JP2016157799A - Ｅｌ表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発光特性を維持したＥＬ表示装置を提供すること。【解決手段】複数の画素を含む表示部を備えたＥＬ表示装置であって、前記複数の画素は、ホストと、少なくとも２種類のドーパントとを含む発光層を有するＥＬ素子を含み、前記少なくとも２種類のドーパントは、前記ホストに対してそれぞれ異なる濃度分布を有する。前記少なくとも２種類のドーパントには、第１ドーパント及び第２ドーパントが含まれ、前記第１ドーパントは、第１方向に向かって徐々に濃度が低下する濃度分布を有し、前記第２ドーパントは、前記第１方向に向かって徐々に濃度が上昇する濃度分布を有してもよい。【選択図】図６

Description

本発明は、エレクトロルミネセンス（Electroluminescence：EL）素子等の発光素子で構成される画素を有する表示装置に関する。特に、発光材料として、有機ＥＬ材料を用いた有機ＥＬ表示装置に関する。

エレクトロルミネセンス現象を利用した発光素子として、エレクトロルミネセンス（以下「ＥＬ」ともいう）素子が知られている。ＥＬ素子は、発光層を構成する発光材料の選択により様々な波長の色で発光させることが可能であり、表示装置や照明器具への応用が進められている。特に、発光材料として有機材料を用いた有機ＥＬ素子が注目されている。

有機ＥＬ素子を表示装置に応用した有機ＥＬ表示装置においては、基板上にマトリクス状に配置した各画素に、発光素子としての有機ＥＬ素子と、その有機ＥＬ素子の発光制御を行うスイッチング素子とが設けられている。そして、画素ごとにスイッチング素子のオン/オフを制御することにより、表示領域全体として任意の画像を表示することが可能である。

有機ＥＬ素子の発光色は、ＥＬ素子の発光層に使用するＥＬ材料の種類によって異ならせることができる。例えば、発光層の主成分となるＥＬ材料（ホスト）の種類や発光層の副成分となるＥＬ材料（ドーパント）の種類に応じて、様々な発光色を実現することができる。特に、近年では、色純度の高い白色発光を可能とする有機ＥＬ素子の開発が進んでいる。

有機ＥＬ素子において、白色発光を実現するには、ＲＧＢ各色に発光する発光層をそれぞれ積層する構造や青色に発光する発光層と黄色に発光する発光層とを積層した構造が知られている（特許文献１）。特に、青色に発光する発光層と黄色に発光する発光層とを積層した構造は、ＲＧＢ各色の発光層を積層する場合に比べ、積層数を減らすことができるため注目されている。

特開２００５−２８５７０８号公報

黄色に発光する発光層を形成するに当たり、ホストに対してそれぞれ異なる色で発光するドーパントを添加することにより、色域を広くすることが可能である。この場合、それぞれのドーパントを異なる領域で発光させるために、各領域の間にほとんどドーパントを含まない層（つまり、実質的にホストのみで構成される層）を挟むことが好ましい。

図１０は、青色に発光する発光層と黄色に発光する発光層とを積層したＥＬ素子の例を示す図である。図１０において、図面の下から順に、画素電極（陽極）１１、第１電荷輸送層１２、第１発光層１３、第２電荷輸送層１４、第２発光層１５、第３電荷輸送層１６、及び共通電極（陰極）１７が積層されている。ここでは、第１発光層１３として、黄色に発光する発光層を示し、第２発光層１５として、青色に発光する発光層を示す。

なお、図１０に示す例では、第１電荷輸送層１２は、正孔注入層及び正孔輸送層で構成される。第２電荷輸送層１４は、正孔注入層、正孔輸送層、電荷発生層、電子注入層及び電子輸送層で構成される。第３電荷輸送層１６は、電子注入層及び電子輸送層で構成される。

ここで、黄色に発光する第１発光層１３は、３層の積層構造で構成される。第１層目は、ホストに対して第１ドーパントが添加された層（以下「第１発光領域」という）１３ａ、第２層目は、ホストのみで構成される層（以下「非ドープ領域」という）１３ｂ、第３層目は、ホストに対して第２ドーパントが添加された層（以下「第２発光領域」という）１３ｃである。

前述のように、このような構造とすることにより、第１発光領域１３ａと第２発光領域１３ｃとでそれぞれ異なる色の発光を行うことができ、色域の広い黄色を表現することができる。例えば第１ドーパント及び第２ドーパントとしては、それぞれ黄緑色に発光するドーパント及び黄色に発光するドーパントを用いることができる。

ここで、本発明者らが本発明に至るまでの試行過程について説明する。図１１は、発光層の形成方法を模式的に示す図である。本発明者らは、開発当初、図１０に示した積層構造を得るために図１１に示すインライン蒸着を用いた発光層の形成方法を用いた。なお、「インライン蒸着」とは、複数の蒸着源からそれぞれ異なる材料を蒸着するに当たり、各材料の蒸着を、大気開放することなく直列に並んだ各チャンバー内で連続的に行うことを指す。

図１１に示す形成方法では、まず、第１蒸着源２１ａ、第２蒸着源２２ａ及び第３蒸着源２３ａの上方において基板２４を矢印の方向に移動させ、ドーパント（ここでは第１ドーパント）２１ｂ、第１ホスト２２ｂ及び第２ホスト２３ｂが混在した層、すなわち第１発光領域１３ａを形成する。

