JP2013214496A - 有機el装置の製造方法、有機el装置、電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】発光効率に優れ高い表示品質を有する有機EL装置の製造方法、有機EL装置、及び電子機器を提供すること。
【解決手段】本発明の有機EL装置の製造方法は、陽極24と陰極25との間に発光層64を有する発光素子を複数備え、液相プロセスを用いて発光層64を形成する工程と、発光層64と陰極25との間において発光層64に接して、気相プロセスを用いて中間層74を形成する工程と、を備え、中間層74は発光層64に含まれる低分子のホスト材料を含むことを特徴とする。
【選択図】図4
【解決手段】本発明の有機EL装置の製造方法は、陽極24と陰極25との間に発光層64を有する発光素子を複数備え、液相プロセスを用いて発光層64を形成する工程と、発光層64と陰極25との間において発光層64に接して、気相プロセスを用いて中間層74を形成する工程と、を備え、中間層74は発光層64に含まれる低分子のホスト材料を含むことを特徴とする。
【選択図】図4
Description
本発明は有機エレクトロルミネッセンス(EL;Electro-Luminescence)装置の製造方法、有機EL装置、電子機器に関する。
上記有機EL装置は、陽極と陰極との間に有機発光材料からなる発光層が挟持された構造を有している。有機EL装置の製造方法としては、例えば、特許文献1に記載のように、印刷法及び蒸着法の互いのメリットを採用した製造方法が用いられる。
例えば、まず、赤(R)、緑(G)、青(B)の発光色に対応する塗り分け性を考慮して、材料使用効率の高い印刷法によって発光層まで形成する。次に、有機材料からなる緩衝層を蒸着法によって形成する。該有機材料は、発光層に対する電子注入性、ホールブロック性を確保するために電子注入材料を用いることが好ましいとされている。これにより、長い発光寿命を有する有機EL素子(発光素子)を効率的に形成することができるとしている。
しかしながら、印刷法によって形成された発光層と、蒸着法によって形成された緩衝層との界面において十分な親和性が得られず、発光層への電子の輸送がスムーズに行われないため、ダークスポットの発生や発光面積が縮小するという問題があった。また、電子輸送性を高めるための膜を発光層と緩衝層との間に配置してダークスポットが改善されたとしても、効率的に発光させることができないという課題がある。
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。
[適用例1]本適用例に係わる有機EL装置の製造方法は、陽極と陰極との間に発光層を有する発光素子を複数備えた有機EL装置の製造方法であって、液相プロセスを用いて前記発光層を形成する工程と、前記発光層と前記陰極との間において前記発光層に接して、気相プロセスを用いて中間層を形成する工程と、を備え、前記中間層は前記発光層に含まれる低分子のホスト材料を含むことを特徴とする。
本適用例によれば、液相プロセスで形成された発光層と気相プロセスで形成された陰極との間に、発光層に含まれる低分子のホスト材料を含む気相プロセスで形成された中間層が発光層に接して配置される。したがって、塗布膜である発光層と陰極との間に、例えば気相プロセスで形成された電子輸送層を挟む場合に比べて、中間層は発光層に対する親和性が優れているので、陰極から発光層に電子の輸送をスムーズに行うことができる。よって、ダークスポットの発生や発光面積が縮小することを抑えることが可能となり、優れた発光効率を有する有機EL装置を製造することができる。なお、発光効率とは、電流効率または外部量子効率のことを指す。
[適用例2]本適用例に係わる有機EL装置の製造方法は、第1陽極と共通陰極との間に第1発光層を有する第1発光素子と、第2陽極と前記共通陰極との間に第2発光層を有する第2発光素子とを備えた有機EL装置の製造方法であって、液相プロセスを用いて前記第1発光層を形成する工程と、前記第1発光層と前記共通陰極との間及び前記第2陽極と前記共通陰極との間に、気相プロセスを用いて前記第2発光層を前記第1発光素子と前記第2発光素子とに跨って形成する工程と、前記第1発光層と前記第2発光層との間において前記第1発光層に接して、気相プロセスを用いて中間層を前記第1発光素子と前記第2発光素子とに跨って形成する工程と、を備え、前記中間層は、前記第1発光層に含まれる低分子のホスト材料を含むことを特徴とする。
本適用例によれば、第1発光素子において、第1陽極と共通陰極との間に、液相プロセスで形成された第1発光層と気相プロセスで形成された第2発光層とを有していても、中間層は第1発光層に対する親和性に優れているので、第1発光層を選択的に発光させることができる。つまり、第1発光素子では第1発光層が発光し、第2発光素子では第2発光層が発光する有機EL装置を、第1発光層と第2発光層とを塗り分けすることなく、液相プロセスと気相プロセスとを利用して、効率的に製造することが可能な有機EL装置の製造方法を提供することができる。
[適用例3]上記適用例に係わる有機EL装置の製造方法では、前記第1陽極と前記第1発光層との間及び前記第2陽極と前記中間層との間において、前記第1陽極及び前記第2陽極に接して、液相プロセスを用いて正孔注入層を形成する工程と、前記正孔注入層と前記第1発光層との間において前記正孔注入層に接して、液相プロセスを用いて第1正孔輸送層を形成する工程と、前記中間層と前記第2発光層との間に、気相プロセスを用いて第2正孔輸送層を前記第1発光素子と前記第2発光素子とに跨って形成する工程と、を備え、前記第2発光層は、前記第2正孔輸送層に接して形成されることが好ましい。
この方法によれば、液相プロセスで形成された第1発光層には、同じく液相プロセスで形成された第1正孔輸送層が接し、気相プロセスで形成された第2発光層には、同じく気相プロセスで形成された第2正孔輸送層が接しているので、それぞれの発光層において効率よく正孔が注入される。したがって、第1発光層及び第2発光層における高い発光効率を実現できる。
この方法によれば、液相プロセスで形成された第1発光層には、同じく液相プロセスで形成された第1正孔輸送層が接し、気相プロセスで形成された第2発光層には、同じく気相プロセスで形成された第2正孔輸送層が接しているので、それぞれの発光層において効率よく正孔が注入される。したがって、第1発光層及び第2発光層における高い発光効率を実現できる。
[適用例4]上記適用例に係わる有機EL装置の製造方法では、前記中間層と前記第2正孔輸送層との間において前記中間層に接して、気相プロセスを用いてキャリア調整層を形成する工程をさらに備え、前記キャリア調整層は、電子輸送性を有する金属化合物を含むことが好ましい。
この方法によれば、第1発光素子において、第1発光層と共通陰極の間に、中間層や第2発光層を有していても、中間層に接して形成されたキャリア調整層が電子輸送性を有しているため、第1発光層へ電子を効率的に輸送することができ、第1発光層における高い発光効率を実現できる。
この方法によれば、第1発光素子において、第1発光層と共通陰極の間に、中間層や第2発光層を有していても、中間層に接して形成されたキャリア調整層が電子輸送性を有しているため、第1発光層へ電子を効率的に輸送することができ、第1発光層における高い発光効率を実現できる。
[適用例5]上記適用例に係わる有機EL装置の製造方法において、前記金属化合物は、炭酸セシウムであることが好ましい。
この方法によれば、優れた電子輸送性を有するキャリア調整層を形成することができる。
この方法によれば、優れた電子輸送性を有するキャリア調整層を形成することができる。
[適用例6]上記適用例に係わる有機EL装置の製造方法において、前記第2正孔輸送層は、低分子の正孔輸送材料を含み、前記第2発光素子の前記第2陽極と前記中間層との間において前記正孔注入層に接して、液相プロセスを用いて前記低分子の正孔輸送材料を含む第3正孔輸送層を形成する工程をさらに備え、前記第3正孔輸送層を形成する工程は、前記第1発光層を形成する工程の後に行われることが好ましい。
この方法によれば、第2発光素子の正孔注入層と前記中間層との間に、第2正孔輸送層に含まれる低分子の正孔輸送材料を含んだ第3正孔輸送層が形成されるので、第2発光層への正孔の輸送性がさらに向上する。したがって、第2発光素子の第2発光層における高い発光効率を実現できる。また、第3正孔輸送層の形成は第1発光層が形成された後に液相プロセスで形成されるので、第1発光層を形成する前に第3正孔輸送層を形成する場合に比べて、第1発光層形成時の加熱等の乾燥プロセスによって低分子の正孔輸送材料が凝集して第3正孔輸送層の機能が低下することを防ぐことができる。
この方法によれば、第2発光素子の正孔注入層と前記中間層との間に、第2正孔輸送層に含まれる低分子の正孔輸送材料を含んだ第3正孔輸送層が形成されるので、第2発光層への正孔の輸送性がさらに向上する。したがって、第2発光素子の第2発光層における高い発光効率を実現できる。また、第3正孔輸送層の形成は第1発光層が形成された後に液相プロセスで形成されるので、第1発光層を形成する前に第3正孔輸送層を形成する場合に比べて、第1発光層形成時の加熱等の乾燥プロセスによって低分子の正孔輸送材料が凝集して第3正孔輸送層の機能が低下することを防ぐことができる。
[適用例7]上記適用例に係わる有機EL装置の製造方法において、第3陽極と前記共通陰極との間に第3発光層を有する第3発光素子をさらに備え、液相プロセスを用いて前記第3発光層を形成する工程を有し、前記第2発光層は、前記第1発光層と前記共通陰極との間及び前記第3発光層と前記共通陰極との間に形成され、前記第1発光層、前記第2発光層、前記第3発光層は、それぞれ異なる発光色を示すことを特徴とする。
この方法によれば、優れた発光効率を有すると共に、第1発光層、第2発光層、第3発光層をそれぞれ選択的に発光させることができる有機EL装置を製造することができる。
この方法によれば、優れた発光効率を有すると共に、第1発光層、第2発光層、第3発光層をそれぞれ選択的に発光させることができる有機EL装置を製造することができる。
[適用例8]上記適用例に係わる有機EL装置の製造方法において、赤色の発光色を示す前記第1発光層を形成し、青色の発光色を示す前記第2発光層を形成し、緑色の発光色を示す前記第3発光層を形成することが好ましい。
この方法によれば、優れた発光効率を有すると共にフルカラー表示が可能な有機EL装置を製造することができる。
この方法によれば、優れた発光効率を有すると共にフルカラー表示が可能な有機EL装置を製造することができる。
[適用例9]上記適用例に係わる有機EL装置の製造方法において、前記中間層の厚みは、1nm以上5nm以下であることが好ましい。
この方法によれば、中間層の厚みが上記範囲内に設定されているので、中間層を発光層と陰極あるいは共通陰極との間に形成することによる駆動電圧の上昇や発光効率の低下を抑えることができる。
この方法によれば、中間層の厚みが上記範囲内に設定されているので、中間層を発光層と陰極あるいは共通陰極との間に形成することによる駆動電圧の上昇や発光効率の低下を抑えることができる。
[適用例10]上記適用例に係わる有機EL装置の製造方法において、前記低分子のホスト材料は、電子輸送性を有することが好ましい。
この方法によれば、中間層が電子輸送性を有しているので、陰極あるいは共通陰極からの電子をよりスムーズに発光層に移動させることが可能となり、発光効率を向上させることができる。
この方法によれば、中間層が電子輸送性を有しているので、陰極あるいは共通陰極からの電子をよりスムーズに発光層に移動させることが可能となり、発光効率を向上させることができる。
[適用例11]上記適用例に係わる有機EL装置の製造方法において、前記液相プロセスは、機能層形成材料を含む機能液を液滴として吐出する液滴吐出法であることが好ましい。
この方法によれば、所望の領域に所定量の機能液を液滴として精度よく吐出できるので、所望の発光特性を有する有機EL装置を効率よく製造することができる。
この方法によれば、所望の領域に所定量の機能液を液滴として精度よく吐出できるので、所望の発光特性を有する有機EL装置を効率よく製造することができる。
[適用例12]本適用例に係わる有機EL装置は、基板に、陽極と、蒸着膜である陰極と、前記陽極と前記陰極との間に、塗布膜である発光層と、前記発光層と前記陰極との間に、前記発光層に接して、前記発光層に含まれる低分子のホスト材料を含む蒸着膜である中間層と、を有することを特徴とする。
本適用例によれば、塗付膜である発光層と蒸着膜である陰極との間に、発光層に含まれる低分子のホスト材料を含む蒸着膜である中間層が発光層に接して配置される。したがって、塗布膜である発光層と蒸着膜である陰極との間に、例えば蒸着膜である電子輸送層を挟む場合に比べて、中間層は発光層に対する親和性が優れているので、陰極から発光層に電子の輸送をスムーズに行うことができる。よって、ダークスポットの発生や発光面積が縮小することを抑えることが可能となり、優れた発光特性を有する有機EL装置を提供することができる。
[適用例13]本適用例に係わる有機EL装置は、基板に、第1陽極と蒸着膜である共通陰極との間に、塗布膜である第1発光層と蒸着膜である第2発光層とを有する第1発光素子と、第2陽極と前記共通陰極との間に前記第2発光層を有する第2発光素子と、前記第1発光層と前記第2発光層との間及び前記第2陽極と前記第2発光層との間に、前記第1発光層に接して前記第1発光素子と前記第2発光素子とに跨って形成され、前記第1発光層に含まれる低分子のホスト材料を含む蒸着膜である中間層と、を有することを特徴とする。
本適用例によれば、第1発光素子において、第1陽極と共通陰極との間に、塗布膜である第1発光層と蒸着膜である第2発光層とを有していても、中間層は第1発光層に対する親和性に優れているので、第1発光層を選択的に発光させることができる。つまり、第1発光素子では第1発光層が発光し、第2発光素子では第2発光層が発光する有機EL装置を、第1発光層と第2発光層とを塗り分けすることなく、液相プロセスと気相プロセスとを利用して、効率的に製造することが可能な有機EL装置を提供することができる。
[適用例14]上記適用例に係わる有機EL装置において、前記第1陽極と前記第1発光層との間及び前記第2陽極と前記中間層との間に、前記第1陽極及び前記第2陽極に接して、塗布膜である正孔注入層と、前記正孔注入層と前記第1発光層との間に、前記正孔注入層に接して、塗布膜である第1正孔輸送層と、前記中間層と前記第2発光層との間に、蒸着膜である第2正孔輸送層と、さらに備えることが好ましい。
この構成によれば、塗布膜である第1発光層には、同じく塗布膜である第1正孔輸送層が接し、蒸着膜である第2発光層には、同じく蒸着膜である第2正孔輸送層が接しているので、それぞれの発光層において効率よく正孔が注入される。したがって、第1発光層及び第2発光層における高い発光効率を実現できる。
この構成によれば、塗布膜である第1発光層には、同じく塗布膜である第1正孔輸送層が接し、蒸着膜である第2発光層には、同じく蒸着膜である第2正孔輸送層が接しているので、それぞれの発光層において効率よく正孔が注入される。したがって、第1発光層及び第2発光層における高い発光効率を実現できる。
[適用例15]上記適用例に係わる有機EL装置において、前記中間層と前記第2正孔輸送層との間に、前記中間層に接して、蒸着膜であるキャリア調整層をさらに備え、前記キャリア調整層は、電子輸送性を有する金属化合物を含むことが好ましい。
この構成によれば、第1発光素子において、第1発光層と共通陰極の間に、中間層や第2発光層を有していても、中間層に接して形成されたキャリア調整層が電子輸送性を有しているため、第1発光層へ電子を効率的に輸送することができ、第1発光層における高い発光効率を実現できる。
この構成によれば、第1発光素子において、第1発光層と共通陰極の間に、中間層や第2発光層を有していても、中間層に接して形成されたキャリア調整層が電子輸送性を有しているため、第1発光層へ電子を効率的に輸送することができ、第1発光層における高い発光効率を実現できる。
[適用例16]上記適用例に係わる有機EL装置において、前記第2正孔輸送層は、低分子の正孔輸送材料を含み、前記第2発光素子の前記第2陽極と前記中間層との間に、前記第2陽極に接して、塗布膜である前記低分子の正孔輸送材料を含む第3正孔輸送層をさらに備えることが好ましい。
この構成によれば、第2発光素子の正孔注入層と中間層との間に、第2正孔輸送層に含まれる低分子の正孔輸送材料を含んだ第3正孔輸送層が配置されているので、第2発光層への正孔の輸送性がさらに向上する。したがって、第2発光素子の第2発光層における高い発光効率を実現できる。
この構成によれば、第2発光素子の正孔注入層と中間層との間に、第2正孔輸送層に含まれる低分子の正孔輸送材料を含んだ第3正孔輸送層が配置されているので、第2発光層への正孔の輸送性がさらに向上する。したがって、第2発光素子の第2発光層における高い発光効率を実現できる。
[適用例17]上記適用例に係わる有機EL装置において、第3陽極と前記共通陰極との間に塗布膜である第3発光層を有する第3発光素子をさらに備え、前記第2発光層は、前記第1発光層と前記共通陰極との間及び前記第3発光層と前記共通陰極との間に形成され、前記第1発光層、前記第2発光層、前記第3発光層は、それぞれ異なる発光色を示すことを特徴とする。
この構成によれば、優れた発光効率を有すると共に、第1発光層、第2発光層、第3発光層をそれぞれ選択的に発光させることができる有機EL装置を提供できる。
この構成によれば、優れた発光効率を有すると共に、第1発光層、第2発光層、第3発光層をそれぞれ選択的に発光させることができる有機EL装置を提供できる。
[適用例18]上記適用例に係わる有機EL装置において、前記第1発光素子の前記第1発光層は赤色の発光色を示し、前記第2発光素子の前記第2発光層は青色の発光色を示し、前記第3発光素子の前記第3発光層は緑色の発光色を示すことが好ましい。
この構成によれば、優れた発光効率を有すると共にフルカラー表示が可能な有機EL装置を提供することができる。
この構成によれば、優れた発光効率を有すると共にフルカラー表示が可能な有機EL装置を提供することができる。
[適用例19]本適用例に係わる電子機器は、上記適用例に記載の有機EL装置の製造方法を用いて製造された有機EL装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、効率よく製造可能であって、優れた発光効率を有する有機EL装置を備えているので、コストパフォーマンスに優れた電子機器を提供することができる。
この構成によれば、効率よく製造可能であって、優れた発光効率を有する有機EL装置を備えているので、コストパフォーマンスに優れた電子機器を提供することができる。
