(57)【要約】【課題】従来の有機ＥＬディスプレイ素子の構成は、有機ＥＬ層は一層のみで構成されていたため、有機ＥＬ層等の材料、構造に起因する量子効率に従った発光輝度しか得られなかった。本発明は、このような問題を解決するために、発光輝度の向上を目的とする。【解決手段】本発明は、基板上に電極と有機ＥＬ層がそれぞれ少なくとも２以上交互に積層され、積層された電極は交互に陽極と陰極とされた有機ＥＬディスプレイ素子である。本発明による有機ＥＬディスプレイ素子では、有機ＥＬ層は少なくとも２以上積層されているため、１層の有機ＥＬ層を持つ従来の有機ＥＬディスプレイ素子に比較して、発光輝度は２倍以上にまで高くなる。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に積層された電極の上層に、それぞれ少なくとも２以上交互に積層された有機エレクトロルミネセンス層と電極とを有する有機エレクトロルミネセンスディスプレイ素子であって、該基板上に積層された電極が交互に陽極と陰極となるように構成された有機エレクトロルミネセンスディスプレイ素子。
【請求項２】
基板上に積層された電極の上層に、それぞれ少なくとも２以上交互に積層された有機エレクトロルミネセンス層と電極とを有する有機エレクトロルミネセンスディスプレイ素子であって、奇数番目に積層された電極が第一の電極端子に、偶数番目に積層された電極が第二の電極端子に接続されていることを特徴とする有機エレクトロルミネセンスディスプレイ素子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネセンスディスプレイ素子において、エレクトロルミネセンス発光した光を透過させる電極を透明電極とし、該電極のうち陰極とする電極と有機エレクトロルミネセンス層との境界にアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属、又はこれらの金属の弗化物、これらの金属の酸化物若しくはこれらの金属と他の金属との合金で金属膜を形成したことを特徴とする有機エレクトロルミネセンスディスプレイ素子。
【請求項４】
請求項１乃至４に記載のいずれかの有機ＥＬディスプレイ素子を備える情報端末。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネセンス（以後、「エレクトロルミネセンス」を「ＥＬ」と略記する）ディスプレイ素子及び有機ＥＬディスプレイ素子を備える携帯端末に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の有機ＥＬディスプレイ素子の構成を図１に示す。図１において、４１はガラス基板、４２は陽極、４３は陰極、４４は有機ＥＬ層である。有機ＥＬディスプレイ素子は、透明なガラス基板４１の上面に陽極４２、有機ＥＬ層４４、陰極４３が積層されている。
従来の有機ＥＬディスプレイ素子を動作させるには、陽極４２と陰極４３との間に直流電圧又は信号電圧を印加し、有機ＥＬ層４４でＥＬ発光させていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の有機ＥＬディスプレイ素子の構成は、有機ＥＬ層は一層のみで構成されていたため、有機ＥＬ層等の材料、構造に起因する量子効率に従った発光輝度しか得られなかった。
本発明は、このような問題を解決するために、発光輝度の向上を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本願第一発明は、基板上に積層された電極の上層に、それぞれ少なくとも２以上交互に積層された有機ＥＬ層と電極とを有する有機ＥＬディスプレイ素子であって、該基板上に積層された電極が交互に陽極と陰極となるように構成された有機ＥＬディスプレイ素子である。有機ＥＬ層は少なくとも２以上積層されているため、有機ＥＬ層に同一の映像、又は同一の色彩が表示されるように、各陽極と陰極間に同一の信号を印加すると、１層の有機ＥＬ層を持つ従来の有機ＥＬディスプレイ素子に比較して、発光輝度は有機ＥＬ層の層数に応じて高くなる。さらに、各陽極と陰極間に異なる信号を印加すると、重畳した映像を表示したり色調の調整を可能とすることができる。また、この構造では、電極は陽極と陰極が交互になっているため、両端の電極間電位差はそれほど大きくなることはない。
【０００５】
本願第二発明は、基板上に積層された電極の上層に、それぞれ少なくとも２以上交互に積層された有機ＥＬ層と電極とを有する有機エＥＬディスプレイ素子であって、奇数番目に積層された電極が第一の電極端子に、偶数番目に積層された電極が第二の電極端子に接続されていることを特徴とする有機ＥＬディスプレイ素子である。このため、１層の有機ＥＬ層を持つ従来の有機ＥＬディスプレイ素子に比較して、発光輝度は有機ＥＬ層の層数に応じて高くなる。また、この構造では、電極間電位差は１層の有機ＥＬ層を持つ従来の有機ＥＬディスプレイ素子と同じとなる。
