(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に少なくとも第１の電極と、それぞれ発光機能を有する層を含有する少なくとも２つの有機層と、第２の電極とを順次有し、
前記有機層は、少なくともホール注入輸送層と発光層とを含む積層構造体から構成され、
前記有機層の間には、導電体から構成され、前記有機層間の導通を確保するとともに、電気的に浮遊している中間電極を有する構成素子の集合体である有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
さらに基板面と平行な方向に突出したオーバーハング部と、導電性を有する基部とを有する電極構造体を有し、
前記構成素子はこの電極構造体の間に形成されていて、この電極構造体の基部と、前記第２の電極とが電気的に接続されている請求項１の有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
前記第１の電極と第２の電極とは、マトリクス構造を形成している請求項１または２の有機ＥＬ表示装置。
【請求項４】
前記有機層は、それぞれ異なった波長の発光機能を有する請求項１〜３のいずれかの有機ＥＬ表示装置。
【請求項５】
基板上に少なくとも第１の電極と、それぞれ発光機能を有する層を含有する少なくとも２つの有機層と、第２の電極とを順次有し、
前記有機層は、少なくともホール注入輸送層と発光層とを含む積層構造体から構成され、
前記有機層の間には、導電体から構成され、前記有機層間の導通を確保するとともに、電気的に浮遊している中間電極を有する有機ＥＬ素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は表示デバイス、光源として利用される有機エレクトロ・ルミネッセンス表示装置（以下、有機ＥＬ表示装置と略す）の製造方法と構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ素子を用いた表示デバイスは、現在主流のフラットパネルディスプレイである液晶ディスプレイに対し以下のような優位性を持つ。
１）自発光であるために視野角が広い
２）２〜３ミリの薄さのディスプレイが容易に製造可能
３）偏光板を使わないことから発光色が自然
４）明暗のダイナミックレンジが広いため、表示が鮮明で生々しい
５）広い温度範囲で動作
６）応答速度が液晶より３桁以上速いため容易に動画表示が可能
【０００３】
このような優位性にも関わらず、なかなか市場へ出回らなかった。これは以下のような理由による。
【０００４】
一般的に、有機ＥＬ素子は、概略すると、「透明導電膜」からなる電極、「発光層を含む有機層」、「仕事関数が小さい金属または合金」からなる電極、の３つの別々の機能を有する薄膜の積層から構成される。これら「発光層を含む有機層」や「仕事関数が小さい金属または合金」が水分や酸素で劣化しやすいこと、「発光層を含む有機層」が溶媒に溶けやすく、また、熱に弱いこと等の製造上の難題があった。言い換えると、水、有機溶媒、熱を用いる方法では「発光層を含む有機層」、「仕事関数が小さい金属または合金」を成膜した後で素子を分離、分割することは困難であったからである。つまり、現在、液晶で実現されているようなディスプレイと同等なクラスの有機ＥＬ表示装置を製造しようとした場合に、成熟した半導体製造技術や液晶ディスプレイ製造技術がそのままでは適用できないということになる。
【０００５】
このため、例えば、大気中に暴露することなく第２の電極の分離を可能にする技術や、各画素となる素子を配線で接続するための技術が必要となる。
【０００６】
ところで、有機ＥＬ素子を用い、カラーディスプレイを実現するために、種々の方法が検討されている。例えば、発光体自体の発光色を複数用意したり、カラーフィルターを用いて青、緑、赤の３元色を得たりする方法が一般的である。
【０００７】
発光体自体の発光色を変化させる試みとして、 SID 96 DIGEST・185 14.2:Novel Transparent Organic Electroluminescent Devices G.Gu,V.BBulovic,P.E.Burrows,S.RForrest,M.E.Tompsonに記載されたカラー発光素子として、Ａｇ・Ｍｇ薄膜を電子注入電極に、ＩＴＯをホール注入電極に用いたものが知られている。ここに記載されているカラー発光素子（heterostructure organic light emitting devices）は、図２６に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂ各々に対応した発光層（Red EL,Green EL,Blue EL）３５，３９，４３を有する多層構造であり、各発光層３５，３９，４３毎に電子注入電極３６，４０，４４、ホール輸送層３３，３８，４２およびホール注入電極３４，３７，４１が同一積層順に配置され、これらが３原色に対応した積層体として、基板３１上に３層に積層されている。
【０００８】
これらの積層体を駆動するには、図示例のように各電子注入電極３６，４０，４４と、ホール注入電極３４，３７，４１との間に、所定の電源Ｅ1 、Ｅ2 、Ｅ3 を接続しそれぞれの層を発光させる。この場合、各積層体はいずれも順積層であるため、各電源Ｅ1 、Ｅ2 、Ｅ3 も同じ方向に直列に接続された状態となる。
【０００９】
しかし、このような構造では各積層体毎に一対のホール注入電極と電子注入電極とを用いているため、積層数が多くなる。例えば、単純マトリクス、アクティブマトリクス方式等でのフルカラーディスプレイを考えると、多数の画素に対応した３原色分の配線構造を必要とするのみならず、複雑な駆動方法を開発する必要がある。
【００１０】
白色発光自体は市場の要望も多く、また、カラーフィルターや蛍光フィルターを用いれば、容易に様々な色を作り出すことができるため、ディスプレイを設計する上で非常に可能性が広がる。
【００１１】
白色発光させる方法としては、単一の発光層に異なる色を発光する複数の蛍光体をドーピングする方法や、異なる発光色を有する発光層を２層以上積層させる方法が容易に考えられるが、それぞれの蛍光体の相性の問題でうまく複数の発光が得られなかったり、それぞれの発光層にキャリアをうまく供給することができなかったりして、所望の白色発光を得ることが困難であった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、より高い自由度で製造でき、しかも広い発光波長領域を得ることができ、カラーディスプレイ等の複雑な積層構成とする場合でも、配線数が少なく、製造工程が簡単になり、しかも高輝度が得られる有機ＥＬ表示装置および有機ＥＬ素子を実現することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
すなわち、上記目的は以下の構成により達成される。
（１）  基板上に少なくとも第１の電極と、それぞれ発光機能を有する層を含有する少なくとも２つの有機層と、第２の電極とを順次有し、
前記有機層は、少なくともホール注入輸送層と発光層とを含む積層構造体から構成され、
前記有機層の間には、導電体から構成され、前記有機層間の導通を確保するとともに、電気的に浮遊している中間電極を有する構成素子の集合体である有機ＥＬ表示装置。
（２）  さらに基板面と平行な方向に突出したオーバーハング部と、導電性を有する基部とを有する電極構造体を有し、前記構成素子はこの電極構造体の間に形成されていて、この電極構造体の基部と、前記第２の電極とが電気的に接続されている上記（１）の有機ＥＬ表示装置。
（３）  前記第１の電極と第２の電極とは、マトリクス構造を形成している上記（１）または（２）の有機ＥＬ表示装置。
（４）  前記有機層は、それぞれ異なった波長の発光機能を有する上記（１）〜（３）のいずれかの有機ＥＬ表示装置。
【００１４】
（５）  基板上に少なくとも第１の電極と、それぞれ発光機能を有する層を含有する少なくとも２つの有機層と、第２の電極とを順次有し、
前記有機層は、少なくともホール注入輸送層と発光層とを含む積層構造体から構成され、
前記有機層の間には、導電体から構成され、前記有機層間の導通を確保するとともに、電気的に浮遊している中間電極を有する有機ＥＬ素子。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の有機ＥＬ表示装置は、例えば図１に示すように、基板１上に少なくとも第１の電極２と、それぞれ発光機能を有する層を含有する２種以上の有機層３ａ，３ｂと、第２の電極５とを順次有し、前記有機層３ａと有機層３ｂとの間には、電気的に浮遊している中間電極４を有する構成素子の集合体である。
