリクス状に配置された複数の画素ＰＸによって構成されている。また、図１では、カラー表示タイプの有機ＥＬ表示装置１を例に示しており、アクティブエリア１０２は、複数種類の色に発光する画素、例えば３原色に対応した赤色画素ＰＸＲ、緑色画素ＰＸＧ、及び、青色画素ＰＸＢによって構成されている。
【００１２】
アレイ基板１００の少なくともアクティブエリア１０２は、封止体２００によって封止されている。すなわち、これらのアレイ基板１００と封止体２００とは、アクティブエリア１０２を囲むように枠状に配置されたシール材３００により貼り合せられている。シール材３００は、感光性樹脂（例えば紫外線硬化型樹脂）であっても良いし、フリットであっても良い。
【００１３】
この実施の形態においては、有機ＥＬ表示装置１は、アクティブマトリクス型駆動方式を採用しており、各画素ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、画素回路１０及びこの画素回路１０によって駆動制御される表示素子４０を備えている。なお、図１に示した画素回路１０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。
【００１４】
表示素子４０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出射する有機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出射する有機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出射する有機ＥＬ素子４０Ｂを備えている。
【００１５】
図１に示した例では、画素回路１０は、駆動トランジスタＤＲＴ、スイッチングトランジスタＳＷ、蓄積容量素子Ｃｓなどを備えて構成されている。
【００１６】
駆動トランジスタＤＲＴと有機ＥＬ素子４０とは、第１電源端子ＮＤ１と第２電源端子ＮＤ２との間で、この順に直列に接続されている。この例では、電源端子ＮＤ１は高電位電源端子であり、電源端子ＮＤ２は低電位電源端子である。第１電源端子ＮＤ１は、高電位電源線Ｐ１に接続されている。第２電源端子ＮＤ２は、低電位電源線Ｐ２に接続されている。
【００１７】
スイッチングトランジスタＳＷのゲートは、走査線ＳＬに接続されている。スイッチングトランジスタＳＷのソースは、映像信号線ＤＬに接続されている。スイッチングトランジスタＳＷのドレインは、駆動トランジスタＤＲＴのゲートに接続されている。蓄積容量素子Ｃｓは、駆動トランジスタＤＲＴのゲートと第１電源端子ＮＤ１との間に接続されている。
【００１８】
これらの駆動トランジスタＤＲＴ、及び、スイッチングトランジスタＳＷは、多結晶シリコンからなる半導体層を備えた薄膜トランジスタによって構成されている。
【００１９】
このような回路構成の場合、走査線ＳＬからオン信号が供給されたのに基づいてスイッチングトランジスタＳＷがオンとなり、映像信号線ＤＬに供給された電圧によって駆動トランジスタＤＲＴが駆動される。これにより、映像信号線ＤＬの電圧に応じた電流が駆動トランジスタＤＲＴと有機ＥＬ素子４０に流れる。これにより、有機ＥＬ素子４０は、所定の輝度で発光する。
【００２０】
スイッチングトランジスタＳＷがオフとなっても、蓄積容量素子Ｃｓに電圧が保持されているため、１フレーム後に再度スイッチングトランジスタＳＷがオンとなって映像信号線ＤＬから新しいデータ電圧が供給されるまで、有機ＥＬ素子４０は、そのまま発光している。
【００２１】
各走査線ＳＬは、画素ＰＸの行方向Ｘに沿って延びており、画素ＰＸの列方向Ｙに並列に配置されている。また、各映像信号線ＤＬは、列方向Ｙに沿って延びており、行方向Ｘに並列に配置されている。これらの走査線ＳＬ及び映像信号線ＤＬは、アクティブエリア１０２の外側に引き出されている。
【００２２】
アレイ基板１００は、アクティブエリア１０２の周辺に配置された駆動回路ＤＲＣを備えている。すなわち、駆動回路ＤＲＣは、有機ＥＬ素子４０の駆動制御に必要な信号を出力するものであって、走査線駆動回路ＹＤＲ、及び、映像信号線駆動回路ＸＤＲによって構成されている。このような駆動回路ＤＲＣは、多結晶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含んでいる。走査線駆動回路ＹＤＲ及び映像信号線駆動回路ＸＤＲは、例えばｎチャネル薄膜トランジスタ及びｐチャネル薄膜トランジスタからなる相補型の回路を備えた構成を採用している。
【００２３】
走査線駆動回路ＹＤＲは、アクティブエリア外において全ての走査線ＳＬと接続されている。また、映像信号線駆動回路ＸＤＲは、アクティブエリア外において全ての映像信号線ＤＬと接続されている。これらの駆動回路ＤＲＣにおいては、外部から入力された映像信号にもとづき、走査線駆動回路ＹＤＲが走査線ＳＬのそれぞれに走査信号を供給するとともに、映像信号線駆動回路ＸＤＲが映像信号線ＤＬのそれぞれに映像信号を供給する。これにより、各画素ＰＸにおいては、画素回路１０が駆動制御され、有機ＥＬ素子４０に通電し、有機ＥＬ素子４０を発光させている。
【００２４】
各種有機ＥＬ素子４０（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、基本的に同一構成であり、例えば、図２に示すように、配線基板１２０上に配置されている。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、アンダーコート層、ゲート絶縁膜、層間絶縁膜、有機絶縁膜などの絶縁層を備える他に、スイッチングトランジスタＳＷ、駆動トランジスタＤＲＴ、蓄積容量素子Ｃｓ、各種配線（走査線、映像信号線、電源線等）や、駆動回路ＤＲＣなどを備えて構成されている。
【００２５】
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６４と、これらの第１電極６０と第２電極６４との間に配置された有機物層６２と、によって構成されている。
【００２６】
より具体的な有機ＥＬ素子４０の構成例について説明すると、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、陽極として機能する。この第１電極６０は、駆動トランジスタＤＲＴに電気的に接続されている。このような第１電極６０は、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）などの光透過性を有する導電材料を用いて形成された透過層、及び、アルミニウム（Ａｌ）などの光反射性を有する導電材料を用いて形成された反射層を積層した構造であってもよいし、反射層単層、または、透過層単層として構成しても良い。
【００２７】
有機物層６２は、第１電極６０上に配置され、少なくとも発光層６２Ａを含んでいる。この有機物層６２は、発光層６２Ａ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。この有機物層６２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。有機物層６２においては、発光層６２Ａが有機系材料であればよく、発光層６２Ａ以外の層は無機系材料でも有機系材料でも構わない。
