特開 2024-92444 表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024092444

(43)【公開日】2024-07-08

(54)【発明の名称】表示装置

(51)【国際特許分類】

   H10K 50/165 20230101AFI20240701BHJP

   H10K 50/17 20230101ALI20240701BHJP

   H10K 50/18 20230101ALI20240701BHJP

   H10K 50/15 20230101ALI20240701BHJP

   H10K 85/60 20230101ALI20240701BHJP

   G09F 9/30 20060101ALI20240701BHJP

   H10K 101/30 20230101ALN20240701BHJP

   H10K 101/40 20230101ALN20240701BHJP

【ＦＩ】

H10K50/165

H10K50/17

H10K50/18

H10K50/15

H10K85/60

G09F9/30 365

G09F9/30 349Z

H10K101:30

H10K101:40

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022208363

(22)【出願日】2022-12-26

(71)【出願人】

【識別番号】502356528

【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】眞名垣 暢人

【テーマコード（参考）】

3K107

5C094

【Ｆターム（参考）】

3K107AA01

3K107BB01

3K107DD50

3K107DD72

3K107DD75

3K107DD76

3K107DD78

3K107FF13

3K107FF14

3K107FF15

3K107FF19

5C094AA31

5C094BA27

5C094DB03

5C094JA01

5C094JA02

(57)【要約】

【課題】 寿命向上が可能な表示装置を提供する。
【解決手段】 表示装置において、電子輸送層は、高濃度層と、低濃度層と、を含み、前記高濃度層は、電子注入層との界面に隣接し、前記高濃度層に含まれるＬｉｑ濃度は、７０％以上９０％以上であり、前記低濃度層に含まれるＬｉｑ濃度は、１０％以上５０％以下であり、前記高濃度層の膜厚は、前記電子輸送層の膜厚の５％以上１５％以下である。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

陽極と、
正孔注入層と、正孔輸送層と、電子ブロッキング層と、発光層と、正孔ブロッキング層と、電子輸送層と、電子注入層と、を含む有機ＥＬ層と、
陰極と、
を備え、
前記電子輸送層は、高濃度層と、低濃度層と、を含み、
前記高濃度層は、前記電子注入層との界面に隣接し、
前記高濃度層に含まれるＬｉｑ濃度は、７０％以上９０％以上であり、
前記低濃度層に含まれるＬｉｑ濃度は、１０％以上５０％以下であり、
前記高濃度層の膜厚は、前記電子輸送層の膜厚の５％以上１５％以下である、表示装置。

【請求項2】

前記電子輸送層の膜厚は、２２．６ｎｍであり、
前記高濃度層の膜厚は、２．６ｎｍである、請求項１に記載の表示装置。

【請求項3】

前記高濃度層に含まれるＬｉｑ濃度は、８０％である、請求項１に記載の表示装置。

【請求項4】

前記低濃度層に含まれるＬｉｑ濃度は、２０％である、請求項１に記載の表示装置。

【請求項5】

前記発光層は、青色を発光する、請求項１に記載の表示装置。

【請求項6】

前記電子注入層及び前記電子輸送層のＬＵＭＯエネルギー差を、ΔＥ１＿ＬＵＭＯとし、
前記ΔＥ１＿ＬＵＭＯは、０．２ｅＶ以下である、請求項１に記載の表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、有機エレクトロルミネセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：ＥＬ）発光材料を用いた表示装置が開発されている。表示装置は、発光材料を含む有機ＥＬ層を有している。有機ＥＬ素子の有機層内では、電子と正孔とが再結合することにより発光材料が励起され、発光材料が基底状態に戻る際に発光が生じる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２００９／０６９４３４号

【特許文献2】特開２００８－０９８５８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本実施形態は、寿命向上が可能な表示装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

一実施形態に係る表示装置は、
陽極と、
正孔注入層と、正孔輸送層と、電子ブロッキング層と、発光層と、正孔ブロッキング層と、電子輸送層と、電子注入層と、を含む有機ＥＬ層と、
陰極と、
を備え、
前記電子輸送層は、高濃度層と、低濃度層と、を含み、
前記高濃度層は、前記電子注入層との界面に隣接し、
前記高濃度層に含まれるＬｉｑ濃度は、７０％以上９０％以上であり、
前記低濃度層に含まれるＬｉｑ濃度は、１０％以上５０％以下であり、
前記高濃度層の膜厚は、前記電子輸送層の膜厚の５％以上１５％以下である。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、実施形態の表示装置の全体斜視図である。

