有機エレクトロルミネッセンス素子
【課題】有機ＥＬ素子への電子注入性を向上させることにより駆動電圧を低下させ、また有機層及び電子注入層に欠陥が生じることを防ぎ、信頼性を向上させ、その結果として消費電力が小さく長期駆動が可能である有機エレクトロルミネッセンス素子を提供する。
【解決手段】陽極と、発光層を含む有機層と、電子注入層と、陰極とがこの順に積層された有機エレクトロルミネッセンス素子であって、上記有機エレクトロルミネッセンス素子は、陰極が島状構造を有し、陰極の電子注入層と面しない側に電子注入補助層が設けられた有機エレクトロルミネッセンス素子である。
【解決手段】陽極と、発光層を含む有機層と、電子注入層と、陰極とがこの順に積層された有機エレクトロルミネッセンス素子であって、上記有機エレクトロルミネッセンス素子は、陰極が島状構造を有し、陰極の電子注入層と面しない側に電子注入補助層が設けられた有機エレクトロルミネッセンス素子である。
【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素子に関する。より詳しくは、有機エレクトロルミネッセンス表示装置等の表示装置に用いられる発光素子に好適な有機エレクトロルミネッセンス素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子（以下「有機ＥＬ素子」ともいう）は、近年、有機エレクトロルミネッセンス表示装置（以下「有機ＥＬディスプレイ」ともいう）等の発光体として用いられ、広く応用が期待されている。有機ＥＬ素子は、有機発光層を含む自発光性の全固体素子であり、ブラウン管、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ等に用いられる発光素子に比べて、素子自身の厚みが小さい。また、有機ＥＬ素子は、熱をほとんど出さないため、駆動電力も小さい。したがって、有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬディスプレイは、高輝度・広視野角が得られるため視認性に優れた画像表示が可能であり、また、バックライトを使用する必要がなく、ディスプレイの薄型軽量化・低消費電力化が可能となる。このように、様々な優れた特性を有する有機ＥＬディスプレイは、次世代の薄型表示装置として有望であり、その本格的な実用化、普及に向けて、有機ＥＬ素子の研究開発も盛んに行われている。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、エレクトロルミネッセンス(ＥＬ；ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ)という、熱をほとんど出さずに電気を光に変える現象を利用している。ここで、図８を用いて、有機ＥＬ素子の発光原理について説明する。図８は従来の有機ＥＬ素子の断面模式図である。
図８に示すように、従来の有機ＥＬ素子は、基板１と、基板１の上に設けられた有機層５と、有機層５を狭持するように設けられた陽極２及び陰極７と、陰極７及び有機層５の間に設けられた電子注入層６とで構成されている。また、有機層５は、正孔輸送層３と発光層４とにより構成されている。
ここで、陽極２は、有機層５に正孔を注入する機能を有する。また、正孔輸送層３は、陽極２から注入された正孔の発光層４への輸送効率を向上する機能を有する。更に、陰極７は、電子注入層６に電子を輸送する機能を有する。そして、電子注入層６は、有機層５への電子注入性がよいものが選択され、陰極７から輸送された電子の発光層４への注入効率を向上する機能を有する。
このように有機ＥＬ素子では、陽極２から注入された正孔と、陰極７から注入された電子とを発光層４において再結合させることにより励起子（エキシントン）を生成させ、その励起子が失活する際の光の放出を利用して発光する仕組みになっている。
【０００４】
また、有機ＥＬ素子を用いた表示装置は、その駆動方法の違いにより、単純マトリクス方式とアクティブマトリクス方式とに区別される。単純マトリクス方式ではデューティー比の増加に応じて、各画素の瞬間輝度を高くする必要があるため、画素数が多い大型のパネルでは消費電力の増大を招く。このため、特に大型の有機ＥＬディスプレイではアクティブマトリクス方式が主流になりつつある。アクティブマトリクス方式はマトリクス状に配置された各画素に設けられた薄膜トランジスタ（以下「ＴＦＴ」ともいう）を制御信号によりＯＮ、ＯＦＦすることにより有機ＥＬ素子の発光状態を制御し、画像を表示する方式である。そのため、レスポンス時間が短く、動画表示が鮮明で、高精細な画像表示を可能にしている。しかしながら、アクティブマトリクス方式で用いられるアクティブマトリクス基板に必須のＴＦＴは、光を透過しないポリシリコンやアモルファスシリコン等で形成され、また、基板配線等も光を透過しない金属等で形成されるため、従来の基板側から光を取り出す方式（ボトムエミッション方式）では画素面積に対する発光面積の割合、すなわち開口率が小さくなってしまう。とりわけ、有機ＥＬ素子の駆動方式として、画素毎の表示性能のばらつきが小さく、有機ＥＬ材料の劣化によるパネル表示輝度の変化をより少なくするのに適しているとされる電流駆動方式を採用した場合、画素毎のトランジスタの数は、よりシンプルだが画素毎の表示ばらつき等の表示特性で劣る電圧駆動方式に必要なトランジスタ数の２つに比べて、倍の４つ程度必要となり、更に開口率が小さくなるという点で工夫の余地があった。
【０００５】
そこで、開口率が小さくなるという問題を解決するため、有機ＥＬ素子の発光を基板とは反対の側から取り出す方式（トップエミッション方式）が考案されている。トップエミッション方式では、アクティブマトリクス基板上のトランジスタの数が増えても、発光は基板と反対の方向から取り出されるので、開口率が小さくなることはない。しかしながら、発光面側の電極に透明電極等を用いて陰極とした場合、透明電極の形成方法に、スパッタリング法、イオンプレーティング等の比較的高エネルギーの粒子を発生させる方法を使用するため、先に形成した有機層や電子注入層にダメージを与え、有機ＥＬ素子特性が劣化するという点で更に改善の余地があった。
【０００６】
これに対して、発光面側の電極に金属薄膜等を用いて陰極とすることで、陰極形成時における有機層や電子注入層へのダメージを低減する試みがなされている（例えば、特許文献１、２。）。しかしながら、陰極から有機層や電子注入層への電子輸送性は充分には発揮されず、また、電子注入層や有機層に欠陥が生じやすくなっていた。
したがって、従来の陰極が発光面側にあるトップエミッション構造の有機ＥＬ素子においては、有機層への電子注入が困難であり、電子注入層や有機層に欠陥が生じやすいという点で未だ改善の余地があった。
【特許文献１】特開平８−１８５９８４号公報
【特許文献２】特開平１０−２９４１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、陰極が発光面側にあるトップエミッション構造を有する有機ＥＬ素子において、有機ＥＬ素子への電子注入性を向上させることにより駆動電圧を低下させ、また有機層及び電子注入層に欠陥が生じることを防ぎ、信頼性を向上させ、その結果として消費電力が小さく長期駆動が可能である有機エレクトロルミネッセンス素子、及び、それを用いて得られる有機エレクトロルミネッセンス表示装置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】
本発明者らは、陰極が発光面側にあるトップエミッション構造の有機ＥＬ素子において、有機層及び電子注入層に生じる欠陥を低減させるための素子形態について種々検討したところ、陰極の形態に着目した。そして、陰極が透光性を有する必要性から膜厚が１〜１０ｎｍと薄いため、島状の部分が存在しており、有機層や電子注入層を不完全にしか覆っておらず、陰極から電子注入層や有機層への電子注入性が不十分であることと、電子注入層や有機層が直に雰囲気にさらされてしまい、雰囲気中の酸素や水分と反応してしまうこととを見いだすとともに、島状構造を有する陰極の電子注入層と面しない側に電子注入補助層を新たに設けることにより、陰極から電子注入層や有機層への電子注入性を充分にし、有機層や電子注入層に欠陥が生じることを防ぎ、その結果として有機ＥＬ素子の低電圧駆動、信頼性向上及び長期駆動が可能であることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
【０００９】
すなわち、本発明は、陽極と、発光層を含む有機層と、電子注入層と、陰極とがこの順に積層された有機エレクトロルミネッセンス素子であって、上記有機エレクトロルミネッセンス素子は、陰極が島状構造を有し、陰極の電子注入層と面しない側に電子注入補助層が設けられた有機エレクトロルミネッセンス素子である。
以下に本発明を詳述する。
【００１０】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と、発光層を含む有機層と、電子注入層と、陰極とがこの順に積層されたものである。これにより、陽極から注入された正孔と、陰極から注入され電子注入層を経た電子とを、有機層中の発光層において効率的に再結合させ、発光を取り出すことができる。
【００１１】
上記有機エレクトロルミネッセンス素子は、陰極が島状構造を有し、陰極の電子注入層と面しない側に電子注入補助層が設けられている。ここで、島状構造とは、薄膜（例えば、陰極）が下層（例えば、有機層）よりも基板法線方向から見て小さい２以上の多数の部分（島状部）から構成され、該島状部が連続的に又は不連続に配置されて、薄膜に開口部が形成された構造を有する。また、島状部の形状は特に限定されず、例えば、電子注入層とは面しない側が平坦であっても曲面状であってよい。
更に、本発明においては、陰極が島状構造を有するとともに、電子注入層も島状構造を有していてもよい。したがって、本発明において、陰極の電子注入層と面しない側、すなわち素子の最上層に配置された電子注入補助層は、陰極及び／又は電子注入層の開口部において下層の一部を被覆することになる。すなわち、本発明の陽極／有機層／電子注入層／陰極／電子注入補助層がこの順に積層された構成の一部は、下記（１）〜（３）で示すような層構成であってもよい。
（１）陽極／有機層／電子注入層／電子注入補助層（例えば、図１（ｂ）の断面参照）
（２）陽極／有機層／陰極／電子注入補助層
（３）陽極／有機層／電子注入補助層（例えば、図２（ｄ）の断面参照）
このように素子の最上層に電子注入補助層があることにより、有機層への電子注入性向上による低駆動電圧化や、有機層及び電子注入層が直接的に雰囲気にさらされるのを防ぐことが可能となり、有機層及び電子注入層の劣化を防ぐことができる。その結果、有機ＥＬ素子の低消費電力化、信頼性向上及び長期間駆動が可能となる。
ここで、電子注入補助層は、陰極から輸送された電子を発光層へと注入する機能を有するものであることが好ましく、電子注入層と同様に、有機層への電子注入性のよい材料で形成されることが好ましい。
なお、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素を含んでいても含んでいなくてもよく、特に限定されるものではない。
【００１２】
本発明において、上記有機層は、発光層のみの単層構造でも、発光層と他の機能を有する層との複数の層で構成された積層構造でも良く、例えば下記（１）〜（５）の構成が挙げられるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（１）発光層
（２）正孔輸送層／発光層
（３）発光層／電子輸送層
（４）正孔輸送層／発光層／電子輸送層
（５）正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層
【００１３】
上記発光層は、公知の方法で成膜することが可能であり、例えば、真空蒸着装置を用いた抵抗加熱蒸着法や電子ビーム蒸着法等により、また、発光層形成用塗液を用いたスピンコート法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、マイクログラビアコート法等のウェットプロセス等により成膜することが可能である。
【００１４】
上記発光層の材質としては、特に限定されず、公知の発光材料により形成することができる。発光材料としては、例えば、蛍光性有機材料、蛍光性有機金属化合物等の低分子発光材料、高分子発光材料等が挙げられる。
