JP2013051159A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 異なる色を発する有機ＥＬ素子に共通に形成された発光層を有する表示装置において、電荷阻止層を発光層間に設けずに、各有機ＥＬ素子を効率よく発光させる。
【解決手段】 第１の有機ＥＬ素子３Ｇの第１の発光層１３Ｇが第２の有機ＥＬ素子３Ｒと第３の有機ＥＬ素子３Ｂに共通に形成され、第１の発光層１３Ｇと第２の有機ＥＬ素子３Ｒの第２の発光層１３Ｒとの界面、第１の発光層１３Ｇと第３の有機ＥＬ素子３Ｂの第３の発光層１３Ｂとの界面にエネルギー障壁が形成されている。
【選択図】 図１
【解決手段】 第１の有機ＥＬ素子３Ｇの第１の発光層１３Ｇが第２の有機ＥＬ素子３Ｒと第３の有機ＥＬ素子３Ｂに共通に形成され、第１の発光層１３Ｇと第２の有機ＥＬ素子３Ｒの第２の発光層１３Ｒとの界面、第１の発光層１３Ｇと第３の有機ＥＬ素子３Ｂの第３の発光層１３Ｂとの界面にエネルギー障壁が形成されている。
【選択図】 図１
Description
有機ＥＬ素子を備えた表示装置に関する。
近年盛んに開発されている有機ＥＬ素子は、陽極と、少なくとも発光層を含む有機化合物と、陰極と、が積層された構成を成している。また、赤、緑、青の三色の有機ＥＬ素子を用いた多色表示装置では、赤、緑、青それぞれの発光層が各色の画素形状に合わせたパターニング用の金属マスクを用いて真空蒸着されるのが一般的な製造方法である。
表示装置における画素サイズの微細化が進み、画素形状に合わせたパターニング用の金属マスクも高精細なものになっている。その結果、高精細な金属マスクの製造および維持管理が困難になっている。
特許文献１では、青色発光層を画素領域の全面に渡って形成し、赤発光層および緑色発光層は青色発光層の上層に積層して形成される構成が開示されている。青色発光層に関しては高精細マスクを使用することなく画素領域の全面に形成することで、パターニング用の金属マスクの使用回数を減らし、且つ、発光効率の低い青色の画素面積を大きくすることにより、表示装置の寿命を改善することができるとしている。
上記構成では、赤色および緑色の有機ＥＬ素子において、画素領域全面に形成された青色発光層は発光させずに、積層された赤色および緑色発光層のみを発光させる必要がある。しかし、赤色発光層や緑色発光層の構成によっては、赤色発光層、緑色発光層内を電子が通り抜けて、青色発光層まで電子が漏れ、青色発光層が発光してしまい、赤色発光層および緑色発光層を効率よく発光させることが困難な場合がある。
また、特許文献１では、赤色発光層と青色発光層の間、および緑色発光層と青色発光層の間に電子阻止層を設けてもよいことが開示されているが、電子阻止層などの電荷阻止層を設ける構成では素子の駆動電圧が上昇してしまう。
本発明は、異なる色を発する有機ＥＬ素子に共通に形成された発光層を有する表示装置において、電荷阻止層を発光層間に設けずに、各有機ＥＬ素子を効率よく発光させることを課題とする。
本発明は、第１の色を発する第１の有機ＥＬ素子と、前記第１の色とは異なる第２の色を発する第２の有機ＥＬ素子と、前記第１の色と第２の色とは異なる第３の色を発する第３の有機ＥＬ素子と、を有し、前記有機ＥＬ素子は、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間にある発光層とを備えている表示装置であって、前記第１の有機ＥＬ素子の第１の発光層は、前記第２の有機ＥＬ素子と前記第３の有機ＥＬ素子に共通に形成されており、前記第２の有機ＥＬ素子の第２の発光層は、前記第１の発光層に接しかつ、前記第１の発光層よりも前記陽極側に形成されており、前記第３の有機ＥＬ素子の第３の発光層は、前記第１の発光層に接しかつ、前記第１の発光層よりも前記陰極側に形成されており、前記第１の発光層と前記第２の発光層と前記第３の発光層とは、下記の関係式（Ａ）及び（Ｂ）を満たすように構成されていることを特徴とする。