【図2】図２は、表示装置の概略的な構成の一例を示す部分平面図である。

【図3】図３は、図２に示す表示装置の線Ａ１－Ａ２に沿った断面図である。

【図4】図４は、画素電極、有機ＥＬ層、及び、共通電極を説明する部分拡大断面図である。

【図5】図５は、比較例１の表示装置のエネルギーバンドを示す図である。

【図6】図６は、比較例２の表示装置のエネルギーバンドを示す図である。

【図7】図７は、実施形態のスタガ状構造を有する表示装置のエネルギーバンドを示す図である。

【図8】図８は、実施形態のウェル状構造を有する表示装置のエネルギーバンドを示す図である。

【図9】図９は、有機ＥＬ層を説明する断面図である。

【図10】図１０は、実施形態及び比較例の構成における時間に対する輝度を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。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。

【0008】

本明細書で述べる実施形態は、一般的なものでなく、本発明の同一又は対応する特別な技術的特徴について説明する実施形態である。以下、図面を参照しながら一実施形態に係る表示装置について詳細に説明する。

【0009】

本実施形態においては、第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び、第３方向Ｚは、互いに直交しているが、９０度以外の角度で交差していてもよい。第３方向Ｚの矢印の先端に向かう方向を上又は上方と定義し、第３方向Ｚの矢印の先端に向かう方向とは反対側の方向を下又は下方と定義する。なお第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び、第３方向Ｚを、それぞれ、Ｘ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向と呼ぶこともある。

【0010】

また、「第１部材の上方の第２部材」及び「第１部材の下方の第２部材」とした場合、第２部材は、第１部材に接していてもよく、又は第１部材から離れて位置していてもよい。後者の場合、第１部材と第２部材との間に、第３の部材が介在していてもよい。一方、「第１部材の上の第２部材」及び「第１部材の下の第２部材」とした場合、第２部材は第１部材に接している。

【0011】

また、第３方向Ｚの矢印の先端側に表示装置を観察する観察位置があるものとし、この観察位置から、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙで規定されるＸ－Ｙ平面に向かって見ることを平面視という。第１方向Ｘ及び第３方向Ｚによって規定されるＸ－Ｚ平面、あるいは第２方向Ｙ及び第３方向Ｚによって規定されるＹ－Ｚ平面における表示装置の断面を見ることを断面視という。

【0012】

［実施形態］
図１は、実施形態の表示装置の全体斜視図である。表示装置ＤＳＰは、基板ＳＵＢ１に表示領域ＤＡ及び表示領域ＤＡの周辺に設けられた周辺領域ＦＡが設けられている。表示装置ＤＳＰは、表示領域ＤＡ内に配置された、複数の画素ＰＸを有している。表示装置ＤＳＰでは、裏面からの光ＬＴが表面に透過し、逆もまた然りである。

【0013】

表示領域ＤＡの上面には封止材としての基板ＳＵＢ２が設けられている。基板ＳＵＢ２は表示領域ＤＡを囲むシール材（非表示）によって、基板ＳＵＢ１に固定されている。基板ＳＵＢ１に形成された表示領域ＤＡは、封止材である基板ＳＵＢ２とシール材によって大気に晒されないように封止されている。

【0014】

基板ＳＵＢ１の端部の領域ＥＡは、基板ＳＵＢ２の外側に配置されている。領域ＥＡには、配線基板ＰＣＳが設けられている。配線基板ＰＣＳには、映像信号や駆動信号を出力する駆動素子ＤＲＶが設けられている。駆動素子ＤＲＶからの信号は、配線基板ＰＣＳを介して、表示領域ＤＡの画素ＰＸに入力される。映像信号及び各種制御信号に基づいて、画素ＰＸが発光する。

【0015】

図２は、表示装置の概略的な構成の一例を示す部分平面図である。複数の画素ＰＸは、赤色を発光する画素ＰＸＲ、緑色を発光する画素ＰＸＧ、青色を発光する画素ＰＸＢを有している。画素ＰＸＲは、画素ＰＸＢと、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに沿って隣り合って配置される。画素ＰＸＧは、画素ＰＸＢと、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに沿って隣り合って配置される。画素ＰＸＢは、画素ＰＸＲと第１方向に沿って隣り合って配置され、画素ＰＸＧと第２方向Ｙに沿って隣り合って配置されている。

