(57)【要約】【課題】  有機ＥＬ素子内部における発光素子の内部における電荷及び不純物イオンの蓄積や不純物イオンにより発生する内部電界が緩和され、実効的な発光時間を短くすることなく表示を行うことが可能となる。【解決手段】  対向する陽極２３と陰極５０との間に、少なくとも発光層６０を備えた有機ＥＬ装置であって、陽極と発光層との間に陽極バッファ層７０を備え、そして陰極と発光層との間に陰極バッファ層５２を備えており、極性の異なる電圧が交互に印加された場合の順バイアス、逆バイアスいずれにおいても常に発光が得られる。陽極バッファ層及び陰極バッファ層は、エチレンジオキシチオフェンを含む高分子化合物であることが望ましい。【選択図】        図５
2006179748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する陽極と陰極との間に、少なくとも発光層を備えた有機ＥＬ装置であって、
前記陽極と前記発光層との間に陽極バッファ層と、
前記陰極と前記発光層との間に陰極バッファ層と、
極性の異なる順バイアス電圧と逆バイアス電圧が前記陽極と前記陰極とに交互に印加される駆動手段と、を備え、
前記陽極バッファ層及び前記陰極バッファ層が導電性材料からなることを特徴とする有機ＥＬ装置。
【請求項２】
前記陽極バッファ層及び前記陰極バッファ層が導電性高分子からなることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置。
【請求項３】
前記陽極バッファ層及び前記陰極バッファ層が、エチレンジオキシチオフェンを含む高分子化合物からなることを特徴とする請求項１ないし請求項２のいずれかに記載の有機ＥＬ装置。
【請求項４】
前記陽極バッファ層及び前記陰極バッファ層がＰＥＤＯＴ／ＰＳＳからなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の有機ＥＬ装置。
【請求項５】
前記陽極バッファ層及び前記陰極バッファ層のシート抵抗値が１００Ωｃｍよりも小さいことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の有機ＥＬ装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の有機ＥＬ装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ装置の構造と駆動方法および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、有機ＥＬ装置を構成する発光素子は、陽極と陰極との間に有機発光性材料を薄膜形成した構造となっている。そして、両電極から注入された電子と正孔とが発光層内で再結合し、励起したエネルギーが発光として放出される機構となっている。
【０００３】
このような発光素子において、通常、有機化合物層は1μmを下回るほどの薄膜で形成される。また、発光素子は、有機化合物層そのものが光を放出する自発光型の素子であるため、従来の液晶ディスプレイに用いられているようなバックライトも必要ない。したがって、発光素子は極めて薄型軽量に作製できることが大きな利点である。有機化合物層の厚みを100nm程度の均一な超薄膜とし、また、有機化合物層に対するキャリア注入障壁を小さくするような電極材料を選択し、さらにはヘテロ構造（積層構造）を導入することによって、5.5Vで100cd/m2の十分な輝度が達成されたという報告がある（非特許文献１）。
【０００４】
ところで、発光素子の発光特性は、外部環境に影響されるほか、発光層を構成する分子や、発光層中に存在する微量の不純物にも影響される。例えば、常に一定方向のバイアスが印加される直流駆動を用いる場合には、不純物イオンが素子内部を拡散し、特定の部分に蓄積される。これら蓄積された不純物イオンが、電極から注入された正孔または電子をトラップし、発光寿命および輝度が低下するといった問題が生じていた。
【０００５】
また、発光時に印加した順バイアスで生じる電界によって、発光層中に存在するイオン性不純物が配向分極やイオン分極を起すことがある。これら配向分極およびイオン分極が発生した発光層の内部電界は、発光に要する順バイアスで生じる電界とは逆の方向であるため、発光時に印加した電圧が、有効に寄与することができなくなる。このようなメカニズムにより、発光素子の発光特性が劣化する。
【０００６】
不純物の要因として、例えばＩＴＯを構成するインジウムからなるイオンがあげられる。また、ヘテロ構造を有する発光素子においては、発光層に隣接する機能層と発光層とが、相互拡散により不純物ドーピングされている場合がある。また、発光層にＬｉＦやＣａ等からなる電極（陰極）が隣接している場合においても前記電極からの不純物イオンがドーピングされている場合がある。この他にも、発光層や機能層に使用する有機化合物の精製が不十分な場合には、合成時に使用した材料が残留し、不純物となっている場合がある。
【０００７】
さらには、このような発光素子において、常に一定方向のバイアスが印加される直流駆動を用いる場合には、素子内部に電荷が蓄積されるため、発光寿命および輝度が低下するといった問題が生じる。
【０００８】
これに関して、例えば特開９−２９３５８８号公報（特許文献１）、特開２００４−１１４５０６号公報（特許文献２）等に開示されているように、発光時に発光素子に印加される駆動電圧、すなわち順バイアスと、この電圧に対して逆極性となる逆バイアスとを交互に印加する交流駆動を用いた報告がなされている。
【０００９】
これは、交流駆動によって有機化合物層に極性の異なる電圧が交互に印加されることにより、素子の内部における電荷及び不純物イオンの蓄積や、不純物イオンにより発生した内部電界が緩和されるために、発光寿命および輝度の低下を抑えることができるというものである。
【非特許文献１】Appl. Phys. Lett., 51, 913 (1987).
