(57)【要約】  発光層の材料劣化による装置の短寿命化が生じ難いＥＬ表示装置を提供するために、基板上に画素毎に形成された画素電極１０３と、基板上の画素電極１０３が形成された領域とは異なる領域に形成された補助配線１０４と、少なくとも各画素電極１０３上および補助配線１０４上に形成された遷移金属酸化物層１０５と、少なくとも遷移金属酸化物層１０５上の各画素に対応する領域に形成された発光層１０８と、補助配線１０４の上方および発光層１０８の上方に連続して形成されるとともに、補助配線１０４に電気的に接続された共通電極１１１と、を具備し、遷移金属酸化物層１０５上における補助配線１０４の上方の部分１０９ａ上および発光層１０８上に連続して形成されたバリウムを主成分とする層であって、厚みがバリウムの単原子以上、１０ｎｍ未満である材料劣化抑制層１０９を有するＥＬ表示装置１とする。
2013076948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に画素毎に形成された画素電極と、
前記基板上の前記画素電極が形成された領域とは異なる領域に形成された補助配線と、
少なくとも前記各画素電極上および前記補助配線上に形成された遷移金属酸化物層と、
少なくとも前記遷移金属酸化物層上の前記各画素に対応する領域に形成された発光層と、
前記補助配線の上方および前記発光層の上方に連続して形成されるとともに、前記補助配線と電気的に接続された共通電極と、
を具備し、
前記遷移金属酸化物層上における前記補助配線の上方の部分上および前記発光層上に連続して形成されたバリウムを主成分とする層であって、厚みがバリウムの単原子以上、１０ｎｍ未満である材料劣化抑制層を有する、
ＥＬ表示装置。
【請求項２】
前記材料劣化抑制層の厚みは、５ｎｍ以上である、
請求項１に記載のＥＬ表示装置。
【請求項３】
前記材料劣化抑制層上に、バリウムを含有する有機機能層が形成され、
前記共通電極は金属酸化物で形成されている、
請求項１、あるいは請求項２のいずれかに記載のＥＬ表示装置。
【請求項４】
前記発光層は青色発光するものであり、
前記発光層の厚みは７０ｎｍ以上、９０ｎｍ以下である、
請求項１、ないし請求項３のいずれか１項に記載のＥＬ表示装置。
【請求項５】
前記発光層は青色発光するものであり、
前記発光層の単位面積当たりの電流密度が、３０ｍＡ／ｃｍ2以上、４０ｍＡ／ｃｍ2以下である、
請求項１、ないし請求項４のいずれか１項に記載のＥＬ表示装置。
【請求項６】
前記遷移金属酸化物層は、モリブデン、タングステン、のいずれかを含有する、
請求項１、ないし請求項５のいずれか１項に記載のＥＬ表示装置。
【請求項７】
前記遷移金属酸化物層は、正孔注入層である、
請求項１、ないし請求項６のいずれか１項に記載のＥＬ表示装置。
【請求項８】
前記発光層は、有機高分子材料を含む層である請求項１、ないし請求項７のいずれか１項に記載のＥＬ表示装置。
【請求項９】
基板上に画素毎に画素電極を形成する工程と、
前記基板上の前記画素電極が形成された領域とは異なる領域に補助配線を形成する工程と、
前記各画素電極上および前記補助配線上に連続して遷移金属酸化物層を形成する工程と、
少なくとも前記遷移金属酸化物層上の前記各画素に対応する領域に発光層を形成する工程と、
前記遷移金属酸化物層上における前記補助配線の上方の部分上および前記発光層上に連続して、バリウムを主成分とし、厚みがバリウムの単原子以上、１０ｎｍ未満である材料劣化抑制層を形成する工程と、
前記材料劣化抑制層の上方に、前記補助配線と電気的に接続された共通電極を形成する工程と、
を含む、
ＥＬ表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＬ表示装置およびその製造方法に関し、特にＥＬ表示装置における寿命特性向上の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＬ表示装置の一例として、有機材料の電界発光現象を利用した有機ＥＬ表示装置がある。トップエミッション型の有機ＥＬ表示装置の場合、例えば、基板上に画素電極が形成され、その上に、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層および共通電極等が積層された構造を有する。このような有機ＥＬ表示装置では、装置の大画面化に伴う共通電極での電圧降下を防止するために、基板上の画素電極が形成されていない領域に、共通電極と電気的に接続された補助配線を形成することが行われている（特許文献１）。【０００３】
上記有機ＥＬ表示装置の各層の形成工程において、例えば、ＡｌやＡｇ等の合金からなる画素電極および補助配線はスパッタリングにより成膜され、遷移金属酸化物からなる正孔注入層もスパッタリングにより成膜され、高分子材料からなる正孔輸送層および有機発光層は印刷により成膜され、低分子材料からなる電子輸送層は蒸着により成膜され、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）等の透明金属酸化物からなる共通電極も蒸着またはスパッタリングにより成膜される。また、画素毎に形成される画素電極や、印刷により成膜される正孔輸送層および有機発光層はパターニングされるが、一方で、正孔注入層、電子輸送層および共通電極は、画素毎に形成する必要がないため、さらには蒸着やスパッタリングでは高精細なパターニングが容易ではないために、パターニングされず所謂べた膜で形成される。