JP2002373788A

JP2002373788A - 有機エレクトロルミネッセンス素子

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Publication number: JP2002373788A
Application number: JP2001181062A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Miura; 聖志三浦; Shinjiro Okada; 伸二郎岡田; Akira Tsuboyama; 明坪山; Takao Takiguchi; 隆雄滝口; Takashi Moriyama; 孝志森山; Atsushi Kamatani; 淳鎌谷; Manabu Kogori; 学古郡
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-06-15
Filing date: 2001-06-15
Publication date: 2002-12-26

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】有機ＥＬ素子において、キャリア移動度の高
い液晶化合物層をキャリア輸送層利用し、且つ、液晶化
合物層の膜厚のバラツキによる発光輝度のバラツキを抑
制する。【解決手段】液晶化合物層２４に印加される電圧Ｖ₁
と発光層を含む有機化合物層２５に印加される電圧Ｖ₂
との比が、Ｖ₁／Ｖ₂＜２．８となるように、各層を形成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フラットパネルデ
ィスプレイ、プロジェクションディスプレイ、プリンタ
等に用いられる有機エレクトロルミネッセンス素子（有
機ＥＬ素子）に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、フラットパネルディスプレイ対応
の自発光型デバイスとして、プラズマ発光表示素子、フ
ィールドエミッション素子、ＥＬ素子（有機、無機）が
注目されている。

【０００３】この中でも、有機ＥＬ素子に関しては、１
９８７年にＴ．Ｗ．Ｔａｎｇ等により、蛍光性金属キレ
ート錯体とジアミン系分子の薄膜を積層した構造を利用
して、低電圧ＤＣ駆動で高輝度な発光が得られることが
実証され、研究開発が精力的に進められている。これら
低分子系の有機ＥＬ素子においては、緑（Ｇ）単色や、
青（Ｂ）、赤（Ｒ）等の色を加えたエリアカラータイプ
のディスプレイが製品化され、現在はフルカラー化への
開発が活発化している。

【０００４】有機ＥＬ素子は、発光層に到達した電子と
正孔が再結合する際に生じる発光を利用した、キャリア
注入型の自発光型デバイスである。図１に一般的な有機
ＥＬ素子の断面模式図を示す。図中、１１は陰極、１２
は発光層、１３は正孔輸送層、１４は陽極、１５は電子
輸送層である。通常、陰極１１には金属電極を、発光層
１２での発光を取り出すために陽極１４には透明電極を
用いる。陰極１１、陽極１４間には有機化合物層が挟持
されて、各有機化合物層の膜厚は数十ｎｍ程度が一般的
である。また、陰極１１の金属材料としては、アルミニ
ウムやアルミニウム・リチウムの合金、マグネシウム・
銀の合金など仕事関数の小さな金属が用いられ、陽極１
４にはインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の仕事関数の大
きな透明導電材が用いられる。

【０００５】一般的な有機ＥＬ素子の有機化合物層は、
図１（ａ）に示した発光層１２と正孔輸送層１３からな
る２層構造、或いは、図１（ｂ）に示したような、電子
輸送層１５、発光層１２、正孔輸送層１３の３層構造で
ある。図１の構成において、正孔輸送層１３は陽極１４
から発光層１２へ正孔を効率よく注入させる機能を、電
子輸送層１５は陰極１１から発光層１２へ電子を効率よ
く注入させる機能を、それぞれ有している。また、同時
に、正孔輸送層１３は電子を、電子輸送層１５は正孔を
発光層１２に閉じ込める（キャリアブロック）機能を有
し、発光効率を高める効果がある。

【０００６】フルカラーのフラットパネルディスプレイ
として既に製品化されている液晶ディスプレイは、カラ
ーフィルタ等を用いてフルカラー化を実現しているが、
有機ＥＬ素子の場合には、発光層を構成する材料を適切
に選ぶことにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色を自発光させる
ことができ、液晶ディスプレイよりも高速応答、広視野
角と優れた特徴を有している。