【００２８】
有機物層６２は、複数の色画素に共通の共通層を含んでいてもよく、図２に示した例では、発光層６２Ａの第１電極６０側及び第２電極６４側にそれぞれ共通層が配置されている。一方の共通層６２Ｈは、ホール注入層、ホール輸送層などを含み、また、他方の共通層６２Ｅは、電子注入層、電子輸送層などを含んでいる。
【００２９】
発光層６２Ａ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。赤色画素ＰＸＲの有機ＥＬ素子４０Ｒの発光層６２Ａは少なくとも赤に発光する有機化合物を含み、緑色画素ＰＸＧの有機ＥＬ素子４０Ｇの発光層６２Ａは少なくとも緑に発光する有機化合物を含み、青色画素ＰＸＢの有機ＥＬ素子４０Ｂの発光層６２Ａは少なくとも青に発光する有機化合物を含んでいる。また、各色画素ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に配置される発光層６２Ａは、赤、緑、青にそれぞれ発光する有機化合物を積層した積層体として構成してもよいし、これらを混合した混合層として構成しても良い。
【００３０】
また、有機物層６２は、高分子系材料によって形成された薄膜を含んでいても良い。このような薄膜は、インクジェット法などの選択塗布法により成膜可能である。また、有機物層６２は、低分子系材料によって形成された薄膜を含んでいても良い。このような薄膜は、マスク蒸着法などの手法により成膜可能である。
【００３１】
第２電極６４は、各色画素ＰＸの有機物層６２の上に配置され、陰極として機能する。この第２電極６４は、銀（Ａｇ）とマグネシウム（Ｍｇ）との混合物などからなる半透過層、及び、ＩＴＯなどの光透過性を有する導電材料を用いて形成された透過層を積層した構造であってもよいし、半透過層単層、または、透過層単層として構成しても良い。
【００３２】
また、アレイ基板１００は、アクティブエリア１０２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の周縁を覆うように配置され、アクティブエリア１０２において格子状またはストライプ状に形成されている。このような隔壁７０は、例えば樹脂材料をパターニングすることによって形成される。この隔壁７０は、第２電極６４によって覆われている。
【００３３】
ところで、この実施の形態においては、有機ＥＬ素子４０は、有機物層６２と第２電極６４との間に少なくとも２層の積層構造である酸化物層８０を備えている。すなわち、酸化物層８０は、有機物層６２と第２電極６４との間に配置された第１酸化物層８１と、この第１酸化物層８１と第２電極６４との間に配置された第２酸化物層８２と、を有している。
【００３４】
第１酸化物層８１は、有機物層６２の上に積層配置され、この有孔状もしくは表面に凹凸形状（つまり、局所的に膜厚が薄くなる形状）を有している。第２酸化物層８２は、第１酸化物層８１の上に積層配置され、第１酸化物層８１とは膜構造が異なり、平坦な形状（つまり、層内の空孔が極めて少なく概ね均一な膜厚となる形状）を有している。これにより、有機物層６２内に混入した異物に起因した滅点を低減することが可能である。
【００３５】
すなわち、有機物層６２と第２電極６４との間に酸化物層８０を形成すると、異物に起因する電極間のリーク電流を遮蔽することができ、滅点が低減する効果が得られる。しかしながら、酸化物層８０を形成するために用いる金属は、種類により酸化時に体積収縮するものがある。このため、形成した酸化物層８０は、その内部に空隙が形成された有孔状、もしくは表面に凹凸を有した形状となり、酸化物層８０の膜厚が局所的に薄くなる。
【００３６】
このような酸化物層８０を単層で用いると、リーク電流の遮蔽性能が不十分となり、滅点低減の効果が下がる。このため、酸化物層８０の膜厚を全体的に厚く設計する必要がある。このように、厚い膜厚の単層の酸化物層８０を配置した場合には、第２電極６４から有機物層６２への電子注入が阻害され、電圧が上昇したり、発光効率が低下したりする課題が生ずる。
【００３７】
このような課題に対して、本実施の形態によれば、酸化物層８０は、有孔状あるいは凹凸状の第１酸化物層８１と、平坦な第２酸化物層８２とを積層して構成されている。このため、第１酸化物層８１単体でリーク電流を低減するには、１０ｎｍ程度の厚い膜厚が必要であるのに対して、第１酸化物層８１に平坦な第２酸化物層８２を積層することにより、酸化物層８０全体の厚みを薄くしても滅点低減効果を得ることが可能となる。
【００３８】
例えば、５ｎｍ程度と薄い膜厚の第１酸化物層８１の上に、２ｎｍ程度の膜厚の第２酸化物層８２を積層した構成であっても、十分な滅点低減の効果が得られた。なお、ここでの膜厚とは、第１酸化物層８１については、有機物層６２の表面から第２酸化物層８２までの距離に相当し、層内に空隙がある場合には空隙分も含む厚みであって、表面に凹凸がある場合には凸部の表面までの厚みに相当する。また、第２酸化物層８２の膜厚とは、第１酸化物層８１から第２電極６４までの距離に相当する。
【００３９】
上述したように、異物起因の滅点を低減することが可能となるとともに、有機ＥＬ素子４０全体の厚みを低減することが可能となる。このため、装置の薄型化が可能となるとともに、使用する材料の低減を図ることができ、しかも、製造時間も短縮することができ、製造コストの削減が可能となる。しかも、有機物層６２と第２電極６４との間の距離が短縮できるため、電子注入が促進され、発光に必要な駆動電圧の低下、発光効率の向上が可能となる。
【００４０】
有機ＥＬ素子４０の具体的な構成例としては、例えば、図３に示すように、第１電極６０の上に、順にホール注入層ＨＩ、ホール輸送層ＨＴ、発光層６２Ａ、及び、電子輸送層ＥＴを積層した有機物層６２を備え、さらに、有機物層６２の上に電子注入層ＥＩを備え、この電子注入層ＥＩの上に、順に第１酸化物層８１及び第２酸化物層８２を積層した酸化物層８０を備え、第２酸化物層８２の上に第２電極６４を備えた構成が適用可能である。
【００４１】
また、図４に示す例のように、有機ＥＬ素子４０としては、図３に示した例と同様に、第１電極６０の上に有機物層６２を備え、さらに、この有機物層６２における電子輸送層ＥＴの上に、電子注入性を有する酸化物材料によって形成された第１酸化物層８１を配置し、この第１酸化物層８１に第２酸化物層を積層し、さらに、第２酸化物層８２の上に第２電極６４を備えた構成も適用可能である。
【００４２】
図４に示した構成例においては、第１酸化物層８１が電子注入層ＥＩの機能を兼ね備えているため、電子注入層ＥＩを別途設ける必要が無く、プロセスが簡略化される。また、有機ＥＬ素子全体の厚みをより低減することが可能となる。
【００４３】