蛍光性有機材料としては、例えば、４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）−ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）等の芳香族ジメチリデェン化合物、５−メチル−２−［２−［４−（５−メチル−２−ベンゾオキサゾリル）フェニル］ビニル］ベンゾオキサゾール等のオキサジアゾール化合物、３−（４−ビフェニルイル）−４−フェニル−５−ｔ−ブチルフェニル−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）等のトリアゾール誘導体、１，４−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼン等のスチリルベンゼン化合物、チオピラジンジオキシド誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、フルオレノン誘導体等が挙げられる。
蛍光性有機金属化合物としては、例えば、アゾメチン亜鉛錯体、（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）等が挙げられる。
高分子発光材料としては、例えば、ポリ（２−デシルオキシ−１，４−フェニレン）（ＤＯ−ＰＰＰ）、ポリ［２，５−ビス−［２−（Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリエチルアンモニウム）エトキシ］−１，４−フェニル−アルト−１，４−フェニルレン］ジブロマイド（ＰＰＰ−ＮＥｔ３＋）、ポリ［２−（２’−エチルヘキシルオキシ）−５−メトキシ−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＥＨ−ＰＰＶ）、ポリ［５−メトキシ−（２−プロパノキシサルフォニド）−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＰＳ−ＰＰＶ）、ポリ［２，５−ビス−（ヘキシルオキシ）−１，４−フェニレン−（１−シアノビニレン）］（ＣＮ−ＰＰＶ）、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン）（ＰＤＡＦ）、ポリスピロ（ＰＳ）等が挙げられる。
また発光層は、上記の発光材料のうち１種の発光材料により形成したり、上記の発光材料のうち複数の発光材料を複合して形成したりすることが可能である。
更に発光層は、上記の発光材料の他に、例えば、発光アシスト剤、電荷輸送材料、ドナー及びアクセプター等の添加剤、発光性のドーパント、レベリング剤、電荷注入材料、結着用の樹脂等を含有させることも可能である。結着用の樹脂としては、例えば、ポリカーボネート、ポリエステル等が挙げられるが、何らこれに限定されるものではない。
【００１５】
上記正孔輸送層は、発光層と同様の公知の方法で成膜が可能である。また、正孔輸送層の材質としては、特に限定されず、公知のものが使用可能であり、例えば、芳香族第３級アミン化合物、低分子材料、高分子材料、高分子材料前駆体等が挙げられる。
芳香族第３級アミン化合物としては、例えば、ポルフィリン化合物、Ｎ，Ｎ’−ビス−（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス−（フェニル）−ベンジジン（ＴＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）Ｎ−，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（ＮＰＤ）等が挙げられる。
低分子材料としては、例えば、ヒドラゾン化合物、キナクリドン化合物、スチルアミン化合物等が挙げられる。
高分子材料としては、例えば、ポリアニリン、３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンサルフォネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリ（トリフェニルアミン誘導体）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＣｚ）等が挙げられる。
高分子材料前駆体としては、例えば、ポリ（Ｐ−フェニレンビニレン）前駆体、ポリ（Ｐ−ナフタレンビニレン）前駆体等が挙げられる。
また、正孔輸送層は上記の正孔輸送材料のうち１種の正孔輸送材料により形成したり、上記の正孔輸送材料のうち複数の正孔輸送材料を複合して形成したりすることが可能である。
更に、正孔輸送層は上記の正孔輸送材料の他に、例えば、ドナー及びアクセプター等の添加剤、レベリング剤、結着用の樹脂等を含有させることも可能である。結着用の樹脂としては、例えば、ポリカーボネート、ポリエステル等が挙げられるが、何らこれに限定されるものではない。
【００１６】
上記電子輸送層は、陰極から注入された電子の発光層への輸送効率を向上する機能を有するものであり、発光層と同様の公知の方法で成膜が可能である。また、電子輸送層の材質としては、特に限定されず、公知の材料が使用可能である。例えば、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、フルオレノン誘導体等の低分子材料、ポリ［オキサジアゾール］等の高分子材料等が挙げられる。
また、電子輸送層は上記の電子輸送材料のうち１種の電子輸送材料により形成したり、上記の電子輸送材料のうち複数の電子輸送材料を複合して形成することが可能である。
更に、電子輸送層は上記の電子輸送材料の他に、例えば、ドナー及びアクセプター等の添加剤、レベリング剤、結着用の樹脂等を含有させることが可能である。結着用の樹脂としては、例えば、ポリカーボネート、ポリエステル等が挙げられるが、何らこれに限定されるものではない。
【００１７】
本発明において、上記陽極の材質としては、特に限定されないが、有機層に正孔を注入しやすいように、仕事関数が大きい材料により形成されていることが好ましい。仕事関数が大きく陽極に好適な材料としては、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）（仕事関数φ＝５．０ｅＶ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）（φ＝５．０ｅＶ）等の透明導電性酸化物、金（Ａｕ）（φ＝５．１ｅＶ）、プラチナ（Ｐｔ）（φ＝５．６５ｅＶ）、ニッケル（Ｎｉ）（φ＝５．１５ｅＶ）等の金属材料が挙げられる。これらの材料は公知の方法にて成膜することが可能である。例えば、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、スパッタリング法等が挙げられる。
また、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、プラチナ（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）等のような光反射率が大きい材料の上に、有機層への正孔の注入を行ないやすい透明導電性酸化物であるＩＴＯやＩＺＯ等を積層することも可能である。このような積層構造の陽極は、有機層への正孔の注入効率の向上に加えて、陰極側のみから発光を取り出す場合、光取り出し効率の向上という点でメリットがある。
【００１８】
本発明において、上記電子注入層は、島状構造を有し、電子注入補助層は有機層、電子注入層及び陰極を被覆するものであることが好ましい。すなわち、図２で示すように、陰極と電子注入層とが共に島状構造を有することによって、電子注入補助層が有機層と電子注入層とに接することが好ましい。これにより、電子注入補助層は電子注入性を有するため、電子注入層と同様に有機層への電子注入を行なうことが可能となり、電子注入層を薄膜化し島状構造とした場合にも、有機層への電子注入量が増加する。また、素子の最上層に電子注入補助層があることにより、有機層及び電子注入層が直接的に雰囲気にさらされるのを防ぐことが可能となり、有機層及び電子注入層の劣化を防ぐことができる。これらの効果により、有機ＥＬ素子の長期間における低電圧駆動が可能となる。更に、電子注入層の薄膜化により、有機ＥＬ素子の生産処理能力の向上が可能となる。
なお、上記電子注入層が島状構造を有する形態においては、島状構造を有する陰極は電子注入層の全部を覆っていてもよし、一部を覆ってもよい。
【００１９】
上記電子注入層は、有機層に電子を注入するのに好適な材料を選ぶことが好ましい。有機層に電子を注入しやすい好適な材料としては、特に限定されないが、仕事関数が低い材料が好ましい。例えば、リチウム（Ｌｉ）（仕事関数φ＝２．４ｅＶ）、ナトリウム（Ｎａ）（φ＝２．４ｅＶ）、カリウム（Ｋ）（φ＝２．３ｅＶ）、ルビジウム（Ｒｂ）（φ＝２．２ｅＶ）、セシウム（Ｃｓ）（φ＝２．０ｅＶ）等のアルカリ金属、マグネシウム（Ｍｇ）（φ＝３．６ｅＶ）、カルシウム（Ｃａ）（φ＝２．８ｅＶ）、ストロンチウム（Ｓｒ）（φ＝２．４ｅＶ）、バリウム（Ｂａ）（φ＝２．５ｅＶ）等のアルカリ土類金属、スカンジウム（Ｓｃ）（φ＝３．３ｅＶ）、イットリウム（Ｙ）（φ＝３．３ｅＶ）、ランタン（Ｌａ）（φ＝３．５ｅＶ）、セリウム（Ｃｅ）（φ＝３．３ｅＶ）、プラセオジム（Ｐｒ）（φ＝２．７ｅＶ）、ネオジム（Ｎｄ）（φ＝３．２ｅＶ）、ガドリニウム（Ｇｄ）（φ＝３．１ｅＶ）等の希土類金属、アルミニウム−リチウム合金（Ａｌ−Ｌｉ）、マグネシウム−銀合金（Ｍｇ−Ａｇ）等の低仕事関数材料を含む合金等が好ましい。
また、上記元素の化合物も電子注入材料として好ましく、特に酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物が好ましく、なかでも、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、炭酸セシウム（Ｃｓ２ＣＯ３）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、フッ化ストロンチウム（ＳｒＦ２）、酸化バリウム（ＢａＯ）、フッ化バリウム（ＢａＦ２）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、フッ化スカンジウム（ＳｃＦ３）等の化合物が好ましい。
また、電子注入層は上記の材料の積層体又は混合体とすることも可能である。
なお、電子注入層の膜厚としては、特に限定されるものではないが、好ましくは０．５ｎｍ以上、５０ｎｍ以下である。
【００２０】
本発明において、上記陰極は、平均膜厚が１ｎｍ以上、１０ｎｍ以下であることが好ましい。本発明の有機ＥＬ素子は陰極側から発光を取り出すトップエミッション構造であるため、その陰極は透光性を有する必要がある。そのため、陰極は多くの開口部分を備えた島状構造を有する必要がある。そして、このように陰極が島状に形成されるためには、陰極の平均膜厚は１０ｎｍ以下であることが好ましい。一方、陰極は電子注入層に電子を輸送する機能を有する必要もある。そのため、充分に電子を有機ＥＬ素子に供給するためには１ｎｍ以上の平均膜厚であることが好ましい。上記の理由により、陰極の平均膜厚は１ｎｍ以上、１０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２１】
上記陰極は、電子注入層に電子を輸送することが可能な導電性材料により形成される。導電性材料としては、特に限定されず、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、プラチナ（Ｐｔ）等の金属材料、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の透明導電性酸化物等が挙げられる。また、これらの材料は公知の方法にて成膜することが可能である。例えば、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、スパッタリング法等が挙げられる。これらの中でも、陰極形成よりも先に形成される有機層及び電子注入層への熱的影響の少ない抵抗加熱蒸着法が好ましい。
【００２２】
本発明において、上記電子注入補助層は、電子注入層と略同一の材質からなることが好ましい。このように、電子注入層と電子注入補助層とに同じ材料を利用することにより、有機ＥＬ素子の発光面において、電子注入層からの電子注入効率と、電子注入補助層からの電子注入効率とを同一にすることが可能となる。その結果、発光面における発光ムラを低減することが可能となる。また、これにより電子注入層と電子注入補助層との形成に同じ成膜装置を使うことが可能となり、有機ＥＬ素子の製造ラインのコストを削減することが可能となる。
【００２３】
上記電子注入補助層は、平均膜厚が１０ｎｍ以上であることが好ましい。上述したように、電子注入補助層は発光部を含む有機層や電子注入層を覆うことで、電子注入の機能を有する。上記の機能を充分に発揮させるためには、電子注入補助層は発光部を含む有機層、電子注入層及び陰極の全面を覆っていることが好ましい。そのため、電子注入補助層の平均膜厚は、電子注入補助層が島状にならない１０ｎｍ以上であることが好ましい。
