JP2003068470A

JP2003068470A - 表示素子

Info

Publication number: JP2003068470A
Application number: JP2001252357A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Kijima; 靖典鬼島
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-06-15
Filing date: 2001-08-23
Publication date: 2003-03-07

Abstract

(57)【要約】【課題】初期劣化による輝度の低下を抑え、長期信頼
性の高い表示装置を提供する。【解決手段】陰極１５と陽極１３との間に、少なくと
も発光層１４ｃを含む有機層１４を挟持してなる表示素
子１１において、陰極１５および陽極１３のうちの少な
くとも一方は、ランタノイド元素を含有する。ランタノ
イド元素は、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プ
ラセオジウム（Ｐｒ）、ネオジウム（Ｎｄ）、サマリウ
ム（Ｓｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、カドリニウム（Ｇ
ｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、
ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム
（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム
（Ｌｕ）のうちの少なくとも１つであることとし、例え
ば酸化物として含有されていることとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラーディスプレ
イなどに用いられる表示素子に関し、特には有機層を備
えた自発光型の表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、マルチメディア指向の商品を初め
とし、人間と機械とのインターフェースの重要性が高ま
ってきている。人間がより快適に効率良く機械操作する
ためには、操作される機械からの情報を誤りなく、簡潔
に、そして瞬時に、充分な量取り出す必要があり、その
為にディスプレイを初めとする様々な表示素子について
研究が行われている。

【０００３】また、機械の小型化に伴い、表示素子の小
型化、薄型化に対する要求も日々、高まっているのが現
状である。例えば、ノート型パーソナルコンピュータ、
ノート型ワードプロセッサなどの、表示素子一体型であ
るラップトップ型情報処理機器の小型化には目を見張る
進歩があり、それに伴い、その表示素子である液晶ディ
スプレイに関しての技術革新も素晴らしいものがある。
液晶ディスプレイは、様々な製品のインターフェースと
して用いられており、ラップトップ型情報処理機器はも
ちろんのこと、小型テレビや時計、電卓を初めとし、我
々の日常使用する製品に多く用いられている。

【０００４】ところが、液晶ディスプレイは、自発光性
でないためバックライトを必要とし、このバックライト
駆動に液晶を駆動するよりも電力を必要する。また、視
野角が狭いため、大型ディスプレイ等の大型表示素子に
は適していない。さらに、液晶分子の配向状態による表
示方法なので、視野角の中においても、角度によりコン
トラストが変化してしまう。しかも、液晶は基底状態に
おける分子のコンフォメーションの変化を利用して表示
を行っているので、ダイナミックレンジが広くとれな
い。これは、液晶ディスプレイが動画表示には向かない
理由の一つになっている。

【０００５】これに対し、自発光性表示素子は、プラズ
マ表示素子、無機電界発光素子、有機電界発光素子等が
研究されている。

【０００６】プラズマ表示素子は低圧ガス中でのプラズ
マ発光を表示に用いたもので、大型化、大容量化に適し
ているものの、薄型化、コストの面での問題を抱えてい
る。また、駆動に高電圧の交流バイアスを必要とし、携
帯用デバイスには適していない。

【０００７】無機電界発光素子は、緑色発光ディスプレ
イ等が商品化されたが、プラズマ表示素子と同様に、交
流バイアス駆動であり駆動には数百Ｖ必要であり、ユー
ザーに受け入れられなかった。しかし、技術的な発展に
より、今日ではカラーディスプレイ表示に必要なＲＧＢ
三原色の発光には成功しているが、青色発光材料が高輝
度、長寿命で発光可能なものがあまり無く、また、無機
材料のために、分子設計などによる発光波長等の制御は
困難であり、コンスーマー向けのフルカラーデバイス化
は困難であると思われる。

【０００８】一方、有機化合物による電界発光現象は、
１９６０年代前半に強く蛍光を発生するアントラセン単
結晶への、キャリア注入による発光現象が発見されて以
来、長い期間、研究されてきたが、低輝度、単色で、し
かも単結晶であった為、有機材料へのキャリア注入とい
う基礎的研究として行われていた。

【０００９】しかし、１９７８年にＥａｓｔｍａｎＫ
ｏｄａｋ社のＴａｎｇらが低電圧駆動、高輝度発光が可
能なアモルファス発光層を有する積層構造の有機電界発
光素子を発表して以来、各方面でＲＧＢ三原色の発光、
安定性、輝度上昇、積層構造、作製法等の研究開発が盛
んに行なわれている。

