JP6637601B2 - 表示装置の製造方法および表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、表示装置の製造方法および表示装置に関する。
近年、液晶表示装置に代わる表示装置として、例えば、エレクトロルミネッセンス(以下、「EL」と記す)現象を利用した発光素子(EL素子)を用いた自発光型の表示装置が開発されている。
EL素子を備えた表示装置は、低電圧で発光が可能であり、自己発光型であるために視野角が広く、視認性が高く、また、薄膜型の完全固体素子であるために省スペースや携帯性等の観点から注目を集めている。
EL素子は、発光材料を含む発光層を、陰極と陽極とで挟んだ構成を有している。EL素子は、発光層に電子および正孔(ホール)を注入して、再結合させることにより励起子を生成させ、この励起子が失活する際の光の放出を利用して発光する。
EL素子における発光層の形成には、主に、真空蒸着法等の蒸着方式が用いられる。このような蒸着方式を用いたフルカラーの有機EL表示装置の形成には、大別して、白色CF(カラーフィルタ)方式と塗分方式とがある。
白色CF方式は、白色発光のEL素子とCF層とを組み合わせて各副画素における発光色を選択する方式である。
塗分方式は、蒸着マスクを用いて発光色毎に塗り分け蒸着を行う方式であり、一般的に、基板上に配列した、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の各色のEL素子からなる副画素を、TFTを用いて、選択的に所望の輝度で発光させることにより画像表示が行われる。各EL素子間には、各副画素における発光領域を画定するバンク(隔壁)が設けられており、各EL素子の発光層は、蒸着マスクを用いて、上記バンクの開口部に形成される。
日本国公開特許公報「特開2015−216113号公報(2015年12月3日公開)」
白色CF方式は、高精細な蒸着マスクを必要とすることなく高精細な表示装置を実現することができるというメリットがある。
しかしながら、白色CF方式は、カラーフィルタによるエネルギー損失があり、駆動電圧が高くなることから、消費電力が大きいという問題がある。また、このような白色発光のEL素子は、レイヤー数が多く、また、カラーフィルタを必要とすることから、製造コストが非常に高くなってしまうというデメリットがある。
一方、塗分方式は、発光効率や低電圧駆動等の特性は良いが、高精度なパターニングを行うのが難しい。例えば、蒸着マスクの開口精度、並びに、蒸着源と被成膜基板との距離関係によっては、隣接画素への混色が発生してしまうという問題がある。また、蒸着マスクの厚みや蒸着角度によっては、目的とする蒸着膜厚よりも薄い膜厚となる蒸着ボケ(シャドー)が発生する場合がある。このように、塗分方式を用いた表示装置では、隣接画素方向からの蒸着物侵入による混色やシャドーに由来する、表示品位の低下が問題となる。特に、隣接画素に他色ドーパントが付着した場合、他色ドーパントの付着量が極めて少量であっても、デバイス構造によっては、EL発光スペクトルへの寄与がかなり大きくなり、色度が変化してしまうことがある。
このため、塗分方式により高精細な表示装置を実現するには、蒸着角度が鋭角になるように蒸着源を被成膜基板から離間させる必要があり、それらを収容する真空チャンバの高さを高くする必要がある。
しかしながら、このような高さのある真空チャンバを製造するには多大なコストがかかる上、材料利用効率も悪くなり、材料コストも嵩むことになる。
近年は、見た目の精細度を向上させるため、Sストライプ配列やペンタイル配列といった、RGBストライプ配列以外の画素配列も実用化されている。
しかしながら、従来は、何れの画素配列の場合にも、副画素間のバンク幅を少なくとも十数μm程度確保する必要があり、塗分方式を用いた従来の表示装置の解像度は、実質500ppiほどで頭打ちとなっている。
なお、特許文献1には、生産性が高く、消費電力が低減された発光装置を提供するために、赤色の光を呈する発光素子と、赤色の光を透過する光学素子とを有するR副画素と、緑色の光を呈する発光素子と、緑色の光を透過する光学素子とを有するG副画素と、青色の光を呈する発光素子と、青色の光を透過する光学素子とを有するB副画素とを少なくとも有する発光装置において、各発光素子に、540nm〜580nmの波長範囲にスペクトルピークを有する第1の発光材料を有する第1の発光層、または、420nm〜480nmの波長範囲に発光ピークを有する第2の発光材料を有する第2の発光層を、共通して用いることが開示されている。
なお、上記発光装置は、黄色(Y)の光を呈する発光素子と、黄色の光を透過する光学素子とを有するY副画素をさらに有していてもよく、第1の発光層は、黄緑色、黄色、または橙色の発光を呈する発光材料からなる発光層であり、第2の発光材料は、紫色、青色、または青緑色の発光を呈する発光材料からなる発光層である。
特許文献1では、発光素子と、カラーフィルタ、バンドパスフィルタ、多層膜フィルタ等の光学素子とを併用し、光学干渉効果と、光学素子による混色光のカットとによって色純度を高めている。
しかしながら、特許文献1では、例えばG副画素とR副画素とに発光色が黄色または橙色の発光層を共通層として設ける等、共通層を設ける2つの副画素に、共通層として、両副画素のスペクトルの中間色の発光ピークを有する共通層を設けている。このため、光学干渉効果で所望の色を強めようとしても、色ズレが発生したり、効率低下を招いたりしてしまい、単色の色再現性を高めることが難しい。
また、特許文献1では、貼り合わせ基板(封止基板)上に設けられた光学素子によって色度を向上させると考えられるが、色度と発光効率とがトレードオフになり、白色CF方式同様、高色純度と低消費電力とを両立することができないという問題がある。
また、発光素子と光学素子との間にはギャップがあるため、斜め方向への射出光において混色が起こる可能性がある。このため、特許文献1の発光装置は、配光特性にも問題がある。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、従来の塗分方式を用いた表示装置よりも混色可能性を低減することで混色防止の蒸着マージンを低減させ、より容易に高精細化を実現することができるとともに、高色度と低消費電力とを両立することができる表示装置の製造方法およびそのような表示装置を提供することにある。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様にかかる表示装置の製造方法は、第1の副画素、第2の副画素、第3の副画素、および第4の副画素からなる画素が複数配設された表示領域を有する基板を備え、上記第1の副画素と上記第2の副画素とが第1の方向に交互に配置されているとともに、上記第3の副画素と第4の副画素とが、上記第1の方向に交互に配置されており、上記第1の副画素および上記第2の副画素からなる列と、上記第3の副画素および上記第4の副画素からなる列とが、上記第1の方向に直交する第2の方向に交互に配置されており、上記第1の副画素では、第1の蛍光発光材料が発光し、該第1の蛍光発光材料から発光された光が外部に出射され、上記第2の副画素および上記第3の副画素では、第2の蛍光発光材料が発光し、該第2の蛍光発光材料から発光された光が外部に出射され、上記第4の副画素では、第3の発光材料が発光し、該第3の発光材料から発光された光が外部に出射され、上記第1の蛍光発光材料は、第1のピーク波長を有する光を発光し、上記第2の蛍光発光材料は、上記第1のピーク波長よりも長波長の第2のピーク波長を有する光を発光し、上記第3の発光材料は、上記第2のピーク波長よりも長波長の第3のピーク波長を有する光を発光し、上記第2の蛍光発光材料の最低励起一重項状態のエネルギー準位は、上記第1の蛍光発光材料の最低励起一重項状態のエネルギー準位よりも低く、かつ、上記第3の発光材料の最低励起一重項状態のエネルギー準位よりも高い表示装置の製造方法であって、各機能層に対応した所定の開口パターンを有する複数のマスク開口がそれぞれ形成された蒸着マスクを介して上記基板上に各機能層に対応した蒸着粒子をそれぞれ蒸着することで、上記基板上に、上記蒸着粒子からなる複数の機能層を形成する機能層形成工程を含み、上記機能層形成工程は、上記第1の蛍光発光材料を含む第1の発光層を、上記第1の副画素および上記第2の副画素に共通して形成する第1の発光層形成工程と、上記第2の蛍光発光材料を含む第2の発光層を、上記第2の副画素および上記第3の副画素に共通して形成する第2の発光層形成工程と、上記第3の発光材料を含む第3の発光層を、上記第2の副画素および上記第4の副画素に共通して形成する第3の発光層形成工程と、上記第2の副画素で、上記第3の発光層と、上記第1の発光層および上記第2の発光層のうち上記第3の発光層側に位置する発光層とが、フェルスター型のエネルギー移動を阻害するセパレート層を介して積層されるように、上記第2の副画素に上記セパレート層を形成するセパレート層形成工程と、を含み、上記機能層形成工程では、上記第2の副画素で、上記第1の発光層と上記第2の発光層とにおける互いの対向面間の距離がフェルスター半径以下となるように上記第1の発光層および上記第2の発光層を形成するとともに、上記第1の発光層形成工程、上記第2の発光層形成工程、上記第3の発光層形成工程のうち少なくとも2つの発光層形成工程で、上記蒸着マスクとして、上記マスク開口が、複数の画素に跨がって設けられたスリット型のマスク開口を含むスリットマスクを用いて、上記蒸着粒子を上記基板に線形蒸着する。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様にかかる表示装置は、第1の副画素、第2の副画素、第3の副画素、および第4の副画素からなる画素が複数配設された表示領域を有する基板を備え、上記第1の副画素と上記第2の副画素とが第1の方向に交互に配置されているとともに、上記第3の副画素と第4の副画素とが、上記第1の方向に交互に配置されており、上記第1の副画素および上記第2の副画素からなる列と、上記第3の副画素および上記第4の副画素からなる列とが、上記第1の方向に直交する第2の方向に交互に配置されており、第1の蛍光発光材料を含む第1の発光層が、上記第1の副画素および上記第2の副画素に共通して設けられており、第2の蛍光発光材料を含む第2の発光層が、上記第2の副画素および上記第3の副画素に共通して設けられており、第3の発光材料を含む第3の発光層が、上記第2の副画素および上記第4の副画素に共通して設けられており、上記第1の発光層、上記第2の発光層、上記第3の発光層のうち少なくとも2つの発光層は、複数の画素に跨がって設けられた発光層を含み、上記第2の蛍光発光材料の最低励起一重項状態のエネルギー準位は、上記第1の蛍光発光材料の最低励起一重項状態のエネルギー準位よりも低く、かつ、上記第3の発光材料の最低励起一重項状態のエネルギー準位よりも高く、上記第2の副画素では、上記第1の発光層と上記第2の発光層とにおける互いの対向面間の距離がフェルスター半径以下であり、かつ、上記第3の発光層と、上記第1の発光層および上記第2の発光層のうち上記第3の発光層側に位置する発光層とが、フェルスター型のエネルギー移動を阻害するセパレート層を介して積層されており、上記第1の副画素では、上記第1の蛍光発光材料が発光し、該第1の蛍光発光材料から発光された光が外部に出射され、上記第2の副画素および上記第3の副画素では、上記第2の蛍光発光材料が発光し、該第2の蛍光発光材料から発光された光が外部に出射され、上記第4の副画素では、上記第3の発光材料が発光し、該第3の発光材料から発光された光が外部に出射され、上記第1の蛍光発光材料は、第1のピーク波長を有する光を発光し、上記第2の蛍光発光材料は、上記第1のピーク波長よりも長波長の第2のピーク波長を有する光を発光し、上記第3の発光材料は、上記第2のピーク波長よりも長波長の第3のピーク波長を有する光を発光する。
本発明の上記一態様によれば、Sストライプ配列またはペンタイル配列を有する従来の表示装置ではなし得なかった、複数の色の発光層の線形蒸着が可能となる。
そして、上記線形蒸着に、複数の画素に跨がって設けられたスリット型のマスク開口を有するスリットマスクを使用することで、蒸着マスクにおける、各画素内における隣接副画素間の非開口パターン並びに隣接画素間の非開口パターンを無くすことができる。このため、従来の発光層形成用の蒸着マスクにおいて、一度に蒸着される隣接副画素間の非開口パターンを減らすことができるとともに、隣接副画素間の非開口パターン並びに隣接画素間の非開口パターンの厚みに由来するシャドーが無くなり、副画素内の膜厚バラつきを低減することができる。
本発明の上記一態様によれば、上記第2の副画素では、上記第1の発光層と上記第2の発光層と上記第3の発光層とが積層されるが、上記第1の発光層から上記第2の発光層にフェルスター型のエネルギー移動を生じる一方で、上記第1の発光層および上記第2の発光層から上記第3の発光層へのフェルスター型のエネルギー移動は生じないため、上記第2の蛍光発光材料のみが発光する。
つまり、上記第2の発光層の発光材料である第2の蛍光発光材料は、上記第1の発光層の発光材料である第1の蛍光発光材料よりも最低一重項励起状態のエネルギー準位が低く、かつ、上記第1の発光層と上記第2の発光層とにおける互いの対向面間の距離がフェルスター半径以下であることから、たとえ上記第1の発光層上で正孔と電子とが再結合したとしても、フェルスター型のエネルギー移動により、上記第2の蛍光発光材料がほぼ100%発光する。また、上記第3の発光層と、上記第1の発光層および上記第2の発光層のうち上記第3の発光層側に位置する発光層との間には上記セパレート層が設けられていることから、上記第1の発光層および上記第2の発光層から上記第3の発光層へのエネルギー移動が阻害される。このため、上記第2の副画素に、上記第1の発光層と上記第2の発光層と上記第3の発光層とが積層されていたとしても、混色を抑制することができる。
また、本発明の上記一態様によれば、上述したように、複数の色の発光層の線形蒸着が可能になるとともに、上記第2の副画素では、上述したように発光層が複数積層されているにも拘らず混色が生じ難いことから、従来の塗分方式を用いた表示装置よりも混色防止の蒸着マージンを低減させることができ、従来の塗分方式を用いた表示装置よりも容易に高精細化を実現することができる。
また、上記表示装置は、上述したように発光層の積層構造を有しているにも拘らず、白色CF方式や特許文献1のようにCF層や光学干渉効果を必須としないため、消費電力の増大や配光特性の悪化を回避することができる。このため、高色度と低消費電力とを両立することができる。
したがって、本発明の上記一態様によれば、従来の塗分方式を用いた表示装置よりも混色可能性を低減することで混色防止の蒸着マージンを低減させ、より容易に高精細化を実現することができるとともに、高色度と低消費電力とを両立することができる表示装置を提供することができる。
したがって、本発明の上記一態様によれば、従来の塗分方式を用いた表示装置よりも混色可能性を低減することで混色防止の蒸着マージンを低減させ、より容易に高精細化を実現することができるとともに、高色度と低消費電力とを両立することができる表示装置を提供することができる。
本発明の実施形態1にかかる有機EL表示装置の発光層ユニットにおける発光原理を模式的に示す図である。 本発明の実施形態1にかかる有機EL表示装置の発光層ユニットにおける積層構造を模式的に示す図である。 本発明の実施形態1にかかる有機EL表示装置の画素配列を模式的に示す図である。 本発明の実施形態1にかかる有機EL表示装置の概略構成の一例を示す断面図である。 青色蛍光発光材料、緑色蛍光発光材料、および赤色発光材料の最低励起一重項状態のエネルギー準位の関係を示す図である。 本発明の実施形態1で用いられる、青色蛍光発光材料のフォトルミネセンス発光スペクトルおよび緑色蛍光発光材料の吸収スペクトルの一例を示すグラフである。 本発明の実施形態1で用いられるセパレート層の材料の吸収スペクトルおよび緑色蛍光発光材料のフォトルミネセンス発光スペクトル並びに青色蛍光発光材料のフォトルミネセンス発光スペクトルの一例を示すグラフである。 青色蛍光発光材料のフォトルミネセンス発光スペクトル、緑色蛍光発光材料のフォトルミネセンス発光スペクトル、および赤色発光材料のフォトルミネセンス発光スペクトルの一例を示すグラフである。 (a)〜(c)は、本発明の実施形態1にかかる有機EL表示装置における発光層ユニットの製造工程を工程順に示す平面図である。 本発明の実施形態1にかかる有機EL表示装置の要部の製造工程の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施形態1にかかる有機EL表示装置における各色の発光層およびセパレート層の積層状態を示す平面図である。 本発明の実施形態2にかかる有機EL表示装置の画素配列を模式的に示す図である。 (a)〜(c)は、本発明の実施形態2にかかる有機EL表示装置における発光層ユニットの製造工程を工程順に示す平面図である。 本発明の実施形態2にかかる有機EL表示装置における各色の発光層およびセパレート層の積層状態を示す平面図である。 (a)は、本発明の実施形態3にかかる有機EL表示装置の製造に用いられる蒸着装置の要部の概略構成を示す斜視図であり、(b)は、(a)に示す蒸着装置における蒸着マスクに対して被成膜基板を45度回転させた状態を示す平面図である。 本発明の実施形態4の例1にかかる有機EL表示装置の発光層ユニットにおける積層構造を模式的に示す図である。 本発明の実施形態4の例2にかかる有機EL表示装置の発光層ユニットにおける積層構造を模式的に示す図である。 本発明の実施形態4の例3にかかる有機EL表示装置の発光層ユニットにおける積層構造を模式的に示す図である。
以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。
〔実施形態1〕
本発明の実施の一形態について、図1〜図11に基づいて説明すれば、以下の通りである。
以下では、本実施形態にかかる表示装置として、有機EL表示装置を例に挙げて説明する。
<有機EL表示装置の概略構成>
図1は、本実施形態にかかる有機EL表示装置1の発光層ユニット33における発光原理を模式的に示す図である。また、図2は、本実施形態にかかる有機EL表示装置1の発光層ユニット33における積層構造を模式的に示す図である。図3は、本実施形態にかかる有機EL表示装置1の画素配列を模式的に示す図である。図4は、本実施形態にかかる有機EL表示装置1の概略構成の一例を示す断面図である。なお、図4は、図3に示す有機EL表示装置1のL1−L2線断面に相当する、図3に一点鎖線で枠囲みして示す1画素領域の概略構成の一例を示している。
図4に示すように、上記有機EL表示装置1は、例えば、TFT(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)基板10(基板)と封止基板40とが図示しないシール材を介して貼り合わされた構成を有している。TFT基板10上には、各色に発光する複数の有機EL素子20が設けられている。このため、有機EL素子20は、TFT基板10および封止基板40からなる一対の基板間に封入されている。有機EL素子20が積層されたTFT基板10と封止基板40との間には、例えば、図示しない充填剤層が設けられている。以下では、TFT基板10が矩形状である場合を例に挙げて説明する。
本実施形態にかかる有機EL表示装置1は、封止基板40側から光を取り出すトップエミッション型の表示装置である。以下に、より詳細に説明する。
<TFT基板10の構成>
TFT基板10は、TFT12や配線14を含むTFT回路が形成された回路基板である。TFT基板10は、支持基板として、図示しない絶縁基板11を備えている。
絶縁基板11は、絶縁性を有していれば特に限定されるものではない。絶縁基板11には、例えば、ガラス基板や石英基板等の無機基板、ポリエチレンテレフタレートまたはポリイミド樹脂等からなるプラスチック基板等、公知の各種絶縁基板を用いることができる。
なお、本実施形態では、後述するように、絶縁基板11として、透光性を有するガラス基板(透光性基板)を用いる場合を例に挙げて説明する。しかしながら、トップエミッション型の有機EL素子20においては、絶縁基板11に透光性を必要としない。このため、本実施形態のように有機EL表示装置1がトップエミッション型の有機EL表示装置である場合、絶縁基板11として、シリコンウェハ等の半導体基板、アルミニウム(Al)または鉄(Fe)等からなる金属基板の表面に酸化シリコンまたは有機絶縁材料等からなる絶縁物をコーティングした基板、Al等からなる金属基板の表面を陽極酸化等の方法によって絶縁化処理した基板等、透光性を有さない絶縁基板(非透光性基板)を使用してもよい。
絶縁基板11上には、水平方向に敷設された複数のゲート線と、垂直方向に敷設され、ゲート線と交差する複数の信号線とからなる複数の配線14が設けられている。これら配線14およびTFT12は、層間絶縁膜13によって覆われている。また、ゲート線には、ゲート線を駆動する図示しないゲート線駆動回路が接続され、信号線には、信号線を駆動する図示しない信号線駆動回路が接続されている。
TFT基板10上には、上記配線14で囲まれた領域に、それぞれ、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)に発光する有機EL素子20の発光領域4が設けられている。
すなわち、これら配線14で囲まれた領域が1つの副画素3(ドット)であり、副画素3毎に、R、G、Bの各発光領域4が画成されている。
図3および図4に示すように、各画素2(すなわち、1画素)は、4つの副画素3B・3G1・3G2・3Rによって構成されている。これら副画素3B・3G1・3G2・3Rには、有機EL素子20として、対応する発光色の有機EL素子20B・20G1・20G2・20Rがそれぞれ設けられている。
第1の色として青色を表示する副画素3B(第1の副画素、青色の副画素)は、発光色が青色の有機EL素子20Bからなり、青色の光を透過する。第2の色として緑色を表示する副画素3G1(第2の副画素、第1の緑色の副画素)は、発光色が緑色の有機EL素子20G1からなり、緑色の光を透過する。同様に、第2の色として緑色を表示する副画素3G2(第3の副画素、第2の緑色の副画素)は、発光色が緑色の有機EL素子20G2からなり、緑色の光を透過する。第3の色として赤色を表示する副画素3R(第4の副画素、赤色の副画素)は、発光色が赤色の有機EL素子20Rからなり、赤色の光を透過する。
なお、本実施形態では、各副画素3B・3G1・3G2・3Rを区別する必要がない場合には、これら副画素3B・3G1・3G2・3Rを総称して単に副画素3と称する。同様に、本実施形態では、各有機EL素子20B・20G1・20G2・20Rを区別する必要がない場合には、これら有機EL素子20B・20G1・20G2・20Rを総称して単に有機EL素子20と称する。また、各発光領域4B・4G1・4G2・4Rを区別する必要がない場合には、これら発光領域4B・4G1・4G2・4Rを総称して単に発光領域4と称する。
各副画素3には、それぞれ、有機EL素子20に駆動電流を供給する駆動用トランジスタとしてのTFTを含む複数のTFT12が設けられている。各副画素3の発光強度は、配線14およびTFT12による走査および選択により決定される。このように、有機EL表示装置1は、TFT12を用いて、各有機EL素子20を選択的に所望の輝度で発光させることにより画像を表示する。
<有機EL素子20の構成>
図4に示すように、各有機EL素子20は、第1電極21、有機EL層22、第2電極23を備えている。有機EL層22は、第1電極21と第2電極23とで挟持されている。本実施形態では、第1電極21と第2電極23との間に設けられた層を総称して有機EL層22と称する。有機EL層22は、少なくとも1層の機能層からなる有機層であり、青色蛍光発光層34B、緑色蛍光発光層34G、赤色発光層34Rのうち、少なくとも1層の発光層(以下、これら青色蛍光発光層34B、緑色蛍光発光層34G、赤色発光層34Rを区別する必要がない場合には、これら青色蛍光発光層34B、緑色蛍光発光層34G、赤色発光層34Rを総称して単に発光層34と称する)を含む発光層ユニット33を含んでいる。
これら第1電極21、有機EL層22、第2電極23は、TFT基板10側からこの順に積層されている。
第1電極21は、副画素3毎に島状にパターン形成されており、第1電極21の端部は、バンク15(隔壁、エッジカバー)で覆われている。第1電極21は、層間絶縁膜13に設けられたコンタクトホール13aを介してそれぞれTFT12と接続されている。
バンク15は絶縁層であり、例えば感光性樹脂で構成されている。バンク15は、第1電極21の端部で、電極集中や有機EL層22が薄くなって第2電極23と短絡することを防止する。また、バンク15は、隣り合う副画素3に電流が漏れないように、画素分離膜としても機能している。
バンク15には、副画素3毎に開口部15aが設けられている。図4に示すように、この開口部15aによる第1電極21および有機EL層22の露出部が、各副画素3の発光領域4であり、それ以外の領域は非発光領域である。
一方、第2電極23は、各副画素3に共通に設けられた共通電極である。但し、本実施形態は、これに限定されるものではなく、副画素3毎に第2電極23が設けられていてもよい。
第2電極23上には、該第2電極23を覆うように保護層24が設けられている。保護層24は、上側電極である第2電極23を保護し、酸素や水分が外部から各有機EL素子20内に浸入することを阻止する。なお、保護層24は、全ての有機EL素子20における第2電極23を覆うように、全ての有機EL素子20に共通して設けられている。本実施形態では、各副画素3に形成された、第1電極21、有機EL層22、第2電極23、および、必要に応じて形成される保護層24をまとめて有機EL素子20と称する。
(第1電極21および第2電極23)
第1電極21および第2電極23は、対の電極であり、一方が陽極として機能し、他方が陰極として機能する。
陽極は、発光層ユニット33に正孔(h)を注入する電極としての機能を有していればよい。また、陰極は、発光層ユニット33に電子(e)を注入する電極としての機能を有していればよい。
陽極および陰極の形状、構造、大きさ等は、特に制限はなく、有機EL素子20の用途、目的に応じて、適宜選択することができる。
本実施形態では、図4に示すように、第1電極21が陽極であり、第2電極23が陰極である場合を例に挙げて説明する。しかしながら、本実施形態はこれに限定されるものではなく、第1電極21が陰極であり、第2電極23が陽極であってもよい。第1電極21が陽極であり、第2電極23が陰極である場合と、第1電極21が陰極であり、第2電極23が陽極である場合とでは、発光層ユニット33を構成する各機能層の積層順あるいはキャリア輸送性(正孔輸送性、電子輸送性)が反転する。同様に、第1電極21および第2電極23を構成する材料も反転する。