【特許文献１】特開９−２９３５８８号公報
【特許文献２】特開２００４−１１４５０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、交流駆動により発光素子を駆動する場合において、発光素子は通常、陽極、発光層、および陰極からなる積層構造を有しているため、陽極側から正の電圧が印加され、陰極側に負の電圧が印加されたとき、すなわち順バイアスが印加された時にのみ発光が得られる。つまり、交流駆動を用いて逆バイアスが印加されたときには、発光素子は発光しないことになる。
【００１１】
このように実効的な発光時間が短くなると表示が暗くなるという問題が生じていた。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明は、陽極と発光層との間に陽極バッファ層、陰極と発光層との間に陰極バッファ層、極性の異なる順バイアス電圧と逆バイアス電圧が前記陽極と前記陰極とに交互に印加される駆動手段を備え、前記陽極バッファ層及び陰極バッファ層は導電性材料からなることを特徴とする。
【００１３】
前記導電性材料は、導電性高分子からなることが望ましい。
また、前記導電性材料は、エチレンジオキシチオフェンを含む高分子化合物からなることが望ましい。
なお、前記導電性材料は、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳであってもよい。
【００１４】
本明細書で示すシート抵抗値とは、薄膜の膜厚方向に対して垂直方向における比抵抗値のことである。前記陽極バッファ層及び陰極バッファ層のシート抵抗値が１００Ωｃｍよりも小さく、特に０.１Ωｃｍより小さいことが望ましい。
この値よりもシート抵抗値が大きい場合、電荷の注入が困難となり発光特性が低下する。
【００１５】
また、前記順バイアスと前記逆バイアスが一定時間毎に交互に印加される駆動方法により、前記有機ＥＬ装置を駆動させることが望ましい。
この駆動方法を採用することで、発光素子の内部における電荷及び不純物イオンの蓄積や不純物イオンにより発生する内部電界が緩和されるために、発光寿命および輝度の低下を抑えることができるというものである。
【００１６】
以上の様にして、極性の異なる電圧が交互に印加された場合の順バイアス、逆バイアスいずれにおいても常に発光が得られているために、実効的な発光時間を短くすることなく表示を行うことが可能となる。よって、表示が暗くなるといった問題を解決することができる。
【００１７】
一方、本発明の電子機器は、上述した有機ＥＬ装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、良好な表示特性を有する電子機器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】
【００１８】
以下、本発明を詳しく説明する。なお、この実施の形態は、本発明の一部の態様を示すものであり、本発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下に示す各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材ごとに縮尺を異ならせてある。
【００１９】
［有機ＥＬ装置］
まず、本発明の有機ＥＬ装置の一実施形態を説明する。
【００２０】
（等価回路）
図１は、本実施形態の有機ＥＬ装置の配線構造を示す模式図であり、図１において符号１は有機ＥＬ装置である。この有機ＥＬ装置１は、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリクス方式のもので、複数の走査線１０１と、各走査線１０１に対して直角に交差する方向に延びる複数の信号線１０２と、各信号線１０２に並列に延びる複数の電源線１０３とからなる配線構成を有し、走査線１０１と信号線１０２との各交点付近に画素領域Ｘを形成したものである。信号線１０２には、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を備えるデータ線駆動回路１００が接続されている。また、走査線１０１には、シフトレジスタ及びレベルシフタを備える走査線駆動回路８０が接続されている。
【００２１】
さらに、画素領域Ｘ各々には、走査線１０１を介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング用ＴＦＴ１１２と、このスイッチング用ＴＦＴ１１２を介して信号線１０２から供給される画素信号を保持する保持容量１１３と、該保持容量１１３によって保持された画素信号がゲート電極に供給される駆動用ＴＦＴ１２３と、この駆動用ＴＦＴ１２３を介して電源線１０３に電気的に接続したときに該電源線１０３から駆動電流が流れ込む画素電極（電極）２３と、この画素電極２３と共通陰極（電極）５０との間に挟み込まれた機能層１１０とが設けられている。このような画素電極２３と共通陰極５０と機能層１１０とにより、発光素子、すなわち有機ＥＬ素子が構成されている。
【００２２】