【００１０】さらに、有機材料の特徴である分子設計等
により様々な新規材料が発明され、直流低電圧駆動、薄
型、自発光性等の優れた特徴を有する有機電界発光素子
のカラーディスプレイへの応用研究も盛んに行われ始め
ている。

【００１１】図８には、このような表示素子（有機電界
発光素子）の一構成例を示す。この図に示す表示素子１
は、例えばガラス等からなる透明な基板２上に設けられ
ている。この表示素子１は、基板２上に設けられたＩＴ
Ｏ（Indium Tin Oxide：透明電極）からなる陽極３、こ
の陽極３上に設けられた有機層４、さらにこの上部に設
けられた陰極５とで構成されている。有機層４は、陽極
側から、例えば正孔注入層４ａ、正孔輸送層４ｂおよび
電子輸送性の発光層４ｃを順次積層させた構成となって
いる。このように構成された表示素子１では、陰極から
注入された電子と陽極から注入された正孔とが発光層４
ｃにて再結合する際に生じる光が基板２側から取り出さ
れる。

【００１２】またこのような構成の他にも、基板２側か
ら順に、陰極５、有機層４、陽極３を順次積層した構成
や、さらには上方に位置する電極（上部電極）を透明材
料で構成することで、基板２と反対側から光を取り出す
ようにした、いわゆる上面発光型の表示素子もある。そ
して特に、基板上に薄膜トランジスタ（thin film tran
sistor：以下ＴＦＴと記す）を設けて成るアクティブマ
トリックス型の表示装置においては、ＴＦＴが形成され
た基板上に上面発光型の表示素子を設けた、いわゆるＴ
ＡＣ（Top Emitting Adoptive Current device）構造と
することが、発光部の開口率を向上させる上で有利にな
る。

【００１３】このようなＴＡＣ構造の表示装置におい
て、上部電極が陰極である場合、この上部電極は、例え
ばＬｉ₂Ｏや、ＣｓＯ等の金属酸化物層を用いて構成さ
れる。また、これらの金属酸化物層上にＭｇ−Ａｇ層を
積層させる場合もある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな自発光型の表示素子、特には有機層を備えた発光素
子を用いて表示装置を構成する場合、表示素子の長寿命
化および信頼性の確保が最も重要な課題の一つである。

【００１５】一般的に、表示素子の寿命は、輝度の低下
を伴う初期劣化およびその後の定常的な劣化の速度によ
って決定される。つまり、表示素子の長寿命化を達成す
るためには、表示素子の初期劣化およびその後の定常的
な劣化の速度を小さく抑えることが重要になる。

【００１６】そこで本発明は、表示素子の初期劣化およ
びその後の定常的な劣化の速度を小さく抑えることが可
能で、これにより長時間の安定した発光を与えることが
可能な表示素子を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るための本発明の表示素子は、陰極と陽極との間に、少
なくとも有機発光層を含む有機層を挟持してなる表示素
子において、陰極および陽極のうちの少なくとも一方
は、ランタノイド元素を含有することを特徴としてい
る。ランタノイド元素は、酸化物として陰極および陽極
のうちの少なくとも一方に含有されていることとする。
また、ランタノイド元素は、有機物と混在した状態で、
陰極および陽極のうちの少なくとも一方に含有されてい
ても良く、この場合ランタノイド元素は酸化物で有って
も良い。

【００１８】さらに、ランタノイド元素を含有する電極
は、ランタノイド元素を含有する層と、他の金属酸化物
を含む層との複数層で構成され、アルカリ金属およびア
ルカリ土類金属の少なくとも一方の酸化物を含有する層
との積層構造を備えている。そして特に、有機層とラン
タノイド元素を含有する層との間に、他の金属酸化物を
含む層としてＬｉ₂ＯおよびＣｓ₂Ｏの少なくとも一方を
含有する層が設けられていることとする。

【００１９】このような構成とした場合には、表示素子
における初期劣化に伴う輝度の低下を小さく抑えること
ができる。また、ランタノイド元素の酸化物は透過率が
高いため、陰極および陽極のうち発光光の取り出し側と
なる電極に用いることで、光取り出し効率の向上が図ら
れる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の表示素子の実施の
形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【００２１】図１は、本発明の表示素子の一構成例を示
す断面図である。この図に示す表示素子１１は、基板１
２上に形成されており、基板１２上に設けられた陽極１
３、この陽極１３上に設けられた有機層１４、およびこ
の有機層１４上に設けられた陰極１５を備えている。以
下の説明においては、陽極１３から注入された正孔と陰
極１５から注入された電子とが電子輸送性の発光層１４
ｃで結合する際に生じた発光光を、基板２と反対側の陰
極１５側から取り出す上面発光型（いわゆるＴＡＣ構
造）の表示素子の構成を説明する。

