JP4854279B2 - 有機ｅｌ表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置及びその製造方法に関する。

有機ＥＬ素子は、有機ＥＬ表示装置の主要部である。この有機ＥＬ素子には、高輝度化及び長寿命化が要求されている。そのため、このような要望に応える技術が数多く提案されている。例えば特許文献１には、発光層の材料として発光材料と電荷輸送材料との混合物を使用すると共に、この発光層中に発光材料の濃度勾配を形成することが記載されている。
特開２００４−２４１１８８号公報

本発明の目的は、有機ＥＬ素子を高輝度化及び長寿命化することにある。

本発明の第１側面によると、基板とその上に配置されると共に発光色が互いに異なる第１乃至第３有機ＥＬ素子とを具備し、前記第１乃至第３有機ＥＬ素子の各々は、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に介在した有機物からなる発光層と、前記発光層と前記陽極との間に介在した有機物からなる正孔輸送層とを具備し、前記陽極は前記基板と前記陰極との間に介在し、前記正孔輸送層は、第１有機物層と、前記第１有機物層を挟んで前記基板と向き合うと共に前記第１有機物層よりも正孔移動度が大きい第２有機物層とを含み、前記第１乃至第３有機ＥＬ素子は、前記正孔輸送層の厚さが互いに異なっており且つ前記第１有機物層の厚さが互いに等しく、前記第１乃至第３有機ＥＬ素子は、前記第１有機物層の組成及び結晶性が互いに等しく且つ前記第２有機物層の組成及び結晶性が互いに等しく、前記第１乃至第３有機ＥＬ素子の各々において、前記第１及び第２有機物層は組成が互いに等しく、前記第１有機物層は多結晶又は微結晶であり且つ前記第２有機物層はアモルファスであるか又は前記第１及び第２有機物層のうち第１有機物層に亀裂が設けられていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置が提供される。

本発明の第２側面によると、基板の上方に第１乃至第３陽極を形成する工程と、前記第１乃至第３陽極から正孔が供給される第１有機物層を、前記第１乃至第３陽極の位置で互いに等しい厚さを有するように成膜する工程と、前記第１有機物層に亀裂を生じさせるか又は前記第１有機物層をアモルファスから多結晶又は微結晶へと変化させて移動度を低下させる工程と、その後、前記第１有機物層上に、第２有機物層を、前記第１乃至第３陽極の位置で互いに異なる厚さを有するように形成する工程と、前記第２有機物層から正孔が供給される発光層を形成する工程と、前記発光層に電子を供給する陰極を形成して、前記第１乃至第３陽極にそれぞれ対応し且つ発光色が互いに異なる第１乃至第３有機ＥＬ素子を得る工程とを含むことを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法が提供される。

本発明によると、有機ＥＬ素子の高輝度化及び長寿命化が可能となる。

以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同様又は類似する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の一態様に係る表示装置を概略的に示す平面図である。図２は、図１の表示装置に採用可能な構造の一例を概略的に示す部分断面図である。なお、図２では、表示装置を、その表示面，すなわち前面又は光出射面，が下方を向き、背面が上方を向くように描いている。

図１の表示装置は、アクティブマトリクス型駆動方式を採用した下面発光型の有機ＥＬ表示装置である。この有機ＥＬ表示装置は、後述するように、表示色が互いに異なる画素ＰＸ１乃至ＰＸ３を含んでいる。

この有機ＥＬ表示装置は、アレイ基板ＡＳと、封止基板ＣＳと、映像信号線ドライバＸＤＲと、走査信号線ドライバＹＤＲとを含んでいる。

アレイ基板ＡＳは、例えば、ガラス基板などの基板ＳＵＢを含んでいる。
基板ＳＵＢ上には、図２に示すように、アンダーコート層ＵＣとして、例えば、ＳｉＮ_x層とＳｉＯ_x層とが順次積層されている。

アンダーコート層ＵＣ上には、例えばソース及びドレインが形成されたポリシリコン層である半導体層ＳＣ、例えばＴＥＯＳ（tetraethyl orthosilicate）などを用いて形成され得るゲート絶縁膜ＧＩ、及び例えばＭｏＷなどからなるゲートＧＥが順次積層されており、それらは電界効果トランジスタであるトップゲート型の薄膜トランジスタを構成している。この例では、これら薄膜トランジスタは、ｐチャネル薄膜トランジスタであり、図１の駆動制御素子ＤＲ及びスイッチＳＷａ乃至ＳＷｃとして利用している。

ゲート絶縁膜ＧＩ上には、図１に示す走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２と、図示しない下部電極とがさらに配置されている。走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２並びに下部電極は、ゲートＧＥと同一の工程で形成可能である。

走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２は、図１に示すように、各々が画素ＰＸ１乃至ＰＸ３の行方向（Ｘ方向）に延びており、画素ＰＸ１乃至ＰＸ３の列方向（Ｙ方向）に交互に配列している。これら走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２は、走査信号線ドライバＹＤＲに接続されている。