[適用例20]本適用例に係わる電子機器は、上記適用例に記載の有機EL装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、優れた発光効率を有する有機EL装置を備えているので、見栄えのよい電子機器を提供することができる。
この構成によれば、優れた発光効率を有する有機EL装置を備えているので、見栄えのよい電子機器を提供することができる。
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示している。また、有機EL装置は、トップエミッション構造でもよいし、ボトムエミッション構造でもよい。本実施形態では、ボトムエミッション構造を例に説明する。
なお、以下の形態において、例えば「基板上に」と記載された場合、基板の上に接するように配置される場合、または基板の上に他の構成物を介して配置される場合、または基板の上に一部が接するように配置され、一部が他の構成物を介して配置される場合を表すものとする。
(第1実施形態)
<有機EL装置の構成>
図1は第1実施形態の有機EL装置の電気的な構成を示す等価回路図である。以下、第1実施形態の有機EL装置の構成を、図1を参照しながら説明する。
<有機EL装置の構成>
図1は第1実施形態の有機EL装置の電気的な構成を示す等価回路図である。以下、第1実施形態の有機EL装置の構成を、図1を参照しながら説明する。
図1に示すように、本実施形態の有機EL装置11は、複数の走査線12と、走査線12に対して交差する方向に延びる複数の信号線13と、信号線13に並行に延びる複数の電源線14とを備えている。そして、走査線12と信号線13とにより区画された領域が画素領域として構成されている。信号線13は、信号線駆動回路15に接続されている。また、走査線12は、走査線駆動回路16に接続されている。
各画素領域には、走査線12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(Thin Film Transistor)21と、このスイッチング用TFT21を介して信号線13から供給される画素信号を保持する保持容量22と、保持容量22によって保持された画素信号がゲート電極に供給される駆動用TFT23とが設けられている。更に、各画素領域には、駆動用TFT23を介して電源線14に電気的に接続したときに、電源線14から駆動電流が流れ込む陽極24と、陰極25と、この陽極24と陰極25との間に挟持された機能層26とが設けられている。
有機EL装置11は、陽極24と陰極25との間に発光層を含む機能層26を有する発光素子27を複数備えている。また、有機EL装置11は、複数の発光素子27で構成される表示領域を備えている。
この構成によれば、走査線12が駆動されてスイッチング用TFT21がオン状態になると、そのときの信号線13の電位が保持容量22に保持され、保持容量22に保持された電位の状態に応じて、駆動用TFT23のオン・オフ状態が決まる。そして、駆動用TFT23のチャネルを介して、電源線14から陽極24に電流が流れ、更に、機能層26を介して陰極25に電流が流れる。機能層26は、機能層26を流れる電流量に応じた輝度で発光する。
図2は第1実施形態の有機EL装置の構成を示す模式平面図である。以下、有機EL装置11の構成を、図2を参照しながら説明する。
図2に示すように、有機EL装置11は、基板31に表示領域32(図中一点鎖線の内側の領域)と非表示領域33(一点鎖線の外側の領域)とを有する構成になっている。表示領域32には、実表示領域32a(二点鎖線の内側の領域)とダミー領域32b(図中二点鎖線の外側の領域)とが設けられている。
実表示領域32a内には、光が射出されるサブ画素34がマトリックス状に配列されている。複数のサブ画素34の各々に、前述した発光素子27が設けられており、スイッチング用TFT21及び駆動用TFT23(図1参照)の動作に伴って、R(赤)、G(緑)、B(青)各色を発光する構成となっている。
ダミー領域32bには、主として各サブ画素34を発光させるための回路が設けられている。例えば、実表示領域32aの図中左辺及び右辺に沿うように走査線駆動回路16が配置されており、実表示領域32aの図中上辺に沿うように検査回路35が配置されている。
基板31の図中下辺には、フレキシブル基板36が設けられている。フレキシブル基板36には、各配線と接続された駆動用IC37が備えられている。
図3は第1実施形態の有機EL装置の構造を示す模式断面図である。以下、有機EL装置11の構造を、図3を参照しながら説明する。なお、図3は、各構成要素の断面的な位置関係を示すものであり、明示可能な尺度で表されている。
図3に示すように、有機EL装置11は、発光領域42において発光が行われるものであり、基板31と、基板31上に形成された回路素子層43と、回路素子層43上に形成された発光素子層44と、発光素子層44上に形成された陰極(共通陰極)25とを有する。基板31は、透明な例えばガラスやプラスチックなどの基板が用いられる。なお、有機EL装置11がトップエミッション構造である場合には、基板31は透明な基板だけでなく、不透明な例えばシリコンやセラミックスなどの基板を用いることができる。
回路素子層43には、基板31上にシリコン酸化膜(SiO2)からなる下地保護膜45が形成され、下地保護膜45上に駆動用TFT23が形成されている。詳しくは、下地保護膜45上に、ポリシリコン膜からなる島状の半導体膜46が形成されている。半導体膜46には、ソース領域47及びドレイン領域48が不純物の導入によって形成されている。そして、不純物が導入されなかった部分がチャネル領域51となっている。
更に、回路素子層43には、下地保護膜45及び半導体膜46を覆うシリコン酸化膜などからなる透明なゲート絶縁膜52が形成されている。ゲート絶縁膜52上には、アルミニウム(Al)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、タングステン(W)などの金属材料や金属材料の合金などが用いられたゲート電極53が形成されている。
ゲート絶縁膜52及びゲート電極53上には、透明な第1層間絶縁膜54、第2層間絶縁膜55が形成されている。第1層間絶縁膜54及び第2層間絶縁膜55は、例えば、シリコン酸化膜(SiO2)、チタン酸化膜(TiO2)などから構成されている。ゲート電極53は、半導体膜46のチャネル領域51に対応する位置に設けられている。
駆動用TFT23の半導体膜46のソース領域47は、ゲート絶縁膜52及び第1層間絶縁膜54を貫通して設けられたコンタクトホール56を介して、第1層間絶縁膜54上に形成された電源線14と電気的に接続されている。一方、ドレイン領域48は、ゲート絶縁膜52、第1層間絶縁膜54、第2層間絶縁膜55を貫通して設けられたコンタクトホール57を介して、第2層間絶縁膜55上に形成された陽極24と電気的に接続されている。
陽極24は、発光領域42ごとに形成されている。また、陽極24は、透明のITO(Indium Tin Oxide)膜からなり、例えば、平面的に略矩形状の形状となっている。サブ画素34の発光色に対応して、陽極24R,24G,24Bと呼ぶこともある。陽極24Rが本発明における第1陽極に相当し、陽極24Bが本発明における第2陽極に相当し、陽極24Gが本発明における第3陽極に相当する。
なお、回路素子層43には、図示しない保持容量及びスイッチング用のトランジスターが形成されている。また、上記したように、回路素子層43には、各陽極24R,24G,24Bに接続された駆動用のトランジスター(駆動用TFT23)が形成されている。
なお、回路素子層43には、図示しない保持容量及びスイッチング用のトランジスターが形成されている。また、上記したように、回路素子層43には、各陽極24R,24G,24Bに接続された駆動用のトランジスター(駆動用TFT23)が形成されている。
発光素子層44は、マトリックス状に配置された発光素子27を具備して基板31上に形成されている。詳述すると、発光素子層44は、陽極24上に形成された機能層26と、機能層26を区画するバンク(隔壁)62とを主体として構成されている。機能層26は、例えば、正孔注入層63(図4参照)、発光層64、発光層64に接して形成された中間層74などを含んで構成されている。
回路素子層43とバンク62との間には、絶縁層66が形成されている。絶縁層66としては、例えば、シリコン酸化膜(SiO2)などの無機材料が挙げられる。絶縁層66は、隣り合う陽極24間の絶縁性を確保すると共に、発光領域42の形状を所望の形状(例えば、トラック形状)にするために、陽極24の周縁部上に乗り上げるように形成されている。つまり、陽極24と絶縁層66とは、平面的に一部が重なるように配置された構造となっている。更に言い換えれば、絶縁層66は、発光領域42を除いた領域に形成されていることになる。
バンク62は、例えば、断面が傾斜面を有する台形状であり、発光領域42(発光素子27)を囲むように形成されている。つまり、囲まれた領域がバンク62の開口部67となる。バンク62の材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂などの耐熱性、耐溶剤性を有する有機材料が挙げられる。
正孔注入層63(図4参照)は、導電性高分子材料中にドーパントを含有する導電性高分子層からなる。このような正孔注入層は、例えば、ドーパントとしてポリスチレンスルホン酸を含有する3,4−ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT−PSS)などから構成することができる。
なお、図3には記載されていないが、正孔注入層63の上には正孔輸送層71が設けられている(図4参照)。発光層64は、正孔輸送層71の上に形成されており、エレクトロルミネッセンス現象を発現する有機発光物質の層である。発光層64の上には中間層74が形成され、その上には電子輸送層78(図4参照)などが形成される。機能層26の上方、バンク62上を含む基板31上の全体には、機能層26に接して陰極25が全面成膜(ベタ成膜)されている。
陰極25は、例えば、フッ化リチウム(LiF)層、カルシウム(Ca)層及びアルミニウム(Al)層を積層した構成や、マグネシウム銀(MgAg)などの合金を用いた構成を採用することができる。また、それ以外にも、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、銅、銀、金などの金属単体または合金を用いてもよい。また、炭酸セシウム(Cs2CO3)を用いるようにしてもよい。
陰極25の上には、水や酸素の浸入を防ぐための、樹脂などからなる封止部材38と、封止基板20とが積層されている。陽極24と、機能層26と、陰極25とによって発光素子27が構成されている。
陽極24と陰極25との間に電圧を印加することによって、発光層64に陽極24側から正孔が、また、陰極25側から電子が注入される。発光層64において、これらのキャリア(正孔・電子)が結合したときに生ずるエネルギーが光となって発光する。
<発光素子の構成>
図4は第1実施形態の有機EL装置における発光素子の構成を示す模式断面図である。以下、発光素子の構成を、図4を参照しながら説明する。
図4は第1実施形態の有機EL装置における発光素子の構成を示す模式断面図である。以下、発光素子の構成を、図4を参照しながら説明する。
図4に示すように、発光素子27は、基板31側から順に陽極24、正孔注入層63、正孔輸送層71、発光層64、中間層74、電子輸送層78、電子注入層79、陰極25を有している。
基板31は、発光素子27の支持体として用いられる。基板31は、前述したように例えば、ガラスまたはプラスチックなどが用いられる。なお、発光素子27の支持体として機能するものであれば、これらの材料に限定されない。
陽極24の材料としては、例えば、ITO、IZO(Indium Zinc Oxide)、In2O3、SnO2、フッ素添加SnO2、Sb添加SnO2、ZnO、Al添加ZnO、Ga添加ZnOなどの金属酸化物、Au、Pt、Ag、Cuまたはこれらを含む合金などが挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
陽極24の膜厚は、特に限定されないが、例えば、10nm以上、200nm以下程度であるのが好ましく、30nm以上、150nm以下程度であるのがより好ましい。
なお、有機EL装置11を、ボトムエミッション構造のディスプレイパネルとする場合、陽極24には光透過性が求められるため、上述した構成材料のうち、光透過性を有する金属酸化物が好適に用いられる。
正孔注入層63は、陽極24からの正孔注入を容易にする機能を有するものである。正孔注入層63の材料としては、後述する、正孔注入層63の形成工程において、液相プロセスを用いて形成し得るように、導電性高分子材料(または導電性オリゴマー材料)に電子受容性ドーパントを添加したイオン伝導性正孔注入材料が好適に用いられる。
このようなイオン伝導性正孔注入材料としては、例えば、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)−ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSS)のようなポリチオフォン系正孔注入材料や、ポリアニリン−ポリ(スチレンスルホン酸)(PANI/PSS)のようなポリアニリン系正孔注入材料や、オリゴアニリン誘導体と、電子受容性ドーパントとで塩を形成してなるオリゴアニリン系正孔注入材料が挙げられる。このような正孔注入層63の膜厚は、特に限定されないが、5nm以上、150nm以下程度であるのが好ましく、10nm以上、100nm以下程度であるのがより好ましい。
正孔輸送層71は、正孔注入層63から注入された正孔を発光層64まで輸送する機能を有する。また、正孔輸送層71は、発光層64から入って正孔輸送層71を通過する電子をブロックする機能を有する場合もある。
この正孔輸送層71の材料としては、液相プロセスを用いて形成し得るように、例えば、トリフェニルアミン系ポリマーなどのアミン系化合物が好適に用いられる。そのほかポリフルオレン誘導体(PF)やポリパラフェニレンビニレン誘導体(PPV)、ポリパラフェニレン誘導体(PPP)、ポリビニカルバゾール(PVK)、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシラン(PMPS)を含むポリシラン系などの高分子有機材料を用いることができる。
正孔輸送層71の膜厚は、特に限定されないが、5nm以上、100nm以下程度であるのが好ましく、10nm以上、50nm以下程度であるのがより好ましい。
発光層64は、発光材料から構成される。発光層64の構成において、陽極24と陰極25間に電圧を印加すると、発光層64に電荷が注入される。すると正孔と電子が再結合し、励起エネルギーが生成され該励起エネルギーが発光材料に移動して発光が得られる。
発光層64を構成する発光材料は、正孔や電子を輸送し再結合させるホスト材料と、ホスト材料から再結合した際に生ずるエネルギーを受け取り発光する若しくは、それ自身で正孔と電子の再結合が行われるドーパントとで構成されている。
発光層64を構成する発光材料は、正孔や電子を輸送し再結合させるホスト材料と、ホスト材料から再結合した際に生ずるエネルギーを受け取り発光する若しくは、それ自身で正孔と電子の再結合が行われるドーパントとで構成されている。
ホスト材料としては、CBP(4,4’−bis(9−dicarbazolyl)−2,2’−biphenyl)、BAlq(bis−(2−methyl−8−quinolinolate)−4−(phenylphenolate)aluminium)、mCP(N,N’−dicarbazolyl−3,5−benzene:CBP誘導体)、CDBP(4,4'−bis(9−carbazolyl)−2,2'−dimethyl−biphenyl)、DCB(N,N’−Dicarbazolyl−1,4−dimethene−benzene)、P06(2,7−bis(diphenylphosphine oxide)−9,9−dimethylfluorene)、SimCP(3,5−bis(9−carbazolyl)tetraphenylsilane)、UGH3(W−bis(triphenylsilyl)benzene)などがある。これのホスト材料はいずれも低分子の有機材料であり、電子輸送性を有する。本実施形態において、低分子とは、分子量が1000未満であることを言う。また、高分子とは、主要骨格が繰り返された構造を有し、分子量が1000以上であることを言う。
ドーパント材料は、燐光を発する燐光材料と、蛍光を発する蛍光材料とがあり、燐光材料としては、Ir(ppy)3(Fac−tris(2−phenypyridine)iridium)、Ppy2Ir(acac)(Bis(2−phenyl−pyridinato−N,C2)iridium(acetylacetone)、Bt2Ir(acac)(Bis(2−phenylbenxothiozolato−N,C2’)iridium(III)(acetylacetonate))、Btp2Ir(acac)(Bis(2−2'−benzothienyl)−pyridinato−N,C3)Iridium(acetylacetonate)、FIrpic(Iridium−bis(4,6difluorophenyl−pyridinato−N,C,2,)−picolinate)、Ir(pmb)3(Iridium−tris(1−phenyl−3−methylbenzimidazolin−2−ylidene−C,C(2)')、FIrN4(((Iridium(III)bis(4,6−difluorophenylpyridinato)(5−(pyridin−2−yl)−tetrazolate)、Firtaz((Iridium(III)bis(4,6−difluorophenylpyridinato)(5−(pyridine−2−yl)−1,2,4−triazo−late)、PtOEP(2,3,7,8,12,13,17,18−Octaethyl−21H,23H−porphine,platinum(II)、などがある。
蛍光材料としては、Alq3(8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウム,ルブレン、ペリレン、9,10−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン6、キナクリドンなどがある。
発光層64の膜厚は、特に限定されないが、10nm以上、150nm以下程度であるのが好ましく、20nm以上、100nm以下程度であるのがより好ましい。
中間層74は、発光層64に含まれる低分子のホスト材料を含み、発光層64に接して形成されている。また、中間層74は気相プロセス(蒸着法)を用いて形成される。
