有機ＥＬ表示装置およびその製造方法
【課題】長寿命で、コントラストと色純度が高く、消費電力の小さい有機ＥＬ表示装置を提供する。また低コストで製造するために、少ない部品構成で、大型基板を用いた生産性の良い有機ＥＬ表示装置の製造方法を提供する。
【解決手段】有機ＥＬ表示装置１００は、ボトムエミッション型であって、透明基板２上に少なくとも隔壁としてのバンク部１１２で隔離された赤色、緑色、青色に対応する各透明画素電極１１１と、各透明画素電極１１１上に形成された正孔注入層１１０ａと、正孔注入層１１０ａ上に形成されインクジェットで塗り分けられた赤色、緑色、青色それぞれの有機発光層１１０ｃと、これらの有機発光層１１０ｃを覆う対向電極１２と、を備え、正孔注入層１１０ａは有機発光層１１０ｃからの発光色と同色の光を選択透過する着色成分を含有されてなり、正孔注入層１１０ａの膜厚が０．３μｍ以上、２μｍ以下であることが好ましい。
【解決手段】有機ＥＬ表示装置１００は、ボトムエミッション型であって、透明基板２上に少なくとも隔壁としてのバンク部１１２で隔離された赤色、緑色、青色に対応する各透明画素電極１１１と、各透明画素電極１１１上に形成された正孔注入層１１０ａと、正孔注入層１１０ａ上に形成されインクジェットで塗り分けられた赤色、緑色、青色それぞれの有機発光層１１０ｃと、これらの有機発光層１１０ｃを覆う対向電極１２と、を備え、正孔注入層１１０ａは有機発光層１１０ｃからの発光色と同色の光を選択透過する着色成分を含有されてなり、正孔注入層１１０ａの膜厚が０．３μｍ以上、２μｍ以下であることが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子としての有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）素子を有する有機ＥＬ表示装置および、インクジェット方式を用いた有機ＥＬ表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、１０Ｖ以下の低電圧で高輝度の面発光が可能であり、発光効率が高く、また有機化合物の多様性により多色化が比較的容易であると考えられることから、安価で低消費電力のフルカラー表示装置を実現するものとして注目を集めている。
フルカラー表示装置の作製に必要な３原色（赤色、緑色、青色）を得る方法としては、白色発光素子にカラーフィルターを組み合わせる方法と、３原色の発光素子を個別に塗り分ける方法が主に提案されている。
カラーフィルターをＴＦＴ（Thin Film transistor）などの回路素子が設けられた基板上に形成し、更に白色発光素子を積層させてボトムエミッションで３原色を出射させる方式は大型表示装置の製造に向いているが、消費電力が必然的に大きくなってしまう。
３原色の発光素子を個別に塗り分ける方法には、１色ごと精密金属マスクを介して蒸着する方式と、インクジェット方式を用いて３色塗り分ける方式が提案されている（特許文献１参照）。金属マスクを介して蒸着する方式でトップエミッション構造の３原色の発光素子をＴＦＴ基板上に形成し、カラーフィルターを形成したガラス基板と貼り合わせる方式を用いて、有機ＥＬテレビ（ＸＥＬ−１：ソニー社製）が商品化されている。円偏光板を用いなくともコントラストを高くでき、消費電力を抑えた色純度の高い有機ＥＬテレビが実現したが、大型基板を用いる製造に適さず、カラーフィルター部材が別途必要となるため、製造コストの上昇を招いてしまっていた。
【０００３】
消費電力が小さく、大画面化が容易で安価なフルカラー有機ＥＬ表示装置として、ボトムエミッション型であって、透明基板上に設けられ少なくとも隔壁で隔離された赤、緑、青の各透明画素電極上に、正孔注入層と、インクジェットで塗り分けられた赤色、緑色、青色それぞれの有機発光層と、さらにこれらの上層全面に設けられた対向電極とを備え、上記正孔注入層が有機発光層からの発光色と同色の光を選択透過する着色成分を含有されてなる構成が適している（特許文献２、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１２３７７号公報
【特許文献２】特開２００３−２２９２８０公報
【特許文献３】特開２００５−３５３３１６公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記有機ＥＬ素子は薄膜積層構造であり、正孔注入層の膜厚も通常は５０ｎｍ以下（特許文献２では３０ｎｍ）、厚くても１００ｎｍ（特許文献３では１００ｎｍ）が一般的であるため、その正孔注入層に着色成分を含有させても十分な光吸収が得られない。そのためフルカラー表示装置として、十分なコントラストと色純度を提供できないという課題があった。
単に正孔注入層の膜厚を厚くすると、駆動電圧の上昇を招き消費電力が増大してしまうという重大な課題に直結した。また、着色成分が発光層に拡散したり、電子と正孔のキャリアバランスが崩れることで、発光寿命の短時間化という課題があった。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、長寿命で、コントラストと色純度が高く、消費電力の小さいフルカラー表示が可能な有機ＥＬ表示装置を提供することを目的とする。また低コストで製造するために、少ない部品構成で、大型基板を用いた生産性の良い有機ＥＬ表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］本適用例の有機ＥＬ表示装置は、ボトムエミッション型の有機ＥＬ表示装置であって、透明基板上に形成され、少なくとも隔壁で隔離された赤色、緑色、青色に対応する各透明画素電極と、前記各透明画素電極上に形成された正孔注入層と、前記各透明画素電極上に前記正孔注入層を介して形成された赤色、緑色、青色それぞれの有機発光層と、赤色、緑色、青色それぞれの前記有機発光層を覆うように形成された対向電極と、を備え、前記正孔注入層は、前記有機発光層からの発光色と同色の光を選択透過する着色成分を含有されてなり、前記正孔注入層の膜厚が０．３μｍ以上、２μｍ以下であることを特徴とする。
これにより、コントラストと色純度が高いフルカラー表示が可能な有機ＥＬ表示装置を提供することができる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例の有機ＥＬ表示装置において、前記正孔注入層の導電率が１Ｓ／ｃｍ以上であることを特徴とする。
これにより、有機ＥＬ表示装置の消費電力と発光寿命を、特に優れたものとすることができる。駆動電圧をさらに低下させる観点では、導電率が１０Ｓ／ｃｍ以上であることがより好ましい。
【００１０】
［適用例３］上記適用例の有機ＥＬ表示装置において、前記正孔注入層と前記有機発光層との間に、架橋された正孔輸送層が形成されていることを特徴とする。
これにより、有機ＥＬ表示装置の消費電力と発光寿命を、特に優れたものとすることができる。
【００１１】
［適用例４］上記適用例の有機ＥＬ表示装置において、前記有機発光層と前記対向電極の間に、電子輸送層が形成されていることが好ましい。
これにより、有機ＥＬ表示装置の消費電力と発光寿命を、特に優れたものとすることができる。
【００１２】
［適用例５］本適用例の有機ＥＬ表示装置の製造方法は、透明基板上に形成され、少なくとも隔壁で隔離された赤色、緑色、青色に対応する各透明画素電極と、前記各透明画素電極上に形成された有機発光層と、前記透明画素電極と前記有機発光層との間に形成され、前記有機発光層からの発光色と同色の光を選択透過する着色成分が含有されてなる正孔注入層と、正孔輸送層とを備えたボトムエミッション型の有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、前記正孔注入層と前記正孔輸送層の形成を、液体を任意の位置に任意の量吐出するインクジェット方式により行ない、前記正孔注入層の膜厚が０．３μｍ以上、２μｍ以下であることを特徴とする。
