(57)【要約】【課題】  経時劣化による複数色の発光輝度のばらつきを抑制することができる有機エレクトロルミネッセンス装置およびその製造方法を提供することである。【解決手段】  有機エレクトロルミネッセンス素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂが経時劣化すると、第１の電極と第２の電極との間にかかる駆動電圧Ｖｄが上昇する。経時劣化により駆動電圧Ｖｄが初期の駆動電圧Ｖｏの２倍に上昇したときの動作電流を劣化時動作電流とした場合に、初期動作電流に対する劣化時動作電流の割合が９５％以上になるように、各有機エレクトロルミネッセンス素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂのホール輸送層１６の厚さが設定されている。【選択図】        図１
2005108723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数色の発光を行う複数の有機エレクトロルミネッセンス素子と、
前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子にそれぞれ対応して設けられた複数のトランジスタとを備え、
前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子の各々は、第１の電極、有機層および第２の電極を順に含み、
前記複数のトランジスタの各々は、一方の電極、他方の電極および制御電極を有し、
各有機エレクトロルミネッセンス素子の前記第１の電極が対応するトランジスタの前記一方の電極に接続され、かつ各有機エレクトロルミネッセンス素子の前記第２の電極と対応するトランジスタの前記他方の電極との間に電源電圧が印加されるように、前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子および前記複数のトランジスタが接続され、
初期に各有機エレクトロルミネッセンス素子の前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加される駆動電圧を初期駆動電圧とし、各有機エレクトロルミネッセンス素子に流れる動作電流を初期動作電流とし、経時劣化により駆動電圧が前記初期駆動電圧の２倍に上昇したときに前記有機エレクトロルミネッセンス素子に流れる動作電流を劣化時動作電流とした場合に、
初期動作電流に対する劣化時動作電流の割合が９５％以上になるように、各有機エレクトロルミネッセンス素子の前記有機層の厚さが設定されたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項２】
各有機エレクトロルミネッセンス素子の前記有機層は複数の層を含み、
前記初期動作電流に対する前記劣化時動作電流の割合が９５％以上になるように、各有機エレクトロルミネッセンス素子の前記複数の層のうち少なくとも１つの層の厚さが設定されたことを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの層は、キャリア輸送層であることを特徴とする請求項２記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項４】
前記初期動作電流に対する前記劣化時動作電流の割合が９８％以上になるように、各有機エレクトロルミネッセンス素子の前記有機層の厚さが設定されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項５】
複数色の発光を行う複数の有機エレクトロルミネッセンス素子と、前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子にそれぞれ対応して設けられた複数のトランジスタとを含む有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、
前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子の有機層の厚さを設定する工程と、
一方の電極、他方の電極および制御電極を有する前記複数のトランジスタが設けられた基板を準備する工程と、
前記基板上に第１の電極、有機層および第２の電極を有する前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を形成する工程とを備え、
各有機エレクトロルミネッセンス素子の前記第１の電極が対応するトランジスタの前記一方の電極に接続され、かつ各有機エレクトロルミネッセンス素子の前記第２の電極と対応するトランジスタの前記他方の電極との間に電源電圧が印加されるように、前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子および前記複数のトランジスタを接続し、
初期に各有機エレクトロルミネッセンス素子の前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加される駆動電圧を初期駆動電圧とし、各有機エレクトロルミネッセンス素子に流れる動作電流を初期動作電流とし、経時劣化により駆動電圧が前記初期駆動電圧の２倍に上昇したときに前記有機エレクトロルミネッセンス素子に流れる動作電流を劣化時動作電流とした場合に、
