有機ＥＬ素子
【課題】 ポリマーで被覆された基板、および樹脂製基板を用いても、有機ＥＬ層の水分または酸素による劣化を防止してダークスポットの発生を防止することができる構造を有する有機ＥＬ素子の提供。
【解決手段】 基板と、基板上に形成された透明電極と、透明電極上に形成された有機ＥＬ層と、有機ＥＬ層上に反射電極とを備えた有機ＥＬ素子であって、透明電極は、複数の部分からなる第１透明電極と複数の部分からなる第２透明電極とから構成され、第１透明電極は第２透明電極と交互に配列され、第１透明電極の端部と第２透明電極の端部とが絶縁層を介して重なるように形成され、かつ第１透明電極と第２透明電極とは電気的に絶縁されていることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【解決手段】 基板と、基板上に形成された透明電極と、透明電極上に形成された有機ＥＬ層と、有機ＥＬ層上に反射電極とを備えた有機ＥＬ素子であって、透明電極は、複数の部分からなる第１透明電極と複数の部分からなる第２透明電極とから構成され、第１透明電極は第２透明電極と交互に配列され、第１透明電極の端部と第２透明電極の端部とが絶縁層を介して重なるように形成され、かつ第１透明電極と第２透明電極とは電気的に絶縁されていることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機ＥＬ素子に関し、特に樹脂基板または可撓性フィルム基板を用いて形成される有機ＥＬ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
１９８７年にイーストマンコダック社のTangらによって２層積層構成で高い効率を有する有機ＥＬ素子が発表されて以来、現在に至る間に様々な有機ＥＬ素子が開発されてきており、一部実用化が開始されている（非特許文献１参照）。こうした中で、次世代のディスプレイとして、有機ＥＬ素子を用いたフルカラー有機ＥＬディスプレイの開発および実用化が急がれている。
【０００３】
カラーディスプレイとしての実用上の重要課題は、精細なカラー表示機能を有すると共に、色再現性を含め長期的な安定性を有することである。しかしながら、カラー有機ＥＬディスプレイには、一定期間の駆動により発光特性（電流−輝度特性）が著しく低下するという欠点を有している。
【０００４】
この発光特性の低下原因の代表的なものは、ダークスポットの成長である。このダークスポットとは、発光欠陥点のことである。駆動時および保存中に酸化が進むとダークスポットの成長が進み、発光面全体に広がる。このダークスポットは、素子中の酸素または水分により、素子を構成する積層材料の酸化または凝集によるものと考えられている。その成長は、通電中はもちろん、保存中にも進行し、特に（１）素子の周囲に存在する酸素または水分により加速され、（２）有機積層膜中に吸着物として存在する酸素または水分に影響され、および（３）素子作製時の部品に吸着している水分あるいは製造時等における水分の侵入にも影響されると考えられている。
【０００５】
この水分の有機ＥＬ素子への侵入を妨げる手法として、基板上に絶縁性の水分・酸素遮断層を設けることが提案されてきている。水分・酸素遮断層として、ポリイミド変性シリコーン樹脂（たとえば、特許文献１〜３参照）などの有機樹脂を配設する技術、および膜厚０．０１〜２００μｍの無機酸化物層（特許文献４参照）を配設する技術が知られている。無機酸化物膜層には、有機発光層の寿命を維持するために高い防湿性が要求される。
【０００６】
また、基板上に１つまたは複数のカラーフィルタ層を設けたカラーフィルタの作製方法として、カラーフィルタ層上に形成した高分子膜層に、ＤＣスパッタリングによりＳｉＯｘ、ＳｉＮｘを形成する方法があり、透明導電膜の密着性を向上させる効果が知られている（特許文献５および６参照）。また、低融点ガラスを焼結する方法がある（特許文献７参照）。
【０００７】
有機ＥＬ素子の性能低下に関しては、各所で活発な研究が行われており、これまでに様々な原因が発表されている。中でも、発光層をはじめとする有機ＥＬ層は耐熱性が低い材料で構成されていることから、素子駆動時に発生する熱による性能低下は深刻な問題である。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−１３４１１２号公報
【特許文献２】特開平７−２１８７１７号公報
【特許文献３】特開平７−３０６３１１号公報
【特許文献４】特開平８−２７９３９４号公報
【特許文献５】特開平７−１４６４８０号公報
【特許文献６】特開平１０−１０５１８号公報
【特許文献７】特開２０００−２１４３１８号公報
【非特許文献１】C. W. Tang, S. A. VanSlike, Appl. Phys. Lett. 51, 913 (1987)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ＳｉＯｘまたはＳｉＮｘのような無機酸化物膜は、その中にピンホールが形成される場合があることが知られている。そのようなピンホールが形成された場合には、ピンホールを通って水分または酸素が有機ＥＬ層に到達して、ダークスポットが成長する恐れがある。
【００１０】
また、ポリマーで被覆された基板、および樹脂製基板を用いる場合、それらポリマーまたは樹脂中に水分または酸素が含まれていることが知られており、有機ＥＬ素子の駆動に伴う発熱によってそれらの水分または酸素が基板から放出され、有機ＥＬ層に到達してダークスポットを成長させることが知られている。加えて、前述のような基板は、表面上に相当の大きさの凹凸が存在し、その凹凸の一部が水分・酸素遮断層で被覆されずに露出する恐れがある。もし、露出部位が存在する場合、露出部位から基板内に含まれる水分または酸素が放出され、ダークスポットを成長させる。特に、水分・酸素遮断層として有機樹脂を用いた場合に、一旦ダークスポットが発生するとその成長が著しい。
【００１１】
したがって、ポリマーで被覆された基板、および樹脂製基板を用いた場合であっても、有機ＥＬ層への水分および酸素の侵入を確実に阻止して、ダークスポットの発生を防止することができる構造が強く求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の有機ＥＬ素子は、基板と、該基板上に形成された複数の部分電極からなる透明電極と、前記透明電極上に形成された有機ＥＬ層と、前記有機ＥＬ層上に反射電極とを備えた有機ＥＬ素子であって、前記透明電極は、複数の部分からなる第１透明電極と複数の部分からなる第２透明電極とから構成され、前記第１透明電極は前記第２透明電極と交互に配列され、前記第１透明電極の端部と前記第２透明電極の端部とが絶縁層を介して重なるように形成され、かつ前記第１透明電極と前記第２透明電極とは電気的に絶縁されていることを特徴とする。ここで、第１および第２透明電極が、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＩＴＯ、ＩＺＯおよびＺｎＯ：Ａｌからなる群から選択される材料から形成されていてもよい。また、基板は、透明基板、有機樹脂で被覆された透明基板、１つまたは複数の色変調部が設けられた透明基板、または１つまたは複数の色変調部が設けられ、有機樹脂で被覆された透明基板の中から選択することができる。さらに、透明基板は、ガラス基板、、ポリエチレンテレフタレートを含むポリエステル樹脂、ポリメチルメタクリレートを含むアクリル樹脂、ポリオレフィン、ポリカーボネート樹脂、またはポリイミド樹脂から形成される樹脂基板または可撓性フィルムであってもよい。
【００１３】
前述の有機ＥＬ素子は、必要に応じて、前記第２透明電極の端部を覆うように形成されている第２絶縁膜をさらに含んでもよい。第２絶縁膜は、有機樹脂、絶縁性無機酸化物、絶縁性無機窒化物または絶縁性無機酸化窒化物を用いて形成することができる。あるいはまた、前記基板と前記透明電極との間に、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＮｘＯｙ、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、およびＺｎＯｘを含む絶縁性無機酸化物、絶縁性無機窒化物または絶縁性無機酸化窒化物を用いて形成される基板パッシベーション層をさらに含んでもよい。
【発明の効果】
【００１４】
