有機エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法および電子機器
【課題】発光材料に対して良好な電子注入を実現し、発光ムラが無い有機ＥＬ装置を提供する。
【解決手段】第１の色を発光する第１発光素子と、第１の色とは異なる第２の色を発光する第２発光素子とを有する複数の発光素子を備えた有機ＥＬ装置であって、陰極は、有機発光層４６と接して配置された電子注入層５２Ａと、該電子注入層５２Ａの有機発光層とは反対側に配置された陰極層５６と、を備え、電子注入層５２Ａは、アルカリ金属または仕事関数が２．９ｅＶ以下のアルカリ土類金属である第１金属材料から選ばれる形成材料を含む第１注入層５２ａと、第１金属材料から選ばれ第１注入層５２ａと異なる形成材料を含む第２注入層５２ｂと、が積層し、第１注入層５２ａは、有機発光層４６と接すると共に、有機発光層４６を露出する複数の開口部５２ｘを有して設けられ、該複数の開口部５２ｘを介して第２注入層５２ｂが有機発光層４６と接している。
【解決手段】第１の色を発光する第１発光素子と、第１の色とは異なる第２の色を発光する第２発光素子とを有する複数の発光素子を備えた有機ＥＬ装置であって、陰極は、有機発光層４６と接して配置された電子注入層５２Ａと、該電子注入層５２Ａの有機発光層とは反対側に配置された陰極層５６と、を備え、電子注入層５２Ａは、アルカリ金属または仕事関数が２．９ｅＶ以下のアルカリ土類金属である第１金属材料から選ばれる形成材料を含む第１注入層５２ａと、第１金属材料から選ばれ第１注入層５２ａと異なる形成材料を含む第２注入層５２ｂと、が積層し、第１注入層５２ａは、有機発光層４６と接すると共に、有機発光層４６を露出する複数の開口部５２ｘを有して設けられ、該複数の開口部５２ｘを介して第２注入層５２ｂが有機発光層４６と接している。
【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装置、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
情報機器の多様化等に伴い、消費電力が少なく軽量化された平面表示装置のニーズが高まっている。この様な平面表示装置の一つとして、有機発光層を備えた有機エレクトロルミネッセンス装置（以下「有機ＥＬ装置」という）が知られている。
【０００３】
有機ＥＬ装置を良好に発光させて安定駆動させるためには、有機発光層への電子注入を行う陰極の構造が大きな影響を与えることが知られている。電子注入性の良否は、主に陰極と有機発光層とのエネルギーレベル差が大きい事（エネルギー障壁）に起因しており、電子注入性を向上させるために、様々な陰極構造の検討が成されている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、陰極からの電子注入性を改善するために、有機発光層と接し、有機発光層への電子注入を行いやすい低い仕事関数を有する下地金属電極を、下地金属電極より仕事関数の大きい金属で覆って積層する構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２７６０３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、表示装置では、豊かな表現を可能とするために、フルカラー表示をさせることが望まれることが多い。有機ＥＬ装置は、有機発光層に用いる発光材料を選択することにより、赤色、緑色、青色の光を射出させることができるため、不要な波長の光を窮してしまうカラーフィルタ方式と比べて光の利用効率が良く、低消費電力でフルカラー表示が可能であるという特長を備えている。
【０００７】
有機ＥＬ装置が備える発光素子では、注入する正孔と電子が発光材料内で再結合し、発光材料のＨＯＭＯ（Highest Occupied Molecular Orbital：最高占有軌道）とＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital：最低非占有軌道）のエネルギーレベル差に応じた発光を行う。上述した３色の色光では、青色の光、緑色の光、赤色の光の順に光のエネルギーが低く、従って、必要とするエネルギーレベル差も同じ順に小さくなる。このようなエネルギーレベル差は、通常、発光材料間のＬＵＭＯレベルの差として現れるため、複数の色の光を射出する有機ＥＬ装置では、複数のＬＵＭＯレベルの発光材料を同時に用いることとなっている。
【０００８】
しかし、このような異なるＬＵＭＯレベルの発光材料に対して電子を注入する陰極は、通常、発光素子全体で共通している。従って、陰極の仕事関数は、異なるＬＵＭＯレベルを有する複数の発光材料に最適な値となっていなかった。そのため、発光材料間でエネルギー障壁の差が生じ、１つの駆動電圧で複数の色の発光素子を駆動させる場合に、発光素子間で発光ムラが生じていた。
【０００９】
上記特許文献１には、このようなフルカラー表示の有機ＥＬ装置に用いられる、発光材料のＬＵＭＯレベル差に起因した課題に触れられておらず、従って解決手段も開示されていない。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、発光材料に対して良好な電子注入を実現し、発光ムラが無い有機エレクトロルミネッセンス装置を提供することを目的とする。また、このような有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法を提供することを併せて目的とする。更に、このような有機エレクトロルミネッセンス装置を備える電子機器を提供することを合わせて目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するため、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、陽極と陰極との間に、有機発光層を挟持してなる複数の発光素子を備え、前記複数の発光素子は第１の色を発光する第１発光素子と、前記第１の色とは異なる第２の色を発光する第２発光素子とを有する有機エレクトロルミネッセンス装置であって、前記陰極は、前記有機発光層と接して配置された電子注入層と、該電子注入層の前記有機発光層とは反対側に配置された陰極層と、を備え、前記電子注入層は、アルカリ金属または仕事関数が２．９ｅＶ以下のアルカリ土類金属である第１金属材料から選ばれる形成材料を含む第１注入層と、前記第１金属材料から選ばれ前記第１注入層と異なる形成材料を含む第２注入層と、が積層し、前記第１注入層は、前記有機発光層と接すると共に、前記有機発光層を露出する複数の開口部を有して設けられ、該複数の開口部を介して前記第２注入層が前記有機発光層と接していることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、互いに異なる有機発光層に対して共通に設けられる陰極から、有機発光層に接する第１注入層および第２注入層のうち、該有機発光層のＬＵＭＯレベルとのエネルギー障壁が小さい注入層を介して、良好に電子注入を行うことができる。したがって、有機発光層の形成材料間でのエネルギー障壁差に起因する発光ムラを低減し、高品質な表示を実現した有機エレクトロルミネッセンス装置を提供することができる。
【００１３】
本発明においては、前記第２注入層の形成材料は、前記第１注入層の形成材料よりも仕事関数が大きいことが望ましい。
この構成によれば、第１注入層が第２注入層により保護される構成となり、第１注入層の劣化が抑制されて寿命特性が向上する。
【００１４】
本発明においては、前記第１注入層と前記第２注入層との間に、前記第１金属材料から選ばれる２種の形成材料を含む合金層である第３注入層を有し、前記第３注入層の形成材料は、前記第１注入層の形成材料の仕事関数と、前記第２注入層の形成材料の仕事関数と、の間の仕事関数を有することが望ましい。
この構成によれば、第１注入層と第２注入層との仕事関数差に起因するエネルギー障壁を緩和し、良好な電子注入を行うことができる。
【００１５】
ここで、本発明において「合金層」とは、２種以上の金属材料を用いて形成した層であって、用いる金属材料同士が互いに金属結合をしているものを指す。その他に、明確な金属結合は確認出来なくとも、金属材料間に相互作用を生じており金属材料単体の物性を発現しなくなっている層、または金属材料単体の物性とは異なる物性を発現する層も含む。この意味において、電子注入層の第１注入層および第２注入層は、合金層とはなっていない。
【００１６】
本発明においては、前記第３注入層の形成材料は、前記第１注入層およびまたは前記第２注入層の形成材料を含むことが望ましい。
この構成によれば、材料が共通しているため、第１注入層と第２注入層との親和性が良く、層間で良好な電子注入を実現することが可能となる。また、共通の形成材料を用いて層構造を形成するため、製造装置や工程を共通化することが可能となり、容易に良好な表示特性を備える有機エレクトロルミネッセンス装置とすることができる。
【００１７】
本発明においては、前記第１注入層およびまたは前記第２注入層の形成材料は、前記第１金属材料を陽イオンとする無機塩を含むことが望ましい。
この構成によれば、電子注入層がより安定なものとなり、素子寿命が長くなる。
【００１８】
本発明においては、前記陰極層は、仕事関数が３．５ｅＶ以上４．２ｅＶ未満である第２金属材料から選ばれる形成材料と、仕事関数が４．２ｅＶ以上である第３金属材料から選ばれる形成材料と、の合金層であり、前記第２注入層と前記陰極層との間に、前記第１金属材料から選ばれる形成材料と、前記第２金属材料から選ばれる形成材料と、を含む合金層である第４注入層を有することが望ましい。
【００１９】
また、本発明においては、前記第４注入層は、前記第３金属材料から選ばれる形成材料を含む合金層であることとしても良い。
【００２０】
これらの構成によれば、第４注入層の形成材料は、第２注入層の形成材料の仕事関数と、陰極層の形成材料の仕事関数との間の仕事関数を備えることとなる。そのため、第４注入層を配置することで、第２注入層と陰極層との仕事関数差に起因するエネルギー障壁を緩和し、良好な電子注入を行うことができる。
【００２１】
本発明においては、前記第４注入層を構成する金属材料は、前記第２注入層およびまたは前記陰極層を構成する金属材料を含むことが望ましい。
この構成によれば、材料が共通しているため、第２注入層と陰極層との親和性が良く、層間で良好な電子注入を実現することが可能となる。また、共通の形成材料を用いて層構造を形成するため、製造装置や工程を共通化することが可能となり、容易に良好な表示特性を備える有機エレクトロルミネッセンス装置とすることができる。
【００２２】
本発明においては、前記陰極は、前記陰極層の前記電子注入層とは反対側に、仕事関数が４．２ｅＶ以上である第３金属材料から選ばれる形成材料からなる共振層を有し、前記陽極は光透過性を有するとともに、前記陰極は半透過反射性を有し、前記陽極を挟んで前記有機発光層の反対側には光反射層が配置され、前記光反射層と前記陰極との間で、前記有機発光層から射出された光を共振させる光共振器構造が構成されていることが望ましい。
この構成によれば、有機発光層から射出された光を共振させる光共振構造を構成することで、各々の有機ＥＬ素子からは光反射層と陰極との間の光学的距離に対応した共振波長の条件を満たす光のみが増幅されて取り出される。そのため、例えば、赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）の各色に対応する共振波長を有する有機ＥＬ素子を形成することで、高品質なフルカラー表示が可能な有機ＥＬ装置を提供することができる。
【００２３】
本発明においては、前記第２金属材料は、Ｍｇ，Ｓｃ，Ｍｎ，Ｉｎ，Ｚｒ，Ａｓの中から選ばれることが望ましい。
この構成によれば、仕事関数差に起因するエネルギー障壁を緩和し、良好な電子注入を促すことができる。
【００２４】