【0016】

図３は、図２に示す表示装置の線Ａ１－Ａ２に沿った断面図である。基材ＢＡ１は、例えばガラスや、樹脂材料で構成される樹脂材料で構成される基材が挙げられる。樹脂材料としては、例えばアクリル、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等を用いればよく、いずれかの単層又は複数層の積層で形成してもよい。

【0017】

基材ＢＡ１上には、絶縁層ＵＣ１が設けられている。絶縁層ＵＣ１は、例えば酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜を単層又は積層して形成される。

【0018】

絶縁層ＵＣ１上に、トランジスタＴｒと重畳して、遮光層ＢＭが設けられてもよい。遮光層ＢＭは、トランジスタＴｒのチャネル裏面からの光の侵入等によるトランジスタ特性の変化を抑制する。遮光層ＢＭが導電層で形成される場合は、所定の電位を与えることで、トランジスタＴｒにバックゲート効果を与えることも可能である。

【0019】

絶縁層ＵＣ１及び遮光層ＢＭを覆って、絶縁層ＵＣ２が設けられている。絶縁層ＵＣ２の材料としては、絶縁層ＵＣ１と同様の材料を用いることができる。絶縁層ＵＣ２は、絶縁層ＵＣ１と異なる材料であってもよい。例えば、絶縁層ＵＣ１は酸化シリコン、絶縁層ＵＣ２は窒化シリコンを用いることができる。絶縁層ＵＣ１及びＵＣ２を併せて、絶縁層ＵＣとする。

【0020】

絶縁層ＵＣ上に、トランジスタＴｒが設けられる。トランジスタＴｒは、半導体層ＳＣ、絶縁層ＧＩ、ゲート電極ＧＥ（走査線）、絶縁層ＩＬＩ、ソース電極ＳＥ（信号線）、ドレイン電極ＤＥを有している。

【0021】

半導体層ＳＣとして、アモルファスシリコン、ポリシリコン、又は酸化物半導体を用いる。絶縁層ＧＩとして、例えば、酸化シリコン又は窒化シリコンを単層又は積層して設ける。

【0022】

ゲート電極ＧＥとして、例えば、モリブデンタングステン合金（ＭｏＷ）やチタンアルミニウム合金（Ｔｉ／ＡＬ／Ｔｉ）等を用いる。ゲート電極ＧＥは、走査線ＧＬと一体形成されていてもよい。

【0023】

半導体層ＳＣ及びゲート電極ＧＥを覆って、絶縁層ＩＬＩが設けられている。絶縁層ＩＬＩは、例えば酸化シリコン層又は窒化シリコン層を単層又は積層して形成される。

【0024】

絶縁層ＩＬＩ上には、ソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥが設けられている。ソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥは、それぞれ、絶縁層ＩＬＩ及び絶縁層ＧＩに設けられたコンタクトホールを介して、半導体層ＳＣのソース領域及びドレイン領域に接続される。ソース電極ＳＥは、信号線と一体形成されていてもよい。

【0025】

ソース電極ＳＥ、ドレイン電極ＤＥ、及び絶縁層ＩＬＩを覆って、絶縁層ＰＡＳが設けられる。絶縁層ＰＡＳを覆って、絶縁層ＰＬＬが設けられる。

【0026】

絶縁層ＰＡＳは、無機絶縁材料を用いて形成する。無機絶縁材料は、例えば酸化シリコン又は窒化シリコンを単層又は積層したものが挙げられる。絶縁層ＰＬＬは、有機絶縁材料を用いて形成する。有機絶縁材料は、例えば、感光性アクリル、ポリイミド等の有機材料が挙げられる。絶縁層ＰＬＬを設けることにより、トランジスタＴｒによる段差を平坦化することができる。

