(57)【要約】【課題】  塗布膜の膜分布表示ムラを抑制し、表示品位、駆動電圧及び層間短絡耐性を兼ね備えた有機ＥＬ素子を提供する。【解決手段】  本発明の一態様における有機ＥＬ素子１は、陽極１１、陰極１２、有機ＥＬ層１３を有する。有機ＥＬ層は、正孔注入層１３１と、正孔輸送層１３２を有している。正孔注入層は、有機膜構成分子及び有機膜構成分子を酸化するドーパントを含有し、ドーパントの還元電位が標準水素電極に対して０．５〜０．８５Ｖである。正孔輸送層のイオン化ポテンシャルは８．５×１０−１９Ｊ（５．３ｅＶ）以下である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と、陰極と、陽極及び陰極との間に配置された有機ＥＬ層とを有し、
前記有機ＥＬ層は、前記陽極と接する第１の有機膜と、第１の有機膜と接する第２の有機膜とを有し、
前記第１の有機膜は、有機膜構成分子及び有機膜構成分子を酸化するドーパントを含有し、ドーパントの還元電位が標準水素電極に対して０．５〜０．８５Ｖであり、
前記第２の有機膜のイオン化ポテンシャルは８．５×１０−１９Ｊ以下である、
有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記第１の有機膜の有機膜構成分子のイオン化ポテンシャルは、第２の有機膜のイオン化ポテンシャルよりも３．２×１０−２０Ｊ以上小さい、請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
前記第１有機膜中のキャリア濃度が５×１０１８（１／ｃｍ３）以上である、請求項１又は２に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】
前記第１有機膜の有機膜構成分子が不水溶性である、請求項１、２又は３に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
前記第１有機膜の有機膜構成分子の分子量は１０００以上である、請求項１、２、３又は４に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項６】
前記第１有機膜のドーパントは有機酸である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項７】
前記第１有機膜のドーパントはベンゼンスルホン酸誘導体である、請求項６に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項８】
前記第１有機膜中のドーパントの分子量は１００００以下である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項９】
前記第１の有機膜は、前記有機膜構成分子及びドーパントを含む液体を塗布することによって形成されたものである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子を複数備える有機ＥＬ表示装置。
【請求項１１】
基板に陽極を形成する工程と、陽極と接する有機ＥＬ層を形成する工程と、有機ＥＬ層と接する陰極を形成する工程とを備える有機ＥＬ素子の製造方法であって、有機ＥＬ層を形成する工程は、
前記陽極上に、有機膜構成分子と有機膜構成分子を酸化するドーパントとを含有する液体を塗布し、前記陽極と接する第１の有機膜を形成する工程と、
前記第１の有機膜と接する第２の有機膜を形成する工程とを備え、
前記第１の有機膜中のドーパントの還元電位は、標準水素電極に対して０．５〜０．８５Ｖであり、
前記第２の有機膜のイオン化ポテンシャルは８．５×１０−１９Ｊ以下である、
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（Electro Luminescence）素子、その製造方法及び有機ＥＬ表示装置に関し、特に、有機ＥＬ素子における有機ＥＬ層の組成に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機ＥＬ素子を使用した有機ＥＬ表示装置の開発が盛んに行われている。有機ＥＬ表示装置は、液晶表示装置と比較して視野角が広く、応答速度も速く、又有機物が有する発光性の多様性から、次世代の表示装置として期待されている。有機ＥＬ表示装置に用いられる有機ＥＬ素子は、陽極、陽極と対向するように配置された陰極及び陽極と陰極との間に配置された有機ＥＬ層を備えている。典型的には、基板面から、陽極、有機ＥＬ層、陰極の順に積層される。
【０００３】
有機ＥＬ層は、単層構造もしくは多層構造を備えている。多層構造の有機ＥＬ層は、有機発光層の他、正孔注入層や正孔輸送層などの有機薄膜層を備えている。有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に配置された有機ＥＬ層に電流が供給されると自発光する電流駆動型の表示素子である。陽極、有機ＥＬ層及び陰極を重ねて配置した個所が表示画素となる。
【０００４】
基板に設けられた電極上に有機物を積層する場合、有機材料を真空蒸着させて有機薄膜層を形成する場合がある。しかし、有機材料を蒸着させる場合、有機薄膜層の下地となる電極の表面に異物の付着や突起、窪みがあると、その影響により、有機薄膜層を所望の状態にできないことがある。