このようにパターニングを省略することによって、製造工程の簡略化が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３１８５５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、有機発光層の材料が劣化すると輝度が低下して有機ＥＬ表示装置が短寿命化する。材料が劣化する大きな要因の１つとして、有機発光層内における電荷の蓄積が挙げられる。有機発光層は、画素電極から注入された正孔と共通電極から注入された電子とが結合して生じる励起子により発光するが、電子または正孔が有機発光層内に蓄積すると、局所的な電荷の偏りが生じ、それにより局所的な分極がおこり、その分極で生じる電界によって励起子が正孔と電子に分解されてしまう。そうすると励起子の減少により発光効率が低下するため、電流量を増加させる必要が生じ、それによる有機発光層の高温化で材料が劣化する。【０００６】
このような電荷の蓄積は、有機発光層における電子と正孔のキャリア移動度の差が大きい場合に生じるが、バンドギャップの広い青色発光の有機発光層や、正孔と電子の輸送および結合が繰り返しおこなわれるポリマー構造の高分子材料で形成された有機発光層における電子移動度は特に小さいため、電荷の蓄積も顕著であって、材料が劣化し易い。【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑み、発光層の材料劣化による装置の短寿命化が生じ難いＥＬ表示装置および、その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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るＥＬ表示装置は、基板上に画素毎に形成された画素電極と、前記基板上の前記画素電極が形成された領域とは異なる領域に形成された補助配線と、少なくとも前記各画素電極上および前記補助配線上に形成された遷移金属酸化物層と、少なくとも前記遷移金属酸化物層上の前記各画素に対応する領域に形成された発光層と、前記補助配線の上方および前記発光層の上方に連続して形成されるとともに、前記補助配線と電気的に接続された共通電極と、を具備し、前記遷移金属酸化物層上における前記補助配線の上方の部分上および前記発光層上に連続して形成されたバリウムを主成分とする層であって、厚みがバリウムの単原子以上、１０ｎｍ未満である材料劣化抑制層を有する。【０００９】
また、本発明の一態様に係るＥＬ表示装置の製造方法は、ＥＬ表示装置の製造方法基板上に画素毎に画素電極を形成する工程と、前記基板上の前記画素電極が形成された領域とは異なる領域に補助配線を形成する工程と、前記各画素電極上および前記補助配線上に連続して遷移金属酸化物層を形成する工程と、少なくとも前記遷移金属酸化物層上の前記各画素に対応する領域に発光層を形成する工程と、前記遷移金属酸化物層上における前記補助配線の上方の部分上および前記発光層上に連続して、バリウムを主成分とし、厚みがバリウムの単原子以上、１０ｎｍ未満である材料劣化抑制層を形成する工程と、前記材料劣化抑制層の上方に、前記補助配線と電気的に接続された共通電極を形成する工程と、を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様に係るＥＬ表示装置は、発光層上にバリウムを主成分とする材料劣化抑制層が形成されているため、発光層の材料が劣化し難い。その理由として、バリウムを主成分とする材料劣化抑制層は電子準位が低いため発光層への注入障壁が低く電子注入しやすい。また層内での潤沢な自由電子をもつためそのような層が発光層上に形成されていれば、発光層内に蓄積する電荷を材料劣化抑制層に逃がすことができる。故に、発光層には電荷が蓄積し難く、発光層の材料が劣化し難い。なお、材料劣化抑制層は、僅かにでも発光層上に形成されていれば発光層の材料劣化を抑制することができるが、厚みが増すほどその抑制効果は高い。【００１１】
さらに、材料劣化抑制層の厚みが１０ｎｍ以下であるため、材料劣化抑制層および遷移金属酸化物層がべた膜で形成されていても、材料劣化抑制層における補助配線の上方の部分である配線部が絶縁膜として機能せず、補助配線と共通電極との通電が妨げられることが起こり難い。すなわち、材料劣化抑制層および遷移金属酸化物層がべた膜で形成されていた場合などは、補助配線の上方においてそれら層が接触しうるが、そうすると材料劣化抑制層の配線部においてバリウムが遷移金属酸化物層から酸素の供給を受け酸化バリウムとなり、配線部が高抵抗化する。その場合に、材料劣化抑制層の厚みが１０ｎｍ以上だと、高抵抗化した配線部が絶縁膜として機能するため補助配線と共通電極との通電が妨げられるが、厚みが１０ｎｍ未満の場合は、配線部が高抵抗化してもトンネル電流によって通電は確保される。【００１２】
本発明の一態様に係るＥＬ表示装置の製造方法は、上記のような材料劣化抑制層を形成する工程を含むため、発光層の材料劣化による装置の短寿命化が生じ難いＥＬ表示装置を製造可能である。また、遷移金属酸化物層を各画素電極上および補助配線上に連続して形成すると共に、材料劣化抑制層を前記遷移金属酸化物層上における前記補助配線の上方の部分上および発光層上に連続して形成するため、製造工程の簡略化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一態様に係るＥＬ表示装置の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の一態様に係る表示パネルを示す模式断面図である。
