(57)【要約】【課題】  本発明では、有機発光層で発光した光の光量の減少を抑制できる構造を有する表示素子を備える有機ＥＬ表示装置であって、駆動電圧が小さく、効率的に発光させることが可能な有機ＥＬ表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】  上記課題を解決するために、本発明に係る有機ＥＬ表示装置１０では、基板３０上に設けられた複数の表示素子２０を備えた有機ＥＬ表示装置であって、表示素子のそれぞれは、基板上に配置された陽極電極３１と、陽極電極に隣接して配置された陰極電極３２と、陽極電極と陰極電極とによって与えられる電界により発光し、且つ陽極電極及び陰極電極の双方を覆うように基板上に形成された有機発光層３８と、陽極電極と陰極電極との間に配置されており、少なくとも陽極電極と陰極電極とを基板の平面方向に絶縁分離するセパレータ４２と、を有しており、カーボンナノチューブが有機発光層に混入されている。【選択図】図４                           
2005166521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられた複数の表示素子を備えた有機エレクトロルミネセンス表示装置であって、前記表示素子のそれぞれは、
前記基板上に配置された第１電極要素と、
前記第１電極要素に隣接して配置された第２電極要素と、
前記第１電極要素と前記第２電極要素とによって与えられる電界により発光し、且つ前記第１電極要素及び前記第２電極要素の双方を覆うように前記基板上に形成された有機発光要素と、
前記第１電極要素と前記第２電極要素との間に配置されており、少なくとも前記第１電極要素と前記第２電極要素とを前記基板の平面方向に絶縁分離するセパレータと、
を有し、カーボンナノチューブが前記有機発光要素に混入されている有機エレクトロルミネセンス表示装置。
【請求項２】
前記セパレータより前記第１電極要素側の前記有機発光要素内で前記有機発光要素を横切る面と前記第１電極要素との間に前記カーボンナノチューブが混入されていることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
【請求項３】
前記セパレータより前記第２電極要素側の前記有機発光要素内で前記有機発光要素を横切る面と前記第２電極要素との間に前記カーボンナノチューブが混入されていることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
【請求項４】
前記セパレータより前記第１電極要素側の前記有機発光要素内で前記有機発光要素を横切る面と前記第１電極要素との間、及び前記セパレータより前記第２電極要素側の前記有機発光要素内で前記有機発光要素を横切る面と前記第２電極要素との間に前記カーボンナノチューブが混入されていることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
【請求項５】
前記セパレータより前記第１電極要素側の前記有機発光要素内で前記有機発光要素を横切る面と前記第２電極要素との間に前記カーボンナノチューブが混入されていることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
【請求項６】
前記セパレータより前記第２電極要素側の前記有機発光要素内で前記有機発光要素を横切る面と前記第１電極要素との間に前記カーボンナノチューブが混入されていることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
【請求項７】
前記第１電極要素及び前記第２電極要素のうち少なくとも一方は、透明に形成されていることを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６のいずれかに記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
【請求項８】
前記第１電極要素及び前記第２電極要素共に、抵抗率が１０−４Ω・ｃｍより小さい材料により構成されていることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７のいずれかに記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
【請求項９】
帯形状の前記第１電極要素が複数個列状に配置され、これらの前記第１電極要素に交差するようにして絶縁層を介して帯形状の前記第２電極要素が複数個列状に配置されたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７又は８のいずれかに記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
【請求項１０】
前記第１電極要素上に前記第１電極要素と交差する帯形状の溝が複数個列状に設けられ、それぞれの前記溝に前記絶縁層を介して前記第２電極要素が配置され、前記第１電極要素と前記有機発光要素との境界及び前記第２電極要素と前記有機発光要素との境界の前記基板からの高さが略等しいことを特徴とする請求項９に記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
【請求項１１】
前記第１電極要素については、前記有機発光要素に隣接してホール輸送機能及びホール注入機能のうち少なくとも一方の機能を有する陽極側機能要素を、及び前記第２電極要素については、前記有機発光要素に隣接して電子輸送機能及び電子注入機能のうち少なくとも一方の機能を有する陰極側機能要素を、前記第１電極要素及び前記第２電極要素のうち少なくとも一方の電極要素が備え、且つ前記第１電極要素は陽極として機能し、前記第２電極要素は陰極として機能することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０のいずれかに記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