【０００７】一方、十分な実用性を持ったフルカラーデ
ィスプレイを実現するためには、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の発
光層の発光輝度、色度、発光効率に優れた素子を構成す
ることが必要である。

【０００８】一般に、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の発光輝度や色
度といった特性を、それぞれ単独の発光材料からなる発
光層によって実現することは難しい。この問題に対し
て、ホスト材料に蛍光色素をドーピングした色素ドープ
型有機ＥＬ素子が利用されている。この素子は、図１に
示した正孔輸送層や電子輸送層、或いは発光層を構成す
る材料をホストとして、その中に極少量の蛍光色素をド
ープすることにより、その蛍光色素からのルミネッセン
スを発光色として取り出す方法である。この方法の特長
としては、蛍光収率の高い色素が利用できるため、発光
効率の向上が期待できること、発光色の選択が大幅に向
上することである。

【０００９】このような状況で、キャリア輸送層を形成
する有機化合物に液晶性を付与することで高移動度を達
成しようとする動きがある。一般的に有機ＥＬ素子に用
いられる有機薄膜はアモルファス状態にあり、分子配列
に規則性はない。これに対して、分子配列に一定の秩序
度を持った液晶化合物において高移動度の材料が見出さ
れ、注目されている。例えば、Ｈａａｒｅｒ等は、代表
的なディスコティック液晶である長鎖トリフェニレン系
化合物のメソフェーズにおいて、１０^-1ｃｍ²／Ｖｓｅ
ｃという高速な正孔移動度を観測している〔Ｎａｔｕｒ
ｅ，Ｖｏｌ．３７１，ｐ．１４１（１９９４）〕。ま
た、Ｈａａｒｅｒ等は一連のトリフェニレン系ディスコ
ティック液晶におけるカラムナー相の分子配列の秩序度
と正孔移動度の関係について検討しており、秩序度が高
くなるほど、正孔移動度が大きくなることを報告してい
る〔Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，Ｖｏｌ．８，ｐ．８１５
（１９９６）〕。

【００１０】また、半那等はフェニルナフタレン骨格を
有する棒状液晶がスメクチックＥ（ＳｍＥ）相におい
て、１０^-2ｃｍ²／Ｖｓｅｃという非常に高いキャリア
移動度を示し、またこれが電子・正孔共に高速な両極性
の電子伝導性であることを報告している〔Ａｐｐｌ．Ｐ
ｈｙｓ．Ｌｅｔｔ，Ｖｏｌ．７３，Ｎｏ．２５，ｐ．３
７３３（１９９８）〕。

【００１１】上記のように液晶化合物の自発的な配向に
よって、キャリア輸送に有利な分子配列制御を行うこと
ができる可能性、それにより、優れたキャリア輸送材料
が実現できる可能性がある。

【００１２】また、上記したような有機ＥＬ素子を表示
パネルとして用いる場合、寿命や駆動するドライバの制
約等の問題から、できるだけ低電流、低電圧で駆動する
ことが求められ、その結果、スイッチング素子を用いた
アクティブマトリクス駆動法が適していると考えられて
いる（特開平８−２４１０５７号公報、１０^th Ｆｉｎ
ｅＰｒｏｃｅｓｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒ
Ｆｌａｔ−ＰａｎｅｌＤｉｓｐｌａｙＣｏｎｆｅｒｅ
ｎｃｅＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇＥ２）。

【００１３】従来の有機ＥＬ素子は、基板を１枚用い、
その１枚の基板上にスイッチング素子や電極、有機化合
物層等を支持させる構成が一般的であった。ここで、
透明電極の形成には高温プロセスを必要とし、有機化
合物は耐熱性に欠ける、という理由から、有機化合物層
を形成する前に透明電極を形成しておく必要があった。
一方、有機化合物層は金属電極と透明電極とで挟持しな
ければならない。よって、従来のスイッチング素子を用
いた有機ＥＬ素子は、（１）スイッチング素子を設けた
基板に先ず透明電極を形成し、（２）次いで、上記透明
電極の表面に有機化合物層を蒸着成膜し、（３）最後
に、仕事関数の小さいアルミニウム等を真空蒸着して金
属電極を形成する、という順序で形成していた。