【０００５】
この問題を解決する方法として、湿式塗布方法（以下、単に塗布法と記す。）が知られている。塗布法は、有機薄膜層の有機材料を液体中に分散又は溶解させ、その溶液を塗布することで異物、突起、窪み等を被覆し、所望の有機薄膜層を形成する技術である。例えば、特許文献１には、有機薄膜層のうち少なくとも一層を塗布法により形成することが記載されている。
【０００６】
塗布法としては、例えば、オフセット印刷法、凸版印刷法、マスクスプレー法等がある。オフセット印刷法や凸版印刷法では、有機材料を溶媒中に分散又は溶解させた溶液の層を所定の領域のみに形成する。又、マスクスプレー法では、所望の領域に合致するような開口部を有するガラス・マスクや金属マスク等を配置し、有機材料を分散又は溶解させた溶液を吐出する。この場合、溶液を窒素等の気体媒体中に分散させ、又は二流体ノズル等を用いて溶液を霧状にする。
【０００７】
このような塗布法に用いられる有機材料として、ポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）、ポリチオフェン、ポリピロールなど様々なものがある。一方これらの材料で形成された薄膜の導電性を改善するために、酸化剤をドーピングし正孔を生成する手法がある。酸化剤としてはルイス酸、プロトン酸、遷移金属化合物、電解質塩、ハロゲン化合物などが挙げられる。
【０００８】
塗布法による有機薄膜形成及びその特性について、例えば、非特許文献１に開示されている。これによれば、塗布法において適切な高分子有機材料及びドーパントを使用することによって、塗布法における表面の平滑化による素子電極間の短絡抑制効果のみならず、素子駆動電圧の低減も図れると記されている。
【特許文献１】特開２００１−３５１７７９号公報（段落００１２−００１７）
【非特許文献１】佐藤佳晴監修、「有機ＥＬ材料技術」、シーエムシー出版、２００４年５月、第５章
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、有機ＥＬ素子中に水分が存在する場合、その水分が有機ＥＬ素子中を拡散し非点灯領域が形成されることがある。あるいは、有機ＥＬ素子中の水分が機ＥＬ素子の輝度劣化を加速し表示品質を低下させることがある。
【００１０】
酸化剤として用いられるドーパント材料は、塗布する有機材料を酸化できるだけの酸化力が必要である一方、その酸化力が強いほどその吸湿性が高くなる傾向がある。従って、有機ＥＬ素子中の水分による影響を避けるためには、吸湿性が低いドーパント、つまり酸化力が弱いドーパントを使用することが好ましい。吸湿性が低いドーパントとしては、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸などの有機酸が挙げられる。
【００１１】
しかし、発明者らは、上述のような吸湿性が低いドーパントを用いた場合、塗布した膜厚分布に対応した表示ムラが顕在化することを見出した。この点について具体的に説明する。まず、陽極にＩＴＯを用い、スプレー法でドーパントとしてＴＢＰＡＨ（化１）を用いたＰＴＰＤＥＫ（化２）層を形成した。その上にＰＰＤ（化３）を用いて正孔輸層を形成した。さらに、発光層をＡｌｑ３、電子注入層及び陰極をそれぞれＬｉＦ及びＡｌで形成した。
【化１】
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【化２】
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【化３】
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【００１２】
この場合、ＰＴＰＤＥＫ層の膜厚分布による表示ムラは顕在化しなかったが、輝度劣化寿命は短いものであった。この原因の一つとして、ＴＰＢＡＨの高い吸湿性が考えられる。ＴＰＢＡＨはイオン化ポテンシャルが９．６×１０−１９Ｊ（６ｅＶ）と極めて酸化力が高い一方、吸湿性が高い。このため塗布膜中の残存水分が多く、これがＡｌｑ３の励起状態を消光すると考えられる。
【００１３】
次に、塗布膜中の残存水分抑制のため、ドーパントを上述のＴＢＰＡＨから吸湿性の低いスルホサリチル酸に変えて、同様の有機ＥＬ素子を形成した。この素子の輝度劣化を測定したところ、ＴＢＰＡＨを使用した素子と比較して輝度劣化寿命が改善することが分かった。
【００１４】
しかし、このスルホサリチル酸を使用した素子においては、塗布膜厚に対応した輝度ムラが認められた。さらに、その駆動電圧が、上述のＴＰＢＡＨをドーパントとして用いた素子よりも増加していることが分かった。この輝度ムラは、塗布膜厚が厚い部分で暗く、薄い部分で明るいものであった。このとから、塗布法で形成された膜の抵抗が何らかの原因で強調されて、輝度ムラが視認されたと推定される。
【００１５】
以上のように、塗布法により有機ＥＬ素子の層間短絡耐性を高めることが期待される。一方で、有機ＥＬ素子の駆動電圧を低くするために酸化力の強いドーパントを適用すると、素子中に取り込まれた水分の影響によって、非発光領域の出現や輝度劣化寿命の悪化を招く。逆に、酸化力の弱いドーパントを用いると、非発光領域の出現や輝度劣化寿命の悪化は抑制されるものの、膜厚に対応した表示ムラが顕在化してしまう。