陽極および陰極として用いることができる電極材料としては、特に限定されるものではなく、例えば公知の電極材料を用いることができる。
陽極としては、例えば、金(Au)、白金(Pt)、およびニッケル(Ni)等の金属、並びに、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化スズ(SnO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、ガリウム添加酸化亜鉛(GZO)等の透明電極材料等が利用できる。
一方、陰極としては、発光層34に電子を注入する目的で、仕事関数の小さい材料が好ましい。陰極としては、例えば、リチウム(Li)、カルシウム(Ca)、セリウム(Ce)、バリウム(Ba)、アルミニウム(Al)等の金属、またはこれらの金属を含有するAg(銀)−Mg(マグネシウム)合金、Al−Li合金等の合金等が利用できる。
なお、陽極および陰極の厚みは、特に限定されるものではなく、従来と同様に設定することができる。
発光層ユニット33で発生させた光は、第1電極21および第2電極23のうち何れか一方の電極側から光が取り出される。光を取り出す側の電極には、透光性電極材料を使用した、透明もしくは半透明の透光性電極(透明電極、半透明電極)を使用し、光を取り出さない側の電極には、反射電極材料を使用した反射電極、もしくは、反射電極として、反射層を有する電極を使用することが好ましい。
すなわち、第1電極21および第2電極23としては、様々な導電性材料を用いることができるが、上述したように有機EL表示装置1がトップエミッション型の有機EL表示装置である場合、有機EL素子20を支持する支持体であるTFT基板10側の第1電極21を反射電極材料で形成し、有機EL素子20を挟んで第1電極21とは反対側に位置する第2電極23を、透明のまたは半透明の透光性電極材料で形成することが好ましい。
第1電極21および第2電極23は、それぞれ、1つの電極材料からなる単層であってもよいし、複数の電極材料からなる積層構造を有していてもよい。
したがって、上述したように有機EL素子20がトップエミッション型の有機EL素子である場合、図2に示すように、第1電極21を、反射電極21a(反射層)と、透光性電極21bとの積層構造としてもよい。本実施形態では、第1電極21は、TFT基板10側から、反射電極21a、透光性電極21bが、この順に積層された構成を有している。
反射電極材料としては、例えば、タンタル(Ta)または炭素(C)等の黒色電極材料、Al、Ag、金(Au)、Al−Li合金、Al−ネオジウム(Nd)合金、またはAl−シリコン(Si)合金等の反射性金属電極材料等が挙げられる。
また、透光性電極材料としては、例えば、上述した透明電極材料等を用いてもよいし、薄膜にしたAg等の半透明の電極材料を用いてもよい。
(有機EL層22)
本実施形態にかかる有機EL層22は、図4に示すように、機能層として、第1電極21側から、正孔注入層31、正孔輸送層32、発光層34を含む発光層ユニット33、電子輸送層36、電子注入層37が、この順に積層された構成を有している。正孔注入層31、正孔輸送層32、電子輸送層36、電子注入層37は、全ての画素2における副画素3に共通して設けられている。
但し、発光層ユニット33以外の機能層は、有機EL層22として必須の層ではなく、要求される有機EL素子20の特性に応じて適宜形成すればよい。以下に、上記各機能層について説明する。
(発光層ユニット33)
前述したように、各有機EL素子20における有機EL層22は、少なくとも1層の機能層からなる有機層であり、図1、図2および図4に示すように、各有機EL素子20における発光層ユニット33は、少なくとも1層の発光層34を含んでいる。
各有機EL素子20のうち、有機EL素子20Bは、発光層34として、青色の光を発光する青色蛍光発光材料を含む青色蛍光発光層34Bを含んでいる。有機EL素子20Rは、発光層34として、赤色の光を発光する赤光発光材料を含む赤色発光層34Rを含んでいる。有機EL素子20G2は、発光層34として、緑色の光を発光する緑色蛍光発光材料を含む緑色蛍光発光層34Gを含んでいる。有機EL素子20G2は、発光層34として、赤色発光層34R、緑色蛍光発光層34G、および青色蛍光発光層34Bを含んでいる。すなわち、有機EL素子20B・20G2・20Rには、それぞれ、発光層34が1層のみ設けられているのに対し、有機EL素子20G1には、発光層34として、有機EL素子20B・20G2・20Rに設けられた各発光層34(言い換えれば、RGBの各色の発光層34)がそれぞれ設けられている。
青色蛍光発光層34Bは、副画素3Bおよび副画素3G1に共通して設けられている。緑色蛍光発光層34Gは、副画素3G1および副画素3G2に共通して設けられている。赤色発光層34Rは、副画素3G1および副画素3Rに共通して設けられている。
このため、各画素2には、図4に示すように、第1電極21と第2電極との間に、少なくとも、青色蛍光発光層34B、緑色蛍光発光層34G、および赤色発光層34Rを含む複数の機能層が形成されている。そして、各副画素3には、上記複数の機能層のうち、青色蛍光発光層34B、緑色蛍光発光層34G、および赤色発光層34Rのうち少なくとも1層の発光層34を含む少なくとも1層の機能層が、それぞれ第1電極21と第2電極との間に設けられている。
副画素3G1において、青色蛍光発光層34Bと緑色蛍光発光層34Gとは、互いに隣接して設けられている一方、緑色蛍光発光層34Gと赤色発光層34Rとの間には、フェルスター型のエネルギー移動(フェルスター遷移)を阻害するセパレート層35が設けられている。
セパレート層35は、発光材料を含まず、発光層以外の少なくとも1層の機能層からなり、フェルスター半径を越える層厚を有している。セパレート層35は、少なくとも15nmの層厚を有していることが好ましい。
フェルスター半径とは、フェルスター遷移が起こり得る、互いに隣り合う発光層34間の距離(具体的には、互いに隣り合う発光層34における互いに最隣接する、互いの対向面間の距離)を意味する。互いに隣り合う一方の発光層34に含まれる発光材料のPL(フォトルミネセンス)発光スペクトルと他方の発光層34に含まれる発光材料の吸収スペクトルとの重なり程度が大きければ、フェルスター半径は大きくなり、重なり程度が小さければ、フェルスター半径も小さくなる。
一般的に、フェルスター半径は1〜10nm程度と言われている。このため、互いに隣り合う発光層34における互いの対向面間の距離を10nmよりも大きく離間させれば、フェルスター遷移は起こらない。
しかしながら、互いに隣り合う発光層34間の距離を少なくとも15nm離間させることで、互いに隣り合う発光層34の発光材料のPL(フォトルミネセンス)発光スペクトルと吸収スペクトルとが完全に重なる場合でも、隣り合う発光層34間においてフェルスター遷移が起こらない。したがって、緑色蛍光発光層34Gと赤色発光層34Rとにおける互いの対向面間の距離(対向面間距離DGR)、つまり、緑色蛍光発光層34Gにおける最も赤色発光層34R側に位置する面(本実施形態では緑色蛍光発光層34Gの下面)と赤色発光層34Rにおける最も緑色蛍光発光層34G側に位置する面(本実施形態では赤色発光層34Rの上面)との間の距離は、15nm以上であることが好ましい。このため、上記セパレート層35は、少なくとも15nmの層厚を有していることが好ましい。
セパレート層35は、赤色発光層34Rと同じく、副画素3G1および副画素3Rに共通して設けられている。なお、セパレート層35の層厚は、フェルスター遷移を阻害することができる厚みに設定されていればよく、フェルスター半径を越える層厚を有していれば特に限定されないが、セパレート層35の層厚が大きくなれば、その分、有機EL表示装置1の厚みが増大するため、有機EL表示装置1の大型化の抑制や素子の低電圧化の観点から、50nm以下とすることが好ましく、30nm以下とすることが、より好ましい。
このため、セパレート層35は、その一部が、副画素3G1において、緑色蛍光発光層34Gと赤色発光層34Rとで挟持されている一方、他の一部が、副画素3Rにおいて、赤色発光層34Rに隣接して積層されている。
各実施形態では、このように発光層34と、複数の発光層34で少なくとも一部が挟持された、発光層34以外の機能層からなる中間層と、で構成される積層体を、発光層ユニット33と称する。なお、本実施形態にかかる有機EL表示装置1では、上記中間層は、セパレート層35である。
本実施形態にかかる有機EL表示装置1では、画素2において、発光層ユニット33を構成するこれら発光層34およびセパレート層35は、図1、図2、および図4に示すように、第1電極21側から、赤色発光層34R、セパレート層35、緑色蛍光発光層34G、青色蛍光発光層34Bの順に積層されている。
発光層ユニット33は、副画素3Bでは青色蛍光発光層34Bからなり、副画素3G1では、第1電極21側から、赤色発光層34R、セパレート層35、緑色蛍光発光層34G、青色蛍光発光層34Bが、この順に積層された積層構造を有している。また、発光層ユニット33は、副画素3G2では緑色蛍光発光層34Gからなり、副画素3Rでは、第1電極21側から、赤色発光層34R、セパレート層35がこの順に積層された積層構造を有している。
図5は、青色蛍光発光材料、緑色蛍光発光材料、および赤色発光材料の最低励起一重項状態のエネルギー準位(以下、「S準位」と記す)の関係を示す図である。図5中、S(1)は、第1の蛍光発光材料である青色蛍光発光材料のS準位を示し、S(2)は、第2の蛍光発光材料である緑色蛍光発光材料のS準位を示し、S(3)は、第3の発光材料である赤色発光材料のS準位を示す。なお、図5中、Sは、基底状態を示す。
図5に示すように、緑色蛍光発光材料の最低励起一重項状態のエネルギー準位(S(2))は、上記青色蛍光発光材料のS準位(S(1))よりも低く、かつ、赤色発光材料のS準位(S(3))よりも高い。
また、図6は、本実施形態で用いられる、青色蛍光発光材料のPL(フォトルミネセンス)発光スペクトルおよび緑色蛍光発光材料の吸収スペクトルの一例を示すグラフである。
なお、図6では、青色蛍光発光材料のPL発光スペクトルとして、後述する実施例1で用いた2,5,8,11−テトラ−tert−ブチルペリレン(TBPe)のPL発光スペクトルを示すとともに、緑色蛍光発光材料の吸収スペクトルとして、後述する実施例1で用いた2,3−(2−ベンゾチアゾリル)−7−(ジエチルアミノ)クマリン(クマリン6)の吸収スペクトルを示している。
また、図7は、本実施形態で用いられる、セパレート層35の材料の吸収スペクトルおよび緑色蛍光発光材料のPL発光スペクトル並びに青色蛍光発光材料のPL発光スペクトルの一例を示すグラフである。
なお、図7では、セパレート層35の材料の吸収スペクトルとして、後述する実施例1で用いた4,4’−ビス(9−カルバゾイル)−ビフェニル(CBP)の吸収スペクトルを示している。また、図7では、緑色蛍光発光材料のPL発光スペクトルとして、上述したように、後述する実施例1で用いたクマリン6のPL発光スペクトルを示し、青色蛍光発光材料のPL発光スペクトルとして、図6に示した、後述する実施例1で用いたTBPeのPL発光スペクトルを示している。
図6に示すように、上記青色蛍光発光材料のPL発光スペクトルの一部と上記緑色蛍光発光材料の吸収スペクトルの一部とは重なっていることが好ましい。また、図7に示すように、赤色発光層34Rに隣接する中間層(第1の中間層)、言い換えれば、赤色発光層34Rと、該赤色発光層34Rに積層方向に隣り合う発光層(本実施形態では緑色蛍光発光層34G)との間に設けられた中間層に含まれる全ての材料(すなわち、セパレート層35の材料)の吸収スペクトルと、上記中間層を介して上記赤色発光層34Rとは反対側に設けられた発光層である、上記青色蛍光発光層34Bおよび上記緑色蛍光発光層34Gのうち、少なくとも、上記中間層(すなわち、セパレート層35)に隣接する発光層である緑色蛍光発光層34G中の緑色蛍光発光材料のPL発光スペクトルとには、重なりが存在しないことが好ましい。また、上記中間層(すなわち、セパレート層35)に含まれる全ての材料の吸収スペクトルと、上記緑色蛍光発光材料のPL発光スペクトルおよび上記青色蛍光発光材料のPL発光スペクトルとには、重なりが存在しないことがより好ましい。
このように上記青色蛍光発光材料のPL発光スペクトルの一部と上記緑色蛍光発光材料の吸収スペクトルの一部とが重なっていることで、上記青色蛍光発光材料から上記緑色蛍光発光材料へのエネルギー移動が起き易い。
副画素3G1における青色蛍光発光層34Bと緑色蛍光発光層34Gとは直接接触していることから、これら青色蛍光発光層34Bと緑色蛍光発光層34Gとにおける互いの対向面間の距離(対向面間距離DBG)はフェルスター半径以下である。
このため、副画素3G1では上記青色蛍光発光材料のS準位から上記緑色蛍光発光材料のS準位へのフェルスター遷移が起こる。すなわち、青色蛍光発光層34Bから緑色蛍光発光層34Gにフェルスター遷移が起こる。
なお、本実施形態において、青色蛍光発光層34Bと緑色蛍光発光層34Gとにおける互いの対向面間の距離(対向面間距離DBG)とは、青色蛍光発光層34Bにおける最も緑色蛍光発光層34G側に位置する面(本実施形態では青色蛍光発光層34Bの下面)と緑色蛍光発光層34Gにおける最も青色蛍光発光層34B側に位置する面(本実施形態では緑色蛍光発光層34Gの上面)との間の距離を示す。
一方、上記中間層(第1の中間層、セパレート層35)に含まれる全ての材料の吸収スペクトルと、上記青色蛍光発光層34Bおよび上記緑色蛍光発光層34Gのうち、少なくとも、上記セパレート層35に隣接する発光層である緑色蛍光発光層34G中の緑色蛍光発光材料のPL発光スペクトルとに重なりが存在しないことで、上記青色蛍光発光材料および上記緑色蛍光発光材料から上記中間層に含まれる材料へのエネルギー移動が起こり難い。なお、このとき、上記中間層(第1の中間層、セパレート層35)に含まれる全ての材料の吸収スペクトルと、上記緑色蛍光発光材料のPL発光スペクトルおよび上記青色蛍光発光材料のPL発光スペクトルとに重なりが存在しないことで、上記緑色蛍光発光材料および上記青色蛍光発光材料から上記中間層に含まれる材料へのエネルギー移動が、より起こり難い。
セパレート層35は、フェルスター半径を越える層厚を有していることから、副画素3G1における対向面間距離DGRは、フェルスター半径よりも大きい。
このため、副画素3G1で、上記セパレート層35を介して緑色蛍光発光層34Gから赤色発光層34Rへのフェルスター型のエネルギー移動は起こらない。勿論、緑色蛍光発光層34Gと赤色発光層34Rとの間に上記セパレート層35が設けられており、緑色蛍光発光層34Gと赤色発光層34Rとが互いに接触していないことから、デクスター型のエネルギー移動も起こらない。
各発光層34は、正孔および電子の輸送を担うホスト材料と、発光材料として発光を担う発光ドーパント(ゲスト)材料との2成分系で形成されていてもよく、発光材料単独で形成されていてもよい。
発光層34中の材料(成分)のうち含有比率の最も多い材料は、ホスト材料であってもよく、発光材料であってもよい。
ホスト材料は、正孔および電子の注入が可能であり、正孔と電子とが輸送され、その分子内で再結合することで発光材料を発光させる機能を有している。ホスト材料を使用する場合、発光材料は、ホスト材料に均一に分散される。
ホスト材料を使用する場合、ホスト材料には、S準位および最低励起三重項状態のエネルギー準位(以下、「T準位」と記す)のうち少なくとも一方が、発光材料のそれよりも高い値を有する有機化合物が用いられる。これにより、ホスト材料は、発光材料のエネルギーを、該発光材料中に閉じ込めることができ、発光材料による発光効率を向上させることができる。
本実施形態にかかる積層構造を有する各副画素3で表示すべき発光色を効率良く得るためには、緑色蛍光発光層34G中の材料のうち含有比率の最も多い材料および青色蛍光発光層34B中の材料のうち含有比率の最も多い材料のうち少なくとも一方の材料、望ましくは両方の材料は、図1および図2に正孔(h)および電子(e)の移動を矢印で示すように、電子移動度の極めて低い、正孔輸送性材料であることが望ましい。また、セパレート層35は、セパレート層35全体として、正孔輸送性および電子輸送性がともに高いバイポーラ輸送性を示すことが望ましい。このため、セパレート層35中に含まれる材料は、バイポーラ輸送性材料のように単独でバイポ−ラ輸送性を示す材料であってもよく、単独では、正孔移動度が電子移動度よりも高い、正孔輸送性、または、電子移動度が正孔移動度よりも高い、電子輸送性を示す材料を、セパレート層35としてバイポーラ輸送性を示すように、二種類以上組み合わせて用いても構わない。また、赤色発光層34R中の混合比率の最も高い材料は、図1および図2に示すようにバイポーラ輸送性材料であることが望ましいが、正孔輸送性材料であっても構わない。
正孔輸送性のホスト材料としては、例えば、4,4’−ビス[N−フェニル−N−(3”−メチルフェニル)アミノ]ビフェニル(TPD)、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(ADN)、1,3−ビス(カルバゾール−9−イル)ベンゼン(mCP)、3,3’−ジ(9H−カルバゾール−9−イル)ビフェニル(mCBP)等の正孔輸送性材料が挙げられる。電子輸送性のホスト材料としては、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(BCP)、ビス[(2−ジフェニルホスホリル)フェニル]エーテル(DPEPO)、4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)−1,1’−ビフェニル(DPVBi)、2,2’,2’’−(1,3,5−ベンジントリル)−トリス(1−フェニル−1−H−ベンズイミダゾリル)(TPBi)、ビス(2−メチル−8−キノリノレート)−4−(フェニルフェノレート)アルミニウム(BAlq)等の電子輸送性材料が挙げられる。バイポーラ輸送性のホスト材料としては、例えば、4,4’−ビス(9−カルバゾイル)−ビフェニル(CBP)等のバイポーラ輸送性材料が挙げられる。
青色蛍光発光層34Bおよび緑色蛍光発光層34G中の発光材料は、ともに蛍光発光材料である。
青色蛍光発光材料としては、例えば、2,5,8,11−テトラ−tert−ブチルペリレン(TBPe)、ビス[4−(9,9−ジメチル−9,10−ジヒドロアクリジン)フェニル]サルホン(DMAC−DPS)、ペリレン、4,5−ビス(カルバゾール−9−イル)−1,2−ジシアノベンゼン(2CzPN)等、青色発光する蛍光発光材料を用いることができる。
緑色蛍光発光材料としては、例えば、3−(2−ベンゾチアゾリル)−7−(ジエチルアミノ)クマリン(クマリン6)、8−ヒドロキシキノリンアルミニウム(Alq3)、1,2,3,5−テトラキス(カルバゾール−9−イル)−4,6−ジシアノベンゼン(4CzIPN)、1,2,3,4−テトラキス(カルバゾール−9−イル)−5,6−ジシアノベンゼン(4CzPN)、次式
Figure 0006637601
で示されるPXZ−DPS等が挙げられる。
赤色発光材料は、発光色が赤色であれば、燐光発光材料であってもよく、蛍光発光材料であってもよい。但し、赤色発光層34Rではエネルギー移動を用いないことから、燐光発光材料、またはTADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence:熱活性化遅延蛍光)材料であることが、発光効率が高くなることから望ましい。
TADF材料は、熱活性化により最低励起三重項状態から逆項間交差により最低励起一重項状態を生成できる材料であり、S準位とT準位とのエネルギー差ΔESTが極めて小さい遅延蛍光材料である。発光材料にこのようにS準位とT準位とのエネルギー差ΔESTが極めて小さい遅延蛍光材料を用いることで、熱エネルギーによるT準位からS準位への逆項間交差が生じる。このTADF材料による遅延蛍光を利用すると、蛍光型発光においても、理論上、内部量子効率を100%にまで高めることができる。ΔESTは、小さければ小さいほど、最低励起三重項状態から最低励起一重項状態に逆項間交差し易く、ΔESTが0.3eV以下であれば室温でも比較的容易に逆項間交差することができる。
赤色蛍光発光材料としては、例えば、テトラフェニルジベンゾペリフランテン(DBP)、(E)−2−{2−[4−(ジメチルアミノ)スチリル]−6−メチル−4H−ピラン−4−イリデン}マロノニトリル(DCM)等が挙げられる。また、赤色燐光発光材料としては、例えば、トリス(1−フェニルイソキノリン)イリジウム(III)(Ir(piq)3)、ビス(2−ベンゾ[b]チオフェン−2−イル−ピリジン)(アセチルアセトネート)イリジウム(III)(Ir(btp)2(acac))等が挙げられる。また、赤色発光するTADF材料としては、例えば、次式
Figure 0006637601
で示されるPPZ−DPO、次式
Figure 0006637601
で示されるPPZ−DPS、次式
Figure 0006637601
で示される4CzTPN−Ph等が挙げられる。
また、セパレート層35としては、例えば、上述したようにバイポーラ輸送性材料である4,4’−ビス(9−カルバゾイル)−ビフェニル(CBP)等が挙げられる。
上記発光層ユニット33における各機能層の層厚は、対向面間距離DGRおよび対向面間距離DBGが上述した条件を満足するように形成されていれば、特に限定されるものではない。
しかしながら、上記発光層ユニット33のうち、青色蛍光発光層34Bの層厚は、10nm以下に設定されていることが好ましい。青色蛍光発光層34Bの層厚を10nm以下に設定することで、副画素3G1において、青色蛍光発光層34B中で最も緑色蛍光発光層34Gから遠い青色蛍光発光材料の分子(すなわち、青色蛍光発光層34Bにおける、緑色蛍光発光層34Gとは反対側の表面、本実施形態では、青色蛍光発光層34Bの上面に位置する青色蛍光発光材料の分子)から緑色蛍光発光層34Gにおける緑色蛍光発光材料までの距離が10nm以下となる。言い換えれば、青色蛍光発光層34Bの任意の位置から緑色蛍光発光層34Gまでの最短距離が何れも10nm以下となる。このため、副画素3G1における任意の位置の青色蛍光発光材料の分子から緑色蛍光発光材料へのフェルスター遷移が可能であり、たとえ青色蛍光発光層34Bにおける緑色蛍光発光層34Gとは反対側の表面に位置する青色蛍光発光材料の分子であっても、フェルスター遷移が可能となる。
(正孔注入層31および正孔輸送層32)
正孔注入層31は、正孔注入性材料を含み、発光層34への正孔注入効率を高める機能を有する層である。正孔注入層31と正孔輸送層32とは、互いに独立した層として形成されていてもよく、正孔注入層兼正孔輸送層として一体化されていてもよい。また、正孔注入層31と正孔輸送層32とが両方設けられている必要はなく、一方のみ(例えば正孔輸送層32のみ)が設けられていてもよい。
正孔注入層31、正孔輸送層32、あるいは正孔注入層兼正孔輸送層の材料、すなわち、正孔注入性材料あるいは正孔輸送性材料には、既知の材料を用いることができる。
これらの材料としては、例えば、ナフタレン、アントラセン、アザトリフェニレン、フルオレノン、ヒドラゾン、スチルベン、トリフェニレン、ベンジン、スチリルアミン、トリフェニルアミン、ポルフィリン、トリアゾール、イミダゾール、オキサジアゾール、オキザゾール、ポリアリールアルカン、フェニレンジアミン、アリールアミン、およびこれらの誘導体、チオフェン系化合物、ポリシラン系化合物、ビニルカルバゾール系化合物、アニリン系化合物等の鎖状式あるいは複素環式共役系のモノマー、オリゴマー、またはポリマー等が挙げられる。より具体的には、例えば、N,N’−ジ(ナフタレン−1−イル)−N,N’−ジフェニル−ベンジジン(α−NPD)、2,3,6,7,10,11−ヘキサシアノ−1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレン(HAT−CN)、1,3−ビス(カルバゾール−9−イル)ベンゼン(mCP)、ジ−[4−(N,N−ジトリル−アミノ)−フェニル]シクロヘキサン(TAPC)、9,10−ジフェニルアントラセン−2−スルフォネート(DPAS)、N,N’−ジフェニル−N,N’−(4−(ジ(3−トリル)アミノ)フェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(DNTPD)、イリジウム(III)トリス[N,N’−ジフェニルベンズイミダゾル−2−イリデン−C2,C2’](Ir(dpbic))、4,4’,4”−トリス−(N−カルバゾリル)−トリフェニルアミン(TCTA)、2,2−ビス(p−トリメリットオキシフェニル)プロパン酸無水物(BTPD)、ビス[4−(p,p−ジトリルアミノ)フェニル]ジフェニルシラン(DTASi)等が用いられる。
なお、正孔注入層31、正孔輸送層32、正孔注入層兼正孔輸送層は、不純物がドープされていない真性正孔注入性材料あるいは真性正孔輸送性材料であってもよいし、導電性を高める等の理由で不純物がドープされていても構わない。
また、高効率の発光を得るためには、励起エネルギーを、発光層ユニット33内、特に、発光層ユニット33における発光層34内に閉じ込めることが望ましい。このため、上記正孔注入性材料および正孔輸送性材料としては、発光層34中の発光材料のS準位およびT準位よりも励起準位の高いS準位およびT準位を有する材料を使用することが望ましい。このため、上記正孔注入性材料および正孔輸送性材料としては、励起準位が高く、かつ、高い正孔移動度を有する材料を選択することがより好ましい。
(電子輸送層36および電子注入層37)
電子注入層37は、電子注入性材料を含み、発光層34への電子注入効率を高める機能を有する層である。
また、電子輸送層36は、電子輸送性材料を含み、発光層34への電子輸送効率を高める機能を有する層である。
なお、電子注入層37と電子輸送層36とは、互いに独立した層として形成されていてもよく、電子注入層兼電子輸送層として一体化されていてもよい。また、電子注入層37と電子輸送層36とが両方設けられている必要もなく、一方のみ、例えば電子輸送層36のみが設けられていてもよい。勿論、両方とも設けられていなくても構わない。
電子注入層37、電子輸送層36、あるいは電子注入層兼電子輸送層の材料、すなわち、電子注入性材料あるいは電子輸送性材料として用いられる材料としては、既知の材料を用いることができる。
これらの材料としては、例えば、キノリン、ペリレン、フェナントロリン、ビススチリル、ピラジン、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、フルオレノン、およびこれらの誘導体や金属錯体、フッ化リチウム(LiF)等が挙げられる。