｜ＨＯＭＯ１｜＞｜ＨＯＭＯ２｜ ・・・（Ａ）
｜ＬＵＭＯ１｜＜｜ＬＵＭＯ３｜ ・・・（Ｂ）
ここで、ＬＵＭＯ１、ＨＯＭＯ１はそれぞれ、前記第１の発光層のＬＵＭＯ準位エネルギー、ＨＯＭＯ準位エネルギーを表し、ＨＯＭＯ２は前記第２の発光層のＨＯＭＯ準位エネルギーを表し、ＬＵＭＯ３は前記第３の発光層のＬＵＭＯ準位エネルギーを表している。
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｜ＬＵＭＯ１｜＜｜ＬＵＭＯ３｜ ・・・（Ｂ）
ここで、ＬＵＭＯ１、ＨＯＭＯ１はそれぞれ、前記第１の発光層のＬＵＭＯ準位エネルギー、ＨＯＭＯ準位エネルギーを表し、ＨＯＭＯ２は前記第２の発光層のＨＯＭＯ準位エネルギーを表し、ＬＵＭＯ３は前記第３の発光層のＬＵＭＯ準位エネルギーを表している。
本発明は、異なる色を発する有機ＥＬ素子に共通に形成された発光層を有する表示装置において、電荷阻止層を発光層間に設けずに、各有機ＥＬ素子を効率よく発光させることができる。
以下、本発明の表示装置について、実施形態を挙げて図面を参照して説明する。尚、本明細書で特に図示又は記載されない部分に関しては、当該技術分野の周知又は公知技術を適用する。また以下に説明する実施の形態は、発明の一つの実施形態であって、これらに限定されるものではない。
特に、以下の実施形態では、第１の色、第２の色、第３の色をそれぞれ緑色、赤色、青色としている。また、第１の有機ＥＬ素子、第２の有機ＥＬ素子、第３の有機ＥＬ素子をそれぞれ、緑色の有機ＥＬ素子、赤色の有機ＥＬ素子、青色の有機ＥＬ素子としている。また、第１の発光層、第２の発光層、第３の発光層をそれぞれ緑色の発光層、赤色の発光層、青色の発光層としている。しかし、本発明は、この構成に限られるものではない。
図１（ａ）は、本実施形態に係る表示装置を示す斜視模式図である。本実施形態の表示装置は、有機ＥＬ素子を備える画素１を複数有している。そして、複数の画素１はマトリックス状に配置され、表示領域２を形成している。なお、画素とは１つの発光素子の発光領域に対応した領域を意味している。本実施形態の表示装置では、発光素子は有機ＥＬ素子であり、画素１のそれぞれに１つの色の有機ＥＬ素子が配置されている。有機ＥＬ素子の発光色としては、赤色、緑色、青色、黄色、シアン、マゼンタ、白色などが挙げられる。また、本実施形態の表示装置には、発光色の異なる複数の画素（例えば赤色を発する画素、緑色を発する画素、及び青色を発する画素）からなる画素ユニットが複数配列されている。画素ユニットとは、各画素の混色によって所望の色の発光を可能とする最小の単位を示す。
図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ｂ線における部分断面模式図である。画素１は、基板１０上に、陽極１１と、正孔輸送層１２と、有機化合物を含む発光層１３Ｒ（１３Ｇ，１３Ｂ）と、電子輸送層１４と、陰極１５と、を備える有機ＥＬ素子３Ｒ（３Ｇ，３Ｂ）からなる。なお、有機ＥＬ素子３Ｒは、赤色を発する有機ＥＬ素子であり、素子内の赤色発光層１３Ｒが発光する。同様に、有機ＥＬ素子３Ｇ，３Ｂは、それぞれ緑色を発する有機ＥＬ素子、青色を発する有機ＥＬ素子であり、それぞれ素子内の緑色発光層１３Ｇ、青色発光層１３Ｂが発光する。
陽極１１は隣の画素の陽極１１と分離されて形成されており、陰極１５との異物によるショートを防ぐために、画素（より具体的には、陽極１１）間に絶縁層２０が設けられている。また、正孔輸送層１２、電子輸送層１４、陰極１５は、図１（ｂ）のように隣の画素と共通で形成されていてもよいし、画素毎にパターニングされて形成されてもよい。
