JP2006196238A - 有機エレクトロルミネセンス表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】屋外用モバイル・デイスプレイとして使用した場合においても視認性を確保でき、消費電力を低減した有機エレクトロルミネセンス表示装置及びその製造法を提供する。
【解決手段】陽極１０２と陰極１１４両電極の間に挟持された複数の発光層１０６、１０９、１１２から成るエレクトロルミネセンス表示部において、各々の発光層下部に輸送層１０４，１０７，１１０を設け、前記各々の輸送層１０４，１０７，１１０の中にゲート電極１０５，１０８，１１１を形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）表示装置、及び製造方法に関する。特に単一駆動電圧で、屋外での視認性を高め、低消費電力で、寿命改善をしたことを特徴とするモニター、ＴＶ等に適したフルカラーの発光が得られる縦型ＴＦＴ内蔵の有機エレクトロルミネセンス表示装置及びその製造方法に関する。

近年、波長の異なる発光層を複数個有しているエレクトロルミネセンス素子が発明されている。特許文献１に示されている構造を図３に示す。厚み０．７ｍｍの透明ガラス基板１０の上にＩＴＯ（インジウム―スズ酸化物）をスパッタにより陽極１を形成し、真空蒸着装置により、ＩＴＯ陽極１の上にホール輸送層１１を形成する。このホール輸送層１１の上にホスト層「ＤＰＶＢｉ」にドーパント「ＢＣｚＶＢｉ」を１質量％ドープして蒸着し青色発光層の有機発光材料３ａを形成し、その上に「Ａｌｑ３」を蒸着して電子輸送層１２を形成し、陰極２を形成する。

同様に、ホール輸送層１１の上にホスト層「Ａｌｑ３」にドーパント「Ｃｏｕｍａｒｉｎ６」を１質量％ドープしたものを蒸着して緑色発光の有機発光材料３ｂが形成される。この上に「Ａｌｑ３」を蒸着して電子輸送層１２を形成し、陰極２を形成する。

更に、ホール輸送層１１を形成した後、ホスト層「Ａｌｑ３」にドーパント「ＤＣＪＴＢ」を１質量％ドープしたものを蒸着して赤色発光材料３ｃを形成する。その上に「Ａｌｑ３」を蒸着して電子輸送層１２を形成し、陰極２を形成した。
特開２００２−１６４１７０号公報

しかし、上記表示装置では、各ピクセルをストライプ状に形成しているため、青＋緑＋赤のフルカラーエレクトロルミネセンス表示部が大きくなる第１の欠点があった。更に、有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子をモバイル・デイスプレイとして使用した場合自発光であるため、屋外での、視認性が悪いという第２の欠点があった。また視認性を上げるため、通電電流を上げると消費電力が増え、通電電流の増加に比例して寿命が短くなる第３の欠点があった。

本発明はこの様な従来の欠点を考慮し、屋外用モバイル・デイスプレイとして使用した場合においても視認性を確保でき、消費電力を低減した有機エレクトロルミネセンス表示装置及びその製造法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の本発明では、陽極と陰極両電極の間に挟持された複数の発光層から成るエレクトロルミネセンス発光部において、各々の発光層下部に輸送層を設け、前記各々の輸送層の中にゲート電極を形成した。

請求項２の本発明では、陽極と陰極両電極の間に挟持された複数の発光層から成るエレクトロルミネセンス発光部において、各々の発光層下部に輸送層を設け、前記各々の輸送層の中に複数のゲート電極を陽極側に光吸収層、陰極側に光反射層にて形成した。

請求項３の本発明では、発光層を３層以上備え、各発光層は発光性有機物質のエネルギーバンドギャップの値が陰極側より順に大きくなるように発光性有機物質がドープされたものである。

請求項４の本発明では、発光層を３層以上備え、各発光層は発光性有機物質のエネルギーバンドギャップの値が陰極側より順に大きくなるように発光性有機物質がドープされ、間にバンドギャップの一番小さい発光層を挟んだ。

請求項５の本発明では、前記有機エレクトロルミネセンス発光部は陽極と陰極の間にホール輸送層、輸送層１、発光層１、輸送層２、発光層２、輸送層３、発光層３、電子輸送層よりなる。

請求項６の本発明では、前記発光層１を青色、発光層２を緑色、発光層３を赤色としたものである。

請求項７の本発明では、前記発光層１を青色、発光層２を赤色、発光層３を緑色としたものである。

請求項８の本発明では、前記発光層は「Ａｌｑ３」を含む。

請求項９の本発明では、前記発光層が互いに異なる発光スペクトルを有する。

請求項１０の本発明では、前記発光層の組み合わせにより発光色が青色光、緑色光、赤色光である。

請求項１１の本発明では、前記発光層の組み合わせにより発光色が白色光である。

請求項１２の本発明では、前記発光層に挟まれる輸送層の巾を変えることにより発光層の光量を調整した。

請求項１３の本発明では、基板上に、ドレイン電極及びソース電極、両電極の間に挟持された複数の発光層から成るエレクトロルミネセンス発光部において、各々の発光層下部に輸送層を設け、前記各々の輸送層の中にゲート電極を形成した。