このような構成の有機ＥＬ装置１によれば、走査線１０１が駆動されてスイッチング用ＴＦＴ１１２がオン状態になると、そのときの信号線１０２の電位が保持容量１１３に保持され、該保持容量１１３の状態に応じて、駆動用ＴＦＴ１２３のオン・オフ状態が決まる。そして、駆動用ＴＦＴ１２３のチャネルを介して電源線１０３から画素電極２３に電流が流れ、さらに機能層１１０を介して共通陰極５０に電流が流れる。すると、機能層１１０は、これを流れる電流量に応じて発光する。
【００２３】
次に、本実施形態の有機ＥＬ装置１の具体的な態様を、図２〜５を参照して説明する。なお、図２は有機ＥＬ装置１の構成を模式的に示す平面図である。
【００２４】
（平面構成）
図２に示すように本実施形態の有機ＥＬ装置１は、光透過性と電気絶縁性とを備える基板２０と、スイッチング用ＴＦＴ（図示せず）に接続された画素電極が基板２０上にマトリックス状に配置されてなる画素電極域（図示せず）と、画素電極域の周囲に配置されるとともに各画素電極に接続される電源線と、少なくとも画素電極域上に位置する平面視ほぼ矩形の画素部３（図２中一点鎖線枠内）とを備えて構成されている。なお、本実施形態において画素部３は、中央部分の実表示領域４（図中二点鎖線枠内）と、実表示領域４の周囲に配置されたダミー領域５（一点鎖線および二点鎖線の間の領域）とに区画されている。
【００２５】
実表示領域４には、それぞれ画素電極を有する発光素子Ｒ、Ｇ、ＢがＡ−Ｂ方向およびＣ−Ｄ方向に規則的に配置されている。
また、実表示領域４の図２中両側には、走査線駆動回路８０、８０が配置されている。この走査線駆動回路８０、８０は、ダミー領域５の下層側に位置して設けられている。
【００２６】
また、実表示領域４の図２中上方側には検査回路９０が配置されており、この検査回路９０はダミー領域５の下層側に配置されて設けられている。この検査回路９０は、有機ＥＬ装置１の作動状況を検査するための回路であって、例えば検査結果を外部に出力する検査情報出力手段（図示せず）を備え、製造途中や出荷時における表示装置の品質、欠陥の検査を行うことができるように構成されている。
【００２７】
走査線駆動回路８０および検査回路９０の駆動電圧は、所定の電源部から駆動電圧導通部３１０（図３参照）および駆動電圧導通部３４０（図４参照）を介して印加されている。また、これら走査線駆動回路８０および検査回路９０への駆動制御信号および駆動電圧は、この有機ＥＬ装置１の作動制御を司る所定のメインドライバなどから駆動制御信号導通部３２０（図３参照）および駆動電圧導通部３５０（図４参照）を介して送信および印加されるようになっている。なお、この場合の駆動制御信号とは、走査線駆動回路８０および検査回路９０が信号を出力する際の制御に関連するメインドライバなどからの指令信号である。
【００２８】
（断面構成）
図３は図２のＡ−Ｂ線に沿う断面図、図４は図２のＣ−Ｄ線に沿う断面図、図６は図３の要部拡大断面図である。図５は図６の素子部分を簡略化したものである。図３、図４に示すように、有機ＥＬ装置１は、基板２０と封止基板３０とが封止樹脂４０を介して貼り合わされてなるものである。基板２０、封止基板３０および封止樹脂４０で囲まれた領域においては、封止基板３０の内面に水分や酸素を吸収するゲッター剤４５が貼着されている。また、その空間部は窒素ガスが充填されて窒素ガス充填層４６となっている。このような構成のもとに、有機ＥＬ装置１内部に水分や酸素が浸透するのが抑制され、これにより有機ＥＬ装置１はその長寿命化が図られたものとなっている。
【００２９】
基板２０としては、いわゆるトップエミッション型の有機ＥＬ装置の場合、この基板２０の対向側である封止基板３０側から発光光を取り出す構成であるので、透明基板及び不透明基板のいずれも用いることができる。不透明基板としては、例えば、アルミナ等のセラミック、ステンレススチール等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したものの他に、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などが挙げられる。
また、いわゆるボトムエミッション型の有機ＥＬ装置の場合には、基板２０側から発光光を取り出す構成であるので、基板２０としては、透明あるいは半透明のものが採用される。例えば、ガラス、石英、樹脂（プラスチック、プラスチックフィルム）等が挙げられ、特にガラス基板が好適に用いられる。なお、本実施形態では、基板２０側から発光光を取り出すボトムエミッション型とし、よって基板２０としては透明あるいは半透明のものを用いるようにする。
【００３０】
封止基板３０としては、例えば電気絶縁性を有する板状部材を採用することができる。また、封止樹脂４０は、例えば熱硬化樹脂あるいは紫外線硬化樹脂からなるものであり、特に熱硬化樹脂の一種であるエポキシ樹脂よりなっているのが好ましい。
【００３１】
また、図５に示すように、基板２０上には、画素電極２３を駆動するための駆動用ＴＦＴ１２３などを含む回路部１１が設けられている。この回路部１１は基板２０上に形成されたものである。すなわち、基板２０の表面にはＳｉＯ2を主体とする下地保護層２８１が下地として形成され、その上にはシリコン層２４１が形成されている。このシリコン層２４１の表面には、ＳｉＯ2および／またはＳｉＮを主体とするゲート絶縁層２８２が形成されている。