【００１６】
このように、電気的に浮遊している中間電極４を、有機層と有機層との間に設けることにより、中間電極分の配線構造が不要となり、構造が簡単になり、製造工程が減り、コストの低減を図ることができる。
【００１７】
例えば図２に示すように、構成素子である積層体は、各有機層を１つの単位とするダイオードと見なすことができる。従って、各発光単位として、複数の有機層が積層された構成素子は、ダイオードＤ１〜Ｄ３が直列に接続された状態となる。また、それぞれの発光単位Ｄ１〜Ｄ３に対応した電源（駆動電圧）Ｅ１〜Ｅ３を必要とし、これにより発光に必要な電圧と電流の供給を受けて各発光単位が発光する。
【００１８】
この場合、通常図２に示すように、ノードＮ１とノードＮ３、およびノードＮ２とノードＮ４とは図のように接続されていて、それぞれの発光単位Ｄ１〜Ｄ３がそれぞれ独立に、あるいは共通に駆動されるわけであるが、その分与分に配線構造を必要とし、積層構造、あるいは２次元または３次元の配線構造が極めて複雑となり、極めて困難な製造工程を必要とする。そこで、図３に示すように、ノードＮ１とノードＮ３、およびノードＮ２とノードＮ４との接続を行わず、その部分を浮遊状態とすることで、配線構造が不要となり、膜構成、製造工程を単純化することができる。ただし、この場合の電源はそれぞれの発光単位Ｄ１〜Ｄ３に対応した電源（駆動電圧）Ｅ１〜Ｅ３の総和となる。
【００１９】
中間電極であるノードＮ１とノードＮ２は、浮遊状態となっているが、上下の有機層間の導通を確保している。このため、直列に接続された発光単位Ｄ１〜Ｄ３には、電源Ｅ１〜Ｅ３が印加され、電流が流れ発光する。そして、各発光単位Ｄ１〜Ｄ３に赤、緑、青色の発光を行わせることで白色発光が得られる。この場合、各発光単位の発光輝度を調製することにより、発光色を調整してもよい。また得られた白色発光は、カラーフィルターを用いることにより、極めて容易にフルカラー表示装置とすることができる。なお、上記例では発光層（有機層）を３層としたが、発光層を２層とし、それぞれの発光層の発光色を調整することにより白色発光を得ることも可能である。
【００２０】
また、中間電極を浮遊状態とするため、例えば、図１に示すような電極構造体７を形成することが好ましい。この電極構造７は、少なくとも導電性を有する基部７ｂと、基板面とほぼ平行な方向に突出したオーバーハング部７ａとを有し、このオーバーハング部７ａにより得られる陰の部分により、中間電極を浮遊状態としたり、第２の電極への配線を効率よく行うことができる。
【００２１】
すなわち、第１の電極を形成し、さらにその上に絶縁層６を形成した後、電極構造体７を形成する。そして、有機層および中間電極を形成し、第２の電極を形成する。このとき、中間電極を段差被覆性の低い方法で成膜し、有機層および第２の電極を段差被覆性の高い方法で成膜すると、有機層および第２の電極は、電極構造７の陰の部分である基部７ａの部分にも成膜されるが、中間層は成膜されない。従って、第２の電極は、基部７ａと接触し、電気的に導通されるが、中間電極は導通されないこととなる。そして、この電極構造体の基部７ａを第２の電極の配線電極とすれば、第２の電極の配線構造と、中間電極の浮遊した電気的構造を実現できることになる。
【００２２】
なお、通常、第１の電極と、第２の電極とはお互いに立体的に交差するマトリクス構造を形成し、それぞれ、行、または列の構成要素となる電極線として機能する。従って、電極構造７も線状に形成されるわけであるが、１つの構成素子を間に挟む電極構造と、その隣の電極構造とは、電気的に分離する必要がある。このため、１つの構成素子を間に挟む電極構造と、その隣の電極構造との間に素子分離構造を形成することが好ましい。
【００２３】
素子分離構造は、例えば本発明者らが先に出願した特願平８−１４７３１３号に記載されているようなオーバハング部を有する絶縁体であってもよいし、平成１０年４月１５日付提出の特許願（整理番号１０Ｐ１２３）に記載されているような溝構造であってもよい。また、前記電極構造の一部（構成素子を間に挟む側以外の部位）に、絶縁膜を形成したのも等でもよい。
【００２４】
電極構造の基部の材質としては、導電性を有し、好ましくは高導電率のもので、酸化等腐食しにくいものであれば特に限定されるものではないが、金属材料としては、例えば、電極層ではＡｌ等の容易に膜厚を厚くすることが可能で応力が小さい金属薄膜等が挙げられる。具体的には、Ａｌ、Ａｌおよび遷移金属、特にＳｃ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｄ，Ｔａ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｗ等を、好ましくはこれらの総計が１０at％以下、特に５at％以下、特に２at％以下含有していてもよいアルミニウム基合金等を好ましく挙げることができる。アルミニウムは低抵抗であり、配線電極として機能する基部に用いた場合良好な効果が得られる。また、この他、カーボンやカーボンと樹脂との混合物等を用いてもよい。また、必要により、Ａｌ、Ａｌ基合金等の安価で低抵抗な金属材料と、Ｃｒや、ＴｉＮ等の安定な導電体とを積層した構造としてもよい。
【００２５】
電極構造のオーバハング部の材質としては、上記基部と同一であっても異なっていてもよいが、オーバハング構造を形成するためには、選択的なエッチングが容易なように異なっていることが好ましい。基部と異なった材料を用いる場合、導電体であっても絶縁体であってもよく、窒化チタン、窒化モリブデン、窒化タンタル、窒化クロム等の窒化物；コバルトシリサイド、クロムシリサイド、モリブデンシリサイド、タングステンシリサイド、チタンシリサイド等のシリサイド化合物；チタンカーバイド、ドープト炭化シリコン、クロム等の金属または金属化合物や、レジスト、ポリイミド、アクリル系樹脂、オレフィン系樹脂等の樹脂材料や、ＳｉＯ2 、ＳｉＮx 、ＳｉＯＮ、Ａｌ2Ｏ3 、ＳＯＧ（spin on glass）膜等の無機材料を好ましく挙げることができる。
【００２６】
電極構造の大きさとしては、設計する素子の構造や、構成膜の数などにより適宜最適な大きさに調整すればよいが、通常、基部で、幅１〜５０μm 、高さ３００nm〜５μm 程度、オーバーハング部で、幅２〜１００μm 、高さ１００nm〜１０μm 程度である。また、基部の高さ：有機層および第２の電極層の合計膜厚の１／２〜２０倍、特に２倍〜１０倍程度、オーバーハング部のオーバーハングの割合は、基部の高さの１／５〜２０倍程度が好ましい。
【００２７】
電極構造を形成するには、第１の電極形成後、その上に絶縁層を形成し、パターニングした後、さらにその上に気相堆積法、塗布、スピンコート法等により、基部の層とオーバーハングの層とを成膜する。これを、フォトリソグラフィー等の手法によりオーバーハング部をパターニングした後、さらに、基部をエッチングし、このときに基部の部分のみをオーバーエッチングさせるようにすればよい。
【００２８】
電極構造は絶縁層上に形成される。この絶縁層は、ＳｉＯ2 等の酸化ケイ素、窒化ケイ素、ＦｅＯ等の無機系材料をスパッタや真空蒸着で成膜したもの、ＳＯＧ（スピン・オン・グラス）で形成した酸化ケイ素層、フォトレジスト、ポリイミド、アクリル樹脂などの樹脂系材料の塗膜など、絶縁性を有するものであればいずれであってもよい。ただし、絶縁層の下側には第１の電極であるＩＴＯ等のホール注入電極（いわゆる逆積層では電子注入電極）が存在するので、絶縁層形状にパターニングする際に電極へダメージを与えないようなパターニングが可能な材料を用いることが好ましい。このような好ましい絶縁層材として、例えばポリイミドが挙げられる。
【００２９】
絶縁層の膜厚は、５０〜７５０nm程度が好ましい。絶縁層の膜厚が薄すぎると本発明の効果が得難くなる。また、厚すぎると有機層、電子注入電極および補助電極等に段切れ（段部、特に絶縁層縁部から発光部の中央部分に向かう部分等での成膜時ないし成膜後に生じる膜の不連続部分）が生じる場合がある。絶縁層の形成領域は、通常、ホール注入電極の周囲に形成される。
【００３０】
