有機ＥＬ素子及び有機ＥＬ表示装置
【課題】駆動電圧のより低い有機ＥＬ素子を提供すること。
【解決手段】有機ＥＬ素子は、第１の電極層と、前記第１の電極層に接し電子を輸送する第１の電子注入層と、有機発光膜を含むとともに電子及びホールを輸送する第１の電子ホール輸送層と、前記第１の電子注入層と第１の電子ホール輸送層との間にあり、前記第１の電子注入層および前記第１の電子ホール輸送層に接するとともに前記第１の電子ホール輸送層から電子を取込む第１のホール注入層と、前記第１の電子ホール輸送層に接し電子又はホールをブロックするブロッキング層と、を含む。
【解決手段】有機ＥＬ素子は、第１の電極層と、前記第１の電極層に接し電子を輸送する第１の電子注入層と、有機発光膜を含むとともに電子及びホールを輸送する第１の電子ホール輸送層と、前記第１の電子注入層と第１の電子ホール輸送層との間にあり、前記第１の電子注入層および前記第１の電子ホール輸送層に接するとともに前記第１の電子ホール輸送層から電子を取込む第１のホール注入層と、前記第１の電子ホール輸送層に接し電子又はホールをブロックするブロッキング層と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機ＥＬ素子及び有機ＥＬ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子はＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）とも呼ばれることからもわかるように、ダイオード特性を示す。しかしながら、有機ＥＬ素子においては、その素子にかける電圧がある極性の場合には発光し、反対の極性の場合には発光しないが電流が流れる構成を有する有機ＥＬ素子も開発されている。
【０００３】
上記特性をもつ構成を有する有機ＥＬ素子としては、例えば２色発光の有機ＥＬ素子がある。特許文献１には２色発光の有機ＥＬ素子が開示されている。特許文献１に示されている有機ＥＬ素子は、下部電極膜、下部キャリア輸送層、下部発光領域および上部発光領域を含む発光層、上部キャリア輸送層、上部電極の順に積層されている。この有機ＥＬ素子の下部電極、下部キャリア輸送層および発光層の下部発光領域（あるいは上部電極、上部キャリア輸送層および発光層の上部発光領域）に着目すると、電極間にある極性の電圧をかけると、下部発光領域（上部発光領域）が発光し、反対の極性では、下部発光領域（上部発光領域）は発光しないが電流を流している。上述の構成を二つ組み合わせることで、２色発光素子を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２５５９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ある極性で発光し、反対の極性では発光しないが電流が流れる構成を有する有機ＥＬ素子は駆動電圧が高いという問題があった。そうすると、例えば消費電力の点や、素子の寿命の点などで不都合が生じる。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、駆動電圧のより低い有機ＥＬ素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本出願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下
の通りである。
【０００８】
本発明にかかる有機ＥＬ素子は、第１の電極層と、前記第１の電極層に接し電子を輸送する第１の電子注入層と、有機発光膜を含むとともに電子及びホールを輸送する第１の電子ホール輸送層と、前記第１の電子注入層と第１の電子ホール輸送層との間にあり、前記第１の電子注入層および前記第１の電子ホール輸送層に接するとともに前記第１の電子ホール輸送層から電子を取込む第１のホール注入層と、前記第１の電子ホール輸送層に接し電子又はホールをブロックするブロッキング層と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の一態様では、前記第１の電子ホール輸送層は、電子輸送性の材料とホール輸送性の材料とを含み、前記ブロッキング層は電子を透過させなくてもよい。
【００１０】
また、本発明の一態様では、前記第１の電子ホール輸送層は、前記第１の電子ホール輸送層は、ホール輸送性の材料と電子輸送性の材料とを含み、前記ブロッキング層はホールを透過させなくてもよい。
【００１１】
また、本発明の一態様では、前記第１のホール注入層は前記第１の電子ホール輸送層に対し、電圧が高い場合はホール注入を行い、電圧が低い場合にはトンネル効果により電子を輸送してもよい。
【００１２】
また、本発明の一態様では、前記ブロッキング層に接し、有機発光膜を含むとともに電子及びホールを輸送する第２の電子ホール輸送層と、前記第２の電子ホール輸送層に接するとともに前記第２の電子ホール輸送層から電子を取込む第２のホール注入層と、前記第２のホール注入層に接する第２の電子注入層と、前記第２の電子注入層に接する第２の電極層と、をさらに含んでもよい。
【００１３】
また、本発明の一態様では、前記第１の電子ホール輸送層および前記第２の電子ホール輸送層は、電子輸送性の材料とホール輸送性の材料とを含み、前記ブロッキング層は電子を透過させなくてもよい。
【００１４】
また、本発明の一態様では、前記第１の電子ホール輸送層および前記第２の電子ホール輸送層は、ホール輸送性の材料と電子輸送性の材料とを含み、前記ブロッキング層は電子を透過させなくてもよい。
【００１５】
また、本発明の一態様では、前記第１のホール注入層および前記第２のホール注入層は電子ホール輸送層に対し、電圧が高い場合はホール注入を行い、電圧が低い場合にはトンネル効果により電子を輸送してもよい。
【００１６】
本発明に係る有機ＥＬ表示装置は、電流方向を逆転しても発光する有機ＥＬ素子を用いて、ドット反転駆動することを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る有機ＥＬ表示装置は、電流方向を逆転しても発光する有機ＥＬ素子を用いて、ライン反転駆動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、駆動電圧のより低い有機ＥＬ素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を模式的に示す図である。
【図２】図１に示す有機ＥＬ素子の電圧を印加しない場合におけるエネルギー図である。
【図３】図１に示す有機ＥＬ素子の下部電極から上部電極に電流が流れるよう電圧を印加した場合におけるエネルギー図である。
【図４】図１に示す有機ＥＬ素子の上部電極から下部電極に電流が流れるよう電圧を印加した場合におけるエネルギー図である。
【図５】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子の他の例を模式的に示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の一例を示す断面図である。
【図７Ａ】有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ素子の下部発光層の平面配置の一例を示す図である。
【図７Ｂ】有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ素子の上部発光層の平面配置の一例を示す図である。
【図８Ａ】有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ素子の下部発光層の平面配置のもう一つの例を示す図である。
【図８Ｂ】有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ素子の上部発光層の平面配置のもう一つの例を示す図である。
【図９】有機ＥＬ表示装置の駆動回路の一例を示す回路図である。
【図１０】有機ＥＬ表示装置の駆動回路の他の例を示す回路図である。
【図１１Ａ】有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ素子の下部発光層の平面配置の他の例を示す図である。
【図１１Ｂ】有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ素子の上部発光層の平面配置の他の例を示す図である。
【図１２】図１１Ａおよび図１１Ｂに示す有機ＥＬ表示装置における発光パターンの例を示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ素子の層構成を模式的に示す図である。
【図１４Ａ】第２の実施形態に係る有機ＥＬ素子を用いた画素配列の例を示す図である。
【図１４Ｂ】２分の１フレームの発光状態を示す図である。
【図１４Ｃ】残りの２分の１フレームの発光状態を示す図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る照明装置の等価回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態の例について図面に基づき詳細に説明する。
【００２１】
図１は本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を模式的に示す図である。
【００２２】
図１に示す有機ＥＬ素子は、下部電極膜ＥＴＬと、下部電極膜ＥＴＬの上面と接する下部電子注入層ＥＩＬと、下部電子注入層ＥＩＬの上面と接する下部ホール注入層ＨＩＬと、下部ホール注入層ＨＩＬの上面と接する下部発光層ＥＭＬと、下部発光層ＥＭＬの上面と接するホールブロッキング層ＨＢＬと、ホールブロッキング層ＨＢＬの上面に接する上部発光層ＥＭＵと、上部発光層ＥＭＵの上面に接する上部ホール注入層ＨＩＵと、上部ホール注入層ＨＩＵの上面に接する電子注入層ＥＩＵと、電子注入層ＥＩＵの上面に接する上部電極膜ＥＴＵとからなり、下部電極膜ＥＴＬと上部電極膜ＥＴＵとの間に電圧が印加される。印加される電圧の極性は正負の２つのうちどちらも取り得るようになっている。また、この有機ＥＬ素子は、図示しない反射材料の上に形成されており、反射材料は、図示しないガラス基板上に形成されている。
【００２３】
図１の例において、下部発光層ＥＭＬは青色に発光する層であり、上部発光層ＥＭＵは赤色に発光する層である。しかし下部発光層ＥＭＬおよび上部発光層ＥＭＵにおける発光色の組み合わせはこれに限られることはなく、例えば上部発光層ＥＭＵが緑色に発光する層となっていてもよいし、下部発光層ＥＭＬが青色以外の色を発光する層であってもよい。以下では説明の容易のため、下部電子注入層ＥＩＬおよび上部電子注入層ＥＩＵをまとめて電子注入層と呼び、下部ホール注入層ＨＩＬおよび上部ホール注入層ＨＩＵをまとめてホール注入層と呼び、下部発光層ＥＭＬおよび上部発光層ＥＭＵをまとめて発光層と呼び、下部電極膜ＥＴＬおよび上部電極膜ＥＴＵをまとめて電極膜と呼ぶ。
【００２４】
電極膜は金属やＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩｎＺｎＯ（Indium Zinc Oxide）などの透明電極などからなり、外部の配線と接続されている。電子注入層はこの層に接する電極膜から電子を受取り、発光層にその電子を送り込む性質を有する。電子注入層は後述する電子輸送性の物質と電子供与性の物質とを共蒸着することで形成される。層厚は２０ｎｍ以上あれば機能するが、発光層から発する光と反射電極から反射した光とを干渉させることを考慮して膜厚を決定するとよい。また、隣接する上部電極膜ＥＴＵがスパッタ法により形成する場合などは、ダメージを回避するために６０ｎｍ程度の膜厚を確保する必要がある。
【００２５】
電子注入層に用いる電子輸送性の物質としては、アルカリ金属と共蒸着することにより電荷移動錯体化しやすいものであれば特に限定は無い。例えばトリス（８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（４-メチル-８-キノリノラート）アルミニウム、ビス（２-メチル−８−キノリノラート）−４−フェニルフェノラート−アルミニウム、ビス[２-[２-ヒドロキシフェニル]ベンゾオキサゾラート]亜鉛などの金属錯体や２−（４−ビフェニリル）−５−（４−tert−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、１，３−ビス[５−(ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル)−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル]ベンゼン等を用いてよい。