各有機ＥＬ素子は、外部の酸素や水分が侵入しないように、封止キャップ３０によって封止されている。また、封止キャップ３０の内側には、乾燥剤が入れられている。
本実施形態では、緑色の有機ＥＬ素子３Ｇの緑色発光層１３Ｇが、有機ＥＬ素子３Ｒ，１３Ｇの領域にわたって一体で形成されており、いわゆる緑色発光層１３Ｇはコモン発光層となっている。この構成により、発光層をパターニングする高精細な金属マスクの使用回数を減らすことができる。
さらに、赤色の有機ＥＬ素子３Ｒにおいては、赤色発光層１３Ｒが緑色発光層１３Ｇに接して、緑色発光層１３Ｇの陽極１１側に配置されている。また、青色の有機ＥＬ素子３Ｂにおいては、青色発光層１３Ｂが緑色発光層１３Ｇに接して、緑色発光層１３Ｇの陰極１５側に配置されている。そして、本実施形態では、赤色発光層１３Ｒとコモン発光層である緑色発光層１３Ｇとの間、青色発光層１３Ｂとコモン発光層である緑色発光層１３Ｇとの間に電荷阻止層を設けない構成である。
さらに、電荷阻止層を設けない構成でも、赤色の有機ＥＬ素子３Ｒ、青色の有機ＥＬ素子３Ｂを効率よく発光させるために、赤色発光層１３Ｒ、青色発光層１３Ｂ、緑色発光層１３Ｇの構成を工夫している。すなわち、本実施形態では、赤色発光層１３Ｒ、青色発光層１３Ｂ、緑色発光層１３ＧのそれぞれのＬＵＭＯ（最低空軌道）準位エネルギーあるいはＨＯＭＯ（最高被占軌道）準位エネルギーが関係式（１）及び（２）を満たしている。
｜ＨＯＭＯ１｜＞｜ＨＯＭＯ２｜ ・・・（１）
｜ＬＵＭＯ１｜＜｜ＬＵＭＯ３｜ ・・・（２）
ここで、ＬＵＭＯ１、ＨＯＭＯ１はそれぞれ、緑色発光層１３ＧのＬＵＭＯ準位エネルギー、ＨＯＭＯ準位エネルギーを表している。また、ＨＯＭＯ２は、赤色発光層１３ＲのＨＯＭＯ準位エネルギーを表している。また、ＬＵＭＯ３は、青色発光層１３ＢのＬＵＭＯ準位エネルギーを表している。
｜ＨＯＭＯ１｜＞｜ＨＯＭＯ２｜ ・・・（１）
｜ＬＵＭＯ１｜＜｜ＬＵＭＯ３｜ ・・・（２）
ここで、ＬＵＭＯ１、ＨＯＭＯ１はそれぞれ、緑色発光層１３ＧのＬＵＭＯ準位エネルギー、ＨＯＭＯ準位エネルギーを表している。また、ＨＯＭＯ２は、赤色発光層１３ＲのＨＯＭＯ準位エネルギーを表している。また、ＬＵＭＯ３は、青色発光層１３ＢのＬＵＭＯ準位エネルギーを表している。
なお、緑色発光層１３ＧのＬＵＭＯ準位エネルギー、ＨＯＭＯ準位エネルギーとは、緑色発光層１３Ｇが発光材料のみからなる場合は、その発光材料のＬＵＭＯ準位エネルギー、ＨＯＭＯ準位エネルギーのことである。また、緑色発光層１３Ｇがホスト材料と発光ドーパント材料を含む場合は、ホスト材料のＬＵＭＯ準位エネルギー、ＨＯＭＯ準位エネルギーが緑色発光層１３ＧのＬＵＭＯ準位エネルギー、ＨＯＭＯ準位エネルギーである。赤色発光層１３ＲのＨＯＭＯ準位エネルギー、青色発光層１３ＢのＬＵＭＯ準位エネルギーも同様に定義される。
図２（ａ）は、関係式（１）を満たす赤色発光層１３Ｒと緑色発光層１３Ｇのエネルギーバンドを示している。このように、緑色発光層１３ＧのＨＯＭＯ１の絶対値が赤色発光層１３ＲのＨＯＭＯ２の絶対値よりも大きい（｜ＨＯＭＯ１｜＞｜ＨＯＭＯ２｜）。よって、赤色発光層１３Ｒと緑色発光層１３Ｇとの界面にエネルギー障壁が形成され、このエネルギー障壁によって、赤色発光層１３Ｒから緑色発光層１３Ｇ（コモン発光層）への正孔の移動がブロックされる。この結果、赤色発光層１３Ｒで正孔と電子が効率よく再結合し、その再結合エネルギーを赤色発光層１３Ｒの発光に利用することが可能になる。
図２（ｂ）は、関係式（２）を満たす緑色発光層１３Ｇと青色発光層１３Ｂのエネルギーバンドを示している。このように、緑色発光層１３ＧのＬＵＭＯ１の絶対値が青色発光層１３ＢのＬＵＭＯ３の絶対値よりも小さい（｜ＬＵＭＯ１｜＜｜ＬＵＭＯ３｜）。よって、緑色発光層１３Ｇと青色発光層１３Ｂとの界面にエネルギー障壁が形成され、このエネルギー障壁によって、青色発光層１３Ｂから緑色発光層１３Ｇ（コモン発光層）への電子の移動がブロックされる。この結果、青色発光層１３Ｂで正孔と電子が効率よく再結合し、その再結合エネルギーを青色発光層１３Ｂの発光に利用することが可能になる。
