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JP2009147065A - Multicolor organic el element array - Google Patents

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JP2009147065A
JP2009147065A JP2007322030A JP2007322030A JP2009147065A JP 2009147065 A JP2009147065 A JP 2009147065A JP 2007322030 A JP2007322030 A JP 2007322030A JP 2007322030 A JP2007322030 A JP 2007322030A JP 2009147065 A JP2009147065 A JP 2009147065A
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JP
Japan
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layer
organic
element array
light emitting
pixel
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Withdrawn
Application number
JP2007322030A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Ishige
剛一 石毛
Naoyuki Ito
尚行 伊藤
格 ▲高▼谷
Itaru Takatani
Hajime Akimoto
秋元  肇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Japan Display Inc
Original Assignee
Canon Inc
Hitachi Displays Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc, Hitachi Displays Ltd filed Critical Canon Inc
Priority to JP2007322030A priority Critical patent/JP2009147065A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multicolor organic EL element array which suppresses deterioration in durability characteristic while reducing cost. <P>SOLUTION: The multicolor organic EL element array includes: a positive electrode and a negative electrode; an organic light-emitting layer sandwiched between the positive electrode and negative electrode and colored in a plurality of colors by pixels; and a common electron transport layer formed over the plurality of pixels. The EL element array is characterized in that a voltage adjusting layer is provided closer to the negative electrode than the organic light-emitting layer of a pixel having the lowest driving voltage. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、電極間に挟まれた有機発光層を含む有機層に通電することにより光を放出する有機EL素子に関し、特に、複数色の有機EL素子を基板上に多数形成してなる多色有機EL素子アレイに関する。   The present invention relates to an organic EL element that emits light by energizing an organic layer including an organic light-emitting layer sandwiched between electrodes, and more particularly, a multicolor formed by forming a plurality of organic EL elements on a substrate. The present invention relates to an organic EL element array.

近年、フラットパネル対応の自発光型デバイスが注目されている。自発光型デバイスとしては、プラズマ発光表示素子、フィールドエミッション素子、エレクトロルミネセンス(EL)素子等がある。   In recent years, self-luminous devices compatible with flat panels have attracted attention. Examples of the self-luminous device include a plasma light-emitting display element, a field emission element, and an electroluminescence (EL) element.

この中で、特に、有機EL素子に関しては、研究開発が精力的に進められており、緑単色や、青、赤等の色を加えたエリアカラータイプのアレイが製品化され、現在はフルカラー化への開発が活発化している。   In particular, organic EL elements are being researched and developed vigorously, and an array of area color types that add a single color such as green, blue, red, etc. has been commercialized and is now full color. Development is becoming more active.

フルカラー発光アレイを作製する場合、発光層を画素(素子)ごとに塗り分ける方式が知られている。例えば、有機層成膜を蒸着で行なう場合、シャドウマスクを用いて、必要な画素のみに有機発光層を成膜することが一般的に行なわれている。   In the case of producing a full-color light emitting array, a method is known in which a light emitting layer is separately applied to each pixel (element). For example, when the organic layer is formed by vapor deposition, it is generally performed to form an organic light emitting layer only on necessary pixels using a shadow mask.

この場合、工程を減らしてコストを削減するために、有機発光層以外の層は各画素で共通化することがある。特許文献1は、陽極、有機発光層、薄膜トランジスタが画素毎に形成され、薄膜トランジスタ(以下TFTと称する)上に平坦化絶縁膜が形成され、正孔輸送層、電子輸送層、陰極は複数の画素に渡って形成されていることを特徴とする発明を開示する。   In this case, in order to reduce costs by reducing the number of processes, layers other than the organic light emitting layer may be shared by each pixel. In Patent Document 1, an anode, an organic light emitting layer, and a thin film transistor are formed for each pixel, a planarization insulating film is formed on the thin film transistor (hereinafter referred to as TFT), and the hole transport layer, the electron transport layer, and the cathode are a plurality of pixels. The present invention is characterized by being formed over a wide area.

また、フルカラー発光アレイの駆動方式としてTFTを用いたアクティブ駆動を採用する場合には、いくつかの方式が提案されている。このうち、有機EL素子に供給する駆動電圧を一定にした上で、発光期間を制御することにより階調表示を行なう電圧駆動方式がある。   In addition, when an active drive using TFTs is adopted as a drive method for a full-color light emitting array, several methods have been proposed. Among these, there is a voltage driving method in which gradation display is performed by controlling a light emission period while keeping a driving voltage supplied to an organic EL element constant.

特許文献2は、時分割階調方式において、各色画素への印加電圧を、表示する色によって変えることを特徴とする発明を開示する。   Patent Document 2 discloses an invention characterized in that, in the time-division gray scale method, the voltage applied to each color pixel is changed depending on the color to be displayed.

また、特許文献3は、アナログ入力信号から発光期間制御による階調表示を行い、かつTFTの閾値(Vth)のばらつきを補正する回路を備え、さらに1フレーム内に点灯期間と非点灯期間とを設けることを特徴とする発明を開示する。特許文献3に記載の発明は、Vthのばらつきを補正し、かつ発光期間を制御することで階調表示を行なう。そのため、OLED駆動TFTの電流駆動能力である相互コンダクタンスが十分に大きければ、TFT特性ばらつきの影響を受けず、面内の輝度ばらつきを抑えた表示装置を提供できる。   Further, Patent Document 3 includes a circuit that performs gradation display based on a light emission period control from an analog input signal and corrects variations in TFT threshold (Vth), and further includes a lighting period and a non-lighting period in one frame. An invention characterized by being provided is disclosed. The invention described in Patent Document 3 performs gradation display by correcting variations in Vth and controlling the light emission period. Therefore, if the transconductance, which is the current driving capability of the OLED driving TFT, is sufficiently large, it is possible to provide a display device that is not affected by variations in TFT characteristics and suppresses in-plane luminance variations.