次に、第２蒸着源２２ａ及び第３蒸着源２３ａの上方において、第１発光領域１３ａが形成された基板２４を矢印の方向に移動させ、第１ホスト２２ｂ及び第２ホスト２３ｂのみが混在した層、すなわち非ドープ領域１３ｂを形成する。

最後に、第１蒸着源２１ａ、第２蒸着源２２ａ及び第３蒸着源２３ａの上方において、非ドープ領域１３ｂが形成された基板２４を矢印の方向に移動させ、ドーパント（ここでは第２ドーパント）２１ｂ、第１ホスト２２ｂ及び第２ホスト２３ｂが混在した層、すなわち第２発光領域１３ｃを形成する。

以上の形成方法を経て、図１０に示した積層構造の第１発光層１３を形成したところ、蒸着の際に、ドーパント、第１ホスト及び第２ホストが均一に混在せず、形成された各層の内部において濃度分布が生じていた。

図１２は、図１１に示したインライン蒸着により第１発光領域１３ａを形成した場合における濃度分布を示す図である。図１２において、曲線２５及び２６は、それぞれドーパントの濃度及び第２ホストの濃度を示している。なお、図１２に示すドーパントの濃度及び第２ホストの濃度は、それぞれ第１ホストの濃度で規格化したものである。すなわち、第１ホストの濃度に対する割合を示している。

図１２から明らかなように、ドーパントは、第１発光領域１３ａの一端近傍にピーク濃度（極大値）を有し、第２ホストは、第１発光領域１３ａの他端近傍にピーク濃度（極大値）を有する。そこで、本発明者らは、このような濃度分布を無くすため、インライン蒸着の方法を改良した。

図１３は、改良した発光層の形成方法を模式的に示す図である。図１３に示す形成方法では、蒸着源２１ａ及び２３ａを蒸着源２２ａの方に傾け、その状態で蒸着を行う構成とした。これにより、ドーパント、第１ホスト及び第２ホストが濃度分布なく均一に混在するようになり、寿命や発光効率の改善された第１発光領域１３ａを形成し得ることが分かった。

しかしながら、図１３に示した形成方法では、蒸着源２１ａ及び蒸着源２３ａを傾ける角度を精度よく調整する必要があり、蒸着源を交換する際に非常に時間がかかるという問題があった。また、図１０に示した構造を得るためには、多くの蒸着源を用意する必要があり、製造コストの増加を招く要因ともなっていた。

また、蒸着源の傾きがずれると第１発光領域１３ａ内におけるドーパントや第２ホストの濃度分布が変化してしまい、発光層としての寿命や発光効率にも影響が出るという問題もあった。

本発明は、発光特性に優れたＥＬ表示装置を提供することを目的の一つとする。

本発明は、生産性の高いＥＬ表示装置の製造方法を提供することを目的の一つとする。

本発明は、上述したような蒸着による濃度分布を無くす発想とはまったく逆の技術思想に基づくものであり、むしろ積極的に蒸着による濃度分布を利用し、ドーパントの濃度分布により図１０に示した構造を達成するものである。

本発明の一態様は、複数の画素を含む表示部を備えたＥＬ表示装置であって、前記複数の画素は、ホストと、少なくとも２種類のドーパントとを含む発光層を有する有機ＥＬ素子を含み、前記少なくとも２種類のドーパントは、前記ホストに対してそれぞれ異なる濃度分布を有する。前記少なくとも２種類のドーパントには、第１ドーパント及び第２ドーパントが含まれ、前記第１ドーパントは、第１方向に向かって徐々に濃度が低下する濃度分布を有し、前記第２ドーパントは、前記第１方向に向かって徐々に濃度が上昇する濃度分布を有してもよい。前記第１ドーパントは、前記画素電極側の一端近傍にピーク濃度を有し、前記第２ドーパントは、前記共通電極側の他端近傍にピーク濃度を有してもよい。

本発明の一態様は、絶縁表面上に画素電極を形成し、前記画素電極上にホストと少なくとも２種類のドーパントとを含む発光層を、前記少なくとも２種類のドーパントが前記ホストに対してそれぞれ異なる濃度分布を有するように形成し、前記発光層上に共通電極を形成することを含む。前記少なくとも２種類のドーパントには、第１方向に向かって徐々に濃度が低下する濃度分布を有する第１ドーパント、及び前記第１方向に向かって徐々に濃度が上昇する濃度分布を輸する第２ドーパントが含まれてもよい。前記第１ドーパントのピーク濃度が前記画素電極側の一端近傍に位置し、前記第２ドーパントのピーク濃度が前記共通電極側の他端近傍に位置するように、前記発光層を形成してもよい。

本発明の一態様は、絶縁表面上に画素電極を形成し、前記画素電極上に、第１ドーパント、ホスト及び第２ドーパントの順にインライン蒸着を行って発光層を形成し、前記発光層上に共通電極を形成することを含む。前記発光層上に、さらに当該発光層が発する色と補色の関係にある色を発する他の発光層を形成してもよい。また、前記発光層及び前記他の発光層を形成する前後に、さらに電荷輸送層を形成してもよい。

