(57)【要約】【課題】本発明は、輝度の低下を抑制することが可能な有機ＥＬ素子およびその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】第１電極層１３と、第１電極層１３上に形成されるアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物から成る電荷注入金属層１５と、電荷注入金属層１５上に形成され、アルカリ金属又はアルカリ土類金属と結合して有機金属錯体となる配位子を有する拡散防止層１７と、拡散防止層１７上に形成される有機発光層１９と、有機発光層１９上に形成される第２電極層２２と、を備えたことを特徴とする有機ＥＬ素子。【選択図】図４
2010010333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極層と、
前記第１電極層上に形成されるアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物から成る電荷注入金属層と、
前記電荷注入金属層上に形成され、アルカリ金属又はアルカリ土類金属と結合して有機金属錯体となる配位子を有する拡散防止層と、
前記拡散防止層上に形成される有機発光層と、
前記有機発光層上に形成される第２電極層と、を備えたことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
第１電極層上にアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物から成る電荷注入金属層を形成する工程と、
前記電荷注入金属層上に電荷注入材料を被着させて、その後、該電荷注入材料に熱を加えて電荷注入層を形成する工程と、
前記電荷注入層上に、前記電荷注入金属層から拡散するアルカリ金属又はアルカリ土類金属を捕捉する拡散防止層を形成する工程と、
前記拡散防止層上に有機発光層を形成する工程と、
前記有機発光層上に第２電極層を形成する工程と、を備えたことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の有機ＥＬ素子の製造方法において、
前記電荷注入材料に熱を加えて溶融させ、その後前記電荷注入金属層上に固着して前記電荷注入層を形成することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の有機ＥＬ素子の製造方法において、
前記拡散防止層は、前記電荷注入材料に加えた熱が前記電荷注入金属層に伝達し、その熱に起因して前記電荷注入金属層から脱離するアルカリ金属又はアルカリ土類金属と捕捉することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項５】
請求項２に記載の有機ＥＬ素子の製造方法において、
前記電荷注入金属層には、凹部が形成されており、
前記電荷注入材料に熱を加えて溶融させることで、前記凹部に前記電荷注入材料を充填して前記電荷注入層を形成することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項６】
請求項２に記載の有機ＥＬ素子の製造方法において、
前記電荷注入金属層はフッ化リチウムから成り、前記電荷注入金属層から脱離する原子はリチウムであることを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、素子基板上に形成される第１電極層と、第１電極層上に形成される有機ＥＬ層と、有機ＥＬ層上に形成される第２電極層と、から構成されている。なお、有機ＥＬ層は、有機材料から成る電荷注入層又は有機発光層等の複数の層から構成されているものが一般的に用いられている。
【０００３】
有機発光層は、第１電極層及び第２電極層に電圧を加えて、第１電極層及び第２電極層から有機発光層に正孔及び電子を注入し、有機発光層中で正孔と電子が再結合することで、放出されるエネルギーの一部が有機発光層中の発光分子を励起する。その結果、有機発光層は、その励起された発光分子が基底状態に戻るときにエネルギーを放出して光を発する。
【０００４】
また、発光時間が長くなるにつれて、電荷注入層を構成する電荷注入性材料の濃度が薄くなることが知られている。電荷注入層の電荷注入性材料の濃度が薄くなることで、有機発光層中への電荷注入効率が低下し、有機発光層の輝度が低下する。
【０００５】
そこで、有機発光層に対する電荷注入効率の低下を抑制するために、有機発光層と電子注入層との間に電子注入性材料から成る拡散層を設ける技術が提案されている（下記特許文献１参照）。なお、拡散層は、電子注入層と同一材料である。
