発光装置
【課題】駆動電圧の低減化を損なうことなく、複数設けられた有機ＥＬ素子のうち選択されたもの以外の点灯が防止されるようになる発光装置を提供すること。
【解決手段】複数組の陽極１２および陰極が互いに対向配置され、これらの陽極１２および陰極の間に電荷注入層（電子注入層１４）及び発光層が形成されることにより、複数の有機ＥＬ素子１が単独発光可能に設けられている発光装置であって、互いに隣接する陽極１２の間に、陽極１２のエッジを覆う絶縁膜１８が設けられ、電荷注入層の導電率σは、複数の有機ＥＬ素子１のうち選択された有機ＥＬ素子から別の選択されていない有機ＥＬ素子への漏れ電流が当該選択された有機ＥＬ素子に導通される電流の１／１００以下となるように設定され、前記選択された有機ＥＬ素子に導通される電流の電流密度Ｊ０と前記選択されていない有機ＥＬ素子に導通される電流の電流密度Ｊ１が、Ｊ１＜Ｊ０／１００を満たす。
【解決手段】複数組の陽極１２および陰極が互いに対向配置され、これらの陽極１２および陰極の間に電荷注入層（電子注入層１４）及び発光層が形成されることにより、複数の有機ＥＬ素子１が単独発光可能に設けられている発光装置であって、互いに隣接する陽極１２の間に、陽極１２のエッジを覆う絶縁膜１８が設けられ、電荷注入層の導電率σは、複数の有機ＥＬ素子１のうち選択された有機ＥＬ素子から別の選択されていない有機ＥＬ素子への漏れ電流が当該選択された有機ＥＬ素子に導通される電流の１／１００以下となるように設定され、前記選択された有機ＥＬ素子に導通される電流の電流密度Ｊ０と前記選択されていない有機ＥＬ素子に導通される電流の電流密度Ｊ１が、Ｊ１＜Ｊ０／１００を満たす。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の電極の間に少なくとも電荷注入層と発光層とが介装された有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子を複数備えた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電界発光を利用したエレクトロルミネッセンス素子（以下ＥＬ素子という）は、自己発光であるため視認性が高いうえ、完全固体素子であるため耐衝撃性に優れているので、各種表示装置における発光素子としての利用が注目されている。 このＥＬ素子には、発光
材料として無機化合物を用いた無機ＥＬ素子と、発光材料に有機化合物を用いた有機ＥＬ素子とがある。このうち、特に有機ＥＬ素子は、無機ＥＬ素子に比べて駆動電圧が大幅に低くて済むうえに小型化が容易であるため、実用化に向けての研究開発が盛んに行われている。
有機ＥＬ素子を実用化するためには、素子性能の高効率化および駆動寿命の向上が不可欠であり、これらの課題を解決するために、発光材料および素子構成の改良が行われている。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、陽極／有機発光層／陰極という積層型の素子構成を基本とし、これに電荷注入層として正孔注入輸送層や電子注入輸送層を適宜設けたもの、例えば、陽極／正孔注入輸送層／有機発光層／陰極という構成のものや、陽極／正孔注入輸送層／有機発光層／電子注入輸送層／陰極という構成のもの等が知られている。
ここで、正孔注入輸送層は、陽極より正孔を効率よく注入させるとともに当該正孔を発光層まで輸送する機能を有するものであり、正孔注入層と正孔輸送層とで構成される場合が多い。
また、電子注入輸送層は、陰極より電子を効率よく注入させるとともに当該電子を発光層へ輸送する機能を有するものであり、発光層は、注入された正孔および電子の再結合により発光する機能を備えたものである。なお、この電子注入輸送層を電子注入層と電子輸送層とで構成する場合もある。
【０００４】
このような有機ＥＬ素子は、各種の表示装置に応用することも可能であると考えられており、有機ＥＬ素子で表示装置を構成するにあたり、複数の有機ＥＬ素子が単純マトリックス駆動可能となったドットマトリックスパネルを採用することが考えられる。
この際、有機ＥＬ素子を利用した表示装置の製造方法としては、表面にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜からなる透明な陽極電極がストライプ状にパターン化されたガラス製の基板を用い、この基板の表面に所定の材料を順次真空蒸着し、少なくとも電荷注入層および発光層を含む複数の有機ＥＬ素子を形成し、その上に、金属を蒸着して陰極電極を形成する方法が採用できる。
なお、この方法では、有機ＥＬ素子を形成する電荷注入層および発光層等の各層は、前述の基板の表面に均一に蒸着されるのが一般的である。
このような方法で製造された表示装置では、基板に形成された透明電極、例えば、ＩＴＯ電極のエッジが急峻であるので、ＩＴＯ電極の側面に成膜される膜の厚さが他の部分よりも薄くなりやすく、電気的に短絡するという欠陥が発生することがある。
また、表示能力が高精細である表示装置ほど、基板に形成されたＩＴＯ電極の総延長が長くなり、急峻なエッジ長も長くなることから、短絡欠陥が発生するおそれが増大する。
【０００５】
このため、電荷注入層である正孔注入層を成膜する際に、正孔注入層の膜厚を厚くし、正孔注入層でＩＴＯ電極を完全に覆い、ＩＴＯ電極のエッジが正孔注入層で隠蔽されるようにし、ＩＴＯ電極のエッジが急峻であっても、短絡欠陥が発生しないようにするのが一般的である。これは、通常、正孔注入層の導電率が高いため、厚膜化した場合の駆動電圧上昇が比較的小さく抑えられるからである。
一方、有機ＥＬ素子を実用化するにあたり、その消費電力の低減が不可欠であり、そのために駆動電圧の低減が図られている。例えば、特開平４−１４５１９２号公報や、特開平９−４５４７９号公報には、有機ＥＬ素子に設けられる正孔注入層の材質として、導電率の高い導電性高分子を採用することにより、駆動電圧の低減を図ることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−１４５１９２号公報
【特許文献２】特開平９−４５４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、正孔注入層の材質として、導電率の高い導電性高分子を採用すると、前述のような表示装置では、正孔注入層が厚膜となるので、隣接配置された複数の有機ＥＬ素子間の直流抵抗が低くなり、一の有機ＥＬ素子に電圧を印加すると、他の有機ＥＬ素子へ漏れ電流が流れ、選択していない有機ＥＬ素子も点灯してしまうという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、駆動電圧の低減化を損なうことなく、複数設けられた有機ＥＬ素子のうち選択されたもの以外の点灯が防止されるようになる発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、複数組の陽極および陰極が互いに対向配置されるとともに、これらの陽極および陰極の間に電荷注入層および発光層が形成されることにより、複数の有機ＥＬ素子が単独発光可能に設けられている発光装置であって、互いに隣接する前記陽極の間に、前記陽極のエッジを覆う絶縁膜が設けられ、前記電荷注入層の導電率σは、前記複数の有機ＥＬ素子のうち選択された有機ＥＬ素子から別の選択されていない有機ＥＬ素子への漏れ電流が当該選択された有機ＥＬ素子に導通される電流の１／１００以下となるように設定され、前記選択された有機ＥＬ素子に導通される電流の電流密度Ｊ０と前記選択されていない有機ＥＬ素子に導通される電流の電流密度Ｊ１が下記式１を満たしていることを特徴とする。
【００１０】
［数１］
Ｊ１＜Ｊ０／１００ …式１
【００１１】
このような本発明では、複数の有機ＥＬ素子のうち、一の有機ＥＬ素子から他の有機ＥＬ素子への漏れ電流が充分小さくなるように導電率が設定されていることから、選択された一の有機ＥＬ素子に電圧を印加しても、選択していない有機ＥＬ素子が点灯することがない。
また、有機ＥＬ素子に接続される陽極および陰極を形成する電極の寸法や、電極の間隔等に応じて、導電率を適宜設定すれば、前記有機ＥＬ素子からの漏れ電流が当該有機ＥＬ素子に導通される電流の１／１００以下となる導電率を採用しても、有機ＥＬ素子は、低電圧で駆動することが可能となり、駆動電圧の低減化を損なうことはない。
このような有機ＥＬ素子の構成にすれば、ＩＴＯ等の陽極のエッジが絶縁膜で保護されるため、リークを有効に防止できるという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の原理・作用を説明するための断面図である。
【図２】本発明の原理・作用を説明するための平面図である。
【図３】本発明の原理・作用を説明するための等価回路図である。
【図４】本発明の原理・作用を説明するためのグラフ図である。
【図５】本発明の原理・作用を説明するための図４とは異なるグラフである。
【図６】本発明の一実施形態に係る発光装置を示す一部破断した斜視図である。
【図７】本発明の別の一実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
以下、電荷注入層が正孔注入層の場合として説明するが、電子注入層であっても、同様の議論が可能である。
図１および図２を参照して本発明を具体的に説明すると、複数組の陽極１１および陰極１２の各々は、互いに対向する対向面のうち正対する部分１３が同一面積の矩形とされ、正孔注入層１４の導電率σがＪ０ｄ４／１０＜σ＜ｌ１ｄ２Ｊ０／（１００・ｄ３Ｖ０）となるように設定されていることが好ましい。
なお、図１及び図２においては、正孔注入層１４以外の層は省略してある。Ｖ０は、有機ＥＬ素子１に印加される電圧であり、Ｊ０は、有機ＥＬ１に流れる電流Ｉ０の電流密度であり、ｌ１は、隣接する有機ＥＬ素子１の間隔であり、ｄ２は、前記陽極１１および陰極１２の正対する矩形部分１３の辺のうち、有機ＥＬ素子１の配列方向に沿った辺の寸法であり、ｄ３は、陽極１１の厚さであり、ｄ４は陽極１１および陰極１２の間隔である。なお、図２において、ｄ１は、前記陽極１１おび陰極１２の正対する矩形部分１３の辺のうち、有機ＥＬ素子１の配列方向とは直交する方向に沿った辺の寸法である。
【００１４】
このような本発明の原理・作用を以下に説明する。
図１において、二つの有機ＥＬ素子１Ａ，１Ｂのうち、選択された有機ＥＬ素子１Ａに電圧Ｖ０が印加されると、有機ＥＬ素子１Ａには、電流Ｉ０が流れ、有機ＥＬ素子１Ｂには、漏れ電流Ｉ’が流れる。このような発光装置には、有機ＥＬ素子１Ａ，１Ｂの間の正孔注入層あるいは電子注入層１４Ａより、図３の等価回路の如く、直流抵抗Ｒが形成されている。この直流抵抗Ｒは、以下の式２で表される。
【００１５】
［数２］
Ｒ＝ｌ１／（σｄ１ｄ３） ・・・式２
【００１６】
また、有機ＥＬ素子１Ｂの両端の電圧Ｖ’は、電圧Ｖ０から直流抵抗Ｒの電圧降下分を減じた値となるので、有機ＥＬ素子１Ｂを流れる電流Ｉ’は、以下の式３で表される。
【００１７】
［数３］
Ｉ’＝（Ｖ０−Ｖ’）／Ｒ ・・・式３
【００１８】
ここで、有機ＥＬ素子１の電流密度Ｊと印加電圧Ｖとの関係は、図４に示されるように、非線形の関数ｆ（Ｖ）で表されている。ここで、座標（Ｖ０，Ｊ０）で示される点は、有機ＥＬ素子１Ａの動作点Ｐとなっている。
【００１９】
有機ＥＬ素子１Ｂの電流密度Ｊ’は、電流Ｉ’を矩形部分１３の面積Ｓ（＝ｄ１ｄ２）で除したものであるので、有機ＥＬ素子１Ｂに流れる電流Ｉ’と電圧Ｖ’との関係は、前述の関数ｆ（Ｖ）を用いると、以下の式４で表される方程式が得られる。
【００２０】
［数４］
Ｊ’＝Ｉ’／（ｄ１ｄ２）＝ｆ（Ｖ’） ・・・式４
【００２１】
また、上記式３から、以下の式５で表される方程式が得られる。
【００２２】
［数５］
Ｊ’＝Ｉ’／（ｄ１ｄ２）＝（Ｖ０−Ｖ’）／（ｄ１ｄ２Ｒ）・・・式５
【００２３】
従って、有機ＥＬ素子１Ａに電圧Ｖ０が印加された際に、有機ＥＬ素子１Ｂに加わる電圧Ｖ’および有機ＥＬ素子１Ｂに流れる電流Ｉ’は、図５に示されるように、Ｊ’＝ｆ（Ｖ’）が表す曲線と、Ｊ’＝（Ｖ０−Ｖ’）／（ｄ１ｄ２Ｒ）が表す直線とが交差する点が示す座標（Ｖ１，Ｊ１）から決められる。
そして、有機ＥＬ素子１Ｂを非選択時に点灯させないようにするには、有機ＥＬ素子１Ｂの非選択時における電流密度Ｊ’が、有機ＥＬ素子１Ａを選択し、駆動する時に流れる電流Ｉ０の電流密度Ｊ０の１／１００以下であればよいので、以下の式６が成立する。
【００２４】
［数６］
Ｊ１＜Ｊ０／１００ ・・・式６
【００２５】
ここで、Ｊ１のかわりにＪ（Ｖ’＝０）を用いて、式６を評価する。有機ＥＬ素子１Ｂを非駆動時に点灯させないようにするには、以下の式７を満たすようにＲを設定すればよい。
【００２６】
［数７］
Ｖ０／（ｄ１ｄ２Ｒ）＜Ｊ０／１００ ・・・式７
【００２７】
そして、式７に式２を代入して変形すると、次の式８が求められ、このような式８を満たす導電率σを設定すれば、非駆動時に有機ＥＬ素子１Ｂが点灯するのを防止することが可能となり、次の式８で導電率σの上限が規定される。
【００２８】
［数８］
σ＜ｌ１ｄ２Ｊ０／（１００・ｄ３Ｖ０） ・・・式８
【００２９】
ただし、実際には、Ｊ１＜Ｊ（Ｖ’＝０）だから、正確には、Ｊ１＜Ｊ０／１００より求まるσの上限値は、式８よりもやや大きくなる。
一方、電圧印加時における正孔注入層１４の電圧降下ΔＶが１０Ｖ未満であれば、有機ＥＬ素子１が低電圧で駆動（点灯）可能であるといえる。この電圧降下ΔＶは、次の式９で表される。
【００３０】
［数９］
ΔＶ＝Ｉ０・ｄ４／（σｄ１ｄ２）
＝Ｊ０ｄ１ｄ２・ｄ４／（σｄ１ｄ２）
＝Ｊ０ｄ４／σ＜１０ ・・・・・・式９
【００３１】
従って、次の式１０を満たす導電率σを設定すれば、有機ＥＬ素子１が低電圧で駆動（点灯）可能となり、式１０により導電率σの下限が規定される。
【００３２】
［数１０］
Ｊ０ｄ４／１０＜σ ・・・式１０
【００３３】
以上において、前記陽極として、帯状に延びる複数の電極がその幅方向に配列され、前記陰極として、帯状に延びるとともに、前記陽極と交差する複数の電極がその幅方向に配列され、これらの陽極および陰極により、前記複数の有機ＥＬ素子が単純マトリックス駆動可能となっていることが望ましい。
