(57)【要約】【課題】シンプルな構成でありながら、焼付きが防止された有機ＥＬ装置を提供する。【解決手段】複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた有機エレクトロルミネッセンス装置であって、複数の有機エレクトロルミネッセンス素子の各々が、陽極と、フッ化リチウム層を有する陰極と、陽極と陰極との間に設けられた有機発光層と、陰極と有機発光層との間においてフッ化リチウム層に当接して設けられ、トリス（８‐ヒドロキシキノリナト）アルミニウムからなり膜厚が１２ｎｍ以上２５ｎｍ以下の電子輸送層と、を有する。【選択図】図５
2010087394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた有機エレクトロルミネッセンス装置であって、
前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子の各々が、
陽極と
フッ化リチウム層を有する陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に設けられた有機発光層と、
前記陰極と前記有機発光層との間において前記フッ化リチウム層に当接して設けられ、トリス（８‐ヒドロキシキノリナト）アルミニウムからなり膜厚が１２ｎｍ以上２５ｎｍ以下の電子輸送層と、を有すること特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項２】
複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた有機エレクトロルミネッセンス装置であって、
前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子の各々が、
陽極と
フッ化リチウム層を有する陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に設けられた有機発光層と、
前記陰極と前記有機発光層との間において前記フッ化リチウム層に当接して設けられ、シロール系化合物からなり膜厚が１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下の電子輸送層と、を有すること特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項３】
複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた有機エレクトロルミネッセンス装置であって、
前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子の各々が、
陽極と
フッ化リチウム層を有する陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に設けられた有機発光層と、
前記陰極と前記有機発光層との間において前記フッ化リチウム層に当接して設けられ、膜厚が１２ｎｍ以上５０ｎｍ以下の電子輸送層を有し、
前記電子輸送層は、
シロール系化合物からなる第１電子輸送層と、
前記第１電子輸送層と前記有機発光層との間に設けられ、トリス（８‐ヒドロキシキノリナト）アルミニウムからなり膜厚が５ｎｍ以上１０ｎｍ以下の第２電子輸送層と、を含んでいることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項４】
前記電子輸送層は、前記フッ化リチウム層と当接する当接部にフッ化リチウムが拡散されてなり、該当接部の厚みが３ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１〜３記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬと称する場合がある）を用いた発光素子として、有機ＥＬ素子が知られている。有機ＥＬ素子は、正孔を供給する陽極と電子を供給する陰極との間に、有機ＥＬ材料からなる有機発光層を含んだ有機機能層を有するものである。供給された正孔と電子とが有機発光層内で結合して、光を生じるようになっている。有機ＥＬ素子は、画像表示装置や画像形成装置等への適用が考えられている。
【０００３】
画像表示装置や画像形成装置において、固定パターンの画像を長期間にわたって表示又は形成すると、この固定パターンに対応して焼付きを生じてしまうことがある。特許文献１には焼付きを防止する技術が開示されている。
【０００４】
特許文献１では、静止画表示モードや待機モードにおいて、有機ＥＬ素子に供給する電流量を制限するようにしている。また、非表示期間に陽極と陰極との間に逆バイアスを印加するようにしている。これにより、有機ＥＬ素子に蓄積される電荷を抑制することができ、焼付きが防止される。
【特許文献１】特開２００２−１６９５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術を用いれば、焼付きを低減することが可能であると考えられるが、一方で駆動系が複雑になる不都合がある。また、発光させない有機ＥＬ素子に逆バイアスを印加することにより、消費電力が増加することや有機ＥＬ素子が短寿命になること等の不都合を生じるおそれもある。
【０００６】