前記初期動作電流に対する劣化時動作電流の割合が９５％以上になるように、各有機エレクトロルミネッセンス素子の前記有機層の厚さを設定することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項６】
前記初期動作電流に対する前記劣化時動作電流の割合が９８％以上になるように、各有機エレクトロルミネッセンス素子の前記有機層の厚さを設定することを特徴とする請求項５記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬと称する）素子は、新しい自己発光型素子として期待されている。有機ＥＬ素子は、ホール注入電極と電子注入電極との間にキャリア輸送層（電子輸送層またはホール輸送層）および発光層が形成された積層構造を有している。
【０００３】
この有機ＥＬ素子においては、発光層を構成する有機材料を選択することにより、青色から赤色までの可視光を得ることが可能である。したがって、光の３原色（ＲＧＢ）である赤色、緑色および青色の各単色光を発する複数の有機ＥＬ素子を用いることにより、フルカラー表示が可能な有機エレクトロルミネッセンス装置（以下、有機ＥＬ装置と呼ぶ。）を実現することが可能となる。
【０００４】
アクティブマトリクス型有機ＥＬ装置では、複数の有機ＥＬ素子に対応して複数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が設けられている。これらのＴＦＴをオンおよびオフさせることにより、各有機ＥＬ素子の発光または非発光を制御することができる。
【０００５】
しかし、この光の３原色を実現するための各有機ＥＬ素子は、それぞれ異なった駆動電圧−動作電流特性（以下、電圧−電流特性と呼ぶ。）を有する。したがって、各有機ＥＬ素子の異なった電圧−電流特性を調整するために複雑な駆動電圧回路が必要となる。
【０００６】
特許文献１には、光の３原色の各有機薄膜発光素子の構造を変化させることにより、各有機薄膜発光素子に対して所望の輝度を実現しながら、一定の駆動電圧で駆動することが可能な有機薄膜発光素子について記載されている。
【０００７】
この特許文献１記載の有機薄膜発光素子を用いることによりそれぞれ異なった電圧−電流特性を有する有機薄膜発光素子を容易な駆動電圧回路で駆動することができる。
【特許文献１】特開平７−９４２７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、一般に有機ＥＬ素子は、経時劣化により電圧−電流特性が変化し、有機ＥＬ素子を流れる電流値が減少する。それにより、有機ＥＬ素子の輝度が低下する。
【０００９】
この電流値の減少度合いは、有機ＥＬ素子を構成する有機材料に依存するため、赤色、緑色および青色の各有機ＥＬ素子で異なる。したがって、各色の有機ＥＬ素子の輝度低下の割合が異なるため、３色の有機ＥＬ素子の輝度バランスが変化し、フルカラー表示時に画面上に色むらが生じる。
【００１０】
本発明の目的は、経時劣化による複数色の発光輝度のばらつきを抑制することができる有機エレクトロルミネッセンス装置およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス装置は、複数色の発光を行う複数の有機エレクトロルミネッセンス素子と、複数の有機エレクトロルミネッセンス素子にそれぞれ対応して設けられた複数のトランジスタとを備え、複数の有機エレクトロルミネッセンス素子の各々は、第１の電極、有機層および第２の電極を順に含み、複数のトランジスタの各々は、一方の電極、他方の電極および制御電極を有し、各有機エレクトロルミネッセンス素子の第１の電極が対応するトランジスタの一方の電極に接続され、かつ各有機エレクトロルミネッセンス素子の第２の電極と対応するトランジスタの他方の電極との間に電源電圧が印加されるように、複数の有機エレクトロルミネッセンス素子および複数のトランジスタが接続され、初期に各有機エレクトロルミネッセンス素子の第１の電極と第２の電極との間に印加される駆動電圧を初期駆動電圧とし、各有機エレクトロルミネッセンス素子に流れる動作電流を初期動作電流とし、経時劣化により駆動電圧が初期駆動電圧の２倍に上昇したときに有機エレクトロルミネッセンス素子に流れる動作電流を劣化時動作電流とした場合に、初期動作電流に対する劣化時動作電流の割合が９５％以上になるように、各有機エレクトロルミネッセンス素子の有機層の厚さが設定されたものである。
【００１２】
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス装置においては、各有機エレクトロルミネッセンス素子の第２の電極と対応するトランジスタの他方の電極との間に電源電圧が印加される。各トランジスタの制御電極に所定の電圧が与えられると、トランジスタがオンし、有機エレクトロルミネッセンス素子の第１の電極と第２の電極との間に駆動電圧が印加されるとともに、トランジスタを介して有機エレクトロルミネッセンス素子に動作電流が流れる。それにより、有機エレクトロルミネッセンス素子が発光する。