【００２４】
上記電子注入補助層は、電気陰性度が１．５以下の金属の化合物を含むものであることが好ましい。一般的に、電気陰性度の低い金属の単体及び化合物は電子注入性を有していることが知られている。電気陰性度が１．５以下の金属としては、特に限定されず、リチウム（Ｌｉ）（電気陰性度ｘ＝１．０）、ナトリウム（Ｎａ）（ｘ＝０．９）、カリウム（Ｋ）（ｘ＝０．８）、ルビジウム（Ｒｂ）（ｘ＝０．８）、セシウム（Ｃｓ）（ｘ＝０．７）等のアルカリ金属、マグネシウム（Ｍｇ）（ｘ＝１．２）、カルシウム（Ｃａ）（ｘ＝１．０）、ストロンチウム（Ｓｒ）（ｘ＝１．０）、バリウム（Ｂａ）（ｘ＝０．９）等のアルカリ土類金属、スカンジウム（Ｓｃ）（ｘ＝１．３）、イットリウム（Ｙ）（ｘ＝１．２）、ランタン（Ｌａ）（ｘ＝１．１）、セリウム（Ｃｅ）（ｘ＝１．１）、プラセオジム（Ｐｒ）（ｘ＝１．１）、ネオジム（Ｎｄ）（ｘ＝１．１）、ガドリニウム（Ｇｄ）（ｘ＝１．２）等の希土類金属等等が挙げられる。これらの金属の化合物を電子注入補助層とすることにより、有機層への電子注入効率が向上する。
また、上記金属の化合物は透明性を有しており、有機ＥＬ素子で発光した光を効率よく素子から光を取り出すことが可能である。金属の化合物としては、特に限定されないが、酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物が好ましい。
酸化物では、特に酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）、酸化ルビジウム（Ｒｂ２Ｏ）、酸化セシウム（Ｃｓ２Ｏ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化スカンジウム（Ｓｃ２Ｏ３）、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）、酸化セリウム（Ｃｅ２Ｏ３）等が挙げられる。
ハロゲン化物では、フッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物が特に好ましい。
フッ化物では、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）、フッ化カリウム（ＫＦ）、フッ化ルビジウム（ＲｂＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）、フッ化ストロンチウム（ＳｒＦ２）、フッ化バリウム（ＢａＦ２）、フッ化スカンジウム（ＳｃＦ３）、フッ化ランタン（ＬａＦ３）、フッ化セリウム（ＣｅＦ３）等が挙げられる。
塩化物では、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、塩化ルビジウム（ＲｂＣｌ）、塩化セシウム（ＣｓＣｌ）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、塩化ストロンチウム（ＳｒＣｌ２）、塩化バリウム（ＢａＣｌ２）、塩化スカンジウム（ＳｃＣｌ３）、塩化ランタン（ＬａＣｌ３）、塩化セリウム（ＣｅＣｌ３）等が挙げられる。
臭化物では、臭化リチウム（ＬｉＢｒ）、臭化カリウム（ＫＢｒ）、臭化ルビジウム（ＲｂＢｒ）、臭化セシウム（ＣｓＢｒ）、臭化マグネシウム（ＭｇＢｒ２）、臭化カルシウム（ＣａＢｒ２）、臭化ストロンチウム（ＳｒＢｒ２）、臭化バリウム（ＢａＢｒ２）、臭化スカンジウム（ＳｃＢｒ３）、臭化ランタン（ＬａＢｒ３）、臭化セリウム（ＣｅＢｒ３）等が挙げられる。
ヨウ化物では、ヨウ化リチウム（ＬｉＩ）、ヨウ化カリウム（ＫＩ）、ヨウ化ルビジウム（ＲｂＩ）、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）、ヨウ化マグネシウム（ＭｇＩ２）、ヨウ化カルシウム（ＣａＩ２）、ヨウ化ストロンチウム（ＳｒＩ２）、ヨウ化バリウム（ＢａＩ２）、ヨウ化スカンジウム（ＳｃＩ３）、ヨウ化ランタン（ＬａＩ３）、ヨウ化セリウム（ＣｅＩ３）等が挙げられる。
炭酸化物では、特に炭酸リチウム（Ｌｉ２ＣＯ３）、炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）、炭酸ルビジウム（Ｒｂ２ＣＯ３）、炭酸セシウム（Ｃｓ２ＣＯ３）、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ３）、炭酸バリウム（ＢａＣＯ３）等が挙げられる。
【００２５】
なお、本発明の有機ＥＬ素子を基板上に形成する場合、基板の材質としては、例えば、ガラス、石英、シリコン等の無機材料、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂、アルミナ等のセラミックス等の絶縁性材料からなる基板、アルミニウムや鉄等の金属基板にＳｉＯ２や有機絶縁性材料等の絶縁材料をコートした基板、アルミニウムや鉄等の金属基板の表面を陽極酸化等の方法で絶縁化処理を施した基板等により構成することができるが、何らこれに限定されるものではない。
【００２６】
ここで、本発明のトップエミッション構造の有機ＥＬ素子における電子注入補助層の効果について図１を用いて説明する。図１は本発明の有機ＥＬ素子の断面模式図である。図１では電子注入層６は有機層５上に一様に形成されている。図１の（ａ）の断面では陽極２／有機層５／電子注入層６／陰極７／電子注入補助層８の積層構造となっている。上記の積層構造では従来の素子構造と同様に、電子は陰極７から電子注入層６に輸送され、電子注入層６から有機層５に注入される。
図１の（ｂ）の断面では陽極２／有機層５／電子注入層６／電子注入補助層８の積層構造となっており、この断面では電子注入層６は陰極７と接しておらず、電子注入層６と電子注入補助層８が接している。本発明における電子注入補助層８は電子注入性を有するため、このような積層構造では、電子注入補助層８があることにより、隣り合って接している陰極７から電子を受けた電子注入補助層８は電子を電子注入層６へ注入することが可能となる。そのため、電子注入層６から有機層５への電子注入量を増加させることが可能となる。これにより、有機ＥＬ素子の低電圧駆動が可能となる。また、電子注入層６が雰囲気にさらされるのを防ぐことが可能となり、すなわち電子注入層６が雰囲気により劣化して有機層５への電子注入効率が低下することを防ぐことが可能となる。
【００２７】
また図２も本発明におけるトップエミッション構造の有機ＥＬ素子の断面図である。図２では電子注入層６が島状に形成されている。図２の（ｃ）の断面では図１の（ａ）の断面と同様に陽極２／有機層５／電子注入層６／陰極７／電子注入補助層８の積層構造となっている。上記の積層構造では従来の素子構造と同様に、電子は陰極７から電子注入層６に輸送され、電子注入層６から有機層５に注入される。
図２の（ｄ）の断面では陽極２／有機層５／電子注入補助層８の積層構造となっており、この断面では有機層５は電子注入層６とは接しておらず、電子注入補助層８に接している。本発明における電子注入補助層８は電子注入性を有するため、隣り合って接している陰極７から電子を受けた電子注入補助層８は電子を有機層５へ注入することが可能となる。そのため、有機層５への電子注入量を増加させることが可能となる。また、電子注入補助層８があることにより、有機層５が雰囲気にさらされるのを防ぐことが可能となり、すなわち有機層５が雰囲気により劣化することを防ぐことが可能となる。
図２の（ｅ）の断面では図１の（ｂ）の断面と同様に陽極２／有機層５／電子注入層６／電子注入補助層８の積層構造となっており、この断面では電子注入層８は陰極７と接しておらず、電子注入層６と電子注入補助層８が接している。したがってこのような積層構造では、図１の（ｂ）で述べた積層構造と同等の作用効果を奏することが可能となる。
上記のように電子注入補助層８を形成することにより、有機層５への電子注入量を大きくすることが可能になる。また、電子注入補助層８があることにより、電子注入層６及び有機層５の雰囲気による劣化を防ぐことができる。その結果として、長期間の低電圧駆動が可能なトップエミッション構造の有機ＥＬ素子を実現することができる。
【００２８】
本発明はまた、上記有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた有機エレクトロルミネッセンス表示装置でもある。本発明の有機ＥＬ素子は、電子注入補助層が設けられており、雰囲気による有機層及び電子注入層の劣化を防ぐことが可能であり、その結果、信頼性が向上し、長期駆動が可能であるため、有機ＥＬディスプレイ等の発光素子として好適である。
なお、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は有機ＥＬディスプレイに限らず、照明用等のその他の発光素子としても利用できる。
【００２９】
上記有機エレクトロルミネッセンス表示装置は、有機エレクトロルミネッセンス素子の陰極と接続された補助電極を備えることが好ましい。有機ＥＬ素子をマトリクス状に複数個並べて有機ＥＬディスプレイとする場合、陰極の抵抗が大きくなり、ディスプレイの各々の画素に流れる電流量にムラができ、表示ムラが起こる可能性がある。その問題を解決するため、ディスプレイに補助電極を設け、陰極と補助電極とを接続し、補助電極を介して陰極に補助電流を供給することで、電流量のムラをなくし、ディスプレイの表示ムラを低減することができる。補助電極の材質としては、導電性を有するものであればよく、例えば、アルミニウム、銀、ニッケル、パラジウム、プラチナ等の金属材料、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛等の透明導電性酸化物等が挙げられる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子によれば、島状構造を有する陰極の電子注入層と面しない側に電子注入補助層が設けられているため、電子注入補助層が有機層又は電子注入層に接することで、有機ＥＬ素子への電子注入を効率的に行なうことができる。その結果、有機ＥＬ素子への電子注入量が増加するため、有機ＥＬ素子の長期間における低電圧駆動が可能となる。また、有機層及び電子注入層が直接的に雰囲気にさらされるのを防ぐことができ、有機層及び電子注入層の劣化を防ぐことが可能となる。この結果、陰極が発光面側にあるトップエミッション構造を有する有機ＥＬ素子において、信頼性が向上し、長期駆動が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下に実施例を掲げ、本発明を図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００３２】
（実施例１）
図１を用いて、本発明の実施例１について説明する。図１は本発明の有機ＥＬ素子の断面模式図である。
本実施例はまず、基板１として２５ｍｍ角のガラス板を用い、基板１上に銀（Ａｇ）を、スパッタリング装置を用いて酸素とアルゴンの混合雰囲気中で１００ｎｍの膜厚で形成した。次に、透明導電膜であるインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）をＡｇ膜上に、スパッタリング装置を用いて酸素とアルゴンの混合雰囲気中で１５０ｎｍの膜厚で形成し、ＩＴＯとＡｇとの積層膜とした。次に、ＡｇとＩＴＯとの積層膜を、フォトリソグラフィー技術を用いて幅２ｍｍ、長さ２５ｍｍのストライプ状にパターニングを行ない、ＡｇとＩＴＯとの積層膜を陽極２とした。
この陽極２上にＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ溶液をスピンコート法により塗布し、２００℃で６０分間乾燥して、正孔輸送層３を形成した。膜厚は溶液の濃度、スピンコート時の回転数を制御することにより約７０ｎｍの厚さにした。次に、ポリスピロ系発光材料の溶液を同様にスピンコート法で塗布し１２０℃で６０分間乾燥することにより発光層４を形成した。膜厚は溶液の濃度、スピンコート時の回転数を制御することにより約７０ｎｍの厚さにした。
次に、発光層４上に、電子注入層６であるフッ化カルシウム（ＣａＦ２）膜を抵抗加熱蒸着法にて、陽極１のストライプと直交するように、幅２ｍｍ、長さ２５ｍｍのストライプ状に１２ｎｍの膜厚で形成した。これにより、発光層４上に電子注入層６を一様に形成した。次に、陰極７であるアルミニウム（Ａｌ）膜を抵抗加熱蒸着法にて、ＣａＦ２膜上にＣａＦ２と同じ形状になるように、幅２ｍｍ、長さ２５ｍｍのストライプ状に５ｎｍの膜厚で形成した。これにより、電子注入層６上に陰極７を島状に形成した。最後に電子注入補助層８としてＣａＦ２を抵抗加熱蒸着法により、Ａｌ薄膜上に同じ形状になるように、幅２ｍｍ、長さ２５ｍｍのストライプ状に１００ｎｍの膜厚で形成した。これにより、発光面が２ｍｍ×２ｍｍの有機ＥＬ素子を得た。
