(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極及び陰極からなる一対の電極の間に少なくとも発光層を備える有機ＥＬ素子であって、
前記発光層は、
ホスト材料を含むホスト層、
前記ホスト層に接するアシストドーパント層、及び、
前記アシストドーパント層に接する発光ドーパント層、を含む積層構造であり、
前記アシストドーパント層には、熱活性化遅延蛍光材料からなるアシストドーパントと前記ホスト材料とが当該層の隣接層に接する面内に混在し、
前記発光ドーパント層には、前記アシストドーパントにより励起されて発光する蛍光材料からなる発光ドーパントと前記ホスト材料とが当該層の隣接層に接する面内に混在し、
前記ホスト材料の含有率は体積比率で比較して、前記発光層を構成する層のうち前記ホスト層にて最も高いこと、を特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
請求項１に記載の有機ＥＬ素子において、
前記発光ドーパント層の両面に前記アシストドーパント層が隣接形成されていることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の有機ＥＬ素子において、
前記発光ドーパント層の面内にはさらに前記アシストドーパントが混在していることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項４】
請求項３に記載の有機ＥＬ素子において、
前記アシストドーパントの含有率は体積比率で比較して、前記発光層を構成する層のうち前記アシストドーパント層にて最も高いこと、を特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の有機ＥＬ素子において、
前記発光ドーパント層の厚さは５ナノメートル以下であり、
前記アシストドーパント層の厚さは１０ナノメートル以下であること、
を特徴とする有機ＥＬ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（electroluminescence：ＥＬ）素子に関し、特に熱活性化遅延蛍光（thermally activated delayed fluorescence：ＴＡＤＦ）材料を用いた発光効率の向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は一般にＯＬＥＤ（organic light emitting diode）と称され、発光ダイオードの一種である。有機ＥＬ素子の発光層では、陽極から注入される正孔と陰極から注入される電子との再結合により発光ドーパントが励起され、一重項励起状態と三重項励起状態とが１：３の割合で生じる。発光ドーパントとして蛍光材料を用いた有機ＥＬ素子では、一重項状態のみが発光に寄与し、三重項状態の失活時には発光しないため、内部量子効率は２５％が限界とされてきた。この問題を解決する有機ＥＬ発光メカニズムとしてＴＡＤＦ機構を利用する研究がなされている。このＴＡＤＦ機構は、一重項状態と三重項状態とのエネルギー差の小さな材料において、エネルギーが低い三重項状態からエネルギーが高い一重項励起子への逆項間交差が熱活性により生じる現象を利用するものであり、これによれば理論的に蛍光発光の内部量子効率を１００％まで高めることができる。
【０００３】
近年、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の全ての発光を室温にて可能とするＴＡＤＦ材料が開発されている。図１０はＴＡＤＦ材料をアシストドーパントとして用いた有機ＥＬ素子における蛍光発光のメカニズムを説明する模式図である（下記非特許文献１参照）。当該有機ＥＬ素子の発光層にはホスト材料、発光ドーパント材料のほかにＴＡＤＦ材料が添加される。図１０には各材料のエネルギー準位が示されており、Ｓ０は基底状態、Ｓ１は最低一重項励起状態、Ｔ１は最低三重項励起状態であり、図にて上の位置ほどエネルギーが高いことを表している。発光ドーパントＴＢＰｅ，ＴＴＰＡ，ＴＢＲｂ，ＤＢＰはそれぞれ青色、緑色、オレンジ色、赤色の蛍光を発し、発光波長が短い材料ほどＳ１のエネルギー準位が高い。正孔（ｈ＋）と電子（ｅ−）との再結合のうち２５％がアシストドーパントのＴＡＤＦ分子のＳ１準位となり、７５％がＴ１準位となる。ここで、Ｔ１準位のＴＡＤＦ分子は熱エネルギーによる逆項間交差（reverse intersystem crossing：ＲＩＳＣ）でＳ１準位にアップコンバージョンされる。