JP7423238B2 - 自発光素子を用いた表示パネル、および、その製造方法 - Google Patents

自発光素子を用いた表示パネル、および、その製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7423238B2
JP7423238B2 JP2019181658A JP2019181658A JP7423238B2 JP 7423238 B2 JP7423238 B2 JP 7423238B2 JP 2019181658 A JP2019181658 A JP 2019181658A JP 2019181658 A JP2019181658 A JP 2019181658A JP 7423238 B2 JP7423238 B2 JP 7423238B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
metal
intermediate layer
light
display panel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019181658A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2021057296A (ja
Inventor
裕 片桐
隆宏 小松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jdi Design And Development
Original Assignee
Jdi Design And Development
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jdi Design And Development filed Critical Jdi Design And Development
Priority to JP2019181658A priority Critical patent/JP7423238B2/ja
Priority to US17/027,727 priority patent/US11462707B2/en
Publication of JP2021057296A publication Critical patent/JP2021057296A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7423238B2 publication Critical patent/JP7423238B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/17—Carrier injection layers
    • H10K50/171—Electron injection layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/16—Electron transporting layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/805—Electrodes
    • H10K50/81—Anodes
    • H10K50/818—Reflective anodes, e.g. ITO combined with thick metallic layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/805—Electrodes
    • H10K50/82—Cathodes
    • H10K50/828—Transparent cathodes, e.g. comprising thin metal layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80—Constructional details
    • H10K59/805—Electrodes
    • H10K59/8051—Anodes
    • H10K59/80518—Reflective anodes, e.g. ITO combined with thick metallic layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80—Constructional details
    • H10K59/805—Electrodes
    • H10K59/8052—Cathodes
    • H10K59/80524—Transparent cathodes, e.g. comprising thin metal layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/10—Deposition of organic active material
    • H10K71/12—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating
    • H10K71/13—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating using printing techniques, e.g. ink-jet printing or screen printing
    • H10K71/135—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating using printing techniques, e.g. ink-jet printing or screen printing using ink-jet printing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Description