請求項１４の本発明では、基板上に、ドレイン電極及びソース電極、両電極の間に挟持された複数の発光層から成るエレクトロルミネセンス発光部において、各発光層は発光性有機物質のエネルギーバンドギャップの値がソース電極側より順に大きくなるように発光性有機物質がドープされた。

請求項１５の本発明では、基板上に、ドレイン電極及びソース電極、両電極の間に挟持された複数の発光層から成るエレクトロルミネセンス発光部において、各発光層は発光性有機物質のエネルギーバンドギャップの値がソース電極側より順に大きくなるように発光性有機物質がドープされ、間にバンドギャップの一番小さい発光層を挟んだ。

請求項１６の本発明では、前記エレクトロルミネセンス発光部はドレイン電極及びソース電極の間にホール輸送層、輸送層１、発光層１、輸送層２、発光層２、輸送層３、発光層３、電子輸送層よりなる。

請求項１７の本発明では、前記発光層１を青色、発光層２を緑色、発光層３を赤色とした。

請求項１８の本発明では、前記発光層１を青色、発光層２を赤色、発光層３を緑色とした。

請求項１９の本発明では、前記発光層は「Ａｌｑ３」を含む。

請求項２０の本発明では、前記発光層が互いに異なる発光スペクトルを有する。

請求項２１の本発明では、前記発光層の組み合わせにより発光色が青色光、緑色光、赤色光である。

請求項２２の本発明では、前記発光層の組み合わせにより発光色が白色光である。

請求項２３の本発明では、前記発光層に挟まれる輸送層の巾を変えることにより、発光層の光量を調整した。

請求項２４の本発明では、前記陽極またはドレイン電極を光透過性電極で形成した。

請求項２５の本発明では、前記陰極またはソース電極を表示部全面に形成し、金属電極で形成した。

請求項２６の本発明では、前記陰極またはソース電極を表示部全面に形成し、保護層とした。

請求項２７の本発明では、陽極と陰極両電極の間に挟持された複数の発光層から成るエレクトロルミネセンス発光部において、各々の発光層下部に輸送層を設け、前記各々の輸送層の中にゲート電極を形成し、光を陽極側から取り出した。

請求項２８の本発明では、基板上に、ドレイン電極及びソース電極、両電極の間に挟持された複数の発光層から成るエレクトロルミネセンス発光部において、各々の発光層下部に輸送層を設け、前記各々の輸送層の中にゲート電極を形成し、光を基板側から取り出した。

請求項２９の本発明では、基板上に、ドレイン電極または陽極と、ソース電極または陰極と、両電極の間に挟持された複数の発光層とから成るエレクトロルミネセンス発光部において前記ドレイン電極または陽極と、前記ソース電極または陰極との間に、単一の駆動電圧を加えた。

請求項３０の本発明では、基板上に、ドレイン電極または陽極と、ソース電極または陰極と、両電極の間に挟持された複数の発光層とから成るエレクトロルミネセンス発光部において前記ドレイン電極または陽極と、前記ソース電極または陰極との間に、同一の駆動電流を加えた。

請求項３１の本発明では、基板上に、ドレイン電極または陽極と、ソース電極または陰極と、両電極の間に挟持された複数の発光層とを形成する工程と、各々の発光層下部に輸送層を設ける工程と、前記各々の輸送層の中にゲート電極を形成する工程と、前記ドレイン電極または陽極を光透過性金属層で形成する工程と、前記ソース電極または陰極を金属層で形成する工程とからなる。

請求項３２の本発明では、前記陽極はスパッタにより形成され、前記陰極は蒸着にて形成された。

請求項３３の本発明では、前記ドレイン電極はスパッタにより形成され、前記ソース電極は蒸着にて形成された。

本発明の有機エレクトロルミネセンス表示装置及びその製造方法によれば、複数の発光層の下部に輸送層を形成することにより発光層を選択でき、輸送層の形状により発光領域を指定できる。輸送層により発光部間のスペースを小さくできることにより高精細度化ができる。

また、これらの輸送層の中にゲート電極を挿入することにより電子とホールの再結合をコントロールして、基板側から／又は陽極側から光を取り出すことにより光取り出し効率を上げる事ができる。

そして、ゲート電極により光吸収層、光反射層を形成する事により、屋外においても視認性を上げ、出力の高出力化を可能とする。また、各輸送層の幅をコントロールすることにより、フルカラー発光させた時の色度特性の改善ができる。

更に、各発光層は常にドレイン電極（または陽極）、ソース電極（または陰極）に加えられた電圧によりバイアスされている。その結果、各発光層が同じ時間通電されることにより、カラーシフトの少ない表示部を形成できる。

そして、複数層を積層した発光部の構造により寿命改善と消費電力低減が可能となるとともに、単一の駆動電圧で使用できる有機エレクトロルミネセンス表示装置及びその製造方法を提供することができる。

以下、図１の断面図に従い、本発明を実施するための最良の形態１に係る有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）表示装置１００を説明する。図１において、ガラス基板１０１の上にスパッタリング法により、ＩTＯ（酸化インジウム）透明陽極１０２を形成する。ＩＴＯ透明陽極１０２の上に「ＣｕＰｃ」を厚さ２０ｎｍ蒸着し、「ＣｕＰｃ」の上にＭＴＤＡＴＡから成るホール輸送層１０３を形成する。

