(57)【特許請求の範囲】
【請求項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、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陰極側に形成されており、
前記第２の発光層は、ホスト材料と発光ドーパント材料とを含み、下記の関係式（Ａ）及び（Ｂ）を満たすように構成されており、
前記第１の色と前記第２の色とは異なる第３の色を発する第３の有機ＥＬ素子をさらに有し、前記第１の発光層は、前記第３の有機ＥＬ素子にわたって共通に形成されており、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陽極側に形成されており、
前記第３の発光層は、ホスト材料と発光ドーパント材料とを含み、下記の関係式（Ｅ）及び（Ｆ）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。
｜ＬＵＭＯＤ２｜＞｜ＬＵＭＯＨ２｜  ・・・（Ａ）
｜ＬＵＭＯＤ２｜−｜ＬＵＭＯＨ２｜＞｜ＨＯＭＯＨ２｜−｜ＨＯＭＯＤ２｜  ・・・（Ｂ）
｜ＨＯＭＯＤ３｜＜｜ＨＯＭＯＨ３｜ ・・・（Ｅ）
｜ＨＯＭＯＨ３｜−｜ＨＯＭＯＤ３｜＞｜ＬＵＭＯＤ３｜−｜ＬＵＭＯＨ３｜ ・・・（Ｆ）
ここで、ＬＵＭＯＨ２、ＨＯＭＯＨ２はそれぞれ、前記第２の発光層に含まれる前記ホスト材料のＬＵＭＯ準位エネルギー、ＨＯＭＯ準位エネルギーを表し、ＬＵＭＯＤ２、ＨＯＭＯＤ２はそれぞれ、前記第２の発光層に含まれる前記発光ドーパント材料のＬＵＭＯ準位エネルギー、ＨＯＭＯ準位エネルギーを表しており、
ＬＵＭＯＨ３、ＨＯＭＯＨ３はそれぞれ、前記第３の発光層に含まれる前記ホスト材料のＬＵＭＯ準位エネルギー、ＨＯＭＯ準位エネルギーを表し、ＬＵＭＯＤ３、ＨＯＭＯＤ３はそれぞれ、前記第３の発光層に含まれる前記発光ドーパント材料のＬＵＭＯ準位エネルギー、ＨＯＭＯ準位エネルギーを表している。
【請求項２】
前記第２の有機ＥＬ素子では、前記第２の発光層のみが発光することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記第２の発光層は、下記の関係式（Ｇ）を満たすように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
｜ＨＯＭＯＤ２｜＞｜ＨＯＭＯＨ２｜＞｜ＬＵＭＯＤ２｜＞｜ＬＵＭＯＨ２｜  ・・・（Ｇ）
【請求項４】
前記第１の発光層は緑色を発光す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表示装置。
【請求項５】
前記第３の有機ＥＬ素子では、前記第３の発光層のみが発光することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記第３の発光層は、下記の関係式（Ｉ）を満たすように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の表示装置。
｜ＬＵＭＯＤ３｜＜｜ＬＵＭＯＨ３｜＜｜ＨＯＭＯＤ３｜＜｜ＨＯＭＯＨ３｜ ・・・（Ｉ）
【請求項７】
前記第１の発光層は緑色を発光し、前記第２の発光層は赤色を発光し、前記第３の発光層は青色を発光することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の表示装置と、撮像装置と、を備えた撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
有機ＥＬ素子を備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−０６６８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、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陰極側に形成されており、前記第２の発光層は、ホスト材料と発光ドーパント材料とを含み、下記の関係式（Ａ）及び（Ｂ）を満たすように構成されており、前記第１の色と前記第２の色とは異なる第３の色を発する第３の有機ＥＬ素子をさらに有し、前記第１の発光層は、前記第３の有機ＥＬ素子にわたって共通に形成されており、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陽極側に形成されており、前記第３の発光層は、ホスト材料と発光ドーパント材料とを含み、下記の関係式（Ｅ）及び（Ｆ）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である。