本開示は、電界発光現象や量子ドット効果を利用した自発光素子を備える表示パネル、および、その製造方法に関し、特に、共振器構造を有する自発光素子に関する。
近年、有機材料の電界発光現象を利用した有機ＥＬ素子、量子ドット効果を利用したＱＬＥＤなどの自発光素子を利用した表示装置が普及しつつある。
自発光素子は、一対の電極（陽極および陰極）間に、少なくとも発光層が挟まれた構造を有している。そして、自発光素子は、多くの場合、発光層の他に、発光層に電子を供給するための機能層（電子輸送層、電子注入層）等が発光層と陰極との間にさらに挟まれた構成を有している。
自発光素子において、消費電力の低減や長寿命化の観点から、各色発光素子から光取り出し効率を向上させることも望まれている。この光取り出し効率を向上させるために、例えば特許文献１に示されるように、自発光素子たる各色の有機ＥＬ素子において、共振器構造を採用する技術も知られている。
また、自発光素子において、機能層に仕事関数の低いアルカリ金属やアルカリ土類金属を含む層を用いることによって、良好な電子注入性が得られることも知られている。
一方、仕事関数が低いアルカリ金属やアルカリ土類金属は、水分や酸素といった不純物と反応しやすい。そのため、アルカリ金属やアルカリ土類金属を含む機能層は、不純物が存在すると劣化が促進しやすく、有機ＥＬ素子における発光効率の低下や発光寿命の短縮といった悪影響を引き起こして保管安定性が低下する原因となる。
これに対して特許文献２には、発光層上に無機バリア層を設けた構成の有機ＥＬ素子が開示されている。このように無機バリア層を設けると、その無機バリア層よりも前に形成された有機発光媒体層の表面に吸着された不純物によって機能層が劣化するのを防止する働きをなす。
国際出願第２０１２／０２０４５２号明細書 特許第４８８２５０８号明細書
しかしながら、特許文献２に開示された有機ＥＬ素子では、発光層上に設ける無機バリア層は、絶縁体または半導体もしくは仕事関数が４．０ｅＶ以上の金属から成り、電子注入性が低いため、陰極から発光層に電子が十分に供給されず、良好な発光特性が得られないこともある。
本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、不純物に対する十分なブロック性を確保して良好な保管安定性を確保しつつ、良好な発光特性を得ることのできる自発光素子を備える表示パネルおよび表示パネルの製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本開示の一態様に係る表示パネルは、基板と、前記基板の上方に配される複数の陽極と、前記複数の陽極のそれぞれの上方に配される発光層と、前記発光層の上方に配され、第１金属のフッ化物または第１金属の錯体を含む第１中間層と、前記第１中間層上に接して配され、第２金属からなる金属層である第２中間層と、前記第２中間層の上方に配される陰極とを備え、前記陽極と前記陰極は、一方が光透過性を備え、他方が光反射性を備え、前記第１金属は、アルカリ金属とアルカリ土類金属とからなるグループから選択され、前記第２金属は希土類から選択され、前記第１中間層の膜厚は、４ｎｍ以上、１０ｎｍ以下であり、輝度保持率が９５％以上であり、前記輝度保持率は、初期状態における初期輝度に対する、８０℃の環境下に７日間保管した後の輝度の割合〔％〕を示すことを特徴とする。
上記形態の表示パネルによれば、上記構成により、第１中間層により陰極や電子注入層の劣化を抑止することができる。さらに、第２中間層が酸化されにくい希土類の単体層により構成されているため、第１中間層における第１金属の還元により陰極から発光層への電子注入性を高めることができるとともに、第２中間層自体の劣化を抑止することができる。したがって、陰極から発光層への電子注入性を高めて発光効率の向上を図るとともに、安定性の高い第２中間層により発光効率のばらつきや経時劣化を抑止することができる。
実施の形態に係る表示パネル１００の構成を模式的に示す断面図である。 第２中間層の材料の違いおよび膜厚の違いによる発光効率比の変化を示すグラフである。 （ａ）は、第２中間層の材料の違いおよび第１中間層の膜厚の違いによる輝度保持率の違いを示すグラフであり、（ｂ）は、第２中間層の材料の違いおよび第１中間層の膜厚の違いによる発光効率比の違いを示すグラフである。 ＹｂとＢａの電子注入性の違いを示すグラフである。 （ａ）は実施例に係る有機ＥＬ素子の模式断面図であり、（ｂ）は比較例に係る有機ＥＬ素子の模式断面図である。 実施例および比較例における追加中間層、第１中間層、第２中間層の膜厚及び材料と、第２中間層の特性ムラとの関係を示す表である。 有機ＥＬ素子１に形成された光共振器構造における光の干渉について説明する模式断面図である。 有機ＥＬ素子１から取り出される光の輝度値／Ｙの値と、発光層１７の陽極側の面～機能層２０と対向電極２１との界面までの膜厚との関係を示すグラフである。 実施の形態に係る有機ＥＬ表示パネルの製造過程を示すフローチャートである。 実施の形態に係る有機ＥＬ表示パネルの製造過程の一部を模式的に示す部分断面図であって、（ａ）は、基板上にＴＦＴ層が形成された状態、（ｂ）は、基板上に層間絶縁層が形成された状態、（ｃ）は、層間絶縁層上に画素電極材料が形成された状態、（ｄ）は、画素電極が形成された状態、（ｅ）は、層間絶縁層および画素電極上に隔壁材料層が形成された状態を示す。 実施の形態に係る有機ＥＬ表示パネルの製造過程の一部を模式的に示す部分断面図であって、（ａ）は、隔壁が形成された状態、（ｂ）は、画素電極上に正孔注入層が形成された状態、（ｃ）は、正孔注入層上に正孔輸送層が形成された状態、（ｄ）は、正孔注入層上に発光層が形成された状態を示す。 実施の形態に係る有機ＥＬ表示パネルの製造過程の一部を模式的に示す部分断面図であって、（ａ）は、発光層および隔壁上に第１中間層が形成された状態、（ｂ）は第１中間層上に第２中間層が形成された状態、（ｃ）は、第２中間層上に機能層が形成された状態、（ｄ）は、機能層上に対向電極および封止層が形成された状態を示す。 実施の形態に係る表示装置の構成を示すブロック図である。
≪本開示の一態様に至った経緯≫
上記のように、アルカリ金属やアルカリ土類金属から選択された元素（本明細書における「第１金属」）を含む機能層を発光層の上に形成することで、当該機能層から発光層に対して優れた電子注入性を得ることができるが、水分や酸素といった不純物が発光層から機能層に移行することによって機能層が劣化する課題も存在するので、機能層の電子注入性を確保しながら、機能層の劣化を防止する方法が求められる。
ここで、ＮａＦ、ＬｉＦをはじめとして、第１金属のフッ化物は、吸湿性が低く、水や酸素などの不純物をブロックする性質に優れているので、この第１金属のフッ化物で形成した層を発光層と機能層との間に介在させることによって、不純物による機能層の劣化を防止できることを見出した。
これに対して、アルカリ金属やアルカリ土類金属とフッ素との結合を切る第２金属を含む層を中間層の上に設けて、第１金属を遊離させれば、中間層による不純物をブロックする性質と、発光層への電子供給性の両方を確保できるとの知見がある。第２金属としては、還元性を有する金属、すなわち、第１金属に対して電子注入性を有する金属であり、具体的には、アルカリ土類金属であるバリウムが用いられている。しかしながら、上述したように、アルカリ土類金属は、水分や酸素といった不純物と反応しやすく、不純物が存在すると劣化が促進しやすい。したがって、製造時や使用時による不純物の影響を容易に受ける課題がある。
そこで、発明者らは、第２金属を含む層における第２金属の選択と層の構成について鋭意検討し、本開示に係る実施の態様に至った。
≪開示の態様≫
本開示の一態様に係る表示パネルは、基板と、前記基板の上方に配される複数の陽極と、前記複数の陽極のそれぞれの上方に配される発光層と、前記発光層の上方に配され、第１金属のフッ化物または第１金属の錯体を含む第１中間層と、前記第１中間層上に接して配され、第２金属からなる金属層である第２中間層と、前記第２中間層の上方に配される陰極とを備え、前記陽極と前記陰極は、一方が光透過性を備え、他方が光反射性を備え、前記第１金属は、アルカリ金属とアルカリ土類金属とからなるグループから選択され、前記第２金属は希土類から選択されることを特徴とする。
また、本開示の一態様に係る表示パネルの製造方法は、基板の上方に複数の陽極を形成し、前記複数の陽極のそれぞれの上方に発光層を形成し、前記発光層の上方に、第１金属のフッ化物または第１金属の錯体を含む第１中間層を形成し、前記第１中間層上に、第２金属からなる金属層である第２中間層を形成し、前記第２中間層の上方に配される陰極を形成し、前記陽極と前記陰極は、一方が光透過性を備え、他方が光反射性を備え、前記第１中間層の形成において、アルカリ金属とアルカリ土類金属とからなるグループから第１金属を選択し、前記第２中間層の形成において、希土類から第２金属を選択することを特徴とする。
上記態様の表示パネル、または、上記態様の製造方法によれば、第１中間層により陰極や電子注入層の劣化を抑止することができる。さらに、第２中間層が酸化されにくい希土類の単体層により構成されているため、第１中間層における第１金属の還元により陰極から発光層への電子注入性を高めることができるとともに、第２中間層自体の劣化を抑止することができる。したがって、陰極から発光層への電子注入性を高めて発光効率の向上を図るとともに、安定性の高い第２中間層により発光効率のばらつきや経時劣化を抑止することができる。
また、上記態様に係る表示パネル、または、上記態様の製造方法において、以下のようにしてもよい。
前記第２金属は、イッテルビウムである、としてもよい。
また、前記第２金属としてイッテルビウムを選択する、としてもよい。
これにより、第２中間層の酸化による劣化が起こりにくく電子流入性が高くなるため、発光効率のばらつきや経時劣化を抑止することができる。
また、前記第２中間層上に接して配され、電子輸送性と電子注入性とのうち少なくとも１つを有する機能層をさらに備える、としてもよい。
また、前記第２中間層上に、電子輸送性と電子注入性とのうち少なくとも１つを有する機能層をさらに形成する、としてもよい。
これにより、陰極から発光層への電子注入性がさらに高まるため、発光効率をさらに向上させることができる。
また、前記陽極の前記発光層側の面と、前記陰極の前記発光層側の面とに囲まれる領域が、前記両面を反射面とする光共振器を構成している、としてもよい。
