(57)【要約】【課題】トップエミッションタイプの有機ＥＬ表示装置において、有機ＥＬ層の下部電極にＩＴＯを含む化学的に安定導電膜を使用できるようにする。【解決手段】有機ＥＬ層は電子注入層１１１、電子輸送層１１２、発光層１１３、ホール輸送層１１４、ホール注入層１１５を含み、上部電極１２には透明電極であるＩＺＯ膜を使用し、下部電極９は２層構造とし、下層に反射率の高いＡｌまたはその合金を用い、上層は化学的に安定なＩＴＯ膜を用いる。下部電極９であるＩＴＯからの電子注入を可能にするため、電子注入層１１１にＬｉとＡｌｑ３をｍｏｌ比３：１で共蒸着した膜を用いる。これによって、ＩＴＯ膜からの電子注入を可能とし、トップエミッションタイプの有機ＥＬ表示装置を実現する。【選択図】図２
2008124316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に有機ＥＬ層がマトリクス状に配置され、前記有機ＥＬ層を挟んで下部電極と上部電極が形成され、前記下部電極と前記上部電極に電圧を印加して前記有機ＥＬ層を発光させることによって画像を形成する有機ＥＬ表示装置であって、前記有機ＥＬ層は複数の層からなり、前記有機ＥＬ層の前記下部電極と接する層はＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜によって形成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
前記ＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜のＬｉとＡｌｑ３のｍｏｌ比は１よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
前記ＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜のＬｉとＡｌｑ３のｍｏｌ比は１よりも大きく、６よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項４】
前記ＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜のＬｉとＡｌｑ３のｍｏｌ比は略々３であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項５】
前記下部電極の前記有機ＥＬ層の前記ＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜と接する層はＩＴＯ膜であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項６】
前記下部電極は複数の層であり、前記有機ＥＬ層の前記ＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜と接する層はＩＴＯ膜であり、前記ＩＴＯ膜の下部には金属膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項７】
前記金属膜はＡｌまたはＡｌの合金であることを特徴とする請求項６に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項８】
前記金属膜はＡｇまたはＡｇの合金であることを特徴とする請求項６に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項９】
前記上部電極はＩＺＯ、ＩＴＯ、Ｗｏ３のいずれかで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項１０】
基板に有機ＥＬ層がマトリクス状に配置され、前記有機ＥＬ層を挟んで陰極と陽極が形成され、前記陰極と前記陽極に電圧を印加して前記有機ＥＬ層を発光させることによって画像を形成する有機ＥＬ表示装置であって、前記有機ＥＬ層は複数の層からなり、前記有機ＥＬ層の前記陰極と接する層はＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜によって形成された電子注入層が形成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項１１】
前記陰極は複数の層から形成され、前記陰極の、前記ＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜と接する層はＩＴＯで形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項１２】
前記陰極は複数の層から形成され、前記陰極の、前記ＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜と接する層はＩＴＯ膜で形成され、前記ＩＴＯ膜の下層はＡｌまたはＡｌ合金であることを特徴とする請求項１０に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項１３】