特開2004−6362号公報JP 2004-6362 A 特開2001−159878号公報JP 2001-159878 A 特開2003−122301号公報JP 2003-122301 A

特許文献1に記載された有機EL素子の場合、正孔輸送層、電子輸送層は複数の画素に渡って形成される共通層であるため、異なる色を表示する画素同士で駆動電圧が異なることが自然と起こりえる。   In the case of the organic EL element described in Patent Document 1, since the hole transport layer and the electron transport layer are a common layer formed over a plurality of pixels, the drive voltages differ between pixels displaying different colors. Can happen naturally.

その際、例えば駆動電圧を一定にして、発光時間による階調表示方式を用い、電源供給線及び電源供給源を無理に共通化すると、駆動電圧の低い画素に必要以上の電圧がかかるため、必要以上に高い輝度で短時間発光させることになる。これにより、素子の耐久特性への負荷が増大することが懸念される。   At that time, for example, if the drive voltage is fixed and the gradation display method based on the light emission time is used and the power supply line and the power supply source are forcibly shared, a pixel with a low drive voltage is applied more than necessary. Light is emitted for a short time with higher brightness. As a result, there is a concern that the load on the durability characteristics of the element increases.

特許文献2に記載された電圧駆動方式を用いる場合、異なる色の画素相互で駆動電圧が大きく異なると、画素毎に異なる電圧を供給するために、画素毎に異なる電源供給線及び電源供給用回路を備えなくてはならない。よって駆動回路が複雑化し、コスト増につながる。さらに、駆動回路を基板上のTFTと同様にして基板周辺に作り込む場合、基板周辺の駆動回路領域が拡大するために、パネルの額縁が拡大してしまう。   In the case of using the voltage driving method described in Patent Document 2, when the driving voltage is greatly different between pixels of different colors, different power supply lines and power supply circuits are provided for each pixel in order to supply different voltages for each pixel. Must have. This complicates the drive circuit and increases costs. Further, when the drive circuit is formed around the substrate in the same manner as the TFT on the substrate, the drive circuit area around the substrate is enlarged, and the frame of the panel is enlarged.

特許文献3に記載された駆動回路において、ある表示色の画素の駆動電圧が極端に低い場合には、ばらつき補償が難しくなることがある。その画素においては、前記TFTは他の画素で用いられる線型領域ではなく、飽和領域で使用されることとなる。その場合、Vthのシフトは補償されるものの、移動度のばらつきを補償することが難しくなり、面内の輝度ばらつきを抑制する能力が低下する。   In the drive circuit described in Patent Document 3, when the drive voltage of a pixel of a certain display color is extremely low, variation compensation may be difficult. In the pixel, the TFT is used in a saturation region, not in a linear region used in other pixels. In this case, although the shift of Vth is compensated, it becomes difficult to compensate for variations in mobility, and the ability to suppress in-plane luminance variations is reduced.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、コストを低減させながら、耐久特性の劣化を抑えた多色有機EL素子アレイを提供するものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a multicolor organic EL element array in which deterioration of durability characteristics is suppressed while reducing costs.

上記課題を解決するための手段として、本発明は、
陽極及び陰極と、前記陽極と前記陰極との間に挟まれ、少なくとも画素ごとに複数の色に塗り分けられた有機発光層と、複数の画素に渡って形成された共通の電子輸送層とを少なくとも備える多色有機EL素子アレイにおいて、
最も駆動電圧の低い画素の前記有機発光層よりも陰極側に電圧調整層が設けられていることを特徴とする。
As means for solving the above problems, the present invention provides:
An anode and a cathode, an organic light emitting layer sandwiched between the anode and the cathode and coated in a plurality of colors at least for each pixel, and a common electron transport layer formed over the plurality of pixels In at least a multicolor organic EL element array,
A voltage adjustment layer is provided on the cathode side of the organic light emitting layer of the pixel having the lowest driving voltage.

本発明によれば、耐久特性の劣化を抑えながらコストを低減することができる多色有機EL素子アレイを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the multicolor organic EL element array which can reduce cost can be provided, suppressing deterioration of a durable characteristic.

以下、図1を用いて、本発明をより詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to FIG.

図1は本発明の一実施形態を表す概略断面図である。基板1上に、不図示の配線とスイッチング素子を備え、画素ごとに分割された陽極2、正孔輸送層3、画素ごとに分割された有機発光層4、特定の画素のみに設けられた電圧調整層6、電子輸送層5、電子注入層7、陰極8を備える。前記陽極は画素ごとに分割されているため、不図示の配線、スイッチング素子を介して画素ごとに所望の電流を流すことで所望の発光パターンを得ることができる。   FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of the present invention. On the substrate 1, a wiring and a switching element (not shown) are provided, an anode 2 divided for each pixel, a hole transport layer 3, an organic light emitting layer 4 divided for each pixel, and a voltage provided only for a specific pixel An adjustment layer 6, an electron transport layer 5, an electron injection layer 7, and a cathode 8 are provided. Since the anode is divided for each pixel, a desired light emission pattern can be obtained by flowing a desired current for each pixel via a wiring and a switching element (not shown).