【００１４】しかしながら、有機ＥＬ素子の発光は、当
然ながら透明電極側から取り出されるため、上記の順序
で形成される素子においては、透明電極が形成される基
板にスイッチング素子や該素子の配線が配置されること
になり、それらの存在によって画素の開口率が低下して
しまうという問題があった。

【００１５】また、例え透明電極と金属電極の配置を逆
にすることができたとしても、別の問題を生じてしま
う。即ち、基板上に金属電極、有機化合物層、透明電極
を形成した場合には、透明電極側が観察側（発光取り出
し側）となるため、当該電極側を金属封止缶などで保護
することができず、外部からの水分や酸素が素子内に侵
入しやすい、有機化合物層は薄膜であるため、物理的な
接触によって簡単に破壊されてしまう、という問題があ
った。

【００１６】有機ＥＬ素子を形成する方法として、基板
を２枚用い、一方の基板にスイッチング素子や配線を形
成し、他方の基板に陽極や有機化合物層、陰極を形成
し、これら２枚の基板を貼り合わせるという方法も提案
されている（特開平１０−３３３６０１号公報、特開平
１１−３０４８号公報、特開２００１−３５６６３号公
報）。この方法の場合、スイッチング素子を形成しない
側の基板に透明電極を形成することができるため、スイ
ッチング素子による開口率低下の問題は回避することが
できる。しかしながら、２枚の基板を貼り合わせる際の
圧力によって有機化合物層が損傷したり、また電気的な
接続が不安定になる等の問題があった。

【００１７】前記した、液晶化合物を用いて有機化合物
層を形成する場合には、これらの問題を解決することが
できる。即ち、一方の基板にスイッチング素子と配線、
金属電極を形成し、他方の基板には透明電極を形成し、
それぞれ電極上に必要な有機化合物層を形成した後、所
定の間隙を設けて２枚の基板を貼り合わせ、該間隙に液
晶化合物を注入して有機ＥＬ素子を形成することによ
り、有機化合物層に物理的な接触を与えることなく、ス
イッチング素子を透明電極とは逆側の基板上に設けた構
成をとることができる。また、この構成では、有機化合
物層が２枚の基板間に挟持されているため、外部から水
分や酸素が侵入しにくく、素子の耐久性が向上する。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液晶化
合物を用いた有機ＥＬ素子においては、液晶化合物層の
膜厚のバラツキによって、画素毎の発光輝度が変動し、
表示ムラが発生するという問題があった。

【００１９】本発明の課題は、キャリア移動度の高い液
晶化合物をキャリア輸送層に利用し、高開口率で高輝度
の発光を実現し、且つ、液晶化合物層の膜厚のバラツキ
による表示ムラの発生を抑制して表示特性に優れた有機
ＥＬ素子を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、第一の電極を
有する第一の基板と、該第一の電極に対向する第二の電
極を有する第二の基板と、該第一の電極と第二の電極と
の間に挟持された、少なくとも発光層を含む有機化合物
層と導電性を有する液晶化合物層とを有し、上記電極間
に電圧を印加した際に、上記有機化合物層に印加される
電圧Ｖ₁と液晶化合物層に印加される電圧Ｖ₂とが、Ｖ₁
／Ｖ₂＞３．８であることを特徴とする有機エレクトロ
ルミネッセンス素子である。

【００２１】本発明の有機ＥＬ素子においては、上記Ｖ
₁とＶ₂の比は好ましくはＶ₁／Ｖ₂＞８．６、さらに好ま
しくはＶ₁／Ｖ₂＞１８．２、望ましくはＶ₁／Ｖ₂＞３
７．４、さらに望ましくはＶ₁／Ｖ₂＞７５．８である。