これにより、低コストで製造するために、大型基板を用いたとしても、少ない部品構成で、生産性の良いフルカラー表示が可能な有機ＥＬ表示装置の製造方法を提供することができる。
【００１３】
［適用例６］上記適用例の有機ＥＬ表示装置の製造方法において、前記正孔輸送層の形成を、インクジェット方式により吐出した後、加熱により架橋させたことが好ましい。
これにより、低コストで製造するために、大型基板を用いたとしても、少ない部品構成で、生産性を特に優れたものとすることができる。
【００１４】
［適用例７］上記適用例の有機ＥＬ表示装置の製造方法において、前記有機発光層と前記対向電極の間に、電子輸送層を形成する工程を有し、前記電子輸送層および前記対向電極の形成を、真空蒸着法により行なうことが好ましい。
これにより、低コストで製造するために、大型基板を用いたとしても、少ない部品構成で、生産性を特に優れたものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】有機ＥＬ表示装置の電気的な構成を示す等価回路図。
【図２】有機ＥＬ表示装置について表示領域の断面構造を示す拡大図。
【図３】実施例１の有機ＥＬ素子の構造を示す拡大断面図。
【図４】実施例１の正孔注入層の膜厚に対する、有機ＥＬ表示装置の明所コントラスト比と駆動電圧を示すグラフ。
【図５】実施例２の正孔注入層の導電率に対する、有機ＥＬ表示装置の駆動電圧を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、参照する各図において、図面上で認識可能な大きさとするために、縮尺は各層や各部材ごとに異なる場合がある。
【００１７】
本実施形態の有機ＥＬ表示装置について図１および図２を参照して説明する。図１は、本実施形態の有機ＥＬ表示装置の電気的な構成を示す等価回路図、図２は、本実施形態の有機ＥＬ表示装置における表示領域の断面構造を拡大した図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態の有機ＥＬ表示装置１００は、基板上に、複数の走査線１３１と、走査線１３１に対して交差する方向に延びる複数の信号線１３２と、信号線１３２に並列に延びる複数の電源線１３３とが配線されている。また、走査線１３１及び信号線１３２の各交点毎に画素領域Ａが形成されている。
信号線１３２には、例えば、シフトレジスター、レベルシフター、ビデオライン及びアナログスイッチを含むデータ側駆動回路１０３が接続されている。また、走査線１３１には、シフトレジスター及びレベルシフターを含む走査側駆動回路１０４が接続されている。
【００１９】
画素領域Ａには、走査線１３１を介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング用の第１の薄膜トランジスター１２３と、この第１の薄膜トランジスター１２３を介して信号線１３２から供給される画像信号を保持する保持容量１３５と、保持容量１３５によって保持された画像信号がゲート電極に供給される駆動用の第２の薄膜トランジスター１２４と、この第２の薄膜トランジスター１２４を介して電源線１３３に電気的に接続したときに電源線１３３から駆動電流が流れ込む画素電極１１１（陽極）と、画素電極１１１と対向電極１２（陰極）との間に挟み込まれる機能層１１０とが設けられている。機能層１１０は、後述する有機ＥＬ層（発光層）を含んでいる。
【００２０】
画素領域Ａでは、走査線１３１が駆動されて第１の薄膜トランジスター１２３がオンとなると、そのときの信号線１３２の電位が保持容量１３５に保持され、この保持容量１３５の状態に応じて、第２の薄膜トランジスター１２４の導通状態が決まる。また、第２の薄膜トランジスター１２４のチャネルを介して電源線１３３から画素電極１１１に電流が流れ、さらに機能層１１０を通じて対向電極１２（陰極）に電流が流れる。そして、このときの電流量に応じて、機能層１１０が発光する。
【００２１】
以降、第１の薄膜トランジスター１２３をスイッチング用ＴＦＴ１２３、第２の薄膜トランジスター１２４を駆動用ＴＦＴ１２４と呼ぶ。
【００２２】
図２には赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色に対応する３つの画素領域の断面構造が示されている。有機ＥＬ表示装置１００は、基板２上に、上記スイッチング用ＴＦＴ１２３などの回路等が形成された回路素子部１４、画素電極（陽極）１１１、機能層１１０が形成された発光素子部１１、及び陰極１２が順次積層して構成されている。
【００２３】
この有機ＥＬ表示装置１００では、機能層１１０から基板２側に発した光が、回路素子部１４及び基板２を透過して基板２の下側（光出射側）に出射されるとともに、機能層１１０から基板２の反対側に発した光が陰極１２により反射されて、回路素子部１４及び基板２を透過して基板２の下側に出射されるようになっている。
【００２４】
回路素子部１４においては、基板２上に遮光性材料からなる遮光層ＢＭが島状に形成され、さらにこれを覆う形にてシリコン酸化膜からなる下地保護膜２ｃが形成されている。この下地保護膜２ｃ上には、遮光層ＢＭと平面的に重畳する位置に対し、多結晶シリコンからなる島状の半導体膜１４１が形成されている。なお、半導体膜１４１には、ソース領域１４１ａ及びドレイン領域１４１ｂが高濃度Ｐイオン打ち込みにより形成されている。なお、Ｐが導入されなかった部分がチャネル領域１４１ｃとなっている。
【００２５】
さらに回路素子部１４には、下地保護膜２ｃ及び半導体膜１４１を覆う透明なゲート絶縁膜１４２が形成されており、該ゲート絶縁膜１４２上にはＡｌ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ等からなるゲート電極（走査線）１４３が形成されている。また、ゲート電極１４３及びゲート絶縁膜１４２上には透明な第１層間絶縁膜１４４ａと第２層間絶縁膜１４４ｂが形成されている。各層間絶縁膜としては、例えばＳｉＯ2或いはＳｉＮからなるもの透光性絶縁膜を適当な膜厚（例えば２００ｎｍ程度）としたものを採用することができる。
【００２６】
ゲート電極１４３は半導体膜１４１のチャネル領域１４１ｃに対応する位置に設けられている。また、第１層間絶縁膜１４４ａおよび第２層間絶縁膜１４４ｂを貫通して、半導体膜１４１のソース領域１４１ａ、ドレイン領域１４１ｂにそれぞれ接続されるコンタクトホール１４５，１４６が形成されている。
【００２７】
そして、第２層間絶縁膜１４４ｂ上には、ＩＴＯ等からなる透明な画素電極１１１が形成されている。該画素電極１１１は、平面視略矩形にマトリクス状に形成されており、その厚さは、５０ｎｍ〜２００ｎｍ（例えば７０ｎｍ）の範囲とされている。また、画素電極１１１は、上述したコンタクトホール１４５を介して駆動用ＴＦＴ１２４に接続されている。なお、他方のコンタクトホール１４６は電源線１３３に接続されている。このようにして、回路素子部１４には、画素電極１１１に接続された半導体膜１４１を含む駆動用ＴＦＴ１２４が形成されている。図２においては図示省略したが、スイッチング用ＴＦＴ１２３も同様にして回路素子部１４に形成されている。
【００２８】
そして、上記のような画素電極１１１の上に発光素子部１１が形成されている。発光素子部１１は、画素電極１１１上に積層された機能層１１０と、機能層１１０同士の間に配されて各機能層１１０を区画する隔壁としてのバンク部１１２とを主体として構成されている。機能層１１０上には、アルミニウム等の反射性金属膜からなる陰極１２が配置されている。