より具体的には、例えば、ビス[(2−ジフェニルホスホリル)フェニル]エーテル(DPEPO)、4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(Bphen)、3,3’−ビス(9H−カルバゾール−9−イル)ビフェニル(mCBP)、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(BCP)、1,3,5−トリス(N−フェニルベンズイミダゾル−2−イル)ベンゼン(TPBI)、3−フェニル−4(1’−ナフチル)−5−フェニル−1,2,4−トリアゾール(TAZ)、1,10−フェナントロリン、Alq(トリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウム)、LiF等が挙げられる。
(保護層24)
保護層24は、透光性を有する、絶縁性材料や導電性材料で形成される。保護層24の材料としては、例えば、窒化シリコン(SiN)、酸化シリコン(SiO)、酸窒化シリコン(SiON)、酸化アルミニウム(Al)等の無機絶縁材料や、ITO等の導電性材料が挙げられる。なお、保護層24は、無機絶縁層と有機絶縁層との積層構造を有していてもよい。上記有機絶縁層に用いられる有機絶縁材料としては、例えば、ポリシロキサン、酸化炭化シリコン(SiOC)、アクリレート、ポリ尿素、パリレン、ポリイミド、ポリアミド等が挙げられる。
保護層24の厚みは、酸素や水分が外部から有機EL素子20内に浸入することを阻止することができるように、材料に応じて適宜設定すればよく、特に限定されない。
(封止基板40)
封止基板40としては、例えば、ガラス基板あるいはプラスチック基板等の絶縁基板が用いられる。本実施形態のように有機EL表示装置1がトップエミッション型の有機EL表示装置である場合、封止基板40には、透光性を有する絶縁基板が用いられる。
なお、絶縁基板11および封止基板40は、それぞれ、フレキシブル性を有する絶縁フィルムであってもよく、これら絶縁基板11および封止基板40に、それぞれ、屈曲性を有する基板を用いることで、上記有機EL表示装置1を、フレキシブルディスプレイ、あるいは、ベンダブルディスプレイとすることもできる。
なお、TFT基板10と封止基板40との間には、封止基板40がTFT基板10に衝突し、有機EL素子20が損傷するのを防ぐために、図示しないギャップスペーサが設けられていてもよい。
<有機EL表示装置1の表示方法>
次に、本実施形態にかかる有機EL表示装置1の表示方法について説明する。
前述したように、有機EL表示装置1は、各色の発光層34を備えた有機EL素子20が設けられた副画素3を複数備え、TFT12を用いて各副画素3における有機EL素子20を選択的に所望の輝度で発光することによりカラー表示を行う。以下では、各副画素3における発光について説明する。
本実施形態にかかる有機EL表示装置1は、アクティブマトリクス型の有機EL表示装置であり、表示領域には、複数の画素2が、マトリクス状に配置されている。
各画素2は、上述したように副画素3G1および副画素3G2からなる2種類の緑色の副画素3(副画素3G)を有し、副画素3B、副画素3G1、副画素3G2、副画素3Rの4つの副画素3で構成されている。
表示領域において、これら画素2は、図3に示すように、副画素3G1が副画素3Bに対し行方向(第1の方向)に隣り合うとともに副画素3Rに対し列方向(すなわち、行方向に直交する方向、第2の方向)に隣り合い、副画素3G2が副画素3Rに対し行方向に隣り合うとともに副画素3Bに対し列方向に隣り合い、行方向および列方向に交差(具体的には、それぞれに対し斜め45度の角度で交差)する斜め方向(第3の方向)に、副画素3Bと副画素3Rとが隣り合うとともに副画素3G1と副画素3G2とが隣り合うペンタイル型の画素配列(ペンタイル配列)を有している。これにより、表示領域において、画素2は、行方向に、副画素3Bと副画素3G1とが隣り合うとともに副画素3G2と副画素3Rとが隣り合い、列方向に、副画素3Bと副画素3G2とが隣り合うとともに副画素3G1と副画素3Rとが隣り合う構成を有する。それぞれ行方向に沿って形成された、副画素3Bと副画素3G1とからなる列と、副画素3G2と副画素3Rとからなる列とは、列方向に交互に配置されている。例えば奇数行では、副画素3Bと副画素3G1とが交互に配置され、偶数行では、副画素3G2と副画素3Rとが交互に配置されている。また、例えば奇数列では副画素3Bと副画素3G2とが交互に配置され、偶数列では、副画素3G1と副画素3Rとが交互に配置されている。
本実施形態によれば、ペンタイル型の画素配列とすることで、見かけの精細度を向上させることができる。
本実施形態では、従来のペンタイル型の画素配列を有する有機EL表示装置と異なり、副画素3G1と副画素3G2とが、図1、図2および図4に示すように、異なる積層構造を有している。
本実施形態にかかる有機EL表示装置1において、図4に示すように、第1電極21および第2電極23のそれぞれから有機EL層22に注入された正孔(h)および電子(e)は、図1に示すように、副画素3Bでは、青色蛍光発光層34Bで再結合して励起子が生成し、副画素3G2では、緑色蛍光発光層34Gで再結合して励起子が生成する。生成された励起子は、失活して基底状態(以下、「S」と記す)に戻る際に光を放出する。これにより、副画素3Bでは青色発光し、副画素3G2では緑色発光する。
また、前述したように、赤色発光層34Rおよびセパレート層35中の材料のうち含有比率の最も多い材料には例えばバイポーラ輸送性材料が用いられることから、副画素3Rでは、第1電極21および第2電極23のそれぞれから有機EL層22に注入された正孔および電子は、図1に示すように、赤色発光層34Rで再結合して励起子が生成する。
また、前述したように、緑色蛍光発光材料のS準位は、青色蛍光発光材料のS準位よりも低く、青色蛍光発光層34B中の材料のうち含有比率の最も多い材料および緑色蛍光発光層34G中の材料のうち含有比率の最も多い材料のうち少なくとも一方の材料には正孔輸送性材料が用いられる。そして、赤色発光層34Rおよびセパレート層35中の材料のうち含有比率の最も多い材料には例えばバイポーラ輸送性材料が用いられる。緑色蛍光発光材料のS準位は、赤色発光材料のS準位よりも高いが、緑色蛍光発光層34Gと赤色発光層34Rとの間には、フェルスター半径を越える層厚を有するセパレート層35が設けられていることから、赤色発光層34Rにはエネルギーが移動しない。
このため、副画素3G1では、第1電極21および第2電極23のそれぞれから有機EL層22に注入された正孔および電子は、青色蛍光発光層34Bまたは緑色蛍光発光層34Gで再結合して励起子が生成する。
上述したように、本実施形態では、青色蛍光発光層34B中の材料のうち含有比率の最も多い材料および緑色蛍光発光層34G中の材料のうち含有比率の最も多い材料のうち少なくとも一方の材料に、正孔輸送性材料が用いられる。青色蛍光発光層34Bで励起子が生成されるか、緑色蛍光発光層34Gで励起子が生成されるかは、青色蛍光発光層34B中の材料のうち含有比率の最も多い材料のキャリア移動度と、緑色蛍光発光層34G中の材料のうち含有比率の最も多い材料におけるキャリア移動度との関係、並びに、青色蛍光発光層34Bと緑色蛍光発光層34Gとの積層順によって決定される。
図1では、一例として、青色蛍光発光層34Bが緑色蛍光発光層34Gよりも陰極側(第2電極23側)に位置し、青色蛍光発光層34B中の材料のうち含有比率の最も多い材料および緑色蛍光発光層34G中の材料のうち含有比率の最も多い材料がともに正孔輸送性材料であり、青色蛍光発光層34Bで励起子が生成される場合を例に挙げて示している。
青色蛍光発光層34BのS準位は緑色蛍光発光層34GのS準位よりも高く、青色蛍光発光層34Bで励起子が生成された場合、該青色蛍光発光層34Bで生成された励起子は、S準位間のフェルスター遷移により青色蛍光発光層34Bから緑色蛍光発光層34Gにエネルギーが移動する。一方、上述したように、青色蛍光発光層34Bおよび緑色蛍光発光層34Gから赤色発光層34Rへのエネルギー移動は、セパレート層35により阻害される。このため、副画素3G1では、緑色蛍光発光層34Gがほぼ100%発光(緑色発光)する。したがって、本実施形態では、副画素3G1では発光層34が複数積層されているにも拘らず、混色が抑制される。
また、本実施形態によれば、後述するように線形蒸着により青色蛍光発光層34Bを副画素3Bと副画素3G1とに共通して形成する際に、万一、青色蛍光発光層34Bが副画素3G2に侵入し、緑色蛍光発光層34G上に青色蛍光発光層34Bが形成されたとしても、上述したように青色蛍光発光材料から緑色蛍光発光材料にエネルギーが移動するため、副画素3G2で青色混色が発生することはない。なお、ここで、線形蒸着とは、ドット状ではなく、直線状に蒸着を行うことを示す。
また、本実施形態によれば、後述するように線形蒸着により赤色発光層34Rを副画素3G1と副画素3Rとに共通して形成する際に、万一、赤色発光層34Rが副画素3Bに侵入し、青色蛍光発光層34Bの下(つまり、第1電極21側)に赤色発光層34Rが形成されたとしても、青色蛍光発光層34B中の材料のうち含有比率の最も多い材料が正孔輸送性材料であれば、赤色発光層34Rまで電子が届かないため、副画素3Bで赤色混色が発生することはない。
同様に、後述するように線形蒸着により赤色発光層34Rを副画素3G1と副画素3Rとに共通して形成する際に、万一、赤色発光層34Rが副画素3G2に侵入し、緑色蛍光発光層34Gの下に赤色発光層34Rが形成されたとしても、緑色蛍光発光層34G中の材料のうち含有比率の最も多い材料が正孔輸送性材料であれば、赤色発光層34Rまで電子が届かないため、副画素3G2で赤色混色が発生することはない。
したがって、本実施形態によれば、青色蛍光発光層34B中の材料のうち含有比率の最も多い材料および緑色蛍光発光層34G中の材料のうち含有比率の最も多い材料を、ともに正孔輸送性材料とすることで、赤色発光層34Rの蒸着時に、赤色発光材料が微量だけ他の副画素3(すなわち、副画素3Bおよび副画素3G2のうち少なくとも一方の副画素3)に侵入しても、混色が起こり難い構成とすることができる。
このように、本実施形態によれば、発光層34の移動度の制御、並びに、フェルスター遷移の効果により、混色が発生する条件数を低減することができる。
<有機EL表示装置1の製造方法>
次に、本実施形態にかかる有機EL表示装置1の製造方法について、図8〜図11を参照して以下に説明する。
図9の(a)〜(c)は、本実施形態にかかる有機EL表示装置1における発光層ユニット33の製造工程を工程順に示す平面図である。また、図10は、本実施形態にかかる有機EL表示装置1の要部の製造工程の流れを示すフローチャートである。図11は、本実施形態にかかる有機EL表示装置1における各色の発光層34およびセパレート層35の積層状態を示す平面図である。なお、図11では、発光層34Rおよびセパレート層35を、セパレート層35が上層で発光層34Rが下層となるように重ねて記載している。
なお、図9の(a)〜(c)では、発光領域4B、発光領域4G1、発光領域4G2、発光領域4Rの識別のために、各発光領域4に、図3と同じハッチングを行っており、実際の蒸着は、各蒸着マスク70B・70R・70Gの各開口部71B・71R・71G(マスク開口)内において行われる。発光領域4B、発光領域4G1、発光領域4G2、発光領域4Rは、それぞれ、順に、副画素3B、副画素3G1、副画素3G2、副画素3R内に位置する。
また、図11では、図示の便宜上、TFT基板10の表示領域1aにおける、発光層34B・34R・34G、並びに、発光領域4B・4G1・4G2・4Rに対応する、バンク15の開口部15a以外の図示を省略している。
以下、各蒸着マスク70B・70R・70Gを区別する必要がない場合には、これら蒸着マスク70B・70R・70Gを総称して単に蒸着マスク70と称する。また、各開口部71B・71R・71Gを区別する必要がない場合には、これら開口部71B・71R・71Gを総称して単に開口部71と称する。
発光層ユニット33における各機能層、特に各発光層34の蒸着には、蒸着マスク70として、スリット型の開口部71を有するスリットマスクを用いることが望ましい。本実施形態では、蒸着マスク70B・70R・70Gに、それぞれ、スリットマスクを使用する。
本実施形態にかかる有機EL表示装置1の製造工程は、上述したTFT基板10を作製するTFT基板作製工程と、該TFT基板10上に有機EL素子20を形成する有機EL素子作製工程と、該有機EL素子作製工程で作製した有機EL素子20を封止する封止工程と、を備えている。
有機EL素子作製工程は、図10に示すように、例えば、陽極形成工程(S1)、正孔注入層形成工程(S2)、正孔輸送層形成工程(S3)、赤色発光層形成工程(S4)、セパレート層形成工程(S5)、緑色蛍光発光層形成工程(S6)、青色蛍光発光層形成工程(S7)、電子輸送層形成工程(S8)、電子注入層形成工程(S9)、陰極形成工程(S10)、保護層形成工程(S11)を含んでいる。本実施形態では、有機EL素子作製工程は、一例として、この順に行われる。なお、上記括弧内は、ステップ番号を示している。
以下に、上記した各工程について説明する。
まず、TFT基板作製工程で、公知の技術でTFT12並びに配線14等が形成された絶縁基板11上に感光性樹脂を塗布し、フォトリソグラフィ技術によりパターニングを行うことで、絶縁基板11上に層間絶縁膜13を形成する。
層間絶縁膜13としては、例えば、アクリル樹脂やポリイミド樹脂等を用いることができる。層間絶縁膜13の膜厚としては、TFT12による段差を補償することができればよく、特に限定されるものではない。
次に、層間絶縁膜13に、陽極としての第1電極21をTFT12に電気的に接続するためのコンタクトホール13aを形成する。これによりTFT基板10が作製される。
次いで、このようにして形成されたTFT基板10上に、有機EL素子20を形成する(有機EL素子作製工程)。
有機EL素子作製工程では、まず、上記TFT基板10上に、陽極として、第1電極21を形成する(S1)。
本実施形態にかかる陽極形成工程(S1)は、TFT基板10上に反射電極21aを形成する反射電極形成工程と、反射電極21a上に透光性電極21bを形成する透光性電極形成工程と、を備えている。
したがって、上記陽極形成工程(S1)では、まず、TFT基板10上に、第1電極21における反射電極21aとして、反射電極材料を所定の厚みでパターン形成する。
反射電極21aは、例えば、スパッタリング法等により反射電極材料を成膜後に、副画素3毎に、フォトリソグラフィにより図示しないレジストパターンを形成し、これらレジストパターンをマスクとして上記反射電極材料からなる層をエッチングした後、レジストパターンを剥離洗浄することで副画素3毎に分離するようにパターニングしてもよいし、印刷法あるいは蒸着マスクを用いた蒸着法等により、パターン成膜してもよい。上記蒸着法としては、例えば、真空蒸着法、CVD(chemical vapor deposition、化学蒸着)法、プラズマCVD法等を用いることができる。
次に、第1電極21における透光性電極21bとして、反射電極21a上に、透光性電極材料を、所定の厚みでパターン形成する。
反射電極21aと陰極としての第2電極23との間の距離は、各副画素3から発光される各色の波長領域の光のピーク波長の強度を増強させる距離に設定することが望ましい。
図8は、青色蛍光発光材料のPL発光スペクトル、緑色蛍光発光材料のPL発光スペクトル、および赤色発光材料のPL発光スペクトルの一例を示すグラフである。
なお、図8では、青色蛍光発光材料のPL発光スペクトルとして、後述する実施例1で用いたTBPeのPL発光スペクトルを示し、緑色蛍光発光材料のPL発光スペクトルとして、後述する実施例1で用いたクマリン6のPL発光スペクトルを示し、赤色発光材料のPL発光スペクトルとして、後述する実施例1で用いたIr(piq)3のPL発光スペクトルを示している。
図8に示すように、上記青色蛍光発光材料のピーク波長(第1のピーク波長)は略470nmであり、緑色蛍光発光材料のピーク波長(第2のピーク波長)は略520nmであり、上記赤色発光材料のピーク波長(第3のピーク波長)は略590nmである。
本実施形態にかかる有機EL素子20は、マイクロキャビティ(微小共振器)方式の有機EL素子である。マイクロキャビティ方式の有機EL素子においては、発光した光が陽極と陰極との間で多重反射し、共振することで発光スペクトルが急峻になり、特定波長の発光強度が増幅される。
有機EL素子に、このような共振構造(マイクロキャビティ構造)を導入する方法としては、例えば、発光色毎に有機EL素子の2つの共振面間の長さ(キャビティ長)、すなわち、光路長を変える方法が知られている。
本実施形態では、副画素3毎に透光性電極21bの厚みを設定することで、副画素3毎にキャビティ長を変更し、マイクロキャビティ効果により、発光の色度や発光効率の向上を図っている。
このため、本実施形態において各副画素3における発光材料から発光される光は、一部は直接外部に出射されるが、他の一部は多重反射されて外部に出射される。すなわち、各副画素3から外部に出射される光には、発光材料から発光された後、そのまま、有機EL層22を挟んで反射電極とは反対側に設けられた透光性電極(本実施形態では第2電極23)を介して外部に出射される光と、発光材料から発光された後、陽極と陰極との間(より厳密には、上記反射電極と透光性電極との間であり、本実施形態では第1電極21における反射電極21aと第2電極23との間)で多重反射されて、上記反射電極とは反対側に設けられた透光性電極(本実施形態では第2電極23)を介して外部に出射される光とが含まれる。
したがって、副画素3Bでは、青色蛍光発光層34Bから発光された光が外部に出射されるが、このとき外部に出射される光には、青色蛍光発光層34Bで発光された光(すなわち、青色蛍光発光材料から発光された光)を、副画素3Bにおける陽極と陰極との間で多重反射させて得られる光が含まれる。また、副画素3G1および副画素3G2では、緑色蛍光発光層34Gから発光された光が外部に出射されるが、副画素3G1から外部に出射される光には、緑色蛍光発光層34Gで発光された光(すなわち、緑色蛍光発光材料から発光された光)を、副画素3G1における陽極と陰極との間で多重反射させて得られる光が含まれ、副画素3G2から外部に出射される光には、上記緑色蛍光発光層34Gで発光された光を、副画素3G2における陽極と陰極との間で多重反射させて得られる光が含まれる。また、副画素3Rでは、赤色発光層34Rから発光された光が外部に出射されるが、このとき外部に出射される光には、赤色発光層34Rで発光された光(すなわち、赤色発光材料から発光された光)を、副画素3Rにおける陽極と陰極との間で多重反射させて得られる光が含まれる。
副画素3Bでは、反射電極21aと第2電極23との間の距離が、青色の波長領域の光を外部に取り出す(すなわち、出射させる)のに最適な厚み(青色蛍光発光材料のピーク波長の強度を増強させる距離)となるように透光性電極21bの厚みが設定される。同様に、副画素3G1および副画素3G2では、反射電極21aと第2電極23との間の距離が、緑色の波長領域の光を外部に取り出すのに最適な厚み(緑色蛍光発光材料のピーク波長の強度を増強させる距離)となるように透光性電極21bの厚みが設定され、副画素3Rでは、反射電極21aと第2電極23との間の距離が、赤色の波長領域の光を外部に取り出すのに最適な厚み(赤色発光材料のピーク波長の強度を増強させる距離)となるように透光性電極21bの厚みが設定される。
なお、各副画素3における透光性電極21bの厚みを変更する方法としては、特に限定されるものではなく、蒸着法あるいは印刷法等により、副画素3毎に所望の厚みに透光性電極材料を成膜してもよく、スパッタリング法等により透光性電極材料を成膜後に、フォトリソグラフィによりパターン化し、その後、上記透光性電極材料からなる各層の厚みを、アッシング等により所望の厚みに調整してもよい。
これにより、TFT基板10上に、副画素3毎に異なる層厚を有する第1電極21を、マトリクス状に形成する。
次に、層間絶縁膜13と同様にして、第1電極21の端部を覆うようにバンク15をパターン形成する。以上の工程により、陽極として、副画素3毎にバンク15で分離された第1電極21が作製される。
次に、上記のような工程を経たTFT基板10に対し、脱水のための減圧ベークおよび第1電極21の表面洗浄として酸素プラズマ処理を施す。
次いで、従来と同様にして、正孔注入層31の材料、正孔輸送層32の材料を、上記第1電極21が形成されたTFT基板10上における表示領域1a(図11参照)全面に、この順に蒸着する(S2、S3)。
次いで、上記正孔輸送層32上に、赤色発光層34Rを形成する(S4)。
赤色発光層形成工程(S4)では、図9の(a)中、破線で示す発光領域4G1および発光領域4Rに赤色発光層34Rが形成されるように、赤色発光層形成用の蒸着マスク70Rとして、列方向(第2の方向)に隣り合う(つまり、直接隣り合う)副画素3G1と副画素3Rとをそれぞれ結ぶように複数の画素2に跨がって設けられた、上記第2の方向が開口長方向となるスリット型の開口部71Rを有するスリットマスクを用いて、赤色発光層34Rの材料を、列方向に隣り合う発光領域4Bと発光領域4G1とを結ぶ方向(すなわち、副画素3G1と副画素3Rとを結ぶ方向)に線形蒸着する。
なお、本実施形態において、有機EL表示装置1の製造方法にかかる以下の説明では、発光領域4、発光領域4B、発光領域4G1、発光領域4G2、発光領域4Rを、順に、副画素3、副画素3B、副画素3G1、副画素3G2、副画素3Rと読み替えて、同様の説明を行うことが可能である。
上記開口部71Rは、同一画素2内並びに列方向に隣り合う画素2における発光領域4G1と発光領域4Rとを交互に結ぶように、例えば、同一画素2内に配置された発光領域4G1と発光領域4Rとを1組として列方向に並ぶ複数組の発光領域4に対応して形成されている。
なお、図9の(a)〜(c)および図11では、図示の便宜上、画素2の数を省略して示している。このため、図9の(a)に示す例では、列方向に並ぶ二画素分の発光領域4G1および発光領域4R(つまり、四副画素分の発光領域4G1および発光領域4R)に跨がる開口部71Rが複数形成されている場合を例に挙げて図示している。
しかしながら、開口部71Rは、それぞれ、列方向に連続した三つ以上の画素2における発光領域4G1および発光領域4Rに対応して形成されていてもよく、例えば、TFT基板10の表示領域1aにおける列方向の端から端まで連続して形成されていてもよい。
このように、開口部71Rは、列方向に並ぶ複数の画素2における発光領域4G1および発光領域4Rに対応して、列方向に沿った断続的なストライプ状に形成されていてもよく、表示領域1aにおける列方向の端から端まで連続したストライプ状に形成されていてもよい。
何れの場合にも、赤色発光層形成工程(S4)では、平面視で(つまり、蒸着マスク70のマスク面に垂直な方向から見たとき)、蒸着マスク70Rにおける開口部71Rと同じパターンを有する赤色発光層34Rが形成される。これにより、本実施形態では、図11に示すように、副画素3G1および副画素3Rからなる偶数列目の副画素列に、列方向に沿った、複数画素に渡るライン状の赤色発光層34Rを形成した。
続いて、上記赤色発光層34R上に、赤色発光層形成用の蒸着マスク70Rを用いて、上記セパレート層35の材料を、発光領域4G1と発光領域4Rとを結ぶ方向に線形蒸着する。これにより、図11に示すように、上記赤色発光層34R上に、平面視で、上記赤色発光層34Rと同じパターンを有するセパレート層35を積層した(S5)。
なお、本実施形態では、赤色発光層34Rとセパレート層35とが、平面視で同じパターンを有することから、赤色発光層34Rとセパレート層35とを、同じ蒸着マスク70Rを用いて連続して形成する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本実施形態は、これに限定されるものではなく、赤色発光層34Rとセパレート層35とを、同じ開口パターンを有する、それぞれに専用の蒸着マスクを用いてパターン形成しても構わない。
次に、上記正孔輸送層32上に、上記セパレート層35に交差(具体的には、斜め45の角度で交差)するように、緑色蛍光発光層34Gを形成する(S6)。
緑色蛍光発光層形成工程(S6)では、図9の(b)中、破線で示す発光領域4G1および発光領域4G2に緑色蛍光発光層34Gが形成されるように、緑色蛍光発光層形成用の蒸着マスク70Gとして、斜め方向(第3の方向)に隣り合う(つまり、直接隣り合う)発光領域4G1と発光領域4G2とをそれぞれ結ぶように複数の画素2に跨がって設けられた、上記第3の方向が開口長方向となるスリット型の開口部71Gを有するスリットマスクを用いて、緑色蛍光発光層34Gの材料を、斜め方向に隣り合う発光領域4G1と発光領域4G2とを結ぶ方向に線形蒸着する。
上記開口部71Gは、少なくとも同一画素2内で斜め方向に隣り合う発光領域4G1と発光領域4G2とを結ぶとともに、これら開口部71Gのうち一部の開口部71Gが、斜め方向に隣り合う画素2における発光領域4G1と発光領域4G2とを交互に結ぶように、斜め方向に並ぶ複数の画素2における発光領域4G1および発光領域4G2に対応して形成されている。
上述したように、図9の(a)〜(c)および図11では、図示の便宜上、画素2の数を省略して示している。このため、図9の(b)に示す例では、上下左右方向(つまり、行方向および列方向)に隣り合う2×2の画素2(言い換えれば、4×4の副画素3)内において斜め方向に並ぶ発光領域4G1と発光領域4G2とを結ぶように、該2×2の画素2内に、斜め方向に並ぶ二画素分の発光領域4G1および発光領域4G2(つまり、四副画素分の発光領域4G1および発光領域4G2)に跨がる開口部71Gを挟んで、同一画素2内において斜め方向に並ぶ二副画素分の発光領域4G1および発光領域4G2に跨がる開口部71Gが形成されている場合を例に挙げて図示している。
しかしながら、開口部71Gは、例えば、斜め方向に連続した三つ以上の画素2における発光領域4G1および発光領域4G2に跨がる開口部71Gを含んでいてもよいし、それぞれ、TFT基板10の表示領域1aにおける斜め方向(すなわち、対角線に平行な方向)の端から端まで連続して形成されていてもよい。
つまり、開口部71Gは、表示領域1aにおける斜め方向の端から端まで連続したストライプ状に形成されており、複数の画素2における発光領域4G1および発光領域4G2に跨がる複数の開口部71Gを挟むように、並列配置された両端の開口部71Gのみが、同一画素2内において斜め方向に並ぶ二副画素分の発光領域4G1および発光領域4G2に跨がって形成されていていてもよい。
また、開口部71Gは、例えば、行方向および列方向に隣り合う2×2の画素2を1組として、各組内において斜め方向に隣り合う(つまり、直接隣り合う)発光領域4G1と発光領域4G2とをそれぞれ結ぶように、スリット型の開口部71Gからなる開口部71G群が組毎に設けられていてもよい。言い換えれば、開口部71Gは、斜め方向に伸びるストライプ状の開口部71Gが、組毎に分断されてなる、斜め方向に沿った断続的なストライプ状に形成されていてもよい。