【００３３】
（比較例１）
本比較例は、電子注入補助層の形成工程を行わなかったこと以外は実施例１と同様の方法で作製し、電子注入補助層８が形成されていないことを除いては、実施例１と同様の構成を有する有機ＥＬ素子を得た。
【００３４】
ここで、本発明の実施例１の有機ＥＬ素子と、比較例１の有機ＥＬ素子との特性評価を行った。
図３及び図４は、実施例１と比較例１との素子特性を表したグラフである。作製した各有機ＥＬ素子の素子構成は以下に示すものになっている。
実施例１：陽極／有機層／ＣａＦ２（電子注入層）／Ａｌ（島状の陰極）／ＣａＦ２（電子注入補助層）：（本発明の素子構成）
比較例１：陽極／有機層／ＣａＦ２（電子注入層）／Ａｌ（島状の陰極）：（電子注入補助層なしの素子構成）
それぞれの有機ＥＬ素子は、電子注入補助層又は陰極を形成した後、大気中には曝露せずに酸素濃度０．１ｐｐｍ以下及び水分濃度０．１ｐｐｍ以下のグローブボックス中に移動させ、グローブボックス中で有機ＥＬ素子の特性を測定した。
【００３５】
図３は上記各素子の駆動電圧に対する、素子に流れる電流の電流密度の関係を表したグラフである。図３において、本発明の構成である電子注入補助層を形成した有機ＥＬ素子（実施例１）の電圧−電流密度特性は、電圧８Ｖにおいて電流密度５１．１ｍＡ／ｃｍ２であった。それに対し、電子注入補助層を形成していない有機ＥＬ素子（比較例１）は、電圧８Ｖにおいて電流密度は８．６ｍＡ／ｃｍ２となっている。これにより、本発明における電子注入補助層を形成した素子は、電子注入補助層を形成していない有機ＥＬ素子よりも、同じ電圧で大きな電流を流すことが可能、すなわち、より低い電圧で所望の電流を流すことが可能であることが分かった。
【００３６】
図４は上記各素子の駆動電圧に対する、素子の発光輝度の関係を表したグラフである。図４において、本発明の構成である電子注入補助層を形成した有機ＥＬ素子（実施例１）の電圧−発光輝度特性は、電圧８Ｖにおいて発光輝度３６００ｃｄ／ｍ２であった。それに対し、電子注入補助層を形成していない有機ＥＬ素子（比較例１）は、電圧８Ｖにおいて発光輝度２９０ｃｄ／ｍ２と低かった。これにより、本発明における電子注入補助層を形成した素子は、電子注入補助層を形成していない有機ＥＬ素子よりも、同じ電圧で高い発光輝度を得ることが可能、すなわち、より低い電圧で所望の輝度を得ることが可能であることが分かった。これは、図３について説明したように、本発明の有機ＥＬ素子では非常に効率よく有機層に電子を注入することが可能となっているためである。
また、上述したように、これらの有機ＥＬ素子は、酸素濃度０．１ｐｐｍ以下及び水分濃度０．１ｐｐｍ以下のグローブボックス中で測定を行っている。そのため電子注入補助層の有無にかかわらず、どちらの有機ＥＬ素子も酸素や水分によって有機層及び電子注入層にダメージは受けておらず、このようなダメージによる有機層への電子の注入量の低下はないと考えられる。したがって、電子注入補助層を設けることにより電圧に対する電流密度が向上したのは、本発明の有機ＥＬ素子は電子注入補助層を有することにより、有機層への電子注入効率が向上したためであると考えられる。
【００３７】
（実施例２）
本実施例２は、実施例１と同様の方法で有機ＥＬ素子を作製し、ただし電子注入層は膜厚３ｎｍのＣａを形成し、電子注入補助層は膜厚１５０ｎｍのＬｉＦを形成したこと以外を除いては、実施例１と同様の構成を有する有機ＥＬ素子を得た。これにより本実施例では、電子注入層６は発光層４上に島状に形成され、電子注入層６及び陰極７がともに島状構造を有する。
【００３８】
（比較例２）
本比較例２は、電子注入補助層の形成工程を行わなかったこと以外は実施例２と同様の方法で作製し、電子注入補助層８が形成されていないことを除いては、実施例２と同様の構成を有する有機ＥＬ素子を得た。
【００３９】
ここで、本発明の実施例２の有機ＥＬ素子と、比較例２の有機ＥＬ素子との特性評価を行った。
図５及び図６は、実施例２と比較例２との素子特性を表したグラフである。作製した各有機ＥＬ素子の素子構成は以下に示すものになっている。
実施例２：陽極／有機層／Ｃａ（島状の電子注入層）／Ａｌ（島状の陰極）／ＬｉＦ（電子注入補助層）：（本発明の素子構成）
比較例２：陽極／有機層／Ｃａ（島状の電子注入層）／Ａｌ（島状の陰極）：（電子注入補助層なしの素子構成）
それぞれの有機ＥＬ素子は、電子注入補助層又は陰極を形成した後、大気中には曝露せずに酸素濃度０．１ｐｐｍ以下及び水分濃度０．１ｐｐｍ以下のグローブボックス中に移動させ、グローブボックス中で有機ＥＬ素子の特性を測定した。
【００４０】
図５は上記各素子の駆動電圧に対する、素子に流れる電流の電流密度の関係を表したグラフである。図５において、本発明の構成である電子注入補助層を形成した有機ＥＬ素子（実施例２）の電圧−電流密度特性は、電圧８Ｖにおいて電流密度２３．２ｍＡ／ｃｍ２であった。それに対し、電子注入補助層を形成していない有機ＥＬ素子（比較例２）は、電圧８Ｖにおいて電流密度は６．９ｍＡ／ｃｍ２となっている。これにより、本発明における電子注入補助層を形成した素子は、電子注入補助層を形成していない有機ＥＬ素子よりも、同じ電圧で大きな電流を流すことが可能、すなわち、より低い電圧で所望の電流を流すことが可能であることが分かった。
【００４１】
図６は上記各素子の駆動電圧に対する、素子の発光輝度の関係を表したグラフである。図６において、本発明の構成である電子注入補助層を形成した有機ＥＬ素子（実施例２）の電圧−発光輝度特性は、電圧８Ｖにおいて発光輝度１６８０ｃｄ／ｍ２であった。それに対し、電子注入補助層を形成していない有機ＥＬ素子（比較例２）は、電圧８Ｖにおいて発光輝度２４０ｃｄ／ｍ２と低かった。これにより、本発明における電子注入補助層を形成した素子は、電子注入補助層を形成していない有機ＥＬ素子よりも、同じ電圧で高い発光輝度を得ることが可能、すなわち、より低い電圧で所望の輝度を得ることが可能であることが分かった。これは、図５について説明したように、本発明の有機ＥＬ素子では非常に効率よく有機層に電子を注入することが可能となっているためである。
また、上述したように、これらの有機ＥＬ素子は、酸素濃度０．１ｐｐｍ以下及び水分濃度０．１ｐｐｍ以下のグローブボックス中で測定を行っている。そのため電子注入補助層の有無にかかわらず、どちらの有機ＥＬ素子も酸素や水分によって有機層及び電子注入層にダメージは受けておらず、このようなダメージによる有機層への電子の注入量の低下はないと考えられる。したがって、電気注入層が島状構造を有する形態においても、電子注入補助層を設けることにより電圧に対する電流密度が向上したのは、本発明の有機ＥＬ素子は電子注入補助層を有することにより、有機層への電子注入効率が向上したためであると考えられる。
【００４２】
（実施例３）
図７を参照して、本発明の実施例３における有機ＥＬディスプレイの構成について説明する。図７は、本実施例の有機ＥＬディスプレイの構成を示した断面模式図である。本実施例の有機ＥＬディスプレイは、陰極７に補助電極２８が接続されたアクティブマトリックス駆動方式によるトップエミッション構造を有する。本実施例では、アクティブマトリクス基板上に有機ＥＬ素子が形成されている。アクティブマトリクス基板は、基板１と、基板の上に画素ごとに形成された複数の薄膜トランジスタ２０（以下「ＴＦＴ」ともいう）と、補助電極２８とこれらのＴＦＴ２０を覆う平坦化膜３０とを有している。各ＴＦＴ２０は、ゲート電極２１と、ゲート電極２１上にゲート絶縁膜２２を介して形成された島状半導体層２３と、島状半導体層２３の両端部をそれぞれ覆うように設けられたＴＦＴ電極（ソース電極２４及びドレイン電極２５）とを有する、いわゆるボトムゲート構造を有する。また、各ＴＦＴ２０のソース電極２４は、ゲート絶縁膜２２上に形成されたソース配線２６と、ゲート電極２１は、基板１上に形成されたゲート配線２７とに接続されている。平坦化膜３０には、補助電極２８に達するスルーホール３１ａと各ＴＦＴ２０のドレイン電極２５に達するスルーホール３１ｂとが設けられている。そして、平坦化膜３０の上には、有機ＥＬ素子が形成されている。有機ＥＬ素子の陽極２は、透明導電膜１０及び金属膜９の積層構造からなり、平坦化膜３０の上及びスルーホール３１ｂの内部に堆積された積層膜をパターニングすることにより、画素ごとに形成されている。各陽極２は、スルーホール３１ｂを介して対応するＴＦＴ２０のドレイン電極２５と接続されている。これらの陽極２は、各陽極２のそれぞれのエッジ部およびスルーホール３１ｂを覆うように形成された絶縁膜３２によって互いに絶縁されている。また、絶縁膜３２には、平坦化膜３０に設けられた補助電極２８に達するスルーホール３１ａと同じ位置にスルーホール３１ｃが設けられ、補助電極２８に達するようになっている。陽極２の上には正孔輸送層３、発光層４、電子注入層６が形成されている。その上層に陰極７が、発光面、絶縁膜３２並びにスルーホール３１ａ及びスルーホール３１ｃを介して補助電極２８を覆うように形成されており、陰極８と補助電極２８とが接続された構造になっている。更にその上層に電子注入補助層８が陰極７の全面を覆うように形成されている。
上記のように陰極７に補助電極２８が接している構造にすることにより、各画素への電子の輸送がムラなく行なうことが可能となり、表示ムラの少ないトップエミッション構造の有機ＥＬディスプレイを得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の断面の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の有機ＥＬ素子の断面の別の一例を示す模式図である。
【図３】実施例１と比較例１の有機ＥＬ素子について、駆動電圧と素子に流れる電流密度との関係を表したグラフである。
【図４】実施例１と比較例１の有機ＥＬ素子について、駆動電圧と素子の発光輝度との関係を表したグラフである。
【図５】実施例２と比較例２の有機ＥＬ素子について、駆動電圧と素子に流れる電流密度との関係を表したグラフである。
【図６】実施例２と比較例２の有機ＥＬ素子について、駆動電圧と素子の発光輝度との関係を表したグラフである。
【図７】実施例２の有機ＥＬディスプレイの構成を示した断面模式図である。
【図８】従来の有機ＥＬ素子の断面の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４４】
１：基板
２：陽極
３：正孔輸送層
４：発光層
５：有機層
６：電子注入層
７：陰極
８：電子注入補助層
９：金属膜
１０：透明導電膜
２０：薄膜トランジスタ
２１：ゲート電極
２２：ゲート絶縁膜
２３：島状半導体層
２４：ソース電極
２５：ドレイン電極
２６：ソース配線
２７：ゲート配線
２８：補助電極
３０：平坦化膜
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ：スルーホール
３２：絶縁膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。より詳しくは、有機エレクトロルミネッセンス表示装置等の表示装置に用いられる発光素子に好適な有機エレクトロルミネッセンス素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子（以下「有機ＥＬ素子」ともいう）は、近年、有機エレクトロルミネッセンス表示装置（以下「有機ＥＬディスプレイ」ともいう）等の発光体として用いられ、広く応用が期待されている。有機ＥＬ素子は、有機発光層を含む自発光性の全固体素子であり、ブラウン管、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ等に用いられる発光素子に比べて、素子自身の厚みが小さい。また、有機ＥＬ素子は、熱をほとんど出さないため、駆動電力も小さい。したがって、有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬディスプレイは、高輝度・広視野角が得られるため視認性に優れた画像表示が可能であり、また、バックライトを使用する必要がなく、ディスプレイの薄型軽量化・低消費電力化が可能となる。このように、様々な優れた特性を有する有機ＥＬディスプレイは、次世代の薄型表示装置として有望であり、その本格的な実用化、普及に向けて、有機ＥＬ素子の研究開発も盛んに行われている。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、エレクトロルミネッセンス(ＥＬ；ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ)という、熱をほとんど出さずに電気を光に変える現象を利用している。ここで、図８を用いて、有機ＥＬ素子の発光原理について説明する。図８は従来の有機ＥＬ素子の断面模式図である。