【００１６】
本発明は上述のような事情を背景としてなされたものであって、本発明の目的は、有機ＥＬ素子の層間短絡耐性を向上させると共に、非発光領域の出現及び輝度劣化寿命の悪化を抑制し、さらに駆動電圧の低減及び表示ムラ発生の抑制を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明者らが鋭意検討したところ、上述の輝度ムラは有機膜に使用する有機材料、ドーパント及びその上部に形成する有機材料の組み合わせにより、回避できることがわかった。さらに、これらの組み合わせを適正化することにより、有機ＥＬ素子の駆動電圧を低減し、層間短絡耐性を有する素子が実現できることを見出した。
【００１８】
そこで、本発明の第１の様態は、陽極と、陰極と、陽極及び陰極との間に配置された有機ＥＬ層とを有する有機ＥＬ素子であって、前記有機ＥＬ層は、前記陽極と接する第１の有機膜と、第１の有機膜と接する第２の有機膜とを有し、前記第１の有機膜は、有機膜構成分子及び有機膜構成分子を酸化するドーパントを含有し、ドーパントの還元電位が標準水素電極に対して０．５〜０．８５Ｖであり、前記第２の有機膜のイオン化ポテンシャルは８．５×１０−１９Ｊ以下である。酸化力の弱いドーパントを使用することで、有機ＥＬ素子における水分の影響を抑制すると同時に、第２有機膜としてイオン化ポテンシャルが小さい材料を選定することで、第１有機膜との界面分子が酸化力の弱いドーパントでも酸化され、第１有機膜と第２有機膜との間のエネルギー障壁を低減することができる。
【００１９】
本発明の第２の態様は、上記有機ＥＬ素子において、前記第１の有機膜の有機膜構成分子のイオン化ポテンシャルは、第２の有機膜のイオン化ポテンシャルよりも３．２×１０−２０Ｊ以上小さい有機ＥＬ素子である。これによって、陽極からの正孔注入性を大きく改善することができる。
【００２０】
本発明の第３の態様は、上記有機ＥＬ素子において、前記第１有機膜中のキャリア濃度が５×１０１８（１／ｃｍ３）以上である有機ＥＬ素子である。このキャリア濃度によって、第１有機膜と第２有機膜との間のエネルギー障壁を十分低減し、表示ムラの抑制及び駆動電圧の低減効果を十分に発揮することができる。
【００２１】
本発明の第４の態様は、上記有機ＥＬ素子において、前記第１有機膜の有機膜構成分子が不水溶性である、有機ＥＬ素子である。これによって膜中に含まれる水分量を抑制することができる。
【００２２】
本発明の第５の態様は、上記有機ＥＬ素子において、前記第１有機膜の有機膜構成分子の分子量は１０００以上である、有機ＥＬ素子である。これによって、膜厚ムラを抑制し、陽極の凹凸に対する被覆性を向上することができる。
【００２３】
本発明の第６の態様は、上記有機ＥＬ素子において、前記第１有機膜のドーパントは有機酸である、有機ＥＬ素子である。吸湿性の低いドーパントとして、有機酸が有効である。本発明の第７の態様は、上記有機ＥＬ素子において、前記第１有機膜のドーパントはベンゼンスルホン酸誘導体である、有機ＥＬ素子である。スルホン酸誘導体は、酸化力と低吸湿性の両方の特性を持っており、好ましい材料である。
【００２４】
本発明の第８の態様は、上記有機ＥＬ素子において、前記第１有機膜中のドーパントの分子量は１００００以下である、有機ＥＬ素子である。このドーパントによって、溶媒の選択範囲を大きく広げることができる。
【００２５】
本発明の第９の態様は、上記有機ＥＬ素子において、前記第１の有機膜は、前記有機膜構成分子及びドーパントを含む液体を塗布することによって形成された有機ＥＬ素子である。本発明の第１０の態様は、上記有機ＥＬ素子を複数備える有機ＥＬ表示装置である。
【００２６】
本発明の第１１の態様は、基板に陽極を形成する工程と、陽極と接する有機ＥＬ層を形成する工程と、有機ＥＬ層と接する陰極を形成する工程とを備える有機ＥＬ素子の製造方法であって、有機ＥＬ層を形成する工程は、前記陽極上に、有機膜構成分子と有機膜構成分子を酸化するドーパントとを含有する液体を塗布し、前記陽極と接する第１の有機膜を形成する工程と、前記第１の有機膜と接する第２の有機膜を形成する工程とを備え、前記第１の有機膜中のドーパントの還元電位は、標準水素電極に対して０．５〜０．８５Ｖであり、前記第２の有機膜のイオン化ポテンシャルは８．５×１０−１９Ｊ以下のものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、高表示品位、低駆動電圧及び層間短絡耐性を兼ね備えた有機ＥＬ素子を提供することができる
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、本発明を適用可能な実施の形態が説明される。以下の説明は、本発明の実施形態を説明するものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２９】
図１は、本実施形態の有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子の構造の一例を模式的に示す断面図である。有機ＥＬ素子１は、陽極１１、陽極１１と対向して設けられた陰極１２及び陽極１１と陰極１２との間に配置された有機ＥＬ層１３を備えた積層体である。陽極１１は、ＩＴＯなどの透明導電膜により形成され、陰極１２はアルミニウムなどの金属材料で形成されている。