但し、本実施形態は、これに限定されるものではなく、蒸着マスク70Gは、行方向並びに列方向にそれぞれ複数個ずつ隣り合う、4個以上の画素2を1組として、スリット型の開口部71Gからなる開口部71G群が組毎に設けられた構成を有していてもよい。例えば、行方向×列方向に、2×3あるいは4×4の画素2を1組として、スリット型の開口部71Gからなる開口部71G群が組毎に設けられたスリットマスクを蒸着マスク70Gとして使用してもよい。このように行方向並びに列方向にそれぞれ複数個ずつ隣り合う、4個以上の画素2を1組として、スリット型の開口部71Gからなる開口部71G群が組毎に設けられていることで、画素2内で開口部71Gが分断されず、同じ画素2内の発光領域4G1と発光領域4G2とに、両発光領域4G1および発光領域4G2に跨がる同じ緑色蛍光発光層34Gを、共通して形成することができる。すなわち、同じ画素2内の副画素3G1と副画素3G2とに、両副画素3G1および副画素3G2に跨がる同じ緑色蛍光発光層34Gを、共通して形成することができる。
何れの場合にも、緑色蛍光発光層形成工程(S6)では、平面視で、蒸着マスク70Gにおける開口部71Gと同じパターンを有する緑色蛍光発光層34Gが形成される。これにより、本実施形態では、正孔輸送層32上に、図11に示すように、平面視で、開口部71Gと同じパターンを有し、副画素3G1においてセパレート層35に重なり、副画素3G2において正孔輸送層32上に直接配置された、上記斜め方向に沿ったライン状の複数の緑色蛍光発光層34Gを形成した。
次いで、上記正孔輸送層32上に、上記セパレート層35および緑色蛍光発光層34Gに交差(具体的には、それぞれに対し斜め45度の角度で交差)するように、行方向に沿ったストライプ状の緑色蛍光発光層34Gを形成する(S7)。
青色蛍光発光層形成工程(S7)では、図9の(c)中、破線で示す発光領域4Bおよび発光領域4G1に青色蛍光発光層34Bが形成されるように、青色蛍光発光層形成用の蒸着マスク70Bとして、行方向(第1の方向)に隣り合う(つまり、直接隣り合う)発光領域4Bと発光領域4G1とをそれぞれ結ぶように複数の画素2に跨がって設けられた、上記第1の方向が開口長方向となるスリット型の開口部71Bを有するスリットマスクを用いて、青色蛍光発光層34Bの材料を、行方向に隣り合う発光領域4Bと発光領域4G1とを結ぶ方向に線形蒸着する。
上記開口部71Bは、同一画素2内並びに行方向に隣り合う画素2における発光領域4Bと発光領域4G1とを交互に結ぶように、例えば、同一画素2内に配置された発光領域4Bと発光領域4G1とを1組として行方向に並ぶ複数組の発光領域4に対応して形成されている。
図示の便宜上、図9の(c)に示す例では、発光領域4Bおよび発光領域4G1(つまり、四副画素分の発光領域4Bおよび発光領域4G1)に跨がる開口部71Bが複数形成されている場合を例に挙げて図示している。
しかしながら、開口部71Bは、それぞれ、行方向に連続した三つ以上の画素2における発光領域4Bおよび発光領域4G1に対応して形成されていてもよく、例えば、TFT基板10の表示領域1aにおける行方向の端から端まで連続して形成されていてもよい。
このように、開口部71Bは、行方向に並ぶ複数の画素2における発光領域4Bおよび発光領域4G1に対応して、行方向に沿った断続的なストライプ状に形成されていてもよく、表示領域1aにおける行方向の端から端まで連続したストライプ状に形成されていてもよい。
何れの場合にも、青色蛍光発光層形成工程(S7)では、平面視で、蒸着マスク70Bにおける開口部71Bと同じパターンを有する青色蛍光発光層34Bが形成される。これにより、本実施形態では、図11に示すように、副画素3Bおよび副画素3G1からなる奇数行目の副画素列に、副画素3G1において緑色蛍光発光層34Gに重なり、副画素3Bにおいて正孔輸送層32上に直接配置された、行方向に沿った、複数画素に渡るライン状の青色蛍光発光層34Bを形成した。
各発光層34は、例えば、平面視で、TFT基板10とほぼ同じ大きさを有する各蒸着マスク70(具体的には、例えば蒸着マスク70R・70G・70B)を、それぞれ、TFT基板10に対しアライメント調整した後、TFT基板10に密着(接触)させて固定し、TFT基板10と蒸着マスク70とを共に回転させながら、蒸着源(図示せず)より飛散した蒸着粒子を、蒸着マスク70の開口部71を通じて表示領域1a全面に均一に蒸着することで成膜することができる。
あるいは、上記各蒸着マスク70を、それぞれ、TFT基板10に対しアライメント調整した後、TFT基板10に密着(接触)させて固定し、TFT基板10および蒸着マスク70と、蒸着源と、のうち少なくとも一方を他方に対して相対的に移動させることで、蒸着源より飛散した蒸着粒子を、蒸着マスク70の開口部71を通じて表示領域1a全面に均一に蒸着することで各発光層34を成膜してもよい。
また、上記各蒸着マスク70として、TFT基板10よりも小さな蒸着マスクを使用し、各蒸着マスク70を、TFT基板10に対し順次移動させて、その都度TFT基板10に密着(接触)させるステップ蒸着を行うことで、各発光層34を成膜してもよい。
これら蒸着マスク70としては、例えば、金属製のメタルマスク、あるいは、金属を含む複合マスクを用いることができる。蒸着マスク70としてこのようなマスクを使用した場合、例えば、TFT基板10を介して該蒸着マスク70とは反対側に、マグネットプレート等の磁石や電磁石等の磁力発生源を配置し、磁力により該蒸着マスク70を吸着して保持することで、各発光層34の成膜時に、蒸着マスク70を、TFT基板10に密着(接触)した状態で固定することができる。但し、本実施形態はこれに限定されるものではなく、蒸着マスク70として樹脂製の蒸着マスクを用いてもよいことは、言うまでもない。
その後、従来と同様にして、電子輸送層36の材料、電子注入層37の材料を、上記各色の発光層34が形成されたTFT基板10上における表示領域1a全面に、この順に蒸着する(S8、S9)。
次に、陰極として、第2電極23を、上記電子注入層37を覆うように、上記TFT基板10における表示領域1a全面に形成する(S10)。
第2電極23の形成には、真空蒸着法、CVD法、プラズマCVD法等の蒸着法を用いてもよく、スパッタリング法、あるいは印刷法等を用いてもよい。
その後、保護層24の材料を、上記第2電極23を覆うように、上記TFT基板10における表示領域全面に蒸着する(S11)。これにより、上記TFT基板10上に、有機EL素子20が形成される。
その後、封止工程を行うことで、図4に示すように、上記有機EL素子20が形成されたTFT基板10と、封止基板40とを、図示しない充填剤層およびシール材を介して貼り合わせる。これにより、本実施形態にかかる有機EL表示装置1が得られる。
但し、有機EL素子20の封止方法としては、上記した方法に限定されず、公知の各種封止方法を採用することができる。
本実施形態では、実施例1として、図10に示すフローチャートに基づいて、TFT基板10上に、反射電極21a、透光性電極21b、正孔注入層31、正孔輸送層32、赤色発光層34R、セパレート層35、緑色蛍光発光層34G、青色蛍光発光層34B、電子輸送層36、電子注入層37、第2電極23、保護層24を、TFT基板10側からこの順に積層した。
実施例1で上記TFT基板10上に積層した各層の材料並びに厚みは以下の通りである。但し、以下に記載の寸法および材料は、あくまでも一例であり、本実施形態は、これらの具体的な寸法および材料にのみ限定されるものではない。なお、以下では、副画素3G1における発光色と副画素3G2における発光色を揃えるため、光学シミュレーションにより、透光性電極21bの層厚の光学最適化を行った。
(実施例1)
反射電極21a(第1電極21、陽極):Ag(100nm)
透光性電極21b(第1電極21、陽極):ITO(副画素3B:135nm/副画素3G1:135nm/副画素3G2:165nm/副画素3R:40nm)
正孔注入層31:HAT−CN(10nm)
正孔輸送層32:TCTA(20nm)
赤色発光層34R:CBP(ホスト材料、90%)/Ir(piq)3(赤色発光材料、10%)(10nm)
セパレート層35:CBP(20nm)
緑色蛍光発光層34G:TPD(ホスト材料、90%)/クマリン6(緑色蛍光発光材料、10%)(10nm)
青色蛍光発光層34B:ADN(ホスト材料、90%)/TBPe(青色蛍光発光材料、10%)(10nm)
電子輸送層36:BCP(30nm)
電子注入層37:LiF(1nm)
第2電極23(陰極、半透明電極):Ag−Mg合金(Ag/Mg混合比=0.9/0.1)(20nm)
保護層24:ITO(80nm)
上述したように、本実施形態では、青色蛍光発光層34B、緑色蛍光発光層34G、および赤色発光層34Rを、各画素2内で、それぞれ2つの副画素3に共通な共通発光層とし、該共通発光層の活用で生産性を高めながら、蛍光発光材料のフェルスター型のエネルギー移動と、その遷移可能距離とを利用して発光を行う。
上述したように、本実施形態によれば、副画素3G1では、青色蛍光発光層34Bと緑色蛍光発光層34Gと赤色発光層34Rとが積層されるが、青色蛍光発光層34Bから緑色蛍光発光層34Gにフェルスター型のエネルギー移動を生じる一方で、青色蛍光発光層34Bおよび緑色蛍光発光層34Gから赤色発光層34Rへのフェルスター型のエネルギー移動は生じないため、緑色蛍光発光材料のみが発光する。
つまり、緑色蛍光発光層34Gの発光材料である緑色蛍光発光材料は、青色蛍光発光層34Bの発光材料である青色蛍光発光材料よりもS準位が低く、かつ、青色蛍光発光層34Bと緑色蛍光発光層34Gとにおける互いの対向面間距離DBGがフェルスター半径以下であることから、たとえ青色蛍光発光層34B上で正孔と電子とが再結合したとしても、フェルスター遷移により、緑色蛍光発光材料がほぼ100%発光する。また、赤色発光層34Rと、青色蛍光発光層34Bおよび緑色蛍光発光層34Gのうち赤色発光層34R側に位置する緑色蛍光発光層34Gとの間にはセパレート層35が設けられていることから、青色蛍光発光層34Bおよび緑色蛍光発光層34Gから赤色発光層34Rへのエネルギー移動が阻害される。このため、上述したように、副画素3G1に、RGBの各色の発光層34が積層されていたとしても、混色を抑制することができる。
上述した積層構造を有さないペンタイル配列を有する有機EL表示装置では、緑色の副画素からなる副画素列に対してしか線形蒸着を行うことはできない。言い換えれば、上述した積層構造を有さないペンタイル配列を有する有機EL表示装置では、1つの色の発光層の形成にしかスリットマスクを使用することはできない。
しかしながら、本実施形態によれば、上述した積層構造とすることで、赤色発光層34R、緑色蛍光発光層34G、青色蛍光発光層34Bの蒸着時に、それぞれ、副画素3G1を含む、隣り合う複数の副画素3を1つの蒸着領域とし、少なくとも一部の発光層34が、複数の画素2に跨がるように成膜することが可能となる。すなわち、副画素3G1が、副画素3B、副画素3G1、副画素3Rにそれぞれ設けられた各色の発光層34を全て含む積層構造を有していることで、上述したように、発光領域4G1と発光領域4G2とを結ぶ方向だけでなく、発光領域4G1と発光領域4Rとを結ぶ方向、および、発光領域4Bと発光領域G1とを結ぶ方向にも線形蒸着が可能である。つまり、本実施形態によれば、副画素3G1と副画素3G2とを結ぶ方向だけでなく、副画素3G1と副画素3Rとを結ぶ方向、および、副画素3Bと副画素3G1とを結ぶ方向にも線形蒸着が可能であり、これらの方向への混色を抑制することができる。
すなわち、本実施形態によれば、赤色発光層形成工程(S4)、緑色蛍光発光層形成工程(S6)、青色蛍光発光層形成工程(S7)の何れであってもスリットマスクを使用することができる。したがって、本実施形態によれば、従来とは異なり、それぞれ発光色のピーク波長が異なる、複数の色の発光層34の形成(言い換えれば、例えば上記S4、S6、S7のうち少なくとも2つの工程)にスリットマスクを使用することができる。
さらに言えば、本実施形態によれば、従来とは異なり、上述したように、全ての発光層34の形成に、スリットマスクを使用することができる。
したがって、本実施形態によれば、上述した積層構造を有さないペンタイル配列を有する有機EL表示装置ではなし得なかった、複数の色の発光層34の線形蒸着、さらには、全ての発光層34の線形蒸着が可能となる。
また、本実施形態によれば、上述したように、ペンタイル配列となるように配列された、RGBの全ての副画素3における発光層34、および中間層(第1の中間層)であるセパレート層35を、複数の画素2に跨がって設けられたスリット型の開口部71を有するスリットマスクを用いて蒸着することができる。したがって、本実施形態によれば、発光層34のみならず、上述したように、発光層ユニット33を構成する全ての層の形成にスリットマスクを使用することができる。
このように蒸着マスク70にスリットマスクを使用することで、従来の発光層形成用の蒸着マスクにおいて、一度に蒸着される隣接副画素3間の非開口パターン(例えばメタルパターン)を減らすことができる。
なお、本実施形態では、発光層ユニット33を構成する全ての層の形成に、複数の画素2(例えば、4つの発光領域4)に跨がって設けられたスリット型の開口部71を含む開口部71を有するスリットマスクを用いる場合を例に挙げて説明したが、本実施形態は、これに限定されるものではない。
蒸着マスク70としては、例えば、各画素2における副画素3Bおよび副画素3G1に対応して二副画素分の開口部71が設けられた蒸着マスク70を使用してもよい。このように画素2毎に発光層34を成膜する場合、各画素2内における隣接副画素3間の非開口パターンを無くすことができる。したがって、この場合にも、従来の発光層形成用の蒸着マスクにおいて、一度に蒸着される隣接副画素3間の非開口パターンを減らすことができる。
なお、勿論、青色蛍光発光層34B、赤色発光層34R、緑色蛍光発光層34Gのうち一部の発光層34の形成に、蒸着マスク70として、一副画素ずつ別個の開口部71が設けられた開口パターンを有する通常の蒸着マスクを用いてもよい。
例えば、発光層ユニット33を構成する各機能層のうち、緑色蛍光発光層34Gのみ、上述した通常の蒸着マスクで蒸着を行い、その他の機能層の成膜に上述したスリットマスクを使用すれば、上述した積層構造を有さないペンタイル配列を有する有機EL表示装置ではなし得ない、青色蛍光発光層34Bの線形蒸着、赤色発光層34Rの線形蒸着を行うことができる。
しかしながら、蒸着マスク70に、複数の画素2に跨がって設けられたスリット型の開口部71を有するスリットマスクを用いることで、上述したように画素2毎に発光層34を成膜する場合と比較して、隣接画素2間の蒸着マスクの非開口パターンを無くすことができるという利点がある。
本実施形態によれば、上述した隣接副画素3間の非開口パターン並びに隣接画素2間の非開口パターンの厚みに由来するシャドーが無くなり、副画素3内の膜厚バラつきを低減することができる。
また、本実施形態によれば、混色防止の蒸着マージンを低減させることができ、発光層34の成膜時に、各開口部71内で隣り合う副画素3間のピッチを狭めて精細度を向上させたり、同一精細度で副画素3の面積を広げて電流ストレスを低下させることで、各有機EL素子20を長寿命化させたりすることができる。
このように、本実施形態によれば、青色蛍光発光層34B、緑色蛍光発光層34G、赤色発光層34Rを、それぞれ線形蒸着することができるとともに、上述したように副画素3G1では、発光層34が複数積層されているにも拘らず混色が生じ難いことから、従来の塗分方式を用いた表示装置よりも混色防止の蒸着マージンを低減させることができ、従来の塗分方式を用いた表示装置よりも容易に高精細化を実現することができる。
また、上記有機EL表示装置1は、上述したように発光層の積層構造を有しているにも拘らず、白色CF方式や特許文献1のようにCF層や光学干渉効果を必須としないため、消費電力の増大や配光特性の悪化を回避することができる。このため、高色度と低消費電力とを両立することができる。
したがって、本実施形態によれば、従来の塗分方式を用いた表示装置よりも混色可能性を低減することで混色防止の蒸着マージンを低減させ、より容易に高精細化を実現することができるとともに、高色度と低消費電力とを両立することができる表示装置を提供することができる。
また、本実施形態では、発光領域4G1・4G2(副画素3G1・3G2)を、図3、図9の(a)〜(c)、および図11に示すように、発光領域4B・4R(副画素3B・3R)に対し、45度回転させた菱形形状とした。
本実施形態では、図9の(b)に示すように、緑色蛍光発光層34Gを斜め方向に線形蒸着する。このため、図9の(b)に示すように、蒸着マスク70Gの開口部71Gの各辺(各開口端)と、これらの辺に対向する、発光領域4G1・4G2の各辺とが平行になるように線形蒸着を行うことで、各発光領域4間の隙間を最大限利用することができ、副画素3の配設密度を高めることができる。
<変形例>
なお、本実施形態では、本実施形態にかかる表示装置が有機EL表示装置である場合を例に挙げて説明した。しかしながら本実施形態にかかる表示装置は、PL発光する表示装置であればよい。したがって、本実施形態にかかる表示装置は、上述した例示に限定されるものではなく、例えば無機EL表示装置であってもよく、PL発光を利用した、EL表示装置以外の表示装置であってもよい。また、前記各発光材料に無機材料を使用し、有機層に代えて無機層を形成してもよい。
また、本実施形態では、第1の蛍光発光材料を含む第1の発光層として青色蛍光発光層34Bを形成し、第2の蛍光発光材料を含む第2の発光層として緑色蛍光発光層34Gを形成し、第3の発光材料を含む第3の発光層として赤色発光層34Rを形成したが、本実施形態は、これに限定されるものではない。上記第1の蛍光発光材料と第2の蛍光発光材料と第3の発光材料との組み合わせは、青色蛍光発光材料と緑色蛍光発光材料と赤色発光材料との組み合わせに限定されるものではなく、上記第2の蛍光発光材料が、上記第1の蛍光発光材料から発光される光のピーク波長(第1のピーク波長)よりも長波長のピーク波長(第2のピーク波長)を有する光を発光し、上記第3の発光材料が上記第2のピーク波長よりも長波長のピーク波長(第3のピーク波長)を有する光を発光し、上記第2の蛍光発光材料のS準位が、上記第1の蛍光発光材料のSよりも低く、かつ、上記第3の発光材料のSよりも高い組み合わせであればよい。
〔実施形態2〕
本発明の実施の他の形態について、主に図1〜図4、図10、図12〜図14に基づいて説明すれば、以下の通りである。
本実施形態では、実施形態1との相違点について説明するものとし、実施形態1で説明した構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。なお、本実施形態でも、実施形態1と同様の変形が可能であることは、言うまでもない。
<有機EL表示装置1の概略構成>
図12は、本実施形態にかかる有機EL表示装置1の画素配列を模式的に示す図である。
実施形態1、2では、有機EL表示装置1が、ペンタイル配列を有している場合を例に挙げて説明した。しかしながら、有機EL表示装置1は、図12に示すように、行方向(第1の方向)に、副画素3Bと副画素3G1とが隣り合うとともに副画素3Rと副画素3G2とが隣り合い、行方向に直交する列方向(第2の方向)に、副画素3Bと副画素3Rとが隣り合うとともに副画素3G1と副画素3G2とが隣り合うSストライプ型の画素配列(Sストライプ配列)を有していてもよい。Sストライプ配列でも、それぞれ行方向に沿って形成された、副画素3Bと副画素3G1とからなる列と、副画素3G2と副画素3Rとからなる列とは、列方向に交互に配置されており、表示領域における行方向の各色の副画素3の繰り返しとしては、ペンタイル配列同様、例えば奇数行では、副画素3Bと副画素3G1とが交互に配置され、偶数行では、副画素3Rと副画素3G2とが交互に配置されている。
なお、これらの配列は、人間の色覚がRおよびBに鈍感でGに敏感であることを利用したものである。これらの配列では、図3および図12に示すように、各行を、副画素3Bおよび副画素3G1、あるいは副画素3G2および副画素3Rの2色ずつで構成し、各行において、RGB配列と比較して欠落する色の副画素を、隣接する行の副画素との組み合わせで擬似的に再現する。
このため、これらの配列では、縦ストライプ型のRGB配列と比較して、行方向において欠落する色の副画素の分、各行の副画素3のドット幅を大きくすることができる。このため、高精細な有機EL表示装置1の製造が容易になるとともに、少ない画素数でも見かけの解像度を高く維持することができる。
なお、本実施形態では、図12〜図14に示すように、各発光領域4(副画素3)を、何れも正方形状とした。
本実施形態にかかる有機EL表示装置1は、従来のSストライプ配列を有する有機EL表示装置と異なり、副画素3G1と副画素3G2とが、図1、図2、図4に示したように、異なる積層構造を有している。
<有機EL表示装置1の製造方法>
図13の(a)〜(c)は、本実施形態にかかる有機EL表示装置1における発光層ユニット33の製造工程を工程順に示す平面図である。図14は、本実施形態にかかる有機EL表示装置1における各色の発光層34およびセパレート層35の積層状態を示す平面図である。なお、図14では、発光層34R(図11中、34R(34)と表記)およびセパレート層35を、セパレート層35が上層で発光層34Rが下層となるように重ねて記載している。
なお、図13の(a)〜(c)では、発光領域4B、発光領域4G1、発光領域4G2、発光領域4Rの識別のために、各発光領域4に、図12と同じハッチングを行っており、実際の蒸着は、各蒸着マスク70B・70R・70Gの各開口部71B・71R・71G内において行われる。前述したように、発光領域4B、発光領域4G1、発光領域4G2、発光領域4Rは、それぞれ、順に、副画素3B、副画素3G1、副画素3G2、副画素3R内に位置する。
また、図14では、図示の便宜上、TFT基板10の表示領域1aにおける、発光層34B・34R・34G、並びに、発光領域4B・4G1・4G2・4Rに対応する、バンク15の開口部15a以外の図示を省略している。
本実施形態にかかる有機EL表示装置1の製造方法は、バンク15の形成時に、図14に示す発光領域4(すなわち、発光領域4B・4G1・4G2・4R)に対応した開口部15aが形成されるようにバンク15をパターン形成するとともに、図13の(a)に示すように、赤色発光層34R(S4)および緑色蛍光発光層形成工程(S6)で、実施形態1にかかる蒸着マスク70R・70Gとは異なる開口パターンを有する蒸着マスク70R・70Gを用いた以外は、実施形態1にかかる有機EL表示装置1の製造方法と同じである。
本実施形態にかかる有機EL表示装置1の製造方法では、図10に示す赤色発光層形成工程(S4)〜青色蛍光発光層形成工程(S7)において、図13の(a)〜(c)に示す蒸着マスク70R・70G・70Bを用いて蒸着を行う。
本実施形態では、赤色発光層形成工程(S4)およびセパレート層形成工程(S5)において、正孔輸送層32上に、図13の(a)に示すように、破線で示す発光領域4G1および発光領域4Rに赤色発光層34Rおよびセパレート層35が形成されるように、開口部71Rとして、斜め方向(第3の方向)に隣り合う(つまり、直接隣り合う)発光領域4G1と発光領域4Rとをそれぞれ結ぶように複数の画素2に跨がって設けられた、上記第3の方向が開口長方向となるスリット型の開口部71Rを少なくとも有するスリットマスクを蒸着マスク70Rとして用いて、赤色発光層34Rの材料およびセパレート層35の材料を、それぞれ、発光領域4G1と発光領域4とを結ぶ方向(すなわち、直接隣り合う発光領域4G1と発光領域4Rとを結ぶ方向、言い換えれば、直接隣り合う副画素3G1と副画素3Rとを結ぶ方向)に線形蒸着する。
なお、本実施形態でも、有機EL表示装置1の製造方法にかかる以下の説明では、上述したように、発光領域4、発光領域4B、発光領域4G1、発光領域4G2、発光領域4Rを、順に、副画素3、副画素3B、副画素3G1、副画素3G2、副画素3Rと読み替えて、同様の説明を行うことが可能である。
上記開口部71Rは、少なくとも同一画素2内で斜め方向に隣り合う発光領域4G1と発光領域4Rとを結ぶとともに、これら開口部71Rのうち一部の開口部71Rが、斜め方向に隣り合う画素2における発光領域4G1と発光領域4Rとを交互に結ぶように、斜め方向に並ぶ複数の画素2における発光領域4G1および発光領域4Rに対応して形成されている。
なお、図13の(a)〜(c)および図14では、図示の便宜上、画素2の数を省略して示している。このため、図13の(a)に示す例では、上下左右方向(つまり、行方向および列方向)に隣り合う2×2の画素2(言い換えれば、4×4の副画素3)内において斜め方向に並ぶ発光領域4G1と発光領域4Rとを結ぶように、該2×2の画素2内に、斜め方向に並ぶ二画素分の発光領域4G1および発光領域4R(つまり、四副画素分の発光領域4G1および発光領域4R)に跨がる開口部71Rを挟んで、同一画素2内において斜め方向に並ぶ二副画素分の発光領域4G1および発光領域4Rに跨がる開口部71Rが形成されている場合を例に挙げて図示している。
しかしながら、本実施形態のように赤色発光層34Rを斜め方向に蒸着する場合でも、開口部71Rは、例えば、斜め方向に連続した三つ以上の画素2における発光領域4G1および発光領域4Rに跨がる開口部71Rを含んでいてもよいし、それぞれ、TFT基板10の表示領域1aにおける斜め方向の端から端まで連続して形成されていてもよい。
つまり、開口部71Rは、表示領域1aにおける斜め方向の端から端まで連続したストライプ状に形成されており、複数の画素2における発光領域4G1および発光領域4Rに跨がる複数の開口部71Rを挟むように、並列配置された両端の開口部71Rのみが、同一画素2内において斜め方向に並ぶ二副画素分の発光領域4G1および発光領域4Rに跨がって形成されていていてもよい。
また、開口部71Rは、例えば、行方向および列方向に隣り合う2×2の画素2を1組として、各組内において斜め方向に隣り合う(つまり、直接隣り合う)発光領域4G1と発光領域4とをそれぞれ結ぶように、スリット型の開口部71Rからなる開口部71R群が組毎に設けられていてもよい。言い換えれば、開口部71Rは、斜め方向に伸びるストライプ状の開口部71Rが、組毎に分断されてなる、斜め方向に沿った断続的なストライプ状に形成されていてもよい。