本発明においては、特定の画素、つまり最も駆動電圧の低い画素に、有機発光層4よりも陰極側に前記電圧調整層6が設けられていることを特徴とする。前記電圧調整層6とは、設けることで駆動電圧が上昇する層である。電圧調整層6を設けることで、異なる色の画素間で、駆動電圧を調整することができるため、画素毎に駆動配線を共通化することができ、コストの低減が可能となる。   In the present invention, the voltage adjusting layer 6 is provided on a cathode side of the organic light emitting layer 4 in a specific pixel, that is, a pixel having the lowest driving voltage. The voltage adjustment layer 6 is a layer in which the drive voltage increases by being provided. By providing the voltage adjustment layer 6, the drive voltage can be adjusted between pixels of different colors, so that the drive wiring can be shared for each pixel, and the cost can be reduced.

通常、有機EL素子においては、消費電力を下げることを目指すため、本発明のようにあえて電圧を上げる構成を採ることは行なわない。また、本発明者らの検討によれば、駆動電圧を上げることに伴い、耐久特性の低下を伴うことが多いことが判明した。そのため、耐久特性を低下させずに電圧を上昇させる方法を鋭意検討し、電圧調整層6を有機発光層4よりも陰極側に設けるという本発明に至った。   Usually, in an organic EL element, in order to reduce power consumption, a configuration in which the voltage is increased as in the present invention is not employed. Further, according to the study by the present inventors, it has been found that durability characteristics often decrease with increasing drive voltage. For this reason, the present inventors have intensively studied a method for increasing the voltage without deteriorating the durability characteristics, and have reached the present invention in which the voltage adjusting layer 6 is provided on the cathode side with respect to the organic light emitting layer 4.

前記電圧調整層6を前記有機発光層4よりも陰極側に設けるのは、前記有機発光層4よりも陽極側に設ける場合に比べ、耐久特性に優れるためである。この理由は定かではないが、以下のように推測している。   The reason why the voltage adjusting layer 6 is provided on the cathode side with respect to the organic light emitting layer 4 is that the durability characteristics are excellent as compared with the case where the voltage adjusting layer 6 is provided on the anode side with respect to the organic light emitting layer 4. The reason for this is not clear, but is presumed as follows.

緑色の有機EL素子は正孔律速になっており、発光領域が正孔輸送層側に偏っていると推測している。この場合、前記有機発光層4よりも陽極側に電圧調整層6を設けると、律速キャリアである正孔がさらに少なくなる。このため、キャリアバランスの変化や電子漏れを引き起こして、耐久特性に悪影響を与えると考えられる。以上のことから、発光領域が前記有機発光層4における厚さ方向の中心よりも正孔輸送層側にあることが好ましい。   The green organic EL element is hole-limited, and it is assumed that the light emitting region is biased toward the hole transport layer. In this case, if the voltage adjustment layer 6 is provided on the anode side of the organic light emitting layer 4, holes that are rate-determining carriers are further reduced. For this reason, it is considered that a change in carrier balance and electron leakage are caused, and the durability characteristics are adversely affected. From the above, it is preferable that the light emitting region is located closer to the hole transport layer than the center of the organic light emitting layer 4 in the thickness direction.

前記電圧調整層6の材料としては、有機EL素子の駆動電圧を上昇させるものなら、特に限定されない。例えば、電子輸送材料を用いることもできるし、絶縁物や半導体を用いることもできる。電子輸送層5に比べて電子の移動度がより小さいものを用いてもよい。   The material of the voltage adjustment layer 6 is not particularly limited as long as it increases the driving voltage of the organic EL element. For example, an electron transport material can be used, and an insulator or a semiconductor can be used. A material having a smaller electron mobility than the electron transport layer 5 may be used.

さらに、電子輸送層5から電圧調整層6への電子注入障壁が大きなものや、電圧調整層6から有機発光層4への注入障壁が大きなものを用いてもよい。前者の例としては、前記電圧調整層6の電子親和力が、前記有機発光層4に含まれる材料の中で最も大きい電子親和力よりも小さく、かつ前記電子輸送層5の電子親和力よりも小さい材料が挙げられる。後者の例としては、前記電圧調整層6の電子親和力が、前記有機発光層4に含まれる材料の中で最も大きい電子親和力よりも大きく、かつ前記電子輸送層5の電子親和力よりも大きい材料が挙げられる。   Further, a material having a large electron injection barrier from the electron transport layer 5 to the voltage adjustment layer 6 or a material having a large injection barrier from the voltage adjustment layer 6 to the organic light emitting layer 4 may be used. As an example of the former, a material in which the electron affinity of the voltage adjustment layer 6 is smaller than the largest electron affinity among the materials included in the organic light emitting layer 4 and smaller than the electron affinity of the electron transport layer 5 is used. Can be mentioned. As an example of the latter, a material in which the electron affinity of the voltage adjustment layer 6 is larger than the largest electron affinity among the materials included in the organic light emitting layer 4 and larger than the electron affinity of the electron transport layer 5 is used. Can be mentioned.

また、前記電圧調整層6としては、無機物を用いてもよいし、有機物を用いてもよいし、これらの混合物を用いてもよい。成膜方法も特に制限はない。印刷・インクジェット法などのウェットプロセスに加え、蒸着・スパッタ等のドライプロセス等を例に挙げることができる。この中でも、特に下層へのダメージや不純物を少なくするという観点で、有機物を蒸着で設けることがより好ましい。   Moreover, as the said voltage adjustment layer 6, an inorganic substance may be used, an organic substance may be used, and these mixtures may be used. The film forming method is not particularly limited. In addition to wet processes such as printing and inkjet methods, dry processes such as vapor deposition and sputtering can be cited as examples. Among these, it is more preferable to provide an organic material by vapor deposition from the viewpoint of reducing damage and impurities to the lower layer.