上記の構成を採ることによって、基板の全ての領域において、水分・酸素遮断性に優れた透明導電性酸化物から形成される透明電極またはパッシベーション層のいずれかが設けられ、基板側からの有機ＥＬ層への水分および酸素の侵入を効果的に防止することが可能となる。したがって、ダークスポットが発生することなく、長期間にわたって優れた発光特性を維持した有機ＥＬ素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明者は、種々の検討の結果、ダークスポットが透明電極の周辺部において発生することが多く、透明電極内部においてほとんど発生しないことを見出した。この事実は、透明電極を構成する透明導電性酸化物が極めて優れた水分・酸素透遮断性を有することを示している。本発明は、この知見に基づいて、より有効にダークスポットの発生を防止することができる有機ＥＬ素子の構造を提供するものである。
【００１６】
図１に本発明の有機ＥＬ素子の１つの実施形態を示す。本発明の有機ＥＬ素子は、基板１０の上に、複数の部分から形成される透明電極２０、有機ＥＬ層６０および反射電極７０を順に積層した構造を有する。透明電極２０は、複数の第１透明電極２０ａと複数の第２透明電極２０ｂとから構成され、前記第１透明電極２０ａは前記第２透明電極２０ｂと交互に配列され、前記第１透明電極２０ａの端部と前記第２透明電極２０ｂの端部とが絶縁層を介して重なるように形成され、かつ前記第１透明電極２０ａと前記第２透明電極２０ｂとは電気的に絶縁されている。
【００１７】
基板１０は、透明基板であってもよく、透明基板上に色変調部を設けた色変換フィルタであってもよい。あるいはまた、必要に応じて、それらを透明性の有機樹脂で被覆したものを基板１０として用いてもよい。透明基板は、可視光（波長４００〜７００ｎｍ）に対して透明であり、積層される層の形成に用いられる条件（溶媒、温度等）に耐えるものであるべきであり、および寸法安定性に優れていることが好ましい。好ましい透明基板は、ガラス基板、およびポリオレフィン、アクリル樹脂（ポリメチルメタクリレートを含む）、ポリエステル樹脂（ポリエチレンテレフタレートを含む）、ポリカーボネート樹脂、またはポリイミド樹脂などの樹脂で形成された剛直性の樹脂基板を含む。あるいはまた、ポリオレフィン、アクリル樹脂（ポリメチルメタクリレートを含む）、ポリエステル樹脂（ポリエチレンテレフタレートを含む）、ポリカーボネート樹脂、またはポリイミド樹脂などから形成される可撓性フィルムを、基板として用いてもよい。
【００１８】
透明基板上に設けられる色変調部は、カラーフィルタ層、色変換層、またはカラーフィルタ層と色変換層との積層体から構成することができる。カラーフィルタ層は、所望される波長域の光のみを透過させる層である。また、色変換層との積層構成を採る場合、色変換層にて波長分布変換された光の色純度を向上させることにカラーフィルタ層は有効である。カラーフィルタ層は、たとえば、市販の液晶用カラーフィルタ材料（富士フイルムアーチ製カラーモザイクなど）を用いて形成することができる。
【００１９】
色変換層は、色変換色素とマトリクス樹脂からなる層である。色変換色素は、入射光の波長分布変換を行って、異なる波長域の光を放射する色素であり、好ましくは有機発光層からの近紫外光または青色〜青緑色の光の波長分布変換を行って、所望の波長域の光（たとえば、青色、緑色または赤色）を放射する色素である。色変換色素としては、赤色光を放射するローダミン系色素、シアニン系色素など；緑色光を放射するクマリン系色素、ナフタルイミド系色素など；青色光を放射するクマリン系色素など、当該技術で知られている任意のものを用いることができる。
【００２０】
１つの透明基板に、複数種の色変調部、たとえば有機発光層からの光を吸収して赤色光を放射する赤色変調部、緑色光を放射する緑色変調部、青色光を放射する青色変調部などを設けてもよい。本発明においては、複数種の色変調部をマトリクス状に配置することによってフルカラー表示を可能にする構成を採ってもよい。
【００２１】
色変調部は、スピンコート法、ロールコート法、キャスト法、ディップコート法などを用いて各層の材料を塗布し、続いてフォトリソグラフ法などを用いてパターニングすることによって形成することができる。必要に応じて、電極形成表面の平坦化を行うための平坦化層（種々の有機樹脂を用いて形成することができる）などを色変調部を覆うように形成して、基板（色変調部が設けられている色変換フィルタ）を有機樹脂で被覆されたものとしてもよい。
【００２２】
あるいはまた、前記基板と透明電極との間に（すなわち透明基板表面上に、または存在する場合には色変調部を覆うように）、酸素および／または水分などを遮断する機能の一部を負担する基板パッシベーション層（ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＮｘＯｙ、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、ＺｎＯｘなどの絶縁性の無機酸化物、無機窒化物、無機酸化窒化物などを用いて形成することができる）を形成してもよい。通常の場合、基板パッシベーション層は０．１〜１μｍの膜厚を有して形成される。
【００２３】
透明電極２０は、複数の第１透明電極２０ａと複数の第２透明電極２０ｂとから構成され、前記第１透明電極２０ａは前記第２透明電極２０ｂと交互に配列され、前記第１透明電極２０ａの端部と前記第２透明電極２０ｂの端部とが絶縁層を介して重なるように形成され、かつ前記第１透明電極２０ａと前記第２透明電極２０ｂとは電気的に絶縁されている。前述の第１透明電極２０ａおよび第２透明電極２０ｂは、スパッタ法を用いてＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ：Ａｌなどの導電性金属酸化物を堆積させることによって形成される。第１透明電極２０ａおよび第２透明電極２０ｂは、波長４００〜８００ｎｍの光に対して好ましくは５０％以上、より好ましくは８５％以上の透過率を有することが好ましい。透明電極２０は、通常５０ｎｍ以上、好ましくは５０ｎｍ〜１μｍ、より好ましくは１００〜３００ｎｍの範囲内の厚さを有することが望ましい。本発明において、第１透明電極２０ａおよび第２透明電極２０ｂは、優れた水分・酸素遮断性を有する導電性金属酸化物から構成され、したがって基板側からの水分および酸素の透過を防止する機能を負担する主たる構成要素として機能する。以上のように、前記第１透明電極２０ａの端部と前記第２透明電極２０ｂの端部とが重なるように形成することによって、基板１０上の全ての領域において、優れた水分・酸素遮断性を有する導電性金属酸化物の層が存在するので、基板１０の側から有機ＥＬ層６０への水素および酸素透過を有効に防止することが可能となる。
【００２４】
第１透明電極２０ａおよび第２透明電極２０ｂは、第１の方向に延びるストライプ形状を有する複数の部分から構成することができる。そして、反射電極７０を第１の方向と交差する（好ましくは直交する）第２の方向に延びる複数のストライプ状電極として形成することによって、パッシブマトリクス駆動を行うことができるように構成することが好ましい。
【００２５】
絶縁膜３０は、第１透明電極２０ａおよび第２透明電極２０ｂの間に形成され、複数の第１透明電極２０ａのそれぞれを、隣接する第２透明電極２０ｂから電気的に絶縁するための層である。絶縁膜３０を第１透明電極２０ａの端部上に重なるように形成して、第１透明電極２０ａのそれぞれに関して、その端部とそれに隣接する第２透明電極（２０ｂ）の端部が重なるようにする。絶縁膜３０を形成するのに好ましい材料は、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＮｘＯｙ、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、ＺｎＯｘなどの無機酸化物、無機窒化物および無機酸化窒化物を含む。したがって、絶縁膜３０もまた、ピンホール形成などが発生するおそれがあるにせよ、水分および酸素の透過防止の機能の一部を負担し得る層である。したがって、図２に示すように隣接する２つの第１透明電極２０ａの間の基板１０上に絶縁膜３０を延在させた構成として、第１および第２透明電極間の電気的絶縁に加えて、水分および酸素の透過防止効果のさらなる向上を図ることができる。
【００２６】
絶縁膜３０は、蒸着（抵抗加熱または電子ビーム加熱）、スパッタ、イオンプレーティング、レーザーアブレーションなどの当該技術において知られている任意の手段を用いて形成することができる。
【００２７】
加えて、図３に示すように、絶縁膜３０および第２透明電極２０ｂの積層体の端部を覆う第２絶縁膜５０をさらに設けてもよい。第２絶縁膜５０は、第１透明電極２０ａと第２透明電極２０ｂとの電気的絶縁を長期間にわたって維持するのに有効な層である。第２絶縁膜は、ポリイミド変性シリコーン樹脂（たとえば、特許文献１〜３参照）などの有機樹脂を用いて形成されてもよいし、あるいはＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＮｘＯｙ、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、ＺｎＯｘなどの絶縁性無機酸化物、絶縁性無機窒化物または絶縁性無機酸化窒化物を用いて形成されてもよい。