このように、上記の関係式を満たすことによって、赤色の有機ＥＬ素子３Ｒではコモン発光層への正孔漏れが防止され、青色の有機ＥＬ素子３Ｂではコモン発光層への電子漏れが防止されることで、有機ＥＬ素子３Ｒ，３Ｇを効率よく発光させることができる。なお、コモン発光層と称してはいるが、赤色の有機ＥＬ素子３Ｒおよび青色の有機ＥＬ素子３Ｂにおいては、コモン発光層は発光しない。本発明において、発光しないとは、全く発光しない、あるいは視認されない程度の強度でしか発光しないことをいう。
本実施形態の他の例として、図３に示したような、赤色発光層１３Ｒが緑色発光層１３Ｇの陰極１５側に形成され、青色発光層１３Ｂが陽極１１側に形成された構成でもよい。この場合には、赤色発光層１３ＲのＬＵＭＯ準位エネルギーをＬＵＭＯ３とし、赤色発光層１３Ｒと緑色発光層１３ＧのＬＵＭＯ準位エネルギーの関係が、関係式（２）を満たすようにすればよい。さらに、青色発光層１３ＢのＨＯＭＯ準位エネルギーをＨＯＭＯ１とし、青色発光層１３Ｂと緑色発光層１３ＧのＨＯＭＯ準位エネルギーの関係が、関係式（１）を満たすようにすればよい。
また、本実施形態では、コモン発光層として緑色発光層１３Ｇを例に挙げたが、特にこれに限定されるものではない。コモン発光層として、青色発光層１３Ｂや赤色発光層１３Ｒなどの他の色の発光層を適用することもできる。例えば、青色発光層１３Ｂをコモン発光層とし、赤色発光層１３Ｒをコモン発光層の陽極１１側、緑色発光層１３Ｇをコモン発光層の陰極１５側に形成する場合には、以下のようにすればよい。すなわち、青色発光層１３ＢのＬＵＭＯ準位エネルギー、ＨＯＭＯ準位エネルギーをそれぞれ、ＬＵＭＯ１、ＨＯＭＯ１とし、緑色発光層１３ＧのＬＵＭＯ準位エネルギーＬＵＭＯ３とをする。そして、赤色発光層１３Ｒと青色発光層１３ＢのＨＯＭＯ準位エネルギーの関係が関係式（１）を満たし、緑色発光層１３Ｇと青色発光層１３ＢのＬＵＭＯ準位エネルギーの関係が関係式（２）を満たすように構成すればよい。
本実施形態は、基板１０側から陽極１１、正孔輸送層１２、発光層、電子輸送層１４、陰極１５の順で積層されているが、逆の構成、つまり、基板１０側から陰極１５、電子輸送層１４、発光層、正孔輸送層１２、陽極１１の順で積層されていてもよい。
また、本発明の表示装置は、基板１０側から有機ＥＬ素子の光が出射されるボトムエミッション型の表示装置でもいいし、基板１０とは反対側から有機ＥＬ素子の光が出射されるトップエミッション型の表示装置であってもよい。
次に、各部材に関して具体的に説明する。
基板１０は、ガラス、プラスチック等の絶縁性の基板や、シリコン基板などを用いることができる。また、基板１０は、トランジスタやＭＩＭ素子等のスイッチング素子が上記の絶縁性の基板等に形成されていてもよい。また、その場合には、基板１０には、スイッチング素子の凹凸を平坦化するための平坦化膜を有していてもよい。
陽極１１および陰極１５は、酸化錫、酸化インジウム、酸化インジウム錫、酸化インジウム亜鉛などの透明酸化物導電層や、Ａｌ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ａｕ，Ｍｇ，Ｃｓなどの金属単体やそれらの合金からなる金属層などを用いることができる。さらには、陽極１１および陰極１５は、透明酸化物導電層と金属層の積層膜や、複数の金属層の積層膜で構成されていてもよい。