このホール輸送層１０３の上に「ＮＢＰ」を２００Å厚に蒸着し、ＬＵＭＯ２．３Ｖ，ＨＯＭＯ５．５ｅＶ，エネルギーバンドギャップ３．２ｅＶのホール輸送層１（１０４）下部を形成する。ホール輸送層１（１０４）下部の上には、マスク１を用いてＡｌによるゲート１（１０５）を形成する。ゲート１（１０５）の上には「ＮＢＰ」を２００Å厚に蒸着し、ホール輸送層１（１０４）上部を形成する。

ホール輸送層１（１０４）上部の上には、ＬＵＭＯ２．６ｅＶ，ＨＯＭＯ５．３ｅＶエネルギーバンドギャップ２．７ｅＶのホスト層「ＢＡｌｑ」にドーパント「Ｐｅｒｙｌｅｎｅ」を１重量％ドープしたものを、厚さ５００Å蒸着して、青色発光の有機発光材料により青色発光層１０６を形成する。

青色発光層１０６の上には、「ＮＢＰ」を図１に示すようにマスク２を用いて２００Å厚に蒸着し、ホール輸送層２（１０７）下部を形成する。ホール輸送層２（１０７）の上には、マスク３を用いてＡｌによるゲート２（１０８）を形成する。

ゲート２（１０８）の上には、マスク２を用いて「ＮＢＰ」を２００Å厚に蒸着し、ホール輸送層２（１０７）上部を形成する。ホール輸送層２（１０７）上部の上には、ホスト層「Ａｌｑ３」にＬＵＭＯ２．９ｅＶ，ＨＯＭＯ５．３ｅＶエネルギーバンドギャップ２．３６ｅＶの緑色ドーパント「Ｃｏｕｍａｒｉｎ６」を１重量％ドープした緑色発光層１０９を５００Å蒸着して形成する。

緑色発光層１０９の上には、「ＮＢＰ」を図１に示すようにマスク４を用いて２００Å厚に蒸着し、ホール輸送層３（１１０）下部を形成する。ホール輸送層３（１１０）の上には、マスク５を用いてＡｌによるゲート３（１１１）を形成する。

ゲート３（１１１）の上には、マスク４を用いて「ＮＢＰ」を２００Å厚に蒸着し、ホール輸送層３（１１０）上部を形成する。ホール輸送層３（１１０）上部の上には、ホスト層「Ａｌｑ３」にＬＵＭＯ３．２ｅＶ，ＨＯＭＯ５．３ｅＶエネルギーバンドギャップ２．１ｅＶの赤色ドーパント「ＤＣＪＴＢ」を１重量％ドープしたものを厚さ２００Å蒸着して赤色発光層１１２を形成する。

赤色発光層１１２の上に、ＬＵＭＯ２．６ｅＶ，ＨＯＭＯ６．３ｅＶエネルギーバンドギャップ３．７ｅＶの「ＰＢＤ」を２００Å蒸着して電子輸送層１１３を形成する。この電子輸送層１１３の上に、フッ化リチウム「ＬｉＦ」を厚さ５Å蒸着し、フッ化リチウムの上にＡｌを厚さ１５００Å蒸着にて陰極１１４を形成する。

本発明において、陽極１０２、陰極１１４が従来の金属層で形成されている所に特徴がある。また陽極１０２を通って基板１０１側から光が外部に取り出されるところに特徴がある。基板１０１側から光が外部に取り出されるため、光の外部取り出し効率が高くなる。

ここで、陽極１０２に正電圧、陰極１１４に負電圧を印加すると、ホール輸送層１０３を介して発光層１０６、１０９，１１２に輸送されたホールと、電子輸送層１１３を介して輸送された電子が、青色発光層１０６内、緑色発光層１０９内、又赤色発光層１１２内にて再結合して発光を行なう。

ここで、本発明のフルカラー有機エレクトロルミネセンス表示装置１００においては、３層に形成された発光部１０６、１０９、１１２において、発光層のホスト層とドーパントのＬＵＭＯバンドギャップエネルギー差は０．３ｅＶ以上となるためドーパント層が発光する。

更には、３層の各発光層間に、ホール輸送層１（１０４）、ホール輸送層２（１０７）、ホール輸送層３（１１０）を挟んでいるところに特徴がある。各発光層は間に、ホール輸送層１（１０４）とホール輸送層２（１０７）を挟んで「ＢＡｌｑ」１層と、更にはホール輸送層３（１１０）を挟んで「Ａｌｑ」２層が連続して形成されることを特徴とする。

ホール輸送層１（１０４）、ホール輸送層２（１０７）、ホール輸送層３（１１０）はホールを通し、電子を通さない。そのため、ホール輸送層１（１０４）は電子が下方へ移動せず、ホールはホール輸送層１（１０４）を通って陰極１１４へ進む。その結果、陰極１１４からの電子と、ホール輸送層１（１０４）を通ったホールはホール輸送層１（１０４）上部で再結合するため、青色発光層１０６はホール輸送層１（１０４）上部でホール輸送層２（１０７）を除いた部分で青色発光する。