【００２２】また、液晶化合物層がドーパントを含有す
る構成、上記第一の電極を画素電極として第一の基板上
に画素毎に形成し、該画素電極毎にスイッチング素子を
配し、該スイッチング素子をマトリクス配線した構成、
特に、第２の基板が透明基板であり、第２の電極が透明
電極である構成及びスイッチング素子が薄膜トランジス
タである構成を好ましい態様として含むものである。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の有機ＥＬ素子は、発光層
を含む有機化合物層と液晶化合物層それぞれに印加され
る電圧の比Ｖ₁／Ｖ₂が３．８を超えるように各層を構成
することによって、液晶化合物層の膜厚のバラツキによ
る表示ムラの発生を抑制した素子である。以下に、本発
明の作用を詳細に説明する。

【００２４】一般に、有機ＥＬ素子で用いられる有機化
合物や液晶化合物に流れる電流は、次式で示されるよう
に、空間電荷制限電流が支配的であることが知られてい
る。

【００２５】

【数１】

【００２６】上記式中、Ｊ：電流密度 ε：比誘電率 ε₀：真空の誘電率 μ：キャリア移動度Ｖ：印加電圧ｄ：膜厚

【００２７】上記式から明らかなように、空間電荷制限
電流は電荷密度には依存しない。

【００２８】一方、ＨＨＯＴ（ヘキサキスヘキシロキシ
トリフェニレン）等の導電性液晶化合物においては、ド
ーパントを添加することでキャリア密度が増加し、電流
が増加することが知られており、その電圧電流特性を図
５に示す。図５中、実線は膜厚が０．５μｍ、破線は
０．７μｍ、一点鎖線は１．０μｍの場合である。ま
た、図５の膜厚が０．５μｍの素子について電圧電流特
性の横軸をＶ²／ｄ³としてプロットしたものが図６であ
る。図６より、電流密度Ｊ：Ｖ²／ｄ³が良好な直線関係
にあることがわかる。尚、膜厚が０．７μｍ、１．０μ
ｍの場合も、０．５μｍのプロットにほぼ重なる直線関
係が示される。

【００２９】即ち、キャリア密度の増加により電流が増
加したにも関わらず、電流がＶ²／ｄ³に比例することを
（あたかも空間電荷制限電流のような特性を）示してい
る。この関係から、導電性液晶化合物をキャリア輸送層
として用いた場合には、その膜厚によって流れる電流が
大きく変化し、その結果発光輝度のバラツキを生じるこ
とがわかる。

【００３０】そこで、発光層を含む有機化合物層及び導
電性液晶化合物層に流れる電流を、次式

【００３１】

【数２】〔上記式においてｎ＝１、２（１は発光層を含む有機化
合物層を、２は液晶化合物層を示す）である。〕

【００３２】として、液晶化合物層の膜厚がΔｄ₂だけ
変化した時の電流密度の変化ΔＪを考えると、Δｄ₂が
ｄ₂に比べて十分に小さい場合には、

【００３３】

【数３】

【００３４】という関係が得られる。

【００３５】有機ＥＬ素子の発光輝度はほぼ電流密度に
比例するため、電流密度の変化率ΔＪ／Ｊは、輝度変化
に対応する。また、ディスプレイとして許容される輝度
バラツキは、補償すべき階調数にもよるが、２５６〜１
６階調で０．４％〜６．３％である。即ち、２５６階調
では０．４％、１２８階調では０．８％、６４階調では
１．６％、３２階調では３．１％、１６階調では６．３
％に輝度バラツキを抑える必要がある。一方、液晶化合
物層の膜厚のバラツキは、２枚の基板を１μｍ程度の間
隙をおいて貼り合わせる構成で素子を作製した場合に、
約１０％程度発生する。