【００２６】
電子注入層に用いる電子供与性の物質としては、電子輸送性物質に対して電子供与性を示す材料であれば特に限定は無い。例えば、リチウム、セシウムなどのアルカリ金属、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属、さらには希土類金属等の金属類を用いてよい。また、上述の物質の酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物等から電子供与性を示す物質を選択して用いてもよい。
【００２７】
ホール注入層は例えば五酸化バナジウムなどの周りの物質を酸化させる、つまり周りの物質から電子を取込む性質をもつ物質で構成されており、発光層にホールを供給する。ホール注入層はトンネル効果によって電子を輸送する。そのためには膜厚は最大でも１０ｎｍ以下とする必要がある。トンネル効果を利用するため膜厚はできる限り薄い方が望ましいが、ホール注入層として機能するためには０．５ｎｍ以上望ましくは３ｎｍ程度必要である。従って、膜厚は０．５ｎｍ〜３ｎｍの間とするとよい。なお、本実施形態ではホール注入層には酸化性の強い五酸化バナジウムを用いたが、酸化モリブデン、酸化タングステンなどを用いてもよい。
【００２８】
発光層は、ホール注入層から供給されたホールとホールブロッキング層を超えてきた電子とを再結合させて発光させる役割を有する。また、発光層はホールも電子も輸送する性質を有するが、電子輸送性の物質とホール輸送性の物質とでは、電子輸送性の物質の方が多くなっており、全体としては電子輸送性が強い。具体的には電子輸送性のホスト材料にホール輸送性の材料を１０〜３０％混ぜ、さらに発光ドーパントとなる物質を３〜１０％混ぜたものを用いる。発光層の厚さはその機能を発揮するために２０ｎｍ以上必要であるが、具体的な厚さは反射電極からの光との干渉を考慮して決定するとよい。
【００２９】
発光層の材料としては、電子、ホールの輸送能力を有するホスト材料に、それらの再結合により蛍光もしくはりん光を発するドーパントを添加したもので共蒸着により発光層として形成できるものであれば特に限定は無い。
【００３０】
例えば、ホストとしてはトリス（８−キノリノラト）アルミニウム、ビス（８−キノリノラト）マグネシウム、ビス（ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリノラト）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウムオキシド、トリス（８−キノリノラト）インジウム、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム、８−キノリノラトリチウム、トリス（５−クロロ−８−キノリノラト）ガリウム、ビス（５−クロロ−８−キノリノラト）カルシウム、５，７−ジクロル−８−キノリノラトアルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−ヒドロキシキノリノラト）アルミニウム、ポリ［亜鉛（II）−ビス（８−ヒドロキシ−５−キノリニル）メタン］のような錯体、アントラセン誘導体、カルバゾール誘導体、等を用いてよい。
【００３１】
また、ドーパントとしてはホスト中で電子とホールを捉えて再結合させ発光するものであって、例えば青ではアントラセン、緑ではクマリン誘導体、赤ではピラン誘導体などの蛍光を発光する物質や、もしくはイリジウム錯体、ピリジナート誘導体などりん光を発する物質であってもよい。
【００３２】
ホールブロッキング層ＨＢＬは、電子を輸送するがホールを輸送しない性質を有する。ホールブロッキング層ＨＢＬが厚いと駆動電圧が上昇する一方、薄いとホールの動きを遮断できなくなる。具体的には１０ｎｍ程度〜２０ｎｍ程度が望ましい。２０ｎｍの厚さがあればホールの動きをほぼ完全にブロックすることができる。
【００３３】
ホールブロック層としては、電子注入層において電子輸送性の物質として挙げた材料のうちとくにＨＯＭＯのエネルギー準位が低いものを用いるとよい。
【００３４】
次に、導通および発光のメカニズムについて説明する。図２は、図１に示す有機ＥＬ素子の電圧を印加しない場合におけるエネルギー図である。本図は各層毎のエネルギーバンドを示している。本図の左右方向は各層の層厚と位置を示し、上下方向がエネルギーを示す。エネルギーバンドは、左から上部電極膜ＥＴＵ、電子注入層ＥＩＵ、上部ホール注入層ＨＩＵ、上部発光層ＥＭＵ、ホールブロッキング層ＨＢＬ、下部発光層ＥＭＬ、下部ホール注入層ＨＩＬ、下部電子注入層ＥＩＬ、下部電極膜ＥＴＬの順に示されている。上部電極膜ＥＴＵおよび下部電極膜ＥＴＬは導体であるため、そのフェルミ準位を線で示し、その他の各層は半導体であるため、価電子帯またはＨＯＭＯバンドの上限を下側の辺、導電帯またはＬＵＭＯバンドの下限を上側の辺とする四角形で表している。本図では、ホール注入層の導電帯の下限のエネルギー準位が隣接する発光層および電子注入層に比べて高いことがわかる。
【００３５】
図３は、図１に示す有機ＥＬ素子の下部電極膜ＥＴＬから上部電極膜ＥＴＵに電子が輸送されるよう電圧を印加した場合におけるエネルギー図である。この場合全体としてみれば、電子は上部電極膜ＥＴＵから下部電極膜ＥＴＬの方向に輸送される。上部電極膜ＥＴＵに負、下部電極膜ＥＴＬに正の電圧を印加すると、上部電極膜ＥＴＵの電子のポテンシャルは高まり、電子は電子注入層ＥＩＵの上部電極膜ＥＴＵ近傍にあるポテンシャル障壁をトンネルして上部電子注入層ＥＩＵに流れ込む。電子注入層ＥＩＵに流れ込んだ電子は、上部ホール注入層もトンネル効果により通過して上部発光層ＥＭＵに流れ込む。上部発光層ＥＭＵでは電子はＬＵＭＯに送り込まれ、一部は発光層ＥＭＵ中の発光ドーパントにトラップされながらもホールブロッキング層ＨＢＬに達する。
【００３６】
ホールブロッキング層ＨＢＬは電子をブロックしない性質を有するため、電子はそのまま通過し下部発光層ＥＭＬに達する。下部発光層ＥＭＬでは電子は発光ドーパントにトラップされる。一方、下部電極膜ＥＴＬの電圧によって下部電子注入層ＥＩＬのポテンシャルが下がる。それにより下部電子注入層ＥＩＬは下部ホール注入層ＨＩＬから電子を取込む。下部ホール注入層ＨＩＬにはホールが作られ、そのホールは、本来の特性により下部発光層ＥＭＬから電子を取込む分とあわせて下部発光層ＥＭＬに流れ込む。すると、下部発光層ＥＭＬにおいて電子とホールが結合し、下部発光層ＥＭＬが発光する。ここで、電子とホールとが結合するのは発光層内の発光ドーパント分子上である。なお、下部発光層ＥＭＬ中にあるホールの一部は電位差によりホールブロッキング層ＨＢＬまで到達するが、ホールブロッキング層ＨＢＬはホールを輸送しないため下部発光層ＥＭＬ中にとどまり、上部発光層ＥＭＵからホールブロッキング層ＨＢＬを越えてきた電子と結合し、下部発光層ＥＭＬが発光する。
【００３７】
ここで、ホール注入層は接する電子注入層側のポテンシャルが低い場合には効率的に下部発光層ＥＭＬにホールを供給している。また接する発光層のポテンシャルが低い場合にはトンネル効果によって電子を輸送している。
【００３８】
図４は、図１に示す有機ＥＬ素子の上部電極膜ＥＴＵから下部電極膜ＥＴＬに電流が流れるよう電圧を印加した場合におけるエネルギー図である。この場合全体としてみれば、電子は下部電極膜ＥＴＬから上部電極膜ＥＴＵの方向に輸送される。この有機ＥＬ素子は上下対称の順序で積層されているため、図３で説明したものと同様のメカニズムによって、上部発光層ＥＭＵが発光する。
【００３９】
ここで、ホール注入層と発光層との間にキャリア輸送層を設けても良い。キャリア輸送層を設けることで、ホール注入層がひきおこす酸化によって発光層が劣化することを抑制することができる。キャリア輸送層の厚さは１０〜２０ｎｍ程度でもよく、材質は電子輸送性の材料をベースに２０〜４０％程度のホール輸送性の材料を混ぜたものでよい。
【００４０】
ここで用いる電子輸送性の物質は、電子注入層に用いる電子輸送性の物質としてあげたものでよい。ホール輸送性の材料としては、例えば、テトラアリールベンジシン化合物（トリフェニルジアミン：ＴＰＤ）、芳香族三級アミン、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、アミノ基を有するオキサジアゾール誘導体、ポリチオフェン誘導体、銅フタロシアニン誘導体等を用いるとよい。
【００４１】
図５は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子の他の例を模式的に示す図である。図１との違いは、ホールブロッキング層ＨＢＬの代わりに電子ブロッキング層ＥＢＬを設けている点であり、発光層が全体としてホール輸送性を示す場合にはこの構成の方がよい。
【００４２】
図５に示す有機ＥＬ素子は、下部電極膜ＥＴＬと、下部電極膜ＥＴＬの上面と接する下部電子注入層ＥＩＬと、下部電子注入層ＥＩＬの上面と接する下部ホール注入層ＨＩＬと、下部ホール注入層ＨＩＬの上面と接する下部発光層ＥＭＬと、下部発光層ＥＭＬの上面と接する電子ブロッキング層ＥＢＬと、電子ブロッキング層ＥＢＬの上面に接する上部発光層ＥＭＵと、上部発光層ＥＭＵの上面に接する上部ホール注入層ＨＩＵと、上部ホール注入層ＨＩＵの上面に接する電子注入層ＥＩＵと、電子注入層ＥＩＵの上面に接する上部電極膜ＥＴＵとからなる。なお、下部発光層ＥＭＬは青色に発光する層であり、上部発光層ＥＭＵは緑色に発光する層である。
【００４３】
図１と同様に下部電極膜と上部電極膜との間に電圧が印加され、また、図示しない反射材料の上に形成されており、反射材料は図示しないガラス基板上に形成されている。
【００４４】
発光層は、電子輸送性の物質とホール輸送性の物質とでは、ホール輸送性の物質の方が多くなっており、全体としてはホール輸送性が強い。電子ブロッキング層は、ホールを輸送するが電子を輸送しない性質を有する。電子ブロッキング層の材料としては、キャリア輸送層の説明で挙げたホール輸送性の材料のうちとくにＬＵＭＯのエネルギー準位が高いものを用いるとよい。その他の層の構成は図１の例と同様である。
【００４５】
図５に示す有機ＥＬ素子において、上部電極膜ＥＴＵに負、下部電極膜ＥＴＬに正の電圧を印加した場合には、上部発光層ＥＭＵが発光する。図１の例と同様に電子は上部電極膜ＥＴＵから上部発光層ＥＭＵに送り込まれるが、その電子は電子ブロッキング層ＥＢＬによってブロッキングされる。一方で下部ホール注入層ＨＩＬから下部発光層ＥＭＬに供給されたホールが電子ブロッキング層を通過して上部発光層ＥＭＵに到達し、上部発光層ＥＭＵの発光ドーパント分子において電子とホールの再結合が起こるからである。また、反対の電圧を印加した場合には、下部発光層ＥＭＬが発光する。
【００４６】
なお、図５に示す有機ＥＬ素子を電子ブロッキング層ＥＢＬの中心、つまり上部発光層ＥＭＵに接する部分と下部発光層ＥＭＬに接する部分とで二つに分割し、間にＩＴＯの配線を設けても同様の性質を示す有機ＥＬ素子を作ることができる。
【００４７】
以下では上述の有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示装置について説明する。有機ＥＬ表示装置は、絶縁基板ＳＵＢ上に薄膜トランジスタＴＦＴや有機ＥＬ素子等が形成されたアレイ基板と、アレイ基板に対向し有機ＥＬ素子が外界と接することを防ぐ封止基板ＳＳを含む。なお、絶縁基板ＳＵＢはガラス基板である。アレイ基板上の表示領域には、画素回路がマトリクス状に並んでいる。アレイ基板の表示領域を覆うように封止基板ＳＳが設けられている。一つの画素回路は一つのサブ画素に対応する。有機ＥＬ表示装置の一つの画素はサブ画素の集合によって赤青緑の３種類の光を放つ必要があるが、一つのサブ画素が２色発光できるため、１画素を構成するサブ画素は３つとは限らない。この点は単色発光の有機ＥＬ素子を用いる場合と異なる。
【００４８】
