JP4793071B2 - 表示装置および表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置およびその製造方法に関し、特に、有機電界発光素子を用いたカラー表示可能な表示装置およびその製造方法に関する。

有機材料のエレクトロルミネッセンス（Electroluminescence）を利用した有機電界発光素子は、下部電極と上部電極との間に、正孔輸送層や発光層を積層させた有機層を設けてなり、低電圧直流駆動による高輝度発光が可能な発光素子として注目されている。

このような有機電界発光素子（以下、単に発光素子と記す）を用いたフルカラーの表示装置は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に発光する発光素子を基板上に配列形成してなる。このような表示装置の製造においては、少なくとも各色に発光する有機発光材料からなる発光層を、発光素子毎にパターン形成する必要がある。そして、発光層のパターン形成は、例えばシートに開口パターンを設けたマスクを介して発光材料を蒸着または塗布するシャドーマスキング法、あるいはインクジェット法によって行われている。

ところが、シャドーマスキング法では、マスクに形成する開口パターンのさらなる微細化が困難であること、およびマスクの撓みによって位置精度の高いパターン形成が困難であること等から、さらなる発光素子の微細化および高集積化が難しい。

また、インクジェット法でも、高精度なパターニングは難しく、発光素子の微細化および高集積化、および基板の大型化が困難となっている。

そこで、新たなパターン形成方法として、エネルギー源（熱源）を用いた転写法（すなわち熱転写法）が提案されている。熱転写法を用いた表示装置の製造は、例えば次のように行う。先ず、表示装置の基板（以下、装置基板と称する）上に下部電極を形成しておく。一方、別の基板（以下、転写用基板と称する）上に、光吸収層を介して発光層を成膜しておく。そして、発光層と下部電極とを対向させる状態で、装置基板と転写用基板とを配置し、転写用基板側からレーザ光を照射することにより、装置基板の下部電極上に発光層を熱転写させる。この際、スポット照射させたレーザ光を走査させることにより、下部電極上の所定領域のみに位置精度良好に発光層が熱転写される（下記特許文献１参照）。

特開２００２−１１０３５０号公報

しかしながら、上述した熱転写法を用いて得られた発光素子は、シャドーマスキング法によって製造された発光素子と比較して、発光効率、及び輝度寿命が比較的短い。特に、Ｒ(赤)、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の中で最も輝度寿命が短い青色発光の有機電界発光素子においては、この問題は深刻である。

そこで本発明は、位置精度良好に各発光層のパターン形成が可能であり、発光効率および輝度寿命を高く維持でき、これによりさらなる高精細な表示が可能な有機電界発光素子を用いた表示装置を提供すること、およびこの表示装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の表示装置は、ある実施形態において、下部電極、少なくとも発光層を含む有機層、および上部電極をこの順に積層してなると共に、赤色、緑色、および青色に発光する複数の有機電界発光素子が基板上に配列され、各色に発光する有機電界発光素子は、発光層が、蒸着によって形成された第1発光層と、熱転写によって形成された第2発光層と、を備え、第1発光層は、青色または青色よりも短波長の発光を生じる、ことを特徴とする。

本発明によれば、基板上に配列された有機電界発光素子において、熱転写法により位置精度良好に各発光層のパターン形成が可能であり、かつ有機電界発光素子の発光効率および輝度寿命を高く維持することができる。特に、長寿命化および高発光効率化のネックとなっていた青色発光素子の寿命および発光効率が改善される。この結果、基板上に有機電界発光素子を配列形成してなるカラー表示装置のさらなる高精細化が可能になる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の一例となる実施形態の表示装置の要部断面図である。この図に示す表示装置１は、基板３上に、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色に発光する複数の有機電界発光素子５（５ｒ、５ｇ、５ｂ）を配列形成してなるフルカラー表示のフラットパネルディスプレイである。尚、以下においては、赤色に発光する有機電界発光素子５を赤色発光素子５ｒ、緑色に発光する有機電界発光素子５を緑色発光素子５ｇ、青色に発光する有機電界発光素子５を青色発光素子５ｂとする。

そして、各有機電界発光素子５（５ｒ、５ｇ、５ｂ）においては、基板３側から順に、パターニングされた下部電極１１、正孔注入層１２、正孔輸送層１３、第1発光層１４、第2発光層１５（１５ｒ，１５ｇ，１５ｂ）、電子輸送層１６、電子注入層１７、および上部電極１８が積層されている。図面においては、正孔注入層１２および正孔輸送層１３を同一層で示した。

