説明

有機EL装置及び電子機器

【課題】水分の侵入による表示品質の低下が抑制された有機EL装置を提供する。
【解決手段】基板10上の発光領域100に、画素電極31と、共通電極33と、画素電極31と共通電極33との間に配置され、少なくとも有機EL層を含む発光機能層32と、を有し、共通電極33を介して光が射出されるトップエミッション型の有機EL装置1であって、共通電極33は、透明性または半透明性を有し、平面視で発光領域100に形成された薄膜部35と、平面視で薄膜部35を囲む領域の少なくとも一部に形成され、薄膜部35よりも厚い膜厚を有する厚膜部36と、を備えることを特徴とする有機EL装置1。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機EL装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
バックライト等の光源を必要としない自発光型の表示装置として、近年、素子基板側に形成された画素電極と対向基板側に形成された共通電極としての陰極との間に有機EL(エレクトロルミネッセンス)層を含む発光機能層を挟持してなる有機EL素子を、発光領域内に規則的に備えた有機EL装置が注目されている。有機EL装置は、素子基板側から光を取り出すボトムエミッション型と、カラーフィルター等を備える対向基板側から光を取り出すトップエミッション型と、に分類される。近年は、有機EL素子の高開口率化、高効率化を実現するのに有利なトップエミッション型の有機EL装置が主流になりつつある。かかるトップエミッション型の有機EL装置は、陰極を透明性と導電性とを兼ね備える材料で形成する必要がある。したがって、例えば特許文献1に示す有機EL装置では、MgAg(マグネシウム・銀合金)からなる薄膜が用いられている。
【0003】
一般的に、有機EL装置は、素子基板側に駆動回路を備えている。したがって、対向基板側に形成された陰極は、発光領域の外周部において素子基板側に形成された陰極配線(対向電極用配線あるいは共通電極用配線とも称する。)と接続され、かかる陰極配線を介して上述の駆動回路と接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2007−207460号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、かかる外周部で共通電極と陰極配線とを接続させる構造は、水分の侵入により表示品質が損なわれ易いという問題がある。図6及び図7に、かかる接続の態様を示す。なお、該図6と図7に示す各構成要素については後述する。図6に示すように、発光領域100(図1及び図3参照)を囲む外周領域において、陰極配線16と陰極33とは積層されており、かかる積層部分は露出している。したがって、該積層部分からは水分等が侵入し易い。かかる水分は発光領域100まで侵入して、陰極33を劣化させて表示品質を低下させ得る。
【0006】
図7に示す態様は、かかる水分の侵入を抑制するための対策を施した型である。上述の積層部分を陰極保護層52及びガスバリア層56で覆った型であり、陰極33と陰極保護層52との界面等からの水分の侵入を抑制している。しかし、水分は周辺シール剤57等の樹脂を透過し得るものであり、また素子基板10と陰極配線16との界面からの侵入も有り得る。したがって、有機EL装置においては、水分の侵入による陰極の劣化を完全に防止することは困難である。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【0008】
[適用例1]基板上の発光領域に、画素電極と、共通電極と、上記画素電極と上記共通電極との間に配置され、少なくとも有機EL層を含む発光機能層と、を有し、上記共通電極を介して光が射出されるトップエミッション型の有機EL装置であって、上記共通電極は、透明性または半透明性を有し、平面視で上記発光領域に形成された薄膜部と、平面視で上記薄膜部を囲む領域の少なくとも一部に形成され、上記薄膜部よりも厚い膜厚を有する厚膜部と、を備えることを特徴とする有機EL装置。
【0009】
このような構成であれば、水分が有機EL装置内に侵入した場合において、上記厚膜部が先に変質することで、それ以上内側に水分が侵入することを抑制できる。したがって薄膜部の劣化を抑制でき、有機EL装置の信頼性を向上できる。
【0010】
[適用例2]上述の有機EL装置であって、上記厚膜部は上記薄膜部を構成する第1の材料とは異なる第2の材料を含むことを特徴とする有機EL装置。
【0011】
このような構成であれば、上記厚膜部を透明性を有しない材料で形成することができる。したがって、材料の選択の幅が広がり、有機EL装置の信頼性を向上できる。
【0012】