中間層74を構成する材料は、例えば、上述したCBP(4,4’−bis(9−dicarbazolyl)−2,2’−biphenyl)、BAlq(Bis−(2−methyl−8−quinolinolate)−4−(phenylphenolate))aluminium)、mCP(N,N−dicarbazolyl−3,5−benzene:CBP誘導体)、CDBP(4,4'−bis(9−carbazolyl)−2,2'−dimethyl−biphenyl)、DCB(N,N’−Dicarbazolyl−1,4−dimethene−benzene)、P06(2,7−bis(diphenylphosphine oxide)−9,9−dimethylfluorene)、SimCP(3,5−bis(9−carbazolyl)tetraphenylsilane)、UGH3(W−bis((triphenylsilyl)benzene)がある。なお、中間層74は、上記のホスト材料のうち少なくとも1種を含んで構成され、複数種を含んで構成されてもよい。
中間層74の厚みは、1nm以上、5nm以下程度であるのが好ましい。中間層74の厚みを、上記範囲内に設定するので、中間層74を発光層64と電子輸送層78との間に入れることによる駆動電圧の上昇や発光効率の低下を抑えることができる。
電子輸送層78は、陰極25から注入された電子を中間層74ならびに発光層64に輸送する機能を有するものである。
電子輸送層78の材料(電子輸送材料)としては、特に限定されないが、後述する、電子輸送層形成工程において、気相プロセスを用いて形成し得るように、例えば、BAlq、OXD−1、1,3,5−トリ(5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール)、BCP(Bathocuproine)、PBD(2−(4−ビフェニル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−11,2,4−オキサジアゾール)、tBu−PBD(2−(4−tert−ブチルフェニル)−5−(4−ビフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール)、DPVBi(4,4’−ビス(1,1−ジフェニルエテニル)ビフェニル)、BND(2,5−ビス(1−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾール)、DTVBi(4,4’−ビス(1,1−ビス(4−メチルフェニル)エテニル)ビフェニル)、BBD(2,5−ビス(4−ビフェニリル)−1,3,4−オキサジアゾール)といった、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、TAZ(3−(4−ビフェニル)−4−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール)のようなトリアゾール誘導体、フェナンソロリン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン誘導体、ジフェノキノン誘導体、ヒドロキシキノリン誘導体なしいその誘導体を配位子とする有機金属錯体などのキノリン誘導体、シロール誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノキサリン誘導体含窒素複素環誘導体などが好適に用いられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
電子輸送層78の膜厚は、特に限定されないが、1nm以上、100nm以下程度であるのが好ましく、5nm以上、50nm以下程度であるのがより好ましい。これにより、電子輸送層78に注入された電子を好適に発光層64に輸送することができる。
電子注入層79は、陰極25から電子輸送層78への電子の注入効率を向上させる機能を有するものである。電子注入層79を構成する電子注入材料としては、特に限定されないが、蒸着法などの気相プロセスを用いて形成し得るように、例えば、アルカリ金属化合物やアルカリ土類金属化合物を挙げることができる。
アルカリ金属化合物としては、例えば、LiF、Li2CO3、LiCl、NaF、Na2CO3、NaCl、CsF、Cs2CO3、CsClなどのアルカリ金属塩が挙げられる。また、アルカリ土類金属化合物としては、例えば、CaF2、CaCO3、SrF2、SrCO3、BaF2、BaCO3などのアルカリ土類金属塩が挙げられる。これらのアルカリ金属化合物やアルカリ土類金属化合物うちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
電子注入層79の膜厚は、特に限定されないが、0.01nm以上、100nm以下程度であるのが好ましく、0.1nm以上、10nm以下程度であるのがより好ましい。なお、電子注入層79は、電子輸送層78と陰極25の構成材料の種類及びその膜厚などの組み合わせによっては省略することもできる。
陰極25は、電子注入層79を介して電子輸送層78に電子を注入する電極である。この陰極25の材料としては、仕事関数の小さい材料を用いるのが好ましく、後述する、陰極25の形成工程において、気相プロセスを用いて形成し得るように、例えば、Li、Mg、Ca、Sr、La、Ce、Er、Eu、Sc、Y、Yb、Ag、Cu、Al、Cs、Rb、Auまたはこれらを含む合金などが用いられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて(例えば、複数層の積層体など)用いることができる。
また、陰極25は、陽極24よりも仕事関数が小さい金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物などを用いることが望ましい。例えば、元素周期表の第1族または第2族に属する元素、即ちリチウムやセシウムなどのアルカリ金属及びマグネシウム、カルシウム、ストロンチウムなどのアルカリ土類金属及びこれらを含む合金であるMgAg、ALLi、ユーロピウム、イッテルビウムなどがある。
特に、本実施形態のように、ボトムエミッション構造の有機EL装置11とする場合、陰極25には光透過性が求められず、陰極25の構成材料のとしては、例えば、Al、Ag、AlAg、AlNdなどの金属または合金が好ましく用いられる。かかる金属または合金を陰極25の構成材料として用いることにより、陰極25の電子注入効率及び安定性の向上を図ることができる。
ボトムエミッション構造における陰極25の膜厚は、特に限定されないが、50nm以上、1000nm以下程度であるのが好ましく、100nm以上、500nm以下程度であるのがより好ましい。
なお、有機EL装置11がトップエミッション構造である場合、陰極25の構成材料としては、MgAg、MgAl、MgAu、AlAgなどの合金を用いるのが好ましい。かかる金属または合金を陰極25の構成材料として用いることにより、陰極25の光透過性を維持しつつ、陰極25の電子注入効率及び安定性の向上を図ることができる。
トップエミッション構造における陰極25の膜厚は、特に限定されないが、1nm以上、50nm以下程度であるのが好ましく、5nm以上、20nm以下程度であるのがより好ましい。続いて、発光素子27の製造方法を説明する。
<発光素子の製造方法>
(正孔注入層形成工程)
正孔注入層形成工程では、まず、正孔注入層形成用インクをインクジェット法によって塗布する。具体的には、正孔注入材料を含有する正孔注入層形成用インク(液状材料)を、インクジェットプリント装置のヘッドから吐出し、陽極24上に塗布する。
(正孔注入層形成工程)
正孔注入層形成工程では、まず、正孔注入層形成用インクをインクジェット法によって塗布する。具体的には、正孔注入材料を含有する正孔注入層形成用インク(液状材料)を、インクジェットプリント装置のヘッドから吐出し、陽極24上に塗布する。
ここで、正孔注入層形成用インクの調製に用いる溶媒(インク溶媒)または分散媒(インク分散媒)としては、例えば、硝酸、硫酸、アンモニア、過酸化水素、水、二硫化炭素、四塩化炭素、エチレンカーボネイトなどの各種無機溶媒や、メチルエチルケトン(MEK)、アセトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン(MIBK)、メチルイソプロピルケトン(MIPK)、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール(DEG)、グリセリンなどのアルコール系溶媒、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、1,2−ジメトキシエタン(DME)、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)、テトラヒドロピラン(THP)、アニソール、ジエチレングリコールジメチルエーテル(ジグリム)、ジエチレングリコールエチルエーテル(カルビトール)などのエーテル系溶媒、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、フェニルセロソルブなどのセロソルブ系溶媒、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサンなどの脂肪族炭化水素系溶媒、シクロヘキサン、テトラリンなどの脂環式炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン、3−フェノキシトルエンなどの芳香族炭化水素系溶媒、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン、メチルピロリドンなどの芳香族複素環化合物系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMA)などのアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタンなどのハロゲン化合物系溶媒、酢酸エチル、酢酸メチル、ギ酸エチルなどのエステル系溶媒、ジメチルスルホキシド(DMSO)、スルホランなどの硫黄化合物系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリルなどのニトリル系溶媒、ギ酸、酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸などの有機酸系溶媒のような各種有機溶媒、または、これらを含む混合溶媒などが挙げられる。
なお、陽極24上に塗布された正孔注入層形成用インク(液状材料)は、流動性が高く(粘性が低く)、水平方向(面方向)に広がろうとするが、陽極24がバンク62により囲まれているため、所定の領域以外に広がることが阻止され、正孔注入層63の輪郭形状が正確に規定される。
次に、塗布した正孔注入層形成用インクに対して後処理を施す。具体的には、陽極24上に塗布した正孔注入層形成用インクを乾燥し、正孔注入層63を形成する。この乾燥によって、溶媒または分散媒を除去することができる。乾燥の手法としては、減圧雰囲気に放置する方法、熱処理(例えば40℃以上、80℃以下程度)による方法、窒素ガスのような不活性ガスのフローによる方法などが挙げられる。さらに、必要に応じて、正孔注入層63が形成された基板31を100℃以上、300℃以下程度で加熱(ベーク)する。この加熱により、乾燥後に正孔注入層63の膜内に残留した溶媒または分散媒を、取り除くことができる。
また、加熱により架橋し溶媒に対して不溶化するような正孔注入材料を用いている場合は、この加熱によって正孔注入層63を不溶化させることもできる。また、この加熱後、正孔注入層63の未不溶化部分を除去するために、正孔注入層63が形成された基板31の表面を溶媒によってリンス(洗浄)することもある。このリンスによって、正孔注入層63の未不溶化部分が、正孔注入層63の上に形成される正孔輸送層71に、混入することを防ぐことができる。
(正孔輸送層形成工程)
正孔輸送層形成工程では、まず正孔輸送層形成用インクを正孔注入層63上に正孔注入層形成工程と同様のインクジェット法によって塗布し、次に塗布した正孔輸送層形成用インクに対して正孔注入層形成工程と同様の後処理を施す。但し、正孔輸送層形成用インクに用いるインク溶媒またはインク分散媒や、後処理の手法や条件などは、正孔輸送層71の形成に適したものを適宜選択する。
正孔輸送層形成工程では、まず正孔輸送層形成用インクを正孔注入層63上に正孔注入層形成工程と同様のインクジェット法によって塗布し、次に塗布した正孔輸送層形成用インクに対して正孔注入層形成工程と同様の後処理を施す。但し、正孔輸送層形成用インクに用いるインク溶媒またはインク分散媒や、後処理の手法や条件などは、正孔輸送層71の形成に適したものを適宜選択する。
ここで、正孔輸送層形成用インクの調製に用いる溶媒(インク溶媒)または分散媒(インク分散媒)としては、例えば、硝酸、硫酸、アンモニア、過酸化水素、水、二硫化炭素、四塩化炭素、エチレンカーボネイトなどの各種無機溶媒や、メチルエチルケトン(MEK)、アセトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン(MIBK)、メチルイソプロピルケトン(MIPK)、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール(DEG)、グリセリンなどのアルコール系溶媒、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、1,2−ジメトキシエタン(DME)、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)、テトラヒドロピラン(THP)、アニソール、ジエチレングリコールジメチルエーテル(ジグリム)、ジエチレングリコールエチルエーテル(カルビトール)などのエーテル系溶媒、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、フェニルセロソルブなどのセロソルブ系溶媒、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサンなどの脂肪族炭化水素系溶媒、シクロヘキサン、テトラリンなどの脂環式炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン、3−フェノキシトルエンなどの芳香族炭化水素系溶媒、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン、メチルピロリドンなどの芳香族複素環化合物系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMA)などのアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタンなどのハロゲン化合物系溶媒、酢酸エチル、酢酸メチル、ギ酸エチルなどのエステル系溶媒、ジメチルスルホキシド(DMSO)、スルホランなどの硫黄化合物系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリルなどのニトリル系溶媒、ギ酸、酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸などの有機酸系溶媒のような各種有機溶媒、または、これらを含む混合溶媒などが挙げられる。
(発光層形成工程)
発光層形成工程では、まず、発光層形成用インクを正孔輸送層71上にインクジェット法によって塗布し、次に塗布した発光層形成用インクに対して正孔注入層形成工程と同様の後処理を施す。但し、発光層形成用インクに用いるインク溶媒またはインク分散媒や、後処理の手法や条件などは、発光層64の形成に適したものを適宜選択する。
発光層形成工程では、まず、発光層形成用インクを正孔輸送層71上にインクジェット法によって塗布し、次に塗布した発光層形成用インクに対して正孔注入層形成工程と同様の後処理を施す。但し、発光層形成用インクに用いるインク溶媒またはインク分散媒や、後処理の手法や条件などは、発光層64の形成に適したものを適宜選択する。
ここで、発光層形成用インクの調製に用いる溶媒(インク溶媒)または分散媒(インク分散媒)としては、例えば、硝酸、硫酸、アンモニア、過酸化水素、水、二硫化炭素、四塩化炭素、エチレンカーボネイトなどの各種無機溶媒や、メチルエチルケトン(MEK)、アセトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン(MIBK)、メチルイソプロピルケトン(MIPK)、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール(DEG)、グリセリンなどのアルコール系溶媒、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、1,2−ジメトキシエタン(DME)、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)、テトラヒドロピラン(THP)、アニソール、ジエチレングリコールジメチルエーテル(ジグリム)、ジエチレングリコールエチルエーテル(カルビトール)などのエーテル系溶媒、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、フェニルセロソルブなどのセロソルブ系溶媒、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサンなどの脂肪族炭化水素系溶媒、シクロヘキサン、テトラリンなどの脂環式炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン、3−フェノキシトルエンなどの芳香族炭化水素系溶媒、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン、メチルピロリドンなどの芳香族複素環化合物系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMA)などのアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタンなどのハロゲン化合物系溶媒、酢酸エチル、酢酸メチル、ギ酸エチルなどのエステル系溶媒、ジメチルスルホキシド(DMSO)、スルホランなどの硫黄化合物系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリルなどのニトリル系溶媒、ギ酸、酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸などの有機酸系溶媒のような各種有機溶媒、または、これらを含む混合溶媒などが挙げられる。
