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Description
本発明は表示装置に関する。
液晶表示装置に代わる次世代の表示装置として、有機ＥＬ素子が提案され、現在では有機ＥＬの研究開発は盛んに行われている。有機ＥＬ素子は、陽極、陰極からそれぞれ注入された正孔、電子が発光層にて再結合することで発光する電子素子である。このため、有機ＥＬ素子の発光効率を向上させるには、全電流に対する再結合電流の割合、つまりキャリアバランス因子が重要であることがよく知られている。ここでキャリアバランスを高めるには、発光層中の再結合過程の最適化だけでなく、電極から発光層への電荷注入輸送過程の最適化も必要となる。
ただし、複数の発光色を出力する有機ＥＬアレイにおいて、電極から発光層までの電荷の流れ易さ、つまり必要とされる導電率が発光色ごとで異なることが多い。これは、発光層のバンドギャップ、移動度といった材料物性、及び取り出し効率向上のための電荷輸送層の最適な膜厚が発光色ごとで異なることに起因する。つまり、同一の材料を用いて電荷輸送層を構成した場合、発光色ごとに高いキャリアバランスを達成することは困難であるといえる。
ところで、電荷輸送性材料中にドナー性（あるいはアクセプター性）のドーパントを混合した共蒸着膜は電荷輸送層としてしばしば使用される。この共蒸着膜は、ホスト（電荷輸送性材料）とドーパントと間で生じる電荷移動により、バルクの導電率と接合界面の電荷注入特性が向上することから駆動電圧低減が可能となる。また、ドーパントが含まれている共蒸着膜は、ドープ濃度によりその導電率を制御できるといった利点がある。特許文献１では、発光色ごとにドーパントのドープ濃度を最適化させることにより、上記の課題を解決することを試みている。
しかし、特許文献１にて開示されている表示装置では、各素子が隔壁によって区分けがなされているので、発光色ごとに電荷輸送層を含む全ての層のパターニングが必要となる。このため、成膜マスクのアライメントズレに起因した着膜ズレが生じた場合、基板電極表面を発光層等の低導電率層で十分に被覆できず、陽極と陰極との間でショートを誘発してしまう。つまり、発光色ごとに電荷輸送層をパターン形成する従来の技術では非点灯素子の数が増加してしまい、生産性を著しく低下させる恐れがあった。
一方で、着膜ズレによるショートを防止する技術として、電荷輸送性材料を基板面内方向に連続に形成する方法が知られている。この方法を採用する場合、使用する電荷輸送性材料は導電率の低い材料が一般的に望ましい。これは、着膜ズレの部位にて発生する陽極と陰極との間のショート電流や駆動素子とその隣接素子との間での意図しない電気的接続、いわゆる隣接クロストークを効果的に抑制できることによるものである。しかしながら、導電率の低い材料を電荷輸送性材料として使用した場合、発光色ごとに高いキャリアバランスを達成することが困難になるといった問題が生じる。さらには、注入特性も電荷輸送層に比べ低いため、電荷輸送層の膜厚が大きくなることに伴う発光素子の駆動電圧の上昇といった問題が新たに発生してしまう。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、発光色ごとに高い発光効率及び低い駆動電圧を保ちながらショートや隣接クロストークが抑制された表示装置を提供することにある。
本発明の表示装置の第一の態様は、第１有機ＥＬ素子と、前記第１有機ＥＬ素子の発する色と異なる色を発する第２有機ＥＬ素子と、を有し、
前記第１有機ＥＬ素子及び前記第２有機ＥＬ素子が、それぞれ第１電極と、電荷輸送性材料とドーパント材料とを含む第１電荷輸送層と、電荷輸送性材料とドーパント材料とを含む第２電荷輸送層と、発光層と、第２電極と、をこの順で有し、
前記第１電荷輸送層が、前記第１有機ＥＬ素子と、前記第２有機ＥＬ素子とで共通し、かつ同じ膜厚の層であり、
前記第２電荷輸送層の膜厚が、前記第１有機ＥＬ素子と、前記第２有機ＥＬ素子とで異なり、
前記第１電荷輸送層に含まれるドーパント材料の濃度が、前記第２電荷輸送層に含まれるドーパント材料の濃度よりも低く、
前記第１電極が陽極であり、
前記第２電極が陰極であり、
前記第１電荷輸送層が第１正孔輸送層であり、
前記第２電荷輸送層が第２正孔輸送層であり、
前記ドーパント材料がアクセプター性ドーパント材料であり、
前記第１電荷輸送層に含まれる電荷輸送性材料と、前記第２電荷輸送層に含まれる電荷輸送性材料と、が、ともに正孔輸送性材料であることを特徴とする。
本発明の表示装置の第二の態様は、第１有機ＥＬ素子と、前記第１有機ＥＬ素子の発する色と異なる色を発する第２有機ＥＬ素子と、を有し、