このようにすれば、二次元配列された多数の有機ＥＬ素子を、アットランダムに高速駆動することが可能となり、テレビ受像機用のディスプレイや、パーソナルコンピュータ用のディスプレイとして薄形高性能のものが実現される。
【００３４】
前記電荷注入層は、有機化合物および酸化性ドーパントの組み合わせ、有機化合物および還元性ドーパントの組み合わせ、あるいは有機化合物および導電性微粒子の組み合わせであることが好ましい。
具体的に、有機化合物および導電性微粒子の好ましい組み合わせとしては、有機ＥＬ素子に通常用いられる有機化合物、例えば、ポリビニルカルバゾール、ポリアニリン、ポリスチレン、アミン誘導体、ポルフィリン、フタロシアニン類等に対して、導電性金属粒子や導電性無機粒子を混合分散した材料が挙げられる。 また、導電性微粒子の種類として
は、金、銀、銅、ニッケル、半田、アルミニウム、酸化インジュウム、酸化スズ、酸化亜鉛等の一種単独または二種以上の組み合わせが挙げられる。また、導電性金属粒子の平均粒子径を０．００１〜１μｍの範囲内の値とすることが好ましい。さらに、導電性微粒子の添加量を、有機化合物１００重量部に対して、０．１〜５０重量部の範囲内の値とするのが好ましい。
【００３５】
また、有機化合物および酸化性ドーパントの組み合わせとしては、次のものが挙げられる。即ち、有機化合物は、正孔輸送性ユニットを有するものであり、該正孔輸送性ユニットが、（１）非共役結合により互いに連結されて形成された高分子、又は（２）非共役性高分子と正孔輸送性低分子の混合物からなるものである。ここで、（２）非共役結合により互いに連結されて形成された高分子とは、オリゴマーをも含むものである。
具体的には、有機化合物としては、主鎖にアミンを含有するポリカーボネート又はポリエーテル、アミンオリゴマー、ポリビニルカルバゾール及びポリカーボネートとアミン化合物の混合物が挙げられ、酸化性ドーパントとしては、キノン誘導体、ハロゲン化金属、ルイス酸、有機酸、ハロゲン化金属塩、ルイス酸塩、フラーレン類、および有機酸塩等の化合物が挙げられる。
したがって、より具体的な有機化合物および酸化性ドーパントの組み合わせとしては、ポリビニルカルバゾールおよび塩化アンチモン、ポリアニリンおよび塩化アンチモン、アミン誘導体およびＣ６０（フラーレン）、ＮＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ビス（ナフチル−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４，４’−ベンジジン）およびチオケトン、ポルフィリンおよびテトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）、銅フタロシアニンおよび（テトラシアノエチレン（ＴＣＮＥ）、アミンオリゴマーおよびＤＤＱ、またはアミンデンドリマーおよびＤＤＱ等を挙げることができる。
ここで、ＤＤＱとは、次の構造式で示される化合物である。
【００３６】
【化１】
【００３７】
なお、有機化合物と酸化性ドーパントとを組み合わせる場合、有機化合物に対する添加比率を１：１〜２０：１（モル比）の範囲内の値とすることが好ましい。有機化合物と酸化性ドーパントとの添加比率がこれらの範囲外となると、有機ＥＬ素子の発光輝度が低下したり、寿命が短くなる場合があるためである。したがって、有機化合物と酸化性ドーパントとの添加比率を１：１〜１０：１（モル比）の範囲内の値とすることがより好ましく、１：１〜５：１の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
【００３８】
また、有機化合物および還元性ドーパントの組み合わせとしては、Ａｌｑ（トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム）、ＤＰＡＶＢｉ（４，４’−ビス［２−｛４−（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）フェニル｝ビニル］ビフェニル）またはＰＢＤ等からなる有機化合物に、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物または希土類金属のハロゲン化物からなる群から選択される少なくとも一つの還元性ドーパントを組み合わせることが好ましい。さらに、還元性ドーパントの添加量を、酸化性ドーパントの有機化合物に対する添加比率と同様の値とすることができる。なお、前記有機化合物は電子輸送性の方が好ましく、又、前記アルカリ金属はＣｓ、およびＬｉが好ましい。ここで、ＰＢＤとは、次の構造式で示される化合物である。
【００３９】
【化２】
【００４０】
ただし、電荷注入層が正孔注入層の場合には、正孔注入性がより良好となることから有機化合物および酸化性ドーパントの組み合わせ、あるいは有機化合物および導電性微粒子の組み合わせがより好ましい。また、電荷注入層が電子注入層の場合には、電子注入性がより良好となることから有機化合物および還元性ドーパントの組み合わせ、あるいは有機化合物および導電性微粒子の組み合わせがより好ましい。
特に、電荷注入層が電子注入層の場合には、電子輸送性化合物と還元性ドーパントの組み合わせが好ましい。
【００４１】
（電子輸送性化合物）
電子輸送性化合物としては、陰極から注入された電子を有機発光媒体に伝達する機能を有している化合物であれば、広く使用することができる。具体的に、例えば、窒素原子を含まない芳香族環からなる芳香族環化合物（単に、非窒素複素環化合物と称する場合がある）や、含窒素複素環化合物を含有する有機化合物（単に、含窒素複素環化合物と称する場合がある）を挙げることができる。
【００４２】
[1]非窒素複素環化合物
非窒素複素環化合物は、すなわち、炭素（Ｃ）および水素（Ｈ）からなる芳香族環を含む化合物、または、炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）および酸素（Ｏ）からなる芳香族環を含む化合物と定義される。ただし、芳香族環以外の分子中に窒素原子を含むことは差し支えなく、窒素原子を含まない芳香族環同士を、例えば窒素原子により結合することはむしろ好ましい。また、炭素および水素からなる芳香族環の化合物と、炭素、水素および酸素からなる芳香族環の化合物とは、それぞれ単独で使用しても良いし、あるいは組み合わせて使用しても良い。
【００４３】
このように非窒素複素環化合物を後述する還元性ドーパントと併用することにより、優れた電子注入性が得られるとともに、隣接する発光域の構成材料と反応することを抑制することができる。すなわち、非窒素複素環化合物は、炭素および水素からなる芳香族環、または炭素、水素および酸素からなる芳香族環から構成されており、窒素含有芳香族環や電気吸引基（例えば−ＣＮ基、−ＮＯ２基、アミド基、イミド基）といった窒素含有基を含んでいない。したがって、電子注入域と発光域との界面に、発光効率の低い電荷移動錯体またはエキシプレックスが発生することを効率的に抑制することができる。
好ましい非窒素複素環化合物として、アントラセン、フルオレン、ペリレン、ピレン、フェナントレン、クリセン、テトラセン、ルブレン、ターフェニレン、クォーターフェニレン、セクシフェニレン、トリフェニレン、ピセン、コロネル、ジフェニルアントラセン、ベンツ［ａ］アントラセンおよびビナフタレンからなる群から選択される少なくともひとつの芳香族環を含む芳香族環化合物が挙げられる。
また、非窒素複素環化合物は、スチリル基置換された芳香族環、ジスチリル基置換された芳香族環またはトリススチリル基置換された芳香族環を有するとさらに良い。このようにスチリル基置換（ジスチリル基置換およびトリスチリル基置換を含む。以下、同様である。）された芳香族環を有することにより、有機ＥＬ素子の発光輝度や寿命をより向上させることができる。
【００４４】
このようにスチリル基置換された基を含む芳香族環化合物としては、例えば、有機発光媒体に使用される一般式（１０）〜（１２）で表される芳香族環化合物と同様の芳香族環化合物が挙げられる。
【００４５】
【化３】
【００４６】
［一般式（１０）中、Ａｒ１は、炭素数が６〜４０の芳香族基であり、Ａｒ２、Ａｒ３、およびＡｒ４は、それぞれ水素原子または炭素数が６〜４０の芳香族基であって、少なくとも一つは芳香族基であり、縮合数ｎは、１〜６の整数である。］
【００４７】
【化４】
【００４８】
［一般式（１１）中、Ａｒ５は、炭素数が６〜４０の芳香族基であり、Ａｒ６およびＡｒ７は、それぞれ水素原子または炭素数が６〜４０の芳香族基であり、Ａｒ５、Ａｒ６およびＡｒ７の少なくとも一つはスチリル基で置換されており、縮合数ｍは、１〜６の整数である。］
【００４９】
【化５】
【００５０】
［一般式（１２）中、Ａｒ９〜Ａｒ１３は、それぞれ炭素数が６〜４０の芳香族基であり、Ａｒ８およびＡｒ１４は、水素原子または炭素数が６〜４０の芳香族基であり、Ａｒ８〜Ａｒ１４の少なくとも一つはスチリル基で置換されており、縮合数ｐ、ｑ、ｒ、ｓは、それぞれ０または１である。］
【００５１】
［２］含窒素複素環化合物
また、電子輸送性化合物として、含窒素複素環化合物を挙げることができる。このように含窒素複素環化合物を用いた場合であっても、後述する還元性ドーパントのうち、仕事関数が２．９ｅＶ以下の還元性ドーパントを使用することにより、有機発光媒体材料と反応することを効率的に抑制して、高い発光輝度を得ることができる。
このような含窒素複素環化合物は、窒素原子を有する複素環を有する化合物と定義されるが、具体的に、含窒素錯体や含窒素環化合物が挙げられる。好ましい含窒素錯体として、８−キノリノール誘導体を配位子とする金属錯体やフタロシアニン誘導体、あるいは金属フタロシアニンが挙げられる。また、好ましい含窒素環化合物としては、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、キノキサリン誘導体およびキノリン誘導体等を挙げることができる。さらに、含窒素複素環化合物として、アントロン誘導体、フレオレニリメタン誘導体、カルボジイミド、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物を使用することも好ましい。
【００５２】
（還元性ドーパント）
［１］種類
還元性ドーパントとは、芳香族環化合物が酸化された場合に、それを還元できる物質と定義される。したがって、還元性ドーパントの種類は、一定の還元性を有するものであれば特に制限されるものではないが、電荷注入層に用いられる還元性ドーパントと同様の種類とするのが好ましい。
より具体的に、好ましいアルカリ金属としては、例えば、Ｌｉ（リチウム、仕事関数：２．９３ｅＶ）、Ｎａ（ナトリウム、仕事関数：２．３６ｅＶ）、Ｋ（カリウム、仕事関数：２．３ｅＶ）、Ｒｂ（ルビジウム、仕事関数：２．１６ｅＶ）およびＣｓ（セシウム、仕事関数：１．９５ｅＶ）が挙げられる。なお、括弧内の仕事関数の値は、化学便覧（基礎編ＩＩ，Ｐ４９３，日本化学会編）に記載されたものであり、以下同様である。
また、好ましいアルカリ土類金属としては、例えば、Ｃａ（カルシウム、仕事関数：２．９ｅＶ）、Ｍｇ（マグネシウム、仕事関数：３．６６ｅＶ）、Ｂａ（バリウム、仕事関数：２．５２ｅＶ）、およびＳｒ（ストロンチウム、仕事関数：２．０〜２．５ｅＶ）が挙げられる。なお、ストロンチウムの仕事関数の値は、フィジィックス オブ セミコンダクターデバイス（Ｎ．Ｖ．ワイロー１９６９年，Ｐ３６６）に記載されたものである。
また、好ましい希土類金属としては、例えば、Ｙｂ（イッテルビウム、仕事関数：２．６ｅＶ）、Ｅｕ（ユーロビウム、仕事関数：２．５ｅＶ）、Ｇｄ（ガドニウム、仕事関数：３．１ｅＶ）およびＥｎ（エルビウム、仕事関数：２．５ｅＶ）があげられる。
また、好ましいアルカリ金属酸化物としては、例えば、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＯおよびＮａＯがあげられる。また、好ましいアルカリ土類金属酸化物としては、例えば、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＢｅＯおよびＭｇＯがあげられる。
【００５３】
また、好ましいアルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、ＬｉＦ、ＮａＦおよびＫＦといったフッ化物のほかに、ＬｉＣｌ、ＫＣｌおよびＮａＣｌが挙げられる。また、好ましいアルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＳｒＦ２、ＭｇＦ２およびＢｅＦ２といったフッ化物や、フッ化物以外のハロゲン化物が挙げられる。好ましい希土類ハロゲン化物としては、例えば、ＬａＦ３，ＹｂＦ３，ＥｕＦ３などのフッ化物が挙げられる。
また、好ましい還元性ドーパントとして、アルカリ金属が配位した芳香族化合物も挙げられる。このアルカリ金属が配位した芳香族化合物は、例えば、下記一般式（１３）で表される。
【００５４】
【化６】
【００５５】
ただし、一般式（１３）中のＡは、アルカリ金属を表す。また、Ａｒ２０は、炭素数１０〜４０の芳香族化合物である。この（１３）式で表される芳香族化合物としては、例えば、アントラセン、ナフタレン、ジフェニルアントラセン、ターフェニル、クォーターフェニル、キンクフェニル、セクシフェニルおよびこれらの誘導体があげられる。
【００５６】
［２］添加量
電子注入域における還元性ドーパントの添加量を、電子注入域を構成する材料全体を１００重量％としたときに、０．０１〜５０重量％の範囲内の値とすることが好ましい。還元性ドーパントの添加量が、０．０１重量％未満となると、有機ＥＬ素子の発光輝度が低下したり、寿命が短くなる傾向がある。一方、還元性ドーパントの添加量が５０重量％を超えると、逆に、発光輝度が低下したり、寿命が短くなる傾向がある。
したがって、発光輝度や寿命のバランスがより良好となる観点から、還元性ドーパントの添加量を０．２〜２０重量％の範囲内の値とすることがより好ましい。
【００５７】
また、還元性ドーパントの添加量に関して、芳香族環化合物と還元性ドーパントとの添加比率を１：２０〜２０：１（モル比）の範囲内の値とすることが好ましい。電子輸送性化合物と還元性ドーパントとの添加比率がこれらの範囲外となると、有機ＥＬ素子の発光輝度が低下したり、寿命が短くなる傾向がある。