【図３】本発明の一態様に係るＥＬ表示装置の製造工程を説明するための工程図である。
【図４】材料劣化抑制層が発光層の材料劣化に与える影響を示す図である。
【図５】材料劣化抑制層の厚みが配線部の絶縁性に及ぼす影響を示す図である。
【図６】材料劣化抑制層の膜厚がＥＬ表示装置の寿命特性に及ぼす影響を示す図である。
【図７】電流密度と寿命特性との関係を示す図である。
【図８】発光層の厚みと寿命特性との関係を示す図である。
【図９】電流密度と発光層の厚みとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一態様に係るＥＬ表示装置およびその製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
［本発明の一態様の概要］
本発明の一態様に係るＥＬ表示装置は、基板上に画素毎に形成された画素電極と、前記基板上の前記画素電極が形成された領域とは異なる領域に形成された補助配線と、少なくとも前記各画素電極上および前記補助配線上に形成された遷移金属酸化物層と、少なくとも前記遷移金属酸化物層上の前記各画素に対応する領域に形成された発光層と、前記補助配線の上方および前記発光層の上方に連続して形成されるとともに、前記補助配線と電気的に接続された共通電極と、を具備し、前記遷移金属酸化物層上における前記補助配線の上方の部分上および前記発光層上に連続して形成されたバリウムを主成分とする層であって、厚みがバリウムの単原子以上、１０ｎｍ未満である材料劣化抑制層を有する。
【００１６】
また、本発明の一態様に係るＥＬ表示装置の特定の局面では、前記材料劣化抑制層の厚みは、５ｎｍ以上である。
【００１７】
また、本発明の一態様に係るＥＬ表示装置の別の特定の局面では、前記材料劣化抑制層上に、バリウムを含有する有機機能層が形成され、前記共通電極は金属酸化物で形成されている。さらに特定の局面では、前記有機機能層に含有されるバリウムの濃度は、５ｗｔ％以上である。
【００１８】
また、本発明の一態様に係るＥＬ表示装置の別の特定の局面では、前記発光層は青色発光するものであり、前記発光層の厚みは７０ｎｍ以上、９０ｎｍ以下である。
【００１９】
また、本発明の一態様に係るＥＬ表示装置の別の特定の局面では、前記発光層は青色発光するものであり、前記発光層の単位面積当たりの電流密度が、３０ｍＡ／ｃｍ2以上、４０ｍＡ／ｃｍ2以下である。
【００２０】
また、本発明の一態様に係るＥＬ表示装置の別の特定の局面では、前記遷移金属酸化物層は、モリブデン、タングステン、のいずれかを含有する。
【００２１】
また、本発明の一態様に係るＥＬ表示装置の別の特定の局面では、前記遷移金属酸化物層は、正孔注入層である。
【００２２】
また、本発明の一態様に係るＥＬ表示装置の別の特定の局面では、前記発光層は、有機高分子材料を含む層である請求項１、ないし請求項７のいずれか１項に記載のＥＬ表示装置である。
【００２３】
発光層に有機高分子材料を用いると、有機高分子材料は分子内に電子輸送機能を持つブロックを有した分子構造を持つため、発光層中での電子の移動度が高くなる。そのため、発光層中のキャリアバランス及び再結合を考慮すると発光層の膜厚が重要な因子である。従って、発光層の膜厚が所定の膜厚である場合に、発光層の劣化を、より抑制することができる。
【００２４】
本発明の一態様に係るＥＬ表示装置の製造方法は、ＥＬ表示装置の製造方法基板上に画素毎に画素電極を形成する工程と、前記基板上の前記画素電極が形成された領域とは異なる領域に補助配線を形成する工程と、前記各画素電極上および前記補助配線上に連続して遷移金属酸化物層を形成する工程と、少なくとも前記遷移金属酸化物層上の前記各画素に対応する領域に発光層を形成する工程と、前記遷移金属酸化物層上における前記補助配線の上方の部分上および前記発光層上に連続して、バリウムを主成分とし、厚みがバリウムの単原子以上、１０ｎｍ未満である材料劣化抑制層を形成する工程と、前記材料劣化抑制層の上方に、前記補助配線と電気的に接続された共通電極を形成する工程と、を含む。
【００２５】
［ＥＬ表示装置］
図１は、本発明の一態様に係るＥＬ表示装置の全体構成を示す図である。図１に示すように、本発明の一態様に係るＥＬ表示装置１は、表示パネル１０と、これに接続された駆動制御部２０とを備える有機ＥＬ表示装置である。なお、本発明の一態様に係るＥＬ表示装置は、有機ＥＬ表示装置に限定されず、無機ＥＬ表示装置であっても良いし、それら以外のＥＬ表示装置であっても良い。
【００２６】
駆動制御部２０は、４つの駆動回路２１〜２４と制御回路２５とから構成されている。なお、実際のＥＬ表示装置１では、表示パネル１０に対する駆動制御部２０の配置や接続関係については、これに限られない。
【００２７】
図２は、本発明の一態様に係る表示パネルを示す模式断面図である。本発明の一態様に係る表示パネルは、ＲＧＢの各画素がライン状またはマトリックス状に配置されてなるトップエミッション型の有機表示パネルであり、各画素は、図２に示すように、ＴＦＴ基板１０１に、平坦化膜１０２、画素電極１０３、補助配線１０４、遷移金属酸化物層１０５、バンク１０６、正孔輸送層１０７、発光層１０８、材料劣化抑制層１０９、有機機能層１１０、共通電極１１１、封止層１１２、樹脂層１１３、ガラス板１１４を積層させた積層構造を有する。