下部電極は、駆動制御素子ＤＲのゲートに接続されている。下部電極は、後述するキャパシタＣの一方の電極として利用する。

ゲート絶縁膜ＧＩ、ゲートＧＥ、走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２、並びに下部電極は、図２に示す層間絶縁膜ＩＩで被覆されている。層間絶縁膜ＩＩは、例えばプラズマＣＶＤ法などにより成膜されたＳｉＯ_xなどからなる。この層間絶縁膜ＩＩのうち下部電極上の部分は、キャパシタＣの誘電体層として利用する。

層間絶縁膜ＩＩ上には、図２に示すソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥ、図１に示す映像信号線ＤＬ、電源線ＰＳＬ、並びに図示しない上部電極が配置されている。これらは、同一工程で形成可能であり、例えば、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏの三層構造を有している。

ソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥは、層間絶縁膜ＩＩに設けられたコンタクトホールを介して薄膜トランジスタのソース及びドレインに電気的に接続されている。

映像信号線ＤＬは、図１に示すように、各々がＹ方向に延びており、Ｘ方向に配列している。これら映像信号線ＤＬの各々の一端は、映像信号線ドライバＸＤＲに接続されている。

電源線ＰＳＬは、この例では、各々がＹ方向に延びており、Ｘ方向に配列している。また、この例では、電源線ＰＳＬは、映像信号線ドライバＸＤＲに接続されている。

上部電極は、電源線ＰＳＬに接続されている。上部電極は、キャパシタＣの他方の電極として利用する。

ソース電極ＳＥ、ドレイン電極ＤＥ、映像信号線ＤＬ、電源線ＰＳＬ、及び上部電極は、図２に示すパッシベーション膜ＰＳで被覆されている。パッシベーション膜ＰＳは、例えばＳｉＮ_xなどからなる。

パッシベーション膜ＰＳ上には、平坦化層ＬＬが形成されている。平坦化層ＬＬは、例えば硬質樹脂からなる。

平坦化層ＬＬ上では、スイッチＳＷａに対応して画素電極ＰＥが配列している。画素電極ＰＥは、この例では光透過性の陽極である。画素電極ＰＥは、平坦化層ＬＬ及びパッシベーション膜ＰＳに設けた貫通孔を介して、スイッチＳＷａのドレイン電極ＤＥに接続されている。

平坦化層ＬＬ上には、さらに、図２に示す隔壁絶縁層ＰＩが形成されている。隔壁絶縁層ＰＩには、画素電極ＰＥに対応した位置に貫通孔が設けられているか、或いは、画素電極ＰＥが形成する列又は行に対応した位置にスリットが設けられている。ここでは、一例として、隔壁絶縁層ＰＩには、画素電極ＰＥに対応した位置に貫通孔が設けられていることとする。

隔壁絶縁層ＰＩは、例えば、有機絶縁層である。隔壁絶縁層ＰＩは、例えば、フォトリソグラフィ技術を用いて形成することができる。

画素電極ＰＥ上には、発光層を含んだ活性層ＡＬが配置されている。活性層ＡＬは、発光層と正孔輸送層とを含んでいる。

隔壁絶縁層ＰＩ及び活性層ＡＬは、前面電極である対向電極ＣＥで被覆されている。対向電極ＣＥは、画素ＰＸ１乃至ＰＸ３間で互いに接続された共通電極であり、この例では光反射性の陰極である。対向電極ＣＥは、例えば、パッシベーション膜ＰＳと平坦化層ＬＬと隔壁絶縁層ＰＩとに設けられたコンタクトホールを介して、映像信号線ＤＬと同一の層上に形成された電極配線（図示せず）に電気的に接続されている。各々の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、画素電極ＰＥ、活性層ＡＬ及び対向電極ＣＥで構成されている。

これら有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、光共振器（マイクロキャビティ構造）を構成している。この例では、活性層ＡＬが放出した光が平坦化層ＬＬと対向電極ＣＥとの間で繰り返し反射干渉する構成を採用している。

画素ＰＸ１が含む有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、画素ＰＸ２が含む有機ＥＬ素子ＯＬＥＤと比較して、平坦化層ＬＬと対向電極ＣＥとの間の光路長がより短い。画素ＰＸ３が含む有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、画素ＰＸ２が含む有機ＥＬ素子ＯＬＥＤと比較して、平坦化層ＬＬと対向電極ＣＥとの間の光路長がより長い。ここでは、一例として、画素ＰＸ１乃至ＰＸ３間で後述する正孔輸送層の厚さを異ならしめることにより、先の光路長の相違を生じさせている。

この例では、画素ＰＸ１は、画素ＰＸ３と比較して、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが法線方向に放出する最大強度の光の波長λ_resがより長い。また、この例では、画素ＰＸ２は、画素ＰＸ２と比較して、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが法線方向に放出する最大強度の光の波長λ_resがより短い。例えば、画素ＰＸ１が含む有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの波長λ_resは赤色光の波長範囲内にあり、画素ＰＸ２が含む有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの波長λ_resは青色光の波長範囲内にあり、画素ＰＸ３が含む有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの波長λ_resは緑色光の波長範囲内にある。