【特許文献１】特開２００３−２７２８６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上述した特許文献１に記載の技術であっては、発光時間が長くなるにつれて、電子注入層及び拡散層を構成する電子注入性材料が有機発光層中に拡散し、有機発光層が劣化する虞がある。有機発光層が劣化することで、輝度が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであって、輝度の低下を抑制することが可能な有機ＥＬ素子およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明の有機ＥＬ素子は、第１電極層と、前記第１電極層上に形成されるアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物から成る電荷注入金属層と、前記電荷注入金属層上に形成され、アルカリ金属又はアルカリ土類金属と結合して有機金属錯体となる配位子を有する拡散防止層と、前記拡散防止層上に形成される有機発光層と、前記有機発光層上に形成される第２電極層と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、第１電極層上にアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物から成る電荷注入金属層を形成する工程と、前記電荷注入金属層上に電荷注入材料を被着させて、その後、該電荷注入材料に熱を加えて電荷注入層を形成する工程と、前記電荷注入層上に、前記電荷注入金属層から拡散するアルカリ金属又はアルカリ土類金属を捕捉する拡散防止層を形成する工程と、前記拡散防止層上に有機発光層を形成する工程と、前記有機発光層上に第２電極層を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、前記電荷注入材料に熱を加えて溶融させ、その後前記電荷注入金属層上に固着して前記電荷注入層を形成することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、前記拡散防止層は、前記電荷注入材料に加えた熱が前記電荷注入金属層に伝達し、その熱に起因して前記電荷注入金属層から脱離するアルカリ金属又はアルカリ土類金属を捕捉することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、前記電荷注入金属層には、凹部が形成されており、前記電荷注入材料に熱を加えて溶融させることで、前記凹部に前記電荷注入材料を充填して前記電荷注入層を形成することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、前記電荷注入金属層はフッ化リチウムから成り、前記電荷注入金属層から脱離する原子はリチウムであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、輝度の低下を抑制することが可能な有機ＥＬ素子およびその製造方法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】
以下に、本発明について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子を含む有機ＥＬディスプレイの平面図である。図２は、有機ＥＬディスプレイの画素の平面図である。図３は、画素の拡大断面図である。
【００１６】
有機ＥＬディスプレイ１は、図１に示すように、テレビ等の家電機器、携帯電話又はコンピュータ機器等の電子機器に用いるものであり、素子基板２と、素子基板２上に形成される複数の画素３と、かかる画素３の発光を制御する駆動ＩＣ４と、を含んで構成されている。
【００１７】
素子基板２は、例えば、ガラス又はプラスチックから成り、素子基板２の中央に位置する表示領域Ｄ１には、マトリックス状に配列された複数の画素３が形成されている。また、素子基板２の端部に位置する非表示領域Ｄ２には、駆動ＩＣ４が実装されている。
【００１８】
図２に示すように、画素３には発光領域Ｒが形成されており、かかる発光領域Ｒに発光可能な有機ＥＬ素子５が設けられている。
【００１９】
また、各画素３は、隔壁６によって仕切られている。隔壁６は、断面が上部よりも下部が幅広の形状であって、後述する絶縁物７上に形成され、画素３を取り囲むように配置されている。隔壁６は、例えば、酸化珪素、窒化珪素又は酸化窒化珪素等の無機絶縁材料、あるいはフェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂又はポリイミド樹脂等の有機絶縁材料から成る。
【００２０】
また、画素３は、赤色、緑色又は青色のいずれかの色を発光することができる。このことは、後述するように有機ＥＬ素子５を構成する材料を選択することによって、発光する色を決定することができる。なお、本実施形態においては、画素を赤色、緑色又は青色のいずれかの色を発光するものとしたが、例えば、白色又は橙色等の色を発光するようにしてもよい。
【００２１】