【００２２】先ず、表示素子１１が設けられる基板１２
は、ガラスのような透明基板や、シリコン基板、さらに
はフィルム状のフレキシブル基板等の中から適宜選択し
て用いられることとする。また、この表示素子を用いて
構成される表示装置の駆動方式がアクティブマトリック
ス方式である場合、基板１２として、画素毎にＴＦＴを
設けてなるＴＦＴ基板が用いられる。

【００２３】そして、この基板１２上に下部電極として
設けられる陽極１３は、例えばＩＴＯのような透明電極
材料で構成されており、スパッタリング法によって形成
されている。また、この陽極１３は、ＩＴＯの他にも、
効率良く正孔を注入するために電極材料の真空準位から
の仕事関数が大きいもの、例えばクロム（Ｃｒ）、金
（Ａｕ）、酸化スズ（ＳｎＯ₂）とアンチモン（Ｓｂ）
との合金、酸化亜鉛（ＺｎＯ）とアルミニウム（Ａｌ）
との合金、さらにはこれらの金属や合金の酸化物等を、
単独または混在させた状態で用いられる。さらに、この
表示装置は、上面発光型であるため、より効果的に基板
１２と反対側から発光光を取り出すためには、陽極１３
に光反射性を有する材料を用いることが好ましい。

【００２４】尚、この表示素子を用いて構成される表示
装置の駆動方式がアクティブマトリックス方式である場
合、陽極１３は、ＴＦＴが設けられている画素毎にパタ
ーニングされていることとする。そして、陽極１３の上
層には、ここでの図示を省略した絶縁膜が設けられ、こ
の絶縁膜の開口部から、各画素の陽極１３表面を露出さ
せていることとする。

【００２５】また、有機層１４は、陽極１３側から順
に、正孔注入層１４ａ、正孔輸送層１４ｂおよび電子輸
送性の発光層１４ｃを積層してなる。これらの各層は、
例えば真空蒸着法、スピンコート法、さらには他の方法
によって形成される。各層を構成する材料に限定条件は
なく、例えば正孔輸送層１４ｂであるならば、ベンジジ
ン誘導体、スチリルアミン誘導体、トリフェニルメタン
誘導体、ヒドラゾン誘導体などの正孔輸送材料を用いる
ことができる。さらに、発光層１４ｃの発光スペクトル
の制御を目的として、発光層１４ｃの形成において微量
分子の共蒸着を行っても良く、例えば、ベリレン誘導
体、クマリン誘導体、ピラン系色素等の有機物質を微量
含む有機薄膜を発光層１４ｃとしても良い。

【００２６】尚、有機層１４は、このような層構造に限
定されることはなく、少なくとも発光層１４ｃを有する
構成であれば、必要に応じた積層構造を選択することが
できる。例えば、発光層１４ｃは、正孔輸送性の発光層
１４ｃであっても良く、また発光層１４ｃ上にさらに電
子輸送層を設けた構成であっても良い。また、以上の各
有機層、例えば正孔注入層１４ａ、正孔輸送層１４ｂお
よび電子輸送性の発光層１４ｃは、それぞれが複数層か
らなる積層構造であっても良い。

【００２７】次に、陰極１５は、有機層１４側から順に
第１層１５ａ、第２層１５ｂ、および第３層１５ｃを積
層させた３層構造で構成されている。

【００２８】第１層１５ａは、仕事関数が小さく、かつ
光透過性の良好な材料を用いて構成される。このような
材料として、例えばリチウム（Ｌｉ）の酸化物であるＬ
ｉ₂Ｏや、セシウム（Ｃｓ）の酸化物であるＣｓ₂Ｏ、さ
らにはこれらの酸化物の混合物を用いることができる。
また、第１層１５ａはこのような材料に限定されること
はなく、例えば、カルシウム（Ｃａ）、バリウム（Ｂ
ａ）等のアルカリ土類金属、リチウム（Ｌｉ），セシウ
ム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、さらにはインジウム（Ｉ
ｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、銀（Ａｇ）等の仕事関数
の小さい金属、さらにはこれらの金属の酸化物等を、単
体でまたはこれらの金属および酸化物の混合物や合金と
して安定性を高めて使用しても良い。