絶縁層をスパッタ法で成膜する場合、特に限定されるものではないが、ＲＦスパッタやＤＣスパッタが好ましい。その投入電力としては、ＤＣスパッタ装置では、好ましくは０．１〜１０Ｗ／cm2、特に０．５〜７Ｗ／cm2の範囲である。また、成膜レートは５〜１００nm／min 、特に１０〜５０nm／min の範囲が好ましい。また、ＲＦスパッタでは、、ＲＦ帯域の高周波を供給しうる電源を有するものであれば特に限定されるものではないが、通常、周波数：１３．５６ＭHz 、投入電力：１００〜５００Ｗ程度である。
【００３１】
スパッタガスとしては特に限定するものではなく、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ等の不活性ガス、あるいはこれらの混合ガスを用いればよい。スパッタガス圧力は、ＲＦスパッタで好ましくは０．３〜３．０Pa、より好ましくは０．５〜１．０Pa程度である。また、ＤＣスパッタで、０．１〜２０Pa程度である。
【００３２】
フォトレジスト、ポリイミド、アクリル樹脂などの樹脂系材料を用いる場合、通常の塗布、スピンコート、ディッピング等により設けることができる。
【００３３】
絶縁層を所定のパターンに形成するリソグラフィ工程は、通常、上記のような無機系材料が成膜された基板や、有機高分子の溶液が塗布等された基板にレジスト塗布し、このレジスト膜に電子線、紫外線、Ｘ線等を照射して露光した後、適当なアルカリ液で現像を行う。次いで、層間絶縁層のエッチングを施し、その後レジストを除去する。レジスト膜の膜厚としては、通常１〜２μm 程度である。
【００３４】
すなわち、上記のレジスト膜を所定のパターンに露光する。露光に用いられるのは、電子線、紫外線、Ｘ線等が挙げられ、照射は通常の方法に従えばよい。また描画は用いる電子線、紫外線等に応じて、マスクを用いるなど、適宜所定の方法を選択すればよい。その後、アルカリ液を用いて現像する。
【００３５】
現像後、基板に残ったレジスト膜を保護膜として、基板をエッチングする。エッチングは、化学エッチング液を用いる湿式エッチングでもプラズマや加速イオンを用いるドライエッチングでもよい。湿式エッチングに用いる化学エッチング液は基板の材質に応じて適宜選択すればよく、Ｈ2Ｏ：ＨＦ：ＣＨ3ＣＯＯＨ＝５：１：１０等の他、ＨＦ液、ＮＨ4 Ｆ／ＨＦ／Ｈ2 Ｏ混合液等が挙げられる。
【００３６】
また、ドライエッチングとして汎用されているプラズマエッチングに用いるプラズマガスは、被着体の材質に応じて適宜選択すればよく、ＳＦ6 、ＣＨＢｒ3 、ＣＦ4 等が挙げられる。
【００３７】
エッチングの具体的方法、条件等については、常法に従えばよい。そして、エッチング終了後、レジスト膜が除去される。
【００３８】
素子分離構造体の基部の形成に用いられる材料としては、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂等の有機樹脂膜、ＳｉＯ2 、ＳｉＮx 、ａ−Ｓｉ、ＳＯＧ（Spin on Glass ）等の無機絶縁膜等が挙げられ、好ましくは、ポリイミド樹脂、ＳｉＯ2 、ＳＯＧ等である。オーバーハング部の形成に用いられる材料としては、感光性を有するものが好ましく、例えばフォトレジスト、感光性ポリイミド、あるいは、ＳｉＯ2 、ＳｉＮx 、Ａｌ2Ｏ3 、ＣｒＯX 、ａ−Ｓｉ、ＳｉＣ等の堅い絶縁膜や半導体膜、あるいはＣｒ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ｗ，Ｔｉ，ＴｉＮ，ＺｎＯ，ＩＴＯ等の導電性薄膜が使用可能であり、さらに絶縁膜や半導体膜の上に感光性の膜が積層されたもの等が挙げられ、好ましくは、フォトレジスト、ＳｉＯ2 、Ｃｒ、Ｔｉ等である。
【００３９】
基部の大きさとしては、特に限定されるものではないが、通常幅１μm 以上であれば十分に基部としての機能は果たすが、特に２μm 以上が好ましく、高さ（膜厚）は０．２μm 以上、特に０．５〜１０μm 程度が好ましい。また、オーバーハング部の大きさとしては、特に限定されるものではないが、通常基部の膜厚の１／２と同程度以上のオーバーハング長を有するような構造とすることが好ましい。高さ（膜厚）は０．１〜１０μm 、特に０．２〜５μm 程度が好ましい。これらを合わせた高さは、１〜２０μm 、特に０．７〜１０μm 程度が好ましい。
【００４０】
素子分離構造体を形成するには、先ず、ホール注入電極、絶縁層等が形成された基板上に、上記基部の材料よりなる基部層を、好ましくは樹脂膜やＳＯＧ膜はスピンコート法やロールコート法で、絶縁膜や半導体膜はスパッタ法やＣＶＤ法で、金属化合物の膜は蒸着法等により形成し、さらに、上記同様に、基部層上に感光性を有するオーバーハング部層を形成する。このオーバーハング部層を露光、現像してパターニングすると同時、またはその後に、前記基部層をエッチングし、かつこの基部層がオーバーハング部層より小さくなるようにオーバーエッチングさせてオーバーハング体とすればよい。基部の形成にスパッタ法を用いる場合、その条件等は上記層間絶縁層と同様である。また、基部やオーバーハング部を樹脂等で形成する際の形成方法は、上記フォトレジストの手法等に準じればよい。
【００４１】
素子分離構造が溝構造である場合、基板に直接形成してもよいし、基板上に所定の膜厚の下地層を形成して、この下地層に形成してもよい。溝構造の大きさは、素子の分離が可能な大きさであれば特に限定されるものではなく、表示装置の大きさ、あるいは分離しようとする有機ＥＬ素子の大きさや、成膜する各層の膜厚、成膜方法等により適宜決めればよい。具体的には、通常、幅：１〜２０μm 、特に５〜１０μm 程度、深さ：有機層および第２の電極層の合計膜厚の１／２〜２０倍、特に２倍〜１０倍程度である。
【００４２】
この下地層としては、絶縁性を有し、エッチング処理が可能で、その上に成膜される第１の電極層と干渉しないような材料を用いて形成することが好ましい。溝構造を形成する下地層は感光性を有する絶縁性材料を用いて形成しても良い。具体的には、ポリイミド、アクリル系樹脂、オレフィン系樹脂等の樹脂材料や、ＳｉＯ2 、ＳｉＮx 、ＳｉＯＮ、Ａｌ2Ｏ3 、ＳＯＧ（spin on glass）膜等の無機材料を挙げることができる。下地層は、蒸着、スパッタ、塗布、印刷、スピンコートなど、使用する材料により公知の成膜手段から好適なものを選択して形成すればよい。
【００４３】
溝構造は、単なるＵ字状の凹部として形成してもよいし、開口部付近に向けて広がった形状としてもよいし、逆に底部に向かって広がった形状としてもよい。このようなテーパ角としては、特に限定されるものではないが、開口方向（基板と垂直方向）に対して、好ましくは±３０〜６０度、特に±４５度程度である。また、開口部付近に基板と概ね平行な方向であって、溝構造の中央方向に張り出したオーバーハングや、底部から基板面と垂直な方向（上方）に向かって突出した構造物を有していてもよい。
【００４４】
さらに、素子分離構造は、前記電極構造の一部（構成素子を間に挟む側以外の部位）に、絶縁膜を形成したのもでもよい。この場合、電極構造形成後、フォトレジスト材料を成膜し、レジスト材が所望の部位に残存するよう上方および斜め方向から露光して所定の部位にレジスト材の絶縁膜を形成するとよい。あるいは、ポリイミド、アクリル系樹脂、オレフィン系樹脂等の樹脂材料や、ＳｉＯ2 、ＳｉＮx 、ＳｉＯＮ、Ａｌ2Ｏ3 、ＳＯＧ（spin on glass）膜等の無機材料からなる絶縁膜を形成後、さらにフォトレジストを塗布し、素子分離構造が必要な部位にのみ絶縁膜が残存するように露光・現像すればよい。
【００４５】
中間電極としては、通常、発光光を透過させる必要があることから、透明ないし半透明な電極が好ましい。透明電極としては、ＩＴＯ（錫ドープ酸化インジウム）、ＩＺＯ（亜鉛ドープ酸化インジウム）、ＺｎＯ、ＳｎＯ2 、Ｉｎ2 Ｏ3 等が挙げられるが、好ましくはＩＴＯ（錫ドープ酸化インジウム）、ＩＺＯ（亜鉛ドープ酸化インジウム）が好ましい。ＩＴＯは、通常Ｉｎ2 Ｏ3 とＳｎＯとを化学量論組成で含有するが、Ｏ量は多少これから偏倚していてもよい。Ｉｎ2 Ｏ3 に対するＳｎＯ2 の混合比は、１〜２０wt％、さらには５〜１２wt％が好ましい。また、ＩＺＯでのＩｎ2 Ｏ3 に対するＺｎＯ2 の混合比は、通常、１２〜３２wt％程度である。
【００４６】
中間電極は、発光波長帯域、通常３５０〜８００nm、特に各発光光に対する光透過率が６０％以上、好ましくは８０％以上、特に９０％以上であることが好ましい。通常、発光光は中間電極を通って取り出されるため、その透過率が低くなると、発光層からの発光自体が減衰され、発光素子として必要な輝度が得られなくなる傾向がある。
【００４７】