上述した第１酸化物層８１及び第２酸化物層８２は、以下のような条件を満たす材料によって形成されている。すなわち、金属Ｘの分子量をｗ、金属Ｘの密度をｄ、金属Ｘの酸化物の分子量をＷ、金属Ｘの酸化物の密度をＤとしたときに、第１酸化物層８１はＷｄ／Ｄｗが１より小さい材料によって形成され、第２酸化物層８２はＷｄ／Ｄｗが１より大きい材料によって形成されている。
【００４４】
Ｗｄ／Ｄｗが１より小さい材料は、酸化時の体積収縮率が高いため、このような材料を用いて形成した酸化物層は有孔状あるいは凹凸状となり、局所的に膜厚が薄くなる。一方、Ｗｄ／Ｄｗが１より大きい材料は、酸化時の体積収縮率が極めて小さい（あるいはほとんど発生しない）ため、このような材料を用いて形成した酸化物層は平坦となり、略均一な膜厚となる。
【００４５】
本実施例の有機ＥＬ膜厚、酸化層の構成は、例えば断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察することで膜厚を測長することができ、エネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＳ）による分析で元素分析が可能である。
【００４６】
上述したような第２酸化物層８２を組み合わせることにより、たとえ第２酸化物層８２の膜厚が第１酸化物層８１よりも小さくても、第１酸化物層８１を形成するための材料の選択範囲が広がり、駆動電圧、発光効率などの面でディスプレイとしての最適設計が容易になる利点が得られた。
【００４７】
例えば、第１酸化物層８１を形成するための材料としては、以下に示すような酸化時に体積収縮が発生するようなアルカリ金属などの材料も用いることができる。例えば、Ｗｄ／Ｄｗが１より小さい材料として、リチウム（Ｌｉ）（Ｗｄ／Ｄｗ＝０．６）、ナトリウム（Ｎａ）（Ｗｄ／Ｄｗ＝０．３）、カリウム（Ｋ）（Ｗｄ／Ｄｗ＝０．５１）、カルシウム（Ｃａ）（Ｗｄ／Ｄｗ＝０．７８）、ストロンチウム（Ｓｒ）（Ｗｄ／Ｄｗ＝０．６９）、セシウム（Ｃｓ）（Ｗｄ／Ｄｗ＝０．４２）、バリウム（Ｂａ）（Ｗｄ／Ｄｗ＝０．７８）などが挙げられる。第１酸化物層８１は、これらのいずれかの酸化物材料によって形成されている。なお、電子注入層の機能を兼ね備えた第１酸化物層８１を適用する場合には、リチウムなどを選択すればよい。すなわち、酸化リチウム（ＬｉＯ２）によって形成された第１酸化物層８１は、電子注入機能も有するため、電子注入層を別個に配置する必要がなくなる。
【００４８】
一方、第２酸化物層８２を形成するための材料としては、Ｗｄ／Ｄｗが１より大きい材料として、例えば、珪素（Ｓｉ）（Ｗｄ／Ｄｗ＝２．０４）、クロム（Ｃｒ）（Ｗｄ／Ｄｗ＝３．９２）、マンガン（Ｍｎ）（Ｗｄ／Ｄｗ＝２．０７）、銅（Ｃｕ）（Ｗｄ／Ｄｗ＝１．７）などが挙げられる。第２酸化物層８２は、これらのいずれかの酸化物材料によって形成されている。
【００４９】
このような有機ＥＬ素子４０において、有機物層６２の膜厚が薄いほど酸化物層８０を形成することで滅点低減の効果が大きくなる。具体的には、有機物層６２の膜厚が、４０ｎｍ以上、１２０ｎｍ以下の範囲で特に効果が大きい。有機物層６２の膜厚が４０ｎｍ未満の場合には、光学干渉の膜厚設計が合わず、パネルの輝度の低下を招くおそれがある。また、有機物層６２の膜厚が１２０ｎｍより大きい場合には、有機物層自体の絶縁性によって異物をカバレッジしやすくなるので酸化物層８０を形成する利点が相対的に小さくなる。
【００５０】
次に、より具体的な実施例について説明する。
【００５１】
まず、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、表面にＩＴＯからなる透過層を有する第１電極６０を画素毎に形成する。
【００５２】
その後、第１電極６０の透過層の上に、ホール注入層ＨＩとしてアモルファスカーボン、及び、ホール輸送層ＨＴ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６２Ａを形成する。そして、これらの各発光層６２Ａ上に、電子輸送層ＥＴを形成する。これらのホール注入層ＨＩ、ホール輸送層ＨＴ、発光層６２Ａ、電子輸送層ＥＴを積層した有機物層６２の総膜厚は５０ｎｍであった。
【００５３】
その後、電子輸送層ＥＴの上に、電子注入層ＥＩとしてフッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚で形成する。
【００５４】
その後、電子注入層ＥＩの上に、マグネシウム（Ｍｇ）（Ｗｄ／Ｄｗ＝０．８４）を５ｎｍの膜厚で形成した後、０．５Ｐａ下の酸素分圧で酸素雰囲気下に放置して、マグネシウムの酸化物層である第１酸化物層８１を形成する。さらに、第１酸化物層８１の上に、アルミニウム（Ａｌ）（Ｗｄ／Ｄｗ＝１．２８）を２ｎｍの膜厚で形成した後、０．５Ｐａ下の酸素分圧で酸素雰囲気下に放置して、アルミニウムの酸化物層である第２酸化物層８２を形成する。
【００５５】
続いて、第２酸化物層８２の上に、マグネシウム及び銀を蒸着して２５ｎｍの膜厚の半透過層である第２電極６４を形成する。さらに、封止体２００による封止を実施して有機ＥＬ表示装置を構成した。
【００５６】
なお、形成したマグネシウムの酸化物層８１をＴＥＭで観察すると、有孔を有していたが、アルミニウムの酸化物層８２を形成した後の酸化物層８２は平坦であった。
【００５７】
次に、有機ＥＬ表示装置の滅点数及び電流密度：１０ｍＡ／ｃｍ２での駆動電圧を計測した。有機ＥＬ表示装置のアクティブエリアの対角寸法は２インチとした。また、比較例として第１酸化物層及び第２酸化物層を有していない構成を比較例１とし、第１酸化物層のみを７ｎｍの膜厚で形成した構成を比較例２とし、第２酸化物層のみを７ｎｍの膜厚で形成した構成を比較例３とした。計測結果を図５に示す。
【００５８】
実施例では、駆動電圧が大幅に上昇することはなく、比較例１に対して同等の駆動電圧であることが確認できた。また、実施例では、比較例１に対して滅点が大幅に低減する（２０個⇒５個）効果が得られた。
【００５９】
一方、比較例２では、比較例１と同等の駆動電圧であったが、第１酸化物層が有孔性のため、滅点が１０個と滅点低減の効果が少なかった。また、比較例３では、滅点数は実施例と同レベルであったが、第２酸化物層が厚く、駆動電圧が比較例１よりも０．７Ｖ増と悪化しており、実施例より劣る結果であった。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態によれば、有機物層と第２電極（陰極）との間に有孔状または表面に凹凸形状を有する第１酸化物層と平坦な第２酸化物層との２種類の酸化膜を形成することにより、膜厚の小さな酸化物層でも第１電極（陽極）と第２電極（陰極）との間のリーク電流を効果的に抑えることができる。これにより、滅点低減効果を有しつつ高効率、低電圧化を実現することが可能となる。
【００６１】
なお、この発明は、上記実施形態そのまま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。
【００６２】