本発明は、前記事情に鑑み成されたものであって、駆動系の複雑化や消費電力の増加を生じることなく焼付きを防止可能な有機ＥＬ装置を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明者は、焼付きを生じる原因について鋭意研究したところ、以下のような知見を得た。有機ＥＬ装置に固定パターンの画像を表示させた状態では、複数の有機ＥＬ素子が選択的に発光している。すると、発光した有機ＥＬ素子が発熱し、その熱が発光していない有機ＥＬ素子に伝わりこれを加熱する。理論上は、加熱された有機ＥＬ素子においてキャリアの移動度が高くなることにより、所定電圧に対する発光輝度が増加すると考えられる。
【０００８】
ところが、実験を行って発光輝度の時間変化を測定したところ、発光輝度が増加する有機ＥＬ素子と、発光輝度が減少する有機ＥＬ素子とがあることが見出された。本願発明者は、実験を重ねることにより、焼付きの発生が以下のようなメカニズムによると考察した。
【０００９】
有機ＥＬ素子において、特性を安定化するために初期劣化処理（エージング処理）を行うと、フッ化リチウム層のフッ化リチウムが電子輸送層に拡散する。通常は、電気抵抗値を最低限度にするために電子輸送層の膜厚が最低限度に設定されており、フッ化リチウムが電子輸送層を通って有機発光層まで拡散する。すると、通電時に有機発光層の形成材料がフッ化リチウムと反応して電荷移動錯体（分子間化合物）が形成され、キャリアの結合による励起エネルギーの一部が電荷移動錯体に使われてしまう。
【００１０】
一方、発光させていない有機ＥＬ素子では、通電しないので電荷移動錯体が形成されない。したがって、固定パターンの画像を表示させた後に、発光させた有機ＥＬ素子と発光させていない有機ＥＬ素子とを同時に発光させると両者の間で発光輝度の差が生じ、これが焼付きとして視認される。
【００１１】
本願発明者は、前記の考察に基づき、フッ化リチウムが有機発光層まで拡散しないようにすれば、焼付きが防止されることを思いつくに至った。そして、実験を重ねることにより、フッ化リチウムの有機発光層への拡散を防止することができ、しかも電気特性を確保することができる電子輸送層の膜厚を見つけ出したのである。
【００１２】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた有機エレクトロルミネッセンス装置であって、前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子の各々が、陽極と、フッ化リチウム層を有する陰極と、前記陽極と前記陰極との間に設けられた有機発光層と、前記陰極と前記有機発光層との間において前記フッ化リチウム層に当接して設けられ、トリス（８‐ヒドロキシキノリナト）アルミニウムからなり膜厚が１２ｎｍ以上２５ｎｍ以下の電子輸送層と、を有すること特徴とする。
【００１３】
このようにすれば、トリス（８‐ヒドロキシキノリナト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ３と称する場合がある）からなる電子輸送層の膜厚が１２ｎｍ以上になっているのでフッ化リチウムの有機発光層への拡散を防止され、フッ化リチウムが有機発光層にほとんど含まれなくなる。したがって、有機発光層の形成材料とフッ化リチウムが反応することがなくなり、反応の進行や反応生成物の分解にキャリアの結合による励起エネルギーの一部が使われることがなくなる。よって、複数の有機ＥＬ素子を選択的に発光させた後に発光させた有機ＥＬ素子と発光させなかった有機ＥＬ素子とを一括して発光させても、これらの有機ＥＬ素子の間で発光輝度の差が生じなくなり、有機ＥＬ装置における焼付きが防止される。また、Ａｌｑ３からなる電子輸送層の膜厚が２５ｎｍ以下になっているので、有機ＥＬ素子の電気特性を確保することができる。
【００１４】
以上のように本発明によれば、電子輸送層の膜厚を調整することにより焼付きの防止と電気特性の確保とを両立することができ、焼付きを防止するために駆動系が複雑になることや消費電力が増加することがなくなるので、良好な有機ＥＬ装置になる。
【００１５】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた有機エレクトロルミネッセンス装置であって、前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子の各々が、陽極とフッ化リチウム層を有する陰極と、前記陽極と前記陰極との間に設けられた有機発光層と、前記陰極と前記有機発光層との間において前記フッ化リチウム層に当接して設けられ、シロール系化合物からなり膜厚が１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下の電子輸送層と、を有すること特徴とする。
【００１６】
このようにすれば、シロール系化合物からなる電子輸送層の膜厚が１０ｎｍ以上になっているのでフッ化リチウムの有機発光層への拡散を防止され、有機ＥＬ装置における焼付きが防止される。また、シロール系化合物からなる電子輸送層の膜厚が４０ｎｍ以下になっているので、有機ＥＬ素子の電気特性を確保することができる。
以上のように本発明によれば、駆動系の複雑化や消費電力の増加を招くことなく焼付きの防止と電気特性の確保とを両立することができ、良好な有機ＥＬ装置になる。