中間電極は、上記光透過率を確保しうるものであれば下記の金属系材料を用いることもできる。この場合には、仕事関数の小さい物質が好ましく、例えば、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｚｒ等の金属元素単体、または安定性を向上させるためにそれらを含む２成分、３成分の合金系を用いることが好ましい。合金系としては、例えばＡｇ・Ｍｇ（Ａｇ：０．１〜５０at％）、Ａｌ・Ｌｉ（Ｌｉ：０．０１〜１４at％）、Ｉｎ・Ｍｇ（Ｍｇ：５０〜８０at％）、Ａｌ・Ｃａ（Ｃａ：０．０１〜２０at％）等が好ましい。また、特にこれらの酸化物を用いることが好ましい。中間電極を酸化物とすることにより、ＩＴＯ等の酸化物を第１の電極に用いると、対になった酸化物で有機層を囲むようになり、耐候性が向上する。
【００４８】
中間電極の厚さは、有機層同士を分離し、電子およびホールの注入・輸送を確保できる一定以上の厚さを有すれば良く、好ましくは１〜５０nm、さらには５〜２０nmの範囲が好ましい。また、その上限は特に制限はないが、あまり厚いと、光透過率が低下したり、剥離などの心配が生じる。厚さが薄すぎると、膜強度の点で問題がある。
【００４９】
この中間電極は蒸着法等によっても、スパッタ法によっても形成することができる。
【００５０】
なお、中間電極に接する有機層には、後述の有機物や、好ましくはこれに替え、あるいはこれに加えて電子注入性、またはホール輸送性材料であって、これらの電極材料と相性のよい物質を適宜選択して用いることが好ましい。このような有機物質として、例えば、ポリチオフェンや、銅フタロシアニン等を挙げることができる。
【００５１】
第１の電極は、通常ホール注入電極として機能する。この第１の電極は、通常、基板側から発光した光を取り出す構成であるため、上記中間電極と同様に、透明ないし半透明な電極が好ましい。透明電極としては、上記中間電極同様にＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ2 、Ｉｎ2 Ｏ3 等が挙げられ、好ましくはＩＴＯ、ＩＺＯである。
【００５２】
ホール注入電極の厚さは、ホール注入電極である場合、ホール注入を十分行える一定以上の厚さを有すれば良く、好ましくは１０〜５００nm、さらには３０〜３００nmの範囲が好ましい。また、その上限は特に制限はないが、あまり厚いと剥離、加工性の悪化、応力による障害、光透過性の低下や、表面の粗さによるリーク等の問題が生じてくる。逆に厚さが薄すぎると、製造時の膜強度やホール輸送能力、抵抗値の点で問題がある。
【００５３】
第１の電極は、蒸着法等によっても、スパッタ法によっても形成することができ、特にＩＴＯ等の場合にはスパッタ法（パルスＤＣスパッタ）が好ましい。
【００５４】
第２の電極は、通常、電子注入電極として機能する。電子注入電極としては、低仕事関数の物質が好ましく、上記中間電極で例示したもの等が挙げられる。なお、電子注入電極は蒸着法やスパッタ法で形成することが可能である。
【００５５】
電子注入電極薄膜の厚さは、電子注入を十分行える一定以上の厚さとすれば良く、０．１nm以上、好ましくは０．５nm以上、特に１nm以上とすればよい。また、その上限値には特に制限はないが、通常膜厚は１〜５００nm程度とすればよい。電子注入電極には、さらに補助電極を設けてもよい。
【００５６】
補助電極の厚さは、電子注入効率を確保し、水分や酸素あるいは有機溶媒の進入を防止するため、一定以上の厚さとすればよく、好ましくは５０nm以上、さらには１００nm以上、特に１００〜１０００nmの範囲が好ましい。補助電極層が薄すぎると、その効果が得られず、また、補助電極層の段差被覆性が低くなってしまい、端子電極との接続が十分ではなくなる。一方、補助電極層が厚すぎると、補助電極層の応力が大きくなるため、ダークスポットの成長速度が速くなってしまう。
【００５７】
電子注入電極と保護電極とを併せた全体の厚さとしては、特に制限はないが、通常１００〜１０００nm程度とすればよい。
【００５８】
なお、第１の電極が電子注入電極であって、第２の電極がホール注入電極である、いわゆる逆積層構造としてもよい。
【００５９】
電極成膜後に、前記保護電極に加えて、ＳｉＯX 等の無機材料、テフロン、塩素を含むフッ化炭素重合体等の有機材料等を用いた保護膜を形成してもよい。保護膜は透明でも不透明であってもよく、保護膜の厚さは５０〜１２００nm程度とする。保護膜は、前記の反応性スパッタ法の他に、一般的なスパッタ法、蒸着法、ＰＥＣＶＤ法等により形成すればよい。
【００６０】
次に、構成素子の各発光単位となる有機層について説明する。
【００６１】
発光層は、ホール（ホール）および電子の注入機能、それらの輸送機能、ホールと電子の再結合により励起子を生成させる機能を有する。発光層には、比較的電子的にニュートラルな化合物を用いることで、電子とホールを容易、かつバランスよく注入輸送することができる。
【００６２】
ホール注入輸送層は、ホール注入電極からのホールの注入を容易にする機能、ホールを安定に輸送する機能および電子を妨げる機能を有するものであり、電子注入輸送層は、陰電極からの電子の注入を容易にする機能、電子を安定に輸送する機能およびホールを妨げる機能を有するものである。これらの層は、発光層に注入されるホールや電子を増大・閉じこめさせ、再結合領域を最適化させ、発光効率を改善する。
【００６３】
発光層の厚さ、ホール注入輸送層の厚さおよび電子注入輸送層の厚さは、特に制限されるものではなく、形成方法によっても異なるが、通常５〜５００nm程度、特に１０〜３００nmとすることが好ましい。
【００６４】
ホール注入輸送層の厚さおよび電子注入輸送層の厚さは、再結合・発光領域の設計によるが、発光層の厚さと同程度または１／１０〜１０倍程度とすればよい。ホールまたは電子の各々の注入層と輸送層とを分ける場合は、注入層は１nm以上、輸送層は１nm以上とするのが好ましい。このときの注入層、輸送層の厚さの上限は、通常、注入層で５００nm程度、輸送層で５００nm程度である。このような膜厚については、注入輸送層を２層設けるときも同じである。
【００６５】
有機ＥＬ素子の発光層には、発光機能を有する化合物である蛍光性物質を含有させる。このような蛍光性物質としては、例えば、特開昭６３−２６４６９２号公報に開示されているような化合物、例えばキナクリドン、ルブレン、スチリル系色素等の化合物から選択される少なくとも１種が挙げられる。また、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム等の８−キノリノールまたはその誘導体を配位子とする金属錯体色素などのキノリン誘導体、テトラフェニルブタジエン、アントラセン、ペリレン、コロネン、１２−フタロペリノン誘導体等が挙げられる。さらには、特願平６−１１０５６９号のフェニルアントラセン誘導体、特願平６−１１４４５６号のテトラアリールエテン誘導体等を用いることができる。
【００６６】
また、それ自体で発光が可能なホスト物質と組み合わせて使用することが好ましく、ドーパントとしての使用が好ましい。このような場合の発光層における化合物の含有量は０．０１〜１０wt% 、さらには０．１〜５wt% であることが好ましい。ホスト物質と組み合わせて使用することによって、ホスト物質の発光波長特性を変化させることができ、長波長に移行した発光が可能になるとともに、素子の発光効率や安定性が向上する。
【００６７】
ホスト物質としては、キノリノラト錯体が好ましく、さらには８−キノリノールまたはその誘導体を配位子とするアルミニウム錯体が好ましい。このようなアルミニウム錯体としては、特開昭６３−２６４６９２号、特開平３−２５５１９０号、特開平５−７０７３３号、特開平５−２５８８５９号、特開平６−２１５８７４号等に開示されているものを挙げることができる。
【００６８】
具体的には、まず、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム、ビス（８−キノリノラト）マグネシウム、ビス（ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリノラト）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウムオキシド、トリス（８−キノリノラト）インジウム、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム、８−キノリノラトリチウム、トリス（５−クロロ−８−キノリノラト）ガリウム、ビス（５−クロロ−８−キノリノラト）カルシウム、５，７−ジクロル−８−キノリノラトアルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−ヒドロキシキノリノラト）アルミニウム、ポリ［亜鉛（II）−ビス（８−ヒドロキシ−５−キノリニル）メタン］等がある。