【００３２】
また、前記シリコン層２４１のうち、ゲート絶縁層２８２を挟んでゲート電極２４２と重なる領域がチャネル領域２４１ａとされている。なお、このゲート電極２４２は、図示しない走査線１０１の一部である。一方、シリコン層２４１を覆い、ゲート電極２４２を形成したゲート絶縁層２８２の表面には、ＳｉＯ2を主体とする第１層間絶縁層２８３が形成されている。
【００３３】
また、シリコン層２４１のうち、チャネル領域２４１ａのソース側には、低濃度ソース領域２４１ｂおよび高濃度ソース領域２４１Ｓが設けられる一方、チャネル領域２４１ａのドレイン側には低濃度ドレイン領域２４１ｃおよび高濃度ドレイン領域２４１Ｄが設けられて、いわゆるＬＤＤ（Light Doped Drain ）構造となっている。これらのうち、高濃度ソース領域２４１Ｓは、ゲート絶縁層２８２と第１層間絶縁層２８３とにわたって開孔するコンタクトホール２４３ａを介して、ソース電極２４３に接続されている。このソース電極２４３は、前述した電源線１０３（図１参照、図６においてはソース電極２４３の位置に紙面垂直方向に延在する）の一部として構成されている。一方、高濃度ドレイン領域２４１Ｄは、ゲート絶縁層２８２と第１層間絶縁層２８３とにわたって開孔するコンタクトホール２４４ａを介して、ソース電極２４３と同一層からなるドレイン電極２４４に接続されている。
【００３４】
ソース電極２４３およびドレイン電極２４４が形成された第１層間絶縁層２８３の上層は、例えばアクリル系の樹脂成分を主体とする第２層間絶縁層２８４によって覆われている。この第２層間絶縁層２８４は、アクリル系の絶縁膜以外の材料、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯ2などを用いることもできる。そして、ＩＴＯからなる画素電極２３が、この第２層間絶縁層２８４の表面上に形成されるとともに、該第２層間絶縁層２８４に設けられたコンタクトホール２３ａを介してドレイン電極２４４に接続されている。すなわち、画素電極２３は、ドレイン電極２４４を介して、シリコン層２４１の高濃度ドレイン領域２４１Ｄに接続されている。
以上に説明した基板２０から第２層間絶縁層２８４までの層が、回路部１１を構成するものとなっている。
【００３５】
なお、走査線駆動回路８０および検査回路９０（図２参照）に含まれるＴＦＴ（駆動回路用ＴＦＴ）、すなわち、例えばこれらの駆動回路のうち、シフトレジスタに含まれるインバータを構成するＮチャネル型又はＰチャネル型のＴＦＴは、画素電極２３と接続されていない点を除いて前記駆動用ＴＦＴ１２３と同様の構造とされている。
【００３６】
画素電極２３が形成された第２層間絶縁層２８４の表面は、画素電極２３と、例えばＳｉＯ2などの親液性材料を主体とする親液性制御層２５と、アクリル樹脂やポリイミド樹脂などからなる有機バンク層２２１とによって覆われている。なお、本実施形態における親液性制御層２５の「親液性」とは、少なくとも有機バンク層２２１を構成するアクリル樹脂やポリイミド樹脂などの材料と比べて親液性が高いことを意味するものとする。そして、親液性制御層２５に設けられた開口部２５ａおよび有機バンク層２２１に設けられた開口部２２１ａの開口内部が、画素領域を構成している。なお、各色表示領域（画素領域）の境界には、金属クロムをスパッタリングなどにて成膜した図示略のＢＭ（ブラックマトリクス）が、有機バンク層２２１と親液性制御層２５との間に位置して形成されている。
【００３７】
（発光素子）
そして、各画素領域における画素電極２３の上方には、発光素子（有機ＥＬ素子）Ｒ、Ｇ、Ｂが設けられている。発光素子Ｒ、Ｇ、Ｂは、陽極として機能する画素電極２３と、陽極バッファ層７０と、有機ＥＬ物質からなる発光層６０（６０Ｒ、６０Ｇ、６０Ｂ）と、陰極バッファ層５２共通陰極５０とが順に形成されたことによって構成されている。そして、このような構成のもとに発光素子Ｒ、Ｇ、Ｂは、正バイアス印加時には、陽極バッファ層７０から注入された正孔と、陰極バッファ層５２から注入された電子とが発光層６０で結合することにより、赤色、緑色あるいは青色の発光をなすようになっている。また、逆バイアス印加時には、陽極バッファ層７０から注入された電子と、陰極バッファ層５２から注入された正孔とが発光層６０で結合することにより、赤色、緑色あるいは青色の発光をなすようになっている。
【００３８】
陽極として機能する画素電極２３は、本例ではボトムエミッション型であることから透明導電材料によって形成されている。透明導電材料としてはＩＴＯが好適とされるが、これ以外にも、例えば酸化インジウム・酸化亜鉛系アモルファス透明導電膜（Indium Zinc Oxide ：ＩＺＯ／アイ・ゼット・オー）（登録商標））（出光興産社製）等を用いることができる。なお、本実施形態ではＩＴＯを用いるものとする。また、トップエミッション型である場合には、特に光透過性を備えた材料を採用する必要はなく、例えばＩＴＯの下層側にＡｌ等を設けて反射層として用いることもできる。
【００３９】