図８に示すように、従来の有機ＥＬ素子は、基板１と、基板１の上に設けられた有機層５と、有機層５を狭持するように設けられた陽極２及び陰極７と、陰極７及び有機層５の間に設けられた電子注入層６とで構成されている。また、有機層５は、正孔輸送層３と発光層４とにより構成されている。
ここで、陽極２は、有機層５に正孔を注入する機能を有する。また、正孔輸送層３は、陽極２から注入された正孔の発光層４への輸送効率を向上する機能を有する。更に、陰極７は、電子注入層６に電子を輸送する機能を有する。そして、電子注入層６は、有機層５への電子注入性がよいものが選択され、陰極７から輸送された電子の発光層４への注入効率を向上する機能を有する。
このように有機ＥＬ素子では、陽極２から注入された正孔と、陰極７から注入された電子とを発光層４において再結合させることにより励起子（エキシントン）を生成させ、その励起子が失活する際の光の放出を利用して発光する仕組みになっている。
【０００４】
また、有機ＥＬ素子を用いた表示装置は、その駆動方法の違いにより、単純マトリクス方式とアクティブマトリクス方式とに区別される。単純マトリクス方式ではデューティー比の増加に応じて、各画素の瞬間輝度を高くする必要があるため、画素数が多い大型のパネルでは消費電力の増大を招く。このため、特に大型の有機ＥＬディスプレイではアクティブマトリクス方式が主流になりつつある。アクティブマトリクス方式はマトリクス状に配置された各画素に設けられた薄膜トランジスタ（以下「ＴＦＴ」ともいう）を制御信号によりＯＮ、ＯＦＦすることにより有機ＥＬ素子の発光状態を制御し、画像を表示する方式である。そのため、レスポンス時間が短く、動画表示が鮮明で、高精細な画像表示を可能にしている。しかしながら、アクティブマトリクス方式で用いられるアクティブマトリクス基板に必須のＴＦＴは、光を透過しないポリシリコンやアモルファスシリコン等で形成され、また、基板配線等も光を透過しない金属等で形成されるため、従来の基板側から光を取り出す方式（ボトムエミッション方式）では画素面積に対する発光面積の割合、すなわち開口率が小さくなってしまう。とりわけ、有機ＥＬ素子の駆動方式として、画素毎の表示性能のばらつきが小さく、有機ＥＬ材料の劣化によるパネル表示輝度の変化をより少なくするのに適しているとされる電流駆動方式を採用した場合、画素毎のトランジスタの数は、よりシンプルだが画素毎の表示ばらつき等の表示特性で劣る電圧駆動方式に必要なトランジスタ数の２つに比べて、倍の４つ程度必要となり、更に開口率が小さくなるという点で工夫の余地があった。
【０００５】
そこで、開口率が小さくなるという問題を解決するため、有機ＥＬ素子の発光を基板とは反対の側から取り出す方式（トップエミッション方式）が考案されている。トップエミッション方式では、アクティブマトリクス基板上のトランジスタの数が増えても、発光は基板と反対の方向から取り出されるので、開口率が小さくなることはない。しかしながら、発光面側の電極に透明電極等を用いて陰極とした場合、透明電極の形成方法に、スパッタリング法、イオンプレーティング等の比較的高エネルギーの粒子を発生させる方法を使用するため、先に形成した有機層や電子注入層にダメージを与え、有機ＥＬ素子特性が劣化するという点で更に改善の余地があった。
【０００６】
これに対して、発光面側の電極に金属薄膜等を用いて陰極とすることで、陰極形成時における有機層や電子注入層へのダメージを低減する試みがなされている（例えば、特許文献１、２。）。しかしながら、陰極から有機層や電子注入層への電子輸送性は充分には発揮されず、また、電子注入層や有機層に欠陥が生じやすくなっていた。
したがって、従来の陰極が発光面側にあるトップエミッション構造の有機ＥＬ素子においては、有機層への電子注入が困難であり、電子注入層や有機層に欠陥が生じやすいという点で未だ改善の余地があった。
【特許文献１】特開平８−１８５９８４号公報
【特許文献２】特開平１０−２９４１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、陰極が発光面側にあるトップエミッション構造を有する有機ＥＬ素子において、有機ＥＬ素子への電子注入性を向上させることにより駆動電圧を低下させ、また有機層及び電子注入層に欠陥が生じることを防ぎ、信頼性を向上させ、その結果として消費電力が小さく長期駆動が可能である有機エレクトロルミネッセンス素子、及び、それを用いて得られる有機エレクトロルミネッセンス表示装置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】
本発明者らは、陰極が発光面側にあるトップエミッション構造の有機ＥＬ素子において、有機層及び電子注入層に生じる欠陥を低減させるための素子形態について種々検討したところ、陰極の形態に着目した。そして、陰極が透光性を有する必要性から膜厚が１〜１０ｎｍと薄いため、島状の部分が存在しており、有機層や電子注入層を不完全にしか覆っておらず、陰極から電子注入層や有機層への電子注入性が不十分であることと、電子注入層や有機層が直に雰囲気にさらされてしまい、雰囲気中の酸素や水分と反応してしまうこととを見いだすとともに、島状構造を有する陰極の電子注入層と面しない側に電子注入補助層を新たに設けることにより、陰極から電子注入層や有機層への電子注入性を充分にし、有機層や電子注入層に欠陥が生じることを防ぎ、その結果として有機ＥＬ素子の低電圧駆動、信頼性向上及び長期駆動が可能であることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
【０００９】
すなわち、本発明は、陽極と、発光層を含む有機層と、電子注入層と、陰極とがこの順に積層された有機エレクトロルミネッセンス素子であって、上記有機エレクトロルミネッセンス素子は、陰極が島状構造を有し、陰極の電子注入層と面しない側に電子注入補助層が設けられた有機エレクトロルミネッセンス素子である。
以下に本発明を詳述する。
【００１０】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と、発光層を含む有機層と、電子注入層と、陰極とがこの順に積層されたものである。これにより、陽極から注入された正孔と、陰極から注入され電子注入層を経た電子とを、有機層中の発光層において効率的に再結合させ、発光を取り出すことができる。
【００１１】
上記有機エレクトロルミネッセンス素子は、陰極が島状構造を有し、陰極の電子注入層と面しない側に電子注入補助層が設けられている。ここで、島状構造とは、薄膜（例えば、陰極）が下層（例えば、有機層）よりも基板法線方向から見て小さい２以上の多数の部分（島状部）から構成され、該島状部が連続的に又は不連続に配置されて、薄膜に開口部が形成された構造を有する。また、島状部の形状は特に限定されず、例えば、電子注入層とは面しない側が平坦であっても曲面状であってよい。
更に、本発明においては、陰極が島状構造を有するとともに、電子注入層も島状構造を有していてもよい。したがって、本発明において、陰極の電子注入層と面しない側、すなわち素子の最上層に配置された電子注入補助層は、陰極及び／又は電子注入層の開口部において下層の一部を被覆することになる。すなわち、本発明の陽極／有機層／電子注入層／陰極／電子注入補助層がこの順に積層された構成の一部は、下記（１）〜（３）で示すような層構成であってもよい。
（１）陽極／有機層／電子注入層／電子注入補助層（例えば、図１（ｂ）の断面参照）
（２）陽極／有機層／陰極／電子注入補助層
（３）陽極／有機層／電子注入補助層（例えば、図２（ｄ）の断面参照）
このように素子の最上層に電子注入補助層があることにより、有機層への電子注入性向上による低駆動電圧化や、有機層及び電子注入層が直接的に雰囲気にさらされるのを防ぐことが可能となり、有機層及び電子注入層の劣化を防ぐことができる。その結果、有機ＥＬ素子の低消費電力化、信頼性向上及び長期間駆動が可能となる。
ここで、電子注入補助層は、陰極から輸送された電子を発光層へと注入する機能を有するものであることが好ましく、電子注入層と同様に、有機層への電子注入性のよい材料で形成されることが好ましい。
なお、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素を含んでいても含んでいなくてもよく、特に限定されるものではない。
【００１２】
本発明において、上記有機層は、発光層のみの単層構造でも、発光層と他の機能を有する層との複数の層で構成された積層構造でも良く、例えば下記（１）〜（５）の構成が挙げられるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（１）発光層
（２）正孔輸送層／発光層
（３）発光層／電子輸送層
（４）正孔輸送層／発光層／電子輸送層
（５）正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層
【００１３】
上記発光層は、公知の方法で成膜することが可能であり、例えば、真空蒸着装置を用いた抵抗加熱蒸着法や電子ビーム蒸着法等により、また、発光層形成用塗液を用いたスピンコート法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、マイクログラビアコート法等のウェットプロセス等により成膜することが可能である。
【００１４】
上記発光層の材質としては、特に限定されず、公知の発光材料により形成することができる。発光材料としては、例えば、蛍光性有機材料、蛍光性有機金属化合物等の低分子発光材料、高分子発光材料等が挙げられる。
蛍光性有機材料としては、例えば、４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）−ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）等の芳香族ジメチリデェン化合物、５−メチル−２−［２−［４−（５−メチル−２−ベンゾオキサゾリル）フェニル］ビニル］ベンゾオキサゾール等のオキサジアゾール化合物、３−（４−ビフェニルイル）−４−フェニル−５−ｔ−ブチルフェニル−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）等のトリアゾール誘導体、１，４−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼン等のスチリルベンゼン化合物、チオピラジンジオキシド誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、フルオレノン誘導体等が挙げられる。
蛍光性有機金属化合物としては、例えば、アゾメチン亜鉛錯体、（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）等が挙げられる。
高分子発光材料としては、例えば、ポリ（２−デシルオキシ−１，４−フェニレン）（ＤＯ−ＰＰＰ）、ポリ［２，５−ビス−［２−（Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリエチルアンモニウム）エトキシ］−１，４−フェニル−アルト−１，４−フェニルレン］ジブロマイド（ＰＰＰ−ＮＥｔ３＋）、ポリ［２−（２’−エチルヘキシルオキシ）−５−メトキシ−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＥＨ−ＰＰＶ）、ポリ［５−メトキシ−（２−プロパノキシサルフォニド）−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＰＳ−ＰＰＶ）、ポリ［２，５−ビス−（ヘキシルオキシ）−１，４−フェニレン−（１−シアノビニレン）］（ＣＮ−ＰＰＶ）、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン）（ＰＤＡＦ）、ポリスピロ（ＰＳ）等が挙げられる。
また発光層は、上記の発光材料のうち１種の発光材料により形成したり、上記の発光材料のうち複数の発光材料を複合して形成したりすることが可能である。
更に発光層は、上記の発光材料の他に、例えば、発光アシスト剤、電荷輸送材料、ドナー及びアクセプター等の添加剤、発光性のドーパント、レベリング剤、電荷注入材料、結着用の樹脂等を含有させることも可能である。結着用の樹脂としては、例えば、ポリカーボネート、ポリエステル等が挙げられるが、何らこれに限定されるものではない。