前記第１有機ＥＬ素子及び前記第２有機ＥＬ素子が、それぞれ第１電極と、電荷輸送性材料とドーパント材料とを含む第１電荷輸送層と、電荷輸送性材料とドーパント材料とを含む第２電荷輸送層と、発光層と、第２電極と、をこの順で有し、
前記第１電荷輸送層が、前記第１有機ＥＬ素子と、前記第２有機ＥＬ素子とで共通し、かつ同じ膜厚の層であり、
前記第２電荷輸送層の膜厚が、前記第１有機ＥＬ素子と、前記第２有機ＥＬ素子とで異なり、
前記第１電荷輸送層に含まれるドーパント材料の濃度が、前記第２電荷輸送層に含まれるドーパント材料の濃度よりも低く、
前記第１電極が陰極であり、
前記第２電極が、陽極であり、
前記第１電荷輸送層が第１電子輸送層であり、
前記第２電荷輸送層が第２電子輸送層であり、
前記ドーパント材料がドナー性ドーパント材料であり、
前記第１電荷輸送層に含まれる電荷輸送性材料と、前記第２電荷輸送層に含まれる電荷輸送性材料と、が、ともに電子輸送性材料であることを特徴とする。
前記第１有機ＥＬ素子及び前記第２有機ＥＬ素子が、それぞれ第１電極と、電荷輸送性材料とドーパント材料とを含む第１電荷輸送層と、電荷輸送性材料とドーパント材料とを含む第２電荷輸送層と、発光層と、第２電極と、をこの順で有し、
前記第１電荷輸送層が、前記第１有機ＥＬ素子と、前記第２有機ＥＬ素子とで共通し、かつ同じ膜厚の層であり、
前記第２電荷輸送層の膜厚が、前記第１有機ＥＬ素子と、前記第２有機ＥＬ素子とで異なり、
前記第１電荷輸送層に含まれるドーパント材料の濃度が、前記第２電荷輸送層に含まれるドーパント材料の濃度よりも低く、
前記第１電極が陽極であり、
前記第２電極が陰極であり、
前記第１電荷輸送層が第１正孔輸送層であり、
前記第２電荷輸送層が第２正孔輸送層であり、
前記ドーパント材料がアクセプター性ドーパント材料であり、
前記第１電荷輸送層に含まれる電荷輸送性材料と、前記第２電荷輸送層に含まれる電荷輸送性材料と、が、ともに正孔輸送性材料であることを特徴とする。
本発明の表示装置の第二の態様は、第１有機ＥＬ素子と、前記第１有機ＥＬ素子の発する色と異なる色を発する第２有機ＥＬ素子と、を有し、
前記第１有機ＥＬ素子及び前記第２有機ＥＬ素子が、それぞれ第１電極と、電荷輸送性材料とドーパント材料とを含む第１電荷輸送層と、電荷輸送性材料とドーパント材料とを含む第２電荷輸送層と、発光層と、第２電極と、をこの順で有し、
前記第１電荷輸送層が、前記第１有機ＥＬ素子と、前記第２有機ＥＬ素子とで共通し、かつ同じ膜厚の層であり、
前記第２電荷輸送層の膜厚が、前記第１有機ＥＬ素子と、前記第２有機ＥＬ素子とで異なり、
前記第１電荷輸送層に含まれるドーパント材料の濃度が、前記第２電荷輸送層に含まれるドーパント材料の濃度よりも低く、
前記第１電極が陰極であり、
前記第２電極が、陽極であり、
前記第１電荷輸送層が第１電子輸送層であり、
前記第２電荷輸送層が第２電子輸送層であり、
前記ドーパント材料がドナー性ドーパント材料であり、
前記第１電荷輸送層に含まれる電荷輸送性材料と、前記第２電荷輸送層に含まれる電荷輸送性材料と、が、ともに電子輸送性材料であることを特徴とする。
また、本発明の表示装置の第三の態様は、第１有機ＥＬ素子と、前記第１有機ＥＬ素子の発する色と異なる色を発する第２有機ＥＬ素子と、を有し、
前記第１有機ＥＬ素子及び前記第２有機ＥＬ素子が、それぞれ第１電極と、電荷輸送性材料を含み、ドーパント材料を含まない第１電荷輸送層と、電荷輸送性材料とドーパント材料とを含む第２電荷輸送層と、発光層と、第２電極と、をこの順で有し、
前記第１電荷輸送層が、前記第１有機ＥＬ素子と、前記第２有機ＥＬ素子とで共通し、かつ同じ膜厚の層であり、
前記第２電荷輸送層の膜厚が、前記第１有機ＥＬ素子と、前記第２有機ＥＬ素子とで異なり、
前記第１電極が陽極であり、
前記第２電極が陰極であり、
前記第１電荷輸送層が第１正孔輸送層であり、
前記第２電荷輸送層が第２正孔輸送層であり、
前記ドーパント材料がアクセプター性ドーパント材料であり、
前記第１電荷輸送層に含まれる電荷輸送性材料と、前記第２電荷輸送層に含まれる電荷輸送性材料と、が、ともに正孔輸送性材料であることを特徴とする。
本発明の表示装置の第四の態様は、第１有機ＥＬ素子と、前記第１有機ＥＬ素子の発する色と異なる色を発する第２有機ＥＬ素子と、を有し、
前記第１有機ＥＬ素子及び前記第２有機ＥＬ素子が、それぞれ第１電極と、電荷輸送性材料を含み、ドーパント材料を含まない第１電荷輸送層と、電荷輸送性材料とドーパント材料とを含む第２電荷輸送層と、発光層と、第２電極と、をこの順で有し、
前記第１電荷輸送層が、前記第１有機ＥＬ素子と、前記第２有機ＥＬ素子とで共通し、かつ同じ膜厚の層であり、