[適用例3]上述の有機EL装置であって、上記第2の材料は吸湿性の高い材料であることを特徴とする有機EL装置。
【0013】
このような構成であれば、上記厚膜部が水分を吸収することで内側に水分が侵入することをより一層抑制できる。したがって、有機EL装置の信頼性をより一層向上できる。
【0014】
[適用例4]上述の有機EL装置を備えることを特徴とする電子機器。
【0015】
このような構成であれば、水分の侵入に対する耐性を向上でき、電子機器の信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】第1の実施形態にかかる有機EL装置の回路構成図。
【図2】陰極配線等の素子基板上における配置を模式的に示す図。
【図3】陰極の膜厚が増加されている領域を示す図。
【図4】陰極と陰極配線との接続部分を摸式的に示す断面図。
【図5】第2の実施形態にかかる有機EL装置の陰極と陰極配線との接続部分を摸式的に示す断面図。
【図6】従来の有機EL装置の陰極と陰極配線との接続の態様を示す図。
【図7】従来の有機EL装置の陰極と陰極配線との接続の態様を示す図。
【図8】電子機器の一例としての携帯型電話機を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、実施形態について図面に従って説明する。尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。
【0018】
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態にかかる有機EL装置1の回路構成図である。有機EL装置1の発光領域100には、X方向に延在する複数の走査線103と、Y方向に延在する複数の信号線104と、同じくY方向に延在する複数の容量線106と、が形成されている。X方向が信号線104と容量線106とで規定され、Y方向が走査線103の中心線で規定される方形の区画毎に3種類の有機EL画素(赤色有機EL画素R、緑色有機EL画素G、青色有機EL画素B、)が規則的に配置されている。かかるアルファベットは各有機EL画素が射出する光の色を表わしている。上述の3原色の画素の夫々が好適な強度の光を射出することで、発光領域100に画像が形成される。なお、以下の記載において、アルファベットを表記しない場合は有機EL画素の総称とする。
【0019】
有機EL装置1はアクティブマトリクス型の表示装置であり、各々の有機EL画素は、走査線103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TFT(薄膜トランジスター)108と、スイッチング用TFT108を介して信号線104から供給される画像信号を保持する保持容量110と、保持容量110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TFT112と、駆動用TFT112を介して容量線106から駆動電流が流れ込む有機EL素子29等からなる。なお、有機EL画素とは、上述の各要素等で構成される機能的な概念である。
【0020】
発光領域100を囲む周辺領域(符号なし)には、走査線駆動回路120、及び信号線駆動回路130が形成されている。以下、上記の双方の回路、及び図示しない他の回路を含めて駆動回路群15と称する。走査線駆動回路120は、図示しない駆動用IC18(図2参照)より供給される各種信号に応じて、走査線103に走査信号を順次供給する。信号線駆動回路130は、信号線104に画像信号を供給する。容量線106には、図示しない駆動用IC18から画素駆動電流が供給される。走査線駆動回路120の動作と信号線駆動回路130の動作とは、図示しない同期信号線を介して図示しない駆動用IC18から供給される同期信号により相互に同期が図られている。
【0021】
走査線103が駆動されスイッチング用TFT108がオン状態になると、その時点の信号線104の電位が保持容量110に保持され、保持容量110の状態に応じて駆動用TFT112のレベルが決まる。そして、駆動用TFT112を介して容量線106から画素電極31(図4参照)に駆動電流が流れ込む。有機EL素子29は、後述するように該画素電極と共通電極としての陰極33(図4参照)との間に発光機能層32(図4参照)を挟持している。画素電極31と陰極33との間に駆動電流が流れると、発光機能層32は該駆動電流の大きさに応じて発光する。陰極33は少なくとも発光領域100の全域に形成されている。したがって、全ての有機EL画素の陰極33は同電位である。そして、陰極33は陰極配線16(図2参照)を介して駆動用IC18と導通している。
【0022】