前記陰極の、前記ＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜と接する層はＡｇまたはＡｇの合金で形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項１４】
基板に有機ＥＬ層がマトリクス状に配置され、前記有機ＥＬ層を挟んで下部電極と上部電極が形成され、前記下部電極と前記上部電極に電圧を印加して前記有機ＥＬ層を発光させることによって画像を形成する有機ＥＬ表示装置であって、前記有機ＥＬ層は電子注入層、電子輸送層、発光層、ホール輸送層、ホール注入層を含み、前記電子注入層はＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜によって形成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項１５】
前記ＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜のＬｉとＡｌｑ３のｍｏｌ比は１よりも大きいことを特徴とする請求項１４に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項１６】
前記ＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜のＬｉとＡｌｑ３のｍｏｌ比は１よりも大きく、６よりも小さいことを特徴とする請求項１４に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項１７】
前記ＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜のＬｉとＡｌｑ３のｍｏｌ比は略々３であることを特徴とする請求項１４に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項１８】
前記下部電極は複数の層であり、前記有機ＥＬ層の前記ＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜と接する層はＩＴＯ膜であり、前記ＩＴＯ膜の下部には金属膜が形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項１９】
前記上部電極はＩＺＯ、ＩＴＯ、Ｗｏ３のいずれかで形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項２０】
前記陰極の、前記ＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜と接する層はＡｇまたはＡｇの合金で形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の有機ＥＬ表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機ＥＬ表示装置のうち、特にトップエミッションタイプの画素構造構造に関連する。
【背景技術】
【０００２】
従来表示装置の主流はＣＲＴであったが、これに替わって、フラットデスプレイ装置である液晶表示装置、プラズマ表示装置等が実用化され、需要が増大している。さらにこれらの表示装置に加え、有機エレクトロルミネッセンスを用いた表示装置（以下有機ＥＬ表示装置という）や、フィールドエミッションを利用する電子源をマトリクス状に配置して陽極に配置された蛍光体を光らすことによって画像を形成する表示装置（以後ＦＥＤ表示装置という）の開発、実用化も進んでいる。
【０００３】
有機ＥＬ表示装置は（１）液晶と比較して自発光型であるので、バックライトが不要である、（２）発光に必要な電圧が１０Ｖ以下と低く、消費電力を小さくできる可能性がある、（３）プラズマ表示装置やＦＥＤ表示装置と比較して、真空構造が不要であり、軽量化、薄型化に適している、（４）応答時間が数マイクロ秒と短く、動画特性がすぐれている、（５）視野角が１７０度以上と広い、等の特徴がある。
【０００４】
図７は従来から開発が進められているボトムエミッションタイプと称する有機ＥＬ表示装置の画素構造の断面図である。図７は薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＴＦＴ）をスイッチング素子として有機ＥＬを駆動する表示装置の画素部の断面図である。図７において、ガラス基板１の上に、アンダーコート２が施されている。このアンダーコート２はガラス基板からの不純物がＴＦＴや有機ＥＬを汚染するのを防止する役目を有する。
【０００５】
半導体層３にはソース部、チャンネル部、ドレイン部が形成されている。半導体層３を覆ってゲート絶縁膜４が形成されており、このゲート絶縁膜の上にはゲート電極５が形成され、このゲート電極５を覆って層間絶縁膜６が形成される。この層間絶縁膜６の上には、ＳＤ配線７が形成されるが、このＳＤ配線７は層間絶縁膜６に形成されたスルーホールを通して、半導体層３に形成されているソース部またはドレイン部と接続し、ＴＦＴから信号を取り出す役割をもつ。このＳＤ配線７を覆って、ＴＦＴ全体を保護するためのパッシベーション膜８が形成される。有機ＥＬ層の下部電極９となる、透明電極（ＩＴＯ）がパッシベーション膜８上に形成されるが、この透明電極９はパッシベーション膜８に形成されたスルーホールを介してＳＤ配線７とつながる。さらに、透明電極９およびパッシベーション膜８上には、各画素を分離するためのバンク１０が形成される。