図６は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の一例を示す断面図である。絶縁基板ＳＵＢ上には、２色発光の有機ＥＬ素子と薄膜トランジスタＴＦＴを含む画素回路が形成されている。薄膜トランジスタＴＦＴは、絶縁基板ＳＵＢ上に形成された半導体膜ＳＩと、その上方に絶縁膜を挟んで平面的に半導体膜ＳＩと重なるように形成されたゲート電極ＧＴと、半導体膜ＳＩの一端の上に設けられ、その一端と接するソース電極ＳＴと、ゲート電極ＧＴを挟んでソース電極ＳＴの反対側にある半導体膜ＳＩの他端の上に設けられ、その他端と接するドレイン電極とを有する。薄膜トランジスタＴＦＴおよび絶縁基板ＳＵＢおよび図示しない画素回路の配線の一部は、ソース電極ＳＴの上面とドレイン電極の上面を除き、層間絶縁膜ＭＩに覆われている。層間絶縁膜ＭＩの上には、上部絶縁膜ＰＡＳが形成されている。さらに上部絶縁膜ＰＡＳの上には、平坦化膜ＦＬが形成されている。平坦化膜ＦＬのうち、表示領域外にある領域の上には気密性を保持するための封止材ＳＭがあり、その上に封止基板ＳＳが設けられている。封止基板ＳＳはガラス材料によって形成されている。封止材ＳＭは例えばエポキシ系接着剤である。封止材ＳＭにより密閉封止することで、例えば電子注入層が水分によって劣化することを防ぐ。
【００４９】
平坦化膜ＦＬにおいて表示領域に対応する領域の上方には、複数の有機ＥＬ素子が並んで形成されている。平坦化膜ＦＬ上には有機ＥＬ素子ごとに反射電極ＲＭが形成されている。各反射電極ＲＭの上面には各有機ＥＬ素子の下部電極膜ＥＴＬが接し、下部電極膜ＥＴＬは、平坦化膜ＦＬおよび上部絶縁膜ＰＡＳを貫くコンタクトホールによって薄膜トランジスタＴＦＴのドレイン電極ＤＴに接続されている。隣り合う有機ＥＬ素子の下部電極膜ＥＴＬの間は、電極分離材料ＤＭが充填されており、その上部が盛り上がっている。下部電極膜ＥＴＬの上部には図示しない下部電極膜ＥＴＬ、下部電子注入層ＥＩＬ、下部ホール注入層ＨＩＬおよび下部キャリア輸送層が形成されている。その上には下部発光層ＥＭＬが設けられている。ここで、下部発光層ＥＭＬおよび上部発光層ＥＭＵは、発光する色によって、青発光体ＢＥ、赤発光体ＲＥ、緑発光体ＧＥとも呼ぶ。下部発光層ＥＭＬの上には図示しないホールブロッキング層ＨＢＬが設けられている。その上層には上部発光層ＥＭＵが設けられ、その上層には図示しない上部キャリア輸送層、上部ホール注入層ＨＩＵ、電子注入層ＥＩＵが設けられている。その上には上部電極膜ＥＴＵが複数の有機ＥＬ素子の間で共通して設けられ、電気的には各有機ＥＬ素子の上部電極膜ＥＴＵは互いに接続されている。
【００５０】
次は、２色発光の有機ＥＬ素子の発光体の配置方法および、その配置方法ごとの有機ＥＬ表示装置の製造方法について説明する。図７Ａは有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ素子の下部発光層ＥＭＬの平面配置の一例を示す図である。図７Ｂは有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ素子の上部発光層ＥＭＵの平面配置の一例を示す図である。各有機ＥＬ素子の下部発光層ＥＭＬおよび上部発光層ＥＭＵは平面的に見て上下方向に長い矩形をしており、それらがマトリクス状に配置されている。また図６からもわかるように、図７Ａに示すそれぞれの下部発光層ＥＭＬと重なるように図７Ｂに示すそれぞれの上部発光層ＥＭＵが配置されている。ここで図７Ａと図７Ｂとで同じ位置に表される発光層は、実際には重なって位置している。
【００５１】
図７Ａおよび図７Ｂに示す例では、全ての下部発光層ＥＭＬとして青発光体ＢＥが配置されている。また、上部発光層ＥＭＵについては、縦方向には同じ色の発光層が並んで列をなしており、横方向には赤発光体ＲＥの２列と緑発光体ＧＥの２列とが交互に配置されている。この有機ＥＬ表示装置では下側の青発光体ＢＥおよび上側の赤発光体ＲＥからなるサブ画素と下側の青発光体ＢＥおよび上側の緑発光体ＧＥからなるサブ画素との二つで１画素を構成するため、単色発光の素子のように３つのサブ画素で１画素を形成する場合より解像度を向上できる。また、同じ色の発光層を２列並べることで、蒸着の際のマスクをサブ画素の大きさより大きくでき、それによっても解像度を高めている。なお、図７Ａおよび図７Ｂは配置例を説明するためのものであるため、２×８のサブ画素に限定して図示しているが、実際の有機ＥＬ表示装置では表示する画素数に応じた数のサブ画素が並んでいることはもちろんである。
【００５２】
図７Ａおよび図７Ｂに示す有機ＥＬ表示装置の製造方法について説明する。はじめに、絶縁基板ＳＵＢ上に公知の成膜方法やフォトリソグラフィなどの手法を用いて画素回路の配線や薄膜トランジスタＴＦＴおよびそれらを覆う層間絶縁膜ＭＩを形成する。次に、層間絶縁膜ＭＩ上に窒化シリコンなどを成膜し、上部絶縁膜ＰＡＳを形成する。その上には感光性の有機樹脂膜等を塗布し、平坦化膜ＦＬを形成する。平坦化膜ＦＬのコンタクトホール部分をフォトリソグラフィによりパターニングした後、厚さ１００ｎｍのアルミ合金を成膜し反射電極ＲＭをパターニングする。その後ドライエッチングでドレイン電極ＤＴを露出させる。さらに厚さ７７ｎｍのＩＴＯを積層、パターニングし、ドレイン電極ＤＴと電気的に接続される下部電極膜ＥＴＬ（画素電極）を形成する。その画素電極上に、厚さ１５ｎｍの下部電子注入層ＥＩＬ、厚さ１ｎｍのホール注入層ＨＩＬ、厚さ２４ｎｍの下部キャリア輸送層、厚さ３３ｎｍの青発光体ＢＥ（下部発光層ＥＭＬ）をそれぞれ蒸着により順に形成する。さらにその上方には、緑発光体ＧＥを形成する領域にはマスク蒸着によって、厚さ１５ｎｍのホールブロッキング層ＨＢＬ、厚さ３４ｎｍの緑発光体ＧＥ（上部発光層ＥＭＵ）を順に形成する。一方、赤発光体ＲＥを形成する領域にはマスク蒸着によって、厚さ７０ｎｍの電子輸送層、厚さ１５ｎｍのホールブロッキング層ＨＢＬ、厚さ３５ｎｍの赤発光体ＲＥ（上部発光層ＥＭＵ）を順に形成する。その後、発光色に関係なく上部発光層ＥＭＵの上に厚さ１５ｎｍのキャリア輸送層、厚さ１ｎｍのホール注入層ＨＩＵ、厚さ５０ｎｍの電子注入層ＥＩＵを蒸着により形成し、さらにスパッタ法によりＩｎＺｎＯを３０ｎｍ成膜し、上部電極膜ＥＴＵとすることで有機ＥＬ表示装置のアレイ基板は完成する。その後、封止基板ＳＳとアレイ基板の貼り合わせや外部との接続配線の形成などを行い、有機ＥＬ表示装置が完成する。なお、各層の厚みは、発光層の発光位置から反射電極ＲＭまでの光学長を、各色の光の３／４波長とするために設定した厚さである。
【００５３】
図８Ａは有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ素子の下部発光層ＥＭＬの平面配置のもう一つの例を示す図である。図７Ｂは有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ素子の上部発光層ＥＭＵの平面配置のもう一つの例を示す図である。これらの図は図７Ａおよび図７Ｂに対応する図である。この例では、上部発光層ＥＭＵおよび下部発光層ＥＭＬは縦方向には同じ色の発光層が並んで列をなしている。下部発光層ＥＭＬについては横方向には青発光体ＢＥの列と緑発光体ＧＥの列が交互に配置されている。また、上部発光層ＥＭＵについては、横方向には赤発光体ＲＥの列と緑発光体ＧＥの列とが交互に配置されている。緑発光体ＧＥの列の幅は、赤発光体ＲＥおよび青発光体ＢＥの列の幅に比べて狭い。ここで、緑発光体ＧＥは上下共に同色であるので、２色発光の有機ＥＬ素子ではなく、単色発光の有機ＥＬ素子を用いてよい。この例でも、二つのサブ画素によって１画素を構成することができる。
【００５４】
２色発光の有機ＥＬ素子を用いる場合、電流方向の切替が必要となる。最も回路構成が単純な切替方法として、上部電極膜ＥＴＵの極性を反転する方法（いわゆるコモン反転）がある。しかしこの方法では、全てのサブ画素の極性を一度に反転させるため、各画素回路の容量にたまった電荷が一時に放出されることになる。すると駆動回路の負荷が大きく、電力的にも不利である。
【００５５】
図９は、有機ＥＬ表示装置の画素回路の一例を示す図である。本図に示す回路では、画素回路の縦方向の列ごとに設けられている電源線Ｖｐｎについて、隣り合う電源線Ｖｐｎで電流方向を反転すること（いわゆるライン反転）ができる。
【００５６】
図９に示す有機ＥＬ表示装置の表示領域においては、複数のセレクト線ＳＥＬが左右方向に延び、複数の信号線ＤＬが上下方向に延びている。セレクト線ＳＥＬは、画素スイッチ制御回路ＹＤＶに接続され、信号線ＤＬは信号入力回路ＸＤＶに接続されている。セレクト線ＳＥＬと信号線ＤＬとが平面的に交差する点に対応して、画素回路がマトリクス状に配置されている。また、画素回路の縦方向の列ごとに電源線Ｖｐｎが設けられており、電源線Ｖｐｎは信号入力回路ＸＤＶに接続されている。
【００５７】
図９に示す各画素回路の構成について説明する。トランジスタＴＲ１は、そのソース電極が信号線ＤＬに接続されており、そのゲート電極はセレクト線ＳＥＬに接続されている。トランジスタＴＲ１のドレイン電極は、トランジスタＴＲ２のゲート電極および容量Ｃｐｓの一端と接続されている。また、容量Ｃｐｓの他端は、電源線Ｖｐｎに接続されている。トランジスタＴＲ２のソース電極は電源線Ｖｐｎに接続され、ドレイン電極は有機ＥＬ素子ＯＬの一端（下部電極膜ＥＴＬ）に接続されている。有機ＥＬ素子ＯＬの他端（上部電極膜ＥＴＵ）は、共通電極に接続されている。ここで、有機ＥＬ素子はダイオードの一種であり、さらに本実施形態の有機ＥＬ素子は両方の極性を有するため、本図では極性の異なるダイオードを並列にした記号で表している。トランジスタＴＲ１，ＴＲ２はｎチャネルの薄膜トランジスタである。なお、２色発光の有機ＥＬ素子を用いる画素回路においてはトランジスタＴＲ１，ＴＲ２のソース電極とドレイン電極に印加される電圧の極性が適宜反転する。従って、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２のソース電極とドレイン電極は、印加される電圧の極性により定まるものであるが、ここでは便宜上ソース電極とドレイン電極を接続先によって定めて記載する。
【００５８】
この回路構成において、電源電圧Ｖｐｎには列ごとに正負の電圧を印加し、一定時間後その極性を反転するように駆動する。この方法によって駆動回路の負荷を低減できる。また、上部電極の抵抗値が大きいことに起因する輝度傾斜の問題を回避することもできる。なお、図９の例において、隣り合う電源線Ｖｐｎにかかる電源電圧を一定とし、時間毎に回路図中アースとなっている電極の極性を反転させれば、上述のコモン反転を行うこともできる。これは、ライン反転によって画素回路が複雑化しないことを意味する。
【００５９】
上述のコモン反転やライン反転の他の駆動方法として、サブ画素単位で反転させる方法（ドット反転）もある。図１０は、有機ＥＬ表示装置の画素回路の他の例を示す図である。図１０に示す有機ＥＬ表示装置の表示領域においては、複数のセレクト線ＳＥＬが左右方向に延び、複数の信号線ＤＬが上下方向に延びている。セレクト線ＳＥＬは、画素スイッチ制御回路ＹＤＶに接続され、信号線ＤＬは信号入力回路ＸＤＶに接続されている。セレクト線ＳＥＬと信号線ＤＬとが平面的に交差する点に対応して、画素回路がマトリクス状に配置されている。また、画素回路の縦方向の列ごとに電源線ＶｐおよびＶｎが設けられており、それらは信号入力回路ＸＤＶに接続されている。電源線Ｖｐには正の電位が、電源線Ｖｎには負の電位が印加されている。
【００６０】
図１０に示す各画素回路の構成について説明する。本図にはドット反転で駆動される画素回路が示されている。トランジスタＴＲ１は、そのソース電極が信号線ＤＬに接続されており、そのゲート電極はセレクト線ＳＥＬに接続されている。トランジスタＴＲ１のドレイン電極は、トランジスタＴＲ３のゲート電極、トランジスタＴＲ４のゲート電極および容量Ｃｐｄの一端と接続されている。また、容量Ｃｐｄの他端は、トランジスタＴＲ３のドレイン電極およびトランジスタＴＲ４のドレイン電極に接続されている。トランジスタＴＲ３のソース電極は電源線Ｖｐに接続され、トランジスタＴＲ４のソース電極は電源線Ｖｎに接続されている。ここで、トランジスタＴＲ１，ＴＲ３はｎチャネルの薄膜トランジスタであり、トランジスタＴＲ４はｐチャネルの薄膜トランジスタである。また、容量Ｃｐｄの他端は、有機ＥＬ素子ＯＬの一端（下部電極膜ＥＴＬ）にも接続されている。有機ＥＬ素子ＯＬの他端（上部電極膜ＥＴＵ）は、本図のアースの記号で表された共通電極に接続されている。
【００６１】
この回路においては、電源線Ｖｐおよび電源線Ｖｎの電位はそれぞれ一定であり、信号線ＤＬから供給される信号の極性で正負を選択する。ドット反転ではライン反転よりさらに負荷低減できる、また、前述の輝度傾斜の問題に加えスメアも低減できる。一方、図９と比べてみればわかるように、回路が複雑になる。
【００６２】
ここで、有機ＥＬ素子の平面配置を工夫し、ライン反転やドット反転を利用して発光パターンを制御することで、視認できる解像度をさらに向上させることも可能である。以下ではその例について説明する。
【００６３】