第１の実施形態に係るＥＬ表示装置の全体構成を示す図である。 第１の実施形態に係るＥＬ表示装置の画素部を示す図である。 第１の実施形態に係るＥＬ表示装置の画素部の断面を示す図である。 第１の実施形態に係るＥＬ表示装置のＥＬ素子の断面を示す図である。 第１の実施形態に係るＥＬ表示装置の発光層の形成方法を示す図である。 第１の実施形態に係るＥＬ表示装置において、ＥＬ素子を構成する第１発光層におけるドーパントの濃度分布を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るＥＬ表示装置の画素部の製造方法を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るＥＬ表示装置の画素部の製造方法を示す図である。 第３の実施形態に係るＥＬ表示装置の発光層の形成方法を示す図である。 ＥＬ表示装置のＥＬ素子の断面を示す図である。 ＥＬ表示装置の発光層の形成方法を示す図である。 ＥＬ表示装置において、ＥＬ素子を構成する第１発光領域におけるドーパント及び第２ホストの濃度分布を示す図である。 ＥＬ表示装置の発光層の形成方法を示す図である。

以下、本発明の各実施の形態について、図面等を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。

（第１の実施形態）
＜表示装置の構成＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置１００の全体構成を示す図である。有機ＥＬ表示装置１００は、基板１０１上に形成された、画素部（表示領域）１０２、走査線駆動回路１０３、データ線駆動回路１０４、及びドライバＩＣ１０５を備えている。ドライバＩＣは、走査線駆動回路１０３及びデータ線駆動回路１０４に信号を与える制御部として機能する。

なお、データ線駆動回路１０４は、ドライバＩＣ１０５に含まれる場合もある。図１では、基板１０１上にドライバＩＣ１０５を一体形成した例を示しているが、ＩＣチップのような形態で別途基板１０１上に配置してもよい。また、ドライバＩＣ１０５をＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）に設けて外付けする形態を採用してもよい。

図１に示す画素部１０２には、複数の画素がマトリクス状に配置される。各画素には、データ線駆動回路１０４から画像データに応じたデータ信号が与えられる。それらデータ信号を、各画素に設けられたトランジスタを介して画素電極に与えることにより、画像データに応じた画面表示を行うことができる。トランジスタとしては、典型的には、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor）を用いることができる。但し、薄膜トランジスタに限らず、電流制御機能を備える素子であれば、如何なる素子を用いても良い。

図２は、図１に示す有機ＥＬ表示装置１００における画素部１０２の構成を示す図である。本実施形態において、画素２０１は、白色発光の画素であり、薄膜トランジスタ２０２が設けられる。後述するが、各画素に対応してＲＧＢ各色に対応するカラーフィルタが設けられており、薄膜トランジスタ２０２を用いて各画素２０１をオン/オフ制御して様々な色を表現することができる。

なお、本実施形態では、すべての画素を白色発光とし、カラーフィルタを用いてカラー表示を行う例を示したが、これに限らず、ＲＧＢに白（Ｗ）又は黄（Ｙ）を加えた４つのサブ画素で画素２０１を構成することもできる。この場合、特に白色又は黄色の画素に対して本発明を適用することが好ましい。

また、画素配列として、同一色に対応する画素がストライプ配列された例を示したが、その他デルタ配列やベイヤー配列、又はペンタイル構造を実現する配列であってもよい。

図３は、図２に示す画素２０１をIII−III’で切断した断面の構成を示す図である。図３において、第１基板３０１上には、下地層３０２として、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム等の無機材料で構成される絶縁層が設けられ、その上に薄膜トランジスタ３０３が形成されている。

第１基板３０１としては、ガラス基板、石英基板、フレキシブル基板（ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートその他の曲げることが可能な基板）を用いることができる。第１基板３０１が透光性を有する必要がない場合には、金属基板、セラミックス基板、半導体基板を用いることも可能である。

薄膜トランジスタ３０３は、公知の方法で形成すればよい。薄膜トランジスタ３０３の構造は、トップゲート型であってもボトムゲート型であってもよい。本実施形態の有機ＥＬ表示装置１００では、薄膜トランジスタ３０３を覆うように第１の絶縁層３０４を設け、薄膜トランジスタ３０３に起因する凹凸を平坦化する構造としている。第１の絶縁層３０４としては、樹脂材料を用いることが好ましい。例えば、ポリイミド、ポリアミド、アクリル、エポキシ等の公知の有機材料を用いることができる。平坦化効果を奏するのであれば、有機材料に代えて、酸化シリコン等の無機材料を用いてもよいし、有機材料と無機材料の積層構造とすることも可能である。

第１の絶縁層３０４上には、画素電極３０５が設けられる。画素電極３０５は、第１の絶縁層３０４に形成されたコンタクトホールを介して薄膜トランジスタ３０３に接続されている。本実施形態の有機ＥＬ表示装置１００において、画素電極３０５は、有機ＥＬ素子を構成する陽極（アノード）として機能する。