【００６９】
また、８−キノリノールまたはその誘導体のほかに他の配位子を有するアルミニウム錯体であってもよく、このようなものとしては、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（フェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（オルト−クレゾラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（メタークレゾラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（パラ−クレゾラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（オルト−フェニルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（メタ−フェニルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（パラ−フェニルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（２，３−ジメチルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（２，６−ジメチルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（３，４−ジメチルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（３，５−ジメチルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（３，５−ジ−tert−ブチルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（２，６−ジフェニルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（２，４，６−トリフェニルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（２，３，６−トリメチルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（２，３，５，６−テトラメチルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（１−ナフトラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（２−ナフトラト）アルミニウム(III) 、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）（オルト−フェニルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）（パラ−フェニルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）（メタ−フェニルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）（３，５−ジメチルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）（３，５−ジ−tert−ブチルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−４−エチル−８−キノリノラト）（パラ−クレゾラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−４−メトキシ−８−キノリノラト）（パラ−フェニルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリノラト）（オルト−クレゾラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−６−トリフルオロメチル−８−キノリノラト）（２−ナフトラト）アルミニウム(III) 等がある。
【００７０】
このほか、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III) −μ−オキソ−ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III) −μ−オキソ−ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III) 、ビス（４−エチル−２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III) −μ−オキソ−ビス（４−エチル−２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−４−メトキシキノリノラト）アルミニウム(III) −μ−オキソ−ビス（２−メチル−４−メトキシキノリノラト）アルミニウム(III) 、ビス（５−シアノ−２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III) −μ−オキソ−ビス（５−シアノ−２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III) −μ−オキソ−ビス（２−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III) 等であってもよい。
【００７１】
このほかのホスト物質としては、特願平６−１１０５６９号に記載のフェニルアントラセン誘導体や特願平６−１１４４５６号に記載のテトラアリールエテン誘導体なども好ましい。
【００７２】
発光層は電子注入輸送層を兼ねたものであってもよく、このような場合はトリス（８−キノリノラト）アルミニウム等を使用することが好ましい。これらの蛍光性物質を蒸着すればよい。
【００７３】
また、発光層は、必要に応じて、少なくとも１種のホール注入輸送性化合物と少なくとも１種の電子注入輸送性化合物との混合層とすることも好ましく、さらにはこの混合層中にドーパントを含有させることが好ましい。このような混合層における化合物の含有量は、０．０１〜２０wt% 、さらには０．１〜１５wt% とすることが好ましい。
【００７４】
混合層では、キャリアのホッピング伝導パスができるため、各キャリアは極性的に有利な物質中を移動し、逆の極性のキャリア注入は起こりにくくなるため、有機化合物がダメージを受けにくくなり、素子寿命がのびるという利点がある。また、前述のドーパントをこのような混合層に含有させることにより、混合層自体のもつ発光波長特性を変化させることができ、発光波長を長波長に移行させることができるとともに、発光強度を高め、素子の安定性を向上させることもできる。
【００７５】
混合層に用いられるホール注入輸送性化合物および電子注入輸送性化合物は、各々、後述のホール注入輸送層用の化合物および電子注入輸送層用の化合物の中から選択すればよい。なかでも、ホール注入輸送層用の化合物としては、強い蛍光を持ったアミン誘導体、例えばホール輸送材料であるトリフェニルジアミン誘導体、さらにはスチリルアミン誘導体、芳香族縮合環を持つアミン誘導体を用いるのが好ましい。
【００７６】
電子注入輸送性の化合物としては、キノリン誘導体、さらには８−キノリノールないしその誘導体を配位子とする金属錯体、特にトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ3 ）を用いることが好ましい。また、上記のフェニルアントラセン誘導体、テトラアリールエテン誘導体を用いるのも好ましい。
【００７７】
ホール注入輸送層用の化合物としては、強い蛍光を持ったアミン誘導体、例えば上記のホール輸送材料であるトリフェニルジアミン誘導体、さらにはスチリルアミン誘導体、芳香族縮合環を持つアミン誘導体を用いるのが好ましい。