【００２８】
透明電極２０および絶縁膜３０の形成は、最初に基板１０上に、所望の形状の複数の第１透明電極２０ａを成膜し、所望の位置に絶縁膜３０を成膜し、そして所望の形状の複数の第２透明電極２０ｂを成膜することによって行われる。所望の形状を有する第１透明電極は、所望のパターンを与えるマスクを用いてパターン状に成膜してもよいし、あるいは、基板１０の全面に成膜した後にフォトリソグラフ法を用いたパターニング（ウェットエッチングまたはドライエッチングを用いることができる）を行うことによって形成してもよい。絶縁膜３０を所望の形状に形成するためには、第１透明電極２０ａを形成した基板１０上に全面に成膜した後にドライエッチングを行ってもよいし、あるいは、予め所望のパターンを有するリフトオフ用レジストを形成した後に絶縁層材料を堆積させ、その後にレジストを除去するリフトオフ法を適用してもよい。また、第２透明電極２０ｂついては、絶縁膜３０を形成した基板１０上に全面に導電性金属酸化物をスパッタ法にて堆積させた後にドライエッチングを行ってよいし、あるいはリフトオフ法を適用してもよい。
【００２９】
あるいはまた、絶縁層３０および第２透明電極２０ｂの両方にリフトオフ法を適用する場合には、それらのパターニングを同時に行ってもよい。たとえば、リフトオフ用レジストを形成した基板上に、絶縁膜３０および第２透明電極２０ｂを順次積層し、その後にリフトオフ用レジストを除去して、所望の形状の絶縁層３０および第２透明電極２０ｂを同時に得ることができる。
【００３０】
有機ＥＬ層６０は、有機発光層を少なくとも含み、必要に応じて正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層および／または電子注入層を含む。これらの各層は、それぞれにおいて所望される特性を実現するのに充分な膜厚を有して形成される。たとえば、下記のような層構成からなるものが採用される。
（１）有機発光層
（２）正孔注入層／有機発光層
（３）有機発光層／電子注入層
（４）正孔注入層／有機発光層／電子注入層
（５）正孔輸送層／有機発光層／電子注入層
（６）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子注入層
（７）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／電子注入層
（上記の構成において、陽極として機能する電極が左側に接続され、陰極として機能する電極が右側に接続される）
【００３１】
有機発光層の材料としては、任意の公知の材料を用いることができる。たとえば、青色から青緑色の発光を得るためには、例えば縮合芳香環化合物、環集合化合物、金属錯体（Ａｌｑ３のようなアルミニウム錯体など）、スチリルベンゼン系化合物（４，４’−ビス（ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）など）、ポルフィリン系化合物、ベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、べンゾオキサゾール系などの蛍光増白剤、芳香族ジメチリディン系化合物などの材料が好ましく使用される（非特許文献２および非特許文献３参照）。あるいはまた、ホスト化合物にドーパントを添加することによって、種々の波長域の光を発する有機発光層を形成してもよい。ホスト化合物としては、ジスチリルアリーレン系化合物（たとえば出光興産製ＩＤＥ−１２０など）、Ｎ，Ｎ’−ジトリル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルビフェニルアミン（ＴＰＤ）、アルミニウムトリス（８−キノリノラート）（Ａｌｑ３）等を用いることができる。ドーパントとしては、ペリレン（青紫色）、クマリン６（青色）、キナクリドン系化合物（青緑色〜緑色）、ルブレン（黄色）、４−ジシアノメチレン−２−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−６−メチル−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ、赤色）、白金オクタエチルポルフィリン錯体（ＰｔＯＥＰ、赤色）などを用いることができる。
【００３２】
正孔注入層の材料としては、Ｐｃ類（ＣｕＰｃなどを含む）またはインダンスレン系化合物などを用いることができる。正孔輸送層は、トリアリールアミン部分構造、カルバゾール部分構造、オキサジアゾール部分構造を有する材料を用いて形成することができる。用いることができる材料は、好ましくは、ＴＰＤ、α−ＮＰＤ、ＭＴＤＡＰＢ（ｏ−，ｍ−，ｐ−）、ｍ−ＭＴＤＡＴＡなどを含む。
【００３３】
電子輸送層の材料としては、Ａｌｑ３のようなアルミニウム錯体；ＰＢＤ、ＴＰＯＢのようなオキサジアゾール誘導体；ＴＡＺのようなトリアゾール誘導体；以下に示す構造を有するもののようなトリアジン誘導体；フェニルキノキサリン類；ＢＭＢ−２Ｔのようなチオフェン誘導体などを用いることができる。電子注入層の材料としては、Ａｌｑ３のようなアルミニウム錯体、あるいはアルカリ金属ないしアルカリ土類金属をドープしたアルミニウムのキノリノール錯体などを用いることができる。
【００３４】
また、任意選択的に、有機ＥＬ層６０と陰極として用いる電極との界面に、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはそれらを含む合金、アルカリ金属フッ化物などの電子注入性材料の薄膜（膜厚１０ｎｍ以下）で形成されるバッファ層を設けて、電子注入効率を高めてもよい。
【００３５】
有機ＥＬ層６０を構成するそれぞれの層および任意選択的には、蒸着（抵抗加熱または電子ビーム加熱）などの当該技術において知られている任意の手段を用いて形成することができる。
【００３６】
反射電極７０は、複数の部分電極からなり、高反射率の金属、アモルファス合金、微結晶性合金を用いて形成されることが好ましい。高反射率の金属は、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｒなどを含む。高反射率のアモルファス合金は、ＮｉＰ、ＮｉＢ、ＣｒＰおよびＣｒＢなどを含む。高反射率の微結晶性合金は、ＮｉＡｌなどを含む。反射電極７０は、陰極として用いてもよいし、陽極として用いてもよい。反射電極７０を陰極として用いる場合には、反射電極７０と有機ＥＬ層６０との界面に、前述のバッファ層を設けて有機ＥＬ層３０に対する電子注入の効率を向上させてもよい。
【００３７】
反射電極７０は、用いる材料に依存して、蒸着（抵抗加熱または電子ビーム加熱）、スパッタ、イオンプレーティング、レーザーアブレーションなどの当該技術において知られている任意の手段を用いて形成することができる。所望の形状を与えるマスクを用いて複数の部分電極からなる反射電極７０を形成してもよいし、あるいは、逆テーパー状の断面形状を有する分離隔壁を用いて複数の部分電極からなる反射電極７０を形成してもよい。
【００３８】
反射電極７０を構成する複数の部分電極のそれぞれは、たとえば、第２の方向に延びるストライプ形状であることができる。ここで、透明電極２０に関する第１の方向と、前述の第２の方向とは交差していることが好ましく、直交していることがより好ましい。そのような構成を採ることによって、透明電極２０を構成する部分電極の１つと、反射電極７０を構成する部分電極の１つとに電界を印加することによって、それら部分電極の交差する部位の有機ＥＬ層を発光させる、パッシブマトリクス駆動を行うことができる。
【実施例１】
【００３９】
（実施例１）
厚さ２ｍｍのポリカーボネート（ＰＣ）樹脂製基板上に、ターゲットとしてＩＤＩＸＯ（出光興産株式会社製、インジウムおよび亜鉛の酸化物と酸化インジウムとの混合物）を用いるスパッタ法によって膜厚１００ｎｍのＩＺＯを全面成膜した。次に、フォトリソグラフ法にてパターニングを行い、幅１１０μｍ、間隔９０μｍのストライプ形状を有する複数の第１透明電極を形成した。
【００４０】
次に、リフトオフレジストを、第１透明電極上に積層した。引き続いて、ＤＣスパッタ法により室温において膜厚３００ｎｍのＳｉＯｘを積層し、さらに膜厚２００ｎｍのＩＺＯを積層した。その後に、レジスト剥離液でリフトオフレジストを除去し、第１透明電極の間隙に、ＳｉＯｘからなる絶縁膜およびＩＺＯからなる第２透明電極の積層体を形成した。ここで、前記積層体は、第１透明電極の側端の幅１０μｍの領域において第１透明電極と重なるように形成した。