有機ＥＬ素子１０は、このような画素電極１１１、機能層１１０、陰極１２を含むものである。
【００２９】
バンク部１１２は、基板２側に位置する無機物バンク層（第１バンク層）１１２ａと、基板２から離れて位置する有機物バンク層（第２バンク層）１１２ｂとの積層にて構成されている。無機物バンク層１１２ａは、例えばＳｉＯ2、ＳｉＮx等の無機材料からなり、画素開口を備える形にて厚さ５０ｎｍ程度に形成されている。また、有機物バンク層１１２ｂは、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の耐熱性、耐溶媒性のあるレジストを用い、２μｍ〜３μｍの膜厚で形成されている。
【００３０】
以降、より具体的な有機ＥＬ素子１０の構成について、実施例や比較例を挙げて説明する。
【００３１】
（実施例１）
図３は実施例１の有機ＥＬ素子の構造を示す拡大断面図である。
図３に示すように、実施例１の有機ＥＬ素子１０における機能層１１０は、画素電極１１１上に積層された正孔注入層（着色層）１１０ａと、正孔輸送層１１０ｂと、有機ＥＬ層（発光層）１１０ｃと、電子輸送層１１０ｄから構成されている。陽極１１１から注入された正孔と、陰極１２から注入される電子が有機ＥＬ層１１０ｃの中で再結合し、発光が得られる。
【００３２】
正孔注入層１１０ａは、正孔を陽極１１１から機能層１１０に注入する機能を有する。正孔輸送層１１０ｂは正孔の輸送量を調整する機能を有する。このような正孔輸送層１１０ｂを正孔注入層１１０ａと有機ＥＬ層１１０ｃの間に設けることにより、有機ＥＬ層１１０ｃの発光効率、寿命等の素子特性が向上する。また、電子輸送層１１０ｄは電子の輸送量を調整する機能を有する。このような電子輸送層１１０ｄを陰極１２と有機ＥＬ層１１０ｃの間に設けることにより、有機ＥＬ層１１０ｃの発光効率、寿命等の素子特性が向上する。
【００３３】
正孔注入層１１０ａとしては、ポリチオフェン誘導体、ポリアニリン誘導体、ポリピロール誘導体等が用いられる。特に、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルフォン酸との混合物（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）が好適である。
【００３４】
一方、この正孔注入層１１０ａは、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色に対応する画素毎に異なる構成を有している。具体的には、以下のような構成とされている。まず、赤色（Ｒ）の画素（以下、Ｒ画素とも言う）においては、赤色（Ｒ）の光を選択透過するとともに該赤色（Ｒ）以外の光を選択吸収する着色成分が含有された正孔注入層１１０ａ1が形成されている。また、緑色（Ｇ）の画素（以下、Ｇ画素とも言う）においては、緑色（Ｇ）の光を選択透過するとともに該緑色（Ｇ）以外の光を選択吸収する着色成分が含有された正孔注入層１１０ａ2が形成されている。さらに、青色（Ｂ）の画素（以下、Ｂ画素とも言う）においては、青色（Ｂ）の光を選択透過するとともに該青色（Ｂ）以外の光を選択吸収する着色成分が含有された正孔注入層１１０ａ3が形成されている（図２参照）。
【００３５】
ここで、正孔注入層１１０ａは、導電性材料としてＣＬＥＶＩＯＳ Ｐ Ｊｅｔ Ｎ（Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ社製）を用いた。Ｒ画素の正孔注入層１１０ａ1に含有されている着色成分はＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ１７７（山陽色素株式会社製）で、Ｇ画素の正孔注入層１１０ａ2に含有されている着色成分はＰｉｇｍｅｎｔＧｒｅｅｎ７、またＢ画素の正孔注入層１１０ａ3に含有されている着色成分はＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ６０である。
【００３６】
上記ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳと顔料成分を混合してインク化し、インクジェット法にて塗分けし、２００℃で乾燥させたところ、２０Ｓ／ｃｍの導電性を示した。膜厚は各画素共通とし、０．１μｍ〜３．０μｍの水準で正孔注入層１１０ａを形成した。
【００３７】
正孔輸送層１１０ｂとしては、芳香族アミン化合物が多く使用され、連結する材料としてポリフルオレン誘導体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリアニリン誘導体、ポリメチルフェニルシランなどのポリシラン系などの高分子有機材料が好適に用いられる。
ここで、正孔輸送層１１０ｂは、以下の化学式１に示すように架橋性正孔輸送性材料としてフルオレンとトリフェニルアミンのコポリマー誘導体Ｐ１を用いた。
【００３８】
【化１】
【００３９】
５％のアミン単位はスチリル架橋基を含んでいる。芳香族の高沸点溶剤に溶解させてインク化し、インクジェット法にて各画素部に吐出し、窒素雰囲気中にて１８０℃で乾燥、架橋させて膜厚２０ｎｍの正孔輸送層１１０ｂを形成した。試みに、トルエンで洗浄したが、膜厚の減少は見られなかった。また、正孔注入層１１０ａからの顔料成分の溶出も、観察されなかった。
【００４０】
一方、正孔輸送層１１０ｂ上に形成された有機ＥＬ層１１０ｃは、Ｒ画素では、赤色（Ｒ）に発光する材料からなる赤色有機ＥＬ層１１０ｃ1にて構成され、同様に緑色（Ｇ）の画素では、緑色（Ｇ）に発光する材料からなる緑色有機ＥＬ層１１０ｃ2にて構成され、さらに青色（Ｂ）の画素では、青色（Ｂ）に発光する材料からなる青色有機ＥＬ層１１０ｃ3にて構成されている。そして、各色画素は所定の配列（例えばストライプ状）で配置されている。なお、各有機ＥＬ層１１０ｃ1，１１０ｃ2，１１０ｃ3は、各発光材料をインクジェット法にて塗分けして成膜したもので、１２０℃での乾燥後の厚さは全ての画素で８０ｎｍ程度とした（図２参照）。
【００４１】
赤色有機ＥＬ層１１０ｃ1を形成する発光材料としては、例えばローダミン色素を添加したＰＰＶやＭＥＨ−ＰＰＶあるいはポリフルオレン系及びその誘導体などの有機ＥＬ材料からなるものを用いることができ、緑色有機ＥＬ層１１０ｃ2を形成する発光材料としては、例えばＰＰＶ及びその誘導体やＦ８ＢＴ＋ポリジオクチルフルオレンなどのフルオレン誘導体などの有機ＥＬ材料からなるものを用いることができる。青色有機ＥＬ層１１０ｃ3を形成する発光材料としては、例えばポリジオクチルフルオレン及びその誘導体などの有機ＥＬ材料からなるものを用いることができる。
【００４２】
電子輸送層１１０ｄを形成する電子輸送層の形成材料としては、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、フェナンソロリン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン誘導体、フルオレン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン誘導体、ジフェノキノン誘導体、ヒドロキシキノリン誘導体、シロールなどが挙げられ、これらの形成材料を用いた成膜方法としては、真空蒸着法が好ましい。発光素子部１１の全面上に形成されていればよく、ＲＧＢに対応する各画素毎に選択成膜する必要が無い。本例では表示エリアの開口を備えたメタルマスクを介して、キノリノールアルミ錯体（Ａｌｑ3）を２０ｎｍの膜厚で形成した。
【００４３】