これにより、光取り出し効率を高めることができるため、発光効率をさらに向上させることができる。
≪実施の形態≫
以下、本開示に係る自発光素子としての有機ＥＬ素子を備える表示パネルについて説明する。なお、以下の説明は、本発明の一態様に係る構成及び作用・効果を説明するための例示であって、本発明の本質的部分以外は以下の形態に限定されない。
１．表示パネルの構成
図１は、実施の形態１に係る表示パネルとしての有機ＥＬ表示パネル１００（図１３参照）の部分断面図である。有機ＥＬ表示パネル１００は、３つの色（赤色、緑色、青色）を発光する有機ＥＬ素子１（Ｒ）、１（Ｇ）、１（Ｂ）で構成される画素を複数備えている。すなわち、有機ＥＬ素子１（Ｒ）、１（Ｇ）、１（Ｂ）のそれぞれがサブ画素を構成し、発光色の異なる複数のサブ画素の集合が画素となる。図１では、その１つの画素の断面を示している。
有機ＥＬ表示パネル１００において、各有機ＥＬ素子１は、前方（図１における紙面上方）に光を出射するいわゆるトップエミッション型である。
有機ＥＬ素子１（Ｒ）と、有機ＥＬ素子１（Ｇ）と、有機ＥＬ素子１（Ｂ）は、ほぼ同様の構成を有するので、区別しないときは、有機ＥＬ素子１として説明する。
図１に示すように、有機ＥＬ素子１は、基板１１、層間絶縁層１２、画素電極１３、隔壁１４、正孔注入層１５、正孔輸送層１６、発光層１７、第１中間層１８、第２中間層１９、機能層２０、対向電極２１、および、封止層２２を備える。画素電極１３、対向電極２１は、それぞれ、本開示の陽極、陰極に相当する。
なお、基板１１、層間絶縁層１２、第１中間層１８、第２中間層１９、機能層２０、対向電極２１、および、封止層２２は、画素ごとに形成されているのではなく、有機ＥＬ表示パネル１００が備える複数の有機ＥＬ素子１に共通して形成されている。
＜基板＞
基板１１は、絶縁材料である基材１１１と、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）層１１２とを含む。ＴＦＴ層１１２には、サブ画素ごとに駆動回路が形成されている。基材１１１は、例えば、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板等を採用することができる。プラスチック材料としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂いずれの樹脂を用いてもよい。例えば、ポリイミド（PI）、ポリエーテルイミド（PEI）、ポリサルホン（PSu）、ポリカーボネート（PC）、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリエチレンナフタレート（PEN）、ポリブチレンテレフタレート、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリウレタン系、等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられる。これらよりプロセス温度に対して耐久性を有するように選択し、１種、または２種以上を積層した積層体を用いることができる。
＜層間絶縁層＞
層間絶縁層１２は、基板１１上に形成されている。層間絶縁層１２は、樹脂材料からなり、ＴＦＴ層１１２の上面の段差を平坦化するためのものである。樹脂材料としては、例えば、ポジ型の感光性材料が挙げられる。また、このような感光性材料として、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、シロキサン系樹脂、フェノール系樹脂等が挙げられる。また、図１の断面図には示されていないが、層間絶縁層１２には、サブ画素ごとにコンタクトホールが形成されている。
＜画素電極＞
画素電極１３は層間絶縁層１２上に形成されている。画素電極１３は、画素ごとに設けられ、層間絶縁層１２に設けられたコンタクトホールを通じてＴＦＴ層１１２と電気的に接続されている。
本実施形態においては、画素電極１３は、光反射性の陽極として機能する。
光反射性を具備する金属材料の具体例としては、Ａｇ（銀）、Ａｌ（アルミニウム）、アルミニウム合金、Ｍｏ（モリブデン）、ＡＰＣ（銀、パラジウム、銅の合金）、ＡＲＡ（銀、ルビジウム、金の合金）、ＭｏＣｒ（モリブデンとクロムの合金）、ＭｏＷ（モリブデンとタングステンの合金）、ＮｉＣｒ（ニッケルとクロムの合金）などが挙げられる。
画素電極１３は、金属層単独で構成してもよいが、金属層の上に、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）やＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）のような金属酸化物からなる層を積層した積層構造としてもよい。
なお、陽極は光透過性の電極であってもよく、この場合、陽極は、光透過性を備える導電性の金属酸化物、光透過性を備える金属薄膜のうち少なくとも一方を含む。導電性の金属酸化物としては、例えば、ＩＴＯやＩＺＯを用いることができる。金属薄膜としては、例えば、Ａｇ、Ａｇを主成分とする銀合金、Ａｌ、Ａｌを主成分とするＡｌ合金が挙げられる。Ａｇ合金としては、マグネシウム－銀合金（ＭｇＡｇ）、インジウム－銀合金が挙げられる。Ａｇは、基本的に低抵抗率を有し、Ａｇ合金は、耐熱性、耐腐食性に優れ、長期にわたって良好な電気伝導性を維持できる点で好ましい。Ａｌ合金としては、マグネシウム－アルミニウム合金（ＭｇＡｌ）、リチウム－アルミニウム合金（ＬｉＡｌ）が挙げられる。その他の合金として、リチウム－マグネシウム合金、リチウム－インジウム合金が挙げられる。金属薄膜の膜厚は、光透過性を確保するため、１ｎｍ～５０ｎｍ程度が好ましい。
＜隔壁＞
隔壁１４は、画素電極１３の上面の一部の領域を露出させ、その周辺の領域を被覆した状態で画素電極１３上に形成されている。画素電極１３上面において隔壁１４で被覆されていない領域（以下、「開口部」という）は、サブピクセルに対応している。すなわち、隔壁１４は、サブピクセルごとに設けられた開口部１４ａを有する。
本実施の形態においては、隔壁１４は、画素電極１３が形成されていない部分においては、層間絶縁層１２上に形成されている。すなわち、画素電極１３が形成されていない部分においては、隔壁１４の底面は層間絶縁層１２の上面と接している。
隔壁１４は、例えば、絶縁性の有機材料（例えば、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック樹脂、フェノール樹脂等）からなる。隔壁１４は、発光層１７を塗布法で形成する場合には塗布されたインクがあふれ出ないようにするための構造物として機能し、発光層１７を蒸着法で形成する場合には蒸着マスクを載置するための構造物として機能する。本実施の形態では、隔壁１４は、樹脂材料からなり、隔壁１４の材料としては、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、シロキサン系樹脂、フェノール系樹脂が挙げられる。本実施の形態においては、フェノール系樹脂が用いられている。
＜正孔注入層＞
正孔注入層１５は、画素電極１３から発光層１７への正孔（ホール）の注入を促進させる目的で、画素電極１３上に設けられている。正孔注入層１５の材料の具体例としては、例えば、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリチオフェンとポリスチレンスルホン酸との混合物）などの導電性ポリマー材料が挙げられる。
なお、正孔注入層１５は、遷移金属の酸化物で形成してもよい。遷移金属の具体例としては、Ａｇ（銀）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｃｒ（クロム）、Ｖ（バナジウム）、Ｗ（タングステン）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｉｒ（イリジウム）などである。遷移金属は複数の酸化数を取るため、複数の準位を取ることができ、その結果、正孔注入が容易になり、駆動電圧の低減に寄与するからである。この場合、正孔注入層１５は、大きな仕事関数を有することが好ましい。
なお、正孔注入層１５は、遷移金属の酸化物上に導電性ポリマー材料を積層した積層構造であってもよい。
＜正孔輸送層＞
正孔輸送層１６は、正孔注入層１５から注入された正孔を発光層１７へ輸送する機能を有し、正孔を正孔注入層１５から発光層１７へと効率よく輸送するため、正孔移動度の高い有機材料で形成されている。正孔輸送層１６の形成は、有機材料溶液の塗布および乾燥により行われる。正孔輸送層１６を形成する有機材料としては、ポリフルオレンやその誘導体、あるいはポリアリールアミンやその誘導体等の高分子化合物を用いることができる。
また、正孔輸送層１６はトリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、ブタジエン化合物、ポリスチレン誘導体、ヒドラゾン誘導体、トリフェニルメタン誘導体、テトラフェニルベンゼン誘導体を用いて形成されてもよい。特に好ましくは、ポリフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物等を用いてもよい。この場合、正孔輸送層１６は、真空蒸着法により形成される。なお、正孔輸送層１６の材料および製造方法は上述のものに限られず、正孔輸送機能を有する任意の材料を用いてよく、正孔輸送層１６の製造に用いることのできる任意の製造方法で形成されてよい。
＜発光層＞
発光層１７は、開口部１４ａ内に形成されている。発光層１７は、正孔と電子の再結合によりＲ、Ｇ、Ｂの各色の光を出射する機能を有する。発光層１７の材料としては、公知の材料を利用することができる。