また、素子基板２上には、素子基板２に対して対向するように配置された封止基板８が形成されている。封止基板８は透明の基板から成り、例えばガラス又はプラスチックを用いることができる。なお、本実施形態においては、素子基板２側から封止基板８側に向けて光が発せられるトップエミッション型の有機ＥＬディスプレイであるため、封止基板８は透明の部材が用いられる。
【００２２】
素子基板２の表示領域Ｄ１には、表示領域Ｄ１を被覆するようにシール材９が形成されており、素子基板２と封止基板８とシール材９によって各画素３を密封している。各画素３を密封することによって、各画素３に酸素又は水分が浸入するのを低減し、各画素３が劣化するのを抑制することができる。また、シール材９は、接着材としての機能を有し、硬化することによって素子基板２と封止基板８とを固着することができる。かかるシール材９は、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂又はシリコン樹脂等の光硬化性樹脂、あるいは熱硬化性の樹脂を用いることができる。なお、本実施形態においては、紫外線の照射により硬化する光硬化性のエポキシ樹脂を用いる。
【００２３】
次に、図３に示すように、素子基板２と封止基板８との間に形成される各種層について説明する。素子基板２上には、ＴＦＴ又は電気配線等から成る回路層１０が形成されている。さらに、回路層１０上には、回路層１０の所定領域以外が電気的にショートしないように、例えば、窒化珪素、酸化珪素又は酸化窒化珪素等から成る絶縁層１１が形成されている。
【００２４】
また、絶縁層１１上には、回路層１０及び絶縁層１１に起因する表面の凹凸を低減するために、平坦化膜１２が形成されている。回路層１０は、複数の電気配線がパターニングされているため、その表面には凹凸が形成される。有機ＥＬ素子５を凹凸な面上に形成すると、有機ＥＬ素子５を構成する電極層同士が短絡し、有機ＥＬ素子５が発光しないことがある。そのため、回路層１０及び絶縁層１１上に平坦化膜１２が形成される。
【００２５】
かかる平坦化膜１２は、例えば、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂又はシリコン樹脂等の絶縁性を有する有機材料を用いることができる。なお、平坦化膜１２の厚みは、例えば２μｍ以上５μｍ以下に設定されている。
【００２６】
また、平坦化膜１２には、平坦化膜１２を貫通するコンタクトホールＳが形成されている。かかるコンタクトホールＳは、上部よりも下部が幅狭に形成されている。コンタクトホールＳは、各画素３に形成されており、コンタクトホールＳの底部には、回路層１０の一部が露出している。
【００２７】
また、発光領域Ｒを取り囲むように、第１電極層１３上に絶縁物７が形成されている。そして、絶縁物７は、第１電極層１３と後述する第２電極層２２とが短絡するのを防止している。なお、絶縁物７は、例えば、フェノール樹脂、アクリル樹脂又はポリイミド樹脂等の有機絶縁材料、あるいは窒化珪素、酸化珪素又は酸化窒化珪素等の無機絶縁材料から成る。
【００２８】
また、第１電極層１３と第２電極層２２との間には、複数層が積層された有機ＥＬ層１４が設けられている。つまり、有機ＥＬ層１４は、後述するように、電子注入金属層１５と、電子注入層１６と、拡散防止層１７と、電子輸送層１８と、有機発光層１９と、正孔輸送層２０と、正孔注入層２１とから成る。
【００２９】
図４は、有機ＥＬ素子５の構成を説明するための断面図である。発光領域Ｒに位置する平坦化膜１２上には、有機ＥＬ素子５が形成されている。
【００３０】
図４に示すように、有機ＥＬ素子５は、第１電極層１３と、第１電極層１３上に形成されたアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物から成る電子注入金属層１５と、電子注入金属層１５上に形成される電荷注入層としての電子注入層１６と、電子注入層１６上に形成される拡散防止層１７と、拡散防止層１７上に形成される電子輸送層１８と、電子輸送層１８上に形成される有機発光層１９と、有機発光層１９上に形成される正孔輸送層２０と、正孔輸送層２０上に形成される正孔注入層２１と正孔注入層２１上に形成される第２電極層２２と、を含んで構成されている。
【００３１】
第１電極層１３は、コンタクトホールＳの内周面から平坦化膜１２の上面にかけて形成されるとともに、コンタクトホールＳ内に位置する回路層１０の一部と接続されている。第１電極層１３は、画素３毎に形成されており、隣接する画素における第１電極層と離間して設けられている。第１電極層１３は、例えば、アルミニウム、銀、銅又は金等の金属、あるいはこれらの合金等の材料から成る。なお、第１電極層１３の厚みは、例えば５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下に設定されている。
【００３２】