図１１Ａは有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ素子の下部発光層の平面配置の他の例を示す図である。図１１Ｂは有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ素子の上部発光層の平面配置の他の例を示す図である。上部発光層ＥＭＵおよび下部発光層ＥＭＬは縦方向には同じ色の発光層が並んで列をなしている。下部発光層ＥＭＬについては、横方向に青発光体ＢＥの２列と緑発光体ＧＥの２列とが交互に配置されている。上部発光層ＥＭＵについては、横方向に緑発光体ＧＥの２列と赤発光体ＲＥの２列とが交互に配置されている。ここで、青発光体ＢＥの上方には緑発光体ＧＥが配置されており、赤発光体ＲＥの下方にも緑発光体ＧＥが配置されている。この配置によって、全てのサブ画素で緑発光ができる。緑は視感度が高く、解像性も高いため、視覚上は各サブ画素の解像度が認識されやすい。
【００６４】
図１２は、図１１Ａおよび図１１Ｂに示す有機ＥＬ表示装置における発光パターンの例を示す図である。図１２の例においては、有機ＥＬ表示装置の１フレームの期間をＴ１、Ｔ２、Ｔ３の３つのサブ期間に分割し、それぞれのサブ期間における発光パターンを示している。本図では各サブ期間の発光パターンを２段のサブ画素の列で示されており、上段は横方向に並ぶ有機ＥＬ素子の上部発光層ＥＭＵ側の発光対象となる色の列を、下段が横方向に並ぶ有機ＥＬ素子の下部発光層ＥＭＬ側の発光対象となる色の列を示す。発光対象とならない発光層は非表示部ＮＡで示し、発光対象となる発光層は、その色により、赤表示部ＲＡ、緑表示部ＧＡ、青表示部ＢＡで表している。ここで、発光対象とは、サブ画素（有機ＥＬ素子）の上部発光層ＥＭＵおよび下部発光層ＥＭＬのうち、信号線ＤＬから供給される信号により発光しうる箇所を示す。言い換えれば白発光の際に発光する箇所である。例えば黒を表示させる画素に対応するサブ画素は、発光対象であっても実際には発光しない。なお、２色発光の有機ＥＬ素子の極性によって発光対象を切り替えるため、図１２において上段が発光対象となるときは、下段は非表示部ＮＡとなる。
【００６５】
図１２によれば、サブ期間がＴ１、Ｔ２、Ｔ３と進むにつれて、緑表示部ＧＡを有するサブ画素が右にずれていく。また、緑表示部ＧＡの左右のサブ画素は、青表示部ＢＡを有するサブ画素と赤表示部ＲＡを有するサブ画素である。緑表示部ＧＡを有するサブ画素は３列おきに存在するため、３つのサブ期間によって、全てのサブ画素で緑色の発光層が発光対象となる。こうすれば、緑のサブピクセルの数だけ画素があるのと同等の解像度が得られ、解像度を高くできる。
【００６６】
次に図１１Ａおよび図１１Ｂに示す有機ＥＬ表示装置の製造方法について、図７Ａおよび図７Ｂに示す有機ＥＬ表示装置の製造方法との相違点を中心に説明する。絶縁基板ＳＵＢ上に様々な層を形成し、平坦化膜ＦＬを形成するまでの製造方法は上述の製造方法と同様である。平坦化膜ＦＬのコンタクトホール部分をフォトリソグラフィによりパターニングした後ドライエッチングでドレイン電極ＤＴを露出させる。その後、厚さ１００ｎｍの銀合金と厚さ３０ｎｍのＩＴＯを積層、パターニングし、薄膜トランジスタＴＦＴのドレイン電極ＤＴと電気的に接続される反射電極ＲＭと下部電極膜ＥＴＬ（画素電極）を形成する。その画素電極上に、厚さ１５ｎｍの下部電子注入層ＥＩＬ、厚さ１ｎｍの下部ホール注入層ＨＩＬを順に蒸着によって形成する。次にマスク蒸着によって、青発光体ＢＥを形成する領域に厚さ７１ｎｍのキャリア輸送層、厚さ３３ｎｍの発光層、厚さ１９ｎｍのホールブロッキング層を順に形成する。さらに青発光体ＢＥの上方および赤発光体ＲＥの下方の緑発光体ＧＥを形成するために、両方の種類の有機ＥＬ素子を生成する領域に厚さ２５ｎｍの緑色発光層を形成する。次にマスク蒸着で赤発光体ＲＥを形成する領域に厚さ１４９ｎｍの電子輸送層、厚さ１５ｎｍのホールブロック層、厚さ３０ｎｍの赤色発光層３０ｎｍを順に形成する。さらに両方の種類の有機ＥＬ素子を形成する領域に厚さ１５ｎｍのキャリア輸送層、厚さ１ｎｍのホール注入層、厚さ５０ｎｍの電子輸送層を蒸着によって順に形成し、上部電極膜ＥＴＵとして厚さ３０ｎｍのＩｎＺｎＯをスパッタ法により形成する。その後は図７Ａおよび図７Ｂの例と同様の製造方法でよい。
【００６７】
各層の厚みは青発光体ＢＥおよび赤発光体ＲＥの発光位置から反射電極ＲＭまでの光学長はそれぞれ３／４波長となり、下部発光層ＥＭＬの緑発光体ＧＥの発光位置から反射電極ＲＭまでの光学長は１／４波長、上部発光層ＥＭＵの緑発光体ＧＥの発光位置から反射メタルまでの光学長は３／４波長となるようにしている。
【００６８】
ライン反転駆動やドット反転駆動にすれば以上述べたように、上部電極の抵抗による輝度傾斜やスメアを低減できる利点がある。これらは発光素子が逆方向にも電流を流すことができることから実現できるものである。逆方向にも電流を流すことが可能な最低限の層構成を図１３に示す。
【００６９】
本発明で述べた電荷注入層、すなわち第１の電極層（上部電極膜ＥＴＵに対応する）に接し電子を輸送する第１の電子注入層（上部電子注入層ＥＩＵに対応する）と、有機発光膜を含むとともに電子及びホールを輸送する第１の電子ホール輸送層（上部発光層ＥＭＵに対応する）と、前記第１の電子注入層と第１の電子ホール輸送層との間にあり、前記第１の電子注入層および前記第１の電子ホール輸送層に接するとともに前記第１の電子ホール輸送層から電子を取込む第１のホール注入層（上部ホール注入層ＨＩＵに対応する）よりなる構成は電子、ホールともに注入することができ、これを用いると逆方向にも電流を流すことが可能となる。第１の電極に対向する第２の電極（下部電極膜ＥＴＬに対応する）と発光層との間に電子ブロッキング層ＥＢＬが設けられる。すると、第１の電極を負の電位とし、第２の電極を正の電位とした時は、第１の電極から電子を、第２の電極からホールが注入され電流が流れて発光する。一方、逆の電位を印加した場合、第１の電極からホールが注入されるが第２の電極から電子は注入されない。しかしホールは途中止められることなく第２の電極に到達するので発光はしないが電流は流れる。また、さらに電子ブロッキング層ＥＢＬと第２の電極との間にホール注入層を設けてもよい。そうすれば、より効率的にホールの注入を行うことができる。
【００７０】
また、第２の電極と発光層との間にホールブロッキング層ＨＢＬを設けてもよい。すると、第１の電極を正の電位とし、第２の電極を負の電位として第１の電極からホールを、第２の電極から電子を注入した時は電流が流れて発光する。一方、逆の電位を印加した場合、第１の電極から電子が注入されるが第２の電極からホールは注入されない。しかし電子は途中止められることなく第２の電極に到達するので発光はしないが電流は流れる。さらにホールブロッキング層ＨＢＬと第２の電極との間に電子注入層を設けてもよい。そうすればより効率的に電子を注入することができる。
【００７１】
この素子と図９や図１０に示したようなドット反転あるいはライン反転駆動できる回路とを組み合わせることで輝度傾斜やスメアを低減できる。その駆動方法の一例を図１４に示す。図１４Ａは画素配列を示す。一つの画像を表示する１フレームの時間を二分割し、図１４Ｂと図１４Ｃのように隣り合った画素を一組として２分の１フレームの一方では片側が発光し逆側が発光しない方向に電流を流し、残りの２分の１フレームでは逆方向に電流を流して発光する画素を入れ替えることによりドット反転駆動あるいはライン反転駆動とすることができる。
【００７２】
逆方向に電流を流しても発光する素子と比較すると発光している時間が半分になるため最高輝度が低下するあるいは電流効率が低下するという不利益があるが、層構成が単純で作りやすいという利点がある。
【００７３】
図１５は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子を照明に用いた例である。交流を有機ＥＬ素子の上部電極ＵＥと下部電極ＬＥの間に印加して発光させるが、直流をバイアスすれば連続的に色調を変化することが可能である。補色関係にある２色を選んで有機ＥＬ素子を作れば白色を挟んで２色の間の色合いを自在に表現できる。同様なことがエリアカラーのディスプレイに応用した場合も実現できる。
【符号の説明】
【００７４】
ＥＴＬ 下部電極膜、ＥＴＵ 上部電極膜、ＥＩＬ 下部電子注入層、ＥＩＵ 上部電子注入層、ＨＩＬ 下部ホール注入層、ＨＩＵ 上部ホール注入層、ＥＭＬ 下部発光層、ＥＭＵ 上部発光層、ＨＢＬ ホールブロッキング層、ＥＢＬ 電子ブロッキング層、ＳＵＢ 絶縁基板、ＴＦＴ 薄膜トランジスタ、ＳＩ 半導体膜、ＳＴ ソース電極、ＤＴ ドレイン電極、ＧＴ ゲート電極、ＭＩ 層間絶縁膜、ＰＡＳ 上部絶縁膜、ＦＬ 平坦化膜、ＲＭ 反射電極、ＳＳ 封止基板、ＳＭ 封止材、ＲＥ 赤発光体、ＧＥ 緑発光体、ＢＥ 青発光体、ＤＭ 電極分離材料、ＸＤＶ 信号入力回路、ＹＤＶ 画素スイッチ制御回路、ＤＬ 信号線、ＳＥＬ セレクト線、Ｖｐｎ，Ｖｐ，Ｖｎ 電源線、ＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３，ＴＲ４ トランジスタ、Ｃｐｓ，Ｃｐｄ 容量、ＯＬ 有機ＥＬ素子、ＮＡ 非表示部、ＲＡ 赤表示部、ＧＡ 緑表示部、ＢＡ 青表示部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機ＥＬ素子及び有機ＥＬ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子はＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）とも呼ばれることからもわかるように、ダイオード特性を示す。しかしながら、有機ＥＬ素子においては、その素子にかける電圧がある極性の場合には発光し、反対の極性の場合には発光しないが電流が流れる構成を有する有機ＥＬ素子も開発されている。
【０００３】
上記特性をもつ構成を有する有機ＥＬ素子としては、例えば２色発光の有機ＥＬ素子がある。特許文献１には２色発光の有機ＥＬ素子が開示されている。特許文献１に示されている有機ＥＬ素子は、下部電極膜、下部キャリア輸送層、下部発光領域および上部発光領域を含む発光層、上部キャリア輸送層、上部電極の順に積層されている。この有機ＥＬ素子の下部電極、下部キャリア輸送層および発光層の下部発光領域（あるいは上部電極、上部キャリア輸送層および発光層の上部発光領域）に着目すると、電極間にある極性の電圧をかけると、下部発光領域（上部発光領域）が発光し、反対の極性では、下部発光領域（上部発光領域）は発光しないが電流を流している。上述の構成を二つ組み合わせることで、２色発光素子を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２５５９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ある極性で発光し、反対の極性では発光しないが電流が流れる構成を有する有機ＥＬ素子は駆動電圧が高いという問題があった。そうすると、例えば消費電力の点や、素子の寿命の点などで不都合が生じる。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、駆動電圧のより低い有機ＥＬ素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本出願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下
の通りである。
【０００８】
本発明にかかる有機ＥＬ素子は、第１の電極層と、前記第１の電極層に接し電子を輸送する第１の電子注入層と、有機発光膜を含むとともに電子及びホールを輸送する第１の電子ホール輸送層と、前記第１の電子注入層と第１の電子ホール輸送層との間にあり、前記第１の電子注入層および前記第１の電子ホール輸送層に接するとともに前記第１の電子ホール輸送層から電子を取込む第１のホール注入層と、前記第１の電子ホール輸送層に接し電子又はホールをブロックするブロッキング層と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の一態様では、前記第１の電子ホール輸送層は、電子輸送性の材料とホール輸送性の材料とを含み、前記ブロッキング層は電子を透過させなくてもよい。
【００１０】
また、本発明の一態様では、前記第１の電子ホール輸送層は、前記第１の電子ホール輸送層は、ホール輸送性の材料と電子輸送性の材料とを含み、前記ブロッキング層はホールを透過させなくてもよい。