【０００６】
バンク１０が形成されていない部分には発光部である有機ＥＬ層１１が堆積される。そして、有機ＥＬ層１１の上には上部電極１２となる金属層が形成される。有機ＥＬ層１１は一般には複数層となっているが、陰極と陽極の間に電圧を印加することによって発光する。ここで、下部電極９は透明電極で形成されており、パッシベーション膜８、層間絶縁膜６、アンダーコート２のいずれも透明であるので、有機ＥＬ層１１で発した光は図７の矢印Ｌの方向に向かう（ボトムエミッション）。一方、上部電極１２へ向かう光は上部電極１２である金属膜で反射されてやはり図７の矢印Ｌの方向に向かうことになる。
【０００７】
有機ＥＬ層１１は発光効率を上げるために複数の層で形成されている。本件発明に関連する有機ＥＬ層の公知例として、「特許文献１」および「特許文献２」があげられる。「特許文献１」にはホール電子変換層を含む有機ＥＬ層の構成が開示してあり、「特許文献２」には陰極に接して反応生成層を形成して電子を注入するエネルギー障壁を小さくすることが記載してある。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１６６６３７号公報
【特許文献２】特開２００５−１２３０９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記従来技術に記載したボトムエミッションでの問題点はＴＦＴ等スイッチング素子との関係で、発光有効領域に制限がある、ＥＬからの光がスイッチング素子であるＴＦＴの動作に影響を与える可能性がある等の問題がある。
【００１０】
これに対してトップエミッションタイプの有機ＥＬ表示装置は、スイッチング素子としてのＴＦＴの上にも発光領域を形成できる等、表示装置の輝度の面では有利である。しかし、トップエミッションタイプでは、有機ＥＬ層にたいする陰極を下部電極としなければならないことよる問題点が生ずる。すなわち、陰極は光を反射する必要があるので、金属膜を使用する。この金属膜、すなわち下部電極は、エッチング等フォトリソグラフィー工程等で影響を受けやすく、表面が不安定となる。これによって、有機ＥＬ層への電子の注入が不安定になり、有機ＥＬ層からの発光特性が安定しないという問題点がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は以上のような問題点を対策し、トップエミッションタイプの有機ＥＬ表示装置を実現可能とするものである。具体的には以下のような手段を用いる。
【００１２】
（１）基板に有機ＥＬ層がマトリクス状に配置され、前記有機ＥＬ層を挟んで下部電極と上部電極が形成され、前記下部電極と前記上部電極に電圧を印加して前記有機ＥＬ層を発光させることによって画像を形成する有機ＥＬ表示装置であって、前記有機ＥＬ層は複数の層からなり、前記有機ＥＬ層の前記下部電極と接する層はＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜によって形成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
（２）前記ＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜のＬｉとＡｌｑ３のｍｏｌ比は１よりも大きいことを特徴とする（１）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（３）前記ＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜のＬｉとＡｌｑ３のｍｏｌ比は１よりも大きく、６よりも小さいことを特徴とする（１）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（４）前記ＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜のＬｉとＡｌｑ３のｍｏｌ比は略々３であることを特徴とする（１）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（５）前記下部電極の前記有機ＥＬ層の前記ＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜と接する層はＩＴＯ膜であることを特徴とする（１）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（６）前記下部電極は複数の層であり、前記有機ＥＬ層の前記ＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜と接する層はＩＴＯ膜であり、前記ＩＴＯ膜の下部には金属膜が形成されていることを特徴とする（１）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（７）前記金属膜はＡｌまたはＡｌの合金であることを特徴とする（６）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（８）前記金属膜はＡｇまたはＡｇの合金であることを特徴とする（６）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（９）前記上部電極はＩＺＯ、ＩＴＯ、Ｗｏ３のいずれかで形成されていることを特徴とする（１）に記載の有機ＥＬ表示装置。