なお、画素回路１０に映像信号として電流信号を書き込む構成を採用してもよいし、映像信号として電圧信号を書き込む構成を採用しても良い。また、画素回路１０及び駆動回路ＤＲＣを構成する薄膜トランジスタとしては、ｐチャネル薄膜トランジスタであっても良いし、ｎチャネル薄膜トランジスタであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【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表示装置を切断したときの構造を概略的に示す断面図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る有機ＥＬ素子の構成例を概略的に示す図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る有機ＥＬ素子の他の構成例を概略的に示す図である。
【図５】図５は、実施例及び比較例のそれぞれについての滅点数、駆動電圧の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１…有機ＥＬ表示装置
ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）…画素 ＳＬ…走査線 ＤＬ…映像信号線
ＤＲＣ…駆動回路 ＹＤＲ…走査線駆動回路 ＸＤＲ…映像信号線駆動回路
１０…画素回路 ＤＲＴ…駆動トランジスタ ＳＷ…スイッチングトランジスタ
４０…有機ＥＬ素子（表示素子）
６０…第１電極（陽極） ６２…有機物層 ６２Ａ…発光層 ６４…第２電極（陰極）
ＨＩ…ホール注入層 ＨＴ…ホール輸送層 ＥＴ…電子輸送層 ＥＩ…電子注入層
７０…隔壁
８０…酸化物層 ８１…第１酸化物層 ８２…第２酸化物層
１００…アレイ基板 １０２…アクティブエリア
１２０…配線基板 ２００…封止体 ３００…シール材
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自発光性の表示素子である有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子を含んで構成される有機ＥＬ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＲＴディスプレイに対して、薄型、軽量、低消費電力の特徴を生かして、液晶表示装置に代表される平面表示装置の需要が急速に伸びてきている。中でも、各画素にスイッチ素子が設けられたアクティブマトリクス型平面表示装置は、隣接する画素間でのクロストークのない良好な表示品位が得られることから、種々のディスプレイに利用されるようになってきている。
【０００３】
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）表示装置の開発が盛んに行われている。この有機ＥＬ表示装置は、自己発光型のディスプレイであることから、視野角が広く、バックライトを必要とせず薄型化及び軽量化が可能であり、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。
【０００４】
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、ガラス等の支持基板上に、表示素子として、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有機物層を保持した有機ＥＬ素子を備えている。
【０００５】
このような有機ＥＬ素子には、発光寿命が短いといった欠点があり、この原因としては種々の要素が考えられる。特許文献１によれば、外部からの酸素や水分などの影響により発光効率が低下することに着目し、陰極を２層構造とし、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含み有機ＥＬ層に接触する第１導電膜と、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｏｓ（オスミウム）、Ｒｅ（レニウム）からなる群から選択された少なくとも１種の金属またはその酸化物を含む第２導電膜との積層構造を適用する技術が開示されている。このような構成により、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の酸化を防止し、ダークスポットの発生を抑制している。
【特許文献１】特開２００２−７５６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
有機物層に異物が混入した場合、陽極と陰極との間で電流リークが生じ、有機ＥＬ素子が滅点化することがある。
【０００７】
この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、滅点の発生を抑制し、表示品質の良好な有機ＥＬ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】
【０００８】
この発明の態様による有機ＥＬ表示装置は、
基板上に配置された陽極と、
前記陽極に対向して配置された陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に配置され、発光層を含む有機物層と、
前記有機物層と前記陰極との間に配置され、有孔状もしくは表面に凹凸形状を有する第１酸化物層と、
前記第１酸化物層と前記陰極との間に配置され、前記第１酸化物層とは膜構造が異なる第２酸化物層と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、滅点の発生を抑制し、表示品質の良好な有機ＥＬ表示装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【００１１】
有機ＥＬ表示装置１は、図１に示すように、画像を表示する略矩形状のアクティブエリア１０２を有するアレイ基板１００を備えている。アクティブエリア１０２は、マトリクス状に配置された複数の画素ＰＸによって構成されている。また、図１では、カラー表示タイプの有機ＥＬ表示装置１を例に示しており、アクティブエリア１０２は、複数種類の色に発光する画素、例えば３原色に対応した赤色画素ＰＸＲ、緑色画素ＰＸＧ、及び、青色画素ＰＸＢによって構成されている。
【００１２】
アレイ基板１００の少なくともアクティブエリア１０２は、封止体２００によって封止されている。すなわち、これらのアレイ基板１００と封止体２００とは、アクティブエリア１０２を囲むように枠状に配置されたシール材３００により貼り合せられている。シール材３００は、感光性樹脂（例えば紫外線硬化型樹脂）であっても良いし、フリットであっても良い。
【００１３】
この実施の形態においては、有機ＥＬ表示装置１は、アクティブマトリクス型駆動方式を採用しており、各画素ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、画素回路１０及びこの画素回路１０によって駆動制御される表示素子４０を備えている。なお、図１に示した画素回路１０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。