【００１１】
また、本発明の一態様では、前記第１のホール注入層は前記第１の電子ホール輸送層に対し、電圧が高い場合はホール注入を行い、電圧が低い場合にはトンネル効果により電子を輸送してもよい。
【００１２】
また、本発明の一態様では、前記ブロッキング層に接し、有機発光膜を含むとともに電子及びホールを輸送する第２の電子ホール輸送層と、前記第２の電子ホール輸送層に接するとともに前記第２の電子ホール輸送層から電子を取込む第２のホール注入層と、前記第２のホール注入層に接する第２の電子注入層と、前記第２の電子注入層に接する第２の電極層と、をさらに含んでもよい。
【００１３】
また、本発明の一態様では、前記第１の電子ホール輸送層および前記第２の電子ホール輸送層は、電子輸送性の材料とホール輸送性の材料とを含み、前記ブロッキング層は電子を透過させなくてもよい。
【００１４】
また、本発明の一態様では、前記第１の電子ホール輸送層および前記第２の電子ホール輸送層は、ホール輸送性の材料と電子輸送性の材料とを含み、前記ブロッキング層は電子を透過させなくてもよい。
【００１５】
また、本発明の一態様では、前記第１のホール注入層および前記第２のホール注入層は電子ホール輸送層に対し、電圧が高い場合はホール注入を行い、電圧が低い場合にはトンネル効果により電子を輸送してもよい。
【００１６】
本発明に係る有機ＥＬ表示装置は、電流方向を逆転しても発光する有機ＥＬ素子を用いて、ドット反転駆動することを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る有機ＥＬ表示装置は、電流方向を逆転しても発光する有機ＥＬ素子を用いて、ライン反転駆動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、駆動電圧のより低い有機ＥＬ素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を模式的に示す図である。
【図２】図１に示す有機ＥＬ素子の電圧を印加しない場合におけるエネルギー図である。
【図３】図１に示す有機ＥＬ素子の下部電極から上部電極に電流が流れるよう電圧を印加した場合におけるエネルギー図である。
【図４】図１に示す有機ＥＬ素子の上部電極から下部電極に電流が流れるよう電圧を印加した場合におけるエネルギー図である。
【図５】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子の他の例を模式的に示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の一例を示す断面図である。
【図７Ａ】有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ素子の下部発光層の平面配置の一例を示す図である。
【図７Ｂ】有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ素子の上部発光層の平面配置の一例を示す図である。
【図８Ａ】有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ素子の下部発光層の平面配置のもう一つの例を示す図である。
【図８Ｂ】有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ素子の上部発光層の平面配置のもう一つの例を示す図である。
【図９】有機ＥＬ表示装置の駆動回路の一例を示す回路図である。
【図１０】有機ＥＬ表示装置の駆動回路の他の例を示す回路図である。
【図１１Ａ】有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ素子の下部発光層の平面配置の他の例を示す図である。
【図１１Ｂ】有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ素子の上部発光層の平面配置の他の例を示す図である。
【図１２】図１１Ａおよび図１１Ｂに示す有機ＥＬ表示装置における発光パターンの例を示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ素子の層構成を模式的に示す図である。
【図１４Ａ】第２の実施形態に係る有機ＥＬ素子を用いた画素配列の例を示す図である。
【図１４Ｂ】２分の１フレームの発光状態を示す図である。
【図１４Ｃ】残りの２分の１フレームの発光状態を示す図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る照明装置の等価回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態の例について図面に基づき詳細に説明する。
【００２１】
図１は本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を模式的に示す図である。
【００２２】
図１に示す有機ＥＬ素子は、下部電極膜ＥＴＬと、下部電極膜ＥＴＬの上面と接する下部電子注入層ＥＩＬと、下部電子注入層ＥＩＬの上面と接する下部ホール注入層ＨＩＬと、下部ホール注入層ＨＩＬの上面と接する下部発光層ＥＭＬと、下部発光層ＥＭＬの上面と接するホールブロッキング層ＨＢＬと、ホールブロッキング層ＨＢＬの上面に接する上部発光層ＥＭＵと、上部発光層ＥＭＵの上面に接する上部ホール注入層ＨＩＵと、上部ホール注入層ＨＩＵの上面に接する電子注入層ＥＩＵと、電子注入層ＥＩＵの上面に接する上部電極膜ＥＴＵとからなり、下部電極膜ＥＴＬと上部電極膜ＥＴＵとの間に電圧が印加される。印加される電圧の極性は正負の２つのうちどちらも取り得るようになっている。また、この有機ＥＬ素子は、図示しない反射材料の上に形成されており、反射材料は、図示しないガラス基板上に形成されている。
【００２３】
図１の例において、下部発光層ＥＭＬは青色に発光する層であり、上部発光層ＥＭＵは赤色に発光する層である。しかし下部発光層ＥＭＬおよび上部発光層ＥＭＵにおける発光色の組み合わせはこれに限られることはなく、例えば上部発光層ＥＭＵが緑色に発光する層となっていてもよいし、下部発光層ＥＭＬが青色以外の色を発光する層であってもよい。以下では説明の容易のため、下部電子注入層ＥＩＬおよび上部電子注入層ＥＩＵをまとめて電子注入層と呼び、下部ホール注入層ＨＩＬおよび上部ホール注入層ＨＩＵをまとめてホール注入層と呼び、下部発光層ＥＭＬおよび上部発光層ＥＭＵをまとめて発光層と呼び、下部電極膜ＥＴＬおよび上部電極膜ＥＴＵをまとめて電極膜と呼ぶ。
【００２４】
電極膜は金属やＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩｎＺｎＯ（Indium Zinc Oxide）などの透明電極などからなり、外部の配線と接続されている。電子注入層はこの層に接する電極膜から電子を受取り、発光層にその電子を送り込む性質を有する。電子注入層は後述する電子輸送性の物質と電子供与性の物質とを共蒸着することで形成される。層厚は２０ｎｍ以上あれば機能するが、発光層から発する光と反射電極から反射した光とを干渉させることを考慮して膜厚を決定するとよい。また、隣接する上部電極膜ＥＴＵがスパッタ法により形成する場合などは、ダメージを回避するために６０ｎｍ程度の膜厚を確保する必要がある。
【００２５】
電子注入層に用いる電子輸送性の物質としては、アルカリ金属と共蒸着することにより電荷移動錯体化しやすいものであれば特に限定は無い。例えばトリス（８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（４-メチル-８-キノリノラート）アルミニウム、ビス（２-メチル−８−キノリノラート）−４−フェニルフェノラート−アルミニウム、ビス[２-[２-ヒドロキシフェニル]ベンゾオキサゾラート]亜鉛などの金属錯体や２−（４−ビフェニリル）−５−（４−tert−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、１，３−ビス[５−(ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル)−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル]ベンゼン等を用いてよい。
【００２６】
電子注入層に用いる電子供与性の物質としては、電子輸送性物質に対して電子供与性を示す材料であれば特に限定は無い。例えば、リチウム、セシウムなどのアルカリ金属、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属、さらには希土類金属等の金属類を用いてよい。また、上述の物質の酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物等から電子供与性を示す物質を選択して用いてもよい。
【００２７】
ホール注入層は例えば五酸化バナジウムなどの周りの物質を酸化させる、つまり周りの物質から電子を取込む性質をもつ物質で構成されており、発光層にホールを供給する。ホール注入層はトンネル効果によって電子を輸送する。そのためには膜厚は最大でも１０ｎｍ以下とする必要がある。トンネル効果を利用するため膜厚はできる限り薄い方が望ましいが、ホール注入層として機能するためには０．５ｎｍ以上望ましくは３ｎｍ程度必要である。従って、膜厚は０．５ｎｍ〜３ｎｍの間とするとよい。なお、本実施形態ではホール注入層には酸化性の強い五酸化バナジウムを用いたが、酸化モリブデン、酸化タングステンなどを用いてもよい。
【００２８】
発光層は、ホール注入層から供給されたホールとホールブロッキング層を超えてきた電子とを再結合させて発光させる役割を有する。また、発光層はホールも電子も輸送する性質を有するが、電子輸送性の物質とホール輸送性の物質とでは、電子輸送性の物質の方が多くなっており、全体としては電子輸送性が強い。具体的には電子輸送性のホスト材料にホール輸送性の材料を１０〜３０％混ぜ、さらに発光ドーパントとなる物質を３〜１０％混ぜたものを用いる。発光層の厚さはその機能を発揮するために２０ｎｍ以上必要であるが、具体的な厚さは反射電極からの光との干渉を考慮して決定するとよい。
【００２９】
発光層の材料としては、電子、ホールの輸送能力を有するホスト材料に、それらの再結合により蛍光もしくはりん光を発するドーパントを添加したもので共蒸着により発光層として形成できるものであれば特に限定は無い。
【００３０】
例えば、ホストとしてはトリス（８−キノリノラト）アルミニウム、ビス（８−キノリノラト）マグネシウム、ビス（ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリノラト）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウムオキシド、トリス（８−キノリノラト）インジウム、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム、８−キノリノラトリチウム、トリス（５−クロロ−８−キノリノラト）ガリウム、ビス（５−クロロ−８−キノリノラト）カルシウム、５，７−ジクロル−８−キノリノラトアルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−ヒドロキシキノリノラト）アルミニウム、ポリ［亜鉛（II）−ビス（８−ヒドロキシ−５−キノリニル）メタン］のような錯体、アントラセン誘導体、カルバゾール誘導体、等を用いてよい。
【００３１】
また、ドーパントとしてはホスト中で電子とホールを捉えて再結合させ発光するものであって、例えば青ではアントラセン、緑ではクマリン誘導体、赤ではピラン誘導体などの蛍光を発光する物質や、もしくはイリジウム錯体、ピリジナート誘導体などりん光を発する物質であってもよい。
【００３２】
ホールブロッキング層ＨＢＬは、電子を輸送するがホールを輸送しない性質を有する。ホールブロッキング層ＨＢＬが厚いと駆動電圧が上昇する一方、薄いとホールの動きを遮断できなくなる。具体的には１０ｎｍ程度〜２０ｎｍ程度が望ましい。２０ｎｍの厚さがあればホールの動きをほぼ完全にブロックすることができる。
【００３３】
ホールブロック層としては、電子注入層において電子輸送性の物質として挙げた材料のうちとくにＨＯＭＯのエネルギー準位が低いものを用いるとよい。
【００３４】