【０００６】
本願第三発明は、本願第一又は第二発明において、ＥＬ発光した光を透過させる電極を透明電極とし、該電極のうち陰極とする電極と有機ＥＬ層との境界にアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属、又はこれらの金属の弗化物、これらの金属の酸化物若しくはこれらの金属と他の金属との合金で金属膜を形成したことを特徴とする有機ＥＬディスプレイ素子である。ＥＬ発光した光が有機ＥＬディスプレイ素子の陰極を透過できるためには、陰極を薄くするか、透明電極とする方法がある。通常の金属を薄くすると抵抗値が大きくなり、印加電圧が大きくなる。ＩＴＯ等の透明電極とすると、電子注入の効率が劣化し、効率的なＥＬ発光とすることができない。そこで、陰極を透明電極とし、該透明電極と有機ＥＬ層の境界にアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属、又はこれらの金属の弗化物、これらの金属の酸化物若しくはこれらの金属と他の金属との合金で薄い金属膜を形成すると、抵抗値の上昇を抑圧し透明性の確保を図り、かつ効率的なＥＬ発光を実現することができる。このため、基板側若しくは基板と反対側のいずれか、又は双方にＥＬ発光した光を取り出すことができる。アルカリ金属としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ等が適用できる。アルカリ土類金属としては、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等が適用できる。これらの金属の弗化物の代表としてはＬｉＦがある。これらの金属の酸化物の代表としてはＣａＯがある。これらの金属の合金の代表としてはＭｇＡｇがある。厚さが０．５ｎｍ以下では透明電極に被覆することが困難なことから、これらの金属膜の厚さは０．５ｎｍ以上が好ましい。弗化物や酸化物は絶縁性を示すため、膜厚を薄くしないと電子注入効果が低下してしまう。このため、これらの金属の弗化物や酸化物の金属膜の厚さは２ｎｍ以下が好ましい。より好ましくは１ｎｍ以下である。
【０００７】
本願第四の発明は、本願第一乃至四までの有機ＥＬディスプレイ素子を備える情報端末である。本願第一乃至四までの有機ＥＬディスプレイ素子を備えた情報端末は、比較的低電圧で発光輝度が高く、両面表示が可能等の特徴を有する。情報端末には、携帯電話やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の表示部を有する携帯端末、ノート型パーソナルコンピュータ、デスクトップ形パーソナルコンピュータ等の表示部を有するコンピュータを含む。
なお、これらの各構成は、可能な限り組み合わせることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図２は本願発明の実施の形態を説明する有機ＥＬディスプレイ素子の概略図である。図２において、１１は基板としてのガラス基板、１２は第一陰極、１３は第二陰極、１４は陽極、１５は第一有機ＥＬ層、１６は第二有機ＥＬ層である。ガラス基板１１の上面には第一陰極１２と、第一有機ＥＬ層１５と、陽極１４と、第二有機ＥＬ層１６と、第二陰極１３を順次積層している。基板としては、ガラス基板、フレキシブル基板、カラーフィルタや色変換膜あるいは誘電体反射膜が形成された基板を含む。カラーフィルタはその特性を調整し、効率や色純度を最適化できる。色変換膜は、ＥＬ発光の光を吸収し、蛍光変換膜の蛍光体から光を放出させることで、発光色の色変換を行わせる。誘電体多層膜はカラーフィルタの代わりに、所定の波長の光を透過させる。陽極として使用する金属電極には高仕事関数で正孔注入の容易な金属が適するため、透明化の容易な金属が使用できる。透明化の容易な金属には、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）、インジウム亜鉛酸化物、酸化スズ等がある。第一陰極と第二陰極として使用する金属電極には、低仕事関数で電子注入の容易な金属が適する。陰極電極材料には、Ａｌ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｕ、Ａｇ又はこれらの合金を用いることができる。有機ＥＬ層は、発光機能を有する化合物である蛍光性物質を含有させ、ＥＬ現象によって発光する。
【０００９】