【００３６】よって、ΔＪ／Ｊ＝０．４〜６．３％、Δ
ｄ₂／ｄ₂＝１０％として、上記式より、

【００３７】

【数４】

【００３８】つまり、Ｖ₁／Ｖ₂＞３．８とすることによ
り、輝度バラツキを６．３％以内に抑え、１６階調に対
応することが可能となる。さらに、Ｖ₁／Ｖ₂＞８．６
で、３２階調に、Ｖ₁／Ｖ₂＞１８．２で６４階調に、Ｖ
₁／Ｖ₂＞３７．４で１２８階調に、Ｖ₁／Ｖ₂＞７５．８
で２５６階調に対応することができる。

【００３９】尚、上記の説明においては、発光層を含む
有機化合物層に流れる電流がＶ²／ｄ³に比例するとして
説明しているが、一般的には該有機化合物層に流れる電
流はＶⁿ（ｎは任意の正の整数）に比例し、必ずしもＶ²
には比例しない。しかしながら、同一の電流密度が得ら
れる電圧の比として考えると、十分にその効果を得るこ
とができる。

【００４０】本発明においては、発光層を含む有機化合
物層及び液晶化合物層を、上記電圧比の条件を満足する
ように形成することによって、液晶化合物層の膜厚のバ
ラツキによる輝度バラツキを表示に影響を及ぼさない程
度に抑制することができる。

【００４１】以下に、本発明の有機ＥＬ素子の具体的な
構成について説明する。図２は本発明の有機ＥＬ素子の
基本的な構成例を示す断面模式図であり、図中、２１
ａ、２１ｂは基板、２２は陽極、２３は陰極、２４は導
電性の液晶化合物層、２５は発光層を含む有機化合物層
である。本発明の有機ＥＬ素子は、基本的に２枚の基板
２１ａ、２１ｂを用い、一方の基板２１ａには陰極２３
を、他方の基板２１ｂには陽極２２を形成し、これら電
極を対向させて配置し、その間に発光層を含む有機化合
物層２５と導電性の液晶化合物層２４を挟持させる。
尚、本構成例においては、液晶化合物層２４は正孔輸送
層として機能する。

【００４２】図２の素子の製造方法としては、先ず、基
板２１ａ上に陰極２３となる金属層を形成する。金属材
料としては、アルミニウムやアルミニウム・リチウム合
金、マグネシウム・銀合金などの仕事関数の小さい金属
が用いられ、その形成方法としては、蒸着法が一般的で
あり、後述する画素電極とする場合等、所定のパターン
状に形成する場合には、マスクを用いた蒸着法が用いら
れる。

【００４３】基板２１ａ、２１ｂとしては、ガラス基板
や多結晶（ｐｏｌｙ）Ｓｉで薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）等駆動回路を形成したガラス基板、シリコンウエハ
上に駆動回路を設けたもの等適宜用いることができる。
但し、発光を取り出す側には透明基板を用いる。

【００４４】次いで、陰極２３上に有機化合物層２５を
形成する。有機化合物層２５は少なくとも発光層を含
み、必要に応じて正孔輸送層、電子輸送層等が適宜組み
合わせて用いられ、蒸着法等により形成される。

【００４５】本発明において用いられる発光層として
は、従来有機ＥＬ素子の発光層に用いられていた材料を
用いることができ、特に低分子系の有機ＥＬ材料が好ま
しい。また、ホスト材料に色素をドープしたタイプなど
も適宜用いられる。

【００４６】基板２１ｂには、陽極２２が形成される。
陽極材料としては、ＩＴＯ等の仕事関数が大きな材料が
好ましく、また、当該構成においては、透明電極である
ことが好ましい。

【００４７】このようにして用意された基板２１ａ、２
１ｂの一方の周辺部に接着剤を描画し、真空中で貼り合
わせた後、等方相にまで加熱した導電性の液晶化合物を
注入して液晶化合物層２４を形成し、本発明の有機ＥＬ
素子を得る。

【００４８】本発明において用いられる導電性の液晶化
合物としては、前記したスメクチック液晶やディスコテ
ィック液晶など、有機ＥＬ素子に適用されていた液晶材
料を用いることができ、さらに、そのキャリア移動度を
高めるために適宜ドーパントを添加しても良い。尚、図
２の構成では液晶化合物層２４は正孔輸送層として機能
するため、正孔輸送性の液晶材料を用いる必要がある
が、電子輸送性の液晶化合物を用いて、陰極２３上に電
子輸送層を形成しても良い。