【００３０】
有機ＥＬ層１３は多層構造であって、積層された複数の膜で構成されている。図１の例において、有機ＥＬ層１３は４層構造であり、陽極１１側から、正孔注入層１３１、正孔輸送層１３２、発光層１３３及び電子注入層１３４を順次積層した構造になっている。正孔注入層１３１は陽極１１に接する第１の有機膜の一例であり、正孔輸送層１３２は第１の有機膜に接する第２の有機膜の一例である。
【００３１】
正孔注入層１３１は有機膜であり、陽極１１上にスプレー法などの塗布法によって形成される。塗布法は、有機材料を液体中に分散又は溶解させ、その溶液を塗布することで所望の有機薄膜層を形成する技術である。塗布法によって、陽極１１上の異物、突起、窪み等を被覆し、有機ＥＬ素子における層間短絡を防止することができる。なお、スプレー法以外の塗布法を使用することもできる。
【００３２】
塗布法で使用可能な有機材料には、大別して、水溶性（或いは水分散性）のものと、不水溶性で有機溶剤可溶なものとがある。正孔注入層１３１の有機材料が水溶性の場合には、膜中に取り込まれる水分が多くなり、輝度劣化などの悪影響が出易い。従って、正孔注入層１３１の有機材料は、不水溶性であることが好ましい。これによって膜中に含まれる水分量を抑制することができ、有機ＥＬ素子１中の水分による非発光領域の形成や輝度劣化などを抑制することができる。
【００３３】
又、正孔注入層１３１の有機構成分子は、その分子量は１０００以上高分子であることが好ましい。正孔注入層１３１を塗布法で形成する場合、分子量の小さい材料を用いることもできるが、上記分子量の材料を用いることによって、膜厚ムラの発生が少なく、陽極１１の凹凸に対する被覆性に優れ、層間短絡をより効果的に防止することができる。
【００３４】
正孔輸送層１３２以降の層は、典型的には真空蒸着法で形成されるが、設計に応じて塗布法を使用することもできる。電子注入層１３４としては、例えば、ＬｉＦを用いることができる。なお、発光層１３３と電子注入層１３４との間に、発光層１３３とは別に電子輸送層を形成することできる。又、発光層１３３の材料は特に限定されないが、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）とゲスト化合物の蛍光性色素となるクマリン６を使用することができる。
【００３５】
以下に、正孔注入層１３１及び正孔輸送層１３２の詳細を説明する。正孔注入層１３１は、陽極１１からの正孔注入障壁を低減することによって駆動電圧を低電圧化する。本形態の正孔注入層１３１は、有機膜構成分子及びそれを酸化するためのドーパントを含有している。ドーパントは、有機膜構成分子の一部を酸化して正孔を化学的に生成し、正孔注入層１３１の導電性を改善する。
【００３６】
本形態において、正孔注入層１３１のドーパントの還元電位を、標準水素電極に対して０．５〜０．８５Ｖに調整する。さらに、発光層１３３に正孔を輸送する正孔輸送層１３１のイオン化ポテンシャルを８．５×１０−１９Ｊ（５．３ｅＶ）以下に調整する。ドーパントは、その酸化力が強いほど吸湿性が高くなる。ドーパントの酸化力の指標である還元電位が０．８５Ｖ以下であることによって、ドーパントの吸湿性による正孔注入層１３１内の残存水分を低減し、有機ＥＬ素子１の非点灯領域の形成及び輝度劣化を効果的に抑制することができる。
【００３７】
又、正孔注入層１３１中に含まれているドーパントは、それに接する正孔輸送層１３２との界面にも存在している。正孔輸送材料がドーパントによって酸化されると、正孔注入層１３１側の正孔輸送層１３２界面に正孔が生成されることになる。
【００３８】
この正孔により、正孔注入層１３１と正孔輸送層１３２との間のエネルギー障壁が軽減されるため、結果として正孔注入層１３１の膜厚バラツキによる素子抵抗バラツキを低減することができる。同時に、正孔輸送層１３２中のキャリア濃度も増加することから、有機ＥＬ素子全体の抵抗を低く抑えることができる。しかし、ドーパントの酸化力が弱いと正孔輸送材料を酸化することができず、正孔注入層１３１の膜厚バラツキによる素子抵抗バラツキに起因する表示ムラが発生しうる。
【００３９】
上述のように、本形態の有機ＥＬ素子１において、第１有機膜である正孔注入層１３１のドーパントの還元電位を０．５Ｖ以上に調整し、正孔輸送層１３２のイオン化ポテンシャルを８．５×１０−１９Ｊ（５．３ｅＶ）以下に調整する。これによって、正孔輸送層１３２の正孔注入層１３１との界面分子が上記酸化力の弱いドーパントによっても酸化され、正孔注入層１３１と正孔輸送層１３２との間のエネルギー障壁を低減することができる。これによって、酸化力の弱いドーパントを用いながらも正孔輸送層１３２界面の抵抗のばらつきを抑制し、それに起因する表示ムラを抑制することができる。
【００４０】
ドーパントの還元電位が低い（酸化力が小さい）ほど、その吸水性は抑制される。しかし、ドーパントの酸化力が小さすぎると、正孔注入層及び正孔輸送層の正孔注入層界面に存在する有機分子を酸化できなくなる。そのため、ドーパントの還元電位は、好ましくは、標準水素電極に対して０．６〜０．８５Ｖであり、さらに好ましくは、標準水素電極に対して０．６〜０．７５Ｖ以下である。
【００４１】