本発明においては、前記第３金属材料は、Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｕの中から選ばれることが望ましい。
この構成によれば、良好な電子注入を実現すると共に、水分や酸素に対して安定な合金層、または共振層とすることができる。
【００２５】
本発明においては、前記第１金属材料は、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａの中から選ばれることが望ましい。
この構成によれば、有機発光層に対して正孔注入能に優れた電子注入層とすることができ、有機ＥＬ装置の発光特性を優れたものとすることができる。
【００２６】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、陽極と陰極との間に、有機発光層を挟持してなる複数の発光素子を備え、前記複数の発光素子は第１の色を発光する第１発光素子と、前記第１の色とは異なる第２の色を発光する第２発光素子とを有し、前記陰極として、前記有機発光層と接して配置された電子注入層と、該電子注入層の前記有機発光層とは反対側に配置された陰極層と、を有する有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、前記電子注入層は、アルカリ金属もしくは仕事関数が２．９ｅＶ以下のアルカリ土類金属である金属材料、または該金属材料の無機塩を形成材料として含む第１注入層および第２注入層を有し、前記金属材料または該金属材料の無機塩を膜厚０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下で蒸着し第１注入層を形成する工程と、前記金属材料または該金属材料の無機塩であって、前記第１注入層と異なる形成材料を前記第１注入層上に蒸着し、第２注入層を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【００２７】
０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下ほどの薄い膜厚の第１注入層は、有機発光層の表面を完全に覆って成膜することができず、所々に開口部を形成して成膜される。そのため、第１注入層上に第２注入層を重ねて形成すると、第２注入層は自ずと開口部を介して有機発光層に接することとなる。従ってこの方法によれば、第１注入層と第２注入層とが有機発光層に接する電子注入層を容易に形成することができる。
【００２８】
本発明においては、前記第１注入層の形成材料およびまたは前記第２注入層の形成材料は、Ｃｓの無機塩であることが望ましい。
この方法によれば、大気中での取り扱いが難しい低仕事関数の金属材料を直接取り扱うことなく、大気中で安定である金属塩を蒸着材料として用いるために取り扱いが容易であり、作業性が向上する。
【００２９】
本発明の電子機器は、上述の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えることを特徴とする。
この構成によれば、発光ムラが無い有機ＥＬ装置を備え、高品質な画像表示が可能な電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ装置を模式的に示す断面図である。
【図２】第１実施形態に係る有機ＥＬ装置の陰極構造を模式的に示す説明図である。
【図３】第１実施形態の有機ＥＬ装置の製造工程を示す工程図である。
【図４】第２実施形態に係る有機ＥＬ装置の陰極構造を模式的に示す説明図である。
【図５】第３実施形態に係る有機ＥＬ装置の陰極構造を模式的に示す説明図である。
【図６】本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
［第１実施形態］
以下、図１を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス装置（有機ＥＬ装置）について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
【００３２】
また、本発明の説明における金属の仕事関数の値としては、文献公知の値を用いることができる（例えば、Herbert B. Michaelson, 「The work function of the elements and its periodicity」, Journal of Applied Physics, November 1977, Vol.48, No.11, p.4729-p.4733）。
【００３３】
図１は、有機ＥＬ装置１を模式的に示す断面図である。図に示すように、有機ＥＬ装置１は、基板本体１０と、基板本体１０上に形成された光反射層２０や不図示の駆動素子等を備える素子層１１と、を備える基板１０Ａと、基板１０Ａ上に形成される複数の発光素子６０と、を有している。複数の発光素子６０は、後述のように赤色、緑色、青色の各色の色光を射出可能に形成されている。
【００３４】
基板１０Ａ上には、発光素子６０の一部を構成する画素電極（陽極）３０、および複数の発光素子６０を分割する画素隔壁層１２、共通隔壁層１４が形成されている。共通隔壁層１４に囲まれた領域には、共通隔壁層１４の側壁に当接して発光部４０が形成されており、発光部４０の上面の全面を覆う陰極５０が形成されている。画素電極３０と発光部４０と陰極５０とで有機ＥＬ素子（発光素子）６０を形成している。
【００３５】
本実施形態の有機ＥＬ装置１は、有機発光層４６で生じる光が、陰極５０側へ射出されるトップエミッション方式を採用している。そのため、陰極５０は透光性を備えるほどに薄く形成されている必要があり、本実施形態では２０ｎｍ以下の膜厚となっている。以下、各構成要素について順に説明する。
【００３６】
基板本体１０は、透明基板及び不透明基板のいずれも用いることができる。不透明基板としては、例えばアルミナ等のセラミックス、ステンレススチール等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したもの、また熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂、さらにはそのフィルム（プラスチックフィルム）などが挙げられる。透明基板としては、例えばガラス、石英ガラス、窒化ケイ素等の無機物や、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の有機高分子（樹脂）を用いることができる。また、光透過性を備えるならば、前記材料を積層または混合して形成された複合材料を用いることもできる。本実施形態では、基板本体１０の材料としてガラスを用いる。
【００３７】
素子層１１は、有機ＥＬ装置１を駆動させるための各種配線や駆動素子、及びそれらを覆って形成される無機物または有機物の絶縁膜などを備えている。各種配線や駆動素子はフォトリソグラフィによりパターニングした後エッチングすることにより、また、絶縁膜は蒸着法やスパッタ法など通常知られた方法により適宜形成することができる。
【００３８】
また、素子層１１内の基板本体１０上には、画素電極３０と平面的に重なって、光反射層２０が形成されている。反射層はＡｌＮｄ合金を形成材料としており、マスクパターニングなど通常知られた方法で形成されている。本実施形態では、光反射層２０は基板本体１０上に形成されることとしたが、素子層１１中であっても良く、また、素子層１１表面であっても良い。
【００３９】
素子層１１の上には、画素電極３０が形成されている。画素電極３０の形成材料には、仕事関数が５ｅＶ以上の材料を用いることができる。このような材料は、正孔注入効果が高いため画素電極３０の形成材料として好ましい。このような材料としては、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物）等の金属酸化物を挙げることができる。本実施形態ではＩＴＯを用いる。
【００４０】
また、素子層１１の上には、画素電極３０の端部に一部が乗り上げるように、画素隔壁層１２が形成されている。画素隔壁層１２は平面視矩形状あるいは長円形状（トラック形状）などの開口部を備えており、該開口部内に画素電極３０が露出している。画素隔壁層１２は、酸化シリコンや窒化シリコン等の無機絶縁材料で形成されており、開口部の位置に対応するマスクを介したエッチング等の公知の方法で形成することができる。
【００４１】
画素隔壁層１２上には、画素電極３０の周囲を囲むように共通隔壁層１４が形成されている。共通隔壁層１４は、断面形状が順テーパ状に形成されており、共通隔壁層１４で囲まれた空間は、下部よりも上部が広く開口している。共通隔壁層１４は、例えば光硬化性のアクリル樹脂やポリイミド樹脂等で形成される。
【００４２】
共通隔壁層１４に囲まれた領域の底面に露出した面（ここでは画素電極３０と画素隔壁層１２の一部）には、発光部４０が形成されている。発光部４０は、画素電極３０からの正孔の注入を容易にする正孔注入層４２と、正孔注入層４２からの正孔の移動を促す正孔輸送層４４と、有機発光層４６とを備えており、画素電極３０上にこの順に積層されている。
【００４３】
正孔注入層４２は、画素電極３０からの正孔の注入を容易にする電荷移動層として機能する。正孔注入層４２の形成材料は、通常知られた材料を用いる事ができる。本実施形態ではＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用いる。
【００４４】
正孔注入層４２の上には、共通隔壁層１４の側壁に当接して正孔輸送層４４が形成される。正孔輸送層４４の形成材料としては、例えば、下記の化学式１で示されるＡＤＳ２５９ＢＥ（American Dye Source社製、商品名）を用いることが出来る。
【００４５】
【化１】
【００４６】
正孔輸送層４４の上には、共通隔壁層１４の側壁に当接して有機発光層４６が形成されている。有機発光層４６の形成材料としては、通常知られた材料を用いる事ができ、必要とする色光に発色する形成材料を用いることで、異なる色光を射出する発光素子とすることができる。
【００４７】
本実施形態では、有機発光層４６の形成材料として、化学式２で示される赤色発光高分子材料ＡＤＳ１１１ＲＥ（American Dye Source社製、商品名）を用いることで、赤色の色光を射出する有機発光層４６Ｒを形成する。同様に、化学式３で示される緑色発光高分子材料ＡＤＳ１０９ＧＥ（同社製、商品名）を用いることで、緑色の色光を射出する有機発光層４６Ｇを、化学式４で示される青色発光高分子材料ＡＤＳ１３６ＢＥ（同社製、商品名）を用いることで、青色の色光を射出する有機発光層４６Ｂ、をそれぞれ形成し、フルカラー表示を可能としている。
【００４８】
【化２】
【００４９】
【化３】
【００５０】
【化４】
【００５１】
有機発光層４６の上には、共通隔壁層１４の頂面および側壁を覆って陰極５０が形成されている。陰極５０は、共通隔壁層１４の頂面及び側壁を覆って有機発光層４６の上面の全面を覆う電子注入層５２Ａと、電子注入層５２Ａの表面全面を覆う陰極層５６と、陰極層５６上に設けられた共振層５８と、を備えている。
【００５２】
電子注入層５２Ａは、陰極層５６から有機発光層４６へ良好な電子注入を行うために設けられている。電子注入層５２Ａの膜厚は、透明性の確保、及び良好な電子注入性の実現を考慮すると、１０ｎｍ以下であることが好適である。本実施形態の電子注入層５２Ａの厚みは５ｎｍである。電子注入層５２Ａの構成については、後に詳述する。
【００５３】
電子注入層５２Ａの上には、電子注入層５２Ａの表面全面を覆って陰極層５６が形成されている。陰極層５６は、３．５ｅＶ以上４．２ｅＶ未満の仕事関数を有する第２金属材料と、４．２ｅＶ以上の仕事関数を有する第３金属材料とを用い、真空共蒸着にて形成された合金層である。第２金属材料としては、Ｍｇ，Ｓｃ，Ｍｎ，Ｉｎ，Ｚｒ，Ａｓを挙げることができ、第３金属材料としては、Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｕを挙げることができる。陰極層５６は、不図示の陰極取り出し端子へとつながる陰極コンタクト部へ接続されている。本実施形態では、第２金属材料としてＭｇを用い、第３金属材料としてＡｇを用いる。