前記第２電荷輸送層の膜厚が、前記第１有機ＥＬ素子と、前記第２有機ＥＬ素子とで異なり、
前記第１電極が陰極であり、
前記第２電極が陽極であり、
前記第１電荷輸送層が第１電子輸送層であり、
前記第２電荷輸送層が第２電子輸送層であり、
前記ドーパント材料がドナー性ドーパント材料であり、
前記第１電荷輸送層に含まれる電荷輸送性材料と、前記第２電荷輸送層に含まれる電荷輸送性材料と、が、ともに電子輸送性材料であることを特徴とする。
前記第１有機ＥＬ素子及び前記第２有機ＥＬ素子が、それぞれ第１電極と、電荷輸送性材料を含み、ドーパント材料を含まない第１電荷輸送層と、電荷輸送性材料とドーパント材料とを含む第２電荷輸送層と、発光層と、第２電極と、をこの順で有し、
前記第１電荷輸送層が、前記第１有機ＥＬ素子と、前記第２有機ＥＬ素子とで共通し、かつ同じ膜厚の層であり、
前記第２電荷輸送層の膜厚が、前記第１有機ＥＬ素子と、前記第２有機ＥＬ素子とで異なり、
前記第１電極が陽極であり、
前記第２電極が陰極であり、
前記第１電荷輸送層が第１正孔輸送層であり、
前記第２電荷輸送層が第２正孔輸送層であり、
前記ドーパント材料がアクセプター性ドーパント材料であり、
前記第１電荷輸送層に含まれる電荷輸送性材料と、前記第２電荷輸送層に含まれる電荷輸送性材料と、が、ともに正孔輸送性材料であることを特徴とする。
本発明の表示装置の第四の態様は、第１有機ＥＬ素子と、前記第１有機ＥＬ素子の発する色と異なる色を発する第２有機ＥＬ素子と、を有し、
前記第１有機ＥＬ素子及び前記第２有機ＥＬ素子が、それぞれ第１電極と、電荷輸送性材料を含み、ドーパント材料を含まない第１電荷輸送層と、電荷輸送性材料とドーパント材料とを含む第２電荷輸送層と、発光層と、第２電極と、をこの順で有し、
前記第１電荷輸送層が、前記第１有機ＥＬ素子と、前記第２有機ＥＬ素子とで共通し、かつ同じ膜厚の層であり、
前記第２電荷輸送層の膜厚が、前記第１有機ＥＬ素子と、前記第２有機ＥＬ素子とで異なり、
前記第１電極が陰極であり、
前記第２電極が陽極であり、
前記第１電荷輸送層が第１電子輸送層であり、
前記第２電荷輸送層が第２電子輸送層であり、
前記ドーパント材料がドナー性ドーパント材料であり、
前記第１電荷輸送層に含まれる電荷輸送性材料と、前記第２電荷輸送層に含まれる電荷輸送性材料と、が、ともに電子輸送性材料であることを特徴とする。
本発明によれば、発光色ごとに高い発光効率及び低い駆動電圧を保ちながらショートや隣接クロストークが抑制された表示装置を提供することが可能となる。
本発明の表示装置は、基板と、基板上に設けられる第１有機ＥＬ素子と、第２有機ＥＬ素子と、を有する構成である。ここで第１有機ＥＬ素子の発光色と、第２有機ＥＬ素子の発光色とはそれぞれ異なっている。ただし、基板上に設けられる有機ＥＬ素子は２種類に限定されるものではない。第１有機ＥＬ素子や第２有機ＥＬ素子とは発光色が異なる有機ＥＬ素子（第３有機ＥＬ素子、第４有機ＥＬ素子、・・・）を基板上にさらに設けてもよい。
本発明において、各有機ＥＬ素子（第１有機ＥＬ素子、第２有機ＥＬ素子）は、それぞれ第１電極と、第１電荷輸送層と、第２電荷輸送層と、発光層と、第２電極と、をこの順で有する。ここで第１電荷輸送層は、各有機ＥＬ素子で共通し、かつ同じ膜厚の層であり、電荷輸送性材料とドーパントとを含んでいる。一方、第２電荷輸送層は、その膜厚が、各有機ＥＬ素子で異なる層であり、第１電荷輸送層と同様に、電荷輸送性材料とドーパントとを含んでいる。
また本発明において、第１電荷輸送層に含まれるドーパントの濃度は、第２電荷輸送層に含まれるドーパント材料の濃度よりも低い。
以下、図面を参照しながら本発明の表示装置の実施形態について説明する。
図１は、本発明の表示装置における実施形態の例を示す平面模式図である。また図２は、図１中のＡＡ’断面を示す断面模式図である。図１の表示装置１は、画素１００をマトリックス状に配置された表示領域１０１を備えている。また図１の表示装置１に備えられている画素１００は、それぞれ発光素子として図２に示される有機ＥＬ素子（Ｒ発光素子２、Ｇ発光素子３、Ｂ発光素子４のいずれか）を有している。
図１の表示装置１は、基板１０上に３種類の有機ＥＬ素子、即ち、第１有機ＥＬ素子（Ｒ発光素子）２、第２有機ＥＬ素子（Ｇ発光素子）３、第３有機ＥＬ素子（Ｂ発光素子）４がそれぞれ設けられている。
各有機ＥＬ素子（２〜４）は、それぞれ基板１０上に、下記（ａ）〜（ｆ）で示される層がこの順で設けられている。
（ａ）反射電極２１と透明電極２２とからなる第１電極２０
（ｂ）第１電荷輸送層３１
（ｃ）第２電荷輸送層３２（３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂ）