正孔注入層１３１中のドーパントとしては、有機ＥＬ素子１における水分の影響を抑制するため、吸湿性の低い有機酸が好ましい。その中で、スルホン酸誘導体は酸化力と吸湿性の特性バランスに優れ、特に、好ましいドーパント材料である。又、ドーパントの分子量が小さい方が溶媒の選択範囲が広がることから、正孔注入層中のドーパントの分子量は１００００以下であることが好ましく、さらに好ましくは１０００以下である。
【００４２】
正孔注入層１３１における有機膜構成分子のイオン化ポテンシャルは、正孔輸送層１３２のイオン化ポテンシャルよりも３．２×１０−２０Ｊ（０．２ｅＶ）以上小さいことが好ましい。正孔注入層１３１のイオン化ポテンシャルをこのように低下させることによって、陽極１１からの正孔注入性を大きく改善することができる。なお、正孔注入層１３１のイオン化ポテンシャルを低下すると、正孔輸送層１３２との間のエネルギー障壁は一般に増大する。しかし、本形態においては、正孔注入層１３１に含有されているドーパントが、正孔輸送層１３２の正孔注入層界面分子を酸化することによって（図１の斜線部参照）、エネルギー障壁の低下が起きる。このため、正孔注入層１３１及び正孔輸送層１３２全体としての正孔注入性を向上することができる。
【００４３】
又、正孔注入層１３１中のキャリア濃度は、５×１０１８（１／ｃｍ３）以上であることが好ましい。キャリア濃度を５×１０１８（１／ｃｍ３）以上とすることによって、正孔注入層１３１と正孔輸送層１３２との間のエネルギー障壁を十分に低減し、表示ムラの抑制及び駆動電圧の低減効果をより発揮することができる。
【００４４】
以上のように、陽極１１に接する正孔注入層１３１を塗布法で形成することによって、層間短絡耐性を向上することができる。又、正孔注入層１３１が酸化力の小さいドーパントを含有することによって、駆動電圧を低下させると共に残留水分による有機ＥＬ素子の表示品位低下を抑制することができる。さらに、正孔注入層１３１の上に配置される正孔輸送材料としてイオン化ポテンシャルが小さいものを選ぶことによって、酸化力の弱いドーパントを用いながらも正孔輸送層１３２界面の抵抗のばらつきを抑制し、それに起因する表示ムラを抑制することができる。なお、上述においては４層構造の有機ＥＬ層１３を例として説明したが、本発明の有機ＥＬ素子が、この構成に限定されるものではない。
【００４５】
続いて、以下において、本形態の有機ＥＬ素子１を用いた有機ＥＬ表示パネルについて図２及び３を参照して説明する。図２は、本実施形態に係る有機ＥＬ表示パネル１００において、有機ＥＬ素子が形成される素子基板の構成を模式的に示す上面図である。図３は、図２中のＡ−Ａ切断線に対応する、有機ＥＬ表示パネル１００の部分断面図である。図２に示すように、本実施形態に係る有機ＥＬ表示パネル１００は、陽極１１に対応する陽極配線（以下、陽極配線１１とする）、陽極補助配線２、陰極１２に対応する陰極配線（以下、陰極配線１２とする）、陰極補助配線４、絶縁膜開口部５、開口絶縁膜６、陰極隔壁７、コンタクトホール８及び基板１０を備えている。又、図３に示すように、有機ＥＬ表示パネル１００は、有機ＥＬ層１３、捕水材２２、対向基板２０、封止用シール材２３を備えている。
【００４６】
基板１０としては、例えば、無アルカリガラス基板（例えば、旭硝子社製ＡＮ１００）、又は、アルカリガラス基板（例えば、旭硝子社製ＡＳ）を用いることができる。基板１０の厚みは、特に限定されないが、例えば０．７〜１．１ｍｍのものを用いることが好ましい。
【００４７】
陽極配線１１は、図２に示すように基板１０上に複数本備え、それぞれが平行となるように配設されている。陽極配線１１の材料としては、例えばＩＴＯを用いることが好ましい。陽極補助配線２は、陽極配線１１の端部において陽極配線１１と電気的に接続され、かつ陽極配線１１との接続部から基板１０の端部に向けて延設されるように配設されている。従って、陽極配線１１と同じ本数の陽極補助配線２が形成されている。又、陽極配線１１と同様にそれぞれが平行に配置されている。
【００４８】
陽極補助配線２は、基板１０の端部側において異方性導電膜（以下、「ＡＣＦ」と略記する）を介してＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｅｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）等の外部配線と接続するための金属パッドとして機能する。このように構成することにより、外部に設けられた駆動回路から陽極補助配線２を介して陽極配線１１に電流が供給されることになる。
【００４９】
陰極配線１２は、図２に示すように複数本備え、それぞれが平行となるよう、かつ、上記陽極配線１１と直交するように配設されている。陰極配線１２は、通常はＡｌ又はＡｌ合金を使用する。他に、Ｌｉ等のアルカリ金属、Ａｇ，Ｃａ、Ｍｇ，Ｙ、Ｉｎやこれらを含む合金を用いることもできる。あるいは、透明導電膜を用いてもよい。陰極配線の厚さは、５０〜３００ｎｍ程度とする。
【００５０】
陰極補助配線４は、陰極配線１２の端部において陰極配線１２とコンタクトホール８を介して電気的に接続され、かつ、陰極配線１２端部から素子基板１０の端部に向けて延設されるように配設されている。従って、陰極配線１２と同じ本数の陰極補助配線４が形成されている。又、陰極配線１２と同様にそれぞれが平行になるように配置されている。陰極補助配線４は、陽極補助配線２と同様に、その端部側においてＦＰＣやＴＣＰ等の外部配線と接続するための金属パッドとして機能する。なお、コンタクトホール８の大きさとしては、例えば２００μｍ×２００μｍとすることができる。