電子注入金属層１５は、発光領域Ｒにおける第１電極層１３を被覆するように形成されている。電子注入金属層１５は、第１電極層１３から有機発光層１９に向けて電子を注入しやすくする電子注入材料から成り、例えばフッ化リチウム又はフッ化セシウム等のアルカリ金属化合物、或いはフッ化マグネシウム又はフッ化カルシウム等のアルカリ土類金属化合物から成る。かかる電子注入金属層１５の厚みは、例えば０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下に設定されている。また、電子注入金属層１５は、蒸着法を用いて第１電極層１３上に形成されるため、電子注入金属層１５には、凹部が多数形成されている。なお、凹部の大きさは例えば１０ｎｍ以下である。
【００３３】
電子注入層１６は、電子注入金属層１５を被覆するように形成されている。電子注入層１６は、蒸着法を用いて電子注入金属層１５上に形成した後、熱を電子注入層１６に加えて、電子注入層１６を溶かして電子注入金属層１５に固着させて形成したものである。そのため、電子注入金属層１５の凹部に電子注入層１６の一部が充填され、電子注入金属層１５と電子注入層１６との接触面積を大きくすることができ、電子注入金属層１５からの電子の注入を向上させることができる。かかる電子注入層１６は、例えば、１，１−ジメチル−２，５−ジ（２−ピリジル）シロール（ＰｙＳＰｙ）又は２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル）−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロール（ＰｙＰｙＳＰｙＰｙ）等のシロール誘導体、２−(４−ビフェニル)−５−(４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル)−１,３,４−オキサジアゾール又は２，５−ビス(１−ナフトリル)−１，３，４−オキサジアゾール等のオキサジアゾール誘導体等から成る。なお、電子注入層１６の厚みは、例えば１ｎｍ以上５０ｎｍ以下に設定されている。
【００３４】
また、電子注入層１６を溶かすことで、電子注入金属層１５上にパーティクル等の異物が存在する場合、溶けた電子注入層１６の一部が異物の周囲を被覆することで、異物による有機ＥＬ層１４を構成する層の凹凸又は欠陥を低減し、電極間のショート又は電極間のリーク電流を抑制することができる。さらに、異物の周囲を被覆することで異物の周囲の隙間を低減することができ、該隙間を介して酸素又は水分等が有機ＥＬ素子内部に浸入するのを抑制することができる。
【００３５】
拡散防止層１７は、電子注入層１６を被覆するように形成されている。拡散防止層１７中には、アルカリ金属又はアルカリ土類金属と結合して有機金属錯体となる配位子を有している。有機金属錯体としては、中心金属が例えばリチウム、セシウム、マグネシウム又はカルシウムであって、例えば８−キノリノラトリチウム、セシウムアセチルアセトナート、ビス（８−キノリノラト）マグネシウム又はカルシウムアセチルアセトナート等である。なお、拡散防止層１７の厚みは、例えば１ｎｍ以上１０ｎｍ以下に設定されている。
【００３６】
発光時間が長くなるにつれて、電子注入金属層１５から有機発光層１９に向けて電子注入金属層１５を構成するアルカリ金属又はアルカリ土類金属が拡散し、電子注入性が低下するとともに、有機発光層１９に不純物が混入し、有機発光層１９の発光効率が低下する虞がある。有機ＥＬ層１４に電圧を印加すると、電子は拡散防止層１７中を移動するが、拡散防止層１７中には発光に寄与しない過剰な電子が存在し、この過剰な電子と拡散防止層１７を構成する有機金属錯体の中心金属とが相互作用することで、拡散防止層１７を構成する有機金属錯体の中には、中心金属が乖離した分子が存在する。また、拡散防止層１７は真空環境下又は窒素雰囲気中で成膜されるものの、成膜中に酸素又は水分等が取り込まれ、これらの不純物と、さらに有機材料中に初めから存在する酸素又は水分等の不純物と、拡散防止層１７を構成する有機金属錯体の中心金属とが相互作用することで、拡散防止層１７を構成する有機金属錯体中には、中心金属が乖離した分子が存在する。つまり、拡散防止層１７中には、配位子のみの分子が多く存在する。そして、電子注入金属層１５と有機発光層１９との間に、拡散防止層１７を形成することによって、電子注入金属層１５を構成するアルカリ金属又はアルカリ土類金属が有機発光層１９に向けて移動するのを、配位子のみの分子が、移動するアルカリ金属又はアルカリ土類金属を捕捉して、有機発光層１９中に移動するのを抑制することができる。その結果、有機発光層１９の発光効率が低下するのを抑制することができる。
【００３７】