自発光素子１が有機ＥＬ素子である場合、発光層１７に含まれる有機発光材料としては、例えば、オキシノイド化合物、ペリレン化合物、クマリン化合物、アザクマリン化合物、オキサゾール化合物、オキサジアゾール化合物、ペリノン化合物、ピロロピロール化合物、ナフタレン化合物、アントラセン化合物、フルオレン化合物、フルオランテン化合物、テトラセン化合物、ピレン化合物、コロネン化合物、キノロン化合物およびアザキノロン化合物、ピラゾリン誘導体およびピラゾロン誘導体、ローダミン化合物、クリセン化合物、フェナントレン化合物、シクロペンタジエン化合物、スチルベン化合物、ジフェニルキノン化合物、スチリル化合物、ブタジエン化合物、ジシアノメチレンピラン化合物、ジシアノメチレンチオピラン化合物、フルオレセイン化合物、ピリリウム化合物、チアピリリウム化合物、セレナピリリウム化合物、テルロピリリウム化合物、芳香族アルダジエン化合物、オリゴフェニレン化合物、チオキサンテン化合物、シアニン化合物、アクリジン化合物、８－ヒドロキシキノリン化合物の金属錯体、２－ビピリジン化合物の金属錯体、シッフ塩とＩＩＩ族金属との錯体、オキシン金属錯体、希土類錯体等の蛍光物質を用いることができる。また、トリス（２－フェニルピリジン）イリジウムなどの燐光を発光する金属錯体等の公知の燐光物質を用いることができる。また、発光層１７は、ポリフルオレンやその誘導体、ポリフェニレンやその誘導体、あるいはポリアリールアミンやその誘導体等の高分子化合物等、もしくは前記低分子化合物と前記高分子化合物の混合物を用いて形成されてもよい。なお、自発光素子１は量子ドット発光素子（ＱＬＥＤ；Quantum-dot Light Emitting Diode）であってもよく、発光層１７の材料として量子ドット効果を有する材料を使用することができる。
＜第１中間層＞
第１中間層１８は、発光層１７上に形成されており、アルカリ金属またはアルカリ土類金属から選択される第１金属のフッ化物、または、第１金属の錯体で形成されている。
アルカリ金属に該当する金属は、Ｌｉ（リチウム）、Ｎａ（ナトリウム）、Ｋ（カリウム）、Ｒｂ（ルビジウム）、Ｃｓ（セシウム）、Ｆｒ（フランシウム）であり、アルカリ土類金属に該当する金属は、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｃａ（カルシウム）、Ｓｒ（ストロンチウム）、Ｂａ（バリウム）、Ｒａ（ラジウム）である。これらのフッ化物で形成した膜は、不純物をブロックする働きをなす。また、錯体としては、例えば、Ｎａｑなどのキノリニウム錯体を用いることができる。
従って、第１中間層１８は、発光層１７、正孔輸送層１６、正孔注入層１５、隔壁１４の内部や表面に存在する不純物が、機能層２０や対向電極２１へと侵入するのを防止する働きをなす。
第１金属としては、特に、Ｎａ、Ｌｉ、Ｋ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａから選択することが好ましい。
＜第２中間層＞
第２中間層１９は、第１中間層１８上に形成されており、第１金属とフッ素、または、錯体との結合を分解する性質を有する第２金属を含む。第２金属は、希土類から選択される。
第２中間層１９は、第２金属からなる金属層からなる。ここで、第２金属からなる金属層とは、第２金属の純金属層、または、第２金属の純金属層とほぼ同等の特性を有する金属層を指す。すなわち、第２中間層１９は金属層かつその構成要素のほとんどが第２金属であればよく、微量の不純物を含み、かつ、不純物以外の全てが第２金属からなる金属層は本開示の第２中間層に含まれる。
第２金属としては、特に、Ｙｂ（イッテルビウム）が好ましい。
＜機能層＞
機能層２０は、第２中間層１９上に形成されており、電子輸送性を有する有機材料に、電子注入性を向上させる金属材料がドープされてなる。ここで、ドープとは、金属材料の金属原子または金属イオンを有機材料中に略均等に分散させることを指し、具体的には、有機材料と微量の金属材料を含む単一の相を形成することを指す。なお、それ以外の相、特に、金属片や金属膜など、金属材料のみからなる相、または、金属材料を主成分とする相は、存在していないことが好ましい。また、有機材料と微量の金属材料を含む単一の相において、金属原子または金属イオンの濃度は均一であることが好ましく、金属原子または金属イオンは凝集していないことが好ましい。金属材料としては、希土類金属から選択されることが好ましく、Ｙｂ（イッテルビウム）がより好ましい。本実施の形態では、Ｙｂが選択される。また、機能層２０における金属材料のドープ量は３～６０ｗｔ％が好ましい。本実施の形態では、２０ｗｔ％である。
電子輸送性を有する有機材料としては、例えば、オキサジアゾール誘導体（ＯＸＤ）、トリアゾール誘導体（ＴＡＺ）、フェナンスロリン誘導体（ＢＣＰ、Ｂｐｈｅｎ）などのπ電子系低分子有機材料が挙げられる。
＜対向電極＞
対向電極２１は、透光性の導電性材料からなり、機能層２０上に形成されている。本実施の形態においては、対向電極２１は、光透過性の陰極として機能する。
光透過性を具備する導電性材料の具体例としては、例えば、ＩＴＯやＩＺＯなどの導電性酸化物があげられる。または、金属薄膜であってもよく、具体的には、Ａｇ、Ａｇを主成分とする銀合金、Ａｌ、Ａｌを主成分とするＡｌ合金が挙げられる。Ａｇ合金としては、マグネシウム－銀合金（ＭｇＡｇ）、インジウム－銀合金が挙げられる。Ａｇは、基本的に低抵抗率を有し、Ａｇ合金は、耐熱性、耐腐食性に優れ、長期にわたって良好な電気伝導性を維持できる点で好ましい。Ａｌ合金としては、マグネシウム－アルミニウム合金（ＭｇＡｌ）、リチウム－アルミニウム合金（ＬｉＡｌ）が挙げられる。その他の合金として、リチウム－マグネシウム合金、リチウム－インジウム合金が挙げられる。金属薄膜の膜厚は、光透過性を確保するため、１ｎｍ～５０ｎｍ程度が好ましい。
なお、画素電極１３（陽極）が光透過性である場合は、対向電極２１が光反射性であることが好ましい。光反射性を具備する導電性材料としては、例えば金属材料が挙げられ、具体的には、Ａｇ（銀）、Ａｌ（アルミニウム）、アルミニウム合金、Ｍｏ（モリブデン）、ＡＰＣ（銀、パラジウム、銅の合金）、ＡＲＡ（銀、ルビジウム、金の合金）、ＭｏＣｒ（モリブデンとクロムの合金）、ＭｏＷ（モリブデンとタングステンの合金）、ＮｉＣｒ（ニッケルとクロムの合金）などが挙げられる。
＜封止層＞
封止層２２は、正孔輸送層１６、発光層１７、機能層２０などの有機層が水分に晒されたり、空気に晒されたりすることを抑制する機能を有し、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）などの透光性材料を用い形成される。また、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）などの材料を用い形成された層の上に、アクリル樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂材料からなる封止樹脂層を設けてもよい。
本実施の形態においては、有機ＥＬ表示パネル１００がトップエミッション型であるため、封止層２２は光透過性の材料で形成されることが必要となる。
＜その他＞
なお図１には示されないが、封止層２２の上に、封止樹脂を介してカラーフィルタや上部基板を貼り合せてもよい。上部基板を貼り合せることによって、正孔輸送層１６、発光層１７、第１中間層１８、第２中間層１９、機能層２０を水分および空気などから保護できる。
また、発光層１７と第１中間層１８との間に、電子輸送性を備える追加中間層を設けてもよい。追加中間層は、第１中間層１８から電子を発光層１７へと輸送する機能を有する。追加中間層は、例えば、オキサジアゾール誘導体（ＯＸＤ）、トリアゾール誘導体（ＴＡＺ）、フェナンスロリン誘導体（ＢＣＰ、Ｂｐｈｅｎ）などを用い形成することができる。
２．不純物ブロック性と電子注入性
正孔注入層１５、正孔輸送層１６、発光層１７をウェットプロセスで形成する場合、これらの層の内部および表面に存在する不純物が機能層２０に到達すると、機能層２０の有機材料にドープされている金属と反応して、機能層２０の機能を低下させる。
また、不純物が有機材料と反応すると、有機材料が変質し、安定性を損なうおそれもある。
隔壁１４をウェットプロセスで形成する場合にも、隔壁１４の内部および表面に存在する不純物が、同様に機能層２０の機能低下を引き起こす原因となる。
これに対して、本実施形態に係る有機ＥＬ素子１は、発光層１７と機能層２０との間に、第１中間層１８および第２中間層１９を備え、第１中間層１８は、アルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物を含んでいるので、このフッ化物が発光層１７側からの不純物の侵入を防ぐ。
特にＮａＦは、吸湿性が低く、酸素との反応性が低いため、不純物をブロックする性能が優れ、発光層１７側からの不純物の侵入を防ぐ。それによって機能層２０に含まれる金属が不純物と反応するのを防ぎ、機能層２０の電子供給能の低下を抑制することができ、さらに、対向電極２１が不純物によって劣化するのを防止する。なお、ＮａＦに替えてＬｉＦ、ＫＦ、ＣｓＦ、ＭｇＦ2、ＣａＦ2、ＢａＦ2を用いた場合も、同様の効果を奏する。
一方でＮａＦは電気絶縁性が高いため、対向電極２１および機能層２０から供給される電子の発光層１７への移動を阻害し、発光特性を低下させる問題がある。しかしながら、本実施の形態では、第１中間層１８に隣接して、第２金属としてのＹｂで形成された金属層である第２中間層１９が設けられている。第２金属であるＹｂは、第１中間層１８中の第１金属であるＮａのフッ化物（ＮａＦ）におけるＮａとＦとの結合を切る働きがあるので、第１中間層１８中のＮａＦの一部が乖離して、Ｎａが遊離する。
Ｎａは仕事関数が低く、電子供給能が高いため、対向電極２１から発光層１７への電子の移動をアシストする。それによって、発光特性の低下を抑制し、駆動電圧を低減することができる。同時に第１中間層１８中のＮａＦにより良好な不純物ブロック性を得ることができる。
このように、第１中間層１８が、高い不純物ブロック性を有する第１金属のフッ化物を含むことにより、発光層１７側からの不純物の侵入をブロックして機能層２０（および対向電極２１）の電子供給能の低下を抑制することができ、第２中間層１９が、第１金属とフッ素との結合を切る第２金属からなることにより、第１金属が遊離し、絶縁性の高い第１中間層１８を超えて機能層２０から発光層１７へと電子が移動しやすくなり、良好な発光特性を得ることができる。
なお実際は、第１中間層１８と第２中間層１９の境界は明確には分かれておらず、第１中間層１８を形成する材料と、第２中間層１９を形成する材料とが、製造の過程で多少混ざり合って形成されている場合もある。即ち、第１中間層１８および第２中間層１９の膜厚が、それぞれ正確にＤ１、Ｄ２〔ｎｍ〕というわけではなく、その境界がはっきりしていない場合もある。
ただしその場合でも、第１金属の濃度は、機能層２０側よりも発光層１７側で高く、第２金属の濃度は、発光層１７側よりも機能層２０側で高いので、上述した効果を奏する。