対向電極（陰極）１２も、発光素子部１１の全面上に形成されており、画素電極（陽極）１１１と対になって機能層１１０に電流を流す役割を果たす。この陰極１２は、本例では電子を注入するフッ化リチウム層１２ａとアルミニウム層１２ｂとが積層されて構成されている。アルミニウム層１２ｂは、電流を供給する役割と共に、有機ＥＬ層１１０ｃから発せられた光を基板２側に反射させるもので、Ａｌ膜の他、Ａｇ膜、ＡｌとＡｇの積層膜等を採用することもできる。また、その厚さは、例えば１００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲とすることができる。電子輸送層１１０ｄと同様に、表示エリアの開口を備えたメタルマスクを介して、真空蒸着法にて形成した。
【００４４】
引き続き窒素雰囲気中にて、ガラス基板と紫外線硬化樹脂からなるシール剤を用いる、公知の封止工程を行なって、有機ＥＬ表示装置１００を作製した。
【００４５】
このように構成された有機ＥＬ表示装置１００においては、正孔注入層１１０ａが、画素単位毎に有機ＥＬ層１１０ｃの発光色と同色の色光を選択透過する着色成分が含有されているため、有機ＥＬ層１１０ｃに対し、該有機ＥＬ層１１０ｃ自身の発光色と異なる色の光が入射されることを防止ないし抑制できるようになる。その結果、当該表示装置のコントラストを向上させることが可能となり、また当該画素の色純度を高めることが可能となる。
【００４６】
図４に正孔注入層１１０ａの膜厚に対する、有機ＥＬ表示装置１００のコントラスト比と駆動電圧を示す。明室コントラスト比は鉛直面照度１００ルクス（ｌｘ）、水平面照度７０ルクス（ｌｘ）の明所条件で、１００％の全白信号と０％の全黒信号を加え、画面の中央部の輝度を測定して算出した。駆動電圧は全白表示２００ｎｉｔを点灯させるために機能層１１０に印加する必要電圧を示した。コントラスト比は視認性の観点から最低でも５００：１以上は必要であり、駆動電圧は消費電力の観点から１２Ｖ以下が求められる。したがって、図４に示したグラフによれば、正孔注入層１１０ａの膜厚は０．３μｍ以上〜２μｍ以下が好ましい。
【００４７】
（比較例１）
実施例１と比較し、正孔輸送層１１０ｂを含まない構成で、有機ＥＬ表示装置１００を作製した。他の膜構成と製造方法は、実施例１と同様である。
表示性能を評価したところ、コントラスト比や色純度は実施例１と変わらなかった。しかし、消費電力が３０％増加し、輝度寿命が１０分の１に低下した。電子と正孔のキャリアバランスが崩れたのと共に、正孔注入層１１０ａから有機ＥＬ層１１０ｃに未定着成分が拡散したと考えられる。
【００４８】
（比較例２）
実施例１と比較し、電子輸送層１１０ｄを含まない構成で、有機ＥＬ表示装置１００を作製した。他の膜構成と製造方法は、実施例１と同様である。
表示性能を評価したところ、コントラスト比や色純度は実施例１と変わらなかった。しかし、消費電力が３０％増加し、輝度寿命が２分の１に低下した。電子と正孔のキャリアバランスが崩れたものと考えられる。
【００４９】
（実施例２）
実施例１と同様の方法で、基板２上に画素電極（陽極）１１１とバンク部１１２を公知のフォトリソグラフィ技術により形成した。
そして、形成したバンク内にインクジェット法にて正孔注入層１１０ａを形成する。具体的には導電性材料としてＣＬＥＶＩＯＳ Ｐシリーズ（Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ社製）のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用いた。着色成分を含有させ、２００℃で乾燥した後の導電率が、０．０１Ｓ／ｃｍ〜５０Ｓ／ｃｍとなるようにインクを調合した。インクジェット法にて各画素に塗布し、乾燥させることで、各色の画素共通に厚さ１．０μｍの正孔注入層１１０ａ1，１１０ａ2，１１０ａ3を得た。
【００５０】
正孔輸送層１１０ｂは、実施例１と同様に架橋性正孔輸送性材料としてフルオレンとトリフェニルアミンのコポリマー誘導体を用いた。インクジェット法にて各画素部に吐出し、窒素雰囲気中にて１８０℃で乾燥、架橋させて膜厚２０ｎｍの正孔輸送層１１０ｂを形成した。
【００５１】
さらに有機ＥＬ層１１０ｃを形成すべく、発光材料を各色の画素にインクジェット法を用いて吐出形成する。このときの膜厚は、全画素で８０ｎｍ程度とした。続いて、電子輸送層１１０ｄと陰極１２を、表示エリアの開口を備えたメタルマスクを介して、真空蒸着法にて形成した。引き続き封止工程を行って、有機ＥＬ表示装置１００を得た。明所コントラスト比は５００：１以上有り、ＲＧＢ共優れた色純度を示した。
【００５２】
図５に正孔注入層１１０ａの導電率に対する、有機ＥＬ表示装置１００の駆動電圧を示す。駆動電圧は白表示２００ｎｉｔを点灯させるために機能層１１０に印加する必要電圧である。駆動電圧は消費電力の観点から１２Ｖ以下が求められる。したがって、図５に示したグラフによれば、正孔注入層の導電率は１Ｓ／ｃｍ以上であることが好ましく。さらに低い駆動電圧を実現する観点では、１０Ｓ／ｃｍ以上とすることがより好ましい。
【００５３】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【００５４】
２…基板、１０…有機ＥＬ素子、１１…発光素子部、１２…対向電極（陰極）、１４…回路部、１００…有機ＥＬ表示装置、１１０…機能層、１１０ａ…正孔注入層（着色層）、１１０ｂ…正孔輸送層、１１０ｃ…有機ＥＬ層（発光層）、１１０ｄ…電子輸送層、１１１…画素電極（陽極）、１１２…隔壁としてのバンク部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子としての有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）素子を有する有機ＥＬ表示装置および、インクジェット方式を用いた有機ＥＬ表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、１０Ｖ以下の低電圧で高輝度の面発光が可能であり、発光効率が高く、また有機化合物の多様性により多色化が比較的容易であると考えられることから、安価で低消費電力のフルカラー表示装置を実現するものとして注目を集めている。
フルカラー表示装置の作製に必要な３原色（赤色、緑色、青色）を得る方法としては、白色発光素子にカラーフィルターを組み合わせる方法と、３原色の発光素子を個別に塗り分ける方法が主に提案されている。
カラーフィルターをＴＦＴ（Thin Film transistor）などの回路素子が設けられた基板上に形成し、更に白色発光素子を積層させてボトムエミッションで３原色を出射させる方式は大型表示装置の製造に向いているが、消費電力が必然的に大きくなってしまう。
３原色の発光素子を個別に塗り分ける方法には、１色ごと精密金属マスクを介して蒸着する方式と、インクジェット方式を用いて３色塗り分ける方式が提案されている（特許文献１参照）。金属マスクを介して蒸着する方式でトップエミッション構造の３原色の発光素子をＴＦＴ基板上に形成し、カラーフィルターを形成したガラス基板と貼り合わせる方式を用いて、有機ＥＬテレビ（ＸＥＬ−１：ソニー社製）が商品化されている。円偏光板を用いなくともコントラストを高くでき、消費電力を抑えた色純度の高い有機ＥＬテレビが実現したが、大型基板を用いる製造に適さず、カラーフィルター部材が別途必要となるため、製造コストの上昇を招いてしまっていた。
【０００３】