したがって、芳香族環化合物と還元性ドーパントとの添加比率を１：１０〜１０：１（モル比）の範囲内の値とすることがより好ましく、１：５〜５：１の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
【００５８】
（電子親和力）
電子注入域の電子親和力を１．８〜３．６ｅＶの範囲内の値とすることが好ましい。電子親和力の値が１．８ｅＶ未満となると、電子注入性が低下し、駆動電圧の上昇，発光効率の低下をまねく傾向があり、一方で、電子親和力の値が３．６ｅＶを超えると、発光効率の低い錯体が発生しやすくなったり、ブロッキング接合の発生を効率的に抑制することができる。
したがって、電子注入域の電子親和力を、１．９〜３．０ｅＶの範囲内の値とすることがより好ましく、２．０〜２．５ｅＶの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
【００５９】
さらに、前記電荷注入層における正孔注入層の材料としては、導電性高分子が採用できる。例えば、ポリアニリン、ポリチェニレンビニレン、ポリアリーレンビニレンおよびポリチオフェン等が挙げられる。
このように、導電性高分子からなる正孔注入層を採用すれば、導電性高分子は、クロロホルム等の溶液に溶解され、成膜を行うにあたり、大気圧で成膜が行えるスピンコート法等が採用可能となり、正孔注入層の成膜が容易に行えるようになる。
【００６０】
あるいは、前記電荷注入層における正孔注入層の材料としては、無機半導体が採用できる。例えば、α−Ｓｉ、μｃ−Ｓｉ、μｃ−ＳｉＣ、ＣｄＳ、ＣｄＳＳｅ、ＣｄＴｅならびに非結晶質炭素および結晶質炭素が挙げられる。非結晶質炭素および結晶質炭素としては、ダイアモンドライク炭素、ダイアモンド、窒素添加炭素およびリン添加炭素等が採用できる。
このように、無機半導体からなる正孔注入層を採用すれば、無機半導体へのドーパントの添加量を調節する等により、正孔注入層の導電率σが正確に設定可能となり、式８および式１０で規定される導電率σが容易かつ確実に設定されるようになる。
【００６１】
さらに、本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。
図６には、本実施形態の発光装置２が示されている。この発光装置２は、透明な基板３と、互いに対向する陽極１１および陰極１２とを有している。
陽極１１は、基板３の表面に形成された透明電極であって、帯状に延びるとともに、その幅方向に複数配列されている。
陰極１２は、陽極１１と直交する方向へ帯状に延びる電極であって、その幅方向に複数配列されている。
これらの陽極１１および陰極１２の各々は、互いに対向する対向面のうち正対する部分が同一面積の長方形となった矩形部分１３を多数有している。
これらの陽極１１および陰極１２の間には、基板３側から正孔注入層１４、正孔輸送層１５、発光層１６および電子輸送層１７が順次形成されている。
【００６２】
これにより、陽極１１および陰極１２のそれぞれが有する多数の矩形部分１３の間がそれぞれ単独発光可能な有機ＥＬ素子１（図示略）とされ、これらの陽極１１および陰極１２により、複数の有機ＥＬ素子１が単純マトリックス駆動可能となっている。そして、有機ＥＬ素子１の発光は、基板３を通じて外部に取り出されるようになっている。
この際、基板３は、ガラス等の透明な材料で形成され、陽極１１は、ＩＴＯ膜等の透明導電物質から形成され、陰極１２は、蒸着に適した金属等の導電物質から形成され、正孔注入層１４は、非共役性高分子と正孔輸送性低分子及び酸化性ドーパントから形成されている。
【００６３】
さらに、隣接する有機ＥＬ素子１の間隔となる陽極１１の間隔ｌ１は、３０μｍとされ、矩形部分１３の辺のうち、有機ＥＬ素子１の配列方向とは直交する方向に沿った辺の寸法となる陰極の幅ｄ１は、３００μｍとされ、矩形部分１３の辺のうち有機ＥＬ素子１の配列方向に沿った辺の寸法となる陽極１１の幅ｄ２は、３００μｍとされている。そして、陽極１１の厚さｄ３は、１００ｎｍとされ、陽極１１および陰極１２の間隔ｄ４は、２００ｎｍとされている。
具体的には、本装置の場合、有機ＥＬ素子１に印加される電圧Ｖ０は、１０Ｖとされ、有機ＥＬ素子に流れる電流Ｉ０の電流密度Ｊ０は、１５０ｍＡ／ｃｍ２となっている。
このような発光装置２では、正孔注入層１４の導電率σは、式８および式１０に基づいて算出すると、３×１０−５Ｓ／ｍより大きく、１．３５×１０−１Ｓ／ｍよりも小さく設定されることが必要である。具体的には、４×１０−４Ｓ／ｍ程度であった。
【００６４】
このような本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、発光装置２に設けられた正孔注入層１４の導電率σをＪ０ｄ４／１０＜σ＜ｌ１ｄ２Ｊ０／（１００・ｄ３Ｖ０）となるように設定し、有機ＥＬ素子１のおける漏れ電流の電流密度Ｊ’が、隣接する他の有機ＥＬ素子１の駆動時に流れる電流Ｉ０の電流密度Ｊ０の１／１００以下となるようにしたので、複数設けられた有機ＥＬ素子のうち選択されたもの以外の点灯を防止でき、低電圧で駆動しても充分な輝度を確保でき、表示装置として利用する場合には、コントラストを向上することができる。
【００６５】
また、陽極１１として、基板３の表面に形成された透明電極であって、帯状に延びるとともに、その幅方向に複数配列されたものを採用し、かつ、陰極１２として、陽極１１と直交する方向へ帯状に延びる電極であって、その幅方向に複数配列されたものを採用し、これらの陽極１１および陰極１２により、複数の有機ＥＬ素子１が単純マトリックス駆動可能としたので、二次元配列された多数の有機ＥＬ素子１を、アットランダムに高速駆動することが可能となり、テレビ受像機用のディスプレイや、パーソナルコンピュータ用のディスプレイとして薄形高性能のものを実現することができる。
【００６６】
さらに、正孔注入層１４の材料をクロロホルム等の溶液に溶解すれば、成膜を行うにあたり、大気圧で成膜が行えるスピンコート法等が採用可能となり、正孔注入層１４の成膜作業を容易に行うことができる。
【００６７】
以下に、前記実施形態における構造を有する発光装置２を作製する具体的な手順を含んだ実施例について説明する。
［実施例１］
［作製手順］
表面にＩＴＯ膜の透明電極が設けられた透明なガラス製の基板３を採用する。この基板３は、幅１００ｍｍ×長さ１２０ｍｍ×厚さ１．１ｍｍのサイズを有したものとなっている。
また、基板３の表面に設けられた透明電極は、発光装置２の陽極１１となるものであり、幅（ｄ２）３００μｍ、厚さ（ｄ３）１２０ｎｍの帯状電極が、その幅方向に多数配列されたストライプ状にパターニングされている。透明電極の隣接する各帯状電極の間隔（ギャップ）ｌ１は、２０μｍとされている。
【００６８】
まず、このような基板３をイソプロピルアルコールで５分間超音波洗浄してから、純水で５分間洗浄した後、再度、イソプロピルアルコールで５分間超音波洗浄する。超音波洗浄が完了したら、乾燥窒素を吹き付けて基板３の表面からイソプロピルアルコールを除去した後、ＵＶ／オゾン洗浄を行う。
【００６９】
続いて、基板３に非共役性高分子と正孔輸送性低分子及び酸化性ドーパントからなる正孔注入層１４をスピンコート法で成膜する。すなわち、正孔注入層１４の原材料として、導電率σが４×１０−４Ｓ／ｍ程度となるように、４７ｍｇのポリカーボネート（以下、ＰＣと略す）と、１１２ｍｇのＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−［１，１’ビフェニル］−４，４’−ジアミン（以下、ＴＰＤと略す）と、１１２ｍｇのトリス（４−ブロモフェニル）アルミニウムヘキサクロロアンチモネート（以下、ＴＢＡＨＡと略す）を５ｍｌのクロロホルムに溶かした溶液を採用する。
【００７０】
この溶液を回転（２０００ｒｐｍ）する基板３に滴下し、スピンコートにより、基板３の表面に成膜を行う。この後、温度が８５℃の空気中で基板３を１時間乾燥し、これにより、基板３の表面にＰＣ：ＴＰＤ：ＴＢＡＨＡの混合物からなる厚さ２００ｎｍの正孔注入膜１４を完成させる。
【００７１】
次に、正孔輸送層１５、発光層１６および電子輸送層１７を、真空蒸着法により、基板３に形成した正孔注入層１４の上に順次成膜する。
具体的には、正孔輸送層１５の原材料として、４，４’−ビス［Ｎ−フェニル−Ｎ−（１−ナフチル）−４−アミノフェニル］トリフェニルアミン（以下、ＴＰＤ７８と略す）を採用する。
発光層１６の原材料としては、９，１０−ジ［４−（２，２’−ジフェニルビニル−１−イル）フェニル］アントラセン（以下、ＤＰＶＤＰＡＮと略す）と、４，４’−ビス［２−｛４−（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）フェニル｝ビニル］ビフェニル（以下、ＤＰＡＶＢｉと略す）との混合物を採用する。
電子輸送層１７の原材料としては、トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（以下、Ａｌｑと略す）を採用する。また、真空蒸着には、市販の真空蒸着装置（日本真空技術社製）を採用する。
【００７２】
真空蒸着を行うにあたり、まず、正孔注入層１４を成膜した基板３を真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、当該真空蒸着装置に設けられている四個のモリブデン製抵抗加熱ボートの各々に、２００ｍｇのＴＰＤ７８、２００ｍｇのＤＰＶＤＰＡＮ、２００ｍｇのＤＰＡＶＢｉおよび１００ｍｇのＡｌｑをそれぞれ入れる。
次いで、真空蒸着装置の真空チャンバーを密閉し、真空チャンバー内を１．０×１０−４Ｐａまで減圧した後、ＴＰＤ７８の入った抵抗加熱ボートを加熱し、ＴＰＤ７８を蒸発させ、基板３に形成した正孔注入層１４の上に、膜厚２０ｎｍの正孔輸送層１５を成膜する。
【００７３】
正札輸送層１５の成膜が完了したら、ＤＰＶＤＰＡＮの入った抵抗加熱ボートおよびＤＰＡＶＢｉの入った抵抗加熱ボートを同時に加熱し、ＤＰＶＤＰＡＮおよびＤＰＡＶＢｉを蒸発させ、基板３に形成した正孔輸送層１５の上に、膜厚４０ｎｍの発光層１６を成膜する。ここで、発光層１６におけるＤＰＶＤＰＡＮおよびＤＰＡＶＡＢｉの混合比は、重量比で、４０：１となっている。
発光層１６の成膜が完了したら、Ａｌｑの入った抵抗加熱ボートを加熱し、Ａｌｑを蒸発させ、基板３に形成した発光層１６の上に、膜厚２０ｎｍの電子輸送層１７を成膜する。
【００７４】
次いで、陰極１２の成膜を行うが、その前に、電子輸送層１７までの成膜を完了した基板３を真空チャンバーから取り出し、電子輸送層１７の上にステンレススチール製のマスクを設置する。
このマスクは、幅（ｄ１）５００μｍの帯状電極を、その幅方向へ多数配列されたストライプ状にパターニングするためのものである。なお、各帯状電極の間隔（ギャップ）は、５００μｍとされている。また、このマスクの設置方向は、形成される帯状電極が陽極１１の帯状電極とは直交する方向となっている。
【００７５】
この後、マスクを設置した基板３を真空蒸着装置の基板ホルダーに再度固定するとともに、アルミニウム（Ａｌ）とリチウム（Ｌｉ）とからなるとともに、Ｌｉ濃度５ａｔ％の合金母材を蒸着材料として真空蒸着装置に設置する。
そして、真空蒸着装置の真空チャンバーを密閉し、真空チャンバー内を１．０×１０−４Ｐａまで減圧した後、前述の蒸着材料を加熱し、蒸着速度が０．５〜１．０ｎｍ／秒の範囲となるように蒸着材料の温度を調節しながら、当該蒸着材料を蒸発させ、これにより、基板３に形成した電子輸送層１７の上に、膜厚１５０ｎｍの陰極１２を成膜し、発光装置２を完成させる。
【００７６】
ここで、式８および式１０に基づいて算出すると、正孔注入層１４の導電率σは、４×１０−５Ｓ／ｍより大きく、９×１０−２Ｓ／ｍよりも小さい値に設定すべきである。発光装置２の正札注入層１４の導電率σを実際に測定すると、その導電率σは、４×１０−４Ｓ／ｍとなっていた。
従って、発光装置２に複数設けられた有機ＥＬ素子のうち、選択されたもののみが点灯し、かつ、それ以外の点灯が防止され、また、有機ＥＬ素子は、低電圧で駆動できると考えられる。
【００７７】
次に、上述の手順で作製した発光装置２の発光試験について説明する。
［発光試験］
上述の手順で作製した発光装置２に形成された多数の有機ＥＬ素子のうち、特定の有機ＥＬ素子を選択し、当該有機ＥＬ素子のみに、５．５Ｖの直流電圧を印加したところ、均一な青色発光が認められた。また、選択したもの以外の発光は認められなかった。
【００７８】
次に、新たに選択した有機ＥＬ素子のみをパルス電圧（デュティー比１／１００、電圧１０Ｖ、基本周波数６０Ｈｚ）で駆動したところ、当該有機ＥＬ素子のみに発光が認められた。一方、この有機ＥＬ素子に隣接する他の有機ＥＬ素子等、選択した有機ＥＬ素子以外の発光は認められなかった。
【００７９】
前述の直流電圧駆動における有機ＥＬ素子の初期性能データとして、電流密度：１．２ｍＡ／ｃｍ２、輝度：８３ｃｄ／ｍ２、発光効率：７ｃｄ／Ａ、色度：（０．１８４，０．３４４）が得られた。これらから、発光装置２の有機ＥＬ素子は高効率であるのが判った。
また、前述のパルス電圧駆動における有機ＥＬ素子の初期性能データとして、電流密度：１７９ｍＡ／ｃｍ２、瞬間輝度：９０５０ｃｄ／ｍ２、発光効率：５ｃｄ／Ａ、色度：（０．１８０，０．３３９）が得られた。
さらに、発光装置２の全有機ＥＬ素子を点灯し、発光装置２の表面を目視および輝度計（ミノルタ社製：ＣＳ−１００）で観察したところ、発光面内に無点灯の有機ＥＬ素子は認められないうえ、有機ＥＬ素子の輝度は均等といえた。このことから、発光装置２は、発光の均一性に優れていることが判った。
【００８０】
［実施例２］
［作製手順］
実施例１における正孔注入層１４について、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）とＤＤＱを５０：１（オングストローム／秒）の比で共蒸着させて形成した以外は実施例１と同様に作製した。
ここで、ＤＤＱとは、前出の化合物である。
【００８１】
［発光試験］
上述の手順で作製した発光装置２に形成された多数の有機ＥＬ素子のうち、特定の有機ＥＬ素子を選択し、当該有機ＥＬ素子のみに、６．０Ｖの直流電圧を印加したところ、均一な青色発光が認められた。また、選択したもの以外の発光は認められなかった。