（ｄ）発光層４０（４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ）
（ｅ）第３電荷輸送層５０
（ｆ）第２電極６０
（ａ）反射電極２１と透明電極２２とからなる第１電極２０
（ｂ）第１電荷輸送層３１
（ｃ）第２電荷輸送層３２（３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂ）
（ｄ）発光層４０（４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ）
（ｅ）第３電荷輸送層５０
（ｆ）第２電極６０
ただし本発明の表示装置の実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、発光層４０と第２電荷輸送層３２（又は第３電荷輸送層５０）との間に電荷輸送層をさらに設けてもよいし、第３電荷輸送層５０と第２電極６０との間に電荷輸送層をさらに設けてもよい。
図１の表示装置１において、３種類の電荷輸送層（３１、３２、５０）は、第１電極２０及び第２電極６０の特性によって正孔輸送層又は電子輸送層となる。即ち、図１の表示装置において、第１電極２０が陽極（第２電極６０が陰極）の場合は、第１電荷輸送層３１及び第２電荷輸送層３２が正孔輸送層になり、第３電荷輸送層５０が電子輸送層になる。一方、第１電極２０が陰極（第２電極６０が陽極）の場合は、第１電荷輸送層３１及び第２電荷輸送層３２が電子輸送層になり、第３電荷輸送層５０が正孔輸送層になる。
以下、図１の表示装置１を構成する各層・部材について説明する。
図１の表示装置１で使用される基板１０として、各種のガラス基板、Ｐｏｌｙ−Ｓｉやａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）等で半導体を形成したＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等の駆動回路を形成したガラス基板、シリコンウエハー上に駆動に回路を形成したガラス基板、シリコンウエハー上に駆動回路を設けたもの等を挙げることができる。
第１電極２０に含まれる反射電極２１としては、反射率の高い材料が好ましい。ここで第１電極２０を陽極にする場合、反射電極２１の構成材料として、例えば、金、白金、銀やアルミニウム、マグネシウム等の金属材料やこれら金属材料の合金が挙げられる。また、第１電極２０を陽極にする場合、反射電極２１上に酸化インジウム錫や酸化インジウム亜鉛等の透明導電材料からなる透明電極２２を積層する方が、正孔注入性の観点から好ましい。一方、第１電極２０を陰極にする場合でも、材料自体の仕事関数によっては、上述した金属材料やその合金を反射電極２１の材料として使用することができる。この場合においても、反射電極２１上に透明電極２２を設けるのが好ましい。ここで第１電極２０を陰極とする場合、透明電極２２の構成材料として、上述の透明導電性材料（酸化インジウム錫や酸化インジウム亜鉛等）を使用してもよい。
第１電極２０上に設けられる第１電荷輸送層３１は、各有機ＥＬ素子の基板１０の面内方向に対して連続した形態で形成されている。即ち、第１電荷輸送層３１は、各有機ＥＬ素子に共通する層として設けられる。このため、第１電極２０の表面を十分に被覆することができるので、着膜ズレに起因した第１電極２０と第２電極６０と間のショートを防止することができる。
上述したように、第１電荷輸送層３１は、電荷輸送性材料とドーパントとを含んでいる。ここで第１電荷輸送層３１に含まれるドーパントの濃度は、第２電荷輸送層３２（３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂ）よりも低く、かつ高い注入特性を保ちながら適切なバルク抵抗が確保することが可能となるように決定されることが望ましい。具体的には、１重量％以下が好ましい。特に０．５重量％以下が好ましい。これにより、低い駆動電圧を保ちながら、着膜ズレが生じた部位での陽極と陰極との間の抵抗を確保することができるので陽極と陰極との間のショートを抑制することが可能となる。同時に、駆動している有機ＥＬ素子とその隣接している素子とが電気的に接続する隣接クロストーク現象を抑制することが可能となる。ちなみに、隣接クロストークが十分抑制できるバルク抵抗値として、例えば、以下の条件下においては２．５×１０4Ωｃｍ以下とされる。
（ｉ）第１電荷輸送層３１の膜厚：１００ｎｍ
（ｉｉ）画素サイズ：１００μｍ×１００μｍ
（ｉｉｉ）画素間距離：１０μｍ
（ｉｖ）コントラスト比：５００：１
（ｉ）第１電荷輸送層３１の膜厚：１００ｎｍ
（ｉｉ）画素サイズ：１００μｍ×１００μｍ
（ｉｉｉ）画素間距離：１０μｍ