アシストドーパントとして発光ドーパントより高いＳ１準位を有するＴＡＤＦ分子を用いることで、蛍光共鳴エネルギー移動（ fluorescence resonance energy transfer：ＦＲＥＴ）によりＴＡＤＦ分子の一重項励起子を各色の発光ドーパント分子にエネルギー移動させて、各色の蛍光発光を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２２６６６号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】H. Nakanotani, et al., "High efficiency organic light-emitting diodes with fluorescent emitters", Nature Commun. 5, 4016 (2014)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１０に示すメカニズムでの発光効率の向上には、正孔と電子との再結合で生じる励起エネルギーがアシストドーパントに効率的に伝わり、またアシストドーパントから発光ドーパントへ励起エネルギーが効率的に移動することが求められる。
【０００７】
この点に関し、ホスト分子とアシストドーパント分子との距離やアシストドーパント分子と発光ドーパント分子との距離が大きくなるほどエネルギー移動確率が低くなるので、発光効率の向上が困難となる。
【０００８】
本発明は、形成が比較的容易で、かつ各材料相互を近づけることが可能な構造の発光層を有し、それにより発光効率の向上が期待できる有機ＥＬ素子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】
【０００９】
本発明に係る有機ＥＬ素子は、陽極及び陰極からなる一対の電極の間に少なくとも発光層を備える有機ＥＬ素子であって、前記発光層は、ホスト材料からなるホスト層と、前記ホスト層に隣接し、熱活性化遅延蛍光材料からなるアシストドーパントと前記ホスト材料とが面内に混在したアシストドーパント層と、前記アシストドーパント層に隣接し、前記アシストドーパントにより励起されて発光する蛍光材料からなる発光ドーパントと前記ホスト材料とが面内に混在した発光ドーパント層と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の概略の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の表示パネルの模式的な平面図である。
【図３】図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った位置での表示パネルの模式的な垂直断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った位置での表示パネルの垂直断面図であって、本発明の第１の実施形態に係るＯＬＥＤの構造を示す模式図である。
【図５】図４に示した発光層における各成分の組成比率の一例を示すグラフである。
【図６】図４に示した発光層を形成する際の主な工程におけるＯＬＥＤ部分の概略の垂直断面図である。
【図７】図６（ｅ）に示した発光層の効果を説明するためのＯＬＥＤの模式的な垂直断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るＯＬＥＤの発光層を形成する際の主な工程におけるＯＬＥＤ部分の概略の垂直断面図である。
【図９】アシストドーパント膜と発光ドーパント膜との二層構造を含んだ発光層を有するＯＬＥＤの概略の垂直断面図である。
【図１０】ＴＡＤＦ材料をアシストドーパントとして用いた有機ＥＬ素子における蛍光発光のメカニズムを説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。
【００１２】
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。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、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
【００１３】
以下に説明する実施形態は有機ＥＬ表示装置であり、本発明に係る有機ＥＬ素子を用いて画像を表示する。有機ＥＬ表示装置は、アクティブマトリックス型表示装置であり、テレビ、パソコン、携帯端末、携帯電話等に搭載される。
【００１４】
表示装置の画像表示領域には、画像を構成する複数の画素が２次元配列される。ここで、画像に対応する２次元の直交座標系の１つの座標軸に沿った方向を行方向、もう１つの座標軸に沿った方向を列方向とする。以降の説明では、行方向、列方向は基本的には画像の水平方向、垂直方向とするが、これは便宜的な定義である。例えば、同一の画像表示領域にて画像の縦横を切り換えて表示することができる表示装置では、画像表示領域の行方向、列方向はそれぞれ画像の垂直方向、水平方向となる場合がある。また、表示装置の構造自体も、以下に説明するものに対し行方向と列方向とを入れ替えたものとすることができる。
【００１５】