【００１３】
有機エレクトロルミネッセンス素子が経時劣化すると、第１の電極と第２の電極との間にかかる駆動電圧が上昇する。ここで、初期の動作電流を初期動作電流とし、経時劣化により駆動電圧が初期駆動電圧の２倍に上昇したときの動作電流を劣化時動作電流とした場合に、初期動作電流に対する劣化時動作電流の割合が９５％以上になるように、各有機エレクトロルミネッセンス素子の有機層の厚さが設定されている。
【００１４】
それにより、経時劣化により駆動電圧が上昇した場合でも、動作電流の低下が５％以内に抑制される。したがって、複数の有機エレクトロルミネッセンス素子の発光輝度の低下が一定範囲内に抑制され、複数色の発光輝度のバランスを維持することができる。その結果、経時劣化による複数色の発光輝度のばらつきを抑制することができる。
【００１５】
各有機エレクトロルミネッセンス素子の有機層は複数の層を含み、初期動作電流に対する劣化時動作電流の割合が９５％以上になるように、各有機エレクトロルミネッセンス素子の複数の層のうち少なくとも１つの層の厚さが設定されてもよい。
【００１６】
この場合、初期動作電流に対する劣化時動作電流の割合が９５％以上になるように、複数の層のうち少なくとも１つの層の厚さを設定することにより、複数の有機エレクトロルミネッセンス素子の発光輝度の低下を一定範囲内に抑制することができる。したがって、発光特性に直接影響を与えない層の厚さを調整することにより、複数色の発光輝度のバランスを維持することができ、経時劣化による色バランスの変化を抑制することができる。
【００１７】
少なくとも１つの層は、キャリア輸送層であってもよい。
【００１８】
この場合、初期動作電流に対する劣化時動作電流の割合が９５％以上になるように、キャリア輸送層の厚さを設定することにより、複数の有機エレクトロルミネッセンス素子の発光輝度の低下を一定範囲内に抑制することができる。したがって、発光特性に直接影響を与えることなく、複数色の発光輝度のバランスを維持することができ、経時劣化による発光輝度のばらつきを抑制することができる。
【００１９】
初期動作電流に対する劣化時動作電流の割合が９８％以上になるように、各有機エレクトロルミネッセンス素子の有機層の厚さが設定されてもよい。
【００２０】
それにより、経時劣化により駆動電圧が上昇した場合でも、動作電流の低下が２％以内に抑制される。したがって、複数の有機エレクトロルミネッセンス素子の発光輝度の低下が一定範囲内に抑制され、複数色の発光輝度のバランスをさらに安定して維持することができる。その結果、経時劣化による複数色の発光輝度のばらつきを抑制することができる。
【００２１】
第２の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、複数色の発光を行う複数の有機エレクトロルミネッセンス素子と、複数の有機エレクトロルミネッセンス素子にそれぞれ対応して設けられた複数のトランジスタとを含む有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、複数の有機エレクトロルミネッセンス素子の有機層の厚さを設定する工程と、一方の電極、他方の電極および制御電極を有する複数のトランジスタが設けられた基板を準備する工程と、基板上に第１の電極、有機層および第２の電極を有する複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を形成する工程とを備え、各有機エレクトロルミネッセンス素子の第１の電極が対応するトランジスタの一方の電極に接続され、かつ各有機エレクトロルミネッセンス素子の第２の電極と対応するトランジスタの他方の電極との間に電源電圧が印加されるように、複数の有機エレクトロルミネッセンス素子および複数のトランジスタを接続し、初期に各有機エレクトロルミネッセンス素子の第１の電極と第２の電極との間に印加される駆動電圧を初期駆動電圧とし、各有機エレクトロルミネッセンス素子に流れる動作電流を初期動作電流とし、経時劣化により駆動電圧が初期駆動電圧の２倍に上昇したときに有機エレクトロルミネッセンス素子に流れる動作電流を劣化時動作電流とした場合に、初期動作電流に対する劣化時動作電流の割合が９５％以上になるように、各有機エレクトロルミネッセンス素子の有機層の厚さを設定するものである。
【００２２】
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法によれば、複数の有機エレクトロルミネッセンス素子の有機層の厚さが設定される。また、一方の電極、他方の電極および制御電極を有する複数のトランジスタが設けられた基板が準備される。さらに、基板上に第１の電極、有機層および第２の電極を有する複数の有機エレクトロルミネッセンス素子が形成される。
【００２３】
この場合、各有機エレクトロルミネッセンス素子の第１の電極が対応するトランジスタの一方の電極に接続され、かつ各有機エレクトロルミネッセンス素子の第２の電極と対応するトランジスタの他方の電極との間に電源電圧が印加されるように、複数の有機エレクトロルミネッセンス素子および複数のトランジスタが接続される。