ホール輸送層２（１０７）は陰極１１４から注入された電子を通さなく、ホール輸送層２（１０７）は陽極１０２から輸送されたホールを通す。そのため、緑色発光層１０９はホール輸送層２（１０７）上部でホール輸送層３（１１０）を除いた部分で緑色発光する。

陰極１１４から注入された電子は陽極１０２に向かって進むが、ホール輸送層３（１１０）は電子を通さない。陽極１０２から注入されたホールはホール輸送層３（１１０）を通すため、赤色発光層１１２はホール輸送層３（１１０）上部で電子とホールが再結合して赤色発光する。

青色材料は他の緑、赤色材料などに比べてエネルギーバンドギャップが大きいため、電荷注入が悪くなる傾向がある。（電荷注入のためのエネルギー障壁が高い）本発明においてエネルギーバンドギャップが大きい青色発光層１０６を陽極１０２上部のホール輸送層１０３の上に配置した所に特徴がある。

ホール輸送層１０３の上に位置するため、青色発光層１０６の電荷注入が悪くなることはない。更に、青色発光層の上部に形成された緑、赤色発光層のホスト層は電子輸送層１１３と同じ、又は同類の電子輸送層材料で構成される。そのため、電子の輸送についても効率が良い。

また、各発光層は多層化されて形成されるが、ホール輸送層１（１０４）、ホール輸送層２（１０７）、ホール輸送層３（１１０）で発光色の異なる層が選択される所に本発明の特徴がある。

すなわち、陽極１０２から一番離れている赤色発光層１１２においても、ホール輸送層１（１０４）、ホール輸送層２（１０７）、ホール輸送層３（１１０）を通してホールが輸送される。赤色発光層１１２上部には電子輸送層１１３があり電子が輸送されるため、再結合効率が良い構成となっている。

このため、図１において青色光１１７、緑色光１１６、赤色光１１５は、基板１０１側より取り出され、赤、緑、青をカラーフィルターと白色発光層を用いて得る場合に比べ、カラーフィルターによる吸収がないため約３倍の明るさを得ることができる。

従来の白色発光層を用いる場合の約１／３の電流で同一光量を得ることができる。また３層を重ねて形成することにより、単層のエレクトロルミネセンス素子の膜厚バラッキに比べ、膜厚のバラッキが小さくなることによる発光効率のバラッキを改善し、消費電流が１／３になることより電流バラッキ、寿命バラッキを改善する。駆動電圧も青色、緑色、赤色を個別に発光させて得られる白色素子に比べ、３層が重なっているため、単一の駆動電圧でよく、従来の図３に比べ、駆動が容易で回路を省略できる。

また、図３の青色、緑色、赤色を個別に発光させて得られる白色素子に比べ、ベタで発光するため、例えば発光巾０．５ｍｍ、ピッチ０．５ｍｍにする必要がない。そのため、発光面積を１／２にできる。これにより１／２の面積で同一の発光量を得ることができるため、高精細度化、高輝度化ができる。

更に、本発明における第２の特徴はホール輸送層１（１０４）、ホール輸送層２（１０７）、ホール輸送層３（１１０）には、図１に示すようにゲート電極１（１０５）、ゲート電極２（１０８）、ゲート電極３（１１１）がＡｌで形成されるところにある。同様にＡｌで形成される陰極１１４との間に光閉じ込め構造を形成したことに特徴がある。

陽極１０２はドレイン電極として働き、陰極１１４はソース電極としても働く。ドレイン電極１０２、ソース電極１１４とゲート電極１（１０５）、ゲート電極２（１０８）、ゲート電極３（１１１）により縦型ＴＦＴとして動作するところに特徴がある。

ドレイン電極１０２、ソース電極１１４に印加された電圧によりバイアスされゲート電極１（１０５）、ゲート電極２（１０８）、ゲート電極３（１１１）に印加される電圧により、青色光１１７、緑色光１１１６、赤色光１１５の出力はコントロールされる。このため発光色に関係なく同一の電流が流れるため経時変化による色差が目立たなくなる。

次に、図２の断面図に従い、本発明を実施するための最良の形態２に係る有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）表示装置２００を説明する。図２において、ガラス基板１０１の上にスパッタリング法により、ＩTＯ（酸化インジウム）透明陽極１０２を形成する。ＩＴＯ透明陽極１０２の上に「ＣｕＰｃ」を厚さ２０ｎｍ蒸着し、「ＣｕＰｃ」の上にＭＴＤＡＴＡから成るホール輸送層１０３を形成する。

このホール輸送層１０３の上に「ＮＢＰ」を２００Å厚に蒸着し、ＬＵＭＯ２．３Ｖ，ＨＯＭＯ５．５ｅＶ，エネルギーバンドギャップ３．２ｅＶのホール輸送層４（２０４）下部を形成する。

ホール輸送層４（２０４）下部の上にはマスク１を用いてＣｒによるゲート４（２０５）下部、Ａｌによるゲート４（２０５）上部、ゲート４（２０５）の上には「ＮＢＰ」を２００Å厚に蒸着し、ホール輸送層４（２０４）上部を形成する。