（ｉｖ）コントラスト比：５００：１
ただし第１電荷輸送層３１の最適なバルク抵抗は、膜厚、Ｉ−Ｖ特性、画素間距離といった表示装置の設計及び特性によって異なるため、表示装置ごとにその抵抗値を決定すればよい。
第２電荷輸送層３２（３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂ）は、各有機ＥＬ素子において、個別に設けられている層であり、その膜厚は、有機ＥＬ素子の発光色によりそれぞれ異なるように設定されている。尚、第２電荷輸送層３２の膜厚の設定方法については、後述する。
第２電荷輸送層３２は、第１電荷輸送層３１と同様に、電荷輸送性材料とドーパントとを含んでいる。ここで第２電荷輸送層３２に含まれるドーパントの濃度は、各有機ＥＬ素子において、効率と駆動電圧とが最適になるように決定するのが望ましい。具体的には、３重量％乃至７重量％が望ましい。特に、第２電荷輸送層３２の膜厚が大きくなる場合、駆動電圧の高電圧化を防止するために、ドーパントの濃度を高くして導電率を高めるように設定するのが好ましい。このことにより、高い発光効率と低電圧化の両立が可能となる。従って、第２電荷輸送層３２に含まれるドーパントの濃度は、第２電荷輸送層３２の膜厚が厚いほど大きくすることが望ましい。
また異種材料間の界面エネルギー障壁に由来する高電圧化を防ぐために、第１電荷輸送層３１と第２電荷輸送層３２とで使用される電荷輸送性材料（ホスト）を同一にすることが望ましい。このことにより、ドーパントの濃度のみで２種類の電荷輸送層３１、３２の導電率を制御することが可能となり、デバイス設計が容易になる。
一方、第１電荷輸送層３１と第２電荷輸送層３２と界面における電圧上昇が生じなければ、第１電荷輸送層３１に含まれる電荷輸送性材料と、第２電荷輸送層３２に含まれる電荷輸送性材料とを異なる材料にしてもよい。この場合、第１電荷輸送層３１には第１電極２０との電荷輸送特性がよくなる材料を選択することが可能になると共に、第２電荷輸送層３２には発光層４０への電荷注入輸送特性がよくなる材料を選択することが可能になる。これにより高い発光効率に加えて、低電圧化が可能となる。
図２の表示装置１において、第１電極２０が陽極である場合、第１電荷輸送層３１は第１正孔輸送層であり、第２電荷輸送層３２は第２正孔輸送層である。そして第１電荷輸送層３１、第２電荷輸送層３２が、それぞれ第１正孔輸送層、第２正孔輸送層である場合、各正孔輸送層に含まれる電荷輸送性材料は正孔輸送性材料である。一方、各正孔輸送層に含まれるドーパントは、アクセプター性ドーパント材料（ｐ型ドーパント）である。
ｐ型ドーパントとして、例えば、特許３５７１９７７号で開示されているようなシアン系有機化合物や、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン等の無機化合物等といった電子吸引性の高い材料が好ましい。正孔輸送性材料としては、公知の材料を用いることができる。
図２の表示装置１において、第１電極２０が陰極である場合、第１電荷輸送層３１は第１電子輸送層であり、第２電荷輸送層３２は第２電子輸送層である。そして第１電荷輸送層３１、第２電荷輸送層３２が、それぞれ第１電子輸送層、第２電子輸送層である場合、各電子輸送層に含まれる電荷輸送性材料は電子輸送性材料である。一方、各電子輸送層に含まれるドーパントは、ドナー性ドーパント材料（電子供与性ドーパント）である。
電子輸送性材料としては、公知の電子輸送性の有機材料、例えば、アルミキノリノール錯体やフェナントロリン化合物等が好ましく用いることができる。
一方、ドナー性（電子供与性）ドーパントとしては、電子輸送層の電子注入効率を向上させるために仕事関数の低い金属、もしくはその化合物を用いることが好ましい。ここで金属として、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類等といった仕事関数が低い金属が好ましい。この中でもアルカリ金属化合物は、大気中での取り扱いが比較的容易なため好ましい。例えば、アルカリ金属化合物としてセシウム化合物が好ましく、炭酸セシウムは大気中で安定であり、取り扱いが容易である。
本発明の有機ＥＬアレイにおいて、第１電荷輸送層３１及び第２電荷輸送層３２（３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂ）は、各有機ＥＬ素子の光の取り出し効率を向上させるために、その膜厚が適宜調整される。
具体的には、発光波長をλ、発光層４０の発光位置から反射電極２１までの距離をｄ、有機化合物層の屈折率をｎとしたときに、下記式１を満たすことで、発光する光と、反射電極２１で反射する光との干渉が最大となる。尚、本実施形態において、有機化合物層の屈折率とは、第１電荷輸送層と第２電荷輸送層と必要に応じて発光層との屈折率の平均を表す。