次に、導通および発光のメカニズムについて説明する。図２は、図１に示す有機ＥＬ素子の電圧を印加しない場合におけるエネルギー図である。本図は各層毎のエネルギーバンドを示している。本図の左右方向は各層の層厚と位置を示し、上下方向がエネルギーを示す。エネルギーバンドは、左から上部電極膜ＥＴＵ、電子注入層ＥＩＵ、上部ホール注入層ＨＩＵ、上部発光層ＥＭＵ、ホールブロッキング層ＨＢＬ、下部発光層ＥＭＬ、下部ホール注入層ＨＩＬ、下部電子注入層ＥＩＬ、下部電極膜ＥＴＬの順に示されている。上部電極膜ＥＴＵおよび下部電極膜ＥＴＬは導体であるため、そのフェルミ準位を線で示し、その他の各層は半導体であるため、価電子帯またはＨＯＭＯバンドの上限を下側の辺、導電帯またはＬＵＭＯバンドの下限を上側の辺とする四角形で表している。本図では、ホール注入層の導電帯の下限のエネルギー準位が隣接する発光層および電子注入層に比べて高いことがわかる。
【００３５】
図３は、図１に示す有機ＥＬ素子の下部電極膜ＥＴＬから上部電極膜ＥＴＵに電子が輸送されるよう電圧を印加した場合におけるエネルギー図である。この場合全体としてみれば、電子は上部電極膜ＥＴＵから下部電極膜ＥＴＬの方向に輸送される。上部電極膜ＥＴＵに負、下部電極膜ＥＴＬに正の電圧を印加すると、上部電極膜ＥＴＵの電子のポテンシャルは高まり、電子は電子注入層ＥＩＵの上部電極膜ＥＴＵ近傍にあるポテンシャル障壁をトンネルして上部電子注入層ＥＩＵに流れ込む。電子注入層ＥＩＵに流れ込んだ電子は、上部ホール注入層もトンネル効果により通過して上部発光層ＥＭＵに流れ込む。上部発光層ＥＭＵでは電子はＬＵＭＯに送り込まれ、一部は発光層ＥＭＵ中の発光ドーパントにトラップされながらもホールブロッキング層ＨＢＬに達する。
【００３６】
ホールブロッキング層ＨＢＬは電子をブロックしない性質を有するため、電子はそのまま通過し下部発光層ＥＭＬに達する。下部発光層ＥＭＬでは電子は発光ドーパントにトラップされる。一方、下部電極膜ＥＴＬの電圧によって下部電子注入層ＥＩＬのポテンシャルが下がる。それにより下部電子注入層ＥＩＬは下部ホール注入層ＨＩＬから電子を取込む。下部ホール注入層ＨＩＬにはホールが作られ、そのホールは、本来の特性により下部発光層ＥＭＬから電子を取込む分とあわせて下部発光層ＥＭＬに流れ込む。すると、下部発光層ＥＭＬにおいて電子とホールが結合し、下部発光層ＥＭＬが発光する。ここで、電子とホールとが結合するのは発光層内の発光ドーパント分子上である。なお、下部発光層ＥＭＬ中にあるホールの一部は電位差によりホールブロッキング層ＨＢＬまで到達するが、ホールブロッキング層ＨＢＬはホールを輸送しないため下部発光層ＥＭＬ中にとどまり、上部発光層ＥＭＵからホールブロッキング層ＨＢＬを越えてきた電子と結合し、下部発光層ＥＭＬが発光する。
【００３７】
ここで、ホール注入層は接する電子注入層側のポテンシャルが低い場合には効率的に下部発光層ＥＭＬにホールを供給している。また接する発光層のポテンシャルが低い場合にはトンネル効果によって電子を輸送している。
【００３８】
図４は、図１に示す有機ＥＬ素子の上部電極膜ＥＴＵから下部電極膜ＥＴＬに電流が流れるよう電圧を印加した場合におけるエネルギー図である。この場合全体としてみれば、電子は下部電極膜ＥＴＬから上部電極膜ＥＴＵの方向に輸送される。この有機ＥＬ素子は上下対称の順序で積層されているため、図３で説明したものと同様のメカニズムによって、上部発光層ＥＭＵが発光する。
【００３９】
ここで、ホール注入層と発光層との間にキャリア輸送層を設けても良い。キャリア輸送層を設けることで、ホール注入層がひきおこす酸化によって発光層が劣化することを抑制することができる。キャリア輸送層の厚さは１０〜２０ｎｍ程度でもよく、材質は電子輸送性の材料をベースに２０〜４０％程度のホール輸送性の材料を混ぜたものでよい。
【００４０】
ここで用いる電子輸送性の物質は、電子注入層に用いる電子輸送性の物質としてあげたものでよい。ホール輸送性の材料としては、例えば、テトラアリールベンジシン化合物（トリフェニルジアミン：ＴＰＤ）、芳香族三級アミン、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、アミノ基を有するオキサジアゾール誘導体、ポリチオフェン誘導体、銅フタロシアニン誘導体等を用いるとよい。
【００４１】
図５は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子の他の例を模式的に示す図である。図１との違いは、ホールブロッキング層ＨＢＬの代わりに電子ブロッキング層ＥＢＬを設けている点であり、発光層が全体としてホール輸送性を示す場合にはこの構成の方がよい。
【００４２】
図５に示す有機ＥＬ素子は、下部電極膜ＥＴＬと、下部電極膜ＥＴＬの上面と接する下部電子注入層ＥＩＬと、下部電子注入層ＥＩＬの上面と接する下部ホール注入層ＨＩＬと、下部ホール注入層ＨＩＬの上面と接する下部発光層ＥＭＬと、下部発光層ＥＭＬの上面と接する電子ブロッキング層ＥＢＬと、電子ブロッキング層ＥＢＬの上面に接する上部発光層ＥＭＵと、上部発光層ＥＭＵの上面に接する上部ホール注入層ＨＩＵと、上部ホール注入層ＨＩＵの上面に接する電子注入層ＥＩＵと、電子注入層ＥＩＵの上面に接する上部電極膜ＥＴＵとからなる。なお、下部発光層ＥＭＬは青色に発光する層であり、上部発光層ＥＭＵは緑色に発光する層である。
【００４３】
図１と同様に下部電極膜と上部電極膜との間に電圧が印加され、また、図示しない反射材料の上に形成されており、反射材料は図示しないガラス基板上に形成されている。
【００４４】
発光層は、電子輸送性の物質とホール輸送性の物質とでは、ホール輸送性の物質の方が多くなっており、全体としてはホール輸送性が強い。電子ブロッキング層は、ホールを輸送するが電子を輸送しない性質を有する。電子ブロッキング層の材料としては、キャリア輸送層の説明で挙げたホール輸送性の材料のうちとくにＬＵＭＯのエネルギー準位が高いものを用いるとよい。その他の層の構成は図１の例と同様である。
【００４５】
図５に示す有機ＥＬ素子において、上部電極膜ＥＴＵに負、下部電極膜ＥＴＬに正の電圧を印加した場合には、上部発光層ＥＭＵが発光する。図１の例と同様に電子は上部電極膜ＥＴＵから上部発光層ＥＭＵに送り込まれるが、その電子は電子ブロッキング層ＥＢＬによってブロッキングされる。一方で下部ホール注入層ＨＩＬから下部発光層ＥＭＬに供給されたホールが電子ブロッキング層を通過して上部発光層ＥＭＵに到達し、上部発光層ＥＭＵの発光ドーパント分子において電子とホールの再結合が起こるからである。また、反対の電圧を印加した場合には、下部発光層ＥＭＬが発光する。
【００４６】
なお、図５に示す有機ＥＬ素子を電子ブロッキング層ＥＢＬの中心、つまり上部発光層ＥＭＵに接する部分と下部発光層ＥＭＬに接する部分とで二つに分割し、間にＩＴＯの配線を設けても同様の性質を示す有機ＥＬ素子を作ることができる。
【００４７】
以下では上述の有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示装置について説明する。有機ＥＬ表示装置は、絶縁基板ＳＵＢ上に薄膜トランジスタＴＦＴや有機ＥＬ素子等が形成されたアレイ基板と、アレイ基板に対向し有機ＥＬ素子が外界と接することを防ぐ封止基板ＳＳを含む。なお、絶縁基板ＳＵＢはガラス基板である。アレイ基板上の表示領域には、画素回路がマトリクス状に並んでいる。アレイ基板の表示領域を覆うように封止基板ＳＳが設けられている。一つの画素回路は一つのサブ画素に対応する。有機ＥＬ表示装置の一つの画素はサブ画素の集合によって赤青緑の３種類の光を放つ必要があるが、一つのサブ画素が２色発光できるため、１画素を構成するサブ画素は３つとは限らない。この点は単色発光の有機ＥＬ素子を用いる場合と異なる。
【００４８】
図６は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の一例を示す断面図である。絶縁基板ＳＵＢ上には、２色発光の有機ＥＬ素子と薄膜トランジスタＴＦＴを含む画素回路が形成されている。薄膜トランジスタＴＦＴは、絶縁基板ＳＵＢ上に形成された半導体膜ＳＩと、その上方に絶縁膜を挟んで平面的に半導体膜ＳＩと重なるように形成されたゲート電極ＧＴと、半導体膜ＳＩの一端の上に設けられ、その一端と接するソース電極ＳＴと、ゲート電極ＧＴを挟んでソース電極ＳＴの反対側にある半導体膜ＳＩの他端の上に設けられ、その他端と接するドレイン電極とを有する。薄膜トランジスタＴＦＴおよび絶縁基板ＳＵＢおよび図示しない画素回路の配線の一部は、ソース電極ＳＴの上面とドレイン電極の上面を除き、層間絶縁膜ＭＩに覆われている。層間絶縁膜ＭＩの上には、上部絶縁膜ＰＡＳが形成されている。さらに上部絶縁膜ＰＡＳの上には、平坦化膜ＦＬが形成されている。平坦化膜ＦＬのうち、表示領域外にある領域の上には気密性を保持するための封止材ＳＭがあり、その上に封止基板ＳＳが設けられている。封止基板ＳＳはガラス材料によって形成されている。封止材ＳＭは例えばエポキシ系接着剤である。封止材ＳＭにより密閉封止することで、例えば電子注入層が水分によって劣化することを防ぐ。
【００４９】
平坦化膜ＦＬにおいて表示領域に対応する領域の上方には、複数の有機ＥＬ素子が並んで形成されている。平坦化膜ＦＬ上には有機ＥＬ素子ごとに反射電極ＲＭが形成されている。各反射電極ＲＭの上面には各有機ＥＬ素子の下部電極膜ＥＴＬが接し、下部電極膜ＥＴＬは、平坦化膜ＦＬおよび上部絶縁膜ＰＡＳを貫くコンタクトホールによって薄膜トランジスタＴＦＴのドレイン電極ＤＴに接続されている。隣り合う有機ＥＬ素子の下部電極膜ＥＴＬの間は、電極分離材料ＤＭが充填されており、その上部が盛り上がっている。下部電極膜ＥＴＬの上部には図示しない下部電極膜ＥＴＬ、下部電子注入層ＥＩＬ、下部ホール注入層ＨＩＬおよび下部キャリア輸送層が形成されている。その上には下部発光層ＥＭＬが設けられている。ここで、下部発光層ＥＭＬおよび上部発光層ＥＭＵは、発光する色によって、青発光体ＢＥ、赤発光体ＲＥ、緑発光体ＧＥとも呼ぶ。下部発光層ＥＭＬの上には図示しないホールブロッキング層ＨＢＬが設けられている。その上層には上部発光層ＥＭＵが設けられ、その上層には図示しない上部キャリア輸送層、上部ホール注入層ＨＩＵ、電子注入層ＥＩＵが設けられている。その上には上部電極膜ＥＴＵが複数の有機ＥＬ素子の間で共通して設けられ、電気的には各有機ＥＬ素子の上部電極膜ＥＴＵは互いに接続されている。
【００５０】
次は、２色発光の有機ＥＬ素子の発光体の配置方法および、その配置方法ごとの有機ＥＬ表示装置の製造方法について説明する。図７Ａは有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ素子の下部発光層ＥＭＬの平面配置の一例を示す図である。図７Ｂは有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ素子の上部発光層ＥＭＵの平面配置の一例を示す図である。各有機ＥＬ素子の下部発光層ＥＭＬおよび上部発光層ＥＭＵは平面的に見て上下方向に長い矩形をしており、それらがマトリクス状に配置されている。また図６からもわかるように、図７Ａに示すそれぞれの下部発光層ＥＭＬと重なるように図７Ｂに示すそれぞれの上部発光層ＥＭＵが配置されている。ここで図７Ａと図７Ｂとで同じ位置に表される発光層は、実際には重なって位置している。
【００５１】
図７Ａおよび図７Ｂに示す例では、全ての下部発光層ＥＭＬとして青発光体ＢＥが配置されている。また、上部発光層ＥＭＵについては、縦方向には同じ色の発光層が並んで列をなしており、横方向には赤発光体ＲＥの２列と緑発光体ＧＥの２列とが交互に配置されている。この有機ＥＬ表示装置では下側の青発光体ＢＥおよび上側の赤発光体ＲＥからなるサブ画素と下側の青発光体ＢＥおよび上側の緑発光体ＧＥからなるサブ画素との二つで１画素を構成するため、単色発光の素子のように３つのサブ画素で１画素を形成する場合より解像度を向上できる。また、同じ色の発光層を２列並べることで、蒸着の際のマスクをサブ画素の大きさより大きくでき、それによっても解像度を高めている。なお、図７Ａおよび図７Ｂは配置例を説明するためのものであるため、２×８のサブ画素に限定して図示しているが、実際の有機ＥＬ表示装置では表示する画素数に応じた数のサブ画素が並んでいることはもちろんである。
【００５２】