以上の、正孔注入層形成工程、正孔輸送層形成工程、発光層形成工程には、インクジェット法を用いることが好ましい。インクジェット法では、インクの吐出量及びインク滴の着弾位置を、基板31の面積の大小に関わらず高精度に制御できるため、かかる方法を用いることにより、画素サイズの微小化、さらには有機EL装置11の大面積化を図ることができる。
また、正孔注入層形成工程、正孔輸送層形成工程、発光層形成工程には、インクジェット法に限らず、例えば、スピンコート法(パイロゾル法)、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法などの液相プロセスを用いることができる。
(中間層形成工程)
中間層形成工程では、発光層64に含まれる低分子のホスト材料を含む中間層74を発光層64に接して形成する。中間層74の形成方法は、例えば、蒸着法などの気相プロセスが挙げられる。後処理の手法や条件などは、中間層74の形成に適したものを適宜選択する。
中間層形成工程では、発光層64に含まれる低分子のホスト材料を含む中間層74を発光層64に接して形成する。中間層74の形成方法は、例えば、蒸着法などの気相プロセスが挙げられる。後処理の手法や条件などは、中間層74の形成に適したものを適宜選択する。
(電子輸送層形成工程)
電子輸送層形成工程では、中間層74を覆うように、蒸着法などの気相プロセスを用いて電子輸送層78を形成する。これにより、各発光素子27に亘って電子輸送層78が共通に形成される。
電子輸送層形成工程では、中間層74を覆うように、蒸着法などの気相プロセスを用いて電子輸送層78を形成する。これにより、各発光素子27に亘って電子輸送層78が共通に形成される。
(電子注入層形成工程)
電子注入層形成工程では、電子輸送層78を覆うように、蒸着法などの気相プロセスを用いて電子注入層79を形成する。これにより、各発光素子27に亘って電子注入層79が共通に形成される。
電子注入層形成工程では、電子輸送層78を覆うように、蒸着法などの気相プロセスを用いて電子注入層79を形成する。これにより、各発光素子27に亘って電子注入層79が共通に形成される。
(陰極形成工程)
陰極形成工程では、電子注入層79を覆うように、蒸着法などの気相プロセスを用いて陰極25を形成する。これにより、各発光素子27に亘って陰極25が共通に形成される。以上のような工程を経て、有機EL装置11が完成される。
陰極形成工程では、電子注入層79を覆うように、蒸着法などの気相プロセスを用いて陰極25を形成する。これにより、各発光素子27に亘って陰極25が共通に形成される。以上のような工程を経て、有機EL装置11が完成される。
上記発光素子27において、機能層26のうち発光層64までをそれぞれインクジェット法のような液相プロセスを用いて成膜することにより、発光色の異なる発光層64を容易に塗り分け、且つ、有機EL装置11の大面積化を容易に実現することができる。
また、上記発光素子27において、発光層64より上層の膜を気相プロセスを用いて形成することにより、各発光素子27は、実用レベルの発光寿命を十分に備えるものとなる。
また、液相プロセスで形成した発光層64と、気相プロセスで形成した電子輸送層78との間に、気相プロセスにおいて発光層64に含まれる低分子のホスト材料を含む蒸着膜からなる中間層74を配置することにより、陰極25から発光層64に電子の輸送をスムーズに行うことが可能となる。よって、ダークスポットの発生や発光面積が縮小することを抑えることが可能となり、表示特性を向上させることができる。
次に、具体的な比較例1〜4や実施例1〜7を示した図5及び図6を参照して説明する。図5は、比較例1の発光素子の構成を示す模式断面図である。図6は、比較例1〜4及び実施例1〜7における各層の構成と素子特性の評価結果とを示す表である。なお、比較例1〜4において実施例1と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。図6の表中で、HILは正孔注入層を指し、HTLは正孔輸送層を指し、EMLは発光層を指し、ETLは電子輸送層を指すものである。また、電子注入層の構成は、比較例1〜4及び実施例1〜7において同じであるため、表中における記載を省略した。
(比較例1)
図5に示すように、比較例1の発光素子27Cは、基板31の陽極24上に、液相プロセスにより、正孔注入層63、正孔輸送層71、発光層64を形成する。その後、気相プロセスによって電子輸送層78、電子注入層79、陰極25を形成する。つまり、発光素子27Cの機能層26Cは発光層64と電子輸送層78との間に中間層74を含まない構成となっている。
図5に示すように、比較例1の発光素子27Cは、基板31の陽極24上に、液相プロセスにより、正孔注入層63、正孔輸送層71、発光層64を形成する。その後、気相プロセスによって電子輸送層78、電子注入層79、陰極25を形成する。つまり、発光素子27Cの機能層26Cは発光層64と電子輸送層78との間に中間層74を含まない構成となっている。
各層の膜厚は、図6に示すように、正孔注入層63が50nm、正孔輸送層71が10nm、発光層64が30nm、電子輸送層78が20nm、陰極25が200nmである。材料などの詳細は、中間層74を除いて、上記実施形態の発光素子27の構成と同様である。
具体的には、まず、厚さ1.0mmの透明なガラス基板を基板31として用意した。次に、この基板31上に、スパッタ法により、膜厚が50nmのITO膜を形成した後、このITO膜をフォトリソグラフィー法を用いてパターニングすることで陽極24を形成する。そして、陽極24が形成された基板31をアセトン、2−プロパノールの順に浸漬し、超音波洗浄した後、酸素プラズマ処理を施す。
次に、陽極24が形成された基板31上に、スピンコート法により、アクリル系樹脂で構成される絶縁層を形成した後、この絶縁層をフォトリソグラフィー法を用いて陽極24を露出するようにパターニングすることでバンク62を形成した。さらに、バンク62が形成された基板31の表面を、まずO2ガスを処理ガスとしてプラズマ処理する。これにより陽極24の表面とバンク62の表面(壁面を含む)が活性化され親液化する。続いて、バンク62が形成された基板31の表面を、CF4ガスを処理ガスとしてプラズマ処理する。これにより、アクリル系樹脂からなるバンク62の表面のみにCF4ガスが反応して撥液化される。
次に、発光素子27を形成すべき領域に位置するバンク62の内側に、インクジェット法を用いて、正孔注入層形成用インクである1.0wt%PEDOT/PSS水分散液を塗布した。
次に、上記各工程で塗布したPEDOT/PSS水分散液を乾燥した後、大気中にて基板31を加熱し、PEDOT/PSSで構成される膜厚50nmのイオン伝導性の正孔注入層63を形成する。
次に、発光層64を形成すべき領域に位置するバンク62の内側に、インクジェット法を用いて、正孔輸送層形成用インクであるトリフェニルアミン系ポリマー1.5wt%テトラメチルベンゼン溶液を塗布する。
次に、上記各工程で塗布したトリフェニルアミン系ポリマーのテトラメチルベンゼン溶液を乾燥した後、窒素雰囲気中にて基板31を加熱した。さらに、基板31の、発光層64の形成すべき領域をキシレンによってリンスした。これにより、各正孔注入層63上に、それぞれ、トリフェニルアミン系ポリマーで構成される膜厚が10nmの正孔輸送層71を形成する。
次に、発光層64を形成すべき領域に位置するバンク62の内側に、インクジェット法を用いて、ホスト材料としてのCBP及びmCPとドーパントIrppy3の3種を1.2wt%含む発光層形成用インクであるテトラメチルベンゼン溶液を塗布する。
次に、塗布した発光層形成用インクを乾燥した後、窒素雰囲気中にて基板31を加熱する。これにより、正孔輸送層71上に、それぞれ、ホスト材料CBPとmCPとドーパントIrppy3で構成される膜厚30nmの発光層64を形成する。
次に、発光層64上に、蒸着法を用いて、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(Alq3)で構成される膜厚が20nmの電子輸送層78を形成する。
次に、電子輸送層78上に、蒸着法を用いてフッ化リチウム(LiF)で構成される、膜厚が1nmの電子注入層79を形成する。
次に、電子注入層79上に、蒸着法を用いてAlで構成される、膜厚が200nmの陰極25を形成する。
次に、各層を覆うように、ガラス製の保護カバー(封止部材)を被せ、エポキシ樹脂により固定、封止する。以上の工程により、図5に示すようなボトムエミッション構造の発光素子27Cを有する有機EL装置を製造する。
(比較例2)
図6に示すように、比較例2は、比較例1に対して、発光層64の膜厚を29.5nmとし、塗布膜である発光層64と蒸着膜である電子輸送層78との間に、発光層64に含まれるホスト材料であるCBPを膜厚が0.5nmとなるように蒸着法で形成して中間層74を構成したものである。
図6に示すように、比較例2は、比較例1に対して、発光層64の膜厚を29.5nmとし、塗布膜である発光層64と蒸着膜である電子輸送層78との間に、発光層64に含まれるホスト材料であるCBPを膜厚が0.5nmとなるように蒸着法で形成して中間層74を構成したものである。
(比較例3)
図6に示すように、比較例3は、比較例1に対して、発光層64の膜厚を20.0nmとし、塗布膜である発光層64と蒸着膜である電子輸送層78との間に、発光層64に含まれるホスト材料であるCBPを膜厚が10.0nmとなるように蒸着法で形成して中間層74を構成したものである。
図6に示すように、比較例3は、比較例1に対して、発光層64の膜厚を20.0nmとし、塗布膜である発光層64と蒸着膜である電子輸送層78との間に、発光層64に含まれるホスト材料であるCBPを膜厚が10.0nmとなるように蒸着法で形成して中間層74を構成したものである。
(比較例4)
図6に示すように、比較例4は、比較例1に対して、発光層64の膜厚を10.0nmとし、塗布膜である発光層64と蒸着膜である電子輸送層78との間に、発光層64に含まれるホスト材料であるCBPを膜厚が20.0nmとなるように蒸着法で形成して中間層74を構成したものである。
図6に示すように、比較例4は、比較例1に対して、発光層64の膜厚を10.0nmとし、塗布膜である発光層64と蒸着膜である電子輸送層78との間に、発光層64に含まれるホスト材料であるCBPを膜厚が20.0nmとなるように蒸着法で形成して中間層74を構成したものである。
(実施例1)
図6に示すように、実施例1の発光素子27は、陽極24上に、液相プロセスにより正孔注入層63、正孔輸送層71、発光層64を形成する。その後、気相プロセスによって中間層74、電子輸送層78、電子注入層79、陰極25を形成する。つまり、比較例1に対して、塗布膜である発光層64と蒸着膜である電子輸送層78との間に、蒸着膜である中間層74を加えたものである。
図6に示すように、実施例1の発光素子27は、陽極24上に、液相プロセスにより正孔注入層63、正孔輸送層71、発光層64を形成する。その後、気相プロセスによって中間層74、電子輸送層78、電子注入層79、陰極25を形成する。つまり、比較例1に対して、塗布膜である発光層64と蒸着膜である電子輸送層78との間に、蒸着膜である中間層74を加えたものである。
具体的には、正孔輸送層71上に、それぞれ、ホスト材料CBPとmCPとドーパントIrppy3化合物で構成される膜厚29nmの発光層64を液相プロセス(インクジェット法)で形成する。
次に、発光層64上に中間層74を蒸着法を用いて発光層64に含まれるホスト材料CBPを膜厚1nmで形成する。発光層64と中間層74の膜厚の合計は30nmである。
次に、中間層74上に、蒸着法を用いて、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(Alq3)で構成される膜厚が20nmの電子輸送層78を形成する。
次に、電子輸送層78上に、蒸着法を用いてフッ化リチウム(LiF)で構成される、膜厚が1nmの電子注入層79を形成する。
次に、電子注入層79上に、蒸着法を用いてAlで構成される、膜厚が200nmの陰極25を形成する。
次に、各層を覆うように、ガラス製の保護カバー(封止部材)を被せ、エポキシ樹脂により固定、封止する。以上の工程により、図4に示すようなボトムエミッション構造の発光素子27を有する有機EL装置11を製造する。
(実施例2)
実施例2は、実施例1に対して、発光層64の膜厚を27.0nmとし、中間層74の膜厚を3.0nmとしたものである。すなわち、発光層64と中間層74の膜厚の合計は、実施例1と同様に30nmである。
実施例2は、実施例1に対して、発光層64の膜厚を27.0nmとし、中間層74の膜厚を3.0nmとしたものである。すなわち、発光層64と中間層74の膜厚の合計は、実施例1と同様に30nmである。
(実施例3)
実施例3は、実施例1に対して、発光層64の膜厚を25.0nmとし、中間層74の膜厚を5.0nmとしたものである。すなわち、発光層64と中間層74の膜厚の合計は、実施例1と同様に30nmである。
実施例3は、実施例1に対して、発光層64の膜厚を25.0nmとし、中間層74の膜厚を5.0nmとしたものである。すなわち、発光層64と中間層74の膜厚の合計は、実施例1と同様に30nmである。
(実施例4)
実施例4は、実施例1に対して、発光層64の膜厚を25.0nmとし、ホスト材料であるmCPを用いて中間層74を構成し、その膜厚を5.0nmとしたものである。すなわち、発光層64と中間層74の膜厚の合計は、実施例1と同様に30nmである。
実施例4は、実施例1に対して、発光層64の膜厚を25.0nmとし、ホスト材料であるmCPを用いて中間層74を構成し、その膜厚を5.0nmとしたものである。すなわち、発光層64と中間層74の膜厚の合計は、実施例1と同様に30nmである。
(実施例5)
実施例5は、実施例1に対して、発光層64の膜厚を25.0nmとし、CBPとmCPの2種のホスト材料により中間層74を構成し、その膜厚を5.0nmとしたものである。すなわち、発光層64と中間層74の膜厚の合計は、実施例1と同様に30nmである。
実施例5は、実施例1に対して、発光層64の膜厚を25.0nmとし、CBPとmCPの2種のホスト材料により中間層74を構成し、その膜厚を5.0nmとしたものである。すなわち、発光層64と中間層74の膜厚の合計は、実施例1と同様に30nmである。
(実施例6)
実施例6は、実施例1に対して、発光層64の膜厚を25.0nmとし、CBPとmCPの2種のホスト材料にさらにドーパントであるIrppy3を加えて中間層74を構成し、その膜厚を5.0nmとしたものである。すなわち、塗布膜である発光層64に発光層64と材料構成が同じ中間層74を蒸着法により形成したものであり、発光層64と中間層74の膜厚の合計は、実施例1と同様に30nmである。
実施例6は、実施例1に対して、発光層64の膜厚を25.0nmとし、CBPとmCPの2種のホスト材料にさらにドーパントであるIrppy3を加えて中間層74を構成し、その膜厚を5.0nmとしたものである。すなわち、塗布膜である発光層64に発光層64と材料構成が同じ中間層74を蒸着法により形成したものであり、発光層64と中間層74の膜厚の合計は、実施例1と同様に30nmである。
(実施例7)
実施例7は、実施例1に対して、発光層64の膜厚を25.0nmとし、CBPとmCPの2種のホスト材料とドーパントであるIrppy3と、さらに電子輸送材料であるBAlqを加えて中間層74を構成し、その膜厚を5.0nmとしたものである。発光層64と中間層74の膜厚の合計は、実施例1と同様に30nmである。
実施例7は、実施例1に対して、発光層64の膜厚を25.0nmとし、CBPとmCPの2種のホスト材料とドーパントであるIrppy3と、さらに電子輸送材料であるBAlqを加えて中間層74を構成し、その膜厚を5.0nmとしたものである。発光層64と中間層74の膜厚の合計は、実施例1と同様に30nmである。
比較例1〜4及び実施例1〜7の素子特性の評価は、発光効率、輝度半減寿命、ダークスポットの3項目により評価した。発光効率は、輝度が1000cd/m2となる電流量に基づいて比較例1を基準として数値化している。輝度半減寿命は、輝度が1000cd/m2の半分である500cd/m2となる通電時間に基づき比較例1を基準として数値化している。ダークスポットは輝度が半減した時点における発生の有無を基準としている。評価は、これらの3項目を総合して、実用レベルでない「×」、実用レベルに到達している「○」、実用レベルを越えている「◎」のいずれかを与えている。
図6に示すように、比較例1及び比較例2の有機EL装置は、発光効率と輝度半減寿命において同等であるものの、半減寿命後にダークスポットが観測されたことから評価は「×」である。
実施例1〜実施例3の有機EL装置11は、発光効率及び輝度半減寿命が、比較例1と同等以上であり、且つ、半減寿命後にダークスポットが観測されなかったことから評価は「○」である。特に、中間層74の膜厚を3nmとした実施例2は、発光効率及び輝度半減寿命共に比較例1及び比較例2よりも優れている。
中間層74の膜厚を10nm以上とした比較例3及び比較例4は、ダークスポットの発生が見られないものの、発光層64と電子輸送層78との間に中間層74を挟むことによる発光効率と輝度半減寿命の低下が見られたので、評価は「×」である。
中間層74を構成するホスト材料は、CBPに限定されず実施例4のようにmCPを用いたとしても、塗布膜である発光層64と蒸着膜である電子輸送層78との間に、蒸着膜である中間層74を挟む効果が得られる。また、中間層74を構成するホスト材料は1種に限定されず、実施例5〜実施例7のように複数種のホスト材料だけでなく、Irppy3のようなドーパントやBAlqのような電子輸送材料を含んでもその効果が発揮される。したがって、実施例4〜実施例7の評価は「○」である。
中でも、実施例6の有機EL装置の構成が、比較例1に対して最も優れた発光効率(1.3倍)と発光寿命(1.6倍)とが得られる点で好ましいと考えられる。
上記第1実施形態の効果は、以下の通りである。
(1)上記第1実施形態の有機EL装置11及びその製造方法によれば、塗布膜である発光層64と蒸着膜である陰極25(具体的には電子輸送層78)との間に、発光層64に含まれる低分子のホスト材料を含む中間層74が発光層64に接して、気相プロセス(蒸着法)によりが形成されているので、陰極25から発光層64に電子の輸送をスムーズに行うことができる。よって、ダークスポットの発生や発光面積が縮小することを抑えることが可能となり、優れた発光効率と発光寿命とを有する発光素子27を備えた有機EL装置11を提供または製造することができる。