【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セント発光する表示素子を用いた有機エレクトロルミネセンス表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機エレクトロルミネセント発光を利用した有機エレクトロルミネセンス表示装置（以下、「エレクトロルミネセンス」を「ＥＬ」とする。）の開発が進んでいる。従来の有機ＥＬ表示装置に使用される表示素子は、有機発光する発光層を陽極電極と陰極電極によって挟む構造となっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図１１に従来の有機ＥＬ表示装置に使用される表示素子の概略構成図を示す。従来の表示素子１００は、ガラス等の透明な絶縁材料からなる基板１０１と、基板１０１上に設けられた陽極電極１０２としての透明電極と、有機発光する発光層１０４と、陽極電極１０２と発光層１０４との接合性を良好にするバッファ層としてのホール輸送層１０３と、アルミニウム等の仕事関数が小さい材料からなる陰極電極１０６と、陰極電極１０６と発光層１０４との接合性を良好にするバッファ層としての電子輸送層１０５と、等を備えている。
【０００４】
発光層１０４で発光した光は、基板１０１の側及び極薄くした陰極電極１０６の側から外部に出射され、又は陰極電極１０６によって反射され基板１０１の側から出射される。このとき、表示素子１００では、発光層１０４で発光した光が、陰極電極１０６若しくは透明電極及び基板１０１を透過するために、陰極電極１０６及び基板１０１での反射や吸収により透過光の光量は発光層１０４で発光した光の光量より小さくなる。また、陽極電極１０２である透明電極としてＩＴＯを用いると、ＩＴＯは可視光の長波長側を透過しやすい波長選択性を有している場合があり、出射光に赤みがかかることがある。
【０００５】
そこで、上記問題を解決する表示素子を開発した。図１２に上記問題を解決する表示素子の概略構成図を示す。図１２に示す表示素子２００では、基板２０１上に陽極電極２０２と陰極電極２０６とが並置され、その上に陽極電極２０２及び陰極電極２０６を覆うように発光層２０４が形成されている。また、陽極電極２０２と陰極電極２０６とを基板平面方向に絶縁分離するためにセパレータ２０３が設けられている。この表示素子２００では、発光層２０４で発光した光を基板２０１等の部材を透過させずに、基板２０１とは反対の側から直接出射させることができるために、光量の減少や出射光に赤みがかかる等の光のスペクトラムの変化を引き起こすことがない。
【０００６】
しかし、陽極電極２０２及び陰極電極２０６を並置したために、発光層２０４内を移動する電子及びホールの移動距離が長くなってしまう。電子及びホールの移動距離が長くなると、表示素子２００の駆動電圧を大きくしなくてはならず、発光層２０４を表示素子２００の駆動電圧に対して効率的に発光させることが困難となる。
【特許文献１】特開２００１−４３９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明では、有機発光要素で発光した光の光量の減少を抑制できる構造を有する表示素子を備える有機ＥＬ表示装置であって、駆動電圧が小さく、効率的に発光させることが可能な有機ＥＬ表示装置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】
上記課題を解決するために、本発明に係る有機ＥＬ表示装置では、陽極電極と陰極電極とを基板上に隣接して配置し、陽極電極及び陰極電極を覆うように有機発光要素を形成した。さらに、有機ＥＬ表示装置の駆動電圧を小さくするために有機発光要素の一部にカーボンナノチューブを混入した。
【０００９】
カーボンナノチューブはグラファイトシートが直径数ｎｍのチューブ形状となった炭素からなる物質で、電気伝導度が鉄、銅等の金属に比べて大きいことが知られている。このカーボンナノチューブを有機発光要素の一部に混入することで有機発光要素内を移動する電子及びホールの移動度が向上し、有機発光要素の単位体積当たりの抵抗値が減少することが期待できる。
【００１０】
このため、有機発光要素中の発光する領域である発光部に電圧が集中して駆動電圧を小さくしつつ発光効率の向上が期待できる。
【００１１】
具体的には、本発明に係る有機ＥＬ表示装置は、基板上に設けられた複数の表示素子を備えた有機ＥＬ表示装置であって、前記表示素子のそれぞれは、前記基板上に配置された第１電極要素と、前記第１電極要素に隣接して配置された第２電極要素と、前記第１電極要素と前記第２電極要素とによって与えられる電界により発光し、且つ前記第１電極要素及び前記第２電極要素の双方を覆うように前記基板上に形成された有機発光要素と、前記第１電極要素と前記第２電極要素との間に配置されており、少なくとも前記第１電極要素と前記第２電極要素とを前記基板の平面方向に絶縁分離するセパレータと、を有し、カーボンナノチューブが前記有機発光要素に混入されている有機ＥＬ表示装置である。
【００１２】
上記発明により、有機ＥＬ表示装置が、有機発光要素で発光した光を有機発光要素から直接出射させることができる構造となるため、出射光の光量の減少を抑制でき、且つ出射光に赤みがかかる等の出射光のスペクトラムの変化を引き起こすことがなくなる。また、有機発光要素に混入したカーボンナノチューブにより有機ＥＬ表示装置の駆動電圧を小さくすることができる。
【００１３】
本発明の他の有機ＥＬ表示装置は、前記セパレータより前記第１電極要素側の前記有機発光要素内で前記有機発光要素を横切る面と前記第１電極要素との間に前記カーボンナノチューブが混入されている。
【００１４】
カーボンナノチューブを上記位置に混入することで、カーボンナノチューブ混入部分でのホールの移動度を高め、第１電極要素と第２電極要素との間での有機発光要素の電気抵抗値を小さくすることができる。
【００１５】
また、本発明の他の有機ＥＬ表示装置は、前記セパレータより前記第２電極要素側の前記有機発光要素内で前記有機発光要素を横切る面と前記第２電極要素との間に前記カーボンナノチューブが混入されている。