有機電界発光素子５においては、例えば、正孔注入層１２〜電子輸送層１６までの層が、有機材料で構成された有機層１９となっている。また、各有機電界発光素子５は、下部電極１１間に設けられた絶縁膜２０によって、それぞれ分離された状態となっている。

本実施形態において特徴的なのは、有機電界発光素子５の発光層が、基板３上の全面に成膜された第1発光層１４と、有機電界発光素子５（５ｒ，５ｇ，５ｂ）毎にパターン形成された第2発光層１５（１５ｒ，１５ｇ，１５ｂ）とを備えていることである。

以下、この表示装置１の詳細な構成について、先ず基板３、下部電極１１および上部電極１８の構成を説明し、次に下部電極１１側から順に有機層１９の構成を説明する。

基板３は、ガラス、シリコン、プラスチック基板、さらにはＴＦＴ（thin film transistor）が形成されたＴＦＴ基板などからなる。特に、この表示装置１が基板３側から発光を取り出す透過型である場合には、この基板３は光透過性を有する材料で構成される。

基板３上に形成された下部電極１１は、陽極または陰極として用いられる。尚、上述した積層構成においては、代表して下部電極１１が陽極である場合を説明した。

下部電極１１は、表示装置１の駆動方式によって適する形状にパターンニングされている。例えば、この表示装置１の駆動方式が単純マトリックス方式である場合には、この下部電極１１は例えばストライプ状に形成される。また、表示装置１の駆動方式が画素毎にＴＦＴを備えたアクティブマトリックス方式である場合には、下部電極１１は複数配列された各画素に対応させてパターン形成され、同様に各画素に設けられたＴＦＴに対して、これらのＴＦＴを覆う層間絶縁膜に形成されたコンタクトホール（図示省略）を介してそれぞれが接続される状態で形成される。

このようにパターン形成された下部電極１１の周縁を覆う状態で絶縁膜２０が設けられる。絶縁膜２０に形成された窓から下部電極３を露出させた部分に、有機電界発光素子５が設けられる。絶縁膜２０は、例えばポリイミドやフォトレジスト等の有機絶縁材料や、酸化シリコンのような無機絶縁材料からなる。

一方、下部電極１１上に有機層１９を介して設けられる上部電極１８は、下部電極１１が陽極である場合には陰極として用いられ、下部電極１１が陰極である場合には陽極として用いられる。尚、上述した積層構成においては、代表して上部電極１８が陰極である場合を説明した。

表示装置１が、単純マトリックス方式である場合には、上部電極１８は、例えば下部電極１１のストライプと交差するストライプ状に形成され、これらが交差して積層された部分が有機電界発光素子５となる。また、表示装置１が、アクティブマトリックス方式である場合には、上部電極１８は、基板３上の一面を覆う状態で成膜されたベタ膜で形成され、各画素に共通の電極として用いられることとする。尚、表示装置１の駆動方式としてアクティブマトリックス方式を採用する場合には、有機電界発光素子５の開口率を確保するために、上部電極１８側から発光を取り出す上面発光型とすることが望ましい。この場合、下部電極１１と同一層で補助電極（図示省略）を形成し、この補助電極に上部電極１８を接続させることで、上部電極１８の電圧降下を防止する構成とすることができる。

ここで、下部電極１１（または上部電極１８）を構成する陽極材料としては、仕事関数がなるべく大きく、高反射率を持つものが良く、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、セレン（Ｓｅ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、レニウム（Ｒｅ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）やこれらの合金、酸化物、あるいは、酸化錫、ＩＴＯ、酸化亜鉛、酸化チタン等が好ましい。

一方、上部電極１８（または下部電極１１）を構成する陰極材料としては、仕事関数がなるべく小さなものがよく、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、インジウム（Ｉｎ）、リチウム（Ｌｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）やこれらの合金や酸化物、フッ化物が好ましく、例えばマグネシウム（Ｍｇ）−銀(Ａｇ)合金,リチウム(Ｌｉ)−フッ素(Ｆ)化合物、リチウム-酸素（Ｏ）化合物等が用いられる。