｜ＬＵＭＯＤ２｜＞｜ＬＵＭＯＨ２｜  ・・・（Ａ）
｜ＬＵＭＯＤ２｜−｜ＬＵＭＯＨ２｜＞｜ＨＯＭＯＨ２｜−｜ＨＯＭＯＤ２｜  ・・・（Ｂ）
｜ＨＯＭＯＤ３｜＜｜ＨＯＭＯＨ３｜ ・・・（Ｅ）
｜ＨＯＭＯＨ３｜−｜ＨＯＭＯＤ３｜＞｜ＬＵＭＯＤ３｜−｜ＬＵＭＯＨ３｜ ・・・（Ｆ）
ここで、ＬＵＭＯＨ２、ＨＯＭＯＨ２はそれぞれ、前記第２の発光層に含まれる前記ホスト材料のＬＵＭＯ準位エネルギー、ＨＯＭＯ準位エネルギーを表し、ＬＵＭＯＤ２、ＨＯＭＯＤ２はそれぞれ、前記第２の発光層に含まれる前記発光ドーパント材料のＬＵＭＯ準位エネルギー、ＨＯＭＯ準位エネルギーを表しており、
ＬＵＭＯＨ３、ＨＯＭＯＨ３はそれぞれ、前記第３の発光層に含まれる前記ホスト材料のＬＵＭＯ準位エネルギー、ＨＯＭＯ準位エネルギーを表し、ＬＵＭＯＤ３、ＨＯＭＯＤ３はそれぞれ、前記第３の発光層に含まれる前記発光ドーパント材料のＬＵＭＯ準位エネルギー、ＨＯＭＯ準位エネルギーを表している。
【発明の効果】
【００１０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係る表示装置の一例を示す模式図
【図２】第１の実施形態に係る第２の有機ＥＬ素子の発光層のエネルギーバンドを示す模式図
【図３】第２の実施形態に係る表示装置の一例を示す模式図
【図４】第２の実施形態に係る第３の有機ＥＬ素子の発光層のエネルギーバンドを示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
（第１の実施形態）
図１（ａ）は、第１の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。なお、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。
【００１５】
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。また、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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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の陰極１５側に積層されて配置されている。同様に、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側に積層されて配置されている。つまり、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。
【００２０】
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はホスト材料と発光ドーパント材料とを含み、下記の関係式（１）及び（２）を満たすように構成されている。
｜ＬＵＭＯＤ２｜＞｜ＬＵＭＯＨ２｜  ・・・（１）
｜ＬＵＭＯＤ２｜−｜ＬＵＭＯＨ２｜＞｜ＨＯＭＯＨ２｜−｜ＨＯＭＯＤ２｜  ・・・（２）
ここで、ＬＵＭＯＨ２、ＨＯＭＯＨ２はそれぞれ、赤色発光層１３Ｒに含まれるホスト材料のＬＵＭＯ（最低空軌道）準位エネルギー、ＨＯＭＯ（最高被占軌道）準位エネルギーを表している。また、ＬＵＭＯＤ２、ＨＯＭＯＤ２はそれぞれ、赤色発光層１３Ｒに含まれる発光ドーパント材料のＬＵＭＯ準位エネルギー、ＨＯＭＯ準位エネルギーを表している。
【００２１】
また、同様に、青色発光層１３Ｂはホスト材料と発光ドーパント材料とを含み、下記の関係式（３）及び（４）を満たすように構成されている。
｜ＬＵＭＯＤ３｜＞｜ＬＵＭＯＨ３｜  ・・・（３）
｜ＬＵＭＯＤ３｜−｜ＬＵＭＯＨ３｜＞｜ＨＯＭＯＨ３｜−｜ＨＯＭＯＤ３｜  ・・・（４）