画素ＰＸ１乃至ＰＸ３の各々が含む画素回路は、この例では、駆動制御素子（駆動トランジスタ）ＤＲと、出力制御スイッチＳＷａと、映像信号供給制御スイッチＳＷｂと、ダイオード接続スイッチＳＷｃと、キャパシタＣとを含んでいる。上記の通り、この例では、駆動制御素子ＤＲ及びスイッチＳＷａ乃至ＳＷｃはｐチャネル薄膜トランジスタである。また、この例では、映像信号供給制御スイッチＳＷｂとダイオード接続スイッチＳＷｃとは、駆動制御素子ＤＲのドレインと映像信号線ＤＬと駆動制御素子ＤＲのゲートとの接続状態を、それらが互いに接続された第１状態と、それらが互いから遮断された第２状態との間で切り替えるスイッチ群を構成している。

駆動制御素子ＤＲと出力制御スイッチＳＷａと有機ＥＬ素子ＯＬＥＤとは、第１電源端子ＮＤ１と第２電源端子ＮＤ２との間で、この順に直列に接続されている。この例では、第１電源端子ＮＤ１は高電位電源端子であり、第２電源端子ＮＤ２は低電位電源端子である。

出力制御スイッチＳＷａのゲートは、走査信号線ＳＬ１に接続されている。映像信号供給制御スイッチＳＷｂは映像信号線ＤＬと駆動制御素子ＤＲのドレインとの間に接続されており、そのゲートは走査信号線ＳＬ２に接続されている。ダイオード接続スイッチＳＷｃは駆動制御素子ＤＲのゲートとドレインとの間に接続されており、そのゲートは走査信号線ＳＬ２に接続されている。

キャパシタＣは、駆動制御素子ＤＲのゲートと定電位端子ＮＤ１’との間に接続されている。定電位端子ＮＤ１’は、例えば第１電源端子ＮＤ１に接続する。

封止基板ＣＳは、対向電極ＣＥと向き合っている。封止基板ＣＳは、例えば、ガラス基板である。

アレイ基板ＡＳと封止基板ＣＳとの間には、枠形状のシール層ＳＳが介在している。シール層ＳＳはアレイ基板ＡＳと封止基板ＣＳとの間に密閉空間を形成しており、この密閉空間は不活性ガスで満たされている。なお、先の密閉空間には、不活性ガスを充填する代わりに、エポキシ樹脂などの樹脂を充填してもよい。この場合、対向電極ＣＥ上には、ＳｉＮ_xなどからなるバリア層を形成してもよい。

映像信号線ドライバＸＤＲ及び走査信号線ドライバＹＤＲは、この例では、アレイ基板ＡＳ上に配置されている。すなわち、この例では、映像信号線ドライバＸＤＲ及び走査信号線ドライバＹＤＲをＣＯＧ（chip on glass）実装している。映像信号線ドライバＸＤＲ及び走査信号線ドライバＹＤＲは、ＣＯＧ実装する代わりに、ＴＣＰ（tape carrier package）実装してもよい。

この有機ＥＬ表示装置で画像を表示する場合、例えば、走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２の各々を線順次駆動する。そして、或る行の画素ＰＸ１乃至ＰＸ３に映像信号を書き込む書込期間では、まず、走査信号線ドライバＹＤＲから、先の画素ＰＸ１乃至ＰＸ３が接続された走査信号線ＳＬ１にスイッチＳＷａを開く（ＯＦＦ）走査信号を電圧信号として出力し、続いて、先の画素ＰＸ１乃至ＰＸ３が接続された走査信号線ＳＬ２にスイッチＳＷｂ及びＳＷｃを閉じる（ＯＮ）走査信号を電圧信号として出力する。この状態で、映像信号線ドライバＸＤＲから、先の画素ＰＸ１乃至ＰＸ３が接続された映像信号線ＤＬに映像信号を電流信号としてそれぞれ出力し、駆動制御素子ＤＲのゲート−ソース間電圧を、先の映像信号に対応した大きさに設定する。その後、走査信号線ドライバＹＤＲから、先の画素ＰＸ１乃至ＰＸ３が接続された走査信号線ＳＬ２にスイッチＳＷｂ及びＳＷｃを開く（ＯＦＦ）走査信号を電圧信号として出力し、続いて、先の画素ＰＸ１乃至ＰＸ３が接続された走査信号線ＳＬ１にスイッチＳＷａを閉じる（ＯＮ）走査信号を電圧信号として出力する。

スイッチＳＷａを閉じ（ＯＮ）ている有効表示期間では、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤには、駆動制御素子ＤＲのゲート−ソース間電圧に対応した大きさの駆動電流が流れる。有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、駆動電流の大きさに対応した輝度で発光する。

この有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤに以下の構造を採用している。
図３乃至図５は、図２の構造を拡大して示す部分断面図である。具体的には、図３は画素ＰＸ１の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを示し、図４は画素ＰＸ２の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを示し、図５は画素ＰＸ３の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを示している。なお、図３乃至図５では、基板ＳＵＢ及び有機ＥＬ素子ＯＬＥＤのみを描き、他の部材は省略している。

図３乃至図５に示すように、画素ＰＸ１乃至ＰＸ３の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、陽極ＡＮＤと、陰極ＣＴＤと、発光層ＥＭＴと、正孔輸送層ＨＴＬと、正孔注入層ＨＩＬと、電子輸送層ＥＴＬと、電子注入層ＥＩＬとを含んでいる。この例では、図２の画素電極ＰＥ及び対向電極ＣＥは、それぞれ、図３乃至図５の陽極ＡＮＤ及び陰極ＣＴＤに対応している。また、この例では、図２の活性層ＡＬは、図３乃至図５の正孔注入層ＨＩＬと正孔輸送層ＨＴＬと発光層ＥＭＴと電子輸送層ＥＴＬと電子注入層ＥＩＬとの積層体に対応している。なお、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、正孔ブロッキング層などをさらに含むことができる。