【００１４】
表示素子４０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出射する有機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出射する有機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出射する有機ＥＬ素子４０Ｂを備えている。
【００１５】
図１に示した例では、画素回路１０は、駆動トランジスタＤＲＴ、スイッチングトランジスタＳＷ、蓄積容量素子Ｃｓなどを備えて構成されている。
【００１６】
駆動トランジスタＤＲＴと有機ＥＬ素子４０とは、第１電源端子ＮＤ１と第２電源端子ＮＤ２との間で、この順に直列に接続されている。この例では、電源端子ＮＤ１は高電位電源端子であり、電源端子ＮＤ２は低電位電源端子である。第１電源端子ＮＤ１は、高電位電源線Ｐ１に接続されている。第２電源端子ＮＤ２は、低電位電源線Ｐ２に接続されている。
【００１７】
スイッチングトランジスタＳＷのゲートは、走査線ＳＬに接続されている。スイッチングトランジスタＳＷのソースは、映像信号線ＤＬに接続されている。スイッチングトランジスタＳＷのドレインは、駆動トランジスタＤＲＴのゲートに接続されている。蓄積容量素子Ｃｓは、駆動トランジスタＤＲＴのゲートと第１電源端子ＮＤ１との間に接続されている。
【００１８】
これらの駆動トランジスタＤＲＴ、及び、スイッチングトランジスタＳＷは、多結晶シリコンからなる半導体層を備えた薄膜トランジスタによって構成されている。
【００１９】
このような回路構成の場合、走査線ＳＬからオン信号が供給されたのに基づいてスイッチングトランジスタＳＷがオンとなり、映像信号線ＤＬに供給された電圧によって駆動トランジスタＤＲＴが駆動される。これにより、映像信号線ＤＬの電圧に応じた電流が駆動トランジスタＤＲＴと有機ＥＬ素子４０に流れる。これにより、有機ＥＬ素子４０は、所定の輝度で発光する。
【００２０】
スイッチングトランジスタＳＷがオフとなっても、蓄積容量素子Ｃｓに電圧が保持されているため、１フレーム後に再度スイッチングトランジスタＳＷがオンとなって映像信号線ＤＬから新しいデータ電圧が供給されるまで、有機ＥＬ素子４０は、そのまま発光している。
【００２１】
各走査線ＳＬは、画素ＰＸの行方向Ｘに沿って延びており、画素ＰＸの列方向Ｙに並列に配置されている。また、各映像信号線ＤＬは、列方向Ｙに沿って延びており、行方向Ｘに並列に配置されている。これらの走査線ＳＬ及び映像信号線ＤＬは、アクティブエリア１０２の外側に引き出されている。
【００２２】
アレイ基板１００は、アクティブエリア１０２の周辺に配置された駆動回路ＤＲＣを備えている。すなわち、駆動回路ＤＲＣは、有機ＥＬ素子４０の駆動制御に必要な信号を出力するものであって、走査線駆動回路ＹＤＲ、及び、映像信号線駆動回路ＸＤＲによって構成されている。このような駆動回路ＤＲＣは、多結晶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含んでいる。走査線駆動回路ＹＤＲ及び映像信号線駆動回路ＸＤＲは、例えばｎチャネル薄膜トランジスタ及びｐチャネル薄膜トランジスタからなる相補型の回路を備えた構成を採用している。
【００２３】
走査線駆動回路ＹＤＲは、アクティブエリア外において全ての走査線ＳＬと接続されている。また、映像信号線駆動回路ＸＤＲは、アクティブエリア外において全ての映像信号線ＤＬと接続されている。これらの駆動回路ＤＲＣにおいては、外部から入力された映像信号にもとづき、走査線駆動回路ＹＤＲが走査線ＳＬのそれぞれに走査信号を供給するとともに、映像信号線駆動回路ＸＤＲが映像信号線ＤＬのそれぞれに映像信号を供給する。これにより、各画素ＰＸにおいては、画素回路１０が駆動制御され、有機ＥＬ素子４０に通電し、有機ＥＬ素子４０を発光させている。
【００２４】
各種有機ＥＬ素子４０（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、基本的に同一構成であり、例えば、図２に示すように、配線基板１２０上に配置されている。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、アンダーコート層、ゲート絶縁膜、層間絶縁膜、有機絶縁膜などの絶縁層を備える他に、スイッチングトランジスタＳＷ、駆動トランジスタＤＲＴ、蓄積容量素子Ｃｓ、各種配線（走査線、映像信号線、電源線等）や、駆動回路ＤＲＣなどを備えて構成されている。
【００２５】
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６４と、これらの第１電極６０と第２電極６４との間に配置された有機物層６２と、によって構成されている。
【００２６】
より具体的な有機ＥＬ素子４０の構成例について説明すると、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、陽極として機能する。この第１電極６０は、駆動トランジスタＤＲＴに電気的に接続されている。このような第１電極６０は、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）などの光透過性を有する導電材料を用いて形成された透過層、及び、アルミニウム（Ａｌ）などの光反射性を有する導電材料を用いて形成された反射層を積層した構造であってもよいし、反射層単層、または、透過層単層として構成しても良い。
【００２７】
有機物層６２は、第１電極６０上に配置され、少なくとも発光層６２Ａを含んでいる。この有機物層６２は、発光層６２Ａ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。この有機物層６２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。有機物層６２においては、発光層６２Ａが有機系材料であればよく、発光層６２Ａ以外の層は無機系材料でも有機系材料でも構わない。
【００２８】
有機物層６２は、複数の色画素に共通の共通層を含んでいてもよく、図２に示した例では、発光層６２Ａの第１電極６０側及び第２電極６４側にそれぞれ共通層が配置されている。一方の共通層６２Ｈは、ホール注入層、ホール輸送層などを含み、また、他方の共通層６２Ｅは、電子注入層、電子輸送層などを含んでいる。
【００２９】
発光層６２Ａ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。赤色画素ＰＸＲの有機ＥＬ素子４０Ｒの発光層６２Ａは少なくとも赤に発光する有機化合物を含み、緑色画素ＰＸＧの有機ＥＬ素子４０Ｇの発光層６２Ａは少なくとも緑に発光する有機化合物を含み、青色画素ＰＸＢの有機ＥＬ素子４０Ｂの発光層６２Ａは少なくとも青に発光する有機化合物を含んでいる。また、各色画素ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に配置される発光層６２Ａは、赤、緑、青にそれぞれ発光する有機化合物を積層した積層体として構成してもよいし、これらを混合した混合層として構成しても良い。