【００４９】本発明の有機ＥＬ素子は、導電性の液晶化
合物層をキャリア輸送層として利用することから、前記
したように注入法による製造が可能であり、よって、発
光を取り出す側とは逆側にスイッチング素子や配線を設
けて画素開口率の高い素子を構成することが可能であ
る。以下に本発明を、スイッチング素子を用いたアクテ
ィブマトリクス駆動型の素子に適用した場合について説
明する。図３はその一実施形態の１画素の等価回路であ
る。図中、３１は走査信号線、３２は情報信号線、３
３、３５はＴＦＴ、３４は容量、３６はＥＬ部、３７は
対向電極、３８は電流供給源である。

【００５０】本構成例では、複数本の走査信号線３１と
複数本の情報信号線３２を互いに直交するように配線
し、その交点を画素として、画素毎にＴＦＴ３３を配置
する。ＴＦＴ３３はゲート電極を画素行毎に共通に走査
信号線３１に接続し、第１主電極を画素列毎に共通に情
報信号線３２に接続する。走査信号線３１は不図示の走
査信号ドライバに接続され、順次選択走査信号が印加さ
れる。一方、情報信号線３２は不図示の情報信号ドライ
バに接続され、走査信号線３１の選択走査に同期して、
該当する画素行の各画素に書き込む情報信号が情報信号
ドライバより転送される。情報信号は情報信号線３２、
ＴＦＴ３３を介して容量３４に書き込まれてＴＦＴ３５
をオンし、書き込まれた情報信号に応じて電流供給源３
８よりＴＦＴ３５を介して電荷がＥＬ部３６の画素電極
に書き込まれ、該ＥＬ部３６に電流が流れて発光する。
容量３４に書き込まれた情報信号は当該画素の非選択期
間においても保持されるため、ＥＬ部３６は次の走査が
行われるまで発光する。

【００５１】図４に、具体的な１画素の構成を断面模式
図で示す。図中、３３、３５、３７はそれぞれ図３にお
けるＴＦＴ３３、３５、対向電極３７に相当する。ま
た、４１ａ、４１ｂは基板、４２、４３、４４、及び、
４８、４９、５０はそれぞれ、ＴＦＴ３３、３５の半導
体層に形成されたチャネル、ソース、ドレイン領域であ
り、４５、５１はゲート電極、４６、５２はソース電
極、４７、５３はドレイン電極、５４は画素電極、５５
ａ〜５５ｃは絶縁層、５６は有機化合物層、５７は導電
性の液晶化合物層である。半導体層としては、多結晶シ
リコンやアモルファスシリコンが適宜用いられる。

【００５２】当該構成において、対向電極３７をＩＴＯ
等透明導電材で形成し、基板４１ｂ側から発光を取り出
す構成とすることにより、ＴＦＴ３３、３５やその配線
による開口率低下を回避することができる。

【００５３】また、当該構成ではスイッチング素子とし
てＴＦＴを用いているが、これに限定されるものではな
く、ＭＩＭ素子や単結晶シリコン基板にドープして形成
したトランジスタも適宜用いることができる。

【００５４】

【実施例】（実施例１）〔陰極基板の作製〕厚さ１．１ｍｍのガラス基板上にア
クリル系感光性材料（日本合成ゴム社製「ＪＮＰＣ−４
３」）を使用して、厚さ０．７μｍのスペーサを形成し
た。該スペーサをマスクで保護しながら、下記電極、各
有機化合物層の蒸着を行った。