【００４１】
次に、フォトレジスト（新日鐵化学製Ｖ２５９ＰＡＰ５）を塗布およびパターニングして、絶縁膜および第２透明電極の積層体の端部を覆う第２絶縁膜を形成した。得られた第２絶縁膜は、第２透明電極上において１μｍの膜厚を有し、積層体端部から幅１０μｍの領域の第１透明電極、積層体端部から幅１０μｍの領域の第２透明電極を被覆した。これによって、第１および第２透明電極から構成される透明電極全体としては、幅９０μｍ、間隔２０μｍの複数のストライプ形状部分から構成される電極として機能する。
【００４２】
次いで、前記パッシベーション層以下の構造を形成した基板を抵抗加熱蒸着装置内に装着し、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子注入層を、真空を破らずに順次成膜した。成膜に際して、真空槽内圧を１×１０-4Ｐａまで減圧した。正孔注入層として、膜厚１００ｎｍの銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を、正孔輸送層として、膜厚２０ｎｍの４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）を、有機発光層として、膜厚３０ｎｍの４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）を、そして電子注入層として、膜厚２０ｎｍのＡｌｑ３を積層した。
【００４３】
次に、真空を破ることなしに、透明電極のストライプパターンと直交する方向に延びる幅３００μｍおよびピッチ３３０μｍ（ギャップ幅３０μｍ）のストライプパターンが得られるマスクを用いて、膜厚２００ｎｍのＭｇ／Ａｇ（質量比１０／１）を堆積させて反射電極を形成して、図３に示した構造を有する有機ＥＬ素子を得た。
【００４４】
こうして得られた有機ＥＬ素子をグローブボックス内乾燥窒素雰囲気下（酸素および水分濃度ともに１０ｐｐｍ以下）において、封止ガラス（図示せず）とＵＶ硬化接着剤を用いて封止した。
【００４５】
（実施例２）
第１透明電極を形成する前に、ＰＣ基板上に膜厚２００ｎｍのＳｉＯｘ膜を堆積させたことを除いて、実施例１の手順を繰り返して、有機ＥＬ素子を得た。
【００４６】
（比較例１）
厚さ２ｍｍのポリカーボネート（ＰＣ）樹脂製基板上に、ターゲットとしてＩＤＩＸＯを用いるスパッタ法によって膜厚１００ｎｍのＩＺＯを全面成膜した。次に、フォトリソグラフ法にてパターニングを行い、幅１００μｍ、間隔１０μｍのストライプ形状を有する複数の部分電極からなる透明電極を形成した。
【００４７】
次に、リフトオフレジストを、透明電極上に積層した。引き続いて、ＤＣスパッタ法により室温において膜厚３００ｎｍのＳｉＯｘを積層し、レジスト剥離液でリフトオフレジストを除去し、透明電極の間隙および透明電極の複数の部分電極のそれぞれの側端５μｍの領域を被覆するＳｉＯｘからなる絶縁膜を形成した。この絶縁膜の形成によって、透明電極は、幅９０μｍ、間隔２０μｍの複数のストライプ形状部分から構成される電極として機能する。
【００４８】
以後、実施例１と同様の手順によって、有機ＥＬ層および反射電極を形成し、最後に封止を行って、有機ＥＬ素子を得た。
【００４９】
（比較例２）
透明電極を形成する前に、ＰＣ基板上に膜厚２００ｎｍのＳｉＯｘ膜を堆積させたことを除いて、比較例１の手順を繰り返して、有機ＥＬ素子を得た。
【００５０】
（評価）
実施例１〜２および比較例１〜２で得られた有機ＥＬ素子（概要を第１表に示す）のそれぞれについて、初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２を得るための直流電流を連続通電した際の輝度半減寿命を測定し、および初期輝度５０００ｃｄ／ｍ２で通電後２０００ｈにおけるダークスポットの発生を観察した。結果を第２表に示す。
【００５１】
【表１】
【００５２】
【表２】
【００５３】
第２表から分かるように、実施例１〜２の素子は、比較例１〜２の素子において発生したダークスポットの発生もなく、比較例１の素子と比較して長い輝度半減寿命を有し、導電性金属酸化物から形成された重なり部分を有する第１および第２透明電極が水分および酸素から有機ＥＬ層６０を保護する層として有効に機能していることが分かる。
【００５４】
一方、比較例１の素子においては、各画素の端部（より詳細には、透明電極を構成するストライプ状電極の側端）から、発光不能領域が時間とともに拡大して輝度の低下が著しく、その結果として輝度半減寿命が短くなることが観察された。これは、透明電極を構成する複数の部分電極の間隙からの水分および／または酸素が有機ＥＬ層を著しく劣化させたものと考えられる。
【００５５】
また、比較例２の素子においては、比較例１の素子において観察された発光不能領域の拡大は見られなかった。これは、基板上に設けた基板パッシベーション層の効果によるものと考えられる。しかしながら、素子全体として数十〜数百個のダークスポットが観察され、比較例２の素子はディスプレイとして用いるのには不適当なものであった。
【００５６】
以上のことから、複数の部分からなる透明電極の間隙に、絶縁膜および透明導電性酸化物から形成されるパッシベーション層の積層体を形成することが、ダークスポットの発生防止、および素子の長寿命化に有効であることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の１つの実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の有機ＥＬ素子の別の実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明の有機ＥＬ素子の別の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０ 基板
２０ａ 第１透明電極
２０ｂ 第２透明電極
３０ 絶縁膜
５０ 第２絶縁膜
６０ 有機ＥＬ層
７０ 反射電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機ＥＬ素子に関し、特に樹脂基板または可撓性フィルム基板を用いて形成される有機ＥＬ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
１９８７年にイーストマンコダック社のTangらによって２層積層構成で高い効率を有する有機ＥＬ素子が発表されて以来、現在に至る間に様々な有機ＥＬ素子が開発されてきており、一部実用化が開始されている（非特許文献１参照）。こうした中で、次世代のディスプレイとして、有機ＥＬ素子を用いたフルカラー有機ＥＬディスプレイの開発および実用化が急がれている。
【０００３】
カラーディスプレイとしての実用上の重要課題は、精細なカラー表示機能を有すると共に、色再現性を含め長期的な安定性を有することである。しかしながら、カラー有機ＥＬディスプレイには、一定期間の駆動により発光特性（電流−輝度特性）が著しく低下するという欠点を有している。
【０００４】
この発光特性の低下原因の代表的なものは、ダークスポットの成長である。このダークスポットとは、発光欠陥点のことである。駆動時および保存中に酸化が進むとダークスポットの成長が進み、発光面全体に広がる。このダークスポットは、素子中の酸素または水分により、素子を構成する積層材料の酸化または凝集によるものと考えられている。その成長は、通電中はもちろん、保存中にも進行し、特に（１）素子の周囲に存在する酸素または水分により加速され、（２）有機積層膜中に吸着物として存在する酸素または水分に影響され、および（３）素子作製時の部品に吸着している水分あるいは製造時等における水分の侵入にも影響されると考えられている。
【０００５】
この水分の有機ＥＬ素子への侵入を妨げる手法として、基板上に絶縁性の水分・酸素遮断層を設けることが提案されてきている。水分・酸素遮断層として、ポリイミド変性シリコーン樹脂（たとえば、特許文献１〜３参照）などの有機樹脂を配設する技術、および膜厚０．０１〜２００μｍの無機酸化物層（特許文献４参照）を配設する技術が知られている。無機酸化物膜層には、有機発光層の寿命を維持するために高い防湿性が要求される。
【０００６】
また、基板上に１つまたは複数のカラーフィルタ層を設けたカラーフィルタの作製方法として、カラーフィルタ層上に形成した高分子膜層に、ＤＣスパッタリングによりＳｉＯｘ、ＳｉＮｘを形成する方法があり、透明導電膜の密着性を向上させる効果が知られている（特許文献５および６参照）。また、低融点ガラスを焼結する方法がある（特許文献７参照）。
【０００７】