画素電極３０５は、トップエミッション型であるかボトムエミッション型であるかで異なる構成とする。例えば、トップエミッション型である場合、画素電極３０５として反射率の高い金属膜を用いるか、酸化インジウム系透明導電膜（例えばＩＴＯ）や酸化亜鉛系透明導電膜（例えばＩＺＯ、ＺｎＯ）といった仕事関数の高い透明導電膜と金属膜との積層構造を用いれば良い。逆に、ボトムエミッション型である場合、画素電極３０５として上述した透明導電膜を用いれば良い。本実施形態では、トップエミッション型の有機ＥＬ表示装置を例に挙げて説明する。

隣接する画素電極３０５の間には、図３に示すように、バンク３０６が配置される。バンク３０６は、各画素電極３０６の端部（エッジ）を覆うように設けられ、結果として、各画素を区画する部材として機能する。なお、バンク３０６は、画素電極３０６の端部を覆うだけでなく、コンタクトホールに起因する凹部を埋める充填材として機能させてもよい。

本実施形態では、バンク３０６としてポリイミド系、ポリアミド系、アクリル系、エポキシ系もしくはシロキサン系といった公知の樹脂材料を用いることができる。また、図３では、バンク３０６の頂部を含む断面（画素電極の主面に対して垂直な面で切断した断面）の輪郭が曲線状であるバンクを形成した例を示しているが、特に形状を限定する必要はなく、台形状であってもよい。

画素電極３０５及びバンク３０６の上には、エレクトロルミネセンス層（ＥＬ層）３０７が設けられる。ＥＬ層３０７は、少なくとも発光層を有し、有機ＥＬ素子の発光部として機能する。ＥＬ層３０７には、発光層以外に、電子注入層、電子輸送層、正孔注入層、正孔輸送層といった各種の電荷輸送層も含まれ得る。ＥＬ層の詳細については後述する。

本実施形態では、前述のとおり、白色光を発光するＥＬ層３０７を設け、カラーフィルタで色分離する構成とする。ＥＬ層３０７には、公知の構造や公知の材料を用いることが可能であり、特に本実施形態の構成に限定されるものではない。また、ＥＬ層３０７は、各画素電極３０５上のみに形成されてもよい。すなわち、バンク３０６上には形成せず、画素ごとに塗り分けてもよい。

ＥＬ層３０７の上には、有機ＥＬ素子の陰極（カソード）として機能する共通電極３０８が設けられる。本実施形態の有機ＥＬ表示装置１００は、トップエミッション型であるため、共通電極３０８として、ＭｇＡｇ薄膜もしくは透明導電膜（ＩＴＯやＩＺＯ）を用いることとする。共通電極３０８は、各画素間を跨いで画素部１０２の全面に設けられる。

本実施形態では、画素電極３０５、ＥＬ層３０７及び共通電極３０８によってＥＬ素子３０９が構成される。さらに、ＥＬ素子３０９を外部の水分等から保護するための絶縁膜３１０が設けられる。絶縁膜３１０としては、窒化シリコン膜など緻密性の良い無機絶縁膜を用いることが好ましい。

以上説明した第１基板３０１から絶縁膜３１０までをまとめて、本実施形態ではアレイ基板と呼ぶ。

アレイ基板上には、接着材及び保護材として機能する充填材（フィル材）３１１を介して封止基板が設けられる。充填材３１１としては、ポリイミド系、ポリアミド系、アクリル系、エポキシ系もしくはシロキサン系の公知の樹脂材料を用いることができる。一方、基板周辺部分で十分な封止、及び第１基板と第２基板とのギャップ保持が実現できるのであれば、充填材３１１を用いず、中空封止とすることもできる。

なお、本実施形態において、「封止基板」とは、第２基板３１２、第２基板３１２の主面（第１基板３０１に対向する面）に設けられたＲＧＢの各色にそれぞれ対応するカラーフィルタ３１３Ｒ、３１３Ｇ、３１３Ｂ、及び、それらカラーフィルタの隙間に設けられたブラックマトリクス３１４を含む。

ただし、封止基板の構造はこれに限定されるものではなく、ブラックマトリクス３１４を省略してもよい。また、ＥＬ層３０７をＲＧＢＷの各色で分けて設ければ、封止基板からカラーフィルタを省略することも可能である。さらに、カラーフィルタを省略するか第１基板３０１側に形成すれば、封止基板そのものを省略することも可能である。

ここで、本実施形態の有機ＥＬ表示装置１００におけるＥＬ素子３０９の詳細について説明する。

図４は、本実施形態の有機ＥＬ表示装置１００のＥＬ素子３０９の断面を示す図である。図４において、図面の下から順に、画素電極（陽極）３０５、第１電荷輸送層４０１、第１発光層４０２、第２電荷輸送層４０３、第２発光層４０４、第３電荷輸送層４０５、及び共通電極（陰極）３０８が積層される。本実施形態では、第１発光層４０２として、黄色に発光する発光層を示し、第２発光層４０４として、青色に発光する発光層を示す。なお、この構成に限らず、第１発光層４０２と第２発光層４０４の位置を逆にしてもよい。

第１電荷輸送層４０１は、正孔注入層及び正孔輸送層で構成される。ただし、正孔注入層又は正孔輸送層は、省略することも可能である。また、さらに複数の輸送層を積層してもよい。

第２電荷輸送層４０３は、正孔注入層、正孔輸送層、電荷発生層、電子注入層及び電子輸送層で構成される。電荷発生層は、正孔及び電子を発生させる役割を果たす。ここで発生した正孔は、正孔注入層及び正孔輸送層を経て第２発光層４０４へと向かう。また、ここで発生した電子は、電子注入層及び電子輸送層を経て第１発光層４０２へと向かう。