陽極バッファ層７０の形成材料としては、特に３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）の分散液、すなわち、分散媒としてのポリスチレンスルフォン酸に３，４−ポリエチレンジオキシチオフェンを分散させ、さらにこれを水やイソプロピルアルコール等の極性溶媒に溶解させたものが好適に用いられる。
【００４０】
陽極バッファ層７０のシート抵抗値は１００Ωｃｍよりも小さいことが望ましく、本実施形態では０．１Ωｃｍ以下のものが好適に用いられる。
【００４１】
発光層６０を形成するための材料としては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の発光材料が用いられる。また、本実施形態では、フルカラー表示を行うべく、その発光波長帯域が光の三原色にそれぞれ対応して形成されている。すなわち、発光波長帯域が赤色に対応した発光層６０Ｒ、緑色に対応した発光層６０Ｇ、青色に対応した発光層６０Ｂの三つの発光層により、１画素が構成され、これらが階調して発光することにより、有機ＥＬ装置１が全体としてフルカラー表示をなすようになっている。
【００４２】
発光層６０の形成材料として具体的には、（ポリ）フルオレン誘導体（ＰＦ）、（ポリ）パラフェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ）、ポリフェニレン誘導体（ＰＰ）、ポリパラフェニレン誘導体（ＰＰＰ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）などのポリシラン系などが好適に用いられる。また、これらの高分子材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素などの高分子系材料や、ルブレン、ペリレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン６、キナクリドン等の低分子材料をドープして用いることもできる。
なお、「高分子」とは、分子量が数百程度の所謂「低分子」よりも分子量の大きい重合体を意味し、上述の高分子材料には、一般に高分子と呼ばれる分子量１００００以上の重合体の他に、分子量が１００００以下のオリゴマーと呼ばれる低重合体が含まれる。
【００４３】
なお、本実施形態では、赤色の発光層６０Ｒの形成材料としてＭＥＨＰＰＶ（ポリ（３−メトキシ  ６−（３−エチルヘキシル）パラフェニレンビニレン）を、緑色の発光層６０Ｒの形成材料としてポリジオクチルフルオレンとＦ８ＢＴ（ジオクチルフルオレンとベンゾチアジアゾールの交互共重合体）の混合溶液を、青色の発光層６０Ｒの形成材料としてポリジオクチルフルオレンを用いている。また、これら各発光層６０については、特にその厚さについては制限がなく、また各色毎に好ましい厚さも変わるものの、例えば青色発光層６０Ｂの厚さとしては、６０〜７０ｎｍ程度とするのが好ましい。
【００４４】
陰極バッファ層５２の構成材料としては、陽極バッファ層７０と同様、特に３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）の分散液、すなわち、分散媒としてのポリスチレンスルフォン酸に３，４−ポリエチレンジオキシチオフェンを分散させ、さらにこれを水やイソプロピルアルコール等の極性溶媒に溶解させたものが好適に用いられる。
【００４５】
陰極バッファ層５２のシート抵抗値は１００Ωｃｍよりも小さいことが望ましく、本実施形態では０．１Ωｃｍ以下のものが好適に用いられる。
【００４６】
共通陰極５０は、図２ないし図４に示すように、実表示領域４およびダミー領域５の総面積より広い面積を備え、それぞれを覆うように形成されたものである。
共通陰極５０は化学的に安定な導電性材料であれば特に限定されることなく、任意のもの、例えば金属や合金などが使用可能であり、具体的にはＡｌ（アルミニウム）が好適に用いられる。この共通陰極５０の厚さとしては、１００ｎｍ〜５００ｎｍ程度とするのが好ましく、特に２００ｎｍ程度とするのが好ましい。１００ｎｍ未満では保護機能が十分に得られないおそれがあり、また５００ｎｍを越えると製造時における熱的負荷が高くなり、発光層６０に劣化や変質等の悪影響を及ぼすおそれがあるからである。なお、本実施形態ではＡｕによって陰極５０を形成している。また、特にトップエミッション型の有機ＥＬ装置とする場合には、十分に薄い陰極５０を形成してこれに透光性を持たせることが可能であり、あるいは透光性を有するＩＴＯ等の導電性材料を用いて陰極５０を形成することも可能である。
【００４７】
このような構成からなる有機ＥＬ装置１にあっては、陽極バッファ層及び陰極バッファ層によって、極性の異なる電圧が交互に印加された場合のいずれにおいても常に発光が得られる。したがって、発光素子の内部における電荷及び不純物イオンの蓄積や不純物イオンにより発生する内部電界が緩和され、実効的な発光時間を短くすることなく表示を行うことが可能となる。
【００４８】
［有機ＥＬ装置の製造方法］
次に、本実施形態に係る有機ＥＬ装置１の製造方法の一例を、図６および図７を参照して説明する。なお、図６および図７に示す各断面図は、図２中のＡ−Ｂ線の断面図に対応しており、各製造工程順に示している。