【００５５】上記基板上に、厚さ１００ｎｍのＡｌ層を
真空度２．７×１０^-3Ｐａの条件下で真空蒸着法にて成
膜し、陰極を形成した。次いで、該陰極上に、下記アル
ミキノリノール錯体（Ａｌｑ３）を真空度２．７×１０
^-3Ｐａの条件下で厚さ１００ｎｍに真空蒸着し、発光層
を形成した。さらに、該発光層の上に、下記α−ＮＰＤ
（同仁化学社製）を真空度２．７×１０^-3Ｐａの条件下
で厚さ１００ｎｍに真空蒸着し、正孔輸送層を形成し
た。

【００５６】

【化１】

【００５７】〔陽極基板の作製〕厚さ１．１ｍｍのガラ
ス基板上に、厚さ７０ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタ成膜
し、陽極とした。

【００５８】〔素子の作製〕上記陽極基板の周辺部にＵ
Ｖ硬化型シール材を描画し、上記陰極基板と密着させた
後、ＵＶ照射してシール材を硬化させてセルを形成し
た。このセルを１００℃に加熱し、下記ＴＣＮＱを１．
４ｍｏｌ％ドープした下記ＨＨＯＴを等方相温度で注入
し、厚さ約０．５μｍの液晶化合物層を形成し、有機Ｅ
Ｌ素子を作製した。

【００５９】

【化２】

【００６０】Ｃｒｙ．：結晶相Ｄ_hd：ディスコティック・ヘキサゴナル・ディスオーダ
ード相Ｉｓｏ．：等方相

【００６１】また、同様にして、電圧測定用に、電極間
にＡｌｑ３層、α−ＮＰＤ層のみを挟持させた素子ａ、
ＴＣＮＱドープＨＨＯＴ層のみを挟持させた素子ｂをそ
れぞれ作製した。各層の厚さは上記有機ＥＬ素子におけ
る厚さと等しくなるようにした。得られた素子ａの電圧
電流特性は、図５、図６に示す厚さ０．５μｍのプロッ
トの通りであり、素子ｂの電圧電流特性及び電圧輝度特
性は図７、図８に示すとおりであった。また、それぞれ
電流密度が５ｍＡ／ｃｍ²における電圧は、素子ａで
６．５Ｖ、素子ｂで２５Ｖであり、有機発光層と液晶化
合物層のそれぞれに印加される電圧の比Ｖ₁／Ｖ₂は３．
８であった。

【００６２】本例の有機ＥＬ素子を２０個作製し、液晶
化合物層の膜厚、及び、電極間に３６Ｖを印加した際の
電流密度、発光輝度を測定した。尚、液晶化合物層の膜
厚は液晶化合物を注入する前のセルの静電容量を測定し
て算出した。結果を表１に示す。

【００６３】

【表１】

【００６４】（比較例１）Ａｌｑ３層及びα−ＮＰＤ層
の厚さをそれぞれ５０ｎｍ、ＴＣＮＱドープＨＨＯＴ層
の厚さを７００ｎｍとする以外は実施例１と同様にして
２０個の有機ＥＬ素子、及び電圧測定用の素子ａ’、素
子ｂ’を作製した。素子ａ’、素子ｂ’に５ｍＡ／ｃｍ
²の電流を流した時のそれぞれの電圧値は１１Ｖ、１
２．５Ｖであり、有機発光層と液晶化合物層のそれぞれ
に印加される電圧の比Ｖ₁／Ｖ₂は１．１であった。

【００６５】本例の有機ＥＬ素子２０個の電流密度、発
光輝度を下記表２に示す。

【００６６】

【表２】

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の有機ＥＬ
素子においては、液晶化合物層を用いていることから、
２枚の基板にそれぞれ必要な部材を形成し、貼り合わせ
た後に液晶化合物を注入して素子を製造することができ
る。よって、発光層に物理的な接触等影響を及ぼすこと
なく、陰極側、陽極側のいずれにも形成することがで
き、スイッチング素子や配線が配置されていない側から
の発光の取り出しが可能となり、スイッチング素子や配
線による開口率低下を回避して高輝度のアクティブマト
リクス駆動型ディスプレイを構成することが可能とな
る。