【００７８】
この場合の混合比は、それぞれのキャリア移動度とキャリア濃度によるが、一般的には、ホール注入輸送性化合物の化合物／電子注入輸送機能を有する化合物の重量比が、１／９９〜９９／１、さらに好ましくは１０／９０〜９０／１０、特に好ましくは２０／８０〜８０／２０程度となるようにすることが好ましい。
【００７９】
また、混合層の厚さは、分子層一層に相当する厚み以上で、有機化合物層の膜厚未満とすることが好ましい。具体的には１〜８５nmとすることが好ましく、さらには５〜６０nm、特には５〜５０nmとすることが好ましい。
【００８０】
また、混合層の形成方法としては、異なる蒸着源より蒸発させる共蒸着が好ましいが、蒸気圧（蒸発温度）が同程度あるいは非常に近い場合には、予め同じ蒸着ボード内で混合させておき、蒸着することもできる。混合層は化合物同士が均一に混合している方が好ましいが、場合によっては、化合物が島状に存在するものであってもよい。発光層は、一般的には、有機蛍光物質を蒸着するか、あるいは、樹脂バインダー中に分散させてコーティングすることにより、発光層を所定の厚さに形成する。
【００８１】
また、ホール注入輸送層には、例えば、特開昭６３−２９５６９５号公報、特開平２−１９１６９４号公報、特開平３−７９２号公報、特開平５−２３４６８１号公報、特開平５−２３９４５５号公報、特開平５−２９９１７４号公報、特開平７−１２６２２５号公報、特開平７−１２６２２６号公報、特開平８−１００１７２号公報、ＥＰ０６５０９５５Ａ１等に記載されている各種有機化合物を用いることができる。例えば、テトラアリールベンジシン化合物（トリアリールジアミンないしトリフェニルジアミン：ＴＰＤ）、芳香族三級アミン、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、アミノ基を有するオキサジアゾール誘導体、ポリチオフェン等である。これらの化合物は、１種のみを用いても、２種以上を併用してもよい。２種以上を併用するときは、別層にして積層したり、混合したりすればよい。
【００８２】
ホール注入輸送層をホール注入層とホール輸送層とに分けて設層する場合は、ホール注入輸送層用の化合物のなかから好ましい組合せを選択して用いることができる。このとき、ホール注入電極（ＩＴＯ等）側からイオン化ポテンシャルの小さい化合物の順に積層することが好ましい。また、ホール注入電極表面には薄膜性の良好な化合物を用いることが好ましい。このような積層順については、ホール注入輸送層を２層以上設けるときも同様である。このような積層順とすることによって、駆動電圧が低下し、電流リークの発生やダークスポットの発生・成長を防ぐことができる。また、素子化する場合、蒸着を用いているので１〜１０nm程度の薄い膜も均一かつピンホールフリーとすることができるため、ホール注入層にイオン化ポテンシャルが小さく、可視部に吸収をもつような化合物を用いても、発光色の色調変化や再吸収による効率の低下を防ぐことができる。ホール注入輸送層は、発光層等と同様に上記の化合物を蒸着することにより形成することができる。
【００８３】
また、必要に応じて設けられる電子注入輸送層には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ3 ）等の８−キノリノールまたはその誘導体を配位子とする有機金属錯体などのキノリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ペリレン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体等を用いることができる。電子注入輸送層は発光層を兼ねたものであってもよく、このような場合はトリス（８−キノリノラト）アルミニウム等を使用することが好ましい。電子注入輸送層の形成は、発光層と同様に、蒸着等によればよい。
【００８４】
電子注入輸送層を電子注入層と電子輸送層とに分けて積層する場合には、電子注入輸送層用の化合物の中から好ましい組み合わせを選択して用いることができる。このとき、電子注入電極側から電子親和力の値の大きい化合物の順に積層することが好ましい。このような積層順については、電子注入輸送層を２層以上設けるときも同様である。
【００８５】
ホール注入輸送層、発光層および電子注入輸送層の形成には、均質な薄膜が形成できることから、真空蒸着法を用いることが好ましい。真空蒸着法を用いた場合、アモルファス状態または結晶粒径が０．１μm 以下の均質な薄膜が得られる。結晶粒径が０．１μm を超えていると、不均一な発光となり、素子の駆動電圧を高くしなければならなくなり、ホールの注入効率も著しく低下する。
【００８６】
真空蒸着の条件は特に限定されないが、１０-4Pa以下の真空度とし、蒸着速度は０．０１〜１nm／sec 程度とすることが好ましい。また、真空中で連続して各層を形成することが好ましい。真空中で連続して形成すれば、各層の界面に不純物が吸着することを防げるため、高特性が得られる。また、素子の駆動電圧を低くしたり、ダークスポットの発生・成長を抑制したりすることができる。
【００８７】
これら各層の形成に真空蒸着法を用いる場合において、１層に複数の化合物を含有させる場合、化合物を入れた各ボートを個別に温度制御して共蒸着することが好ましい。
【００８８】
本発明では、各発光単位は内部で直列に接続される。このため、各発光単位の発光を電気的に調整することは困難である。通常、得られる発光色は白色または各発光単位の発光輝度を調製することにより複合された単一の発光色となる。従って、フルカラーやその一部において任意の発光色を得ようとする場合、カラーフィルターを用いて発光色を調整するとよい。
【００８９】
この場合、基板に色フィルター膜や蛍光性物質を含む色変換膜、あるいは誘電体反射膜を用いて発光色をコントロールしてもよい。
【００９０】
色フィルター膜には、液晶ディスプレイ等で用いられているカラーフィルターを用いれば良いが、有機ＥＬ素子の発光する光に合わせてカラーフィルターの特性を調整し、取り出し効率・色純度を最適化すればよい。
【００９１】
また、ＥＬ素子材料や蛍光変換層が光吸収するような短波長の外光をカットできるカラーフィルターを用いれば、素子の耐光性・表示のコントラストも向上する。
【００９２】
また、誘電体多層膜のような光学薄膜を用いてカラーフィルターの代わりにしても良い。
【００９３】
蛍光変換フィルター膜は、ＥＬ発光の光を吸収し、蛍光変換膜中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うものであるが、組成としては、バインダー、蛍光材料、光吸収材料の三つから形成される。
【００９４】
蛍光材料は、基本的には蛍光量子収率が高いものを用いれば良く、ＥＬ発光波長域に吸収が強いことが望ましい。実際には、レーザー色素などが適しており、ローダミン系化合物・ペリレン系化合物・シアニン系化合物・フタロシアニン系化合物（サブフタロシアニン等も含む）ナフタロイミド系化合物・縮合環炭化水素系化合物・縮合複素環系化合物・スチリル系化合物・クマリン系化合物等を用いればよい。
【００９５】
バインダーは、基本的に蛍光を消光しないような材料を選べば良く、フォトリソグラフィー・印刷等で微細なパターニングが出来るようなものが好ましい。また、基板上にホール注入電極と接する状態で形成される場合、ＩＴＯ、ＩＺＯの成膜時にダメージを受けないような材料が好ましい。
【００９６】
光吸収材料は、蛍光材料の光吸収が足りない場合に用いるが、必要のない場合は用いなくても良い。また、光吸収材料は、蛍光性材料の蛍光を消光しないような材料を選べば良い。
【００９７】
さらに、素子の有機層や電極の酸化を防ぐために、素子上に封止層を形成することが好ましい。封止層は、湿気の侵入を防ぐために、接着性樹脂層を用いて、封止板を接着し密封する。封止ガスは、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ2 等の不活性ガス等が好ましい。また、この封止ガスの水分含有量は、１００ppm 以下、より好ましくは１０ppm 以下、特には１ppm 以下であることが好ましい。この水分含有量に下限値は特にないが、通常０．１ppm 程度である。
【００９８】