【００３０】
また、有機物層６２は、高分子系材料によって形成された薄膜を含んでいても良い。このような薄膜は、インクジェット法などの選択塗布法により成膜可能である。また、有機物層６２は、低分子系材料によって形成された薄膜を含んでいても良い。このような薄膜は、マスク蒸着法などの手法により成膜可能である。
【００３１】
第２電極６４は、各色画素ＰＸの有機物層６２の上に配置され、陰極として機能する。この第２電極６４は、銀（Ａｇ）とマグネシウム（Ｍｇ）との混合物などからなる半透過層、及び、ＩＴＯなどの光透過性を有する導電材料を用いて形成された透過層を積層した構造であってもよいし、半透過層単層、または、透過層単層として構成しても良い。
【００３２】
また、アレイ基板１００は、アクティブエリア１０２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の周縁を覆うように配置され、アクティブエリア１０２において格子状またはストライプ状に形成されている。このような隔壁７０は、例えば樹脂材料をパターニングすることによって形成される。この隔壁７０は、第２電極６４によって覆われている。
【００３３】
ところで、この実施の形態においては、有機ＥＬ素子４０は、有機物層６２と第２電極６４との間に少なくとも２層の積層構造である酸化物層８０を備えている。すなわち、酸化物層８０は、有機物層６２と第２電極６４との間に配置された第１酸化物層８１と、この第１酸化物層８１と第２電極６４との間に配置された第２酸化物層８２と、を有している。
【００３４】
第１酸化物層８１は、有機物層６２の上に積層配置され、この有孔状もしくは表面に凹凸形状（つまり、局所的に膜厚が薄くなる形状）を有している。第２酸化物層８２は、第１酸化物層８１の上に積層配置され、第１酸化物層８１とは膜構造が異なり、平坦な形状（つまり、層内の空孔が極めて少なく概ね均一な膜厚となる形状）を有している。これにより、有機物層６２内に混入した異物に起因した滅点を低減することが可能である。
【００３５】
すなわち、有機物層６２と第２電極６４との間に酸化物層８０を形成すると、異物に起因する電極間のリーク電流を遮蔽することができ、滅点が低減する効果が得られる。しかしながら、酸化物層８０を形成するために用いる金属は、種類により酸化時に体積収縮するものがある。このため、形成した酸化物層８０は、その内部に空隙が形成された有孔状、もしくは表面に凹凸を有した形状となり、酸化物層８０の膜厚が局所的に薄くなる。
【００３６】
このような酸化物層８０を単層で用いると、リーク電流の遮蔽性能が不十分となり、滅点低減の効果が下がる。このため、酸化物層８０の膜厚を全体的に厚く設計する必要がある。このように、厚い膜厚の単層の酸化物層８０を配置した場合には、第２電極６４から有機物層６２への電子注入が阻害され、電圧が上昇したり、発光効率が低下したりする課題が生ずる。
【００３７】
このような課題に対して、本実施の形態によれば、酸化物層８０は、有孔状あるいは凹凸状の第１酸化物層８１と、平坦な第２酸化物層８２とを積層して構成されている。このため、第１酸化物層８１単体でリーク電流を低減するには、１０ｎｍ程度の厚い膜厚が必要であるのに対して、第１酸化物層８１に平坦な第２酸化物層８２を積層することにより、酸化物層８０全体の厚みを薄くしても滅点低減効果を得ることが可能となる。
【００３８】
例えば、５ｎｍ程度と薄い膜厚の第１酸化物層８１の上に、２ｎｍ程度の膜厚の第２酸化物層８２を積層した構成であっても、十分な滅点低減の効果が得られた。なお、ここでの膜厚とは、第１酸化物層８１については、有機物層６２の表面から第２酸化物層８２までの距離に相当し、層内に空隙がある場合には空隙分も含む厚みであって、表面に凹凸がある場合には凸部の表面までの厚みに相当する。また、第２酸化物層８２の膜厚とは、第１酸化物層８１から第２電極６４までの距離に相当する。
【００３９】
上述したように、異物起因の滅点を低減することが可能となるとともに、有機ＥＬ素子４０全体の厚みを低減することが可能となる。このため、装置の薄型化が可能となるとともに、使用する材料の低減を図ることができ、しかも、製造時間も短縮することができ、製造コストの削減が可能となる。しかも、有機物層６２と第２電極６４との間の距離が短縮できるため、電子注入が促進され、発光に必要な駆動電圧の低下、発光効率の向上が可能となる。
【００４０】
有機ＥＬ素子４０の具体的な構成例としては、例えば、図３に示すように、第１電極６０の上に、順にホール注入層ＨＩ、ホール輸送層ＨＴ、発光層６２Ａ、及び、電子輸送層ＥＴを積層した有機物層６２を備え、さらに、有機物層６２の上に電子注入層ＥＩを備え、この電子注入層ＥＩの上に、順に第１酸化物層８１及び第２酸化物層８２を積層した酸化物層８０を備え、第２酸化物層８２の上に第２電極６４を備えた構成が適用可能である。
【００４１】
また、図４に示す例のように、有機ＥＬ素子４０としては、図３に示した例と同様に、第１電極６０の上に有機物層６２を備え、さらに、この有機物層６２における電子輸送層ＥＴの上に、電子注入性を有する酸化物材料によって形成された第１酸化物層８１を配置し、この第１酸化物層８１に第２酸化物層を積層し、さらに、第２酸化物層８２の上に第２電極６４を備えた構成も適用可能である。
【００４２】
図４に示した構成例においては、第１酸化物層８１が電子注入層ＥＩの機能を兼ね備えているため、電子注入層ＥＩを別途設ける必要が無く、プロセスが簡略化される。また、有機ＥＬ素子全体の厚みをより低減することが可能となる。
【００４３】
上述した第１酸化物層８１及び第２酸化物層８２は、以下のような条件を満たす材料によって形成されている。すなわち、金属Ｘの分子量をｗ、金属Ｘの密度をｄ、金属Ｘの酸化物の分子量をＷ、金属Ｘの酸化物の密度をＤとしたときに、第１酸化物層８１はＷｄ／Ｄｗが１より小さい材料によって形成され、第２酸化物層８２はＷｄ／Ｄｗが１より大きい材料によって形成されている。
【００４４】
Ｗｄ／Ｄｗが１より小さい材料は、酸化時の体積収縮率が高いため、このような材料を用いて形成した酸化物層は有孔状あるいは凹凸状となり、局所的に膜厚が薄くなる。一方、Ｗｄ／Ｄｗが１より大きい材料は、酸化時の体積収縮率が極めて小さい（あるいはほとんど発生しない）ため、このような材料を用いて形成した酸化物層は平坦となり、略均一な膜厚となる。
【００４５】
本実施例の有機ＥＬ膜厚、酸化層の構成は、例えば断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察することで膜厚を測長することができ、エネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＳ）による分析で元素分析が可能である。