【0027】

絶縁層ＰＬＬ上に、画素電極ＰＥが設けられる。画素電極ＰＥは、絶縁層ＰＡＳ及びＰＬＬに設けられたコンタクトホールを介して、ドレイン電極ＤＥに接続されている。

【0028】

画素電極ＰＥは、例えばインジウム亜鉛酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ：ＩＺＯ）、銀（Ａｇ）、ＩＺＯの３層積層構造で形成される。
本実施形態では、基材ＢＡ１から絶縁層ＰＬＬまでの構成を、バックプレインＢＰＳとする。

【0029】

隣り合う画素電極ＰＥとの間に、バンクＢＫ（凸部、リブともいう）が設けられる。バンクＢＫの材料として、絶縁層ＰＬＬの材料と同様の有機材料が用いられる。バンクＢＫは、画素電極ＰＥの一部を露出するように開口される。また、開口部ＯＰの端部は、断面視でなだらかなテーパ形状となることが好ましい。開口部ＯＰの端部が急峻な形状となっていると、後に形成される有機ＥＬ層ＥＬＹにカバレッジ不良が生じる。

【0030】

画素電極ＰＥと重畳して、隣り合うバンクＢＫとの間に、有機ＥＬ層ＥＬＹが設けられている。有機ＥＬ層ＥＬＹは、正孔注入層ＨＩＹ、正孔輸送層ＨＴＹ、電子ブロッキング層ＥＢＹ、発光層ＥＬＬ、正孔ブロッキング層ＨＢＹ、電子輸送層ＥＴＹ、電子注入層ＥＩＹを含んでいる。

【0031】

有機ＥＬ層ＥＬＹ上に、共通電極ＣＥが設けられている。共通電極ＣＥとして、マグネシウム－銀合金（ＭｇＡｇ）膜を、有機ＥＬ層ＥＬＹからの出射光が透過する程度の薄膜として形成する。本実施形態では、画素電極ＰＥが陽極となり、共通電極ＣＥが陰極となる。有機ＥＬ層ＥＬＹで生じた発光は、共通電極ＣＥを介して、上方に取り出される。すなわち表示装置ＤＳＰは、トップエミッション構造を有している。

【0032】

共通電極ＣＥを覆って、絶縁層ＳＥＹが設けられる。絶縁層ＳＥＹは、外部から水分が有機ＥＬ層ＥＬＹに侵入することを防止する機能を有している。絶縁層ＳＥＹとしてはガスバリア性の高いものが好適である。絶縁層ＳＥＹとして、例えば、有機絶縁層を、窒素を含む無機絶縁層２層で挟持した絶縁層が挙げられる。当該有機絶縁層の材料としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。当該窒素を含む無機絶縁層の材料としては、例えば、窒化シリコン、窒化アルミニウムが挙げられる。

【0033】

絶縁層ＳＥＹ上に、基材ＢＡ２が設けられている。基材ＢＡ２は、基材ＢＡ１と同様の材料で形成されている。基材ＢＡ２及び絶縁層ＳＥＹとの間に、透光性を有する無機絶縁層や有機絶縁層が設けられていてもよい。有機絶縁層が絶縁層ＳＥＹと基材ＢＡ２を接着する機能を有していてもよい。

【0034】

図４は、画素電極、有機ＥＬ層、及び、共通電極を説明する部分拡大断面図である。図４では、画素ＰＸにおいて、画素電極ＰＥから共通電極ＣＥまでの構成要素について示している。ただし、バンクＢＫの記載は省略している。

【0035】

画素ＰＸは、画素電極ＰＥ上に、正孔注入層ＨＩＹ、正孔輸送層ＨＴＹ、電子ブロッキング層ＥＢＹ、発光層ＥＬｒ（ＥＬＬ）、正孔ブロッキング層ＨＢＹ、電子輸送層ＥＴＹ、電子注入層ＥＩＹ、共通電極ＣＥを有している。

【0036】

有機ＥＬ層ＥＬＹでの発光は、発光層ＥＬＬの材料の最高占有分子軌道（ＨＯＭＯ、一般にイオン化ポテンシャルとして計測される）へ注入された正孔と、最低非占有分子軌道（ＬＵＭＯ、一般に電子親和力として測定される）へ注入された電子によって生成された励起子の励起エネルギーが緩和するときに光を放出することによって得られる。

【0037】

正孔注入層ＨＩＹ、正孔輸送層ＨＴＹ、電子ブロッキング層ＥＢＹ、正孔ブロッキング層ＨＢＹ、電子輸送層ＥＴＹ、電子注入層ＥＩＹ、共通電極ＣＥは、複数の画素ＰＸに亘って、全面に設けられている。いわゆる、ベタ膜として形成されている。