【００１６】
カーボンナノチューブを上記位置に混入することで、カーボンナノチューブ混入部分での電子の移動度を高めることにより、カーボンナノチューブ混入部分が電子源となり、有機発光要素内の発光部に印加電圧を集中させることができ、有機ＥＬ表示装置の駆動電圧を小さくすることができる。
【００１７】
また、本発明の他の有機ＥＬ表示装置は、前記セパレータより前記第１電極要素側の前記有機発光要素内で前記有機発光要素を横切る面と前記第１電極要素との間、及び前記セパレータより前記第２電極要素側の前記有機発光要素内で前記有機発光要素を横切る面と前記第２電極要素との間に前記カーボンナノチューブが混入されている。
【００１８】
カーボンナノチューブを上記位置に混入することで、カーボンナノチューブ混入部分でのホールの移動度を高め、第１電極要素と第２電極要素との間での有機発光要素の電気抵抗値を小さくすることができると共に、カーボンナノチューブ混入部分での電子の移動度を高めることにより、カーボンナノチューブ混入部分が電子源となり、有機発光要素内の発光部に印加電圧を集中させることができ、有機ＥＬ表示装置の駆動電圧を小さくすることができる。
【００１９】
また、本発明の他の有機ＥＬ表示装置は、前記セパレータより前記第１電極要素側の前記有機発光要素内で前記有機発光要素を横切る面と前記第２電極要素との間に前記カーボンナノチューブが混入されている。
【００２０】
カーボンナノチューブを上記位置に混入することで、カーボンナノチューブ混入部分での電子の移動度を高めることにより、カーボンナノチューブ混入部分が電子源となり、有機発光要素内の発光部に印加電圧を集中させることができ、有機ＥＬ表示装置の駆動電圧を小さくすることができる。
【００２１】
また、本発明の他の有機ＥＬ表示装置は、前記セパレータより前記第２電極要素側の前記有機発光要素内で前記有機発光要素を横切る面と前記第１電極要素との間に前記カーボンナノチューブが混入されている。
【００２２】
カーボンナノチューブを上記位置に混入することで、カーボンナノチューブ混入部分でのホールの移動度を高め、第１電極要素と第２電極要素との間での有機発光要素の電気抵抗値を小さくすることができる。
【００２３】
また、前記有機ＥＬ表示装置において、前記第１電極要素及び前記第２電極要素のうち少なくとも一方は、透明に形成されていることが望ましい。
【００２４】
基板として透明材料からなるものを使用することによって、有機発光要素内で発光した光を、透明に形成された電極要素を透過して基板の側から出射させることが可能となり、有機ＥＬ表示装置の両面を表示面とすることができる。
【００２５】
また、前記有機ＥＬ表示装置において、前記第１電極要素及び前記第２電極要素共に、抵抗率が１０−４Ω・ｃｍより小さい材料により構成されていることが望ましい。
【００２６】
第１電極要素及び第２電極要素共に上記材料により構成することで、有機発光要素と第１電極要素及び第２電極要素との接合性を良好にし、有機発光要素を有機ＥＬ表示装置の駆動電圧に対して効率的に発光させることができる。
【００２７】
また、前記有機ＥＬ表示装置において、帯形状の前記第１電極要素を複数個列状に配置し、これらの前記第１電極要素に交差するようにして絶縁層を介して帯形状の前記第２電極要素を複数個列状に配置することが望ましい。
【００２８】
第１電極要素と第２電極要素とをマトリクス状に配置して映像表示の可能な有機ＥＬ表示装置を提案したものである。
【００２９】
また、前記有機ＥＬ表示装置において、前記第１電極要素上に前記第１電極要素と交差する帯形状の溝が複数個列状に設けられ、それぞれの前記溝に前記絶縁層を介して前記第２電極要素が配置され、前記第１電極要素と前記有機発光要素との境界及び前記第２電極要素と前記有機発光要素との境界の前記基板からの高さが略等しいことが望ましい。
【００３０】
第１電極要素と第２電極要素との電極面を一致させることで有機発光要素内を移動する電子の移動距離が、第２電極要素からの厚みを同じにして形成した有機発光要素内を移動する電子の移動距離より短くなり、有機発光要素を有機ＥＬ表示装置の駆動電圧に対して効率的に発光させることができる。
【００３１】
また、前記有機ＥＬ表示装置において、前記第１電極要素については、前記有機発光要素に隣接してホール輸送機能及びホール注入機能のうち少なくとも一方の機能を有する陽極側機能要素を、及び前記第２電極要素については、前記有機発光要素に隣接して電子輸送機能及び電子注入機能のうち少なくとも一方の機能を有する陰極側機能要素を、前記第１電極要素及び前記第２電極要素のうち少なくとも一方の電極要素が備え、且つ前記第１電極要素は陽極として機能し、前記第２電極要素は陰極として機能することが望ましい。
【００３２】
第１電極要素と有機発光要素との間及び第２電極要素と有機発光要素との間にバッファ層を介することで、第１電極要素と有機発光要素及び第２電極要素と有機発光要素との接合性を良好にし、有機発光要素を有機ＥＬ表示装置の駆動電圧に対して効率的に発光させることができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の有機ＥＬ表示装置では、有機発光要素で発光した光の光量の減少を抑制できる構造を有する表示素子を備える有機ＥＬ表示装置であって、有機ＥＬ表示装置の駆動電圧を小さくすることができる。また、有機発光要素を有機ＥＬ表示装置の駆動電圧に対して効率的に発光させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図を参照して本発明の実施の形態について具体的に説明するが、これらの記載に限定して解釈されない。
【００３５】
（実施の形態１）