【００１３】
（１０）基板に有機ＥＬ層がマトリクス状に配置され、前記有機ＥＬ層を挟んで陰極と陽極が形成され、前記陰極と前記陽極に電圧を印加して前記有機ＥＬ層を発光させることによって画像を形成する有機ＥＬ表示装置であって、前記有機ＥＬ層は複数の層からなり、前記有機ＥＬ層の前記陰極と接する層はＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜によって形成された電子注入層が形成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
（１１）前記陰極は複数の層から形成され、前記陰極の、前記ＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜と接する層はＩＴＯで形成されていることを特徴とする（１０）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（１２）前記陰極は複数の層から形成され、前記陰極の、前記ＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜と接する層はＩＴＯ膜で形成され、前記ＩＴＯ膜の下層はＡｌまたはＡｌ合金であることを特徴とする（１０）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（１３）前記陰極の、前記ＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜と接する層はＡｇまたはＡｇの合金で形成されていることを特徴とする（１０）に記載の有機ＥＬ表示装置。
【００１４】
（１４）基板に有機ＥＬ層がマトリクス状に配置され、前記有機ＥＬ層を挟んで下部電極と上部電極が形成され、前記下部電極と前記上部電極に電圧を印加して前記有機ＥＬ層を発光させることによって画像を形成する有機ＥＬ表示装置であって、前記有機ＥＬ層は電子注入層、電子輸送層、発光層、ホール輸送層、ホール注入層を含み、前記電子注入層はＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜によって形成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
（１５）前記ＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜のＬｉとＡｌｑ３のｍｏｌ比は１よりも大きいことを特徴とする（１４）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（１６）前記ＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜のＬｉとＡｌｑ３のｍｏｌ比は１よりも大きく、６よりも小さいことを特徴とする（１４）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（１７）前記ＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜のＬｉとＡｌｑ３のｍｏｌ比は略々３であることを特徴とする（１４）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（１８）前記下部電極は複数の層であり、前記有機ＥＬ層の前記ＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜と接する層はＩＴＯ膜であり、前記ＩＴＯ膜の下部には金属膜が形成されていることを特徴とする（１４）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（１９）前記上部電極はＩＺＯ、ＩＴＯ、Ｗｏ３のいずれかで形成されていることを特徴とする（１４）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（２０）前記陰極の、前記ＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜と接する層はＡｇまたはＡｇの合金で形成されていることを特徴とする（１４）に記載の有機ＥＬ表示装置。
【発明の効果】
【００１５】
各手段による効果は次のとおりである。
【００１６】