ここで、ＬＵＭＯＨ３、ＨＯＭＯＨ３はそれぞれ、青色発光層１３Ｂに含まれるホスト材料のＬＵＭＯ準位エネルギー、ＨＯＭＯ準位エネルギーを表している。また、ＬＵＭＯＤ３、ＨＯＭＯＤ３はそれぞれ、青色発光層１３Ｂに含まれる発光ドーパント材料のＬＵＭＯ準位エネルギー、ＨＯＭＯ準位エネルギーを表している。
【００２２】
図２は、関係式（１）及び（２）を満たす赤色発光層１３Ｒ、もしくは関係式（３）及び（４）を満たす青色発光層１３Ｂのエネルギーバンドを示している。なお、図２において、ＬＵＭＯＤとあるのは、ＬＵＭＯＤ２もしくはＬＵＭＯＤ３を表しており、”２”や”３”の添え字は省略しており、以下の説明でも省略する。また、ＨＯＭＯＤ等も同様である。
【００２３】
図２（ａ）では、発光ドーパント材料のＬＵＭＯＤの絶対値がホスト材料のＬＵＭＯＨの絶対値よりも大きい（｜ＬＵＭＯＤ｜＞｜ＬＵＭＯＨ｜）。このため、電子輸送層１４から発光層１３Ｒ，１３Ｂに電子が注入されると、電子は発光ドーパント材料のＬＵＭＯ準位にトラップされ、発光層１３Ｒ，１３Ｂ内を移動してコモン発光層である緑色発光層１３Ｇに到達しにくくなる。一方、発光ドーパント材料のＨＯＭＯＤの絶対値がホスト材料のＨＯＭＯＨの絶対値よりも大きい（｜ＨＯＭＯＤ｜＞｜ＨＯＭＯＨ｜）。このため、緑色発光層１３Ｇから発光層１３Ｒ，１３Ｂに正孔が注入されると、正孔は発光ドーパント材料にトラップされることなく発光層１３Ｒ，１３Ｂを移動する。この結果として、発光層１３Ｒ，１３Ｂは電子を移動させずに正孔を移動させる、いわゆる電子トラップ性の性質を有し、発光層１３Ｒ，１３Ｂ内で電子と正孔を効率よく再結合させ、その再結合エネルギーを発光に利用することが可能になる。
【００２４】
図２（ｂ）では、図２（ａ）と同じく｜ＬＵＭＯＤ｜＞｜ＬＵＭＯＨ｜であるが、発光ドーパント材料のＨＯＭＯＤの絶対値がホスト材料のＨＯＭＯＨの絶対値よりも小さい（｜ＨＯＭＯＤ｜＜｜ＨＯＭＯＨ｜）。よって、緑色発光層１３Ｇから発光層１３Ｒ，１３Ｂに正孔が注入されると、正孔が発光ドーパント材料のＨＯＭＯ準位にトラップされやすくなる。しかし、電子トラップ性の強さを表すエネルギー差｜ＬＵＭＯＤ｜−｜ＬＵＭＯＨ｜の方が、正孔トラップ性の強さを表すエネルギー差｜ＨＯＭＯＨ｜−｜ＨＯＭＯＤ｜よりも大きい（｜ＬＵＭＯＤ｜−｜ＬＵＭＯＨ｜＞｜ＨＯＭＯＨ｜−｜ＨＯＭＯＤ｜）。よって結果として、発光層１３Ｒ，１３Ｂは電子が移動しにくい電子トラップ性の性質を有し、発光層１３Ｒ，１３Ｂ内で電子と正孔を効率よく再結合させることができる。
【００２５】
また、より好ましくは図２（ａ）の構成であり、この場合、赤色発光層１３Ｒは下記の関係式（５）を、青色発光層１３Ｂは下記の関係式（６）をそれぞれ満たしている。
｜ＨＯＭＯＤ２｜＞｜ＨＯＭＯＨ２｜＞｜ＬＵＭＯＤ２｜＞｜ＬＵＭＯＨ２｜  ・・・（５）
｜ＨＯＭＯＤ３｜＞｜ＨＯＭＯＨ３｜＞｜ＬＵＭＯＤ３｜＞｜ＬＵＭＯＨ３｜  ・・・（６）
このように、コモン発光層である緑色発光層１３Ｇに接して陰極１５側に積層された発光層１３Ｒ，１３Ｂが上記の関係式をみたすことによって、コモン発光層への電子漏れが防止され、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。
【００２６】
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をコモン発光層とする場合には、赤色発光層１３Ｒが上記の関係式（１）および（２）を満たし、緑色発光層１３Ｇが上記の関係式（３）および（４）を満たすように構成されていればよい。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
次に、各部材に関して具体的に説明する。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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、発光ドーパント材料は、蛍光材料、燐光材料のどちらでもよい。また、コモン発光層である緑色発光層１３Ｇ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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態を表す部分断面模式図である。本実施形態は、青色発光層１３Ｂが緑色発光層１３Ｇに接して陽極１１側に積層されて配置され、青色発光層１３Ｂの構成が異なる以外は第１の実施形態と同様な構成である。