陽極ＡＮＤと陰極ＣＴＤとは向き合っている。陽極ＡＮＤ及び陰極ＣＴＤは、例えば、無機物からなる。典型的には、陽極ＡＮＤは、陰極ＣＴＤと比較して仕事関数がより大きい。陽極ＡＮＤの材料としては、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）を使用することができる。陰極ＣＴＤの材料としては、例えば、アルミニウムを使用することができる。

発光層ＥＭＴは、陽極ＡＮＤと陰極ＣＴＤとの間に介在している。発光層ＥＭＴは、有機物からなる層であって、例えば、ホスト材料とドーパントとを含んだ混合物からなる。ホスト材料としては、例えば、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム（Ａｌｑ₃）を使用することができる。ドーパントとしては、例えば、クマリンを使用することができる。画素ＰＸ１乃至ＰＸ３の発光層ＥＭＴは、組成が互いに異なっているか又は組成及び厚さが互いに異なっている。

正孔輸送層ＨＴＬは、陽極ＡＮＤと発光層ＥＭＴとの間に介在している。正孔輸送層ＨＴＬは有機物からなり、そのイオン化エネルギーは、典型的には、陽極ＡＮＤの仕事関数と発光層ＥＭＴのイオン化エネルギーとの間にある。

正孔輸送層ＨＴＬは、正孔移動度が互いに異なる複数の有機物層を含んでいる。図３では、正孔輸送層ＨＴＬは、第１有機物層ＨＴＬ１及び第２有機物層ＨＴＬ２を含んでいる。

典型的には、画素ＰＸ１乃至ＰＸ３の第１有機物層ＨＴＬ１は結晶性及び組成が互いに等しく、画素ＰＸ１乃至ＰＸ３の第２有機物層ＨＴＬ２は結晶性及び組成が互いに等しい。また、典型的には、画素ＰＸ１乃至ＰＸ３の各々において、第１有機物層ＨＴＬ１と第２有機物ＨＴＬ２とは組成が互いに等しく且つ正孔移動度が互いに異なっている。有機物層ＨＴＬ１及びＨＴＬ２の材料としては、例えば、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）及びＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（α−ＮＰＤ）を使用することができる。

正孔注入層ＨＩＬは、陽極ＡＮＤと正孔輸送層ＨＴＬとの間に介在している。正孔注入層ＨＩＬは有機物、無機物、又は有機金属化合物からなり、そのイオン化エネルギーは、典型的には、陽極ＡＮＤの仕事関数と正孔輸送層ＨＴＬのイオン化エネルギーとの間にある。典型的には、画素ＰＸ１乃至ＰＸ３の正孔注入層ＨＩＬは、組成及び厚さが互いに等しい。正孔注入層ＨＩＬの材料としては、例えば、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を使用することができる。

電子輸送層ＥＴＬは、発光層ＥＭＴと陰極ＣＴＤとの間に介在している。電子輸送層ＥＴＬは例えば有機物からなり、その電子親和力は、典型的には、発光層ＥＭＴの電子親和力と陰極ＣＴＤの仕事関数との間にある。典型的には、画素ＰＸ１乃至ＰＸ３の電子輸送層ＥＴＬは、組成及び厚さが互いに等しい。電子輸送層ＥＴＬの材料としては、例えば、Ａｌｑ₃を使用することができる。

電子注入層ＥＩＬは、電子輸送層ＥＴＬと陰極ＣＴＤとの間に介在している。電子注入層ＥＩＬは有機物、無機物、又は有機金属化合物からなり、その電子親和力は、典型的には、電子輸送層ＥＴＬの電子親和力と陰極ＣＴＤの仕事関数との間にある。典型的には、画素ＰＸ１乃至ＰＸ３の電子注入層ＥＩＬは、組成及び厚さが互いに等しい。電子注入層ＥＩＬの材料としては、例えば、弗化リチウムを使用することができる。

この有機ＥＬ表示装置は、例えば、以下の方法により製造することができる。
まず、絶縁基板ＳＵＢ上に、アンダーコート層ＵＣと、隔壁絶縁層ＰＩと、それらの間に介在した構成要素とを形成する。

次に、陽極ＡＮＤ上に、正孔注入層ＨＩＬ及び有機物層ＨＴＬ１をこの順に形成する。正孔注入層ＨＩＬ及び有機物層ＨＴＬ１の成膜には、例えば真空蒸着法を利用する。

続いて、有機物層ＨＴＬ１の正孔移動度を低下させる。例えば、基板ＳＵＢを熱処理に供する。

通常、成膜直後の有機物層ＨＴＬ１はアモルファスである。これに適当な熱処理を施すと、有機物層ＨＴＬ１は多結晶又は微結晶となる。すなわち、この熱処理によって、有機物層ＨＴＬ１中に多数の結晶粒界が生じる。