ここでは、第１中間層１８および第２中間層１９を形成する際に、それぞれ膜厚がＤ１およびＤ２となるように意図した方法で形成した場合、形成された第１中間層１８および第２中間層１９の膜厚がそれぞれＤ１およびＤ２であるということとする。他の層の膜厚についても同様である。
３．第２中間層の膜厚と発光効率比
図２は、第２中間層１９の膜厚Ｄ２が互いに異なる複数の実施例と、第２中間層１９に替えて、金属バリウムからなる第２中間層１９１を備える複数の比較例についての発光効率比を示すグラフである。図５（ａ）は実施例に係る有機ＥＬ素子の模式断面図である。また、図５（ｂ）は比較例に係る有機ＥＬ素子の模式断面図である。なお、実施例、比較例のいずれにおいても、第１中間層１８の膜厚Ｄ１は４ｎｍとした。
これら複数の実施例と複数の比較例に対して、電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ2となるように電圧を印加してその際の輝度を測定し、測定された輝度の値から発光効率を算出した。そして、発光効率を相対値としてグラフにプロットした。
図２に示すように、実施例、比較例のいずれにおいても、第２中間層１９の膜厚Ｄ２が０．２ｎｍであるときに最も高い発光効率比を示した。その理由としては、画素電極１３から発光層１７へと注入される正孔の量が一定であるため、第２中間層１９の膜厚Ｄ２が０．２ｎｍであるときに発光層１７において電子と正孔とがバランスし、それ以上の電子を注入しても電流密度が増加するだけで輝度が上昇しなかったと考えられる。また、以上の結果から、第２中間層１９の材料がＹｂであってもＢａであっても、自発光素子の発光効率に差はないと考えられる。
４．第１中間層の膜厚と保存安定性
図３（ａ）は、第１中間層１８の膜厚Ｄ１が異なる複数の実施例と比較例とで、保管安定性試験を行った結果を示すグラフである。
具体的には、実施例と比較例のそれぞれにおいて、初期状態における輝度（初期輝度）を測定した後、８０℃の環境下に７日間保管した後に再度輝度を測定し、輝度の保持率（初期輝度に対する高温保管後の輝度の割合〔％〕）を算出したものである。
図３（ａ）に示すように、第１中間層１８の膜厚Ｄ１が１ｎｍの場合、輝度保持率が５９％であって、保管安定性は低いが、膜厚Ｄ１が４ｎｍ以上の場合、輝度保持率が９５％以上であり、良好な保管安定性を示している。
これより、第１中間層１８の膜厚Ｄ１が４ｎｍ以上あれば、良好な保管安定性が得られることがわかる。
なお、膜厚Ｄ１が１０ｎｍの試験体では、輝度保持率が１００％を超える結果となっている。これは、高温保管前の状態において、正孔と電子とのバランスが最適な状態からずれていたのが、高温保管により、最適なバランス状態に近づいたためと考えられる。
また、以上の結果から、第２中間層１９の材料がＹｂであってもＢａであっても、自発光素子の保存安定性に差はないと考えられる。
５．第１中間層の膜厚と発光効率比
図３（ｂ）は、第１中間層１８の膜厚Ｄ１が異なる複数の実施例および比較例についての発光効率比を示すグラフである。発光効率比は、「３．第２中間層の膜厚と発光効率比」と同様に、電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ2となるように電圧を印加してその際の輝度を測定し、測定された輝度の値から発光効率を算出し、相対値で示した。
図３（ｂ）に示すように、実施例、比較例のいずれにおいても、膜厚Ｄ１が６ｎｍ程度において発光効率が高くなり、膜厚Ｄ１が１ｎｍにおいても１０ｎｍにおいても発光効率が低下した。
この原因としては、以下のように考えられる。第１中間層１８の膜厚Ｄ１が薄くなり過ぎると、第１金属の絶対量が少なくなるため、発光層１７への電子注入性が低下したものと考えられる。一方で、第１中間層１８の膜厚Ｄ１が厚くなり過ぎると、フッ素と結合したままの第１金属が絶縁体として機能するため、発光効率が低下するためと考えらえる。
なお、第２金属としてＢａを用いた場合、膜厚Ｄ１が１０ｎｍの比較例と膜厚Ｄ１が１ｎｍの比較例とで発光効率が同程度であるのに対し、第２金属としてＹｂを用いた場合、膜厚Ｄ１が１２ｎｍの実施例と膜厚Ｄ１が１ｎｍの実施例とで発光効率が同程度である。すなわち、第２金属としてＢａを用いる比較例に対し、第２金属としてＹｂを用いる実施例では膜厚Ｄ１の上限値が大きい。その理由としては、第２金属としてのＹｂが第２金属としてのＢａよりも第１金属のフッ化物における第１金属とフッ素との結合を分解する機能が強いと考えられる。図４は、正孔注入層を設けずＹｂまたはＢａをドープした電子注入層を備える有機ＥＬ素子（ＥＯＤ；Electron Only Device）における、ＹｂまたはＢａの濃度と電流密度との関係を示すグラフである。図４に示すように、Ｙｂをドープした電子注入層のほうがＢａをドープした電子注入層より電流密度が高く、電子注入性が高い、すなわち、Ｙｂは、Ｂａより電子注入性が高い。したがって、第２金属としてＹｂを用いた場合においても、第２金属としてＢａを用いた場合と比較して、第１金属のカチオン（実施例ではＮａ+）に電子を注入して還元する効果が強いものと考えられる。
６．第２中間層の成膜安定性
図６に示すように、第１中間層１８の膜厚及び成分、発光層１７と第１中間層との間に設ける追加中間層の有無について様々な組み合わせにより実施例および比較例について有機ＥＬ表示パネルを製作し、第２中間層の成膜状態について評価した。
追加中間層を設ける実施例３、６、比較例３、６では、追加中間層として、発光層１７と第１中間層１８との間に、電子輸送性材料であるオキサジアゾール誘導体（ＯＸＤ）からなる膜厚１０ｎｍの膜を成膜した。また、実施例２、３、比較例２、３では、第１中間層１８について、ＮａＦ単体の蒸着層に替えて、ＮａＦと電子輸送性材料であるオキサジアゾール誘導体（ＯＸＤ）との共蒸着層を用いた。さらに、実施例４、比較例４では、第１中間層１８について、ＮａＦ単体の蒸着層に替えて、Ｎａｑを使用し、実施例５－６、比較例５－６では、第１中間層１８について、Ｎａｑと電子輸送性材料であるオキサジアゾール誘導体（ＯＸＤ）との共蒸着層を用いた。
また、実施例１－６では第２中間層として膜厚１ｎｍのＹｂの単層を用い、比較例では第２中間層として膜厚１ｎｍのＢａの単層を用いた。
なお、結果については第２中間層の状態を示し、〇、△、×の順に特性ムラや第２金属の酸化物、第２金属の水酸化物の混入が多いことを示す。ここで、特性ムラとは、第２金属の酸化物の混入による電子注入性の低下、第２金属の水酸化物による光透過性の低下など、第２中間層としての機能の低下（特に、局所的な低下による機能の不均一性）を指す。
図６に示すように、第１中間層１８が膜厚１ｎｍのＮａＦ単層またはＮａｑ単層である比較例１、４では、第２中間層１９１であるＢａ層の特性にムラが生じた。特に、比較例１、４では、水酸化バリウム（Ｂａ（ＯＨ）2）に起因する白色の濁りが局所的に生じ、この部分では電子注入性が低下し光の透過率にも変化が生じるため、Ｂａ層全体の特性としてムラが生じることとなった。また、第１中間層１８が膜厚５ｎｍのＮａＦまたはＮａｑと電子輸送性材料との共蒸着層である比較例２－３、５－６では、第２中間層１９１であるＢａ層の特性にムラが生じた。この原因は、第２中間層１９１の成膜時に酸素や水分の影響によりＢａが酸化する、または発光層１７やその下部から第１中間層１８側に蒸散した水分がＢａと反応することで酸化バリウムや水酸化バリウムが生じたものと考えられる。比較例２－３、５－６では、第１中間層１８の膜厚が比較例１、４と比べて大きいため、第１中間層１８を透過してＢａに到達する水分量が少なく、比較例１、４ほどのムラが生じなかったものと考えられる。
一方、実施例では、実施例１－６の全てにおいて第２中間層１９であるＹｂ層の特性にムラが生じず、酸化物や水酸化物による濁りも生じなかった。この原因としては、希土類であるＹｂの水分との反応性がＢａと比べて十分に低く、水分による品質劣化が生じなかったものと考えられる。
７．各層の光学膜厚と光共振器構造について
図７は、本実施形態にかかる有機ＥＬ素子の光共振器構造における光の干渉を説明する図である。
有機ＥＬ素子１の光共振器構造において、発光層１７における正孔輸送層１６との界面近傍から出射されて各層を透過していく。この各層界面において光の一部が反射されることによって光の干渉が生じる。その主なものを例示すると以下のような干渉が挙げられる。
第１の干渉としては、第１光路Ｃ１と第２光路Ｃ２との干渉である。発光層１７から出射され対向電極２１側に進行した光の一部が、対向電極２１を透過して発光素子の外部に出射される第１光路Ｃ１と、発光層１７から、画素電極１３側に進行した光の一部が、画素電極１３で反射された後、発光層１７および対向電極２１を透過して発光素子の外部に出射される第２光路Ｃ２とが形成される。そして、この直接光と反射光との干渉が生じる。
図７に示す光学膜厚Ｌ１は、第１光路Ｃ１と第２光路Ｃ２との光学距離の差に対応している。この光学膜厚Ｌ１は、発光層１７と画素電極１３との間に挟まれた正孔注入層１５、正孔輸送層１６の合計の光学距離（膜厚と屈折率との積、ｎｍ）である。
また、発光層１７から対向電極２１側に進行した光の一部が、対向電極２１で反射されて、さらに画素電極１３で反射された後、発光素子の外部に出射される第３光路Ｃ３も形成される。
そして、この第３光路Ｃ３を経由する光と、上記第１光路Ｃ１を経由する光との干渉も第２の干渉として生じる。
第２光路Ｃ２と第３光路Ｃ３との光学距離の差は図７に示す光学膜厚Ｌ２に対応する。この光学膜厚Ｌ２は、発光層１７、第１中間層１８、第２中間層１９、機能層２０の合計の光学距離である。
また、第３の干渉として、第３光路Ｃ３を経由する光と、上記第２光路Ｃ２を経由する光との干渉も生じる。第１光路Ｃ１と第３光路Ｃ３との光学距離の差は、図７に示す光学膜厚Ｌ３に対応する。光学膜厚Ｌ３は、上記光学膜厚Ｌ１と光学膜厚Ｌ２の和である（Ｌ３＝Ｌ１＋Ｌ２）。光学膜厚Ｌ３は、画素電極１３と対向電極２１との間に挟まれた正孔注入層１５、正孔輸送層１６、発光層１７、第１中間層１８、機能層２０の合計の光学距離である。
通常、共振器構造において、光取り出し効率が極大値を示す光学膜厚に調整される。上記の各光路を経由する光が、互いに干渉によって強め合って光取り出し効率が高まるように、発光層１７と画素電極１３との間の光学膜厚Ｌ１、発光層１７と対向電極２１との間の光学膜厚Ｌ２、そして、画素電極１３と対向電極２１との間の光学膜厚Ｌ３は設定される。
各光路長は、例えば、図８に示すように、光の取り出し効率が極大となるように設計することが好ましい。具体的には、発光層１７から機能層２０までの膜厚が、０次干渉となるａまたは１次干渉となるｂの長さとなるよう光学膜厚Ｌ２を設計する。