また、以下の実施形態では、画像表示領域には発光色が互いに異なる複数種類の画素（サブピクセル）が配列されカラー画像を表示可能な表示装置を説明する。なお、カラー画像における画素は、表示装置における複数種類のサブピクセルからなる一組のサブピクセルに対応するが、表示装置ではサブピクセルが構成上の単位であり、サブピクセルごとにＯＬＥＤや画素回路が形成される。そこで以下の説明では、基本的にサブピクセルを画素と扱う。
【００１６】
［第１の実施形態］
図１は実施形態に係る有機ＥＬ表示装置２の概略の構成を示す模式図である。有機ＥＬ表示装置２は、画像を表示する画素アレイ部４と、当該画素アレイ部を駆動する駆動部とを備える。有機ＥＬ表示装置２はガラス基板や可撓性を有した樹脂フィルムなどからなる基材の上に薄膜トランジスタ（thin film transistor：ＴＦＴ）やＯＬＥＤなどの積層構造を形成されている。
【００１７】
画素アレイ部４には画素に対応してＯＬＥＤ６及び画素回路８がマトリクス状に配置される。画素回路８は複数のＴＦＴ１０，１２やキャパシタ１４で構成される。
【００１８】
一方、駆動部は走査線駆動回路２０、映像線駆動回路２２、駆動電源回路２４、基準電源回路２６及び制御装置２８を含み、画素回路８を駆動しＯＬＥＤ６の発光を制御するなどの機能を担う。
【００１９】
走査線駆動回路２０は画素の水平方向の並び（画素行）ごとに設けられた走査信号線３０に接続されている。走査線駆動回路２０は制御装置２８から入力されるタイミング信号に応じて走査信号線３０を順番に選択し、選択した走査信号線３０に、点灯ＴＦＴ１０をオンする電圧を印加する。
【００２０】
映像線駆動回路２２は画素の垂直方向の並び（画素列）ごとに設けられた映像信号線３２に接続されている。映像線駆動回路２２は制御装置２８から映像信号を入力され、走査線駆動回路２０による走査信号線３０の選択に合わせて、選択された画素行の映像信号に応じた電圧を各映像信号線３２に出力する。当該電圧は、選択された画素行にて点灯ＴＦＴ１０を介してキャパシタ１４に書き込まれる。駆動ＴＦＴ１２は書き込まれた電圧に応じた電流をＯＬＥＤ６に供給し、これにより、選択された走査信号線３０に対応する画素のＯＬＥＤ６が発光する。
【００２１】
駆動電源回路２４は画素列ごとに設けられた駆動電源線３４に接続され、駆動電源線３４及び選択された画素行の駆動ＴＦＴ１２を介してＯＬＥＤ６に電流を供給する。
【００２２】
基準電源回路２６は、ＯＬＥＤ６のカソード電極を構成する共通電極（図示せず）に定電位φＲＥＦを与える。φＲＥＦは例えば、接地電位ＧＮＤ（０Ｖ）に設定することができる。
【００２３】
本実施形態においてＯＬＥＤ６の下部電極は画素ごとに形成された画素電極であり、ＯＬＥＤ６の上部電極が画素電極に対向配置された対向電極となる。下部電極は駆動ＴＦＴ１２に接続される。一方、上部電極は全画素のＯＬＥＤ６に共通の電極で構成される。本実施形態では下部電極がＯＬＥＤ６の陽極（アノード）であり、上部電極が陰極（カソード）である。
【００２４】
図２は有機ＥＬ表示装置２の表示パネル４０の模式的な平面図である。表示パネル４０の表示領域４２に図１に示した画素アレイ部４が設けられ、上述したように画素アレイ部４にはＯＬＥＤが配列される。矩形である表示パネル４０の一辺には部品実装領域４６が設けられ、表示領域４２につながる配線が配置される。さらに部品実装領域４６には駆動部を構成するドライバＩＣ４８が搭載されたり、ＦＰＣ５０が接続されたりする。ＦＰＣ５０は制御装置２８やその他の回路２０，２２，２４，２６等に接続されたり、その上にＩＣを搭載されたりする。
【００２５】
本実施形態の表示パネル４０はカラー画像を表示し、カラー画像における画素は例えば、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）に対応する光を出射する画素（サブピクセル）で構成される。
【００２６】
本実施形態ではＲ画素５２ｒ、Ｇ画素５２ｇ、Ｂ画素５２ｂが表示領域にストライプ配列される例を説明する。当該配列では、画像の垂直方向に同じ種類（色）の画素が並び、水平方向にＲＧＢが周期的に並ぶ。なお、図２においてＲ画素５２ｒ、Ｇ画素５２ｇ、Ｂ画素５２ｂはそれぞれ有効な発光領域を模式的に示しており、構造上は画素開口６０に対応し、それらの間の領域はバンク１０６に対応している。
【００２７】
表示パネル４０は例えば、ＴＦＴ基板と対向基板とを、間に充填材を挟んで貼り合わせた構造とされる。ＴＦＴ基板にはＴＦＴ７２などからなる回路やＯＬＥＤ６などが形成される。対向基板には偏光板やタッチパネルが設けられ得る。
【００２８】
図３は図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った位置での表示パネル４０の模式的な垂直断面図である。図３は上述のＴＦＴ基板の断面構造を示しており、この上に形成される充填材層と対向基板の構造とは図示を省略されている。本実施形態において画素アレイ部４はトップエミッション型であり、ＴＦＴ基板上に形成されたＯＬＥＤ６で生じた光を対向基板から出射する。すなわち、図３においてＯＬＥＤ６の光は上向きに出射する。