但し、本実施形態は、これに限定されるものではなく、蒸着マスク70Rは、行方向並びに列方向にそれぞれ複数個ずつ隣り合う、4個以上の画素2を1組として、スリット型の開口部71Rからなる開口部71R群が組毎に設けられた構成を有していてもよい。例えば、行方向×列方向に、2×3あるいは4×4の画素2を1組として、スリット型の開口部71Rからなる開口部71R群が組毎に設けられたスリットマスクを蒸着マスク70Rとして使用してもよい。このように行方向並びに列方向にそれぞれ複数個ずつ隣り合う、4個以上の画素2を1組として、スリット型の開口部71Rからなる開口部71R群が組毎に設けられていることで、画素2内で開口部71Rが分断されず、同じ画素2内の発光領域4G1と発光領域4Rとに、両発光領域4G1および発光領域4Rに跨がる同じ赤色発光層34Rを、共通して形成することができる。
何れの場合にも、赤色発光層形成工程(S4)およびセパレート層形成工程(S5)では、平面視で、蒸着マスク70Rにおける開口部71Rと同じパターンを有する赤色発光層34Rおよびセパレート層35が形成される。これにより、本実施形態では、正孔輸送層32上に、図14に示すように、平面視で、開口部71Rと同じパターンを有する、上記斜め方向に沿ったライン状の複数の赤色発光層34Rを形成し、該赤色発光層34R上に、該赤色発光層34Rと平面視で同じパターンを有するセパレート層35を積層した。
なお、勿論、本実施形態でも、実施形態1同様、赤色発光層34Rとセパレート層35とを、同じ開口パターンを有する、それぞれに専用の蒸着マスクを用いてパターン形成しても構わない。
緑色蛍光発光層形成工程(S6)では、図13の(b)に示すように、上記正孔輸送層32上に、上記セパレート層35に交差(具体的には、斜め45度の角度で交差)するように、列方向に沿った、複数画素に渡るライン状の緑色蛍光発光層34Gを形成する(S)。
すなわち、本実施形態では、緑色蛍光発光層形成工程(S6)において、図13の(b)に示すように、蒸着マスク70Gとして、破線で示す発光領域4G1および発光領域4G2に緑色蛍光発光層34Gが形成されるように、開口部71Gとして、列方向(第2の方向)に隣り合う(つまり、直接隣り合う)発光領域4G1と発光領域4G2とをそれぞれ結ぶように複数の画素2に跨がって設けられた、上記第2の方向が開口長方向となるスリット型の開口部71Gを有するスリットマスクを用いて、緑色蛍光発光層34Gの材料を、列方向に隣り合う発光領域4G1と発光領域4G2とを結ぶ方向に線形蒸着する。
上記開口部71Gは、同一画素2内並びに列方向に隣り合う画素2における発光領域4G1と発光領域4G2とを交互に結ぶように、例えば、同一画素2内に配置された発光領域4G1と発光領域4G2とを1組として列方向に並ぶ複数組の発光領域4に対応して形成されている。
なお、上述したように、図13の(a)〜(c)および図14では、図示の便宜上、画素2の数を省略して示している。このため、本実施形態でも、図13の(b)に示す例では、列方向に並ぶ二画素分の発光領域4G1および発光領域4G2(つまり、四副画素分の発光領域4G1および発光領域4G2)に跨がる開口部71Gが複数形成されている場合を例に挙げて図示している。
しかしながら、開口部71Gは、それぞれ、列方向に連続した三つ以上の画素2における発光領域4G1および発光領域4G2に対応して形成されていてもよく、例えば、TFT基板10の表示領域1aにおける行方向の端から端まで連続して形成されていてもよい。
このように、開口部71Gは、列方向に並ぶ複数の画素2における副画素3G1および副画素3G2に対応して、列方向に沿った断続的なストライプ状に形成されていてもよく、表示領域1aにおける列方向の端から端まで連続したストライプ状に形成されていてもよい。
何れの場合にも、緑色蛍光発光層形成工程(S6)では、平面視で、蒸着マスク70Gにおける開口部71Gと同じパターンを有する緑色蛍光発光層34Gが形成される。
本実施形態では、副画素3G1および副画素3G2からなる偶数列目の副画素列に緑色蛍光発光層34Gの材料を線形蒸着することで、正孔輸送層32上に、図14に示すように、平面視で、開口部71Gと同じパターンを有し、副画素3G1においてセパレート層35に重なり、副画素3G2において正孔輸送層32上に直接配置された、列方向に沿った、複数画素に渡るライン状の緑色蛍光発光層34Gを形成した。
また、青色蛍光発光層形成工程(S7)では、図13の(c)に示すように、セパレート層35に直交し、緑色蛍光発光層34Gに交差(具体的には、斜め45度の角度で交差)するように、行方向に沿った、複数画素に渡るライン状の青色蛍光発光層34Bを形成する。
すなわち、本実施形態では、青色蛍光発光層形成工程(S7)において、図13の(c)に示すように、破線で示す発光領域4Bおよび発光領域4G1に青色蛍光発光層34Bが形成されるように、実施形態1同様、行方向(第1の方向)に隣り合う発光領域4Bと発光領域4G1とをそれぞれ結ぶように複数の画素2に跨がって設けられた、上記第1の方向が開口長方向となるスリット型の開口部71Bを有するスリットマスクを蒸着マスク70Bとして用いて、青色蛍光発光層34Bの材料を、行方向に隣り合う発光領域4Bと発光領域4G1とを結ぶ方向に線形蒸着する。
本実施形態でも、開口部71Bは、同一画素2内並びに行方向に隣り合う画素2における発光領域4Bと発光領域4G1とを交互に結ぶように、例えば、同一画素2内に配置された発光領域4Bと発光領域4G1とを1組として行方向に並ぶ複数組の発光領域4に対応して形成されている。
図示の便宜上、図13の(c)に示す例では、実施形態1同様、行方向に並ぶ発光領域4Bおよび発光領域4G1(つまり、四副画素分の発光領域4Bおよび発光領域4G1)に跨がる開口部71Bが複数形成されている場合を例に挙げて図示している。
しかしながら、本実施形態でも、開口部71Bは、行方向に並ぶ複数の画素2における発光領域4Bおよび発光領域4G1に対応して、行方向に沿った断続的なストライプ状に形成されていてもよく、表示領域1aにおける行方向の端から端まで連続したストライプ状に形成されていてもよい。
何れの場合にも、青色蛍光発光層形成工程(S7)では、平面視で、蒸着マスク70Bにおける開口部71Bと同じパターンを有する青色蛍光発光層34Bが形成される。
本実施形態では、実施形態1同様、副画素3Bおよび副画素3G1からなる奇数行目の副画素列に青色蛍光発光層34Bの材料を線形蒸着することで、図14に示すように、副画素3G1において緑色蛍光発光層34Gに重なり、副画素3Bにおいて正孔輸送層32上に直接配置された、行方向に沿った、複数画素に渡るライン状の青色蛍光発光層34Bを形成した。
本実施形態によれば、上述したようにSストライプ型の画素配列とすることで、見かけの精細度を向上させることができる。
上述した積層構造を有さないSストライプ配列を有する有機EL表示装置では、緑色の副画素からなる副画素列に対してしか線形蒸着を行うことはできない。言い換えれば、上述した積層構造を有さないSストライプ配列を有する有機EL表示装置では、1つの色の発光層の形成にしかスリットマスクを使用することはできない。
しかしながら、本実施形態によれば、上述した積層構造とすることで、実施形態1同様、発光領域4G1と発光領域4G2とを結ぶ方向だけでなく、発光領域4G1と発光領域4Rとを結ぶ方向、および、発光領域4Bと発光領域4G1とを結ぶ方向にも線形蒸着が可能であり、これらの方向への混色を抑制することができる。つまり、本実施形態によれば、副画素3G1と副画素3G2とを結ぶ方向だけでなく、副画素3G1と副画素3Rとを結ぶ方向、および、副画素3Bと副画素3G1とを結ぶ方向にも線形蒸着が可能であり、これらの方向への混色を抑制することができる。
このため、本実施形態によれば、上述した積層構造を有さないSストライプ配列を有する有機EL表示装置ではなし得なかった、複数の色の発光層34の線形蒸着、さらには、全ての発光層34を含む、発光層ユニット33を構成する全ての層の線形蒸着が可能となる。
また、本実施形態にかかる有機EL表示装置1は、上述したように画素配列が異なるだけで、有機EL表示装置1の表示方法(表示原理)そのものは、実施形態1と同じである。
したがって、本実施形態でも実施形態1と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態でも、実施形態1と同様の変形が可能である。
例えば、本実施形態でも、蒸着マスク70として、例えば、各画素2における副画素3Bおよび副画素3G1に対応して二副画素分の開口部71が設けられた蒸着マスク70を使用してもよく、青色蛍光発光層34B、赤色発光層34R、緑色蛍光発光層34Gのうち一部の発光層34の形成に、蒸着マスク70として、一副画素ずつ別個の開口部71が設けられた開口パターンを有する通常の蒸着マスクを用いてもよい。また、上記各蒸着マスク70として、TFT基板10よりも小さな蒸着マスクを使用し、各蒸着マスク70を、TFT基板10に対し順次移動させて、その都度TFT基板10に密着(接触)させるステップ蒸着を行うことで、各発光層34を成膜してもよい。
また、本実施形態にかかる有機EL表示装置1の発光層ユニット33は、上述したように、図1、図2、図4に示す積層構造と同様の積層構造を有している。このため、赤色発光層34Rを副画素3G1と副画素3Rとに共通して形成する際に、万一、赤色発光層34Rが副画素3Bに侵入し、青色蛍光発光層34Bの下に赤色発光層34Rが形成されたとしても、青色蛍光発光層34B中の材料のうち含有比率の最も多い材料が正孔輸送性材料であれば、赤色発光層34Rまで電子が届かないため、副画素3Bで赤色混色が発生することはない。また、赤色発光層34Rを副画素3G1と副画素3Rとに共通して形成する際に、万一、赤色発光層34Rが副画素3G2に侵入し、緑色蛍光発光層34Gの下に赤色発光層34Rが形成されたとしても、緑色蛍光発光層34G中の材料のうち含有比率の最も多い材料が正孔輸送性材料であれば、赤色発光層34Rまで電子が届かないため、副画素3G2で赤色混色が発生することはない。したがって、青色蛍光発光層34B中の材料のうち含有比率の最も多い材料および緑色蛍光発光層34G中の材料のうち含有比率の最も多い材料を、ともに正孔輸送性材料とすることで、赤色発光層34Rの蒸着時に、赤色発光材料が微量だけ他の副画素3(すなわち、副画素3Bおよび副画素3G2のうち少なくとも一方の副画素3)に侵入しても、混色が起こり難い構成とすることができる。
また、本実施形態では、赤色発光層34Rを蒸着する場合、図13の(a)に示すように、平面視で、蒸着マスク70Rの開口部71Rの各辺(各開口端)と、該開口部71R内に位置する副画素3の発光領域4の各辺(言い換えれば、上記開口部71R内に位置する副画素3におけるバンク15の各開口部15aの各開口端)とが非平行の関係となる。このため、赤色発光層34Rが蒸着される副画素3R・3G1では、それぞれの発光領域4R・4G1を、これら発光領域4R・4G1に隣り合う他の副画素3B・3G2における発光領域4B・4G2よりも小さく形成し、それに合わせて蒸着マスク70Rの開口部71Rの大きさを小さくしなければ、これら副画素3B・3G2への赤色発光層34Rの材料の侵入が起こり易くなってしまう。
つまり、図13の(a)に示すように、赤色発光層34Rが形成される発光領域4R・4G1を、発光領域4B・4G2と同じ大きさとした場合、蒸着マスク70Rに、二副画素分の発光領域4R・4G1全体が含まれる大きさの開口部71Rを形成すると、図13の(a)に示すよりも混色防止の蒸着マージンを増加させて非発光領域を大きく形成しなければ、蒸着マスク70Rの開口部71Rが、他の発光領域4B・4G2の角部に、部分的に重なってしまう。
しかしながら、本実施形態によれば、上述したように、青色蛍光発光層34B中の材料のうち含有比率の最も多い材料および緑色蛍光発光層34G中の材料のうち含有比率の最も多い材料を、ともに正孔輸送性材料とすることで、赤色発光材料が他の副画素3に侵入しても混色が起こり難いことから、図12および図13の(a)〜(c)に示すように発光領域4R・4G1を、発光領域4B・4G2よりも小さく形成する必要がなくなる。言い換えれば、上述したように青色蛍光発光層34B中の材料のうち含有比率の最も多い材料および緑色蛍光発光層34G中の材料のうち含有比率の最も多い材料を、ともに正孔輸送性材料とすることで、そうでない場合よりも、各副画素3の開口率を大きくすることができる。
〔実施形態3〕
本発明の実施のさらに他の形態について、主に図9、図13、および図15の(a)・(b)に基づいて説明すれば、以下の通りである。
本実施形態では、実施形態1、2との相違点について説明するものとし、実施形態1、2で説明した構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。なお、本実施形態でも、実施形態1、2と同様の変形が可能であることは、言うまでもない。
実施形態1、2で説明したように、蒸着マスク70にスリットマスクを使用する場合、被機能層形成基板である被成膜基板よりも小さな蒸着マスク70を用いて走査しながら蒸着(スキャン蒸着)を行うスキャン蒸着法(スモールマスクスキャン蒸着法)により発光層ユニット33における各機能層を蒸着してもよい。
図15の(a)は、本実施形態にかかる有機EL表示装置1の製造に用いられる蒸着装置の要部の概略構成を示す斜視図であり、図15の(b)は、図15の(a)に示す蒸着装置における蒸着マスク70に対して被成膜基板となるTFT基板10Aを45度回転させた状態を示す平面図である。
図15の(a)に示すように、スキャン蒸着方式を用いた蒸着装置は、図示しない成膜チャンバ(真空チャンバ)を備えるとともに、該成膜チャンバ内に、蒸着粒子91の供給源である蒸着源60と、蒸着マスク70と、を少なくとも有するマスクユニット50を備えている。マスクユニット50は、蒸着源60と蒸着マスク70との間に、蒸着源60から射出された蒸着粒子91の通過角度(流れ)を制限する制限板ユニット80をさらに備えていることが望ましい。
蒸着源60、制限板ユニット80、蒸着マスク70、被成膜基板となるTFT基板10Aは、図示しない成膜チャンバ内に、蒸着源60側からこの順に、互いに一定の空隙を有して(つまり、一定距離離間して)対向配置される。
蒸着源60、制限板ユニット80、および蒸着マスク70は、マスクユニット50として、それぞれの相対的な位置が固定されている。
本実施形態では、蒸着マスク70として、被成膜基板となるTFT基板10Aよりも面積が小さい(より厳密には、TFT基板10の走査方向におけるTFT基板10Aの長さよりも上記走査方向の長さが短い)矩形状の蒸着マスク70を使用する。
なお、被成膜基板となるTFT基板10Aは、1つの有機EL表示装置1におけるTFT基板10であってもよく、複数の有機EL表示装置1を切り出し可能なマザー基板(つまり、複数の有機EL表示装置1における複数のTFT基板10に対応する複数の回路が設けられた大型のTFT基板)であってもよい。量産プロセスでは、有機EL表示装置1をマザー基板上に複数形成した後、個々の有機EL表示装置1に分断する。
蒸着マスク70には、TFT基板10Aの走査方向に直交する方向に沿って、複数の開口部71が設けられている。
蒸着源60は、例えば、内部に蒸着材料を収容する容器である。蒸着源60は、容器内部に蒸着材料を直接収容する容器であってもよく、ロードロック式の配管を有し、外部から蒸着材料が供給されるように形成されていてもよい。
蒸着源60における制限板ユニット80との対向面には、蒸着粒子91を射出させる複数の射出口61が、上記走査方向に直交する方向(すなわち、開口部71の配列方向)に沿って一定ピッチで配されている。
但し、本実施形態は、これに限定されるものではなく、TFT基板10Aの大きさによって、射出口61が1つのみ設けられた蒸着源60を1つだけ使用してもよく、また、射出口61が1つのみ設けられた蒸着源60を上記走査方向に直交する方向に複数配設してもよい。
蒸着源60は、好適には上記制限板ユニット80を介して蒸着マスク70に対向配置されている。蒸着源60は、蒸着材料を加熱して蒸発(蒸着材料が液体材料である場合)または昇華(蒸着材料が固体材料である場合)させることで気体状の蒸着粒子91を発生させる。蒸着源60は、このように気体にした蒸着材料を、蒸着粒子91として、射出口61から制限板ユニット80および蒸着マスク70に向かって射出する。
制限板ユニット80は、上記走査方向に直交する方向に互いに離間し、かつ、互いに平行に設けられた、複数の制限板81を備えている。上記第2の方向に隣り合う制限板81間には、それぞれ、開口領域として、制限板開口82が形成されている。
蒸着源60から射出された蒸着粒子91は、制限板開口82を通った後、蒸着マスク70に形成されたマスク開口である開口部71を通過して、被成膜基板であるTFT基板10Aに蒸着される。
本実施形態では、図15の(a)に示すように、マスクユニット50を、TFT基板10Aに、一定の空隙を介して対向配置させ、マスクユニット50およびTFT基板10Aのうち少なくとも一方を、上記走査方向に平行な方向に相対移動させて、蒸着粒子91を、蒸着マスク70の開口部71を介して上記TFT基板10Aにおける、蒸着マスク70との対向面(つまり、被成膜面)に蒸着させることにより、発光層ユニット33における各機能層を形成する。
なお、勿論、有機EL層22における発光層ユニット33以外の有機層(機能層)の蒸着に、上記マスクユニット50を備えた蒸着装置を使用することも可能である。有機EL層22における発光層ユニット33以外の有機層(機能層)の蒸着に上記蒸着装置を使用する場合、蒸着マスク70には、表示領域1aに対向する領域全体が開口されたオープンマスクを使用することができる。
このように、スキャン蒸着方式では、被成膜基板と蒸着マスク70とを密着せず、被成膜基板を走査しながら蒸着するため、従来は、Sストライプ型あるいはペンタイル型の画素配列となるようにスキャン蒸着方式により全ての発光層を形成することはできず、発光色が緑色の発光層以外の発光層の形成にスキャン蒸着方式を用いることはできなかった。
しかしながら、本実施形態によれば、蒸着マスク70として、青色蛍光発光層34B、赤色発光層34Rおよびセパレート層35、緑色蛍光発光層34Gにそれぞれ対応した開口部71を有する蒸着マスク70を用いてスキャン蒸着を行うことで、スキャン蒸着による利点を活かしながら、ペンタイル型あるいはSストライプ型の画素配列を有する、高精細な、発光層ユニット33を構成する各機能層を形成することができる。
スキャン蒸着法では、上述したように被成膜基板と同等の大きさの蒸着マスク70を必要とせず、被成膜基板に大型の被成膜基板を使用することができる。このため、被成膜基板として大型のTFT基板10Aを使用することができる。また、本実施形態によれば、塗分方式を用いる場合のように蒸着源と被成膜基板との間の距離を大きくとる必要がなく、蒸着源60と被成膜基板となるTFT基板10Aとの間の距離を小さくすることができるため、材料利用効率が高く、装置サイズの小型化も可能である。
<有機EL表示装置1の製造方法>
本実施形態によれば、図9の(b)に示す緑色蛍光発光層形成工程(S6)、あるいは、図13の(a)に示す赤色発光層形成工程(S4)およびセパレート層形成工程(S5)において、被成膜基板(TFT基板10A)を、蒸着マスク70に対して45度回転し、斜め方向に蒸着すれば、図9の(a)〜(c)および図13の(a)〜(c)に示すように、発光層ユニット33における全ての層の形成に、蒸着マスク70としてスリットマスクを用いることができる。
なお、ここで、被成膜基板を、蒸着マスク70に対して45度回転し、斜め方向に蒸着するとは、被成膜基板を、蒸着マスク70の開口部71および制限板開口82の長辺方向(つまり、開口長方向であるスリット方向)が、それぞれ、被成膜基板(より厳密には被成膜基板の表示領域)の一辺もしくは軸(被成膜基板もしくは被成膜基板の表示領域が円形もしくは楕円形である場合)に対し45度の角度をなす斜め方向に平行な方向となるように被成膜基板を配置し、上記斜め方向に平行な方向に、上記マスクユニット50および被成膜基板のうち少なくとも一方を相対移動させながら蒸着することを示す。
したがって、本実施形態で、被成膜基板を、蒸着マスク70に対して45度回転し、斜め方向に蒸着するとは、被成膜基板を、蒸着マスク70の開口部71および制限板開口82の長辺方向がそれぞれ被成膜基板の対角線(より厳密には被成膜基板における表示領域1aの対角線)に平行な方向となるように被成膜基板を配置し、該被成膜基板の対角線に平行な方向に、上記マスクユニット50および被成膜基板のうち少なくとも一方を相対移動させながら蒸着することを示す。
以下に、より詳細に説明する。
本実施形態にかかる有機EL表示装置1の製造方法は、図10に示す赤色発光層形成工程(S4)〜青色蛍光発光層形成工程(S7)において、スキャン蒸着法を用いて、赤色発光層34R、セパレート層35、緑色蛍光発光層34G、青色蛍光発光層34Bを形成することを除けば、実施形態1、2にかかる有機EL表示装置1の製造方法と同じである。
そこで、以下では、上記赤色発光層形成工程(S4)〜青色蛍光発光層形成工程(S7)において、スキャン蒸着法を用いて、赤色発光層34R、セパレート層35、緑色蛍光発光層34G、青色蛍光発光層34Bを形成する方法について説明する。
まず、図3に示すように、有機EL表示装置1がペンタイル型の画素配列を有する場合について説明する。
有機EL表示装置1がペンタイル型の画素配列を有する場合、図9の(a)に示す赤色発光層形成工程(S4)では、まず、図15の(a)に示す蒸着マスク70として、平面視での面積がTFT基板10Aよりも小さい蒸着マスク70Rを使用し、該蒸着マスク70Rの開口長方向がTFT基板10Aの列方向(第2の方向)となるようにTFT基板10Aを配置する。続いて、蒸着マスク70Rの開口長方向(すなわち上記第2の方向)が走査方向となるように、マスクユニット50およびTFT基板10Aのうち少なくとも一方を他方に対して相対移動させながら、赤色発光層34Rの材料を、上記第2の方向に隣り合う発光領域4G1と発光領域4Rとを結ぶ方向(つまり、副画素3G1と副画素3Rとを結ぶ方向)に線形蒸着する。
これにより、本実施形態では、赤色発光層34Rを、TFT基板10Aの表示領域(例えば図11に示すTFT基板10の表示領域1a)における列方向の端から端まで連続したストライプ状に形成した。より具体的には、本実施形態では、赤色発光層34Rを、TFT基板10Aの列方向の端から端まで連続したストライプ状に形成した。
次いで、セパレート層形成工程(S5)では、上記赤色発光層34R上に、上記蒸着マスク70R、もしくは、上記蒸着マスク70Rと同じ開口パターンを有する専用の蒸着マスクを用いて、上記赤色発光層形成工程(S4)と同様にして、上記セパレート層35の材料を、上記第2の方向に隣り合う発光領域4G1と発光領域4Rとを結ぶ方向(つまり、副画素3G1と副画素3Rとを結ぶ方向)に線形蒸着する。これにより、上記赤色発光層34R上に、平面視で、上記赤色発光層34Rと同じパターンを有するセパレート層35を積層する。
その後、緑色蛍光発光層形成工程(S6)では、図15の(a)・(b)に示す蒸着マスク70として、平面視での面積がTFT基板10Aよりも小さい蒸着マスク70Gを使用し、図15の(b)に示すように、該蒸着マスク70Gの開口長方向がTFT基板10Aにおける前記斜め方向(第3の方向)となるように、上記蒸着マスク70(すなわち蒸着マスク70G)に対して、TFT基板10Aを45度回転させて配置する。続いて、蒸着マスク70Gの開口長方向(すなわち上記第3の方向)が走査方向となるように、マスクユニット50およびTFT基板10Aのうち少なくとも一方を他方に対して相対移動させながら、緑色蛍光発光層34Gの材料を、上記第3の方向に隣り合う発光領域4G1と発光領域4G2とを結ぶ方向(つまり、副画素3G1と副画素3G2とを結ぶ方向)に線形蒸着する。
これにより、本実施形態では、緑色蛍光発光層34Gを、TFT基板10Aの表示領域(例えば図11に示すTFT基板10の表示領域1a)における上記斜め方向(図15の(b)に示す例では対角線方向)の端から端まで連続したストライプ状に形成した。より具体的には、本実施形態では、緑色蛍光発光層34Gを、TFT基板10Aの上記斜め方向(図15の(b)に示す例では対角線方向)の端から端まで連続したストライプ状に形成した。
なお、本実施形態では、図3および図9の(a)〜(c)に示すように、蒸着マスク70Gにおける開口部71Gの開口幅を、蒸着マスク70R・70BGにおける開口部71R・71Bの開口幅よりも小さく形成している。このため、上記説明では、緑色蛍光発光層形成工程(S6)において、蒸着マスク70として、専用の蒸着マスク70Gを用いる場合を例に挙げて説明したが、開口部71Gと開口部71Rとが、同じ開口幅および開口ピッチを有している場合、上記蒸着マスク70としては、例えば、赤色発光層形成工程(S4)で用いた蒸着マスク70と同じ開口パターンを有する蒸着マスク70を使用してもよく、蒸着マスク70に付着した蒸着膜の昇華または蒸着マスク70から剥がれ落ちた蒸着膜の昇華による混色の問題がなければ、赤色発光層形成工程(S4)で用いた蒸着マスク70と同じ蒸着マスク70を使用してもよい。スキャン蒸着法を採用する場合、発光層34と開口部71とが平面視で同じ形状を有している必要はないことから、開口部71Gと開口部71Rとが同じ開口幅および開口ピッチを有している場合、蒸着マスク70Gには、蒸着マスク70Rと同じ開口パターンを有する蒸着マスク70を使用することができる。
何れにしても、本実施形態によれば、セパレート層形成工程(S5)後、TFT基板10Aを、同一平面内において45度回転させることで、蒸着マスク70としてスリットマスクを用いて、緑色蛍光発光層34Gの材料を、上記斜め方向に隣り合う発光領域4G1と発光領域4G2とを結ぶ方向に線形蒸着することができる。
その後、青色蛍光発光層形成工程(S7)では、図15の(a)に示す蒸着マスク70として、平面視での面積がTFT基板10Aよりも小さい蒸着マスク70Bを使用し、該蒸着マスク70Bの開口長方向がTFT基板10Aにおける行方向(第1の方向)となるように、TFT基板10Aを、図15の(b)に示す状態から、緑色蛍光発光層形成工程(S6)におけるTFT基板10Aの回転方向と同じ方向(例えば時計回り)にさらに45度回転させる。これにより、青色蛍光発光層形成工程(S7)では、TFT基板10Aを、赤色発光層形成工程(S4)およびセパレート層形成工程(S5)におけるTFT基板10Aの配置に対し、同一平面内において90度回転させた状態となるように配置する。続いて、蒸着マスク70Bの開口長方向(すなわち上記第1の方向)が走査方向となるように、マスクユニット50およびTFT基板10Aのうち少なくとも一方を他方に対して相対移動させながら、青色蛍光発光層34Bの材料を、上記第1の方向に隣り合う発光領域4Bと発光領域4G1とを結ぶ方向(つまり、副画素3Bと副画素3G1とを結ぶ方向)に線形蒸着する。
これにより、本実施形態では、青色蛍光発光層34Bを、TFT基板10Aの表示領域(例えば図11に示すTFT基板10の表示領域1a)における行方向の端から端まで連続したストライプ状に形成した。より具体的には、本実施形態では、青色蛍光発光層34Bを、TFT基板10Aの行方向の端から端まで連続したストライプ状に形成した。