また、例えば、基板ＳＵＢ及び陽極ＡＮＤなどの熱膨張係数が有機物層ＨＴＬ１の熱膨張係数と比較して十分に大きい場合、基板ＳＵＢを加熱すると、有機物層ＨＴＬ１には面内方向に張力が加わる。その結果、有機物層ＨＴＬ１は微細な亀裂を生じる。

結晶粒界及び亀裂は、有機物層ＨＴＬ１における正孔の移動を妨げる。したがって、基板ＳＵＢを適当な熱処理に供すると、有機物層ＨＴＬ１の正孔移動度は、熱処理前と比較してより小さくなる。

有機物層ＨＴＬ１の正孔移動度は、熱処理以外の処理で低下させてもよい。例えば、基板ＳＵＢの周縁部を面内方向に引っ張ることにより、有機物層ＨＴＬ１に微細な亀裂を生じさせてもよい。なお、有機物層ＨＴＬ１に生じさせた亀裂は、有機物層ＨＴＬ２によって埋め込まれてもよく又は埋め込まれなくてもよい。

有機物層ＨＴＬ１の正孔移動度を低下させた後、有機物層ＨＴＬ１上に、有機物層ＨＴＬ２、発光層ＥＭＴ、電子輸送層ＥＴＬ、電子注入層ＥＩＬ、陰極ＣＴＤを、この順に形成する。これらの成膜には、例えば真空蒸着法を利用する。

以上のようにして、アレイ基板ＡＳを完成する。なお、電子注入層ＨＩＬの成膜を開始してから陰極ＣＴＤの成膜を完了するまでの処理は真空中で行う。

次に、封止基板ＳＳ上に、シール層ＳＳとして利用する枠形状の接着剤層を形成する。続いて、不活性ガス雰囲気中で、アレイ基板ＡＳと封止基板ＣＳとを、陰極ＣＴＤと封止基板ＣＳとが向き合い且つ接着剤層がアレイ基板ＡＳと封止基板ＣＳとの間に介在するように貼り合わせる。さらに、接着剤層を硬化させることにより、有機ＥＬ表示装置を完成する。

ところで、発光効率の向上には、発光層における電子と正孔とのキャリアバランスを最適化することが重要である。しかしながら、正孔輸送層に一般に使用される材料の正孔移動度は、電子輸送層に一般に使用される材料の電子移動度よりも１桁大きい。また、目標とする移動度を達成する材料の開発は、極めて難しい。そのため、従来の有機ＥＬ表示装置は、発光層において最適なキャリアバランスを達成できず、十分な発光効率を実現できなかった。

本態様では、正孔輸送層ＨＴＬが含む有機物層ＨＴＬ１に多数の界面を生じさせ、その正孔移動度を低下させる。したがって、本態様によると、発光層ＥＭＴにおける電子と正孔とのキャリアバランスを容易に最適化することができ、それゆえ、十分な発光効率を実現することができる。

高い発光効率を実現できれば、陽極ＡＮＤと陰極ＣＴＤとの間に印加する電圧が小さい場合であっても、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを高い輝度で発光させることができる。それゆえ、本態様によると、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの高輝度化及び長寿命化が可能である。

また、本態様で使用する正孔輸送層ＨＴＬは、有機物層ＨＴＬ１とは正孔移動度が異なる有機物層ＨＴＬ２をさらに含んでいる。それゆえ、例えば、有機物層ＨＴＬ２の厚さｄ₂と有機物層ＨＴＬ１の厚さｄ₁との比ｄ₂／ｄ₁を、正孔輸送層ＨＴＬの正孔移動度を所望値に設定するためのパラメータとして利用することができる。

加えて、本態様では、熱処理を施した有機物層ＨＴＬ２を発光層ＥＭＴと熱処理を施していない有機物層ＨＴＬ１との間に配置している。それゆえ、例えば、有機物層ＨＴＬ１の熱処理の際に有機物層ＨＴＬ１に不純物が付着したとしても、この不純物が発光層ＥＭＴ中へと拡散することなどを抑制できる。それゆえ、本態様によると、不純物の発光層ＥＭＴ中への拡散などに起因した有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの劣化を抑制できる。

典型的には、有機物層ＨＴＬ１及びＨＴＬ２の組成は同一とする。こうすると、正孔輸送層ＨＴＬが有機物層ＨＴＬ１及びＨＴＬ２を含んでいる場合と、正孔輸送層ＨＴＬを有機物層ＨＴＬ２のみで構成した場合とで、正孔移動度以外の特性をほぼ同一とすることができる。すなわち、有機物層ＨＴＬ１の組成が有機物層ＨＴＬ２の組成と同一であれば、有機物層ＨＴＬ１の追加に伴う設計変更は、不要であるか又は少なくてすむ。

しかも、有機物層ＨＴＬ１及びＨＴＬ２の組成が同一であれば、１つの成膜装置で有機物層ＨＴＬ１及びＨＴＬ２を成膜することができる。したがって、有機物層ＨＴＬ１及びＨＴＬ２の組成を同一とすると、設備コストを低減できると共に、製造が容易になる。