有機電界発光素子５で生じた発光を取り出す側となる電極としては、上述した材料の中から光透過性を有する材料が用いられる。

例えば、表示装置１が、基板３側から発光を取り出す透過型である場合、陽極となる下部電極１１としては、ＩＴＯ(Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ)やＩＺＯ（Ｉｎｉｄｉｕｍ−Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ）のように、光透過率の高い陽極材料を選択して用いる。そして、陰極となる上部電極１８としてアルミニウムのような反射率の良好な陰極材料を用いる。

一方、表示装置１が、上部電極１８側から発光を取り出す上面発光型である場合、陽極となる下部電極１１としてクロムや銀合金のような陽極材料を用い、陰極となる上部電極１８としてマグネシウムと銀（ＭｇＡｇ）との合金のような光透過性を有する陰極材料を用いる。ただし、次に説明するように、有機層１９を共振部の少なくとも一部とする共振器構造を設計して取り出し光の強度を高めるようにすることが好ましい。この場合、上部電極１８は、半透過性として構成される。

次に、有機層１９の構成を説明する。

先ず、下部電極１１上に設けられた正孔注入層１２は、基板３上の全面に共通層として形成される。正孔注入層１２は、一般的な正孔注入材料を用いて構成され、一例としてｍ−ＭＴＤＡＴＡ〔4,4,4 -tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine〕が２５ｎｍの膜厚で蒸着される。

正孔注入層１２上には、基板３上の全面に共通層として、正孔輸送層１３が形成される。正孔輸送層１３は、一般的な正孔輸送材料を用いて構成され、一例としてα−ＮＰＤ[4,4-bis(N-1-naphthyl-N-phenylamino)biphenyl]が３０ｎｍの膜厚で蒸着される。尚、他の例としては、ベンジジン誘導体、スチリルアミン誘導体、トリフェニルメタン誘導体、ヒドラゾン誘導体などがある。

正孔注入層１２および正孔輸送層１３は、それぞれが複数層からなる積層構造であっても良い。

正孔輸送層１３上には、基板３上の全面に共通層として、第1発光層１４が形成される。このような第1発光層１４は、青色または青色よりも短波長の発光を生じる。ここでの青色とは、最終的に表示装置とした場合に青色として用いられる発光色を指す。また、第1発光層１４は、ホスト材料と発光性ドーパントとで構成されており、例えば、ＡＤＮ（anthracene dinaphtyl）に、青色の発光性ドーパントである４，４’−ビス［２−｛４−（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）フェニル｝ビニル］ビフェニル（ＤＰＡＶＢｉ）を２．５重量％混合したものである。

第1発光層１４は、蒸着法により形成されている。第1発光層１４を構成する材料が、青色より短波長である例として、ＡＤＮ単体を発光させた場合や、ＡＤＮにＢＤ−０５２Ｘ（出光興産社製）を５重量％程度添加した層を発光させた場合などが有る。両者とも一般には青色発光として認識される発光を行うが、最終的に表示装置化された場合に青色として用いられる発光波長よりも短波長発光も行う。

第1発光層１４上には、第2発光層１５が、各有機電界発光素子５（５ｒ，５ｇ，５ｂ）に対して形成される。つまり、赤色発光素子５ｒには、第2発光層１５として赤色の発光が生じる赤色発光層１５ｒがパターン形成される。緑色発光素子５ｇには、第2発光層１５として緑色の発光が生じる緑色発光層１５ｇがパターン形成される。青色発光素子５ｂには、第2発光層１５として青色の発光が生じる青色発光層１５ｂがパターン形成される。

赤色発光層１５ｒは、例えばホスト材料と、赤色発光材料との混合で構成される。赤色発光材料は、蛍光性のものでも燐光性のものでもよい。本実施の形態では、赤色発光層１５ｒは、例えば厚みが30ｎｍ程度であり、ＡＤＮに２，６−ビス［（４’−メトキシジフェニルアミノ）スチリル］−１，５−ジシアノナフタレン（ＢＳＮ）を３０重量％混合したものである。

緑色発光層１５ｇは、例えばホスト材料と、緑色発光材料との混合で構成される。緑色発光材料は、蛍光性のものでも燐光性のものでもよい。本実施形態では、緑色発光層１５ｇは、例えば厚みが3０ｎｍ程度であり、ＡＤＮにクマリン６を５重量％混合したものである。