図７Ａおよび図７Ｂに示す有機ＥＬ表示装置の製造方法について説明する。はじめに、絶縁基板ＳＵＢ上に公知の成膜方法やフォトリソグラフィなどの手法を用いて画素回路の配線や薄膜トランジスタＴＦＴおよびそれらを覆う層間絶縁膜ＭＩを形成する。次に、層間絶縁膜ＭＩ上に窒化シリコンなどを成膜し、上部絶縁膜ＰＡＳを形成する。その上には感光性の有機樹脂膜等を塗布し、平坦化膜ＦＬを形成する。平坦化膜ＦＬのコンタクトホール部分をフォトリソグラフィによりパターニングした後、厚さ１００ｎｍのアルミ合金を成膜し反射電極ＲＭをパターニングする。その後ドライエッチングでドレイン電極ＤＴを露出させる。さらに厚さ７７ｎｍのＩＴＯを積層、パターニングし、ドレイン電極ＤＴと電気的に接続される下部電極膜ＥＴＬ（画素電極）を形成する。その画素電極上に、厚さ１５ｎｍの下部電子注入層ＥＩＬ、厚さ１ｎｍのホール注入層ＨＩＬ、厚さ２４ｎｍの下部キャリア輸送層、厚さ３３ｎｍの青発光体ＢＥ（下部発光層ＥＭＬ）をそれぞれ蒸着により順に形成する。さらにその上方には、緑発光体ＧＥを形成する領域にはマスク蒸着によって、厚さ１５ｎｍのホールブロッキング層ＨＢＬ、厚さ３４ｎｍの緑発光体ＧＥ（上部発光層ＥＭＵ）を順に形成する。一方、赤発光体ＲＥを形成する領域にはマスク蒸着によって、厚さ７０ｎｍの電子輸送層、厚さ１５ｎｍのホールブロッキング層ＨＢＬ、厚さ３５ｎｍの赤発光体ＲＥ（上部発光層ＥＭＵ）を順に形成する。その後、発光色に関係なく上部発光層ＥＭＵの上に厚さ１５ｎｍのキャリア輸送層、厚さ１ｎｍのホール注入層ＨＩＵ、厚さ５０ｎｍの電子注入層ＥＩＵを蒸着により形成し、さらにスパッタ法によりＩｎＺｎＯを３０ｎｍ成膜し、上部電極膜ＥＴＵとすることで有機ＥＬ表示装置のアレイ基板は完成する。その後、封止基板ＳＳとアレイ基板の貼り合わせや外部との接続配線の形成などを行い、有機ＥＬ表示装置が完成する。なお、各層の厚みは、発光層の発光位置から反射電極ＲＭまでの光学長を、各色の光の３／４波長とするために設定した厚さである。
【００５３】
図８Ａは有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ素子の下部発光層ＥＭＬの平面配置のもう一つの例を示す図である。図７Ｂは有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ素子の上部発光層ＥＭＵの平面配置のもう一つの例を示す図である。これらの図は図７Ａおよび図７Ｂに対応する図である。この例では、上部発光層ＥＭＵおよび下部発光層ＥＭＬは縦方向には同じ色の発光層が並んで列をなしている。下部発光層ＥＭＬについては横方向には青発光体ＢＥの列と緑発光体ＧＥの列が交互に配置されている。また、上部発光層ＥＭＵについては、横方向には赤発光体ＲＥの列と緑発光体ＧＥの列とが交互に配置されている。緑発光体ＧＥの列の幅は、赤発光体ＲＥおよび青発光体ＢＥの列の幅に比べて狭い。ここで、緑発光体ＧＥは上下共に同色であるので、２色発光の有機ＥＬ素子ではなく、単色発光の有機ＥＬ素子を用いてよい。この例でも、二つのサブ画素によって１画素を構成することができる。
【００５４】
２色発光の有機ＥＬ素子を用いる場合、電流方向の切替が必要となる。最も回路構成が単純な切替方法として、上部電極膜ＥＴＵの極性を反転する方法（いわゆるコモン反転）がある。しかしこの方法では、全てのサブ画素の極性を一度に反転させるため、各画素回路の容量にたまった電荷が一時に放出されることになる。すると駆動回路の負荷が大きく、電力的にも不利である。
【００５５】
図９は、有機ＥＬ表示装置の画素回路の一例を示す図である。本図に示す回路では、画素回路の縦方向の列ごとに設けられている電源線Ｖｐｎについて、隣り合う電源線Ｖｐｎで電流方向を反転すること（いわゆるライン反転）ができる。
【００５６】
図９に示す有機ＥＬ表示装置の表示領域においては、複数のセレクト線ＳＥＬが左右方向に延び、複数の信号線ＤＬが上下方向に延びている。セレクト線ＳＥＬは、画素スイッチ制御回路ＹＤＶに接続され、信号線ＤＬは信号入力回路ＸＤＶに接続されている。セレクト線ＳＥＬと信号線ＤＬとが平面的に交差する点に対応して、画素回路がマトリクス状に配置されている。また、画素回路の縦方向の列ごとに電源線Ｖｐｎが設けられており、電源線Ｖｐｎは信号入力回路ＸＤＶに接続されている。
【００５７】
図９に示す各画素回路の構成について説明する。トランジスタＴＲ１は、そのソース電極が信号線ＤＬに接続されており、そのゲート電極はセレクト線ＳＥＬに接続されている。トランジスタＴＲ１のドレイン電極は、トランジスタＴＲ２のゲート電極および容量Ｃｐｓの一端と接続されている。また、容量Ｃｐｓの他端は、電源線Ｖｐｎに接続されている。トランジスタＴＲ２のソース電極は電源線Ｖｐｎに接続され、ドレイン電極は有機ＥＬ素子ＯＬの一端（下部電極膜ＥＴＬ）に接続されている。有機ＥＬ素子ＯＬの他端（上部電極膜ＥＴＵ）は、共通電極に接続されている。ここで、有機ＥＬ素子はダイオードの一種であり、さらに本実施形態の有機ＥＬ素子は両方の極性を有するため、本図では極性の異なるダイオードを並列にした記号で表している。トランジスタＴＲ１，ＴＲ２はｎチャネルの薄膜トランジスタである。なお、２色発光の有機ＥＬ素子を用いる画素回路においてはトランジスタＴＲ１，ＴＲ２のソース電極とドレイン電極に印加される電圧の極性が適宜反転する。従って、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２のソース電極とドレイン電極は、印加される電圧の極性により定まるものであるが、ここでは便宜上ソース電極とドレイン電極を接続先によって定めて記載する。
【００５８】
この回路構成において、電源電圧Ｖｐｎには列ごとに正負の電圧を印加し、一定時間後その極性を反転するように駆動する。この方法によって駆動回路の負荷を低減できる。また、上部電極の抵抗値が大きいことに起因する輝度傾斜の問題を回避することもできる。なお、図９の例において、隣り合う電源線Ｖｐｎにかかる電源電圧を一定とし、時間毎に回路図中アースとなっている電極の極性を反転させれば、上述のコモン反転を行うこともできる。これは、ライン反転によって画素回路が複雑化しないことを意味する。
【００５９】
上述のコモン反転やライン反転の他の駆動方法として、サブ画素単位で反転させる方法（ドット反転）もある。図１０は、有機ＥＬ表示装置の画素回路の他の例を示す図である。図１０に示す有機ＥＬ表示装置の表示領域においては、複数のセレクト線ＳＥＬが左右方向に延び、複数の信号線ＤＬが上下方向に延びている。セレクト線ＳＥＬは、画素スイッチ制御回路ＹＤＶに接続され、信号線ＤＬは信号入力回路ＸＤＶに接続されている。セレクト線ＳＥＬと信号線ＤＬとが平面的に交差する点に対応して、画素回路がマトリクス状に配置されている。また、画素回路の縦方向の列ごとに電源線ＶｐおよびＶｎが設けられており、それらは信号入力回路ＸＤＶに接続されている。電源線Ｖｐには正の電位が、電源線Ｖｎには負の電位が印加されている。
【００６０】
図１０に示す各画素回路の構成について説明する。本図にはドット反転で駆動される画素回路が示されている。トランジスタＴＲ１は、そのソース電極が信号線ＤＬに接続されており、そのゲート電極はセレクト線ＳＥＬに接続されている。トランジスタＴＲ１のドレイン電極は、トランジスタＴＲ３のゲート電極、トランジスタＴＲ４のゲート電極および容量Ｃｐｄの一端と接続されている。また、容量Ｃｐｄの他端は、トランジスタＴＲ３のドレイン電極およびトランジスタＴＲ４のドレイン電極に接続されている。トランジスタＴＲ３のソース電極は電源線Ｖｐに接続され、トランジスタＴＲ４のソース電極は電源線Ｖｎに接続されている。ここで、トランジスタＴＲ１，ＴＲ３はｎチャネルの薄膜トランジスタであり、トランジスタＴＲ４はｐチャネルの薄膜トランジスタである。また、容量Ｃｐｄの他端は、有機ＥＬ素子ＯＬの一端（下部電極膜ＥＴＬ）にも接続されている。有機ＥＬ素子ＯＬの他端（上部電極膜ＥＴＵ）は、本図のアースの記号で表された共通電極に接続されている。
【００６１】
この回路においては、電源線Ｖｐおよび電源線Ｖｎの電位はそれぞれ一定であり、信号線ＤＬから供給される信号の極性で正負を選択する。ドット反転ではライン反転よりさらに負荷低減できる、また、前述の輝度傾斜の問題に加えスメアも低減できる。一方、図９と比べてみればわかるように、回路が複雑になる。
【００６２】
ここで、有機ＥＬ素子の平面配置を工夫し、ライン反転やドット反転を利用して発光パターンを制御することで、視認できる解像度をさらに向上させることも可能である。以下ではその例について説明する。
【００６３】
図１１Ａは有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ素子の下部発光層の平面配置の他の例を示す図である。図１１Ｂは有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ素子の上部発光層の平面配置の他の例を示す図である。上部発光層ＥＭＵおよび下部発光層ＥＭＬは縦方向には同じ色の発光層が並んで列をなしている。下部発光層ＥＭＬについては、横方向に青発光体ＢＥの２列と緑発光体ＧＥの２列とが交互に配置されている。上部発光層ＥＭＵについては、横方向に緑発光体ＧＥの２列と赤発光体ＲＥの２列とが交互に配置されている。ここで、青発光体ＢＥの上方には緑発光体ＧＥが配置されており、赤発光体ＲＥの下方にも緑発光体ＧＥが配置されている。この配置によって、全てのサブ画素で緑発光ができる。緑は視感度が高く、解像性も高いため、視覚上は各サブ画素の解像度が認識されやすい。
【００６４】
図１２は、図１１Ａおよび図１１Ｂに示す有機ＥＬ表示装置における発光パターンの例を示す図である。図１２の例においては、有機ＥＬ表示装置の１フレームの期間をＴ１、Ｔ２、Ｔ３の３つのサブ期間に分割し、それぞれのサブ期間における発光パターンを示している。本図では各サブ期間の発光パターンを２段のサブ画素の列で示されており、上段は横方向に並ぶ有機ＥＬ素子の上部発光層ＥＭＵ側の発光対象となる色の列を、下段が横方向に並ぶ有機ＥＬ素子の下部発光層ＥＭＬ側の発光対象となる色の列を示す。発光対象とならない発光層は非表示部ＮＡで示し、発光対象となる発光層は、その色により、赤表示部ＲＡ、緑表示部ＧＡ、青表示部ＢＡで表している。ここで、発光対象とは、サブ画素（有機ＥＬ素子）の上部発光層ＥＭＵおよび下部発光層ＥＭＬのうち、信号線ＤＬから供給される信号により発光しうる箇所を示す。言い換えれば白発光の際に発光する箇所である。例えば黒を表示させる画素に対応するサブ画素は、発光対象であっても実際には発光しない。なお、２色発光の有機ＥＬ素子の極性によって発光対象を切り替えるため、図１２において上段が発光対象となるときは、下段は非表示部ＮＡとなる。
【００６５】
図１２によれば、サブ期間がＴ１、Ｔ２、Ｔ３と進むにつれて、緑表示部ＧＡを有するサブ画素が右にずれていく。また、緑表示部ＧＡの左右のサブ画素は、青表示部ＢＡを有するサブ画素と赤表示部ＲＡを有するサブ画素である。緑表示部ＧＡを有するサブ画素は３列おきに存在するため、３つのサブ期間によって、全てのサブ画素で緑色の発光層が発光対象となる。こうすれば、緑のサブピクセルの数だけ画素があるのと同等の解像度が得られ、解像度を高くできる。
【００６６】
次に図１１Ａおよび図１１Ｂに示す有機ＥＬ表示装置の製造方法について、図７Ａおよび図７Ｂに示す有機ＥＬ表示装置の製造方法との相違点を中心に説明する。絶縁基板ＳＵＢ上に様々な層を形成し、平坦化膜ＦＬを形成するまでの製造方法は上述の製造方法と同様である。平坦化膜ＦＬのコンタクトホール部分をフォトリソグラフィによりパターニングした後ドライエッチングでドレイン電極ＤＴを露出させる。その後、厚さ１００ｎｍの銀合金と厚さ３０ｎｍのＩＴＯを積層、パターニングし、薄膜トランジスタＴＦＴのドレイン電極ＤＴと電気的に接続される反射電極ＲＭと下部電極膜ＥＴＬ（画素電極）を形成する。その画素電極上に、厚さ１５ｎｍの下部電子注入層ＥＩＬ、厚さ１ｎｍの下部ホール注入層ＨＩＬを順に蒸着によって形成する。次にマスク蒸着によって、青発光体ＢＥを形成する領域に厚さ７１ｎｍのキャリア輸送層、厚さ３３ｎｍの発光層、厚さ１９ｎｍのホールブロッキング層を順に形成する。さらに青発光体ＢＥの上方および赤発光体ＲＥの下方の緑発光体ＧＥを形成するために、両方の種類の有機ＥＬ素子を生成する領域に厚さ２５ｎｍの緑色発光層を形成する。次にマスク蒸着で赤発光体ＲＥを形成する領域に厚さ１４９ｎｍの電子輸送層、厚さ１５ｎｍのホールブロック層、厚さ３０ｎｍの赤色発光層３０ｎｍを順に形成する。さらに両方の種類の有機ＥＬ素子を形成する領域に厚さ１５ｎｍのキャリア輸送層、厚さ１ｎｍのホール注入層、厚さ５０ｎｍの電子輸送層を蒸着によって順に形成し、上部電極膜ＥＴＵとして厚さ３０ｎｍのＩｎＺｎＯをスパッタ法により形成する。その後は図７Ａおよび図７Ｂの例と同様の製造方法でよい。
【００６７】