まず、図６（ａ）に示すように、基板２０上の回路部１１の表面に、画素電極２３を形成する。具体的には、まず基板２０の全面を覆うように、ＩＴＯ等の導電材料からなる導電膜を形成する。その際、第２層間絶縁層２８４のコンタクトホール２３ａの内部に導電材料を充填してコンタクトを形成する。そして、この導電膜をパターニングすることにより画素電極２３を形成するとともに、コンタクトを介して駆動用ＴＦＴ１２３のドレイン電極２４４に導通させる。これと同時に、ダミー領域のダミーパターン２６も形成する。なお図３および図４では、画素電極２３およびダミーパターン２６を総称して画素電極２３としている。
【００４９】
なおダミーパターン２６は、実表示領域に形成されている画素電極２３と同様に島状に形成されているが、第２層間絶縁層２８４を介して下層のメタル配線へ接続しない構成とされている。もちろん、表示領域に形成されている画素電極２３とは異なる形状であってもよい。なお、この場合、ダミーパターン２６は少なくとも前記駆動電圧導通部３１０（３４０）の上方に位置するものも含むものとする。
【００５０】
次いで、図６（ｂ）に示すように、画素電極２３、ダミーパターン２６上、および第２層間絶縁層２８４上に、絶縁層である親液性制御層２５を形成する。なお、画素電極２３においては一部が開口する態様にて親液性制御層２５を形成し、開口部２５ａ（図３も参照）において画素電極２３からの正孔移動が可能とされている。続いて、親液性制御層２５において、異なる２つの画素電極２３の間に位置して形成された凹状部に、ＢＭ（図示せず）を形成する。具体的には、親液性制御層２５の前記凹状部に対して、金属クロムを用いスパッタリング法にて成膜する。
【００５１】
次いで、図６（ｃ）に示すように、親液性制御層２５の所定位置、詳しくは前記ＢＭを覆うように有機バンク層２２１を形成する。具体的な有機バンク層２２１の形成方法としては、例えばアクリル樹脂やポリイミド樹脂などのレジストを溶媒に溶解したものを、スピンコート法、ディップコート法などの各種塗布法により塗布して有機質層を形成する。なお、有機質層の構成材料は、後述するインクの溶媒に溶解せず、しかもエッチングなどによってパターニングし易いものであればどのようなものでもよい。
続いて、有機質層をフォトリソグラフィ技術、エッチング技術を用いてパターニングし、有機質層にバンク開口部２２１ａを形成することにより、開口部２２１ａに壁面を有した有機バンク層２２１を形成する。なお、この場合、有機バンク層２２１は、少なくとも前記駆動制御信号導通部３２０の上方に位置するものを含むものとする。
【００５２】
次いで、有機バンク層２２１の表面に、親液性を示す領域と、撥液性を示す領域とを形成する。本実施形態においては、プラズマ処理によって各領域を形成するものする。そのプラズマ処理は、予備加熱工程と、有機バンク層２２１の上面および開口部２２１ａの壁面ならびに画素電極２３の電極面２３ｃおよび親液性制御層２５の上面をそれぞれ親液性にする親インク化工程と、有機バンク層の上面および開口部の壁面を撥液性にする撥インク化工程と、冷却工程とによって構成される。
【００５３】
すなわち、基材（バンクなどを含む基板２０）を所定温度、例えば７０〜８０℃程度に加熱し、次いで親インク化工程として大気圧下で酸素を反応ガスとするプラズマ処理（Ｏ2プラズマ処理）を行う。次いで、撥インク化工程として大気圧下で４フッ化メタンを反応ガスとするプラズマ処理（ＣＦ4プラズマ処理）を行い、その後、プラズマ処理のために加熱された基材を室温まで冷却することで、親液性および撥液性が所定箇所に付与されることとなる。
【００５４】
なお、このＣＦ4プラズマ処理においては、画素電極２３の電極面２３ｃおよび親液性制御層２５についても多少の影響を受けるが、画素電極２３の材料であるＩＴＯおよび親液性制御層２５の構成材料であるＳｉＯ2、ＴｉＯ2などはフッ素に対する親和性に乏しいため、親インク化工程で付与された水酸基がフッ素基で置換されることがなく、親液性が保たれる。
【００５５】
次いで陽極バッファ層形成工程によって陽極バッファ層７０を形成する。この陽極バッファ層形成工程では、液滴吐出法として、特にインクジェット法が好適に採用される。すなわち、このインクジェット法により、陽極バッファ層形成材料を電極面２３ｃ上に選択的に配し、これを塗布する。その後、乾燥処理および熱処理を行い、電極２３上に陽極バッファ層７０を形成する。陽極バッファ層７０の形成材料としては、前記のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを水やイソプロピルアルコールなどの極性溶媒に溶解させたものが用いられる。
【００５６】
ここで、このインクジェット法による陽極バッファ層７０の形成にあたっては、まず、インクジェットヘッド（図示略）に陽極バッファ層形成材料を充填し、インクジェットヘッドと基材（基板２０）とを相対移動させながら、インクジェットヘッドの吐出ノズルを親液性制御層２５に形成された前記開口部２５ａ内に位置する電極面２３ｃに対向させる。そして、１滴当たりの液量が制御された液滴を吐出ノズルから電極面２３ｃに吐出する。次に、吐出後の液滴を乾燥処理し、正孔注入層材料に含まれる分散媒や溶媒を蒸発させることにより、陽極バッファ層７０を形成する。
