(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トップエミッション型の有機ＥＬ素子であって、
第１電極層と、
前記第１電極層上に形成され、該第１電極層の上面を複数個所露出する電荷注入層と、
前記第１電極層の露出した領域及び前記電荷注入層上に形成される電荷輸送層と、
前記電荷輸送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、を備えており、
前記第１電極層はアルミニウムからなる下部電極であり、かつ陽極であって反射性電極であり、前記第２電極層は上部電極であり、該第１電極層は、光反射率が該第２電極層よりも大きく、
前記電荷注入層は、前記第１電極層上に形成され該第１電極層の表面を５％以上３３％以下被覆している不連続膜であって、その膜の一部が該第１電極層の露出した領域にて囲まれており、かつロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、パラジウム、白金、銅、及びレニウムから選択される金属を含む正孔注入層であり、
前記第１電極層の露出した領域と前記電荷輸送層の間には、該第１電極層の表面の酸化により酸化膜が形成されており、前記第１電極層が前記電荷注入層により被覆された領域では、該第１電極層の表面に酸化膜が形成されていないことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
請求項１に記載の有機ＥＬ素子において、
前記電荷輸送層は、前記第１電極層の露出した領域に被着するとともに前記電荷注入層を被覆することを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項３】
請求項１に記載の有機ＥＬ素子において、
前記第１電極層の露出した領域にて囲まれる前記電荷注入層の膜の一部は、該第１電極層上から前記電荷輸送層に向けて突出するとともにその表面が湾曲していることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項４】
請求項１に記載の有機ＥＬ素子において、
前記酸化膜は、前記第１電極層に含まれる金属の酸化物を主成分とすることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項５】
請求項１に記載の有機ＥＬ素子において、
前記電荷注入層は、前記第１電極層よりも光反射率が大きいことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子に関する。
【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発光層と、有機発光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、有機発光層は、有機材料から成る電荷注入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】
有機発光層の発する光を外部に効率良く取り出すために、有機発光層上に光散乱部材を設けた技術が提案されている（下記特許文献１又は２参照）。
【０００５】
また、第１電極層の一部を光散乱部材とする技術が提案されている（下記特許文献３参照）。かかる第１電極層は、アルミニウム又は銀等の金属材料から成る。
【特許文献１】特開２００７−１２３１２４号公報
【特許文献２】特開２００７−１４９７０３号公報
【特許文献３】特開２００３−３６９６９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又は２に記載の技術であっては、有機発光層上に光散乱部材を形成しているため、有機ＥＬ素子に向かって進行する外光の多くを反射し、コントラストが悪化するという問題がある。また、特許文献３に記載の技術は、第１電極層の表面が酸化しやすく、酸化した第１電極層から有機発光層には電荷の注入性が低下し、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、コントラストを良好にするとともに、輝度の低下を抑制することが可能な有機ＥＬ素子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、前記第１電極層の上面を複数個所露出する電荷注入層と、前記第１電極層の露出した領域及び前記電荷注入層上に形成される電荷輸送層と、前記電荷輸送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素子は、前記電荷輸送層が、前記第１電極層の露出した領域に被着するとともに前記電荷注入層を被覆することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の有機ＥＬ素子は、前記電荷注入層は前記第１電極層上に形成される不連続膜であって、その膜の一部が前記第１電極層の露出した領域にて囲まれることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の有機ＥＬ素子は、前記第１電極層の露出した領域にて囲まれる前記電荷注入層の膜の一部が、前記第１電極層上から前記電荷輸送層に向けて突出するとともにその表面が湾曲していることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の有機ＥＬ素子は、前記第１電極層の露出した領域と前記電荷輸送層の間に酸化膜が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