消費電力が小さく、大画面化が容易で安価なフルカラー有機ＥＬ表示装置として、ボトムエミッション型であって、透明基板上に設けられ少なくとも隔壁で隔離された赤、緑、青の各透明画素電極上に、正孔注入層と、インクジェットで塗り分けられた赤色、緑色、青色それぞれの有機発光層と、さらにこれらの上層全面に設けられた対向電極とを備え、上記正孔注入層が有機発光層からの発光色と同色の光を選択透過する着色成分を含有されてなる構成が適している（特許文献２、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１２３７７号公報
【特許文献２】特開２００３−２２９２８０公報
【特許文献３】特開２００５−３５３３１６公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記有機ＥＬ素子は薄膜積層構造であり、正孔注入層の膜厚も通常は５０ｎｍ以下（特許文献２では３０ｎｍ）、厚くても１００ｎｍ（特許文献３では１００ｎｍ）が一般的であるため、その正孔注入層に着色成分を含有させても十分な光吸収が得られない。そのためフルカラー表示装置として、十分なコントラストと色純度を提供できないという課題があった。
単に正孔注入層の膜厚を厚くすると、駆動電圧の上昇を招き消費電力が増大してしまうという重大な課題に直結した。また、着色成分が発光層に拡散したり、電子と正孔のキャリアバランスが崩れることで、発光寿命の短時間化という課題があった。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、長寿命で、コントラストと色純度が高く、消費電力の小さいフルカラー表示が可能な有機ＥＬ表示装置を提供することを目的とする。また低コストで製造するために、少ない部品構成で、大型基板を用いた生産性の良い有機ＥＬ表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］本適用例の有機ＥＬ表示装置は、ボトムエミッション型の有機ＥＬ表示装置であって、透明基板上に形成され、少なくとも隔壁で隔離された赤色、緑色、青色に対応する各透明画素電極と、前記各透明画素電極上に形成された正孔注入層と、前記各透明画素電極上に前記正孔注入層を介して形成された赤色、緑色、青色それぞれの有機発光層と、赤色、緑色、青色それぞれの前記有機発光層を覆うように形成された対向電極と、を備え、前記正孔注入層は、前記有機発光層からの発光色と同色の光を選択透過する着色成分を含有されてなり、前記正孔注入層の膜厚が０．３μｍ以上、２μｍ以下であることを特徴とする。
これにより、コントラストと色純度が高いフルカラー表示が可能な有機ＥＬ表示装置を提供することができる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例の有機ＥＬ表示装置において、前記正孔注入層の導電率が１Ｓ／ｃｍ以上であることを特徴とする。
これにより、有機ＥＬ表示装置の消費電力と発光寿命を、特に優れたものとすることができる。駆動電圧をさらに低下させる観点では、導電率が１０Ｓ／ｃｍ以上であることがより好ましい。
【００１０】
［適用例３］上記適用例の有機ＥＬ表示装置において、前記正孔注入層と前記有機発光層との間に、架橋された正孔輸送層が形成されていることを特徴とする。
これにより、有機ＥＬ表示装置の消費電力と発光寿命を、特に優れたものとすることができる。
【００１１】
［適用例４］上記適用例の有機ＥＬ表示装置において、前記有機発光層と前記対向電極の間に、電子輸送層が形成されていることが好ましい。
これにより、有機ＥＬ表示装置の消費電力と発光寿命を、特に優れたものとすることができる。
【００１２】
［適用例５］本適用例の有機ＥＬ表示装置の製造方法は、透明基板上に形成され、少なくとも隔壁で隔離された赤色、緑色、青色に対応する各透明画素電極と、前記各透明画素電極上に形成された有機発光層と、前記透明画素電極と前記有機発光層との間に形成され、前記有機発光層からの発光色と同色の光を選択透過する着色成分が含有されてなる正孔注入層と、正孔輸送層とを備えたボトムエミッション型の有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、前記正孔注入層と前記正孔輸送層の形成を、液体を任意の位置に任意の量吐出するインクジェット方式により行ない、前記正孔注入層の膜厚が０．３μｍ以上、２μｍ以下であることを特徴とする。
これにより、低コストで製造するために、大型基板を用いたとしても、少ない部品構成で、生産性の良いフルカラー表示が可能な有機ＥＬ表示装置の製造方法を提供することができる。
【００１３】
［適用例６］上記適用例の有機ＥＬ表示装置の製造方法において、前記正孔輸送層の形成を、インクジェット方式により吐出した後、加熱により架橋させたことが好ましい。
これにより、低コストで製造するために、大型基板を用いたとしても、少ない部品構成で、生産性を特に優れたものとすることができる。
【００１４】
［適用例７］上記適用例の有機ＥＬ表示装置の製造方法において、前記有機発光層と前記対向電極の間に、電子輸送層を形成する工程を有し、前記電子輸送層および前記対向電極の形成を、真空蒸着法により行なうことが好ましい。
これにより、低コストで製造するために、大型基板を用いたとしても、少ない部品構成で、生産性を特に優れたものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】有機ＥＬ表示装置の電気的な構成を示す等価回路図。
【図２】有機ＥＬ表示装置について表示領域の断面構造を示す拡大図。
【図３】実施例１の有機ＥＬ素子の構造を示す拡大断面図。
【図４】実施例１の正孔注入層の膜厚に対する、有機ＥＬ表示装置の明所コントラスト比と駆動電圧を示すグラフ。
【図５】実施例２の正孔注入層の導電率に対する、有機ＥＬ表示装置の駆動電圧を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、参照する各図において、図面上で認識可能な大きさとするために、縮尺は各層や各部材ごとに異なる場合がある。
【００１７】
本実施形態の有機ＥＬ表示装置について図１および図２を参照して説明する。図１は、本実施形態の有機ＥＬ表示装置の電気的な構成を示す等価回路図、図２は、本実施形態の有機ＥＬ表示装置における表示領域の断面構造を拡大した図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態の有機ＥＬ表示装置１００は、基板上に、複数の走査線１３１と、走査線１３１に対して交差する方向に延びる複数の信号線１３２と、信号線１３２に並列に延びる複数の電源線１３３とが配線されている。また、走査線１３１及び信号線１３２の各交点毎に画素領域Ａが形成されている。
信号線１３２には、例えば、シフトレジスター、レベルシフター、ビデオライン及びアナログスイッチを含むデータ側駆動回路１０３が接続されている。また、走査線１３１には、シフトレジスター及びレベルシフターを含む走査側駆動回路１０４が接続されている。
【００１９】
画素領域Ａには、走査線１３１を介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング用の第１の薄膜トランジスター１２３と、この第１の薄膜トランジスター１２３を介して信号線１３２から供給される画像信号を保持する保持容量１３５と、保持容量１３５によって保持された画像信号がゲート電極に供給される駆動用の第２の薄膜トランジスター１２４と、この第２の薄膜トランジスター１２４を介して電源線１３３に電気的に接続したときに電源線１３３から駆動電流が流れ込む画素電極１１１（陽極）と、画素電極１１１と対向電極１２（陰極）との間に挟み込まれる機能層１１０とが設けられている。機能層１１０は、後述する有機ＥＬ層（発光層）を含んでいる。
【００２０】