なお、上記説明では、青色蛍光発光層形成工程(S7)において、蒸着マスク70として、専用の蒸着マスク70Bを用いる場合を例に挙げて説明したが、スキャン蒸着法を採用する場合、蒸着マスク70Bには、蒸着マスク70G同様、蒸着マスク70Rと同じ開口パターンを有する蒸着マスク70を使用することができる。したがって、上記蒸着マスク70としては、上述した混色の問題がなければ、例えば、赤色発光層形成工程(S4)や緑色蛍光発光層形成工程(S6)で用いた蒸着マスク70と同じ蒸着マスク70を使用してもよい。
このように、有機EL表示装置1がペンタイル型の画素配列を有する場合、セパレート層形成工程(S5)後、図15の(b)に示すように、TFT基板10Aを同一平面内において45度回転させて、蒸着マスク70の開口長方向がTFT基板10Aの対角線方向と平行になるようにTFT基板10Aを配置することで、蒸着マスク70としてスリットマスクを用いて、緑色蛍光発光層34Gの材料を、上記斜め方向に隣り合う発光領域4G1と発光領域4G2とを結ぶ方向に線形蒸着することができる。
なお、上記説明では、マスクユニット50に対し、TFT基板10Aを回転させる場合を例に挙げて説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、XYステージ等を用いて、マスクユニット50を、同一平面内で、TFT基板10Aに対して回転させても構わない。なお、ここで、マスクユニット50を、同一平面内で、TFT基板10Aに対して回転させるとは、マスクユニット50を、該マスクユニットを構成する、蒸着源60、制限板ユニット80、および蒸着マスク70等の構成要素の個々の相対的位置関係を保持したまま水平方向に回転させることを示す。なお、この場合、マスクユニット50を構成する各構成要素が、1つのホルダで一体的に保持されている場合、これら構成要素を、上記ホルダごと水平方向に回転させることで、これら構成要素を、一体的に水平方向に回転(つまり、マスクユニット50そのものを水平方向に回転)させてもよく、これら構成要素が、互いの相対的な位置関係を保持した状態で、別個の保持部材によって個々に保持されている場合、それぞれの構成要素を、最終的に互いの相対的な位置関係が保持されるように、個々に水平方向に回転させてもよい。
以上のように、マスクユニット50およびTFT基板10Aの少なくとも一方を、1つ前の発光層形成工程における状態から、同一平面内で、他方に対して相対的に回転させることで、何れの方向に対しても、蒸着マスク70としてスリットマスクを用いて線形蒸着を行うことができる。このため、赤色発光層形成工程(S4)〜青色蛍光発光層形成工程(S7)の全ての工程において、スリットマスクを用いて線形蒸着を行うことができる。なお、ここで、マスクユニット50およびTFT基板10Aの少なくとも一方を、同一平面内で、他方に対して相対的に回転させるとは、マスクユニット50を回転させる場合、マスクユニット50を、該マスクユニットが配置されている平面と同一平面内で回転させることを示し、TFT基板10Aを回転させる場合、TFT基板10Aを、該TFT基板10Aが配置されている平面と同一平面内で回転させることを示す。
次に、図12に示すように、有機EL表示装置1がSストライプ型の画素配列を有する場合について説明する。
有機EL表示装置1がSストライプ型の画素配列を有する場合、図13の(a)に示す赤色発光層形成工程(S4)では、まず、図15の(a)・(b)に示す蒸着マスク70として、平面視での面積がTFT基板10Aよりも小さい蒸着マスク70Rを使用し、図15の(b)に示すように、該蒸着マスク70Rの開口長方向がTFT基板10Aにおける前記斜め方向(第3の方向)となるように、上記蒸着マスク70(すなわち蒸着マスク70R)の外縁(各辺)に対して、TFT基板10Aの外縁(各辺)を45度傾斜(回転)させて配置する。続いて、蒸着マスク70Rの開口長方向(すなわち上記第3の方向)が走査方向となるように、マスクユニット50およびTFT基板10Aのうち少なくとも一方を他方に対して相対移動させながら、赤色発光層34Rの材料を、上記第3の方向に隣り合う発光領域4G1と発光領域4Rとを結ぶ方向に線形蒸着する。
これにより、本実施形態では、赤色発光層34Rを、TFT基板10Aの表示領域(例えば図14に示すTFT基板10の表示領域1a)における上記斜め方向(図15の(b)に示す例では対角線方向)の端から端まで連続したストライプ状に形成した。より具体的には、本実施形態では、赤色発光層34Rを、TFT基板10Aの上記斜め方向(図15の(b)に示す例では対角線方向)の端から端まで連続したストライプ状に形成した。
次いで、セパレート層形成工程(S5)では、上記赤色発光層34R上に、上記蒸着マスク70R、もしくは、上記蒸着マスク70Rと同じ開口パターンを有する専用の蒸着マスクを用いて、上記赤色発光層形成工程(S4)と同様にして、上記セパレート層35の材料を、上記第3の方向に隣り合う発光領域4G1と発光領域4Rとを結ぶ方向に線形蒸着する。これにより、上記赤色発光層34R上に、平面視で、上記赤色発光層34Rと同じパターンを有するセパレート層35を積層する。
その後、緑色蛍光発光層形成工程(S6)では、図15の(a)に示す蒸着マスク70として、平面視での面積がTFT基板10Aよりも小さい蒸着マスク70Gを使用し、図15の(a)に示すように、該蒸着マスク70Gの開口長方向がTFT基板10Aの列方向(第2の方向)となるように、上記蒸着マスク70(すなわち蒸着マスク70G)に対して、TFT基板10Aを、例えば反時計回りに45度もしくは時計回りに135度回転させて配置する。続いて、蒸着マスク70Gの開口長方向(すなわち上記第2の方向)が走査方向となるように、マスクユニット50およびTFT基板10Aのうち少なくとも一方を他方に対して相対移動させながら、緑色蛍光発光層34Gの材料を、上記第2の方向に隣り合う発光領域4G1と発光領域4G2とを結ぶ方向に線形蒸着する。
これにより、本実施形態では、緑色蛍光発光層34Gを、TFT基板10Aの表示領域(例えば図14に示すTFT基板10の表示領域1a)における列方向の端から端まで連続したストライプ状に形成した。より具体的には、本実施形態では、緑色蛍光発光層34Gを、TFT基板10Aの列方向の端から端まで連続したストライプ状に形成した。
その後、青色蛍光発光層形成工程(S7)では、図15の(a)に示す蒸着マスク70として、平面視での面積がTFT基板10Aよりも小さい蒸着マスク70Bを使用し、該蒸着マスク70Bの開口長方向がTFT基板10Aにおける行方向(第1の方向)となるように、TFT基板10Aを、緑色蛍光発光層形成工程(S6)におけるTFT基板10Aの状態(配置)から、時計回りもしくは反時計回りに90度回転させる。続いて、蒸着マスク70Bの開口長方向(すなわち上記第1の方向)が走査方向となるように、マスクユニット50およびTFT基板10Aのうち少なくとも一方を他方に対して相対移動させながら、青色蛍光発光層34Bの材料を、上記第1の方向に隣り合う発光領域4Bと発光領域4G1とを結ぶ方向に線形蒸着する。
これにより、本実施形態では、青色蛍光発光層34Bを、TFT基板10Aの表示領域(例えば図14に示すTFT基板10の表示領域1a)における行方向の端から端まで連続したストライプ状に形成した。より具体的には、本実施形態では、青色蛍光発光層34Bを、TFT基板10Aの行方向の端から端まで連続したストライプ状に形成した。
このように、有機EL表示装置1がSストライプ型の画素配列を有する場合、赤色発光層形成工程(S4)およびセパレート層形成工程(S5)において、図15の(b)に示すように、蒸着マスク70の開口長方向がTFT基板10Aの対角線方向と平行になるように蒸着マスク70の外縁(各辺)に対して、TFT基板10Aの外縁(各辺)を45度傾斜(回転)させて配置することで、蒸着マスク70としてスリットマスクを用いて、赤色発光層34Rの材料を、上記斜め方向に隣り合う発光領域4G1と発光領域4Rとを結ぶ方向に線形蒸着することができる。
なお、上記説明でも、マスクユニット50に対し、TFT基板10Aを回転させる場合を例に挙げて説明したが、前述したように、例えば、XYステージ等を用いて、TFT基板10Aに対してマスクユニット50を回転させても構わない。
以上のように、有機EL表示装置1がSストライプ型の画素配列を有する場合でも、マスクユニット50およびTFT基板10Aの少なくとも一方を、1つ前の発光層形成工程における状態から、同一平面内で、他方に対して相対的に回転させることで、何れの方向に対しても、蒸着マスク70としてスリットマスクを用いて線形蒸着を行うことができる。このため、赤色発光層形成工程(S4)〜青色蛍光発光層形成工程(S7)の全ての工程において、スリットマスクを用いて線形蒸着を行うことができる。
また、上記説明では、各色の発光層34の形成工程で、蒸着マスク70として、それぞれ専用の蒸着マスク70を用いる場合を例に挙げて説明したが、前述したように、蒸着マスク70に付着した蒸着膜の昇華または蒸着マスク70から剥がれ落ちた蒸着膜の昇華による混色の問題がなければ、緑色蛍光発光層形成工程(S6)および青色蛍光発光層形成工程(S7)では、赤色発光層形成工程(S4)で用いた蒸着マスク70と同じ蒸着マスク70を使用してもよく、該蒸着マスク70と同じ開口パターンを有するそれぞれ別個の蒸着マスク70を使用してもよい。
また、本実施形態では、図15の(a)に示すように、マスクユニット50が、制限板ユニット80を備えるとともに、蒸着源60として、射出口61がライン状に配されたライン蒸着源を使用している場合を例に挙げ、マスクユニット50およびTFT基板10Aの少なくとも一方を、1つ前の発光層形成工程における状態から、同一平面内で、他方に対して相対的に回転させる場合を例に挙げて説明した。しかしながら、制限板ユニット80は、必須ではなく、蒸着源60の種類も特に限定されない。このため、マスクユニット50をTFT基板10Aに対して相対的に回転させる場合、マスクユニット50の構成によっては、マスクユニット50全体を回転させる必要はなく、少なくとも蒸着マスク70を、同一平面内で、TFT基板10Aに対して相対的に回転させればよい。
また、本実施形態では、上述したように、上記赤色発光層形成工程(S4)〜青色蛍光発光層形成工程(S7)において、スキャン蒸着法を用いて、赤色発光層34R、セパレート層35、緑色蛍光発光層34G、青色蛍光発光層34Bを形成する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本実施形態は、これに限定されるものではなく、上記S4〜S7で示す何れか少なくとも一つの工程で、上記スキャン蒸着を行う代わりに、上記各蒸着マスク70を、TFT基板10に対し順次移動させて、その都度TFT基板10に密着(接触)させるステップ蒸着を行ってもよい。この場合にも、上述したように、マスクユニット50およびTFT基板10Aの少なくとも一方を、1つ前の発光層形成工程における状態から、同一平面内で、他方に対して相対的に回転させることで、TFT基板10Aよりも小さな蒸着マスク70を用いて、線形蒸着を行うことが可能である。
〔実施形態4〕
本発明の実施のさらに他の形態について、主に図16〜図18を参照して以下に説明する。本実施形態では、実施形態1〜3との相違点について説明するものとし、実施形態1〜3で説明した構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。なお、本実施形態でも、実施形態1〜3と同様の変形が可能であることは、言うまでもない。
本実施形態にかかる有機EL表示装置1は、以下の点を除けば、実施形態1〜3にかかる有機EL表示装置1と同じである。
実施形態1では、図10に示したように、S1〜S11に示す工程が、この順に行われる場合を例に挙げて説明した。しかしながら、S4〜S7に示す工程は、必ずしもこの順に行われる必要はない。以下に上記工程順を入れ替えた例について説明する。
また、以下では、各例に対し、TFT基板10上に積層した各層の材料並びに厚みについて実施例を挙げて具体的に説明する。但し、各実施例に記載の寸法および材料は、あくまでも一例であり、本実施形態は、これらの具体的な寸法および材料にのみ限定されるものではない。なお、以下の実施例でも、実施例1同様、副画素3G1における発光色と副画素3G2における発光色を揃えるため、光学シミュレーションにより、透光性電極21bの層厚の光学最適化を行った。
<例1>
図16は、本実施形態にかかる有機EL表示装置1の発光層ユニット33における積層構造を模式的に示す図である。
図16に示す例では、発光層ユニット33を、第1電極21と第2電極23との間に、第1電極21側から、赤色発光層34R、セパレート層35、青色蛍光発光層34B、緑色蛍光発光層34Gの順に積層している。このため、上記発光層ユニット33では、緑色蛍光発光層34Gが、青色蛍光発光層34Bよりも、陰極側である第2電極23側に位置している。
本例では、図16に示すように、セパレート層35を挟んで青色蛍光発光層34Bと赤色発光層34Rとが積層方向に隣り合う。このため、本例では、セパレート層35の層厚に等しい、青色蛍光発光層34Bと赤色発光層34Rとにおける互いの対向面間の距離(以下、「対向面間距離DBR」と記す)、つまり、青色蛍光発光層34Bにおける最も赤色発光層34R側に位置する面(本実施形態では青色蛍光発光層34Bの下面)と赤色発光層34Rにおける最も青色蛍光発光層34B側に位置する面(本実施形態では赤色発光層34Rの上面)との間の距離が、フェルスター半径を越える距離に設定される。対向面間距離DBRは、前記対向面間距離D (つまり、図2に示す副画素3G1における対向面間距離D BR 同様、15nm以上、50nm以下であることが好ましく、15nm以上、30nm以下であることがより好ましい。
また、緑色蛍光発光層34G中の材料のうち含有比率の最も多い材料および青色蛍光発光層34B中の材料のうち含有比率の最も多い材料のうち少なくとも一方の材料、望ましくは両方の材料は、正孔輸送性材料であることが好ましい。なお、赤色発光層34Rには、バイポーラ輸送性材料または正孔輸送性材料が使用され、セパレート層35等の中間層には、全体としてバイポーラ輸送性を有するような材料が使用される。
また、青色蛍光発光層34Bの層厚は、実施形態1で説明した理由と同様の理由から、10nm以下に設定されていることが好ましい。
また、本例でも、実施形態1で説明した理由と同様の理由から、上記青色蛍光発光材料のPL発光スペクトルの一部と上記緑色蛍光発光材料の吸収スペクトルの一部とは重なっていることが好ましく、セパレート層35の材料の吸収スペクトルと、セパレート層35を介して赤色発光層34Rとは反対側に設けられた青色蛍光発光層34Bおよび上記緑色蛍光発光層34Gのうち、少なくとも、セパレート層35に隣接する発光層(但し、本例では青色蛍光発光層34B)中の蛍光発光材料のPL発光スペクトル、より好適には、上記緑色蛍光発光材料のPL発光スペクトルおよび上記青色蛍光発光材料のPL発光スペクトルとには、重なりが存在しないことがより好ましい。
また、青色蛍光発光材料および緑色蛍光発光材料のうち少なくとも一方、望ましくは、その両方は、TADF材料であることが好ましい。この理由は、以下の通りである。
通常、有機EL素子では、発光層に電子および正孔を注入して再結合させることにより励起子を生成させ、この励起子が失活する際の光の放出を利用するが、この励起子が励起一重項状態として生成される確率は25%であり、励起三重項状態として生成される確率は75%である。
しかしながら、励起一重項状態(S準位)から基底状態(S準位)への遷移は、スピン多重度が同じ状態間の許容遷移であるのに対し、励起三重項状態(T準位)から基底状態(S準位)への遷移は、スピン多重度が異なる状態間での禁制遷移である。このため、T準位で生成された三重項励起子は、発光せずに、熱エネルギー等に変化して熱として失活し、発光に寄与しない。このため、通常の蛍光発光材料は、T準位で励起子が生成されると、発光効率が低下してしまうという課題がある。
また、ある材料(近接した2つの色素分子のうち一方の色素分子)の励起三重項状態から別の材料(近接した2つの色素分子のうち他方の色素分子)の励起三重項状態へのフェルスター遷移は禁制であり、デクスター遷移しか起こらない。そのため、T準位で励起子が生成した場合、直接接触する分子にしかエネルギーが移動しない。
したがって、例えば図1で示したように副画素3G1において、青色蛍光発光層34Bで励起子が生成した場合、T準位の青色蛍光発光材料から緑色蛍光発光材料へはエネルギーが移動せず、S準位の青色蛍光発光材料からS準位の緑色蛍光発光材料にしかエネルギーが移動しないので、副画素3G1において、混色や発光効率の低下が起こる可能性がないとは言えない。
このため、青色蛍光発光層34Bに用いられる青色蛍光発光材料は、TADF材料であることが好ましい。
実施形態1で説明したように、TADF材料は、ΔESTが極めて小さく、T準位からS準位への逆項間交差が生じる。このため、青色蛍光発光材料にTADF材料を使用すれば、逆項間交差により、T準位の励起子がS準位にアップコンバージョンされる。
このため、青色蛍光発光材料にTADF材料を使用すれば、たとえ副画素3G1において青色蛍光発光層34Bで励起子が生成されたとしても、T準位からS準位への逆項間交差によるS準位間のフェルスター遷移により、青色蛍光発光材料から緑色蛍光発光材料へのエネルギー移動が起こる。したがって、青色蛍光発光材料にTADF材料を使用することで、副画素3G1での青色混色を抑制することができ、副画素3G1での色度を改善することができる。
また、青色蛍光発光材料にTADF材料を使用することで、副画素3Bにおいて、T準位の励起子がS準位にアップコンバージョンされ、副画素3Bでの発光効率が改善されるので、有機EL表示装置1の発光効率が改善される。なお、同様の理由から、緑色蛍光発光材料にTADF材料を使用してもよい。この場合、副画素3G1・3G2において、T準位の励起子がS準位にアップコンバージョンされ、副画素3G1・3G2での発光効率が改善されることで、有機EL表示装置1の発光効率が改善される。勿論、副画素3Rでの発光効率の改善のために、前述したように赤色発光材料にTADF材料を使用してもよい。
青色発光するTADF材料としては、例えば、前述した2CzPN、DMAC−DPS等が挙げられる。また、緑色発光するTADF材料としては、例えば、前述した4CzIPN、4CzPN、PXZ−DPS等が挙げられる。
実施形態1〜3同様、本例でも、副画素3Bでは青色蛍光発光層34Bで励起子が生成し、副画素3G2では緑色蛍光発光層34Gで励起子が生成し、副画素3Rでは赤色発光層34Rで励起子が生成する。また、本例のように副画素3G1における青色蛍光発光層34Bと緑色蛍光発光層34Gとの積層順を実施形態1〜3とは逆転させた場合でも、副画素3G1で、青色蛍光発光層34Bで励起子が生成されるか、緑色蛍光発光層34Gで励起子が生成されるかは、青色蛍光発光層34B中の材料のうち含有比率の最も多い材料のキャリア移動度と、緑色蛍光発光層34G中の材料のうち含有比率の最も多い材料におけるキャリア移動度との関係によって変わる。
本例では、上述したように、緑色蛍光発光層34Gが青色蛍光発光層34Bよりも陰極側(第2電極23側)に位置する。このため、図16に示すように、青色蛍光発光層34B中の材料のうち含有比率の最も多い材料および緑色蛍光発光層34G中の材料のうち含有比率の最も多い材料がともに正孔輸送性材料である場合、緑色蛍光発光層34Gで励起子が生成される。
この場合、青色蛍光発光材料および緑色蛍光発光材料の両方にTADF材料を用いることが望ましい。緑色蛍光発光層34Gで励起子が生成される場合、緑色蛍光発光層34Gで励起子が励起一重項状態として生成される確率は25%であり、励起三重項状態として生成される確率は75%である。このため、緑色蛍光発光材料にTADF材料を使用しない場合、75%の励起子は、非発光で熱失活してしまうことになる。緑色蛍光発光材料にTADF材料を使用することで、副画素3G1において、T準位の励起子がS準位にアップコンバージョンされ、副画素3G1での発光効率が改善されるので、有機EL表示装置1の発光効率が改善される。また、青色蛍光発光材料にTADF材料を使用することで、たとえ青色蛍光発光層34Bで励起子が生成された場合であっても、T準位からS準位への逆項間交差によるS準位間のフェルスター遷移により、青色蛍光発光材料から緑色蛍光発光材料へのエネルギー移動が起こる。したがって、緑色蛍光発光材料および青色蛍光発光材料にTADF材料を使用することで、副画素3G1での青色混色を抑制することができ、副画素3G1での色度を改善することができる。
本例にかかる有機EL表示装置1の製造方法では、図10に示す有機EL素子作製工程において、S〜S7で示す工程を、赤色発光層形成工程(S4)、セパレート層形成工程(S5)、青色蛍光発光層形成工程(S7)、緑色蛍光発光層形成工程(S6)の順に行う。これにより、上述した積層構造を有する有機EL表示装置1を製造することができる。以下に、実施例を示す。なお、以下の実施例では、青色蛍光発光材料および緑色蛍光発光材料に、それぞれTADF材料を使用した。
(実施例2)
反射電極21a(第1電極21、陽極):Ag(100nm)
透光性電極21b(第1電極21、陽極):ITO(副画素3B:135nm/副画素3G1:135nm/副画素3G2:165nm/副画素3R:40nm)
正孔注入層31:HAT−CN(10nm)
正孔輸送層32:TCTA(20nm)
赤色発光層34R:CBP(ホスト材料、90%)/Ir(piq)3(赤色発光材料、10%)(10nm)
セパレート層35:CBP(20nm)
青色蛍光発光層34B:mCP(ホスト材料、90%)/DMAC−DPS(青色蛍光発光材料、10%)(10nm)
緑色蛍光発光層34G:mCP(ホスト材料、90%)/4CzIPN(緑色蛍光発光材料、10%)(10nm)
電子輸送層36:BCP(30nm)
電子注入層37:LiF(1nm)
第2電極23(陰極、半透明電極):Ag−Mg合金(Ag/Mg混合比=0.9/0.1)(20nm)
保護層24:ITO(80nm)
本例によれば、図16に示すように、副画素3G1において、緑色蛍光発光層34Gが、発光層ユニット33内で、最も陰極側(すなわち第2電極23側)に位置する。このため、上述したように緑色蛍光発光層34G中の材料のうち含有比率の最も多い材料(実施例2ではホスト材料であるmCP)および青色蛍光発光層34B中の材料のうち含有比率の最も多い材料(実施例2ではホスト材料であるmCP)のうち少なくとも一方の材料のキャリア移動度が正孔輸送性であれば、励起子が緑色蛍光発光層34Gで生成される確率が高まり、発光効率が向上する。
また、仮に、青色蛍光発光層34Bで励起子が生成した場合でも、上述したように青色蛍光発光層34Bの層厚が、10nm以下に設定されていることで、励起子生成位置から緑色蛍光発光層34Gまでの距離が近くなるため、フェルスター遷移が起こる確率が向上し、色度向上、発光効率の改善が見込める。
また、本例によれば、線形蒸着により青色蛍光発光層34Bを副画素3Bと副画素3G1とに共通して形成する際に、万一、青色蛍光発光層34Bが副画素3G2に侵入し、緑色蛍光発光層34Gの下(つまり、第1電極21側)に青色蛍光発光層34Bが形成されたとしても、青色蛍光発光材料から緑色蛍光発光材料にエネルギーが移動するため、副画素3G2で青色混色が発生することはない。
また、本例でも、実施形態1〜3同様、赤色発光層34Rは、発光層ユニット33内で、最も陽極側(すなわち第1電極21側)に位置し、青色蛍光発光層形成工程(S7)および緑色蛍光発光層形成工程(S6)の前に赤色発光層形成工程(S4)が行われる。
このため、本例でも、線形蒸着により赤色発光層34Rを副画素3G1と副画素3Rとに共通して形成する際に、万一、赤色発光層34Rが副画素3Bに侵入し、青色蛍光発光層34Bの下に赤色発光層34Rが形成されたとしても、青色蛍光発光層34B中の材料のうち含有比率の最も多い材料が正孔輸送性材料であれば、赤色発光層34Rまで電子が届かないため、副画素3Bで赤色混色が発生することはない。
同様に、赤色発光層34Rを副画素3G1と副画素3Rとに共通して形成する際に、万一、赤色発光層34Rが副画素3G2に侵入し、緑色蛍光発光層34Gの下に赤色発光層34Rが形成されたとしても、緑色蛍光発光層34G中の材料のうち含有比率の最も多い材料が正孔輸送性材料であれば、赤色発光層34Rまで電子が届かないため、副画素3G2で赤色混色が発生することはない。
したがって、本例によれば、青色蛍光発光層34B中の材料のうち含有比率の最も多い材料および緑色蛍光発光層34G中の材料のうち含有比率の最も多い材料を、ともに正孔輸送性材料とすることで、赤色発光層34Rの蒸着時に、赤色発光材料が微量だけ他の副画素3(すなわち、副画素3Bおよび副画素3G2のうち少なくとも一方の副画素3)に侵入しても、混色が起こり難い構成とすることができる。
なお、本例でも、S〜S7で示す工程でスキャン蒸着法を用いる場合、各発光材料を蒸着するとき(言い換えれば、各発光層形成工程では)、被成膜基板とマスクユニット50(少なくとも蒸着マスク70)とを相対的に回転させてから蒸着が行われる。本例でも、このようにマスクユニット50およびTFT基板10(TFT基板10A)のうち少なくとも一方を、1つ前の発光層形成工程における状態から、同一平面内において、他方に対し相対的に回転させることで、蒸着マスク70の開口長方向と走査方向とを一致させることができ、所望の方向に線形蒸着を行うことができる。
<例2>
図17は、本実施形態にかかる他の有機EL表示装置1の発光層ユニット33における積層構造を模式的に示す図である。
図17に示す例では、発光層ユニット33を、第1電極21と第2電極23との間に、第1電極21側から、青色蛍光発光層34B、緑色蛍光発光層34G、セパレート層35(第1の中間層)、赤色発光層34R、の順に積層している。
すなわち、本例では、発光層ユニット33の積層順が、実施形態1〜3とは逆順である。このため、本例では、緑色蛍光発光層34G中の材料のうち含有比率の最も多い材料および青色蛍光発光層34B中の材料のうち含有比率の最も多い材料のうち少なくとも一方の材料、望ましくは両方の材料に、電子輸送性材料が使用される。
また、本例では、赤色発光層34Rには、バイポーラ輸送性材料または電子輸送性材料が使用される。一方、セパレート層35には、全体としてバイポーラ輸送性を有するような材料が使用される。
また、青色蛍光発光層34Bの層厚は、実施形態1で説明した理由と同様の理由から、10nm以下に設定されていることが好ましい。