正孔輸送層１２は、正孔注入性、正孔輸送性を備える有機化合物の単層又は複数の層からなる。一方、電子輸送層１４は、電子注入性、電子輸送性を備える有機化合物の単層又は複数の層からなる。また、必要に応じて、正孔輸送層１２として、発光層から陽極１１側に電子が移動するのを抑制するために、電子阻止層を設けることもできる。また、電子輸送層１４として、正孔阻止層を設けることもできる。また、正孔輸送層１２、電子輸送層１４として、発光層で発生した励起子の拡散を抑制するための励起子阻止層を設けることもできる。なお、正孔輸送層１２と電子輸送層１４は、必須ではなく、有機ＥＬ素子の構成によってはなくてもよい。
発光層としては、特に制限はなく公知の材料を適用することが可能である。また、発光層は、発光材料のみで構成されていてもよいし、発光ドーパント材料とホスト材料との混合層であってもよい。また、発光層は、ホスト材料と発光ドーパント材料の他に、アシストドーパント材料を含んでいてもよい。また、本発明において、ホスト材料とは、発光層内の成分のうち最も重量成分が多い材料のことをいう。また、発光材料、発光ドーパント材料は、蛍光材料、燐光材料のどちらでもよい。
本実施形態では、コモン発光層として緑色発光層１３Ｇを配置しており、緑色発光層１３Ｇは関係式（１）及び（２）を満たすことから、ワイドバンドギャップな材料が緑色発光層１３Ｇのホスト材料あるいは発光材料として緑色発光層１３Ｇ内に含まれていることが好ましい。ワイドバンドギャップな材料は、緑色の燐光発光材料を発光ドーパント材料として用いる場合に組み合わされるホスト材料が挙げられる。
絶縁層２０としては、アクリル樹脂や、ポリイミド樹脂などの樹脂材料、窒化珪素などの無機材料を用いることができ、また樹脂材料と無機材料との積層膜も用いることができる。また、絶縁層２０は必須ではなく、陽極１１と陰極１５とがショートしない構成であればなくてもよい。
封止キャップ３０としては、ガラスやプラスチックなどのキャップ上の部材を用いることができる。また、封止キャップ３０は、例えばガラス板などの板状の部材と、この部材と基板１０とを接着するために表示領域２の周囲に配置されたシール剤と、で構成されてもよい。また、封止キャップ３０と有機ＥＬ素子の陰極１５との間の空間は、窒素やアルゴン等のガスが封入されていてもよいし、アクリル樹脂などの樹脂材料で充填されていてもよい。
有機ＥＬ素子を封止する構成であればどんなものでもよく、封止キャップ３０の代わりに、有機ＥＬ素子の陰極１５上に、窒化珪素や酸化珪素、酸化アルミナなどの無機材料からなる封止膜が配置された構成でもよい。さらに封止膜は、２層以上の無機材料からなる積層膜で構成されていてもよし、無機材料と樹脂材料の積層膜で構成されていてもよい。
本発明の表示装置としては、テレビ受像機、パーソナルコンピュータの表示部に用いられる。他には、デジタルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置の表示部や電子ビューファインダに用いられてもよい。撮像装置は、撮像するための撮像光学系やＣＭＯＳセンサなどの撮像素子をさらに有している。
また、本実施形態の表示装置は、携帯電話の表示部、携帯ゲーム機の表示部等に用いられてもよいし、さらには、携帯音楽再生装置の表示部、携帯情報端末（ＰＤＡ）の表示部、カーナビゲーションシステムの表示部に用いられてもよい。
本実施例におけるＨＯＭＯ（最高被占軌道）準位エネルギーは、光電子分光法（ＡＣ−２ 理研機器製）を用いて測定した。また、ＬＵＭＯ（最低空軌道）準位エネルギーは、ＨＯＭＯ準位エネルギーから紫外・可視分光法（ＵＶ／ＶＩＳ Ｖ−５６０ 日本分光製）を用いて測定した吸収スペクトルの吸収端から求めたバンドギャップを差し引いて算出した。
（実施例１）
図１に示す構成の表示装置を作製した。本実施例は、第１の実施形態に対応している。また、本実施例は、基板１０側の面から光を取り出すボトムエミッション型の表示装置である。