(2)また、中間層74及び発光層64の膜厚の合計を発光波長によって規定された所定の範囲に(例えば、30nmに)設定するので、発光効率を向上させることができると共に、所定の色を表示させることができる。なお、発光効率とは、電流効率または外部量子効率のことを指す。また、中間層74の厚みを、1nm以上5nm以下に設定するので、中間層74を発光層64と電子輸送層78との間に形成することによる駆動電圧の上昇や発光効率の低下を抑えることができる。
(1)上記第1実施形態の有機EL装置11及びその製造方法によれば、塗布膜である発光層64と蒸着膜である陰極25(具体的には電子輸送層78)との間に、発光層64に含まれる低分子のホスト材料を含む中間層74が発光層64に接して、気相プロセス(蒸着法)によりが形成されているので、陰極25から発光層64に電子の輸送をスムーズに行うことができる。よって、ダークスポットの発生や発光面積が縮小することを抑えることが可能となり、優れた発光効率と発光寿命とを有する発光素子27を備えた有機EL装置11を提供または製造することができる。
(2)また、中間層74及び発光層64の膜厚の合計を発光波長によって規定された所定の範囲に(例えば、30nmに)設定するので、発光効率を向上させることができると共に、所定の色を表示させることができる。なお、発光効率とは、電流効率または外部量子効率のことを指す。また、中間層74の厚みを、1nm以上5nm以下に設定するので、中間層74を発光層64と電子輸送層78との間に形成することによる駆動電圧の上昇や発光効率の低下を抑えることができる。
(第2実施形態)
<有機EL装置の構成>
次に、第2実施形態の有機EL装置について、図7及び図8を参照して説明する。図7は第2実施形態の有機EL装置の構成を示す概略断面図、図8は第2実施形態の有機EL装置における発光素子の構成を示す模式断面図である。第2実施形態の有機EL装置は、第1実施形態の有機EL装置11に対して、赤(R)、緑(G)、青(B)の各発光素子の構成を異ならせたものである。なお、第1実施形態と同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
<有機EL装置の構成>
次に、第2実施形態の有機EL装置について、図7及び図8を参照して説明する。図7は第2実施形態の有機EL装置の構成を示す概略断面図、図8は第2実施形態の有機EL装置における発光素子の構成を示す模式断面図である。第2実施形態の有機EL装置は、第1実施形態の有機EL装置11に対して、赤(R)、緑(G)、青(B)の各発光素子の構成を異ならせたものである。なお、第1実施形態と同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
図7に示すように、本実施形態の有機EL装置111は、赤(R)のサブ画素に対応して設けられた発光素子27R(本発明の第1発光素子に相当)と、緑(G)のサブ画素に対応して設けられた発光素子27G(本発明の第3発光素子に相当)と、青(B)のサブ画素に対応して設けられた発光素子27B(本発明の第2発光素子に相当)とを備えた基板31を有する。また、基板31の各発光素子27R,27G,27Bを封止する封止部材38と、封止部材38を挟んで基板31に接着された封止基板20とを有する。
基板31は、透明な例えばガラスなどからなり、各発光素子27R,27G,27Bからの発光が基板31側から取り出されるボトムエミッション構造となっている。なお、ボトムエミッション構造に限定されず、トップエミッション構造にも適用可能である。また、図7では図示を省略しているが、上記第1実施形態と同様に、各発光素子27R,27G,27Bを発光させるための駆動用TFT23を含む画素回路や周辺回路及び配線などを含む回路素子層43が基板31に設けられている。
基板31は、透明な例えばガラスなどからなり、各発光素子27R,27G,27Bからの発光が基板31側から取り出されるボトムエミッション構造となっている。なお、ボトムエミッション構造に限定されず、トップエミッション構造にも適用可能である。また、図7では図示を省略しているが、上記第1実施形態と同様に、各発光素子27R,27G,27Bを発光させるための駆動用TFT23を含む画素回路や周辺回路及び配線などを含む回路素子層43が基板31に設けられている。
発光素子27Rは、陽極24Rと共通陰極である陰極25との間に、赤色の発光が得られる発光層164を含む機能層26Rを有している。発光素子27Gは、陽極24Gと共通陰極である陰極25との間に、緑色の発光が得られる発光層165を含む機能層26Gを有している。発光素子27Bは、陽極24Bと共通陰極である陰極25との間に青色の発光が得られる発光層177を含む機能層26Rを有している。
赤の発光層164は、バンク62で囲まれた陽極24R上において液相プロセスを用いて形成されている。緑の発光層165は、バンク62で囲まれた陽極24G上において同じく液相プロセスを用いて形成されている。青の発光層177は、各発光素子27R,27G,27Bに跨って気相プロセスを用いて形成されている。
より具体的には、図8に示すように、発光素子27Rは、陽極24Rと、陽極24R上において、液相プロセスを用いて順に形成された正孔注入層163、第1正孔輸送層171、第1発光層としての赤の発光層164と、気相プロセスで順に形成された中間層174、第2正孔輸送層176、第2発光層としての青の発光層177、電子輸送層178、電子注入層179、陰極25とを有している。同じく、発光素子27Gは、陽極24Gと、陽極24G上において、液相プロセスを用いて順に形成された正孔注入層163、第1正孔輸送層171、第3発光層としての緑の発光層165と、気相プロセスで順に形成された中間層174、第2正孔輸送層176、青の発光層177、電子輸送層178、電子注入層179、陰極25とを有している。発光素子27Bは、陽極24Bと、陽極24B上において、液相プロセスを用いて形成された正孔注入層163と、気相プロセスで順に形成された中間層174、第2正孔輸送層176、青の発光層177、電子輸送層178、電子注入層179、陰極25とを有している。
各発光素子27R,27G,27Bに共通する正孔注入層163は、第1実施形態における正孔注入層63と同じく、高分子の正孔注入材料を含む正孔注入層形成用インクを用いて形成されている。
発光素子27Rと発光素子27Gに共通する第1正孔輸送層171は、第1実施形態における正孔輸送層71と同じく、高分子の正孔輸送材料を含む正孔輸送層形成用インクを用いて形成されている。なお、正孔輸送材料は高分子材料であることに限定されず、低分子材料であってもよい。
発光素子27Rの赤の発光層164と、発光素子27Gの緑の発光層165とは、第1実施形態における発光層64と同じく、低分子のホスト材料とドーパントとを含む発光層形成用インクを用いて形成されている。
各発光素子27R,27G,27Bに共通する中間層174は、塗布膜である発光層164及び発光層165に含まれる低分子のホスト材料を含んで、例えば蒸着法などの気相プロセスを用いて形成されている。
各発光素子27R,27G,27Bに共通する第2正孔輸送層176は、低分子の正孔輸送材料を含んで、例えば蒸着法などの気相プロセスを用いて形成されている。低分子の正孔輸送材料としては、例えば、銅フタロシアニン(TAPC)、1,1−ビス[4−(ジ−p−トリル)アミニフェニル]シクロヘキサン(TPD)、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス−(3−メチルフェニル)−1,1’ビフェニル−4,4’−ジアミン、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス−(1−ナフチル)−1,1’ビフェニル−4,4’−ジアミン(α−NPD)、m−MTDATA、4,4’,4”−トリス(3−メチルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(2−TNATA)、4,4’,4”−トリス(N,N−(2−ナフチル)フェニルアミノ)トリフェニルアミン(TCTA)、トリス−(4−カルバゾール−9−イル−フェニル)−アミン(スピローTAD)、DPPD(DTP)、HTM1、トリス−p−トリルアミン(HTM2)、1,1−ビス[(ジ−4−トリルアミノ)フェニル]シクロヘキサン(TPT1)、1,3,5−トリス(4−ピリジル)−2,4,6−トリアジン(TPTE)、トリフェニルアミン−テトラマーなどが挙げられる。
各発光素子27R,27G,27Bに共通する発光層177は、低分子のホスト材料と青色の発光が得られるドーパントとを含んで、例えば蒸着法などの気相プロセスを用いて形成されている。
各発光素子27R,27G,27Bに共通する電子輸送層178は、第1実施形態の電子輸送層78と同じく低分子の電子輸送材料を含んで、例えば蒸着法などの気相プロセスを用いて形成されている。
各発光素子27R,27G,27Bに共通する電子注入層179は、第1実施形態の電子注入層79と同じく電子注入材料を含んで、例えば蒸着法などの気相プロセスを用いて形成されている。
このような有機EL装置111は、発光素子27R,27Gに共通して、塗布膜である発光層164,165と蒸着膜である発光層177との間に、蒸着膜であって、発光層164,165に含まれる低分子のホスト材料を含む中間層174を有しているので、陰極25側から注入される電子を発光層164,165に効率よく輸送することができる。したがって、発光素子27R,27Gは、発光色が異なる発光層177を有していても、本来の赤、緑の発光を得られる。
一方、発光素子27Bは、青の発光層177に接して陰極25側に電子輸送層178を有すると共に、陽極24B側に第2正孔輸送層176を有しているので、キャリアとしての正孔と電子とがバランスよく注入されて青の発光が得られる。
一方、発光素子27Bは、青の発光層177に接して陰極25側に電子輸送層178を有すると共に、陽極24B側に第2正孔輸送層176を有しているので、キャリアとしての正孔と電子とがバランスよく注入されて青の発光が得られる。
すなわち、本実施形態の有機EL装置111は、液相プロセスと気相プロセスとを利用して、赤の発光層164と緑の発光層165とを塗り分け、青の発光層177を塗り分けることなく共通に形成して、赤、緑、青のそれぞれの発光が選択的に得られる構成となっている。とりわけ、液相プロセスで形成される赤や緑の発光層164,165は発光輝度や発光寿命の点において実用レベルに到達しているが、液相プロセスで形成される青の発光層は未だに実用レベルに到達していない。本実施形態では、青の発光層177を実用レベルに到達している気相プロセスで形成しているので、発光輝度及び発光寿命の点において実用レベルに到達した有機EL装置111を提供できる。
<有機EL装置の製造方法>
次に、図9〜図11を参照して第2実施形態の有機EL装置の製造方法について、より具体的に説明する。図9は第2実施形態の有機EL装置の製造方法を示すフローチャート、図10(a)〜(e)及び図11(f)〜(j)は第2実施形態の有機EL装置の製造方法を示す概略断面図である。なお、図10及び図11では、基板31における回路素子層43の表示を省略している。駆動用TFT23を含む回路素子層43の形成方法は、公知の方法を用いることができる。
次に、図9〜図11を参照して第2実施形態の有機EL装置の製造方法について、より具体的に説明する。図9は第2実施形態の有機EL装置の製造方法を示すフローチャート、図10(a)〜(e)及び図11(f)〜(j)は第2実施形態の有機EL装置の製造方法を示す概略断面図である。なお、図10及び図11では、基板31における回路素子層43の表示を省略している。駆動用TFT23を含む回路素子層43の形成方法は、公知の方法を用いることができる。
図9に示すように、本実施形態の有機EL装置111の製造方法は、正孔注入層形成工程(ステップS11)と、第1正孔輸送層形成工程(ステップS12)と、R,G発光層形成工程(ステップS13)と、中間層形成工程(ステップS14)と、第2正孔輸送層形成工程(ステップS15)と、B発光層形成工程(ステップS16)と、電子輸送層形成工程(ステップS17)と、電子注入層形成工程(ステップS18)と、陰極形成工程(ステップS19)と、封止基板接着工程(ステップS20)とを備えている。
まず、図10(a)に示すように、赤、緑、青の発光画素に対応する陽極24R,24G,24Bと、陽極24R,24G,24Bのそれぞれを区画するように形成されたバンク62とを有する基板31を用意する。第1実施形態では、陽極24R,24G,24Bを電気的に絶縁するためにまず絶縁層66を設けたが(図3参照)、本実施形態では絶縁層66の形成を省略している。また、バンク62は、絶縁性を有すると共に、後に用いる機能層形成用インクに対して撥液性を示す撥液材料を含む例えば感光性のアクリル系樹脂やポリイミド樹脂を用いて形成されている。よって、バンク62に撥液性を付与するCF4プラズマ処理を必要としない。なお、バンク62の形成時に陽極24R,24G,24Bの表面に残った残渣を取り除くため、例えばUVオゾン処理(紫外線を照射して発生したオゾンにより、有機物からなる残渣を取り除く処理)を施してもよい。
図9の正孔注入層形成工程(ステップS11)では、図10(b)に示すように、バンク62で区画された領域のそれぞれに、正孔注入層形成用インク70を塗布する。正孔注入層形成用インク70の塗布は、複数のノズル101を有するインクジェットヘッド100と基板31とを対向配置して、相対的に移動させる間に、複数のノズル101から正孔注入層形成用インク70を液滴として吐出するインクジェット法(液滴吐出法)を用いる。塗布された正孔注入層形成用インク70は、バンク62で区画された領域に万遍なく充填されて表面張力により盛り上がる。そして、塗布された正孔注入層形成用インク70に加熱処理を施したり、減圧処理を施したりする乾燥処理を行うことにより、図10(c)に示すように、陽極24R,24G,24Bのそれぞれに接した正孔注入層163を形成する。正孔注入層形成用インク70は、第1実施形態にて説明した正孔注入材料と溶媒とを含むものであり、例えば1.0wt%PEDOT/PSS水分散液を用いることができる。正孔注入層163の膜厚は特に限定されるものではないが、5nm以上、150nm以下程度であるのが好ましく、10nm以上、100nm以下程度であるのがより好ましい。そして、ステップS12へ進む。
図9の第1正孔輸送層形成工程(ステップS12)では、図10(d)に示すように、バンク62で区画された陽極24R,24Gの正孔注入層163上に正孔輸送層形成用インク80を塗布する。正孔輸送層形成用インク80の塗布もインクジェットヘッド100を用いる。正孔輸送層形成用インク80は、第1実施形態にて説明した高分子の正孔輸送材料を含むものであり、例えばトリフェニルアミン系ポリマーを1.5wt%含んだテトラメチルベンゼン溶液を用いることができる。塗布された正孔輸送層形成用インク80は、バンク62で区画された領域に万遍なく充填されて表面張力により盛り上がる。そして、塗布された正孔輸送層形成用インク80に加熱処理を施したり、減圧処理を施したりする乾燥処理を行うことにより、図10(e)に示すように、陽極24R,24Gに対応して形成された正孔注入層163に接した第1正孔輸送層171を形成する。第1正孔輸送層171の膜厚は、特に限定されるものではないが、5nm以上、100nm以下程度であるのが好ましく、10nm以上、50nm以下程度であるのがより好ましい。
陽極24Bに対応して形成された正孔注入層163上には第1正孔輸送層171は形成されない。そして、ステップS13へ進む。
陽極24Bに対応して形成された正孔注入層163上には第1正孔輸送層171は形成されない。そして、ステップS13へ進む。
図9のR,G発光層形成工程(ステップS13)では、図11(f)に示すように、バンク62で区画された陽極24Rの第1正孔輸送層171上に発光層形成用インク90Rを塗布する。また、バンク62で区画された陽極24Gの第1正孔輸送層171上に発光層形成用インク90Gを塗布する。発光層形成用インク90R,90Gの塗布もそれぞれに対応するインクが充填されたインクジェットヘッド100R,100Gを用いる。発光層形成用インク90R,90Gは、第1実施形態にて説明した低分子のホスト材料とドーパントとを含むものであり、例えばホスト材料であるCBP及びmCPとドーパントIrppy3の3種を1.2wt%含むテトラメチルベンゼン溶液を用いることができる。塗布された発光層形成用インク90R,90Gは、それぞれバンク62で区画された対応する領域に万遍なく充填されて表面張力により盛り上がる。そして、塗布された発光層形成用インク90R,90Gに減圧処理を施したり、加熱処理を施したりする乾燥処理を行うことにより、図11(g)に示すように、陽極24R上において第1正孔輸送層171に接した赤の発光層164と、陽極24G上において第1正孔輸送層171に接した緑の発光層165とを塗り分けて形成する。発光層164,165の膜厚は特に限定されるものではないが、10nm以上、150nm以下程度であるのが好ましく、20nm以上、100nm以下程度であるのがより好ましい。そして、ステップS14へ進む。
図9の中間層形成工程(ステップS14)では、図11(h)に示すように、赤の発光層164と、緑の発光層165と、陽極24B上の正孔注入層163と、バンク62とを覆う中間層174を気相プロセスである蒸着法により形成する。中間層174は、赤の発光層164及び緑の発光層165に含まれる低分子のホスト材料を含むものであり、第1実施形態にて説明したCBPやmCPなどのホスト材料を挙げることができる。中間層174の厚みは、第1実施形態と同様に、1nm以上、5nm以下程度であることが好ましい。そして、ステップS15へ進む。
図9の第2正孔輸送層形成工程(ステップS15)では、図11(i)に示すように、中間層174を覆う第2正孔輸送層176を気相プロセスである蒸着法により形成する。第2正孔輸送層176は、低分子の正孔輸送材料を含むものである。低分子の正孔輸送材料としては、α−NPDなどを挙げることができる。第2正孔輸送層176の膜厚は、10nm〜40nmであることが好ましい。そして、ステップS16へ進む。