有機ＥＬ素子の性能低下に関しては、各所で活発な研究が行われており、これまでに様々な原因が発表されている。中でも、発光層をはじめとする有機ＥＬ層は耐熱性が低い材料で構成されていることから、素子駆動時に発生する熱による性能低下は深刻な問題である。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−１３４１１２号公報
【特許文献２】特開平７−２１８７１７号公報
【特許文献３】特開平７−３０６３１１号公報
【特許文献４】特開平８−２７９３９４号公報
【特許文献５】特開平７−１４６４８０号公報
【特許文献６】特開平１０−１０５１８号公報
【特許文献７】特開２０００−２１４３１８号公報
【非特許文献１】C. W. Tang, S. A. VanSlike, Appl. Phys. Lett. 51, 913 (1987)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ＳｉＯｘまたはＳｉＮｘのような無機酸化物膜は、その中にピンホールが形成される場合があることが知られている。そのようなピンホールが形成された場合には、ピンホールを通って水分または酸素が有機ＥＬ層に到達して、ダークスポットが成長する恐れがある。
【００１０】
また、ポリマーで被覆された基板、および樹脂製基板を用いる場合、それらポリマーまたは樹脂中に水分または酸素が含まれていることが知られており、有機ＥＬ素子の駆動に伴う発熱によってそれらの水分または酸素が基板から放出され、有機ＥＬ層に到達してダークスポットを成長させることが知られている。加えて、前述のような基板は、表面上に相当の大きさの凹凸が存在し、その凹凸の一部が水分・酸素遮断層で被覆されずに露出する恐れがある。もし、露出部位が存在する場合、露出部位から基板内に含まれる水分または酸素が放出され、ダークスポットを成長させる。特に、水分・酸素遮断層として有機樹脂を用いた場合に、一旦ダークスポットが発生するとその成長が著しい。
【００１１】
したがって、ポリマーで被覆された基板、および樹脂製基板を用いた場合であっても、有機ＥＬ層への水分および酸素の侵入を確実に阻止して、ダークスポットの発生を防止することができる構造が強く求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の有機ＥＬ素子は、基板と、該基板上に形成された複数の部分電極からなる透明電極と、前記透明電極上に形成された有機ＥＬ層と、前記有機ＥＬ層上に反射電極とを備えた有機ＥＬ素子であって、前記透明電極は、複数の部分からなる第１透明電極と複数の部分からなる第２透明電極とから構成され、前記第１透明電極は前記第２透明電極と交互に配列され、前記第１透明電極の端部と前記第２透明電極の端部とが絶縁層を介して重なるように形成され、かつ前記第１透明電極と前記第２透明電極とは電気的に絶縁されていることを特徴とする。ここで、第１および第２透明電極が、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＩＴＯ、ＩＺＯおよびＺｎＯ：Ａｌからなる群から選択される材料から形成されていてもよい。また、基板は、透明基板、有機樹脂で被覆された透明基板、１つまたは複数の色変調部が設けられた透明基板、または１つまたは複数の色変調部が設けられ、有機樹脂で被覆された透明基板の中から選択することができる。さらに、透明基板は、ガラス基板、、ポリエチレンテレフタレートを含むポリエステル樹脂、ポリメチルメタクリレートを含むアクリル樹脂、ポリオレフィン、ポリカーボネート樹脂、またはポリイミド樹脂から形成される樹脂基板または可撓性フィルムであってもよい。
【００１３】
前述の有機ＥＬ素子は、必要に応じて、前記第２透明電極の端部を覆うように形成されている第２絶縁膜をさらに含んでもよい。第２絶縁膜は、有機樹脂、絶縁性無機酸化物、絶縁性無機窒化物または絶縁性無機酸化窒化物を用いて形成することができる。あるいはまた、前記基板と前記透明電極との間に、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＮｘＯｙ、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、およびＺｎＯｘを含む絶縁性無機酸化物、絶縁性無機窒化物または絶縁性無機酸化窒化物を用いて形成される基板パッシベーション層をさらに含んでもよい。
【発明の効果】
【００１４】
上記の構成を採ることによって、基板の全ての領域において、水分・酸素遮断性に優れた透明導電性酸化物から形成される透明電極またはパッシベーション層のいずれかが設けられ、基板側からの有機ＥＬ層への水分および酸素の侵入を効果的に防止することが可能となる。したがって、ダークスポットが発生することなく、長期間にわたって優れた発光特性を維持した有機ＥＬ素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明者は、種々の検討の結果、ダークスポットが透明電極の周辺部において発生することが多く、透明電極内部においてほとんど発生しないことを見出した。この事実は、透明電極を構成する透明導電性酸化物が極めて優れた水分・酸素透遮断性を有することを示している。本発明は、この知見に基づいて、より有効にダークスポットの発生を防止することができる有機ＥＬ素子の構造を提供するものである。
【００１６】
図１に本発明の有機ＥＬ素子の１つの実施形態を示す。本発明の有機ＥＬ素子は、基板１０の上に、複数の部分から形成される透明電極２０、有機ＥＬ層６０および反射電極７０を順に積層した構造を有する。透明電極２０は、複数の第１透明電極２０ａと複数の第２透明電極２０ｂとから構成され、前記第１透明電極２０ａは前記第２透明電極２０ｂと交互に配列され、前記第１透明電極２０ａの端部と前記第２透明電極２０ｂの端部とが絶縁層を介して重なるように形成され、かつ前記第１透明電極２０ａと前記第２透明電極２０ｂとは電気的に絶縁されている。
【００１７】
基板１０は、透明基板であってもよく、透明基板上に色変調部を設けた色変換フィルタであってもよい。あるいはまた、必要に応じて、それらを透明性の有機樹脂で被覆したものを基板１０として用いてもよい。透明基板は、可視光（波長４００〜７００ｎｍ）に対して透明であり、積層される層の形成に用いられる条件（溶媒、温度等）に耐えるものであるべきであり、および寸法安定性に優れていることが好ましい。好ましい透明基板は、ガラス基板、およびポリオレフィン、アクリル樹脂（ポリメチルメタクリレートを含む）、ポリエステル樹脂（ポリエチレンテレフタレートを含む）、ポリカーボネート樹脂、またはポリイミド樹脂などの樹脂で形成された剛直性の樹脂基板を含む。あるいはまた、ポリオレフィン、アクリル樹脂（ポリメチルメタクリレートを含む）、ポリエステル樹脂（ポリエチレンテレフタレートを含む）、ポリカーボネート樹脂、またはポリイミド樹脂などから形成される可撓性フィルムを、基板として用いてもよい。
【００１８】
透明基板上に設けられる色変調部は、カラーフィルタ層、色変換層、またはカラーフィルタ層と色変換層との積層体から構成することができる。カラーフィルタ層は、所望される波長域の光のみを透過させる層である。また、色変換層との積層構成を採る場合、色変換層にて波長分布変換された光の色純度を向上させることにカラーフィルタ層は有効である。カラーフィルタ層は、たとえば、市販の液晶用カラーフィルタ材料（富士フイルムアーチ製カラーモザイクなど）を用いて形成することができる。
【００１９】
色変換層は、色変換色素とマトリクス樹脂からなる層である。色変換色素は、入射光の波長分布変換を行って、異なる波長域の光を放射する色素であり、好ましくは有機発光層からの近紫外光または青色〜青緑色の光の波長分布変換を行って、所望の波長域の光（たとえば、青色、緑色または赤色）を放射する色素である。色変換色素としては、赤色光を放射するローダミン系色素、シアニン系色素など；緑色光を放射するクマリン系色素、ナフタルイミド系色素など；青色光を放射するクマリン系色素など、当該技術で知られている任意のものを用いることができる。
【００２０】
１つの透明基板に、複数種の色変調部、たとえば有機発光層からの光を吸収して赤色光を放射する赤色変調部、緑色光を放射する緑色変調部、青色光を放射する青色変調部などを設けてもよい。本発明においては、複数種の色変調部をマトリクス状に配置することによってフルカラー表示を可能にする構成を採ってもよい。
【００２１】
色変調部は、スピンコート法、ロールコート法、キャスト法、ディップコート法などを用いて各層の材料を塗布し、続いてフォトリソグラフ法などを用いてパターニングすることによって形成することができる。必要に応じて、電極形成表面の平坦化を行うための平坦化層（種々の有機樹脂を用いて形成することができる）などを色変調部を覆うように形成して、基板（色変調部が設けられている色変換フィルタ）を有機樹脂で被覆されたものとしてもよい。