本願発明の有機ＥＬディスプレイ素子の駆動回路を含む模式図を図３に示す。図３において、１１はガラス基板、１２は第一陰極、１３は第二陰極、１４は陽極、１５は第一有機ＥＬ層、１６は第二有機ＥＬ層である。本有機ＥＬディスプレイ素子の陽極１４と第一陰極１２との間に、陽極１４が第一陰極１２に対してプラスになるように直流電圧又は信号電圧を印加すると、第一有機ＥＬ層１５が発光する。陽極１４と第二陰極１３との間に、陽極１４が第二陰極１３に対してプラスになるように直流電圧又は信号電圧を印加すると、第二有機ＥＬ層１６が発光する。この結果、有機ディスプレイ素子は画像表示機能、又は光源としての機能を発揮することになる。
【００１０】
図２において、ガラス基板１１の側からＥＬ光３２を取り出すためには、少なくとも、ガラス基板１１を透明な材料とし、陽極１４と第一陰極１２を透明電極とする。ガラス基板１１と反対側からＥＬ光３１を取り出すためには、少なくとも、陽極１４と第二陰極１３とを透明電極とする。ガラス基板１１の側からＥＬ光３２とガラス基板１１と反対側からＥＬ光３１との両方を取り出すためには、ガラス基板１１を透明な材料とし、第一陰極１２と陽極１４と第二陰極１３とを透明電極とする。
【００１１】
本実施の形態で説明した有機ＥＬディスプレイ素子では、２層の有機ＥＬ層が積層されているため、有機ＥＬ層に同一の映像、又は同一の色彩が表示されるように、各陽極と陰極間に同一の信号を印加すると、１層の有機ＥＬ層が積層された従来の有機ＥＬディスプレイ素子に比較して、発光輝度は２倍程度まで高くなった。さらに、陽極と第一陰極間と、陽極と第二陰極間とに異なる信号を印加すると、重畳した映像を表示したり色調の調整を可能とすることができた。この構造では、電極は陽極と陰極とが交互になっているため、第一陰極と第二陰極の電極間電位差はそれほど大きくなることはなかった。
【００１２】
さらに、ＥＬ発光の効率を向上させる有機ＥＬディスプレイ素子の構成を説明する。有機ＥＬディスプレイ素子の陽極には透明化の容易なＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　ＴｉｎＯｘｉｄｅ）、インジウム亜鉛酸化物、酸化スズ等が適用できる。しかし、陰極として適した低仕事関数で電子注入の容易な金属は光の透過度が小さい。透過度を大きくするために、陰極を薄くすると、抵抗値が上昇し、印加電圧が大きくなる。そこで、陰極を透明電極とし、該透明電極と有機ＥＬ層の境界にアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属、又はこれらの金属の弗化物、これらの金属の酸化物若しくはこれらの金属と他の金属との合金で薄い金属膜を形成すると、抵抗値の上昇を抑圧し、合わせて透明度を確保することができる。図２において、ガラス基板１１の側からＥＬ光３２を取り出すときは、第一陰極１２をＩＴＯ、インジウム亜鉛酸化物、酸化スズ等の透明電極とし、第一陰極１２と第一有機ＥＬ層１５との境界にアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属、又はこれらの金属の弗化物、これらの金属の酸化物若しくはこれらの金属と他の金属との合金で金属膜を形成する。ガラス基板１１と反対側からＥＬ光３１を取り出すためには、第二陰極１３をＩＴＯ、インジウム亜鉛酸化物、酸化スズ等の透明電極とし、第二陰極１３と第二有機ＥＬ層１６との境界にアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属、又はこれらの金属の弗化物、これらの金属の酸化物若しくはこれらの金属と他の金属との合金で金属膜を形成する。ガラス基板１１の側からＥＬ光３２とガラス基板１１と反対側からＥＬ光３１との両方を取り出すためには、第一陰極１２と第二陰極１３の両方を、ＩＴＯ、インジウム亜鉛酸化物、酸化スズ等の透明電極とし、第一陰極１２と第一有機ＥＬ層１５との境界及び第二陰極１３と第二有機ＥＬ層１６との境界の両方にアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属、又はこれらの金属の弗化物、これらの金属の酸化物若しくはこれらの金属と他の金属との合金で金属膜を形成する。
【００１３】
このように、陰極をＩＴＯ、インジウム亜鉛酸化物、酸化スズ等からなる透明電極とし、有機ＥＬ層との境界にアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属、又はこれらの金属の弗化物、これらの金属の酸化物若しくはこれらの金属と他の金属との合金で金属膜を形成することにより、抵抗値の上昇を抑圧し透明性の確保を図りつつ、効率的なＥＬ発光を実現することができた。これらの金属膜の厚さは０．５ｎｍ以上が好ましい。これらの金属の弗化物や酸化物の金属膜の厚さは２ｎｍ以下が好ましい。より好ましくは１ｎｍ以下である。また、電極間電位差も、１層の有機ＥＬ層を積層した有機ＥＬディスプレイ素子と同程度にすることができた。