【００１５】
上記正孔輸送層は、発光層と同様の公知の方法で成膜が可能である。また、正孔輸送層の材質としては、特に限定されず、公知のものが使用可能であり、例えば、芳香族第３級アミン化合物、低分子材料、高分子材料、高分子材料前駆体等が挙げられる。
芳香族第３級アミン化合物としては、例えば、ポルフィリン化合物、Ｎ，Ｎ’−ビス−（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス−（フェニル）−ベンジジン（ＴＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）Ｎ−，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（ＮＰＤ）等が挙げられる。
低分子材料としては、例えば、ヒドラゾン化合物、キナクリドン化合物、スチルアミン化合物等が挙げられる。
高分子材料としては、例えば、ポリアニリン、３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンサルフォネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリ（トリフェニルアミン誘導体）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＣｚ）等が挙げられる。
高分子材料前駆体としては、例えば、ポリ（Ｐ−フェニレンビニレン）前駆体、ポリ（Ｐ−ナフタレンビニレン）前駆体等が挙げられる。
また、正孔輸送層は上記の正孔輸送材料のうち１種の正孔輸送材料により形成したり、上記の正孔輸送材料のうち複数の正孔輸送材料を複合して形成したりすることが可能である。
更に、正孔輸送層は上記の正孔輸送材料の他に、例えば、ドナー及びアクセプター等の添加剤、レベリング剤、結着用の樹脂等を含有させることも可能である。結着用の樹脂としては、例えば、ポリカーボネート、ポリエステル等が挙げられるが、何らこれに限定されるものではない。
【００１６】
上記電子輸送層は、陰極から注入された電子の発光層への輸送効率を向上する機能を有するものであり、発光層と同様の公知の方法で成膜が可能である。また、電子輸送層の材質としては、特に限定されず、公知の材料が使用可能である。例えば、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、フルオレノン誘導体等の低分子材料、ポリ［オキサジアゾール］等の高分子材料等が挙げられる。
また、電子輸送層は上記の電子輸送材料のうち１種の電子輸送材料により形成したり、上記の電子輸送材料のうち複数の電子輸送材料を複合して形成することが可能である。
更に、電子輸送層は上記の電子輸送材料の他に、例えば、ドナー及びアクセプター等の添加剤、レベリング剤、結着用の樹脂等を含有させることが可能である。結着用の樹脂としては、例えば、ポリカーボネート、ポリエステル等が挙げられるが、何らこれに限定されるものではない。
【００１７】
本発明において、上記陽極の材質としては、特に限定されないが、有機層に正孔を注入しやすいように、仕事関数が大きい材料により形成されていることが好ましい。仕事関数が大きく陽極に好適な材料としては、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）（仕事関数φ＝５．０ｅＶ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）（φ＝５．０ｅＶ）等の透明導電性酸化物、金（Ａｕ）（φ＝５．１ｅＶ）、プラチナ（Ｐｔ）（φ＝５．６５ｅＶ）、ニッケル（Ｎｉ）（φ＝５．１５ｅＶ）等の金属材料が挙げられる。これらの材料は公知の方法にて成膜することが可能である。例えば、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、スパッタリング法等が挙げられる。
また、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、プラチナ（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）等のような光反射率が大きい材料の上に、有機層への正孔の注入を行ないやすい透明導電性酸化物であるＩＴＯやＩＺＯ等を積層することも可能である。このような積層構造の陽極は、有機層への正孔の注入効率の向上に加えて、陰極側のみから発光を取り出す場合、光取り出し効率の向上という点でメリットがある。
【００１８】
本発明において、上記電子注入層は、島状構造を有し、電子注入補助層は有機層、電子注入層及び陰極を被覆するものであることが好ましい。すなわち、図２で示すように、陰極と電子注入層とが共に島状構造を有することによって、電子注入補助層が有機層と電子注入層とに接することが好ましい。これにより、電子注入補助層は電子注入性を有するため、電子注入層と同様に有機層への電子注入を行なうことが可能となり、電子注入層を薄膜化し島状構造とした場合にも、有機層への電子注入量が増加する。また、素子の最上層に電子注入補助層があることにより、有機層及び電子注入層が直接的に雰囲気にさらされるのを防ぐことが可能となり、有機層及び電子注入層の劣化を防ぐことができる。これらの効果により、有機ＥＬ素子の長期間における低電圧駆動が可能となる。更に、電子注入層の薄膜化により、有機ＥＬ素子の生産処理能力の向上が可能となる。
なお、上記電子注入層が島状構造を有する形態においては、島状構造を有する陰極は電子注入層の全部を覆っていてもよし、一部を覆ってもよい。
【００１９】
上記電子注入層は、有機層に電子を注入するのに好適な材料を選ぶことが好ましい。有機層に電子を注入しやすい好適な材料としては、特に限定されないが、仕事関数が低い材料が好ましい。例えば、リチウム（Ｌｉ）（仕事関数φ＝２．４ｅＶ）、ナトリウム（Ｎａ）（φ＝２．４ｅＶ）、カリウム（Ｋ）（φ＝２．３ｅＶ）、ルビジウム（Ｒｂ）（φ＝２．２ｅＶ）、セシウム（Ｃｓ）（φ＝２．０ｅＶ）等のアルカリ金属、マグネシウム（Ｍｇ）（φ＝３．６ｅＶ）、カルシウム（Ｃａ）（φ＝２．８ｅＶ）、ストロンチウム（Ｓｒ）（φ＝２．４ｅＶ）、バリウム（Ｂａ）（φ＝２．５ｅＶ）等のアルカリ土類金属、スカンジウム（Ｓｃ）（φ＝３．３ｅＶ）、イットリウム（Ｙ）（φ＝３．３ｅＶ）、ランタン（Ｌａ）（φ＝３．５ｅＶ）、セリウム（Ｃｅ）（φ＝３．３ｅＶ）、プラセオジム（Ｐｒ）（φ＝２．７ｅＶ）、ネオジム（Ｎｄ）（φ＝３．２ｅＶ）、ガドリニウム（Ｇｄ）（φ＝３．１ｅＶ）等の希土類金属、アルミニウム−リチウム合金（Ａｌ−Ｌｉ）、マグネシウム−銀合金（Ｍｇ−Ａｇ）等の低仕事関数材料を含む合金等が好ましい。
また、上記元素の化合物も電子注入材料として好ましく、特に酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物が好ましく、なかでも、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、炭酸セシウム（Ｃｓ２ＣＯ３）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、フッ化ストロンチウム（ＳｒＦ２）、酸化バリウム（ＢａＯ）、フッ化バリウム（ＢａＦ２）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、フッ化スカンジウム（ＳｃＦ３）等の化合物が好ましい。
また、電子注入層は上記の材料の積層体又は混合体とすることも可能である。
なお、電子注入層の膜厚としては、特に限定されるものではないが、好ましくは０．５ｎｍ以上、５０ｎｍ以下である。
【００２０】
本発明において、上記陰極は、平均膜厚が１ｎｍ以上、１０ｎｍ以下であることが好ましい。本発明の有機ＥＬ素子は陰極側から発光を取り出すトップエミッション構造であるため、その陰極は透光性を有する必要がある。そのため、陰極は多くの開口部分を備えた島状構造を有する必要がある。そして、このように陰極が島状に形成されるためには、陰極の平均膜厚は１０ｎｍ以下であることが好ましい。一方、陰極は電子注入層に電子を輸送する機能を有する必要もある。そのため、充分に電子を有機ＥＬ素子に供給するためには１ｎｍ以上の平均膜厚であることが好ましい。上記の理由により、陰極の平均膜厚は１ｎｍ以上、１０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２１】
上記陰極は、電子注入層に電子を輸送することが可能な導電性材料により形成される。導電性材料としては、特に限定されず、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、プラチナ（Ｐｔ）等の金属材料、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の透明導電性酸化物等が挙げられる。また、これらの材料は公知の方法にて成膜することが可能である。例えば、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、スパッタリング法等が挙げられる。これらの中でも、陰極形成よりも先に形成される有機層及び電子注入層への熱的影響の少ない抵抗加熱蒸着法が好ましい。
【００２２】
本発明において、上記電子注入補助層は、電子注入層と略同一の材質からなることが好ましい。このように、電子注入層と電子注入補助層とに同じ材料を利用することにより、有機ＥＬ素子の発光面において、電子注入層からの電子注入効率と、電子注入補助層からの電子注入効率とを同一にすることが可能となる。その結果、発光面における発光ムラを低減することが可能となる。また、これにより電子注入層と電子注入補助層との形成に同じ成膜装置を使うことが可能となり、有機ＥＬ素子の製造ラインのコストを削減することが可能となる。
【００２３】
上記電子注入補助層は、平均膜厚が１０ｎｍ以上であることが好ましい。上述したように、電子注入補助層は発光部を含む有機層や電子注入層を覆うことで、電子注入の機能を有する。上記の機能を充分に発揮させるためには、電子注入補助層は発光部を含む有機層、電子注入層及び陰極の全面を覆っていることが好ましい。そのため、電子注入補助層の平均膜厚は、電子注入補助層が島状にならない１０ｎｍ以上であることが好ましい。
【００２４】
上記電子注入補助層は、電気陰性度が１．５以下の金属の化合物を含むものであることが好ましい。一般的に、電気陰性度の低い金属の単体及び化合物は電子注入性を有していることが知られている。電気陰性度が１．５以下の金属としては、特に限定されず、リチウム（Ｌｉ）（電気陰性度ｘ＝１．０）、ナトリウム（Ｎａ）（ｘ＝０．９）、カリウム（Ｋ）（ｘ＝０．８）、ルビジウム（Ｒｂ）（ｘ＝０．８）、セシウム（Ｃｓ）（ｘ＝０．７）等のアルカリ金属、マグネシウム（Ｍｇ）（ｘ＝１．２）、カルシウム（Ｃａ）（ｘ＝１．０）、ストロンチウム（Ｓｒ）（ｘ＝１．０）、バリウム（Ｂａ）（ｘ＝０．９）等のアルカリ土類金属、スカンジウム（Ｓｃ）（ｘ＝１．３）、イットリウム（Ｙ）（ｘ＝１．２）、ランタン（Ｌａ）（ｘ＝１．１）、セリウム（Ｃｅ）（ｘ＝１．１）、プラセオジム（Ｐｒ）（ｘ＝１．１）、ネオジム（Ｎｄ）（ｘ＝１．１）、ガドリニウム（Ｇｄ）（ｘ＝１．２）等の希土類金属等等が挙げられる。これらの金属の化合物を電子注入補助層とすることにより、有機層への電子注入効率が向上する。
また、上記金属の化合物は透明性を有しており、有機ＥＬ素子で発光した光を効率よく素子から光を取り出すことが可能である。金属の化合物としては、特に限定されないが、酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物が好ましい。
酸化物では、特に酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）、酸化ルビジウム（Ｒｂ２Ｏ）、酸化セシウム（Ｃｓ２Ｏ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化スカンジウム（Ｓｃ２Ｏ３）、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）、酸化セリウム（Ｃｅ２Ｏ３）等が挙げられる。
ハロゲン化物では、フッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物が特に好ましい。
フッ化物では、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）、フッ化カリウム（ＫＦ）、フッ化ルビジウム（ＲｂＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）、フッ化ストロンチウム（ＳｒＦ２）、フッ化バリウム（ＢａＦ２）、フッ化スカンジウム（ＳｃＦ３）、フッ化ランタン（ＬａＦ３）、フッ化セリウム（ＣｅＦ３）等が挙げられる。