【００２４】
また、初期の動作電流を初期動作電流とし、経時劣化により駆動電圧が初期駆動電圧の２倍に上昇したときの動作電流を劣化時動作電流とした場合に、初期動作電流に対する劣化時動作電流の割合が９５％以上になるように、各有機エレクトロルミネッセンス素子の有機層の厚さが設定される。
【００２５】
それにより、経時劣化により駆動電圧が上昇した場合でも、動作電流の低下が５％以内に抑制される。したがって、複数の有機エレクトロルミネッセンス素子の発光輝度の低下が一定範囲内に抑制され、複数色の発光輝度のバランスを維持することができる。その結果、経時劣化による複数色の発光輝度のばらつきを抑制することができる。
【００２６】
初期動作電流に対する劣化時動作電流の割合が９８％以上になるように、各有機エレクトロルミネッセンス素子の有機層の厚さを設定してもよい。
【００２７】
それにより、経時劣化により駆動電圧が上昇した場合でも、動作電流の低下が２％以内に抑制される。したがって、複数の有機エレクトロルミネッセンス素子の発光輝度の低下が一定範囲内に抑制され、複数色の発光輝度のバランスをさらに安定して維持することができる。その結果、経時劣化による複数色の発光輝度のばらつきを抑制することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、初期動作電流に対する劣化時動作電流の割合が９５％以上になるように、各有機エレクトロルミネッセンス素子の有機層の厚さを設定することにより、経時劣化による複数色の発光輝度のばらつきを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態に係る有機エレクトロルミネッセンス(以下、有機ＥＬと略記する。)装置について図１〜図５に基づき説明する。
【００３０】
図１は一実施の形態に係る有機ＥＬ装置を示す模式的平面図であり、図２は図１の有機ＥＬ装置のＡ−Ａ線断面図である。
【００３１】
図１および図２の有機ＥＬ装置１００においては、赤色に発光する有機ＥＬ素子５０Ｒ、緑色に発光する有機ＥＬ素子５０Ｇおよび青色に発光する有機ＥＬ素子５０Ｂがマトリクス状に配置されている。
【００３２】
図１において、順に有機ＥＬ素子５０Ｒ、有機ＥＬ素子５０Ｇおよび有機ＥＬ素子５０Ｂが設けられている。
【００３３】
各有機ＥＬ素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂは行方向に延びる２つのゲート信号線５１と列方向に延びる２つのドレイン信号線（データ線）５２とに囲まれた領域に形成される。各領域内において、ゲート信号線５１とドレイン信号線５２との交点付近にはスイッチング素子であるｎチャネル型のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）１３０が形成され、中央付近には各有機ＥＬ素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂを駆動するｐチャネル型のＴＦＴ１４０が形成される。
【００３４】
また、各領域内に補助電極７０、およびＩＴＯからなるホール注入電極１２が形成される。ホール注入電極１２の領域に有機ＥＬ素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂが島状に形成される（図２参照）。
【００３５】
ＴＦＴ１３０のドレインはドレイン電極１３ｄを介してドレイン信号線５２に接続され、ＴＦＴ１３０のソースはソ−ス電極１３ｓを介して電極５５に接続される。ＴＦＴ１３０のゲート電極１１１は、ゲート信号線５１から延びる。
【００３６】
補助容量７０は、電源電圧Ｖｓｃを受けるＳＣ線５４と、能動層１１（図２参照）と一体の電極５５とから構成される。
【００３７】
ＴＦＴ１４０のドレインはドレイン電極４３ｄを介して有機ＥＬ素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂのホール注入電極１２に接続され、ＴＦＴ１４０のソースはソ−ス電極４３ｓを介して列方向に延びる電源線５３に接続される。ＴＦＴ１４０のゲート電極４１は電極５５に接続される。
【００３８】
次に、図２に示されるように、ガラス基板１０上に多結晶シリコン等からなる能動層１１が形成され、その能動層１１の一部が有機ＥＬ素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂを駆動するためのＴＦＴ１４０となる。能動層１１上にゲート酸化膜（図示せず）を介してダブルゲート構造のゲート電極４１が形成され、ゲート電極４１を覆うように能動層１１上に層間絶縁膜１３および第１の平坦化層１５が形成される。
【００３９】
第１の平坦化層１５の材料としては、例えばアクリル樹脂を用いることができる。第１の平坦化層１５上に透明なホール注入電極１２が各画素ごとに形成され、ホール注入電極１２を覆うように第１の平坦化層１５上に絶縁性の第２の平坦化層１８が形成される。
【００４０】