【００５４】
陰極層５６の膜厚は、透明性の確保、及び良好な面方向の導電性の確保（低いシート抵抗値）を考慮すると、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下程度が好適であり、陰極５０の膜厚が２０ｎｍ以下となるような厚みを選択する。本実施形態の陰極層５６は、５ｎｍの膜厚となっている。本実施形態では、ＭｇとＡｇとの共蒸着比率を体積比で１０：１として形成した。
【００５５】
また、陰極層５６は、第２金属材料と第３金属材料との合金層であることで、第３金属材料単体の場合よりも低い仕事関数と、第３金属材料の性質に由来する水分や酸素に対する高い安定性とを兼ね備える層となっている。
【００５６】
陰極層５６の上には、第３金属材料を形成材料とする共振層５８が設けられている。本実施形態ではＡｇを用いて形成する。共振層５８は、有機発光層４６から発せられた光の一部を反射する半透過膜である。共振層５８が光反射層２０との間で光を共振させる光共振構造を構成することで、有機ＥＬ素子６０からは、光反射層２０と共振層５８との間の光学的距離に対応した共振波長の条件を満たす光のみが増幅されて取り出され、良好な表示が可能となる構成となっている。また、共振層５８は、陰極５０の一部を構成しており、陰極５０のシート抵抗値を下げる機能も有している。本実施形態の共振層５８は、５ｎｍの膜厚を有している。
【００５７】
陰極５０が上述の電子注入層５２Ａ、陰極層５６、共振層５８の積層構造であることで、有機発光層４６への良好な電子注入と、トップエミッションに必要な陰極５０の十分な光透過性と、水分や酸素に対して活性な電子注入層５２Ａの保護と、を同時に実現することができる。また、陰極５０のシート抵抗を十分に低くすることができるため、発光ムラも低減することができる。
【００５８】
陰極５０の上には、不図示のＳｉＯｘＮｙなどの無機膜を形成し、更に無機膜の上にはエポキシ樹脂を介してガラス基板を貼り合わせる、所謂、固体封止構造を備えるものとすると良い。
【００５９】
図２は、電子注入層５２Ａの構成を説明するための模式図である。図２（ａ）は、有機発光層４６から共振層５８までの積層構造を示す概略断面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す有機発光層４６側から、有機発光層４６と電子注入層５２Ａとの界面における電子注入層５２Ａを眺めた場合の模式図である。
【００６０】
図２（ａ）に示すように、電子注入層５２Ａは、有機発光層４６側に形成される第１注入層５２ａと、第１注入層５２ａ上に形成される第２注入層５２ｂと、を有している。第１注入層５２ａおよび第２注入層５２ｂは、アルカリ金属または仕事関数が２．９ｅＶ以下のアルカリ土類金属（第１金属材料）を用い真空蒸着して形成する。第１金属材料としては、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａを挙げることができる。なお、赤色の色光を射出可能な有機発光層、緑色の色光を射出可能な有機発光層、青色の色光を射出可能な有機発光層の３つの有機発光層のＬＵＭＯレベルがそれぞれ大きく異なる場合には、第１金属材料から選ばれる第５注入層を、第２注入層５２ｂの上に配置してもよい。
【００６１】
本実施形態では第１注入層５２ａの形成材料としてＢａ（仕事関数：２．７）を、第２注入層５２ｂの形成材料としてＣａ（仕事関数：２．８７）を用いる。このように、より下層に形成される第１注入層５２ａの形成材料に、相対的に仕事関数が小さい（即ち、酸素や水分に対して活性な）Ｂａを用い、上層に形成される第２注入層５２ｂの形成材料に相対的に仕事関数が大きいＣａを用いることで、第１注入層５２ａが第２注入層５２ｂにより保護される構成となり、第１注入層５２ａの劣化が抑制されて寿命特性が向上する。
【００６２】
第１注入層５２ａおよび第２注入層５２ｂの膜厚は、透明性の確保、及び良好な電子注入性の実現を考慮すると、０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下であることが好適である。本実施形態の第１注入層５２ａおよび第２注入層５２ｂの膜厚は、各々５ｎｍである。
【００６３】
図２（ｂ）に示すように、上述のような非常に薄い膜厚の第１注入層５２ａは、有機発光層の表面を完全に覆って成膜することができず、開口部５２ｘを形成して成膜される。開口部５２ｘからは、下地面である不図示の有機発光層が露出し、第１注入層５２ａ上に形成される第２注入層５２ｂは、開口部５２ｘを介して有機発光層に接する。即ち、有機発光層には、第１注入層５２ａと第２注入層５２ｂとが接しており、それぞれいずれかの注入層を介して有機発光層への電子注入が行われる。なお、上述したように第２注入層５２ｂの上に第５注入層を配置する場合は、第２注入層５２ｂも第１注入層５２ａと同様に開口部５２ｘを有するように非常に薄い膜厚とするのが良い。これによれば第５注入層は第１、第２注入層にそれぞれ形成された開口部５２ｘを介して、下地面である有機発光層と接触することが可能となる。
本実施形態の有機ＥＬ装置は、以上のような構成となっている。
【００６４】
次に、図３を用いて、本実施形態の有機ＥＬ装置１の製造方法を、電子注入極５２の形成工程を中心にして説明する。図では、蒸着装置１００Ａを用い、電子注入極５２の積層構造を形成する様子を示している。蒸着装置１００Ａは、通常知られたものを用いる事ができ、密閉可能に形成され内部が減圧可能なチャンバ１００と、第１の蒸着材料１１１が入った第１坩堝１０１、第２の蒸着材料１１２が入った第２坩堝１０２を有している。本実施形態では、第１の蒸着材料１１１としてＢａを用い、第２の蒸着材料１１２としてＣａを用いた。
【００６５】
図３（ａ）に示すように、有機発光層４６まで形成した製造中の有機ＥＬ装置をチャンバ１００の内部に配置する。そして、チャンバ１００内を減圧し、第１の蒸着材料１１１を収容した第１坩堝１０１、第２の蒸着材料１１２を収容した第２坩堝１０２を不図示の加熱装置で加熱して、蒸発する第１，第２の蒸着材料を用いて有機発光層４６を覆う第１注入層５２ａを形成する。
【００６６】
この時、第１注入層５２ａの膜厚は５ｎｍとなっている。上述のように、このように非常に薄い膜厚の第１注入層５２ａは、有機発光層４６の表面を完全に覆って成膜することができず、所々に開口部５２ｘを形成して成膜される。
【００６７】
次いで、図３（ｂ）に示すように、第１注入層５２ａの膜厚が所定の膜厚に達すると、第１坩堝１０１のシャッタを閉めて第１の蒸着材料１１１の蒸着を停止する。そして、第２の蒸着材料１１２を蒸着して、第２注入層５２ｂを形成する。第２注入層５２ｂは、開口部５２ｘを介して有機発光層４６と接して形成される。このようにして、本実施形態の有機ＥＬ装置が備える電子注入極５２を形成する。
その後、通常知られた方法により陰極構造を形成し、本実施形態の有機ＥＬ装置１を製造する。
【００６８】
以上のような構成の有機ＥＬ装置１によれば、互いに異なる有機発光層４６Ｒ，４６Ｇ，４６Ｂに接する第１注入層５２ａおよび第２注入層５２ｂのうち、該有機発光層のＬＵＭＯレベルとのエネルギー障壁が小さい注入層を介して、良好に電子注入を行うことができる。したがって、有機発光層の形成材料間でのエネルギー障壁差に起因する発光ムラを低減し、高品質な表示を実現する有機ＥＬ装置１とすることができる。
【００６９】
なお、本実施形態においては、複数の有機ＥＬ素子６０に共通する共振層５８を設けることとしたが、共振層５８を有機ＥＬ素子６０ごとにパターニングして設け、有機ＥＬ素子６０が発する色に応じて共振層５８の厚みを変化させて、光共振構造を構成することとしても良い。同様に有機ＥＬ素子６０が発する色に応じて光反射層２０の厚みを変化させて光共振構造を構成することも可能である。
【００７０】
また、本実施形態においては、電子注入層５２Ａを第１注入層５２ａと第２注入層５２ｂとをそれぞれ１層ずつ設けることとしたが、これら第１注入層５２ａおよび第２注入層５２ｂは、それぞれ複数層積層することとしても構わない。例えば、第１注入層５２ａと第２注入層５２ｂとが非常に薄い膜厚であり、それぞれを１層ずつ積層しただけでは、有機発光層４６の表面を覆いきらない場合、交互に繰り返し形成し、それぞれの層が交互に複数層積層する電子注入層５２Ａとしても構わない。
【００７１】
また、本実施形態においては、第１注入層５２ａおよび第２注入層５２ｂの形成材料として、それぞれ第１金属材料であるＢａ，Ｃａを用いたが、第１金属材料の無機塩を用いることで、電子注入層をより安定なものとし、素子寿命を長くすることもできる。セシウム（Ｃｓ）のように、大気中での取り扱いが難しい低仕事関数の金属材料の無機塩を用いると、蒸着材料として用いる金属塩は大気中で安定であるために取り扱いが容易であり、高い電子注入性の実現と作業性の向上とを両立することができる。
【００７２】
また、本実施形態においては、有機ＥＬ装置１はトップエミッション方式であることとしたが、有機発光層４６で生じる光が、基板１０Ａ側へ射出されるボトムエミッション方式を採用することとしても構わない。その場合には、光反射層２０を廃し光透過性を有する基板１０Ａを用いるといった、ボトムエミッション方式に応じた設計変更を行う。
【００７３】
［第２実施形態］
図４は、本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ装置２の説明図であり、図３に対応する図である。本実施形態の有機ＥＬ装置２は、第１実施形態の有機ＥＬ装置１と一部共通している。異なるのは、電子注入層５２Ｂが有する第１注入層５２ａと第２注入層５２ｂとの間に、２種の第１金属材料の合金層である第３注入層５２ｃを備えることである。したがって、本実施形態において第１実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７４】
図４（ａ）に示す第３注入層５２ｃは、２種の第１金属材料を用い真空共蒸着にて形成された合金層である。本実施形態では、第３注入層５２ｃの形成材料として、第１注入層５２ａの形成材料と同じであるＢａと、第２注入層５２ｂの形成材料と同じであるＣａと、を用いる。
【００７５】
第３注入層５２ｃを構成するＢａとＣａとの共蒸着比率は、特に限定するものではないが、第３注入層５２ｃの仕事関数の値が、第１注入層５２ａおよび第２注入層５２ｂの間の仕事関数値を示す共蒸着比率であることが望ましい。第２注入層５２ｂから第１注入層５２ａへの良好な電子注入を実現するために、本実施形態では体積比で１：１とした。このような共蒸着比率を備える第３注入層５２ｃを配置することで、第１注入層５２ａと第２注入層５２ｂとの仕事関数差を緩和し、第２注入層５２ｂから第１注入層５２ａへ良好な電子注入を行うことができる。
【００７６】
図４（ｂ）に示すように、第１注入層５２ａには、下地面である有機発光層４６が露出した開口部５２ｘが形成されており、第１注入層５２ａ上に形成される第３注入層５２ｃが、開口部５２ｘを介して有機発光層４６に接することとなる。即ち、有機発光層４６には、第１注入層５２ａと第３注入層５２ｃとが接しており、それぞれいずれかの注入層を介して有機発光層４６への電子注入が行われる。
本実施形態の有機ＥＬ装置２は、以上のような構成となっている。
【００７７】
以上のような構成の有機ＥＬ装置２では、第３注入層５２ｃが、第１注入層５２ａと第２注入層５２ｂとの仕事関数差に起因するエネルギー障壁を緩和するため、良好な電子注入を行うことができ、良好な発光効率を実現することができる。
【００７８】