塩化物では、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、塩化ルビジウム（ＲｂＣｌ）、塩化セシウム（ＣｓＣｌ）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、塩化ストロンチウム（ＳｒＣｌ２）、塩化バリウム（ＢａＣｌ２）、塩化スカンジウム（ＳｃＣｌ３）、塩化ランタン（ＬａＣｌ３）、塩化セリウム（ＣｅＣｌ３）等が挙げられる。
臭化物では、臭化リチウム（ＬｉＢｒ）、臭化カリウム（ＫＢｒ）、臭化ルビジウム（ＲｂＢｒ）、臭化セシウム（ＣｓＢｒ）、臭化マグネシウム（ＭｇＢｒ２）、臭化カルシウム（ＣａＢｒ２）、臭化ストロンチウム（ＳｒＢｒ２）、臭化バリウム（ＢａＢｒ２）、臭化スカンジウム（ＳｃＢｒ３）、臭化ランタン（ＬａＢｒ３）、臭化セリウム（ＣｅＢｒ３）等が挙げられる。
ヨウ化物では、ヨウ化リチウム（ＬｉＩ）、ヨウ化カリウム（ＫＩ）、ヨウ化ルビジウム（ＲｂＩ）、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）、ヨウ化マグネシウム（ＭｇＩ２）、ヨウ化カルシウム（ＣａＩ２）、ヨウ化ストロンチウム（ＳｒＩ２）、ヨウ化バリウム（ＢａＩ２）、ヨウ化スカンジウム（ＳｃＩ３）、ヨウ化ランタン（ＬａＩ３）、ヨウ化セリウム（ＣｅＩ３）等が挙げられる。
炭酸化物では、特に炭酸リチウム（Ｌｉ２ＣＯ３）、炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）、炭酸ルビジウム（Ｒｂ２ＣＯ３）、炭酸セシウム（Ｃｓ２ＣＯ３）、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ３）、炭酸バリウム（ＢａＣＯ３）等が挙げられる。
【００２５】
なお、本発明の有機ＥＬ素子を基板上に形成する場合、基板の材質としては、例えば、ガラス、石英、シリコン等の無機材料、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂、アルミナ等のセラミックス等の絶縁性材料からなる基板、アルミニウムや鉄等の金属基板にＳｉＯ２や有機絶縁性材料等の絶縁材料をコートした基板、アルミニウムや鉄等の金属基板の表面を陽極酸化等の方法で絶縁化処理を施した基板等により構成することができるが、何らこれに限定されるものではない。
【００２６】
ここで、本発明のトップエミッション構造の有機ＥＬ素子における電子注入補助層の効果について図１を用いて説明する。図１は本発明の有機ＥＬ素子の断面模式図である。図１では電子注入層６は有機層５上に一様に形成されている。図１の（ａ）の断面では陽極２／有機層５／電子注入層６／陰極７／電子注入補助層８の積層構造となっている。上記の積層構造では従来の素子構造と同様に、電子は陰極７から電子注入層６に輸送され、電子注入層６から有機層５に注入される。
図１の（ｂ）の断面では陽極２／有機層５／電子注入層６／電子注入補助層８の積層構造となっており、この断面では電子注入層６は陰極７と接しておらず、電子注入層６と電子注入補助層８が接している。本発明における電子注入補助層８は電子注入性を有するため、このような積層構造では、電子注入補助層８があることにより、隣り合って接している陰極７から電子を受けた電子注入補助層８は電子を電子注入層６へ注入することが可能となる。そのため、電子注入層６から有機層５への電子注入量を増加させることが可能となる。これにより、有機ＥＬ素子の低電圧駆動が可能となる。また、電子注入層６が雰囲気にさらされるのを防ぐことが可能となり、すなわち電子注入層６が雰囲気により劣化して有機層５への電子注入効率が低下することを防ぐことが可能となる。
【００２７】
また図２も本発明におけるトップエミッション構造の有機ＥＬ素子の断面図である。図２では電子注入層６が島状に形成されている。図２の（ｃ）の断面では図１の（ａ）の断面と同様に陽極２／有機層５／電子注入層６／陰極７／電子注入補助層８の積層構造となっている。上記の積層構造では従来の素子構造と同様に、電子は陰極７から電子注入層６に輸送され、電子注入層６から有機層５に注入される。
図２の（ｄ）の断面では陽極２／有機層５／電子注入補助層８の積層構造となっており、この断面では有機層５は電子注入層６とは接しておらず、電子注入補助層８に接している。本発明における電子注入補助層８は電子注入性を有するため、隣り合って接している陰極７から電子を受けた電子注入補助層８は電子を有機層５へ注入することが可能となる。そのため、有機層５への電子注入量を増加させることが可能となる。また、電子注入補助層８があることにより、有機層５が雰囲気にさらされるのを防ぐことが可能となり、すなわち有機層５が雰囲気により劣化することを防ぐことが可能となる。
図２の（ｅ）の断面では図１の（ｂ）の断面と同様に陽極２／有機層５／電子注入層６／電子注入補助層８の積層構造となっており、この断面では電子注入層８は陰極７と接しておらず、電子注入層６と電子注入補助層８が接している。したがってこのような積層構造では、図１の（ｂ）で述べた積層構造と同等の作用効果を奏することが可能となる。
上記のように電子注入補助層８を形成することにより、有機層５への電子注入量を大きくすることが可能になる。また、電子注入補助層８があることにより、電子注入層６及び有機層５の雰囲気による劣化を防ぐことができる。その結果として、長期間の低電圧駆動が可能なトップエミッション構造の有機ＥＬ素子を実現することができる。
【００２８】
本発明はまた、上記有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた有機エレクトロルミネッセンス表示装置でもある。本発明の有機ＥＬ素子は、電子注入補助層が設けられており、雰囲気による有機層及び電子注入層の劣化を防ぐことが可能であり、その結果、信頼性が向上し、長期駆動が可能であるため、有機ＥＬディスプレイ等の発光素子として好適である。
なお、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は有機ＥＬディスプレイに限らず、照明用等のその他の発光素子としても利用できる。
【００２９】
上記有機エレクトロルミネッセンス表示装置は、有機エレクトロルミネッセンス素子の陰極と接続された補助電極を備えることが好ましい。有機ＥＬ素子をマトリクス状に複数個並べて有機ＥＬディスプレイとする場合、陰極の抵抗が大きくなり、ディスプレイの各々の画素に流れる電流量にムラができ、表示ムラが起こる可能性がある。その問題を解決するため、ディスプレイに補助電極を設け、陰極と補助電極とを接続し、補助電極を介して陰極に補助電流を供給することで、電流量のムラをなくし、ディスプレイの表示ムラを低減することができる。補助電極の材質としては、導電性を有するものであればよく、例えば、アルミニウム、銀、ニッケル、パラジウム、プラチナ等の金属材料、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛等の透明導電性酸化物等が挙げられる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子によれば、島状構造を有する陰極の電子注入層と面しない側に電子注入補助層が設けられているため、電子注入補助層が有機層又は電子注入層に接することで、有機ＥＬ素子への電子注入を効率的に行なうことができる。その結果、有機ＥＬ素子への電子注入量が増加するため、有機ＥＬ素子の長期間における低電圧駆動が可能となる。また、有機層及び電子注入層が直接的に雰囲気にさらされるのを防ぐことができ、有機層及び電子注入層の劣化を防ぐことが可能となる。この結果、陰極が発光面側にあるトップエミッション構造を有する有機ＥＬ素子において、信頼性が向上し、長期駆動が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下に実施例を掲げ、本発明を図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００３２】
（実施例１）
図１を用いて、本発明の実施例１について説明する。図１は本発明の有機ＥＬ素子の断面模式図である。
本実施例はまず、基板１として２５ｍｍ角のガラス板を用い、基板１上に銀（Ａｇ）を、スパッタリング装置を用いて酸素とアルゴンの混合雰囲気中で１００ｎｍの膜厚で形成した。次に、透明導電膜であるインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）をＡｇ膜上に、スパッタリング装置を用いて酸素とアルゴンの混合雰囲気中で１５０ｎｍの膜厚で形成し、ＩＴＯとＡｇとの積層膜とした。次に、ＡｇとＩＴＯとの積層膜を、フォトリソグラフィー技術を用いて幅２ｍｍ、長さ２５ｍｍのストライプ状にパターニングを行ない、ＡｇとＩＴＯとの積層膜を陽極２とした。
この陽極２上にＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ溶液をスピンコート法により塗布し、２００℃で６０分間乾燥して、正孔輸送層３を形成した。膜厚は溶液の濃度、スピンコート時の回転数を制御することにより約７０ｎｍの厚さにした。次に、ポリスピロ系発光材料の溶液を同様にスピンコート法で塗布し１２０℃で６０分間乾燥することにより発光層４を形成した。膜厚は溶液の濃度、スピンコート時の回転数を制御することにより約７０ｎｍの厚さにした。
次に、発光層４上に、電子注入層６であるフッ化カルシウム（ＣａＦ２）膜を抵抗加熱蒸着法にて、陽極１のストライプと直交するように、幅２ｍｍ、長さ２５ｍｍのストライプ状に１２ｎｍの膜厚で形成した。これにより、発光層４上に電子注入層６を一様に形成した。次に、陰極７であるアルミニウム（Ａｌ）膜を抵抗加熱蒸着法にて、ＣａＦ２膜上にＣａＦ２と同じ形状になるように、幅２ｍｍ、長さ２５ｍｍのストライプ状に５ｎｍの膜厚で形成した。これにより、電子注入層６上に陰極７を島状に形成した。最後に電子注入補助層８としてＣａＦ２を抵抗加熱蒸着法により、Ａｌ薄膜上に同じ形状になるように、幅２ｍｍ、長さ２５ｍｍのストライプ状に１００ｎｍの膜厚で形成した。これにより、発光面が２ｍｍ×２ｍｍの有機ＥＬ素子を得た。
【００３３】
（比較例１）
本比較例は、電子注入補助層の形成工程を行わなかったこと以外は実施例１と同様の方法で作製し、電子注入補助層８が形成されていないことを除いては、実施例１と同様の構成を有する有機ＥＬ素子を得た。
【００３４】
ここで、本発明の実施例１の有機ＥＬ素子と、比較例１の有機ＥＬ素子との特性評価を行った。
図３及び図４は、実施例１と比較例１との素子特性を表したグラフである。作製した各有機ＥＬ素子の素子構成は以下に示すものになっている。
実施例１：陽極／有機層／ＣａＦ２（電子注入層）／Ａｌ（島状の陰極）／ＣａＦ２（電子注入補助層）：（本発明の素子構成）
比較例１：陽極／有機層／ＣａＦ２（電子注入層）／Ａｌ（島状の陰極）：（電子注入補助層なしの素子構成）
それぞれの有機ＥＬ素子は、電子注入補助層又は陰極を形成した後、大気中には曝露せずに酸素濃度０．１ｐｐｍ以下及び水分濃度０．１ｐｐｍ以下のグローブボックス中に移動させ、グローブボックス中で有機ＥＬ素子の特性を測定した。
【００３５】
図３は上記各素子の駆動電圧に対する、素子に流れる電流の電流密度の関係を表したグラフである。図３において、本発明の構成である電子注入補助層を形成した有機ＥＬ素子（実施例１）の電圧−電流密度特性は、電圧８Ｖにおいて電流密度５１．１ｍＡ／ｃｍ２であった。それに対し、電子注入補助層を形成していない有機ＥＬ素子（比較例１）は、電圧８Ｖにおいて電流密度は８．６ｍＡ／ｃｍ２となっている。これにより、本発明における電子注入補助層を形成した素子は、電子注入補助層を形成していない有機ＥＬ素子よりも、同じ電圧で大きな電流を流すことが可能、すなわち、より低い電圧で所望の電流を流すことが可能であることが分かった。
【００３６】
図４は上記各素子の駆動電圧に対する、素子の発光輝度の関係を表したグラフである。図４において、本発明の構成である電子注入補助層を形成した有機ＥＬ素子（実施例１）の電圧−発光輝度特性は、電圧８Ｖにおいて発光輝度３６００ｃｄ／ｍ２であった。それに対し、電子注入補助層を形成していない有機ＥＬ素子（比較例１）は、電圧８Ｖにおいて発光輝度２９０ｃｄ／ｍ２と低かった。これにより、本発明における電子注入補助層を形成した素子は、電子注入補助層を形成していない有機ＥＬ素子よりも、同じ電圧で高い発光輝度を得ることが可能、すなわち、より低い電圧で所望の輝度を得ることが可能であることが分かった。これは、図３について説明したように、本発明の有機ＥＬ素子では非常に効率よく有機層に電子を注入することが可能となっているためである。