手段（１）から手段（９）によれば、有機ＥＬ層のうち、下部電極との接する層にＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜を用いることにより、下部電極として広い範囲の材料を用いることができ、トップエミッションタイプの有機ＥＬ表示装置の実現には大きな効果が得られる。とくＩＴＯのように、安定な材料を下部電極として使用できることの利益は大きい。また、下部電極を多層構造として下部電極の電荷注入の役割に加えて、化学的な安定と高い反射率を実現することができる。
【００１７】
手段（１０）から手段（１３）の手段によれば、有機ＥＬ膜の電子注入層としてＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜を用いることにより、化学的には安定であるが、仕事関数が高いために、従来は陽極として用いられていたが、陰極としては不適とされてきたＩＴＯ膜を陰極として用いることができるため、トップエミッションタイプの有機ＥＬ表示装置実現におおきな効果が得られる。また、有機ＥＬ膜の電子注入層としてＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜を用いることにより、プロセスが許せば、Ａｌまたはその合金、Ａｇまたはその合金等の反射率の高い金属を電子注入層と接して使用することができるので、トップエミッションタイプの有機ＥＬ表示装置実現に大きな効果が得られる。
【００１８】
手段（１４）から手段（２０）によれば、有機ＥＬ層として電子注入層、電子輸送層、発光層、ホール輸送層、ホール注入層を含み、前記電子注入層はＬｉとＡｌｑ３の共蒸着膜によって形成されているので、有機ＥＬ層から効率の高い発光を得るとともに、陰極材料としてＩＴＯを含む広い範囲の材料を使用することができるためにトップエミッションタイプの有機ＥＬ表示装置実現に大きな効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
実施例にしたがって、本発明の詳細な内容を開示する。
【実施例１】
【００２０】
図１は本発明によるトップエミッションタイプの有機ＥＬ表示装置の画素部の断面構造である。図１において、基板１は本実施例においてはガラスを用いる。しかし、トップエミッションの場合は、基板１は光を透過させる必要は無いので、ガラスに限る必要は無く、ＳＵＳなどの金属や、ＰＥＴ、ＰＥＳ等のプラスチック材料を用いることもできる。アンダーコート２は基板１からの不順物に対するバリアとしての役割をもつ。一方、アンダーコート２は、その上に形成される半導体層３との密着性も重要である。本実施例においては、酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜またはそれらの積層膜が用いられる。アンダーコート２として２層膜が用いられる場合は、膜厚は例えば、下層の窒化シリコンが１５０ｎｍ、上層の酸化シリコンが１００ｎｍである。
【００２１】
半導体層３はＣＶＤ法によって形成されるアモーファスＳｉ膜、またはアモーファスＳｉ膜をレーザーでアニールすることによって形成されるポリシリコン膜が用いられる。該半導体層３の両側にはイオンインプランテーションによって、導電性が付与されたソース部あるいはドレイン部が形成される。この半導体層３の膜厚は例えば、５０ｎｍである。
【００２２】
半導体層３を覆って、ゲート絶縁膜４が形成される。ゲート絶縁膜４にはＣＶＤ法で形成される酸化シリコンあるいは窒化シリコン、またはそれらの積層膜がもちいられる。ゲート絶縁膜４の膜厚は例えば、１００ｎｍである。ゲート絶縁膜４の上にゲート電極５となるゲート金属層がスパッタリング等によって形成される。この金属層をパターニングすることにより、ゲート電極５を形成するだけでなく、ゲート配線層も形成する。ゲート金属層はＭｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ等の高融点金属、あるいはこれらの金属の合金が適している。さらには、これらの金属あるいは合金との積層膜を用いてもよい。ゲート金属層を端子部１２としても使用する場合は最上層はＴｉ、ＴｉＮ、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の安定な材料とする必要がある。ゲート電極５の膜厚は例えば、１５０ｎｍである。
【００２３】
ゲート電極５を覆って層間絶縁膜６が形成される。この層間絶縁膜６はゲート電極５と接続されるゲート配線と、ＳＤ配線層７と接続される信号配線との絶縁をする役目をもつ。層間絶縁膜６はＣＶＤで形成される酸化シリコンあるいは、窒化シリコンがもちいられる。層間絶縁膜６の膜厚は例えば、５００ｎｍである。
【００２４】
この層間絶縁膜６を覆って、ＳＤ配線層７となるＳＤ金属層がスパッタリング等によって形成される。ＳＤ金属層はパターニングされて信号線になるとともに、層間絶縁層に形成されたスルーホールを介して半導体層３のソース部あるいはドレイン部と接続する。ＳＤ配線層７を覆って、ＴＦＴ等を保護するためのパッシベーション膜８が形成される。本発明のトップエミッションタイプの有機ＥＬ表示装置においてはＴＦＴの上にも発光層である有機ＥＬ層１１を形成するので、パッシベーションの上面は平坦でなければならない。したがって、パッシベーション膜８は２層とし、下層はＳｉＮ膜等の無機膜を使用し、上層８２はアクリル等の有機パッシベーション膜を使用して上面を平坦化する。