即ち、各色の有機ＥＬ素子の発光位置から反射電極までの光学距離が、各有機ＥＬ素子から取り出されるスペクトルの最大ピーク波長の１／４倍の奇数倍であるときに、光の取り出し効率が最大となる。
このとき、実際の表示装置では電極表面の位相シフトの影響、正面の取り出し効率とトレードオフの関係にある視野角特性等も考慮すると、必ずしも上記膜厚と厳密に一致させる必要はない。具体的には、ｎｄが式１を満たす値から±λ／８以内の誤差があってもよい。つまり、ｄは、下記式［Ａ］の関係を満たしていればよい。尚、下記式［Ａ］において、ｍは、好ましくは、２である。
ところで図２の表示装置１は、赤、緑、青色のすべての有機ＥＬ素子で同一の干渉次数の構成を例として示したが、本発明においては、有機ＥＬアレイを構成する赤、緑、青色のＥＬ素子における干渉次数ｍの組み合わせは任意である。
一方、第２電荷輸送層（３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂ）の膜厚は、それぞれ式１に基づいて設定されるｄから、下記式によって求められる。なお、有機化合物層の屈折率は、各層で同じであると仮定している。
［第２電荷輸送層の膜厚］
＝ｄ−（［透明電極２２の膜厚］＋［第１電荷輸送層３１の膜厚］＋［発光位置から発光層４０・第２電荷輸送層３２界面との距離］）
［第２電荷輸送層の膜厚］
＝ｄ−（［透明電極２２の膜厚］＋［第１電荷輸送層３１の膜厚］＋［発光位置から発光層４０・第２電荷輸送層３２界面との距離］）
また、表示装置の中で第２電荷輸送層の膜厚が最小の有機ＥＬ素子において、ドーパントの濃度が低くても高い発光効率が実現される場合、当該第２電荷輸送層の膜厚を０にすることが好ましい。図１の表示装置１を例にとると、有機ＥＬ素子（Ｂ発光素子）４に含まれる第２電荷輸送層３２Ｂの膜厚を０にすることに相当する。これにより、ショート防止と高い発光効率の両立に加え、成膜マスク合わせ回数を減らすことができ成膜プロセスを簡易化することが可能となる。
発光層４０及び第３電荷輸送層５０は、それぞれ公知の材料（発光材料、電荷輸送性材料）を用いて形成される。また、発光層４０の隣に正孔ブロック層や電子ブロック層を設けてもよい。
第２電極６０は、半透明性の電極である。ここで第２電極６０を陰極とする場合、その具体的な態様として、金属材料を光が透過する程度に薄膜状にした電極が挙げられる。金属材料として、例えば、金、白金、銀、アルミニウム、クロム、マグネシウム又はこれらの合金が好ましい。一方、第２電極６０を陽極とする場合、材料自体の仕事関数によっては上述した金属材料（又はその合金）を陽極の材料として使用してもよい。また半透明性の電極である第２電極６０は、十分な反射性能を有すると同時にできるだけ光の吸収が抑制されることが好ましい。このため、その膜厚は、好ましくは、１ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。
本発明の表示装置は、大気中の水分や酸素による劣化を防ぐ目的で封止を行う必要がある。ここで封止の方法としては公知の方法を用いることができる。
（変形例）
さらには、第１電荷輸送層３１に含まれる電荷輸送性材料が、第１電極２０との間における正孔注入特性が良い材料の場合は、それ自体で電荷輸送層となるため、第１電荷輸送層３１に含まれるドーパントの濃度を０重量％にしてもよい。ドーパントの濃度を０重量％にすることで、ショートを防止するのに十分な膜厚をできるだけ薄くすることが可能となる。これにより、発光色ごとで第２電荷輸送層３２におけるドープ濃度の自由度が増し、高い発光効率と低電圧化の両立がより容易になる。
さらには、第１電荷輸送層３１に含まれる電荷輸送性材料が、第１電極２０との間における正孔注入特性が良い材料の場合は、それ自体で電荷輸送層となるため、第１電荷輸送層３１に含まれるドーパントの濃度を０重量％にしてもよい。ドーパントの濃度を０重量％にすることで、ショートを防止するのに十分な膜厚をできるだけ薄くすることが可能となる。これにより、発光色ごとで第２電荷輸送層３２におけるドープ濃度の自由度が増し、高い発光効率と低電圧化の両立がより容易になる。
以下、実施例に従って本発明を説明していくが、本発明はこれらに限定されるものではない。
＜実施例１＞
図１に示す表示装置を以下に示す方法で作製した。
図１に示す表示装置を以下に示す方法で作製した。