【００５１】
上記陰極補助配線４及び上記陽極補助配線２は、多層構造又は単層構造の金属膜により形成することができる。一例として、基板１０側からＭｏＮｂ層、Ａｌ層、ＭｏＮｂ層の順に積層せしめて多層構造体とすることができる。
【００５２】
開口絶縁膜６は、陽極配線１１、陽極補助配線２、及び陰極補助配線４上にその一部を覆うように形成されている（図２及び図３参照）。そして、陽極配線１１と陰極配線１２が交差する位置に画素開口部５が設けられている。この画素開口部５が表示画素領域に相当することになる。例えば、開口絶縁膜６の膜厚を０．７μｍ、画素開口部５の大きさを３００μｍ×３００μｍとすることができる。
【００５３】
有機ＥＬ層１３は、図３に示すように陽極配線１１及び開口絶縁膜６の上に形成されており、画素開口部５において陽極配線１１と陰極配線１２とに挟持された構造となっている。有機ＥＬ層１３の厚さは、通常１００〜３００ｎｍ程度である。有機ＥＬ層１３は、図１を参照して説明した条件を満たすように形成する。有機ＥＬ層１３は、例えば、図１に示すように、正孔注入層１３１、正孔輸送層１３２、発光層１３３、電子注入層１３４により構成される。正孔注入層１３１は有機膜構成分子及びドーパントを含有している。又、ドーパントの還元電位及び正孔輸送層１３２のイオン化ポテンシャルなどは、図１を参照して説明した条件を備えている。
【００５４】
陰極隔壁７は、図２に示すように陰極配線１２と平行に配設されている。陰極隔壁７は、陰極配線１２の配線同士が導通しないように、複数の陰極配線１２を空間的に分離するための役割を担っている。陰極隔壁７の断面形状は、逆テーパ形状であることが好ましい。逆テーパ形状とは、陰極隔壁７の断面形状（図２中のＢ方向の断面形状）が基板１０から離間するにつれて断面幅（図２中のＢ方向）が大きくなる形状のことをいう。このように構成することにより、陰極隔壁７の側壁及び立ち上がり部分が陰となり、後述する陰極配線１２の製造工程において、複数の陰極配線１２を空間的に分離しやすくすることができる。陰極隔壁７の大きさとしては、例えば、高さが３．４μｍ、幅が１０μｍのものを用いることができる。
【００５５】
上記基板１０は、対向基板２０とシール材２３を介して貼り合わせられ、有機ＥＬ層１３等が設けられた空間が封止せしめられている。封止を行うのは、有機ＥＬ層１３が空気中の水分により劣化するのを避けるためである。対向基板２０としては、例えば厚さが０．７〜１．１ｍｍのガラス基板を使用する。基板１０と同様のものを用いてもよい。対向基板２０上であって、上記封止された空間内には上述した有機ＥＬ層１３や陰極配線１２等と間隙をもって捕水材２２が配設されている。すなわち、陽極配線１１、有機ＥＬ層１３及び陰極配線１２を備える有機ＥＬ素子１から離間して捕水材２２が配設される。
【００５６】
捕水材２２は、例えば、所定の粘性を有する粘性吸湿部材を用いることができる。又、水分と反応性の高い有機金属化合物を膜状にしたものを用いることができる。又、無機系の乾燥剤を用いてもよい。捕水材２２として粘性吸湿部材を用いる場合は、フッ素系オイルからなる不活性液体中に所定量の吸着剤を混合して構成する。又は、フッ素系ゲルなどの不活性のゲル状部材に所定量の吸着剤を混合して構成する。
【００５７】
吸着剤としては、活性アルミナ、モレキュラシーブス、酸化カルシウム及び酸化バリウムなどの物理的あるいは化学的に水分を吸着するものを用いる。粘性吸湿部材は、吸着剤が流動しない程度の粘性を有するクリーム状あるいはゲル状の粘着性を有するようにし、所定の位置に塗布し配設する。
【００５８】
次に、本実施形態に係る有機ＥＬディスプレイの製造方法について図４及び５を用いつつ説明する。なお、下記の製造工程は有機ＥＬディスプレイの場合における典型的な一例であり、本発明の趣旨に合致する限り他の製造方法を採用することができることは言うまでもない。図４は、本実施形態に係る有機ＥＬディスプレイの製造工程を示すフローチャートである。
【００５９】
図４において、ステップＳ１として、基板１０上に陽極配線材料を成膜する。例えばスパッタや蒸着を用いて、ＩＴＯ等の陽極配線材料を基板１０全面に均一性よく成膜する。
【００６０】
次いで、ステップＳ２として、フォトリソグラフィー工程及びエッチング工程により、成膜された陽極配線材料をパターニングして、陽極配線１１を形成する。エッチング工程は、ウエットエッチング法又はドライエッチング法のいずれを用いてもよい。例えば、レジストとしてフェノールノボラック樹脂を使用し、ウエットエッチング法でエッチングする。処理液として塩酸及び硝酸の混合水溶液を使用し、剥離液として、モノエタノールアミンとジメチルスルホキシドの混合溶液を使用する。
【００６１】
続いて、ステップＳ３として、陽極配線の上に、スパッタや蒸着により補助配線となる材料を成膜する。補助配線材料としては、例えば、Ａｌ又はＡｌ合金などの低抵抗金属材料を用いることができる。又、下地との密着性向上や腐食防止等の観点から、Ａｌ膜の下層又は上層にＴｉＮ、Ｃｒ、Ｍｏ等のバリア層を形成して、補助配線を多層構造体とすることができる。例えば、ＤＣスパッタ法により、総厚が４５０ｎｍのＭｏ／Ａｌ／Ｍｏの多層構造体を成膜する。