図１に、本発明の有機ＥＬ表示装置の構成単位である表示素子の概略構成図を示す。図１に示す表示素子２０は、基板３０上に配置された第１電極要素としての陽極電極３１と、陽極電極３１に隣接して配置された第２電極要素としての陰極電極３２と、陽極電極３１及び陰極電極３２によって与えられる電界により発光し、且つ陽極電極３１及び陰極電極３２の双方を覆うように基板３０上に形成され、一部にカーボンナノチューブが混入された有機発光要素としての有機発光層３８と、陽極電極３１と陰極電極３２との間に配置されており、少なくとも第１電極要素と第２電極要素とを基板３０の平面方向に絶縁分離するセパレータ４２と、を有する。この他に、有機発光層３８との接合性を良好にする陽極側機能要素としてのホール注入層３５及びホール輸送層３４を第１電極要素が有し、有機発光層３８との接合性を良好にする陰極側機能要素としての電子注入層３６及び電子輸送層３７を第２電極要素が有していてもよい。また、それぞれの表示素子２０を絶縁分離する絶縁部材４１を設けてもよい。
【００３６】
図１に示す表示素子２０では、有機発光層で発光した光の表示素子からの出射光の減少やスペクトラムの変化等の従来からの課題を解決するために、基板３０、陽極電極３１及び陰極電極３２、有機発光層３８、の順に積層されている。このように表示素子２０の構造により、積層方向を第１方向、それとは反対の方向を第２方向として、有機発光層３８で生じた光を基板３０や電極を透過させることなく、有機発光層３８から第１方向に直接光を取り出すことができる。従って、電極や基板を透過させて出射させる場合に比べ、屈折率差による反射損や吸収による透過損を少なくできるため、最終的に外部に出射される光の出射効率の向上が期待できる。また、電極等を透過させずに光を出射させることができるので、出射光のスペクトラムの変化を引き起こすことがなくなる。  
【００３７】
しかし、陽極電極３１及び陰極電極３２を隣接して配置したために、有機発光層３８内を移動する電子及びホールの移動距離が長くなってしまう。電子及びホールの移動距離が長くなると、表示素子２０の駆動電圧を大きくしなくてはならず、有機発光層３８を表示素子２０の駆動電圧に対して効率的に発光させることが困難となる。そこで、本実施の形態では、有機発光層３８の一部にカーボンナノチューブを混入した。このことについては後述する。
【００３８】
基板３０は、表示素子２０が形成される第１面と、陽極電極３１及び基板３０を透明な材料で形成した場合に出射面の1つとなり得る第2面とを有している。以下、この基板３０の第２面を透過して出射される光の向きを第２方向、その逆へ出射される光の向きを第１方向とする。基板３０は、絶縁材料を用いることが望ましい。例えば、透明なガラス、プラスチック、プラスチックフィルム等が挙げられる。基板３０を透明にすることで、有機発光層３８で発光した光を第２方向へ取り出すことが可能となる。また、有機発光層３８で発光した光を第１方向に取り出すことができるため、不透明材料を基板３０として使用してもよい。そのため、基板３０として不透明だが熱拡散率の高いシリコン基板を使用することもできる。基板３０としてシリコン基板を採用することにより有機発光層３８の熱的な劣化を抑制し、表示素子２０の寿命を長くすることができる。
【００３９】
陽極電極３１は、基板３０を覆って形成されている。このとき、陽極電極３１としてＩＴＯ等の透明な電極を用いることで、基板３０を透明な材料とすることにより、有機発光層３８で発光した光を第２方向に出射させることができる。また、有機発光層３８で発光した光を第１方向に取り出すことができるため、陽極電極３１として銅（抵抗率１．６７×１０−６Ω・ｃｍ）やアルミニウム（抵抗率２．６５５×１０−６Ω・ｃｍ）等の不透明だが抵抗率が１０−４Ω・ｃｍより小さい材料も用いることができるので、低い駆動電圧で効率よく有機発光層３８を発光させることができる。
【００４０】
陰極電極３２は、陽極電極３１上に設けられた溝４３に絶縁層３３を介して配置されている。陰極電極３２を溝４３の中に配置することで、陽極電極３１と陰極電極３２との電極面を略一致させることができる。電極面に高低差がなくなることで、陽極電極３１及び陰極電極３２上に形成される有機発光層３８の厚みを減少させることができ、有機発光層３８の体積の３乗に反比例して下がる電子の移動度の減少を抑制することができる。第１電極要素が陽極として機能する場合は、第２電極要素は陰極として機能する。このとき、陰極電極３２としては、反射率が高く、且つ有機発光層３８への電子注入を良好にするために、仕事関数又は電子親和力が小さい材料を採用することが望ましい。例えば、マグネシウム−銀合金、アルミニウム−リチウム合金等の材料を用いることができる、さらに抵抗率が１０−４Ω・ｃｍより小さい銅（抵抗率１．６７×１０−６Ω・ｃｍ）やアルミニウム（抵抗率２．６５５×１０−６Ω・ｃｍ）等の材料を用いることができる。抵抗率が１０−４Ω・ｃｍより小さい材料を陰極電極３２として用いることで低い駆動電圧で効率よく有機発光層３８を発光させることができる。
【００４１】
セパレータ４２は、第１電極要素と、第２電極要素とを基板３０の平面方向に絶縁分離するために設けられている。セパレータ４２を設けることで、陽極電極３１から誘導されるホール及び陰極電極３２から誘導される電子の移動を確実にし、有機発光層３８に電子及びホールを適切に誘導することができる。
【００４２】
陽極側機能要素は、第１電極要素としての陽極電極３１からのホール注入効率を向上させるホール注入層３５と、電子障壁としての機能を有するホール輸送層３４とを有する。ホール注入層３５の材料としては、例えば、アリールアミン類、フタロシアニン類（銅フタロシアニン）が挙げられる。また、ホール輸送層３４の材料としては、例えば、アリールアミン類が挙げられる。
【００４３】
陰極側機能要素は、陰極電極３２からの電子注入効率を向上させる電子注入層３６と、ホール障壁としての機能を有する電子輸送層３７とを有する。電子注入層３６の材料としては、例えば、リチウム等のアルカリ金属、フッ化リチウム、酸化リチウム、リチウム錯体が挙げられる。また、電子輸送層３７の材料としては、例えば、アルミ錯体、オキサジアゾール類、トリアゾール類、フェナントロリン類が挙げられる。
【００４４】