ガラス基板（基板１０）上に、スパッタリング法にてアルミニウム合金（ＡｌＮｄ）を成膜して反射電極（反射性陽極）２１を形成した。このとき反射電極２１の膜厚を１００ｎｍとした。次に、スパッタリング法により、反射電極２１上に、ＩＴＯを成膜して透明電極（透明性陽極）２２を形成した。このとき透明電極２２の膜厚を３８ｎｍとした。尚、反射電極２１及び透明電極２２は、第１電極（陽極）２０として機能する。次に、第１電極２０が形成されている基板１０上に、ポリイミド膜を成膜し、パターニング処理を行うことにより画素分離膜（不図示）を形成した。このとき画素分離膜の高さは１μｍであり、テーパー角は４０°であった。次に、第１電極２０及び画素分離膜が形成されている基板１０を、アセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で順次超音波洗浄した後、ＩＰＡで煮沸洗浄してから乾燥させた。次に、この基板表面に対してＵＶ／オゾン洗浄を施した。
次に、下記化合物１で示されるアミン系有機化合物（ホスト）と、下記化合物２で示されるシアン系有機化合物（アクセプター性ドーパント）とを、重量比が９９：１となるように共蒸着して第１電荷輸送層（第１正孔輸送層）３１を形成した。このとき第１電荷輸送層３１は、赤、緑、青の各有機ＥＬ素子に共通する層として形成した。また第１電荷輸送層３１の膜厚を８０ｎｍとし、蒸着時の真空度を１×１０-4Ｐａとし、成膜レートを０．０１ｎｍ／ｓｅｃ〜０．３ｎｍ／ｓｅｃとした。
次に、Ｂ発光素子について第２電荷輸送層（第２正孔輸送層）は形成せず、Ｒ発光素子及びＧ発光素子についてそれぞれ第２電荷輸送層３２（３２Ｒ、３２Ｇ）を形成した。具体的には、シャドーマスクを用いてＲ発光素子及びＧ発光素子の第２電荷輸送層をそれぞれ形成した。Ｒ発光素子の第２電荷輸送層３２Ｒを形成する際には、アミン系有機化合物（化合物１、ホスト）と、シアン系有機化合物（化合物２、ドーパント）とを、重量比９５：５で共蒸着した。尚、このとき形成された第２電荷輸送層３２Ｒの膜厚を９５ｎｍとし、蒸着時の真空度を１×１０-4Ｐａとし、成膜レートを０．０１ｎｍ／ｓｅｃ〜０．３ｎｍ／ｓｅｃとした。一方、Ｇ発光素子の第２電荷輸送層３２Ｇを形成する際には、アミン系有機化合物（化合物１、ホスト）と、シアン系有機化合物（化合物２、ドーパント）とを、重量比９７：３で共蒸着した。尚、このとき形成された第２電荷輸送層３２Ｇの膜厚を３５ｎｍとし、蒸着時の真空度を１×１０-4Ｐａとし、成膜レートを０．０１ｎｍ／ｓｅｃ〜０．３ｎｍ／ｓｅｃとした。
次に、各有機ＥＬ素子を構成する発光層を形成した。使用した材料、重量比及び形成した発光層の膜厚を以下に示す。
次に、下記化合物３で示されるフェナントロリン化合物と炭酸セシウムとを、層中のセシウム濃度が８．３重量％となるように共蒸着して、第３電荷輸送層（電子注入層）５０を形成した。このとき第３電荷輸送層５０の蒸着時の膜厚を２０ｎｍとし、真空度を１×１０-4Ｐａとし、成膜レートを０．０１ｎｍ／ｓｅｃ〜０．３ｎｍ／ｓｅｃとした。
次に、加熱蒸着法により、第３電荷輸送層５０上に銀（Ａｇ）を成膜して、第２電極（半透明性陰極）６０を形成した。このとき第２電極６０の膜厚を１２ｎｍとした。
最後に、窒素雰囲気中のグローブボックスにおいて、乾燥剤を入れたガラスキャップにより封止した。以上により、表示装置を作製した。
本発明の有機ＥＬアレイは、テレビ、携帯情報端末、携帯電話、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラのモニタ等の構成部材として利用することができる。
１：表示装置、２：Ｒ発光素子、３：Ｇ発光素子、４：Ｂ発光素子、１０：基板、２０：第１電極、２１：反射電極、２２：透明電極、３１：第１電荷輸送層、３２：第２電荷輸送層、４０：発光層、５０：第３電荷輸送層、６０：第２電極
Claims (10)
- 第１有機ＥＬ素子と、前記第１有機ＥＬ素子の発する色と異なる色を発する第２有機ＥＬ素子と、を有し、
前記第１有機ＥＬ素子及び前記第２有機ＥＬ素子が、それぞれ第１電極と、電荷輸送性材料とドーパント材料とを含む第１電荷輸送層と、電荷輸送性材料とドーパント材料とを含む第２電荷輸送層と、発光層と、第２電極と、をこの順で有し、
前記第１電荷輸送層が、前記第１有機ＥＬ素子と、前記第２有機ＥＬ素子とで共通し、かつ同じ膜厚の層であり、
前記第２電荷輸送層の膜厚が、前記第１有機ＥＬ素子と、前記第２有機ＥＬ素子とで異なり、
前記第１電荷輸送層に含まれるドーパント材料の濃度が、前記第２電荷輸送層に含まれるドーパント材料の濃度よりも低く、
前記第１電極が陽極であり、
前記第２電極が陰極であり、
前記第１電荷輸送層が第１正孔輸送層であり、
前記第２電荷輸送層が第２正孔輸送層であり、
前記ドーパント材料がアクセプター性ドーパント材料であり、