【００２９】
ＴＦＴ基板の構造はガラスや樹脂フィルムからなる基材７０の上に各種の層を積み重ね、またパターニングすることによって形成される。
【００３０】
具体的には基材７０の上に窒化シリコン（ＳｉＮｙ）や酸化シリコン（ＳｉＯｘ）などの無機絶縁材料からなる下地層８０を介してポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）膜が形成され、当該ｐ−Ｓｉ膜をパターニングし、回路層で用いる箇所のｐ−Ｓｉ膜を選択的に残す。例えば、ｐ−Ｓｉ膜を用いてトップゲート型のＴＦＴ７２のチャネル部及びソース・ドレイン部となる半導体領域８２が形成される。ＴＦＴ７２のチャネル部の上にはゲート絶縁膜８４を介してゲート電極８６が配置される。ゲート電極８６はスパッタリング等で形成した金属膜をパターニングして形成される。この後、ゲート電極８６を覆う層間絶縁膜８８を積層する。ＴＦＴ７２のソース部、ドレイン部となるｐ−Ｓｉにはイオン注入により不純物が導入され、さらにそれらに電気的に接続されたソース電極９０ａ及びドレイン電極９０ｂが形成される。このようにしてＴＦＴ７２を形成した後、層間絶縁膜９２を積層する。層間絶縁膜９２の表面には、スパッタリング等で形成した金属膜をパターニングして配線９４等を形成することができ、当該金属膜とゲート電極８６、ソース電極９０ａ及びドレイン電極９０ｂの形成に用いた金属膜とで例えば、図１に示した走査信号線３０、映像信号線３２、駆動電源線３４を多層配線構造で形成することができる。この上に例えば、アクリル樹脂等の有機材料を積層して平坦化膜９６が形成され、これにより平坦化された表示領域４２の表面にＯＬＥＤ６が形成される。なお、ＯＬＥＤ６の上には封止膜１０８が形成される。封止膜１０８は、水分などの透過を阻止し、ＯＬＥＤ６を保護する機能を有する。
【００３１】
ＯＬＥＤ６は下部電極１００、発光素子層１０２及び上部電極６２で構成され、これら下部電極１００、発光素子層１０２及び上部電極６２は基材７０側から順に積層される。
【００３２】
図３に示すＴＦＴ７２がｎチャネルを有した駆動ＴＦＴ１２であるとすると、下部電極１００はＴＦＴ７２のソース電極９０ａに接続される。具体的には、上述した平坦化膜９６の形成後、下部電極１００をＴＦＴ７２に接続するためのコンタクトホール１０４が形成され、平坦化膜９６表面及びコンタクトホール１０４内に形成した導電体膜をパターニングして、ＴＦＴ７２に接続された下部電極１００が画素ごとに分離して形成される。
【００３３】
例えば、下部電極１００はＩＴＯ、ＩＺＯなどで形成される。また、本実施形態はトップエミッション型であるので、下部電極１００は光反射率が高い材料で形成された反射層上に透明導電膜を積層した構造とすることができる。例えば、反射層はアルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）等で形成することができ、発光層からの光を表示面、つまり上部電極６２側へ反射させる。
【００３４】
上述したように、駆動ＴＦＴ１２は各画素の映像信号に応じてＯＬＥＤ６に流れる電流を制御し、下部電極１００は各画素の映像信号に応じた量のキャリアを発光素子層１０２へ供給する。具体的には本実施形態では下部電極１００はアノードであり、キャリアとして正孔が下部電極１００から発光素子層１０２へ供給される。
【００３５】
図４は表示パネル４０におけるＯＬＥＤ６の構造を示す模式図であり、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った垂直断面を表している。
【００３６】
発光素子層１０２は有機化合物からなる発光層（Emissive Layer：ＥＭＬ）１１０を有し、発光層１１０がキャリア（電子や正孔）を注入され発光する。また発光素子層１０２はＯＬＥＤ６への電圧の印加時に発光層１１０に効率的にキャリアを注入する補助層を有する。具体的には、アノードと発光層との間には、正孔輸送層（hole transport layer：ＨＴＬ）や正孔注入層（hole injection layer：ＨＩＬ）が設けられ、カソードと発光層との間には、電子輸送層（electron transport layer：ＥＴＬ）や電子注入層（electron injection layer：ＥＩＬ）が設けられる。例えば、図４にて、アノードである下部電極１００と発光層１１０との間のＨＴＬ／ＨＩＬ層１１２は下部電極１００寄りに設けられるＨＩＬ層と発光層１１０寄りに設けられるＨＴＬ層とからなり、カソードである上部電極６２と発光層１１０との間のＥＴＬ／ＥＩＬ層１１４は上部電極６２寄りに設けられるＥＩＬ層と発光層１１０寄りに設けられるＥＴＬ層とからなる。
【００３７】