【0038】

正孔注入層ＨＩＹの材料は、陽極（画素電極ＰＥ）からの正孔の注入効率が高い材料である。正孔輸送層ＨＴＹは、注入された正孔を発光層ＥＬＬに輸送する。電子ブロッキング層ＥＢＹは、陰極（共通電極ＣＥ）から注入された電子を発光層ＥＬＬに留め、正孔輸送層ＨＴＹに漏れ出すのを抑制する。

【0039】

電子注入層ＥＩＹは陽極から電子を注入し、電子輸送層ＥＴＹは注入された電子を発光層ＥＬＬに輸送する。正孔ブロッキング層ＨＢＹは、陽極から注入された正孔を発光層ＥＬＬに留め、電子輸送層ＥＴＹに漏れ出すのを抑制する。

【0040】

本実施形態の画素ＰＸでは、発光層ＥＬＬから出射した光は、上方又は下方に出射する。上方に出射した光は、共通電極ＣＥを介して、外部に取り出される。なお下方に出射された光を、画素電極ＰＥに設けた反射層により反射させてもよい。共通電極ＣＥにも反射層を設け、反射された光は、画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥそれぞれとの間で光を反射させてもよい。これにより、発光層ＥＬＬが発した光のうち、共振波長の光だけが増幅される。その結果、ピーク強度が高く、幅が狭いスペクトルを有する光を取り出すことができ、表示装置ＤＳＰの色再現範囲を拡大することが可能である（マイクロキャビティ効果）。

【0041】

また、正孔注入層ＨＩＹ及び正孔輸送層ＨＴＹについて、画素電極ＰＥ（陽極）からの正孔注入障壁（陽極の仕事関数と正孔輸送層ＨＴＹの材料のＨＯＭＯ準位との差）を低減することにより、正孔をスムーズに流すことができる。

【0042】

電子注入層ＥＩＹまたは電子輸送層ＥＴＹについては、共通電極ＣＥ（陰極）からの電子注入障壁（陰極の仕事関数と隣接する電子輸送層ＥＴＹの材料のＬＵＭＯ準位との差）を低減することにより、電子をスムーズに流すことができる。

【0043】

図５は、比較例１の表示装置のエネルギーバンドを示す図である。正孔輸送層ＨＴＹを画素電極ＰＥ（陽極）との間に設ける際には、画素電極ＰＥから正孔注入及び正孔輸送をより効果的に行わせるため、画素電極ＰＥのフェルミ準位から発光層ＥＬＬのＨＯＭＯ準位まで、各層の界面で、階段状のポテンシャル障壁となるように、正孔注入材料及び正孔輸送材料を選定する。このような階段状のポテンシャル障壁を、スタガ状構造とする。

【0044】

同様に、電子輸送層ＥＴＹを共通電極ＣＥ（陰極）との間に設ける際には、共通電極ＣＥから電子注入及び電子輸送をより効果的に行わせるために、共通電極ＣＥのフェルミ準位から発光層ＥＬＬのＬＵＭＯ準位まで、各層の界面で、階段状のポテンシャル障壁となるように、電子注入材料及び電子輸送材料を選定する。階段状のポテンシャル障壁とすることで、発光層ＥＬＬへのキャリア注入性が改善され、発光性能が向上する。

【0045】

電子注入層ＥＩＹと、電子輸送層ＥＴＹ及び正孔ブロッキング層ＨＢＹとのポテンシャル障壁を、ΔＥ１＿ＬＵＭＯとする。電子輸送層ＥＴＹ及び正孔ブロッキング層ＨＢＹと、発光層ＥＬＬとのポテンシャル障壁を、ΔＥ２＿ＬＵＭＯとする。

【0046】

正孔輸送経路であるΔＥ１＿ＨＯＭＯ及びΔＥ２＿ＨＯＭＯ、並びに、電子輸送経路であるΔＥ１＿ＬＵＭＯ及びΔＥ２＿ＬＵＭＯを可能な限り小さくすることで、キャリアがスムーズに流れ、画素ＰＸの電圧（Ｖ）－電流（Ｉ）特性（ＶＩ特性ともいう）が向上する。