【００４０】
青色発光層１３Ｂは、ホスト材料と発光ドーパント材料とを含み、下記の関係式（７）及び（８）を満たすように構成されている。
｜ＨＯＭＯＤ３｜＜｜ＨＯＭＯＨ３｜  ・・・（７）
｜ＨＯＭＯＨ３｜−｜ＨＯＭＯＤ３｜＞｜ＬＵＭＯＤ３｜−｜ＬＵＭＯＨ３｜  ・・・（８）
ここで、ＬＵＭＯＨ３、ＨＯＭＯＨ３はそれぞれ、青色発光層１３Ｂに含まれるホスト材料のＬＵＭＯ準位エネルギー、ＨＯＭＯ準位エネルギーを表している。また、ＬＵＭＯＤ３、ＨＯＭＯＤ３はそれぞれ、青色発光層１３Ｂに含まれる発光ドーパント材料のＬＵＭＯ準位エネルギー、ＨＯＭＯ準位エネルギーを表している。
【００４１】
図４は、関係式（７）及び（８）を満たす青色発光層１３Ｂのエネルギーバンド図を示している。なお、図４において、ＬＵＭＯＤとあるのは、ＬＵＭＯＤ３を表しており、”３”の添え字は省略しており、以下の説明でも省略する。また、ＨＯＭＯＤ等も同様である。
【００４２】
図４（ａ）では、発光ドーパント材料のＨＯＭＯＤの絶対値がホスト材料のＨＯＭＯＨの絶対値よりも小さい（｜ＨＯＭＯＤ｜＜｜ＨＯＭＯＨ｜）。このため、正孔輸送層１２から青色発光層１３Ｂに正孔が注入されると、正孔は発光ドーパント材料のＨＯＭＯ準位にトラップされ、青色発光層１３Ｂ内を移動してコモン発光層である緑色発光層１３Ｇに到達しにくくなる。一方、発光ドーパント材料のＬＵＭＯＤの絶対値がホスト材料のＬＵＭＯＨの絶対値よりも小さい（｜ＬＵＭＯＤ｜＜｜ＬＵＭＯＨ｜）。このため、緑色発光層１３Ｇから青色発光層１３Ｂに電子が注入された場合には電子は発光ドーパントにトラップされることなく青色発光層１３Ｂ内を移動する。この結果として、発光層１３Ｂを正孔を移動させずに電子を移動させる、いわゆる正孔トラップ性の性質を有し、青色発光層１３Ｂ内で電子と正孔を効率よく再結合させ、その再結合エネルギーを発光に利用することが可能になる。
【００４３】
図４（ｂ）では、図４（ａ）と同じく｜ＨＯＭＯＤ｜＜｜ＨＯＭＯＨ｜であるが、発光ドーパント材料のＬＵＭＯＤの絶対値の方がホスト材料のＬＵＭＯＨの絶対値よりも大きい（｜ＬＵＭＯＤ｜＞｜ＬＵＭＯＨ｜）。よって、緑色発光層１３Ｇから青色発光層１３Ｂに電子が注入された場合には電子が発光ドーパントのＬＵＭＯ準位にトラップされやすくなる。しかし、正孔トラップ性の強さを表すエネルギー差｜ＨＯＭＯＨ｜−｜ＨＯＭＯＤ｜の方が、電子トラップ性の強さを表すエネルギー差｜ＬＵＭＯＤ｜−｜ＬＵＭＯＨ｜よりも大きい（｜ＨＯＭＯＨ｜−｜ＨＯＭＯＤ｜＞｜ＬＵＭＯＤ｜−｜ＬＵＭＯＨ｜）。よって結果として、青色発光層１３Ｂは正孔が移動しにくい正孔トラップ性の性質を有し、青色発光層１３Ｂ内で電子と正孔を効率よく再結合させることができる。
【００４４】
また、より好ましくは図４（ａ）の構成であり、この場合、赤色発光層１３Ｒは下記の関係式（９）を満たしている。
｜ＬＵＭＯＤ２｜＜｜ＬＵＭＯＨ２｜＜｜ＨＯＭＯＤ２｜＜｜ＨＯＭＯＨ２｜  ・・・（９）
なお、本実施形態において、赤色発光層１３Ｒは、第１の実施形態と同様に関係式（１）及び（２）を満たすように構成されている。
【００４５】
このため、赤色の有機ＥＬ素子３Ｒにおいては、赤色発光層１３Ｒが電子トラップ性を有することによって、赤色発光層１３Ｒの陽極１１側に配置されたコモン発光層への電子漏れが防止され、効率よく赤色の有機ＥＬ素子３Ｒが発光する。また、青色の有機ＥＬ素子３Ｂにおいては、青色発光層１３Ｂが正孔トラップ性を有することによって、青色発光層１３Ｂの陰極１５側に配置されたコモン発光層への正孔漏れが防止され、効率よく青色の有機ＥＬ素子３Ｂが発光する。
【００４６】
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をコモン発光層とする場合には、赤色発光層１３Ｒが上記の関係式（１）および（２）を満たし、緑色発光層１３Ｇが上記の関係式（７）および（８）を満たすように構成されていればよい。
【００４７】