ホール輸送層４（２０４）上部の上には、ＬＵＭＯ２．６ｅＶ，ＨＯＭＯ５．３ｅＶエネルギーバンドギャップ２．７ｅＶのホスト層「ＢＡｌｑ」にドーパント「Ｐｅｒｙｌｅｎｅ」を１重量％ドープしたものを、厚さ５００Å蒸着して、青色発光の有機発光材料により青色発光層１０６を形成する。

青色発光層１０６の上には、「ＮＢＰ」を図２に示すようにマスク２を用いて２００Å厚に蒸着しホール輸送層５（２０７）下部を形成する。ホール輸送層５（２０７）下部の上には、マスク３を用いてＣｒによるゲート５（２０８）下部、Ａｌによるゲート５（２０８）上部の上にはマスク２を用いて「ＮＢＰ」を２００Å厚に蒸着し、ホール輸送層５（２０７）上部を形成する。

ホール輸送層５（２０７）上部の上には、ホスト層「Ａｌｑ３」にＬＵＭＯ２．９ｅＶ，ＨＯＭＯ５．３ｅＶエネルギーバンドギャップ２．３６ｅＶの緑色ドーパント「Ｃｏｕｍａｒｉｎ６」を１重量％ドープした緑色発光層１０９を５００Å蒸着して形成する。

緑色発光層１０９の上には、「ＮＢＰ」を図２に示すようにマスク４を用いて２００Å厚に蒸着し、ホール輸送層６（２１０）下部を形成する。ホール輸送層６（２１０）の上には、マスク５を用いてＣｒによるゲート６（２１１）下部を形成する。

Ａｌによるゲート６（２１１）上部の上には、マスク４を用いて「ＮＢＰ」を２００Å厚に蒸着しホール輸送層６（２１０）上部を形成する。ホール輸送層６（２１０）上部の上には、ホスト層「Ａｌｑ３」にＬＵＭＯ３．２ｅＶ，ＨＯＭＯ５．３ｅＶエネルギーバンドギャップ２．１ｅＶの赤色ドーパント「ＤＣＪＴＢ」を１重量％ドープしたものを厚さ２００Å蒸着して赤色発光層１１２を形成する。

赤色発光層１１２の上に、ＬＵＭＯ２．６ｅＶ，ＨＯＭＯ６．３ｅＶエネルギーバンドギャップ３．７ｅＶの「ＰＢＤ」を２００Å蒸着して電子輸送層１１３を形成する。この電子輸送層１１３の上に、フッ化リチウム「ＬｉＦ」を厚さ５Å蒸着し、フッ化リチウムの上にＡｌを厚さ１５００Å蒸着にて陰極１１４を形成する。

本発明において、陽極１０２、陰極１１４が従来と同じ金属層で形成されているところに特徴がある。また陽極１０２を通って基板１０１側から光が外部に取り出されるところに特徴がある。基板１０１側から光が外部に取り出されるため、光の外部取り出し効率が高くなる。

ここで、陽極１０２に正電圧、陰極１１４に負電圧を印加すると、ホール輸送層１０３を介して発光層１０６、１０９，１１２に輸送されたホールと、電子輸送層１１３を介して輸送された電子が、青色発光層１０６内、緑色発光層１０９内、又赤色発光層１１２内にて再結合して発光を行なう。

ここで、本発明のフルカラー有機エレクトロルミネセンス表示装置２００においては、３層に形成された発光部１０６、１０９、１１２において、発光層のホスト層とドーパントのＬＵＭＯバンドギャップエネルギー差は０．３ｅＶ以上となる。そのため、ドーパント層が発光する。

更には、３層の各発光層間に、ホール輸送層４（２０４）、ホール輸送層５（２０７）、ホール輸送層６（２１０）を挟んでいるところに特徴がある。各発光層は間に、ホール輸送層４（２０４）とホール輸送層５（２０７）を挟んで「ＢＡｌｑ」１層と、更にはホール輸送層６（２１０）を挟んで「Ａｌｑ」２層が連続して形成されることを特徴とする。

ホール輸送層４（２０４）、ホール輸送層５（２０７）、ホール輸送層６（２１０）はホールを通し、電子を通さない。そのため、ホール輸送層４（２０４）は電子が下方へ移動せず、ホールはホール輸送層４（２０４）を通って陰極１１４へ進む。

その結果、陰極１１４からの電子とホール輸送層４（２０４）を通ったホールは、ホール輸送層４（２０４）上部で再結合するため、青色発光層１０６はホール輸送層４（２０４）上部で青色発光する。

ホール輸送層５（２０７）は陰極１１４から注入された電子を通さなく、ホール輸送層５（２０７）は陽極１０２から輸送されたホールを通す。そのため、緑色発光層１０９はホール輸送層５（２０７）上部でホール輸送層６（２１０）を除いた部分で緑色発光する。

陰極１１４から注入された電子は陽極１０２に向かって進むがホール輸送層６（２１０）は電子を通さない。陽極１０２から注入されたホールはホール輸送層６（２１０）を通すため、赤色発光層１１２はホール輸送層６（２１０）上部で、電子とホールが再結合して赤色発光する。

青色材料は他の緑、赤色材料などに比べてエネルギーバンドギャップが大きいため、電荷注入が悪くなる傾向がある。（電荷注入のためのエネルギー障壁が高い）本発明においてエネルギーバンドギャップが大きい青色発光層１０６を、陽極１０２上部のホール輸送層１０３の上に配置した所に特徴がある。