画素領域Ａでは、走査線１３１が駆動されて第１の薄膜トランジスター１２３がオンとなると、そのときの信号線１３２の電位が保持容量１３５に保持され、この保持容量１３５の状態に応じて、第２の薄膜トランジスター１２４の導通状態が決まる。また、第２の薄膜トランジスター１２４のチャネルを介して電源線１３３から画素電極１１１に電流が流れ、さらに機能層１１０を通じて対向電極１２（陰極）に電流が流れる。そして、このときの電流量に応じて、機能層１１０が発光する。
【００２１】
以降、第１の薄膜トランジスター１２３をスイッチング用ＴＦＴ１２３、第２の薄膜トランジスター１２４を駆動用ＴＦＴ１２４と呼ぶ。
【００２２】
図２には赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色に対応する３つの画素領域の断面構造が示されている。有機ＥＬ表示装置１００は、基板２上に、上記スイッチング用ＴＦＴ１２３などの回路等が形成された回路素子部１４、画素電極（陽極）１１１、機能層１１０が形成された発光素子部１１、及び陰極１２が順次積層して構成されている。
【００２３】
この有機ＥＬ表示装置１００では、機能層１１０から基板２側に発した光が、回路素子部１４及び基板２を透過して基板２の下側（光出射側）に出射されるとともに、機能層１１０から基板２の反対側に発した光が陰極１２により反射されて、回路素子部１４及び基板２を透過して基板２の下側に出射されるようになっている。
【００２４】
回路素子部１４においては、基板２上に遮光性材料からなる遮光層ＢＭが島状に形成され、さらにこれを覆う形にてシリコン酸化膜からなる下地保護膜２ｃが形成されている。この下地保護膜２ｃ上には、遮光層ＢＭと平面的に重畳する位置に対し、多結晶シリコンからなる島状の半導体膜１４１が形成されている。なお、半導体膜１４１には、ソース領域１４１ａ及びドレイン領域１４１ｂが高濃度Ｐイオン打ち込みにより形成されている。なお、Ｐが導入されなかった部分がチャネル領域１４１ｃとなっている。
【００２５】
さらに回路素子部１４には、下地保護膜２ｃ及び半導体膜１４１を覆う透明なゲート絶縁膜１４２が形成されており、該ゲート絶縁膜１４２上にはＡｌ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ等からなるゲート電極（走査線）１４３が形成されている。また、ゲート電極１４３及びゲート絶縁膜１４２上には透明な第１層間絶縁膜１４４ａと第２層間絶縁膜１４４ｂが形成されている。各層間絶縁膜としては、例えばＳｉＯ2或いはＳｉＮからなるもの透光性絶縁膜を適当な膜厚（例えば２００ｎｍ程度）としたものを採用することができる。
【００２６】
ゲート電極１４３は半導体膜１４１のチャネル領域１４１ｃに対応する位置に設けられている。また、第１層間絶縁膜１４４ａおよび第２層間絶縁膜１４４ｂを貫通して、半導体膜１４１のソース領域１４１ａ、ドレイン領域１４１ｂにそれぞれ接続されるコンタクトホール１４５，１４６が形成されている。
【００２７】
そして、第２層間絶縁膜１４４ｂ上には、ＩＴＯ等からなる透明な画素電極１１１が形成されている。該画素電極１１１は、平面視略矩形にマトリクス状に形成されており、その厚さは、５０ｎｍ〜２００ｎｍ（例えば７０ｎｍ）の範囲とされている。また、画素電極１１１は、上述したコンタクトホール１４５を介して駆動用ＴＦＴ１２４に接続されている。なお、他方のコンタクトホール１４６は電源線１３３に接続されている。このようにして、回路素子部１４には、画素電極１１１に接続された半導体膜１４１を含む駆動用ＴＦＴ１２４が形成されている。図２においては図示省略したが、スイッチング用ＴＦＴ１２３も同様にして回路素子部１４に形成されている。
【００２８】
そして、上記のような画素電極１１１の上に発光素子部１１が形成されている。発光素子部１１は、画素電極１１１上に積層された機能層１１０と、機能層１１０同士の間に配されて各機能層１１０を区画する隔壁としてのバンク部１１２とを主体として構成されている。機能層１１０上には、アルミニウム等の反射性金属膜からなる陰極１２が配置されている。
有機ＥＬ素子１０は、このような画素電極１１１、機能層１１０、陰極１２を含むものである。
【００２９】
バンク部１１２は、基板２側に位置する無機物バンク層（第１バンク層）１１２ａと、基板２から離れて位置する有機物バンク層（第２バンク層）１１２ｂとの積層にて構成されている。無機物バンク層１１２ａは、例えばＳｉＯ2、ＳｉＮx等の無機材料からなり、画素開口を備える形にて厚さ５０ｎｍ程度に形成されている。また、有機物バンク層１１２ｂは、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の耐熱性、耐溶媒性のあるレジストを用い、２μｍ〜３μｍの膜厚で形成されている。
【００３０】
以降、より具体的な有機ＥＬ素子１０の構成について、実施例や比較例を挙げて説明する。
【００３１】
（実施例１）
図３は実施例１の有機ＥＬ素子の構造を示す拡大断面図である。
図３に示すように、実施例１の有機ＥＬ素子１０における機能層１１０は、画素電極１１１上に積層された正孔注入層（着色層）１１０ａと、正孔輸送層１１０ｂと、有機ＥＬ層（発光層）１１０ｃと、電子輸送層１１０ｄから構成されている。陽極１１１から注入された正孔と、陰極１２から注入される電子が有機ＥＬ層１１０ｃの中で再結合し、発光が得られる。
【００３２】
正孔注入層１１０ａは、正孔を陽極１１１から機能層１１０に注入する機能を有する。正孔輸送層１１０ｂは正孔の輸送量を調整する機能を有する。このような正孔輸送層１１０ｂを正孔注入層１１０ａと有機ＥＬ層１１０ｃの間に設けることにより、有機ＥＬ層１１０ｃの発光効率、寿命等の素子特性が向上する。また、電子輸送層１１０ｄは電子の輸送量を調整する機能を有する。このような電子輸送層１１０ｄを陰極１２と有機ＥＬ層１１０ｃの間に設けることにより、有機ＥＬ層１１０ｃの発光効率、寿命等の素子特性が向上する。
【００３３】
正孔注入層１１０ａとしては、ポリチオフェン誘導体、ポリアニリン誘導体、ポリピロール誘導体等が用いられる。特に、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルフォン酸との混合物（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）が好適である。
【００３４】
一方、この正孔注入層１１０ａは、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色に対応する画素毎に異なる構成を有している。具体的には、以下のような構成とされている。まず、赤色（Ｒ）の画素（以下、Ｒ画素とも言う）においては、赤色（Ｒ）の光を選択透過するとともに該赤色（Ｒ）以外の光を選択吸収する着色成分が含有された正孔注入層１１０ａ1が形成されている。また、緑色（Ｇ）の画素（以下、Ｇ画素とも言う）においては、緑色（Ｇ）の光を選択透過するとともに該緑色（Ｇ）以外の光を選択吸収する着色成分が含有された正孔注入層１１０ａ2が形成されている。さらに、青色（Ｂ）の画素（以下、Ｂ画素とも言う）においては、青色（Ｂ）の光を選択透過するとともに該青色（Ｂ）以外の光を選択吸収する着色成分が含有された正孔注入層１１０ａ3が形成されている（図２参照）。
【００３５】