また、濃度勾配があると濃度の高いところから濃度の低いところへ物質は移動する傾向にある。そのため、アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物から成る電子注入金属層１５上に拡散防止層１７を設け、電子注入金属層１５から有機発光層１９に向けて、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の濃度勾配を小さくすることができる。その結果、電子注入金属層１５から有機発光層１９へ向けて、アルカリ金属又はアルカリ土類金属が、移動するのを抑制することができる。
【００３８】
電子輸送層１８は、拡散防止層１７を被覆するように形成されている。電子輸送層１８は、第１電極層１３から有機発光層１９に向けて電子を輸送しやすくする材料から成り、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−（フェニルフェノラト）アルミニウム等のキノリノール系金属錯体、ＰｙＳＰｙ、ＰｙＰｙＳＰｙＰｙ等のシロール誘導体、９，１０−ジ（２’，２”−ビピリジル）アントラセン、２，５−ジ（２’，２”−ビピリジル）チオフェン、２，５−ジ（３’，２”−ビピリジル）チオフェン、６’６”−ジ（２−ピリジル）２，２’：４’，３”：２”，２'''−クアテルピリジン等のピリジン誘導体、４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン、９，１０−ジ（１，１０−フェナントロリン−２−イル）アントラセン、２，６−ジ（１，１０−フェナントロリン−５−イル）ピリジン、１，３，５−トリ（１，１０−フェナントロリン−５−イル）ベンゼン、９，９’−ジフルオル−ビス（１，１０−フェナントロリン−５−イル）等のフェナントロリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ペリレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、チオフェン誘導体、トリアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、オキシン誘導体の金属錯体、キノキサリン誘導体、キノキサリン誘導体のポリマー、ベンザゾール類化合物、ガリウム錯体、ピラゾール誘導体、パ−フルオロ化フェニレン誘導体、トリアジン誘導体、ピラジン誘導体、ベンゾキノリン誘導体、イミダゾピリジン誘導体、ボラン誘導体、ポリアリールアルカン又はブタジエン誘導体等を用いることができる。電子輸送層１８の厚みは、例えば２０ｎｍ以上６０ｎｍ以下に設定されている。
【００３９】
有機発光層１９は、電子輸送層１８を被覆するように形成されている。有機発光層１９は、赤色の光を発する場合、例えば、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−（フェニルフェノラト）アルミニウム、１，４−フェニレンビス（トリフェニルシラン）、１，３−ビス（トリフェニルシリル）ベンゼン、１，３，５−トリ（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）ベンゼン、ＣＢＰ、Ａｌｑ３又はＳＤＰＶＢｉ等のホスト材料に ビス［２−（２−ベンゾチアゾイル−ｋＮ３）フェニル−ｋＣ］（２，４−ペンタジオナト−ｋＯ，ｋＯ）イリジウム等の有機イリジウム化合物、有機白金化合物、ＤＣＪＴＢ、クマリン、キナクリドン、フェナンスレン基を有するペリノン誘導体、オリゴチオフェン誘導体又はペリレン誘導体等のドーパント材料を含有したものを用いることができる。
【００４０】
また、緑色の光を発する場合、例えば、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−（フェニルフェノラト）アルミニウム、１，４−フェニレンビス（トリフェニルシラン）、１，３−ビス（トリフェニルシリル）ベンゼン、１，３，５−トリ（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）ベンゼン、ＣＢＰ、Ａｌｑ３又はＳＤＰＶＢｉ等のホスト材料、あるいはこれらのホスト材料にビス［ピリジニル−ｋＮ−フェニル−ｋＣ］（２，４−ペンタジオナト−ｋＯ，ｋＯ）イリジウム、ビス［２−（２−ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）、スチリルアミン、ペルリン、ベンゼン環を有するシロール誘導体、フェナンスレン基を有するペリノン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、ペリレン誘導体又はアゾメチン亜鉛錯体等のドーパント材料を含有したものを用いることができる。
【００４１】