ホール輸送層１０３の上に位置するため、青色発光層１０６の電荷注入が悪くなることはない。更に、青色発光層の上部に形成された緑、赤色発光層のホスト層は電子輸送層１１３と同じ、又は同類の電子輸送層材料で構成される。そのため、電子の輸送についても効率が良い。

また、各発光層は多層化されて形成されるが、ホール輸送層４（２０４）、ホール輸送層５（２０７）、ホール輸送層６（２１０）で発光色の異なる層が選択される所に本発明の特徴がある。

陽極１０２から一番離れている赤色発光層１１２においても、ホール輸送層４（２０４）ホール輸送層５（２０７）、ホール輸送層６（２１０）を通してホールが輸送され、赤色発光層１１２上部には電子輸送層１１３があり電子が輸送されるため、再結合効率が良い構成となっている。

このため図２において、青色光２１７、緑色光２１６、赤色光２１５は、基板１０１側より取り出され、赤、緑、青をカラーフィルターと白色発光層を用いて得る場合に比べ、カラーフィルターによる吸収がないため、約３倍の明るさを得ることができる。従来の白色発光層を用いる場合の約１／３の電流で同一光量を得ることができる。

また、３層を重ねて形成することにより、単層のエレクトロルミネセンス素子の膜厚バラッキに比べ、膜厚のバラッキが小さくなることによる発光効率のバラッキを改善する。消費電流が１／３になることより、電流バラッキ、寿命バラッキを改善する。

駆動電圧も青色、緑色、赤色を個別に発光させて得られる白色素子に比べ、３層が重なっているため、単一の駆動電圧でよく、従来の図３に比べ、駆動が容易で回路を省略できる。
また、図３の青色、緑色、赤色を個別に発光させて得られる白色素子に比べ、ベタで発光するため、例えば発光巾０．５ｍｍ、ピッチ０．５ｍｍにする必要がないので、発光面積を１／２にできる。これにより１／２の面積で同一の発光量を得ることができるため、高精細度化、高輝度化ができる。

更に、本発明における第２の特徴は、ホール輸送層４（２０４）、ホール輸送層５（２０７）、ホール輸送層６（２１０）には図２に示すようにゲート電極４（２０５）、ゲート電極５（２０８）、ゲート電極６（２１１）がマスク１、マスク３、マスク５を用いてＣｒによるゲート下部、Ａｌによるゲート上部として形成される。そのため、基板１０１、陽極１０２を通して、入光する外光はＣｒによるゲート下部にて吸収される。その結果、白色表示後の低階調である黒色表示を特別な駆動方式にすることなく、定電圧駆動のままで駆動できる。そのため、大画面表示に適するとともに、ＬＣＤ用のＩＣをそのまま使用できるので、経済性にも優れる。

また、ゲート部上部はＡｌで形成されるため、同様にＡｌで形成される陰極１１４との間に光閉じ込め構造を形成し、発光出力を上げることができる。これにより外光の吸収とゲート間より出力される光の増加により、屋外用表示装置としてモバイル用途に使用できる。

そして陽極１０２はドレイン電極として働き、陰極１１４はソース電極としても働く。ドレイン電極１０２、ソース電極１１４とゲート電極４（２０５）、ゲート電極５（２０８）、ゲート電極６（２１１）により縦型ＴＦＴとして動作するところに特徴がある。

ドレイン電極１０２、ソース電極１１４に印加された電圧によりバイアスされゲート電極４（２０５）、ゲート電極５（２０８）、ゲート電極６（２１１）に印加される電圧により、青色光２１７、緑色光２１６、赤色光２１５の出力はコントロールされる。

また、青色発光層の下部にホール輸送層１０３を持ち、緑、赤色発光層のホスト層は電子輸送層と同一なため、電子の移動も改善されるため移動度も改善される。

この様に、図１、図２で示したものは共に、ゲート電極と陰極間を光閉じ込め構造とすることにより、トップオープン構造、及び光の内部反射により約３倍の高出力化ができる。そして、輸送層の導入により移動度の改善が約２倍となる。更に、発光層を連続３層として間にバリア層を挟まない。そのため、駆動電圧を従来構造では７．２ｅＶ（赤２．１ｅＶ＋緑２．４ｅＶ＋赤２．１ｅＶ＝７．２ｅＶ）を青の２．７ｅＶ（緑２．４ｅＶ、赤２．１ｅＶ共に青２．７ｅＶに含まれるため）の低電圧で良い。その結果、寿命改善７．２／２．７＝約２．７倍となる。

更に、電流密度が３層を重ねることにより約３倍、ピクセル間の隙間を無くすことにより２倍の密度にすることができる。そのため、合わせて約６倍より寿命を３×２×２．７×６≒１００倍とすることができる。その結果、従来１０００時間の寿命のものを、１０００×１００＝１０万時間（約１０年）の寿命とすることができる。