【００２５】
そして、平坦な有機パッシベーション膜８２の上に有機ＥＬ層１１の下部電極９となる配線層を形成する。下部電極９となる配線層はパッシベーション膜８に形成されたスルーホールを通してＳＤ配線層７と接続する。トップエミッションタイプにおいては、下部電極９は次のような特性を有する必要がある。すなわち、有機ＥＬ層１１からの光を反射する必要があるので、充分な反射率をもつこと、下部電極９あるいはパッシベーション膜上に形成されるバンク１０のエッチング等に使用されるエッチング液等に耐えること、有機ＥＬ層１１に対する電子注入特性を有すること等である。
【００２６】
本実施例においては、このような特性を備えるために、下部電極９として、Ａｌ膜およびＩＴＯ膜の２層構造とする。Ａｌは高い導電性を有するとともに、９０％以上という高い反射率を有しているので、下部電極９としては好適である。しかし、Ａｌはバンク形成に用いられるエッチング液に弱いため、Ａｌの保護膜としてＩＴＯを用いる。なお、Ａｌ替わりに、たとえば、Ａｌ−Ｓｉ等のＡｌ合金を用いてもよいし、ＡｇまたはＡｇ合金を用いてもよいが、同様な問題点を有しているので、以下の説明はＡｌの場合について代表して行う。
【００２７】
ＩＴＯは導電性である上、化学的に安定であるので、Ａｌの保護膜としては好適である。しかし、ＩＴＯの仕事関数は４．７ｅＶないし５．３ｅＶと大きいため、従来は陰極としては不適で、むしろ、陽極として好適なものとされてきた。しかし、本発明では後で述べる有機ＥＬ膜の構成により、ＩＴＯ膜を下部電極９として使用することを可能ならしめるものである。
【００２８】
有機ＥＬ膜の下部電極９を形成した後、バンク形成のためのアクリル膜がコーティングされる。このアクリル膜をエッチングによって、部分的に除去する。アクリル膜の除去された部分には有機ＥＬ膜の下部電極９が露出する。アクリル膜の残った部分が画素を分離するバンク１０となる。
【００２９】
アクリル膜が除去されて下部電極９が露出した部分に有機ＥＬ層１１が堆積される。この有機ＥＬ層１１は後に説明するように複数の膜から形成される。そして、有機ＥＬ層１１の上には陽極となる透明導電膜が形成される。本発明はトップエミッションタイプであるため、陽極となる上部電極１２は透明電極である必要がある。さらに、上部電極１２は有機ＥＬ層１１に対してホールの注入効率の高いものである必要がある。上部電極１２は有機ＥＬ層１１に対して一定の直流電圧を加えるものであるため、画素毎に分離しなくともよい。また、外気にさらされる機会もあるために、化学的にも安定である必要がある。さらに長期間にわたって、抵抗等の電気的特性も安定である必要がある。本実施例に用いることができる上部電極１２の材料としては、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＷＯ３等である。
【００３０】
有機ＥＬで発光した光は図１の矢印Ｌの方向に出射する。トップエミッションの特徴は有機ＥＬ層１１の堆積する範囲をＴＦＴの上方にまで形成することができ、したがって、発光する面積を大きくすることが出来、明るい表示装置を得ることが出来る点である。
【００３１】
図２に有機ＥＬ層１１部分の断面模式図を示す。図２において、下部電極９の上に電荷注入層１１１が形成される。電荷注入層１１１の役割は下部電極９である陰極からの電子の注入を容易にするものである。電荷注入層１１１は、トリス（８−キノリノール）アルミニューム（以下Ａｌｑ３と略す）とＬｉをｍｏｌ比が２＜Ｌｉ／Ａｌｑ３＜４となるように共蒸着する。この電荷注入層１１１の膜厚は３ｎｍである。
【００３２】
電荷注入層１１１の上には電子輸送層１１２が形成される。電荷輸送層１１２は例えば、真空蒸着によりトリス（８−キノリノール）アルミニューム（以下Ａｌｑ３と略す）を２０ｎｍの厚さに形成する。この層の役割は電子を発光層１１３まで、出来るだけ抵抗なしに、効率よく運ぶ役割を持つ。その上には発光層１１３が形成される。この発光層１１３において、電子とホールが再結合することによるＥＬ発光が生ずる。発光層１１３は、例えば、Ａｌｑ３とキナクリドン（Ｑｃと略す）の共蒸着膜を２０ｎｍの厚さに形成する。Ａｌｑ３とＱｃの蒸着速度の比は４０：１である。１１３の上にはホール輸送層１１４が形成される。このホール輸送層１１４は陽極から供給されたホールをできるだけ抵抗無しに効率よく発光層１１３に運ぶ役割をもつ。ホール輸送層１１４はα―ＮＰＤを蒸着により５０ｎｍの厚さに形成する。ホール輸送層１１４の上にはホール注入層１１５が形成される。このホール注入層１１５は、陽極からのホールの注入を容易にするものである。ホール注入層１１５は銅フタロシアニンを蒸着により５０ｎｍの厚さに形成する。ホール注入層１１５の上に陽極である、上部電極１２が形成される。
【００３３】
なお、ホール注入層１１５と上部電極１２の間に、バッファー層として透明金属酸化物をＥＢ蒸着等によって１５ｎｍの厚さに形成する場合もある。このバッファー層としての金属酸化物の材料としてはＶ２Ｏ５、ＭｏＯ３、ＷＯ３等があげられる。バッファー層の主たる役割は陽極材料をスパッタリングするさいに、有機ＥＬ層１１がダメージを受けるのを防止するためである。