また、青色の光を発する場合、例えば、ＣＢＰ又はＳＤＰＶＢｉ等のホスト材料、あるいはこれらのホスト材料にテトラ（２−メチル−８−ヒドロキシキノリナト）ホウ素リチウム、スチリルアミン、ペルリン、シクロペンタジエン誘導体、テトラフェニルブタジェン、トリフェニルアミン構造とビニル基が結合した化合物、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体又はベンゼン環を有するシロール誘導体等のドーパント材料を含有したものを用いることができる。なお、有機発光層１９の厚みは、例えば２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下に設定されている。
【００４２】
正孔輸送層２０は、有機発光層１９を被覆して形成されている。正孔輸送層２０は、第２電極層２２から注入された電荷を有機発光層１９に向けて輸送する機能を備えている。正孔輸送層２０は、例えば、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（ＴＰＤ）、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）等 の芳香族ジアミン化合物、或いは４，４’，４”−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）等のスターバースト芳香族又は芳香族アミン化合物、あるいはこれらの混合物または積層膜を用いることができる。
【００４３】
また、正孔輸送層２０は、有機発光層１９上に、１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン又はそれにシアノ基等が結合した誘導体等の複素環化合物の層を形成した上に、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）等の層を積層した積層膜を用いることができる。なお、正孔輸送層２０の厚みは、例えば１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下に設定されている。
【００４４】
正孔注入層２１は、正孔輸送層２０を被覆するように形成されている。正孔注入層２１は、第２電極層２２から有機発光層１９に向けて正孔の注入をしやすくする正孔注入材料からなり、例えば銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、酸化チタン又は酸化ニッケル等から成る。なお、正孔注入層２１の厚みは、例えば１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下に設定されている。
【００４５】
第２電極層２２は、正孔注入層２１上から絶縁物７上にかけて形成される。さらに、第２電極層２２は、表示領域Ｄ１を被覆するように形成されており、隣接する画素同士にて第２電極層２２は共通電極として機能している。第２電極層２２を共通電極としたことで、各画素の駆動回路に接続された回路層１０と、第２電極層２２とを接続するコンタクトホールを別途形成しなくてもよいので、表示領域Ｄ１に占める画素の合計面積の比率である開口率が向上し、画素の電流密度が低減され、有機ＥＬ素子を長寿命化できるという効果を奏する。また、第２電極層２２を電気的に分離形成するための下部よりも上部が幅広な絶縁構造物が不要になる。仮に、絶縁物７上に下部よりも上部が幅広な絶縁構造物を形成した場合、第２電極層は、絶縁構造物にて画素毎に分離されるため、絶縁構造物の表面全体を第２電極層で被覆しないことになる。そのため、第２電極層にて被覆されていない絶縁構造物の側面を介して、有機ＥＬ素子内部に水分等が進入しやすくなり、デバイスが劣化しやすくなる。一方、本実施形態においては、第２電極層２２が表示領域Ｄ１の全面を被覆しているため、デバイスの劣化を避けられるという効果を奏する。
【００４６】
第２電極層２２は、有機発光層１９から放出される光が透過することができる材料から構成され、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）又は錫酸化物等の光透過性を有する導電材料を用いて形成される。また、第２電極層２２は、例えばマグネシウム、銀、アルミニウム又はカルシウム等の材料、あるいはこれらの合金等を用いることができ、その厚みを３０ｎｍ以下にすることによって、光透過性の電極とすることができる。その結果、有機発光層１９から放出された光が、第２電極層２２を透過して、有機ＥＬ素子５から外部に出射される。
【００４７】
有機ＥＬ素子５上には、有機ＥＬ素子５を被覆するように、保護層２３が形成されている。保護層２３は、有機ＥＬ素子５を封止し、有機ＥＬ素子を水分又は外気から保護するものであって、光透過性の機能を有し、例えば窒化珪素、酸化珪素又は窒化炭化珪素等の無機材料から成る。なお、保護層２３の厚みは、例えば１００ｎｍ以上５μｍ以下に設定されている。そして、シール材９が保護層２３を被覆するように、表示領域Ｄ１に形成されている。
【００４８】