第３電荷輸送層４０５は、電子注入層及び電子輸送層で構成される。ただし、電子注入層又は電子輸送層は、省略することも可能である。また、さらに複数の輸送層を積層してもよい。

本実施形態では、前述のように、黄色に発光する第１発光層４０２を３層の積層構造で構成する。具体的には、第１層目としてホストに対して第１ドーパントを添加した層（第１発光領域）を設け、第２層目として実質的にホストのみで構成される層（非ドープ領域）を設け、第３層目としてホストに対して第２ドーパントを添加した層（第２発光領域）を設けている。なお、本実施形態では、第２発光層４０４は、公知の青色発光材料を用いている。

ここで、本実施形態の有機ＥＬ表示装置１００は、第１発光層４０２を第１発光領域、非ドープ領域及び第２発光領域で構成するに当たり、図１３で説明した蒸着源を傾ける方法を用いずに発光層の形成を行っている。具体的には、図５に示すように、第１蒸着源５０１ａ、第２蒸着源５０２ａ及び第３蒸着源５０３ａを傾けることなく並べ、その上方を基板５０４が通過する構成となっている。

このとき、第１蒸着源５０１ａからは第１ドーパント５０１ｂが拡散され、第２蒸着源５０２ａからはホスト５０２ｂが拡散され、第３蒸着源５０３ａからは第２ドーパント５０３ｂが拡散される。第１ドーパント５０１ｂと第２ドーパント５０３ｂは、それぞれ異なる色で発光するドーパントである。

本実施形態では、第１ドーパント５０１ｂとして黄緑色に発光するドーパントを用い、第２ドーパント５０３ｂとして黄色に発光するドーパントを用いるが、これに限定されるものではない。例えば、第１ドーパント５０１ｂと第２ドーパント５０３ｂを添加する順番を逆にしてもよい。また、ホスト５０２ｂは、１種類に限る必要はなく、２種類以上のホストを含ませることも可能である。

図１１及び図１２を用いて説明したように、３つの蒸着源を傾けることなく並べて発光層を形成した場合に、発光層の内部において発光材料の濃度に偏りが生じる。すなわち、基板の進行方向に対して最初に配置された蒸着源から拡散される材料と最後に配置された蒸着源から拡散される材料とでは、発光層内部における濃度分布がほぼ対称となり、濃度の極大値（ピーク濃度）の位置が逆の位置になる。

本実施形態では、上述した本発明者らの試行過程とは逆に、上記現象を積極的に利用し、第１発光層４０２の内部において意図的にドーパント濃度を偏らせ、ドーパントごとに異なる発光領域を形成する。ここで、本実施形態の有機ＥＬ表示装置１００における第１発光層４０２の具体的な構成を図６に示す。

図６は、第１の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置において、ＥＬ素子３０９を構成する第１発光層４０２の内部におけるドーパントの濃度分布を示す図である。曲線６０１は、黄緑色に発光する第１ドーパント５０１ｂの濃度分布を示し、曲線６０２は、黄色に発光する第２ドーパント５０３ｂの濃度分布を示している。なお、図６に示す第１ドーパント５０１ｂの濃度及び第２ドーパント５０３ｂの濃度は、それぞれホスト５０２ｂの濃度で正規化したものである。すなわち、ホスト５０２ｂの濃度に対する相対的な割合を示している。

図６に示されるように、第１ドーパント５０１ｂは、画素電極側の一端近傍にピーク濃度（極大値）を有し、画素電極から共通電極に向かう方向（以下「第１方向」という）に向かって徐々に濃度が低下する濃度分布を有している。逆に、第２ドーパント５０３ｂは、共通電極側の他端近傍にピーク濃度（極大値）を有し、第１方向に向かって徐々に濃度が上昇する濃度分布を有している。なお、ここで「近傍」とは、第１発光層４０２の膜厚で正規化した場合（第１発光層４０２の膜厚を「１」とした場合）において、第１発光層４０２と他の層との界面から０．３以内（典型的には、０．２以内）の範囲を指す。

その結果、第１発光層４０２の内部には、ホスト５０２ｂに対して主として第１ドーパント５０１ｂが添加された第１発光領域４０２ａと、ホスト５０２ｂに対して主として第２ドーパント５０３ｂが添加された第２発光領域４０２ｂとが形成されている。さらに、第１発光領域４０２ａと第２発光領域４０２ｂとの間には、第１ドーパント５０１ｂ及び第２ドーパント５０３ｂの濃度が十分に低い領域、すなわち実質的にホスト５０２ｂのみで構成される非ドープ領域４０２ｃが形成されている。非ドープ領域４０２ｃでは、第１ドーパント５０１ｂ及び第２ドーパント５０３ｂの濃度がそれぞれ１５％以下（好ましくは、１０％以下）となることが望ましい。

以上のように、本実施形態では、インライン蒸着によるドーパントの濃度分布の偏りを利用して、異なる２つの発光領域とその間の非ドープ領域とで構成される発光層を形成することができる。そして、そのような発光層を含む有機ＥＬ表示装置を、蒸着源を傾けるという緻密な調整をすることなく、生産性の高い方法で提供することが可能となる。