【0047】

図６は、比較例２の表示装置のエネルギーバンドを示す図である。図６では、発光層ＥＬＬのＨＯＭＯ準位と、隣り合うキャリア輸送層（正孔輸送層ＨＴＹ及び電子輸送層ＥＴＹ）とのポテンシャル障壁は、当該ＨＯＭＯ準位の方が低い。発光層ＥＬＬのＬＵＭＯ準位と、隣り合うキャリア輸送層（正孔輸送層ＨＴＹ及び電子輸送層ＥＴＹ）とのポテンシャル障壁は、当該ＬＵＭＯ準位の方が高い。図６に示すポテンシャル障壁を、ウェル状構造（井戸状構造）とする。

【0048】

図６においても、正孔輸送経路はΔＥ１＿ＨＯＭＯ及びΔＥ２＿ＨＯＭＯであり、電子輸送経路はΔＥ１＿ＬＵＭＯ及びΔＥ２＿ＬＵＭＯである。ΔＥ１＿ＨＯＭＯは隣接する材料間のＨＯＭＯのエネルギー差を示す。ここで例として、正孔注入層ＨＩＹと正孔輸送層ＨＴＹのＨＯＭＯエネルギー差を示す。同様にΔＥ２＿ＨＯＭＯは電子ブロッキング層ＥＢＹと発光層ＥＬＬのＨＯＭＯエネルギー差を示す。ΔＥ１＿ＬＵＭＯは隣接する材料間のＬＵＭＯエネルギー差を示す。ここでは例として、電子注入層ＥＩＹと電子輸送層ＥＴＹのＬＵＭＯエネルギー差を示す。同様にΔＥ２＿ＬＵＭＯは、正孔ブロッキング層ＨＢＹと発光層ＥＬＬのＨＯＭＯエネルギー差を示す。

【0049】

上述のように、ΔＥ１＿ＨＯＭＯ、ΔＥ２＿ＨＯＭＯ、ΔＥ１＿ＬＵＭＯ、及びΔＥ２＿ＬＵＭＯは、電流をスムーズには流すためには、可能な限り小さいことが好適である。

【0050】

しかしながら、ΔＥ２＿ＨＯＭＯ及びΔＥ２＿ＬＵＭＯが小さすぎると、有機ＥＬ層ＥＬＹのＶ－Ｉ特性が悪化する恐れがある。発光層ＥＬＬにおける電子と正孔の再結合は、キャリアの２乗に比例するため、発光層ＥＬＬにバリア層としての機能がなくなると、キャリアの閉じ込めが弱くなることが原因として挙げられる。つまり、発光層ＥＬＬにキャリアが流れやすいという利点は、発光層ＥＬＬからキャリアが流れやすいという欠点ともなるということである。

【0051】

そこで本実施形態では、発光層ＥＬＬをワイドギャップ化することにより、キャリアを閉じ込める。これにより、発光層ＥＬＬからキャリアが流れにくくすることができ、有機ＥＬ層ＥＬＹの発光寿命が向上する。

【0052】

図７は、本実施形態のスタガ状構造を有する表示装置のエネルギーバンドを示す図である。図８は、本実施形態のウェル状構造を有する表示装置のエネルギーバンドを示す図である。

【0053】

図７及び図８において、発光層ＥＬＬのＨＯＭＯ準位と、隣り合うキャリア輸送層（正孔輸送層ＨＴＹ及び電子ブロッキング層ＥＢＹ、並びに、電子輸送層ＥＴＹ及び正孔ブロッキング層ＨＢＹ）のＨＯＭＯ準位は、発光層ＥＬＬのＨＯＭＯ準位の方が低い。発光層ＥＬＬのＬＵＭＯ準位と、隣り合うキャリア輸送層（正孔輸送層ＨＴＹ及び電子輸送層ＥＴＹ）とのＬＵＭＯ準位は、発光層ＥＬＬのＬＵＭＯ準位の方が高い。