【００３４】
本発明の特徴は電子注入層１１１である。本実施例では、下部電極９のうち、有機ＥＬ層１１と直接接するのはＩＴＯ膜である。上記のようにＩＴＯ膜は仕事関数が大きいため、陰極ではなく、陽極として使用されてきた。しかし、本実施例においては、ＩＴＯは化学的に安定であるという理由から下部電極９、すなわち、陰極として使用する。ＩＴＯを陰極して使用するためには、従来のように、Ａｌ等を陰極として使用した場合の電荷注入層、例えば、ＬｉＦを０．５ｎｍ真空蒸着によって形成したようなものでは充分な特性が出ない。
【００３５】
発明者はＬｉとＡｌｑ３を一定のｍｏｌ比になるように同時蒸着した膜であれば、ＩＴＯを陰極として使用しても、高い電子注入効率を得られることを見出した。Ａｌｑ３の構造式を式（１）に示す。
【００３６】
【化１】
2008124316.tif 000003
【００３７】
図３は有機ＥＬ膜の発光強度を電子注入層１１１におけるＬｉとＡｌｑ３のｍｏｌ比を変えて測定した模式図である。試験用ガラス基板１００の上に下部電極９としてのＩＴＯを形成する。その上に電子注入層１１１としてＬｉとＡｌｑを所定のｍｏｌ比になるように同時蒸着した膜を形成する。この電子注入層１１１はＬｉとＡｌｑが所定のｍｏｌ比になるようにＬｉとＡｌｑ３の蒸着速度を制御した。この電子注入層１１１の膜厚は３ｎｍである。電子注入層１１１の上に、実施例１と同じように、電子輸送層１１２、発光層１１３、ホール輸送層１１４、ホール注入層１１５を形成し、陽極としてＩＺＯを形成した。
【００３８】
図３において、電圧を８Ｖ印加してＬｉとＡｌｑ３のｍｏｌ比を変化させて発光強度を測定した。発光層からの光は有機ＥＬ膜の上下に出射するが、図３に示す矢印Ｌのように、上方向への輝度を比較した。
【００３９】
図４は測定結果であり、横軸にＬｉとＡｌｑ３の所定のｍｏｌ比（Ｌｉ／Ａｌｑ３）をとり、縦軸に輝度をとったグラフである。図４に示すように、Ｌｉ／Ａｌｑ３が１より増加すると輝度は増加し、Ｌｉ／Ａｌｑ３が約３のときに最大の輝度になる。そしてＬｉ／Ａｌｑ３が６の場合にも高い輝度を有している。
【００４０】
図５は横軸にＬｉとＡｌｑ３のｍｏｌ比（Ｌｉ／Ａｌｑ３）をとり、縦軸に電流密度をとったグラフである。図５に示すように、Ｌｉ／Ａｌｑ３が約３のときに最大の電流密度が得られた。印加電圧は８Ｖで一定であるから、電流密度が最大になるということは、陰極と電子注入層１１１との電位障壁が最も小さいということである。すなわち、電子の注入効率が最も良いということになる。図５に示すように、電子の注入効率はＬｉ／Ａｌｑ３が１を超えると増加し、Ｌｉ／Ａｌｑ３が６においても依然高い値を示している。
【００４１】
Ｌｉは仕事関数が２．９ｅＶと小さいため、電子注入材料としては本来格好なものである。しかし、Ｌｉは不安定であるため、例えば、ＩＴＯ上に蒸着すれば、直ちに酸化されて仕事関数が上昇し、電子注入層としては不適な材料となってしまう。これに対して本発明は、ＬｉとＡｌｑ３を適切なｍｏｌ比で共蒸着することによって、電子注入層１１１として高い注入効率を維持できることを示すものである。
【００４２】
発明者はＬｉとＡｌｑ３を適切なｍｏｌ比で共蒸着することによって、電子注入層１１１として高い注入効率を維持できる理由として、共蒸着層に式（２）に示すような物質が生成されているものと推定している。
【００４３】
【化２】
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【００４４】
式（２）の意味するところは、Ｌｉが金属錯体であるＡｌｑ３にトラップされて酸化を免れていると同時に、電圧を印加しても陰極側に移動しないことが予想できる。また、Ｌｉ／Ａｌｑ３のｍｏｌ比が３の場合に最も電子注入効率が高い点もこの仮説と一致している。
【００４５】
本発明は、ＬｉとＡｌｑ３を適切なｍｏｌ比で共蒸着することによってＩＴＯのような酸化物を陰極に用いても高い電子注入効率を維持できるという点で画期的なものである。本発明によって、トップエミッションタイプの有機ＥＬ表示装置の有機ＥＬ層１１の陰極部に化学的に安定な導電膜を使用することが出来るという点で大きな効果がある。
【実施例２】
【００４６】
実施例１では有機ＥＬ層１１の陰極としてＩＴＯ膜とＡｌ膜の２層構造を用いている。２層膜を用いる理由は、ＩＴＯは透明であるため、有機ＥＬ層１１からの発光を上方へ反射できないので、下層の金属膜を反射層として用いるためである。
【００４７】
有機ＥＬ層１１の下部電極９すなわち陰極は、その後のバンク１０の形成時にエッチング液、またはレジストの剥離液等によって汚染される。例えば陰極にＡｌ膜を使用した場合は、エッチング液またはレジスト液の種類によっては消失してしまうが、エッチング液またはレジスト液の種類および条件によっては表面が若干酸化される程度で導電性を維持できる場合がある。
【００４８】
Ａｌを陰極として用いる場合は従来、電子注入層１１１として、０．５ｎｍ程度のＬｉＦの蒸着膜が用いられてきた。しかし、トップエミッションのように、Ａｌ膜の表面が汚染されてしまうような場合は、電子注入効率が下がってしまい、実用か出来なかった。