有機発光層３８は、陽極電極３１及び陰極電極３２によって与えられる電界により発光する発光部６０を有する。発光部６０は、有機発光層３８内を移動する電子及びホールの再結合により励起され、高効率に発光する部分である。よって、蛍光性あるいは燐光性の強い発光特性を有する化合物が有機発光層３８として用いられる。有機発光層３８は、それ自身の発光能力は低いが、成膜性が高く、発光性の高い別の材料と混合して用いられるホスト材料と、それ自身の発光能力は高いが、単独では成膜できないドーパント色素と、を備えていてもよい。ホスト材料としては、例えば、アルミニウム錯体が挙げられる。また、ドーパント色素としては、例えば、ペリレン（赤色発光材料）、ルブレン（橙色発光材料）が挙げられる。このとき、ドーパント色素材料は、ホスト材料の分子の励起エネルギーレベルが、ドーパント色素分子の励起エネルギーレベルよりも高いことが材料選択の条件となる。また、有機発光層３８には、一部にカーボンナノチューブが混入されている。
【００４５】
カーボンナノチューブは、グラファイトシートが直径数ｎｍのチューブ形状となった炭素からなる物質で、複数のチューブが重なって形成される多層のものと、１つのチューブのみの単層のものと、がある。カーボンナノチューブは、例えば、炭素アーク放電、炭素レーザ蒸発、炭化水素ガスの熱分解、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｕｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、電子線照射法等の合成方法によって生成することができる。単層カーボンナノチューブには、炭素の結合の仕方によって、カイラル型、アームチェア型、ジグザグ型の３つに分類される。このとき、アームチェア型及びジグザグ型のカーボンナノチューブは金属的な電気伝導性を有し、カイラル型のカーボンナノチューブは半導体的な電気伝導性を有する。本実施の形態では、金属的な電気伝導性を有するアームチェア型、ジグザグ型のカーボンナノチューブを用いることが望ましい。カーボンナノチューブの電気伝導度が極めて高いために、カーボンナノチューブを混入した有機発光層３８の電気抵抗値を、カーボンナノチューブを混入しない有機発光層の電気抵抗値よりも小さくすることができ、有機発光層３８を表示素子２０の駆動電圧に対して効率よく発光させることができる。
【００４６】
本実施の形態では、セパレータ４２より陽極電極３１側の有機発光層３８内で有機発光層３８を横切る面とホール輸送層３４との間にカーボンナノチューブを混入してカーボンナノチューブ入り有機発光層５１を形成した。例えば、図１に示すように、ホール輸送層３４を覆うようにカーボンナノチューブを有機発光層３８に混入する。図２及び図３は、有機発光層３８のカーボンナノチューブ混入部の他の形態の拡大概略図を示したものであるが、図１に示す他に、図２、図３に示すようにカーボンナノチューブを有機発光層３８に混入してもよい。このことについては後述する。
【００４７】
まず、図１に示すカーボンナノチューブ入り有機発光層５１は、カーボンナノチューブの仕事関数が小さいことから、ホール輸送層３４との接合性を良好にし、ホールの移動度を向上させる機能を有する。カーボンナノチューブをホール輸送層３４を覆うように混入すると、カーボンナノチューブ入り有機発光層５１とホール輸送層３４との接合部の全域で、接合性を良好にすることができる。ホールと電子の有機発光層３８内での移動度を比較すると、相対的に電子の移動度のほうが高いために、カーボンナノチューブを有機発光層３８に混入する前は、ホール輸送層３４と有機発光層３８との境界付近でホール及び電子が再結合すると思われる。カーボンナノチューブを有機発光層３８に混入してホールの移動度を向上させると、ホールをカーボンナノチューブ入り有機発光層５１の境界面のうちホール輸送層３４と反対の側の面付近に貯留させ易くし、ホール及び電子の再結合の位置がカーボンナノチューブ入り有機発光層５１の境界面のうちホール輸送層３４と反対の側の面付近になることが想定され、有機発光層３８で発光した光を第１方向に出射させるときに有機発光層３８を透過する距離が短くなり、光の出射効率を向上させることができる。なお、カーボンナノチューブがホール輸送層３４を略覆っていれば、図２に示すように、カーボンナノチューブ入り有機発光層５１ａ、５１ｂに隙間があっても、ホールをカーボンナノチューブ入り有機発光層５１ａ、５１ｂの境界面のうちホール輸送層３４と反対の側の面付近に貯留させ易くする効果は充分に発揮させることはできる。
【００４８】
また、カーボンナノチューブは、図３に示すように、ホール輸送層３４と接しない位置に混入してもよい。このとき、カーボンナノチューブは、有機発光層３８を横切るように混入することが望ましい。図３に示すカーボンナノチューブ入り有機発光層５１は、カーボンナノチューブが電子の移動度を高める機能を有することから、カーボンナノチューブ入り有機発光層５１は、カーボンナノチューブが混入していない有機発光層３８と比べて電気抵抗値が低くなる。そのため、カーボンナノチューブを混入していない有機発光層を有する表示素子２０に比べて駆動電圧を小さくすることができる。
【００４９】
このように、カーボンナノチューブを有機発光層３８に混入することによって、表示素子２０の駆動電圧を減少させ、また、表示素子２０の駆動電圧に対する有機発光層３８の発光効率を向上させることができる。また、有機発光層３８で発光する光の発光位置の微調整が可能となると考えられる。
【００５０】
有機発光層３８は、例えば、インクジェット法により形成することができる。インクジェット法は、インクジェットのヘッドから有機物材料の溶液を落として有機発光層３８を形成する方法である。このとき、カーボンナノチューブは、有機物材料の溶液と混ぜ合わせておくだけでよい。まず、カーボンナノチューブを混入していない有機発光層３８を形成して、その上にカーボンナノチューブを混入した有機物材料の溶液を落とせばその部分が図１に示すカーボンナノチューブ入り有機発光層５１となる。インクジェット法により有機発光層３８を形成する場合、図４に示す絶縁部材４１及びセパレータ４２が各表示素子２０及び表示素子２０内を区画しているため、有機発光層３８の形成をし易くする。
【００５１】