また、本実施形態では、第３注入層５２ｃの形成材料に、第１注入層５２ａおよび第２注入層５２ｂに共通する金属材料を用いているため、各層間の親和性が良く、良好な電子注入を実現する層構造を備えた陰極５０とすることができる。また、電子注入層５２Ｂの各層の形成材料が共通するため、用いる形成材料を減らすことができる。
【００７９】
なお、本実施形態では、第３注入層５２ｃの形成材料は第１注入層５２ａの形成材料および第２注入層５２ｂの形成材料と同じ金属材料を用いることとしたが、これに限らない。例えば、一方の注入層とのみ形成材料を共通する事としても良く、また、いずれの注入層とも異なる第１金属材料を用いる事としても良い。
【００８０】
また、本実施形態では、第１注入層５２ａと第２注入層５２ｂの間に第３注入層５２ｃを設けているが、第２注入層５２ｂ上に第５注入層が形成されている場合には、第２注入層５２ｂと第５注入層との間に、２種の第１金属材料の合金層である第６注入層を備えてもよい。このとき第６注入層の材料としては、第２注入層５２ｂの形成材料と同じ材料と第５注入層の形成材料と同じ材料との２種の金属材料を用いてもよい。
【００８１】
［第３実施形態］
図５は、本発明の第３実施形態に係る有機ＥＬ装置３の説明図であり、図２（ａ）に対応する図である。本実施形態の有機ＥＬ装置３は、第１実施形態の有機ＥＬ装置１と一部共通している。異なるのは、電子注入層５２Ｃが有する第２注入層５２ｂと陰極層５６との間に、第１金属材料と第２金属材料との合金層である第４注入層５２ｄを備えることである。したがって、本実施形態において第１実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００８２】
第４注入層５２ｄは、第１金属材料と第２金属材料とを用い、真空共蒸着にて形成された合金層である。本実施形態では、第４注入層５２ｄの形成材料に用いる第１金属材料は、第２注入層５２ｂの形成材料である第１金属材料と同じくＣａであり、第２金属材料は、陰極層５６の形成材料である第２金属材料と同じくＭｇである。
【００８３】
第４注入層５２ｄのＣａとＭｇとの共蒸着比率は特に限定するものではないが、陰極層５６から第２注入層５２ｂへの良好な電子注入を実現するために、第４注入層５２ｄの仕事関数の値が、第２注入層５２ｂおよび陰極層５６の間の仕事関数値を示す共蒸着比率であることが望ましい。本実施形態では体積比でＣａ：Ｍｇ＝１：１０とした。このような共蒸着比率を備える第４注入層５２ｄを配置することで、第２注入層５２ｂと陰極層５６との仕事関数差を緩和し、良好な電子注入を行うことができる。
【００８４】
以上の様な構成の有機ＥＬ装置３では、第２注入層５２ｄと陰極層５６との間に第４注入層５２ｄを配置することで、第２注入層５２ｄと陰極層５６との仕事関数差を緩和し、良好な電子注入を行うことができる。
【００８５】
また、本実施形態では、第４注入層５２ｄを構成する金属材料が、第２注入層５２ｂおよび陰極層５６を構成する金属材料を同じ材料から形成されているため、各層間の親和性が良く、良好な電子注入を実現する層構造を備えた陰極５０とすることができる。また、必要とする形成材料を少なくすることができ、連続して各層を形成することができる。
【００８６】
なお、本実施形態では、第４注入層５２ｄの形成材料は第２注入層５２ｂの形成材料および陰極層５６の形成材料と同じ金属材料を用いることとしたが、これに限らない。例えば、一方の陰極層とのみ形成材料を共通する事としても良く、また、いずれの陰極層とも異なる金属材料を用いる事としても良い。
【００８７】
また、本実施形態では、第４注入層５２ｄは第１金属材料と第２金属材料との合金層であることとしたが、第４注入層５２ｄは、第１金属材料と第２金属材料と第３金属材料との合金層であることとしても良い。
【００８８】
例えば、このような第４注入層５２ｄの形成材料に用いる第１金属材料は、第２注入層５２ｂの形成材料と同じくＣａであり、第４注入層５２ｄの形成材料に用いる第２金属材料は、陰極層５６の形成材料と同じくＭｇであり、第３金属材料は、陰極層５６の形成材料と同じくＡｇである。第４注入層５２ｄの共蒸着比率は、体積比でＣａ：Ｍｇ：Ａｇ＝１：１０：１とすることを例示することができる。
【００８９】
このような第４注入層５２ｄは、水分や酸素に対して安定な第３金属材料との合金層であり、水分や酸素に対して安定である。そのため、安定性が良く信頼性が高い有機ＥＬ装置３とすることができる。
【００９０】
［電子機器］
次に、本発明の電子機器の実施形態について説明する。図６は、本発明の有機ＥＬ装置を用いた電子機器の一例を示す斜視図である。図６に示す携帯電話（電子機器）１３００は、本発明の有機ＥＬ装置を小サイズの表示部１３０１として備え、複数の操作ボタン１３０２、受話口１３０３、及び送話口１３０４を備えて構成されている。これにより、本発明の有機ＥＬ装置により構成された、発光ムラのない表示部を具備した携帯電話１３００を提供することができる。
【００９１】
上記各実施の形態の有機ＥＬ装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、プロジェクタ、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、テレビジョン受像機、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができる。かかる構成とすることで、表示品質が高く、信頼性に優れた表示部を備えた電子機器を提供できる。
【００９２】
更には、上記各実施の形態の有機ＥＬ装置をラインヘッドとして用いることができ、該ラインヘッドを光源として備えた画像形成装置（光プリンタ）として好適に用いることができる。このようにすると、発光ムラが無く信頼性に優れた光プリンタとすることができる。
【００９３】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【００９４】
１，２，３…有機ＥＬ装置（有機エレクトロルミネッセンス装置）、２０…光反射層、３０…画素電極（陽極）、４６，４６Ｒ，４６Ｇ，４６Ｂ…有機発光層、５０…陰極、５２，５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ…電子注入層、５２ａ…第１注入層、５２ｂ…第２注入層、５２ｃ…第３注入層、５２ｄ…第４注入層、５２ｘ…開口部、５６…陰極層、５８…共振層、６０，６０Ｒ，６０Ｇ，６０Ｂ…有機ＥＬ素子（発光素子）、１３００…携帯電話（電子機器）、
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
情報機器の多様化等に伴い、消費電力が少なく軽量化された平面表示装置のニーズが高まっている。この様な平面表示装置の一つとして、有機発光層を備えた有機エレクトロルミネッセンス装置（以下「有機ＥＬ装置」という）が知られている。
【０００３】
有機ＥＬ装置を良好に発光させて安定駆動させるためには、有機発光層への電子注入を行う陰極の構造が大きな影響を与えることが知られている。電子注入性の良否は、主に陰極と有機発光層とのエネルギーレベル差が大きい事（エネルギー障壁）に起因しており、電子注入性を向上させるために、様々な陰極構造の検討が成されている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、陰極からの電子注入性を改善するために、有機発光層と接し、有機発光層への電子注入を行いやすい低い仕事関数を有する下地金属電極を、下地金属電極より仕事関数の大きい金属で覆って積層する構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２７６０３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、表示装置では、豊かな表現を可能とするために、フルカラー表示をさせることが望まれることが多い。有機ＥＬ装置は、有機発光層に用いる発光材料を選択することにより、赤色、緑色、青色の光を射出させることができるため、不要な波長の光を窮してしまうカラーフィルタ方式と比べて光の利用効率が良く、低消費電力でフルカラー表示が可能であるという特長を備えている。
【０００７】
有機ＥＬ装置が備える発光素子では、注入する正孔と電子が発光材料内で再結合し、発光材料のＨＯＭＯ（Highest Occupied Molecular Orbital：最高占有軌道）とＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital：最低非占有軌道）のエネルギーレベル差に応じた発光を行う。上述した３色の色光では、青色の光、緑色の光、赤色の光の順に光のエネルギーが低く、従って、必要とするエネルギーレベル差も同じ順に小さくなる。このようなエネルギーレベル差は、通常、発光材料間のＬＵＭＯレベルの差として現れるため、複数の色の光を射出する有機ＥＬ装置では、複数のＬＵＭＯレベルの発光材料を同時に用いることとなっている。
【０００８】
しかし、このような異なるＬＵＭＯレベルの発光材料に対して電子を注入する陰極は、通常、発光素子全体で共通している。従って、陰極の仕事関数は、異なるＬＵＭＯレベルを有する複数の発光材料に最適な値となっていなかった。そのため、発光材料間でエネルギー障壁の差が生じ、１つの駆動電圧で複数の色の発光素子を駆動させる場合に、発光素子間で発光ムラが生じていた。
【０００９】
上記特許文献１には、このようなフルカラー表示の有機ＥＬ装置に用いられる、発光材料のＬＵＭＯレベル差に起因した課題に触れられておらず、従って解決手段も開示されていない。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、発光材料に対して良好な電子注入を実現し、発光ムラが無い有機エレクトロルミネッセンス装置を提供することを目的とする。また、このような有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法を提供することを併せて目的とする。更に、このような有機エレクトロルミネッセンス装置を備える電子機器を提供することを合わせて目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するため、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、陽極と陰極との間に、有機発光層を挟持してなる複数の発光素子を備え、前記複数の発光素子は第１の色を発光する第１発光素子と、前記第１の色とは異なる第２の色を発光する第２発光素子とを有する有機エレクトロルミネッセンス装置であって、前記陰極は、前記有機発光層と接して配置された電子注入層と、該電子注入層の前記有機発光層とは反対側に配置された陰極層と、を備え、前記電子注入層は、アルカリ金属または仕事関数が２．９ｅＶ以下のアルカリ土類金属である第１金属材料から選ばれる形成材料を含む第１注入層と、前記第１金属材料から選ばれ前記第１注入層と異なる形成材料を含む第２注入層と、が積層し、前記第１注入層は、前記有機発光層と接すると共に、前記有機発光層を露出する複数の開口部を有して設けられ、該複数の開口部を介して前記第２注入層が前記有機発光層と接していることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、互いに異なる有機発光層に対して共通に設けられる陰極から、有機発光層に接する第１注入層および第２注入層のうち、該有機発光層のＬＵＭＯレベルとのエネルギー障壁が小さい注入層を介して、良好に電子注入を行うことができる。したがって、有機発光層の形成材料間でのエネルギー障壁差に起因する発光ムラを低減し、高品質な表示を実現した有機エレクトロルミネッセンス装置を提供することができる。
【００１３】
本発明においては、前記第２注入層の形成材料は、前記第１注入層の形成材料よりも仕事関数が大きいことが望ましい。
この構成によれば、第１注入層が第２注入層により保護される構成となり、第１注入層の劣化が抑制されて寿命特性が向上する。