前記電圧調整層6の膜厚は、画素間の電圧を調整できるなら特に限定されないが、薄すぎると十分な電圧調整能力を発揮できず、厚すぎると光学調整への制約が厳しくなる。好ましくは0.1nmから100nm、さらに好ましくは0.5nmから20nmの範囲を採ることができる。   The film thickness of the voltage adjustment layer 6 is not particularly limited as long as the voltage between pixels can be adjusted. However, if the voltage adjustment layer 6 is too thin, sufficient voltage adjustment capability cannot be exhibited, and if it is too thick, restrictions on optical adjustment become severe. A range of 0.1 nm to 100 nm is preferable, and a range of 0.5 nm to 20 nm is more preferable.

前記電圧調整層6は、各色の画素間の発光電圧差を考慮し、最も低い駆動電圧の画素に設けられる。駆動電圧の低い画素に必要以上の電圧がかからないため、有機EL素子の耐久特性の劣化を抑えることができる。   The voltage adjustment layer 6 is provided in a pixel having the lowest driving voltage in consideration of a light emission voltage difference between pixels of each color. Since a voltage higher than necessary is not applied to a pixel having a low driving voltage, deterioration of durability characteristics of the organic EL element can be suppressed.

前記電圧調整層6を設ける画素の色に制限はなく、用いる材料によっても異なるが、緑色画素に設けることが好ましい。これは、緑色画素において他の色の画素に比べて駆動電圧が低くなりがちなためである。緑色は視感度が高いために効率が高くなりやすいこと、所望の色や輝度を得るために有機EL素子の膜厚を調整する場合も、波長がより長い赤色に比べると膜厚は薄くなること、などが駆動電圧が低くなる原因である。   There is no restriction | limiting in the color of the pixel which provides the said voltage adjustment layer 6, It is preferable to provide in a green pixel, although it changes also with materials to be used. This is because the drive voltage tends to be lower in the green pixel than in the other color pixels. Green is highly visible due to its high visibility, and the film thickness of the organic EL element is thinner when compared to red, which has a longer wavelength, when adjusting the film thickness of the organic EL element to obtain the desired color and brightness. This is the reason why the drive voltage is lowered.

一方、青色は視感度も低く、かつ放射光のエネルギーが大きいためか、現実問題として高い効率が得にくくなっているため、所望の輝度を得るためには、駆動電圧も高くなりがちである。   On the other hand, blue has low visibility and large energy of radiated light, or it is difficult to obtain high efficiency as a real problem. Therefore, in order to obtain desired luminance, the drive voltage tends to be high.

前記電圧調整層6は、異なる画素間の電圧差に応じて、1種類の画素に設けてもよいし、2種類以上の画素に設けてもよい。1種類の画素に設ける場合、塗り分けによるコストの上昇を最低限に抑えることができるため、好ましい。また、2種類以上の画素に設けると、画素間の発光電圧差をより細かく調整できるため、好ましい。   The voltage adjustment layer 6 may be provided for one type of pixel or two or more types of pixels depending on the voltage difference between different pixels. In the case where the pixel is provided for one type of pixel, it is preferable because an increase in cost due to painting can be minimized. In addition, it is preferable to provide two or more types of pixels because the light emission voltage difference between the pixels can be adjusted more finely.

前記電圧調整層6の配置は、本実施形態においては有機発光層4と電子輸送層5との間に設けているが、電圧上昇させることができるならばこれに限定されない。陰極8に近接して設けてもよいし、有機発光層4と陰極8との間にある別の層の間、例えば、電子輸送層5と電子注入層7との間に設けてもよい。有機発光層4に近接して設ける場合、元々有機発光層4は塗り分けるため、有機発光層4の成膜時のシャドウマスクをつけたまま、引き続き電圧調整層6を成膜することができる。この場合、新たに電圧調整層用のシャドウマスクを準備する必要がなく、アライメントにかかる時間による工程の延長を伴わないため、電圧調整層6を設けるためのコストの上昇を最低限に抑えることができ、より好ましい。   The arrangement of the voltage adjustment layer 6 is provided between the organic light emitting layer 4 and the electron transport layer 5 in this embodiment, but is not limited to this as long as the voltage can be increased. It may be provided close to the cathode 8, or may be provided between other layers between the organic light emitting layer 4 and the cathode 8, for example, between the electron transport layer 5 and the electron injection layer 7. When the organic light emitting layer 4 is provided close to the organic light emitting layer 4, the organic light emitting layer 4 is originally applied separately, so that the voltage adjustment layer 6 can be continuously formed with the shadow mask applied when forming the organic light emitting layer 4. In this case, it is not necessary to newly prepare a shadow mask for the voltage adjustment layer, and the process is not extended due to the time required for alignment, so that an increase in cost for providing the voltage adjustment layer 6 can be minimized. More preferable.

前記電圧調整層6を設ける画素を判断する際に、前記各色の画素に設けられるTFTのうち、前記有機EL素子を駆動する役割を果たす駆動TFTのドレイン特性と、有機EL素子の電圧−電流特性を比較する。その結果、前記有機EL素子の電圧−電流特性が、前記ドレイン特性のうち飽和領域にかかっている画素に、電圧調整層6を設けることが好ましい。こうすることで、相対的に前記駆動TFTの駆動能力は十分なものとなり、ばらつき補正の能力が拡大する。   Among the TFTs provided in the pixels of the respective colors when determining the pixel on which the voltage adjustment layer 6 is provided, the drain characteristics of the driving TFT that plays the role of driving the organic EL element, and the voltage-current characteristics of the organic EL element Compare As a result, it is preferable to provide the voltage adjustment layer 6 in a pixel in which the voltage-current characteristics of the organic EL element are in the saturation region of the drain characteristics. By doing so, the driving capability of the driving TFT becomes relatively sufficient, and the capability of correcting variation is expanded.