ここで、正孔注入層１１０ａは、導電性材料としてＣＬＥＶＩＯＳ Ｐ Ｊｅｔ Ｎ（Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ社製）を用いた。Ｒ画素の正孔注入層１１０ａ1に含有されている着色成分はＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ１７７（山陽色素株式会社製）で、Ｇ画素の正孔注入層１１０ａ2に含有されている着色成分はＰｉｇｍｅｎｔＧｒｅｅｎ７、またＢ画素の正孔注入層１１０ａ3に含有されている着色成分はＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ６０である。
【００３６】
上記ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳと顔料成分を混合してインク化し、インクジェット法にて塗分けし、２００℃で乾燥させたところ、２０Ｓ／ｃｍの導電性を示した。膜厚は各画素共通とし、０．１μｍ〜３．０μｍの水準で正孔注入層１１０ａを形成した。
【００３７】
正孔輸送層１１０ｂとしては、芳香族アミン化合物が多く使用され、連結する材料としてポリフルオレン誘導体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリアニリン誘導体、ポリメチルフェニルシランなどのポリシラン系などの高分子有機材料が好適に用いられる。
ここで、正孔輸送層１１０ｂは、以下の化学式１に示すように架橋性正孔輸送性材料としてフルオレンとトリフェニルアミンのコポリマー誘導体Ｐ１を用いた。
【００３８】
【化１】
【００３９】
５％のアミン単位はスチリル架橋基を含んでいる。芳香族の高沸点溶剤に溶解させてインク化し、インクジェット法にて各画素部に吐出し、窒素雰囲気中にて１８０℃で乾燥、架橋させて膜厚２０ｎｍの正孔輸送層１１０ｂを形成した。試みに、トルエンで洗浄したが、膜厚の減少は見られなかった。また、正孔注入層１１０ａからの顔料成分の溶出も、観察されなかった。
【００４０】
一方、正孔輸送層１１０ｂ上に形成された有機ＥＬ層１１０ｃは、Ｒ画素では、赤色（Ｒ）に発光する材料からなる赤色有機ＥＬ層１１０ｃ1にて構成され、同様に緑色（Ｇ）の画素では、緑色（Ｇ）に発光する材料からなる緑色有機ＥＬ層１１０ｃ2にて構成され、さらに青色（Ｂ）の画素では、青色（Ｂ）に発光する材料からなる青色有機ＥＬ層１１０ｃ3にて構成されている。そして、各色画素は所定の配列（例えばストライプ状）で配置されている。なお、各有機ＥＬ層１１０ｃ1，１１０ｃ2，１１０ｃ3は、各発光材料をインクジェット法にて塗分けして成膜したもので、１２０℃での乾燥後の厚さは全ての画素で８０ｎｍ程度とした（図２参照）。
【００４１】
赤色有機ＥＬ層１１０ｃ1を形成する発光材料としては、例えばローダミン色素を添加したＰＰＶやＭＥＨ−ＰＰＶあるいはポリフルオレン系及びその誘導体などの有機ＥＬ材料からなるものを用いることができ、緑色有機ＥＬ層１１０ｃ2を形成する発光材料としては、例えばＰＰＶ及びその誘導体やＦ８ＢＴ＋ポリジオクチルフルオレンなどのフルオレン誘導体などの有機ＥＬ材料からなるものを用いることができる。青色有機ＥＬ層１１０ｃ3を形成する発光材料としては、例えばポリジオクチルフルオレン及びその誘導体などの有機ＥＬ材料からなるものを用いることができる。
【００４２】
電子輸送層１１０ｄを形成する電子輸送層の形成材料としては、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、フェナンソロリン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン誘導体、フルオレン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン誘導体、ジフェノキノン誘導体、ヒドロキシキノリン誘導体、シロールなどが挙げられ、これらの形成材料を用いた成膜方法としては、真空蒸着法が好ましい。発光素子部１１の全面上に形成されていればよく、ＲＧＢに対応する各画素毎に選択成膜する必要が無い。本例では表示エリアの開口を備えたメタルマスクを介して、キノリノールアルミ錯体（Ａｌｑ3）を２０ｎｍの膜厚で形成した。
【００４３】
対向電極（陰極）１２も、発光素子部１１の全面上に形成されており、画素電極（陽極）１１１と対になって機能層１１０に電流を流す役割を果たす。この陰極１２は、本例では電子を注入するフッ化リチウム層１２ａとアルミニウム層１２ｂとが積層されて構成されている。アルミニウム層１２ｂは、電流を供給する役割と共に、有機ＥＬ層１１０ｃから発せられた光を基板２側に反射させるもので、Ａｌ膜の他、Ａｇ膜、ＡｌとＡｇの積層膜等を採用することもできる。また、その厚さは、例えば１００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲とすることができる。電子輸送層１１０ｄと同様に、表示エリアの開口を備えたメタルマスクを介して、真空蒸着法にて形成した。
【００４４】
引き続き窒素雰囲気中にて、ガラス基板と紫外線硬化樹脂からなるシール剤を用いる、公知の封止工程を行なって、有機ＥＬ表示装置１００を作製した。
【００４５】
このように構成された有機ＥＬ表示装置１００においては、正孔注入層１１０ａが、画素単位毎に有機ＥＬ層１１０ｃの発光色と同色の色光を選択透過する着色成分が含有されているため、有機ＥＬ層１１０ｃに対し、該有機ＥＬ層１１０ｃ自身の発光色と異なる色の光が入射されることを防止ないし抑制できるようになる。その結果、当該表示装置のコントラストを向上させることが可能となり、また当該画素の色純度を高めることが可能となる。
【００４６】
図４に正孔注入層１１０ａの膜厚に対する、有機ＥＬ表示装置１００のコントラスト比と駆動電圧を示す。明室コントラスト比は鉛直面照度１００ルクス（ｌｘ）、水平面照度７０ルクス（ｌｘ）の明所条件で、１００％の全白信号と０％の全黒信号を加え、画面の中央部の輝度を測定して算出した。駆動電圧は全白表示２００ｎｉｔを点灯させるために機能層１１０に印加する必要電圧を示した。コントラスト比は視認性の観点から最低でも５００：１以上は必要であり、駆動電圧は消費電力の観点から１２Ｖ以下が求められる。したがって、図４に示したグラフによれば、正孔注入層１１０ａの膜厚は０．３μｍ以上〜２μｍ以下が好ましい。
【００４７】
（比較例１）
実施例１と比較し、正孔輸送層１１０ｂを含まない構成で、有機ＥＬ表示装置１００を作製した。他の膜構成と製造方法は、実施例１と同様である。
表示性能を評価したところ、コントラスト比や色純度は実施例１と変わらなかった。しかし、消費電力が３０％増加し、輝度寿命が１０分の１に低下した。電子と正孔のキャリアバランスが崩れたのと共に、正孔注入層１１０ａから有機ＥＬ層１１０ｃに未定着成分が拡散したと考えられる。
【００４８】
（比較例２）
実施例１と比較し、電子輸送層１１０ｄを含まない構成で、有機ＥＬ表示装置１００を作製した。他の膜構成と製造方法は、実施例１と同様である。
表示性能を評価したところ、コントラスト比や色純度は実施例１と変わらなかった。しかし、消費電力が３０％増加し、輝度寿命が２分の１に低下した。電子と正孔のキャリアバランスが崩れたものと考えられる。
【００４９】
（実施例２）
実施例１と同様の方法で、基板２上に画素電極（陽極）１１１とバンク部１１２を公知のフォトリソグラフィ技術により形成した。
そして、形成したバンク内にインクジェット法にて正孔注入層１１０ａを形成する。具体的には導電性材料としてＣＬＥＶＩＯＳ Ｐシリーズ（Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ社製）のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用いた。着色成分を含有させ、２００℃で乾燥した後の導電率が、０．０１Ｓ／ｃｍ〜５０Ｓ／ｃｍとなるようにインクを調合した。インクジェット法にて各画素に塗布し、乾燥させることで、各色の画素共通に厚さ１．０μｍの正孔注入層１１０ａ1，１１０ａ2，１１０ａ3を得た。