各層の厚みは青発光体ＢＥおよび赤発光体ＲＥの発光位置から反射電極ＲＭまでの光学長はそれぞれ３／４波長となり、下部発光層ＥＭＬの緑発光体ＧＥの発光位置から反射電極ＲＭまでの光学長は１／４波長、上部発光層ＥＭＵの緑発光体ＧＥの発光位置から反射メタルまでの光学長は３／４波長となるようにしている。
【００６８】
ライン反転駆動やドット反転駆動にすれば以上述べたように、上部電極の抵抗による輝度傾斜やスメアを低減できる利点がある。これらは発光素子が逆方向にも電流を流すことができることから実現できるものである。逆方向にも電流を流すことが可能な最低限の層構成を図１３に示す。
【００６９】
本発明で述べた電荷注入層、すなわち第１の電極層（上部電極膜ＥＴＵに対応する）に接し電子を輸送する第１の電子注入層（上部電子注入層ＥＩＵに対応する）と、有機発光膜を含むとともに電子及びホールを輸送する第１の電子ホール輸送層（上部発光層ＥＭＵに対応する）と、前記第１の電子注入層と第１の電子ホール輸送層との間にあり、前記第１の電子注入層および前記第１の電子ホール輸送層に接するとともに前記第１の電子ホール輸送層から電子を取込む第１のホール注入層（上部ホール注入層ＨＩＵに対応する）よりなる構成は電子、ホールともに注入することができ、これを用いると逆方向にも電流を流すことが可能となる。第１の電極に対向する第２の電極（下部電極膜ＥＴＬに対応する）と発光層との間に電子ブロッキング層ＥＢＬが設けられる。すると、第１の電極を負の電位とし、第２の電極を正の電位とした時は、第１の電極から電子を、第２の電極からホールが注入され電流が流れて発光する。一方、逆の電位を印加した場合、第１の電極からホールが注入されるが第２の電極から電子は注入されない。しかしホールは途中止められることなく第２の電極に到達するので発光はしないが電流は流れる。また、さらに電子ブロッキング層ＥＢＬと第２の電極との間にホール注入層を設けてもよい。そうすれば、より効率的にホールの注入を行うことができる。
【００７０】
また、第２の電極と発光層との間にホールブロッキング層ＨＢＬを設けてもよい。すると、第１の電極を正の電位とし、第２の電極を負の電位として第１の電極からホールを、第２の電極から電子を注入した時は電流が流れて発光する。一方、逆の電位を印加した場合、第１の電極から電子が注入されるが第２の電極からホールは注入されない。しかし電子は途中止められることなく第２の電極に到達するので発光はしないが電流は流れる。さらにホールブロッキング層ＨＢＬと第２の電極との間に電子注入層を設けてもよい。そうすればより効率的に電子を注入することができる。
【００７１】
この素子と図９や図１０に示したようなドット反転あるいはライン反転駆動できる回路とを組み合わせることで輝度傾斜やスメアを低減できる。その駆動方法の一例を図１４に示す。図１４Ａは画素配列を示す。一つの画像を表示する１フレームの時間を二分割し、図１４Ｂと図１４Ｃのように隣り合った画素を一組として２分の１フレームの一方では片側が発光し逆側が発光しない方向に電流を流し、残りの２分の１フレームでは逆方向に電流を流して発光する画素を入れ替えることによりドット反転駆動あるいはライン反転駆動とすることができる。
【００７２】
逆方向に電流を流しても発光する素子と比較すると発光している時間が半分になるため最高輝度が低下するあるいは電流効率が低下するという不利益があるが、層構成が単純で作りやすいという利点がある。
【００７３】
図１５は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子を照明に用いた例である。交流を有機ＥＬ素子の上部電極ＵＥと下部電極ＬＥの間に印加して発光させるが、直流をバイアスすれば連続的に色調を変化することが可能である。補色関係にある２色を選んで有機ＥＬ素子を作れば白色を挟んで２色の間の色合いを自在に表現できる。同様なことがエリアカラーのディスプレイに応用した場合も実現できる。
【符号の説明】
【００７４】
ＥＴＬ 下部電極膜、ＥＴＵ 上部電極膜、ＥＩＬ 下部電子注入層、ＥＩＵ 上部電子注入層、ＨＩＬ 下部ホール注入層、ＨＩＵ 上部ホール注入層、ＥＭＬ 下部発光層、ＥＭＵ 上部発光層、ＨＢＬ ホールブロッキング層、ＥＢＬ 電子ブロッキング層、ＳＵＢ 絶縁基板、ＴＦＴ 薄膜トランジスタ、ＳＩ 半導体膜、ＳＴ ソース電極、ＤＴ ドレイン電極、ＧＴ ゲート電極、ＭＩ 層間絶縁膜、ＰＡＳ 上部絶縁膜、ＦＬ 平坦化膜、ＲＭ 反射電極、ＳＳ 封止基板、ＳＭ 封止材、ＲＥ 赤発光体、ＧＥ 緑発光体、ＢＥ 青発光体、ＤＭ 電極分離材料、ＸＤＶ 信号入力回路、ＹＤＶ 画素スイッチ制御回路、ＤＬ 信号線、ＳＥＬ セレクト線、Ｖｐｎ，Ｖｐ，Ｖｎ 電源線、ＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３，ＴＲ４ トランジスタ、Ｃｐｓ，Ｃｐｄ 容量、ＯＬ 有機ＥＬ素子、ＮＡ 非表示部、ＲＡ 赤表示部、ＧＡ 緑表示部、ＢＡ 青表示部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極層と、
前記第１の電極層に接し電子を輸送する第１の電子注入層と、
有機発光膜を含むとともに電子及びホールを輸送する第１の電子ホール輸送層と、
前記第１の電子注入層と第１の電子ホール輸送層との間にあり、前記第１の電子注入層および前記第１の電子ホール輸送層に接するとともに前記第１の電子ホール輸送層から電子を取込む第１のホール注入層と、
前記第１の電子ホール輸送層に接し電子又はホールをブロックするブロッキング層と、
を含むことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記第１の電子ホール輸送層は、電子輸送性の材料とホール輸送性の材料とを含み、
前記ブロッキング層は電子を透過させない、
ことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
前記第１の電子ホール輸送層は、ホール輸送性の材料と電子輸送性の材料とを含み、
前記ブロッキング層はホールを透過させない、
ことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】
前記第１のホール注入層は前記第１の電子ホール輸送層に対し、電圧が高い場合はホール注入を行い、電圧が低い場合にはトンネル効果により電子を輸送する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
前記ブロッキング層に接し、有機発光膜を含むとともに電子及びホールを輸送する第２の電子ホール輸送層と、
前記第２の電子ホール輸送層に接するとともに前記第２の電子ホール輸送層から電子を取込む第２のホール注入層と、
前記第２のホール注入層に接する第２の電子注入層と、
前記第２の電子注入層に接する第２の電極層と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項６】
前記第１の電子ホール輸送層および前記第２の電子ホール輸送層は、電子輸送性の材料とホール輸送性の材料とを含み、
前記ブロッキング層は電子を透過させない、
ことを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項７】
前記第１の電子ホール輸送層および前記第２の電子ホール輸送層は、ホール輸送性の材料と電子輸送性の材料とを含み、
前記ブロッキング層は電子を透過させない、
ことを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項８】
前記第１のホール注入層および前記第２のホール注入層は電子ホール輸送層に対し、電圧が高い場合はホール注入を行い、電圧が低い場合にはトンネル効果により電子を輸送する、
ことを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項９】
電流方向を逆転しても発光する有機ＥＬ素子を用いて、ドット反転駆動することを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項１０】
電流方向を逆転しても発光する有機ＥＬ素子を用いて、ライン反転駆動することを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項１】
第１の電極層と、
前記第１の電極層に接し電子を輸送する第１の電子注入層と、
有機発光膜を含むとともに電子及びホールを輸送する第１の電子ホール輸送層と、
前記第１の電子注入層と第１の電子ホール輸送層との間にあり、前記第１の電子注入層および前記第１の電子ホール輸送層に接するとともに前記第１の電子ホール輸送層から電子を取込む第１のホール注入層と、
前記第１の電子ホール輸送層に接し電子又はホールをブロックするブロッキング層と、
を含むことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記第１の電子ホール輸送層は、電子輸送性の材料とホール輸送性の材料とを含み、
前記ブロッキング層は電子を透過させない、
ことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
前記第１の電子ホール輸送層は、ホール輸送性の材料と電子輸送性の材料とを含み、
前記ブロッキング層はホールを透過させない、
ことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】
前記第１のホール注入層は前記第１の電子ホール輸送層に対し、電圧が高い場合はホール注入を行い、電圧が低い場合にはトンネル効果により電子を輸送する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
前記ブロッキング層に接し、有機発光膜を含むとともに電子及びホールを輸送する第２の電子ホール輸送層と、
前記第２の電子ホール輸送層に接するとともに前記第２の電子ホール輸送層から電子を取込む第２のホール注入層と、
前記第２のホール注入層に接する第２の電子注入層と、
前記第２の電子注入層に接する第２の電極層と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項６】
前記第１の電子ホール輸送層および前記第２の電子ホール輸送層は、電子輸送性の材料とホール輸送性の材料とを含み、
前記ブロッキング層は電子を透過させない、
ことを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項７】
前記第１の電子ホール輸送層および前記第２の電子ホール輸送層は、ホール輸送性の材料と電子輸送性の材料とを含み、
前記ブロッキング層は電子を透過させない、
ことを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項８】
前記第１のホール注入層および前記第２のホール注入層は電子ホール輸送層に対し、電圧が高い場合はホール注入を行い、電圧が低い場合にはトンネル効果により電子を輸送する、
ことを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項９】
電流方向を逆転しても発光する有機ＥＬ素子を用いて、ドット反転駆動することを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項１０】
電流方向を逆転しても発光する有機ＥＬ素子を用いて、ライン反転駆動することを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１４Ｃ】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１４Ｃ】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−２６７４１３（Ｐ２０１０−２６７４１３Ａ）
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１５７９４（Ｐ２００９−１１５７９４）
【出願日】平成２１年５月１２日（２００９．５．１２）
【出願人】（５０２３５６５２８）株式会社 日立ディスプレイズ (2,552)
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１２日（２００９．５．１２）
【出願人】（５０２３５６５２８）株式会社 日立ディスプレイズ (2,552)
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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