以下、その他の構成部材について説明する。   Hereinafter, other components will be described.

基板1としては、石英、ガラス、樹脂、金属など何を用いてよい。また、基板1上には、不図示の薄膜トランジスタなどのスイッチング素子や配線を備える。このとき、スイッチング素子によって発光期間を制御することにより階調を制御する方式とすることが好ましい。前記方式においては、画素に対して所定の電圧を印加するが、その印加期間を制御することで発光期間を制御し、階調制御を行なう。そのため、発光色の異なる画素に対しては、異なる電圧を印加することが一般的で、色毎に駆動電圧の異なる配線を設ける必要がある。本発明においては、電圧調整層を設けることで、異なる発光色の画素の駆動電圧を調整し、配線を共通化でき、コストの低減をはかる事ができる。さらに、電圧を共通化することで、異なる色の画素を同じ配線に接続することができるため、基板上の画素の配列の自由度が高まるという利点も有する。   As the substrate 1, any material such as quartz, glass, resin or metal may be used. On the substrate 1, switching elements such as thin film transistors (not shown) and wirings are provided. At this time, it is preferable to use a method in which gradation is controlled by controlling a light emission period using a switching element. In the above-described method, a predetermined voltage is applied to the pixel, but the light emission period is controlled by controlling the application period, and gradation control is performed. Therefore, different voltages are generally applied to pixels having different emission colors, and it is necessary to provide wirings having different driving voltages for each color. In the present invention, by providing the voltage adjustment layer, it is possible to adjust the driving voltage of the pixels having different emission colors, to share the wiring, and to reduce the cost. Further, by sharing the voltage, pixels of different colors can be connected to the same wiring, and thus there is an advantage that the degree of freedom of arrangement of the pixels on the substrate is increased.

陽極2としては、反射電極として用いる場合には、例えばクロム、アルミニウム、銀、又はこれらの合金などを用いることができる。また、透明電極として用いる場合には、ITOなどの金属酸化物などを用いることができるが、これらに限定されるものではない。   As the anode 2, for example, chromium, aluminum, silver, or an alloy thereof can be used when used as a reflective electrode. Moreover, when using as a transparent electrode, metal oxides, such as ITO, can be used, However, It is not limited to these.

正孔輸送層3としては、公知の材料を好適に用いることができる。例えば、トリフェニルジアミン誘導体、オキソジアゾール誘導体、ポリフィリル誘導体、スチルベン誘導体等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。また、有機発光層4が正孔輸送層を兼ねてもよいし、正孔注入層と正孔輸送層との積層体、すなわち複数の層で正孔輸送層3の機能を担ってもよい。また、前記正孔輸送層3の厚さは、各画素共通でもよいし、干渉を合わせる上で、色に応じて膜厚を変えてもよい。   As the hole transport layer 3, a known material can be suitably used. For example, a triphenyldiamine derivative, an oxodiazole derivative, a polyphylyl derivative, a stilbene derivative, and the like can be used, but are not limited thereto. The organic light emitting layer 4 may also serve as a hole transport layer, or a stacked body of a hole injection layer and a hole transport layer, that is, a plurality of layers may serve as the hole transport layer 3. Further, the thickness of the hole transport layer 3 may be common to each pixel, or the thickness may be changed according to the color in order to match interference.

有機発光層4としては、公知の発光材料を何れも好適に用いることができる。発光材料は、単体で有機発光層として機能する材料を用いてもよいし、ホスト材料と発光ドーパントや電荷輸送ドーパント、発光補助ドーパントなどとの混合系として機能する材料を用いてもよい。また、有機発光層4は各画素において表示する色に応じて異なる材料を用いる。   As the organic light emitting layer 4, any known light emitting material can be suitably used. As the light emitting material, a material that functions as an organic light emitting layer by itself may be used, or a material that functions as a mixed system of a host material and a light emitting dopant, a charge transport dopant, a light emission assisting dopant, or the like may be used. The organic light emitting layer 4 uses a different material depending on the color displayed in each pixel.

電子輸送層5としては、公知の材料を好適に用いることができる。例えば、アルミキノリノール誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェニルキノキサリン誘導体、シロール誘導体、フェナントロリン誘導体等、が挙げられるがこれらに限定されるものではない。   A known material can be suitably used for the electron transport layer 5. Examples include, but are not limited to, aluminum quinolinol derivatives, oxadiazole derivatives, triazole derivatives, phenylquinoxaline derivatives, silole derivatives, phenanthroline derivatives, and the like.

電子注入層7としては、何を用いてもよい。例えば、アルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物やフッ化物や炭酸塩を単層で用いてもよいし、電子輸送材料に前記アルカリ金属やアルカリ土類金属の化合物をドープして用いてもよい。ちなみに、電子注入層7に含まれるアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属又はこれらの化合物の、前記電圧調整層での拡散性が、前記共通の電子輸送層の拡散性よりも小さいものを用いてもよい。これらのアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属又はこれらの化合物が前記電子輸送層へ拡散することにより、前記電子輸送層の導電率が上昇し、電圧が低下することがある。拡散性のより低い電圧調整層を前記電子輸送層と電子注入層との間に設けることで、前記電子輸送層への拡散を抑制し、電子輸送層の導電率を抑えて、電圧を上げることができる。   Any material may be used as the electron injection layer 7. For example, an alkali metal or alkaline earth metal oxide, fluoride or carbonate may be used in a single layer, or the electron transport material may be doped with the alkali metal or alkaline earth metal compound. . Incidentally, an alkali metal or alkaline earth metal contained in the electron injection layer 7 or a compound thereof having a diffusivity in the voltage adjustment layer smaller than that of the common electron transport layer may be used. . When these alkali metal or alkaline earth metal or a compound thereof diffuses into the electron transport layer, the conductivity of the electron transport layer may increase and the voltage may decrease. By providing a voltage adjustment layer having a lower diffusibility between the electron transport layer and the electron injection layer, the diffusion to the electron transport layer is suppressed, the conductivity of the electron transport layer is suppressed, and the voltage is increased. Can do.