また、赤色発光層１３Ｒがコモン発光層の陰極１５側に配置され、青色発光層１３Ｂがコモン発光層の陽極１１側に配置された例を示したが、赤色発光層１３Ｒがコモン発光層の陽極１１側、青色発光層１３Ｂがコモン発光層の陰極１５側に配置されていてもよい。この場合、赤色発光層１３Ｒが上記の関係式（７）及び（８）を満たし、青色発光層１３Ｂが上記の関係式（１）および（２）を満たせばよい。
【００４８】
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、逆の構成でもよい。
【００４９】
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。
【実施例】
【００５０】
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。
【００５１】
（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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
【化１】
0005854706.tif 000002
【００５６】
次に、正孔輸送層１２の上に、化合物２で表されるホスト材料に化合物３で表される緑色発光ドーパント材料を共蒸着（体積比９８：２）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。
【００５７】
【化２】
0005854706.tif 000003
【００５８】
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４で表されるホスト材料と化合物５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。また同様にして、青色の有機ＥＬ素子３Ｂの画素に対応する位置に、化合物６で表されるホスト材料と化合物７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。
【００５９】
なお、赤色発光層１３Ｒのホスト材料である化合物４のＨＯＭＯ準位エネルギー、ＬＵＭＯ準位エネルギーはそれぞれ、５．５０ｅＶ、２．９６ｅＶであった。また、赤色発光層１３Ｒの赤色発光ドーパン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、５．３９ｅＶ、３．２２ｅＶであった。
【００６０】
また、青色発光層１３Ｂのホスト材料である化合物６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。青色発光層１３Ｂの青色発光ドーパン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、５．８０ｅＶ、２．９３ｅＶであった。
【００６１】
【化３】
0005854706.tif 000004
【００６２】
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。
【００６３】
【化４】
0005854706.tif 000005
【００６４】
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。
【００６５】
赤色発光層１３Ｒは、関係式（１）及び（２）を、青色発光層１３Ｂは、関係式（３）及び（４）を満たすような電子トラップ性の発光層であった。
【００６６】
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。
【００６７】
（比較例１）
本比較例は、赤色発光層１３Ｒと青色発光層１３Ｂの構成以外は実施例１と同様の表示装置を作製した。
【００６８】
赤色発光層１３Ｒは、化合物１０で表されるホスト材料と化合物１１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に成膜した。また青色発光層１３Ｂは、化合物１２で表されるホスト材料と化合物１３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に成膜した。
【００６９】
なお、赤色発光層１３Ｒのホスト材料である化合物１０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。また、赤色発光層１３Ｒの赤色発光ドーパン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、５．１６ｅＶ、２．９６ｅＶであった。
