JP2005203337A - 有機エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法、および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡便な構成で、全ての色の有機発光層において高輝度、高発光効率、高寿命特性を示すことができ、しかも熱等に対する保存安定性にも優れた有機ＥＬ装置を提供する。
【解決手段】 本発明の有機ＥＬ装置は、陽極２３と陰極（５０，５２）との間に有機発光層６０を含んでなる積層体を有し、前記有機発光層６０が高分子発光材料からなるとともに、前記陰極（５０，５２）が、アルカリ金属のフッ化物又は酸化物、若しくはアルカリ土類金属のフッ化物又は酸化物、若しくは有機物との錯体又は化合物からなる第１層５２と、マグネシウムの合金からなる第２層５０とを、前記有機発光層６０側からのこの順で含むことを特徴とする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス装置とその製造方法、並びにこの有機エレクトロルミネッセンス装置を備えた電子機器に関する。

有機エレクトロルミネッセンス装置（以下、有機ＥＬ装置とも言う）として、例えば特許文献１には、陰極と陽極の間に有機発光層が設けられ、該有機発光層が高分子発光材料により形成された構成が開示されている。
特開２００１−３３２３８８号公報

特許文献１に開示された有機ＥＬ装置では、有機発光層が高分子発光材料により形成され、陰極としてカルシウムなど仕事関数が３．０ｅＶ（エレクトロンボルト）以下の材料を含むものを用いている。一方、低分子発光材料を用いた有機ＥＬ装置において、一般的に有機発光層は最低空分子軌道（Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ：ＬＵＭＯ）レベルが３．０ｅＶから３．５ｅＶの電子輸送性の有機材料で構成され、陰極としてはマグネシウムなど仕事関数が３．５ｅＶ程度の材料が用いられる。例えば、有機発光層はトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ₃と示す）に各色に対応したドーパントをそれぞれ添加して構成され、Ａｌｑ₃のＬＵＭＯレベルは３．１ｅＶである。一方、高分子発光材料を用いた有機ＥＬ装置に用いられる高分子発光材料のＬＵＭＯレベルは、同様の発光色の低分子発光材料に比して１．０ｅＶ程度低い。したがって、高分子発光材料では、低分子発光材料の場合と比して、陰極として仕事関数が比較的低く、すなわち、反応性が高い材料を用いる必要がある。