青色発光層１５ｂは、例えばホスト材料と、青色発光材料との混合で構成される。青色発光材料は、蛍光性のものでも燐光性のものでもよい。本実施の形態では、青色発光層１５ｂは、例えば、厚みが３０ｎｍ程度であり、ＡＤＮに４，４’−ビス［２−｛４−（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）フェニル｝ビニル］ビフェニル（ＤＰＡＶＢｉ）を２．５重量％混合したものにより構成される。

第2発光層１５（１５ｒ，１５ｇ，１５ｂ）は、熱転写法によって位置精度良好にパターン形成されている。

第2発光層１５上には、基板３上の全面に共通層として、電子輸送層１６が形成される。電子輸送層１６は、一般的な電子輸送材料を用いて構成され、一例として８−ヒドロキシキノリンアルミニウム（Ａｌｑ3 ）が２０ｎｍ程度の膜厚で蒸着される。

電子輸送層１６上には、基板３上の全面に共通層として、電子注入層１７が形成される。電子注入層１７は、一般的な電子注入材料を用いて構成され、一例としてＬｉＦが約０．３ｎｍ（蒸着速度〜０．０１ｎｍ／ｓｅｃ）の膜厚で蒸着される。

電子注入層１７上には、上部電極１８が設けられる。上部電極１８は、例えばＭｇＡｇを１０ｎｍの膜厚で蒸着した陰極であり、共通電極として設けられている。

そして、上部電極１８を覆う状態で、基板３上の全面に保護膜２２が設けられている。保護膜２２は、有機層１９への水分の到達防止を目的とし、透過水性,吸水性の低い材料を用いて十分な膜厚で形成される。さらに、表示装置１が上面発光型である場合には、保護膜２２は有機層１９で発生した光を透過する材料からなり、例えば８０％程度の透過率が確保されることが望ましい。

保護膜２２としては、絶縁性材料を用いてもよいし、導電性材料を用いてもよい。絶縁性材料を用いる場合、好ましくは、無機アモルファス性の絶縁性材料、例えばアモルファスシリコン（α−Ｓｉ）,アモルファス炭化シリコン（α−ＳｉＣ）,アモルファス窒化シリコン（α−Ｓｉ1-x Ｎx ）、アモルファスカーボン（α−Ｃ）などが用いられる。このような無機アモルファス性の絶縁性材料は、グレインを構成しないため透水性が低く、良好な保護膜となる。

例えば、アモルファス窒化シリコンからなる保護膜２２を形成する場合には、ＣＶＤ法によって２〜３μｍの膜厚に形成される。この際、有機層4の劣化による輝度の低下を防止するため、成膜温度を常温に設定し、さらに、保護膜8の剥がれを防止するために膜のストレスを最小になる条件で成膜することが望ましい。

また、表示装置１がアクティブマトリックス方式の場合、保護膜２２は、導電性材料を用いて構成されても良い。保護膜２２を導電性材料で構成する場合、ＩＴＯやＩＸＯのような透明導電性材料が用いられる。

保護膜２２上には、接着用の樹脂材料（図示省略）を介して、保護基板２４が貼り合わせられている。接着用の樹脂材料としては、例えば紫外線硬化樹脂が用いられる。保護基板２４としては、例えばガラス基板が用いられる。表示装置１が上面発光型である場合には、接着用の樹脂材料および保護基板２４は、光透過性を有する材料で構成される。

このような構成の表示装置１にカラーフィルタを組み合わせる場合は、各有機電界発光素子５ｒ，５ｇ，５ｂから発せられる発光スペクトルのピーク波長近傍の光のみを透過するカラーフィルタを、各有機電界発光素子５ｒ，５ｇ，５ｂの光取り出し面側に設ける。これにより、発光光の色純度が低下した場合にも、その影響を軽微にすることができる。

次に、表示装置１の製造方法を、図２の断面工程図に基づいて説明する。

先ず、図２（１）に示すように、基板３上に下部電極１１をパターン形成する。この際、必要に応じて、補助電極（図示省略）を下部電極１１と同一工程で形成する。次に、下部電極１１の周縁を覆うように、画素領域を開口する形状の絶縁膜２０をパターン形成する。補助電極を形成した場合には補助電極にも開口させる。その後、蒸着法により、基板１１上の全面に、正孔注入層１２、正孔輸送層１３、および第1発光層１４を順次成膜する。各層１２〜１４は、マスクを用いることなくベタ膜で形成される。