の有機ＥＬ素子は、前記酸化膜が、前記第１電極層に含まれる金属の酸化物を主成分とすることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の有機ＥＬ素子は、前記電荷注入層が、前記第１電極層よりも光反射率が大きいことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の有機ＥＬ素子は、前記第１電極層が、光反射率が前記第２電極層よりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、コントラストを良好にするとともに、輝度の低下を抑制することが可能な有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。また、図３は、画素の拡大断面図である。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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、酸化ケイ素、窒化ケイ素又は酸化窒化ケイ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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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や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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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１９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。
【００３０】
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。
【００３１】
図３及び図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上に形成される電荷注入層としての正孔注入層１４と、正孔注入層１４上に形成される電荷輸送層としての正孔輸送層１５と、正孔輸送層１５上に形成された有機発光層１６と、有機発光層１６上に形成された電子輸送層１７と、電子輸送層１７上に形成された電子注入層１８と、電子注入層１８上に形成された第２電極層１９と、を含んで構成されている。
【００３２】
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。
【００３３】
正孔注入層１４は、第１電極層１３の上面を複数個所露出するように形成される不連続膜であって、その膜の一部が第１電極層１３の露出した領域にて囲まれて形成されている。正孔注入層１４は、第１電極層１３から有機発光層１６に向けて電荷を注入しやすくするための機能を有している。かかる正孔注入層１４は、例えば、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、パラジウム又は白金等のVIII族金属元素、銅等のIB族金属元素、或いはレニウム等のVIIB族金属元素からなる高導電性遷移金属から成り、電荷注入効率が優れるとともに酸化しにくく光反射率の大きな材料から構成されている。
【００３４】
また、正孔注入層１４は、発光領域Ｒにおける第１電極層１３の表面を５％以上３３％以下被覆して形成されている。また、正孔注入層１４の第１電極層１３を被覆する領域を５％以上とすることで第１電極層１３から直接正孔輸送層１５へ電荷注入する電流に比べて、第１電極層１３から正孔注入層１４を経由して正孔輸送層１５へ電荷注入する電流が、支配的に多くなり、電荷注入の効率が高まるという効果を奏する。また、正孔注入層１４の第１電極層１３を被覆する領域を３３％以下とすることで、正孔注入層１４が不連続な島状に形成され、第１電極層１３と正孔輸送層１５との密着力が増大するという効果を奏する。
【００３５】
第１電極層１３の上面のうち、正孔注入層１４にて被覆されていない箇所には、酸化膜１３Ｏが形成されている。すなわち、酸化膜は、第１電極層１３と正孔輸送層１５とが接する界面に形成され、第１電極層１３の全面でなく第１電極層１３の上面の一部が酸化することによって形成された膜である。酸化膜１３Ｏが形成されていることで、第１電極層１３の表面の極性が増大し、芳香族アミン等の極性が高い物質で形成された正孔輸送層１５と、第１電極層１３との密着力が増大するという効果を奏する。ここで、酸化膜１３Ｏは、第１電極層１３に含まれる金属の酸化物を主成分とする。
【００３６】
また、第１電極層１３が酸化しやすい材料から構成される場合、正孔注入層１４を酸化しにくい材料から構成することで、酸化しにくい正孔注入層１４を介して第１電極層１３から有機発光層１６に電荷を注入することができ、電荷注入効率を良好に維持することができる。
【００３７】
さらに、正孔注入層１４は、第１電極層１３よりも光反射率の優れた材料から構成されているため、有機発光層１６の発する光の多くを正孔注入層１４にて反射させて、有機発光層１６の発する光を有機ＥＬ素子５から外部に向かって効率良く取り出すことができる。正孔注入層１４は、第１電極層１３上から正孔輸送層１５に向けて突出するとともにその表面が湾曲して形成されている。つまり、正孔注入層１４は、多数の凸部から構成されている。正孔注入層１４の表面が湾曲して形成されることで、有機発光層１６が発する光を湾曲した表面にて上方に向けて効率良く反射させることができ、有機ＥＬ素子５から外部に向かって有機発光層１６の発する光を有効に取り出すことができる。