【００２９】また、第２層１５ｂは、ランタノイド元素
を含有する材料層であることとする。この第２層１５ｂ
に含有されるランタノイド元素としては、ランタン（Ｌ
ａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ネ
オジウム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユーロピウム
（Ｅｕ）、カドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔ
ｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、
エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウ
ム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）等のうちから少な
くとも１つが選択される。これらのランタノイド元素
は、安定した原材料の形態が存在するため、容易に用い
ることができる。

【００３０】これらのランタノイド元素は、例えば酸化
物とて用いられている。このような酸化物としては、Ｌ
ａ₂Ｏ₃、ＣｅＯ_2、Ｐｒ₂Ｏ₃、Ｐｒ₆Ｏ₁₁、Ｎｄ₂Ｏ₃、Ｓ
ｍ₂Ｏ₃、Ｅｕ₂Ｏ₃、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｔｂ₂Ｏ₃、Ｄｙ₂Ｏ₃、Ｈ
ｏ₂Ｏ₃、Ｅｒ₂Ｏ₃、Ｔｍ₂Ｏ ₃、Ｙｂ₂Ｏ₃、Ｌｕ₂Ｏ₃のう
ちの少なくとも１種類が選択される。

【００３１】またこの他にも、第２層１５ｂに含有され
るランタノイド元素は、他の組成のランタノイド元素酸
化物、ランタノイド金属の状態で含有されていても良
い。

【００３２】そして、第２層１５ｂは、これらのランタ
ノイド元素の酸化物や、ランタノイド金属で構成されて
いても良いし、これらと共に他の金属材料や酸化物を用
いて構成されていても良い。

【００３３】さらに、第２層１５ｂには、有機物が含有
されていても良い。第２層１５ｂに含有される有機物
は、薄膜形成性が良好であれば良く、好ましくは正孔輸
送性や電子輸送性を有する材料が用いられることとす
る。このような有機物の具体例としては、アルミキノリ
ン錯体（Ａｌｑ３）、スチリルアミン誘導体、フタロシ
アニン誘導体等を用いることができるが、これに限定さ
れることはない。尚、この第２層１５ｂが陰極１５を構
成するものであることを考慮すると、有機物として電子
輸送性を有する材料がさらに好ましく用いられるが、こ
れに限定されることはない。

【００３４】そして、第３層１５ｃは、光透過性を有し
かつ導電性が良好な材料で構成されることとする。そし
て特に、この表示装置が有機層１４での発光光を共振さ
せて取り出すキャビティ構造で構成される場合には、例
えばＭｇ−Ａｇのような半透過性反射材料を用いて第３
層１５ｃを構成する。これにより、この第３層１５ｃの
界面と、光反射性を有する陽極１３の界面で発光光を反
射させてキャビティ効果を得る。ただし、第２層１５ｂ
が有機物を含まない層である場合、この第３層１５ｃ
は、第２層１５ｂに有機物を含有させた層であっても良
く、さらにはこの層上にＭｇ−Ａｇのような半透過性反
射材料層を積層させた構成であっても良い。第３層１５
ｃが、第２層１５ｂに有機物を含有させた層からなる場
合には、ランタノイド元素の含有量を制御することで第
３層１５ｃに反射性を持たせてキャビティ効果を得る。
さらに、第３層１５ｃが上述した積層構造からなる場合
には、下層の層の膜厚によってキャビティ長を制御する
ことができる。

【００３５】尚、以上の第１層１５ａ、第２層１５ｂ、
および第３層１５ｃは、真空蒸着法、スパッタリング
法、さらにはプラズマＣＶＤ法などの手法によって形成
される。また、この表示素子を用いて構成される表示装
置の駆動方式がアクティブマトリックス方式である場
合、陰極１５は、ここでの図示を省略した上述の絶縁膜
と有機層１４とによって、陽極１３と絶縁された状態で
基板１２上にベタ膜状で形成され、各画素に共通電極と
して用いられる。

【００３６】このように構成された表示素子では、陰極
１５の第２層１５ｂがランタノイド元素を含有するラン
タノイド層となっている。このようなランタノイド元素
を含有する陰極１５を備えた表示装置は、次の実施例で
グラフを用いて具体的に説明するように、ランタノイド
元素を含有しない従来の表示素子との比較において、初
期劣化による輝度の低下を小さく抑えることが可能にな
る。したがって、表示素子の寿命特性、さらにはこの表
示素子を用いて構成された表示装置の寿命特性の向上を
図ることが可能になる。