【００１７】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた有機エレクトロルミネッセンス装置であって、前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子の各々が、陽極とフッ化リチウム層を有する陰極と、前記陽極と前記陰極との間に設けられた有機発光層と、前記陰極と前記有機発光層との間において前記フッ化リチウム層に当接して設けられ、膜厚が１２ｎｍ以上５０ｎｍ以下の電子輸送層を有し、前記電子輸送層は、シロール系化合物からなる第１電子輸送層と、前記第１電子輸送層と前記有機発光層との間に設けられ、トリス（８‐ヒドロキシキノリナト）アルミニウムからなり膜厚が５ｎｍ以上１０ｎｍ以下の第２電子輸送層と、を含んでいることを特徴とする。
【００１８】
このようにすれば、フッ化リチウムの有機発光層への拡散を防止され、有機ＥＬ装置における焼付きが防止されるとともに、有機ＥＬ素子の電気特性を確保することができる。また、第１電子輸送層よりも陽極側にＡｌｑ３からなる第２電子輸送層が設けられているので、第１電子輸送層への正孔の進行が第２電子輸送層により阻害される。したがって、正孔が第１電子輸送層を通ることが格段に低減され、正孔による第１電子輸送層の劣化が防止される。よって、第１電子輸送層が長寿命化され、長寿命な有機ＥＬ装置になる。
以上のように本発明によれば、駆動系の複雑化や消費電力の増加を招くことなく焼付きの防止と電気特性の確保とを両立することができ、また長寿命な有機ＥＬ装置になる。
【００１９】
また、前記電子輸送層は、前記フッ化リチウム層と当接する当接部にフッ化リチウムが拡散されてなり、該当接部の厚みが３ｎｍ以上であることが好ましい。
本発明では、フッ化リチウムが有機発光層まで拡散することを防止する拡散防止層として電子輸送層を機能させるので、単に電子輸送性を有するものよりも電子輸送層の膜厚が厚くなる。当接部にフッ化リチウムが拡散されていれば、電子輸送層の電気特性を改善することができ、良好な電気特性の有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬ装置になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を説明するが、本発明の技術範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以降の説明では図面を用いて各種の構造を例示するが、構造の特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造はその寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせて示す場合がある。
【００２１】
［第１実施形態］
図１（ａ）は、第１実施形態の有機ＥＬ装置１の概略構成を模式的に示す平面図であり、図１（ｂ）は、有機ＥＬ装置１の表示領域を拡大して示す平面図である。本実施形態の有機ＥＬ装置１は、ボトムエミッション型の白色光を射出するものである。有機ＥＬ装置１は、ガラス等からなる基板（後述する）を基体にしており、この基板上には図１（ａ）に示すような配線層１１が設けられている。配線層１１上には、アレイ状に配置された複数の有機ＥＬ素子（後述する）を有する発光素子層１２が設けられている。発光素子層１２は、表示領域Ａの全体と重なり合うように配置されており、ここでは発光素子層１２の形状が平面視略長方形になっている。
【００２２】
平面視した発光素子層１２の短辺の１つに沿う周辺には、走査線駆動回路１３が設けられており、長辺の１つに沿う周辺には、信号線駆動回路１４が設けられている。発光素子層１２と信号線駆動回路１４との間には、第１導電部１５が設けられている。また、発光素子層１２の走査線駆動回路１３と反対側の周辺には、第２導電部１６が設けられている。第２導電部１６は、発光素子層１２と当接しており、信号線駆動回路１４の発光素子層１２と反対側まで略Ｌ字型に延設されている。
【００２３】
配線層１１において発光素子層１２と重なり合う領域には、互いに平行して延びる複数の走査線１３１が設けられており、走査線１３１に直交して延びる複数の信号線１４１と、信号線１４１と平行に延びる複数の電源線１５１とが設けられている。走査線１３１は、平面視した発光素子層１２の短辺の外側まで延設されており、走査線駆動回路１３と電気的に接続されている。信号線１４１は、平面視した発光素子層１２の長辺の外側まで延設されており、信号線駆動回路１４と電気的に接続されている。走査線駆動回路１３、信号線駆動回路１４は、それぞれ、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン及びアナログスイッチ等を有しており、図示略のドライバと電気的に接続されている。電源線１５１は、平面視した発光素子層１２の長辺の外側まで延設されており、第１導電部１５と電気的に接続されている。
【００２４】
配線層１１において、走査線１３１と信号線１４１とが交差する部分付近には、図示略の第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子が設けられている。第１スイッチング素子、第２スイッチング素子は、いずれも薄膜トランジスタにより構成されている。第１スイッチング素子のゲート電極は、走査線１３１を介して走査線駆動回路１３と電気的に接続されている。第１スイッチング素子のソース領域は、信号線１４１を介して信号線駆動回路１４と電気的に接続されている。第１スイッチング素子のドレイン領域は、第２スイッチング素子のゲート電極と電気的に接続されている。第２スイッチング素子のソース領域は、電源線１５１を介して第１導電部１５と電気的に接続されている。第２スイッチング素子のドレイン領域は、有機ＥＬ素子の陽極と電気的に接続されている。有機ＥＬ素子の陰極は、第２導電部１６と電気的に接続されている。