図2は、上述の陰極配線16等の素子基板10上における配置を模式的に示す図である。図示するように、矩形の発光領域100(図1参照)内には3種類の有機EL画素(B,G,R)が規則的に形成されており、該発光領域の3辺を囲む「コ」の字型の領域に駆動回路群15が形成されている。そして、該駆動回路群を囲む同じく「コ」の字型の領域に、陰極配線16が形成されている。
【0023】
発光領域100を構成する残りの1辺側にはフレキシブル基板17が装着され、該フレキシブル基板には駆動用IC18が配置されている。そして、駆動回路群15と陰極配線16とは、接続配線19を介して該駆動用ICと導通している。陰極33と陰極配線16とは、上述の「コ」の字型の領域、すなわち発光領域100の外側の領域において、陰極配線16上に陰極33が重ねられることで接続されている。本実施形態の有機EL装置1は、かかる陰極配線16と陰極33とが接続する領域において、陰極33の膜厚が増加されている。
【0024】
図3は、かかる陰極33の膜厚が増加されている領域を示す図である。図示するように、陰極33は発光領域100を平面視で含む矩形の領域に形成された薄膜部35と該薄膜部を囲む環状(枠状)領域に形成された厚膜部36とからなる。本実施形態の有機EL装置1は、かかる陰極33の厚膜部36と陰極配線16とを接続させることで信頼性を向上している。
【0025】
図4は、図2のA−A’における、断面図であり、上述の陰極33と陰極配線16との接続部分を、発光領域100の最外周に形成された有機EL素子29等と共に摸式的に示す断面図である。なお図4においては有機EL画素を構成する各要素の内、スイッチング用TFT108と保持容量110とは図示を省略している。図示するように有機EL装置1は素子基板10と対向基板11とが、透明接着剤58と周辺シール剤57により貼り合わされて形成されている。対向基板11は、素子基板10側の面(素子基板10に対向する側の面)にカラーフィルター層70を備え、素子基板10側の反対側の面には円偏光板13を備えている。
【0026】
カラーフィルター層70は、カラーフィルター71とブラックマトリクス(遮光層)72とオーバーコート層73とからなる。カラーフィルター71は平面視で有機EL素子29と重なる領域に形成され、ブラックマトリクス72は、隣り合う有機EL素子29間から光が射出されることを抑制している。円偏光板13は偏光の回転方向が逆転する性質を利用して、後述する光反射層24等で反射された外光が発光領域100から射出されることを抑制している。
【0027】
素子基板10は、対向基板11側の面に、駆動用TFT(以下、単に「TFT」と称する。)112と駆動回路群15と陰極配線16とを備えている。そしてかかる諸要素を覆う平坦化層42上に有機EL素子29を備えている。駆動回路群15は、上述したように走査線駆動回路120及び信号線駆動回路130等を含んでいる。TFT112は、半導体層21とゲート電極22、及び図示しないゲート絶縁膜とからなる。そしてTFT112を覆う平坦化層42の上層(対向基板11側)には、有機EL素子29が形成されている。なお、平坦化層42はアクリル等の絶縁性樹脂からなる。
【0028】
有機EL素子29は、画素電極31と発光機能層32と陰極33との積層体であるそしてTFT112を覆う層間絶縁膜に形成されたコンタクトホール(符号なし)内にはドレイン電極23が形成されている。画素電極31は仕事関数等の観点からITO(酸化インジウム・錫合金)で形成されている。そして、画素電極31の素子基板10側には光反射層24が形成され、発光機能層32内で生じた光を効率よく対向基板11側に反射している。
【0029】
画素電極31は、ドレイン電極23を介してTFT112と接続されている。ドレイン電極23は、層間絶縁膜の所定の位置に形成されたコンタクトホールを介して半導体層21と導通している。なお、本図においては、層間絶縁膜を後述する平坦化層42に含めて図示している。
【0030】
陰極33は、画素電極31とは異なり、隔壁44の上層及び発光機能層32の上層等を含む素子基板10上の全面に形成されている。すなわち有機EL素子29毎に形成されるのではなく、全ての有機EL素子29に対して共通の電極として形成される。そして、後述するように、発光領域100を含む矩形の領域に形成された薄膜部35と、該薄膜部を平面視で囲む厚膜部36とに分かれている。薄膜部35と厚膜部36とは、共にマスクスパッタで形成される。したがって、厚膜部36のパターニングにより薄膜部35が劣化することはない。
【0031】
薄膜部35における陰極33は、膜厚が略10nmのMgAg(マグネシウム・銀合金)で形成されている。かかる厚さにより、導電性と半透過反射性との双方を確保しており、発光機能層32への通電と、トップエミッション型に必要な対向基板11側への発光の射出とを可能にしている。また、半透過反射性を有するため、陰極33(の薄膜部35)と光反射層24との間には共振構造が形成される。
【0032】