【００５７】
このとき、吐出ノズルから吐出された液滴は、親液性処理がなされた電極面２３ｃ上にて広がり、親液性制御層２５の開口部２５ａ内に満たされる。その一方で、撥インク処理された有機バンク層２２１の上面では、液滴がはじかれて付着しない。したがって、液滴が所定の吐出位置からずれて、液滴の一部が有機バンク層２２１の表面にかかったとしても、該表面が液滴で濡れることがなく、弾かれた液滴が親液性制御層２５の開口部２５ａ内に引き込まれる。焼成温度としては１００℃〜２００℃の範囲とするのが好ましく、特に１２０℃程度とするのが好ましい。１００℃未満では、形成材料が十分に硬化せず、その上に発光層の形成材料が設けられると、形成材料どうしが混ざり合ってしまうおそれがあるからである。また、含有する溶媒が完全に除去できないおそれもある。一方、２００℃を越えると、形成材料が熱により変質し劣化してしまうおそれがあるからである。
なお、この陽極バッファ層形成工程以降では、各種の形成材料や形成した要素の酸化・吸湿を防止すべく、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気などの不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。
【００５８】
次いで、図７（ｄ）に示すように、発光層形成工程による発光層６０の形成を行う。この発光層形成工程では、前記の陽極バッファ層７０の形成と同様に、液滴吐出法であるインクジェット法が好適に採用される。すなわち、インクジェット法により、発光層形成材料を陽極バッファ層７０上に吐出し、その後、乾燥処理および熱処理を行うことにより、有機バンク層２２１に形成された開口部２２１ａ内に発光層６０を形成する。この発光層６０の形成は、その色毎に行う。なお、インクジェット法（液滴吐出法）を用いることにより、発光層６０の形成材料を、所定位置、すなわち画素領域のみに選択的に配置することが可能であり、また個々の位置において吐出量を変えることも可能である。また、前記発光層形成工程では、陽極バッファ層７０の再溶解を防止するため、発光層形成材料に用いる溶媒として、正孔注入層７０に対して不溶な無極性溶媒を用いる。
【００５９】
次いで、図７（ｅ）に示すように、陰極バッファ層５２を形成する。陰極バッファ層５２の形成工程では、まず発光層６０および有機バンク層２２１を覆うように陰極バッファ層５２を形成する。陰極バッファ層５２の形成は、陰極バッファ層５２の構成材料を含む液状体を塗布することによって行う。陰極バッファ層５２の形成材料として前記ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを採用する場合には、分散媒としてのポリスチレンスルフォン酸に３，４−ポリエチレンジオキシチオフェンを分散させ、さらにこれを水やイソプロピルアルコール等の極性溶媒に溶解させる。
【００６０】
このように、分散媒または溶媒として極性物質を採用すれば、塗布された液状体に対する発光層６０の再溶解を抑制することが可能になる。なお、例外的に発光層６０が前記極性物質に溶出してしまう場合には、分散媒または溶媒としてトルエン、キシレン、ベンゼン、ヘキサン、シクロヘキサン、テトラデカン、イソオクタンなどの非極性物質を用いてもよい。
【００６１】
そして、上記のように作製した液状体を、発光層６０および有機バンク層２２１の表面に塗布する。塗布法にはスピンコート法などを採用することができるが、発光層６０や陽極バッファ層７０と同様にインクジェット法を採用することも可能である。さらに、塗布された液状体を乾燥および焼成することにより、陰極バッファ層５２の被膜を形成する。陰極バッファ層５２の成膜温度は、１５０℃以下とすることが望ましい。１５０℃を超える温度で熱処理を行うと、有機物によって構成される発光層６０の機能を低下させるおそれがあるからである。この点、導電性材料としてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを採用すれば、１００℃×１０分程度の条件で焼成することが可能であり、発光層６０に対するダメージを抑制することができる。
【００６２】
次いで、陰極５０を形成する。陰極５０には、空気中で安定に使用できる導電性材料であれば限定はないが、陽極との仕事関数差が小さい材料が望ましい。陽極にＩＴＯを用いた場合であれば、Ａｕ（金）を用いることが可能である。
【００６３】
その後、図７（ｆ）に示すように、封止基板３０により基板２０の表面を封止する。この封止工程では、内側にゲッター剤４５を貼り付けた封止基板３０を、基板２０に対して封止樹脂４０により接着する。この封止工程は、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス雰囲気中で行うのが好ましい。これにより、基板２０、封止基板３０および封止樹脂４０によって包囲される空間に、不活性ガスが気密封止される。