なお、本実施の形態では、第１電極要素を陽極電極３１、ホール輸送層３４及びホール注入層３５、第２電極要素を電子注入層３６、電子輸送層３７及び陰極電極３２により、構成したが、有機発光層３８との関係では、電子輸送層３７と有機発光層３８又はホール輸送層３４と有機発光層３８からなる２層構造でもよいし、電子輸送層３７、ホール輸送層３４及び有機発光層３８からなる３層構造でもよい。また、本実施の形態では、第１電極要素が陽極として機能し、第２電極要素が陰極として機能する形態として説明したが、「第１」及び「第２」は便宜上の符号にすぎない。
【００５２】
ここで、本実施の形態に係る表示素子２０の発光過程について図１を参照して説明する。表示素子２０は、例えばパルス電圧を出力する不図示のドライバＩＣによって駆動される。表示素子２０の陽極電極３１及び陰極電極３２に閾値以上の電圧が印加された場合には、陽極電極３１からホール注入層３５へホールが注入され、陰極電極３２から電子注入層３６へ電子が注入される。ホールは、ホール輸送層３４を介して有機発光層３８内に輸送され、電子は、電子輸送層３７を介して有機発光層３８内に輸送される。カーボンナノチューブ入り有機発光層５１では、ホール及び電子の移動度が向上するために、発光部６０付近でホール及び電子が再結合して励起子が生成し、この励起子が有機発光層３８内を移動する。励起子がドーパント色素のバンド間に相当するエネルギーを放出することにより、ドーパント色素が発光する。
【００５３】
次に、前述した表示素子を用いた本発明に係る有機ＥＬ表示装置について図４を用いて説明する。図４に、本実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置の概略構成図を示す。図４には、有機ＥＬ表示装置の構造を理解し易くするため、一部に断面図を含んでいる。図４に示す有機ＥＬ表示装置１０は、複数個列状に配置された帯形状の第１電極要素としての陽極電極３１と、これらの陽極電極３１に交差するようにして複数個列状に設けた帯形状の溝４３と、各溝４３に絶縁層３３を介して複数個列状に配置した帯形状の第２電極要素としての陰極電極３２と、陽極電極３１及び陰極電極３２を覆うように形成し、且つ一部にカーボンナノチューブを混入した有機発光要素としての有機発光層３８と、を有している。有機発光層３８は、絶縁部材４１によって基板３０の平面方向に絶縁分離されており、絶縁分離された各要素が表示素子２０としてそれぞれ独立に発光する。
【００５４】
本実施の形態では、陽極電極３１が基板３０を覆っている。陽極電極３１が基板３０を覆うことで、陽極電極３１としてＩＴＯ等の透明電極を用いたときに、基板３０として、ガラス等の透明な絶縁材料を用いれば、有機発光層３８で発光した光を基板３０の側から出射させることができる。従って、有機ＥＬ表示装置１０の異なる２面を表示面として使用することができる。
【００５５】
陽極電極３１及び陰極電極３２を列状に複数個形成することで、各表示素子２０を線順次方向によるパッシブ駆動により駆動させることができる。パッシブ駆動とは、１つの陽極電極３１及び１つの陰極電極３２に同時に電圧を印加すると、陽極電極３１と陰極電極３２との交差した部分の有機発光層３８が発光する駆動方法である。このとき、陽極電極３１と陰極電極３２とは、例えば不図示のドライバＩＣと導通接続されている。ドライバＩＣからは、複数の陽極電極３１に対して表示画像に応じた信号電圧がクロックパルスに同期して入力され、複数の陰極電極３２に対して順次走査電圧が印加される。
【００５６】
なお、有機ＥＬ表示装置１０をカラー表示用に構成する場合は、例えば、隣接する3つの表示素子２０をそれぞれ順に赤色、青色、黄色に発光させればよい。このとき、それぞれの色に発光させるために有機発光層３８に発光性物質を混入させてもよいし、それぞれの色に対応する色フィルターで各表示素子２０を覆ってもよい。
【００５７】
これらの電極及び溝４３は、例えば、次のようにして形成することができる。まず、フォトリソグラフィー後、蒸着やスパッタリングにより陽極電極３１を成膜する。その後、エッチングやサンドブラストにより陽極電極３１を帯形状に形成する。溝４３についてもエッチングやサンドブラストにより帯形状に形成する。その後、絶縁層３３を介して蒸着やスパッタリングにより陰極電極３２を形成する。
【００５８】
（実施の形態２）
図５に本実施の形態に係る表示素子２０の概略構成図を示す。本実施の形態に係る表示素子２０は、有機発光層３８内のカーボンナノチューブの混入位置が、第１の実施の形態で説明した混入位置とは異なる形態の表示素子である。なお、本実施の形態に係る表示素子２０のカーボンナノチューブ混入位置以外の、例えば第１電極要素等の構成要素は総て第１の実施の形態で説明したものと同様であるため、これらの説明は省略する。また、本実施の形態に係る表示素子２０を用いた図４に示す有機ＥＬ表示装置１０のうち本実施の形態に係る表示素子２０の有機発光層３８以外の、例えば第１電極要素等の構成要素は総て第１の実施の形態で説明したものと同様であるため、これらの説明は省略する。
【００５９】
図５に示す表示素子２０には、セパレータ４２より陰極電極３２側の有機発光層３８内で有機発光層３８を横切る面とホール輸送層３４との間にカーボンナノチューブを混入してカーボンナノチューブ入り有機発光層５４を形成した。このとき、例えば、カーボンナノチューブは、ホール輸送層３４及び上記横切る面を覆い、且つカーボンナノチューブ入り有機発光層５４がホール輸送層３４から上記横切る面まで連続するように混入されている。
【００６０】
カーボンナノチューブを、ホール輸送層３４を覆うように混入すると、カーボンナノチューブ入り有機発光層５４とホール輸送層３４との接合部の全域で、接合性を良好にすることができる。また、上記横切る面を覆い、且つカーボンナノチューブ入り有機発光層５４がホール輸送層３４から上記横切る面まで連続するようにカーボンナノチューブを混入すると、横切る面からホール輸送層３４まで電子又はホールをカーボンナノチューブ入り有機発光層５４内に確実に通し、有機発光層３８にカーボンナノチューブを混入する実効を図ることができる。カーボンナノチューブの仕事関数が小さいことから、カーボンナノチューブを上記位置に混入することで、ホール輸送層３４との接合性を良好にする。また、カーボンナノチューブを有機発光層３８に混入することで有機発光層３８内のホールの移動度を向上させることができる。そのため、陽極電極３１と陰極電極３２との間での有機発光層３８の電気抵抗値を小さくすることができ、カーボンナノチューブを混入していない有機発光層を有する表示素子に比べて駆動電圧を小さくすることができる。