本実施形態では、前記電子輸送層5、電子注入層7を備えるが、これに限定されるものではなく、別の実施形態として1層で両方の機能を兼ねてもよいし、複数の層がその機能を担ってもよい。また、陰極材料中にアルカリ金属等の低仕事関数物質を含有し、該陰極8から電子の注入が支障なく行なわれる場合や、有機発光層4の材料が電子注入に適している場合には、別途電子輸送層5、電子注入層7は備えなくてもよい。この場合、陰極8が各画素共通の電子注入層であるとする。   In the present embodiment, the electron transport layer 5 and the electron injection layer 7 are provided. However, the present invention is not limited to this. As another embodiment, one layer may serve both functions, and a plurality of layers may be provided. It may be responsible for that function. Further, when the cathode material contains a low work function substance such as an alkali metal and electrons are injected from the cathode 8 without any trouble, or when the material of the organic light emitting layer 4 is suitable for electron injection, Separately, the electron transport layer 5 and the electron injection layer 7 may not be provided. In this case, it is assumed that the cathode 8 is an electron injection layer common to each pixel.

陰極8は、例示した図1のようにITOなどの透明電極を使用してトップエミッション素子としてもよいし、アルミニウム(Al)などの反射電極を使用してボトムエミッション素子としてもよいし、特に限定されない。   The cathode 8 may be a top emission element using a transparent electrode such as ITO as illustrated in FIG. 1, or may be a bottom emission element using a reflective electrode such as aluminum (Al), and is particularly limited. Not.

さらに、本実施形態では、基板側に陽極、反対側に陰極を設ける構成で説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、基板側に陰極、反対側に陽極を設ける構成でもよい。   Further, in the present embodiment, the description has been given with the configuration in which the anode is provided on the substrate side and the cathode is provided on the opposite side, but the present invention is not limited to this, and the configuration in which the cathode is provided on the substrate side and the anode is provided on the opposite side. Good.

以下、実施例を用いて、本発明についてさらに詳細に説明する。但し、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

<実施例1>
図1に示す構造のR(赤)、G(緑)、B(青)の3色の有機EL素子(画素)を有する多色有機EL素子アレイを以下に示す方法で作製する。本実施例で用いる有機化合物の化学式を化1、化2、化3に示す。
<Example 1>
A multicolor organic EL element array having three colors of organic EL elements (pixels) of R (red), G (green), and B (blue) having the structure shown in FIG. 1 is produced by the following method. Chemical formulas of organic compounds used in this example are shown in Chemical Formula 1, Chemical Formula 2, and Chemical Formula 3.

Figure 2009147065
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公知のフォトリソグラフィー技術を用いて、基板1上に不図示のスイッチング素子及び配線を形成する。その上に、スパッタリング法にて膜厚100nmのアルミニウムと膜厚20nmのITOとの積層膜を形成してパターニングすることで、画素ごとに分割され、不図示のスイッチング素子を介して、画素ごとに独立に駆動する陽極2を形成する。   Switching elements and wirings (not shown) are formed on the substrate 1 using a known photolithography technique. On top of that, a laminated film of 100 nm thick aluminum and 20 nm thick ITO is formed and patterned by sputtering, so that it is divided for each pixel, and for each pixel via a switching element (not shown). The anode 2 that is driven independently is formed.

さらに、ポリイミド樹脂により不図示の素子分離膜を形成する。これをイソプロピルアルコール(IPA)で超音波洗浄し、次いで、煮沸洗浄後乾燥する。さらに、UV/オゾン洗浄してから有機化合物を真空蒸着により成膜する。   Further, an element isolation film (not shown) is formed from polyimide resin. This is subjected to ultrasonic cleaning with isopropyl alcohol (IPA) and then dried after boiling and drying. Further, after UV / ozone cleaning, an organic compound is deposited by vacuum deposition.

始めに、シャドウマスクを用いて、Bの正孔輸送層3cとして、HT−1を真空蒸着法にて20nmの膜厚に成膜する。蒸着時の真空度は1×10-4Pa、成膜レートは0.3nm/secとする。引き続き、Bの有機発光層4cとして、ホストとしてEM−1を、ドーパントとしてEM−2を、体積比が95:5になるように共蒸着し、35nmの膜厚に成膜する。 First, using a shadow mask, HT-1 is deposited to a thickness of 20 nm as a B hole transport layer 3c by vacuum deposition. The degree of vacuum during vapor deposition is 1 × 10 −4 Pa and the film formation rate is 0.3 nm / sec. Subsequently, as the organic light emitting layer 4c of B, EM-1 as a host and EM-2 as a dopant are co-evaporated so as to have a volume ratio of 95: 5, and a film having a thickness of 35 nm is formed.