【００２５】
このような構成により、走査線駆動回路１３から供給される電気信号は、第１スイッチング素子のゲート電極に伝達されて、第１スイッチング素子をオンにする。第１スイッチング素子がオンになると、信号線駆動回路１４から供給される電気信号は、第２スイッチング素子のゲート電極に伝達されて、第２スイッチング素子をオンにする。第２スイッチング素子がオンになると、第１導電部１５から電源線１５１、第２スイッチング素子を介して有機ＥＬ素子の陽極に電圧が印加される。このように、有機ＥＬ素子の陽極と陰極との間に所定のタイミングで所定の電圧を印加することが可能になっている。
【００２６】
図１（ｂ）に示すように、表示領域Ａには複数の画素Ｐが配置されている。複数の画素Ｐの各々に対応させて、有機ＥＬ素子が設けられている。
【００２７】
図２（ａ）は、図１（ｂ）のＢ−Ｂ線に沿う概略断面図であり、図２（ｂ）は有機ＥＬ素子を拡大して示す概略断面図である。図２（ａ）に示すように、基板１０上に配線層１１が設けられており、配線層１１上に発光素子層１２が設けられている。発光素子層１２には、複数の有機ＥＬ素子２０が設けられている。有機ＥＬ素子２０は、陽極２１、陰極２２、及びこれら電極の間に挟持された有機機能層２３を有している。
【００２８】
配線層１１上には、島状の複数の陽極２１が設けられている。複数の陽極２１の各々は、複数の有機ＥＬ素子２０の各々と対応しており、配線層１１に設けられた第２スイッチング素子のドレイン領域と電気的に接続されている。陽極２１は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）からなっている。
【００２９】
複数の陽極２１の間には、隔壁１２１が設けられている。隔壁１２１は、絶縁材料からなり複数の有機ＥＬ素子２０を区画するものである。隔壁１２１としては、例えばシリコン酸化物等の無機物からなるものや、樹脂材料等の有機物からなるもの、無機物からなる層と有機物からなる層とが積層されたもの等のいずれを採用してもよい。
【００３０】
隔壁１２１の間における陽極２１上には、有機機能層２３が設けられている。図２（ｂ）に示すように本実施形態の有機機能層２３は、陽極２１側から順に正孔注入層２３１、正孔輸送層２３２、第１発光層２３３、中間層２３４、第２発光層２３５、第３発光層２３６、電子輸送層２３７を有している。ここでは、正孔注入層２３１が銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）からなり、正孔輸送層２３２及び中間層２３４がα−ＮＰＤからなっている。第１発光層２３３は赤色発光材料（例えば、出光興産製ＢＨ２１５、ＲＤ００１）からなり、第２発光層２３５が青色発光材料（例えば、出光興産製ＢＨ２１５、ＢＤ１０２）から、第３発光層２３６が緑色発光材料（例えば、出光興産製ＢＨ２１５、ＧＤ２０６）からなっている。
【００３１】
本実施形態の電子輸送層２３７は、以下の式（１）に示すＡｌｑ３からなり、膜厚が１２ｎｍ以上２５ｎｍ以下のものである。本実施形態では、有機機能層２３の各層がいずれも蒸着法を用いて形成されたものである。電子輸送層２３７は、後述するフッ化リチウム層２２１と当接して設けられており、当接部にフッ化リチウム層２２１に由来するフッ化リチウムが拡散されている。
【００３２】
【化１】
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【００３３】
隔壁部１２１上と有機機能層２３上とにわたって、複数の有機ＥＬ素子２０で共通の陰極２２が設けられている。本実施形態の陰極２２は、電子輸送層２３７に当接して設けられたフッ化リチウム層２２１と、フッ化リチウム層２２１上に設けられたアルミニウム層２２２とからなっている。フッ化リチウム層２２１は、電子注入層として機能し、アルミニウム層２２２は、反射電極として機能する。
【００３４】
陽極２１と陰極２２との間に電圧が印加されると、陽極２１から正孔が供給されるとともに、陰極２２から電子が供給される。供給された正孔と電子とが、第１発光層２３３、第２発光層２３５、第３発光層２３６の各々で結合して励起エネルギーを生じ、これが光エネルギーとなることにより電気信号に応じた光が生じる。第１発光層２３３、第２発光層２３５、第３発光層２３６の各々から射出された光は、混じり合って白色光となり、有機ＥＬ素子２０から射出される。
【００３５】
なお、電子輸送層２３７を除いた有機機能層２３の構造やフッ化リチウム層２２１を除いた陰極２２の構造としては、適宜、公知の構造を選択して採用してもよい。また、電子輸送層２３７を除いた有機機能層２３の各層や、フッ化リチウム層２２１を除いた陰極２２の各層は、適宜、公知の形成材料や公知の形成方法を選択して形成すればよい。
【００３６】