【００３８】
正孔注入層１４の凸部の上下方向の厚みは、０．２６ｎｍ以上４ｎｍ以下に設定されている。正孔注入層１４の厚みを０．２６ｎｍ以上とすることで、正孔注入層１４を構成する原子から正孔輸送層１５への電荷注入を起こりやすくすることができる。また、第１電極層１３と正孔注入層１４との界面全面が酸化されるのを抑制することができ、電荷注入効率を向上させることができる。仮に、第１電極層１３と正孔注入層１４との界面全面が酸化されると、界面全面が電荷の伝導障壁になり、第１電極層から正孔輸送層への電荷注入効率が低下する。なお、正孔注入層１４の厚みの０．２６ｎｍは、ルテニウム原子の直径に相当する。また、正孔注入層１４の厚み０．２７ｎｍは、ロジウム原子、イリジウム原子、銅原子、レニウム原子の直径に相当する。
【００３９】
また、正孔注入層１４の厚みを４ｎｍ以下にすることで、正孔注入層１４の原子配列の欠陥が転移しにくくなり、正孔注入層１４の化学的安定性が十分に確保されるという効果を奏する。なお、正孔注入層１４の厚み４ｎｍは、ロジウム又はイリジウムの１０原子層の厚みに、銅の１１原子層の厚みに、ルテニウム又はレニウムの９から１４原子層の厚みに相当する。仮に、ロジウム又はイリジウムの原子層の厚みが１１層以上になると、原子配列の欠陥の密度が高くなり、或いは原子配列の欠陥が転位しやすくなるので、原子の転位を伴う化学反応が起こりやすくなる。
【００４０】
正孔輸送層１５は、第１電極層１３の露出した領域に被着するとともに正孔注入層１４を被覆して形成されている。正孔輸送層１５は、正孔注入層１４から注入された電荷を有機発光層１６に向けて輸送する機能を備えている。正孔輸送層１５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。    
【００４１】
また、正孔輸送層１５は、第１電極層１３および正孔注入層１４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。正孔輸送層１５の厚みは、例えば１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下に設定されている。
【００４２】
正孔輸送層１５が直接第１電極層１３と接することで、正孔輸送層１５は、正孔輸送層１５と第１電極層１３との密着力と、正孔注入層１４と正孔輸送層１５との密着力との２種類の密着力とで強固に固定されるので、外力やヒートショック等によるはがれが起こり難くなるという効果を奏する。また、外光や有機ＥＬ素子内で生じた光は、正孔輸送層１５及び第１電極層１３の界面と、正孔注入層１４及び正孔輸送層１５の界面との２種類の界面で反射し、伝播するので、正孔注入層１４の第１電極層１３を被覆する領域の比率を調整することで、最適な光伝播が得られる。その結果、光取り出し効率を増大させる効果と、外光の反射を抑制し、表示コントラストを増大させる効果を奏する。
【００４３】
有機発光層１６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。
【００４４】
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。
【００４５】
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１６の厚みは、例えば２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下に設定されている。
【００４６】
また、電子輸送層１７は、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、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、イミダゾロン、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、テトラヒドロイミダゾール、 ポリアリールアルカン又はブタジエン等を用いることができる。電子輸送層１７の厚みは、例えば２０ｎｍ以上６０ｎｍ以下に設定されている。
【００４７】
また、電子注入層１８は、例えば、（８−ヒドロキシキノリナト）リチウム、フッ化リチウム又はフッ化セシウム等を用いることができる。電子注入層１８の厚みは、例えば０．５ｎｍ以上２ｎｍ以下に設定されている。なお、電子輸送層１７又は電子注入層１８は、外光を吸収しやすい機能を備えた材料から構成することが好ましい。外光を吸収しやすい材料から構成することで、有機ＥＬ素子に進入する外光の多くを正孔注入層１４に到達する前に吸収し、正孔注入層１４にて反射し、表示コントラストが低下するのを抑制することができる。
【００４８】