次に、図２（２）に示すように、転写用基板３０ｒを用意する。この転写用基板３０ｒは、表示装置作製用の基板３と略同一形状のガラス基板３１上の全面に、光吸収層３３を介して赤色発光層１５ｒが成膜されている。

次に、転写用基板３０ｒを、第1発光層１４が形成された基板３に対向配置する。この際、赤色発光層１５ｒと第1発光層１４とが向き合うように、転写用基板３０ｒと基板３とを配置する。基板３と転写用基板３０ｒとを密着させ、基板３側の最上層を構成する第1発光層１４と、転写用基板３０ｒ側の最上層を構成する赤色発光層１５ｒとを接触させても良い。

次に、転写用基板３０ｒ側から、例えば波長８００ｎｍのレーザｈｒを照射する。この際、赤色発光素子の形成領域に対応する部分に、レーザｈｒを選択的にスポット照射する。これにより、光吸収層３３に吸収させ、その熱を利用して、基板３上に成膜された第1発光層１４の上に選択的に赤色発光層１５ｒを熱転写する。

そして、以上のような熱転写の工程を繰り返し行うことで、緑色発光層および青色発光層を形成する。

すなわち、図２（３）に示すように、光吸収層３３を介して緑色発光層１５ｇを成膜した転写用基板３０ｇを用意し、基板３上に成膜された第1発光層１４の上に選択的に緑色発光層１５ｇを熱転写する。

また、図２（４）に示すように、光吸収層３３を介して青色発光層１５ｂを成膜してなる転写用基板３０ｂを用意し、基板３上に成膜された第1発光層１４の上に選択的に青色発光層１５ｂを熱転写する。

尚、図２（２）〜図２（４）を用いて説明した各熱転写の工程は、どの色の発光層（１５ｒ，１５ｇ，１５ｂ）から順に熱転写しても良い。

また、繰り返し行われる熱転写の工程は、大気圧中でも可能であるが、真空中で行うことが望ましい。真空中で熱転写を行うことにより、より低エネルギーでのレーザを使用した転写が可能になり、転写される発光層に与えられる熱的な悪影響を軽減することができる。さらに、熱転写の工程を真空中で行うことにより、基板同士の密着性が高まり、転写のパターン制度が良好になり、望ましい。しかも、全プロセスを連続して真空中で行うようにすることで、素子の劣化を防ぐことが可能である。

以上のようにして、第2発光層１５ｒ，１５ｇ，１５ｂを形成した後には、図１に示したように、蒸着法により、基板３上の全面に、電子輸送層１６、および電子注入層１７を形成する。次に、下地に対して影響を及ぼすことのない程度に、成膜粒子のエネルギーが小さい成膜方法、例えば蒸着法やＣＶＤ(chemical vapor deposition)法によって、上部電極１８および保護膜２２を形成する。

以上の各層１６〜２２は、マスクを用いることなくベタ膜で形成される。また、これらの各層１６〜２２の形成は、望ましくは、大気に暴露されることなく同一の成膜装置内において連続して行われる。これにより大気中の水分による有機層１９の劣化が防止される。

尚、下部電極１１と同一工程で補助電極を形成した場合、下部電極１１の上部にベタ膜で形成された各有機層を、上部電極１８を形成する前にレーザアブレーションなどの手法によって除去しても良い。これにより、上部電極１８を下部電極１１に直接接続させることで、コンタクトが向上する。

最後に保護基板２４を貼り合わせることで、表示装置１を完成させる。

第１実施形態によれば、有機電界発光素子５には、蒸着法によって成膜された効率の良い青色の発光が生じる層、すなわち、熱転写によるダメージを受けていないので電子と正孔との再結合確率が高い、第1発光層１４が設けられている。

そして、有機電界発光素子５（５ｒ，５ｇ，５ｂ）には、第1発光層１４に積層された状態で、第2発光層１５ｒ，１５ｇ，１５ｂが設けられている。第1発光層１４の発光波長よりも長い発光波長の赤色発光層１５ｒや緑色発光層１５ｇを備えた、赤色発光素子５ｒおよび緑色発光層５ｇでは、第1発光層１４での再結合エネルギーが、速やかに第2発光層１５ｒ，１５ｇに移動して赤色または緑色の発光に寄与する。