【００６２】
次に、ステップＳ４として、フォトリソグラフィー工程及びエッチング工程により、上記ステップＳ３により成膜された補助配線材料をパターニングして、陽極補助配線２及び陰極補助配線４を形成する。例えば、燐酸、酢酸、硝酸の混合水溶液よりなるエッチング液を使用して、ウエットエッチングを行う。なお、陽極材料と補助配線材料とを順に成膜した後に、補助配線材料と陰極配線材料とを順番にパターニングすることもできる。
【００６３】
その後、ステップＳ５として、感光性ポリイミドなどの開口絶縁膜材料を、例えば、スピンコーティングにより成膜する。
【００６４】
次に、ステップＳ６として、開口絶縁膜材料のパターニングを行う。パターニングに際しては、表示領域となる画素開口部５及びコンタクトホール８が開口せしめられるようにパターニングを行う。感光性ポリイミドを用いる場合には、露光工程、現像工程の後にキュア工程を行い、図２及び図３に示すような絶縁膜開口部５及びコンタクトホール８を有する開口絶縁膜６のパターンを得る。
【００６５】
続いて、ステップＳ７として陰極隔壁材料を成膜する。例えば、感光性ノボラック樹脂、感光性アクリル樹脂等をスピンコート法で成膜する。
【００６６】
その後、ステップＳ８として陰極隔壁材料のパターニングを行う。陰極隔壁７は、複数の陰極配線１２が形成される位置の間隙に、図２に示すように陰極配線１２と平行になるようにパターニングを行う。陰極隔壁７の断面形状（図２中のＢ方向の断面形状）は、逆テーパ構造とすることが好ましい。ネガタイプの感光性樹脂を用いると、露光工程において、陰極隔壁７の下層位置ほど光反応が不十分となり逆テーパ構造を容易に形成できる。
【００６７】
なお、後述するステップＳ９の前に、絶縁膜開口部５により露出するＩＴＯ層の表面改質を行うために、酸素プラズマ又は紫外線を照射する工程を加えてもよい。
【００６８】
続いて、ステップＳ９として有機ＥＬ層１３を形成する。図５を参照して、まず、ステップＳ９１として、最下層に正孔注入層１３１を、塗布法を使用して形成する。この正孔注入層１３１は、例えば、スプレー法を用いて形成する。正孔注入層１３１としては、例えば、ＰＴＰＤＥＫ（５ｍｇ／ｍｌ）とパラトルエンスルホン酸（２０ｗｔ％）をシクロヘキサノンに溶解した溶液を用いることができる。次に、溶液を濃縮乾燥することによって硬化処理し、正孔注入層１３１を形成する。
【００６９】
続いて、ステップＳ９２として正孔注入層１３１の上層に有機ＥＬ層１３を形成する他の有機層を形成する。例えば、膜厚５０ｎｍの正孔輸送層１３２を２−ＴＮＡＴＡ（化４）で形成する。さらにステップＳ９３として、その上層に、発光層１３３のホスト化合物となるＡｌｑ（トリス（８−ヒドロキシナト）アルミニウム）と、ゲスト化合物の蛍光性色素となるクマリン６とを同時に蒸着して、膜厚６０ｎｍの発光層１３３（兼電子輸送層）を形成する。続いて、ステップＳ９４として、例えば発光層１３３の上層にＬｉＦを蒸着して、膜厚０．５ｎｍの電子注入層１３４を形成する。
【化４】
2006210538.tif 000006
【００７０】
図４に戻って、さらに、ステップＳ１０として陰極配線１２を形成するための陰極配線材料をマスク蒸着などによって堆積する。
【００７１】
次に、有機ＥＬ素子１を封止するための対向基板を製造する工程について説明する。
まず、ステップＳ１１として、対向基板２０上に凹部形状の捕水材収容部を、例えばエッチングやサンドブラストにより設ける。
【００７２】
続いて、ステップＳ１２として対向基板２０の凹部が設けられている面側に、光カチオン重合型エポキシ樹脂などの封止用シール２３を塗布する。陰極補助配線４及び陽極補助配線２は、後述する外部の駆動回路と接続させるために、封止用シール２３外まで延設されるようにする。その後、ステップＳ１３として、捕水材２２を配置する。
【００７３】
その後、ステップＳ１４として基板１０と対向基板２０とを貼り合わせる。基板１０と対向基板２０とを位置合わせした後に、両基板を加圧し、各シール材にＵＶ光を照射する。これにより、素子基板１０と対向基板２０とが接着せしめられる。これにより、有機ＥＬ素子１が封止される。
【００７４】
最後に、ステップＳ１５として、駆動回路等を実装する。封止用シール２３の外側まで延設された陰極補助配線４及び陽極補助配線２の端部にＡＣＦを貼り付け、駆動回路が設けられたＴＣＰと接続する。そして、有機ＥＬ表示パネル１００を筐体に取り付け、有機ＥＬディスプレイが完成する。
【００７５】
以下に本実施形態を実施例により具体的に説明する。本発明はそれにより何ら限定されないことはいうまでもない。
実施例１．
実施例１を、表１を参照して説明する。有機ＥＬ素子を、陽極、第１有機膜（正孔注入層）、第２有機膜（正孔輸送層）、第３有機膜（発光層）、第４層（電子注入層）及び陰極からなる積層体として形成した。陽極は、１５０ｎｍのＩＴＯで形成した。第１有機膜（正孔注入層）は、ＰＴＰＤＥＫ（５ｍｇ／ｍＬ）とドーパントとしてのパラトルエンスルホン酸（２０ｗｔ％）を含有する溶液使用して、スプレー法で形成した。溶媒としては、シクロヘキサノを使用した。第２有機膜（正孔輸送層）は、５０ｎｍの２−ＴＮＡＴＡで形成した。第３有機膜（発光層）及び第４層（電子注入層）は、それぞれ、６０ｎｍのＡｌｑ３及び０．５ｎｍのＬｉＦで形成した。陰極として、８０ｎｍのＡｌ層を使用した。