シャドウマスクを交換し、Rの正孔輸送層3aとして、HT−1を真空蒸着法にて60nmの膜厚に成膜する。引き続きRの有機発光層4aとして、ホストとしてEM−5を、ドーパントとしてEM−6、EM−7を体積比80:4:16となるように共蒸着し、50nmの膜厚に成膜する。   The shadow mask is replaced, and HT-1 is deposited to a thickness of 60 nm by vacuum deposition as the R hole transport layer 3a. Subsequently, as R organic light emitting layer 4a, EM-5 as a host, EM-6 and EM-7 as dopants are co-deposited so that the volume ratio is 80: 4: 16, and a film having a thickness of 50 nm is formed.

別のシャドウマスクを用いて、Gの正孔輸送層3bとして、HT−1を真空蒸着法にて30nmの膜厚に成膜する。引き続きGの有機発光層4bとして、ホストとしてEM−3を、ドーパントとしてEM−4を体積比90:10になるように共蒸着し、30nmの膜厚に成膜する。   Using another shadow mask, HT-1 is formed as a G hole transport layer 3b to a thickness of 30 nm by vacuum deposition. Subsequently, as a G organic light emitting layer 4b, EM-3 as a host and EM-4 as a dopant are co-deposited so as to have a volume ratio of 90:10 to form a film having a thickness of 30 nm.

さらに、同じシャドウマスクを用いて、Gの有機発光層4b上にのみ、電圧調整層6として、公知のAlq3を10nmの膜厚に成膜する。蒸着時の真空度は1×10-4Pa、成膜レートは0.3nm/secとする。 Further, using the same shadow mask, a known Alq3 film having a thickness of 10 nm is formed as the voltage adjustment layer 6 only on the G organic light emitting layer 4b. The degree of vacuum during vapor deposition is 1 × 10 −4 Pa and the film formation rate is 0.3 nm / sec.

共通の電子輸送層5としてバソフェナントロリン(Bphen:ET−1と略す)を真空蒸着法にて10nmの膜厚に成膜する。蒸着時の真空度は1×10-4Pa、成膜レートは0.3nm/secとする。 As the common electron transport layer 5, bathophenanthroline (Bphen: ET-1) is formed to a thickness of 10 nm by vacuum deposition. The degree of vacuum during vapor deposition is 1 × 10 −4 Pa and the film formation rate is 0.3 nm / sec.

共通の電子注入層7を形成する。ホストとしてET−1を、アルカリ金属化合物のドーパントとして炭酸セシウムを共蒸着にて40nmの膜厚に成膜する。蒸着時の真空度は1×10-4Pa、成膜レートは炭酸セシウムを0.009nm/secとし、ET−1を0.3nm/secとする。 A common electron injection layer 7 is formed. ET-1 as a host and cesium carbonate as a dopant of an alkali metal compound are formed into a film thickness of 40 nm by co-evaporation. The degree of vacuum during vapor deposition is 1 × 10 −4 Pa, the film formation rate is 0.009 nm / sec for cesium carbonate, and 0.3 nm / sec for ET-1.

別のチャンバーに移動させ、ITOをスパッタ法にて40nmの膜厚に成膜し陰極8を形成する。最後に、窒素雰囲気下で基板1に乾燥剤を備えるガラスキャップを貼り付けて封止し、多色有機EL素子アレイを得る。   The cathode 8 is formed by moving to another chamber and depositing ITO with a film thickness of 40 nm by sputtering. Finally, a glass cap provided with a desiccant is attached to the substrate 1 in a nitrogen atmosphere and sealed to obtain a multicolor organic EL element array.

<比較例1>
上記実施例1と略同様にして、比較例1の多色有機EL素子アレイを得る。つまり、比較例1では、Gの有機発光層の上に電圧調整層を設けず、また、Gの正孔輸送層として、HT−1を10nmの膜厚に成膜し、その上に正孔輸送層として従来知られているN,N’−α−ジナフチルベンジジン(α−NPD)を20nmの膜厚に成膜する。その他の構成は実施例1と同様である。
<Comparative Example 1>
A multicolor organic EL element array of Comparative Example 1 is obtained in substantially the same manner as in Example 1. That is, in Comparative Example 1, the voltage adjustment layer is not provided on the G organic light emitting layer, and HT-1 is formed to a thickness of 10 nm as the G hole transport layer, and the hole is formed thereon. N, N′-α-dinaphthylbenzidine (α-NPD), which is conventionally known as a transport layer, is formed to a thickness of 20 nm. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

上記実施例1の多色有機EL素子アレイを発光させると、250cd/m2の白色発光させるために必要な電圧は、R、G、Bともに4.1Vであり、同一の電源供給線で駆動することができ、多色有機EL素子アレイのコストを低減できる。しかも、面内の輝度ばらつきによる表示品位の低下も見られない。 When the multicolor organic EL element array of Example 1 is made to emit light, the voltage necessary for emitting white light of 250 cd / m 2 is 4.1 V for all of R, G, and B, and is driven by the same power supply line. The cost of the multicolor organic EL element array can be reduced. In addition, no deterioration in display quality due to in-plane luminance variations is observed.

また、Gの有機EL素子を10mA/cm2で連続駆動させて耐久特性を測定すると、半減時間は4000時間であり、比較例1の多色有機EL素子アレイに比べ、耐久特性も優れている。 Further, when the durability characteristic was measured by continuously driving the organic EL element of G at 10 mA / cm 2 , the half-life was 4000 hours, which is superior to the multicolor organic EL element array of Comparative Example 1. .