ＴＦＴ１４０は第２の平坦化層１８の下に形成されている。ここで、第２の平坦化層１８はホール注入電極１２の全面に形成されるのではなく、ＴＦＴ１４０が形成される領域を覆うようにかつ第２の平坦化層１８の形状でホール注入電極１２または後述の各有機材料層が断線しないように局所的に形成される。
【００４１】
ホール注入電極１２および第２の平坦化層１８を覆うようにホール輸送層１６が形成される。
【００４２】
有機ＥＬ素子５０Ｒ、有機ＥＬ素子５０Ｇおよび有機ＥＬ素子５０Ｂのホール輸送層１６上には、それぞれ赤色発光層２２、緑色発光層２４および青色発光層２６が形成される。
【００４３】
赤色発光層２２、緑色発光層２４および青色発光層２６の間の境界は第２の平坦化層１８上の表面でガラス基板１０と平行となっている領域に設けられる。
【００４４】
有機ＥＬ素子５０Ｒ、有機ＥＬ素子５０Ｇおよび有機ＥＬ素子５０Ｂの赤色発光層２２、緑色発光層２４および青色発光層２６上には、電子輸送層２８がそれぞれ形成される。
【００４５】
さらに、各電子輸送層２８上には電子注入層３０が形成され、電子注入層３０上には共通の電子注入電極３２が形成される。電子注入電極３２の上には樹脂等からなる保護層３４が形成され、保護層３４の上にはフィルタＦが設けられている。
【００４６】
有機ＥＬ素子５０Ｒのホール輸送層１６、発光層２２、電子輸送層２８および電子注入層３０が有機層を構成し、有機ＥＬ素子５０Ｇのホール輸送層１６、発光層２４、電子輸送層２８および電子注入層３０が有機層を構成し、有機ＥＬ素子５０Ｂのホール輸送層１６、発光層２６、電子輸送層２８および電子注入層３０が有機層を構成する。
【００４７】
図３は、有機ＥＬ素子５０ＧとＴＦＴ１４０との接続を示す回路図である。
【００４８】
図３に示すように、ＴＦＴ１４０のゲートはゲート信号線５１を介して直流電源６０の正極に接続され、ドレインはドレイン信号線５２を介して有機ＥＬ素子５０Ｇのホール注入電極１２に接続され、ソースは電源線５３を介して直流電源６１の正極に接続される。有機ＥＬ素子５０Ｇの電子注入電極３２は、直流電極６０，６１の負極に接続される。直流電源６１の電源電圧はＶｔ（Ｖ）である。
【００４９】
また、Ｖｆは有機ＥＬ素子５０Ｇに加わる駆動電圧を示し、ＶｄｓはＴＦＴ１４０のドレイン・ソース間に加わる電圧（ドレイン・ソース間電圧）を示し、ＶｇｓはＴＦＴ１４０のゲート電圧を示す。ここで、電源電圧Ｖｔは、駆動電圧Ｖｆとドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓとの和である。また、Ｉは、有機ＥＬ素子５０Ｇを流れる動作電流を示す。
【００５０】
なお、有機ＥＬ素子５０ＲとＴＦＴ１４０との接続および有機ＥＬ素子５０ＢとＴＦＴ１４０との接続は、有機ＥＬ素子５０ＧとＴＦＴ１４０との接続と同様である。
【００５１】
図４は、有機ＥＬ素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの駆動電圧−動作電流特性およびＴＦＴ１４０のドレイン・ソース間電圧−ドレイン・ソース間電流特性を示す図である。図４の縦軸は電流値を示し、横軸は電圧値を示す。
【００５２】
以下、有機ＥＬ素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの駆動電圧−動作電流特性をＶｆ−Ｉ特性と呼び、ＴＦＴ１４０のドレイン・ソース間電圧−ドレイン・ソース間電流特性をＶｄｓ−Ｉ特性と呼ぶ。
【００５３】
ここで、曲線ＣＲは有機ＥＬ素子５０ＲのＶｆ−Ｉ特性を示し、曲線ＣＧは有機ＥＬ素子５０ＧのＶｆ−Ｉ特性を示し、曲線ＣＢは有機ＥＬ素子５０ＢのＶｆ−Ｉ特性を示す。また、曲線ＤＳ１，ＤＳ２，ＤＳ３，ＤＳ４，ＤＳ５はゲート電圧Ｖｇｓを変化させた場合のＴＦＴ１４０のＶｄｓ−Ｉ特性を示す。
【００５４】
例えば、本実施の形態においては、ＴＦＴ１４０のＶｄｓ−Ｉ特性が曲線ＤＳ３で示されるように、ゲート電圧Ｖｇｓが設定されているものとする。
【００５５】
この場合、曲線ＤＳ３と各曲線ＣＲ，ＣＧ，ＣＢとの交点における電圧が有機ＥＬ素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの駆動電圧Ｖｆとなり、曲線ＤＳ３と各曲線ＣＲ，ＣＧ，ＣＢとの交点における電流が有機ＥＬ素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの動作電流Ｉとなる。
【００５６】
例えば、有機ＥＬ素子５０Ｇの駆動電圧ＶｆはＶＧとなり、動作電流Ｉは、ＩＧとなる。
【００５７】
ここで、有機ＥＬ素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０ＢのＶｆ−Ｉ特性は、経時劣化により右方向、すなわち、駆動電圧Ｖｆが上昇する方向にシフトする。それにより、動作電流Ｉが減少する。以下、有機ＥＬ素子５０Ｇの経時劣化によるＶｆ−Ｉ特性の変化について詳細に説明する。
【００５８】
図５は、有機ＥＬ素子５０Ｇの経時劣化時のＶｆ−Ｉ特性の変化を示す図である。図５の縦軸は電流値を示し、横軸は電圧値を示す。
【００５９】
ここで、有機ＥＬ素子５０Ｇの駆動電圧Ｖｆが初期の駆動電圧の２倍に上昇したときに有機ＥＬ素子５０Ｇが劣化したものと定義する。すなわち、有機ＥＬ素子５０Ｇの初期の駆動電圧ＶｆをＶｆ０とした場合、２Ｖｆ０を劣化時駆動電圧と定義する。