第２電極層１９は、電子注入層１８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１９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１９は共通電極として機能している。第２電極層１９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１９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１９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逆テーパーレジストが不要になる。仮に、絶縁物７上に逆テーパーレジストを形成した場合、第２電極層は、逆テーパーレジストにて各画素に分離されるため、逆テーパーレジストの表面全体を第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逆テーパーレジストの一部を介して、有機ＥＬ素子内部に水分等が浸入しやすくなり、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１９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。
【００４９】
第２電極層１９は、有機発光層１６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膜（ＩＴＯ）又は錫酸化膜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１９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１６から放出された光が、第２電極層１９を透過して、有機ＥＬ素子５から外部に出射される。
【００５０】
また、有機ＥＬ素子５を被覆するように、表示領域Ｄ１上には保護層２０が形成されている。保護層２０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２０の厚みは、例えば１００ｎｍ以上５μｍ以下に設定されている。
【００５１】
上述したように本実施形態に係る有機ＥＬ素子によれば、外光が正孔注入層１４にまで到達する前に電子輸送層１７又は電子注入層１８等の層にて外光の一部が吸収される。そして、平らな表面による外光の正反射、鏡面反射が抑制され、第１電極層１３上に形成された多数の凸部からなる正孔注入層１４による外光の反射は拡散反射となるため、コントラストを良好にすることができる。また、酸化しにくい正孔注入層１４を形成することで、有機発光層１６への正孔の注入を効率良くすることができ、輝度が低下するのを抑制することができる。
【００５２】
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１０を用いて詳細に説明する。なお、図５から図１０は、一つの画素の断面図を示している。
【００５３】
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。
【００５４】
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、上部よりも下部が幅狭なコンタクトホールＳを有する平坦化膜１２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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
そして、図７（Ｂ）に示すように、発光領域Ｒの第１電極層１３上に例えばロジウムから成る正孔注入層１４を形成する。正孔注入層１４は、置換メッキ法を用いることにより、あらかじめ形成した第１電極層１３表面に含まれるアルミニウム等のイオン化しやすい元素の一部を、ロジウム等のイオン化しにくい元素で置換することによって、第１電極層１３の露出した上面に不連続膜として形成することができる。具体的には、塩化ロジウム、塩化イリジウム又は塩化ルテニウム等のＶＩＩＩ族金属元素の塩化物、硫酸銅等のＩＢ族金属元素の硫化物、あるいは塩化物、塩化レニウム等のＶＩＩＢ族金属元素の塩化物のいずれか１種以上を含む溶液と、第１電極層１３表面とを、浸漬、シャワー、スプレイ、インクジェット又はノズルコート等の方法で接触させることにより、置換メッキを行わせて正孔注入層１４を形成する。その後、不要な溶液はシャワー洗浄等の方法で除去する。
【００５８】
さらに、図８（Ａ）に示すように、正孔注入層１４上及び露出した第１電極層１３上に、従来周知の真空蒸着法を用いて、例えば厚さ１０ｎｍの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）層を形成し、次いで、厚さ２０ｎｍの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）層を形成し、積層膜から成る正孔輸送層１５を形成する。なお、露出した第１電極層１３上には、露出した表面が酸化することによって、酸化膜１３Ｏが形成される。そのため、酸化膜１３Ｏと正孔輸送層１５との界面にて両者の接着性を向上させることができる。
【００５９】
そして、図８（Ｂ）に示すように、従来周知の蒸着法を用いて、正孔輸送層１５上に厚さ２５ｎｍの有機発光層１６を形成する。なお、有機発光層１６は、構成する材料を選択することによって、発する色を調整することができる。また、有機発光層１６上に、図９（Ａ）に示すように、従来周知の蒸着法を用いて、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）から成る厚さ３０ｎｍの電子輸送層１７を形成する。さらに、図９（Ｂ）に示すように、電子輸送層１７上に、従来周知の蒸着法を用いて、例えば、フッ化リチウム（ＬｉＦ）から成る厚さ０．７ｎｍの電子注入層１８を形成する。
【００６０】