【００１４】
本実施の形態では、２層の有機ＥＬ層を積層した構成であるが、有機ＥＬ層と電極とを交互に積層した構成であって、電極を交互に陽極と陰極とすれば、有機ＥＬ層の多層化が可能となる。
【００１５】
（実施の形態２）
図４は本願発明の実施の形態を説明する有機ＥＬディスプレイ素子の概略図である。図４において、１１は基板としてのガラス基板、１４は陽極、１５は第一有機ＥＬ層、１６は第二有機ＥＬ層、１７は第一陰極、１８は第二陰極である。ガラス基板１１の上面には第一陰極１７と、第一有機ＥＬ層１５と、陽極１４と、第二有機ＥＬ層１６と、第二陰極１８を順次積層している。実施の形態１との違いは、第一陰極１７と第二陰極１８が同じ電極端子に接続されていることである。従って、第一陰極１７と第二陰極１８は等電位となる。
【００１６】
本願発明の有機ＥＬディスプレイ素子の駆動回路を含む模式図を図５に示す。図５において、１１は基板としてのガラス基板、１４は陽極、１５は第一有機ＥＬ層、１６は第二有機ＥＬ層、１７は第一陰極、１８は第二陰極である。本有機ＥＬディスプレイ素子の陽極１４と第一陰極１７及び第二陰極１８との間に直流電圧又は信号電圧を印加すると、第一有機ＥＬ層１５と第二有機ＥＬ層１６が同じように発光する。この結果、有機ディスプレイ素子は画像表示機能、又は光源としての機能を発揮することになる。
【００１７】
図４において、ガラス基板１１の側からＥＬ光３２を取り出すためには、少なくとも、ガラス基板１１を透明な材料とし、陽極１４と第一陰極１７を透明電極とする。ガラス基板１１と反対側からＥＬ光３１を取り出すためには、少なくとも、陽極１４と第二陰極１８とを透明電極とする。ガラス基板１１の側からＥＬ光３２とガラス基板１１と反対側からＥＬ光３１との両方を取り出すためには、ガラス基板１１を透明な材料とし、第一陰極１７と陽極１４と第二陰極１８とを透明電極とする。
【００１８】
本実施の形態で説明した有機ＥＬディスプレイ素子では、２層の有機ＥＬ層が積層されているため、１層の有機ＥＬ層が積層された従来の有機ＥＬディスプレイ素子に比較して、発光輝度は２倍程度まで高くなる。この構造では、第一陰極と第二陰極とが接続されているため、陰極と、第一陰極若しくは第二陰極との電極間電位差はそれほど大きくなることはなかった。
【００１９】
さらに、ＥＬ発光の効率を向上させる有機ＥＬディスプレイ素子の構成を説明する。有機ＥＬディスプレイ素子の陽極には透明化の容易なＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　ＴｉｎＯｘｉｄｅ）、インジウム亜鉛酸化物、酸化スズ等が適用できる。しかし、陰極として適した低仕事関数で電子注入の容易な金属は光の透過度が小さい。透過度を大きくするために、陰極を薄くすると、抵抗値が上昇し、印加電圧が大きくなる。そこで、陰極を透明電極とし、該透明電極と有機ＥＬ層の境界にアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属、又はこれらの金属の弗化物、これらの金属の酸化物若しくはこれらの金属と他の金属との合金で薄い金属膜を形成すると、抵抗値の上昇を抑圧し、合わせて透明度を確保することができる。図４において、ガラス基板１１の側からＥＬ光３２を取り出すときは、第一陰極１７を、ＩＴＯ、インジウム亜鉛酸化物、酸化スズ等の透明電極とし、第一陰極１７と第一有機ＥＬ層１５との境界にアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属、又はこれらの金属の弗化物、これらの金属の酸化物若しくはこれらの金属と他の金属との合金で金属膜を形成する。ガラス基板１１と反対側からＥＬ光３１を取り出すためには、第二陰極１８を、ＩＴＯ、インジウム亜鉛酸化物、酸化スズ等の透明電極とし、第二陰極１８と第二有機ＥＬ層１６との境界にアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属、又はこれらの金属の弗化物、これらの金属の酸化物若しくはこれらの金属と他の金属との合金で金属膜を形成する。ガラス基板１１の側からＥＬ光３２とガラス基板１１と反対側からＥＬ光３１との両方を取り出すためには、第一陰極１７と第二陰極１８の両方を、ＩＴＯ、インジウム亜鉛酸化物、酸化スズ等の透明電極とし、第一陰極１７と第一有機ＥＬ層１５との境界及び第二陰極１８と第二有機ＥＬ層１６との境界の両方にアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属、又はこれらの金属の弗化物、これらの金属の酸化物若しくはこれらの金属と他の金属との合金で金属膜を形成する。