前記第１電荷輸送層に含まれる電荷輸送性材料と、前記第２電荷輸送層に含まれる電荷輸送性材料と、が、ともに正孔輸送性材料であることを特徴とする、表示装置。 - 第１有機ＥＬ素子と、前記第１有機ＥＬ素子の発する色と異なる色を発する第２有機ＥＬ素子と、を有し、
前記第１有機ＥＬ素子及び前記第２有機ＥＬ素子が、それぞれ第１電極と、電荷輸送性材料とドーパント材料とを含む第１電荷輸送層と、電荷輸送性材料とドーパント材料とを含む第２電荷輸送層と、発光層と、第２電極と、をこの順で有し、
前記第１電荷輸送層が、前記第１有機ＥＬ素子と、前記第２有機ＥＬ素子とで共通し、かつ同じ膜厚の層であり、
前記第２電荷輸送層の膜厚が、前記第１有機ＥＬ素子と、前記第２有機ＥＬ素子とで異なり、
前記第１電荷輸送層に含まれるドーパント材料の濃度が、前記第２電荷輸送層に含まれるドーパント材料の濃度よりも低く、
前記第１電極が陰極であり、
前記第２電極が、陽極であり、
前記第１電荷輸送層が第１電子輸送層であり、
前記第２電荷輸送層が第２電子輸送層であり、
前記ドーパント材料がドナー性ドーパント材料であり、
前記第１電荷輸送層に含まれる電荷輸送性材料と、前記第２電荷輸送層に含まれる電荷輸送性材料と、が、ともに電子輸送性材料であることを特徴とする、表示装置。 - 前記第２電荷輸送層の膜厚が大きいほど、前記第２電荷輸送層に含まれるドーパント材料の濃度が高いことを特徴とする、請求項１又は２に記載の表示装置。
- 前記第１電荷輸送層に含まれる電荷輸送性材料と、前記第２電荷輸送層に含まれる電荷輸送性材料とが同じであることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記第１有機ＥＬ素子及び前記第２有機ＥＬ素子において、それぞれ下記［Ａ］に示す関係を満たしていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の表示装置。
- 第１有機ＥＬ素子と、前記第１有機ＥＬ素子の発する色と異なる色を発する第２有機ＥＬ素子と、を有し、
前記第１有機ＥＬ素子及び前記第２有機ＥＬ素子が、それぞれ第１電極と、電荷輸送性材料を含み、ドーパント材料を含まない第１電荷輸送層と、電荷輸送性材料とドーパント材料とを含む第２電荷輸送層と、発光層と、第２電極と、をこの順で有し、
前記第１電荷輸送層が、前記第１有機ＥＬ素子と、前記第２有機ＥＬ素子とで共通し、かつ同じ膜厚の層であり、
前記第２電荷輸送層の膜厚が、前記第１有機ＥＬ素子と、前記第２有機ＥＬ素子とで異なり、
前記第１電極が陽極であり、
前記第２電極が陰極であり、
前記第１電荷輸送層が第１正孔輸送層であり、
前記第２電荷輸送層が第２正孔輸送層であり、
前記ドーパント材料がアクセプター性ドーパント材料であり、
前記第１電荷輸送層に含まれる電荷輸送性材料と、前記第２電荷輸送層に含まれる電荷輸送性材料と、が、ともに正孔輸送性材料であることを特徴とする、表示装置。 - 第１有機ＥＬ素子と、前記第１有機ＥＬ素子の発する色と異なる色を発する第２有機ＥＬ素子と、を有し、
前記第１有機ＥＬ素子及び前記第２有機ＥＬ素子が、それぞれ第１電極と、電荷輸送性材料を含み、ドーパント材料を含まない第１電荷輸送層と、電荷輸送性材料とドーパント材料とを含む第２電荷輸送層と、発光層と、第２電極と、をこの順で有し、
前記第１電荷輸送層が、前記第１有機ＥＬ素子と、前記第２有機ＥＬ素子とで共通し、かつ同じ膜厚の層であり、
前記第２電荷輸送層の膜厚が、前記第１有機ＥＬ素子と、前記第２有機ＥＬ素子とで異なり、
前記第１電極が陰極であり、
前記第２電極が陽極であり、
前記第１電荷輸送層が第１電子輸送層であり、
前記第２電荷輸送層が第２電子輸送層であり、
前記ドーパント材料がドナー性ドーパント材料であり、
前記第１電荷輸送層に含まれる電荷輸送性材料と、前記第２電荷輸送層に含まれる電荷輸送性材料と、が、ともに電子輸送性材料であることを特徴とする、表示装置。 - 前記第２電荷輸送層の膜厚が大きいほど、前記第２電荷輸送層に含まれるドーパント材料の濃度が高いことを特徴とする、請求項６又は７に記載の表示装置。
- 前記第１電荷輸送層に含まれる電荷輸送性材料と、前記第２電荷輸送層に含まれる電荷輸送性材料とが同じであることを特徴とする、請求項６乃至８のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記第１有機ＥＬ素子及び前記第２有機ＥＬ素子において、それぞれ下記［Ａ］に示す関係を満たしていることを特徴とする、請求項６乃至９のいずれか一項に記載の表示装置。
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