【００４９】
バンク形成に使用されるエッチング液または、レジスト剥離液によって表面が汚染されたＡｌを陰極として使用し、電子注入層１１１としてＬｉとＡｌｑ３を適切なｍｏｌ比で形成した有機ＥＬ膜を形成し、図４に示すような実験を行ったところ、やはり、Ｌｉ／Ａｌｑ３のｍｏｌ比が約３の場合に最大の発光効率および、電子注入効率が観測され、陰極がＩＴＯの場合と同様な結果が得られた。
【００５０】
さらに、陰極をＡｌとＳｉの合金、Ａｇ、およびＡｇの合金についても同様な実験を行い、同様な結果がえられた。
【００５１】
すなわち、ＬｉとＡｌｑ３を適切なｍｏｌ比で形成した電子注入層１１１は、広い範囲の有機ＥＬ層１１の陰極材料に対して使用することが出来る。ただし、この場合は、バンク形成時のエッチング液またはレジスト剥離液によって消失しないような材料あるいは、導電性を失わないような材料であることが必要である。
【００５２】
本実施例では、有機ＥＬ膜の陰極材料として、ＩＴＯと高反射率を有する金属膜との２層構造とする必要がない点でコスト的にはすぐれている。そしてＬｉとＡｌｑ３を適切なｍｏｌ比で形成した電子注入層１１１を有機ＥＬ層１１に形成することによって、実用的な電子注入効率を維持することができる。
【実施例３】
【００５３】
図６は本発明によって構成された画素を有する有機ＥＬ表示装置の全体図である。有機ＥＬ表示装置は基板１が完成したあと、有機ＥＬ層１１を水分から保護するために、乾燥剤とともに前面ガラスによって気密封止される。図６は前面ガラスが取り付けられる前の、基板１を上から見た平面図である。基板１の中央の大部分には表示領域２１が形成されている。この表示領域の両側に走査信号駆動回路２２、２３が配置されている。各走査信号駆動回路２２、２３からはゲート信号線が延在している。左側の走査信号駆動回路２２からのゲート信号線２４と右側の走査信号駆動回路２３からのゲート信号線２５とは交互に配置されている。
【００５４】
表示領域２１の下側には映像信号駆動回路２６が配置され、このデータ信号駆動回路からは表示領域２１側にデータ信号線２７が延在している。表示領域２１の上側には電流供給母線２８が配置され、この電流供給母線２８からは表示領域２１側に電流供給線２９が延在している。
【００５５】
データ信号線２７と電流供給線２９は交互に配置され、これにより、これらデータ信号線２７、電流供給線２９、および前記ゲート信号線２４、ゲート信号線２５で囲まれた各領域において一つの画素ＰＸの領域を構成する。この画素ＰＸの断面が図１に示す本発明の断面図である。
【００５６】
表示領域の上側にはコンタクトホール群３０が形成されている。コンタクトホール群３０は表示領域全域に形成される有機ＥＬ層１１の上部電極１２を、絶縁膜の下に形成されていて端子まで延在する配線と電気的に接続する役割をもつ。表示領域の下側には端子３１が形成され、これらの端子３１から走査信号、データ信号、有機ＥＬ層１１に対する陽極電位、陰極電位等が供給される。
【００５７】
表示領域２１、走査信号駆動回路２２、２３、映像信号駆動回路２６、電流供給母線２８を囲むようにして封着材３２が形成され、この部分に前面ガラスと基板１を封じする枠となる部分が封着される。封着材の外側の基板１には端子部３１が形成され、この端子から、走査信号駆動回路２２、２３、映像信号駆動回路２６、電流供給母線２８等に信号または電流が供給される。
【００５８】
本発明はトップエミッションタイプであるから、図６の紙面から光が出射することになる。すなわち、看者は前面ガラスをとおして画像を観測することになる。また、本発明はトップエミッションタイプであるから、前面ガラスは透明である必要があるが、基板１は必ずしも透明である必要はない。
【００５９】
以上のように、本発明によれば、特徴ある電子注入層を使用するため、陰極材料として広い範囲の物質を使用でき、輝度の高い、トップエミッションタイプの有機ＥＬ表示装置の実現が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の画素部の断面図である。
【図２】本発明の有機ＥＬ層の概略断面図である。
【図３】本発明に関係する評価実験の模式図である。
【図４】本発明の効果を示す図である。
【図５】本発明の効果を示す他の図である。
【図６】本発明の構成を適用した有機ＥＬ表示装置の平面図である。
【図７】ボトムエミッションタイプの素子の断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１…基板、２…アンダーコート、  ３…半導体層、  ４…ゲート絶縁膜、  ５…ゲート電極、  ６…層間絶縁膜、  ７…ＳＤ配線、  ８…パッシベーション膜、    ９…下部電極、  １０…バンク、  １１…有機ＥＬ層、  １２…上部電極、  １１１…電子注入層、  １１２…電子輸送層、  １１３…発光層、  １１４…ホール輸送層、１１５…ホール注入層。
【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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