【００２２】
あるいはまた、前記基板と透明電極との間に（すなわち透明基板表面上に、または存在する場合には色変調部を覆うように）、酸素および／または水分などを遮断する機能の一部を負担する基板パッシベーション層（ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＮｘＯｙ、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、ＺｎＯｘなどの絶縁性の無機酸化物、無機窒化物、無機酸化窒化物などを用いて形成することができる）を形成してもよい。通常の場合、基板パッシベーション層は０．１〜１μｍの膜厚を有して形成される。
【００２３】
透明電極２０は、複数の第１透明電極２０ａと複数の第２透明電極２０ｂとから構成され、前記第１透明電極２０ａは前記第２透明電極２０ｂと交互に配列され、前記第１透明電極２０ａの端部と前記第２透明電極２０ｂの端部とが絶縁層を介して重なるように形成され、かつ前記第１透明電極２０ａと前記第２透明電極２０ｂとは電気的に絶縁されている。前述の第１透明電極２０ａおよび第２透明電極２０ｂは、スパッタ法を用いてＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ：Ａｌなどの導電性金属酸化物を堆積させることによって形成される。第１透明電極２０ａおよび第２透明電極２０ｂは、波長４００〜８００ｎｍの光に対して好ましくは５０％以上、より好ましくは８５％以上の透過率を有することが好ましい。透明電極２０は、通常５０ｎｍ以上、好ましくは５０ｎｍ〜１μｍ、より好ましくは１００〜３００ｎｍの範囲内の厚さを有することが望ましい。本発明において、第１透明電極２０ａおよび第２透明電極２０ｂは、優れた水分・酸素遮断性を有する導電性金属酸化物から構成され、したがって基板側からの水分および酸素の透過を防止する機能を負担する主たる構成要素として機能する。以上のように、前記第１透明電極２０ａの端部と前記第２透明電極２０ｂの端部とが重なるように形成することによって、基板１０上の全ての領域において、優れた水分・酸素遮断性を有する導電性金属酸化物の層が存在するので、基板１０の側から有機ＥＬ層６０への水素および酸素透過を有効に防止することが可能となる。
【００２４】
第１透明電極２０ａおよび第２透明電極２０ｂは、第１の方向に延びるストライプ形状を有する複数の部分から構成することができる。そして、反射電極７０を第１の方向と交差する（好ましくは直交する）第２の方向に延びる複数のストライプ状電極として形成することによって、パッシブマトリクス駆動を行うことができるように構成することが好ましい。
【００２５】
絶縁膜３０は、第１透明電極２０ａおよび第２透明電極２０ｂの間に形成され、複数の第１透明電極２０ａのそれぞれを、隣接する第２透明電極２０ｂから電気的に絶縁するための層である。絶縁膜３０を第１透明電極２０ａの端部上に重なるように形成して、第１透明電極２０ａのそれぞれに関して、その端部とそれに隣接する第２透明電極（２０ｂ）の端部が重なるようにする。絶縁膜３０を形成するのに好ましい材料は、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＮｘＯｙ、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、ＺｎＯｘなどの無機酸化物、無機窒化物および無機酸化窒化物を含む。したがって、絶縁膜３０もまた、ピンホール形成などが発生するおそれがあるにせよ、水分および酸素の透過防止の機能の一部を負担し得る層である。したがって、図２に示すように隣接する２つの第１透明電極２０ａの間の基板１０上に絶縁膜３０を延在させた構成として、第１および第２透明電極間の電気的絶縁に加えて、水分および酸素の透過防止効果のさらなる向上を図ることができる。
【００２６】
絶縁膜３０は、蒸着（抵抗加熱または電子ビーム加熱）、スパッタ、イオンプレーティング、レーザーアブレーションなどの当該技術において知られている任意の手段を用いて形成することができる。
【００２７】
加えて、図３に示すように、絶縁膜３０および第２透明電極２０ｂの積層体の端部を覆う第２絶縁膜５０をさらに設けてもよい。第２絶縁膜５０は、第１透明電極２０ａと第２透明電極２０ｂとの電気的絶縁を長期間にわたって維持するのに有効な層である。第２絶縁膜は、ポリイミド変性シリコーン樹脂（たとえば、特許文献１〜３参照）などの有機樹脂を用いて形成されてもよいし、あるいはＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＮｘＯｙ、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、ＺｎＯｘなどの絶縁性無機酸化物、絶縁性無機窒化物または絶縁性無機酸化窒化物を用いて形成されてもよい。
【００２８】
透明電極２０および絶縁膜３０の形成は、最初に基板１０上に、所望の形状の複数の第１透明電極２０ａを成膜し、所望の位置に絶縁膜３０を成膜し、そして所望の形状の複数の第２透明電極２０ｂを成膜することによって行われる。所望の形状を有する第１透明電極は、所望のパターンを与えるマスクを用いてパターン状に成膜してもよいし、あるいは、基板１０の全面に成膜した後にフォトリソグラフ法を用いたパターニング（ウェットエッチングまたはドライエッチングを用いることができる）を行うことによって形成してもよい。絶縁膜３０を所望の形状に形成するためには、第１透明電極２０ａを形成した基板１０上に全面に成膜した後にドライエッチングを行ってもよいし、あるいは、予め所望のパターンを有するリフトオフ用レジストを形成した後に絶縁層材料を堆積させ、その後にレジストを除去するリフトオフ法を適用してもよい。また、第２透明電極２０ｂついては、絶縁膜３０を形成した基板１０上に全面に導電性金属酸化物をスパッタ法にて堆積させた後にドライエッチングを行ってよいし、あるいはリフトオフ法を適用してもよい。
【００２９】
あるいはまた、絶縁層３０および第２透明電極２０ｂの両方にリフトオフ法を適用する場合には、それらのパターニングを同時に行ってもよい。たとえば、リフトオフ用レジストを形成した基板上に、絶縁膜３０および第２透明電極２０ｂを順次積層し、その後にリフトオフ用レジストを除去して、所望の形状の絶縁層３０および第２透明電極２０ｂを同時に得ることができる。
【００３０】
有機ＥＬ層６０は、有機発光層を少なくとも含み、必要に応じて正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層および／または電子注入層を含む。これらの各層は、それぞれにおいて所望される特性を実現するのに充分な膜厚を有して形成される。たとえば、下記のような層構成からなるものが採用される。
（１）有機発光層
（２）正孔注入層／有機発光層
（３）有機発光層／電子注入層
（４）正孔注入層／有機発光層／電子注入層
（５）正孔輸送層／有機発光層／電子注入層
（６）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子注入層
（７）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／電子注入層
（上記の構成において、陽極として機能する電極が左側に接続され、陰極として機能する電極が右側に接続される）
【００３１】
有機発光層の材料としては、任意の公知の材料を用いることができる。たとえば、青色から青緑色の発光を得るためには、例えば縮合芳香環化合物、環集合化合物、金属錯体（Ａｌｑ３のようなアルミニウム錯体など）、スチリルベンゼン系化合物（４，４’−ビス（ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）など）、ポルフィリン系化合物、ベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、べンゾオキサゾール系などの蛍光増白剤、芳香族ジメチリディン系化合物などの材料が好ましく使用される（非特許文献２および非特許文献３参照）。あるいはまた、ホスト化合物にドーパントを添加することによって、種々の波長域の光を発する有機発光層を形成してもよい。ホスト化合物としては、ジスチリルアリーレン系化合物（たとえば出光興産製ＩＤＥ−１２０など）、Ｎ，Ｎ’−ジトリル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルビフェニルアミン（ＴＰＤ）、アルミニウムトリス（８−キノリノラート）（Ａｌｑ３）等を用いることができる。ドーパントとしては、ペリレン（青紫色）、クマリン６（青色）、キナクリドン系化合物（青緑色〜緑色）、ルブレン（黄色）、４−ジシアノメチレン−２−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−６−メチル−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ、赤色）、白金オクタエチルポルフィリン錯体（ＰｔＯＥＰ、赤色）などを用いることができる。