一方、第1発光層１４と同じ発光波長の青色発光層１５ｂを備えた青色発光素子５ｂでは、蒸着成膜された第1発光層１４が発光の主体となるため、発光効率および輝度寿命が高く維持される。尚、第1発光層１４が、青色よりも短波長の発光を生じる場合でも、上述した赤色発光素子５ｒおよび緑色発光素子５ｇと同様の原理で発光が生じる。つまり、第1発光層１４で生じた効率の良い再結合エネルギーが、速やかに青色発光層１５ｂに移動して青色の発光が生じるのである。

そして、第2発光層１５ｒ，１５ｇ，１５ｂは、熱転写によってパターン形成されている。このため、第1発光層１４と第2発光層１５ｒ，１５ｇ，１５ｂとで構成される各有機電界発光素子５ｒ，５ｇ，５ｂの発光層は、位置精度が良好に形成されたものとなる。

以上の結果、位置精度良好にパターン形成することができ、かつ長寿命化および高発光効率化のネックとなっていた青色発光素子５ｂの長寿命化と高発光効率化が達成される。これにより、有機電界発光素子を用いたフルカラー表示装置のさらなる高精細化が可能になる。

＜第２実施形態＞
図３は、本発明の第２実施形態の表示装置の要部断面図である。図３の表示装置１’が、図１の表示装置１と異なるところは、青色発光素子５ｂ’が、第2発光層を備えていないことである。

すなわち、表示装置１’に設けられた青色発光素子５ｂ’の発光層は、第1発光層１４のみで構成されている。ここで、表示装置１において、第1発光層１４は、青色または青色よりも短波長の発光を生じる層とした。しかしながら、表示装置１’においては、第1発光層１４は青色の発光を生じる層として設けられる。

表示装置１’の製造方法は、図２を用いて説明した第２実施形態の表示装置１の製造手順において、図２（４）に示す青色発光層１５ｂの熱転写によるパターン形成を省略した手順となる。

このような構成であっても、青色発光素子１５からは、蒸着成膜された第1発光層１４による効率の良い青色発光が得られる。したがって、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

しかも、第２実施形態によれば、熱転写工程が２回で良いため、製造プロセスの簡略化を図ることができる。

以上の実施形態では、主に下部電極１１を陽極、上部電極１８を陰極とした場合を説明した。しかしながら、本発明は、下部電極１１が陰極であり、上部電極１８が陽極である場合にも適用可能である。この場合には、各層１２〜１７は、逆の積層順となる。

以上の実施形態では、第1発光層上に第2発光層が積層される構成を説明したが、第2発光層上に第1発光層が積層される構成であっても良い。
また、以上の実施形態では、第2発光層を熱転写によって形成する場合を説明したが、精度良くパターン形成できる手法であれば、熱転写に限定されることはない。
さらに、以上の実施形態は、発光層を有する有機層のユニット（発光ユニット）を積層したタンデム型の有機ＥＬ素子にも応用することができ、同様の効果を得ることができる。

次に、本発明の具体的な実施例および比較例を示す。

＜実施例1＞
赤色発光の有機電界発光素子１５ｒを作製した。（図１参照）

（１）先ず、素子作成用基板となるガラス基板の上に、銀合金層であるＡＰＣ(Ag-Pd-Cu)層（膜厚１２０ｎｍ）、および透明導電層であるＩＴＯ膜（膜厚１０ｎｍ）をこの順に成膜して、２層構造の下部電極１１を形成した。次に、下部電極１１の周縁を覆う状態で、酸化シリコンの絶縁膜２０をスパッタリング法により約２μｍの厚さで成膜した。次に、リソグラフィー法により下部電極１１を露出させ、画素領域とした。その上に、正孔注入層１２として、ｍ−ＭＴＤＡＴＡを２５ｎｍの膜厚で、正孔輸送
層１３として、α−ＮＰＤを３０ｎｍの膜厚で、蒸着した。