次に、図１０（Ａ）に示すように、例えば、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、電子注入層１８上に、例えばマグネシウム３３質量％と銀６７質量％との混合物から成る厚さ１５ｎｍの第２電極層１９を形成する。第２電極層１９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１９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１９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。
【００６１】
さらに、図１０（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、窒化ケイ素から成る厚さ１．５μｍの保護層２０を形成する。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
上述したように、本発明の実施形態によれば、正孔輸送層１５又は有機発光層１６を形成する前の状態において、第１電極層１３の上面を複数個所露出する正孔注入層１４を形成することができ、その後、有機発光層１６等を形成することができる。そのため、正孔注入層１４を形成する際に有機発光層１６を劣化させることがなく、輝度が低下しにくい有機ＥＬ素子を作製することができる。
【００６５】
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。
【００６６】
また、第２の実施形態に係る有機ＥＬ素子としては、図１１に示すように、正孔注入層１４Ｂが、第１電極層１３の上面に形成されるとともに、第１電極層１３と絶縁物７との間に形成されたものであっても構わない。正孔注入層１４Ｂを第１電極層１３の上面に全面的に形成することで、発光層１６から、光放出面となる封止基板８側（図１１の上方）とは異なる方向である斜め下向きに放出された光、または、発光層１６よりも図１１の上側に設けられた界面で反射した光が、湾曲した表面を有し不連続膜である正孔注入層１４Ｂにより反射、散乱、または回折されることにより、光放出面となる封止基板８側へ出射されるようになり、光の取り出し効率が向上するという作用効果を奏する。また、正孔注入層１４Ｂを第１電極層１３の上面に全面的に形成することで、第１電極層１３と、正孔輸送層１５との界面による鏡面反射が低減され、明るい外光が入射する状況下においても高い表示コントラストを実現できるという作用効果を奏する。
【００６７】
正孔注入層１４Ｂは、絶縁物７を第１電極層１３上に形成する前に、例えば化学還元メッキ法、スパッタ法、蒸着法のいずれかを用いて、第１電極層１３上に全面的に形成する。第１電極層１３の不要部分を湿式エッチング等により除去する場合、第１電極層１３の不要部分上に形成された正孔注入層１４Ｂはリフトオフされて除かれる。その結果、第１電極層１３と絶縁物７との間に正孔注入層１４Ｂを構成する材料と同一の材料から成る不連続膜を形成することができる。
【００６８】
さらに、第３の実施形態に係る有機ＥＬ素子としては、図１２に示すように、正孔注入層１４Ｃが、第１電極層１３の上面から絶縁物７上にかけて形成されたものであっても構わない。正孔注入層１４Ｃを絶縁物７上に形成することで正孔注入層１４Ｃよりも図１２の上側に設けられた界面で反射した光が、湾曲した表面を有し不連続膜である正孔注入層１４Ｃにより反射、散乱、または回折されることにより、光放出面となる封止基板８側へ出射されるようになり、光の取り出し効率が向上するという作用効果を奏する。
【００６９】
正孔注入層１４Ｃは、絶縁物７を形成した後、例えばスパッタ法、蒸着法のいずれか法を用いて、露出する第１電極層１３の上面及び絶縁物７上に形成する。その結果、絶縁物７と第２電極層１９との間に正孔注入層１４Ｃを構成する材料と同一の材料から成る不連続膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【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】本発明の第１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。
【図９】図９（Ａ），図９（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１０】図１０（Ａ），図１０（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１１】本発明の第２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１２】本発明の第３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。
【符号の説明】
【００７１】
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    正孔注入層
１５    正孔輸送層
１６    有機発光層
１７    電子輸送層
１８    電子注入層
１９    第２電極層
２０    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】
0005710858.tif 000002
【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】
0005710858.tif 000007
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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