８．小括
以上説明したように、実施の形態に係る表示パネルによれば、第１中間層により陰極や電子注入層の劣化を抑止することができる。さらに、第２中間層が酸化されにくい希土類の単体層により構成されているため、第１中間層における第１金属の還元により陰極から発光層への電子注入性を高めることができるとともに、第２中間層自体の劣化を抑止することができる。したがって、陰極から発光層への電子注入性を高めて発光効率の向上を図るとともに、安定性の高い第２中間層により発光効率のばらつきや経時劣化を抑止することができる。
９．表示パネルの製造方法
表示パネルの製造方法について、図面を用い説明する。図９は、実施の形態に係る表示パネル１００の製造工程を示すフローチャートである。図１０（ａ）～（ｅ）、図１１（ａ）～（ｄ）、図１２（ａ）～（ｄ）は、有機ＥＬ素子１の製造における各工程での状態を示す模式断面図である。
（１）基板１１の形成
まず、図１０（ａ）に示すように、基材１１１上にＴＦＴ層１１２を成膜して基板１１を形成し、（ステップＳ１０）。ＴＦＴ層１１２は、公知のＴＦＴの製造方法により成膜することができる。
（２）層間絶縁層１２の形成
次に、図１０（ｂ）に示すように、基板１１上に層間絶縁層１２を形成する（ステップＳ２０）。層間絶縁層１２は、例えば、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法などを用いて積層形成することができる。
次に、層間絶縁層１２における、ＴＦＴ層のソース電極上の個所にドライエッチング法を行い、コンタクトホールを形成する。コンタクトホールは、その底部にソース電極の表面が露出するように形成される。
次に、コンタクトホールの内壁に沿って接続電極層を形成する。接続電極層の上部は、その一部が層間絶縁層１２上に配される。接続電極層の形成は、例えば、スパッタリング法を用いることができ、金属膜を成膜した後、フォトリソグラフィ法およびウェットエッチング法を用いパターニングすることがなされる。
（３）画素電極１３の形成
次に、図１０（ｃ）に示すように、層間絶縁層１２上に画素電極材料層１３０を形成する。画素電極材料層１３０は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法などを用いて形成することができる。
次に、図１０（ｄ）に示すように、画素電極材料層１３０をエッチングによりパターニングして、サブピクセルごとに区画された複数の画素電極１３を形成する（ステップＳ３０）。
（４）隔壁１４の形成
次に、図１０（ｅ）に示すように、画素電極１３および層間絶縁層１２上に、隔壁１４の材料である隔壁層用樹脂を塗布し、隔壁材料層１４０を形成する。隔壁材料層１４０は、隔壁用樹脂であるフェノール樹脂を溶媒（例えば、乳酸エチルとＧＢＬの混合溶媒）に溶解させた溶液を画素電極１３上および層間絶縁層１２上にスピンコート法などを用いて一様に塗布することにより形成される。そして、隔壁材料層１４０にパターン露光と現像を行うことで隔壁１４を形成し（図１１（ａ））、隔壁１４を焼成する（ステップＳ４０）。これにより、発光層１７の形成領域となる開口部１４ａが規定される。隔壁１４の焼成は、例えば、１５０℃以上２１０℃以下の温度で６０分間行う。
また、隔壁１４の形成工程においては、さらに、隔壁１４の表面を所定のアルカリ性溶液や水、有機溶媒等によって表面処理するか、プラズマ処理を施すこととしてもよい。これは、開口部１４ａに塗布するインク（溶液）に対する隔壁１４の接触角を調節する目的で、もしくは、表面に撥水性を付与する目的で行われる。
（５）正孔注入層１５の形成
次に、図１１（ｂ）に示すように、隔壁１４が規定する開口部１４ａに対し、正孔注入層１５の構成材料を含むインクを、インクジェットヘッド４１０のノズル４０１から吐出して開口部１４ａ内の画素電極１３上に塗布し、焼成（乾燥）を行って、正孔注入層１５を形成する（ステップＳ５０）。
なお、正孔注入層１５の成膜は塗布方式に限られず、蒸着等の方法により形成してもよい。さらに、正孔注入層１５の成膜を蒸着やスパッタリングで行う場合には、ステップ３０における画素電極材料層１３０の形成後、画素電極材料層１３０上に正孔注入層１５の材料からなる正孔注入材料層を形成し、画素電極材料層１３０と正孔注入材料層とを同一のパターニング工程でパターニングして画素電極１３と正孔注入層１５の積層構造を形成する、としてもよい。
（６）正孔輸送層１６の形成
次に、図１１（ｃ）に示すように、隔壁１４が規定する開口部１４ａに対し、正孔輸送層１６の構成材料を含むインクを、インクジェットヘッド４２０のノズル４０２から吐出して開口部１４ａ内の正孔注入層１５上に塗布し、焼成（乾燥）を行って、正孔輸送層１６を形成する（ステップＳ６０）。
なお、正孔輸送層１６の成膜は塗布方式に限られず、蒸着等の方法により形成してもよい。さらに、画素電極１３、正孔注入層１５、正孔輸送層１６の全ての成膜を蒸着やスパッタリングで行う場合には、上述したように、各層を同一のパターニング工程でパターニングしてもよい。
（７）発光層１７の形成
次に、図１１（ｄ）に示すように、発光層１７の構成材料を含むインクを、インクジェットヘッド４３０Ｒのノズル４０３Ｒ、インクジェットヘッド４３０Ｇのノズル４０３Ｇ、インクジェットヘッド４３０Ｂのノズル４０３Ｂのそれぞれから吐出して開口部１４ａ内の正孔輸送層１６上に塗布し、焼成（乾燥）を行って発光層１７を形成する（ステップＳ７０）。
（８）第１中間層１８の形成
次に、図１２（ａ）に示すように、発光層１７および隔壁１４上に、第１中間層１８を形成する（ステップＳ８０）。中間層１８は、例えば、ＮａＦを真空蒸着法により各サブピクセルに共通して成膜することにより形成される。
（９）第２中間層１９の形成
次に、図１２（ｂ）に示すように、第１中間層１８上に、第２中間層１９を形成する（ステップＳ９０）。第２中間層１９は、例えば、Ｙｂを真空蒸着法により各サブピクセルに共通して成膜することにより形成される。
（１０）機能層２０の形成
次に、図１２（ｃ）に示すように、第２中間層１９上に、機能層２０を形成する（ステップＳ１００）。機能層２０は、例えば、電子輸送性の有機材料とドープ金属であるイッテルビウムとを共蒸着法により各サブピクセルに共通して成膜することにより形成される。
（１１）対向電極２１の形成
次に、機能層２０上に、対向電極２１を形成する（ステップＳ１１０）。対向電極２１は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、Ａｇ、Ａｌ等の材料を、スパッタリング法、真空蒸着法により成膜することにより形成される。
（１２）封止層２２の形成
次に、図１２（ｄ）に示すように、対向電極２１上に、封止層２２を形成する（ステップＳ１２０）。封止層２２は、ＳｉＮ、ＳｉＯＮなどを用いて、スパッタリング法、ＣＶＤ法により形成することができる。
なお、封止層２２の上にカラーフィルタや上部基板を載置し、接合してもよい。
１０．表示装置の全体構成
図１３は、有機ＥＬ表示パネル１００を備えた表示装置１０００の構成を示す模式ブロック図である。図１２に示すように、表示装置１０００は、有機ＥＬ表示パネル１００と、これに接続された駆動制御部２００とを含む構成である。駆動制御部２００は、４つの駆動回路２１０～２４０と、制御回路２５０とから構成されている。
なお、実際の有機ＥＬ表示装置１０００では、有機ＥＬ表示パネル１００に対する駆動制御部２００の配置については、これに限られない。
≪実施の形態に係るその他の変形例≫
（１）上記実施の形態においては、自発光素子（有機ＥＬ素子）１が機能層２０を備え、追加中間層を備えないとしたが、必ずしも上記実施の形態の構成である必要はない。例えば、追加中間層と機能層２０の双方を備えてもよいし、追加中間層を備え機能層２０を備えないとしてもよいし、追加中間層と機能層２０のいずれも備えない、としてもよい。
また、同様に、正孔注入層１５、正孔輸送層１６についても上記実施の形態の構成である必要はなく、いずれか一方のみを備えるとしてもよいし、正孔注入層１５、正孔輸送層１６に替えて、双方の機能を兼ね備えた正孔注入輸送層を備えるとしてもよい。
（２）上記実施の形態においては、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれに発光する３種類の発光層を設けた有機ＥＬ表示パネルについて説明したが、発光層の種類は２種類であってもよいし、４種類以上であってもよい。ここで、発光層の種類とは発光層や機能層の膜厚のバリエーションを指すものであり、同一の発光色であっても発光層や機能層の膜厚が異なる場合は、種類が異なる発光層と考えてよい。また、発光層の配置についても、ＲＧＢＲＧＢ…の配置に限られず、ＲＧＢＢＧＲＲＧＢ…の配置であってもよいし、画素と画素との間に補助電極層やその他の非発光領域を設けてもよい。
（３）上記実施の形態においては、有機ＥＬ素子１において正孔注入層１５、正孔輸送層１６、発光層１７は全て塗布法により形成されるとしたが、他の方法、例えば、蒸着法、スパッタリング法などにより形成されるとしてもよい。
（４）上記実施の形態においては、陰極が対向電極であり、かつ、トップエミッション型の有機ＥＬ表示装置であるとした。しかしながら、例えば、表示装置はボトムエミッション型であってもよい。
（５）以上、本開示に係る有機ＥＬ表示パネルおよび有機ＥＬ表示装置について、実施の形態および変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態および変形例に限定されるものではない。上記実施の形態および変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態および変形例における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
本発明は、発光効率が高く、かつ、劣化しづらく長寿命の発光素子を製造するのに有用である。
１ 自発光素子（有機ＥＬ素子）
１１ 基板
１２ 層間絶縁層
１３ 画素電極（陽極）
１４ 隔壁
１４ａ 開口部
１５ 正孔注入層
１６ 正孔輸送層
１７ 発光層
１８ 第１中間層
１９ 第２中間層
２０ 機能層
２１ 対向電極（陰極）
２２ 封止層
１００ 表示パネル（有機ＥＬ表示パネル）
２００ 駆動制御部
２１０～２４０ 駆動回路
２５０ 制御回路
１０００ 表示装置（有機ＥＬ表示装置）