また、上記の通り、この有機ＥＬ表示装置では、活性層ＡＬが放出した光が平坦化層ＬＬと対向電極ＣＥとの間で繰り返し反射干渉する構成を採用している。加えて、この有機ＥＬ表示装置では、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが法線方向に放出する最大強度の光の波長，例えば共振波長，λ_resを画素ＰＸ１乃至ＰＸ３間で互いに異ならしめるべく、正孔輸送層ＨＴＬの厚さを画素ＰＸ１乃至ＰＸ３間で互いに異ならしめている。

有機物層ＨＴＬ１への熱処理の最適条件は、有機物層ＨＴＬ１の厚さに依存する。そのため、正孔輸送層ＨＴＬを有機物層ＨＴＬ１のみで構成すると共に、有機物層ＨＴＬ１の厚さを画素ＰＸ１乃至ＰＸ３間で互いに異ならしめた場合、例えば、或る熱処理条件が画素ＰＸ２の有機物層ＨＴＬ１に最適であったとしても、必ずしも、この条件が画素ＰＸ１及びＰＸ３の有機物層ＨＴＬ１に最適であるとは限らない。熱処理を最適な条件で行えない場合、正孔移動度を十分に低下させることができない、有機物層ＨＴＬ１が溶融してその膜厚が不均一になるなどの問題を生じる可能性がある。

これに対し、本態様では、有機物層ＨＴＬ１の厚さを画素ＰＸ１乃至ＰＸ３間で互いに等しくし、有機物層ＨＴＬ２の厚さを画素ＰＸ１乃至ＰＸ３間で互いに異ならしめる。有機物層ＨＴＬ１の厚さが画素ＰＸ１乃至ＰＸ３間で互いに等しければ、画素ＰＸ１及びＰＸ３の全ての有機物層ＨＴＬ１にとって最適な条件のもとで熱処理を行うことができる。また、画素ＰＸ１乃至ＰＸ３の有機物層ＨＴＬ２の厚さは熱処理とは関係なく自由に設定可能であるので、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの光学的設計も容易である。すなわち、本態様によると、画素ＰＸ１乃至ＰＸ３の全てにおいて、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを容易に高輝度化及び長寿命化することができる。

有機物層ＨＴＬ２の正孔移動度μ₂と有機物層ＨＴＬ１の正孔移動度μ₁との比μ₂／μ₁は、例えば４乃至２０の範囲内とし、典型的には１０乃至２０の範囲内とする。比μ₂／μ₁が小さい場合、発光効率を向上させる効果が小さい。また、大きな比μ₂／μ₁は、これを実現すること自体が難しい。

有機物層ＨＴＬ２の厚さｄ₂と有機物層ＨＴＬ１の厚さｄ₁との比ｄ₂／ｄ₁は、例えば７以下とし、典型的には３以下とする。比ｄ₂／ｄ₁が大きい場合、発光効率を向上させる効果が小さい。また、比ｄ₂／ｄ₁は、例えば１より大きくし、典型的には１．１以上とする。比ｄ₂／ｄ₁が小さい場合、有機物層ＨＴＬ１から発光層ＥＭＴへの不純物の拡散を抑制する効果が小さい。

以下、本発明の例について説明する。
（例１）
本例では、以下の方法により、図１に示す有機ＥＬ表示装置を製造した。

まず、基板ＳＵＢ上に、アンダーコート層ＵＣと、隔壁絶縁層ＰＩと、それらの間に介在した構成要素とを形成した。基板ＳＵＢとしてはガラス基板を使用し、陽極ＡＮＤである画素電極ＰＥにはＩＴＯを使用した。

次に、陽極ＡＮＤ上に、真空蒸着法により、正孔注入層ＨＩＬ及び有機物層ＨＴＬ１をこの順に形成した。正孔注入層ＨＩＬにはＣｕＰｃを使用した。有機物層ＨＴＬ１にはＴＰＤを使用し、その厚さｄ₁は４０ｎｍとした。

続いて、有機物層ＨＴＬ１を熱処理に供した。具体的には、基板ＳＵＢを１５０℃に加熱した。

その後、有機物層ＨＴＬ１上に、真空蒸着法により有機物層ＨＴＬ２を形成した。画素ＰＸ１乃至ＰＸ３の有機物層ＨＴＬ２にはＴＰＤを使用した。また、画素ＰＸ１が含む有機物層ＨＴＬ２の厚さｄ₂は５０ｎｍとし、画素ＰＸ２が含む有機物層ＨＴＬ２の厚さｄ₂は１００ｎｍとし、画素ＰＸ３が含む有機物層ＨＴＬ２の厚さｄ₂は１２０ｎｍとした。

次に、有機物層ＨＴＬ２上に、真空蒸着法により発光層ＥＭＴを形成した。画素ＰＸ１が含む発光層ＥＭＴにはＢＤ１０２をドープしたＢＨ-１２０（共に出光興産製）を使用し、画素ＰＸ２が含む発光層ＥＭＴにはクマリンをドープしたＡｌｑ₃を使用し、画素ＰＸ３が含む発光層ＥＭＴには、ＤＣＭをドープしたＡｌｑ₃を使用した。これら発光層ＥＭＴの厚さは３０ｎｍとした。