次に、新たに選択した有機ＥＬ素子のみをパルス電圧（デュティー比１／１００、電圧１０Ｖ、基本周波数６０Ｈｚ）で駆動したところ、当該有機ＥＬ素子のみに発光が認められた。一方、この有機ＥＬ素子に隣接する他の有機ＥＬ素子等、選択した有機ＥＬ素子以外の発光は認められなかった。
前述の直流電圧駆動における有機ＥＬ素子の初期性能データとして、電流密度：１．８ｍＡ／ｃｍ２、輝度：９２ｃｄ／ｍ２、発光効率：５．１ｃｄ／Ａ、色度：（０．１８０，０．３３０）が得られた。これらから、発光装置２の有機ＥＬ素子は高効率であるのが判った。
【００８２】
［実施例３］
［作製手順］
実施例１における正孔注入層１４について、ＴＰＤＰとＦｅＣｌ２を重量比１００：５でスピンコート法により成膜し、形成した以外は実施例１と同様に作製した。
ここで、ＴＰＤＰとは、次の構造式で表される化合物である。
【００８３】
【化７】
【００８４】
［発光試験］
上述の手順で作製した発光装置２に形成された多数の有機ＥＬ素子のうち、特定の有機ＥＬ素子を選択し、当該有機ＥＬ素子のみに、６．０Ｖの直流電圧を印加したところ、均一な青色発光が認められた。また、選択したもの以外の発光は認められなかった。
次に、新たに選択した有機ＥＬ素子のみをパルス電圧（デュティー比１／１００、電圧１０Ｖ、基本周波数６０Ｈｚ）で駆動したところ、当該有機ＥＬ素子のみに発光が認められた。一方、この有機ＥＬ素子に隣接する他の有機ＥＬ素子等、選択した有機ＥＬ素子以外の発光は認められなかった。
前述の直流電圧駆動における有機ＥＬ素子の初期性能データとして、電流密度：１．６ｍＡ／ｃｍ２、輝度：８２ｃｄ／ｍ２、発光効率：５．１ｃｄ／Ａ、色度：（０．１８０，０．３４０）が得られた。これらから、発光装置２の有機ＥＬ素子は高効率であるのが判った。
【００８５】
［実施例４］
［作製手順］
実施例１における正孔注入層１４について、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）とアンチモンドープ酸化スズを重量比１：１でスピンコート法により成膜し、形成した以外は実施例１と同様に作製した。
【００８６】
［発光試験］
上述の手順で作製した発光装置２に形成された多数の有機ＥＬ素子のうち、特定の有機ＥＬ素子を選択し、当該有機ＥＬ素子のみに、６．０Ｖの直流電圧を印加したところ、均一な青色発光が認められた。また、選択したもの以外の発光は認められなかった。
次に、新たに選択した有機ＥＬ素子のみをパルス電圧（デュティー比１／１００、電圧１０Ｖ、基本周波数６０Ｈｚ）で駆動したところ、当該有機ＥＬ素子のみに発光が認められた。一方、この有機ＥＬ素子に隣接する他の有機ＥＬ素子等、選択した有機ＥＬ素子以外の発光は認められなかった。
前述の直流電圧駆動における有機ＥＬ素子の初期性能データとして、電流密度：１．５ｍＡ／ｃｍ２、輝度：７６ｃｄ／ｍ２、発光効率：５．１ｃｄ／Ａ、色度：（０．１８２，０．３４２）が得られた。これらから、発光装置２の有機ＥＬ素子は高効率であるのが判った。
【００８７】
［比較例１］
［作製手順］
実施例１における正孔注入層１４について、ＴＢＡＨＡを用いずに形成した以外は実施例１と同様に作製した。
【００８８】
［発光試験］
上述の手順で作製した発光装置２に形成された多数の有機ＥＬ素子のうち、特定の有機ＥＬ素子を選択し、当該有機ＥＬ素子のみに、１０Ｖの直流電圧を印加したところ、均一な青色発光が認められた。また、選択したもの以外の発光は認められなかった。
次に、新たに選択した有機ＥＬ素子のみをパルス電圧（デュティー比１／１００、電圧１０Ｖ、基本周波数６０Ｈｚ）で駆動したところ、当該有機ＥＬ素子のみに発光が認められた。一方、この有機ＥＬ素子に隣接する他の有機ＥＬ素子等、選択した有機ＥＬ素子以外の発光は認められなかった。
前述の直流電圧駆動における有機ＥＬ素子の初期性能データとして、電流密度：１．０ｍＡ／ｃｍ２、輝度：５０ｃｄ／ｍ２、発光効率：５ｃｄ／Ａ、色度：（０．１８４，０．３４０）が得られた。実施例１と比較すると、駆動電圧が５．５Ｖから１０Ｖまで高電圧化した。この場合の正孔注入層の導電率σは１０−６Ｓ／ｍより小さくなっており、正孔注入層の導電率σの値を本発明の範囲内にすることができなかった。
【００８９】
［比較例２］
［作製手順］
実施例１における正孔注入層１４について、ポリアニリンとショウノウスルホン酸から形成した以外は実施例１と同様に作製した。
【００９０】
［発光試験］
上述の手順で作製した発光装置２に形成された多数の有機ＥＬ素子のうち、特定の有機ＥＬ素子を選択し、当該有機ＥＬ素子のみに、５．０Ｖの直流電圧を印加したが、非選択画素が発光した。
次に、新たに選択した有機ＥＬ素子のみをパルス電圧（デュティー比１／１００、電圧１０Ｖ、基本周波数６０Ｈｚ）で駆動したところ、この有機ＥＬ素子に隣接する他の有機ＥＬ素子が発光した。
前述の直流電圧駆動における有機ＥＬ素子の初期性能データとして、電流密度：１．０ｍＡ／ｃｍ２、輝度：７０ｃｄ／ｍ２、発光効率：７ｃｄ／Ａ、色度：（０．１８０，０．３４０）が得られた。この場合の正孔注入層の導電率σは１Ｓ／ｍとなっており、本発明の導電率σの値の上限を超えているため、画素選択性が失われた。
【００９１】
［実施例５］
［作製手順］
実施例１における正孔注入層１４について、ＴＰＤを６０ｍｍ蒸着し、さらに実施例１の電子輸送層１７をＣｕＰｃとＬｉを２：０．１（オングストローム／秒）の比で共蒸着させた以外は実施例１と同様に作製した。
【００９２】
［発光試験］
上述の手順で作製した発光装置２に形成された多数の有機ＥＬ素子のうち、特定の有機ＥＬ素子を選択し、当該有機ＥＬ素子のみに、６．０Ｖの直流電圧を印加したところ、均一な青色発光が認められた。また、選択したもの以外の発光は認められなかった。
次に、新たに選択した有機ＥＬ素子のみをパルス電圧（デュティー比１／１００、電圧１０Ｖ、基本周波数６０Ｈｚ）で駆動したところ、当該有機ＥＬ素子のみに発光が認められた。一方、この有機ＥＬ素子に隣接する他の有機ＥＬ素子等、選択した有機ＥＬ素子以外の発光は認められなかった。
前述の直流電圧駆動における有機ＥＬ素子の初期性能データとして、電流密度：１．７ｍＡ／ｃｍ２、輝度：８３ｃｄ／ｍ２、発光効率：４．９ｃｄ／Ａ、色度：（０．１７９，０．３３０）が得られた。これらから、発光装置２の有機ＥＬ素子は高効率であるのが判った。
【００９３】
［実施例６］
［作製手順］
電子輸送層１７をＡｌｑ（トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム）とＣｓを２：０．３（オングストローム／秒）の比で共蒸着させた以外は実施例１と同様に作製した。
【００９４】
［発光試験］
上述の手順で作製した発光装置２に形成された多数の有機ＥＬ素子のうち、特定の有機ＥＬ素子を選択し、当該有機ＥＬ素子のみに、６．０Ｖの直流電圧を印加したところ、均一な青色発光が認められた。また、選択したもの以外の発光は認められなかった。
次に、新たに選択した有機ＥＬ素子のみをパルス電圧（デュティー比１／１００、電圧１０Ｖ、基本周波数６０Ｈｚ）で駆動したところ、当該有機ＥＬ素子のみに発光が認められた。一方、この有機ＥＬ素子に隣接する他の有機ＥＬ素子等、選択した有機ＥＬ素子以外の発光は認められなかった。
前述の直流電圧駆動における有機ＥＬ素子の初期性能データとして、電流密度：１．６ｍＡ／ｃｍ２、輝度：８３ｃｄ／ｍ２、発光効率：５．２ｃｄ／Ａ、色度：（０．１８０，０．３３３）が得られた。これらから、発光装置２の有機ＥＬ素子は高効率であるのが判った。
【００９５】
以上、本発明について好適な実施形態および実施例を挙げて説明したが、本発明は、これらの実施形態および実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更が可能である。
【００９６】
例えば、発光装置としては、互いに隣接する陽極の間に、正孔注入層が設けられているものに限らず、図７に示されるように、互いに隣接する陽極１２の間に、絶縁膜１８が設けられているものでもよい。このような構成にすれば、ＩＴＯのエッジが絶縁膜１８で保護されるため、リークを有効に防止できるという効果を得ることができる。
ここで、発光装置の有機ＥＬ素子１Ａ，１Ｂの間に形成される直流抵抗Ｒ’は、絶縁膜１８の上面の直流抵抗ｒ’と、絶縁膜１８の二つの側面の直流抵抗ｒとの和であり、直流抵抗ｒ’は、前記実施例における直流抵抗Ｒに等しいと考えられる。
従って、直流抵抗Ｒ’は、以下の式１１で表される。ただし、ｌ’は、絶縁膜１８の側面に沿って漏れ電流が流れる正孔注入層の長さであり、ｄ’は、前記漏れ電流が流れる正孔注入層の厚さである。
【００９７】
［数１１］
Ｒ’＝Ｒ＋２・ｒ ＝ｌ１／（σｄ１ｄ３）＋２・ｌ’／（σｄ１ｄ’）・・・式１１
【００９８】
このような発光装置では、ｌ１／ｌ’が２０程度の値となり、ｄ３／ｄ’が１０程度の値となり、直流抵抗Ｒ’が直流抵抗Ｒにほぼ等しくなるので、互いに隣接する陽極１２の間に絶縁膜１８が設けられている発光装置にも、式８および式１０で示した導電率σの範囲はそのまま適用できる。
【００９９】
また、正孔注入層の材料としては、導電性高分子に限らず、無機半導体でもよい。無機半導体からなる正孔注入層を採用すれば、無機半導体へのドーパントの添加量を調節する等により、正孔注入層の導電率σが正確に設定可能となり、式８および式１０で規定される導電率σが容易かつ確実に設定可能となる。
【０１００】
さらに、発光装置としては、二次元配列された有機ＥＬ素子が単純マトリックス駆動可能とされることにより、イメージ等も表示する表示装置となるものに限らず、オーディオ製品に見られるレベル計のように、単に、有機ＥＬ素子が直線上に配列されたものでもよく、要するに、一体化された有機層に複数の有機ＥＬ素子が形成されたものであればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
以上に述べたように、本発明によれば、複数設けられた有機ＥＬ素子のうち選択されたもの以外の点灯を防止でき、低電圧で駆動しても充分な輝度を確保でき、表示装置として利用する場合には、コントラストを向上することができる。
【符号の説明】
【０１０２】
１…有機ＥＬ素子
２…発光装置
１１…陽極
１２…陰極
１３…陽極および陰極の互いに対向する対向面のうち正対する矩形部分
１４…正孔注入層
１５…正孔輸送層
１６…発光層
１７…電子輸送層
１８…絶縁膜
Ｖ０…有機ＥＬ素子に印加される電圧
Ｊ０…有機ＥＬ素子に流れる電流の電流密度
ｌ１…隣接する有機ＥＬ素子の間隔
ｄ２…矩形部分の有機ＥＬ素子の配列方向に沿った辺の寸法
ｄ３…陽極の厚さ
ｄ４…陽極および陰極の間隔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の電極の間に少なくとも電荷注入層と発光層とが介装された有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子を複数備えた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電界発光を利用したエレクトロルミネッセンス素子（以下ＥＬ素子という）は、自己発光であるため視認性が高いうえ、完全固体素子であるため耐衝撃性に優れているので、各種表示装置における発光素子としての利用が注目されている。 このＥＬ素子には、発光
材料として無機化合物を用いた無機ＥＬ素子と、発光材料に有機化合物を用いた有機ＥＬ素子とがある。このうち、特に有機ＥＬ素子は、無機ＥＬ素子に比べて駆動電圧が大幅に低くて済むうえに小型化が容易であるため、実用化に向けての研究開発が盛んに行われている。
有機ＥＬ素子を実用化するためには、素子性能の高効率化および駆動寿命の向上が不可欠であり、これらの課題を解決するために、発光材料および素子構成の改良が行われている。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、陽極／有機発光層／陰極という積層型の素子構成を基本とし、これに電荷注入層として正孔注入輸送層や電子注入輸送層を適宜設けたもの、例えば、陽極／正孔注入輸送層／有機発光層／陰極という構成のものや、陽極／正孔注入輸送層／有機発光層／電子注入輸送層／陰極という構成のもの等が知られている。
ここで、正孔注入輸送層は、陽極より正孔を効率よく注入させるとともに当該正孔を発光層まで輸送する機能を有するものであり、正孔注入層と正孔輸送層とで構成される場合が多い。
また、電子注入輸送層は、陰極より電子を効率よく注入させるとともに当該電子を発光層へ輸送する機能を有するものであり、発光層は、注入された正孔および電子の再結合により発光する機能を備えたものである。なお、この電子注入輸送層を電子注入層と電子輸送層とで構成する場合もある。
【０００４】
このような有機ＥＬ素子は、各種の表示装置に応用することも可能であると考えられており、有機ＥＬ素子で表示装置を構成するにあたり、複数の有機ＥＬ素子が単純マトリックス駆動可能となったドットマトリックスパネルを採用することが考えられる。
この際、有機ＥＬ素子を利用した表示装置の製造方法としては、表面にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜からなる透明な陽極電極がストライプ状にパターン化されたガラス製の基板を用い、この基板の表面に所定の材料を順次真空蒸着し、少なくとも電荷注入層および発光層を含む複数の有機ＥＬ素子を形成し、その上に、金属を蒸着して陰極電極を形成する方法が採用できる。
なお、この方法では、有機ＥＬ素子を形成する電荷注入層および発光層等の各層は、前述の基板の表面に均一に蒸着されるのが一般的である。
このような方法で製造された表示装置では、基板に形成された透明電極、例えば、ＩＴＯ電極のエッジが急峻であるので、ＩＴＯ電極の側面に成膜される膜の厚さが他の部分よりも薄くなりやすく、電気的に短絡するという欠陥が発生することがある。
また、表示能力が高精細である表示装置ほど、基板に形成されたＩＴＯ電極の総延長が長くなり、急峻なエッジ長も長くなることから、短絡欠陥が発生するおそれが増大する。
【０００５】