【００６０】
有機ＥＬ素子５０Ｇにおいて、Ｖｆ−Ｉ特性は有機層の厚さにより変化する。
【００６１】
例えば、有機層の厚さをｔ１とした場合のＶｆ−Ｉ特性を曲線Ｇ１で示す。このとき初期の駆動電圧Ｖｆ０はＶＧ１であり、初期の動作電流ＩはＩＧ１である。この有機ＥＬ素子５０Ｇの経時劣化時には、Ｖｆ−Ｉ特性は曲線Ｇ１ａにシフトする。このとき、劣化時駆動電圧２Ｖｆ０は、ＶＧ１ａであり。劣化時動作電流はＩＧ１ａである。
【００６２】
上記のことより、有機層の厚さがｔ１の有機ＥＬ素子５０Ｇは、経時劣化により動作電流がＩＧ１からＩＧ１ａに低下する。図５の例では、初期の動作電流ＩＧ１に対する劣化時動作電流ＩＧ１ａの比は約８０％となる。それにより、輝度が約２０％低下する。
【００６３】
一方、有機層の厚さをｔ２とした場合のＶｆ−Ｉ特性を曲線Ｇ２で示す。このとき初期の駆動電圧Ｖｆ０はＶＧ２であり、初期の動作電流はＩＧ２である。この有機ＥＬ素子５０Ｇの経時劣化時には、Ｖｆ−Ｉ特性は曲線Ｇ２ａにシフトする。このとき、劣化時駆動電圧２Ｖｆ０は、ＶＧ２ａであり。劣化時動作電流はＩＧ２ａである。図５の例では、初期の動作電流ＩＧ２に対する劣化時動作電流ＩＧ２ａの比は約１００％となる。それにより、輝度が低下しない。
【００６４】
上記のことより、有機ＥＬ素子５０Ｇの有機層の膜厚ｔ２に設定した場合には、経時劣化により動作電流がほとんど低下しないため、有機ＥＬ素子５０Ｇの発光輝度の低下を防止することができる。
【００６５】
そこで、本実施の形態では、初期動作電流をＩ０とし、劣化時動作電流をＩ１とした場合、初期動作電流Ｉ０に対する劣化時動作電流Ｉ１の比が９５％以上になるように有機層の厚さを設定する。すなわち、劣化時駆動電圧がＶｄｓ−Ｉ特性の飽和領域に位置するように有機層の膜厚を設定する。あるいは、有機ＥＬ素子５０Ｇの初期の輝度に対する劣化時の輝度の割合が９０％以上になるように有機層の厚さを設定してもよい。
【００６６】
同様に、有機ＥＬ素子５０Ｒおよび有機ＥＬ素子５０Ｂにおいても、有機ＥＬ素子５０Ｇと同様に、初期動作電流Ｉ０に対する劣化時動作電流Ｉ１の比が９５％以上になるように有機層の厚さを設定する。あるいは、有機ＥＬ素子５０Ｒおよび有機ＥＬ素子５０Ｂにおいても、初期の輝度に対する劣化時の輝度の割合が９０％以上になるように有機層の厚さを設定してもよい。
【００６７】
さらに、初期動作電流Ｉ０に対する劣化時動作電流Ｉ１の比が９８％以上になるように有機層の厚さを設定するのが好ましい。
【００６８】
有機ＥＬ素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの有機層の厚さを設定する場合に、ホール輸送層１６の厚さを調整してもよく、発光層２２，２４，２６の厚さを調整してもよく、電子輸送層２８の厚さを調整してもよく、電子注入層３０の厚さを調整してもよい。
【００６９】
以上のように、有機ＥＬ素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの経時劣化による駆動電圧が上昇した場合でも、初期動作電流Ｉ０に対する劣化時動作電流Ｉ１の割合が９５％以上になるように有機層の厚みを設定することにより各有機ＥＬ素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの動作電流の減少を５％以内に抑制することができる。したがって、複数の有機ＥＬ素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの発光輝度の低下が１０％以内に抑制され、複数色の発光輝度のバランスを維持することができる。その結果、経時劣化による複数色の発光輝度のばらつきを抑制することができる。
【００７０】
本実施の形態においては、有機エレクトロルミネッセンス素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂが複数の有機エレクトロルミネッセンス素子に相当し、ＴＦＴ１３０およびＴＦＴ１４０が複数のトランジスタに相当し、ホール注入電極１２が第１の電極に相当し、ホール輸送層１６、発光層２２，２４，２６、電子輸送層２８および電子注入層３０が有機層に相当し、電子注入電極３２が第２の電極に相当し、ソース電極、ドレイン電極が一方の電極、他方の電極に相当し、ゲート電極が制御電極に相当し、ホール輸送層１６がキャリア輸送層に相当する。
【実施例】
【００７１】
以下、上記一実施の形態について実施例１〜４の有機ＥＬ素子を作製し、有機ＥＬ素子の駆動電圧上昇率および輝度低下について調査した。
【００７２】
[実施例１]
図６は、実施例１〜４において作製した有機ＥＬ素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂを示す模式的構造断面図である。
【００７３】
なお、上記実施の形態において説明したガラス基板１０、能動層１１、層間絶縁膜１３、第１の平坦化層１５、ＴＦＴ１３０およびＴＦＴ１４０を備える基板を基板１と呼ぶ。なお、本実施例１〜４では、図２の電子注入層３０は設けられていない。
【００７４】