続いて、発光層ＥＭＴ上に、真空蒸着法により、電子輸送層ＥＴＬ、電子注入層ＥＩＬ、陰極ＣＴＤを、この順に形成した。電子輸送層ＥＴＬにはＡｌｑ₃を使用し、その厚さは３０ｎｍとした。電子注入層ＥＩＬにはＬｉＦを使用し、その厚さは１ｎｍとした。陰極ＣＴＤにはアルミニウムを使用し、その厚さは２００ｎｍとした。以上のようにして、アレイ基板ＡＳを作製した。

次に、封止基板ＳＳ上に、シール層ＳＳとして利用する枠形状の接着剤層を形成した。次いで、封止基板ＳＳ上であって接着剤層が形成する枠の内側に、乾燥剤を貼り付けた。

続いて、不活性ガス雰囲気中で、アレイ基板ＡＳと封止基板ＣＳとを、陰極ＣＴＤと封止基板ＣＳとが向き合い且つ接着剤層がアレイ基板ＡＳと封止基板ＣＳとの間に介在するように貼り合わせた。さらに、接着剤層を硬化させることにより、有機ＥＬ表示装置を完成した。

この有機ＥＬ表示装置に白色画像を表示させて発光効率を測定した。その結果、各有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの電流密度を１０ｍＡ／ｃｍ²としたときの発光効率は４．２ｃｄ／Ａであった。

（比較例１）
本例では、画素ＰＸ１乃至ＰＸ３の全てにおいて第２有機物層ＨＴＬ２を省略すると共に、画素ＰＸ１において厚さｄ₁を９０ｎｍとし、画素ＰＸ２において厚さｄ₁を１４０ｎｍとし、画素ＰＸ３において厚さｄ₁を１６０ｎｍとした。これ以外は、例１で説明したのと同様の方法により有機ＥＬ表示装置を製造した。

この有機ＥＬ表示装置に例１と同様の条件のもとで白色画像を表示させて発光効率を測定した。その結果、各有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの電流密度を１０ｍＡ／ｃｍ²としたときの発光効率は３．０ｃｄ／Ａであった。

（比較例２）
本例では、画素ＰＸ１において厚さｄ₁及び厚さｄ₂をそれぞれ２０ｎｍ及び７０ｎｍとし、画素ＰＸ２において厚さｄ₁及び厚さｄ₂をそれぞれ４０ｎｍ及び１００ｎｍとし、画素ＰＸ３において厚さｄ₁及び厚さｄ₂をそれぞれ６０ｎｍ及び１００ｎｍとした。これ以外は、例１で説明したのと同様の方法により有機ＥＬ表示装置を製造した。

この有機ＥＬ表示装置に例１と同様の条件のもとで白色画像を表示させて発光効率を測定した。その結果、各有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの電流密度を１０ｍＡ／ｃｍ²としたときの発光効率は３．５ｃｄ／Ａであった。

（例２）
本例では、例１で形成した有機物層ＨＴＬ１及びＨＴＬ２の正孔移動度μ₁及びμ₂を以下の方法により調べた。

例１で使用した基板ＳＵＢと材質及び厚さが等しいガラス基板を準備した。このガラス基板上に、スパッタリング法によりＩＴＯ層を形成した。このＩＴＯ層の厚さは、例１で形成した陽極ＡＮＤの厚さと同様とした。次に、ＩＴＯ層上に、真空蒸着法により、厚さ４０ｎｍのＴＰＤ層を形成した。続いて、基板ＳＵＢに、例１で実施したのと同様の熱処理を施した。その後、ＴＰＤ層上に、真空蒸着法によりアルミニウム層を形成した。このアルミニウム層の厚さは、例１で形成した陰極ＣＴＤの厚さと同様とした。以下、このようにして得られた試験用素子をサンプル（１）と呼ぶ。

次に、ＴＰＤ層の厚さを１２０ｎｍとし且つこれに熱処理を施さなかったこと以外は、サンプル（１）について説明したのと同様の方法により試験用素子を作製した。以下、この試験用素子をサンプル（２）と呼ぶ。

次いで、サンプル（１）及び（２）について、ＴＰＤ層の正孔移動度をタイムオブフライト法により測定した。その結果、サンプル（１）のＴＰＤ層の正孔移動度は２．０×１０^-4ｃｍ²／Ｖ・ｓであり、サンプル（２）のＴＰＤ層の正孔移動度は２．５×１０^-3ｃｍ²／Ｖ・ｓであった。この結果から、例１で製造した有機ＥＬ表示装置において、第１有機物層ＨＴＬ１の正孔移動度μ₁は２．０×１０^-4ｃｍ²／Ｖ・ｓであり、第２有機物層ＨＴＬ２の正孔移動度μ₂は２．５×１０^-3ｃｍ²／Ｖ・ｓであると推定することができる。

（例３）
本例では、例１で形成した有機物層ＨＴＬ１及びＨＴＬ２の構造を以下の方法により調べた。

まず、アルミニウム層を形成しなかったこと以外はサンプル（１）について説明したのと同様の方法により試験用素子を作製した。以下、この試験用素子をサンプル（３）と呼ぶ。次に、アルミニウム層を形成しなかったこと以外はサンプル（２）について説明したのと同様の方法により試験用素子を作製した。以下、この試験用素子をサンプル（４）と呼ぶ。

次いで、サンプル（３）及び（４）のＴＰＤ層を、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。その結果、サンプル（３）のＴＰＤ層には微細な亀裂が形成されており、サンプル（４）のＴＰＤ層には亀裂は形成されていなかった。