また、上述したように、これらの有機ＥＬ素子は、酸素濃度０．１ｐｐｍ以下及び水分濃度０．１ｐｐｍ以下のグローブボックス中で測定を行っている。そのため電子注入補助層の有無にかかわらず、どちらの有機ＥＬ素子も酸素や水分によって有機層及び電子注入層にダメージは受けておらず、このようなダメージによる有機層への電子の注入量の低下はないと考えられる。したがって、電子注入補助層を設けることにより電圧に対する電流密度が向上したのは、本発明の有機ＥＬ素子は電子注入補助層を有することにより、有機層への電子注入効率が向上したためであると考えられる。
【００３７】
（実施例２）
本実施例２は、実施例１と同様の方法で有機ＥＬ素子を作製し、ただし電子注入層は膜厚３ｎｍのＣａを形成し、電子注入補助層は膜厚１５０ｎｍのＬｉＦを形成したこと以外を除いては、実施例１と同様の構成を有する有機ＥＬ素子を得た。これにより本実施例では、電子注入層６は発光層４上に島状に形成され、電子注入層６及び陰極７がともに島状構造を有する。
【００３８】
（比較例２）
本比較例２は、電子注入補助層の形成工程を行わなかったこと以外は実施例２と同様の方法で作製し、電子注入補助層８が形成されていないことを除いては、実施例２と同様の構成を有する有機ＥＬ素子を得た。
【００３９】
ここで、本発明の実施例２の有機ＥＬ素子と、比較例２の有機ＥＬ素子との特性評価を行った。
図５及び図６は、実施例２と比較例２との素子特性を表したグラフである。作製した各有機ＥＬ素子の素子構成は以下に示すものになっている。
実施例２：陽極／有機層／Ｃａ（島状の電子注入層）／Ａｌ（島状の陰極）／ＬｉＦ（電子注入補助層）：（本発明の素子構成）
比較例２：陽極／有機層／Ｃａ（島状の電子注入層）／Ａｌ（島状の陰極）：（電子注入補助層なしの素子構成）
それぞれの有機ＥＬ素子は、電子注入補助層又は陰極を形成した後、大気中には曝露せずに酸素濃度０．１ｐｐｍ以下及び水分濃度０．１ｐｐｍ以下のグローブボックス中に移動させ、グローブボックス中で有機ＥＬ素子の特性を測定した。
【００４０】
図５は上記各素子の駆動電圧に対する、素子に流れる電流の電流密度の関係を表したグラフである。図５において、本発明の構成である電子注入補助層を形成した有機ＥＬ素子（実施例２）の電圧−電流密度特性は、電圧８Ｖにおいて電流密度２３．２ｍＡ／ｃｍ２であった。それに対し、電子注入補助層を形成していない有機ＥＬ素子（比較例２）は、電圧８Ｖにおいて電流密度は６．９ｍＡ／ｃｍ２となっている。これにより、本発明における電子注入補助層を形成した素子は、電子注入補助層を形成していない有機ＥＬ素子よりも、同じ電圧で大きな電流を流すことが可能、すなわち、より低い電圧で所望の電流を流すことが可能であることが分かった。
【００４１】
図６は上記各素子の駆動電圧に対する、素子の発光輝度の関係を表したグラフである。図６において、本発明の構成である電子注入補助層を形成した有機ＥＬ素子（実施例２）の電圧−発光輝度特性は、電圧８Ｖにおいて発光輝度１６８０ｃｄ／ｍ２であった。それに対し、電子注入補助層を形成していない有機ＥＬ素子（比較例２）は、電圧８Ｖにおいて発光輝度２４０ｃｄ／ｍ２と低かった。これにより、本発明における電子注入補助層を形成した素子は、電子注入補助層を形成していない有機ＥＬ素子よりも、同じ電圧で高い発光輝度を得ることが可能、すなわち、より低い電圧で所望の輝度を得ることが可能であることが分かった。これは、図５について説明したように、本発明の有機ＥＬ素子では非常に効率よく有機層に電子を注入することが可能となっているためである。
また、上述したように、これらの有機ＥＬ素子は、酸素濃度０．１ｐｐｍ以下及び水分濃度０．１ｐｐｍ以下のグローブボックス中で測定を行っている。そのため電子注入補助層の有無にかかわらず、どちらの有機ＥＬ素子も酸素や水分によって有機層及び電子注入層にダメージは受けておらず、このようなダメージによる有機層への電子の注入量の低下はないと考えられる。したがって、電気注入層が島状構造を有する形態においても、電子注入補助層を設けることにより電圧に対する電流密度が向上したのは、本発明の有機ＥＬ素子は電子注入補助層を有することにより、有機層への電子注入効率が向上したためであると考えられる。
【００４２】
（実施例３）
図７を参照して、本発明の実施例３における有機ＥＬディスプレイの構成について説明する。図７は、本実施例の有機ＥＬディスプレイの構成を示した断面模式図である。本実施例の有機ＥＬディスプレイは、陰極７に補助電極２８が接続されたアクティブマトリックス駆動方式によるトップエミッション構造を有する。本実施例では、アクティブマトリクス基板上に有機ＥＬ素子が形成されている。アクティブマトリクス基板は、基板１と、基板の上に画素ごとに形成された複数の薄膜トランジスタ２０（以下「ＴＦＴ」ともいう）と、補助電極２８とこれらのＴＦＴ２０を覆う平坦化膜３０とを有している。各ＴＦＴ２０は、ゲート電極２１と、ゲート電極２１上にゲート絶縁膜２２を介して形成された島状半導体層２３と、島状半導体層２３の両端部をそれぞれ覆うように設けられたＴＦＴ電極（ソース電極２４及びドレイン電極２５）とを有する、いわゆるボトムゲート構造を有する。また、各ＴＦＴ２０のソース電極２４は、ゲート絶縁膜２２上に形成されたソース配線２６と、ゲート電極２１は、基板１上に形成されたゲート配線２７とに接続されている。平坦化膜３０には、補助電極２８に達するスルーホール３１ａと各ＴＦＴ２０のドレイン電極２５に達するスルーホール３１ｂとが設けられている。そして、平坦化膜３０の上には、有機ＥＬ素子が形成されている。有機ＥＬ素子の陽極２は、透明導電膜１０及び金属膜９の積層構造からなり、平坦化膜３０の上及びスルーホール３１ｂの内部に堆積された積層膜をパターニングすることにより、画素ごとに形成されている。各陽極２は、スルーホール３１ｂを介して対応するＴＦＴ２０のドレイン電極２５と接続されている。これらの陽極２は、各陽極２のそれぞれのエッジ部およびスルーホール３１ｂを覆うように形成された絶縁膜３２によって互いに絶縁されている。また、絶縁膜３２には、平坦化膜３０に設けられた補助電極２８に達するスルーホール３１ａと同じ位置にスルーホール３１ｃが設けられ、補助電極２８に達するようになっている。陽極２の上には正孔輸送層３、発光層４、電子注入層６が形成されている。その上層に陰極７が、発光面、絶縁膜３２並びにスルーホール３１ａ及びスルーホール３１ｃを介して補助電極２８を覆うように形成されており、陰極８と補助電極２８とが接続された構造になっている。更にその上層に電子注入補助層８が陰極７の全面を覆うように形成されている。
上記のように陰極７に補助電極２８が接している構造にすることにより、各画素への電子の輸送がムラなく行なうことが可能となり、表示ムラの少ないトップエミッション構造の有機ＥＬディスプレイを得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の断面の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の有機ＥＬ素子の断面の別の一例を示す模式図である。
【図３】実施例１と比較例１の有機ＥＬ素子について、駆動電圧と素子に流れる電流密度との関係を表したグラフである。
【図４】実施例１と比較例１の有機ＥＬ素子について、駆動電圧と素子の発光輝度との関係を表したグラフである。
【図５】実施例２と比較例２の有機ＥＬ素子について、駆動電圧と素子に流れる電流密度との関係を表したグラフである。
【図６】実施例２と比較例２の有機ＥＬ素子について、駆動電圧と素子の発光輝度との関係を表したグラフである。
【図７】実施例２の有機ＥＬディスプレイの構成を示した断面模式図である。
【図８】従来の有機ＥＬ素子の断面の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４４】
１：基板
２：陽極
３：正孔輸送層
４：発光層
５：有機層
６：電子注入層
７：陰極
８：電子注入補助層
９：金属膜
１０：透明導電膜
２０：薄膜トランジスタ
２１：ゲート電極
２２：ゲート絶縁膜
２３：島状半導体層
２４：ソース電極
２５：ドレイン電極
２６：ソース配線
２７：ゲート配線
２８：補助電極
３０：平坦化膜
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ：スルーホール
３２：絶縁膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と、発光層を含む有機層と、電子注入層と、陰極とがこの順に積層された有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
該有機エレクトロルミネッセンス素子は、陰極が島状構造を有し、陰極の電子注入層と面しない側に電子注入補助層が設けられたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記電子注入層は、島状構造を有し、電子注入補助層は有機層、電子注入層及び陰極を被覆するものであることを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記陰極は、平均膜厚が１ｎｍ以上、１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記電子注入補助層は、電子注入層と略同一の材質からなることを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記電子注入補助層は、電気陰性度が１．５以下の金属の化合物を含むものであることを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
前記電子注入補助層は、平均膜厚が１０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項８】
前記有機エレクトロルミネッセンス表示装置は、有機エレクトロルミネッセンス素子の陰極と接続された補助電極を備えることを特徴とする請求項７記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項１】
陽極と、発光層を含む有機層と、電子注入層と、陰極とがこの順に積層された有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
該有機エレクトロルミネッセンス素子は、陰極が島状構造を有し、陰極の電子注入層と面しない側に電子注入補助層が設けられたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記電子注入層は、島状構造を有し、電子注入補助層は有機層、電子注入層及び陰極を被覆するものであることを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記陰極は、平均膜厚が１ｎｍ以上、１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記電子注入補助層は、電子注入層と略同一の材質からなることを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記電子注入補助層は、電気陰性度が１．５以下の金属の化合物を含むものであることを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
前記電子注入補助層は、平均膜厚が１０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項８】
前記有機エレクトロルミネッセンス表示装置は、有機エレクトロルミネッセンス素子の陰極と接続された補助電極を備えることを特徴とする請求項７記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−１２３１２４（Ｐ２００７−１２３１２４Ａ）
【公開日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３１５２６６（Ｐ２００５−３１５２６６）
【出願日】平成１７年１０月２８日（２００５．１０．２８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月２８日（２００５．１０．２８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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