図６に示すように、実施例１における有機ＥＬ素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂは、基板１、ホール注入電極１２、ホール輸送層１６、発光層２２，２４，２６、電子輸送層２８および電子注入電極３２を順に積層して作製した。
【００７５】
有機ＥＬ素子５０Ｒにおいて、ホール注入電極１２としてＩＴＯを用い、ホール輸送層１６として下記式（１）に示されるN,N'-ジ(ナフタレン-1-イル)-N,N'-ジフェニル-ベンジジン（N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine：以下、ＮＰＢと略記する）を用いた。赤色発光層２２のホスト材料として下記式（２）に示されるトリス(8-ヒドロキシキノリナト)アルミニウム（Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum：以下、Ａｌｑと略記する）を用い、下記式（３）に示される１．４％の(2-(1,1-ジメチルエチル)-6-(2-(2,3,6,7-テトラヒドロ-1,1,7,7-テトラメチル-lII,5II-ベンゾ〔ij〕キノリジン-9-イル)エテニル)-4H-ピラン-4-イリデン)プロパンジニトリル(2-(1,1-Dimethylethyl)-6-(2-(2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7,7-tetramethyl-lII,5II-benzo〔ij〕quinolizin-9-yl)ethenyl)-4H-pyran-4-ylidene)propanedinitrile：以下、ＤＣＪＴＢと略記する。）を赤色ドーパントとして用い、電子輸送層２８としてＡｌｑを用い、電子注入電極３２としてＡｌを用いた。
【００７６】
【化１】
2005108723.tif 000003
【００７７】
【化２】
2005108723.tif 000004
【００７８】
【化３】
2005108723.tif 000005
【００７９】
また、有機ＥＬ素子５０Ｇにおいて、ホール注入電極１２としてＩＴＯを用い、ホール輸送層１６としてＮＰＢを用いた。緑色発光層２４のホスト材料としてＡｌｑを用い、下記式（４）に示される１.０％の10-(2-benzothiazolyl)-2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7,7-tetramethyl-1H，5H,11H-[1]Benzopyrano[6,7,8-ij]quinolizin-11-one（以下、Ｃ５４５Ｔと略記する）を緑色発光ドーパントして用いた。電子輸送層２８としてＡｌｑを用い、電子注入電極３２としてＡｌを用いた。
【００８０】
さらに、有機ＥＬ素子５０Ｂにおいて、ホール注入電極１２としてＩＴＯを用い、ホール輸送層１６としてＮＰＢを用いた。青色発光層２６のホスト材料として下記式（５）に示されるtert-ブチル置換ジナフチルアントラセンを用い、１．０％のベリレンを青色発光ドーパントとして用いた。電子輸送層２８としてＡｌｑを用い、電子注入電極３２としてＡｌを用いた。
【００８１】
【化４】
2005108723.tif 000006
【００８２】
【化５】
2005108723.tif 000007
【００８３】
ここで、実施例１においては、有機ＥＬ素子５０Ｒ、有機ＥＬ素子５０Ｇおよび有機ＥＬ素子５０ＢのＮＰＢからなるホール輸送層１６の膜厚を１９００Åとした。
【００８４】
[実施例２]
実施例２における有機ＥＬ装置の断面構造は、図６に示す有機ＥＬ装置の断面構造と同様である。
【００８５】
実施例２における有機ＥＬ装置では、ホール輸送層１６の膜厚を１５００Åとした以外は実施例１と同様である。
【００８６】
[実施例３]
実施例３における有機ＥＬ装置の断面構造は、図６に示す有機ＥＬ装置の断面構造と同様である。
【００８７】
実施例３における有機ＥＬ装置では、ホール輸送層１６の膜厚を１２００Åとした以外は実施例１と同様である。
【００８８】
[実施例４]
実施例４における有機ＥＬ装置の断面構造は、図６に示す有機ＥＬ装置の断面構造と同様である。
【００８９】
実施例４における有機ＥＬ装置では、ホール輸送層１６の膜厚を５００Åとした以外は実施例１と同様である。
【００９０】
[評価]
上記実施例１〜４において作製した有機ＥＬ素子を８５℃の雰囲気中に１４６時間放置し、輝度比および動作電流比を調査した結果を表１に示す。なお、ホール注入電極１２および電子注入電極３２における初期電流密度は２０ｍＡ／ｃｍ2 である。また、有機ＥＬ素子の劣化時の駆動電圧と初期の駆動電圧との比率は約２倍である。
【００９１】
【表１】
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【００９２】
ここで、輝度比は有機ＥＬ素子の初期の輝度に対する劣化時の輝度の比率である。動作電流比は、有機ＥＬ素子の初期の動作電流に対する劣化時の動作電流の比率である。
【００９３】