封止板の材料としては、好ましくは平板状であって、ガラスや石英、樹脂等の透明ないし半透明材料が挙げられるが、特にガラスが好ましい。このようなガラス材として、コストの面からアルカリガラスが好ましいが、この他、ソーダ石灰ガラス、鉛アルカリガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス、シリカガラス等のガラス組成のものも好ましい。特に、ソーダガラスで、表面処理の無いガラス材が安価に使用でき、好ましい。封止板としては、ガラス板以外にも、金属板、プラスチック板等を用いることもできる。
【００９９】
封止板は、スペーサーを用いて高さを調整し、所望の高さに保持してもよい。スペーサーの材料としては、樹脂ビーズ、シリカビーズ、ガラスビーズ、ガラスファイバー等が挙げられ、特にガラスビーズ等が好ましい。スペーサーは、通常、粒径の揃った粒状物であるが、その形状は特に限定されるものではなく、スペーサーとしての機能に支障のないものであれば種々の形状であってもよい。その大きさとしては、円換算の直径が１〜２０μm 、より好ましくは１〜１０μm 、特に２〜８μm が好ましい。このような直径のものは、粒長１００μm 以下程度であることが好ましく、その下限は特に規制されるものではないが、通常直径と同程度以上である。
【０１００】
なお、封止板に凹部を形成した場合には、スペーサーは使用しても、使用しなくてもよい。使用する場合の好ましい大きさとしては、前記範囲でよいが、特に２〜８μm の範囲が好ましい。
【０１０１】
スペーサーは、予め封止用接着剤中に混入されていても、接着時に混入してもよい。封止用接着剤中におけるスペーサーの含有量は、好ましくは０．０１〜３０wt％、より好ましくは０．１〜５wt％である。
【０１０２】
接着剤としては、安定した接着強度が保て、気密性が良好なものであれば特に限定されるものではないが、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤を用いることが好ましい。
【０１０３】
基板材料としては特に限定するものではなく、積層する有機ＥＬ構造体の電極の材質等により適宜決めることができ、例えば、Ａｌ等の金属材料や、ガラス、石英や樹脂等の透明ないし半透明材料、あるいは不透明であってもよく、この場合はガラス等のほか、アルミナ等のセラミックス、ステンレス等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したもの、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂などを用いることができる。
本発明の有機ＥＬ表示装置は、通常、パルス駆動、直流駆動され、交流駆動とすることもできる。駆動電圧は、通常、２〜３０Ｖ程度である。
【０１０４】
【実施例】
次に、図を参照しつつ本発明の好ましい実施例について説明する。
＜実施例１＞
先ず、図４、図５に示すように第１の電極２としてＩＴＯ（錫ドープ酸化インジウム）をスパッタ法で１００nm成膜した。ここで図４は平面図、図５は図４のＡ−Ａ’断面矢視図である。ＩＴＯはストライプパターンとなるようにフォトリソ法でパターニングした。エッチングはＨＣｌ：ＨＮＯ3 ：Ｈ2Ｏ＝６：１：１９の混合比のエッチング液で行った。レジストを剥離すると図４に示すようなパターンが形成された。
【０１０５】
次いで、図６、図７に示すように、常圧ＣＶＤ法でＳｉＯ2 の絶縁層６を３００nm成膜した。ここで図６は平面図、図７は図６のＡ−Ａ’断面矢視図である。次いで、スパッタ法により電極構造の基部７ａとしてＡｌを１μm の厚さに成膜した。さらに続けてオーバーハング部７ｂとして、やはりスパッタ法でＣｒを２００nmの厚さに成膜した。
【０１０６】
さらに、図８〜図１０に示すように、オーバーハング部７ｂ、基部７ａ、絶縁層６をパターニングした。ここで図８は平面図、図９は図８のＡ−Ａ’断面矢視図、図１０は図８のＢ−Ｂ’断面矢視図である。すなわち、フォトリソ法で、・電極構造のレジストパターンを形成し、硝酸セリウムアンモニウム水溶液でＣｒをエッチングし、引き続きＡｌをリン酸、硝酸、酢酸混合のエッチング液でエッチングした。このとき、充分にＡｌをオーバーエッチングすることで、Ａｌの基部に対するＣｒのオーバーハングが１〜２μm 程度になった。
【０１０７】
さらに、図１１〜図１３に示すように、素子分離構造として、素子分離構造体８を形成した。ここで図１１は平面図、図１２は図１１のＡ−Ａ’断面矢視図、図１３は図１１のＢ−Ｂ’断面矢視図である。すなわち、ポリイミドを２μm の厚さに塗布し、続けてオーバーハング部となるポジレジスト層を３μm の厚さに塗布し、露光し、現像して素子分離構造体を得た。
【０１０８】
発光層を含む有機層３ａを蒸着法にて成膜した。まず、ホール注入層及びホール輸送層として、Ｎ，Ｎ´−ビス（ｍ−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ´−ジフェニル−１，１´−ビフェニル−４，４´−ジアミン（N,N'-bis（m-methyl phenyl）-N,N'-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine以下ＴＰＤと略す）を、発光層兼電子輸送層としてトリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（以下Ａｌｑ3 と略す）を基板を回転させ、成膜した。その際に、Ａｌｑ3 中にルブレンを５wt％の濃度でドーピングした。さらに、銅フタロシアニンを引き続き成膜した。膜厚はそれぞれ、５０nm、５０nm、５０nmとした。
【０１０９】
次いで、中間電極４として、ＩＴＯ（錫ドープ酸化インジウム）をスパッタ法で１０nm成膜した。
【０１１０】
さらに、発光層を含む有機層３ｂを蒸着法にて成膜した。まず、ホール注入層として、ポリ（チオフェン−２，５−ジイル）を１０nm、ホール輸送層兼発光層として、４，４−ビス〔（１，１，２−トリフェニル）エテニル〕ビフェニルを５０nm、電子輸送層としてＡｌｑ3 を１０nm、それぞれ基板を回転させ、成膜した。
【０１１１】
その後、真空を破らずに連続して第２の電極５としてＭｇ／Ａｇ（Ａｇ：１０wt％）合金をスパッタ法にて成膜した。膜厚は２００nmにした。第２の電極は圧力１０Paにて成膜し、成膜された第２の電極が充分に基部７ｂに到達するようにした。こうすることで、第２の電極は電極構造体と電気的に接続された。
【０１１２】
得られた構成素子は、図１に示すように、中間電極４であるＩＴＯ薄膜が電気的に浮遊した状態となっていた。また、各電極構造７で挟まれた部分の構成素子は、それぞれ独立してマトリクス構造を形成していることが確認された。この構成素子に第１の電極であるＩＴＯと電極構造体の基部７ｂとを介して、所定の電圧を印加し、１０mA／cm2 の電流密度で駆動したところ、基板側から各構成素子の発光を混合した発光色である、概ね白色の発光が観察された。
【０１１３】
＜実施例２＞
実施例１において、図１４に示すように、ガラス基板上に溝構造１１を形成するための下地層９として常圧ＣＶＤ法でＳｉＯ2 を０．９μm 成膜した。なお、図１４は、図８の断面Ｂ−Ｂ’矢視図である。次いで、フォトリソグラフィーでライン幅１４５μm 、ギャップ幅３μm のストライプ状のレジストパターンを設け、ＳｉＯ2 をＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法で約０．９μm エッチングした。エッチング条件はＲＦパワー２ W／cm2 、ＣＦ4 ＝８０sccm、ガス圧１００ mTorr（１３．３Pa）、で行った。さらに、レジストもエッチングされやすい条件〔ＲＦパワー２ W／cm2 、ＣＦ4 ／Ｏ2 ＝７０／３０sccm、ガス圧１００ mTorr（１３．３Pa）〕でエッチングを行った。溝の深さは、後に成膜される発光層を含む有機層３ａ，３ｂと第２の電極層５の膜厚の合計の３倍程度とした。なお、溝の開口部分をテーパー状に形成すると第１の電極の段切れや、電流集中を防止することができる。
【０１１４】
次に、第１の電極２としてＩＴＯ（錫ドープ酸化インジウム）をスパッタ法で１００nm成膜した。一般的にスパッタ法では段差被覆性の良い条件で成膜することが可能である。スパッタ成膜時のガス圧を０．３Pa、スパッタターゲットと基板の間隔を１２０mmとすることで、溝構造１１の中にもＩＴＯを成膜することができた。ＩＴＯはＳｉＯ2 のストライプパターンと概ね直交するようにフォトリソ法でパターニングした。エッチングはＨＣｌ：ＨＮＯ3 ：Ｈ2Ｏ＝６：１：１９の混合比のエッチング液で行った。レジストを剥離するとパターンが形成されていた。
【０１１５】