図9のB発光層形成工程(ステップS16)では、第2正孔輸送層176を覆う青(B)の発光層177を気相プロセスである蒸着法により形成する。発光層177は、低分子のホスト材料とドーパントとを含むものであり、低分子のホスト材料としては、CBP(4,4’−bis(9−dicarbazolyl)−2,2’−biphenyl)、BAlq(Bis−(2−methyl−8−quinolinolate)−4−(phenylphenolate)aluminium)、mCP(N,N−dicarbazolyl−3,5−benzene:CBP誘導体)、CDBP(4,4’−bis(9−carbazolyl)−2,2’−dimethyl−biphenyl)、DCB(N,N’−Dicarbazolyl−1,4−dimethene−benzene)、P06(2,7−bis(diphenylphosphineoxide)−9,9−dimethylfluorene)、SimCP(3,5−bis(9−carbazolyl)tetraphenylsilane)、UGH3(W−bis(triphenylsilyl)benzene)などが挙げられる。特に、蒸着法を用いて形成される青の発光層177のホスト材料としては、アントラセン誘導体を用いることが好ましい。
青の発光が得られるドーパントとしては、FIrpic(Iridium−bis(4,6−difluorophenyl−pyridinato−N,C,2,)−picolinate)、Ir(pmb)3(Iridium−tris(1−phenyl−3−methylbenzimidazolin−2−ylidene−C,C(2)’)、FIrN4(((Iridium(III)bis(4,6−difluorophenylpyridinato)5−(pyridin−2−yl)−tetrazolate)、Firtaz((Iridium(III)bis(4,6−difluorophenylpyridinato)(5−(pyridine−2−yl)−1,2,4−triazo−late)などのイリジウム錯体が挙げられ、前述したホスト材料に添加することで青色の燐光を得ることができる。
また、1,4−ビス(2−メチルスチリル)ベンゼン、1,4−(3−メチルスチリル)ベンゼン、1,4−ビス−(2−メチルスチリル)ベンゼン、1,4−(3−メチルスチリル)ベンゼン、1,4−ビス(4−メチルスチリル)ベンゼン、ジスチリルベンゼン、1,4−ビス(2−エチルスチリル)ベンゼン、1,4−ビス(3−エチルスチリル)ベンゼン、1,4−ビス(2−メチルスチリル)−2−メチルベンゼン、などのスチリルベンゼン誘導体をドーパントとして用い、前述したホスト材料に添加することで青色の蛍光を得ることができる。
発光層177の膜厚は、特に限定されないが、20nm以上、60nm以下であることが好ましい。そして、ステップS17へ進む。
図9の電子輸送層形成工程(ステップS17)では、青の発光層177を覆う電子輸送層178を気相プロセスである蒸着法により形成する。電子輸送層178の構成は、第1実施形態の電子輸送層78と同じである。電子輸送層178の膜厚は、特に限定されないが、1nm以上、100nm以下程度であるのが好ましく、5nm以上、50nm以下程度であるのがより好ましい。そして、ステップS18に進む。
図9の電子注入層形成工程(ステップS18)では、電子輸送層178を覆う電子注入層179を気相プロセスである蒸着法により形成する。電子注入層179の構成は、第1実施形態の電子注入層79と同じである。電子注入層179の膜厚は、特に限定されないが、0.01nm以上、100nm以下程度であるのが好ましく、0.1nm以上、10nm以下程度であるのがより好ましい。そして、ステップS19へ進む。
図9の陰極形成工程(ステップS19)では、電子注入層179を覆う陰極25を気相プロセスである蒸着法により形成する。陰極25の膜厚は、特に限定されないが、50nm以上、1000nm以下程度であるのが好ましく、100nm以上、500nm以下程度であるのがより好ましい。これにより、図11(j)に示すように、陽極24Rと陰極25との間に赤の発光層164を含む機能層26Rが形成され、陽極24Gと陰極25との間に緑の発光層165を含む機能層26Gが形成され、陽極24Bと陰極25との間に青の発光層177を含む機能層26Bが形成される。そして、ステップS20へ進む。
図9の封止基板接着工程(ステップS20)では、図7に示したように、基板31の各発光素子27R,27G,27Bを覆って封止する透明な樹脂からなり、接着性を有する封止部材38を介して、基板31と封止基板20とを接着する。これにより、有機EL装置111ができあがる。
次に、具体的な比較例5や実施例8〜12が示された図12を参照して説明する。図12は第2実施形態における比較例5と実施例8〜12の各層の構成と素子特性の評価結果とを示す表である。なお、図12の表中で、HILは正孔注入層を指し、1−HTLは第1正孔輸送層を指し、1,3−EMLは第1発光層である赤の発光層と第3発光層である緑の発光層を指し、2−HTLは第2正孔輸送層を指し、2−EMLは第2発光層である青の発光層を指し、ETLは電子輸送層を指すものである。また、電子注入層の構成は、比較例5及び実施例8〜12において同じであるため、表中における記載を省略した。
比較例5、実施例8〜12の素子特性の評価は、第1実施形態と同様であって、発光効率、輝度半減寿命、ダークスポットの3項目により評価した。発光効率は、輝度が1000cd/m2となる電流量に基づいて比較例5を基準として数値化している。輝度半減寿命は、輝度が1000cd/m2の半分である500cd/m2となる通電時間に基づき比較例5を基準として数値化している。ダークスポットは輝度が半減した時点における発生の有無を基準としている。評価は、これらの3項目を総合して、実用レベルでない「×」、実用レベルに到達している「○」、実用レベルを越えている「◎」のいずれかを与えている。
(比較例5)
比較例5の有機EL装置は、図12に示すように、上記第2実施形態の有機EL装置111に対して、塗布膜である発光層164,165と蒸着膜である第2正孔輸送層176との間の中間層174を除いた構成となっている。
具体的には、正孔注入層163は正孔注入材料として高分子のPEDOT/PSSを含み、膜厚が50nmである。第1正孔輸送層171は高分子の正孔輸送材料であるトリフェニルアミン系ポリマー(TFP)を含み、膜厚が10nmである。第1発光層としての赤の発光層164は低分子のホスト材料であるCBP及びmCPと、ドーパントとしてのPtOEPを含み、膜厚が60nmである。第3発光層しての緑の発光層165は低分子のホスト材料であるCBP及びmCPと、ドーパントとしてのIrppy3を含み、膜厚が60nmである。第2正孔輸送層176は低分子の正孔輸送材料としてα−NPDを含み、膜厚が20nmである。第2発光層としての青の発光層177は低分子のホスト材料であるCBPと、ドーパントであるFIrpicを含み、膜厚が40nmである。電子輸送層178は低分子の正孔輸送材料としてのBAlqを含み、膜厚が20nmとなっている。ちなみに、電子注入層179の膜厚は5nmであり、陰極25の膜厚は200nmである。
正孔注入層163、第1正孔輸送層171、発光層164,165はそれぞれ液相プロセス(インクジェット法)を用いて形成され、第2正孔輸送層176、発光層177、電子輸送層178、電子注入層179、陰極25はそれぞれ気相プロセス(蒸着法)を用いて形成されている。
比較例5の有機EL装置は、図12に示すように、上記第2実施形態の有機EL装置111に対して、塗布膜である発光層164,165と蒸着膜である第2正孔輸送層176との間の中間層174を除いた構成となっている。
具体的には、正孔注入層163は正孔注入材料として高分子のPEDOT/PSSを含み、膜厚が50nmである。第1正孔輸送層171は高分子の正孔輸送材料であるトリフェニルアミン系ポリマー(TFP)を含み、膜厚が10nmである。第1発光層としての赤の発光層164は低分子のホスト材料であるCBP及びmCPと、ドーパントとしてのPtOEPを含み、膜厚が60nmである。第3発光層しての緑の発光層165は低分子のホスト材料であるCBP及びmCPと、ドーパントとしてのIrppy3を含み、膜厚が60nmである。第2正孔輸送層176は低分子の正孔輸送材料としてα−NPDを含み、膜厚が20nmである。第2発光層としての青の発光層177は低分子のホスト材料であるCBPと、ドーパントであるFIrpicを含み、膜厚が40nmである。電子輸送層178は低分子の正孔輸送材料としてのBAlqを含み、膜厚が20nmとなっている。ちなみに、電子注入層179の膜厚は5nmであり、陰極25の膜厚は200nmである。
正孔注入層163、第1正孔輸送層171、発光層164,165はそれぞれ液相プロセス(インクジェット法)を用いて形成され、第2正孔輸送層176、発光層177、電子輸送層178、電子注入層179、陰極25はそれぞれ気相プロセス(蒸着法)を用いて形成されている。
(実施例8)
実施例8は、図12に示すように、比較例5に対して、塗布膜である発光層164,165と蒸着膜である第2正孔輸送層176との間に、中間層174を気相プロセス(蒸着法)で形成したものである。中間層174は、発光層164,165に含まれる低分子のホスト材料であるCBPを含み、膜厚が5.0nmとなっている。また、発光層164,165の膜厚はそれぞれ55.0nmとなっている。すなわち、発光層164,165と中間層174の膜厚の合計が60nmとなっている。
実施例8は、図12に示すように、比較例5に対して、塗布膜である発光層164,165と蒸着膜である第2正孔輸送層176との間に、中間層174を気相プロセス(蒸着法)で形成したものである。中間層174は、発光層164,165に含まれる低分子のホスト材料であるCBPを含み、膜厚が5.0nmとなっている。また、発光層164,165の膜厚はそれぞれ55.0nmとなっている。すなわち、発光層164,165と中間層174の膜厚の合計が60nmとなっている。
(実施例9)
実施例9は、図12に示すように、実施例8に対して、中間層174を構成する低分子のホスト材料をmCPとしたものである。
実施例9は、図12に示すように、実施例8に対して、中間層174を構成する低分子のホスト材料をmCPとしたものである。
(実施例10)
実施例10は、図12に示すように、実施例8に対して、中間層174を構成する低分子のホスト材料としてCBPとmCPとを含むものである。
実施例10は、図12に示すように、実施例8に対して、中間層174を構成する低分子のホスト材料としてCBPとmCPとを含むものである。
(実施例11)
実施例11は、図12に示すように、実施例8に対して、中間層174を構成する成分として、低分子のホスト材料であるCBP及びmCPと、ドーパントであるIrppy3とを含むものである。
実施例11は、図12に示すように、実施例8に対して、中間層174を構成する成分として、低分子のホスト材料であるCBP及びmCPと、ドーパントであるIrppy3とを含むものである。
(実施例12)
実施例12は、図12に示すように、実施例8に対して、中間層174を構成する成分として、低分子のホスト材料であるCBP及びmCPと、ドーパントであるIrppy3と、電子輸送材料であるBAlqとを含むものである。
実施例12は、図12に示すように、実施例8に対して、中間層174を構成する成分として、低分子のホスト材料であるCBP及びmCPと、ドーパントであるIrppy3と、電子輸送材料であるBAlqとを含むものである。
比較例5の評価は、塗布膜である発光層164,165と蒸着膜である第2正孔輸送層176との間に、蒸着膜である中間層174がなく、輝度が半減したときにダークスポットが確認されたので、「×」である。
塗布膜である発光層164,165と蒸着膜である第2正孔輸送層176との間に、蒸着膜である中間層174を備えた実施例8と実施例9は、比較例5に対して発光効率が同等である一方で輝度半減寿命が1.2倍となり、ダークスポットも確認されなかったので、その評価は「○」である。
中間層174に2種の低分子のホスト材料を含む実施例10〜実施例12は、比較例5に対して、発光効率及び輝度半減寿命において優れた数値を示し、ダークスポットも確認されなかったので、その評価は「○」である。特に、中間層174にドーパントであるIrppy3をさらに含んだ実施例11は、比較例5に対して、発光効率が1.3倍、輝度半減寿命が1.6倍となったのでより好ましい。
上記第2実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(1)上記第2実施形態の有機EL装置111及びその製造方法によれば、赤の発光層164と緑の発光層165とを液相プロセスにより塗り分けて形成し、さらに青の発光層177を気相プロセス(蒸着法)により共通に形成して、赤、緑、青のそれぞれの発光が選択的に得られる構成となっている。そして、液相プロセスで形成される赤や緑の発光層164,165は発光輝度や発光寿命の点において実用レベルに到達している。また、青の発光層177を気相プロセスで形成することにより、青の発光層177を実用レベルに到達させている。したがって、発光輝度及び発光寿命の点において実用レベルに到達した発光素子27R,27G,27Bをそれぞれサブ画素34に備えた有機EL装置111を提供することができる。また、赤、緑、青の発光層を例えば蒸着マスクを用いて個々に成膜する場合に比べて、蒸着マスクを必要としないので、効率よく有機EL装置111を製造することができる。
(2)また、蒸着膜である中間層174は、塗布膜である発光層164,165に含まれる電子輸送性の低分子のホスト材料を含んでいるので、陰極25側から注入される電子を効率よく発光層164,165に輸送することができる。また、中間層174の膜厚が1nm以上5nm以下となっているので、発光層164,165と第2正孔輸送層176との間に中間層174を形成することによる駆動電圧の上昇や発光効率の低下を抑制することができる。
(3)さらに、青の発光層177において、陽極24B側には第2正孔輸送層176が気相プロセスで形成され、陰極25側には電子輸送層178が同じく気相プロセスで形成されているので、キャリアである正孔と電子が発光層177に効率よく輸送されて青の発光を得ることができる。
(1)上記第2実施形態の有機EL装置111及びその製造方法によれば、赤の発光層164と緑の発光層165とを液相プロセスにより塗り分けて形成し、さらに青の発光層177を気相プロセス(蒸着法)により共通に形成して、赤、緑、青のそれぞれの発光が選択的に得られる構成となっている。そして、液相プロセスで形成される赤や緑の発光層164,165は発光輝度や発光寿命の点において実用レベルに到達している。また、青の発光層177を気相プロセスで形成することにより、青の発光層177を実用レベルに到達させている。したがって、発光輝度及び発光寿命の点において実用レベルに到達した発光素子27R,27G,27Bをそれぞれサブ画素34に備えた有機EL装置111を提供することができる。また、赤、緑、青の発光層を例えば蒸着マスクを用いて個々に成膜する場合に比べて、蒸着マスクを必要としないので、効率よく有機EL装置111を製造することができる。
(2)また、蒸着膜である中間層174は、塗布膜である発光層164,165に含まれる電子輸送性の低分子のホスト材料を含んでいるので、陰極25側から注入される電子を効率よく発光層164,165に輸送することができる。また、中間層174の膜厚が1nm以上5nm以下となっているので、発光層164,165と第2正孔輸送層176との間に中間層174を形成することによる駆動電圧の上昇や発光効率の低下を抑制することができる。
(3)さらに、青の発光層177において、陽極24B側には第2正孔輸送層176が気相プロセスで形成され、陰極25側には電子輸送層178が同じく気相プロセスで形成されているので、キャリアである正孔と電子が発光層177に効率よく輸送されて青の発光を得ることができる。
(第3実施形態)
<有機EL装置の構成>
次に、第3実施形態の有機EL装置について、図13を参照して説明する。図13は第3実施形態の有機EL装置における発光素子の構成を示す模式断面図である。第3実施形態の有機EL装置は、第2実施形態の有機EL装置111に対して、赤(R)、緑(G)、青(B)の各発光素子の構成を異ならせたものである。なお、第2実施形態と同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
<有機EL装置の構成>
次に、第3実施形態の有機EL装置について、図13を参照して説明する。図13は第3実施形態の有機EL装置における発光素子の構成を示す模式断面図である。第3実施形態の有機EL装置は、第2実施形態の有機EL装置111に対して、赤(R)、緑(G)、青(B)の各発光素子の構成を異ならせたものである。なお、第2実施形態と同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
図13に示すように、本実施形態の有機EL装置211は、陽極24Rと共通陰極である陰極25との間に機能層226Rを有する発光素子227Rと、陽極24Gと共通陰極である陰極25との間に機能層226Gを有する発光素子227Gと、陽極24Bと共通陰極である陰極25との間に機能層226Bを有する発光素子227Bと、を備えている。
発光素子227Rの機能層226Rは、陽極24R側から液相プロセスを用いて順に形成された、正孔注入層163、第1正孔輸送層171、第1発光層としての赤の発光層164を有している。また、気相プロセスを用いて順に形成された、中間層174、キャリア調整層175、第2正孔輸送層176、第2発光層としての青の発光層177、電子輸送層178、電子注入層179を有している。
発光素子227Gの機能層226Gは、陽極24G側から液相プロセスを用いて順に形成された、正孔注入層163、第1正孔輸送層171、第3発光層としての緑の発光層165を有している。また、気相プロセスを用いて順に形成された、中間層174、キャリア調整層175、第2正孔輸送層176、第2発光層としての青の発光層177、電子輸送層178、電子注入層179を有している。
発光素子227Bの機能層226Bは、陽極24B側から液相プロセスを用いて形成された正孔注入層163と、気相プロセスを用いて順に形成された、中間層174、キャリア調整層175、第2正孔輸送層176、第2発光層としての青の発光層177、電子輸送層178、電子注入層179を有している。
つまり、本実施形態の有機EL装置211は、第2実施形態の有機EL装置111に対して、蒸着膜である中間層174と第2正孔輸送層176との間に、キャリア調整層175を有している点が異なっている。
発光素子227Gの機能層226Gは、陽極24G側から液相プロセスを用いて順に形成された、正孔注入層163、第1正孔輸送層171、第3発光層としての緑の発光層165を有している。また、気相プロセスを用いて順に形成された、中間層174、キャリア調整層175、第2正孔輸送層176、第2発光層としての青の発光層177、電子輸送層178、電子注入層179を有している。
発光素子227Bの機能層226Bは、陽極24B側から液相プロセスを用いて形成された正孔注入層163と、気相プロセスを用いて順に形成された、中間層174、キャリア調整層175、第2正孔輸送層176、第2発光層としての青の発光層177、電子輸送層178、電子注入層179を有している。