【0054】

電子輸送層ＥＴＹ及び正孔ブロッキング層ＨＢＹと、発光層ＥＬＬとのポテンシャル障壁であるΔＥ２＿ＬＵＭＯ、並びに、正孔輸送層ＨＴＹ及び電子ブロッキング層ＥＢＹと、発光層ＥＬＬとのポテンシャル障壁であるΔＥ２＿ＨＯＭＯを、特に区別しない場合は、ΔＥ２と呼ぶこととする。ΔＥ２は、０．１ｅＶ以上０．５ｅＶ以下（０．１ｅＶ≦ΔＥ２≦０．５ｅＶ）が好ましい。ΔＥ２が０．１ｅＶより小さい（ΔＥ２＜０．１ｅＶ）と、図５及び図６において説明したように、キャリアが流れやすくなってしまう。これにより、励起子の発光寿命が長くなり、効率が低下する。

【0055】

ΔＥ２を上記の範囲にするには、発光層ＥＬＬを成膜する際に、発光層ＥＬＬをワイドギャップ化させることが可能な材料（以下、ワイドギャップ化材料という）を共蒸着すればよい。またΔＥ２を上記の範囲にするには、適切な材料を選定することや、膜厚を適切な厚さにすることが挙げられる。

【0056】

電子注入層ＥＩＹと、電子輸送層ＥＴＹ及び正孔ブロッキング層ＨＢＹとのポテンシャル障壁であるΔＥ１＿ＬＵＭＯ、並びに、正孔注入層ＨＩＹと、正孔輸送層ＨＴＹ及び電子ブロッキング層ＥＢＹとのポテンシャル障壁であるΔＥ１＿ＨＯＭＯを、特に区別しない場合は、ΔＥ１と呼ぶこととする。ΔＥ１は、０．５ｅＶ以下（ΔＥ１≦０．５ｅＶ）が好ましい。さらにΔＥ１は０．３５ｅＶ以下（ΔＥ１≦０．３５ｅＶ）が好ましい。さらにΔＥ１＿ＬＵＭＯ≦０．２ｅＶが最良の構造である。ΔＥ１＿ＬＵＭＯは電子注入層ＥＩＹと接する共通電極ＣＥの仕事関数は３．５ｅＶを想定した。

【0057】

キャリアの閉じ込め膜厚は、正孔又は電子の移動度のうち低い方に影響を受ける。例えば、電子の移動度の方が正孔の移動度が低い場合を考える。電子の移動度が１×１０^－６ｃｍ^２／Ｖｓのとき、膜厚は３０ｎｍ以上４０ｎｍ以下が好適である。電子の移動度が１×１０^－１０ｃｍ^２／Ｖｓのとき、膜厚は２０ｎｍ以上３０ｎｍ以下が好適である。

【0058】

ここで本実施形態の表示装置ＤＳＰの寿命低下について考える。有機ＥＬ層ＥＬＹにおける電子及びホールのキャリアバランスは、表示装置ＤＳＰの寿命低下の一因となる恐れがある。

【0059】

本実施形態の電子輸送層ＥＴＹ（図４参照）は、共蒸着法により成膜する。電子輸送層ＥＴＹの材料は、ｎ型キャリア注入材料を含んでいる。ｎ型キャリア注入材料として、例えば、（８-ヒドロキシキノリノラト）リチウム（Ｌｉｑ）が用いられる。また、本実施形態の正孔注入層ＨＩＹ（図４参照）は、共蒸着法により成膜する。正孔注入層ＨＩＹの材料は、ｐ型ドーパントを含んでいる。ｐ型ドーパントとして、例えば、２－（７－ジシアノメチレン－１，３，４，５，６，８，９，１０－オクタフルオロ－７Ｈ－ピレン－２－イリデン）－マロノニトリル（ＮＤＰ－９）を用いる。ｐ型ドーパント濃度は１．０％乃至１．５％が好ましい。

【0060】

電子輸送層ＥＴＹの成膜において、ｐ型ドーパント濃度に対して、Ｌｉｑ濃度により、電子供給量が決定される。電子供給量を増やすため、Ｌｉｑ濃度を増加すると、電子注入層ＥＩＹとしても機能するＬｉｑと、電子輸送層ＥＴＹとの間のΔＥ１＿ＬＵＭＯが大きくなってしまう（図７及び図８参照）。これにより、電子供給量が飽和又は低下してしまう。さらに、表示装置ＤＳＰの寿命が低下してしまう恐れが生じる。