【００７６】
第１有機膜のパラトルエンスルホン酸の還元電位は標準水素電極に対して０．７５V、第２有機膜である２−ＴＮＡＴＡのイオン化ポテンシャルは８．２×１０−１９Ｊ（５．１ｅＶ）である。又、有機膜構成分子であるＰＴＰＤＥＫのイオン化ポテンシャルは８．６×１０−１９Ｊ（５．４ｅＶ）である。
【００７７】
上記素子構成の場合、塗布膜の膜厚分布を反映するような、輝度ムラや水分由来の非点灯領域は認められなかった。又、移動度測定（ＴＯＦ法）から得られた移動度は１０−７ｃｍ２／Ｖｓであった。
【００７８】
ＩＴＯ／第１有機膜（１０ｎｍ）／Ａｌの構成である素子の電流電圧特性と上述で与えられる移動度から、キャリア濃度は５×１０１８（１／ｃｍ３）程度と推定された。これらのことから、本素子では２−ＴＮＡＴＡのＰＴＰＤＥＫ：パラトルエンスルホン酸ドーパント層界面で２−ＴＮＡＴＡが酸化され、結果として輝度ムラが抑制されていると推定される。
【００７９】
又、駆動電圧も正孔輸送材料にイオン化ポテンシャルが８．６×１０−１９Ｊ（５．４ｅＶ）であるＰＰＤを用いた場合よりも、５００ｍＡ／ｃｍ２の電流が得られる電圧は２Ｖ程度低下していた。
【００８０】
【表１】
2006210538.tif 000007
【００８１】
実施例２．
実施例２は、有機ＥＬ素子を、陽極、第１有機膜（正孔注入層）、第２有機膜（正孔輸送層）、第３有機膜（発光層）、第４層（電子注入層）及び陰極からなる積層体として形成した。陽極は、１５０ｎｍのＩＴＯで形成した。第１有機膜（正孔注入層）の形成において、まず、化学式Ａに示されるオリゴアニリンユニット及びテトラカルボン酸２無水物に、ドーパントとしてスルホサリチル酸を１５０ｗｔ％添加し、これらをシクロヘキサノン溶媒に溶解させ、スプレー法により塗布膜を形成した。その後２５０℃で１時間焼成して、化学式Ｂの有機膜構成分子を得た。
【００８２】
【化５】
2006210538.tif 000008
【００８３】
【化６】
2006210538.tif 000009
【００８４】
第２有機膜（正孔輸送層）は、５０ｎｍのＨＩ４０６（出光興産株式会社製）で形成した。第３有機膜（発光層）及び第４層（電子注入層）は、それぞれ、６０ｎｍのＡｌｑ３及び０．５ｎｍのＬｉＦで形成した。陰極として、８０ｎｍのＡｌ層を使用した。
【００８５】
表２に示すように、第１有機膜のスルホサリチル酸の還元電位は標準水素電極に対して０．７５V、第２有機膜のＨＩ４０６のイオン化ポテンシャルは８．４×１０−１９Ｊ（５．２ｅＶ）である。又、化学式２で表される有機膜構成分子のイオン化ポテンシャルは８．２×１０−１９Ｊ（５．１ｅＶ）である。
【００８６】
上記素子構成の場合、塗布膜分布を反映するような、輝度ムラや水分由来の非点灯領域は認められなかった。又、移動度測定（ＴＯＦ法）から得られた移動度は１０−７ｃｍ２／Ｖｓであった。
【００８７】
ＩＴＯ／第１有機膜（１０ｎｍ）／Ａｌの構成である素子の電流電圧特性と上に与えられる移動度とから、キャリア濃度は２×１０１９（１／ｃｍ３）程度と推定された。これらのことから、本素子ではＨＩ４０６の有機第１層界面でＨＩ４０６が酸化され、結果として輝度ムラが抑制されていると推定される。
【００８８】
又、駆動電圧も正孔輸送材料にイオン化ポテンシャルが８．６×１０−１９Ｊ（５．４ｅＶ）であるＰＰＤを用いる場合よりも５００ｍＡ／ｃｍ２の電流が得られる電圧は３Ｖ程度低下していた。これは、正孔輸送材料であるＨＩ４０６のイオン化ポテンシャルが２−ＴＮＡＴＡよりも１．６×１０−２０Ｊ（０．１ｅＶ）大きく、発光層への正孔注入性が改善されているからと考えられる。
【００８９】
【表２】
2006210538.tif 000010
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本実施形態に係る有機ＥＬ素子の断面図。
【図２】本実施形態に係る有機ＥＬ表示パネルにおける素子基板の一構成例の模式的上面図。
【図３】図２のＡ−Ａ切断線に対応する有機ＥＬ表示パネルの部分断面図。
【図４】本実施形態に係る有機ＥＬディスプレイの製造方法を示すフローチャート。
【図５】本実施形態に係る有機ＥＬ層の製造方法を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００９１】
１  有機ＥＬ素子
２  陽極補助配線
４  陰極補助配線
５  画素開口部
６  開口絶縁膜
７  陰極隔壁
８  コンタクトホール
１０  基板
１１  陽極（陽極配線）
１２  陰極（陰極配線）
１３  有機ＥＬ層
２０  対向基板
２２  捕水材
２３  封止用シール
１００  有機ＥＬ表示パネル
１３１  正孔注入層
１３２  正孔輸送層
１３３  発光層
１３４  電子注入層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2006210538.tif 000014
【図５】
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