【００２０】
このように、陰極をＩＴＯ、インジウム亜鉛酸化物、酸化スズ等からなる透明電極とし、有機ＥＬ層との境界にアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属、又はこれらの金属の弗化物、これらの金属の酸化物若しくはこれらの金属と他の金属との合金で金属膜を形成することにより、抵抗値の上昇を抑圧し透明性の確保を図りつつ、効率的なＥＬ発光を実現することができた。これらの金属膜の厚さは０．５ｎｍ以上が好ましい。これらの金属の弗化物や酸化物の金属膜の厚さは２ｎｍ以下が好ましい。より好ましくは１ｎｍ以下である。また、電極間電位差も、１層の有機ＥＬ層を積層した有機ＥＬディスプレイ素子と同程度にすることができた。
【００２１】
本実施の形態では、２層の有機ＥＬ層を積層した構成であるが、有機ＥＬ層と電極とを交互に積層した構成であって、電極を交互に陽極と陰極とすれば、３層以上の有機ＥＬ層の多層化が可能となる。
【００２２】
（実施の形態３）
本発明は、前述したガラス基板の側とガラス基板の反対側の両方からＥＬ光を取り出すことのできる両面表示有機ＥＬディスプレイ素子を備える携帯端末である。本願発明である両面表示の携帯端末の外観を図６に示す。図６において、２１は情報端末としての携帯端末、２２、２３は表示部である。図６（ａ）は携帯端末の蓋部を閉じた外観図、図６（ｂ）は携帯端末の蓋部を開いた外観図である。
【００２３】
携帯端末の蓋部外面の表示部２２には、有機ＥＬディスプレイ素子の一方の面が表れ、蓋部内面の表示部２３には、有機ＥＬディスプレイ素子の他方の面が表れる。従来構成の有機ＥＬディスプレイ素子を２つ備える携帯端末に比較して、本発明の携帯端末は薄くすることができた。また、前述した有機ＥＬディスプレイ素子は電極間電位差を従来の有機ＥＬディスプレイ素子と同程度にできることから、携帯端末の電源構成を簡易にすることができた。
【００２４】
図６（ａ）のように、携帯端末の蓋部を閉じた状態の表示部２２と開いた状態の表示部２３では、上下又は左右反対の像が表示されている。同時に、両面を見ることがない携帯端末では、蓋部の開閉状態を検出して、蓋部が閉じた状態では表示部２２を表示させ、蓋部が開いた状態では表示部２３を表示させることもできる。表示させる像は看者から見て上下又は左右が正対するように、駆動回路で像反転を行うことが適している。また、蓋部が開いた状態で、両方の表示部を見る場合はいずれかの表示部での像が看者から見て正対するように選択して表示させることもできる。
【００２５】
本実施の形態では、有機ＥＬディスプレイ素子の２つの面が異なる大きさであるが、２つの面が同じ大きさの場合にも適用することができる。また、携帯端末だけに限定されず、両面に表示機能を有する情報端末に適用できる。
【００２６】
従って、前述した両面表示有機ＥＬディスプレイ素子を備える情報端末は、当該両面表示有機ＥＬディスプレイ素子の表示部の厚さを薄くすることができ、また、電源構成を簡易にすることができた。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電極間電位差の小さい有機ＥＬディスプレイ素子で発光輝度の向上を図ることができる。また、多色化、色調整も可能になる。
さらに、両面表示有機ＥＬディスプレイ素子を備える情報端末は、表示部の厚さを薄くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の有機ＥＬディスプレイ素子の構成を説明する図である。
【図２】本願発明の実施の形態を説明する有機ＥＬディスプレイ素子の概略図である。
【図３】本願発明の有機ＥＬディスプレイ素子の駆動回路を含む模式図である。
【図４】本願発明の実施の形態を説明する有機ＥＬディスプレイ素子の概略図である。
【図５】本願発明の有機ＥＬディスプレイ素子の駆動回路を含む模式図である。
【図６】本願発明である両面表示の携帯端末の蓋部が閉じた及び開いた状態の外観図である。
【符号の説明】
１１：ガラス基板
１２、１７：第一陰極
１３、１８：第二陰極
１４：陽極
１５：第一有機ＥＬ層
１６：第二有機ＥＬ層
２１：携帯端末
２２、２３：表示部
３１、３２：ＥＬ光
【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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