【００２８】
ＴＦＴ基板１０１は、例えば、ベース基板上にドライブ回路を形成した薄膜トランジスタアレイ基板である。ベース基板の材料としては、例えば、無アルカリガラス、ソーダガラス、無蛍光ガラス、燐酸系ガラス、硼酸系ガラス、石英、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン、ポリエステル、シリコーン系樹脂、またはアルミナ等の絶縁性材料等が挙げられる。
【００２９】
平坦化膜１０２は、ＴＦＴ基板１０１上に形成されており、ＴＦＴ基板１０１の表面の凹凸を平坦化する機能を有する。平坦化膜１０２の材料としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック型フェノール樹脂等の有機材料、または、ＳｉＯ2（シリコンオキサイド）、Ｓｉ3Ｎ4（シリコンナイトライド）等の無機材料等が挙げられる。
【００３０】
画素電極１０３は、例えば、基板上（厳密には平坦化膜１０２上）に画素毎にマトリックス状またはライン状に形成された反射陽極であって、ＡＣＬからなる金属膜に、ＩＺＯからなる透明導電膜を積層させた構造を有する。なお、画素電極１０３の構造はこれに限定されず、例えば、ＡＣＬ、ＡＰＣ（銀、パラジウム、銅の合金）、ＡＲＡ（銀、ルビジウム、金の合金）、ＭｏＣｒ（モリブデンとクロムの合金）、ＮｉＣｒ（ニッケルとクロムの合金）等の合金膜、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）、ＩＴＯ等の透明導電膜、アルミニウム、銀等の金属膜の単層であっても良い。また、それら合金膜、透明導電膜および金属膜の中から選択される複数の膜を積層させた構造であっても良い。
【００３１】
補助配線１０４は、基板上の画素電極１０３が形成された領域とは異なる領域に形成されており、共通電極１１１と電気的に接続されている。具体的には、例えば、画素電極１０３の配列方向に沿って画素列毎にライン状に設けられており、ＡＣＬからなる金属膜に、ＩＺＯからなる透明導電膜を積層させた構造を有する。なお、補助配線１０４の構造はこれに限定されず、例えば、ＡＣＬ、ＡＰＣ、ＡＲＡ、ＭｏＣｒ、ＮｉＣｒ等の合金膜、ＩＺＯ、ＩＴＯ等の透明導電膜、アルミニウム、銀等の金属膜の単層であっても良い。また、それら合金膜、透明導電膜および金属膜の中から選択される複数の膜を積層させた構造であっても良い。
【００３２】
画素電極１０３および補助配線１０４は、それぞれコンタクトホール１１５，１１６を介してＴＦＴ基板１０１と電気的に接続されている。
【００３３】
遷移金属酸化物層１０５は、各画素電極１０３上および補助配線１０４上に連続して形成されたべた膜であって、正孔注入層として機能する。なお、遷移金属酸化物層１０５は、各画素電極１０３上および補助配線１０４上に必ずしも連続して形成されている必要はなく、少なくとも各画素電極１０３上および補助配線１０４上に形成されていれば良いが、連続してべた膜として形成されていれば、製造工程の簡略化を図ることができる。
【００３４】
遷移金属酸化物層１０５の材料としては、遷移金属あるいはその合金の酸化物が挙げられる。ここで遷移金属とは、周期表の第３族元素から第１１族元素までの間に存在する元素である。遷移金属の中でも、タングステン、モリブデン、ニッケル、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニオブ、ハフニウム、タンタル等は、酸化した後に高い正孔注入性を有するため好ましい。特に、タングステン、モリブデンは、酸素が存在する条件下でのスパッタリングにより酸素欠陥を有する遷移金属酸化物層１０５が形成され易いため、高い正孔注入性を有する遷移金属酸化物層１０５を形成するのに適している。
【００３５】
バンク１０６は、例えば、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック型フェノール樹脂等の有機材料、または、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4等の無機材料等からなり、画素に対応する領域を規定している。画素に対応する領域、即ちバンク１０６で規定された領域内には、正孔輸送層１０７および発光層１０８がこの順で積層されており、さらに、バンク１０６で規定された領域を超えて隣の画素のものと連続するように、即ちべた膜として、材料劣化抑制層１０９、有機機能層１１０、共通電極１１１、および封止層１１２がこの順で積層されている。
【００３６】
正孔輸送層１０７は、バンク１０６で規定された領域内において遷移金属酸化物層１０５上に形成されており、画素電極１０３から注入された正孔を発光層１０８へ輸送する機能を有する。正孔輸送層１０７の材料としては、例えば、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ（ポリスチレンスルホン酸をドープしたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン））、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳの誘導体（共重合体等）等が挙げられる。