次いで、常圧ＣＶＤ法でＳｉＯ2 の絶縁層６を０．３μm 成膜した。ＲＦパワー２ W／cm2 、ＣＦ4 ／Ｏ2 ＝７０／３０sccm、ガス圧１００ mTorr(１３．３Pa)、ＲＩＥ法にてエッチングを行い、レジストを剥離し、図１４示すような絶縁層を得た。
【０１１６】
その他は実施例１と同様にして有機層３ａ、３ｂ、および中間電極４を形成し、第２の電極として、Ｍｇ／Ａｇ合金（重量比１０：１）を蒸着した。膜厚は２００nmにした。第２の電極の成膜は溝部分を完全に覆わないように基板を回転させずに溝の延びる方向と概ね直交する方向から斜方蒸着した。第２の電極６は、溝構造１１を挟んでストライプ状に、分離されて形成された。
【０１１７】
得られた有機ＥＬ表示装置を実施例１と同様に評価したところ、実施例１とほぼ同様な結果が得られた。
【０１１８】
＜実施例３＞
実施例１において、図１５，図１６に示すように、電極構造体７を形成した後、ポジレジストを２μm 塗布し、乾燥した。ここで、図１５は図８のＡ−Ａ’断面矢視図、図１６は図８のＢ−Ｂ’断面矢視図である。さらに、図１５、１６に示すように、基板面に垂直な方向２１と、電極構造体が延びる方向と概ね直交する方向２２から露光した。次いで、これを現像すると図１７，図１８に示すように、電極構造体７の基部７ｂには、未露光部分にのみレジスト材１２からなる絶縁膜が形成された。
【０１１９】
その他は実施例１と同様にして有機層３ａ、３ｂ、および中間電極４を形成し、第２の電極として、Ｍｇ／Ａｇ合金（重量比１０：１）を蒸着した。膜厚は２００nmにした。第２の電極の成膜は溝部分を完全に覆わないように基板を回転させずに電極構造体７の延びる方向と概ね直交する方向であって、一方の電極構造体７の陰の部分にも成膜されるよう斜方蒸着した。第２の電極６は、電極構造の絶縁膜により分離されて形成された。
【０１２０】
得られた有機ＥＬ表示装置を実施例１と同様に評価したところ、実施例１とほぼ同様な結果が得られた。
【０１２１】
＜実施例４＞
実施例１において、図１９，図２０に示すように、電極構造体７を形成した後、絶縁膜１３としてＳＯＧ（spin-on-glass）膜を５０nm成膜した。ここで、図１９は図８のＡ−Ａ’断面矢視図、図２０は図８のＢ−Ｂ’断面矢視図である。次いで、図２１、図２２に示すように、ポジレジストを２μm 塗布し、乾燥した。ここで、図２１は図８のＡ−Ａ’断面矢視図、図２２は図８のＢ−Ｂ’断面矢視図である。さらに、図２１，２２に示すように、基板上にフォトマスク２６を配置し、基板面に垂直な方からマスク露光２５した。さらに、これを現像し、ＳｉＯ2 をエッチング処理した。ＳｉＯ2 のエッチングは市販のフッ酸水溶液を純水で１／２０に希釈した水溶液で１０秒間処理することにより行った。
【０１２２】
エッチング処理後、レジスト材を除去すると、図２３〜２５に示すように、露光部分にのみＳｉＯ2 からなる絶縁膜１３が形成された。ここで、図２３は平面図、図２４は図２３のＡ−Ａ’断面矢視図、図２５は図２３のＢ−Ｂ’断面矢視図である。
【０１２３】
その他は実施例１と同様にして有機ＥＬ表示装置を得た。得られた有機ＥＬ表示装置を実施例１と同様に評価したところ、実施例１とほぼ同様な結果が得られた。
【０１２４】
以上の結果から明らかなように、本発明により比較的簡単な工程で、多層構造（複数発光層を有す）の有機ＥＬ表示装置を得ることができる。
【０１２５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、より高い自由度で製造でき、しかも広い発光波長領域を得ることができ、カラーディスプレイ等の複雑な積層構成とする場合でも、配線数が少なく、製造工程が簡単になり、しかも高輝度が得られる有機ＥＬ表示装置および有機ＥＬ素子を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機ＥＬ表示装置の基本構成を示した概略断面図である。
【図２】従来の有機ＥＬ表示装置の各構成単位の接続状態を示した回路図である。
【図３】本発明の有機ＥＬ表示装置の各構成単位の接続状態を示した回路図である。
【図４】本発明の実施例である有機ＥＬ表示装置の製造工程を示した平面図で、第１の電極形成後の状態を示した図である。
【図５】本発明の実施例である有機ＥＬ表示装置の製造工程を示した図で、図４のＡ−Ａ’断面矢視図である。
【図６】本発明の実施例である有機ＥＬ表示装置の製造工程を示した平面図で、電極構造の基部とオーバハング部に相当する層を形成した状態を示した図である。
【図７】本発明の実施例である有機ＥＬ表示装置の製造工程を示した図で、図６のＡ−Ａ’断面矢視図である。
【図８】本発明の実施例である有機ＥＬ表示装置の製造工程を示した平面図で、電極構造の基部とオーバハング部をパターニングし、かつ絶縁層もパターニングした状態を示した図である。
【図９】本発明の実施例である有機ＥＬ表示装置の製造工程を示した図で、図８のＡ−Ａ’断面矢視図である。
【図１０】本発明の実施例である有機ＥＬ表示装置の製造工程を示した図で、図８のＢ−Ｂ’断面矢視図である。
【図１１】本発明の実施例である有機ＥＬ表示装置の製造工程を示した平面図で、電極構造形成後、素子分離構造体を形成した状態を示した図である。
【図１２】本発明の実施例である有機ＥＬ表示装置の製造工程を示した図で、図１１のＡ−Ａ’断面矢視図である。
【図１３】本発明の実施例である有機ＥＬ表示装置の製造工程を示した図で、図１１のＢ−Ｂ’断面矢視図である。
【図１４】本発明の実施例である有機ＥＬ表示装置の製造工程を示した断面図で、素子分離構造としての溝構造を形成し、電極構造を形成した状態を示した図である。
【図１５】本発明の実施例である有機ＥＬ表示装置の製造工程を示した図で、電極構造形成後、フォトレジスト層を形成した状態を示した、図８のＡ−Ａ’断面矢視図である。
【図１６】本発明の実施例である有機ＥＬ表示装置の製造工程を示した図で、電極構造形成後、フォトレジスト層を形成した状態を示した、図８のＢ−Ｂ’断面矢視図である。
【図１７】本発明の実施例である有機ＥＬ表示装置の製造工程を示した図で、フォトレジスト層を形成した後、これを現像した状態を示した状態を示した、図８のＡ−Ａ’断面矢視図である。
【図１８】本発明の実施例である有機ＥＬ表示装置の製造工程を示した図で、フォトレジスト層を形成した後、これを現像した状態を示した状態を示した、図８のＢ−Ｂ’断面矢視図である。
【図１９】本発明の実施例である有機ＥＬ表示装置の製造工程を示した図で、電極構造形成後、絶縁膜を形成した状態を示した、図８のＡ−Ａ’断面矢視図である。
【図２０】本発明の実施例である有機ＥＬ表示装置の製造工程を示した図で、電極構造形成後、絶縁膜を形成した状態を示した、図８のＢ−Ｂ’断面矢視図である。
【図２１】本発明の実施例である有機ＥＬ表示装置の製造工程を示した図で、絶縁膜を形成し、さらにフォトレジスト層を形成して露光した状態を示した、図８のＡ−Ａ’断面矢視図である。
【図２２】本発明の実施例である有機ＥＬ表示装置の製造工程を示した図で、絶縁膜を形成し、さらにフォトレジスト層を形成して露光した状態を示した、図８のＢ−Ｂ’断面矢視図である。
【図２３】本発明の実施例である有機ＥＬ表示装置の製造工程を示した平面図で、露光後現像した状態を示した図である。
【図２４】本発明の実施例である有機ＥＬ表示装置の製造工程を示した図で、図２３のＡ−Ａ’断面矢視図である。
【図２５】本発明の実施例である有機ＥＬ表示装置の製造工程を示した図で、図２３のＢ−Ｂ’断面矢視図である。
【図２６】従来の有機ＥＬ表示装置の一例を示した断面図である。
【符号の説明】
１    基板
２    第１の電極
３ａ，３ｂ  有機層
４    中間電極
５    第２の電極
６    絶縁層
７    電極構造体
【図１】
0003875401.tif 000002
【図２】
0003875401.tif 000003
【図３】
0003875401.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003875401.tif 000006
【図６】
0003875401.tif 000007
【図７】
0003875401.tif 000008
【図８】
0003875401.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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