このため、電荷注入層である正孔注入層を成膜する際に、正孔注入層の膜厚を厚くし、正孔注入層でＩＴＯ電極を完全に覆い、ＩＴＯ電極のエッジが正孔注入層で隠蔽されるようにし、ＩＴＯ電極のエッジが急峻であっても、短絡欠陥が発生しないようにするのが一般的である。これは、通常、正孔注入層の導電率が高いため、厚膜化した場合の駆動電圧上昇が比較的小さく抑えられるからである。
一方、有機ＥＬ素子を実用化するにあたり、その消費電力の低減が不可欠であり、そのために駆動電圧の低減が図られている。例えば、特開平４−１４５１９２号公報や、特開平９−４５４７９号公報には、有機ＥＬ素子に設けられる正孔注入層の材質として、導電率の高い導電性高分子を採用することにより、駆動電圧の低減を図ることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−１４５１９２号公報
【特許文献２】特開平９−４５４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、正孔注入層の材質として、導電率の高い導電性高分子を採用すると、前述のような表示装置では、正孔注入層が厚膜となるので、隣接配置された複数の有機ＥＬ素子間の直流抵抗が低くなり、一の有機ＥＬ素子に電圧を印加すると、他の有機ＥＬ素子へ漏れ電流が流れ、選択していない有機ＥＬ素子も点灯してしまうという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、駆動電圧の低減化を損なうことなく、複数設けられた有機ＥＬ素子のうち選択されたもの以外の点灯が防止されるようになる発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、複数組の陽極および陰極が互いに対向配置されるとともに、これらの陽極および陰極の間に電荷注入層および発光層が形成されることにより、複数の有機ＥＬ素子が単独発光可能に設けられている発光装置であって、互いに隣接する前記陽極の間に、前記陽極のエッジを覆う絶縁膜が設けられ、前記電荷注入層の導電率σは、前記複数の有機ＥＬ素子のうち選択された有機ＥＬ素子から別の選択されていない有機ＥＬ素子への漏れ電流が当該選択された有機ＥＬ素子に導通される電流の１／１００以下となるように設定され、前記選択された有機ＥＬ素子に導通される電流の電流密度Ｊ０と前記選択されていない有機ＥＬ素子に導通される電流の電流密度Ｊ１が下記式１を満たしていることを特徴とする。
【００１０】
［数１］
Ｊ１＜Ｊ０／１００ …式１
【００１１】
このような本発明では、複数の有機ＥＬ素子のうち、一の有機ＥＬ素子から他の有機ＥＬ素子への漏れ電流が充分小さくなるように導電率が設定されていることから、選択された一の有機ＥＬ素子に電圧を印加しても、選択していない有機ＥＬ素子が点灯することがない。
また、有機ＥＬ素子に接続される陽極および陰極を形成する電極の寸法や、電極の間隔等に応じて、導電率を適宜設定すれば、前記有機ＥＬ素子からの漏れ電流が当該有機ＥＬ素子に導通される電流の１／１００以下となる導電率を採用しても、有機ＥＬ素子は、低電圧で駆動することが可能となり、駆動電圧の低減化を損なうことはない。
このような有機ＥＬ素子の構成にすれば、ＩＴＯ等の陽極のエッジが絶縁膜で保護されるため、リークを有効に防止できるという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の原理・作用を説明するための断面図である。
【図２】本発明の原理・作用を説明するための平面図である。
【図３】本発明の原理・作用を説明するための等価回路図である。
【図４】本発明の原理・作用を説明するためのグラフ図である。
【図５】本発明の原理・作用を説明するための図４とは異なるグラフである。
【図６】本発明の一実施形態に係る発光装置を示す一部破断した斜視図である。
【図７】本発明の別の一実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
以下、電荷注入層が正孔注入層の場合として説明するが、電子注入層であっても、同様の議論が可能である。
図１および図２を参照して本発明を具体的に説明すると、複数組の陽極１１および陰極１２の各々は、互いに対向する対向面のうち正対する部分１３が同一面積の矩形とされ、正孔注入層１４の導電率σがＪ０ｄ４／１０＜σ＜ｌ１ｄ２Ｊ０／（１００・ｄ３Ｖ０）となるように設定されていることが好ましい。
なお、図１及び図２においては、正孔注入層１４以外の層は省略してある。Ｖ０は、有機ＥＬ素子１に印加される電圧であり、Ｊ０は、有機ＥＬ１に流れる電流Ｉ０の電流密度であり、ｌ１は、隣接する有機ＥＬ素子１の間隔であり、ｄ２は、前記陽極１１および陰極１２の正対する矩形部分１３の辺のうち、有機ＥＬ素子１の配列方向に沿った辺の寸法であり、ｄ３は、陽極１１の厚さであり、ｄ４は陽極１１および陰極１２の間隔である。なお、図２において、ｄ１は、前記陽極１１おび陰極１２の正対する矩形部分１３の辺のうち、有機ＥＬ素子１の配列方向とは直交する方向に沿った辺の寸法である。
【００１４】
このような本発明の原理・作用を以下に説明する。
図１において、二つの有機ＥＬ素子１Ａ，１Ｂのうち、選択された有機ＥＬ素子１Ａに電圧Ｖ０が印加されると、有機ＥＬ素子１Ａには、電流Ｉ０が流れ、有機ＥＬ素子１Ｂには、漏れ電流Ｉ’が流れる。このような発光装置には、有機ＥＬ素子１Ａ，１Ｂの間の正孔注入層あるいは電子注入層１４Ａより、図３の等価回路の如く、直流抵抗Ｒが形成されている。この直流抵抗Ｒは、以下の式２で表される。
【００１５】
［数２］
Ｒ＝ｌ１／（σｄ１ｄ３） ・・・式２
【００１６】
また、有機ＥＬ素子１Ｂの両端の電圧Ｖ’は、電圧Ｖ０から直流抵抗Ｒの電圧降下分を減じた値となるので、有機ＥＬ素子１Ｂを流れる電流Ｉ’は、以下の式３で表される。
【００１７】
［数３］
Ｉ’＝（Ｖ０−Ｖ’）／Ｒ ・・・式３
【００１８】
ここで、有機ＥＬ素子１の電流密度Ｊと印加電圧Ｖとの関係は、図４に示されるように、非線形の関数ｆ（Ｖ）で表されている。ここで、座標（Ｖ０，Ｊ０）で示される点は、有機ＥＬ素子１Ａの動作点Ｐとなっている。
【００１９】
有機ＥＬ素子１Ｂの電流密度Ｊ’は、電流Ｉ’を矩形部分１３の面積Ｓ（＝ｄ１ｄ２）で除したものであるので、有機ＥＬ素子１Ｂに流れる電流Ｉ’と電圧Ｖ’との関係は、前述の関数ｆ（Ｖ）を用いると、以下の式４で表される方程式が得られる。
【００２０】
［数４］
Ｊ’＝Ｉ’／（ｄ１ｄ２）＝ｆ（Ｖ’） ・・・式４
【００２１】
また、上記式３から、以下の式５で表される方程式が得られる。
【００２２】
［数５］
Ｊ’＝Ｉ’／（ｄ１ｄ２）＝（Ｖ０−Ｖ’）／（ｄ１ｄ２Ｒ）・・・式５
【００２３】
従って、有機ＥＬ素子１Ａに電圧Ｖ０が印加された際に、有機ＥＬ素子１Ｂに加わる電圧Ｖ’および有機ＥＬ素子１Ｂに流れる電流Ｉ’は、図５に示されるように、Ｊ’＝ｆ（Ｖ’）が表す曲線と、Ｊ’＝（Ｖ０−Ｖ’）／（ｄ１ｄ２Ｒ）が表す直線とが交差する点が示す座標（Ｖ１，Ｊ１）から決められる。
そして、有機ＥＬ素子１Ｂを非選択時に点灯させないようにするには、有機ＥＬ素子１Ｂの非選択時における電流密度Ｊ’が、有機ＥＬ素子１Ａを選択し、駆動する時に流れる電流Ｉ０の電流密度Ｊ０の１／１００以下であればよいので、以下の式６が成立する。
【００２４】
［数６］
Ｊ１＜Ｊ０／１００ ・・・式６
【００２５】
ここで、Ｊ１のかわりにＪ（Ｖ’＝０）を用いて、式６を評価する。有機ＥＬ素子１Ｂを非駆動時に点灯させないようにするには、以下の式７を満たすようにＲを設定すればよい。
【００２６】
［数７］
Ｖ０／（ｄ１ｄ２Ｒ）＜Ｊ０／１００ ・・・式７
【００２７】
そして、式７に式２を代入して変形すると、次の式８が求められ、このような式８を満たす導電率σを設定すれば、非駆動時に有機ＥＬ素子１Ｂが点灯するのを防止することが可能となり、次の式８で導電率σの上限が規定される。
【００２８】
［数８］
σ＜ｌ１ｄ２Ｊ０／（１００・ｄ３Ｖ０） ・・・式８
【００２９】
ただし、実際には、Ｊ１＜Ｊ（Ｖ’＝０）だから、正確には、Ｊ１＜Ｊ０／１００より求まるσの上限値は、式８よりもやや大きくなる。
一方、電圧印加時における正孔注入層１４の電圧降下ΔＶが１０Ｖ未満であれば、有機ＥＬ素子１が低電圧で駆動（点灯）可能であるといえる。この電圧降下ΔＶは、次の式９で表される。
【００３０】
［数９］
ΔＶ＝Ｉ０・ｄ４／（σｄ１ｄ２）
＝Ｊ０ｄ１ｄ２・ｄ４／（σｄ１ｄ２）
＝Ｊ０ｄ４／σ＜１０ ・・・・・・式９
【００３１】
従って、次の式１０を満たす導電率σを設定すれば、有機ＥＬ素子１が低電圧で駆動（点灯）可能となり、式１０により導電率σの下限が規定される。
【００３２】
［数１０］
Ｊ０ｄ４／１０＜σ ・・・式１０
【００３３】
以上において、前記陽極として、帯状に延びる複数の電極がその幅方向に配列され、前記陰極として、帯状に延びるとともに、前記陽極と交差する複数の電極がその幅方向に配列され、これらの陽極および陰極により、前記複数の有機ＥＬ素子が単純マトリックス駆動可能となっていることが望ましい。
このようにすれば、二次元配列された多数の有機ＥＬ素子を、アットランダムに高速駆動することが可能となり、テレビ受像機用のディスプレイや、パーソナルコンピュータ用のディスプレイとして薄形高性能のものが実現される。
【００３４】
前記電荷注入層は、有機化合物および酸化性ドーパントの組み合わせ、有機化合物および還元性ドーパントの組み合わせ、あるいは有機化合物および導電性微粒子の組み合わせであることが好ましい。
具体的に、有機化合物および導電性微粒子の好ましい組み合わせとしては、有機ＥＬ素子に通常用いられる有機化合物、例えば、ポリビニルカルバゾール、ポリアニリン、ポリスチレン、アミン誘導体、ポルフィリン、フタロシアニン類等に対して、導電性金属粒子や導電性無機粒子を混合分散した材料が挙げられる。 また、導電性微粒子の種類として
は、金、銀、銅、ニッケル、半田、アルミニウム、酸化インジュウム、酸化スズ、酸化亜鉛等の一種単独または二種以上の組み合わせが挙げられる。また、導電性金属粒子の平均粒子径を０．００１〜１μｍの範囲内の値とすることが好ましい。さらに、導電性微粒子の添加量を、有機化合物１００重量部に対して、０．１〜５０重量部の範囲内の値とするのが好ましい。
【００３５】
また、有機化合物および酸化性ドーパントの組み合わせとしては、次のものが挙げられる。即ち、有機化合物は、正孔輸送性ユニットを有するものであり、該正孔輸送性ユニットが、（１）非共役結合により互いに連結されて形成された高分子、又は（２）非共役性高分子と正孔輸送性低分子の混合物からなるものである。ここで、（２）非共役結合により互いに連結されて形成された高分子とは、オリゴマーをも含むものである。
具体的には、有機化合物としては、主鎖にアミンを含有するポリカーボネート又はポリエーテル、アミンオリゴマー、ポリビニルカルバゾール及びポリカーボネートとアミン化合物の混合物が挙げられ、酸化性ドーパントとしては、キノン誘導体、ハロゲン化金属、ルイス酸、有機酸、ハロゲン化金属塩、ルイス酸塩、フラーレン類、および有機酸塩等の化合物が挙げられる。
したがって、より具体的な有機化合物および酸化性ドーパントの組み合わせとしては、ポリビニルカルバゾールおよび塩化アンチモン、ポリアニリンおよび塩化アンチモン、アミン誘導体およびＣ６０（フラーレン）、ＮＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ビス（ナフチル−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４，４’−ベンジジン）およびチオケトン、ポルフィリンおよびテトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）、銅フタロシアニンおよび（テトラシアノエチレン（ＴＣＮＥ）、アミンオリゴマーおよびＤＤＱ、またはアミンデンドリマーおよびＤＤＱ等を挙げることができる。
ここで、ＤＤＱとは、次の構造式で示される化合物である。
【００３６】
【化１】
【００３７】
なお、有機化合物と酸化性ドーパントとを組み合わせる場合、有機化合物に対する添加比率を１：１〜２０：１（モル比）の範囲内の値とすることが好ましい。有機化合物と酸化性ドーパントとの添加比率がこれらの範囲外となると、有機ＥＬ素子の発光輝度が低下したり、寿命が短くなる場合があるためである。したがって、有機化合物と酸化性ドーパントとの添加比率を１：１〜１０：１（モル比）の範囲内の値とすることがより好ましく、１：１〜５：１の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
【００３８】
また、有機化合物および還元性ドーパントの組み合わせとしては、Ａｌｑ（トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム）、ＤＰＡＶＢｉ（４，４’−ビス［２−｛４−（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）フェニル｝ビニル］ビフェニル）またはＰＢＤ等からなる有機化合物に、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物または希土類金属のハロゲン化物からなる群から選択される少なくとも一つの還元性ドーパントを組み合わせることが好ましい。さらに、還元性ドーパントの添加量を、酸化性ドーパントの有機化合物に対する添加比率と同様の値とすることができる。なお、前記有機化合物は電子輸送性の方が好ましく、又、前記アルカリ金属はＣｓ、およびＬｉが好ましい。ここで、ＰＢＤとは、次の構造式で示される化合物である。
【００３９】
【化２】
【００４０】
ただし、電荷注入層が正孔注入層の場合には、正孔注入性がより良好となることから有機化合物および酸化性ドーパントの組み合わせ、あるいは有機化合物および導電性微粒子の組み合わせがより好ましい。また、電荷注入層が電子注入層の場合には、電子注入性がより良好となることから有機化合物および還元性ドーパントの組み合わせ、あるいは有機化合物および導電性微粒子の組み合わせがより好ましい。
特に、電荷注入層が電子注入層の場合には、電子輸送性化合物と還元性ドーパントの組み合わせが好ましい。
【００４１】
（電子輸送性化合物）