【００３７】特に、上述したようにランタノイド元素を
その酸化物として用いた場合、上記した各ランタノイド
元素の酸化物は光透過率が大きいため、陰極１５の光透
過性を確保することができる。したがって、陰極１５側
からの光の取り出し効率を良好に維持することが可能に
なる。

【００３８】特に、ランタノイド元素が含有されている
層（ここでは第２層１５ｂ）に、有機物が含有させるこ
とで、この層の光透過率をさらに向上させることが可能
になる。

【００３９】しかも、ランタノイド元素の酸化物を原料
とした成膜は、基板温度を制御することなく常温での真
空蒸着やスパッタ成膜が可能であるため、有機層１４に
影響を与えることなく有機層１４の上部に形成すること
ができる。

【００４０】以上のことから、図１を用いて説明した構
成の表示素子１１は、ＴＦＴが形成された基板を用いた
上面発光型の表示装置、すなわちＴＡＣ構造の表示装置
用の表示素子として極めて有効に用いることができ、そ
の光取り出し効率を確保しつつも寿命特性の向上を図る
ことが可能になるのである。

【００４１】さらに、ランタノイド元素の酸化物は、他
の元素の酸化物と比較してシート抵抗が低く、光透過性
が高いため、このランタノイド元素の酸化物を第２層１
５ｂとして設けた場合、第２層１５ｂの膜厚のばらつき
に対する表示素子１１の輝度のばらつきが小さく抑えら
れる。

【００４２】尚、以上説明した構成の表示素子は、本発
明のあくまでも一例であり、本発明の表示素子はこのよ
うな構成に限定されることはない。

【００４３】すなわち、以上の実施形態においては、Ｔ
ＦＴ基板を用いたアクティブマトリックス方式の表示装
置に用いる表示素子に限定されることはなく、パッシブ
方式の表示装置に用いる表示素子としても適用可能であ
り、同様の効果を得ることができる。

【００４４】また、以上の実施形態においては、基板１
と反対側に設けた陰極１５側から発光光を取り出すＴＡ
Ｃ構造である場合を説明した。しかし本発明は、基板１
２を透明材料で構成することで、発光光を基板１２側か
ら取り出す「透過型」の表示素子にも適用される。この
場合、図１を用いて説明した積層構造を、基板１２側か
ら逆に積み上げた構成にする。さらにこの場合、上部電
極となる陽極を透明材料で構成することで、基板１２と
反対側から発光光を取り出すことも可能になる。

【００４５】さらに、以上の実施形態においては、陰極
１５にのみランタノイド元素を含有させた構成を説明し
た。しかし、ランタノイド元素は、陰極１５と共に陽極
１３に、または陽極１３のみに含有させても良い。この
場合、陽極１３にランタノイド元素を含有する層を設け
たり、単層構造の陽極１３にランタノイド元素を含有さ
せても良い。ランタノイド元素は、酸化物として含有さ
せても良い。特に、陽極１３に光透過性が求められる場
合には、光透過性に優れたランタノイド元素の酸化物を
用いることが好ましい。また、ランタノイド元素の酸化
物は、有機層１４との間の仕事関数の関係から、陽極１
３として有機層１４と接する状態で設けることも可能で
ある。さらに、陽極１３には、陰極１５と同様にして、
ランタノイド元素と共に有機物を添加しても良い。この
有機物は、陰極１５で説明したと同様の材料を用いるこ
とができるが、特に陽極１３に添加する材料であること
を考慮すると、有機物として正孔輸送性を有する材料が
さらに好ましく用いられるが、これに限定されることは
ない。

【００４６】

【実施例】次に、本発明の具体的な実施例１〜５、及び
これらの実施例に対する比較例の表示素子の製造手順を
説明し、その後これらの評価結果を説明する。

【００４７】（実施例１〜９）各実施例１〜９において
は、上述した実施の形態において、図１を用いて説明し
た構成の表示素子１１を形成した。ただし、各実施例に
おいては、陰極１５の第２層１５ｂとして、それぞれの
材料を用いた。以下に先ず、実施例１〜９の表示素子１
１の製造手順を説明する。

【００４８】３０ｍｍ×３０ｍｍのガラス板からなる基
板１２上に、陽極１３としてＩＴＯ（膜厚約１００ｎ
ｍ）を形成し、さらにＳｉＯ₂蒸着により２ｍｍ×２ｍ
ｍの発光領域以外を絶縁膜（図示省略）でマスクした有
機電界発光素子用のセルを作製した。