尚、ここにおいて上記呼称にて記載材料の正式名称は以下の通りである。
・「ＰＢＤ」・・２−（４−ビフェニルイル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール
・「ＮＢＰ」・・Ｎ，Ｎ’−Ｄｉ（（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ−１−ｙｌ）−Ｎ，
Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）
・「Ａｌｑ３」・・Ｔｒｉｓ（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎａｔｏ）
ａｌｕｍｉｎｕｍ
・「ＤＣＪＴＢ」・・（２−（１，１−Ｄｉｍｅｔｈｙｌｅｔｈｙｌ）−６−（２−（２，３，６，７−ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏ−１，１，７，７−ｔｅｒｔｒａｍｅｔｈｙｌ−１Ｈ，５Ｈ−ｂｅｎｚｏ［ｉｊ］ｑｕｉｎｏｌｉｚｉｎ−９−ｙｌ）ｅｔｈｅｎｙｌ）−４Ｈ−ｐｙｒａｎ−４−ｙｌｉｄｅｎｅ）ｐｒｏｐａｎｅｄｉｎｉｔｒｉｌｅ．
・「Ｃｏｕｍａｒｉｎ６」・・３−（２−Ｂｅｎｚｏｔｈｉａｚｏｌｙｌ）−７−（ｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）ｃｏｕｍａｒｉｎ．
・「ＢＡｌｑ」・・（１，１’−Ｂｉｓｐｈｅｎｙｌ−４−Ｏｌａｔｏ）ｂｉｓ（２−ｍｅｔｈｙｌ−８−ｑｕｉｎｏｌｉｎｐｌａｔｅ−Ｎ１，０８）Ａｌｕｍｉｎｕｍ．
「ＴＰＤ」・・（４、４‘、４“−ｔｒｉｓ（３−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｎｉｎｅ）
「ＭＴＤＡＴＡ」・・（４，４‘−ｂｉｓ（３−ｍｅｎｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）ｂｉｐｈｅｎｙｌ）
尚、本発明は、上記最良の形態１，２に限定されるものではなく、本発明の趣旨にもとづいて種々の変形をすることが可能であり、それらは本発明の範囲から除外するものではない。

本発明ではガラス基板を用いた例を示したが、プラスチック基板等についても適用できる。基板を薄膜金属として表示装置を形成後、プラスチックベース材に張り合わせしてもよい。

本発明では輸送層としてホール輸送層を用いた例を示したが、ホスト層の特性に合わせて電子輸送層を用いた場合についても適用でき、更にホール輸送層と電子輸送層の両方を用いてもよい。

本発明では３層のフルカラーエレクトロルミネセンス表示装置について説明を行なったが、基板１０１、陽極１０２、陰極１１４の両電極を除いた１つの表示装置ユニットとしてｎ段積層することにより同一光量の場合、駆動電流は１／（２〜３）ｎとなるため消費電流、及び消費電力の削減ができる。

また、本発明は蛍光発光による有機エレクトロルミネセンス表示装置について説明を行ったが、燐光発光を行なう有機エレクトロルミネセンス表示装置についても適用行なうことができる。

本発明を実施するための最良の形態１に係る有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）表示装置１００の断面図である。 本発明を実施するための最良の形態２に係る有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）表示装置２００の断面図である。 従来の有機エレクトロルミネセンス素子の基本的な構成を示す概略図である。

符号の説明

１００ 有機エレクトロルミネセンス表示装置
１０１ 基板
１０２ 陽極
１０３ ホール輸送層
１０４ 輸送層
１０５ ゲート電極１
１０６ 青色発光層
１０７ 輸送層２
１０８ ゲート電極２
１０９ 緑色発光層
１１０ 輸送層３
１１１ ゲート電極３
１１２ 赤色発光層
１１３ 電子輸送層
１１４ 陰極
１１５ 赤色出力光
１１６ 緑色出力光
１１７ 青色出力光

Claims (33)