（２）第1発光層１４として、ホスト材料ＡＤＮに、ドーパント材料としてＤＰＡＶＢｉを２．５重量％混合したものを５ｎｍの膜厚で蒸着成膜した。

（３）一方で、転写用基板を作成した。先ず、ガラス基板の上に、厚さ２００ｎｍのクロムからなる光吸収層を通常のスパッタリング法により成膜した。光吸収層上に、赤色発光層として、ホスト材料となるＡＤＮにドーパント材料として２，６−ビス［（４’−メトキシジフェニルアミノ）スチリル］−１，５−ジシアノナフタレン（ＢＳＮ）を３０重量％混合したものを、３０ｎｍ程度の膜厚で成膜した。

（４）次に、成膜された有機層同士が向き合う状態で、（３）で作製した転写用基板を素子作成用の基板３の上に配置し、真空中で密着させた。両基板は、絶縁膜２０の厚さによって、約２μｍの小さな間隙が維持されていた。この状態で、素子作成用の基板３の赤色画素領域に相対する配置において、転写用基板の裏側から波長８００ｎｍのレーザ光線を照射することにより、転写用基板から赤色発光層１５ｒを熱転写させた。レーザ光線のスポットサイズは、３００μｍ×１０μｍとした。レーザ光線は、該光線の長手寸法に対して直交する方向において走査した。エネルギー密度は、２．６E-3ｍＪ／μｍ2とした。

（５）電子輸送層１６として、８−ヒドロキシキノリンアルミニウム（Ａｌｑ3 ）を２０ｎｍ程度の膜厚で蒸着成膜した。続いて、電子注入層１７として、ＬｉＦを約０．３ｎｍ（蒸着速度〜０．０１ｎｍ／ｓｅｃ）の膜厚で蒸着成膜した。次いで、上部電極１８としてＭｇＡｇを１０ｎｍの膜厚で蒸着成膜した。

＜実施例２＞
緑色発光の有機電界発光素子１５ｇを作製した。

実施例１の（１）（２）と同様の手順を行った。

実施例１の（３）において、赤色発光層に換えて、緑色発光層として、ホスト材料となるＡＤＮにクマリン６を５重量％混合したものを３０ｎｍ程度の膜厚で成膜した。

その後、上記で作製した転写用基板を用い、実施例１の（４）（５）と同様の手順を行った。

＜実施例３＞
青色発光の有機電界発光素子１５ｂを作製した。

実施例１の（１）（２）と同様の手順を行った。

実施例１の（３）において、赤色発光層に換えて、青色発光層として、ホスト材料となるＡＤＮに、ドーパント材料としてＤＰＡＶＢｉを２．５重量％混合したものを、３０ｎｍ程度の膜厚で成膜した。

その後、上記で作製した転写用基板を用い、実施例１の（４）（５）と同様の手順を行った。

＜実施例４＞
青色発光の有機電界発光素子１５ｂ’を作製した。

ここでは、実施例１の手順において、（１），（２），（５）のみを行い、青色に発光する第1発光層１４のみで発光層を構成した青色発光素子１５ｂ’（図３参照）を作製した。

＜比較例１＞
実施例１の手順において、（２）を行わず、（１），（３），（４），（５）を順に行い、第1発光層１４を設けることなく、赤色発光層１５ｒのみで発光層を構成した有機電界発光素子を作製した。

＜比較例２＞
実施例２の手順において、（２）を行わず、（１），（３），（４），（５）を順に行い、第1発光層１４を設けることなく、緑色発光層１５ｇのみで発光層を構成した有機電界発光素子を作製した。

＜比較例３＞
実施例３の手順において、（２）を行わず、（１），（３），（４），（５）を順に行い、第1発光層１４を設けることなく、青色発光層１５ｂのみで発光層を構成した有機電界発光素子を作製した。

≪評価結果≫
以上のようにして作製した有機電界発光素子について、１０ｍＡ／ｃｍ2の定電流密度を印加した状態で、分光放射輝度計を用いて発光効率、色度を測定した。また、同じドーパントを用いた素子同士が同輝度で発光するように電流印加を設定した状態で、寿命試験を行い、１００時間経過後の相対輝度の減少率を測定した。これらの結果を、下記表１に示す。

実施例１および比較例１の評価結果を比較すると、青色に発光する第1発光層を設けた実施例１の赤色発光素子５ｒであっても、これが設けられていない比較例１の赤色発光素子と同程度の色度、発光効率が得られ、輝度減少率も同程度に抑えられていることが確認された。これは、実施例２および比較例２の緑色発光素子の比較でも同様であった。