例えば、アルミニウム層２２２に代えて、マグネシウム銀等の透明電極層を採用することにより、トップエミッション型にすることができる。また、３つの画素（サブ画素）を１単位として、３つのサブ画素が異なる波長の光を射出するように、発光層の材料を選択してもよい。例えば、３つのサブ画素からそれぞれ、緑色光、赤色光、青色光が射出されるようにすれば、フルカラー表示の有機ＥＬ装置にすることもできる。また、全部の画素が単色光（例えば白色光）を射出するようにするとともに、カラーフィルタを用いることにより、フルカラー表示の有機ＥＬ装置にすることもできる。
【００３７】
次に、図３（ａ）〜（ｄ）を参照しつつ有機ＥＬ装置１の製造方法の一例を説明する。
有機ＥＬ装置１を製造するには、まず、図３（ａ）に示すようにガラス等からなる基板１０上に配線層１１を形成する。そして、配線層１１上にＩＴＯを成膜した後に、この膜をパターニングすることにより島状の複数の陽極２１を形成する。そして、複数の陽極２１を覆ってシリコン酸化物を成膜した後、この膜をパターニングして、複数の陽極２１の間に隔壁部１２１を形成する。
【００３８】
次いで、図３（ｂ）に示すように、蒸着マスクＭを用いた真空蒸着法により隔壁部１２１の間に有機機能層２３を形成する。具体的には、まず、蒸着マスクＭを隔壁部１２１が形成された基板１０と位置合わせする。蒸着マスクＭは、隔壁部１２１の間に対応する位置に開口を有するものである。そして、正孔注入層２３１の形成材料を気化させ、蒸着Ｍの開口を通して隔壁部１２１の間に露出した陽極２１に付着させる。このようにして、例えば膜厚が３０ｎｍ程度の正孔注入層２３１を形成する。同様にして、例えば膜厚が１５ｎｍ程度の正孔輸送層２３２、膜厚が１５ｎｍ程度の第１発光層２３３、膜厚が１０ｎｍ程度の中間層２３４、膜厚が２０ｎｍ程度の第２発光層２３５、膜厚が２０ｎｍ程度の第３発光層２３６、膜厚が１２ｎｍ以上２５ｎｍ以下の電子輸送層２３７をこの順に形成する。
【００３９】
なお、蒸着マスクＭを用いないで有機機能層２３を形成することもできる。例えば、隔壁部１２１と隔壁部１２１の間に露出した陽極２１とに一括して、正孔注入層２３１の形成材料を成膜した後、同様にして有機機能層２３を構成する各層を成膜してもよい。この場合には、複数の有機ＥＬ素子２０を良好に区画する観点から、隔壁部１２１と陽極２１との段差が有機機能層２３の厚み以上であることが好ましい。隔壁部の一部又は全部を樹脂材料で形成すれば、隔壁部を厚膜化することが容易である。
【００４０】
次いで、図３（ｃ）に示すように有機機能層２３が形成された基板１０から蒸着マスクＭを除去した後、基板１０表面の隔壁部１２１と有機機能層２３とに一括して陰極２２の形成材料を真空蒸着法により成膜する。ここでは、フッ化リチウムを成膜して膜厚が１ｎｍ程度のフッ化リチウム層２２１を形成した後、アルミニウムを成膜してアルミニウム層２２２を形成する。以上のようにして、陽極２１と陰極２２との間に有機機能層２３を有する複数の有機ＥＬ素子２０を一括して形成する。
【００４１】
次いで、図３（ｄ）に示すように複数の有機ＥＬ素子２０をエージング処理により初期劣化させる。一般に、有機ＥＬ素子を発光させると、発光開始からの時間経過とともに発光輝度が低くなる。発光輝度の低下は、発光開始直後に顕著であり長時間経過後に緩やかである。形成直後の有機ＥＬ素子をそのまま製品化すると、使用初期に顕著な発光輝度の低下が生じることや、使用状態によって発光輝度の低下が複数の有機ＥＬ素子でばらついてしまうこと等の不都合を生じてしまう。
【００４２】
エージング処理を行えば、処理後の発光輝度の低下を緩やかにするとともに複数の有機ＥＬ素子で均一にすることができる。エージング処理については、公知の方法を用いることができ、ここでは基板温度４０〜８５℃程度で有機ＥＬ素子２０を４〜２４時間程度加熱する熱処理を行うとともに、有機ＥＬ素子２０に１０〜１００ｍＡ/ｃｍ２程度の電流を流して発光させる通電処理を行う。これにより、長時間（例えば１００時間）の表示動作に伴う発光輝度の変化が緩やか（例えば数％程度）になる。
【００４３】
また、エージング処理の熱処理によりフッ化リチウム層２２１の成分が電子輸送層２３７中に熱拡散することにより、Ｖ−Ｉ特性が低電圧化する傾向が見られるので電子輸送層２３７が抵抗変化した可能性もある。ここでは、熱処理の処理時間と処理温度との少なくとも一方を制御することにより、電子輸送層２３７においてフッ化リチウムが拡散された部分の厚みを３ｎｍ以上にする。
【００４４】
また、有機ＥＬ素子２０を形成してからエージング処理を行うまでの間、あるいはエージング処理を行った後に、適宜、有機ＥＬ素子２０を封止することやカラーフィルタ等を設けること等により有機ＥＬ装置１を製造する。
以上のようにして得られた有機ＥＬ装置１は、電子輸送層２３７の膜厚を１２ｎｍ以上２５ｎｍ以下にしているので、良好な電気特性になっており、しかも焼付きを生じることが格段に低減されている。以下、有機ＥＬ装置１の特性について説明する。
【００４５】
図４（ａ）〜（ｃ）は、有機ＥＬ装置において焼付きの生じやすさを判定する方法を示す説明図である。
まず、有機ＥＬ装置の有機ＥＬ素子のうちの適宜選択されるものに所定電圧を印加して発光させて、有機ＥＬ素子の発光輝度、有機ＥＬ素子に流れる電流値を測定する。発光輝度と電流値との間には相関関係があるので、これらのうち一方を計測すればその測定値に基づいて焼付きの生じやすさを判定することができる。
【００４６】