Claims (8)

  1. 基板と、
    前記基板の上方に配される複数の陽極と、
    前記複数の陽極のそれぞれの上方に配される発光層と、
    前記発光層の上方に配され、第１金属のフッ化物または第１金属の錯体を含む第１中間層と、
    前記第１中間層上に接して配され、第２金属からなる金属層である第２中間層と、
    前記第２中間層の上方に配される陰極と
    を備え、
    前記陽極と前記陰極は、一方が光透過性を備え、他方が光反射性を備え、
    前記第１金属は、アルカリ金属とアルカリ土類金属とからなるグループから選択され、
    前記第２金属は希土類から選択され、
    前記第１中間層の膜厚は、４ｎｍ以上、１０ｎｍ以下であり、
    輝度保持率が９５％以上であり、
    前記輝度保持率は、初期状態における初期輝度に対する、８０℃の環境下に７日間保管した後の輝度の割合〔％〕を示す
    ことを特徴とする表示パネル。
  2. 前記第２金属は、イッテルビウムである
    ことを特徴とする請求項１に記載の表示パネル。
  3. 前記第２中間層上に接して配され、電子輸送性と電子注入性とのうち少なくとも１つを有する機能層をさらに備える
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の表示パネル。
  4. 前記陽極の前記発光層側の面と、前記陰極の前記発光層側の面とに囲まれる領域が、前記両面を反射面とする光共振器を構成している
    ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の表示パネル。
  5. 基板の上方に複数の陽極を形成し、
    前記複数の陽極のそれぞれの上方に発光層を形成し、
    前記発光層の上方に、第１金属のフッ化物または第１金属の錯体を含む第１中間層を形成し、
    前記第１中間層上に、第２金属からなる金属層である第２中間層を形成し、
    前記第２中間層の上方に配される陰極を形成し、
    前記陽極と前記陰極は、一方が光透過性を備え、他方が光反射性を備え、
    前記第１中間層の形成において、アルカリ金属とアルカリ土類金属とからなるグループから第１金属を選択し、
    前記第２中間層の形成において、希土類から第２金属を選択し、
    前記第１中間層の形成において、前記第１中間層の膜厚を４ｎｍ以上、１０ｎｍ以下に形成し、
    輝度保持率が９５％以上であり、
    前記輝度保持率は、初期状態における初期輝度に対する、８０℃の環境下に７日間保管した後の輝度の割合〔％〕を示す
    ことを特徴とする表示パネルの製造方法。
  6. 前記第２金属としてイッテルビウムを選択する
    ことを特徴とする請求項５に記載の表示パネルの製造方法。
  7. 前記第２中間層上に、電子輸送性と電子注入性とのうち少なくとも１つを有する機能層をさらに形成する
    ことを特徴とする請求項５または６に記載の表示パネルの製造方法。
  8. 前記陽極の前記発光層側の面と、前記陰極の前記発光層側の面とに囲まれる領域が、前記両面を反射面とする光共振器を構成している
    ことを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の表示パネルの製造方法。
JP2019181658A 2019-10-01 2019-10-01 自発光素子を用いた表示パネル、および、その製造方法 Active JP7423238B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019181658A JP7423238B2 (ja) 2019-10-01 2019-10-01 自発光素子を用いた表示パネル、および、その製造方法
US17/027,727 US11462707B2 (en) 2019-10-01 2020-09-22 Display panel utilizing self-luminous elements and method of manufacturing same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019181658A JP7423238B2 (ja) 2019-10-01 2019-10-01 自発光素子を用いた表示パネル、および、その製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021057296A JP2021057296A (ja) 2021-04-08
JP7423238B2 true JP7423238B2 (ja) 2024-01-29