発光機能層32は隣り合う画素電極31間を区画する隔壁44で囲まれた凹部内に、正孔注入層と正孔輸送層と有機EL層(発光層)と電子注入層と電子注入バッファー層とを素子基板10側から順に積層して形成されている。このうち、有機EL層は、3種類の有機EL画素(B,G,R)射出すべき色に対応する毎に夫々異なる材料で形成されている。そして、有機EL層内で生じた発光は、カラーフィルター71による色純度の向上効果と合わせて3原色のいずれかの色の光となって射出される。なお、隔壁44は、平坦化層42と同じくアクリル等の絶縁性樹脂からなる。
【0033】
発光機能層32は上述の凹部内のみではなく、隔壁44の上層を含む全面に形成することもできる。また、カラーフィルター71による色純度の向上効果のみで3原色光を生成することもできる。また、さらには、上述の共振構造を利用して色純度を向上させることもできる。
【0034】
陰極33の上層には陰極保護層52、有機緩衝層54、及びガスバリア層56が順に積層されている。陰極保護層52とガスバリア層56は酸化シリコンからなり、外部からの水分等の侵入を抑制して有機EL素子29等を保護している。有機緩衝層54はエポキシ樹脂からなり、隔壁44等により生じた段差を平坦化することで、ガスバリア層56に膜欠陥や歪み等が発生することを抑制している。
【0035】
上述したように、本実施形態の有機EL装置1の陰極33は、膜厚が略10nmのMgAg(マグネシウム・銀合金)からなる薄膜部35と、該薄膜部を平面視で囲む厚膜部36とに分かれている。陰極33の厚膜部36は、厚さが略30nmの第2の材料としてのAl(アルミニウム)で形成されている。Alに替えてMg、あるいはCa(カルシウム)を用いることもできる。このような材質及び膜厚のため、厚膜部36は透明性を有していないが導電性は確保されており、陰極配線16との導通は問題なく行える。そして、かかる厚膜部36により、有機EL装置1は水分の侵入に対する耐性が向上している。
【0036】
図示するように、有機EL装置1は素子基板10と対向基板11との一対に基板を周辺シール剤57と透明接着剤58とで貼り合せて形成されている。そして上記一対の基板はガラス製であり、該基板を透過しての水分の侵入は殆んどあり得ない。したがって有機EL装置1への水分の侵入は、周辺シール剤57の形成領域からに限られる。具体的には、水分の侵入は、周辺シール剤57とガスバリア層56との界面、厚膜部36と陰極配線16の界面等の各界面から起こり得る。また、周辺シール剤57自体を透過して侵入する水分もある。このように、平面視では発光領域100の外側から水分が侵入するため、陰極33においては先に厚膜部36が水分の影響を受ける。
【0037】
ここで、厚膜部36は表面が(水分により)劣化しても、厚さ方向の残りの部分で導電性を確保できるため、陰極配線16との接続は保たれる。したがって、水分の侵入のよる表示品質の低下は抑制される。また、厚膜部36が水分により劣化する際に若干膨張することで、それ以上内側(発光領域100側)への水分の侵入を抑制できる。さらには、厚膜部36をCaのように、それ自体に吸湿性がある材料で形成することで、劣化とは関係なく、それ以上内側への水分の侵入を抑制できる。その結果、薄膜部35は水分により劣化することが抑制され、表示品質の点における信頼性が向上する。また、陰極33における陰極配線16と接続する部分の材料を、透明性を考慮することなく選定できるため、高効率な電気的特性を得ることができる。したがって、表示品質を向上させることも可能となる。
【0038】
(第2の実施形態)
続いて、第2の実施形態にかかる有機EL装置2について説明する。図5は、第2の実施形態にかかる有機EL装置2の陰極33と陰極配線16との接続部分を摸式的に示す断面図である。図4と同様に、図2におけるA−A’線における模式断面図である。有機EL装置2は、厚膜部36を除くと、第1の実施形態の有機EL装置1と略同様の構成を有している。そこで、共通する構成要素には同一の符号を付与し、説明の記載は省略する。
【0039】
図示するように有機EL装置2の厚膜部36は有機EL装置1の厚膜部36と比べて平面視での寸法が縮小されており、陰極配線16と接続する面積、すなわち互いに重なる面積も縮小されている。また、陰極配線16と接続する部分が陰極保護層52とガスバリア層56とで完全に覆われており、有機EL装置1の様に外部に対して露出してはいない。そして、厚膜部36の膜厚は略40nmと、第1の実施形態の有機EL装置1に比べてさらに増加している。
【0040】