【００４９】次に、真空蒸着法により、正孔注入層１４
ａとして図２に示すｍ−ＭＴＤＡＴＡ(4,4',4''-tris(3
-methylphenylphenylamino)triphenylamine）を３０ｎ
ｍ（蒸着速度０．２〜０．４ｎｍ／ｓｅｃ.）形成し
た。次いで、正孔輸送層１４ｂとして図３に示すα−Ｎ
ＰＤ(α-naphtyl phenil diamine）を３０ｎｍ（蒸着速
度０．２〜０．４ｎｍ／ｓｅｃ.）形成した。さらに電
子輸送性の発光層１４ｃとして、図４に示すＡｌｑ3（8
-hydroxy quinorine alminum）を５０ｎｍ蒸着した。こ
の際、Ａｌｑ3に図５に示すクマリン６を相対膜厚比で
１％ドーピングして電子輸送性の発光層１４ｃとした。

【００５０】以上のようにして、正孔注入層１４ａ、正
孔輸送層１４ｂおよび電子輸送性の発光層１４ｃを順次
積層してなる有機層１４を形成した後、陰極１５の第１
層１５ａとして、Ｌｉ₂Ｏを真空蒸着法により約０．３
ｎｍ（蒸着速度〜０．０１ｎｍ／sec.）形成した。

【００５１】次に、陰極１５の第２層１５ｂを形成し
た。ここで、実施例１〜４においては、ランタノイド元
素の酸化物からなる第２層１５ｂを真空蒸着法により
１．２ｎｍの膜厚で蒸着した。各実施例１〜５における
真空蒸着の際に用いたランタノイド元素の酸化物は、下
記表１に示す通りである。

【００５２】一方、実施例５〜９においては、ランタノ
イド元素の酸化物と有機物とからなる第２層１５ｂを、
真空蒸着法により１２ｎｍの膜厚で形成した。各実施例
５〜９における真空蒸着の際に用いたランタノイド元素
の酸化物および有機物は、下記表１に示す通りであり、
第２層１５ｂ中におけるランタノイド元素の酸化物の含
有量は、相対膜厚比で２vol％とした。ただし、実施例
９においては、有機物およびランタノイド元素の酸化物
に加えて、Ｌｉ₂Ｏも相対膜厚比で０．５vol％の割合で
添加して第２層１５ｂを形成した。

【００５３】

【表１】

【００５４】次いで、第２層１５ｂ上に、陰極１５の第
３層１５ｃとしてＭｇ−Ａｇを真空蒸着法により１０ｎ
ｍ形成した。

【００５５】以上の後、陰極１５上に、陰極封止層とし
てＡｌＳｉＣｕ（Ｓｉ：１重量パーセント、Ｃｕ：０．
５重量パーセント）を１２０ｎｍ蒸着した。

【００５６】（比較例）この比較例においては、図１を
用いて説明した構成の表示素子において、第２層（ラン
タノイド層）１５ｂを省略し、陰極１５が第１層（Ｌｉ
₂Ｏ層）１５ａと第３層（Ｍａ−Ａｇ層）１５ｃとの２
層構造である表示素子を形成した。

【００５７】（評価結果）図６には、各表示素子の輝度
の経時変化（０〜１０時間）を、それぞれの表示素子に
おける初期の輝度を１とした相対輝度として示した。輝
度の測定は、同一電流のもと（７．５ｍＡ／ｃｍ²）
で、陰極１５側から取り出される発光光について行っ
た。尚、図６においては、実施例１〜４における相対輝
度の経時変化（劣化曲線）がほとんど重なるため、実施
例１〜実施例４を代表して実施例１の劣化曲線を示し、
実施例５〜９における相対輝度の経時変化（劣化曲線）
がほとんど重なるため、実施例５〜実施例９を代表して
実施例５の劣化曲線を示した。

【００５８】図６から明らかなように、ランタノイド元
素を含有する電極（陰極１５）を設けた実施例１〜５の
表示素子は、電極にランタノイド元素を含有していない
比較例の表示素子と比較して、初期劣化に伴う輝度の低
下が小さく抑えられることが確認された。１０時間後の
比較では、比較例においては相対輝度が０．９３５にま
で低下していたのに対して、実施例１〜４においては相
対輝度の低下が０．９５０程度に抑えられており、比較
例よりも約１．５％劣化が改善された。さらに、実施例
５〜９においては相対輝度の低下が０．９７５程度に抑
えられており、比較例よりも約４．０％劣化が改善され
た。