図１に示す構成の表示装置を作製した。本実施例は、第１の実施形態に対応している。また、本実施例は、基板１０側の面から光を取り出すボトムエミッション型の表示装置である。
まず、ガラス基板上に低温ポリシリコンＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を形成し、その上に窒化珪素からなる層間絶縁膜とアクリル樹脂からなる平坦化膜を形成して、図１（ａ）に示す基板１０を作製した。この基板１０上にＩＴＯ膜をスパッタリング法にて１００ｎｍの厚さで形成した。続いて、ＩＴＯ膜を画素毎にパターニングして陽極１１を形成した。
陽極１１の上にアクリル樹脂をスピンコートで形成し、アクリル樹脂をリソグラフィ法によりパターニングして絶縁層２０を形成した。次に、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で超音波洗浄して煮沸洗浄後に乾燥した。さらに、ＵＶ／オゾン洗浄した後、以下の有機化合物層を真空蒸着法により下記の構成で成膜した。
まず、表示領域２の全体に化合物１を６０ｎｍの厚さで蒸着して、共通の正孔輸送層１２を成膜した。次に、表示領域２の全体に化合物２を１０ｎｍの厚さで蒸着して、共通の電子阻止層を成膜した（不図示）。
次に、赤色の有機ＥＬ素子３Ｒの画素に対応する位置に、化合物３で表されるホスト材料と化合物４で表される赤色発光ドーパント材料とを共蒸着（体積比９９：１）して、膜厚２０ｎｍの赤色発光層１３Ｒをマスクで成膜した。
次に、化合物５で表されるホスト材料と化合物６で表される緑色発光ドーパント材料とを共蒸着（体積比９０：１０）して、膜厚２０ｎｍの緑色発光層１３Ｇを表示領域２の全面にわたって成膜した。
次に、青色の有機ＥＬ素子３Ｂの画素に対応する位置に、化合物７で表されるホスト材料と化合物８で表される青色発光ドーパント材料とを共蒸着（体積比９５：５）して、膜厚２０ｎｍの青色発光層１３Ｂをマスクで成膜した。
なお、赤色発光層１３Ｒのホスト材料である化合物３のＨＯＭＯ準位エネルギー、ＬＵＭＯ準位エネルギーはそれぞれ、５．７７ｅＶ、２．８５ｅＶであった。また、緑色発光層１３Ｇのホスト材料である化合物５のＨＯＭＯ準位エネルギー、ＬＵＭＯ準位エネルギーはそれぞれ、５．９４ｅＶ、２．４２ｅＶであった。また、青色発光層１３Ｂのホスト材料である化合物７のＨＯＭＯ準位エネルギー、ＬＵＭＯ準位エネルギーはそれぞれ、５．７２ｅＶ、２．７７ｅＶであった。
次に、表示領域２の全体に化合物８を１０ｎｍの厚さで蒸着して、共通のホールブロック層を成膜した（不図示）。続いて、表示領域２の全体に化合物９を３０ｎｍの厚さで蒸着して、共通の電子輸送層１４を成膜した。
次に、表示領域２の全体にフッ化リチウム（ＬｉＦ）の薄膜を０．５ｎｍの厚さで蒸着し電子注入層（不図示）を形成した後、アルミニウム金属を１００ｎｍの厚さで蒸着して、陰極１５を成膜した。最後に、窒素雰囲気中のグローブボックスにおいて、乾燥剤を入れた封止キャップ３０により表示領域２の全体を封止した。
赤色発光層１３Ｒと緑色発光層１３Ｇと青色発光層１３Ｂは、関係式（１）及び（２）を満たしていた。よって、赤色の有機ＥＬ素子３Ｒと青色の有機ＥＬ素子３Ｂにおいては、コモン発光層である緑色発光層１３Ｇによってキャリア（正孔もしくは電子）が効果的にブロックされることになると考える。
このようにして得られた表示装置の特性を評価した。各画素に所望の電流を通電すると、
赤色の有機ＥＬ素子３Ｒと、緑色の有機ＥＬ素子３Ｇと、青色の有機ＥＬ素子３Ｂのそれぞれが良好な赤色発光、緑色発光、青色発光の発光特性を示した。
赤色の有機ＥＬ素子３Ｒと、緑色の有機ＥＬ素子３Ｇと、青色の有機ＥＬ素子３Ｂのそれぞれが良好な赤色発光、緑色発光、青色発光の発光特性を示した。
（比較例１）
本比較例は、緑色発光層１３Ｇの構成以外は実施例１と同様の表示装置を作製した。