また、本実施形態の有機ＥＬ表示装置１００は、第１発光領域４０２ａと第２発光領域４０２ｂとの間に非ドープ領域４０３ｃを設けた３層構造の第１発光層４０２を黄色に発光する発光層として有するため、色域が広く、発光特性に優れたものとすることができる。

以下、上述した構成を備える本実施形態の有機ＥＬ表示装置１００の製造工程について、図７、８を参照して説明する。

＜表示装置の製造方法＞
まず、図７（Ａ）に示すように、第１基板３０１上に下地層３０２を形成し、その上に公知の方法により薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３０３を形成する。そして、薄膜トランジスタ３０３の形成により生じた凹凸を平坦化するように、第１の絶縁層３０４を形成する。

第１基板３０１としては、ガラス基板、石英基板、フレキシブル基板（ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートその他の曲げることが可能な基板）等を用いることができる。第１基板３０１が透光性を有する必要がない場合には、金属基板、セラミックス基板、半導体基板を用いることも可能である。

下地層３０２としては、典型的には、酸化シリコン系絶縁膜、窒化シリコン系絶縁膜またはそれらの積層膜を用いることができる。下地層３０２は、第１基板３０１からの汚染物質の侵入を防いだり、第１基板３０１の伸縮により発生する応力を緩和したりする機能を有する。

本実施形態では、薄膜トランジスタ３０３としてトップゲート型ＴＦＴを形成する例を示しているが、ボトムゲート型ＴＦＴであっても良い。

第１の絶縁層３０４は、ポリイミド系、ポリアミド系、アクリル系、エポキシ系もしくはシロキサン系といった公知の樹脂材料を塗布し、その後、塗布した樹脂材料を光もしくは熱により硬化させて形成すれば良い。第１の絶縁層３０４の膜厚は、薄膜トランジスタ３０３に起因する凹凸を平坦化するに十分な膜厚であれば良い。典型的には、１〜３μｍとすることができるが、これに限定されるものではない。

次に、図７（Ｂ）に示すように、第１の絶縁層３０４に薄膜トランジスタ３０３に達するコンタクトホールを形成した後、公知の方法により画素電極３０５を形成する。本実施形態では、公知のスパッタ法によりＩＴＯ（Indium Tin Oxide）とアルミニウム膜との積層膜を形成した後、公知のフォトリソグラフィにより積層膜をパターニングして画素電極３０５を形成する。画素電極３０５は、複数の画素に対応する位置にそれぞれ対応するようにパターニングされる。

次に、樹脂材料で構成されるバンク３０６を形成する。本実施形態では、光硬化性樹脂を塗布することによりバンク３０６を形成する。バンク３０６の形成に関して、特に形状を限定する必要はなく、台形状であってもよいし、半円形状であってもよい。また、バンク３０６の形成に当たり、公知のフォトリソグラフィ、印刷法及び溶液塗布法のいずれを用いてもよい。

次に、図８（Ａ）に示すように、画素電極３０５及びバンク３０６の上にＥＬ層３０７を形成する。本実施形態では、ＥＬ層３０７を白色光の発光部とし、すべての画素に対して共通に形成する。したがって、製造プロセスを簡略化でき、生産性の高い製造プロセスを構築することができる。

なお、本実施形態では、ＥＬ層３０７の構造として、図４を用いて説明した積層構造を用いる。すなわち、本実施形態におけるＥＬ層３０７は、第１電荷輸送層４０１、第１発光層４０２、第２電荷輸送層４０３、第２発光層４０４及び第３電荷輸送層４０５を含む積層構造を例とする。

そして、本実施形態では、図５を用いて説明したインライン蒸着により第１発光層４０２を形成する。すなわち、図５に示したように、黄緑色に発光する第１ドーパント５０１ｂを蒸着するための第１蒸着源５０１ａと、ホスト５０２ｂを蒸着するための第２蒸着源５０２ａと、黄色に発光する第２ドーパント５０３ｂを蒸着するための第３蒸着源５０３ａとを順に並べてインライン蒸着を行い、第１発光層４０２を形成する。

これにより、図６を用いて説明した第１発光領域４０２ａと第２発光領域４０２ｂとの間に非ドープ領域４０２ｃを有する第１発光層４０２を形成することができる。この場合、蒸着源を精度よく傾けるという調整が必要なく、通常と同様のインライン蒸着により第１発光層４０２を形成することができる。さらに、インライン蒸着による濃度分布の偏りを利用して、１回のインライン蒸着により第１発光領域４０２ａ、第２発光領域４０２ｂ及び非ドープ領域４０２ｃを含む第１発光層４０２を形成することができる。そのため、本実施形態によれば、蒸着源の数を減らして製造コストを抑えることができ、生産性の高いＥＬ表示装置の製造方法を提供することができる。

第１発光層４０２以外の層については、本実施形態では、いずれも蒸着法により形成する。ＥＬ層は水分に非常に弱いため、なるべく外気に触れさせないことが望ましい。したがって、第１発光層４０２をインライン蒸着により形成する以上、他の層についてもインライン蒸着を用いて形成することが好ましい。これにより、すべての層を外気に触れさせることなく連続的に積層することも可能である。勿論、そのような方法に限定する必要はなく、必要に応じてインクジェット法等の他の公知の方法を併用してもよい。