【００５９】また、前記表１には、実施例１〜９および
比較例の表示素子における発光光のＣＩＥ色度座標上で
の座標（色度座標）と、各電流密度における初期の輝度
を示した。

【００６０】表１に示すように、各実施例１〜９の表示
素子のＣＩＥ色度座標上での座標は比較例の色度と同一
であり、また実施例５の表示素子のＣＩＥ色度座標上で
の座標は比較例の色度とほぼ同程度であり、良好な緑色
発光を呈した。また、電流密度７．５ｍＡ／ｃｍ²での
初期輝度も、比較例の初期輝度を上回っていた。

【００６１】図７には、初期劣化が特に小さく抑えられ
た実施例５〜９を代表して、実施例５の表示素子におけ
る第２層１５ｂ（ランタノイド層）の透過率特性を示す
スペクトルを示す。この図７より、有機物中にＳｍ₂Ｏ₃
を分散させた第２層１５ｂは、光透過率も広い波長範囲
において良好であることが確認された。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように本発明のランタノイ
ド元素を含有する電極を備設けた表示素子によれば、初
期劣化にともなう輝度の低下を抑えることが可能にな
り、寿命特性の向上を図ることが可能になる。このた
め、この表示素子を用いて長期信頼性に優れた表示装置
を得ることが可能になる。また、特に、ランタノイド元
素を光透過率が大きい酸化物として用いた場合には、こ
れを光取り出し側の電極材料として用いることで光取り
出し効率を改善することが可能になる。したがって、例
えばＴＦＴ基板上にこの表示素子を設けることで、基板
と反対側から発光光を取り出すＴＡＣ構造の表示装置に
おいて、光取り出し効率の向上を図ることが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表示素子の一構成例を示す断面図であ
る。

【図２】実施例において正孔注入層に用いたｍ−ＭＴＤ
ＡＴＡの構造式である。

【図３】実施例において正孔輸送層に用いたα−ＮＰＤ
の構造式である。

【図４】実施例において電子輸送性発光層に用いたＡｌ
ｑ３の構造式である。

【図５】実施例において電子輸送性発光層に添加したク
マリン６の構造式である。

【図６】実施例および比較例における表示素子の相対輝
度の経時変化を示すグラフである。

【図７】実施例５の表示素子のランタノイド層の透過率
特性を示すスペクトルである。

【図８】従来の表示素子の一構成例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１１…表示素子、１３…陽極、１４…有機層、１４ｃ…
発光層、１５…陰極、１５ａ…第１層、１５ｂ…第２層
（ランタノイド層）

【手続補正書】

【提出日】平成１４年２月２８日（２００２．２．２
８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】またこのような構成の他にも、基板２側か
ら順に、陰極５、有機層４、陽極３を順次積層した構成
や、さらには上方に位置する電極（上部電極）を透明材
料で構成することで、基板２と反対側から光を取り出す
ようにした、いわゆる上面発光型の表示素子もある。そ
して特に、基板上に薄膜トランジスタ（thin film tran
sistor：以下ＴＦＴと記す）を設けて成るアクティブマ
トリックス型の表示装置においては、ＴＦＴが形成され
た基板上に上面発光型の表示素子を設けた、いわゆるＴ
ＡＣ（Top Emission Adoptive Current device）構造と
することが、発光部の開口率を向上させる上で有利にな
る。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４６】

【実施例】次に、本発明の具体的な実施例１〜９、及び
これらの実施例に対する比較例の表示素子の製造手順を
説明し、その後これらの評価結果を説明する。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５１】次に、陰極１５の第２層１５ｂを形成し
た。ここで、実施例１〜４においては、ランタノイド元
素の酸化物からなる第２層１５ｂを真空蒸着法により
１．２ｎｍの膜厚で蒸着した。各実施例１〜４における
真空蒸着の際に用いたランタノイド元素の酸化物は、下
記表１に示す通りである。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５２】一方、実施例５〜９においては、ランタノ
イド元素の酸化物と有機物とからなる第２層１５ｂを、
真空蒸着法により１２ｎｍの膜厚で形成した。各実施例
５〜９における真空蒸着の際に用いたランタノイド元素
の酸化物および有機物は、下記表１に示す通りであり、
第２層１５ｂ中におけるランタノイド元素の酸化物の含
有量は、相対膜厚比で２vol％とした。ただし、実施例
９においては、有機物およびランタノイド元素の酸化物
に加えて、Ｌｉ ₂ Ｏも添加して第２層１５ｂを形成し
た。この際、第２層１５ｂ中においては、ランタノイド
元素の酸化物の含有量を相対膜厚比で２vol％、Ｌｉ ₂ Ｏ
の含有量を相対膜厚比で０．２vol％のとした。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５３】