Family

ID=75162181

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019181658A Active JP7423238B2 (ja) 2019-10-01 2019-10-01 自発光素子を用いた表示パネル、および、その製造方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11462707B2 (ja)
JP (1) JP7423238B2 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008509537A (ja) 2004-08-10 2008-03-27 ケンブリッジ ディスプレイ テクノロジー リミテッド 発光装置
CN104518108A (zh) 2013-09-27 2015-04-15 海洋王照明科技股份有限公司 有机电致发光器件及其制备方法
CN104518150A (zh) 2013-09-28 2015-04-15 海洋王照明科技股份有限公司 有机电致发光器件及其制备方法
JP2019021903A (ja) 2017-07-13 2019-02-07 株式会社Ｊｏｌｅｄ 有機電界発光素子、有機電界発光装置および電子機器
JP2019033192A (ja) 2017-08-09 2019-02-28 株式会社ジャパンディスプレイ 発光素子、および発光素子を有する表示装置
US20190131558A1 (en) 2017-10-27 2019-05-02 Joled Inc. Organic electroluminescent element, organic electroluminescent unit, and electronic apparatus

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4882508B2 (ja) 2006-05-23 2012-02-22 凸版印刷株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法
US20070210705A1 (en) 2006-03-09 2007-09-13 Hajime Yokoi Organic electroluminescent element and manufacturing method of an organic electroluminescent element and a display
CN102440073B (zh) 2010-08-10 2014-10-08 松下电器产业株式会社 有机发光元件、有机发光装置、有机显示面板、有机显示装置以及有机发光元件的制造方法
JP2018139262A (ja) * 2017-02-24 2018-09-06 株式会社Ｊｏｌｅｄ 有機ｅｌ表示素子、有機ｅｌ表示パネル、および、有機ｅｌ表示素子の製造方法
JP2021044479A (ja) * 2019-09-13 2021-03-18 株式会社Ｊｏｌｅｄ 表示パネル及びその製造方法
JP2021052095A (ja) * 2019-09-25 2021-04-01 株式会社Ｊｏｌｅｄ 表示パネル及び表示パネルの製造方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008509537A (ja) 2004-08-10 2008-03-27 ケンブリッジ ディスプレイ テクノロジー リミテッド 発光装置
CN104518108A (zh) 2013-09-27 2015-04-15 海洋王照明科技股份有限公司 有机电致发光器件及其制备方法
CN104518150A (zh) 2013-09-28 2015-04-15 海洋王照明科技股份有限公司 有机电致发光器件及其制备方法
JP2019021903A (ja) 2017-07-13 2019-02-07 株式会社Ｊｏｌｅｄ 有機電界発光素子、有機電界発光装置および電子機器
JP2019033192A (ja) 2017-08-09 2019-02-28 株式会社ジャパンディスプレイ 発光素子、および発光素子を有する表示装置
US20190131558A1 (en) 2017-10-27 2019-05-02 Joled Inc. Organic electroluminescent element, organic electroluminescent unit, and electronic apparatus
CN109728174A (zh) 2017-10-27 2019-05-07 株式会社日本有机雷特显示器 有机电致发光元件、有机电致发光装置和电子设备
JP2019080027A (ja) 2017-10-27 2019-05-23 株式会社Ｊｏｌｅｄ 有機電界発光素子、有機電界発光装置および電子機器

Also Published As

Publication number Publication date
US20210098732A1 (en) 2021-04-01
JP2021057296A (ja) 2021-04-08
US11462707B2 (en) 2022-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6387566B2 (ja) 有機ｅｌ素子
JP6519910B2 (ja) 有機ｅｌ素子および有機ｅｌ素子の製造方法
US10305068B2 (en) Organic EL display element, organic EL display panel, and method of manufacturing organic EL display element
JP6510223B2 (ja) 有機ｅｌ素子および有機ｅｌ素子の製造方法
JP6340616B2 (ja) 有機ｅｌ素子、および有機ｅｌ表示パネル
WO2013118462A1 (ja) Ｅｌ表示装置およびその製造方法
WO2013076948A1 (ja) Ｅｌ表示装置およびその製造方法
US10665806B2 (en) Organic EL element and organic EL display panel
JP6142213B2 (ja) 有機ｅｌ素子および有機ｅｌ素子の製造方法
JP6561281B2 (ja) 有機ｅｌ素子および有機ｅｌ素子の製造方法
JP7182908B2 (ja) 有機ｅｌパネル、および有機ｅｌパネルの製造方法
JP7031898B2 (ja) 発光素子、自発光パネル、および、発光素子の製造方法
US11495777B2 (en) Self-luminous element, self-luminous panel, and self-luminous panel manufacturing method
JP7423238B2 (ja) 自発光素子を用いた表示パネル、および、その製造方法
US10581019B2 (en) Organic EL element having reduced electric power consumption by optimizing film thicknesses thereof and method of manufacturing same
CN112582561B (zh) 发光元件、自发光面板以及自发光面板的制造方法
US20220045133A1 (en) Display panel and display device
JP2021048054A (ja) 自発光素子を用いた表示パネル、および、その製造方法
US20200365820A1 (en) Organic el element, organic el display panel, and manufacturing method of organic el element
US20210202877A1 (en) Organic el element, organic el display panel, and organic el element manufacturing method
JP2022031152A (ja) 表示パネル及び表示装置
JP2022075153A (ja) 有機ｅｌ素子、有機ｅｌパネル、および、有機ｅｌ素子の製造方法
JP2022080879A (ja) 有機ｅｌ素子、有機ｅｌパネル、および、有機ｅｌ素子の製造方法
JP2022102056A (ja) 自発光パネル、および、自発光パネルの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220927

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230704

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230711

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230831

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231017

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20231031

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231204

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20231226

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240117

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7423238

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150