【００４６】
上述したような第２酸化物層８２を組み合わせることにより、たとえ第２酸化物層８２の膜厚が第１酸化物層８１よりも小さくても、第１酸化物層８１を形成するための材料の選択範囲が広がり、駆動電圧、発光効率などの面でディスプレイとしての最適設計が容易になる利点が得られた。
【００４７】
例えば、第１酸化物層８１を形成するための材料としては、以下に示すような酸化時に体積収縮が発生するようなアルカリ金属などの材料も用いることができる。例えば、Ｗｄ／Ｄｗが１より小さい材料として、リチウム（Ｌｉ）（Ｗｄ／Ｄｗ＝０．６）、ナトリウム（Ｎａ）（Ｗｄ／Ｄｗ＝０．３）、カリウム（Ｋ）（Ｗｄ／Ｄｗ＝０．５１）、カルシウム（Ｃａ）（Ｗｄ／Ｄｗ＝０．７８）、ストロンチウム（Ｓｒ）（Ｗｄ／Ｄｗ＝０．６９）、セシウム（Ｃｓ）（Ｗｄ／Ｄｗ＝０．４２）、バリウム（Ｂａ）（Ｗｄ／Ｄｗ＝０．７８）などが挙げられる。第１酸化物層８１は、これらのいずれかの酸化物材料によって形成されている。なお、電子注入層の機能を兼ね備えた第１酸化物層８１を適用する場合には、リチウムなどを選択すればよい。すなわち、酸化リチウム（ＬｉＯ２）によって形成された第１酸化物層８１は、電子注入機能も有するため、電子注入層を別個に配置する必要がなくなる。
【００４８】
一方、第２酸化物層８２を形成するための材料としては、Ｗｄ／Ｄｗが１より大きい材料として、例えば、珪素（Ｓｉ）（Ｗｄ／Ｄｗ＝２．０４）、クロム（Ｃｒ）（Ｗｄ／Ｄｗ＝３．９２）、マンガン（Ｍｎ）（Ｗｄ／Ｄｗ＝２．０７）、銅（Ｃｕ）（Ｗｄ／Ｄｗ＝１．７）などが挙げられる。第２酸化物層８２は、これらのいずれかの酸化物材料によって形成されている。
【００４９】
このような有機ＥＬ素子４０において、有機物層６２の膜厚が薄いほど酸化物層８０を形成することで滅点低減の効果が大きくなる。具体的には、有機物層６２の膜厚が、４０ｎｍ以上、１２０ｎｍ以下の範囲で特に効果が大きい。有機物層６２の膜厚が４０ｎｍ未満の場合には、光学干渉の膜厚設計が合わず、パネルの輝度の低下を招くおそれがある。また、有機物層６２の膜厚が１２０ｎｍより大きい場合には、有機物層自体の絶縁性によって異物をカバレッジしやすくなるので酸化物層８０を形成する利点が相対的に小さくなる。
【００５０】
次に、より具体的な実施例について説明する。
【００５１】
まず、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、表面にＩＴＯからなる透過層を有する第１電極６０を画素毎に形成する。
【００５２】
その後、第１電極６０の透過層の上に、ホール注入層ＨＩとしてアモルファスカーボン、及び、ホール輸送層ＨＴ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６２Ａを形成する。そして、これらの各発光層６２Ａ上に、電子輸送層ＥＴを形成する。これらのホール注入層ＨＩ、ホール輸送層ＨＴ、発光層６２Ａ、電子輸送層ＥＴを積層した有機物層６２の総膜厚は５０ｎｍであった。
【００５３】
その後、電子輸送層ＥＴの上に、電子注入層ＥＩとしてフッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚で形成する。
【００５４】
その後、電子注入層ＥＩの上に、マグネシウム（Ｍｇ）（Ｗｄ／Ｄｗ＝０．８４）を５ｎｍの膜厚で形成した後、０．５Ｐａ下の酸素分圧で酸素雰囲気下に放置して、マグネシウムの酸化物層である第１酸化物層８１を形成する。さらに、第１酸化物層８１の上に、アルミニウム（Ａｌ）（Ｗｄ／Ｄｗ＝１．２８）を２ｎｍの膜厚で形成した後、０．５Ｐａ下の酸素分圧で酸素雰囲気下に放置して、アルミニウムの酸化物層である第２酸化物層８２を形成する。
【００５５】
続いて、第２酸化物層８２の上に、マグネシウム及び銀を蒸着して２５ｎｍの膜厚の半透過層である第２電極６４を形成する。さらに、封止体２００による封止を実施して有機ＥＬ表示装置を構成した。
【００５６】
なお、形成したマグネシウムの酸化物層８１をＴＥＭで観察すると、有孔を有していたが、アルミニウムの酸化物層８２を形成した後の酸化物層８２は平坦であった。
【００５７】
次に、有機ＥＬ表示装置の滅点数及び電流密度：１０ｍＡ／ｃｍ２での駆動電圧を計測した。有機ＥＬ表示装置のアクティブエリアの対角寸法は２インチとした。また、比較例として第１酸化物層及び第２酸化物層を有していない構成を比較例１とし、第１酸化物層のみを７ｎｍの膜厚で形成した構成を比較例２とし、第２酸化物層のみを７ｎｍの膜厚で形成した構成を比較例３とした。計測結果を図５に示す。
【００５８】
実施例では、駆動電圧が大幅に上昇することはなく、比較例１に対して同等の駆動電圧であることが確認できた。また、実施例では、比較例１に対して滅点が大幅に低減する（２０個⇒５個）効果が得られた。
【００５９】
一方、比較例２では、比較例１と同等の駆動電圧であったが、第１酸化物層が有孔性のため、滅点が１０個と滅点低減の効果が少なかった。また、比較例３では、滅点数は実施例と同レベルであったが、第２酸化物層が厚く、駆動電圧が比較例１よりも０．７Ｖ増と悪化しており、実施例より劣る結果であった。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態によれば、有機物層と第２電極（陰極）との間に有孔状または表面に凹凸形状を有する第１酸化物層と平坦な第２酸化物層との２種類の酸化膜を形成することにより、膜厚の小さな酸化物層でも第１電極（陽極）と第２電極（陰極）との間のリーク電流を効果的に抑えることができる。これにより、滅点低減効果を有しつつ高効率、低電圧化を実現することが可能となる。
【００６１】
なお、この発明は、上記実施形態そのまま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。
【００６２】
なお、画素回路１０に映像信号として電流信号を書き込む構成を採用してもよいし、映像信号として電圧信号を書き込む構成を採用しても良い。また、画素回路１０及び駆動回路ＤＲＣを構成する薄膜トランジスタとしては、ｐチャネル薄膜トランジスタであっても良いし、ｎチャネル薄膜トランジスタであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【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表示装置を切断したときの構造を概略的に示す断面図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る有機ＥＬ素子の構成例を概略的に示す図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る有機ＥＬ素子の他の構成例を概略的に示す図である。
【図５】図５は、実施例及び比較例のそれぞれについての滅点数、駆動電圧の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１…有機ＥＬ表示装置
ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）…画素 ＳＬ…走査線 ＤＬ…映像信号線
ＤＲＣ…駆動回路 ＹＤＲ…走査線駆動回路 ＸＤＲ…映像信号線駆動回路
１０…画素回路 ＤＲＴ…駆動トランジスタ ＳＷ…スイッチングトランジスタ
４０…有機ＥＬ素子（表示素子）
６０…第１電極（陽極） ６２…有機物層 ６２Ａ…発光層 ６４…第２電極（陰極）
ＨＩ…ホール注入層 ＨＴ…ホール輸送層 ＥＴ…電子輸送層 ＥＩ…電子注入層
７０…隔壁
８０…酸化物層 ８１…第１酸化物層 ８２…第２酸化物層
１００…アレイ基板 １０２…アクティブエリア
１２０…配線基板 ２００…封止体 ３００…シール材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に配置された陽極と、
前記陽極に対向して配置された陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に配置され、発光層を含む有機物層と、
前記有機物層と前記陰極との間に配置され、有孔状もしくは表面に凹凸形状を有する第１酸化物層と、
前記第１酸化物層と前記陰極との間に配置され、前記第１酸化物層とは膜構造が異なる第２酸化物層と、
を備えたことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
金属Ｘの分子量をｗ、金属Ｘの密度をｄ、金属Ｘの酸化物の分子量をＷ、金属Ｘの酸化物の密度をＤとしたときに、前記第１酸化物層はＷｄ／Ｄｗが１より小さい材料によって形成され、前記第２酸化物層はＷｄ／Ｄｗが１より大きい材料によって形成されたことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
さらに、前記有機物層と前記第１酸化物層との間に電子注入層を備えたことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項４】
前記有機物層は、前記陽極側から順にホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層を積層した積層体であって、
前記第１酸化物層は、電子注入性を有する酸化物材料によって形成され、前記電子輸送層に積層されたことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項５】
前記第１酸化物層の膜厚が前記第２酸化物層の膜厚より大きいことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項６】
前記有機物層の膜厚は、４０ｎｍ以上、１２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項７】
前記第１酸化物層は、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、セシウム（Ｃｓ）、バリウム（Ｂａ）のいずれかの酸化物材料によって形成されたことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項８】
前記第２酸化物層は、珪素（Ｓｉ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）のいずれかの酸化物材料によって形成されたことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項１】
基板上に配置された陽極と、
前記陽極に対向して配置された陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に配置され、発光層を含む有機物層と、
前記有機物層と前記陰極との間に配置され、有孔状もしくは表面に凹凸形状を有する第１酸化物層と、
前記第１酸化物層と前記陰極との間に配置され、前記第１酸化物層とは膜構造が異なる第２酸化物層と、
を備えたことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
金属Ｘの分子量をｗ、金属Ｘの密度をｄ、金属Ｘの酸化物の分子量をＷ、金属Ｘの酸化物の密度をＤとしたときに、前記第１酸化物層はＷｄ／Ｄｗが１より小さい材料によって形成され、前記第２酸化物層はＷｄ／Ｄｗが１より大きい材料によって形成されたことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
さらに、前記有機物層と前記第１酸化物層との間に電子注入層を備えたことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項４】
前記有機物層は、前記陽極側から順にホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層を積層した積層体であって、
前記第１酸化物層は、電子注入性を有する酸化物材料によって形成され、前記電子輸送層に積層されたことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項５】
前記第１酸化物層の膜厚が前記第２酸化物層の膜厚より大きいことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項６】
前記有機物層の膜厚は、４０ｎｍ以上、１２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項７】
前記第１酸化物層は、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、セシウム（Ｃｓ）、バリウム（Ｂａ）のいずれかの酸化物材料によって形成されたことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項８】
前記第２酸化物層は、珪素（Ｓｉ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）のいずれかの酸化物材料によって形成されたことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２６６８３２（Ｐ２００９−２６６８３２Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１０５１４（Ｐ２００８−１１０５１４）
【出願日】平成２０年４月２１日（２００８．４．２１）
【出願人】（３０２０２０２０７）東芝モバイルディスプレイ株式会社 (2,170)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２１日（２００８．４．２１）
【出願人】（３０２０２０２０７）東芝モバイルディスプレイ株式会社 (2,170)
【Ｆターム（参考）】
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