ここでは、図４（ａ）に示すようにアレイ状に配置された画素Ｐ１、Ｐ２のうち、画素Ｐ１、Ｐ２が行方向に７個並ぶとともに列方向７個に並ぶ合計４９個の画素Ｐ１、Ｐ２が配置された領域を一つの検査領域とする。また、所定電圧を印加する有機ＥＬ素子として検査領域に配置された２行目、４行目、６行目の各々において、２列目、４列目、６列目に配置された合計９個を選択する。これにより、所定電圧を印加する有機ＥＬ素子と所定電圧を印加しない有機ＥＬ素子とが交互に配置される。
【００４７】
有機ＥＬ素子に印加する電圧の波形としては、時間変化しない波形やパルス状に電圧が変化する波形等を適宜選択して用いればよい。ここでは、選択した有機ＥＬ素子に６０秒間の発光と６０秒間の消灯とを交互に複数回数行わせるとともに、測定を行う。
【００４８】
次いで、得られた測定結果に基づいて、焼付きの生じやすさを判定する。図４（ｂ）は、有機ＥＬ素子ごとの発光輝度の時間変化を示すグラフである。図４（ｂ）において、横軸は有機ＥＬ素子の発光開始からの時間を示し、縦軸は発光開始時の発光輝度である初期輝度に対する発光輝度（輝度変化率）を示している。また、比較例１はＡｌｑ３からなり膜厚が１０ｎｍ程度の電子輸送層を有する有機ＥＬ素子、実施例１はＡｌｑ３からなり膜厚が２０ｎｍ程度の電子輸送層を有する有機ＥＬ素子、をそれぞれ示している。
【００４９】
図４（ｂ）に示すように、比較例１は発光直後において時間経過とともに輝度変化率が減少しており、比較例２は輝度変化率が増加している。このような有機ＥＬ素子の特性の違いは、以下の理由により有機ＥＬ装置における焼付きの一因になると考えられる。
【００５０】
前記のように長時間（例えば１００時間）の表示動作に伴う発光輝度は、有機ＥＬ素子の劣化に起因して緩やかに低下するが、短時間（例えば６０秒）の表示動作における発光輝度は、昇温によるキャリアの移動度の変化に起因して上昇する。つまり、電子（キャリア）や正孔（キャリア）の移動度は温度上昇とともに高くなるので、有機ＥＬ素子が昇温するほど有機機能層中を移動する電子や正孔の数が多くなる。有機ＥＬ素子は、電子と正孔とが結合することにより生じる励起エネルギーを光として取り出すものであるから、有機ＥＬ素子の温度が高くなるにつれてその発光輝度が高くなると考えられる。
【００５１】
有機ＥＬ素子を連続発光させると、時間経過とともに発熱量と放熱量とが釣り合うことにより、有機ＥＬ素子の温度はある程度まで上昇した後にほとんど変化しなくなる（飽和する）。温度が飽和した後に、長時間（例えば１００時間）にわたって連続発光させると、有機ＥＬ素子の劣化に伴って発光輝度が緩やかに低下する。
【００５２】
図４（ｂ）に示した実施例１は、発光直後において有機ＥＬ素子の劣化による発光輝度の低下よりも発熱による発光輝度の上昇が卓越したことにより、輝度変化率が増加したと考えられる。このような発光による熱は、発光させた有機ＥＬ素子の周辺部に伝わり、周辺部に配置された有機ＥＬ素子を加熱する。加熱された有機ＥＬ素子を発光させると、加熱されていない場合よりも発光輝度が増加すると考えられる。
【００５３】
比較例１にあっては、選択された有機ＥＬ素子の発光輝度が減少し、その周辺部に配置された有機ＥＬ素子の発光輝度が増加する。したがって、選択された有機ＥＬ素子とその周辺部に配置された有機ＥＬ素子とを一括して発光させると、その発光輝度の差が大きくなっているので焼付きとして視認されてしまう。
【００５４】
実施例１にあっては、選択された有機ＥＬ素子とその周辺部に配置された有機ＥＬ素子とで、発光輝度がともに増加する。したがって、一括して発光させた場合の発光輝度の差が比較例１よりも小さくなり、これが焼付きとして視認されにくくなる。すなわち、発光開始からの時間経過とともに輝度変化率が増加するか否かを判定することにより、有機ＥＬ装置における焼付きの生じやすさを知ることができる。
【００５５】
ところで、比較例１の有機ＥＬ装置にあっては、発光開始から輝度変化率が低下するものの、消灯後に再度発光させると輝度変化率が消灯前よりも回復（上昇）している。また、輝度変化率の単位時間当たりの減少量が、長期的な有機ＥＬ素子の劣化に伴う輝度変化率の単位時間当たりの減少量よりも格段に大きくなっている。したがって、発光直後の発光輝度の低下は、長期的な有機ＥＬ素子の劣化とは異なる現象に起因すると考えられる。
【００５６】
実施例１と比較例１とで異なる点は、電子輸送層の膜厚のみであるから、実施例１と比較例１との特性の違いは電子輸送層の膜厚に起因すると考えられる。その一因として以下のようなメカニズムが考えられる。
【００５７】
フッ化リチウム層の成分は、エージング処理の熱処理や有機ＥＬ素子の発光動作によって電子輸送層に熱拡散する。熱拡散により発光層に到達したフッ化リチウムは、発光層の成分と電荷移動錯体（分子間化合物）を形成する。これにより、電子と正孔との結合が阻害され発光層における励起エネルギーの合計が低くなることや、励起エネルギーが電荷移動錯体の分解に使われて励起エネルギーが光エネルギーに変換されなくなること、光エネルギーが電荷移動錯体の形成や分解に使われてしまうこと等により、発光輝度が低下する。実施例１では比較例１よりも電子輸送層の膜厚を厚くしているので、電子輸送層がフッ化リチウムの発光層への拡散を防止する拡散防止層として機能したと考えられる。すなわち、発光層に到達したフッ化リチウムが少なくなることにより、電荷移動錯体の形成による発光輝度の減少よりも昇温による発光輝度の増加が卓越したと考えられる。
【００５８】