【００１４】
本発明においては、前記第１注入層と前記第２注入層との間に、前記第１金属材料から選ばれる２種の形成材料を含む合金層である第３注入層を有し、前記第３注入層の形成材料は、前記第１注入層の形成材料の仕事関数と、前記第２注入層の形成材料の仕事関数と、の間の仕事関数を有することが望ましい。
この構成によれば、第１注入層と第２注入層との仕事関数差に起因するエネルギー障壁を緩和し、良好な電子注入を行うことができる。
【００１５】
ここで、本発明において「合金層」とは、２種以上の金属材料を用いて形成した層であって、用いる金属材料同士が互いに金属結合をしているものを指す。その他に、明確な金属結合は確認出来なくとも、金属材料間に相互作用を生じており金属材料単体の物性を発現しなくなっている層、または金属材料単体の物性とは異なる物性を発現する層も含む。この意味において、電子注入層の第１注入層および第２注入層は、合金層とはなっていない。
【００１６】
本発明においては、前記第３注入層の形成材料は、前記第１注入層およびまたは前記第２注入層の形成材料を含むことが望ましい。
この構成によれば、材料が共通しているため、第１注入層と第２注入層との親和性が良く、層間で良好な電子注入を実現することが可能となる。また、共通の形成材料を用いて層構造を形成するため、製造装置や工程を共通化することが可能となり、容易に良好な表示特性を備える有機エレクトロルミネッセンス装置とすることができる。
【００１７】
本発明においては、前記第１注入層およびまたは前記第２注入層の形成材料は、前記第１金属材料を陽イオンとする無機塩を含むことが望ましい。
この構成によれば、電子注入層がより安定なものとなり、素子寿命が長くなる。
【００１８】
本発明においては、前記陰極層は、仕事関数が３．５ｅＶ以上４．２ｅＶ未満である第２金属材料から選ばれる形成材料と、仕事関数が４．２ｅＶ以上である第３金属材料から選ばれる形成材料と、の合金層であり、前記第２注入層と前記陰極層との間に、前記第１金属材料から選ばれる形成材料と、前記第２金属材料から選ばれる形成材料と、を含む合金層である第４注入層を有することが望ましい。
【００１９】
また、本発明においては、前記第４注入層は、前記第３金属材料から選ばれる形成材料を含む合金層であることとしても良い。
【００２０】
これらの構成によれば、第４注入層の形成材料は、第２注入層の形成材料の仕事関数と、陰極層の形成材料の仕事関数との間の仕事関数を備えることとなる。そのため、第４注入層を配置することで、第２注入層と陰極層との仕事関数差に起因するエネルギー障壁を緩和し、良好な電子注入を行うことができる。
【００２１】
本発明においては、前記第４注入層を構成する金属材料は、前記第２注入層およびまたは前記陰極層を構成する金属材料を含むことが望ましい。
この構成によれば、材料が共通しているため、第２注入層と陰極層との親和性が良く、層間で良好な電子注入を実現することが可能となる。また、共通の形成材料を用いて層構造を形成するため、製造装置や工程を共通化することが可能となり、容易に良好な表示特性を備える有機エレクトロルミネッセンス装置とすることができる。
【００２２】
本発明においては、前記陰極は、前記陰極層の前記電子注入層とは反対側に、仕事関数が４．２ｅＶ以上である第３金属材料から選ばれる形成材料からなる共振層を有し、前記陽極は光透過性を有するとともに、前記陰極は半透過反射性を有し、前記陽極を挟んで前記有機発光層の反対側には光反射層が配置され、前記光反射層と前記陰極との間で、前記有機発光層から射出された光を共振させる光共振器構造が構成されていることが望ましい。
この構成によれば、有機発光層から射出された光を共振させる光共振構造を構成することで、各々の有機ＥＬ素子からは光反射層と陰極との間の光学的距離に対応した共振波長の条件を満たす光のみが増幅されて取り出される。そのため、例えば、赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）の各色に対応する共振波長を有する有機ＥＬ素子を形成することで、高品質なフルカラー表示が可能な有機ＥＬ装置を提供することができる。
【００２３】
本発明においては、前記第２金属材料は、Ｍｇ，Ｓｃ，Ｍｎ，Ｉｎ，Ｚｒ，Ａｓの中から選ばれることが望ましい。
この構成によれば、仕事関数差に起因するエネルギー障壁を緩和し、良好な電子注入を促すことができる。
【００２４】
本発明においては、前記第３金属材料は、Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｕの中から選ばれることが望ましい。
この構成によれば、良好な電子注入を実現すると共に、水分や酸素に対して安定な合金層、または共振層とすることができる。
【００２５】
本発明においては、前記第１金属材料は、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａの中から選ばれることが望ましい。
この構成によれば、有機発光層に対して正孔注入能に優れた電子注入層とすることができ、有機ＥＬ装置の発光特性を優れたものとすることができる。
【００２６】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、陽極と陰極との間に、有機発光層を挟持してなる複数の発光素子を備え、前記複数の発光素子は第１の色を発光する第１発光素子と、前記第１の色とは異なる第２の色を発光する第２発光素子とを有し、前記陰極として、前記有機発光層と接して配置された電子注入層と、該電子注入層の前記有機発光層とは反対側に配置された陰極層と、を有する有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、前記電子注入層は、アルカリ金属もしくは仕事関数が２．９ｅＶ以下のアルカリ土類金属である金属材料、または該金属材料の無機塩を形成材料として含む第１注入層および第２注入層を有し、前記金属材料または該金属材料の無機塩を膜厚０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下で蒸着し第１注入層を形成する工程と、前記金属材料または該金属材料の無機塩であって、前記第１注入層と異なる形成材料を前記第１注入層上に蒸着し、第２注入層を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【００２７】
０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下ほどの薄い膜厚の第１注入層は、有機発光層の表面を完全に覆って成膜することができず、所々に開口部を形成して成膜される。そのため、第１注入層上に第２注入層を重ねて形成すると、第２注入層は自ずと開口部を介して有機発光層に接することとなる。従ってこの方法によれば、第１注入層と第２注入層とが有機発光層に接する電子注入層を容易に形成することができる。
【００２８】
本発明においては、前記第１注入層の形成材料およびまたは前記第２注入層の形成材料は、Ｃｓの無機塩であることが望ましい。
この方法によれば、大気中での取り扱いが難しい低仕事関数の金属材料を直接取り扱うことなく、大気中で安定である金属塩を蒸着材料として用いるために取り扱いが容易であり、作業性が向上する。
【００２９】
本発明の電子機器は、上述の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えることを特徴とする。
この構成によれば、発光ムラが無い有機ＥＬ装置を備え、高品質な画像表示が可能な電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ装置を模式的に示す断面図である。
【図２】第１実施形態に係る有機ＥＬ装置の陰極構造を模式的に示す説明図である。
【図３】第１実施形態の有機ＥＬ装置の製造工程を示す工程図である。
【図４】第２実施形態に係る有機ＥＬ装置の陰極構造を模式的に示す説明図である。
【図５】第３実施形態に係る有機ＥＬ装置の陰極構造を模式的に示す説明図である。
【図６】本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
［第１実施形態］
以下、図１を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス装置（有機ＥＬ装置）について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
【００３２】
また、本発明の説明における金属の仕事関数の値としては、文献公知の値を用いることができる（例えば、Herbert B. Michaelson, 「The work function of the elements and its periodicity」, Journal of Applied Physics, November 1977, Vol.48, No.11, p.4729-p.4733）。
【００３３】
図１は、有機ＥＬ装置１を模式的に示す断面図である。図に示すように、有機ＥＬ装置１は、基板本体１０と、基板本体１０上に形成された光反射層２０や不図示の駆動素子等を備える素子層１１と、を備える基板１０Ａと、基板１０Ａ上に形成される複数の発光素子６０と、を有している。複数の発光素子６０は、後述のように赤色、緑色、青色の各色の色光を射出可能に形成されている。
【００３４】
基板１０Ａ上には、発光素子６０の一部を構成する画素電極（陽極）３０、および複数の発光素子６０を分割する画素隔壁層１２、共通隔壁層１４が形成されている。共通隔壁層１４に囲まれた領域には、共通隔壁層１４の側壁に当接して発光部４０が形成されており、発光部４０の上面の全面を覆う陰極５０が形成されている。画素電極３０と発光部４０と陰極５０とで有機ＥＬ素子（発光素子）６０を形成している。
【００３５】
本実施形態の有機ＥＬ装置１は、有機発光層４６で生じる光が、陰極５０側へ射出されるトップエミッション方式を採用している。そのため、陰極５０は透光性を備えるほどに薄く形成されている必要があり、本実施形態では２０ｎｍ以下の膜厚となっている。以下、各構成要素について順に説明する。
【００３６】
基板本体１０は、透明基板及び不透明基板のいずれも用いることができる。不透明基板としては、例えばアルミナ等のセラミックス、ステンレススチール等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したもの、また熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂、さらにはそのフィルム（プラスチックフィルム）などが挙げられる。透明基板としては、例えばガラス、石英ガラス、窒化ケイ素等の無機物や、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の有機高分子（樹脂）を用いることができる。また、光透過性を備えるならば、前記材料を積層または混合して形成された複合材料を用いることもできる。本実施形態では、基板本体１０の材料としてガラスを用いる。
【００３７】
素子層１１は、有機ＥＬ装置１を駆動させるための各種配線や駆動素子、及びそれらを覆って形成される無機物または有機物の絶縁膜などを備えている。各種配線や駆動素子はフォトリソグラフィによりパターニングした後エッチングすることにより、また、絶縁膜は蒸着法やスパッタ法など通常知られた方法により適宜形成することができる。
【００３８】
また、素子層１１内の基板本体１０上には、画素電極３０と平面的に重なって、光反射層２０が形成されている。反射層はＡｌＮｄ合金を形成材料としており、マスクパターニングなど通常知られた方法で形成されている。本実施形態では、光反射層２０は基板本体１０上に形成されることとしたが、素子層１１中であっても良く、また、素子層１１表面であっても良い。
【００３９】