また、本例でも、実施形態1で説明した理由と同様の理由から、上記青色蛍光発光材料のPL発光スペクトルの一部と上記緑色蛍光発光材料の吸収スペクトルの一部とは重なっていることが好ましく、セパレート層35の材料の吸収スペクトルと、セパレート層35を介して赤色発光層34Rとは反対側に設けられた青色蛍光発光層34Bおよび上記緑色蛍光発光層34Gのうち、少なくとも、セパレート層35に隣接する発光層(本例では緑色蛍光発光層34G)中の蛍光発光材料のPL発光スペクトル、より好適には、上記緑色蛍光発光材料のPL発光スペクトルおよび上記青色蛍光発光材料のPL発光スペクトルとには、重なりが存在しないことがより好ましい。
また、本例でも、本実施形態において上述した例1で説明した理由と同じ理由から、青色蛍光発光材料および緑色蛍光発光材料のうち少なくとも一方、望ましくは、その両方が、TADF材料であることが好ましい。
実施形態1〜3同様、本例でも、副画素3Bでは青色蛍光発光層34Bで励起子が生成し、副画素3G2では緑色蛍光発光層34Gで励起子が生成し、副画素3Rでは赤色発光層34Rで励起子が生成する。また、副画素3G1で、青色蛍光発光層34Bで励起子が生成されるか、緑色蛍光発光層34Gで励起子が生成されるかは、青色蛍光発光層34B中の材料のうち含有比率の最も多い材料のキャリア移動度と、緑色蛍光発光層34G中の材料のうち含有比率の最も多い材料におけるキャリア移動度との関係によって変わる。
本例では、上述したように、発光層ユニット33の積層順が、実施形態1〜3とは逆順に積層されている。このため、図17に示すように緑色蛍光発光層34G中の材料のうち含有比率の最も多い材料および青色蛍光発光層34B中の材料のうち含有比率の最も多い材料がともに電子輸送性材料である場合、青色蛍光発光層34Bで励起子が生成される。したがって、この場合、本実施形態において上述した例1で説明した理由と同様の理由から、少なくとも青色蛍光発光材料にTADF材料を用いることが望ましい。
本例にかかる有機EL表示装置1の製造方法では、図10に示す有機EL素子作製工程において、S〜S7で示す工程を、青色蛍光発光層形成工程(S7)、緑色蛍光発光層形成工程(S6)、セパレート層形成工程(S5)、赤色発光層形成工程(S4)の順に行う。これにより、上述した積層構造を有する有機EL表示装置1を製造することができる。以下に、実施例を示す。
(実施例3)
反射電極21a(第1電極21、陽極):Ag(100nm)
透光性電極21b(第1電極21、陽極):ITO(副画素3B:135nm/副画素3G1:135nm/副画素3G2:165nm/副画素3R:40nm)
正孔注入層31:HAT−CN(10nm)
正孔輸送層32:TCTA(20nm)
青色蛍光発光層34B:DPEPO(ホスト材料、90%)/DMAC−DPS(青色蛍光発光材料、10%)(10nm)
緑色蛍光発光層34G:BCP(ホスト材料、90%)/クマリン6(緑色蛍光発光材料、10%)(10nm)
セパレート層35:CBP(20nm)
赤色発光層34R:CBP(ホスト材料、90%)/Ir(piq)3(赤色発光材料、10%)(10nm)
電子輸送層36:BCP(30nm)
電子注入層37:LiF(1nm)
第2電極23(陰極、半透明電極):Ag−Mg合金(Ag/Mg混合比=0.9/0.1)(20nm)
保護層24:ITO(80nm)
本例では、上述したように発光層ユニット33の積層順が、実施形態1〜3とは逆順に積層されていることから、上述したように緑色蛍光発光層34G中の材料のうち含有比率の最も多い材料および青色蛍光発光層34B中の材料のうち含有比率の最も多い材料のうち少なくとも一方の材料、望ましくは両方の材料に電子輸送性材料を使用することで、混色が起こり難くなり、発光効率を改善することができる。
このため、ドーパント材料の発光効率を向上することができる、ドーパント材料と相性の良いホスト材料や、ホスト材料へのエネルギー移動による効率低下を抑制することができる、S準位やT準位の高いホスト材料が、電子輸送性材料である場合、発光層ユニット33の積層順を上述した積層順とすることで、より高特性の有機EL表示装置1を提供することができる。
また、昨今の有機EL表示装置業界の開発状況を踏まえると、正孔輸送性のホスト材料よりも電子輸送性のホスト材料の方が、合成が容易であり、かつ、種類が豊富で、開発も非常に進んでいる。このため、ホスト材料として電子輸送性のホスト材料を選択する方が、正孔輸送性のホスト材料よりも特性の良い材料が入手し易い。
実際、正孔移動度が非常に高い正孔輸送性材料よりも、電子移動度が非常に高い電子輸送性材料の方がよく知られており、例えば、現在市場に見られる正孔輸送性のホスト材料よりも、電子輸送性のホスト材料の方が、低電圧化し易い傾向にある。このため、本例にかかる有機EL表示装置1によれば、実施形態1〜3および本実施形態において上述した例1にかかる有機EL表示装置1よりも低電圧化が期待できる。
また、本例によれば、線形蒸着により青色蛍光発光層34Bを副画素3Bと副画素3G1とに共通して形成する際に、万一、青色蛍光発光層34Bが副画素3G2に侵入し、緑色蛍光発光層34Gの下(つまり、第1電極21側)に青色蛍光発光層34Bが形成されたとしても、青色蛍光発光材料から緑色蛍光発光材料にエネルギーが移動するため、副画素3G2で青色混色が発生することはない。
また、本例では、赤色発光層34Rが、発光層ユニット33内で、最も陰極側(すなわち第2電極23側)に位置し、青色蛍光発光層形成工程(S7)および緑色蛍光発光層形成工程(S6)の後で赤色発光層形成工程(S4)が行われる。
このため、本例によれば、線形蒸着により赤色発光層34Rを副画素3G1と副画素3Rとに共通して形成する際に、万一、赤色発光層34Rが副画素3Bに侵入し、青色蛍光発光層34Bの上(すなわち第2電極23側)に赤色発光層34Rが形成されたとしても、青色蛍光発光層34B中の材料のうち含有比率の最も多い材料が電子輸送性材料であれば、赤色発光層34Rまで正孔が届かないため、副画素3Bで赤色混色が発生することはない。
同様に、赤色発光層34Rを副画素3G1と副画素3Rとに共通して形成する際に、万一、赤色発光層34Rが副画素3G2に侵入し、緑色蛍光発光層34Gの上に赤色発光層34Rが形成されたとしても、緑色蛍光発光層34G中の材料のうち含有比率の最も多い材料が電子輸送性材料であれば、赤色発光層34Rまで正孔が届かないため、副画素3G2で赤色混色が発生することはない。
したがって、本例によれば、青色蛍光発光層34B中の材料のうち含有比率の最も多い材料および緑色蛍光発光層34G中の材料のうち含有比率の最も多い材料を、ともに電子輸送性材料とすることで、赤色発光層34Rの蒸着時に、赤色発光材料が微量だけ他の副画素3(すなわち、副画素3Bおよび副画素3G2のうち少なくとも一方の副画素3)に侵入しても、混色が起こり難い構成とすることができる。
また、本例でも、S〜S7で示す工程でスキャン蒸着法を用いる場合、各発光材料を蒸着するとき(言い換えれば、各発光層形成工程では)、被成膜基板とマスクユニット50(少なくとも蒸着マスク70)とを相対的に回転させてから蒸着が行われる。本例でも、このようにマスクユニット50およびTFT基板10(TFT基板10A)のうち少なくとも一方を、1つ前の発光層形成工程における状態から、同一平面内において、他方に対し相対的に回転させることで、蒸着マスク70の開口長方向と走査方向とを一致させることができ、所望の方向に線形蒸着を行うことができる。
<例3>
図18は、本実施形態にかかるさらに他の有機EL表示装置1の発光層ユニット33における積層構造を模式的に示す図である。
図18に示す例では、発光層ユニット33を、第1電極21と第2電極23との間に、第1電極21側から、緑色蛍光発光層34G、青色蛍光発光層34B、セパレート層35(第1の中間層)、赤色発光層34R、の順に積層している。
すなわち、本例では、本実施形態にかかる上述した例2にかかる有機EL表示装置1とは、副画素3G1において、青色蛍光発光層34Bと緑色蛍光発光層34Gとの積層順が入れ替わっており、緑色蛍光発光層34Gが青色蛍光発光層34Bよりも陰極側である第2電極23側に位置している。
本例では、図18に示すように、セパレート層35を挟んで青色蛍光発光層34Bと赤色発光層34Rとが積層方向に隣り合う。このため、本例では、実施形態にかかる上述した例1同様、セパレート層35の層厚に等しい、青色蛍光発光層34Bと赤色発光層34Rとにおける互いの対向面間の距離(対向面間距離DBR)、つまり、青色蛍光発光層34Bにおける最も赤色発光層34R側に位置する面(本実施形態では青色蛍光発光層34Bの上面)と赤色発光層34Rにおける最も青色蛍光発光層34B側に位置する面(本実施形態では赤色発光層34Rの下面)との間の距離が、フェルスター半径を越える距離に設定される。なお、本例でも、対向面間距離DBRは、前記対向面間距離D 同様、15nm以上、50nm以下であることが好ましく、15nm以上、30nm以下であることがより好ましい。
また、本実施形態にかかる上述した例2同様、本例でも、緑色蛍光発光層34G中の材料のうち含有比率の最も多い材料および青色蛍光発光層34B中の材料のうち含有比率の最も多い材料のうち少なくとも一方の材料、望ましくは両方の材料は、電子輸送性材料であることが好ましい。また、本例でも、赤色発光層34Rには、バイポーラ輸送性材料または正孔輸送性材料が使用され、セパレート層35等の中間層には、全体としてバイポーラ輸送性を有するような材料が使用される。
また、本例でも、青色蛍光発光層34Bの層厚は、実施形態1で説明した理由と同様の理由から、10nm以下に設定されていることが好ましい。
また、本例でも、実施形態1で説明した理由と同様の理由から、上記青色蛍光発光材料のPL発光スペクトルの一部と上記緑色蛍光発光材料の吸収スペクトルの一部とは重なっていることが好ましく、セパレート層35の材料の吸収スペクトルと、セパレート層35を介して赤色発光層34Rとは反対側に設けられた青色蛍光発光層34Bおよび上記緑色蛍光発光層34Gのうち、少なくとも、セパレート層35に隣接する発光層(但し、本例では青色蛍光発光層34B)中の蛍光発光材料のPL発光スペクトル、より好適には、上記緑色蛍光発光材料のPL発光スペクトルおよび上記青色蛍光発光材料のPL発光スペクトルとには、重なりが存在しないことがより好ましい。
また、本例にかかる有機EL表示装置1は、上述したように、本実施形態にかかる上述した例2において、副画素3G1の青色蛍光発光層34Bと緑色蛍光発光層34Gとの積層順が入れ替わった構成を有している。一方で、本例にかかる有機EL表示装置1は、本実施形態にかかる上述した例1にかかる有機EL表示装置1において、発光層ユニット33の積層順が、上記例1にかかる有機EL表示装置1とは逆順に積層されているとともに、緑色蛍光発光層34G中の材料のうち含有比率の最も多い材料および青色蛍光発光層34B中の材料のうち含有比率の最も多い材料のうち少なくとも一方の材料、望ましくは両方の材料に、電子輸送性材料を使用し、赤色発光層34Rに、バイポーラ輸送性材料または正孔輸送性材料を使用した以外は、上記例1にかかる有機EL表示装置1と同じ構成を有していると言える。
本例では、緑色蛍光発光層34Gが、上記例1・2とは逆に、青色蛍光発光層34Bよりも陽極側(第電極21側)に位置する。このため、図18に示すように、青色蛍光発光層34B中の材料のうち含有比率の最も多い材料および緑色蛍光発光層34G中の材料のうち含有比率の最も多い材料がともに電子輸送性材料である場合、上記例1に示す有機EL表示装置1と同じく、緑色蛍光発光層34Gで励起子が生成される。
このため、図18に示す有機EL表示装置1では、上記例1で説明した理由と同様の理由から、青色蛍光発光材料および緑色蛍光発光材料の両方にTADF材料を用いることが望ましい。
勿論、本例でも、副画素3G1で、青色蛍光発光層34Bで励起子が生成されるか、緑色蛍光発光層34Gで励起子が生成されるかは、青色蛍光発光層34B中の材料のうち含有比率の最も多い材料のキャリア移動度と、緑色蛍光発光層34G中の材料のうち含有比率の最も多い材料におけるキャリア移動度との関係によって変わる。このため、本例は、上記構成に限定されず、青色蛍光発光材料および緑色蛍光発光材料のうち少なくとも一方が、TADF材料であってもよい。
本例にかかる有機EL表示装置1の製造方法では、図10に示す有機EL素子作製工程において、S〜S7で示す工程を、青色蛍光発光層形成工程(S7)、セパレート層形成工程(S5)、赤色発光層形成工程(S4)の順に行う。これにより、上述した積層構造を有する有機EL表示装置1を製造することができる。以下に、実施例を示す。
(実施例4)
反射電極21a(第1電極21、陽極):Ag(100nm)
透光性電極21b(第1電極21、陽極):ITO(副画素3B:135nm/副画素3G1:135nm/副画素3G2:165nm/副画素3R:40nm)
正孔注入層31:HAT−CN(10nm)
正孔輸送層32:TCTA(20nm)
緑色蛍光発光層34G:BCP(ホスト材料、90%)/4CzIPN(緑色蛍光発光材料、10%)(10nm)
青色蛍光発光層34B:DPEPO(ホスト材料、90%)/DMAC−DPS(青色蛍光発光材料、10%)(10nm)
セパレート層35:CBP(20nm)
赤色発光層34R:CBP(ホスト材料、90%)/Ir(piq)3(赤色発光材料、10%)(10nm)
電子輸送層36:BCP(30nm)
電子注入層37:LiF(1nm)
第2電極23(陰極、半透明電極):Ag−Mg合金(Ag/Mg混合比=0.9/0.1)(20nm)
保護層24:ITO(80nm)
本例では、図18に示すように、副画素3G1において、緑色蛍光発光層34Gが、発光層ユニット33内で、最も陽極側(すなわち第1電極21側)に位置する。このため、上述したように緑色蛍光発光層34G中の材料のうち含有比率の最も多い材料(実施例4ではホスト材料であるDPEPO)および青色蛍光発光層34B中の材料のうち含有比率の最も多い材料(実施例4ではホスト材料であるBCP)のうち少なくとも一方の材料のキャリア移動度が電子輸送性であれば、励起子が緑色蛍光発光層34Gで生成される確率が高まり、発光効率が向上する。
また、仮に、青色蛍光発光層34Bで励起子が生成した場合でも、上述したように青色蛍光発光層34Bの層厚が、10nm以下に設定されていることで、励起子生成位置から緑色蛍光発光層34Gまでの距離が近くなるため、フェルスター遷移が起こる確率が向上し、色度向上、発光効率の改善が見込める。
また、本例によれば、線形蒸着により青色蛍光発光層34Bを副画素3Bと副画素3G1とに共通して形成する際に、万一、青色蛍光発光層34Bが副画素3G2に侵入し、緑色蛍光発光層34Gの上(つまり、第2電極23側)に青色蛍光発光層34Bが形成されたとしても、青色蛍光発光材料から緑色蛍光発光材料にエネルギーが移動するため、副画素3G2で青色混色が発生することはない。
また、本例でも、上記例2同様、赤色発光層34Rが、発光層ユニット33内で、最も陰極側(すなわち第2電極23側)に位置する。そして、緑色蛍光発光層形成工程(S6)および青色蛍光発光層形成工程(S7)の後で赤色発光層形成工程(S4)が行われる。
このため、本例によれば、線形蒸着により赤色発光層34Rを副画素3G1と副画素3Rとに共通して形成する際に、万一、赤色発光層34Rが副画素3Bに侵入し、青色蛍光発光層34Bの上(すなわち第2電極23側)に赤色発光層34Rが形成されたとしても、青色蛍光発光層34B中の材料のうち含有比率の最も多い材料が電子輸送性材料であれば、赤色発光層34Rまで正孔が届かないため、副画素3Bで赤色混色が発生することはない。
同様に、赤色発光層34Rを副画素3G1と副画素3Rとに共通して形成する際に、万一、赤色発光層34Rが副画素3G2に侵入し、緑色蛍光発光層34Gの上に赤色発光層34Rが形成されたとしても、緑色蛍光発光層34G中の材料のうち含有比率の最も多い材料が電子輸送性材料であれば、赤色発光層34Rまで正孔が届かないため、副画素3G2で赤色混色が発生することはない。
したがって、本例でも、上記例2同様、青色蛍光発光層34B中の材料のうち含有比率の最も多い材料および緑色蛍光発光層34G中の材料のうち含有比率の最も多い材料を、ともに電子輸送性材料とすることで、赤色発光層34Rの蒸着時に、赤色発光材料が微量だけ他の副画素3(すなわち、副画素3Bおよび副画素3G2のうち少なくとも一方の副画素3)に侵入しても、混色が起こり難い構成とすることができる。
また、本例でも、上記例2同様、ドーパント材料と相性の良いホスト材料や、ホスト材料へのエネルギー移動による効率低下を抑制することができる、S準位やT準位の高いホスト材料が、電子輸送性材料である場合、発光層ユニット33の積層順を上述した積層順とすることで、より高特性の有機EL表示装置1を提供することができる。
さらに、上記例2で説明したように、ホスト材料として電子輸送性のホスト材料を選択する方が、正孔輸送性のホスト材料よりも特性の良い材料が入手し易く、また、現在市場に見られる正孔輸送性のホスト材料よりも、電子輸送性のホスト材料の方が、低電圧化し易い傾向にある。このため、本例にかかる有機EL表示装置1によれば、上記例2にかかる有機EL表示装置1同様、実施形態1〜3および上記例1にかかる有機EL表示装置1よりも低電圧化が期待できる。
また、本例でも、S〜S7で示す工程でスキャン蒸着法を用いる場合、各発光材料を蒸着するとき(言い換えれば、各発光層形成工程では)、被成膜基板とマスクユニット50(少なくとも蒸着マスク70)とを相対的に回転させてから蒸着が行われる。本例でも、このようにマスクユニット50およびTFT基板10(TFT基板10A)のうち少なくとも一方を、1つ前の発光層形成工程における状態から、同一平面内において、他方に対し相対的に回転させることで、蒸着マスク70の開口長方向と走査方向とを一致させることができ、所望の方向に線形蒸着を行うことができる。
<その他の変形例>
実施形態1〜3および本実施形態では、有機EL表示装置1が、発光層ユニット33から発せられた光を、封止基板40側から取り出すトップエミッション型の表示装置である場合を例に挙げて説明した。しかしながら、有機EL表示装置1の光取り出し方向は、第1電極21側および第2電極23側の何れであるかを問わない。したがって、有機EL表示装置1は、発光層ユニット33から発せられた光を、第1電極21側、すなわちTFT基板10側から取り出すボトムエミッション型の有機EL表示装置であってもよい。この場合、第1電極21が透光性電極であり、保護層24を設ける代わりに、第2電極23に、有機EL表示装置1がトップエミッション型の表示装置である場合の第2電極23(半透明電極)よりも層厚が厚い反射電極を用いてもよい。
なお、このように有機EL表示装置1がボトムエミッション型である場合、絶縁基板11には、透明基板あるいは透光性基板と称される、ガラス基板、プラスチック基板等の透光性を有する絶縁基板が用いられる。
また、有機EL表示装置1がボトムエミッション型である場合、発光層ユニット33から発せられた光は、透光性電極側から直接、もしくは反射電極で反射させて、透光性電極側から取り出される。なお、これら透光性電極および反射電極の材料としては、例えば、前述した透光性電極材料、反射電極材料等を使用することができる。
また、副画素3G1において、青色蛍光発光層34B中の青色蛍光発光材料から、緑色蛍光発光層34G中の緑色蛍光発光材料にエネルギーが移動する際に、青色蛍光発光材料の分子と緑色蛍光発光材料の分子とが直接接触してしまうと、T準位間のデクスター遷移が起こり、発光せずに熱として失活してしまう可能性がある。
そこで、副画素3G1における青色蛍光発光層34Bと緑色蛍光発光層34Gとの間には、発光材料を含まず、青色蛍光発光層34B中の青色蛍光発光材料から、緑色蛍光発光層34G中の緑色蛍光発光材料へのデクスター遷移を阻害する、フェルスター半径以下の層厚を有する薄いブロック層(図示せず)が設けられていてもよい。
ブロック層の層厚はフェルスター半径以下であることから、副画素3G1における、上記青色蛍光発光材料から緑色蛍光発光材料へのフェルスター遷移は阻害されないが、デクスター遷移は阻害される。このため、副画素3G1における青色蛍光発光層34Bと緑色蛍光発光層34Gとの間に、任意の材料からなる薄いブロック層を設けることで、副画素3G1での緑色蛍光発光材料の発光効率を改善することができる。
ブロック層の層厚は、対向面間距離DBGに等しいことから、フェルスター半径以下に設定する必要がある。ブロック層の層厚は、確実にフェルスター遷移させるために、できるだけ薄く形成されていることが好ましく、10nm以下であることが好ましく、5nm以下であることがより好ましい。
ブロック層は、副画素3Bおよび副画素3G1に共通層として設けられていてもよく、副画素3G1および副画素3G2に共通層として設けられていてもよい。
ブロック層を、副画素3Bおよび副画素3G1に共通層として設ける場合、ブロック層の形成には、蒸着マスク70B、もしくは、蒸着マスク70Bと同じパターンを有する専用の蒸着マスクを使用して、青色蛍光発光層34Bと同様に形成することができる。
また、ブロック層を、副画素3G1および副画素3G2に共通層として設ける場合、ブロック層の形成には、蒸着マスク70G、もしくは、蒸着マスク70Gと同じパターンを有する専用の蒸着マスクを使用して、緑色蛍光発光層34Gと同様に形成することができる。
また、セパレート層35は、キャリア輸送性が異なる複数の層で形成されていてもよい。
また、セパレート層35の形成にスリットマスクを使用することはできなくなるが、セパレート層35は、副画素3G1に選択的に形成されていても構わない。すなわち、副画素3G1における、赤色発光層34Rと、該赤色発光層34Rに隣接して積層される、緑色蛍光発光層34Gまたは青色蛍光発光層34Bと、の間にのみセパレート層35が設けられていても構わない。
〔まとめ〕
本発明の態様1にかかる表示装置(例えば有機EL表示装置1)の製造方法は、第1の副画素(例えば副画素3B)、第2の副画素(例えば副画素3G1)、第3の副画素(例えば副画素3G2)、および第4の副画素(例えば副画素3R)からなる画素(画素2)が複数配設された表示領域(表示領域1a)を有する基板(TFT基板10・10A)を備え、上記第1の副画素と上記第2の副画素とが第1の方向(例えば行方向)に交互に配置されているとともに、上記第3の副画素と第4の副画素とが、上記第1の方向に交互に配置されており、上記第1の副画素および上記第2の副画素からなる列と、上記第3の副画素および上記第4の副画素からなる列とが、上記第1の方向に直交する第2の方向(例えば列方向)に交互に配置されており、上記第1の副画素では、第1の蛍光発光材料が発光し、該第1の蛍光発光材料から発光された光が外部に出射され、上記第2の副画素および上記第3の副画素では、第2の蛍光発光材料が発光し、該第2の蛍光発光材料から発光された光が外部に出射され、上記第4の副画素では、第3の発光材料が発光し、該第3の発光材料から発光された光が外部に出射され、上記第1の蛍光発光材料は、第1のピーク波長を有する光を発光し、上記第2の蛍光発光材料は、上記第1のピーク波長よりも長波長の第2のピーク波長を有する光を発光し、上記第3の発光材料は、上記第2のピーク波長よりも長波長の第3のピーク波長を有する光を発光し、上記第2の蛍光発光材料の最低励起一重項状態のエネルギー準位(S準位)は、上記第1の蛍光発光材料の最低励起一重項状態のエネルギー準位よりも低く、かつ、上記第3の発光材料の最低励起一重項状態のエネルギー準位よりも高い表示装置の製造方法であって、各機能層に対応した所定の開口パターンを有する複数のマスク開口(例えば開口部71・71R・71G・71B)がそれぞれ形成された蒸着マスク(例えば蒸着マスク70・70R・70G・70B)を介して上記基板上に各機能層に対応した蒸着粒子をそれぞれ蒸着することで、上記基板上に、上記蒸着粒子からなる複数の機能層(例えば正孔注入層31、正孔輸送層32、青色蛍光発光層34B、緑色蛍光発光層34G、赤色発光層34R、セパレート層35、電子輸送層36、電子注入層37、ブロック層等)を形成する機能層形成工程を含み、上記機能層形成工程は、上記第1の蛍光発光材料を含む第1の発光層(例えば青色蛍光発光層34B)を、上記第1の副画素および上記第2の副画素に共通して形成する第1の発光層形成工程と、上記第2の蛍光発光材料を含む第2の発光層(例えば緑色蛍光発光層34G)を、上記第2の副画素および上記第3の副画素に共通して形成する第2の発光層形成工程と、上記第3の発光材料を含む第3の発光層(例えば赤色発光層34R)を、上記第2の副画素および上記第4の副画素に共通して形成する第3の発光層形成工程と、上記第2の副画素で、上記第3の発光層と、上記第1の発光層および上記第2の発光層のうち上記第3の発光層側に位置する発光層とが、フェルスター型のエネルギー移動を阻害するセパレート層(セパレート層35)を介して積層されるように、上記第2の副画素に上記セパレート層を形成するセパレート層形成工程と、を含み、上記機能層形成工程では、上記第2の副画素で、上記第1の発光層と上記第2の発光層とにおける互いの対向面間の距離がフェルスター半径以下となるように上記第1の発光層および上記第2の発光層を形成するとともに、上記第1の発光層形成工程、上記第2の発光層形成工程、上記第3の発光層形成工程のうち少なくとも2つの発光層形成工程で、上記蒸着マスクとして、上記マスク開口が、複数の画素に跨がって設けられたスリット型のマスク開口を含むスリットマスクを用いて、上記蒸着粒子を上記基板に線形蒸着する。
本発明の態様2にかかる表示装置の製造方法は、上記態様1において、上記表示装置は、上記第2の方向に、上記第2の副画素と上記第4の副画素とが隣り合うとともに上記第3の副画素と上記第1の副画素とが隣り合い、上記第1の方向および上記第2の方向にそれぞれ交差する第3の方向に、上記第1の副画素と上記第4の副画素とが隣り合うとともに上記第2の副画素と上記第3の副画素とが隣り合うペンタイル型の画素配列を有し、上記第1の発光層形成工程では、上記第1の蛍光発光材料を、上記第1の方向に隣り合う上記第1の副画素と上記第2の副画素とを結ぶ方向に線形蒸着し、上記第2の発光層形成工程では、上記第2の蛍光発光材料を、上記第3の方向に隣り合う上記第2の副画素と上記第3の副画素とを結ぶ方向に線形蒸着し、上記第3の発光層形成工程では、上記第3の発光材料を、上記第2の方向に隣り合う上記第2の副画素と上記第4の副画素とを結ぶ方向に線形蒸着してもよい。
本発明の態様3にかかる表示装置の製造方法は、上記態様2において、上記少なくとも2つの発光層形成工程では、上記スリットマスクとして、上記基板よりも面積が小さいスリットマスクを備えるとともに、上記蒸着粒子(91)を射出する蒸着源(60)を備え、上記蒸着マスクと上記蒸着源との相対的な位置を固定したマスクユニット(50)を使用し、上記スリットマスクと上記基板とを、一定の空隙を介して対向配置し、上記基板を走査しながら、上記マスクユニットおよび上記基板のうち少なくとも一方を他方に対して相対移動させることで、上記スリットマスクを介して、上記蒸着粒子を上記基板に線形蒸着するとともに、