【００６１】
なお、ホールの有機発光層３８内での移動度が向上するため、ホールをカーボンナノチューブ入り有機発光層５４の境界面のうち陰極電極３２側の面付近に貯留させ易くし、ホール及び電子の再結合の位置がカーボンナノチューブ入り有機発光層５４の境界面のうち陰極電極３２側の面付近に移動することが想定される。そのためカーボンナノチューブ入り有機発光層５４の境界面のうち陰極電極３２側の面の位置を調整することで発光部６０の位置を微調整することもでき、有機発光層３８で発光した光を第１方向に出射させるときに光の有機発光層３８での透過距離を短くして、光の出射効率を向上させることもできる。
【００６２】
（実施の形態３）
図６に本実施の形態に係る表示素子２０の概略構成図を示す。本実施の形態に係る表示素子２０は、有機発光層３８内のカーボンナノチューブの混入位置が、第１の実施の形態で説明した混入位置とは異なる形態の表示素子である。なお、本実施の形態の表示素子２０のカーボンナノチューブ混入位置以外の、例えば第１電極要素等の構成要素は総て第１の実施の形態で説明したものと同様であるため、これらの説明は省略する。また、本実施の形態に係る表示素子２０を用いた有機ＥＬ表示装置１０のうち本実施の形態に係る表示素子２０の有機発光層３８以外の、例えば第１電極要素等の構成要素は総て第１の実施の形態で説明したものと同様であるため、これらの説明は省略する。
【００６３】
図６に示す表示素子２０には、セパレータ４２より陽極電極３１側の有機発光層３８で有機発光層３８を横切る面と電子輸送層３７との間にカーボンナノチューブを混入してカーボンナノチューブ入り有機発光層５３を形成した。このとき、例えば、カーボンナノチューブは、電子輸送層３７及び上記横切る面を覆い、且つカーボンナノチューブ入り有機発光層５３が電子輸送層３７から上記横切る面まで連続するように混入する。
【００６４】
カーボンナノチューブを電子輸送層３７を覆うように混入すると、電子輸送層３７からカーボンナノチューブ入り有機発光層５３へ電子が移動し易くなる。また、上記横切る面を覆い、且つカーボンナノチューブ入り有機発光層５３が電子輸送層３７から上記横切る面まで連続するようにカーボンナノチューブを混入すると、上記横切る面からホール輸送層３４まで電子又はホールをカーボンナノチューブ入り有機発光層５３内に確実に通し、有機発光層３８にカーボンナノチューブを混入する実効を図ることができる。カーボンナノチューブを上記位置に混入することで、電子の移動度を向上させることができ、カーボンナノチューブ入り有機発光層５３を電子放出源として作用させることができる。このとき、有機発光層３８内の発光部６０に印加電圧を集中させることができる。そのため、陽極電極３１と陰極電極３２との間での有機発光層３８の電気抵抗値を小さくすることができ、カーボンナノチューブを混入していない有機発光層３８を有する表示素子に比べて駆動電圧を小さくすることができる。
【００６５】
なお、ホールと電子との有機発光層３８内での移動度を考慮すると、電子とホールの再結合の位置はカーボンナノチューブ入り有機発光層５３の境界面のうち陽極電極３１側の面付近であることが想定される。そのためカーボンナノチューブ入り有機発光層５３の境界面のうち陽極電極３１側の面の位置を調整することで発光部６０の位置を微調整することもでき、有機発光層３８で発光した光を第１方向に出射させるときに光の有機発光層３８での透過距離を短くして、光の出射効率を向上させることもできる。
【００６６】
また、カーボンナノチューブは、図７に示すように、電子輸送層３７と接しない位置から陽極電極３１側の有機発光層３８を横切るように混入してもよい。図７に示すカーボンナノチューブ入り有機発光層５３においては、カーボンナノチューブが混入していない有機発光層３８と比べて電気抵抗値が低くなるため、カーボンナノチューブを混入していない有機発光層を有する表示素子に比べて駆動電圧を小さくすることができる効果は発揮させることができる。
【００６７】
（実施の形態４）
図８に本実施の形態に係る表示素子２０の概略構成図を示す。本実施の形態に係る表示素子２０は、有機発光層３８内のカーボンナノチューブの混入位置が、第１の実施の形態で説明した混入位置とは異なる形態の表示素子である。なお、本実施の形態の表示素子２０のカーボンナノチューブ混入位置以外の、例えば第１電極要素等の構成要素は総て第１の実施の形態で説明したものと同様であるため、これらの説明は省略する。また、本実施の形態に係る表示素子２０を用いた有機ＥＬ表示装置１０のうち本実施の形態に係る表示素子２０の有機発光層３８以外の、例えば第１電極要素等の構成要素は総て第１の実施の形態で説明したものと同様であるため、これらの説明は省略する。
【００６８】
図８に示す表示素子２０には、セパレータ４２より陰極電極３２側の有機発光層３８内で有機発光層３８を横切る面と電子輸送層３７との間にカーボンナノチューブを混入してカーボンナノチューブ入り有機発光層５２を形成した。このとき、例えば、図８に示すように、電子輸送層３７を覆うようにカーボンナノチューブを有機発光層３８に混入する。
【００６９】
カーボンナノチューブを電子輸送層３７を覆うように混入すると、電子輸送層３７からカーボンナノチューブ入り有機発光層５２へ電子が移動し易くなる。カーボンナノチューブを上記位置に混入することで、電子の移動度を向上させることができ、カーボンナノチューブ入り有機発光層５２を電子放出源として作用させることができる。このとき、有機発光層３８内の発光部６０に印加電圧を集中させることができる。そのため、陽極電極３１と陰極電極３２との間での有機発光層３８の電気抵抗値を小さくすることができ、カーボンナノチューブを混入していない有機発光層３８を有する表示素子に比べて駆動電圧を小さくすることができる。  