【００３２】
正孔注入層の材料としては、Ｐｃ類（ＣｕＰｃなどを含む）またはインダンスレン系化合物などを用いることができる。正孔輸送層は、トリアリールアミン部分構造、カルバゾール部分構造、オキサジアゾール部分構造を有する材料を用いて形成することができる。用いることができる材料は、好ましくは、ＴＰＤ、α−ＮＰＤ、ＭＴＤＡＰＢ（ｏ−，ｍ−，ｐ−）、ｍ−ＭＴＤＡＴＡなどを含む。
【００３３】
電子輸送層の材料としては、Ａｌｑ３のようなアルミニウム錯体；ＰＢＤ、ＴＰＯＢのようなオキサジアゾール誘導体；ＴＡＺのようなトリアゾール誘導体；以下に示す構造を有するもののようなトリアジン誘導体；フェニルキノキサリン類；ＢＭＢ−２Ｔのようなチオフェン誘導体などを用いることができる。電子注入層の材料としては、Ａｌｑ３のようなアルミニウム錯体、あるいはアルカリ金属ないしアルカリ土類金属をドープしたアルミニウムのキノリノール錯体などを用いることができる。
【００３４】
また、任意選択的に、有機ＥＬ層６０と陰極として用いる電極との界面に、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはそれらを含む合金、アルカリ金属フッ化物などの電子注入性材料の薄膜（膜厚１０ｎｍ以下）で形成されるバッファ層を設けて、電子注入効率を高めてもよい。
【００３５】
有機ＥＬ層６０を構成するそれぞれの層および任意選択的には、蒸着（抵抗加熱または電子ビーム加熱）などの当該技術において知られている任意の手段を用いて形成することができる。
【００３６】
反射電極７０は、複数の部分電極からなり、高反射率の金属、アモルファス合金、微結晶性合金を用いて形成されることが好ましい。高反射率の金属は、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｒなどを含む。高反射率のアモルファス合金は、ＮｉＰ、ＮｉＢ、ＣｒＰおよびＣｒＢなどを含む。高反射率の微結晶性合金は、ＮｉＡｌなどを含む。反射電極７０は、陰極として用いてもよいし、陽極として用いてもよい。反射電極７０を陰極として用いる場合には、反射電極７０と有機ＥＬ層６０との界面に、前述のバッファ層を設けて有機ＥＬ層３０に対する電子注入の効率を向上させてもよい。
【００３７】
反射電極７０は、用いる材料に依存して、蒸着（抵抗加熱または電子ビーム加熱）、スパッタ、イオンプレーティング、レーザーアブレーションなどの当該技術において知られている任意の手段を用いて形成することができる。所望の形状を与えるマスクを用いて複数の部分電極からなる反射電極７０を形成してもよいし、あるいは、逆テーパー状の断面形状を有する分離隔壁を用いて複数の部分電極からなる反射電極７０を形成してもよい。
【００３８】
反射電極７０を構成する複数の部分電極のそれぞれは、たとえば、第２の方向に延びるストライプ形状であることができる。ここで、透明電極２０に関する第１の方向と、前述の第２の方向とは交差していることが好ましく、直交していることがより好ましい。そのような構成を採ることによって、透明電極２０を構成する部分電極の１つと、反射電極７０を構成する部分電極の１つとに電界を印加することによって、それら部分電極の交差する部位の有機ＥＬ層を発光させる、パッシブマトリクス駆動を行うことができる。
【実施例１】
【００３９】
（実施例１）
厚さ２ｍｍのポリカーボネート（ＰＣ）樹脂製基板上に、ターゲットとしてＩＤＩＸＯ（出光興産株式会社製、インジウムおよび亜鉛の酸化物と酸化インジウムとの混合物）を用いるスパッタ法によって膜厚１００ｎｍのＩＺＯを全面成膜した。次に、フォトリソグラフ法にてパターニングを行い、幅１１０μｍ、間隔９０μｍのストライプ形状を有する複数の第１透明電極を形成した。
【００４０】
次に、リフトオフレジストを、第１透明電極上に積層した。引き続いて、ＤＣスパッタ法により室温において膜厚３００ｎｍのＳｉＯｘを積層し、さらに膜厚２００ｎｍのＩＺＯを積層した。その後に、レジスト剥離液でリフトオフレジストを除去し、第１透明電極の間隙に、ＳｉＯｘからなる絶縁膜およびＩＺＯからなる第２透明電極の積層体を形成した。ここで、前記積層体は、第１透明電極の側端の幅１０μｍの領域において第１透明電極と重なるように形成した。
【００４１】
次に、フォトレジスト（新日鐵化学製Ｖ２５９ＰＡＰ５）を塗布およびパターニングして、絶縁膜および第２透明電極の積層体の端部を覆う第２絶縁膜を形成した。得られた第２絶縁膜は、第２透明電極上において１μｍの膜厚を有し、積層体端部から幅１０μｍの領域の第１透明電極、積層体端部から幅１０μｍの領域の第２透明電極を被覆した。これによって、第１および第２透明電極から構成される透明電極全体としては、幅９０μｍ、間隔２０μｍの複数のストライプ形状部分から構成される電極として機能する。
【００４２】
次いで、前記パッシベーション層以下の構造を形成した基板を抵抗加熱蒸着装置内に装着し、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子注入層を、真空を破らずに順次成膜した。成膜に際して、真空槽内圧を１×１０-4Ｐａまで減圧した。正孔注入層として、膜厚１００ｎｍの銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を、正孔輸送層として、膜厚２０ｎｍの４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）を、有機発光層として、膜厚３０ｎｍの４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）を、そして電子注入層として、膜厚２０ｎｍのＡｌｑ３を積層した。
【００４３】
次に、真空を破ることなしに、透明電極のストライプパターンと直交する方向に延びる幅３００μｍおよびピッチ３３０μｍ（ギャップ幅３０μｍ）のストライプパターンが得られるマスクを用いて、膜厚２００ｎｍのＭｇ／Ａｇ（質量比１０／１）を堆積させて反射電極を形成して、図３に示した構造を有する有機ＥＬ素子を得た。
【００４４】
こうして得られた有機ＥＬ素子をグローブボックス内乾燥窒素雰囲気下（酸素および水分濃度ともに１０ｐｐｍ以下）において、封止ガラス（図示せず）とＵＶ硬化接着剤を用いて封止した。
【００４５】
（実施例２）
第１透明電極を形成する前に、ＰＣ基板上に膜厚２００ｎｍのＳｉＯｘ膜を堆積させたことを除いて、実施例１の手順を繰り返して、有機ＥＬ素子を得た。
【００４６】
（比較例１）
厚さ２ｍｍのポリカーボネート（ＰＣ）樹脂製基板上に、ターゲットとしてＩＤＩＸＯを用いるスパッタ法によって膜厚１００ｎｍのＩＺＯを全面成膜した。次に、フォトリソグラフ法にてパターニングを行い、幅１００μｍ、間隔１０μｍのストライプ形状を有する複数の部分電極からなる透明電極を形成した。
【００４７】
次に、リフトオフレジストを、透明電極上に積層した。引き続いて、ＤＣスパッタ法により室温において膜厚３００ｎｍのＳｉＯｘを積層し、レジスト剥離液でリフトオフレジストを除去し、透明電極の間隙および透明電極の複数の部分電極のそれぞれの側端５μｍの領域を被覆するＳｉＯｘからなる絶縁膜を形成した。この絶縁膜の形成によって、透明電極は、幅９０μｍ、間隔２０μｍの複数のストライプ形状部分から構成される電極として機能する。
【００４８】
以後、実施例１と同様の手順によって、有機ＥＬ層および反射電極を形成し、最後に封止を行って、有機ＥＬ素子を得た。
【００４９】
（比較例２）
透明電極を形成する前に、ＰＣ基板上に膜厚２００ｎｍのＳｉＯｘ膜を堆積させたことを除いて、比較例１の手順を繰り返して、有機ＥＬ素子を得た。
【００５０】
（評価）
実施例１〜２および比較例１〜２で得られた有機ＥＬ素子（概要を第１表に示す）のそれぞれについて、初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２を得るための直流電流を連続通電した際の輝度半減寿命を測定し、および初期輝度５０００ｃｄ／ｍ２で通電後２０００ｈにおけるダークスポットの発生を観察した。結果を第２表に示す。
【００５１】
【表１】