【００３７】
発光層１０８は、バンク１０６で規定された領域内において遷移金属酸化物層１０５上（厳密には正孔輸送層１０７上）に形成されており、電界発光現象を利用して発光する有機発光層として機能を有する。発光層１０８の有機材料としては、例えば、有機高分子であるＦ８ＢＴ（ｐｏｌｙ（９，９−ｄｉ−ｎ−ｏｃｔｙｌｆｌｕｏｒｅｎｅ−ａｌｔ−ｂｅｎｚｏｔｈｉａｄｉａｚｏｌｅ））が挙げられるが、Ｆ８ＢＴに限定されず、公知の有機材料を利用可能である。公知の有機材料としては、例えば、特開平５−１６３４８８号公報に記載のオキシノイド化合物、ペリレン化合物、クマリン化合物、アザクマリン化合物、オキサゾール化合物、オキサジアゾール化合物、ペリノン化合物、ピロロピロール化合物、ナフタレン化合物、アントラセン化合物、フルオレン化合物、フルオランテン化合物、テトラセン化合物、ピレン化合物、コロネン化合物、キノロン化合物及びアザキノロン化合物、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、ローダミン化合物、クリセン化合物、フェナントレン化合物、シクロペンタジエン化合物、スチルベン化合物、ジフェニルキノン化合物、スチリル化合物、ブタジエン化合物、ジシアノメチレンピラン化合物、ジシアノメチレンチオピラン化合物、フルオレセイン化合物、ピリリウム化合物、チアピリリウム化合物、セレナピリリウム化合物、テルロピリリウム化合物、芳香族アルダジエン化合物、オリゴフェニレン化合物、チオキサンテン化合物、アンスラセン化合物、シアニン化合物、アクリジン化合物、８−ヒドロキシキノリン化合物の金属錯体、２−ビピリジン化合物の金属錯体、シッフ塩とＩＩＩ族金属との錯体、オキシン金属錯体、希土類錯体等の蛍光物質が挙げられる。
【００３８】
材料劣化抑制層１０９は、遷移金属酸化物層１０５上における補助配線１０４の上方の部分上および発光層１０８上に連続してべた膜として形成されたバリウムを主成分とする層であって、発光層１０８の有機材料の劣化を抑制する機能を有する。ここで、バリウムを主成分とするとは、必ずしもバリウムのみで構成される必要はないことを意味しており、例えば、不純物程度にバリウム以外の成分が含まれていても良いのは言うまでもなく、発光層１０８に蓄積する電子を材料劣化抑制層に逃がす機能を失わない程度にバリウム以外の成分が含まれていても良い。さらに、後述するように、材料劣化抑制層１０９における遷移金属酸化物層１０５と接触する部分は酸化バリウムとなっていても良い。
【００３９】
発光層１０８に電荷を注入させる層、つまり発光層１０８と界面を有する層に用いられる材料は、発光層１０８に用いる材料の特性によって、適切なものが検討される。
【００４０】
例えば、発光層１０８に用いる材料として高分子系ＥＬ材料用いる場合、発光層１０８へ電荷を注入させる層に用いられる材料のエネルギー準位が２．５ｅＶ近傍であれば、発光層１０８のＬＵＭＯと準位を揃えることができ、その結果、電子注入障壁を小さくすることができるため、電荷を注入させる層として適切であることを、本願発明者は知見として得た。
【００４１】
また、発光層１０８に電荷を注入させる層に自由電子を有する材料を用いると、発光層１０８との界面において自由電子が豊富に存在することで、当該界面近傍での正孔蓄積が緩和される。その結果、局所的な分極を押さえることになり、材料破壊、または励起子失活（エキシトン−ポーラロン相互作用）を防ぐことができる。この観点で好適な材料として、アルカリ金属、アルカリ土類金属が該当し、そのうち特にＮａ、Ｂａ、Ｃｓについて検討した。
【００４２】
まず、Ｎａは、そもそも不安定であるため、フッ化物であるＮａＦとして用いることが好ましい。そして、ＮａＦからなる層は、その上層にＡｌなどの還元作用のある材料を積層させ、発光層１０８と接する界面にＮａが多く分布する状態とすること好ましい。しかしながら、例えば、上層に電子注入層としてＢａ、さらに上層にＢａを含む有機機能層１０９と共通電極１１１としてＩＴＯを積層させた場合、有機機能層１０９のＢａがＮａの還元に作用することで実効的なＢａ濃度が低下し、その結果、ＩＴＯからの注入特性を向上させるＣＴ錯体の形成が阻害され、ＩＴＯからの電荷注入特性が低下すると推察される。また、酸化タングステンを挟んでの補助配線１０４との接合において、ＮａＦの１価のＮａは、例えば２価の負イオンに対して２つのイオンがイオン結合にとられるといったように、多価イオンに対して数倍の原子が酸化されるため、補助配線１０４と共通電極１１１の接続抵抗が高くなると推察される。
【００４３】
一方、Ｃｓは、材料特性として、通電により発光層１０８への拡散があり、特性劣化を起こすことを知見として得た。
【００４４】
上記検討の結果、補助配線１０４との接触、発光層１０８界面の安定性、電子注入性、量産性からＢａが好適との検討に至った。さらに、Ｂａは工業的に安定で扱い易いという点においても好適である。
【００４５】
材料劣化抑制層１０９は、例えば全体に亘って厚みがほぼ均一であって、その厚みはバリウムの単原子以上１０ｎｍ以下である。バリウムの単原子以上の厚みを有する材料劣化抑制層１０９が形成されていれば、即ち僅かにでも材料劣化抑制層１０９が形成されていれば、発光層１０８に電子が蓄積し難く、そのため発光層の材料劣化によるＥＬ表示装置１の短寿命化が生じ難い。また、材料劣化抑制層１０９の厚みが１０ｎｍ以下であるため、材料劣化抑制層１０９の配線部（材料劣化抑制層１０９における補助配線１０４の上方の部分）が遷移金属酸化物層１０５と接触して酸化しても、その配線部１０９ａが絶縁膜として機能しないため、補助配線１０４と共通電極１１１との通電を確保することができる。