以上のように、インライン蒸着法を用いて、画素電極３０５上に第１電荷輸送層４０１、第１発光層４０２、第２電荷輸送層４０３、第２発光層４０４及び第３電荷輸送層４０５を含むＥＬ層３０７を形成する。

次に、図８（Ｂ）に示すように、有機ＥＬ素子の陰極として機能する共通電極３０８を形成する。本実施形態において、共通電極３０８としては、スパッタ法で形成したＩＴＯ膜又はＩＺＯ膜を用いる。勿論、他の透明導電膜を用いてもよいし、ＭｇＡｇといった金属膜を用いてもよい。その後、保護膜として窒化シリコン膜を含む絶縁膜３０９を形成する。このとき、共通電極３０８と絶縁膜３０９とを外気に触れさせることなく連続形成することが望ましい。

最後に、第２基板３１２上に、公知のカラーフィルタ３１３Ｒ、３１３Ｇ、３１３Ｂと金属膜または黒色顔料を含む樹脂で構成されるブラックマトリクス３１４とを設けた封止基板を用意し、充填材３１１を介してアレイ基板に貼り合わせる。こうして図３に示した有機ＥＬ表示装置１００が完成する。

（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態では、白色発光のＥＬ層を構成するために、第１発光層４０２として黄色に発光する発光層を用い、第２発光層４０４として青色に発光する発光層を用いた例を示した。しかし、本発明は、これとは異なる発光層の組み合わせにおいても実施することが可能である。なお、発光層の発光色の組み合わせが異なる以外は、第１の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置１００と同じ構成を有する。

本実施形態によれば、例えば、第１発光層４０２として赤色に発光する発光層を用い、第２発光層４０４として青緑色に発光する発光層を用いてもよい。この場合、第２発光層４０４の形成に第１実施形態で説明したインライン蒸着を適用し得る。例えば、ホスト５０２ｂに対して青色に発光する第１ドーパント５０１ｂ及び緑色に発光する第２ドーパント５０３ｂを添加すればよい。勿論、第１ドーパント５０１ｂ及び第２ドーパント５０２ｂを蒸着する順序は任意である。

また、第１発光層４０２として赤緑色に発光する発光層を用い、第２発光層４０４として青色に発光する発光層を用いてもよい。この場合、第１発光層４０２の形成に第１実施形態で説明したインライン蒸着を適用し、例えば、ホスト５０２ｂに対して赤色に発光する第１ドーパント５０１ｂ及び緑色に発光する第２ドーパント５０３ｂを添加すればよい。この場合も、第１ドーパント５０１ｂ及び第２ドーパント５０２ｂを蒸着する順序は任意である。

以上のように、本実施形態では、第１発光層と、該第１発光層の発光色と補色の関係にある色の光を発する第２発光層とを用いて白色発光のＥＬ素子を形成する。そして、第１の実施形態で説明した構造の発光層を、第１発光層及び第２発光層のいずれかに適用することができる。

（第３の実施形態）
図９は、本発明の第３の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の発光層の形成方法を示す図である。第１の実施形態との違いは、第３の実施形態では、ホストとして２種類の材料を用いた点である。その他の構成は、第１の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置１００と同じである。

本実施形態の場合、図５の第２蒸着源５０２ａに代えて、ホスト用の第２蒸着源として、蒸着源９０１ａ及び蒸着源９０２ａを用いる。蒸着源９０１ａは、第１ホスト９０１ｂを拡散させ、蒸着源９０２ａは、第２ホスト９０２ｂを拡散させる。本実施形態では、蒸着源９０１ａ及び９０２ａを隣接して並べることにより、２種類のホストを混在させた領域９０３ｂを広く確保できるようにしてある。これにより、ホスト自体は２種類のホスト材料が濃度分布なく蒸着され、ホスト材料の濃度分布による悪影響を排除することができる。

なお、本実施形態では、蒸着源９０１ａ及び９０２ａを隣接して並べた例を示したが、両者を互いに向かって傾けて異なるホスト材料を混在させた領域９０３ｂを形成してもよい。

また、本実施形態では、異なる２種類のホスト材料を用いる例を示したが、３種類以上のホスト材料を用いることも可能である。その場合においても、密接して複数の蒸着源を配置することにより、濃度分布なく複数のホスト材料を蒸着することが可能となる。

本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態の表示装置を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

また、上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

１００ 有機ＥＬ表示装置
１０２ 画素部
１０３ 走査線駆動回路
１０４ データ線駆動回路
１０５ ドライバＩＣ
２０１ 画素
２０２ 薄膜トランジスタ
３０１ 第１基板
３０２ 下地層
３０３ 薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
３０４ 第１の絶縁層
３０５ 画素電極（陽極）
３０６ バンク
３０７ ＥＬ層
３０８ 共通電極（陰極）
３０９ ＥＬ素子
３１０ 絶縁膜
３１１ 充填材
３１２ 第２基板
３１３Ｒ Ｒ（赤）に対応するカラーフィルタ
３１３Ｇ Ｇ（緑）に対応するカラーフィルタ
３１３Ｂ Ｂ（青）に対応するカラーフィルタ
３１４ ブラックマトリクス
４０１ 第１電荷輸送層
４０２ 第１発光層
４０３ 第２電荷輸送層
４０４ 第２発光層
４０５ 第３電荷輸送層
５０１ａ 第１蒸着源
５０２ａ 第２蒸着源
５０３ａ 第３蒸着源
５０１ｂ 第１ドーパント
５０２ｂ ホスト
５０３ｂ 第２ドーパント
５０４ 基板
４０２ａ 第１発光領域
４０２ｂ 第２発光領域
４０２ｃ 非ドープ領域
６０１及び６０２ 濃度分布を示す曲線