本比較例は、緑色発光層１３Ｇの構成以外は実施例１と同様の表示装置を作製した。
緑色発光層１３Ｇは、化合物１１で表されるホスト材料と化合物１２で表される緑色発光ドーパント材料とを共蒸着（体積比９８：２）して、膜厚２０ｎｍに成膜した。
なお、緑色発光層１３Ｇのホスト材料である化合物１１のＨＯＭＯ準位エネルギー、ＬＵＭＯ準位エネルギーはそれぞれ、５．６４ｅＶ、２．８５ｅＶであった。
このようにして得られた表示装置の特性を評価した。各画素に所望の電流を通電すると、緑色の有機ＥＬ素子３Ｇに関しては良好な緑色発光の特性を示した。しかし、赤色の有機ＥＬ素子３Ｒと青色の有機ＥＬ素子３Ｂに関しては、単色の赤色発光と青色発光の特性が得られずに、それぞれ緑色発光の成分が混ざった不十分な発光特性を示した。
これは、本比較例においては、｜ＨＯＭＯ１｜＜｜ＨＯＭＯ２｜かつ｜ＬＵＭＯ１｜＞｜ＬＵＭＯ３｜の関係となっていたためであると考える。つまり、赤色の有機ＥＬ素子３Ｒと青色の有機ＥＬ素子３Ｂにおいて、コモン発光層へのキャリア（正孔と電子）漏れが防止されずに、赤色発光層１３Ｒおよび青色発光層１３Ｂ内で電子と正孔が効率よく再結合できなかったと考える。
（実施例２）
図３に示す構成の有機ＥＬ素子が配置された表示装置を作製した。本実施例は、第２の実施形態に対応している。また、本実施例は、基板１０とは反対側の面から光を取り出すトップエミッション型の有機ＥＬ素子である。
図３に示す構成の有機ＥＬ素子が配置された表示装置を作製した。本実施例は、第２の実施形態に対応している。また、本実施例は、基板１０とは反対側の面から光を取り出すトップエミッション型の有機ＥＬ素子である。
本実施例は、陽極１１と陰極１５の構成、各発光層の積層の構成と形成順序、電子注入層の構成が実施例１と異なっている。以下に実施例１とは異なる部分のみ説明する。
陽極１１は、アルミニウム合金とＩＴＯ膜で構成されていた。具体的には、反射電極としてアルミニウム合金を２００ｎｍの厚さで成膜した後、ＩＴＯ膜を２０ｎｍの厚さで成膜し、アルミニウム合金とＩＴＯ膜を画素毎にパターニングして形成した。
そして、正孔輸送層１２の上に、青色発光層１３Ｂ、緑色発光層１３Ｇ、赤色発光層１３Ｒの順に各発光層を形成した。
本実施例の青色発光層１３Ｂは、化合物１３で表されるホスト材料と化合物１４で表される青色発光ドーパント材料とを共蒸着（体積比９５：５）して、膜厚２０ｎｍで成膜した。
また、緑色発光層１３Ｇは、化合物１５で表されるホスト材料と上記の化合物６で表される緑色発光ドーパント材料とを共蒸着（体積比９０：１０）して、膜厚２０ｎｍで成膜した。
また、本実施例の赤色発光層１３Ｒは、化合物１６で表されるホスト材料と化合物１７で表される赤色発光ドーパント材料とを共蒸着（体積比９６：４）して、膜厚２０ｎｍで成膜した。
なお、青色発光層１３Ｂのホスト材料である化合物１３のＨＯＭＯ準位エネルギー、ＬＵＭＯ準位エネルギーはそれぞれ、５．６８ｅＶ、２．７４ｅＶであった。また、緑色発光層１３Ｇのホスト材料である化合物１５のＨＯＭＯ準位エネルギー、ＬＵＭＯ準位エネルギーはそれぞれ、５．９９ｅＶ、２．５３ｅＶであった。また、赤色発光層１３Ｇのホスト材料である化合物１６のＨＯＭＯ準位エネルギー、ＬＵＭＯ準位エネルギーはそれぞれ、５．７７ｅＶ、２．７７ｅＶであった。
電子注入層（不図示）は、電子輸送層１４の上に、上記の化合物９と炭酸セシウムをセシウム濃度が８．３ｗｔ％となるように共蒸着して厚さ６０ｎｍで成膜した。
陰極１５は、電子注入層の上に、スパッタリング法によりＩＺＯ膜を３０ｎｍの厚さで成膜した。
赤色発光層１３Ｒと緑色発光層１３Ｇと青色発光層１３Ｂは、関係式（１）及び（２）を満たしていた。よって、赤色の有機ＥＬ素子３Ｒと青色の有機ＥＬ素子３Ｂにおいては、コモン発光層である緑色発光層１３Ｇによってキャリア（正孔もしくは電子）が効果的にブロックされることになると考える。