上述したように本実施形態に係る有機ＥＬ素子によれば、第１電極層１３上に電子注入効率を向上させることができる電子注入金属層１５を形成し、さらに、電子注入金属層１５と有機発光層１９との間に拡散防止層１７を形成することで、電子注入金属層１５を構成する成分が拡散するのを抑制し、有機発光層１９の輝度の低下を抑制することができる。
【００４９】
以下に、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子５を含む有機ＥＬディスプレイ１の製造方法について、図５から図８を用いて詳細に説明する。なお、図５から図８は、一つの画素の断面図を示している。
【００５０】
図５（Ａ）に示すように、回路層１０、絶縁層１１及び平坦化膜１２を上面に積層した素子基板２を準備する。なお、回路層１０及び絶縁層１１は、従来周知のＣＶＤ法、蒸着法又はスパッタリング法等の薄膜形成技術、エッチング法やフォトリソグラフィー法等の薄膜加工技術を用いて、所定パターンに形成される。また、平坦化膜１２は、例えば従来周知のスピンコート法を用いて、絶縁層１１上に形成する。
【００５１】
次に、平坦化膜１２上に露光マスクを用いて平坦化膜１２を露光し、さらに現像、ベーキング処理を行い、図５（Ｂ）に示すように、回路層１０の一部を露出させて、平坦化膜１２に上部よりも下部が幅狭なコンタクトホールＳを形成する。さらに、コンタクトホールＳを形成した平坦化膜１２上に、例えばアルミニウムから成る金属膜を形成する。そして、図６（Ａ）に示すように、金属膜をパターニングして、第１電極層１３形成する。
【００５２】
次に、例えばスピンコート法を用いて、第１電極層１３及び一部露出した平坦化膜１２上に、例えばアクリル樹脂から成る有機絶縁材料層を形成する。そして、有機絶縁材料層に対してフォトリソグラフィー法を用いて、有機絶縁材料層をパターニングして、図６（Ｂ）に示すように、絶縁物７を形成する。なお、絶縁物７は、発光領域Ｒを取り囲むように形成され、第１電極層１３の上面の一部を露出している。
【００５３】
次に、図７（Ａ）に示すように、絶縁物７上に、従来周知のフォトリソグラフィー法を用いて、上部よりも下部が幅広な隔壁６を形成する。かかる隔壁６は、各画素３を取り囲むように形成される。隔壁６は、蒸着マスクを載置することができる支持台としての機能を備えている。かかる隔壁６は、蒸着マスクを基板に対向させた際に、基板と蒸着マスクが接触し、基板を損傷しないように設けられている。また、隔壁６は、上部よりも下部を幅広とすることによって、隔壁６の下部の強度を強くすることができ、蒸着マスクを載置した際等に隔壁６が破損するのを抑制することができる。
【００５４】
そして、蒸着法を用いて図７（Ｂ）に示すように、発光領域Ｒの第１電極層１３上に有機ＥＬ層１４を形成する。具体的には、まず第１電極層１３上に、蒸着法を用いて、アルカリ金属化合物としてフッ化リチウムから成る電子注入金属層１５を形成する。そして、電子注入金属層１５上に、ＰｙＰｙＳＰｙＰｙから成る有機材料層を形成する。さらに、有機材料層を構成する電子注入材料に熱を加えて、有機材料層を溶融させることで、電子注入金属層１５の凹部に電子注入材料を充填して電子注入層１６を形成する。なお、有機材料層に加える熱の温度は、有機材料層を構成する電子注入材料のガラス転移点以上融点未満であって、例えば９０℃以上１３０℃以下に設定されている。
【００５５】
また、電子注入層１６上に、８−キノリノラトリチウムから成る拡散防止層１７を形成する。電子注入材料に熱を加えて溶融させ電子注入層１６を形成する際に、電子注入金属層１５に伝わった熱に起因して電子注入金属層１５からアルカリ金属が脱離することがあるが、拡散防止層１７中には中心金属が乖離した配位子のみの分子が存在するため、アルカリ金属を捕捉することができる。その結果、拡散防止層１７上に電子注入金属層１５から脱離するアルカリ金属が拡散するのを抑制することができる。
【００５６】
また、拡散防止層１７上には、Ａｌｑ３から成る電子輸送層１８を形成する。そして、電子輸送層１８上にＣＢＰから成る有機発光層１９を形成する。第１電極層１３と有機発光層１９との間に拡散防止層１７を形成したことから、電子注入金属層１５から有機発光層１９に向かってアルカリ金属が有機発光層１９中に拡散して、有機発光層１９を劣化させるのを抑制することができる。さらに、有機発光層１９上にα−ＮＰＤから成る正孔輸送層２０及びＣｕＰｃから成る正孔注入層２１を形成する。このようにして、第１電極層１３上に有機ＥＬ層１４を形成することができる。
【００５７】
次に、図８（Ａ）に示すように、従来周知の蒸着法を用いて、表示領域Ｄ１を被覆するように、有機ＥＬ層１４及び絶縁物７上に例えばマグネシウム１０質量％と銀９０質量％との混合物から成る厚さ２０ｎｍの第２電極層２２を形成する。第２電極層２２は、隣接する画素同士で共通しており、共通電極として機能する。第２電極層２２を共通電極とすることで、微細な空孔を備えた蒸着マスクを用いずに第２電極層２２を形成することができるので、製造工程を単純化することができる。このようにして、有機ＥＬ素子５を形成することができる。