【００７０】
また、青色発光層１３Ｂのホスト材料である化合物１２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。青色発光層１３Ｂの青色発光ドーパン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、５．３６ｅＶ、２．４９ｅＶであった。
【００７１】
【化５】
0005854706.tif 000006
【００７２】
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。
【００７３】
これは、赤色発光層１３Ｒと青色発光層１３Ｂの構成がそれぞれ、｜ＨＯＭＯＤ｜＜｜ＨＯＭＯＨ｜かつ、｜ＨＯＭＯＨ｜−｜ＨＯＭＯＤ｜＞｜ＬＵＭＯＤ｜−｜ＬＵＭＯＨ｜の関係を満たすような正孔トラップ性の発光層であるからだと考える。つまり、赤色発光層１３Ｒと青色発光層１３Ｂからコモン発光層への電子漏れが防止されず、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。
【００７４】
（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。
【００７５】
本実施例は、陽極１１と陰極１５の構成、青色発光層１３Ｂ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。
【００７６】
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。
【００７７】
本実施例の青色発光層１３Ｂは、緑色発光層１３Ｇに接して陽極１１側に形成した。具体的には、実施例１の有機化合物層を成膜する工程で、正孔輸送層１２を形成した後、緑色発光層１３Ｇを形成する前に青色発光層１３Ｂを成膜した。そして、青色発光層１３Ｂは、上記の化合物１２で表されるホスト材料と上記の化合物１３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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
赤色発光層１３Ｒは、関係式（１）及び（２）を満たす電子トラップ性の発光層であり、青色発光層１３Ｂは、関係式（７）及び（８）を満たすような正孔トラップ性の発光層であった。
【００８１】
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。
【００８２】
（比較例２）
本比較例は、青色発光層１３Ｂの構成以外は実施例２と同様の表示装置を作製した。
【００８３】
青色発光層１３Ｂは、上記の化合物６のホスト材料と上記の化合物７の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に成膜した。
【００８４】
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と赤色の有機ＥＬ素子３Ｒに関しては良好な緑色発光と赤色発光の特性を示した。しかし、青色の有機ＥＬ素子３Ｂに関しては、単色の青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。
【００８５】
これは、青色発光層１３Ｂの構成が、｜ＬＵＭＯＤ｜＞｜ＬＵＭＯＨ｜かつ、｜ＬＵＭＯＤ｜−｜ＬＵＭＯＨ｜＞｜ＨＯＭＯＨ｜−｜ＨＯＭＯＤ｜の関係を満たすような電子トラップ性の発光層であるからだと考える。つまり、青色発光層１３Ｂの上層に配置されたコモン発光層への正孔漏れが防止されず、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。
【符号の説明】
【００８６】
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
【図１】
0005854706.tif 000007
【図２】
0005854706.tif 000008
【図３】
0005854706.tif 000009
【図４】
0005854706.tif 000010