【００５０】
正孔輸送層１１０ｂは、実施例１と同様に架橋性正孔輸送性材料としてフルオレンとトリフェニルアミンのコポリマー誘導体を用いた。インクジェット法にて各画素部に吐出し、窒素雰囲気中にて１８０℃で乾燥、架橋させて膜厚２０ｎｍの正孔輸送層１１０ｂを形成した。
【００５１】
さらに有機ＥＬ層１１０ｃを形成すべく、発光材料を各色の画素にインクジェット法を用いて吐出形成する。このときの膜厚は、全画素で８０ｎｍ程度とした。続いて、電子輸送層１１０ｄと陰極１２を、表示エリアの開口を備えたメタルマスクを介して、真空蒸着法にて形成した。引き続き封止工程を行って、有機ＥＬ表示装置１００を得た。明所コントラスト比は５００：１以上有り、ＲＧＢ共優れた色純度を示した。
【００５２】
図５に正孔注入層１１０ａの導電率に対する、有機ＥＬ表示装置１００の駆動電圧を示す。駆動電圧は白表示２００ｎｉｔを点灯させるために機能層１１０に印加する必要電圧である。駆動電圧は消費電力の観点から１２Ｖ以下が求められる。したがって、図５に示したグラフによれば、正孔注入層の導電率は１Ｓ／ｃｍ以上であることが好ましく。さらに低い駆動電圧を実現する観点では、１０Ｓ／ｃｍ以上とすることがより好ましい。
【００５３】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【００５４】
２…基板、１０…有機ＥＬ素子、１１…発光素子部、１２…対向電極（陰極）、１４…回路部、１００…有機ＥＬ表示装置、１１０…機能層、１１０ａ…正孔注入層（着色層）、１１０ｂ…正孔輸送層、１１０ｃ…有機ＥＬ層（発光層）、１１０ｄ…電子輸送層、１１１…画素電極（陽極）、１１２…隔壁としてのバンク部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボトムエミッション型の有機ＥＬ表示装置であって、
透明基板上に形成され、少なくとも隔壁で隔離された赤色、緑色、青色に対応する各透明画素電極と、
前記各透明画素電極上に形成された正孔注入層と、
前記各透明画素電極上に前記正孔注入層を介して形成された赤色、緑色、青色それぞれの有機発光層と、
赤色、緑色、青色それぞれの前記有機発光層を覆うように形成された対向電極と、を備え、
前記正孔注入層は、前記有機発光層からの発光色と同色の光を選択透過する着色成分を含有されてなり、
前記正孔注入層の膜厚が０．３μｍ以上、２μｍ以下であることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
前記正孔注入層の導電率が１Ｓ／ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
前記正孔注入層と前記有機発光層との間に、架橋された正孔輸送層が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項４】
前記有機発光層と前記対向電極の間に、電子輸送層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項５】
透明基板上に形成され、少なくとも隔壁で隔離された赤色、緑色、青色に対応する各透明画素電極と、前記各透明画素電極上に形成された有機発光層と、前記透明画素電極と前記有機発光層との間に形成され、前記有機発光層からの発光色と同色の光を選択透過する着色成分が含有されてなる正孔注入層と、正孔輸送層とを備えたボトムエミッション型の有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、
前記正孔注入層と前記正孔輸送層の形成を、液体を任意の位置に任意の量吐出するインクジェット方式により行ない、
前記正孔注入層の膜厚が０．３μｍ以上、２μｍ以下であることを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項６】
前記正孔輸送層の形成を、インクジェット方式により吐出した後、加熱により架橋させたことを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項７】
前記有機発光層と前記対向電極の間に、電子輸送層を形成する工程を有し、
前記電子輸送層および前記対向電極の形成を、真空蒸着法により行なうことを特徴とする請求項５または６記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１】
ボトムエミッション型の有機ＥＬ表示装置であって、
透明基板上に形成され、少なくとも隔壁で隔離された赤色、緑色、青色に対応する各透明画素電極と、
前記各透明画素電極上に形成された正孔注入層と、
前記各透明画素電極上に前記正孔注入層を介して形成された赤色、緑色、青色それぞれの有機発光層と、
赤色、緑色、青色それぞれの前記有機発光層を覆うように形成された対向電極と、を備え、
前記正孔注入層は、前記有機発光層からの発光色と同色の光を選択透過する着色成分を含有されてなり、
前記正孔注入層の膜厚が０．３μｍ以上、２μｍ以下であることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
前記正孔注入層の導電率が１Ｓ／ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
前記正孔注入層と前記有機発光層との間に、架橋された正孔輸送層が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項４】
前記有機発光層と前記対向電極の間に、電子輸送層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項５】
透明基板上に形成され、少なくとも隔壁で隔離された赤色、緑色、青色に対応する各透明画素電極と、前記各透明画素電極上に形成された有機発光層と、前記透明画素電極と前記有機発光層との間に形成され、前記有機発光層からの発光色と同色の光を選択透過する着色成分が含有されてなる正孔注入層と、正孔輸送層とを備えたボトムエミッション型の有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、
前記正孔注入層と前記正孔輸送層の形成を、液体を任意の位置に任意の量吐出するインクジェット方式により行ない、
前記正孔注入層の膜厚が０．３μｍ以上、２μｍ以下であることを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項６】
前記正孔輸送層の形成を、インクジェット方式により吐出した後、加熱により架橋させたことを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項７】
前記有機発光層と前記対向電極の間に、電子輸送層を形成する工程を有し、
前記電子輸送層および前記対向電極の形成を、真空蒸着法により行なうことを特徴とする請求項５または６記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１０９４２６（Ｐ２０１２−１０９４２６Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５７５７９（Ｐ２０１０−２５７５７９）
【出願日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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