【００４６】
なお、後述する実験から明らかなように、材料劣化抑制層１０９の厚みが３ｎｍ以上である場合は、ＥＬ表示装置１の短寿命化を抑制する効果が顕著であり、厚みが５ｎｍ以上である場合は、その効果がより顕著である。
【００４７】
有機機能層１１０は、材料劣化抑制層１０９上にべた膜として形成されており、共通電極１１１から注入された電子を発光層１０８へ輸送する電子輸送層として機能を有する。有機機能層１１０の材料としては、例えば、バリウム、フタロシアニン、フッ化リチウム、またはこれらの混合物等が挙げられる。なお、有機機能層１１０は、必ずしもべた膜でなくても良いが、べた膜とすれば製造工程の簡略化を図ることができる。
【００４８】
共通電極１１１は、補助配線１０４の上方および発光層１０８の上方に連続して、具体的には有機機能層１１０上にべた膜として形成されており、補助配線１０４と電気的に接続されている。共通電極１１１の材料としては、トップエミッション型の表示パネルの場合は光透過性の材料が好ましく、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ等が挙げられる。
【００４９】
封止層１１２は、共通電極１１１上に形成されており、発光層１０８等が水分やガスに触れるのを防止する機能を有する。封止層１１２の材料としては、トップエミッション型の表示パネルの場合は光透過性の材料が好ましく、例えば、ＳｉＮ（窒化シリコン）、ＳｉＯＮ（酸窒化シリコン）等が挙げられる。
【００５０】
樹脂層１１３は、緻密な樹脂材料（例えばシリコーン系樹脂、アクリル系樹脂等）からなり、封止層１１２とガラス板１１４との間に形成され、発光層１０８等が水分やガス等に触れるのを防止する機能を有する。
【００５１】
［ＥＬ表示装置の製造方法］
本発明の一態様に係るＥＬ表示装置の製造方法は、表示パネルの形成工程に特徴を有するため、以下では表示パネルの製造工程についてのみ説明する。図３は、本発明の一態様に係るＥＬ表示装置の製造工程を説明するための工程図である。
【００５２】
図３に示すように、表示パネルの形成工程においては、まず、例えば、ＴＦＴ基板１０１を準備し、その表面をパッシベーション加工する（ステップＳ１）。
【００５３】
次に、例えば、ＴＦＴ基板１０１上に、スピンコートにより樹脂膜を成膜し、ＰＲ／ＰＥ（フォトレジスト／フォトエッチング）でパターニングして、厚さ４μｍの平坦化膜１０２を形成する（ステップＳ２）。
【００５４】
次に、例えば、平坦化膜１０２上に、スパッタリングによりＡＣＬ層を成膜し、ＰＲ／ＰＥでパターニングして、厚さ４００ｎｍのマトリックス状の金属層を形成すると共に、真空蒸着によりＩＺＯ層を成膜し、ＰＲ／ＰＥでパターニングして、厚さ１６ｎｍの金属酸化物層を積層して、それら金属層と金属酸化物層との２層構造となった画素電極１０３および補助配線１０４を形成する（ステップＳ３）。
【００５５】
次に、例えば、画素電極１０３上および補助配線１０４上に連続するべた膜を、スパッタリングにより成膜し、厚さ５ｎｍの遷移金属酸化物層１０５を形成する（ステップＳ４）。
【００５６】
次に、例えば、遷移金属酸化物層１０５上に、平面形状が井桁状のバンク１０６を形成した後、インクジェット法により正孔輸送層の材料を含むインクをバンク１０６で規定された領域内に充填し、印刷成膜したその膜を乾燥させ、ベーク処理することによって、厚さ１０ｎｍの正孔輸送層１０７を形成する（ステップＳ５）。
【００５７】
次に、例えば、バンク１０６で規定された領域内の正孔輸送層１０７上に、インクジェット法により有機発光層の材料を含むインクを充填し、印刷成膜したその膜を乾燥させ、ベーク処理することによって、厚さ７０〜９０ｎｍの発光層１０８を形成する（ステップＳ６）。なお、インクを充填する方法は、インクジェット法に限定されず、ディスペンサー法、ノズルコート法、スピンコート法、凹版印刷、凸版印刷等であっても良い。
【００５８】
次に、例えば、バンク１０６上および発光層１０８上に連続する金属バリウムのべた膜を、真空蒸着により成膜し、厚さ５〜１０ｎｍの材料劣化抑制層１０９を形成する（ステップＳ７）。
【００５９】
次に、例えば、材料劣化抑制層１０９上に、バリウムを５ｗｔ％含有し電子輸送性を有する材料からなるべた膜を、真空蒸着により成膜し、厚さ３５ｎｍの有機機能層１１０を形成する（ステップＳ８）。
【００６０】
次に、例えば、有機機能層１１０上にＩＴＯからなるべた膜を真空蒸着により成膜し、厚さ３５ｎｍの共通電極１１１を形成する（ステップＳ９）。
【００６１】
次に、共通電極１１１上に、ＣＶＤにより厚さ０．５〜７μｍの封止層１１２を形成する（ステップＳ１０）。
【００６２】
次に、樹脂封止材料を塗布した後、ＵＶを照射してその樹脂封止材料を硬化させ（ステップ１１）、その上に板ガラスを載せて封止する（ステップＳ１２）。
【００６３】
以上により、トップエミッション型の表示パネルが完成する。
【００６４】
［実験］
（実験１）材料劣化抑制層が発光層の材料劣化に与える影響