Claims (20)

1. 複数の画素を含む表示部を備えたＥＬ表示装置であって、
   前記複数の画素は、ホストと、少なくとも２種類のドーパントとを含む発光層を有するＥＬ素子を含み、
   前記少なくとも２種類のドーパントは、前記ホストに対してそれぞれ異なる濃度分布を有するＥＬ表示装置。
2. 前記少なくとも２種類のドーパントには、第１ドーパント及び第２ドーパントが含まれ、
   前記第１ドーパントは、第１方向に向かって徐々に濃度が低下する濃度分布を有し、前記第２ドーパントは、前記第１方向に向かって徐々に濃度が上昇する濃度分布を有する請求項１に記載のＥＬ表示装置。
3. 前記第１ドーパントは、前記画素電極側の一端近傍にピーク濃度を有し、前記第２ドーパントは、前記共通電極側の他端近傍にピーク濃度を有する請求項２に記載のＥＬ表示装置。
4. 前記発光層は、前記ホストに対する前記第１ドーパント及び前記第２ドーパントの濃度が共に１５％以下となる領域を有する請求項２に記載のＥＬ表示装置。
5. 前記少なくとも２種類のドーパントは、黄色光を発光させるドーパント及び黄緑色光を発光させるドーパントを含む請求項１に記載のＥＬ表示装置。
6. 前記少なくとも２種類のドーパントは、青色光を発光させるドーパント及び緑色光を発光させるドーパントを含む請求項１に記載のＥＬ表示装置。
7. 前記少なくとも２種類のドーパントは、赤色光を発光させるドーパント及び緑色光を発光させるドーパントを含む請求項１に記載のＥＬ表示装置。
8. 前記ＥＬ素子は、前記発光層及び該発光層の発光色と補色の関係にある色の光を発する他の発光層を含む請求項１に記載のＥＬ表示装置。
9. 絶縁表面上に画素電極を形成し、
   前記画素電極上にホストと少なくとも２種類のドーパントとを含む発光層を、前記少なくとも２種類のドーパントが前記ホストに対してそれぞれ異なる濃度分布を有するように形成し、
   前記発光層上に共通電極を形成することを含む、
   ＥＬ表示装置の製造方法。
10. 前記少なくとも２種類のドーパントには、第１方向に向かって徐々に濃度が低下する濃度分布を有する第１ドーパント、及び前記第１方向に向かって徐々に濃度が上昇する濃度分布を輸する第２ドーパントが含まれる請求項９に記載のＥＬ表示装置の製造方法。
11. 前記第１ドーパントのピーク濃度が前記画素電極側の一端近傍に位置し、前記第２ドーパントのピーク濃度が前記共通電極側の他端近傍に位置するように、前記発光層を形成する請求項１０に記載のＥＬ表示装置の製造方法。
12. 前記ホストに対する前記第１ドーパント及び前記第２ドーパントの濃度が共に１５％以下となる領域を有するように、前記発光層を形成する請求項１０に記載のＥＬ表示装置の製造方法。
13. 前記少なくとも２種類のドーパントは、黄色光を発光させるドーパント及び黄緑色光を発光させるドーパントを含む請求項９に記載のＥＬ表示装置の製造方法。
14. 前記少なくとも２種類のドーパントは、青色光を発光させるドーパント及び緑色光を発光させるドーパントを含む請求項９に記載のＥＬ表示装置の製造方法。
15. 前記少なくとも２種類のドーパントは、赤色光を発光させるドーパント及び緑色光を発光させるドーパントを含む請求項９に記載のＥＬ表示装置の製造方法。
16. さらに、前記画素電極上に前記発光層の発光色と補色の関係にある色の光を発する他の発光層を形成する請求項９に記載のＥＬ表示装置の製造方法。
17. 前記画素電極上に前記発光層を形成する際、前記第１ドーパント、前記ホスト、前記第２ドーパントの順に蒸着源を並べたインライン蒸着を行う請求項１０に記載のＥＬ表示装置の製造方法。
18. 絶縁表面上に画素電極を形成し、
    前記画素電極上に、第１ドーパント、ホスト及び第２ドーパントの順にインライン蒸着を行って発光層を形成し、
    前記発光層上に共通電極を形成することを含む、
    ＥＬ表示装置の製造方法。
19. 前記発光層上に、さらに当該発光層が発する色と補色の関係にある色を発する他の発光層を形成することを含む、請求項１８に記載のＥＬ表示装置の製造方法。
20. 前記発光層及び前記他の発光層を形成する前後に、さらに電荷輸送層を形成する、請求項１９に記載のＥＬ表示装置の製造方法。
    

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