実施例１〜４の有機ＥＬ素子５０Ｂにおいては、ホール輸送層１６の膜厚が５００Åおよび１２００Åの場合、輝度比が９０％以上となり、すなわち輝度低下率が１０％以内となった。また、動作電流比が９５％以上となり、すなわち、動作電流低下率が５％以内となった。また、ホール輸送層１６の膜厚が５００Åの場合、動作電流比が９８％以上となり、すなわち、動作電流低下率が２％以内となった。
【００９４】
一方、ホール輸送層１６の膜厚が１５００Åおよび１９００Åの場合、輝度比が９０％よりも低くなり、すなわち輝度低下率が１０％よりも大きくなった。また、動作電流比が９５％よりも低くなり、すなわち、動作電流低下率が５％よりも大きくなった。
【００９５】
したがって、有機ＥＬ素子５０Ｂにおいては、ホール輸送層１６の膜厚を５００Å〜１２００Åに設定することが好ましく、ホール輸送層１６の膜厚を５００Åにすることがさらに好ましいことがわかった。
【００９６】
次に、実施例１〜４の有機ＥＬ素子５０Ｒにおいては、ホール輸送層１６の膜厚が５００Åおよび１２００Åの場合、輝度比が９０％以上となり、すなわち輝度低下率が１０％以内となった。また、動作電流比が９５％以上となり、すなわち、動作電流低下率が５％以内となった。また、ホール輸送層１６の膜厚が５００Åの場合、動作電流比が９８％以上となり、すなわち、動作電流低下率が２％以内となった。
【００９７】
一方、ホール輸送層１６の膜厚が１５００Åおよび１９００Åの場合、輝度比が９０％よりも低くなり、すなわち輝度低下率が１０％よりも大きくなった。また、動作電流比が９５％よりも低くなり、すなわち、動作電流低下率が５％よりも大きくなった。
【００９８】
したがって、有機ＥＬ素子５０Ｒにおいては、ホール輸送層１６の膜厚を５００Å〜１２００Åに設定することが好ましく、ホール輸送層１６の膜厚を５００Åにすることがさらに好ましいことがわかった。
【００９９】
続いて、実施例１〜４の有機ＥＬ素子５０Ｇにおいては、ホール輸送層１６の膜厚が５００Å，１２００Åおよび１５００Åの場合、輝度比が９０％以上となり、すなわち輝度低下率が１０％以内となった。また、動作電流比が９５％以上となり、すなわち、動作電流低下率が５％以内となった。また、ホール輸送層１６の膜厚が５００Åおよび１２００Åの場合、動作電流比が９８％以上となり、すなわち、動作電流低下率が２％以内となった。
【０１００】
一方、ホール輸送層１６の膜厚が１９００Åの場合、輝度比が９０％よりも低くなり、すなわち輝度低下率が１０％よりも大きくなった。また、動作電流比が９５％よりも低くなり、すなわち、動作電流低下率が５％よりも大きくなった。
【０１０１】
したがって、有機ＥＬ素子５０Ｒにおいては、ホール輸送層１６の膜厚を５００Å〜１５００Åに設定することが好ましく、ホール輸送層１６の膜厚を５００Å〜１２００Åにすることがさらに好ましいことがわかった。
【０１０２】
以上のことから、有機ＥＬ装置の有機ＥＬ素子５０Ｇのホール輸送層１６の膜厚を１５００Å、有機ＥＬ素子５０Ｂのホール輸送層１６の膜厚を１２００Å、有機ＥＬ素子５０Ｒのホール輸送層１６の膜厚を１２００Åに設定することにより、有機ＥＬ素子５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの劣化による動作電流低下および輝度の低下を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明は、経時劣化による複数色の発光輝度のばらつきを抑制することができる有機エレクトロルミネッセンス装置およびその製造方法に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】一実施の形態に係る有機ＥＬ装置を示す模式的平面図である。
【図２】図１の有機ＥＬ装置のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】有機ＥＬ素子とＴＦＴとの接続を示す回路図である。
【図４】有機ＥＬ素子の駆動電圧−動作電流特性およびＴＦＴのドレイン・ソース間電圧−ドレイン・ソース間電流特性を示す図である。
【図５】有機ＥＬ素子の経時劣化時のＶｆ−Ｉ特性の変化を示す図である。
【図６】実施例１〜４において作製した有機ＥＬ素子を示す模式的構造断面図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１２  ホール注入電極
１６  ホール輸送層
２２，２４，２６  発光層
２８  電子輸送層
３０  電子注入層
３２  電子注入電極
５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ  有機エレクトロルミネッセンス素子
１３０，１４０  ＴＦＴ
【図１】
2005108723.tif 000009
【図２】
2005108723.tif 000010
【図３】
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【図４】
2005108723.tif 000012
【図５】
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【図６】
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