素子層１１の上には、画素電極３０が形成されている。画素電極３０の形成材料には、仕事関数が５ｅＶ以上の材料を用いることができる。このような材料は、正孔注入効果が高いため画素電極３０の形成材料として好ましい。このような材料としては、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物）等の金属酸化物を挙げることができる。本実施形態ではＩＴＯを用いる。
【００４０】
また、素子層１１の上には、画素電極３０の端部に一部が乗り上げるように、画素隔壁層１２が形成されている。画素隔壁層１２は平面視矩形状あるいは長円形状（トラック形状）などの開口部を備えており、該開口部内に画素電極３０が露出している。画素隔壁層１２は、酸化シリコンや窒化シリコン等の無機絶縁材料で形成されており、開口部の位置に対応するマスクを介したエッチング等の公知の方法で形成することができる。
【００４１】
画素隔壁層１２上には、画素電極３０の周囲を囲むように共通隔壁層１４が形成されている。共通隔壁層１４は、断面形状が順テーパ状に形成されており、共通隔壁層１４で囲まれた空間は、下部よりも上部が広く開口している。共通隔壁層１４は、例えば光硬化性のアクリル樹脂やポリイミド樹脂等で形成される。
【００４２】
共通隔壁層１４に囲まれた領域の底面に露出した面（ここでは画素電極３０と画素隔壁層１２の一部）には、発光部４０が形成されている。発光部４０は、画素電極３０からの正孔の注入を容易にする正孔注入層４２と、正孔注入層４２からの正孔の移動を促す正孔輸送層４４と、有機発光層４６とを備えており、画素電極３０上にこの順に積層されている。
【００４３】
正孔注入層４２は、画素電極３０からの正孔の注入を容易にする電荷移動層として機能する。正孔注入層４２の形成材料は、通常知られた材料を用いる事ができる。本実施形態ではＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用いる。
【００４４】
正孔注入層４２の上には、共通隔壁層１４の側壁に当接して正孔輸送層４４が形成される。正孔輸送層４４の形成材料としては、例えば、下記の化学式１で示されるＡＤＳ２５９ＢＥ（American Dye Source社製、商品名）を用いることが出来る。
【００４５】
【化１】
【００４６】
正孔輸送層４４の上には、共通隔壁層１４の側壁に当接して有機発光層４６が形成されている。有機発光層４６の形成材料としては、通常知られた材料を用いる事ができ、必要とする色光に発色する形成材料を用いることで、異なる色光を射出する発光素子とすることができる。
【００４７】
本実施形態では、有機発光層４６の形成材料として、化学式２で示される赤色発光高分子材料ＡＤＳ１１１ＲＥ（American Dye Source社製、商品名）を用いることで、赤色の色光を射出する有機発光層４６Ｒを形成する。同様に、化学式３で示される緑色発光高分子材料ＡＤＳ１０９ＧＥ（同社製、商品名）を用いることで、緑色の色光を射出する有機発光層４６Ｇを、化学式４で示される青色発光高分子材料ＡＤＳ１３６ＢＥ（同社製、商品名）を用いることで、青色の色光を射出する有機発光層４６Ｂ、をそれぞれ形成し、フルカラー表示を可能としている。
【００４８】
【化２】
【００４９】
【化３】
【００５０】
【化４】
【００５１】
有機発光層４６の上には、共通隔壁層１４の頂面および側壁を覆って陰極５０が形成されている。陰極５０は、共通隔壁層１４の頂面及び側壁を覆って有機発光層４６の上面の全面を覆う電子注入層５２Ａと、電子注入層５２Ａの表面全面を覆う陰極層５６と、陰極層５６上に設けられた共振層５８と、を備えている。
【００５２】
電子注入層５２Ａは、陰極層５６から有機発光層４６へ良好な電子注入を行うために設けられている。電子注入層５２Ａの膜厚は、透明性の確保、及び良好な電子注入性の実現を考慮すると、１０ｎｍ以下であることが好適である。本実施形態の電子注入層５２Ａの厚みは５ｎｍである。電子注入層５２Ａの構成については、後に詳述する。
【００５３】
電子注入層５２Ａの上には、電子注入層５２Ａの表面全面を覆って陰極層５６が形成されている。陰極層５６は、３．５ｅＶ以上４．２ｅＶ未満の仕事関数を有する第２金属材料と、４．２ｅＶ以上の仕事関数を有する第３金属材料とを用い、真空共蒸着にて形成された合金層である。第２金属材料としては、Ｍｇ，Ｓｃ，Ｍｎ，Ｉｎ，Ｚｒ，Ａｓを挙げることができ、第３金属材料としては、Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｕを挙げることができる。陰極層５６は、不図示の陰極取り出し端子へとつながる陰極コンタクト部へ接続されている。本実施形態では、第２金属材料としてＭｇを用い、第３金属材料としてＡｇを用いる。
【００５４】
陰極層５６の膜厚は、透明性の確保、及び良好な面方向の導電性の確保（低いシート抵抗値）を考慮すると、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下程度が好適であり、陰極５０の膜厚が２０ｎｍ以下となるような厚みを選択する。本実施形態の陰極層５６は、５ｎｍの膜厚となっている。本実施形態では、ＭｇとＡｇとの共蒸着比率を体積比で１０：１として形成した。
【００５５】
また、陰極層５６は、第２金属材料と第３金属材料との合金層であることで、第３金属材料単体の場合よりも低い仕事関数と、第３金属材料の性質に由来する水分や酸素に対する高い安定性とを兼ね備える層となっている。
【００５６】
陰極層５６の上には、第３金属材料を形成材料とする共振層５８が設けられている。本実施形態ではＡｇを用いて形成する。共振層５８は、有機発光層４６から発せられた光の一部を反射する半透過膜である。共振層５８が光反射層２０との間で光を共振させる光共振構造を構成することで、有機ＥＬ素子６０からは、光反射層２０と共振層５８との間の光学的距離に対応した共振波長の条件を満たす光のみが増幅されて取り出され、良好な表示が可能となる構成となっている。また、共振層５８は、陰極５０の一部を構成しており、陰極５０のシート抵抗値を下げる機能も有している。本実施形態の共振層５８は、５ｎｍの膜厚を有している。
【００５７】
陰極５０が上述の電子注入層５２Ａ、陰極層５６、共振層５８の積層構造であることで、有機発光層４６への良好な電子注入と、トップエミッションに必要な陰極５０の十分な光透過性と、水分や酸素に対して活性な電子注入層５２Ａの保護と、を同時に実現することができる。また、陰極５０のシート抵抗を十分に低くすることができるため、発光ムラも低減することができる。
【００５８】
陰極５０の上には、不図示のＳｉＯｘＮｙなどの無機膜を形成し、更に無機膜の上にはエポキシ樹脂を介してガラス基板を貼り合わせる、所謂、固体封止構造を備えるものとすると良い。
【００５９】
図２は、電子注入層５２Ａの構成を説明するための模式図である。図２（ａ）は、有機発光層４６から共振層５８までの積層構造を示す概略断面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す有機発光層４６側から、有機発光層４６と電子注入層５２Ａとの界面における電子注入層５２Ａを眺めた場合の模式図である。
【００６０】
図２（ａ）に示すように、電子注入層５２Ａは、有機発光層４６側に形成される第１注入層５２ａと、第１注入層５２ａ上に形成される第２注入層５２ｂと、を有している。第１注入層５２ａおよび第２注入層５２ｂは、アルカリ金属または仕事関数が２．９ｅＶ以下のアルカリ土類金属（第１金属材料）を用い真空蒸着して形成する。第１金属材料としては、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａを挙げることができる。なお、赤色の色光を射出可能な有機発光層、緑色の色光を射出可能な有機発光層、青色の色光を射出可能な有機発光層の３つの有機発光層のＬＵＭＯレベルがそれぞれ大きく異なる場合には、第１金属材料から選ばれる第５注入層を、第２注入層５２ｂの上に配置してもよい。
【００６１】
本実施形態では第１注入層５２ａの形成材料としてＢａ（仕事関数：２．７）を、第２注入層５２ｂの形成材料としてＣａ（仕事関数：２．８７）を用いる。このように、より下層に形成される第１注入層５２ａの形成材料に、相対的に仕事関数が小さい（即ち、酸素や水分に対して活性な）Ｂａを用い、上層に形成される第２注入層５２ｂの形成材料に相対的に仕事関数が大きいＣａを用いることで、第１注入層５２ａが第２注入層５２ｂにより保護される構成となり、第１注入層５２ａの劣化が抑制されて寿命特性が向上する。
【００６２】
第１注入層５２ａおよび第２注入層５２ｂの膜厚は、透明性の確保、及び良好な電子注入性の実現を考慮すると、０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下であることが好適である。本実施形態の第１注入層５２ａおよび第２注入層５２ｂの膜厚は、各々５ｎｍである。
【００６３】
図２（ｂ）に示すように、上述のような非常に薄い膜厚の第１注入層５２ａは、有機発光層の表面を完全に覆って成膜することができず、開口部５２ｘを形成して成膜される。開口部５２ｘからは、下地面である不図示の有機発光層が露出し、第１注入層５２ａ上に形成される第２注入層５２ｂは、開口部５２ｘを介して有機発光層に接する。即ち、有機発光層には、第１注入層５２ａと第２注入層５２ｂとが接しており、それぞれいずれかの注入層を介して有機発光層への電子注入が行われる。なお、上述したように第２注入層５２ｂの上に第５注入層を配置する場合は、第２注入層５２ｂも第１注入層５２ａと同様に開口部５２ｘを有するように非常に薄い膜厚とするのが良い。これによれば第５注入層は第１、第２注入層にそれぞれ形成された開口部５２ｘを介して、下地面である有機発光層と接触することが可能となる。
本実施形態の有機ＥＬ装置は、以上のような構成となっている。
【００６４】
次に、図３を用いて、本実施形態の有機ＥＬ装置１の製造方法を、電子注入極５２の形成工程を中心にして説明する。図では、蒸着装置１００Ａを用い、電子注入極５２の積層構造を形成する様子を示している。蒸着装置１００Ａは、通常知られたものを用いる事ができ、密閉可能に形成され内部が減圧可能なチャンバ１００と、第１の蒸着材料１１１が入った第１坩堝１０１、第２の蒸着材料１１２が入った第２坩堝１０２を有している。本実施形態では、第１の蒸着材料１１１としてＢａを用い、第２の蒸着材料１１２としてＣａを用いた。
【００６５】
図３（ａ）に示すように、有機発光層４６まで形成した製造中の有機ＥＬ装置をチャンバ１００の内部に配置する。そして、チャンバ１００内を減圧し、第１の蒸着材料１１１を収容した第１坩堝１０１、第２の蒸着材料１１２を収容した第２坩堝１０２を不図示の加熱装置で加熱して、蒸発する第１，第２の蒸着材料を用いて有機発光層４６を覆う第１注入層５２ａを形成する。
【００６６】
この時、第１注入層５２ａの膜厚は５ｎｍとなっている。上述のように、このように非常に薄い膜厚の第１注入層５２ａは、有機発光層４６の表面を完全に覆って成膜することができず、所々に開口部５２ｘを形成して成膜される。
【００６７】
次いで、図３（ｂ）に示すように、第１注入層５２ａの膜厚が所定の膜厚に達すると、第１坩堝１０１のシャッタを閉めて第１の蒸着材料１１１の蒸着を停止する。そして、第２の蒸着材料１１２を蒸着して、第２注入層５２ｂを形成する。第２注入層５２ｂは、開口部５２ｘを介して有機発光層４６と接して形成される。このようにして、本実施形態の有機ＥＬ装置が備える電子注入極５２を形成する。
その後、通常知られた方法により陰極構造を形成し、本実施形態の有機ＥＬ装置１を製造する。
【００６８】
以上のような構成の有機ＥＬ装置１によれば、互いに異なる有機発光層４６Ｒ，４６Ｇ，４６Ｂに接する第１注入層５２ａおよび第２注入層５２ｂのうち、該有機発光層のＬＵＭＯレベルとのエネルギー障壁が小さい注入層を介して、良好に電子注入を行うことができる。したがって、有機発光層の形成材料間でのエネルギー障壁差に起因する発光ムラを低減し、高品質な表示を実現する有機ＥＬ装置１とすることができる。