【表１】

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５６】（比較例）この比較例においては、図１を
用いて説明した構成の表示素子において、第２層（ラン
タノイド層）１５ｂを省略し、陰極１５が第１層（Ｌｉ
₂Ｏ層）１５ａと第３層（Ｍｇ−Ａｇ層）１５ｃとの２
層構造である表示素子を形成した。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５８】図６から明らかなように、ランタノイド元
素を含有する電極（陰極１５）を設けた実施例１〜９の
表示素子は、電極にランタノイド元素を含有していない
比較例の表示素子と比較して、初期劣化に伴う輝度の低
下が小さく抑えられることが確認された。１０時間後の
比較では、比較例においては相対輝度が０．９３５にま
で低下していたのに対して、実施例１〜４においては相
対輝度の低下が０．９５０程度に抑えられており、比較
例よりも約１．５％劣化が改善された。さらに、実施例
５〜９においては相対輝度の低下が０．９７５程度に抑
えられており、比較例よりも約４．０％劣化が改善され
た。

───────────────────────────────────────────────────── 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 33/28 Ｈ０５Ｂ 33/28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】陰極と陽極との間に、少なくとも有機発
光層を含む有機層を挟持してなる表示素子において、前記陰極および前記陽極のうちの少なくとも一方は、ラ
ンタノイド元素を含有することを特徴とする表示素子。
【請求項２】請求項１記載の表示素子において、前記陰極および前記陽極のうちの少なくとも一方は、ラ
ンタノイド元素と共に有機物を含有することを特徴とす
る表示素子。
【請求項３】請求項１記載の表示素子において、前記陰極および前記陽極のうちの少なくとも一方に含有
される前記ランタノイド元素は、ランタン（Ｌａ）、セ
リウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ネオジウム
（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユーロピウム（Ｅ
ｕ）、カドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジ
スプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウ
ム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙ
ｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）のうちの少なくとも１つ
であることを特徴とする表示素子。
【請求項４】請求項１記載の表示素子において、前記ランタノイド元素の少なくとも一部は、酸化物とし
て前記陰極および前記陽極のうちの少なくとも一方に含
有されていることを特徴とする表示素子。
【請求項５】請求項４記載の表示素子において、前記ランタノイド元素の酸化物は、Ｌａ₂Ｏ₃、ＣｅＯ
_2、Ｐｒ₂Ｏ₃、Ｐｒ₆Ｏ₁₁、Ｎｄ₂Ｏ₃、Ｓｍ₂Ｏ₃、Ｅｕ₂
Ｏ₃、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｔｂ₂Ｏ₃、Ｄｙ₂Ｏ₃、Ｈｏ₂Ｏ₃、Ｅｒ₂
Ｏ₃、Ｔｍ₂Ｏ₃、Ｙｂ₂Ｏ₃、Ｌｕ₂Ｏ₃のうちの少なくと
も１種類であることを特徴とする表示素子。
【請求項６】請求項１記載の表示素子において、前記陰極および前記陽極のうちの少なくとも一方は、ラ
ンタノイド元素を含有する層を含む複数層で構成されて
いることを特徴とする表示素子。
【請求項７】請求項６記載の表示素子において、前記ランタノイド元素を含有する層は、ランタノイド元
素と共に有機物を含有することを特徴とする表示素子。
【請求項８】請求項６記載の表示素子において、前記ランタノイド元素を含有する層は、ランタノイド元
素の酸化物を含有することを特徴とする表示素子。
【請求項９】請求項８記載の表示素子において、前記陰極および前記陽極のうちの少なくとも一方は、ラ
ンタノイド元素を含有する層と、他の金属酸化物を含有
する層との積層構造を備えていることを特徴とする表示
素子。
【請求項１０】請求項９記載の表示素子において、前記他の金属酸化物は、アルカリ金属およびアルカリ土
類金属の少なくとも一方の酸化物であることを特徴とす
る表示素子。
【請求項１１】請求項１０記載の表示素子において、前記他の金属酸化物は、Ｌｉ₂ＯおよびＣｓ₂Ｏの少なく
とも一方であることを特徴とする表示素子。
【請求項１２】請求項１０記載の表示素子において、前記有機層と前記ランタノイド元素を含有する層との間
に、前記他の金属酸化物を含有する層が設けられたこと
を特徴とする表示素子。