ＥＬ表示装置は短寿命化は、輝度の低下、即ち発光効率（外部量子効率）の低下により起こる。そして、発光効率が低下する大きな要因の１つとして、発光層の材料の劣化が挙げられる。ここで、発光層の材料劣化の程度は、発光層の内部量子効率に基づき評価することができる。そして、内部量子効率は、ＰＬ強度を測定することによって定量的に把握可能である。そこで、材料劣化抑制層を形成していないＥＬ表示装置と、材料劣化抑制層の膜厚が５ｎｍのＥＬ表示装置と、材料劣化抑制層の膜厚が１０ｎｍのＥＬ表示装置とを作製し、それぞれ装置のＰＬ強度を測定して、材料劣化抑制層が発光層の材料劣化に与える影響を調べた。なお、実験に用いたＥＬ表示装置の構造は、上記実施の形態に係るＥｌ表示装置１の構成に準じており、材料劣化抑制層の厚み以外の構成は全て共通している。
【００６５】
図４は、材料劣化抑制層が発光層の材料劣化に与える影響を示す図である。図４において、Ｘ軸の相対ＰＬ強度は、測定開始時のＰＬ強度を１００％とする相対的なＰＬ強度である。Ｙ軸の相対輝度は、通電により通常駆動したときの駆動開始時の輝度を１００％とする相対的な輝度である。また、「Ｂａ単層０ｎｍ」は、材料劣化抑制層が形成されていない場合、「Ｂａ単層５ｎｍ」は、５ｎｍの材料劣化抑制層が形成されている場合、「Ｂａ単層１０ｎｍ」は、１０ｎｍの材料劣化抑制層が形成されている場合を、それぞれ示している。
【００６６】
図４に示すように、例えば、相対輝度が５０％のときを比較してみると、材料劣化抑制層が形成されていない場合の相対ＰＬ強度が約８３％であるのに対して、５ｎｍの材料劣化抑制層が形成されている場合の相対ＰＬ強度は約９２％であり、１０ｎｍの材料劣化抑制層が形成されている場合の相対ＰＬ強度は約９５％であった。このように、材料劣化抑制層が形成されている場合は、発光層の材料劣化が輝度低下に与える影響が小さくなっていることから、材料劣化抑制層により発光層の材料劣化が抑制されていると推測できる。
【００６７】
さらに、１０ｎｍの材料劣化抑制層が形成されている場合は、５ｎｍの材料劣化抑制層が形成されている場合よりも相対ＰＬ強度が大きかったことから、材料劣化抑制層の厚みが増す程に発光層の材料劣化を抑制する効果が高まると推測できる。
【００６８】
（実験２）材料劣化抑制層の配線部の絶縁性
次に、材料劣化抑制層の厚みが材料劣化抑制層の配線部の絶縁性に及ぼす影響を確認するために、正孔輸送層、発光層およびバンクが形成されていないショート回路のデバイスを作製し、各デバイスにおける補助電極と共通電極との通電性を確認した。前記デバイスは、具体的には、ＴＦＴ基板上に、平坦化膜、画素電極、補助電極、遷移金属酸化物層、材料劣化抑制層、有機機能層および共通電極を積層させたものである。
【００６９】
図５は、材料劣化抑制層の厚みが配線部の絶縁性に及ぼす影響を示す図である。図５において、「Ｒｅｆ」は、材料劣化抑制層１０９を形成しない場合、「Ｂａ単層」は、材料劣化抑制層を形成した場合、「Ｂａ単層厚膜」は、より厚みのある材料劣化抑制層を形成した場合を示す。
【００７０】
図５に示すように、材料劣化抑制層が形成されていない場合よりも、材料劣化抑制層が形成されている場合の方が、通電性が悪かった。また、材料劣化抑制層の厚みが増せば通電性が悪化した。このことから、配線部の絶縁性は、材料劣化抑制層の厚みが増すほど高くなると推測できる。
【００７１】
（実験３）ＥＬ表示装置の寿命特性
材料劣化抑制層の膜厚がＥＬ表示装置の寿命特性に及ぼす影響を確認するために、実験１と同様のＥＬ表示装置を用いて、それら装置の寿命特性を評価した。
【００７２】
図６は、材料劣化抑制層の膜厚がＥＬ表示装置の寿命特性に及ぼす影響を示す図である。図６において、Ｙ軸の相対輝度については実験１と同様である。また、「Ｂａ単層０ｎｍ」、「Ｂａ単層５ｎｍ」および「Ｂａ単層１０ｎｍ」についても、実験１と同様である。
【００７３】
同じ電流負荷をかけながら経時的にＥＬ表示装置を駆動させ輝度を測定したところ、図６に示すように、輝度が半減するまでにかかる時間（相対輝度が５０％になるまでにかかる時間）は、材料劣化抑制層が形成されていない場合は約２０時間であったのに対して、５ｎｍの材料劣化抑制層が形成されている場合は約４０時間であり、材料劣化抑制層を形成することによって寿命特性が向上した。そして、寿命が約２倍に延びたことから、材料劣化抑制層の厚みが５ｎｍの場合は、寿命特性を向上させる効果が顕著であることが分かった。なお、追加実験では、材料劣化抑制層の厚みが３ｎｍの場合も、５ｎｍの場合と同じくらいの寿命が得られることが分かった。
【００７４】
しかしながら、１０ｎｍの材料劣化抑制層を形成した場合は、輝度が半減するまでにかかる時間が約２０時間であり、材料劣化抑制層が形成されていない場合と略同等であった。このことから、材料劣化抑制層の厚みは、単に厚ければ良いと言うものではなく、最適な範囲があることが分かった。なお、材料劣化抑制層の厚みを１０ｎｍにすることにより短寿命化した原因としては、厚みを１０ｎｍにしたことで材料劣化抑制層の配線部が高抵抗になり過ぎて絶縁膜として機能し、それにより、補助配線１０４と共通電極１１１との通電性が悪化し、発光層の材料劣化が促進されたと推測できる。また、通電による界面劣化で材料劣化抑制層（Ｂａ）が酸化されることで、電子注入経路でのコンタクト抵抗上昇がおこり、結果として発光層への電子注入劣化が起こることも推察される。
【００７５】
（実験４）良好な寿命特性が得られる電流密度