これは、実施例１、２に設けた第1発光層１４からの発光が、エネルギーの高い短波長のものであり、第1発光層１４中の再結合エネルギーが速やかに赤色発光層１５ｒおよび緑色発光層１５ｇに移動したため、第1発光層１４中の発光はほとんど行われなかったためと考えられる。

一方、実施例３および比較例３の評価結果を比較すると、青色に発光する第1発光層を設けた実施例３の青色発光素子５ｂでは、これが設けられていない比較例３の青色発光素子よりも、発光効率が倍以上に高くなり、また輝度減少率も１／４以下に抑えられていることが確認された。さらに、色度の劣化も見られなかった。

以上の結果、実施例１〜３の各色有機電界発光素子５ｒ、５ｇ、５ｂを配列した表示装置においては、赤色発光素子５ｒおよび緑色発光素子５ｇの特性を維持しつつ、青色発光素子５ｇの特性向上を図ることが可能であることが確認された。これにより、熱転写によって第2発光層１５ｒ，１５ｇ，１５ｂを形成することで、有機電界発光素子を用いたフルカラーの表示装置において、各色に発光する有機電界発光素子５ｒ，５ｇ，５ｂの特性を良好に維持することが可能となる。

さらに、実施例４および比較例３の評価結果を比較すると、青色に発光する第1発光層のみで発光層が構成された実施例３の青色発光素子５ｂ’であっても、これが設けられていない比較例３の青色発光素子よりも、輝度減少率が１／２程度に抑えられていることが確認された。さらに、色度の劣化も見られず発光効率の低下も小さく抑えられていることが確認された。

したがって、蒸着で形成された第1発光層のみで発光層を構成することにより、青色発光素子５ｂ’の長寿命化が達成されることが確認された。

第１実施形態の表示装置の構成を示す断面図である。 第１実施形態の表示装置の製造方法を示す断面工程図である。 第２実施形態の表示装置の構成を示す断面図である。

符号の説明

１，１’…表示装置、３…基板、５…有機電界発光素子、５ｒ…赤色発光素子、５ｇ…緑色発光素子、５ｂ…青色発光素子、１１…下部電極、１４…第1発光層、１５…第２発光層、１５ｒ…赤色発光層、１５ｇ…緑色発光層、１５ｂ…青色発光層、１８…上部電極、１９…有機層

Claims (8)

1. 下部電極、少なくとも発光層を含む有機層、および上部電極をこの順に積層してなると共に、赤色、緑色、および青色に発光する複数の有機電界発光素子が基板上に配列され、
   前記各色に発光する有機電界発光素子は、前記発光層が、蒸着によって形成された第1発光層と、熱転写によって形成された第2発光層と、を備え、
   前記第1発光層は、青色または青色よりも短波長の発光を生じる
   表示装置。
2. 前記第2発光層は、青色または青色よりも長波長の発光を生じる
   請求項1記載の表示装置。
3. 前記第1発光層は、前記有機電界発光素子に共通に形成されている
   請求項1記載の表示装置。
4. 前記第1発光層が、前記第2発光層上に形成されている
   請求項1記載の表示装置。
5. 前記第2発光層が、前記第1発光層上に形成されている
   請求項1記載の表示装置。
6. 前記熱転写が真空中で行われた
   請求項1記載の表示装置。
7. 下部電極、少なくとも発光層を含む有機層、および上部電極をこの順に積層してなると共に、赤色、緑色、および青色に発光する複数の有機電界発光素子を基板上に形成する工程を備え、
   前記有機電界発光素子を形成する工程は、
   基板上に下部電極を形成した後、青色または青色よりも短波長の発光が生じる有機材料からなる第1発光層を、蒸着法により、形成する第1工程と、青色または青色よりも長波長の発光が生じる第2発光層を、熱転写法により、パターン形成する第2工程と、を前後して行うことで、前記各色に発光する有機電界発光素子において、前記第1発光層と前記第2発光層との2層構造からなる発光層を形成する工程を含む
   表示装置の製造方法。
8. 前記熱転写は、真空中で行う
   請求項7記載の表示装置の製造方法。

Images