【００７０】
また、カーボンナノチューブは、図９に示すように、電子輸送層３７と接しない位置に混入してもよい。このとき、カーボンナノチューブは、有機発光層３８を横切るように混入する。図９に示すカーボンナノチューブ入り有機発光層５２は、カーボンナノチューブが電子の移動度を高める機能を有することから、カーボンナノチューブ入り有機発光層５２は、カーボンナノチューブが混入していない有機発光層３８と比べて電気抵抗値が低くなる。そのため、カーボンナノチューブを混入していない有機発光層を有する表示素子２０に比べて駆動電圧を小さくすることができる。
【００７１】
（実施の形態５）
図１０に本実施の形態に係る表示素子２０の概略構成図を示す。本実施の形態に係る表示素子２０は、有機発光層３８内のカーボンナノチューブの混入位置が、第１の実施の形態（図１）及び第４の実施の形態（図８）で説明したカーボンナノチューブ混入位置を組み合わせて適用した形態の表示素子である。なお、本実施の形態の表示素子２０のカーボンナノチューブ混入位置以外の、例えば第１電極要素等の構成要素は総て第１の実施の形態で説明したものと同様であるため、これらの説明は省略する。また、本実施の形態に係る表示素子２０を用いた有機ＥＬ表示装置１０のうち本実施の形態に係る表示素子２０の有機発光層３８以外の、例えば第１電極要素等の構成要素は総て第１の実施の形態で説明したものと同様であるため、これらの説明は省略する。
【００７２】
図１０に示す表示素子２０には、セパレータ４２より陰極電極３２側の有機発光層３８内で有機発光層３８を横切る面と電子輸送層３７との間にカーボンナノチューブを混入してカーボンナノチューブ入り有機発光層５５ａを形成し、セパレータ４２より陽極電極３１側の有機発光層３８内で有機発光層３８を横切る面とホール輸送層３４との間にカーボンナノチューブを混入してカーボンナノチューブ入り有機発光層５５ｂを形成した。このとき、例えば、図１０に示すように、陰極電極３２側では、電子輸送層３７を覆うようにカーボンナノチューブを有機発光層３８に混入し、陽極電極３１側では、ホール輸送層３４を覆うようにカーボンナノチューブを有機発光層３８に混入する。
【００７３】
カーボンナノチューブを電子輸送層３７を覆うように混入すると、第４の実施の形態で説明したように電子輸送層３７からカーボンナノチューブ入り有機発光層５５ａへ電子が移動し易くなり、電子の移動度が向上し、カーボンナノチューブ入り有機発光層５５ａを電子放出源として作用させることができるため、有機発光層３８内の発光部６０に印加電圧を集中させることができる。その結果、陽極電極３１と陰極電極３２との間での有機発光層３８の電気抵抗値を小さくすることができ、カーボンナノチューブを混入していない有機発光層３８を有する表示素子に比べて駆動電圧を小さくすることができる。
【００７４】
また、カーボンナノチューブをホール輸送層３４を覆うように混入すると、第１の実施の形態で説明したようにカーボンナノチューブ入り有機発光層５５ｂとホール輸送層３４との接合部の全域で、接合性を良好にすることができることに加え、ホールをカーボンナノチューブ入り有機発光層５５ｂの境界面のうちホール輸送層３４と反対の側の面付近に貯留させ易くする。そのため、発光部６０で発光した光を第１方向に出射させるときに、有機発光層３８を透過する光の透過距離が短くなり、出射効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係る有機ＥＬ表示装置の構成単位である表示素子の１の実施形態の１例を示した概略構成図である。
【図２】有機発光層のカーボンナノチューブ混入部の形態の１例を示した拡大概略図である。
【図３】有機発光層のカーボンナノチューブ混入部の形態の１例を示した拡大概略図である。
【図４】本発明に係る有機ＥＬ表示装置の実施形態の１例を示した概略構成図である。
【図５】表示素子の構成の形態の１例を示した概略構成図である。
【図６】表示素子の構成の形態の１例を示した概略構成図である。
【図７】表示素子の構成の形態の１例を示した概略構成図である。
【図８】表示素子の構成の形態の１例を示した概略構成図である。
【図９】表示素子の構成の形態の１例を示した概略構成図である。
【図１０】表示素子の構成の形態の１例を示した概略構成図である。
【図１１】従来の有機ＥＬ表示装置に使用される表示素子の概略構成図である。
【図１２】従来の有機ＥＬ表示装置に使用される表示素子の概略構成図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０  有機ＥＬ表示装置
２０  表示素子
３０  基板
３１  陽極電極
３２  陰極電極
３３  絶縁層
３４  ホール輸送層
３５  ホール注入層
３６  電子注入層
３７  電子輸送層
３８  有機発光層
４１  絶縁部材
４２  セパレータ
４３  溝
５１、５２、５３、５４、５５  カーボンナノチューブ入り有機発光層
６０  発光部
１００  表示素子
１０１  基板
１０２  陽極電極
１０３  ホール輸送層
１０４  発光層
１０５  電子輸送層
１０６  陰極電極
２００  表示素子
２０１  基板
２０２  陽極電極
２０３  セパレータ
２０４  発光層
２０６  陰極電極
【図１】
2005166521.tif 000003
【図２】
2005166521.tif 000004
【図３】
2005166521.tif 000005
【図４】
2005166521.tif 000006
【図５】
2005166521.tif 000007
【図６】
2005166521.tif 000008
【図７】
2005166521.tif 000009
【図８】
2005166521.tif 000010
【図９】
2005166521.tif 000011
【図１０】
2005166521.tif 000012
【図１１】
2005166521.tif 000013
【図１２】
2005166521.tif 000014