発光層１１０はホスト層１２０とアシストドーパント層１２２と発光ドーパント層１２４とを含む。ホスト層１２０はホスト材料で形成される。ホスト材料はキャリアの輸送を担当する有機物質である。例えば、ホスト材料は、非特許文献１に示されるｍＣＢＰ（3,3’-di(9H-carbazol-9-yl)biphenyll(mCBP)）、ｍＣＰ（1,3-bis(carbazol-9-yl)benzene）、ＤＰＥＰＯ（Bis(2-[(oxo)diphenylphosphino]phenyl)ether）などである。
【００３８】
アシストドーパント層１２２はアシストドーパントとホスト材料とで形成され、アシストドーパントでなる領域とホスト材料でなる領域とが当該層の面内に混在する。アシストドーパントはＴＡＤＦ材料からなる。例えば、アシストドーパントは非特許文献１に示されるＡＣＲＳＡ（10-phenyl-10H,10’H-spiro[acridine-9,9’-anthracen]-10’-one）、ＡＣＲＸＴＮ（3-(9,9-dimethylacridin-10(9H)-yl)-9H-xanthen-9-one）、ＰＸＺ−ＴＲＺ（2-phenoxazine-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine）、ｔｒｉ−ＰＸＺ−ＴＲＺ（2,4,6-tri(4-(10H-phenoxazin-10H-yl)phenyl)-1,3,5-triazine）などである。
【００３９】
発光ドーパント層１２４は発光ドーパントとホスト材料とで形成され、発光ドーパントでなる領域とホスト材料でなる領域とが当該層の面内に混在する。また、発光ドーパント層１２４はさらにアシストドーパントを含んで形成することができ、この場合、発光ドーパント層１２４の面内にさらにアシストドーパントでなる領域と他の２材料の領域とが混在する。例えば、発光ドーパントは、非特許文献１に示されるものであり、具体的には青色発光にはＴＢＰｅ（2,5,8,11-tetra-tert-butylperylene）、緑色発光にはＴＴＰＡ（9,10-bis[N,N-di-(p-tolyl)-amino]anthracene）、赤色発光にはＤＢＰ（tetraphenyldibenzoperiflanthene）を用いることができる。
【００４０】
発光層１１０、つまりホスト層１２０、アシストドーパント層１２２及び発光ドーパント層１２４の形成に用いるホスト材料、アシストドーパント及び発光ドーパントは、それらのエネルギー準位が図１０の関係を満たすように組み合わされる。すなわち、エネルギー順位が高い側から、ホスト材料のＴ１順位、アシストドーパントのＳ１順位、発光ドーパントのＳ１順位の順になる。
【００４１】
発光層１１０内にて、アシストドーパント層１２２はホスト層１２０に接し、発光ドーパント層１２４はアシストドーパント層１２２に接している。例えば、図４に示したように、発光層１１０は、発光ドーパント層１２４の両面にアシストドーパント層１２２が積層され、各アシストドーパント層１２２の発光ドーパント層１２４に接する面とは反対側の面にホスト層１２０が積層された積層構造とすることができ、それらホスト層１２０に上部電極６２、下部電極１００が接する。
【００４２】
図５は図４に示した発光層１１０の各成分の組成比率の一例を示すグラフである。縦方向に発光層１１０の膜厚方向に対応するｚ軸を設定し、横方向に材料比率に対応するｘ軸を設定している。ｚ軸の原点を発光層１１０と下部電極１００との境界とし、発光ドーパント層１２４の中心位置をｚ１、発光層１１０と上部電極６２との境界位置をｚ２としている。つまり、発光層１１０の厚みはｚ２である。また、発光ドーパント層１２４の厚みを２・ｒ１、各アシストドーパント層１２２の厚みをｒ２と表す。図５において実線１５０が発光ドーパントの比率、一点鎖線１５２がアシストドーパントの比率、点線１５４がホスト材料の比率を表す。
【００４３】
図５に示す例では、発光ドーパント層１２４は発光ドーパント、アシストドーパント及びホスト材料の３成分からなる例を示しており、例えば、発光ドーパント層１２４内における各成分の体積比率が均等、つまり各成分についてｘ＝１／３である。
【００４４】
アシストドーパント層１２２は例えば、各成分の体積比率が均等、つまりアシストドーパント及びホスト材料それぞれについてｘ＝１／２とすることができる。ただし、アシストドーパント層１２２に発光ドーパントが他の２つの材料に比べて微量に存在してもよい。
【００４５】
ホスト層１２０は発光層１１０を構成する３成分のうち実質的にホスト材料のみからなる。ただし、ホスト層１２０に他の２つの材料がホスト材料に比べて微量に存在してもよい。
【００４６】
例えば、発光層１１０の厚みｚ２は３０ナノメータ（ｎｍ）とし、ｒ１≦２．５ｎｍ、ｒ２≦１０ｎｍにすることができる。
【００４７】