【００５８】
さらに、図８（Ｂ）に示すように、例えば、化学気相成長法（熱ＣＶＤ法）を用いて、表示領域Ｄ１全面に、有機ＥＬ素子５が劣化しないように、窒化珪素から成る厚さ１．５μｍの保護層２３を形成する。
【００５９】
そして、有機ＥＬ素子５が形成された素子基板２に対して、封止基板８を対向配置し、両者をシール材９を介して接着する。具体的には、封止基板８に対して、例えばスクリーン印刷法を用いて予めシール材９を被着させておく。そして、素子基板２に対してシール材９を介して封止基板８を固着させる。なお、封止基板８をシール材９によって、素子基板２に固定する作業は、例えば窒素ガス又はアルゴンガス等の不活性ガス中や、高真空中で行うことによって、素子基板２と封止基板８との間に酸素や水分が含まれるのを抑制することができる。そして、非表示領域Ｄ２に駆動ＩＣ４を実装することで、有機ＥＬディスプレイ１を作製することができる。
【００６０】
上述したように、本発明の実施形態によれば、電子注入金属層１５から脱離するアルカリ金属を拡散防止層１７にて捕捉することができ、アルカリ金属が有機発光層１９中に拡散するのを抑制することができ、有機発光層１９の輝度が低下するのを有効に防止することができる。
【００６１】
また、電子注入材料に熱を加えて溶融させ電子注入層１６を形成する時に、熱が電子注入金属層１５に伝導し、電子注入金属層１５からアルカリ金属が脱離することがあるが、有機発光層１９を形成する前に、第１電極層１３と有機発光層１９との間に拡散防止層１７を形成したことで、電子注入金属層１５から拡散するアルカリ金属を拡散防止層１７にて捕捉し、有機発光層１９中に浸入するのを抑制することが出来る。  
【００６２】
さらに、有機発光層１９を形成する前の状態において、事前に電子注入金属層１５上に溶融させた電子注入層１６を形成しているため、有機材料層の溶融時の熱によって有機発光層１９が劣化することが無く、長寿命の有機ＥＬディスプレイを作製することができる。このように、本実施形態によれば、輝度の低下を抑制することが可能な有機ＥＬ素子の製造方法を提供することができる。
【００６３】
なお、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。上述した実施形態においては、トップエミッションの有機ＥＬ素子について説明したが、本発明の作用効果を奏するのであれば、ボトムエミッションの有機ＥＬ素子であっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子を含む有機ＥＬディスプレイの平面図である。
【図２】マトリックス状に配列された画素の平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子を含む画素の拡大断面図である。
【図４】有機ＥＬ素子を構成する各層を示した有機ＥＬ素子の断面図である。
【図５】図５（Ａ），図５（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子を含む有機ディスプレイの製造工程を説明する画素の断面図である。
【図６】図６（Ａ），図６（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子を含む有機ディスプレイの製造工程を説明する画素の断面図である。
【図７】図７（Ａ），図７（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子を含む有機ディスプレイの製造工程を説明する画素の断面図である。
【図８】図８（Ａ），図８（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子を含む有機ディスプレイの製造工程を説明する画素の断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１    有機ＥＬディスプレイ
２    素子基板
３    画素
４    駆動ＩＣ
５    有機ＥＬ素子
６    隔壁
７    絶縁物
８    封止基板
９    シール材
１０    回路層
１１    絶縁層
１２    平坦化膜
１３    第１電極層
１４    有機ＥＬ層
１５    電子注入金属層
１６    電子注入層
１７    拡散防止層
１８    電子輸送層
１９    有機発光層
２０    正孔輸送層
２１    正孔注入層
２２    第２電極層
２３    保護層
Ｄ１  表示領域
Ｄ２  非表示領域
Ｒ    発光領域
Ｓ    コンタクトホール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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