図５は、Ａｌｑ３からなる電子輸送層の膜厚を異ならせた複数の有機ＥＬ装置について、焼付きの生じやすさを判定した結果と、電気特性を判定した結果と、寿命特性を判定した結果とを示す表である。焼付きの生じやすさについては、前記の判定方法により判定を行った。図５の表において、〇は焼付きを生じなかったものを示し、×は焼付きを生じたものを示している。
【００５９】
電気特性の判定は、単位輝度当りの消費電力である発光効率（ルーメン／Ｗ）に基づいて行った。具体的には、まず、比較例２の有機ＥＬ装置の発光効率を１００％として、各有機ＥＬ装置の発光効率を規格化した。電子輸送層の膜厚が増加すると発光効率は緩やかに低下するが、膜厚が臨界値を越えると発光効率が急激に低下して例えば８０％以下になる。図５の表において、○は発光効率の急激な低下が生じていないものを示し、×は急激な低下が生じたものを示している。
【００６０】
寿命特性の判定は、点灯時間に対する発光輝度の変化量に基づいて行った。具体的には、判定対象となる有機ＥＬ素子を長時間（例えば数百時間）にわたって連続点灯させるとともに、この有機ＥＬ素子の発光輝度を測定する。そして、点灯直後の発光輝度の測定値を基準として測定された発光輝度を規格化するとともに、規格化された発光輝度が所定値以下になるまでの点灯時間を寿命とする。発光輝度の所定値としては、対象となる有機ＥＬ素子を用いてデバイスを構成する場合に、デバイスに求められる特性等により求めることができる。例えば、画像表示装置の表示部に有機ＥＬ素子を適用する場合には、画像表示に必要な明るさに基づいて有機ＥＬ素子の発光輝度の最低限度を定めることができ、この最低限度を前記の所定値にすればよい。図５の表において、○は以上のような方法により求めた寿命が比較例２よりも長寿命であったものを示している。
【００６１】
図５の表に示した比較例２は電子輸送層の膜厚が５ｎｍ、比較例３は膜厚が７ｎｍ、比較例４は膜厚が１０ｎｍ、比較例５は膜厚が３０ｎｍ、比較例６は膜厚が４０ｎｍの有機ＥＬ装置のデータである。また、実施例２〜５は第１実施形態を適用した有機ＥＬ装置のデータであり、実施例２は膜厚が１２ｎｍ、実施例３は膜厚が１５ｎｍ、実施例４は膜厚が２０ｎｍ、実施例５は膜厚が２５ｎｍ、の有機ＥＬ装置のデータである。
【００６２】
図５の表に示すように、比較例２〜４の有機ＥＬ装置は、発光効率は良好であるが焼付きを生じると判定された。また、寿命特性に改善が見られなかった。
比較例５、６の有機ＥＬ装置は、焼付きは生じないが発光効率の急激な低下が生じると判定された。比較例５については寿命特性に改善が見られたが、比較例６については寿命特性に改善が見られなかった。
【００６３】
一方、実施例２〜４の有機ＥＬ装置は、焼付きを生じることがなく、しかも発光効率の急激な低下を生じることもないと判定された。また、寿命特性に改善が見られた。このように、第１実施形態の有機ＥＬ装置によれば、駆動系を複雑にしなくとも、良好な有機ＥＬ装置になる。
【００６４】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態の有機ＥＬ装置を説明する。第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、電子輸送層がシロール系化合物からなっており、電子輸送層の膜厚が１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下である点である。第２実施形態の有機ＥＬ装置も第１実施形態と同様の方法により製造されたものである。ここで言うシロール系化合物とは、シロール、シロール誘導体あるいはこれらをともに含んだ化合物である。シロール誘導体の分子構造は、以下の式（２）で表される。式（２）において、Ｒ１、Ｒ２はアリール基、アルキル基又は水素であり、Ａｒはアリール基である。
【００６５】
【化２】
2010087394.tif 000004
【００６６】
シロール系化合物の具体例としては、以下の式（３）〜（５）に示すものが挙げられる。
【００６７】
【化３】
2010087394.tif 000005
【００６８】
【化４】
2010087394.tif 000006
【００６９】
【化５】
2010087394.tif 000007
【００７０】
図６は、シロール系化合物からなる電子輸送層の膜厚を異ならせた複数の有機ＥＬ装置について、焼付きの生じやすさを判定した結果と、電気特性を判定した結果と、寿命特性を判定した結果とを示す表である。焼付きの生じやすさ、電気特性、及び寿命特性については、第１実施形態と同様の判定方法により判定を行った。
【００７１】
図６の表に示した比較例７は電子輸送層の膜厚が５ｎｍ、比較例８は膜厚が７ｎｍ、比較例９は膜厚が５０ｎｍ、の有機ＥＬ装置のデータである。また、実施例６〜１１は第２実施形態を適用した有機ＥＬ装置のデータであり、実施例６は膜厚が１０ｎｍ、実施例７は膜厚が１２ｎｍ、実施例８は膜厚が１５ｎｍ、実施例９は膜厚が２０ｎｍ、実施例１０は膜厚が３０ｎｍ、実施例１１は膜厚が４０ｎｍ、の有機ＥＬ装置のデータである。
【００７２】
図６の表に示すように、比較例７、８の有機ＥＬ装置は、発光効率は良好であるが焼付きを生じると判定された。また、寿命特性に改善が見られなかった。
比較例９の有機ＥＬ装置は、焼付きは生じないが発光効率の急激な低下が生じたと判定された。また、寿命特性に改善が見られなかった。
【００７３】