次に図４に示した発光層１１０の製造方法について説明する。発光層１１０は下部電極１００の上にＨＴＬ／ＨＩＬ層１１２を積層した後、蒸着により形成される。発光層１１０を形成する蒸着工程は、発光層１１０内に設けられる組成が異なる層、つまりホスト層１２０、アシストドーパント層１２２、発光ドーパント層１２４に対応して、複数の蒸着工程で構成される。
【００４８】
図６は図４に示した発光層１１０を形成する際の主な工程におけるＯＬＥＤ部分の概略の垂直断面図である。ＨＴＬ／ＨＩＬ層１１２の形成後、ホスト材料を蒸着して第１のホスト層１２０が形成される（第１ホスト層形成工程，図６（ａ））。
【００４９】
第１のホスト層１２０の形成後、アシストドーパントとホスト材料とを共蒸着する。各材料の蒸着量の比率は図５のアシストドーパント層１２２の組成比率に対応して１／２ずつとすることができる。この工程で形成する膜厚は、第１のホスト層１２０の表面にアシストドーパントの膜がアイランド状に形成される程度に設定される。例えば、蒸着対象面内での平均の膜厚を数ｎｍとすることができる。この工程では、第１のホスト層１２０の表面のほぼ全体にアシストドーパント膜２００ａかホスト材料の膜（ホスト膜）２０２ａが形成され、第１のアシストドーパント層１２２が実質的に形成される（第１アシストドーパント層形成工程，図６（ｂ））。
【００５０】
次に、発光ドーパント、アシストドーパント及びホスト材料を共蒸着する。各材料の蒸着量の比率は図５の発光ドーパント層１２４の組成比率に対応して１／３ずつとすることができる。この工程で形成する膜厚は、蒸着対象面に発光ドーパントの膜及びアシストドーパントの膜がアイランド状に形成される程度に設定される。例えば、蒸着対象面内での平均の膜厚を数ｎｍとすることができる。この工程では、蒸着対象面のほぼ全体に発光ドーパント膜２０４、アシストドーパント膜２００ｂ、及びホスト膜２０２ｂのいずれかが形成され、発光ドーパント層１２４が実質的に形成される（発光ドーパント層形成工程，図６（ｃ））。本発光ドーパント層形成工程で蒸着される材料の一部は第１アシストドーパント層形成工程後の蒸着対象面に存在し得る凹みを埋め第１のアシストドーパント層１２２の一部となる。
【００５１】
次に再び、アシストドーパントとホスト材料とを共蒸着する。各材料の蒸着量の比率は図５のアシストドーパント層１２２の組成比率に対応して１／２ずつとすることができる。この工程で形成する膜厚は、蒸着対象面にアシストドーパントの膜がアイランド状に形成される程度に設定される。例えば、蒸着対象面内での平均の膜厚を数ｎｍとすることができる。この工程では、蒸着対象面のほぼ全体にアシストドーパント膜２００ｃかホスト膜２０２ｃが形成され、第２のアシストドーパント層１２２が実質的に形成される（第２アシストドーパント層形成工程，図６（ｄ））。なお、第２アシストドーパント層形成工程で蒸着される材料の一部は発光ドーパント層形成工程後の蒸着対象面に存在し得る凹みを埋め発光ドーパント層１２４の一部となる。
【００５２】
この上に、ホスト材料を蒸着して第２のホスト層１２０を形成する（第２ホスト層形成工程）。これにより、発光層１１０の積層構造ができあがる（図６（ｅ））。なお、第２ホスト層形成工程で蒸着される材料の一部は第２アシストドーパント層形成工程後の蒸着対象面に存在し得る凹みを埋め発光ドーパント層１２４の一部となる。
【００５３】
この発光層１１０の表面にＥＴＬ／ＥＩＬ層１１４及び上部電極６２が順次積層され、図４に示すＯＬＥＤの構造が得られる。
【００５４】
図７は図６（ｅ）に示した発光層１１０の効果を説明するためのＯＬＥＤの模式的な垂直断面図である。発光層内にアシストドーパントとしてＴＡＤＦを混ぜ込むことにより、図１０に示すＴＡＤＦ機構での発光効率の向上が図れる。ＴＡＤＦ機構が効果的に機能するには、アノードから発光層に注入される正孔とカソードから発光層に注入される電子とのホストでの再結合確率が確保されるようにホストの電荷輸送パスが形成されていること、電荷再結合で生成される励起子のうち三重項状態がＴＡＤＦ分子に円滑に移動すること、さらにＴＡＤＦ分子で一重項状態に変換された励起子が円滑に発光ドーパント分子に移動することが必要がある。この点で、図７に示すように微小な発光ドーパント２３０の周囲をアシストドーパント２３２の薄膜で包んだ粒状体がホスト材料２３４内に分散している構造が好適である。例えば、このような微小な粒状体をミセルのような構造によって実現することが考えられる。
【００５５】
しかし、ミセル様構造を形成するような特性を有した材料を得ることは容易ではなく、上述の粒状構造をそのままの形で作ることは簡単ではない。本発明は上述の粒状体の構造を擬似的に実現してＴＡＤＦ機構による発光効率の向上を図るものである。つまり、図６を用いて説明した本実施形態の発光層１１０の構造によれば、上述したホストの電荷輸送パスが確保され、また、各材料相互を近づけることが可能で上述した励起子のアップコンバージョンや移動が円滑に行われる。当該発光層１１０の構造の形成には、その材料にミセル様構造を形成するといった特殊な性質を必要とせず、材料の選択の自由度が高く、また当該構造は比較的容易に形成される。