以上により、本実施形態の有機ＥＬ装置１が形成される。
【００６４】
以上に詳述したように、本実施形態の有機ＥＬ装置およびその製造方法では、陽極バッファ層７０及び陰極バッファ層５２を導電性高分子によって構成した。この構成によれば、極性の異なる電圧が交互に印加された場合の順バイアス、逆バイアスいずれにおいても、常に発光が得られている。したがって、発光素子の内部における電荷及び不純物イオンの蓄積や不純物イオンにより発生する内部電界が緩和され、実効的な発光時間を短くすることなく表示を行うことが可能となる。
【００６５】
［電子機器］
次に、本発明の電子機器について、図８を用いて説明する。図８は、本実施形態の有機ＥＬ装置を備えた携帯電話の斜視図である。図８において符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は表示部を示している。この携帯電話１０００は、本実施形態の有機ＥＬ装置からなる表示部１００１を備えているので、良好な表示特性を発揮することができる。
【００６６】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上記実施形態では発光層６０に高分子材料を用いたが、この代わりに低分子材料を用いることもできる。また、上述の回路部１１の構成はほんの一例であり、これ以外の構成を採ることも可能である。
【実施例１】
【００６７】
ガラス基板の上面にＩＴＯからなる陽極電極を形成し、その上面にＰＥＤＯＴ／ＰＳＳからなる陽極バッファ層を形成した後、１００℃のホットプレート上で１０分間焼成を行った。その上面にポリジオクチルフルオレンとＦ８ＢＴ（ジオクチルフルオレンとベンゾチアジアゾールの交互共重合体）の混合溶液を用いて発光層を形成した。
その発光層の上面に、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳからなる陰極バッファ層を形成した後、１００℃のホットプレート上で１０分間焼成を行った。
陽極バッファ層及び陰極バッファ層に使用したＰＥＤＯＴ／ＰＳＳのシート抵抗値はいずれも０.０２Ωｃｍであった。
その陰極バッファ層の上面に陰極となる金を２０００Å真空蒸着により成膜した。真空蒸着には、窒素雰囲気のグローブボックス内に配置された真空蒸着装置を使用した。蒸着開始時の真空度は４×１０-6ｔｏｒｒ程度である。
その後、封止基板により全体を封止した。
このように形成した有機ＥＬ装置において、ＩＴＯとＡｕの間に順バイアスを印加、すなわちＩＴＯが陽極、Ａｕが陰極となるようにバイアスを印加させた際、１０Ｖ以下の電圧で良好に発光した。また、ＩＴＯとＡｕの間に逆バイアス、すなわち、ＩＴＯが陰極、Ａｕが陽極となるようにバイアスを印加させた際、１０Ｖ以下の電圧で良好に発光した。
【００６８】
［比較例１］
実施例１と同様に発光層までを形成した。
その発光層の上面に陰極となる金を２０００Å真空蒸着により成膜した。
その後、封止基板により全体を封止した。
このように形成した有機ＥＬ装置において、ＩＴＯとＡｕの間に順バイアスを印加させた際、約１０Ｖの電圧で発光が見られた。しかし、ＩＴＯとＡｕの間に逆バイアスを印加させた際には、１８Ｖにおいても発光は見られなかった。
【００６９】
［比較例２］
実施例１と同様に発光層までを形成した。
その発光層の上面に、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳからなる陰極バッファ層を形成した後、１００℃のホットプレート上で１０分間焼成を行った。
陽極バッファ層に用いたＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの抵抗値は０.０２Ωｃｍであり、陰極バッファ層に用いたＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの抵抗値は１×１０5Ωｃｍであった。
このように形成した有機ＥＬ装置において、ＩＴＯとＡｕの間に順バイアスを印加させた際、約１３Ｖの電圧で発光が見られた。しかし、ＩＴＯとＡｕの間に逆バイアスを印加させた際には、１８Ｖにおいても発光は見られなかった。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】実施形態の有機ＥＬ装置の配線構造を示す模式図である。
【図２】実施形態の有機ＥＬ装置の構成を模式的に示す平面図である。
【図３】図２のＡ−Ｂ線に沿う側面断面図である。
【図４】図２のＣ−Ｄ線に沿う側面断面図である。
【図５】図３の要部拡大断面図である。
【図６】有機ＥＬ装置の製造方法を工程順に説明する断面図である。
【図７】有機ＥＬ装置の製造方法を工程順に説明する断面図である。
【図８】実施形態の有機ＥＬ装置を備えた携帯電話の斜視図である。
【符号の説明】
【００７１】
２３陽極  ５０陰極  ５２陰極バッファ層  ６０発光層  ７０陰極バッファ層
【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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