このようにして得られた表示装置の特性を評価した。各画素に所望の電流を通電すると、
赤色の有機ＥＬ素子３Ｒと、緑色の有機ＥＬ素子３Ｇと、青色の有機ＥＬ素子３Ｂのそれぞれが良好な赤色発光、緑色発光、青色発光の発光特性を示した。
赤色の有機ＥＬ素子３Ｒと、緑色の有機ＥＬ素子３Ｇと、青色の有機ＥＬ素子３Ｂのそれぞれが良好な赤色発光、緑色発光、青色発光の発光特性を示した。
（比較例２）
本比較例は、緑色発光層１３Ｇの構成以外は実施例２と同様の表示装置を作製した。
本比較例は、緑色発光層１３Ｇの構成以外は実施例２と同様の表示装置を作製した。
緑色発光層１３Ｒは、比較例１の緑色発光層１３Ｇと同じ構成であった。
このようにして得られた表示装置の特性を評価した。各画素に所望の電流を通電すると、緑色の有機ＥＬ素子３Ｇと青色の有機ＥＬ素子３Ｂに関しては良好な緑色発光と青色発光の特性を示した。しかし、赤色の有機ＥＬ素子３Ｒに関しては、単色の赤色発光の特性が得られずに、緑色発光の成分が混ざった不十分な発光特性を示した。
これは、本比較例においては、｜ＨＯＭＯ１｜＜｜ＨＯＭＯ２｜かつ｜ＬＵＭＯ１｜＞｜ＬＵＭＯ３｜の関係となっていたためであると考える。つまり、赤色の有機ＥＬ素子３Ｒと青色の有機ＥＬ素子３Ｂにおいて、コモン発光層へのキャリア（正孔と電子）漏れが防止されずに、赤色発光層１３Ｒおよび青色発光層１３Ｂ内で電子と正孔が効率よく再結合できなかったと考える。
３Ｒ 赤色の有機ＥＬ素子
３Ｇ 緑色の有機ＥＬ素子
３Ｂ 青色の有機ＥＬ素子
１１ 陽極
１３Ｒ 赤色発光層
１３Ｇ 緑色発光層
１３Ｂ 青色発光層
１５ 陰極
３Ｇ 緑色の有機ＥＬ素子
３Ｂ 青色の有機ＥＬ素子
１１ 陽極
１３Ｒ 赤色発光層
１３Ｇ 緑色発光層
１３Ｂ 青色発光層
１５ 陰極
Claims (1)
- 第１の色を発する第１の有機ＥＬ素子と、前記第１の色とは異なる第２の色を発する第２の有機ＥＬ素子と、前記第１の色と第２の色とは異なる第３の色を発する第３の有機ＥＬ素子と、を有し、前記有機ＥＬ素子は、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間にある発光層とを備えている表示装置であって、
前記第１の有機ＥＬ素子の第１の発光層は、前記第２の有機ＥＬ素子と前記第３の有機ＥＬ素子に共通に形成されており、
前記第２の有機ＥＬ素子の第２の発光層は、前記第１の発光層に接しかつ、前記第１の発光層よりも前記陽極側に形成されており、
前記第３の有機ＥＬ素子の第３の発光層は、前記第１の発光層に接しかつ、前記第１の発光層よりも前記陰極側に形成されており、
前記第１の発光層と前記第２の発光層と前記第３の発光層とは、下記の関係式（Ａ）及び（Ｂ）を満たすように構成されていることを特徴とする表示装置。
｜ＨＯＭＯ１｜＞｜ＨＯＭＯ２｜ ・・・（Ａ）
｜ＬＵＭＯ１｜＜｜ＬＵＭＯ３｜ ・・・（Ｂ）
ここで、ＬＵＭＯ１、ＨＯＭＯ１はそれぞれ、前記第１の発光層のＬＵＭＯ準位エネルギー、ＨＯＭＯ準位エネルギーを表し、ＨＯＭＯ２は前記第２の発光層のＨＯＭＯ準位エネルギーを表し、ＬＵＭＯ３は前記第３の発光層のＬＵＭＯ準位エネルギーを表している。
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|---|---|---|---|---|
| US10032987B2 (en) * | 2013-06-11 | 2018-07-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Organic light emitting element |
-
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