【００６８】また、本発明の有機ＥＬ素子においては、
２枚の基板間に液晶化合物層や発光層を挟持させている
ため、外部からの水分や酸素の侵入が防止され、信頼性
の高い素子を提供することができる。

【００６９】さらに本発明の素子においては、液晶化合
物層、発光層を含む有機化合物層の厚さが、印加電圧比
に基づいて最適化されているため、液晶化合物層厚のバ
ラツキによる表示への影響が一定以下に抑えられてお
り、均一な表示が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の有機ＥＬ素子の構成を示す断面模式図で
ある。

【図２】本発明の有機ＥＬ素子の基本構成例を示す断面
模式図である。

【図３】本発明の有機ＥＬ素子をアクティブマトリクス
駆動型とした一実施形態の１画素の等価回路図である。

【図４】本発明の有機ＥＬ素子をアクティブマトリクス
駆動型とした一実施形態の１画素の断面模式図である。

【図５】導電性液晶化合物層を有する有機ＥＬ素子の電
圧電流特性を示す図である。

【図６】図５の電圧電流特性の横軸をＶ²／ｄ³としてプ
ロットした図である。

【図７】本発明の実施例の有機ＥＬ素子の電圧電流特性
を示す図である。

【図８】本発明の実施例の有機ＥＬ素子の電圧輝度特性
を示す。

【符号の説明】

１１陰極１２発光層１３正孔輸送層１４陽極１５電子輸送層２１ａ、２１ｂ基板２２陽極２３陰極２４液晶化合物層２５有機化合物層３１走査信号線３２情報信号線３３、３５ＴＦＴ３４容量３６ＥＬ部３７対向電極３８電流供給源４１ａ、４１ｂ基板４２、４８チャネル領域４３、４９ソース領域４４、５０ドレイン領域４５、５１ゲート電極４６、５２ソース電極４７、５３ドレイン電極５４画素電極５５ａ〜５５ｃ絶縁層５６有機化合物層５７液晶化合物層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｂ 33/10 Ｈ０５Ｂ 33/10 33/14 33/14 Ａ 33/26 33/26 Ｚ (72)発明者坪山明東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者滝口隆雄東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者森山孝志東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者鎌谷淳東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者古郡学東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 3K007 AB02 AB17 AB18 BA06 BB07 CB01 CC01 DA01 DB03 EA00 EB00 GA04 5C094 AA03 AA07 AA10 AA38 AA43 BA03 BA27 CA19 CA25 DA09 DA12 DA13 EA04 EA05 EA06 EB02 FB01 FB20 GA10 GB10 JA01 JA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第一の電極を有する第一の基板と、該第
一の電極に対向する第二の電極を有する第二の基板と、
該第一の電極と第二の電極との間に挟持された、少なく
とも発光層を含む有機化合物層と導電性を有する液晶化
合物層とを有し、上記電極間に電圧を印加した際に、上
記有機化合物層に印加される電圧Ｖ₁と液晶化合物層に
印加される電圧Ｖ₂とが、Ｖ₁／Ｖ₂＞３．８であること
を特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】Ｖ₁／Ｖ₂＞８．６である請求項１に記載
の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】Ｖ₁／Ｖ₂＞１８．２である請求項１に記
載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】Ｖ₁／Ｖ₂＞３７．４である請求項１に記
載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】Ｖ₁／Ｖ₂＞７５．８である請求項１に記
載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】液晶化合物層がドーパントを含有する請
求項１〜５のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッ
センス素子。
【請求項７】上記第一の電極を画素電極として第一の
基板上に画素毎に形成し、該画素電極毎にスイッチング
素子を配し、該スイッチング素子をマトリクス配線した
請求項１〜６のいずれかに記載の有機エレクトロルミネ
ッセンス素子。
【請求項８】第２の基板が透明基板であり、第２の電
極が透明電極である請求項７に記載の有機エレクトロル
ミネッセンス素子。
【請求項９】スイッチング素子が薄膜トランジスタで
ある請求項７または８に記載の有機エレクトロルミネッ
センス素子。