上記比較例1の多色有機EL素子アレイを発光させると、250cd/m2の白色発光させるために必要な電圧は、R、G、Bともに4.1Vである。Gの有機EL素子を10mA/cm2で連続駆動させて耐久特性を測定すると、半減時間は2000時間であり、耐久特性が大幅に悪化する。 When the multicolor organic EL element array of Comparative Example 1 is caused to emit light, the voltage required for emitting white light of 250 cd / m 2 is 4.1 V for all of R, G, and B. When the organic EL element of G is continuously driven at 10 mA / cm 2 and the durability characteristic is measured, the half time is 2000 hours, and the durability characteristic is greatly deteriorated.

本発明の多色有機EL素子アレイは、各種ディスプレイに好適に用いることができる。ディスプレイとはテレビやパソコンの表示部や電子機器に搭載される表示部といった画像表示装置のことである。電子機器に搭載される表示部として好ましくは車内の表示部であったり、デジタルカメラの画像表示部であったり、あるいは複写機やレーザービームプリンタといった事務機器の操作パネルを挙げることができる。   The multicolor organic EL element array of the present invention can be suitably used for various displays. A display is an image display device such as a display unit of a television or a personal computer or a display unit mounted on an electronic device. The display unit mounted on the electronic device is preferably a display unit in a car, an image display unit of a digital camera, or an operation panel of office equipment such as a copying machine or a laser beam printer.

本発明の一実施形態を表す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing showing one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 陽極
3 正孔輸送層
4 発光層
5 電子輸送層
6 電圧調整層
7 電子注入層
8 陰極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Anode 3 Hole transport layer 4 Light emitting layer 5 Electron transport layer 6 Voltage adjustment layer 7 Electron injection layer 8 Cathode

Claims (10)

陽極及び陰極と、前記陽極と前記陰極との間に挟まれ、少なくとも画素ごとに複数の色に塗り分けられた有機発光層と、複数の画素に渡って形成された共通の電子輸送層とを少なくとも備える多色有機EL素子アレイにおいて、
最も駆動電圧の低い画素の前記有機発光層よりも陰極側に電圧調整層が設けられていることを特徴とする、多色有機EL素子アレイ。
An anode and a cathode, an organic light emitting layer sandwiched between the anode and the cathode and coated in a plurality of colors at least for each pixel, and a common electron transport layer formed over the plurality of pixels In at least a multicolor organic EL element array,
A multicolor organic EL element array, wherein a voltage adjustment layer is provided on the cathode side of the organic light emitting layer of the pixel having the lowest driving voltage.
前記複数の色の画素は赤、緑、青からなり、緑色画素に前記電圧調整層が設けられていることを特徴とする、請求項1に記載の多色有機EL素子アレイ。   2. The multicolor organic EL element array according to claim 1, wherein the pixels of the plurality of colors are red, green, and blue, and the voltage adjustment layer is provided in a green pixel. 3. 前記電圧調整層が設けられた画素の発光領域は、前記有機発光層の中心よりも正孔輸送層側であることを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の多色有機EL素子アレイ。   3. The multicolor organic EL device according to claim 1, wherein a light emitting region of the pixel provided with the voltage adjustment layer is closer to a hole transport layer than a center of the organic light emitting layer. array. 前記電圧調整層は、前記共通の電子輸送層と、前記有機発光層との間に設けられていることを特徴とする、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の多色有機EL素子アレイ。   4. The multicolor organic material according to claim 1, wherein the voltage adjustment layer is provided between the common electron transport layer and the organic light emitting layer. 5. EL element array. 前記電圧調整層は、前記共通の電子輸送層よりも陰極側に設けられていることを特徴とする、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の多色有機EL素子アレイ。   4. The multicolor organic EL element array according to claim 1, wherein the voltage adjustment layer is provided on a cathode side with respect to the common electron transport layer. 5. 前記電圧調整層の電子親和力は、前記有機発光層に含まれる材料の中で最も大きい電子親和力よりも小さく、かつ前記電子輸送層の電子親和力よりも小さいことを特徴とする、請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の多色有機EL素子アレイ。   The electron affinity of the voltage adjustment layer is smaller than the largest electron affinity among the materials contained in the organic light emitting layer and smaller than the electron affinity of the electron transport layer. Item 6. The multicolor organic EL element array according to any one of Items 5. 前記電圧調整層の電子親和力は、前記有機発光層に含まれる材料の中で最も大きい電子親和力よりも大きく、かつ前記電子輸送層の電子親和力よりも大きいことを特徴とする、請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の多色有機EL素子アレイ。   The electron affinity of the voltage adjustment layer is larger than the largest electron affinity among the materials contained in the organic light emitting layer and larger than the electron affinity of the electron transport layer. Item 6. The multicolor organic EL element array according to any one of Items 5. アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属又はこれらの化合物を含む電子注入層が設けられていることを特徴とする、請求項1に記載の多色有機EL素子アレイ。   The multicolor organic EL element array according to claim 1, further comprising an electron injection layer containing an alkali metal, an alkaline earth metal, or a compound thereof. 前記電圧調整層の、前記アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属又はこれらの化合物の拡散性は、前記共通の電子輸送層の拡散性よりも小さいことを特徴とする、請求項8に記載の多色有機EL素子アレイ。   9. The multicolor organic material according to claim 8, wherein the voltage adjusting layer has a diffusivity of the alkali metal or alkaline earth metal or a compound thereof smaller than that of the common electron transport layer. EL element array. スイッチング素子を各画素に備えており、各画素の駆動方式は、発光期間を制御することにより階調を制御する方式であることを特徴とする、請求項1に記載の多色有機EL素子アレイ。   2. The multicolor organic EL element array according to claim 1, wherein each pixel includes a switching element, and a driving method of each pixel is a method of controlling gradation by controlling a light emission period. .
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