電子輸送性化合物としては、陰極から注入された電子を有機発光媒体に伝達する機能を有している化合物であれば、広く使用することができる。具体的に、例えば、窒素原子を含まない芳香族環からなる芳香族環化合物（単に、非窒素複素環化合物と称する場合がある）や、含窒素複素環化合物を含有する有機化合物（単に、含窒素複素環化合物と称する場合がある）を挙げることができる。
【００４２】
[1]非窒素複素環化合物
非窒素複素環化合物は、すなわち、炭素（Ｃ）および水素（Ｈ）からなる芳香族環を含む化合物、または、炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）および酸素（Ｏ）からなる芳香族環を含む化合物と定義される。ただし、芳香族環以外の分子中に窒素原子を含むことは差し支えなく、窒素原子を含まない芳香族環同士を、例えば窒素原子により結合することはむしろ好ましい。また、炭素および水素からなる芳香族環の化合物と、炭素、水素および酸素からなる芳香族環の化合物とは、それぞれ単独で使用しても良いし、あるいは組み合わせて使用しても良い。
【００４３】
このように非窒素複素環化合物を後述する還元性ドーパントと併用することにより、優れた電子注入性が得られるとともに、隣接する発光域の構成材料と反応することを抑制することができる。すなわち、非窒素複素環化合物は、炭素および水素からなる芳香族環、または炭素、水素および酸素からなる芳香族環から構成されており、窒素含有芳香族環や電気吸引基（例えば−ＣＮ基、−ＮＯ２基、アミド基、イミド基）といった窒素含有基を含んでいない。したがって、電子注入域と発光域との界面に、発光効率の低い電荷移動錯体またはエキシプレックスが発生することを効率的に抑制することができる。
好ましい非窒素複素環化合物として、アントラセン、フルオレン、ペリレン、ピレン、フェナントレン、クリセン、テトラセン、ルブレン、ターフェニレン、クォーターフェニレン、セクシフェニレン、トリフェニレン、ピセン、コロネル、ジフェニルアントラセン、ベンツ［ａ］アントラセンおよびビナフタレンからなる群から選択される少なくともひとつの芳香族環を含む芳香族環化合物が挙げられる。
また、非窒素複素環化合物は、スチリル基置換された芳香族環、ジスチリル基置換された芳香族環またはトリススチリル基置換された芳香族環を有するとさらに良い。このようにスチリル基置換（ジスチリル基置換およびトリスチリル基置換を含む。以下、同様である。）された芳香族環を有することにより、有機ＥＬ素子の発光輝度や寿命をより向上させることができる。
【００４４】
このようにスチリル基置換された基を含む芳香族環化合物としては、例えば、有機発光媒体に使用される一般式（１０）〜（１２）で表される芳香族環化合物と同様の芳香族環化合物が挙げられる。
【００４５】
【化３】
【００４６】
［一般式（１０）中、Ａｒ１は、炭素数が６〜４０の芳香族基であり、Ａｒ２、Ａｒ３、およびＡｒ４は、それぞれ水素原子または炭素数が６〜４０の芳香族基であって、少なくとも一つは芳香族基であり、縮合数ｎは、１〜６の整数である。］
【００４７】
【化４】
【００４８】
［一般式（１１）中、Ａｒ５は、炭素数が６〜４０の芳香族基であり、Ａｒ６およびＡｒ７は、それぞれ水素原子または炭素数が６〜４０の芳香族基であり、Ａｒ５、Ａｒ６およびＡｒ７の少なくとも一つはスチリル基で置換されており、縮合数ｍは、１〜６の整数である。］
【００４９】
【化５】
【００５０】
［一般式（１２）中、Ａｒ９〜Ａｒ１３は、それぞれ炭素数が６〜４０の芳香族基であり、Ａｒ８およびＡｒ１４は、水素原子または炭素数が６〜４０の芳香族基であり、Ａｒ８〜Ａｒ１４の少なくとも一つはスチリル基で置換されており、縮合数ｐ、ｑ、ｒ、ｓは、それぞれ０または１である。］
【００５１】
［２］含窒素複素環化合物
また、電子輸送性化合物として、含窒素複素環化合物を挙げることができる。このように含窒素複素環化合物を用いた場合であっても、後述する還元性ドーパントのうち、仕事関数が２．９ｅＶ以下の還元性ドーパントを使用することにより、有機発光媒体材料と反応することを効率的に抑制して、高い発光輝度を得ることができる。
このような含窒素複素環化合物は、窒素原子を有する複素環を有する化合物と定義されるが、具体的に、含窒素錯体や含窒素環化合物が挙げられる。好ましい含窒素錯体として、８−キノリノール誘導体を配位子とする金属錯体やフタロシアニン誘導体、あるいは金属フタロシアニンが挙げられる。また、好ましい含窒素環化合物としては、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、キノキサリン誘導体およびキノリン誘導体等を挙げることができる。さらに、含窒素複素環化合物として、アントロン誘導体、フレオレニリメタン誘導体、カルボジイミド、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物を使用することも好ましい。
【００５２】
（還元性ドーパント）
［１］種類
還元性ドーパントとは、芳香族環化合物が酸化された場合に、それを還元できる物質と定義される。したがって、還元性ドーパントの種類は、一定の還元性を有するものであれば特に制限されるものではないが、電荷注入層に用いられる還元性ドーパントと同様の種類とするのが好ましい。
より具体的に、好ましいアルカリ金属としては、例えば、Ｌｉ（リチウム、仕事関数：２．９３ｅＶ）、Ｎａ（ナトリウム、仕事関数：２．３６ｅＶ）、Ｋ（カリウム、仕事関数：２．３ｅＶ）、Ｒｂ（ルビジウム、仕事関数：２．１６ｅＶ）およびＣｓ（セシウム、仕事関数：１．９５ｅＶ）が挙げられる。なお、括弧内の仕事関数の値は、化学便覧（基礎編ＩＩ，Ｐ４９３，日本化学会編）に記載されたものであり、以下同様である。
また、好ましいアルカリ土類金属としては、例えば、Ｃａ（カルシウム、仕事関数：２．９ｅＶ）、Ｍｇ（マグネシウム、仕事関数：３．６６ｅＶ）、Ｂａ（バリウム、仕事関数：２．５２ｅＶ）、およびＳｒ（ストロンチウム、仕事関数：２．０〜２．５ｅＶ）が挙げられる。なお、ストロンチウムの仕事関数の値は、フィジィックス オブ セミコンダクターデバイス（Ｎ．Ｖ．ワイロー１９６９年，Ｐ３６６）に記載されたものである。
また、好ましい希土類金属としては、例えば、Ｙｂ（イッテルビウム、仕事関数：２．６ｅＶ）、Ｅｕ（ユーロビウム、仕事関数：２．５ｅＶ）、Ｇｄ（ガドニウム、仕事関数：３．１ｅＶ）およびＥｎ（エルビウム、仕事関数：２．５ｅＶ）があげられる。
また、好ましいアルカリ金属酸化物としては、例えば、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＯおよびＮａＯがあげられる。また、好ましいアルカリ土類金属酸化物としては、例えば、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＢｅＯおよびＭｇＯがあげられる。
【００５３】
また、好ましいアルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、ＬｉＦ、ＮａＦおよびＫＦといったフッ化物のほかに、ＬｉＣｌ、ＫＣｌおよびＮａＣｌが挙げられる。また、好ましいアルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＳｒＦ２、ＭｇＦ２およびＢｅＦ２といったフッ化物や、フッ化物以外のハロゲン化物が挙げられる。好ましい希土類ハロゲン化物としては、例えば、ＬａＦ３，ＹｂＦ３，ＥｕＦ３などのフッ化物が挙げられる。
また、好ましい還元性ドーパントとして、アルカリ金属が配位した芳香族化合物も挙げられる。このアルカリ金属が配位した芳香族化合物は、例えば、下記一般式（１３）で表される。
【００５４】
【化６】
【００５５】
ただし、一般式（１３）中のＡは、アルカリ金属を表す。また、Ａｒ２０は、炭素数１０〜４０の芳香族化合物である。この（１３）式で表される芳香族化合物としては、例えば、アントラセン、ナフタレン、ジフェニルアントラセン、ターフェニル、クォーターフェニル、キンクフェニル、セクシフェニルおよびこれらの誘導体があげられる。
【００５６】
［２］添加量
電子注入域における還元性ドーパントの添加量を、電子注入域を構成する材料全体を１００重量％としたときに、０．０１〜５０重量％の範囲内の値とすることが好ましい。還元性ドーパントの添加量が、０．０１重量％未満となると、有機ＥＬ素子の発光輝度が低下したり、寿命が短くなる傾向がある。一方、還元性ドーパントの添加量が５０重量％を超えると、逆に、発光輝度が低下したり、寿命が短くなる傾向がある。
したがって、発光輝度や寿命のバランスがより良好となる観点から、還元性ドーパントの添加量を０．２〜２０重量％の範囲内の値とすることがより好ましい。
【００５７】
また、還元性ドーパントの添加量に関して、芳香族環化合物と還元性ドーパントとの添加比率を１：２０〜２０：１（モル比）の範囲内の値とすることが好ましい。電子輸送性化合物と還元性ドーパントとの添加比率がこれらの範囲外となると、有機ＥＬ素子の発光輝度が低下したり、寿命が短くなる傾向がある。
したがって、芳香族環化合物と還元性ドーパントとの添加比率を１：１０〜１０：１（モル比）の範囲内の値とすることがより好ましく、１：５〜５：１の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
【００５８】
（電子親和力）
電子注入域の電子親和力を１．８〜３．６ｅＶの範囲内の値とすることが好ましい。電子親和力の値が１．８ｅＶ未満となると、電子注入性が低下し、駆動電圧の上昇，発光効率の低下をまねく傾向があり、一方で、電子親和力の値が３．６ｅＶを超えると、発光効率の低い錯体が発生しやすくなったり、ブロッキング接合の発生を効率的に抑制することができる。
したがって、電子注入域の電子親和力を、１．９〜３．０ｅＶの範囲内の値とすることがより好ましく、２．０〜２．５ｅＶの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
【００５９】
さらに、前記電荷注入層における正孔注入層の材料としては、導電性高分子が採用できる。例えば、ポリアニリン、ポリチェニレンビニレン、ポリアリーレンビニレンおよびポリチオフェン等が挙げられる。
このように、導電性高分子からなる正孔注入層を採用すれば、導電性高分子は、クロロホルム等の溶液に溶解され、成膜を行うにあたり、大気圧で成膜が行えるスピンコート法等が採用可能となり、正孔注入層の成膜が容易に行えるようになる。
【００６０】
あるいは、前記電荷注入層における正孔注入層の材料としては、無機半導体が採用できる。例えば、α−Ｓｉ、μｃ−Ｓｉ、μｃ−ＳｉＣ、ＣｄＳ、ＣｄＳＳｅ、ＣｄＴｅならびに非結晶質炭素および結晶質炭素が挙げられる。非結晶質炭素および結晶質炭素としては、ダイアモンドライク炭素、ダイアモンド、窒素添加炭素およびリン添加炭素等が採用できる。
このように、無機半導体からなる正孔注入層を採用すれば、無機半導体へのドーパントの添加量を調節する等により、正孔注入層の導電率σが正確に設定可能となり、式８および式１０で規定される導電率σが容易かつ確実に設定されるようになる。
【００６１】
さらに、本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。
図６には、本実施形態の発光装置２が示されている。この発光装置２は、透明な基板３と、互いに対向する陽極１１および陰極１２とを有している。
陽極１１は、基板３の表面に形成された透明電極であって、帯状に延びるとともに、その幅方向に複数配列されている。
陰極１２は、陽極１１と直交する方向へ帯状に延びる電極であって、その幅方向に複数配列されている。
これらの陽極１１および陰極１２の各々は、互いに対向する対向面のうち正対する部分が同一面積の長方形となった矩形部分１３を多数有している。
これらの陽極１１および陰極１２の間には、基板３側から正孔注入層１４、正孔輸送層１５、発光層１６および電子輸送層１７が順次形成されている。
【００６２】
これにより、陽極１１および陰極１２のそれぞれが有する多数の矩形部分１３の間がそれぞれ単独発光可能な有機ＥＬ素子１（図示略）とされ、これらの陽極１１および陰極１２により、複数の有機ＥＬ素子１が単純マトリックス駆動可能となっている。そして、有機ＥＬ素子１の発光は、基板３を通じて外部に取り出されるようになっている。
この際、基板３は、ガラス等の透明な材料で形成され、陽極１１は、ＩＴＯ膜等の透明導電物質から形成され、陰極１２は、蒸着に適した金属等の導電物質から形成され、正孔注入層１４は、非共役性高分子と正孔輸送性低分子及び酸化性ドーパントから形成されている。
【００６３】
さらに、隣接する有機ＥＬ素子１の間隔となる陽極１１の間隔ｌ１は、３０μｍとされ、矩形部分１３の辺のうち、有機ＥＬ素子１の配列方向とは直交する方向に沿った辺の寸法となる陰極の幅ｄ１は、３００μｍとされ、矩形部分１３の辺のうち有機ＥＬ素子１の配列方向に沿った辺の寸法となる陽極１１の幅ｄ２は、３００μｍとされている。そして、陽極１１の厚さｄ３は、１００ｎｍとされ、陽極１１および陰極１２の間隔ｄ４は、２００ｎｍとされている。
具体的には、本装置の場合、有機ＥＬ素子１に印加される電圧Ｖ０は、１０Ｖとされ、有機ＥＬ素子に流れる電流Ｉ０の電流密度Ｊ０は、１５０ｍＡ／ｃｍ２となっている。
このような発光装置２では、正孔注入層１４の導電率σは、式８および式１０に基づいて算出すると、３×１０−５Ｓ／ｍより大きく、１．３５×１０−１Ｓ／ｍよりも小さく設定されることが必要である。具体的には、４×１０−４Ｓ／ｍ程度であった。
【００６４】
このような本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、発光装置２に設けられた正孔注入層１４の導電率σをＪ０ｄ４／１０＜σ＜ｌ１ｄ２Ｊ０／（１００・ｄ３Ｖ０）となるように設定し、有機ＥＬ素子１のおける漏れ電流の電流密度Ｊ’が、隣接する他の有機ＥＬ素子１の駆動時に流れる電流Ｉ０の電流密度Ｊ０の１／１００以下となるようにしたので、複数設けられた有機ＥＬ素子のうち選択されたもの以外の点灯を防止でき、低電圧で駆動しても充分な輝度を確保でき、表示装置として利用する場合には、コントラストを向上することができる。
【００６５】