【００５６】
上記実施形態では図７に示す粒状体に似た構造とするために、図４又は図６に示す例では発光ドーパント層１２４から見て上下対称にアシストドーパント層１２２、ホスト層１２０を順番に積層している。しかし、ホスト材料とアシストドーパントとの距離、アシストドーパントと発光ドーパントとの距離がそれぞれ近づく構造であれば、発光層１１０の積層構造におけるホスト層１２０、アシストドーパント層１２２及び発光ドーパント層１２４の他の配列であっても発光効率の向上を図ることができる。例えば、発光層１１０を図４の構造より単純な構造である、下部電極１００側から順に、ホスト層１２０、アシストドーパント層１２２、発光ドーパント層１２４、ホスト層１２０が積層された構造、又はその逆順の積層構造とすることができる。
【００５７】
また、アシストドーパント層１２２及び発光ドーパント層１２４のみからなる積層体、具体的には図４の発光層１１０に存在する、発光ドーパント層１２４を２つのアシストドーパント層１２２で挟んだ積層体や、より単純なアシストドーパント層１２２と発光ドーパント層１２４との積層体をドーパント積層体と呼ぶことにすると、発光層１１０は複数のドーパント積層体を含む構造にすることもできる。これにより発光効率の一層の向上を図ることができる。なお、発光層１１０内にて複数のドーパント積層体は相互間にホスト層１２０を挟んで積層される。
【００５８】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置はＯＬＥＤの発光層の構造及び製造方法が上記第１の実施形態と異なり、その他の点は基本的に上記実施形態と共通である。そこで、以下、上記実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、主に相違点のみを説明する。
【００５９】
図１〜図３は本実施形態に援用される。図８は本実施形態における発光層１１０ｂを形成する際の主な工程におけるＯＬＥＤ部分の概略の垂直断面図である。発光層１１０ｂは下部電極１００の上にＨＴＬ／ＨＩＬ層１１２を積層した後、蒸着により形成される。発光層１１０ｂを形成する蒸着工程は、発光層１１０ｂ内に設けられる組成が異なる層に対応して、複数の蒸着工程で構成される。
【００６０】
まず、ＨＴＬ／ＨＩＬ層１１２を形成した後、その表面全体にホスト材料を蒸着する。これによりホスト膜３００ａが形成される（図８（ａ））。
【００６１】
ホスト膜３００ａの形成後、アシストドーパントを蒸着する。この工程で形成する膜厚は、蒸着対象面にアシストドーパントの膜がアイランド状に形成される程度に設定される。例えば、蒸着対象面内での平均の膜厚を数ｎｍとすることができる。この工程ではホスト膜３００ａの表面にアシストドーパント膜３０２ａがまだらに形成される（図８（ｂ））。
【００６２】
次に、発光ドーパントを蒸着する。この工程で形成する膜厚は、蒸着対象面に発光ドーパントの膜がアイランド状に形成される程度に設定される。例えば、蒸着対象面内での平均の膜厚を数ｎｍとすることができる。この工程では蒸着対象面内に発光ドーパント膜３０４がまだらに形成される（図８（ｃ））。なお、本工程で蒸着される発光ドーパント膜３０４にはアシストドーパント膜３０２ａの表面に積層される部分と、ホスト膜３００ａの表面に積層される部分とが存在し得る。
【００６３】
次に再び、アシストドーパントを蒸着する。この工程で形成する膜厚は、蒸着対象面にアシストドーパントの膜がアイランド状に形成される程度に設定される。例えば、蒸着対象面内での平均の膜厚を数ｎｍとすることができる。この工程では蒸着対象面内にアシストドーパント膜３０２ｂがまだらに形成される（図８（ｄ））。なお、本工程で蒸着されるアシストドーパント膜３０２ｂには発光ドーパント膜３０４の表面に積層される部分と、アシストドーパント膜３０２の表面に積層される部分と、ホスト膜３００ａの表面に積層される部分とが存在し得る。
【００６４】
この上に、ホスト材料を蒸着してホスト膜３００ｂを形成する。これにより、発光層１１０ｂの積層構造ができあがる（図８（ｅ））。なお、本工程で蒸着されるホスト膜３００ｂにはアシストドーパント膜３０２ｂの表面に積層される部分と、発光ドーパント膜３０４の表面に積層される部分と、アシストドーパント膜３０２の表面に積層される部分と、ホスト膜３００ａの表面に積層される部分とが存在し得る。
【００６５】
この発光層１１０ｂの表面にＥＴＬ／ＥＩＬ層１１４及び上部電極６２が順次積層されＯＬＥＤ６が形成される。
【００６６】
ここで、アシストドーパント膜３０２ａ，３０ｂ及び発光ドーパント膜３０４はホスト膜３００ａを完全に覆い尽くさないように、つまりアシストドーパント膜３０２ｂを形成した状態にて一部領域にホスト膜３００ａが露出しているように形成される。これにより、その上に積層されるホスト膜３００ｂと、ホスト膜３００ａの露出部分とが接し、上述したホスト内での電荷輸送パスが形成される。すなわち、アノードから発光層１１０ｂに注入される正孔とカソードから発光層１１０ｂに注入される電子とのホストでの再結合確率が確保される。