また、Ｘ線回折計を用いて、サンプル（３）及び（４）のＴＰＤ層の結晶性を調べた。その結果、サンプル（３）のＴＰＤ層は、サンプル（４）のＴＰＤ層と比較して結晶性がより高かった。

本発明の一態様に係る表示装置を概略的に示す平面図。 図１の表示装置に採用可能な構造の一例を概略的に示す部分断面図。 図２の構造を拡大して示す部分断面図。 図２の構造を拡大して示す部分断面図。 図２の構造を拡大して示す部分断面図。

符号の説明

ＡＬ…活性層、ＡＮＤ…陽極、ＡＳ…アレイ基板、Ｃ…キャパシタ、ＣＥ…対向電極、ＣＳ…封止基板、ＣＴＤ…陰極、ＤＥ…ドレイン電極、ＤＬ…映像信号線、ＤＲ…駆動制御素子、ＥＩＬ…電子注入層、ＥＭＴ…発光層、ＥＴＬ…電子輸送層、ＧＥ…ゲート、ＧＩ…ゲート絶縁膜、ＨＩＬ…正孔注入層、ＨＴＬ…正孔輸送層、ＨＴＬ１…有機物層、ＨＴＬ２…有機物層、ＩＩ…層間絶縁膜、ＬＬ…平坦化層、ＮＤ１…電源端子、ＮＤ１’…定電位端子、ＮＤ２…電源端子、ＯＬＥＤ…有機ＥＬ素子、ＰＥ…画素電極、ＰＩ…隔壁絶縁層、ＰＳ…パッシベーション膜、ＰＳＬ…電源線、ＰＸ１…画素、ＰＸ２…画素、ＰＸ３…画素、ＳＣ…半導体層、ＳＥ…ソース電極、ＳＬ１…走査信号線、ＳＬ２…走査信号線、ＳＳ…シール層、ＳＵＢ…基板、ＳＷａ…スイッチ、ＳＷｂ…スイッチ、ＳＷｃ…スイッチ、ＵＣ…アンダーコート層、ＸＤＲ…映像信号線ドライバ、ＹＤＲ…走査信号線ドライバ。

Claims (7)

1. 基板とその上に配置されると共に発光色が互いに異なる第１乃至第３有機ＥＬ素子とを具備し、
   前記第１乃至第３有機ＥＬ素子の各々は、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に介在した有機物からなる発光層と、前記発光層と前記陽極との間に介在した有機物からなる正孔輸送層とを具備し、
   前記陽極は前記基板と前記陰極との間に介在し、
   前記正孔輸送層は、第１有機物層と、前記第１有機物層を挟んで前記基板と向き合うと共に前記第１有機物層よりも正孔移動度が大きい第２有機物層とを含み、
   前記第１乃至第３有機ＥＬ素子は、前記正孔輸送層の厚さが互いに異なっており且つ前記第１有機物層の厚さが互いに等しく、
   前記第１乃至第３有機ＥＬ素子は、前記第１有機物層の組成及び結晶性が互いに等しく且つ前記第２有機物層の組成及び結晶性が互いに等しく、
   前記第１乃至第３有機ＥＬ素子の各々において、前記第１及び第２有機物層は組成が互いに等しく、前記第１有機物層は多結晶又は微結晶であり且つ前記第２有機物層はアモルファスであるか又は前記第１及び第２有機物層のうち第１有機物層に亀裂が設けられていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
2. 前記第１乃至第３有機ＥＬ素子の各々において、前記第２有機物層の厚さｄ₂と前記第１有機物層の厚さｄ₁との比ｄ₂／ｄ₁は７以下であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
3. 前記第１乃至第３有機ＥＬ素子の各々において、前記第２有機物層の厚さｄ₂と前記第１有機物層の厚さｄ₁との比ｄ₂／ｄ₁は１より大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の有機ＥＬ表示装置。
4. 基板の上方に第１乃至第３陽極を形成する工程と、
   前記第１乃至第３陽極から正孔が供給される第１有機物層を、前記第１乃至第３陽極の位置で互いに等しい厚さを有するように成膜する工程と、
   前記第１有機物層に亀裂を生じさせるか又は前記第１有機物層をアモルファスから多結晶又は微結晶へと変化させて移動度を低下させる工程と、
   その後、前記第１有機物層上に、第２有機物層を、前記第１乃至第３陽極の位置で互いに異なる厚さを有するように形成する工程と、
   前記第２有機物層から正孔が供給される発光層を形成する工程と、
   前記発光層に電子を供給する陰極を形成して、前記第１乃至第３陽極にそれぞれ対応し且つ発光色が互いに異なる第１乃至第３有機ＥＬ素子を得る工程と
   を含むことを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法。
5. 前記基板を面内方向に伸縮させることにより前記第１有機物層に亀裂を生じさせることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記基板を熱処理に供して、前記第１有機物層に亀裂を生じさせるか又は前記第１有機物層をアモルファスから多結晶又は微結晶へと変化させる変化させることを特徴とする請求項４に記載の方法。
7. 前記第１及び第２有機物層は組成が互いに等しいことを特徴とする請求項４乃至６の何れか１項に記載の方法。

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