また、陽極１１として、基板３の表面に形成された透明電極であって、帯状に延びるとともに、その幅方向に複数配列されたものを採用し、かつ、陰極１２として、陽極１１と直交する方向へ帯状に延びる電極であって、その幅方向に複数配列されたものを採用し、これらの陽極１１および陰極１２により、複数の有機ＥＬ素子１が単純マトリックス駆動可能としたので、二次元配列された多数の有機ＥＬ素子１を、アットランダムに高速駆動することが可能となり、テレビ受像機用のディスプレイや、パーソナルコンピュータ用のディスプレイとして薄形高性能のものを実現することができる。
【００６６】
さらに、正孔注入層１４の材料をクロロホルム等の溶液に溶解すれば、成膜を行うにあたり、大気圧で成膜が行えるスピンコート法等が採用可能となり、正孔注入層１４の成膜作業を容易に行うことができる。
【００６７】
以下に、前記実施形態における構造を有する発光装置２を作製する具体的な手順を含んだ実施例について説明する。
［実施例１］
［作製手順］
表面にＩＴＯ膜の透明電極が設けられた透明なガラス製の基板３を採用する。この基板３は、幅１００ｍｍ×長さ１２０ｍｍ×厚さ１．１ｍｍのサイズを有したものとなっている。
また、基板３の表面に設けられた透明電極は、発光装置２の陽極１１となるものであり、幅（ｄ２）３００μｍ、厚さ（ｄ３）１２０ｎｍの帯状電極が、その幅方向に多数配列されたストライプ状にパターニングされている。透明電極の隣接する各帯状電極の間隔（ギャップ）ｌ１は、２０μｍとされている。
【００６８】
まず、このような基板３をイソプロピルアルコールで５分間超音波洗浄してから、純水で５分間洗浄した後、再度、イソプロピルアルコールで５分間超音波洗浄する。超音波洗浄が完了したら、乾燥窒素を吹き付けて基板３の表面からイソプロピルアルコールを除去した後、ＵＶ／オゾン洗浄を行う。
【００６９】
続いて、基板３に非共役性高分子と正孔輸送性低分子及び酸化性ドーパントからなる正孔注入層１４をスピンコート法で成膜する。すなわち、正孔注入層１４の原材料として、導電率σが４×１０−４Ｓ／ｍ程度となるように、４７ｍｇのポリカーボネート（以下、ＰＣと略す）と、１１２ｍｇのＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−［１，１’ビフェニル］−４，４’−ジアミン（以下、ＴＰＤと略す）と、１１２ｍｇのトリス（４−ブロモフェニル）アルミニウムヘキサクロロアンチモネート（以下、ＴＢＡＨＡと略す）を５ｍｌのクロロホルムに溶かした溶液を採用する。
【００７０】
この溶液を回転（２０００ｒｐｍ）する基板３に滴下し、スピンコートにより、基板３の表面に成膜を行う。この後、温度が８５℃の空気中で基板３を１時間乾燥し、これにより、基板３の表面にＰＣ：ＴＰＤ：ＴＢＡＨＡの混合物からなる厚さ２００ｎｍの正孔注入膜１４を完成させる。
【００７１】
次に、正孔輸送層１５、発光層１６および電子輸送層１７を、真空蒸着法により、基板３に形成した正孔注入層１４の上に順次成膜する。
具体的には、正孔輸送層１５の原材料として、４，４’−ビス［Ｎ−フェニル−Ｎ−（１−ナフチル）−４−アミノフェニル］トリフェニルアミン（以下、ＴＰＤ７８と略す）を採用する。
発光層１６の原材料としては、９，１０−ジ［４−（２，２’−ジフェニルビニル−１−イル）フェニル］アントラセン（以下、ＤＰＶＤＰＡＮと略す）と、４，４’−ビス［２−｛４−（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）フェニル｝ビニル］ビフェニル（以下、ＤＰＡＶＢｉと略す）との混合物を採用する。
電子輸送層１７の原材料としては、トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（以下、Ａｌｑと略す）を採用する。また、真空蒸着には、市販の真空蒸着装置（日本真空技術社製）を採用する。
【００７２】
真空蒸着を行うにあたり、まず、正孔注入層１４を成膜した基板３を真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、当該真空蒸着装置に設けられている四個のモリブデン製抵抗加熱ボートの各々に、２００ｍｇのＴＰＤ７８、２００ｍｇのＤＰＶＤＰＡＮ、２００ｍｇのＤＰＡＶＢｉおよび１００ｍｇのＡｌｑをそれぞれ入れる。
次いで、真空蒸着装置の真空チャンバーを密閉し、真空チャンバー内を１．０×１０−４Ｐａまで減圧した後、ＴＰＤ７８の入った抵抗加熱ボートを加熱し、ＴＰＤ７８を蒸発させ、基板３に形成した正孔注入層１４の上に、膜厚２０ｎｍの正孔輸送層１５を成膜する。
【００７３】
正札輸送層１５の成膜が完了したら、ＤＰＶＤＰＡＮの入った抵抗加熱ボートおよびＤＰＡＶＢｉの入った抵抗加熱ボートを同時に加熱し、ＤＰＶＤＰＡＮおよびＤＰＡＶＢｉを蒸発させ、基板３に形成した正孔輸送層１５の上に、膜厚４０ｎｍの発光層１６を成膜する。ここで、発光層１６におけるＤＰＶＤＰＡＮおよびＤＰＡＶＡＢｉの混合比は、重量比で、４０：１となっている。
発光層１６の成膜が完了したら、Ａｌｑの入った抵抗加熱ボートを加熱し、Ａｌｑを蒸発させ、基板３に形成した発光層１６の上に、膜厚２０ｎｍの電子輸送層１７を成膜する。
【００７４】
次いで、陰極１２の成膜を行うが、その前に、電子輸送層１７までの成膜を完了した基板３を真空チャンバーから取り出し、電子輸送層１７の上にステンレススチール製のマスクを設置する。
このマスクは、幅（ｄ１）５００μｍの帯状電極を、その幅方向へ多数配列されたストライプ状にパターニングするためのものである。なお、各帯状電極の間隔（ギャップ）は、５００μｍとされている。また、このマスクの設置方向は、形成される帯状電極が陽極１１の帯状電極とは直交する方向となっている。
【００７５】
この後、マスクを設置した基板３を真空蒸着装置の基板ホルダーに再度固定するとともに、アルミニウム（Ａｌ）とリチウム（Ｌｉ）とからなるとともに、Ｌｉ濃度５ａｔ％の合金母材を蒸着材料として真空蒸着装置に設置する。
そして、真空蒸着装置の真空チャンバーを密閉し、真空チャンバー内を１．０×１０−４Ｐａまで減圧した後、前述の蒸着材料を加熱し、蒸着速度が０．５〜１．０ｎｍ／秒の範囲となるように蒸着材料の温度を調節しながら、当該蒸着材料を蒸発させ、これにより、基板３に形成した電子輸送層１７の上に、膜厚１５０ｎｍの陰極１２を成膜し、発光装置２を完成させる。
【００７６】
ここで、式８および式１０に基づいて算出すると、正孔注入層１４の導電率σは、４×１０−５Ｓ／ｍより大きく、９×１０−２Ｓ／ｍよりも小さい値に設定すべきである。発光装置２の正札注入層１４の導電率σを実際に測定すると、その導電率σは、４×１０−４Ｓ／ｍとなっていた。
従って、発光装置２に複数設けられた有機ＥＬ素子のうち、選択されたもののみが点灯し、かつ、それ以外の点灯が防止され、また、有機ＥＬ素子は、低電圧で駆動できると考えられる。
【００７７】
次に、上述の手順で作製した発光装置２の発光試験について説明する。
［発光試験］
上述の手順で作製した発光装置２に形成された多数の有機ＥＬ素子のうち、特定の有機ＥＬ素子を選択し、当該有機ＥＬ素子のみに、５．５Ｖの直流電圧を印加したところ、均一な青色発光が認められた。また、選択したもの以外の発光は認められなかった。
【００７８】
次に、新たに選択した有機ＥＬ素子のみをパルス電圧（デュティー比１／１００、電圧１０Ｖ、基本周波数６０Ｈｚ）で駆動したところ、当該有機ＥＬ素子のみに発光が認められた。一方、この有機ＥＬ素子に隣接する他の有機ＥＬ素子等、選択した有機ＥＬ素子以外の発光は認められなかった。
【００７９】
前述の直流電圧駆動における有機ＥＬ素子の初期性能データとして、電流密度：１．２ｍＡ／ｃｍ２、輝度：８３ｃｄ／ｍ２、発光効率：７ｃｄ／Ａ、色度：（０．１８４，０．３４４）が得られた。これらから、発光装置２の有機ＥＬ素子は高効率であるのが判った。
また、前述のパルス電圧駆動における有機ＥＬ素子の初期性能データとして、電流密度：１７９ｍＡ／ｃｍ２、瞬間輝度：９０５０ｃｄ／ｍ２、発光効率：５ｃｄ／Ａ、色度：（０．１８０，０．３３９）が得られた。
さらに、発光装置２の全有機ＥＬ素子を点灯し、発光装置２の表面を目視および輝度計（ミノルタ社製：ＣＳ−１００）で観察したところ、発光面内に無点灯の有機ＥＬ素子は認められないうえ、有機ＥＬ素子の輝度は均等といえた。このことから、発光装置２は、発光の均一性に優れていることが判った。
【００８０】
［実施例２］
［作製手順］
実施例１における正孔注入層１４について、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）とＤＤＱを５０：１（オングストローム／秒）の比で共蒸着させて形成した以外は実施例１と同様に作製した。
ここで、ＤＤＱとは、前出の化合物である。
【００８１】
［発光試験］
上述の手順で作製した発光装置２に形成された多数の有機ＥＬ素子のうち、特定の有機ＥＬ素子を選択し、当該有機ＥＬ素子のみに、６．０Ｖの直流電圧を印加したところ、均一な青色発光が認められた。また、選択したもの以外の発光は認められなかった。
次に、新たに選択した有機ＥＬ素子のみをパルス電圧（デュティー比１／１００、電圧１０Ｖ、基本周波数６０Ｈｚ）で駆動したところ、当該有機ＥＬ素子のみに発光が認められた。一方、この有機ＥＬ素子に隣接する他の有機ＥＬ素子等、選択した有機ＥＬ素子以外の発光は認められなかった。
前述の直流電圧駆動における有機ＥＬ素子の初期性能データとして、電流密度：１．８ｍＡ／ｃｍ２、輝度：９２ｃｄ／ｍ２、発光効率：５．１ｃｄ／Ａ、色度：（０．１８０，０．３３０）が得られた。これらから、発光装置２の有機ＥＬ素子は高効率であるのが判った。
【００８２】
［実施例３］
［作製手順］
実施例１における正孔注入層１４について、ＴＰＤＰとＦｅＣｌ２を重量比１００：５でスピンコート法により成膜し、形成した以外は実施例１と同様に作製した。
ここで、ＴＰＤＰとは、次の構造式で表される化合物である。
【００８３】
【化７】
【００８４】
［発光試験］
上述の手順で作製した発光装置２に形成された多数の有機ＥＬ素子のうち、特定の有機ＥＬ素子を選択し、当該有機ＥＬ素子のみに、６．０Ｖの直流電圧を印加したところ、均一な青色発光が認められた。また、選択したもの以外の発光は認められなかった。
次に、新たに選択した有機ＥＬ素子のみをパルス電圧（デュティー比１／１００、電圧１０Ｖ、基本周波数６０Ｈｚ）で駆動したところ、当該有機ＥＬ素子のみに発光が認められた。一方、この有機ＥＬ素子に隣接する他の有機ＥＬ素子等、選択した有機ＥＬ素子以外の発光は認められなかった。
前述の直流電圧駆動における有機ＥＬ素子の初期性能データとして、電流密度：１．６ｍＡ／ｃｍ２、輝度：８２ｃｄ／ｍ２、発光効率：５．１ｃｄ／Ａ、色度：（０．１８０，０．３４０）が得られた。これらから、発光装置２の有機ＥＬ素子は高効率であるのが判った。
【００８５】
［実施例４］
［作製手順］
実施例１における正孔注入層１４について、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）とアンチモンドープ酸化スズを重量比１：１でスピンコート法により成膜し、形成した以外は実施例１と同様に作製した。
【００８６】
［発光試験］
上述の手順で作製した発光装置２に形成された多数の有機ＥＬ素子のうち、特定の有機ＥＬ素子を選択し、当該有機ＥＬ素子のみに、６．０Ｖの直流電圧を印加したところ、均一な青色発光が認められた。また、選択したもの以外の発光は認められなかった。
次に、新たに選択した有機ＥＬ素子のみをパルス電圧（デュティー比１／１００、電圧１０Ｖ、基本周波数６０Ｈｚ）で駆動したところ、当該有機ＥＬ素子のみに発光が認められた。一方、この有機ＥＬ素子に隣接する他の有機ＥＬ素子等、選択した有機ＥＬ素子以外の発光は認められなかった。
前述の直流電圧駆動における有機ＥＬ素子の初期性能データとして、電流密度：１．５ｍＡ／ｃｍ２、輝度：７６ｃｄ／ｍ２、発光効率：５．１ｃｄ／Ａ、色度：（０．１８２，０．３４２）が得られた。これらから、発光装置２の有機ＥＬ素子は高効率であるのが判った。
【００８７】
［比較例１］
［作製手順］
実施例１における正孔注入層１４について、ＴＢＡＨＡを用いずに形成した以外は実施例１と同様に作製した。
【００８８】
［発光試験］
上述の手順で作製した発光装置２に形成された多数の有機ＥＬ素子のうち、特定の有機ＥＬ素子を選択し、当該有機ＥＬ素子のみに、１０Ｖの直流電圧を印加したところ、均一な青色発光が認められた。また、選択したもの以外の発光は認められなかった。
次に、新たに選択した有機ＥＬ素子のみをパルス電圧（デュティー比１／１００、電圧１０Ｖ、基本周波数６０Ｈｚ）で駆動したところ、当該有機ＥＬ素子のみに発光が認められた。一方、この有機ＥＬ素子に隣接する他の有機ＥＬ素子等、選択した有機ＥＬ素子以外の発光は認められなかった。
前述の直流電圧駆動における有機ＥＬ素子の初期性能データとして、電流密度：１．０ｍＡ／ｃｍ２、輝度：５０ｃｄ／ｍ２、発光効率：５ｃｄ／Ａ、色度：（０．１８４，０．３４０）が得られた。実施例１と比較すると、駆動電圧が５．５Ｖから１０Ｖまで高電圧化した。この場合の正孔注入層の導電率σは１０−６Ｓ／ｍより小さくなっており、正孔注入層の導電率σの値を本発明の範囲内にすることができなかった。
【００８９】
［比較例２］
［作製手順］
実施例１における正孔注入層１４について、ポリアニリンとショウノウスルホン酸から形成した以外は実施例１と同様に作製した。
【００９０】
［発光試験］
上述の手順で作製した発光装置２に形成された多数の有機ＥＬ素子のうち、特定の有機ＥＬ素子を選択し、当該有機ＥＬ素子のみに、５．０Ｖの直流電圧を印加したが、非選択画素が発光した。
次に、新たに選択した有機ＥＬ素子のみをパルス電圧（デュティー比１／１００、電圧１０Ｖ、基本周波数６０Ｈｚ）で駆動したところ、この有機ＥＬ素子に隣接する他の有機ＥＬ素子が発光した。
前述の直流電圧駆動における有機ＥＬ素子の初期性能データとして、電流密度：１．０ｍＡ／ｃｍ２、輝度：７０ｃｄ／ｍ２、発光効率：７ｃｄ／Ａ、色度：（０．１８０，０．３４０）が得られた。この場合の正孔注入層の導電率σは１Ｓ／ｍとなっており、本発明の導電率σの値の上限を超えているため、画素選択性が失われた。
【００９１】