【0061】

本実施形態では、有機ＥＬ層ＥＬＹのうち電子輸送層ＥＴＹを改善することにより、表示装置ＤＳＰの寿命向上を可能とする。

【0062】

図９は、有機ＥＬ層を説明する断面図である。図９に示す例では、電子輸送層ＥＴＹのうち、電子注入層ＥＩＹの境界付近に、高濃度のＬｉｑを含む層を形成する。電子輸送層ＥＴＹのうち、当該高濃度層をＬＱとし、高濃度層ＬＱ以外の低濃度のＬｉｑを含む層を低濃度層ＮＤとする。

【0063】

図９に示す例では、電子輸送層ＥＴＹの厚さは、２２．６ｎｍである。電子輸送層ＥＴＹの低濃度層ＮＤは、１０％以上５０％以下、より具体的には、２０％のＬｉｑを含んでいる。

【0064】

高濃度層ＬＱは、７０％以上９０％以上、より具体的には、８０％のＬｉｑを含んでいる。高濃度層ＬＱの厚さは、１ｎｍ以上３ｎｍ以下、より具体的には、２．６ｎｍである。発光層ＥＬＬは、青色を発光する発光層である。高濃度層ＬＱの膜厚は、電子輸送層ＥＴＹ全体の膜厚の５％以上１５％以下である。

【0065】

低濃度層ＮＤ及び高濃度層ＬＱを共蒸着法で形成するには、例えば、複数のチャンバを用意し、それぞれに共蒸着の蒸着源を設置すればよい。当該チャンバの開閉を制御することにより、濃度の異なる２つの層を成膜する。

【0066】

図１０は、実施形態及び比較例の構成における時間に対する輝度を示す図である。実施形態の電子輸送層ＥＴＹは、上述の通り、電子注入層ＥＩＹの境界に高濃度層ＬＱが形成されている。比較例の電子輸送層は、電子注入層ＥＩＹの境界に高濃度層が形成されない。

【0067】

図１０において、実施形態のプロットＰＬ１を実線、比較例のプロットＰＬ０を点線で示している。図１０の横軸は、発光の開始からの時間（ＴＩＭＥ）（ｈ）、縦軸は相対輝度（ＲＥＬＡＴＩＶＥ ＬＵＭＩＮＡＮＣＥ）である。

【0068】

図１０に示すように、比較例のプロットＰＬ０は、実施形態のプロットＰＬ１に比較して、時間に対しての輝度の下がり方が急峻である。つまり、高濃度層ＬＱが形成される実施形態の構成では、比較例より寿命が長い。このように、本実施形態の表示装置ＤＳＰは、寿命を向上させる効果を奏する。

【0069】

Ｌｉｑの分子は、他の共蒸着分子に比べて強固である。よって高濃度層ＬＱを設けることで、電子輸送層ＥＴＹの界面が強固となる。これにより、本実施形態の表示装置ＤＳＰは、寿命の向上が可能であると考えられる。

【0070】

本発明の表示装置では、青色の色度はＣＩＥｘ＝０．１４１、ＣＩＥｙ＝０．０５であり、ＣＩＥｙが画素の設計に重要な役割を果たす。

【0071】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0072】

ＤＳＰ…表示装置、ＥＢＹ…電子ブロッキング層、ＥＩＹ…電子注入層、ＥＬＬ…発光層、ＥＬＹ…有機ＥＬ層、ＥＬｒ…発光層、ＥＴＹ…電子輸送層、ＨＢＹ…正孔ブロッキング層、ＨＩＹ…正孔注入層、ＨＴＹ…正孔輸送層、ＬＱ…高濃度層、ＮＤ…低濃度層、ＰＬ０…プロット、ＰＬ１…プロット、ＰＸ…画素。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【手続補正書】

【提出日】2024-03-11

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0059】

本実施形態の電子輸送層ＥＴＹ（図４参照）は、共蒸着法により成膜する。電子輸送層ＥＴＹの材料は、ｎ型キャリア注入材料を含んでいる。ｎ型キャリア注入材料として、例えば、（８-ヒドロキシキノリノラト）リチウム（Ｌｉｑ）が用いられる。また、本実施形態の正孔注入層ＨＩＹ（図４参照）は、共蒸着法により成膜する。正孔注入層ＨＩＹの材料は、ｐ型ドーパントを含んでいる。ｐ型ドーパント濃度は１．０％乃至１．５％が好ましい。