1. 陽極と陰極両電極の間に挟持された複数の発光層から成るエレクトロルミネセンス発光部において、各々の発光層下部に輸送層を設け、前記各々の輸送層の中にゲート電極を形成したことを特徴とする有機エレクトロルミネセンス表示装置。
2. 陽極と陰極両電極の間に挟持された複数の発光層から成るエレクトロルミネセンス発光部において、各々の発光層下部に輸送層を設け、前記各々の輸送層の中に複数のゲート電極を陽極側に光吸収層、陰極側に光反射層にて形成したことを特徴とする有機エレクトロルミネセンス表示装置。
3. 発光層を３層以上備え、各発光層は発光性有機物質のエネルギーバンドギャップの値が陰極側より順に大きくなるように発光性有機物質がドープされたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
4. 発光層を３層以上備え、各発光層は発光性有機物質のエネルギーバンドギャップの値が陰極側より順に大きくなるように発光性有機物質がドープされ、間にバンドギャップの一番小さい発光層を挟んだことを特徴とする請求項１または請求項２に項記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
5. 前記有機エレクトロルミネセンス発光部は陽極と陰極の間にホール輸送層、輸送層１、発光層１、輸送層２、発光層２、輸送層３、発光層３、電子輸送層よりなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
6. 前記発光層１を青色、発光層２を緑色、発光層３を赤色としたことを特徴とする請求項１、２，３、５のいずれか一つに記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
7. 前記発光層１を青色、発光層２を赤色、発光層３を緑色としたことを特徴とする請求項１、２，４、５のいずれか一つに記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
8. 前記発光層は「Ａｌｑ３」を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
9. 前記発光層が互いに異なる発光スペクトルを有することを特徴とする請求項１乃至〜５のいずれか一つに記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
10. 前記発光層の組み合わせにより発光色が青色光、緑色光、赤色光であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
11. 前記発光層の組み合わせにより発光色が白色光であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
12. 前記発光層に挟まれる輸送層の巾を変えることにより発光層の光量を調整したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
13. 基板上に、ドレイン電極及びソース電極、両電極の間に挟持された複数の発光層から成るエレクトロルミネセンス発光部において、各々の発光層下部に輸送層を設け、前記各々の輸送層の中にゲート電極を形成したことを特徴とする有機エレクトロルミネセンス表示装置。
14. 基板上に、ドレイン電極及びソース電極、両電極の間に挟持された複数の発光層から成るエレクトロルミネセンス発光部において、各発光層は発光性有機物質のエネルギーバンドギャップの値がソース電極側より順に大きくなるように発光性有機物質がドープされたことを特徴とする請求項１３に記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
15. 基板上に、ドレイン電極及びソース電極、両電極の間に挟持された複数の発光層から成るエレクトロルミネセンス発光部において、各発光層は発光性有機物質のエネルギーバンドギャップの値がソース電極側より順に大きくなるように発光性有機物質がドープされ、間にバンドギャップの一番小さい発光層を挟んだことを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
16. 前記エレクトロルミネセンス発光部はドレイン電極及びソース電極の間にホール輸送層、輸送層１、発光層１、輸送層２、発光層２、輸送層３、発光層３、電子輸送層よりなることを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか一つに記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
17. 前記発光層１を青色、発光層２を緑色、発光層３を赤色としたことを特徴とする請求項１３、１４、１６のいずれか一つに記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
18. 前記発光層１を青色、発光層２を赤色、発光層３を緑色としたことを特徴とする請求項１３、１５、１６のいずれか一つに記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
19. 前記発光層は「Ａｌｑ３」を含むことを特徴とする請求項１３乃至１８のいずれか一つに記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
20. 前記発光層が互いに異なる発光スペクトルを有することを特徴とする請求項１３乃至１８のいずれか一つに記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
21. 前記発光層の組み合わせにより発光色が青色光、緑色光、赤色光であることを特徴とする請求項１３乃至２０のいずれか一つに記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
22. 前記発光層の組み合わせにより発光色が白色光であることを特徴とする請求項１３乃至２１のいずれか一つに記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
23. 前記発光層に挟まれる輸送層の巾を変えることにより、発光層の光量を調整したことを特徴とする請求項１３乃至２２のいずれか一つに記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
24. 前記陽極またはドレイン電極を光透過性電極で形成したことを特徴とする請求項１乃至２３のいずれか一つに記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
25. 前記陰極またはソース電極を表示部全面に形成し、金属電極で形成したことを特徴とする請求項１乃至２４のいずれか一つに記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
26. 前記陰極またはソース電極を表示部全面に形成し、保護層としたことを特徴とする請求項１乃至２５のいずれか一つに記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
27. 陽極と陰極両電極の間に挟持された複数の発光層から成るエレクトロルミネセンス発光部において、各々の発光層下部に輸送層を設け、前記各々の輸送層の中にゲート電極を形成し、光を陽極側から取り出したことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一つに記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
28. 基板上に、ドレイン電極及びソース電極、両電極の間に挟持された複数の発光層から成るエレクトロルミネセンス発光部において、各々の発光層下部に輸送層を設け、前記各々の輸送層の中にゲート電極を形成し光を基板側から取り出したことを特徴とする請求項１３乃至２６のいずれか一つに記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
29. 基板上に、ドレイン電極または陽極と、ソース電極または陰極と、両電極の間に挟持された複数の発光層とから成るエレクトロルミネセンス発光部において前記ドレイン電極または陽極と、前記ソース電極または陰極との間に、単一の駆動電圧を加えたことを特徴とする有機エレクトロルミネセンス表示装置。
30. 基板上に、ドレイン電極または陽極と、ソース電極または陰極と、両電極の間に挟持された複数の発光層とから成るエレクトロルミネセンス発光部において前記ドレイン電極または陽極と、前記ソース電極または陰極との間に、同一の駆動電流を加えたことを特徴とする有機エレクトロルミネセンス表示装置。
31. 基板上に、ドレイン電極または陽極と、ソース電極または陰極と、両電極の間に挟持された複数の発光層とを形成する工程と、各々の発光層下部に輸送層を設ける工程と、前記各々の輸送層の中にゲート電極を形成する工程と、前記ドレイン電極または陽極を光透過性金属層で形成する工程と、前記ソース電極または陰極を金属層で形成する工程とからなることを特徴とする有機エレクトロルミネセンス表示装置の製造方法。
32. 前記陽極はスパッタにより形成され、前記陰極は蒸着にて形成されたことを特徴とする請求項３１項記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置の製造方法。
33. 前記ドレイン電極はスパッタにより形成され、前記ソース電極は蒸着にて形成されたことを特徴とする請求項３１項記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置の製造方法。

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