【００６９】
なお、本実施形態においては、複数の有機ＥＬ素子６０に共通する共振層５８を設けることとしたが、共振層５８を有機ＥＬ素子６０ごとにパターニングして設け、有機ＥＬ素子６０が発する色に応じて共振層５８の厚みを変化させて、光共振構造を構成することとしても良い。同様に有機ＥＬ素子６０が発する色に応じて光反射層２０の厚みを変化させて光共振構造を構成することも可能である。
【００７０】
また、本実施形態においては、電子注入層５２Ａを第１注入層５２ａと第２注入層５２ｂとをそれぞれ１層ずつ設けることとしたが、これら第１注入層５２ａおよび第２注入層５２ｂは、それぞれ複数層積層することとしても構わない。例えば、第１注入層５２ａと第２注入層５２ｂとが非常に薄い膜厚であり、それぞれを１層ずつ積層しただけでは、有機発光層４６の表面を覆いきらない場合、交互に繰り返し形成し、それぞれの層が交互に複数層積層する電子注入層５２Ａとしても構わない。
【００７１】
また、本実施形態においては、第１注入層５２ａおよび第２注入層５２ｂの形成材料として、それぞれ第１金属材料であるＢａ，Ｃａを用いたが、第１金属材料の無機塩を用いることで、電子注入層をより安定なものとし、素子寿命を長くすることもできる。セシウム（Ｃｓ）のように、大気中での取り扱いが難しい低仕事関数の金属材料の無機塩を用いると、蒸着材料として用いる金属塩は大気中で安定であるために取り扱いが容易であり、高い電子注入性の実現と作業性の向上とを両立することができる。
【００７２】
また、本実施形態においては、有機ＥＬ装置１はトップエミッション方式であることとしたが、有機発光層４６で生じる光が、基板１０Ａ側へ射出されるボトムエミッション方式を採用することとしても構わない。その場合には、光反射層２０を廃し光透過性を有する基板１０Ａを用いるといった、ボトムエミッション方式に応じた設計変更を行う。
【００７３】
［第２実施形態］
図４は、本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ装置２の説明図であり、図３に対応する図である。本実施形態の有機ＥＬ装置２は、第１実施形態の有機ＥＬ装置１と一部共通している。異なるのは、電子注入層５２Ｂが有する第１注入層５２ａと第２注入層５２ｂとの間に、２種の第１金属材料の合金層である第３注入層５２ｃを備えることである。したがって、本実施形態において第１実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７４】
図４（ａ）に示す第３注入層５２ｃは、２種の第１金属材料を用い真空共蒸着にて形成された合金層である。本実施形態では、第３注入層５２ｃの形成材料として、第１注入層５２ａの形成材料と同じであるＢａと、第２注入層５２ｂの形成材料と同じであるＣａと、を用いる。
【００７５】
第３注入層５２ｃを構成するＢａとＣａとの共蒸着比率は、特に限定するものではないが、第３注入層５２ｃの仕事関数の値が、第１注入層５２ａおよび第２注入層５２ｂの間の仕事関数値を示す共蒸着比率であることが望ましい。第２注入層５２ｂから第１注入層５２ａへの良好な電子注入を実現するために、本実施形態では体積比で１：１とした。このような共蒸着比率を備える第３注入層５２ｃを配置することで、第１注入層５２ａと第２注入層５２ｂとの仕事関数差を緩和し、第２注入層５２ｂから第１注入層５２ａへ良好な電子注入を行うことができる。
【００７６】
図４（ｂ）に示すように、第１注入層５２ａには、下地面である有機発光層４６が露出した開口部５２ｘが形成されており、第１注入層５２ａ上に形成される第３注入層５２ｃが、開口部５２ｘを介して有機発光層４６に接することとなる。即ち、有機発光層４６には、第１注入層５２ａと第３注入層５２ｃとが接しており、それぞれいずれかの注入層を介して有機発光層４６への電子注入が行われる。
本実施形態の有機ＥＬ装置２は、以上のような構成となっている。
【００７７】
以上のような構成の有機ＥＬ装置２では、第３注入層５２ｃが、第１注入層５２ａと第２注入層５２ｂとの仕事関数差に起因するエネルギー障壁を緩和するため、良好な電子注入を行うことができ、良好な発光効率を実現することができる。
【００７８】
また、本実施形態では、第３注入層５２ｃの形成材料に、第１注入層５２ａおよび第２注入層５２ｂに共通する金属材料を用いているため、各層間の親和性が良く、良好な電子注入を実現する層構造を備えた陰極５０とすることができる。また、電子注入層５２Ｂの各層の形成材料が共通するため、用いる形成材料を減らすことができる。
【００７９】
なお、本実施形態では、第３注入層５２ｃの形成材料は第１注入層５２ａの形成材料および第２注入層５２ｂの形成材料と同じ金属材料を用いることとしたが、これに限らない。例えば、一方の注入層とのみ形成材料を共通する事としても良く、また、いずれの注入層とも異なる第１金属材料を用いる事としても良い。
【００８０】
また、本実施形態では、第１注入層５２ａと第２注入層５２ｂの間に第３注入層５２ｃを設けているが、第２注入層５２ｂ上に第５注入層が形成されている場合には、第２注入層５２ｂと第５注入層との間に、２種の第１金属材料の合金層である第６注入層を備えてもよい。このとき第６注入層の材料としては、第２注入層５２ｂの形成材料と同じ材料と第５注入層の形成材料と同じ材料との２種の金属材料を用いてもよい。
【００８１】
［第３実施形態］
図５は、本発明の第３実施形態に係る有機ＥＬ装置３の説明図であり、図２（ａ）に対応する図である。本実施形態の有機ＥＬ装置３は、第１実施形態の有機ＥＬ装置１と一部共通している。異なるのは、電子注入層５２Ｃが有する第２注入層５２ｂと陰極層５６との間に、第１金属材料と第２金属材料との合金層である第４注入層５２ｄを備えることである。したがって、本実施形態において第１実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００８２】
第４注入層５２ｄは、第１金属材料と第２金属材料とを用い、真空共蒸着にて形成された合金層である。本実施形態では、第４注入層５２ｄの形成材料に用いる第１金属材料は、第２注入層５２ｂの形成材料である第１金属材料と同じくＣａであり、第２金属材料は、陰極層５６の形成材料である第２金属材料と同じくＭｇである。
【００８３】
第４注入層５２ｄのＣａとＭｇとの共蒸着比率は特に限定するものではないが、陰極層５６から第２注入層５２ｂへの良好な電子注入を実現するために、第４注入層５２ｄの仕事関数の値が、第２注入層５２ｂおよび陰極層５６の間の仕事関数値を示す共蒸着比率であることが望ましい。本実施形態では体積比でＣａ：Ｍｇ＝１：１０とした。このような共蒸着比率を備える第４注入層５２ｄを配置することで、第２注入層５２ｂと陰極層５６との仕事関数差を緩和し、良好な電子注入を行うことができる。
【００８４】
以上の様な構成の有機ＥＬ装置３では、第２注入層５２ｄと陰極層５６との間に第４注入層５２ｄを配置することで、第２注入層５２ｄと陰極層５６との仕事関数差を緩和し、良好な電子注入を行うことができる。
【００８５】
また、本実施形態では、第４注入層５２ｄを構成する金属材料が、第２注入層５２ｂおよび陰極層５６を構成する金属材料を同じ材料から形成されているため、各層間の親和性が良く、良好な電子注入を実現する層構造を備えた陰極５０とすることができる。また、必要とする形成材料を少なくすることができ、連続して各層を形成することができる。
【００８６】
なお、本実施形態では、第４注入層５２ｄの形成材料は第２注入層５２ｂの形成材料および陰極層５６の形成材料と同じ金属材料を用いることとしたが、これに限らない。例えば、一方の陰極層とのみ形成材料を共通する事としても良く、また、いずれの陰極層とも異なる金属材料を用いる事としても良い。
【００８７】
また、本実施形態では、第４注入層５２ｄは第１金属材料と第２金属材料との合金層であることとしたが、第４注入層５２ｄは、第１金属材料と第２金属材料と第３金属材料との合金層であることとしても良い。
【００８８】
例えば、このような第４注入層５２ｄの形成材料に用いる第１金属材料は、第２注入層５２ｂの形成材料と同じくＣａであり、第４注入層５２ｄの形成材料に用いる第２金属材料は、陰極層５６の形成材料と同じくＭｇであり、第３金属材料は、陰極層５６の形成材料と同じくＡｇである。第４注入層５２ｄの共蒸着比率は、体積比でＣａ：Ｍｇ：Ａｇ＝１：１０：１とすることを例示することができる。
【００８９】
このような第４注入層５２ｄは、水分や酸素に対して安定な第３金属材料との合金層であり、水分や酸素に対して安定である。そのため、安定性が良く信頼性が高い有機ＥＬ装置３とすることができる。
【００９０】
［電子機器］
次に、本発明の電子機器の実施形態について説明する。図６は、本発明の有機ＥＬ装置を用いた電子機器の一例を示す斜視図である。図６に示す携帯電話（電子機器）１３００は、本発明の有機ＥＬ装置を小サイズの表示部１３０１として備え、複数の操作ボタン１３０２、受話口１３０３、及び送話口１３０４を備えて構成されている。これにより、本発明の有機ＥＬ装置により構成された、発光ムラのない表示部を具備した携帯電話１３００を提供することができる。
【００９１】
上記各実施の形態の有機ＥＬ装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、プロジェクタ、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、テレビジョン受像機、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができる。かかる構成とすることで、表示品質が高く、信頼性に優れた表示部を備えた電子機器を提供できる。
【００９２】
更には、上記各実施の形態の有機ＥＬ装置をラインヘッドとして用いることができ、該ラインヘッドを光源として備えた画像形成装置（光プリンタ）として好適に用いることができる。このようにすると、発光ムラが無く信頼性に優れた光プリンタとすることができる。
【００９３】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【００９４】
１，２，３…有機ＥＬ装置（有機エレクトロルミネッセンス装置）、２０…光反射層、３０…画素電極（陽極）、４６，４６Ｒ，４６Ｇ，４６Ｂ…有機発光層、５０…陰極、５２，５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ…電子注入層、５２ａ…第１注入層、５２ｂ…第２注入層、５２ｃ…第３注入層、５２ｄ…第４注入層、５２ｘ…開口部、５６…陰極層、５８…共振層、６０，６０Ｒ，６０Ｇ，６０Ｂ…有機ＥＬ素子（発光素子）、１３００…携帯電話（電子機器）、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極との間に有機発光層を挟持してなる複数の発光素子を備え、前記複数の発光素子は第１の色を発光する第１発光素子と、前記第１の色とは異なる第２の色を発光する第２発光素子とを有する有機エレクトロルミネッセンス装置であって、
前記陰極は、前記有機発光層と接して配置された電子注入層と、該電子注入層の前記有機発光層とは反対側に配置された陰極層と、を備え、
前記電子注入層は、アルカリ金属または仕事関数が２．９ｅＶ以下のアルカリ土類金属である第１金属材料から選ばれる形成材料を含む第１注入層と、前記第１金属材料から選ばれ前記第１注入層と異なる形成材料を含む第２注入層と、が積層し、
前記第１注入層は、前記有機発光層と接すると共に、前記有機発光層を露出する複数の開口部を有して設けられ、該複数の開口部を介して前記第２注入層が前記有機発光層と接していることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項２】