発光効率の低下により、ＥＬ表示装置が短寿命化することは先に述べたが、発光効率に大きく影響する別の要因として、発光層のキャリアバランスが挙げられる。そして、発光層のキャリアバランスを最適化すれば、ＥＬ表示装置の寿命特性を向上させることができる。キャリアバランスは電流密度によって評価することができるため、良好な寿命特性が得られる電流密度の範囲を把握できれば、キャリアバランスの最適化による寿命特性の向上を図ることが可能になる。そこで、上記実施の形態に係る表示装置１の構成に準じたＥＬ表示装置を作製し、良好な寿命特性が得られる電流密度の範囲を実験により調べた。なお、実験に用いたＥＬ表示装置は、発光層が青色発光するものであって、有機機能層が５ｗｔ％のバリウムを含有する材料からなる。
【００７６】
図７は、電流密度と寿命特性との関係を示す図である。図７において、Ｘ軸の初期電流密度は、発光効率が最大となるときの単位面積当たりの初期電流密度であって、Ｙ軸の輝度半減寿命は、ＥＬ表示装置の輝度が半減するまでにかかる時間の相対値である。同じ電流負荷をかけながら経時的にＥＬ表示装置を駆動させ、電流密度および輝度を測定したところ、図７に示すように、電流密度が３０ｍＡ／ｃｍ2以上、４０ｍＡ／ｃｍ2以下となる動作点でＥＬ表示装置を駆動させた場合に、良好な寿命特性が得られた。
【００７７】
（実験５）良好な寿命特性が得られる発光層の厚み
キャリアバランスには、発光層の厚みが大きく影響するため、良好な寿命特性が得られる発光層の厚みの範囲を把握できれば、キャリアバランスの最適化による寿命特性の向上を図ることが可能になる。そこで、上記実施の形態に係る表示装置１の構造に準じたＥＬ表示装置を作製し、良好な寿命特性が得られる発光層の厚みの範囲を実験により調べた。なお、実験に用いたＥＬ表示装置は、発光層が青色発光するものであって、有機機能層が５ｗｔ％のバリウムを含有する材料からなる。
【００７８】
図８は、発光層の厚みと寿命特性との関係を示す図である。図８において、Ｙ軸の輝度半減寿命は、ＥＬ表示装置の輝度が半減するまでにかかる時間である。発光層の厚みの異なるＥＬ表示装置を種々作製し、同じ電流負荷をかけながら経時的にそれらＥＬ表示装置を駆動させ輝度を測定したところ、図８に示すように、発光層の厚みが７０ｎｍ以上、９０ｎｍ以下の場合に、良好な寿命特性が得られることが分かった。
【００７９】
（実験６）電流密度と発光層の厚みとの関係
最後に、電流密度と発光層の厚みとの関係を確認した。図９は、電流密度と発光層の厚みとの関係を示す図である。実験４と実験５の結果をまとめると、図９に示すように、発光層の厚みを７０ｎｍ以上、９０ｎｍ以下の範囲に設定すれば、電流密度を３０ｍＡ／ｃｍ2以上、４０ｍＡ／ｃｍ2以下の調整できることが確認できた。
【００８０】
一般的に有機半導体は電子移動度が高いため、発光層を薄膜化すると、電子は再結合に寄与せず、注入された界面から対向する界面へと電子の突き抜けが起こりやすくなる。一方、正孔は、電子に比べて相対的に移動度が低いため突き抜けは起こりにくい。例えば、図７に示すグラフのように、初期電流密度と輝度半減寿命との関係がこのようなグラフ形状になる理由は、主に再結合に寄与した電子量によって決まると考えられる。この点で、薄い膜厚の発光層では、電子は存在するものの再結合に寄与せず、正孔リッチの状態に見える。一方、厚い膜厚の発光層では、厚膜化により突き抜けを起こす電子が減少し、電子が再結合に寄与することで電子リッチ傾向にシフトすると考えられる。従って、発光層を厚膜化させることによって電子リッチ方向へシフトさせ、キャリアバランスを向上させることができる。
【００８１】
ここで、発光層の電荷量は空間電荷制限電流で規定されて、移動度に比例、膜厚の３乗に反比例し、電子と正孔の移動度は異なるので、膜厚による寄与は大きいことが考えられる。
【００８２】
次に、キャリアバランスと寿命との最適な関係について考察する。正孔リッチでは発光層と電子輸送層との界面で正孔蓄積が起こり、一方、電子リッチでは発光層と注入層との界面に電子蓄積が起こる。これらの局所蓄積電荷は、界面での材料破壊と励起子失活とを起すため、効率が低下すると考えられる。寿命は通電による経時的な効率の低下であるため、初期状態でキャリアバランスが最適点になければ、短時間に局所蓄積電荷が顕在化し効率が低下する。すなわち、寿命が短くなる。従って、双方に電荷蓄積が発生しないようなキャリアバランスをとることで、長寿命が実現させることができる。
【００８３】
［変形例］
以上、本発明の一態様に係るＥＬ表示装置およびその製造方法を具体的に説明してきたが、上記実施の形態は、本発明の構成および作用・効果を分かり易く説明するために用いた例であって、本発明の内容は、上記の実施の形態に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明の一態様に係るＥＬ表示装置は、例えばパッシブマトリクス型或いはアクティブマトリクス型のＥＬ表示装置の分野全般等で広く利用できる。
【符号の説明】
【００８５】
１  ＥＬ表示装置
１０３  画素電極
１０４  補助配線
１０５  遷移金属酸化物層（正孔注入層）
１０８  発光層
１１１  共通電極
１０９  材料劣化抑制層
１０９ａ  補助配線の上方の部分（配線部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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