つまり、本実施形態の有機EL装置211は、第2実施形態の有機EL装置111に対して、蒸着膜である中間層174と第2正孔輸送層176との間に、キャリア調整層175を有している点が異なっている。
キャリア調整層175は、電子輸送性を有する金属化合物を含んで構成されている。該金属化合物としては、電子輸送性に優れたアルカリ金属やアルカリ土類金属の化合物が挙げられる。
アルカリ金属化合物としては、例えば、LiF、Li2CO3、LiCl、NaF、Na2CO3、NaCl、CsF、Cs2CO3、CsClなどのアルカリ金属塩が挙げられる。また、アルカリ土類金属化合物としては、例えば、CaF2、CaCO3、SrF2、SrCO3、BaF2、BaCO3などのアルカリ土類金属塩が挙げられる。
特に、電子輸送性に優れる点で、炭酸セシウム(Cs2CO3)を用いることが好ましい。
キャリア調整層175の膜厚は、0.2nm以上1.0nm以下であることが好ましい。これによって、中間層174を介して赤の発光層164と緑の発光層165とにそれぞれ電子をより効率よく輸送することができる。また、中間層174と第2正孔輸送層176との間にキャリア調整層175を配置することによる駆動電圧の上昇や第2発光層としての青の発光層177の発光効率が低下することを抑制することができる。
アルカリ金属化合物としては、例えば、LiF、Li2CO3、LiCl、NaF、Na2CO3、NaCl、CsF、Cs2CO3、CsClなどのアルカリ金属塩が挙げられる。また、アルカリ土類金属化合物としては、例えば、CaF2、CaCO3、SrF2、SrCO3、BaF2、BaCO3などのアルカリ土類金属塩が挙げられる。
特に、電子輸送性に優れる点で、炭酸セシウム(Cs2CO3)を用いることが好ましい。
キャリア調整層175の膜厚は、0.2nm以上1.0nm以下であることが好ましい。これによって、中間層174を介して赤の発光層164と緑の発光層165とにそれぞれ電子をより効率よく輸送することができる。また、中間層174と第2正孔輸送層176との間にキャリア調整層175を配置することによる駆動電圧の上昇や第2発光層としての青の発光層177の発光効率が低下することを抑制することができる。
<有機EL装置の製造方法>
次に、第3実施形態の有機EL装置の製造方法について、図14を参照して説明する。図14は第3実施形態の有機EL装置の製造方法を示すフローチャートである。
次に、第3実施形態の有機EL装置の製造方法について、図14を参照して説明する。図14は第3実施形態の有機EL装置の製造方法を示すフローチャートである。
本実施形態の有機EL装置211の製造方法は、正孔注入層形成工程(ステップS21)と、第1正孔輸送層形成工程(ステップS22)と、R,G発光層形成工程(ステップS23)と、中間層形成工程(ステップS24)と、キャリア調整層形成工程(ステップS25)と、第2正孔輸送層形成工程(ステップS26)と、B発光層形成工程(ステップS27)と、電子輸送層形成工程(ステップS28)と、電子注入層形成工程(ステップS29)と、陰極形成工程(ステップS30)と、封止基板接着工程(ステップS31)とを備えている。つまり、本実施形態の有機EL装置211の製造方法は、第2実施形態の有機EL装置111の製造方法に対して、キャリア調整層形成工程が追加された点が異なっている。したがって、以降、第2実施形態と異なる工程について説明する。
図14のキャリア調整層形成工程(ステップS25)では、蒸着膜である中間層174を覆うキャリア調整層175を気相プロセスである蒸着法により形成する。キャリア調整層175は、前述したように電子輸送性のアルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物を含み、例えば炭酸セシウムを蒸着法により膜厚がおよそ0.5nmとなるように形成して構成される。
次に、具体的な比較例と実施例とを挙げ、図15を参照して説明する。図15は第3実施形態における比較例5と実施例13〜17の各層の構成と素子特性の評価結果とを示す表である。なお、図15の表中で、HILは正孔注入層を指し、1−HTLは第1正孔輸送層を指し、1,3−EMLは第1発光層である赤の発光層と第3発光層である緑の発光層を指し、CTLはキャリア調整層を指し、2−HTLは第2正孔輸送層を指し、2−EMLは第2発光層である青の発光層を指し、ETLは電子輸送層を指すものである。また、電子注入層の構成は、比較例5及び実施例13〜17において同じであるため、表中における記載を省略した。
比較例5、実施例13〜17の素子特性の評価は、第1実施形態と同様であって、発光効率、輝度半減寿命、ダークスポットの3項目により評価した。発光効率は、輝度が1000cd/m2となる電流量に基づいて比較例5を基準として数値化している。輝度半減寿命は、輝度が1000cd/m2の半分である500cd/m2となる通電時間に基づき比較例5を基準として数値化している。ダークスポットは輝度が半減した時点における発生の有無を基準としている。評価は、これらの3項目を総合して、実用レベルでない「×」、実用レベルに到達している「○」、実用レベルを越えている「◎」のいずれかを与えている。
(比較例5)
比較例5は、図15に示すように、上記第3実施形態の有機EL装置211に対して、塗布膜である発光層164,165と蒸着膜である第2正孔輸送層176との間の中間層174とキャリア調整層175とを除いた構成となっている。
具体的な各層の構成は、第2実施形態において説明したので、ここでは詳細な説明は省略する。
正孔注入層163、第1正孔輸送層171、発光層164,165はそれぞれ液相プロセス(インクジェット法)を用いて形成され、第2正孔輸送層176、発光層177、電子輸送層178、電子注入層179、陰極25はそれぞれ気相プロセス(蒸着法)を用いて形成されている。
比較例5は、図15に示すように、上記第3実施形態の有機EL装置211に対して、塗布膜である発光層164,165と蒸着膜である第2正孔輸送層176との間の中間層174とキャリア調整層175とを除いた構成となっている。
具体的な各層の構成は、第2実施形態において説明したので、ここでは詳細な説明は省略する。
正孔注入層163、第1正孔輸送層171、発光層164,165はそれぞれ液相プロセス(インクジェット法)を用いて形成され、第2正孔輸送層176、発光層177、電子輸送層178、電子注入層179、陰極25はそれぞれ気相プロセス(蒸着法)を用いて形成されている。
(実施例13)
実施例13は、図15に示すように、比較例5に対して、塗布膜である発光層164,165と蒸着膜である第2正孔輸送層176との間に、中間層174とキャリア調整層175とを気相プロセス(蒸着法)で形成したものである。中間層174は、発光層164,165に含まれる低分子のホスト材料であるCBPを含み、膜厚が5.0nmとなっている。また、発光層164,165の膜厚はそれぞれ55.0nmとなっている。すなわち、発光層164,165と中間層174の膜厚の合計が60nmとなっている。キャリア調整層175は、電子輸送性のアルカリ金属化合物である炭酸セシウムを含み、膜厚が0.5nmとなっている。
実施例13は、図15に示すように、比較例5に対して、塗布膜である発光層164,165と蒸着膜である第2正孔輸送層176との間に、中間層174とキャリア調整層175とを気相プロセス(蒸着法)で形成したものである。中間層174は、発光層164,165に含まれる低分子のホスト材料であるCBPを含み、膜厚が5.0nmとなっている。また、発光層164,165の膜厚はそれぞれ55.0nmとなっている。すなわち、発光層164,165と中間層174の膜厚の合計が60nmとなっている。キャリア調整層175は、電子輸送性のアルカリ金属化合物である炭酸セシウムを含み、膜厚が0.5nmとなっている。
(実施例14)
実施例14は、図15に示すように、実施例13に対して、中間層174を構成する低分子のホスト材料をmCPとしたものである。
実施例14は、図15に示すように、実施例13に対して、中間層174を構成する低分子のホスト材料をmCPとしたものである。
(実施例15)
実施例15は、図15に示すように、実施例13に対して、中間層174を構成する低分子のホスト材料としてCBPとmCPとを含むものである。
実施例15は、図15に示すように、実施例13に対して、中間層174を構成する低分子のホスト材料としてCBPとmCPとを含むものである。
(実施例16)
実施例16は、図15に示すように、実施例13に対して、中間層174を構成する成分として、低分子のホスト材料であるCBP及びmCPと、ドーパントであるIrppy3とを含むものである。
実施例16は、図15に示すように、実施例13に対して、中間層174を構成する成分として、低分子のホスト材料であるCBP及びmCPと、ドーパントであるIrppy3とを含むものである。
(実施例17)
実施例17は、図15に示すように、実施例13に対して、中間層174を構成する成分として、低分子のホスト材料であるCBP及びmCPと、ドーパントであるIrppy3と、電子輸送材料であるBAlqとを含むものである。
実施例17は、図15に示すように、実施例13に対して、中間層174を構成する成分として、低分子のホスト材料であるCBP及びmCPと、ドーパントであるIrppy3と、電子輸送材料であるBAlqとを含むものである。
比較例5の評価は、塗布膜である発光層164,165と蒸着膜である第2正孔輸送層176との間に、蒸着膜である中間層174とキャリア調整層175とがなく、輝度が半減したときにダークスポットが確認されたので、「×」である。
塗布膜である発光層164,165と蒸着膜である第2正孔輸送層176との間に、蒸着膜である中間層174とキャリア調整層175とを備えた実施例13と実施例14は、比較例5に対して発光効率が同等である一方で輝度半減寿命が1.2倍となり、ダークスポットも確認されなかった。また、キャリア調整層175を有することにより、第1発光層としての赤の発光層164や第3発光層としての緑の発光層165へ電子の輸送がさらに効率化され、発光層164,165におけるキャリア(正孔と電子)のバランスが改善されるため、輝度半減時における発光層164,165の発光色の変化が抑制されるので、その評価は第2実施形態の実施例8や実施例9に比べても優れ「◎」である。
中間層174に2種の低分子のホスト材料を含む実施例15〜実施例17は、比較例5に対して、発光効率及び輝度半減寿命において優れた数値を示し、ダークスポットも確認されず、輝度半減時における発光色の変化も抑えられているので、その評価は「◎」である。特に、中間層174にドーパントであるIrppy3をさらに含んだ実施例16は、比較例5に対して、発光効率が1.3倍、輝度半減寿命が1.6倍となったのでより好ましい。
上記第3実施形態によれば、上記第2実施形態の効果(1)〜(3)に加えて以下の効果が得られる。
(4)上記第3実施形態の有機EL装置211及びその製造方法によれば、塗布膜である赤の発光層164及び緑の発光層165と、蒸着膜である第2正孔輸送層176との間に、蒸着膜である中間層174に加えて電子輸送性のキャリア調整層175が気相プロセスを用いて形成されているので、赤の発光層164及び緑の発光層165におけるキャリアバランスが好適になり、輝度半減後においてもそれぞれの発光色の変化が抑えられ、優れた表示品質(発光特性)を有する有機EL装置211を提供及び製造することができる。
(4)上記第3実施形態の有機EL装置211及びその製造方法によれば、塗布膜である赤の発光層164及び緑の発光層165と、蒸着膜である第2正孔輸送層176との間に、蒸着膜である中間層174に加えて電子輸送性のキャリア調整層175が気相プロセスを用いて形成されているので、赤の発光層164及び緑の発光層165におけるキャリアバランスが好適になり、輝度半減後においてもそれぞれの発光色の変化が抑えられ、優れた表示品質(発光特性)を有する有機EL装置211を提供及び製造することができる。
(第4実施形態)
<有機EL装置の構成>
次に、第4実施形態の有機EL装置について、図16を参照して説明する。図16は第4実施形態の有機EL装置における発光素子の構成を示す模式断面図である。第4実施形態の有機EL装置は、第3実施形態の有機EL装置211に対して、青(B)の発光素子の構成を異ならせたものである。なお、第3実施形態と同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
<有機EL装置の構成>
次に、第4実施形態の有機EL装置について、図16を参照して説明する。図16は第4実施形態の有機EL装置における発光素子の構成を示す模式断面図である。第4実施形態の有機EL装置は、第3実施形態の有機EL装置211に対して、青(B)の発光素子の構成を異ならせたものである。なお、第3実施形態と同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
図16に示すように、本実施形態の有機EL装置311は、陽極24Rと共通陰極である陰極25との間に機能層226Rを有する発光素子227Rと、陽極24Gと共通陰極である陰極25との間に機能層226Gを有する発光素子227Gと、陽極24Bと共通陰極である陰極25との間に機能層326Bを有する発光素子327Bと、を備えている。
以下、上記第3実施形態の有機EL装置211と異なる青の発光素子327Bの構成について詳しく説明する。
発光素子327Bの機能層326Bは、陽極24B側から液相プロセスを用いて形成された正孔注入層163及び第3正孔輸送層173と、気相プロセスを用いて順に形成された、中間層174、キャリア調整層175、第2正孔輸送層176、第2発光層としての青の発光層177、電子輸送層178、電子注入層179を有している。
つまり、本実施形態の有機EL装置311は、第3実施形態の有機EL装置211に対して、塗布膜である正孔注入層163と蒸着膜である中間層174との間に、第3正孔輸送層173を有している点が異なっている。
発光素子327Bの機能層326Bは、陽極24B側から液相プロセスを用いて形成された正孔注入層163及び第3正孔輸送層173と、気相プロセスを用いて順に形成された、中間層174、キャリア調整層175、第2正孔輸送層176、第2発光層としての青の発光層177、電子輸送層178、電子注入層179を有している。
つまり、本実施形態の有機EL装置311は、第3実施形態の有機EL装置211に対して、塗布膜である正孔注入層163と蒸着膜である中間層174との間に、第3正孔輸送層173を有している点が異なっている。
第3正孔輸送層173は、低分子の正孔輸送材料を含んで液相プロセスで形成されている。この低分子の正孔輸送材料は気相プロセスで形成された第2正孔輸送層176に含まれるものと同じものが用いられている。これによって、第2発光層としての蒸着膜である青の発光層177への正孔の輸送をより効率的に行うことができる構成となっている。つまりは、青の発光層177における発光効率の改善効果が得られる。低分子の正孔輸送材料としては、前述したようにα−NPDなどが挙げられる。
第3正孔輸送層173の膜厚は、特に限定されるものではないが、5nm以上、100nm以下程度であるのが好ましく、10nm以上、50nm以下程度であるのがより好ましい。
第3正孔輸送層173の膜厚は、特に限定されるものではないが、5nm以上、100nm以下程度であるのが好ましく、10nm以上、50nm以下程度であるのがより好ましい。
<有機EL装置の製造方法>
次に、第4実施形態の有機EL装置の製造方法について、図17を参照して説明する。図17は第4実施形態の有機EL装置の製造方法を示すフローチャートである。
次に、第4実施形態の有機EL装置の製造方法について、図17を参照して説明する。図17は第4実施形態の有機EL装置の製造方法を示すフローチャートである。
本実施形態の有機EL装置311の製造方法は、正孔注入層形成工程(ステップS41)と、第1正孔輸送層形成工程(ステップS42)と、R,G発光層形成工程(ステップS43)と、第3正孔輸送層形成工程(ステップS44)と、中間層形成工程(ステップS45)と、キャリア調整層形成工程(ステップS46)と、第2正孔輸送層形成工程(ステップS47)と、B発光層形成工程(ステップS48)と、電子輸送層形成工程(ステップS49)と、電子注入層形成工程(ステップS50)と、陰極形成工程(ステップS51)と、封止基板接着工程(ステップS52)とを備えている。つまり、本実施形態の有機EL装置311の製造方法は、第3実施形態の有機EL装置211の製造方法に対して、第3正孔輸送層形成工程が追加された点が異なっている。したがって、以降、第3実施形態と異なる工程について説明する。
図17の第3正孔輸送層形成工程(ステップS44)では、陽極24B上に液相プロセス(インクジェット法)により形成された正孔注入層163に接して、同じく液相プロセス(インクジェット法)により第3正孔輸送層173を形成する。第3正孔輸送層173は、前述したように、第2正孔輸送層176と同じ低分子の正孔輸送材料を含む第3正孔輸送層形成用インクをバンク62で囲まれた領域に塗布し、塗布された第3正孔輸送層形成用インクに減圧処理や加熱処理などの乾燥処理を施すことにより形成される。したがって、一旦形成された第3正孔輸送層173に再び乾燥処理などの加熱処理が加わると、低分子の正孔輸送材料が凝集して、部分的に欠陥が生ずるおそれがある。それゆえに、第3正孔輸送層形成工程は、R,G発光層形成工程(ステップS43)の後に行われる。
低分子の正孔輸送材料を含む第3正孔輸送層173を気相プロセスを用いて形成することも考えられるが、陽極24B上に選択的に形成する必要があるので、本実施形態では生産性を考慮して液相プロセス(インクジェット法)を採用している。
低分子の正孔輸送材料を含む第3正孔輸送層173を気相プロセスを用いて形成することも考えられるが、陽極24B上に選択的に形成する必要があるので、本実施形態では生産性を考慮して液相プロセス(インクジェット法)を採用している。
次に、具体的な比較例5や実施例18〜22を示した図18を参照して説明する。図18は第4実施形態における比較例5と実施例18〜22の各層の構成と素子特性の評価結果とを示す表である。なお、図18の表中で、HILは正孔注入層を指し、1−HTLは第1正孔輸送層を指し、1,3−EMLは第1発光層である赤の発光層と第3発光層である緑の発光層を指し、3−HTLは第3正孔輸送層を指し、CTLはキャリア調整層を指し、2−HTLは第2正孔輸送層を指し、2−EMLは第2発光層である青の発光層を指し、ETLは電子輸送層を指すものである。また、電子注入層の構成は、比較例5及び実施例18〜22において同じであるため、表中における記載を省略した。