【００６７】
また、アシストドーパント膜３０２ａ，３０２ｂ及び発光ドーパント膜３０４は、ホストにおける電荷輸送パスを形成する隙間を残しつつも、アシストドーパント膜３０２ａ，３０２ｂと発光ドーパント膜３０４との重畳部分の面積が大きくなるように形成される。このホスト内に形成されるアシストドーパント膜３０２ａ，３０２ｂと発光ドーパント膜３０４との重畳部分にてＴＡＤＦ機構が機能して発光効率が向上する。
【００６８】
ちなみに、図８に示す発光層１１０ｂを第１の実施形態で述べたホスト層１２０、アシストドーパント層１２２、発光ドーパント層１２４の積層構造に当てはめると、図８（ｅ）に示すように下部電極１００側から順に、ホスト層１２０、発光ドーパント層１２４、アシストドーパント層１２２、ホスト層１２０が積層された構造と見ることができる。
【００６９】
図８に示す構造では、発光ドーパント膜３０４の両面にアシストドーパント膜３０２ａ，３０２ｂが積層された三層構造部分が形成され、当該部分は図７の発光ドーパント２３０及びアシストドーパント２３２からなる粒状体に似た構造と見ることができる。
【００７０】
一方、ホスト内に置かれた発光ドーパントとアシストドーパントとの二層構造でもＴＡＤＦ機構は機能する。よって、例えば、図８に示す製造方法にて、アシストドーパント膜３０２ａの形成工程を省略して、ホスト膜３００ａの上に発光ドーパント膜３０４、アシストドーパント膜３０２ｂ、ホスト膜３００ｂを順次積層し、発光ドーパントとアシストドーパントとの二層構造を備えるＯＬＥＤとしてもよい。図９は当該二層構造を含んだ発光層１１０ｃを有するＯＬＥＤの概略の垂直断面図である。
【００７１】
ちなみに、図９に示す発光層１１０ｃを第１の実施形態で述べたホスト層１２０、アシストドーパント層１２２、発光ドーパント層１２４の積層構造に当てはめると、下部電極１００側から順に、ホスト層１２０、発光ドーパント層１２４、アシストドーパント層１２２、ホスト層１２０が積層された構造と見ることができる。
【００７２】
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、前述の実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若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。
【００７３】
また、本実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について本明細書記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものついては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
【符号の説明】
【００７４】
２  有機ＥＬ表示装置、４  画素アレイ部、６  ＯＬＥＤ、８  画素回路、１０  点灯ＴＦＴ、１２  駆動ＴＦＴ、１４  キャパシタ、２０  走査線駆動回路、２２  映像線駆動回路、２４  駆動電源回路、２６  基準電源回路、２８  制御装置、３０  走査信号線、３２  映像信号線、３４  駆動電源線、４０  表示パネル、４２  表示領域、４６  部品実装領域、４８  ドライバＩＣ、５０  ＦＰＣ、６０  画素開口、６２  上部電極、７０  基材、７２  ＴＦＴ、８０  下地層、８２  半導体領域、８４  ゲート絶縁膜、８６  ゲート電極、８８，９２  層間絶縁膜、９０ａ  ソース電極、９０ｂ  ドレイン電極、９４  配線、９６  平坦化膜、１００  下部電極、１０２  発光素子層、１０４  コンタクトホール、１０６  バンク、１０８  封止膜、１１０，１１０ｂ，１１０ｃ  発光層、１１２  ＨＴＬ／ＨＩＬ層、１１４  ＥＴＬ／ＥＩＬ層、１２０  ホスト層、１２２  アシストドーパント層、１２４  発光ドーパント層、２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，３０２ａ，３０２ｂ  アシストドーパント膜、２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ，３００ａ，３００ｂ  ホスト膜、２０４，３０４  発光ドーパント膜。
【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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【図１０】
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