有機EL装置2は、厚膜部36と陰極保護層52との界面、及び陰極配線16と厚膜部36との界面が露出していないため、第1の実施形態の有機EL装置1に比べて水分の侵入を抑制できる。そのため、薄膜部35と周辺シール剤57との間隔を縮小でき狭額縁化が可能となっている。また、厚膜部36の膜厚が増加しているため、周辺シール剤57を透過して侵入してくる水分により表面(対向基板11側の面)が劣化しても陰極配線16との接続を確保し易い。そのため周辺シール剤57の平面視での寸法も縮小できる。したがって、有機EL装置2は有機EL装置1に比べて信頼性を低下させることなく平面視における発光領域100の占める割合を増加でき、表示品質を向上できる。
【0041】
<電子機器>
図8は、本実施形態にかかる電子機器の一例としての携帯型電話機を示す斜視図である。図8に示す携帯型電話機90は、上述の有機EL装置1又は有機EL装置2を表示部92として備え、複数の操作ボタン94、受話口96、及び送話口98を備えて構成されている。厚膜部36により表示部92の水分の侵入に対する耐性が向上しているため、携帯型電話機としての信頼性が向上している。
【0042】
尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
【0043】
(変形例1)
上記の有機EL装置1及び有機EL装置2は、厚膜部36を単一の材料層で形成している。しかし、厚膜部36は透明性を要しないため、複数の材料を重ねて形成することも出来る。例えば、下層すなわち素子基板10側の層を導電性が高いAlで形成し、上層すなわち対向基板11側の層を吸湿性が高いCaで形成することもできる。上述したように厚膜部36はマスクスパッタで形成されるため、複数の材料層を積層して形成することは容易であり、製造コストの増加を最小限に抑えた上で信頼性と表示品質を向上できる。
【0044】
(変形例2)
上記の有機EL装置1及び有機EL装置2においては、薄膜部35を構成するMgAg層と陰極配線16とは直接接続してはいない。しかし、従来の有機EL装置と同様にMgAg層を素子基板10上の略全面に形成した後、厚膜部36をマスクスパッタで形成してもよい。かかる態様であれば陰極33の形成に要するマスクを厚膜部36用の1つに限定でき、また材料の無駄も低減できる。
【符号の説明】
【0045】
1…有機EL装置、2…有機EL装置、10…素子基板、11…対向基板、13…円偏光板、15…駆動回路群、16…陰極配線、17…フレキシブル基板、18…駆動用IC、19…接続配線、21…半導体層、22…ゲート電極、23…ドレイン電極、24…光反射層、29…有機EL素子、31…画素電極、32…発光機能層、33…陰極、35…薄膜部、36…厚膜部、42…平坦化層、44…隔壁、52…陰極保護層、54…有機緩衝層、56…ガスバリア層、57…周辺シール剤、58…透明接着剤、70…カラーフィルター層、71…カラーフィルター、72…ブラックマトリクス、73…オーバーコート層、90…電子機器としての携帯型電話機、92…表示部、94…操作ボタン、96…受話口、98…送話口、100…発光領域、103…走査線、104…信号線、106…容量線、108…スイッチング用TFT、110…保持容量、112…駆動用TFT、120…走査線駆動回路、130…信号線駆動回路、B…青色有機EL画素、G…緑色有機EL画素、R…赤色有機EL画素。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板上の発光領域に、画素電極と、共通電極と、前記画素電極と前記共通電極との間に配置され、少なくとも有機EL層を含む発光機能層と、を有し、前記共通電極を介して光が射出されるトップエミッション型の有機EL装置であって、
前記共通電極は、透明性または半透明性を有し、平面視で前記発光領域に形成された薄膜部と、平面視で前記薄膜部を囲む領域の少なくとも一部に形成され、前記薄膜部よりも厚い膜厚を有する厚膜部と、を備えることを特徴とする有機EL装置。
【請求項2】
請求項1に記載の有機EL装置であって、前記厚膜部は前記薄膜部を構成する第1の材料とは異なる第2の材料を含むことを特徴とする有機EL装置。
【請求項3】
請求項2に記載の有機EL装置であって、前記第2の材料は吸湿性の高い材料であることを特徴とする有機EL装置。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれか一項に記載の有機EL装置を備えることを特徴とする電子機器。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2010−218719(P2010−218719A)
【公開日】平成22年9月30日(2010.9.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−60751(P2009−60751)
【出願日】平成21年3月13日(2009.3.13)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】