［実施例５］
［作製手順］
実施例１における正孔注入層１４について、ＴＰＤを６０ｍｍ蒸着し、さらに実施例１の電子輸送層１７をＣｕＰｃとＬｉを２：０．１（オングストローム／秒）の比で共蒸着させた以外は実施例１と同様に作製した。
【００９２】
［発光試験］
上述の手順で作製した発光装置２に形成された多数の有機ＥＬ素子のうち、特定の有機ＥＬ素子を選択し、当該有機ＥＬ素子のみに、６．０Ｖの直流電圧を印加したところ、均一な青色発光が認められた。また、選択したもの以外の発光は認められなかった。
次に、新たに選択した有機ＥＬ素子のみをパルス電圧（デュティー比１／１００、電圧１０Ｖ、基本周波数６０Ｈｚ）で駆動したところ、当該有機ＥＬ素子のみに発光が認められた。一方、この有機ＥＬ素子に隣接する他の有機ＥＬ素子等、選択した有機ＥＬ素子以外の発光は認められなかった。
前述の直流電圧駆動における有機ＥＬ素子の初期性能データとして、電流密度：１．７ｍＡ／ｃｍ２、輝度：８３ｃｄ／ｍ２、発光効率：４．９ｃｄ／Ａ、色度：（０．１７９，０．３３０）が得られた。これらから、発光装置２の有機ＥＬ素子は高効率であるのが判った。
【００９３】
［実施例６］
［作製手順］
電子輸送層１７をＡｌｑ（トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム）とＣｓを２：０．３（オングストローム／秒）の比で共蒸着させた以外は実施例１と同様に作製した。
【００９４】
［発光試験］
上述の手順で作製した発光装置２に形成された多数の有機ＥＬ素子のうち、特定の有機ＥＬ素子を選択し、当該有機ＥＬ素子のみに、６．０Ｖの直流電圧を印加したところ、均一な青色発光が認められた。また、選択したもの以外の発光は認められなかった。
次に、新たに選択した有機ＥＬ素子のみをパルス電圧（デュティー比１／１００、電圧１０Ｖ、基本周波数６０Ｈｚ）で駆動したところ、当該有機ＥＬ素子のみに発光が認められた。一方、この有機ＥＬ素子に隣接する他の有機ＥＬ素子等、選択した有機ＥＬ素子以外の発光は認められなかった。
前述の直流電圧駆動における有機ＥＬ素子の初期性能データとして、電流密度：１．６ｍＡ／ｃｍ２、輝度：８３ｃｄ／ｍ２、発光効率：５．２ｃｄ／Ａ、色度：（０．１８０，０．３３３）が得られた。これらから、発光装置２の有機ＥＬ素子は高効率であるのが判った。
【００９５】
以上、本発明について好適な実施形態および実施例を挙げて説明したが、本発明は、これらの実施形態および実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更が可能である。
【００９６】
例えば、発光装置としては、互いに隣接する陽極の間に、正孔注入層が設けられているものに限らず、図７に示されるように、互いに隣接する陽極１２の間に、絶縁膜１８が設けられているものでもよい。このような構成にすれば、ＩＴＯのエッジが絶縁膜１８で保護されるため、リークを有効に防止できるという効果を得ることができる。
ここで、発光装置の有機ＥＬ素子１Ａ，１Ｂの間に形成される直流抵抗Ｒ’は、絶縁膜１８の上面の直流抵抗ｒ’と、絶縁膜１８の二つの側面の直流抵抗ｒとの和であり、直流抵抗ｒ’は、前記実施例における直流抵抗Ｒに等しいと考えられる。
従って、直流抵抗Ｒ’は、以下の式１１で表される。ただし、ｌ’は、絶縁膜１８の側面に沿って漏れ電流が流れる正孔注入層の長さであり、ｄ’は、前記漏れ電流が流れる正孔注入層の厚さである。
【００９７】
［数１１］
Ｒ’＝Ｒ＋２・ｒ ＝ｌ１／（σｄ１ｄ３）＋２・ｌ’／（σｄ１ｄ’）・・・式１１
【００９８】
このような発光装置では、ｌ１／ｌ’が２０程度の値となり、ｄ３／ｄ’が１０程度の値となり、直流抵抗Ｒ’が直流抵抗Ｒにほぼ等しくなるので、互いに隣接する陽極１２の間に絶縁膜１８が設けられている発光装置にも、式８および式１０で示した導電率σの範囲はそのまま適用できる。
【００９９】
また、正孔注入層の材料としては、導電性高分子に限らず、無機半導体でもよい。無機半導体からなる正孔注入層を採用すれば、無機半導体へのドーパントの添加量を調節する等により、正孔注入層の導電率σが正確に設定可能となり、式８および式１０で規定される導電率σが容易かつ確実に設定可能となる。
【０１００】
さらに、発光装置としては、二次元配列された有機ＥＬ素子が単純マトリックス駆動可能とされることにより、イメージ等も表示する表示装置となるものに限らず、オーディオ製品に見られるレベル計のように、単に、有機ＥＬ素子が直線上に配列されたものでもよく、要するに、一体化された有機層に複数の有機ＥＬ素子が形成されたものであればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
以上に述べたように、本発明によれば、複数設けられた有機ＥＬ素子のうち選択されたもの以外の点灯を防止でき、低電圧で駆動しても充分な輝度を確保でき、表示装置として利用する場合には、コントラストを向上することができる。
【符号の説明】
【０１０２】
１…有機ＥＬ素子
２…発光装置
１１…陽極
１２…陰極
１３…陽極および陰極の互いに対向する対向面のうち正対する矩形部分
１４…正孔注入層
１５…正孔輸送層
１６…発光層
１７…電子輸送層
１８…絶縁膜
Ｖ０…有機ＥＬ素子に印加される電圧
Ｊ０…有機ＥＬ素子に流れる電流の電流密度
ｌ１…隣接する有機ＥＬ素子の間隔
ｄ２…矩形部分の有機ＥＬ素子の配列方向に沿った辺の寸法
ｄ３…陽極の厚さ
ｄ４…陽極および陰極の間隔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数組の陽極および陰極が互いに対向配置されるとともに、これらの陽極および陰極の間に電荷注入層および発光層が形成されることにより、複数の有機ＥＬ素子が単独発光可能に設けられている発光装置であって、
互いに隣接する前記陽極の間に、前記陽極のエッジを覆う絶縁膜が設けられ、
前記電荷注入層の導電率σは、前記複数の有機ＥＬ素子のうち選択された有機ＥＬ素子から別の選択されていない有機ＥＬ素子への漏れ電流が当該選択された有機ＥＬ素子に導通される電流の１／１００以下となるように設定され、前記選択された有機ＥＬ素子に導通される電流の電流密度Ｊ０と前記選択されていない有機ＥＬ素子に導通される電流の電流密度Ｊ１が下記式１を満たしている
ことを特徴とする発光装置。
［数１］
Ｊ１＜Ｊ０／１００ …式１
【請求項２】
請求項１に記載の発光装置において、
前記複数組の陽極および陰極の各々は、互いに対向する対向面のうち正対する部分が同一面積の矩形とされ、
前記電荷注入層の導電率σが、
Ｊ０ｄ４／１０＜σ＜ｌ１ｄ２Ｊ０／（１００・ｄ３Ｖ０）
となるように設定されている
ことを特徴とする発光装置。
ただし、
Ｖ０は、前記有機ＥＬ素子に印加される電圧であり、
Ｊ０は、前記有機ＥＬ素子に流れる電流の電流密度であり、
ｌ１は、隣接する前記有機ＥＬ素子の間隔であり、
ｄ２は、前記陽極および前記陰極の正対する矩形部分の辺のうち、前記有機ＥＬ素子の配列方向に沿った辺の寸法であり、
ｄ３は、前記陽極の厚さであり、
ｄ４は、前記陽極および前記陰極の間隔である。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の発光装置において、
前記陽極として、帯状に延びる複数の電極がその幅方向に配列され、
前記陰極として、帯状に延びるとともに、前記陽極と交差する複数の電極がその幅方向に配列され、
これらの陽極および陰極により、前記複数の有機ＥＬ素子が単純マトリックス駆動可能となっている
ことを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の発光装置において、
前記電荷注入層が正孔注入層であって、有機化合物と酸化性ドーパントからなるものである
ことを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項４に記載の発光装置において、
前記有機化合物が、正孔輸送性ユニットを有するものであり、
該正孔輸送性ユニットが、（１）非共役結合により互いに連結されて形成された高分子、又は（２）非共役性高分子と正孔輸送性低分子の混合物からなるものである
ことを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の発光装置において、
前記電荷注入層が電子注入層であって、有機化合物と還元性ドーパントからなるものである
ことを特徴とする発光装置。
【請求項７】
請求項６に記載の発光装置において、
前記有機化合物が電子輸送性化合物である
ことを特徴とする発光装置。
【請求項８】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の発光装置において、
前記電荷注入層が正孔注入層であって導電性高分子からなる
ことを特徴とする発光装置。
【請求項９】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の発光装置において、
前記電荷注入層が正孔注入層であって無機半導体を含有している
ことを特徴とする発光装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の発光装置において、
前記導電率σが、４×１０−５＜σ＜９×１０−２
となるように設定されていることを特徴とする発光装置。
【請求項１】
複数組の陽極および陰極が互いに対向配置されるとともに、これらの陽極および陰極の間に電荷注入層および発光層が形成されることにより、複数の有機ＥＬ素子が単独発光可能に設けられている発光装置であって、
互いに隣接する前記陽極の間に、前記陽極のエッジを覆う絶縁膜が設けられ、
前記電荷注入層の導電率σは、前記複数の有機ＥＬ素子のうち選択された有機ＥＬ素子から別の選択されていない有機ＥＬ素子への漏れ電流が当該選択された有機ＥＬ素子に導通される電流の１／１００以下となるように設定され、前記選択された有機ＥＬ素子に導通される電流の電流密度Ｊ０と前記選択されていない有機ＥＬ素子に導通される電流の電流密度Ｊ１が下記式１を満たしている
ことを特徴とする発光装置。
［数１］
Ｊ１＜Ｊ０／１００ …式１
【請求項２】
請求項１に記載の発光装置において、
前記複数組の陽極および陰極の各々は、互いに対向する対向面のうち正対する部分が同一面積の矩形とされ、
前記電荷注入層の導電率σが、
Ｊ０ｄ４／１０＜σ＜ｌ１ｄ２Ｊ０／（１００・ｄ３Ｖ０）
となるように設定されている
ことを特徴とする発光装置。
ただし、
Ｖ０は、前記有機ＥＬ素子に印加される電圧であり、
Ｊ０は、前記有機ＥＬ素子に流れる電流の電流密度であり、
ｌ１は、隣接する前記有機ＥＬ素子の間隔であり、
ｄ２は、前記陽極および前記陰極の正対する矩形部分の辺のうち、前記有機ＥＬ素子の配列方向に沿った辺の寸法であり、
ｄ３は、前記陽極の厚さであり、
ｄ４は、前記陽極および前記陰極の間隔である。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の発光装置において、
前記陽極として、帯状に延びる複数の電極がその幅方向に配列され、
前記陰極として、帯状に延びるとともに、前記陽極と交差する複数の電極がその幅方向に配列され、
これらの陽極および陰極により、前記複数の有機ＥＬ素子が単純マトリックス駆動可能となっている
ことを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の発光装置において、
前記電荷注入層が正孔注入層であって、有機化合物と酸化性ドーパントからなるものである
ことを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項４に記載の発光装置において、
前記有機化合物が、正孔輸送性ユニットを有するものであり、
該正孔輸送性ユニットが、（１）非共役結合により互いに連結されて形成された高分子、又は（２）非共役性高分子と正孔輸送性低分子の混合物からなるものである
ことを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の発光装置において、
前記電荷注入層が電子注入層であって、有機化合物と還元性ドーパントからなるものである
ことを特徴とする発光装置。
【請求項７】
請求項６に記載の発光装置において、
前記有機化合物が電子輸送性化合物である
ことを特徴とする発光装置。
【請求項８】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の発光装置において、
前記電荷注入層が正孔注入層であって導電性高分子からなる
ことを特徴とする発光装置。
【請求項９】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の発光装置において、
前記電荷注入層が正孔注入層であって無機半導体を含有している
ことを特徴とする発光装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の発光装置において、
前記導電率σが、４×１０−５＜σ＜９×１０−２
となるように設定されていることを特徴とする発光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２４８５４２（Ｐ２０１２−２４８５４２Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１８０２８６（Ｐ２０１２−１８０２８６）
【出願日】平成２４年８月１５日（２０１２．８．１５）
【分割の表示】特願２０００−５５７６６４（Ｐ２０００−５５７６６４）の分割
【原出願日】平成１１年６月２３日（１９９９．６．２３）
【出願人】（０００１８３６４６）出光興産株式会社 (2,069)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月１５日（２０１２．８．１５）
【分割の表示】特願２０００−５５７６６４（Ｐ２０００−５５７６６４）の分割
【原出願日】平成１１年６月２３日（１９９９．６．２３）
【出願人】（０００１８３６４６）出光興産株式会社 (2,069)
【Ｆターム（参考）】
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