【００５２】
【表２】
【００５３】
第２表から分かるように、実施例１〜２の素子は、比較例１〜２の素子において発生したダークスポットの発生もなく、比較例１の素子と比較して長い輝度半減寿命を有し、導電性金属酸化物から形成された重なり部分を有する第１および第２透明電極が水分および酸素から有機ＥＬ層６０を保護する層として有効に機能していることが分かる。
【００５４】
一方、比較例１の素子においては、各画素の端部（より詳細には、透明電極を構成するストライプ状電極の側端）から、発光不能領域が時間とともに拡大して輝度の低下が著しく、その結果として輝度半減寿命が短くなることが観察された。これは、透明電極を構成する複数の部分電極の間隙からの水分および／または酸素が有機ＥＬ層を著しく劣化させたものと考えられる。
【００５５】
また、比較例２の素子においては、比較例１の素子において観察された発光不能領域の拡大は見られなかった。これは、基板上に設けた基板パッシベーション層の効果によるものと考えられる。しかしながら、素子全体として数十〜数百個のダークスポットが観察され、比較例２の素子はディスプレイとして用いるのには不適当なものであった。
【００５６】
以上のことから、複数の部分からなる透明電極の間隙に、絶縁膜および透明導電性酸化物から形成されるパッシベーション層の積層体を形成することが、ダークスポットの発生防止、および素子の長寿命化に有効であることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の１つの実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の有機ＥＬ素子の別の実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明の有機ＥＬ素子の別の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０ 基板
２０ａ 第１透明電極
２０ｂ 第２透明電極
３０ 絶縁膜
５０ 第２絶縁膜
６０ 有機ＥＬ層
７０ 反射電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板上に形成された透明電極と、前記透明電極上に形成された有機ＥＬ層と、前記有機ＥＬ層上に反射電極とを備えた有機ＥＬ素子であって、
前記透明電極は、複数の部分からなる第１透明電極と複数の部分からなる第２透明電極とから構成され、前記第１透明電極は前記第２透明電極と交互に配列され、前記第１透明電極の端部と前記第２透明電極の端部とが絶縁層を介して重なるように形成され、かつ前記第１透明電極と前記第２透明電極とは電気的に絶縁されていることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記第１および第２透明電極が、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＩＴＯ、ＩＺＯおよびＺｎＯ：Ａｌからなる群から選択される材料から形成されている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】
前記基板は、透明基板、有機樹脂で被覆された透明基板、１つまたは複数の色変調部が設けられた透明基板、または１つまたは複数の色変調部が設けられ、有機樹脂で被覆された透明基板である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】
前記透明基板は、ガラス基板、およびポリエチレンテレフタレートを含むポリエステル樹脂、ポリメチルメタクリレートを含むアクリル樹脂、ポリオレフィン、またはポリイミド樹脂から形成される樹脂基板または可撓性フィルムからなる群から選択されることを特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
前記第２透明電極の端部を覆うように形成されている第２絶縁膜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２絶縁膜は、有機樹脂、絶縁性無機酸化物、絶縁性無機窒化物および絶縁性無機酸化窒化物からなる群から選択される材料から形成されている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】
前記基板と前記透明電極との間に、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＮｘＯｙ、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、およびＺｎＯｘを含む絶縁性無機酸化物、絶縁性無機窒化物または絶縁性無機酸化窒化物を用いて形成される基板パッシベーション層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１】
基板と、該基板上に形成された透明電極と、前記透明電極上に形成された有機ＥＬ層と、前記有機ＥＬ層上に反射電極とを備えた有機ＥＬ素子であって、
前記透明電極は、複数の部分からなる第１透明電極と複数の部分からなる第２透明電極とから構成され、前記第１透明電極は前記第２透明電極と交互に配列され、前記第１透明電極の端部と前記第２透明電極の端部とが絶縁層を介して重なるように形成され、かつ前記第１透明電極と前記第２透明電極とは電気的に絶縁されていることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記第１および第２透明電極が、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＩＴＯ、ＩＺＯおよびＺｎＯ：Ａｌからなる群から選択される材料から形成されている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】
前記基板は、透明基板、有機樹脂で被覆された透明基板、１つまたは複数の色変調部が設けられた透明基板、または１つまたは複数の色変調部が設けられ、有機樹脂で被覆された透明基板である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】
前記透明基板は、ガラス基板、およびポリエチレンテレフタレートを含むポリエステル樹脂、ポリメチルメタクリレートを含むアクリル樹脂、ポリオレフィン、またはポリイミド樹脂から形成される樹脂基板または可撓性フィルムからなる群から選択されることを特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
前記第２透明電極の端部を覆うように形成されている第２絶縁膜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２絶縁膜は、有機樹脂、絶縁性無機酸化物、絶縁性無機窒化物および絶縁性無機酸化窒化物からなる群から選択される材料から形成されている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】
前記基板と前記透明電極との間に、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＮｘＯｙ、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、およびＺｎＯｘを含む絶縁性無機酸化物、絶縁性無機窒化物または絶縁性無機酸化窒化物を用いて形成される基板パッシベーション層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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−１２０３６５（Ｐ２００６−１２０３６５Ａ）
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３０４７２３（Ｐ２００４−３０４７２３）
【出願日】平成１６年１０月１９日（２００４．１０．１９）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機ホールディングス株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月１９日（２００４．１０．１９）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機ホールディングス株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
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