比較例5、実施例18〜22の素子特性の評価は、第1実施形態と同様であって、発光効率、輝度半減寿命、ダークスポットの3項目により評価した。発光効率は、輝度が1000cd/m2となる電流量に基づいて比較例5を基準として数値化している。輝度半減寿命は、輝度が1000cd/m2の半分である500cd/m2となる通電時間に基づき比較例5を基準として数値化している。ダークスポットは輝度が半減した時点における発生の有無を基準としている。評価は、これらの3項目を総合して、実用レベルでない「×」、実用レベルに到達している「○」、実用レベルを越えている「◎」のいずれかを与えている。
(比較例5)
比較例5は、図18に示すように、上記第4実施形態の有機EL装置311に対して、塗布膜である発光層164,165と蒸着膜である第2正孔輸送層176との間の中間層174とキャリア調整層175とを除くと共に、陽極24B上における正孔注入層163と中間層174との間の第3正孔輸送層173を除いた構成となっている。
具体的な各層の構成は、第2実施形態において説明したので、ここでは詳細な説明は省略する。
正孔注入層163、第1正孔輸送層171、発光層164,165はそれぞれ液相プロセス(インクジェット法)を用いて形成され、第2正孔輸送層176、発光層177、電子輸送層178、電子注入層179、陰極25はそれぞれ気相プロセス(蒸着法)を用いて形成されている。
比較例5は、図18に示すように、上記第4実施形態の有機EL装置311に対して、塗布膜である発光層164,165と蒸着膜である第2正孔輸送層176との間の中間層174とキャリア調整層175とを除くと共に、陽極24B上における正孔注入層163と中間層174との間の第3正孔輸送層173を除いた構成となっている。
具体的な各層の構成は、第2実施形態において説明したので、ここでは詳細な説明は省略する。
正孔注入層163、第1正孔輸送層171、発光層164,165はそれぞれ液相プロセス(インクジェット法)を用いて形成され、第2正孔輸送層176、発光層177、電子輸送層178、電子注入層179、陰極25はそれぞれ気相プロセス(蒸着法)を用いて形成されている。
(実施例18)
実施例18は、図18に示すように、比較例5に対して、塗布膜である発光層164,165と蒸着膜である第2正孔輸送層176との間に、中間層174とキャリア調整層175とを気相プロセス(蒸着法)で形成したものである。また、陽極24B上の正孔注入層163と中間層174との間に第3正孔輸送層173を形成したものである。第3正孔輸送層173は、低分子の正孔輸送材料であるα−NPDを含み、膜厚が40.0nmとなっている。中間層174は、発光層164,165に含まれる低分子のホスト材料であるCBPを含み、膜厚が5.0nmとなっている。また、発光層164,165の膜厚はそれぞれ55.0nmとなっている。すなわち、発光層164,165と中間層174の膜厚の合計が60nmとなっている。キャリア調整層175は、炭酸セシウムを含み、膜厚が0.5nmとなっている。
実施例18は、図18に示すように、比較例5に対して、塗布膜である発光層164,165と蒸着膜である第2正孔輸送層176との間に、中間層174とキャリア調整層175とを気相プロセス(蒸着法)で形成したものである。また、陽極24B上の正孔注入層163と中間層174との間に第3正孔輸送層173を形成したものである。第3正孔輸送層173は、低分子の正孔輸送材料であるα−NPDを含み、膜厚が40.0nmとなっている。中間層174は、発光層164,165に含まれる低分子のホスト材料であるCBPを含み、膜厚が5.0nmとなっている。また、発光層164,165の膜厚はそれぞれ55.0nmとなっている。すなわち、発光層164,165と中間層174の膜厚の合計が60nmとなっている。キャリア調整層175は、炭酸セシウムを含み、膜厚が0.5nmとなっている。
(実施例19)
実施例19は、図18に示すように、実施例18に対して、中間層174を構成する低分子のホスト材料をmCPとしたものである。
実施例19は、図18に示すように、実施例18に対して、中間層174を構成する低分子のホスト材料をmCPとしたものである。
(実施例20)
実施例20は、図18に示すように、実施例18に対して、中間層174を構成する低分子のホスト材料としてCBPとmCPとを含むものである。
実施例20は、図18に示すように、実施例18に対して、中間層174を構成する低分子のホスト材料としてCBPとmCPとを含むものである。
(実施例21)
実施例21は、図18に示すように、実施例18に対して、中間層174を構成する成分として、低分子のホスト材料であるCBP及びmCPと、ドーパントであるIrppy3とを含むものである。
実施例21は、図18に示すように、実施例18に対して、中間層174を構成する成分として、低分子のホスト材料であるCBP及びmCPと、ドーパントであるIrppy3とを含むものである。
(実施例22)
実施例22は、図18に示すように、実施例18に対して、中間層174を構成する成分として、低分子のホスト材料であるCBP及びmCPと、ドーパントであるIrppy3と、電子輸送材料であるBAlqとを含むものである。
実施例22は、図18に示すように、実施例18に対して、中間層174を構成する成分として、低分子のホスト材料であるCBP及びmCPと、ドーパントであるIrppy3と、電子輸送材料であるBAlqとを含むものである。
比較例5の評価は、塗布膜である発光層164,165と蒸着膜である第2正孔輸送層176との間に、蒸着膜である中間層174とキャリア調整層175とがなく、且つ、陽極24B上の正孔注入層163と中間層174との間に第3正孔輸送層173がないため、輝度が半減したときにダークスポットが確認されたので、「×」である。
塗布膜である発光層164,165と蒸着膜である第2正孔輸送層176との間に、蒸着膜である中間層174とキャリア調整層175とを備え、陽極24B上の正孔注入層163と中間層174との間に低分子の正孔輸送材料を含む第3正孔輸送層173を備えた実施例18と実施例19は、比較例5に対して発光効率が1.2倍、輝度半減寿命が1.4倍となり、ダークスポットも確認されなかった。特に青の発光層177における発光効率が改善された。また、キャリア調整層175を有することにより、第1発光層としての赤の発光層164や第3発光層としての緑の発光層165へ電子の輸送がさらに効率化され、発光層164,165におけるキャリア(正孔と電子)のバランスが改善されるため、輝度半減時における発光層164,165の発光色の変化が抑制されるので、その評価は第3実施形態の実施例13や実施例14に比べても優れ「◎」である。
中間層174に2種の低分子のホスト材料を含む実施例20〜実施例22は、比較例5に対して、発光効率及び輝度半減寿命において優れた数値を示し、ダークスポットも確認されず、輝度半減時における発光色の変化も抑えられているので、その評価は「◎」である。特に、中間層174にドーパントであるIrppy3をさらに含んだ実施例21は、比較例5に対して、特に青の発光層177における発光効率がさらに改善され、発光効率が1.6倍、輝度半減寿命が1.8倍となったのでより好ましい。
上記第4実施形態によれば、上記第2実施形態の効果(1)〜(3)と第3実施形態の効果(4)に加えて以下の効果が得られる。
(5)上記第4実施形態の有機EL装置311及びその製造方法によれば、青の発光素子327Bは、陽極24B上の塗布膜である正孔注入層163と蒸着膜である中間層174との間に、低分子の正孔輸送材料を含む第3正孔輸送層173が液相プロセスにより選択的に形成されているため、青の発光層177への正孔の輸送性が向上し、発光効率が改善される。つまり、より優れた発光効率と発光寿命とが実現された青の発光素子327Bを有する有機EL装置311を提供及び製造することができる。
(5)上記第4実施形態の有機EL装置311及びその製造方法によれば、青の発光素子327Bは、陽極24B上の塗布膜である正孔注入層163と蒸着膜である中間層174との間に、低分子の正孔輸送材料を含む第3正孔輸送層173が液相プロセスにより選択的に形成されているため、青の発光層177への正孔の輸送性が向上し、発光効率が改善される。つまり、より優れた発光効率と発光寿命とが実現された青の発光素子327Bを有する有機EL装置311を提供及び製造することができる。
(第5実施形態)
<電子機器の構成>
図19は電子機器の一例としてスマートフォンを示す模式図である。以下、上記した有機EL装置を備えたスマートフォンの構成を、図19を参照しながら説明する。
<電子機器の構成>
図19は電子機器の一例としてスマートフォンを示す模式図である。以下、上記した有機EL装置を備えたスマートフォンの構成を、図19を参照しながら説明する。
図19に示すように、スマートフォン81は、表示部82及びアイコン83を有している。表示部82には、第1実施形態の有機EL装置11が内部に組み込まれている。したがって、高品位な表示を行うことができる。なお、表示部82に前述した第2〜第4実施形態の有機EL装置111,211,311のいずれかを搭載してもよい。
また、有機EL装置11,111,211,311のいずれかが適用される電子機器は、上記スマートフォン81の他、携帯電話機、ヘッドマウントディスプレイ、小型プロジェクター、モバイルコンピューター、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、車載機器、オーディオ機器、露光装置や照明機器などを挙げることができる。
また、有機EL装置11,111,211,311のいずれかが適用される電子機器は、上記スマートフォン81の他、携帯電話機、ヘッドマウントディスプレイ、小型プロジェクター、モバイルコンピューター、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、車載機器、オーディオ機器、露光装置や照明機器などを挙げることができる。
本発明は、上記した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う有機EL装置及び該有機EL装置の製造方法ならびに該有機EL装置を適用する電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。
(変形例1)上記第4実施形態において、キャリア調整層175を備えることが望ましいが、キャリア調整層175を無くしても、第3正孔輸送層173を設けることで、第2実施形態の有機EL装置111に比べて青の発光層177における発光効率を改善することができる。
(変形例2)上記実施形態の有機EL装置11,111,211,311は、赤(R)、緑(G)、青(B)のサブ画素34を一組とした単位画素によって画像を表示する構成であったが、これに限定されない。赤(R)、緑(G)、青(B)以外の例えば黄色や橙色のサブ画素34を備え、当該サブ画素34の発光層を液相プロセスによって塗り分け、気相プロセスで形成された青(B)の発光層を共有する構成としてもよい。
11,111,211,311…有機EL装置、24,24R,24G,24B…陽極、25…陰極、26,26R,26G,26B、226R,226G,226B,326B…機能層、27…発光素子、27R,227R…第1発光素子としての発光素子、27B,227B,327B…第2発光素子としての発光素子、27G,227G…第3発光素子としての発光素子、31…基板、34…サブ画素、63,163…正孔注入層、64…塗布膜である発光層、71…正孔輸送層、74…中間層、78…電子輸送層、79…電子注入層、81…電子機器としてのスマートフォン、164…塗布膜である第1発光層としての赤の発光層、165…塗布膜である第3発光層としての緑の発光層、171…第1正孔輸送層、173…第3正孔輸送層、174…中間層、175…キャリア調整層、176…第2正孔輸送層、177…蒸着膜である第2発光層としての青の発光層、178…電子輸送層、179…電子注入層。
Claims (20)
- 陽極と陰極との間に発光層を有する発光素子を複数備えた有機EL装置の製造方法であって、
液相プロセスを用いて前記発光層を形成する工程と、
前記発光層と前記陰極との間において前記発光層に接して、気相プロセスを用いて中間層を形成する工程と、を備え、
前記中間層は前記発光層に含まれる低分子のホスト材料を含むことを特徴とする有機EL装置の製造方法。 - 第1陽極と共通陰極との間に第1発光層を有する第1発光素子と、第2陽極と前記共通陰極との間に第2発光層を有する第2発光素子とを備えた有機EL装置の製造方法であって、
液相プロセスを用いて前記第1発光層を形成する工程と、
前記第1発光層と前記共通陰極との間及び前記第2陽極と前記共通陰極との間に、気相プロセスを用いて前記第2発光層を前記第1発光素子と前記第2発光素子とに跨って形成する工程と、
前記第1発光層と前記第2発光層との間において前記第1発光層に接して、気相プロセスを用いて中間層を前記第1発光素子と前記第2発光素子とに跨って形成する工程と、を備え、
前記中間層は、前記第1発光層に含まれる低分子のホスト材料を含むことを特徴とする有機EL装置の製造方法。 - 前記第1陽極と前記第1発光層との間及び前記第2陽極と前記中間層との間において、前記第1陽極及び前記第2陽極に接して、液相プロセスを用いて正孔注入層を形成する工程と、
前記正孔注入層と前記第1発光層との間において前記正孔注入層に接して、液相プロセスを用いて第1正孔輸送層を形成する工程と、
前記中間層と前記第2発光層との間に、気相プロセスを用いて第2正孔輸送層を前記第1発光素子と前記第2発光素子とに跨って形成する工程と、を備え、
前記第2発光層は、前記第2正孔輸送層に接して形成されることを特徴とする請求項2に記載の有機EL装置の製造方法。 - 前記中間層と前記第2正孔輸送層との間において前記中間層に接して、気相プロセスを用いてキャリア調整層を形成する工程をさらに備え、
前記キャリア調整層は、電子輸送性を有する金属化合物を含むことを特徴とする請求項3に記載の有機EL装置の製造方法。 - 前記金属化合物は、炭酸セシウムであることを特徴とする請求項4に記載の有機EL装置の製造方法。
- 前記第2正孔輸送層は、低分子の正孔輸送材料を含み、
前記第2発光素子の前記第2陽極と前記中間層との間において前記正孔注入層に接して、液相プロセスを用いて前記低分子の正孔輸送材料を含む第3正孔輸送層を形成する工程をさらに備え、
前記第3正孔輸送層を形成する工程は、前記第1発光層を形成する工程の後に行われることを特徴とする請求項3乃至5のいずれか一項に記載の有機EL装置の製造方法。 - 第3陽極と前記共通陰極との間に第3発光層を有する第3発光素子をさらに備え、
液相プロセスを用いて前記第3発光層を形成する工程を有し、
前記第2発光層は、前記第1発光層と前記共通陰極との間及び前記第3発光層と前記共通陰極との間に形成され、
前記第1発光層、前記第2発光層、前記第3発光層は、それぞれ異なる発光色を示すことを特徴とする請求項2に記載の有機EL装置の製造方法。 - 赤色の発光色を示す前記第1発光層を形成し、
青色の発光色を示す前記第2発光層を形成し、
緑色の発光色を示す前記第3発光層を形成することを特徴とする請求項7に記載の有機EL装置の製造方法。 - 前記中間層の厚みは、1nm以上5nm以下であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の有機EL装置の製造方法。
- 前記低分子のホスト材料は、電子輸送性を有することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の有機EL装置の製造方法。
- 前記液相プロセスは、機能層形成材料を含む機能液を液滴として吐出する液滴吐出法であることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の有機EL装置の製造方法。
- 基板に、
陽極と、
蒸着膜である陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に、塗布膜である発光層と、
前記発光層と前記陰極との間に、前記発光層に接して、前記発光層に含まれる低分子のホスト材料を含む蒸着膜である中間層と、を有することを特徴とする有機EL装置。 - 基板に、
第1陽極と蒸着膜である共通陰極との間に、塗布膜である第1発光層と蒸着膜である第2発光層とを有する第1発光素子と、
第2陽極と前記共通陰極との間に前記第2発光層を有する第2発光素子と、
前記第1発光層と前記第2発光層との間及び前記第2陽極と前記第2発光層との間に、前記第1発光層に接して前記第1発光素子と前記第2発光素子とに跨って形成され、前記第1発光層に含まれる低分子のホスト材料を含む蒸着膜である中間層と、を有することを特徴とする有機EL装置。 - 前記第1陽極と前記第1発光層との間及び前記第2陽極と前記中間層との間に、前記第1陽極及び前記第2陽極に接して、塗布膜である正孔注入層と、
前記正孔注入層と前記第1発光層との間に、前記正孔注入層に接して、塗布膜である第1正孔輸送層と、
前記中間層と前記第2発光層との間に、蒸着膜である第2正孔輸送層と、さらにを備えたことを特徴とする請求項13に記載の有機EL装置。 - 前記中間層と前記第2正孔輸送層との間に、前記中間層に接して、蒸着膜であるキャリア調整層をさらに備え、
前記キャリア調整層は、電子輸送性を有する金属化合物を含むことを特徴とする請求項13または14に記載の有機EL装置。 - 前記第2正孔輸送層は、低分子の正孔輸送材料を含み、
前記第2発光素子の前記第2陽極と前記中間層との間に、前記第2陽極に接して、塗布膜である前記低分子の正孔輸送材料を含む第3正孔輸送層をさらに備えたことを特徴とする請求項13乃至15のいずれか一項に記載の有機EL装置。 - 第3陽極と前記共通陰極との間に塗布膜である第3発光層を有する第3発光素子をさらに備え、
前記第2発光層は、前記第1発光層と前記共通陰極との間及び前記第3発光層と前記共通陰極との間に形成され、
前記第1発光層、前記第2発光層、前記第3発光層は、それぞれ異なる発光色を示すことを特徴とする請求項13に記載の有機EL装置。 - 前記第1発光素子の前記第1発光層は赤色の発光色を示し、
前記第2発光素子の前記第2発光層は青色の発光色を示し、
前記第3発光素子の前記第3発光層は緑色の発光色を示すことを特徴とする請求項17に記載の有機EL装置。 - 請求項1乃至11のいずれか一項に記載の有機EL装置の製造方法を用いて製造された有機EL装置を備えたことを特徴とする電子機器。
- 請求項12乃至18のいずれか一項に記載の有機EL装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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