上記第1〜第3の発光層形成工程のうち、最初に行われる発光層形成工程以外の発光層形成工程では、上記基板および上記スリットマスクのうち少なくとも一方を、1つ前の発光層形成工程における状態から、同一平面内で、他方に対し相対的に回転させた後、上記線形蒸着を行ってもよい。
本発明の態様4にかかる表示装置の製造方法は、上記態様3において、上記少なくとも2つの発光層形成工程は、上記第2の発光層形成工程を含み、上記第3の方向は、上記基板の一辺または軸に対し45度の角度をなす斜め方向(例えば対角線方向)であり、上記第2の発光層形成工程では、上記スリットマスクのマスク開口の開口長方向が上記斜め方向に平行な方向となるように上記基板を配置し、上記斜め方向に平行な方向に、上記マスクユニットおよび上記基板のうち少なくとも一方を他方に対して相対移動させてもよい。
本発明の態様5にかかる表示装置の製造方法は、上記態様1において、上記表示装置は、上記第2の方向に、上記第1の副画素と上記第4の副画素とが隣り合うとともに上記第2の副画素と上記第3の副画素とが隣り合うSストライプ型の画素配列を有し、上記第1の発光層形成工程では、上記第1の蛍光発光材料を、上記第1の方向に隣り合う上記第1の副画素と上記第2の副画素とを結ぶ方向に線形蒸着し、上記第2の発光層形成工程では、上記第2の蛍光発光材料を、上記第2の方向に隣り合う上記第2の副画素と上記第3の副画素とを結ぶ方向に線形蒸着し、上記第3の発光層形成工程では、上記第3の発光材料を、上記第1の方向および上記第2の方向にそれぞれ交差する第3の方向(斜め方向)に隣り合う上記第2の副画素と上記第4の副画素とを結ぶ方向に線形蒸着してもよい。
本発明の態様6にかかる表示装置の製造方法は、上記態様5において、上記少なくとも2つの発光層形成工程では、上記スリットマスクとして、上記基板よりも面積が小さいスリットマスクを備えるとともに、上記蒸着粒子(91)を射出する蒸着源(60)を備え、上記蒸着マスクと上記蒸着源との相対的な位置を固定したマスクユニット(50)を使用し、上記スリットマスクと上記基板とを、一定の空隙を介して対向配置し、上記基板を走査しながら、上記マスクユニットおよび上記基板のうち少なくとも一方を他方に対して相対移動させることで、上記スリットマスクを介して、上記蒸着粒子を上記基板に線形蒸着するとともに、上記第1〜第3の発光層形成工程のうち、最初に行われる発光層形成工程以外の発光層形成工程では、上記基板および上記スリットマスクのうち少なくとも一方を、1つ前の発光層形成工程における状態から、同一平面内で、他方に対し相対的に回転させた後、上記線形蒸着を行ってもよい。
本発明の態様7にかかる表示装置の製造方法は、上記態様6において、上記少なくとも2つの発光層形成工程は、上記第3の発光層形成工程を含み、上記第3の方向は、上記基板の一辺または軸に対し45度の角度をなす斜め方向(例えば対角線方向)であり、上記第3の発光層形成工程では、上記スリットマスクのマスク開口の開口長方向が上記斜め方向に平行な方向となるように上記基板を配置し、上記斜め方向に平行な方向に、上記マスクユニットおよび上記基板のうち少なくとも一方を他方に対して相対移動させてもよい。
本発明の態様8にかかる表示装置の製造方法は、上記態様1〜7の何れかにおいて、上記セパレート層形成工程では、上記セパレート層を、上記第3の発光層の形成に使用する蒸着マスクと同じ開口パターンを有する蒸着マスク(例えば、蒸着マスク70R、もしくは、蒸着マスク70Rと同じ開口パターンを有する、セパレート層の形成専用の蒸着マスク)を用いて、上記第2の副画素および上記第4の副画素に共通して形成してもよい。
本発明の態様9にかかる表示装置の製造方法は、上記態様7において、上記第1の発光層形成工程、上記第2の発光層形成工程、上記第3の発光層形成工程、上記セパレート層形成工程の全ての工程において、上記蒸着マスクとして、上記スリットマスクをそれぞれ使用してもよい。
本発明の態様10にかかる表示装置の製造方法は、上記態様1〜9の何れかにおいて、陽極(例えば第1電極21)を形成する陽極形成工程と、陰極(例えば第2電極23)を形成する陰極形成工程と、をさらに備え、上記陽極および上記陰極のうち一方は反射電極(例えば反射電極21a)を含み、他方は透光性電極であってもよい。
本発明の態様11にかかる表示装置の製造方法は、上記態様10において、上記機能層形成工程は、上記陽極形成工程後、上記陰極形成工程の前に行われ、上記機能層形成工程において、上記第3の発光層形成工程、上記セパレート層形成工程、上記第2の発光層形成工程、上記第1の発光層形成工程は、この順に行われるとともに、上記第1の発光層中に含まれる、混合比率の最も多い材料と、上記第2の発光層中に含まれる、混合比率の最も多い材料とのうち、少なくとも一方の材料に正孔輸送性材料を使用する方法であってもよい。
本発明の態様12にかかる表示装置の製造方法は、上記態様10において、上記機能層形成工程は、上記陽極形成工程後、上記陰極形成工程の前に行われ、上記機能層形成工程において、上記第3の発光層形成工程、上記セパレート層形成工程、上記第1の発光層形成工程、上記第2の発光層形成工程は、この順に行われるとともに、上記第1の発光層中に含まれる、混合比率の最も多い材料と、上記第2の発光層中に含まれる、混合比率の最も多い材料とのうち、少なくとも一方の材料に正孔輸送性材料を使用する方法であってもよい。
本発明の態様13にかかる表示装置の製造方法は、上記態様10において、上記機能層形成工程は、上記陽極形成工程後、上記陰極形成工程の前に行われ、上記機能層形成工程において、上記第1の発光層形成工程、上記第2の発光層形成工程、上記セパレート層形成工程、上記第3の発光層形成工程は、この順に行われるとともに、上記第1の発光層中に含まれる、混合比率の最も多い材料と、上記第2の発光層中に含まれる、混合比率の最も多い材料とのうち、少なくとも一方の材料に電子輸送性材料を使用する方法であってもよい。
本発明の態様14にかかる表示装置の製造方法は、上記態様10において、上記機能層形成工程は、上記陽極形成工程後、上記陰極形成工程の前に行われ、上記機能層形成工程において、上記第2の発光層形成工程、上記第1の発光層形成工程、上記セパレート層形成工程、上記第3の発光層形成工程は、この順に行われるとともに、上記第1の発光層中に含まれる、混合比率の最も多い材料と、上記第2の発光層中に含まれる、混合比率の最も多い材料とのうち、少なくとも一方の材料に電子輸送性材料を使用する方法であってもよい。
本発明の態様15にかかる表示装置の製造方法は、上記態様1〜14の何れかにおいて、上記セパレート層形成工程では、上記セパレート層がフェルスター半径を越える層厚を有するように上記セパレート層を形成してもよい。
本発明の態様16にかかる表示装置の製造方法は、上記態様1〜15の何れかにおいて、上記第1の発光層形成工程では、上記第1の発光層の層厚が10nm以下となるように上記第1の発光層を形成してもよい。
本発明の態様17にかかる表示装置の製造方法は、上記態様1〜16の何れかにおいて、上記第1の発光層形成工程では、上記第1の蛍光発光材料に、最低励起一重項状態と最低励起三重項状態とのエネルギー差が0.3eV以下の熱活性化遅延蛍光材料を使用してもよい。
本発明の態様18にかかる表示装置の製造方法は、上記態様1〜17の何れかにおいて、上記第2の発光層形成工程では、上記第2の蛍光発光材料に、最低励起一重項状態と最低励起三重項状態とのエネルギー差が0.3eV以下の熱活性化遅延蛍光材料を使用してもよい。
本発明の態様19にかかる表示装置の製造方法は、上記態様1〜18の何れかにおいて、上記第1の副画素は青色の副画素であり、上記第2の副画素は第1の緑色の副画素であり、上記第3の副画素は第2の緑色の副画素であり、上記第4の副画素は赤色の副画素であり、上記第1の蛍光発光材料に、青色の光を発光する蛍光発光材料を使用し、上記第2の蛍光発光材料に、緑色の光を発光する蛍光発光材料を使用し、上記第3の発光材料に、赤色の光を発光する発光材料を使用してもよい。
本発明の態様20にかかる表示装置(例えば有機EL表示装置1)は、第1の副画素(例えば副画素3B)、第2の副画素(例えば副画素3G1)、第3の副画素(例えば副画素3G2)、および第4の副画素(例えば副画素3R)を含む画素(画素2)が複数配設された表示領域(表示領域1a)を有する基板(TFT基板10・10A)を備え、上記第1の副画素と上記第2の副画素とが第1の方向(例えば行方向)に交互に配置されているとともに、上記第3の副画素と第4の副画素とが、上記第1の方向に交互に配置されており、上記第1の副画素および上記第2の副画素からなる列と、上記第3の副画素および上記第4の副画素からなる列とが、上記第1の方向に直交する第2の方向(例えば列方向)に交互に配置されており、第1の蛍光発光材料を含む第1の発光層(例えば青色蛍光発光層34B)が、上記第1の副画素および上記第2の副画素に共通して設けられており、第2の蛍光発光材料を含む第2の発光層(例えば緑色蛍光発光層34G)が、上記第2の副画素および上記第3の副画素に共通して設けられており、第3の発光材料を含む第3の発光層(例えば赤色発光層34R)が、上記第2の副画素および上記第4の副画素に共通して設けられており、上記第1の発光層、上記第2の発光層、上記第3の発光層のうち少なくとも2つの発光層は、複数の画素に跨がって設けられた発光層を含み、上記第2の蛍光発光材料の最低励起一重項状態のエネルギー準位(S準位)は、上記第1の蛍光発光材料の最低励起一重項状態のエネルギー準位よりも低く、かつ、上記第3の発光材料の最低励起一重項状態のエネルギー準位よりも高く、上記第2の副画素では、上記第1の発光層と上記第2の発光層とにおける互いの対向面間の距離(例えば対向面間距離DBG)がフェルスター半径以下であり、かつ、上記第3の発光層と、上記第1の発光層および上記第2の発光層のうち上記第3の発光層側に位置する発光層とが、フェルスター型のエネルギー移動を阻害するセパレート層(セパレート層35)を介して積層されており、上記第1の副画素では、上記第1の蛍光発光材料が発光し、該第1の蛍光発光材料から発光された光が外部に出射され、上記第2の副画素および上記第3の副画素では、上記第2の蛍光発光材料が発光し、該第2の蛍光発光材料から発光された光が外部に出射され、上記第4の副画素では、上記第3の発光材料が発光し、該第3の発光材料から発光された光が外部に出射され、上記第1の蛍光発光材料は、第1のピーク波長を有する光を発光し、上記第2の蛍光発光材料は、上記第1のピーク波長よりも長波長の第2のピーク波長を有する光を発光し、上記第3の発光材料は、上記第2のピーク波長よりも長波長の第3のピーク波長を有する光を発光する。
本発明の態様21にかかる表示装置は、上記態様20において、陽極(例えば第1電極21)および陰極(例えば第2電極23)を有し、上記陽極および上記陰極のうち一方は反射電極(例えば反射電極21a)を含み、他方は透光性電極であり、上記画素には、上記陽極と上記陰極との間に、上記第1の発光層、上記第2の発光層、上記第3の発光層、および上記セパレート層を含む複数の機能層(例えば正孔注入層31、正孔輸送層32、青色蛍光発光層34B、緑色蛍光発光層34G、赤色発光層34R、セパレート層35、ブロック層、電子輸送層36、電子注入層37)が設けられており、上記第1の副画素では、上記第1の蛍光発光材料から発光された光が、そのまま、もしくは上記第1の副画素における上記反射電極と上記透光性電極との間で多重反射されて、上記透光性電極を介して外部に出射され、上記第2の副画素では、上記第2の蛍光発光材料から発光された光が、そのまま、もしくは上記第2の副画素における上記反射電極と上記透光性電極との間で多重反射されて、上記透光性電極を介して外部に出射され、上記第3の副画素では、上記第2の蛍光発光材料から発光された光が、そのまま、もしくは上記第3の副画素における上記反射電極と上記透光性電極との間で多重反射されて、上記透光性電極を介して外部に出射され、上記第4の副画素では、上記第3の発光材料から発光された光が、そのまま、もしくは上記第3の副画素における上記反射電極と上記透光性電極との間で多重反射されて、上記透光性電極を介して外部に出射されてもよい。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
1 有機EL表示装置(表示装置)
1a 表示領域
2 画素
3、3B、3G1、3G2、3R 副画素
4、4B、4G1、4G2、4R 発光領域
10 TFT基板(基板)
11 絶縁基板
12 TFT
13 層間絶縁膜
13a コンタクトホール
14 配線
15 バンク
15a 開口部
20、20B、20G1、20G2、20R 有機EL素子
21 第1電極(陽極)
21a 反射電極
21b 透光性電極
22 有機EL層
23 第2電極(陰極)
24 保護層
31 正孔注入層(機能層)
32 正孔輸送層(機能層)
33 発光層ユニット
34 発光層(機能層)
34B 青色蛍光発光層(機能層)
34G 緑色蛍光発光層(機能層)
34R 赤色発光層(機能層)
35 セパレート層(機能層)
36 電子輸送層(機能層)
37 電子注入層(機能層)
40 封止基板
50 マスクユニット
60 蒸着源
61 射出口
80 制限板ユニット
81 制限板
82 制限板開口
91 蒸着粒子
70B、70R、70G、70 蒸着マスク
71B、71R、71G、71 開口部(マスク開口)
BG、DGR 対向面間距離

Claims (16)

  1. 第1の副画素、第2の副画素、第3の副画素、および第4の副画素からなる画素が複数配設された表示領域を有する基板を備え、上記第1の副画素と上記第2の副画素とが第1の方向に交互に配置されているとともに、上記第3の副画素と第4の副画素とが、上記第1の方向に交互に配置されており、上記第1の副画素および上記第2の副画素からなる列と、上記第3の副画素および上記第4の副画素からなる列とが、上記第1の方向に直交する第2の方向に交互に配置されており、上記第1の副画素では、第1の蛍光発光材料が発光し、該第1の蛍光発光材料から発光された光が外部に出射され、上記第2の副画素および上記第3の副画素では、第2の蛍光発光材料が発光し、該第2の蛍光発光材料から発光された光が外部に出射され、上記第4の副画素では、第3の発光材料が発光し、該第3の発光材料から発光された光が外部に出射され、上記第1の蛍光発光材料は、第1のピーク波長を有する光を発光し、上記第2の蛍光発光材料は、上記第1のピーク波長よりも長波長の第2のピーク波長を有する光を発光し、上記第3の発光材料は、上記第2のピーク波長よりも長波長の第3のピーク波長を有する光を発光し、上記第2の蛍光発光材料の最低励起一重項状態のエネルギー準位は、上記第1の蛍光発光材料の最低励起一重項状態のエネルギー準位よりも低く、かつ、上記第3の発光材料の最低励起一重項状態のエネルギー準位よりも高い表示装置の製造方法であって、
    各機能層に対応した所定の開口パターンを有する複数のマスク開口がそれぞれ形成された蒸着マスクを介して上記基板上に各機能層に対応した蒸着粒子をそれぞれ蒸着することで、上記基板上に、上記蒸着粒子からなる複数の機能層を形成する機能層形成工程を含み、
    上記機能層形成工程は、
    上記第1の蛍光発光材料を含む第1の発光層を、上記第1の副画素および上記第2の副画素に共通して形成する第1の発光層形成工程と、
    上記第2の蛍光発光材料を含む第2の発光層を、上記第2の副画素および上記第3の副画素に共通して形成する第2の発光層形成工程と、
    上記第3の発光材料を含む第3の発光層を、上記第2の副画素および上記第4の副画素に共通して形成する第3の発光層形成工程と、
    上記第2の副画素で、上記第3の発光層と、上記第1の発光層および上記第2の発光層のうち上記第3の発光層側に位置する発光層とが、フェルスター型のエネルギー移動を阻害するセパレート層を介して積層されるように、上記第2の副画素に上記セパレート層を形成するセパレート層形成工程と、を含み、
    上記機能層形成工程では、
    上記第2の副画素で、上記第1の発光層と上記第2の発光層とにおける互いの対向面間の距離がフェルスター半径以下となるように上記第1の発光層および上記第2の発光層を形成するとともに、
    上記第1の発光層形成工程、上記第2の発光層形成工程、上記第3の発光層形成工程のうち少なくとも2つの発光層形成工程で、上記蒸着マスクとして、上記マスク開口が、複数の画素に跨がって設けられたスリット型のマスク開口を含むスリットマスクを用いて、上記蒸着粒子を上記基板に線形蒸着することを特徴とする表示装置の製造方法。
  2. 上記表示装置は、上記第2の方向に、上記第2の副画素と上記第4の副画素とが隣り合うとともに上記第3の副画素と上記第1の副画素とが隣り合い、上記第1の方向および上記第2の方向にそれぞれ交差する第3の方向に、上記第1の副画素と上記第4の副画素とが隣り合うとともに上記第2の副画素と上記第3の副画素とが隣り合うペンタイル型の画素配列を有し、
    上記第1の発光層形成工程では、上記第1の蛍光発光材料を、上記第1の方向に隣り合う上記第1の副画素と上記第2の副画素とを結ぶ方向に線形蒸着し、
    上記第2の発光層形成工程では、上記第2の蛍光発光材料を、上記第3の方向に隣り合う上記第2の副画素と上記第3の副画素とを結ぶ方向に線形蒸着し、
    上記第3の発光層形成工程では、上記第3の発光材料を、上記第2の方向に隣り合う上記第2の副画素と上記第4の副画素とを結ぶ方向に線形蒸着することを特徴とする請求項1に記載の表示装置の製造方法。
  3. 上記少なくとも2つの発光層形成工程では、上記スリットマスクとして、上記基板よりも面積が小さいスリットマスクを備えるとともに、上記蒸着粒子を射出する蒸着源を備え、上記蒸着マスクと上記蒸着源との相対的な位置を固定したマスクユニットを使用し、上記スリットマスクと上記基板とを、一定の空隙を介して対向配置し、上記基板を走査しながら、上記マスクユニットおよび上記基板のうち少なくとも一方を他方に対して相対移動させることで、上記スリットマスクを介して、上記蒸着粒子を上記基板に線形蒸着するとともに、
    上記第1〜第3の発光層形成工程のうち、最初に行われる発光層形成工程以外の発光層形成工程では、上記基板および上記スリットマスクのうち少なくとも一方を、1つ前の発光層形成工程における状態から、同一平面内で、他方に対し相対的に回転させた後、上記線形蒸着を行うことを特徴とする請求項2に記載の表示装置の製造方法。
  4. 上記少なくとも2つの発光層形成工程は、上記第2の発光層形成工程を含み、
    上記第3の方向は、上記基板の一辺または軸に対し45度の角度をなす斜め方向であり、
    上記第2の発光層形成工程では、上記スリットマスクのマスク開口の開口長方向が上記斜め方向に平行な方向となるように上記基板を配置し、
    上記斜め方向に平行な方向に、上記マスクユニットおよび上記基板のうち少なくとも一方を他方に対して相対移動させることを特徴とする請求項3に記載の表示装置の製造方法。
  5. 上記表示装置は、上記第2の方向に、上記第1の副画素と上記第4の副画素とが隣り合うとともに上記第2の副画素と上記第3の副画素とが隣り合うSストライプ型の画素配列を有し、
    上記第1の発光層形成工程では、上記第1の蛍光発光材料を、上記第1の方向に隣り合う上記第1の副画素と上記第2の副画素とを結ぶ方向に線形蒸着し、
    上記第2の発光層形成工程では、上記第2の蛍光発光材料を、上記第2の方向に隣り合う上記第2の副画素と上記第3の副画素とを結ぶ方向に線形蒸着し、
    上記第3の発光層形成工程では、上記第3の発光材料を、上記第1の方向および上記第2の方向にそれぞれ交差する第3の方向に隣り合う上記第2の副画素と上記第4の副画素とを結ぶ方向に線形蒸着することを特徴とする請求項1に記載の表示装置の製造方法。
  6. 上記少なくとも2つの発光層形成工程では、上記スリットマスクとして、上記基板よりも面積が小さいスリットマスクを備えるとともに、上記蒸着粒子を射出する蒸着源を備え、上記蒸着マスクと上記蒸着源との相対的な位置を固定したマスクユニットを使用し、上記スリットマスクと上記基板とを、一定の空隙を介して対向配置し、上記基板を走査しながら、上記マスクユニットおよび上記基板のうち少なくとも一方を他方に対して相対移動させることで、上記スリットマスクを介して、上記蒸着粒子を上記基板に線形蒸着するとともに、
    上記第1〜第3の発光層形成工程のうち、最初に行われる発光層形成工程以外の発光層形成工程では、上記基板および上記スリットマスクのうち少なくとも一方を、1つ前の発光層形成工程における状態から、同一平面内で、他方に対し相対的に回転させた後、上記線形蒸着を行うことを特徴とする請求項5に記載の表示装置の製造方法。
  7. 上記少なくとも2つの発光層形成工程は、上記第3の発光層形成工程を含み、
    上記第3の方向は、上記基板の一辺または軸に対し45度の角度をなす斜め方向であり、
    上記第3の発光層形成工程では、上記スリットマスクのマスク開口の開口長方向が上記斜め方向に平行な方向となるように上記基板を配置し、
    上記斜め方向に平行な方向に、上記マスクユニットおよび上記基板のうち少なくとも一方を他方に対して相対移動させることを特徴とする請求項6に記載の表示装置の製造方法。
  8. 上記セパレート層形成工程では、上記セパレート層を、上記第3の発光層の形成に使用する蒸着マスクと同じ開口パターンを有する蒸着マスクを用いて、上記第2の副画素および上記第4の副画素に共通して形成することを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の表示装置の製造方法。
  9. 上記第1の発光層形成工程、上記第2の発光層形成工程、上記第3の発光層形成工程、上記セパレート層形成工程の全ての工程において、上記蒸着マスクとして、上記スリットマスクをそれぞれ使用することを特徴とする請求項8に記載の表示装置の製造方法。
  10. 陽極を形成する陽極形成工程と、
    陰極を形成する陰極形成工程と、をさらに備え、
    上記陽極および上記陰極のうち一方は反射電極を含み、他方は透光性電極であることを特徴とする請求項1〜9の何れか1項に記載の表示装置の製造方法。
  11. 上記機能層形成工程は、上記陽極形成工程後、上記陰極形成工程の前に行われ、
    上記機能層形成工程において、上記第3の発光層形成工程、上記セパレート層形成工程、上記第2の発光層形成工程、上記第1の発光層形成工程は、この順に行われるとともに、上記第1の発光層中に含まれる、混合比率の最も多い材料と、上記第2の発光層中に含まれる、混合比率の最も多い材料とのうち、少なくとも一方の材料に正孔輸送性材料を使用することを特徴とする請求項10に記載の表示装置の製造方法。
  12. 上記機能層形成工程は、上記陽極形成工程後、上記陰極形成工程の前に行われ、
    上記機能層形成工程において、上記第3の発光層形成工程、上記セパレート層形成工程、上記第1の発光層形成工程、上記第2の発光層形成工程は、この順に行われるとともに、上記第1の発光層中に含まれる、混合比率の最も多い材料と、上記第2の発光層中に含まれる、混合比率の最も多い材料とのうち、少なくとも一方の材料に正孔輸送性材料を使用することを特徴とする請求項10に記載の表示装置の製造方法。
  13. 上記機能層形成工程は、上記陽極形成工程後、上記陰極形成工程の前に行われ、
    上記機能層形成工程において、上記第1の発光層形成工程、上記第2の発光層形成工程、上記セパレート層形成工程、上記第3の発光層形成工程は、この順に行われるとともに、上記第1の発光層中に含まれる、混合比率の最も多い材料と、上記第2の発光層中に含まれる、混合比率の最も多い材料とのうち、少なくとも一方の材料に電子輸送性材料を使用することを特徴とする請求項10に記載の表示装置の製造方法。
  14. 上記機能層形成工程は、上記陽極形成工程後、上記陰極形成工程の前に行われ、
    上記機能層形成工程において、上記第2の発光層形成工程、上記第1の発光層形成工程、上記セパレート層形成工程、上記第3の発光層形成工程は、この順に行われるとともに、上記第1の発光層中に含まれる、混合比率の最も多い材料と、上記第2の発光層中に含まれる、混合比率の最も多い材料とのうち、少なくとも一方の材料に電子輸送性材料を使用することを特徴とする請求項10に記載の表示装置の製造方法。
  15. 上記セパレート層形成工程では、上記セパレート層がフェルスター半径を越える層厚を有するように上記セパレート層を形成することを特徴とする請求項1〜14の何れか1項に記載の表示装置の製造方法。
  16. 第1の副画素、第2の副画素、第3の副画素、および第4の副画素からなる画素が複数配設された表示領域を有する基板を備え、上記第1の副画素と上記第2の副画素とが第1の方向に交互に配置されているとともに、上記第3の副画素と第4の副画素とが、上記第1の方向に交互に配置されており、上記第1の副画素および上記第2の副画素からなる列と、上記第3の副画素および上記第4の副画素からなる列とが、上記第1の方向に直交する第2の方向に交互に配置されており、
    第1の蛍光発光材料を含む第1の発光層が、上記第1の副画素および上記第2の副画素に共通して設けられており、第2の蛍光発光材料を含む第2の発光層が、上記第2の副画素および上記第3の副画素に共通して設けられており、第3の発光材料を含む第3の発光層が、上記第2の副画素および上記第4の副画素に共通して設けられており、
    上記第1の発光層、上記第2の発光層、上記第3の発光層のうち少なくとも2つの発光層は、複数の画素に跨がって設けられた発光層を含み、
    上記第2の蛍光発光材料の最低励起一重項状態のエネルギー準位は、上記第1の蛍光発光材料の最低励起一重項状態のエネルギー準位よりも低く、かつ、上記第3の発光材料の最低励起一重項状態のエネルギー準位よりも高く、
    上記第2の副画素では、上記第1の発光層と上記第2の発光層とにおける互いの対向面間の距離がフェルスター半径以下であり、かつ、上記第3の発光層と、上記第1の発光層および上記第2の発光層のうち上記第3の発光層側に位置する発光層とが、フェルスター型のエネルギー移動を阻害するセパレート層を介して積層されており、
    上記第1の副画素では、上記第1の蛍光発光材料が発光し、該第1の蛍光発光材料から発光された光が外部に出射され、上記第2の副画素および上記第3の副画素では、上記第2の蛍光発光材料が発光し、該第2の蛍光発光材料から発光された光が外部に出射され、上記第4の副画素では、上記第3の発光材料が発光し、該第3の発光材料から発光された光が外部に出射され、
    上記第1の蛍光発光材料は、第1のピーク波長を有する光を発光し、上記第2の蛍光発光材料は、上記第1のピーク波長よりも長波長の第2のピーク波長を有する光を発光し、上記第3の発光材料は、上記第2のピーク波長よりも長波長の第3のピーク波長を有する光を発光することを特徴とする表示装置。
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