前記第２注入層の形成材料は、前記第１注入層の形成材料よりも仕事関数が大きいことを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項３】
前記第１注入層と前記第２注入層との間に、前記第１金属材料から選ばれる２種の形成材料を含む合金層である第３注入層を有し、
前記第３注入層の形成材料は、前記第１注入層の形成材料の仕事関数と、前記第２注入層の形成材料の仕事関数と、の間の仕事関数を有することを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項４】
前記第３注入層の形成材料は、前記第１注入層およびまたは前記第２注入層の形成材料を含むことを特徴とする請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項５】
前記第１注入層およびまたは前記第２注入層の形成材料は、前記第１金属材料を陽イオンとする無機塩を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項６】
前記陰極層は、仕事関数が３．５ｅＶ以上４．２ｅＶ未満である第２金属材料から選ばれる形成材料と、仕事関数が４．２ｅＶ以上である第３金属材料から選ばれる形成材料と、の合金層であり、
前記第２注入層と前記陰極層との間に、前記第１金属材料から選ばれる形成材料と、前記第２金属材料から選ばれる形成材料と、を含む合金層である第４注入層を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項７】
前記第４注入層は、前記第３金属材料から選ばれる形成材料を含む合金層であることを特徴とする請求項６に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項８】
前記第４注入層を構成する金属材料は、前記第２注入層およびまたは前記陰極層を構成する金属材料を含むことを特徴とする請求項６または７に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項９】
前記陰極は、前記陰極層の前記電子注入層とは反対側に、仕事関数が４．２ｅＶ以上である第３金属材料から選ばれる形成材料からなる共振層を有し、
前記陽極は光透過性を有するとともに、前記陰極は半透過反射性を有し、前記陽極を挟んで前記有機発光層の反対側には光反射層が配置され、前記光反射層と前記陰極との間で、前記有機発光層から射出された光を共振させる光共振器構造が構成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項１０】
前記第２金属材料は、Ｍｇ，Ｓｃ，Ｍｎ，Ｉｎ，Ｚｒ，Ａｓの中から選ばれることを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項１１】
前記第３金属材料は、Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｕの中から選ばれることを特徴とする請求項６から１０のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項１２】
前記第１金属材料は、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａの中から選ばれることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項１３】
陽極と陰極との間に、有機発光層を挟持してなる複数の発光素子を備え、前記複数の発光素子は第１の色を発光する第１発光素子と、前記第１の色とは異なる第２の色を発光する第２発光素子とを有し、前記陰極として、前記有機発光層と接して配置された電子注入層と、該電子注入層の前記有機発光層とは反対側に配置された陰極層と、を有する有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、
前記電子注入層は、アルカリ金属もしくは仕事関数が２．９ｅＶ以下のアルカリ土類金属である金属材料、または該金属材料の無機塩を形成材料として含む第１注入層および第２注入層を有し、
前記金属材料または該金属材料の無機塩を膜厚０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下で蒸着し第１注入層を形成する工程と、
前記金属材料または該金属材料の無機塩であって、前記第１注入層と異なる形成材料を前記第１注入層上に蒸着し、第２注入層を形成する工程と、を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項１４】
前記第１注入層の形成材料およびまたは前記第２注入層の形成材料は、Ｃｓの無機塩であることを特徴とする請求項１３に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１から１２のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１】
陽極と陰極との間に有機発光層を挟持してなる複数の発光素子を備え、前記複数の発光素子は第１の色を発光する第１発光素子と、前記第１の色とは異なる第２の色を発光する第２発光素子とを有する有機エレクトロルミネッセンス装置であって、
前記陰極は、前記有機発光層と接して配置された電子注入層と、該電子注入層の前記有機発光層とは反対側に配置された陰極層と、を備え、
前記電子注入層は、アルカリ金属または仕事関数が２．９ｅＶ以下のアルカリ土類金属である第１金属材料から選ばれる形成材料を含む第１注入層と、前記第１金属材料から選ばれ前記第１注入層と異なる形成材料を含む第２注入層と、が積層し、
前記第１注入層は、前記有機発光層と接すると共に、前記有機発光層を露出する複数の開口部を有して設けられ、該複数の開口部を介して前記第２注入層が前記有機発光層と接していることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項２】
前記第２注入層の形成材料は、前記第１注入層の形成材料よりも仕事関数が大きいことを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項３】
前記第１注入層と前記第２注入層との間に、前記第１金属材料から選ばれる２種の形成材料を含む合金層である第３注入層を有し、
前記第３注入層の形成材料は、前記第１注入層の形成材料の仕事関数と、前記第２注入層の形成材料の仕事関数と、の間の仕事関数を有することを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項４】
前記第３注入層の形成材料は、前記第１注入層およびまたは前記第２注入層の形成材料を含むことを特徴とする請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項５】
前記第１注入層およびまたは前記第２注入層の形成材料は、前記第１金属材料を陽イオンとする無機塩を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項６】
前記陰極層は、仕事関数が３．５ｅＶ以上４．２ｅＶ未満である第２金属材料から選ばれる形成材料と、仕事関数が４．２ｅＶ以上である第３金属材料から選ばれる形成材料と、の合金層であり、
前記第２注入層と前記陰極層との間に、前記第１金属材料から選ばれる形成材料と、前記第２金属材料から選ばれる形成材料と、を含む合金層である第４注入層を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項７】
前記第４注入層は、前記第３金属材料から選ばれる形成材料を含む合金層であることを特徴とする請求項６に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項８】
前記第４注入層を構成する金属材料は、前記第２注入層およびまたは前記陰極層を構成する金属材料を含むことを特徴とする請求項６または７に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項９】
前記陰極は、前記陰極層の前記電子注入層とは反対側に、仕事関数が４．２ｅＶ以上である第３金属材料から選ばれる形成材料からなる共振層を有し、
前記陽極は光透過性を有するとともに、前記陰極は半透過反射性を有し、前記陽極を挟んで前記有機発光層の反対側には光反射層が配置され、前記光反射層と前記陰極との間で、前記有機発光層から射出された光を共振させる光共振器構造が構成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項１０】
前記第２金属材料は、Ｍｇ，Ｓｃ，Ｍｎ，Ｉｎ，Ｚｒ，Ａｓの中から選ばれることを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項１１】
前記第３金属材料は、Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｕの中から選ばれることを特徴とする請求項６から１０のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項１２】
前記第１金属材料は、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａの中から選ばれることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項１３】
陽極と陰極との間に、有機発光層を挟持してなる複数の発光素子を備え、前記複数の発光素子は第１の色を発光する第１発光素子と、前記第１の色とは異なる第２の色を発光する第２発光素子とを有し、前記陰極として、前記有機発光層と接して配置された電子注入層と、該電子注入層の前記有機発光層とは反対側に配置された陰極層と、を有する有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、
前記電子注入層は、アルカリ金属もしくは仕事関数が２．９ｅＶ以下のアルカリ土類金属である金属材料、または該金属材料の無機塩を形成材料として含む第１注入層および第２注入層を有し、
前記金属材料または該金属材料の無機塩を膜厚０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下で蒸着し第１注入層を形成する工程と、
前記金属材料または該金属材料の無機塩であって、前記第１注入層と異なる形成材料を前記第１注入層上に蒸着し、第２注入層を形成する工程と、を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項１４】
前記第１注入層の形成材料およびまたは前記第２注入層の形成材料は、Ｃｓの無機塩であることを特徴とする請求項１３に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１から１２のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えることを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１８２６３３（Ｐ２０１０−１８２６３３Ａ）
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７４７２（Ｐ２００９−２７４７２）
【出願日】平成２１年２月９日（２００９．２．９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月９日（２００９．２．９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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