一方、実施例５〜１１の有機ＥＬ装置は、焼付きを生じることがなく、しかも発光効率の急激な低下を生じることもないと判定された。また、寿命特性に改善が見られた。このように、第２実施形態の有機ＥＬ装置によれば、駆動系を複雑にしなくとも、良好な有機ＥＬ装置になる。
［第３実施形態］
次に、第３実施形態の有機ＥＬ装置を説明する。第３実施形態が第１、２実施形態と異なる点は、電子輸送層がシロール系化合物からなる第１電子輸送層と、Ａｌｑ３からなる第２電子輸送層からなっている点である。
【００７４】
第１電子輸送層は、陰極のフッ化リチウム層と当接して設けられており、第２電子輸送層は第３発光層と当接して設けられている。電子輸送層の膜厚、すなわち第１電子輸送層の膜厚と第２電子輸送層の膜厚との総計は、１２ｎｍ以上５０ｎｍ以下になっている。また、第２電子輸送層の膜厚は、５ｎｍ以上１０ｎｍ以下の範囲から選択されている。
第３実施形態の有機ＥＬ装置も第１実施形態と同様の方法で製造されている。
【００７５】
図７は、シロール系化合物からなる第１電子輸送層とＡｌｑ３からなる第２電子輸送層の膜厚を異ならせた複数の有機ＥＬ装置について、焼付きの生じやすさを判定した結果と、電気特性を判定した結果と、寿命特性を判定した結果とを示す表である。焼付きの生じやすさ、電気特性、寿命特性については、第１実施形態と同様の判定方法により判定を行った。また、図７の表において、◎は、寿命特性に格段の改善が見られたものを示している。
【００７６】
比較例１０は第１電子輸送層の膜厚が５ｎｍで第２電子輸送層の膜厚が５ｎｍ、
比較例１１は第１電子輸送層の膜厚が５０ｎｍで第２電子輸送層の膜厚が１０ｎｍ、の有機ＥＬ装置のデータである。
実施例１２〜１９は第３実施形態を適用した有機ＥＬ装置のデータであり、
実施例１２は第１電子輸送層の膜厚が７ｎｍで第２電子輸送層の膜厚が５ｎｍ、
実施例１３は第１電子輸送層の膜厚が１０ｎｍで第２電子輸送層の膜厚が５ｎｍ、
実施例１４は第１電子輸送層の膜厚が５ｎｍで第２電子輸送層の膜厚が１０ｎｍ、
実施例１５は第１電子輸送層の膜厚が７ｎｍで第２電子輸送層の膜厚が１０ｎｍ、
実施例１６は第１電子輸送層の膜厚が１０ｎｍで第２電子輸送層の膜厚が１０ｎｍ、
実施例１７は第１電子輸送層の膜厚が２０ｎｍで第２電子輸送層の膜厚が１０ｎｍ、
実施例１８は第１電子輸送層の膜厚が３０ｎｍで第２電子輸送層の膜厚が１０ｎｍ、
実施例１９は第１電子輸送層の膜厚が４０ｎｍで第２電子輸送層の膜厚が１０ｎｍ、
の有機ＥＬ装置のデータである。
【００７７】
図７の表に示すように、比較例１０の有機ＥＬ装置は、発光効率は良好であるが焼付きを生じると判定された。また、寿命特性に改善が見られなかった。
比較例１１の有機ＥＬ装置は、焼付きは生じないが発光効率の急激な低下が生じたと判定された。また、寿命特性に改善が見られた。
【００７８】
一方、実施例１２〜１９の有機ＥＬ装置は、焼付きを生じることがなく、しかも発光効率の急激な低下を生じることもないと判定された。また、寿命特性に格段の改善が見られた。これは、第２電子輸送層がホールブロッキング層として機能し、正孔による第１電子輸送層の劣化が防止されたためと考えられる。このように、第３実施形態の有機ＥＬ装置によれば、駆動系を複雑にしなくとも、良好な有機ＥＬ装置になる。
【００７９】
以上のように本発明の有機ＥＬ装置にあっては、シンプルな構成でありながら、焼付きが防止されるとともに電気特性が確保されている。したがって、本発明の有機ＥＬ装置を適用することにより、良好なデバイスを構成することが可能になる。適用可能なデバイスとしては、例えば、携帯電話やＰＤＡ等のモバイル機器、カーナビゲーションシステムやインストルメントパネル等の車載機器、テレビやパーソナルコンピュータのディスプレイ等の表示機器等が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】（ａ）は第１実施形態の平面構成図、（ｂ）は画素の平面構成図である。
【図２】（ａ）は図１（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｂ）は要部拡大図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、有機ＥＬ装置の製造方法を示す工程図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、焼付きの生じやすさの判定方法を示す説明図である。
【図５】複数の有機ＥＬ装置の、焼付きの生じやすさ及び電気特性を示す表である。
【図６】複数の有機ＥＬ装置の、焼付きの生じやすさ及び電気特性を示す表である。
【図７】複数の有機ＥＬ装置の、焼付きの生じやすさ及び電気特性を示す表である。
【符号の説明】
【００８１】
１・・・有機ＥＬ装置、２０・・・有機ＥＬ素子、２１・・・陽極、２２・・・陰極、２２１・・・フッ化リチウム層、２３３・・・第１発光層（有機発光層）、２３５・・・第２発光層（有機発光層）、２３６・・・第３発光層（有機発光層）、２３７・・・電子輸送層
【図１】
2010087394.tif 000008
【図２】
2010087394.tif 000009
【図３】
2010087394.tif 000010
【図４】
2010087394.tif 000011
【図５】
2010087394.tif 000012
【図６】
2010087394.tif 000013
【図７】
2010087394.tif 000014