また、フルカラー有機ＥＬ装置に用いられる高分子発光材料のＬＵＭＯレベルは、発光色毎異なる。Ｂ（青色）発光を示す発光材料において、最高被占分子軌道（Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ：ＨＯＭＯ）が同じであるなら色純度を高めるためＬＵＭＯレベルを低くする必要がある。したがって、Ｂ（青色）発光を示す高分子発光材料では、ＬＵＭＯレベルが２．０ｅＶ程度の材料は色純度がよく好ましい。このような結果として、Ｂ（青色）発光を示す発光材料のＬＵＭＯレベルは、Ｇ（緑色）発光を示す発光材料やＲ（赤色）発光を示す発光材料のＬＵＭＯレベルと比して低く構成される。ここで、カルシウムは電子注入を促進する役割を担っているが、高分子発光材料を用いたフルカラー有機ＥＬ装置にカルシウムなど仕事関数が３．０ｅＶ（エレクトロンボルト）以下の材料を含む陰極構成を適用した場合には、各色の発光を示す有機発光層のＬＵＭＯレベルが大きく異なるため、各色の発光を示す有機発光層に対して良好な特性が得られない課題があった。例えばＲ（赤色）発光を示す有機発光層とＧ（緑色）発光を示す有機発光層はＬＵＭＯレベルが３．３ｅＶ程度であり相対的に高効率、高寿命特性を示すが、Ｂ（青色）発光を示す有機発光層ははＬＵＭＯレベルが２．０ｅＶ程度であり効率及び寿命特性が相対的に低いものとなる。すなわち、カルシウムなど仕事関数が３．０ｅＶ以下の材料を用いて共通陰極を構成し、電子注入の促進を図ろうとすると、各発光色を示す有機発光層と陰極との仕事関数差に大きな違いが生じる。したがって、特にＢ（青色）発光を示す有機発光層において電子と正孔の注入バランスが崩れ、全ての色の有機発光層に対して高効率化及び高寿命化を実現することは困難であった。さらに、カルシウムなどのように仕事関数が低い材料を陰極として用いると、酸素、水分や有機発光層などと反応しやすくなり高寿命化を実現することは困難であった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、簡便な構成で、全ての色の有機発光層において高輝度、高発光効率、高寿命特性を示すことができ、しかも熱等に対する保存安定性にも優れた有機ＥＬ装置を提供することを目的とし、さらにこの有機ＥＬ装置を備えた電子機器を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、陽極と陰極との間に有機発光層を含んでなる積層体を有する複数の有機発光素子とを備える有機エレクトロルミネッセンス装置であって、前記有機発光層が高分子発光材料からなり、前記複数の有機発光素子は、該複数の有機発光素子を構成する有機発光材料のうち、最もＬＵＭＯレベルが高い第１のＬＵＭＯレベルを有する第１の有機発光材料を備えた第１の有機発光素子と、該複数の有機発光素子を構成する有機発光材料のうち、最もＬＵＭＯレベルが低い第２のＬＵＭＯレベルを有する第２の有機発光材料を備えた第２の有機発光素子とを含み、前記陰極は、前記第１の有機発光素子と前記第２の有機発光素子とに共通で形成されており、アルカリ金属のフッ化物又は酸化物、若しくはアルカリ土類金属のフッ化物又は酸化物、若しくは有機物との錯体又は化合物からなる第１層と、その仕事関数と前記第１のＬＵＭＯレベルとの差が０．７ｅＶ以内である原子を含む第２層とを、前記有機発光層側からのこの順で含むことを特徴とする。

また、本発明の好ましい態様によれば、上記の発明において、前記第１のＬＵＭＯレベルは３．０ｅＶから３．５ｅＶの範囲にあり、前記第２のＬＵＭＯレベルは２．０ｅＶから２．５ｅＶの範囲にあり、前記第２層が、仕事関数が３．０ｅＶから４．０ｅＶである原子を含むことを特徴とする。

また、本発明の好ましい態様によれば、上記の発明において、前記第１層はフッ化リチウムであり、前記第２層を構成する少なくとも一つの原子の仕事関数と前記第２のＬＵＭＯレベルとの差が２．０ｅＶ以内であることを特徴とする。

かかる構成にすることにより、複数の有機発光層のうちＬＵＭＯレベルが最も高い有機発光層に第２層から電子を注入する際の障壁を緩和させることができる。したがって、高分子発光材料を用いたフルカラー有機ＥＬ装置に適用した場合に、各色の発光を示す有機発光層のＬＵＭＯレベルが大きく異なっていても、各色の発光を示す有機発光層において高輝度、高発光効率、高寿命特性を示すことができる。

さらに、かかる構成とすることにより、高分子発光材料を用いた有機ＥＬ装置において第２層としてカルシウムなどと比して反応性が低いマグネシウムなどの材料を用いることができる。したがって、水分、酸素、有機発光層などとの反応による有機ＥＬ装置の劣化を低減することができ、高輝度、高発光効率、高寿命特性を示すことができ、しかも熱等に対する保存安定性にも優れた有機ＥＬ装置を実現することができる。

このように、有機ＥＬ装置において陰極を第１層と第２層の積層構造として構成し、しかも第２層を仕事関数が３．０ｅＶから４．０ｅＶの原子を含む合金、好ましくは仕事関数が３．５ｅＶ（エレクトロンボルト）から４．０ｅＶの原子を含む合金にて構成することで、有機発光層の色に拘らず、高輝度、高発光効率、高寿命特性を示す有機ＥＬ装置を提供することができるようになる。また、有機発光層の色毎に材料を異ならせる必要もなく、各色に対して共通の陰極構造にて、上記のような良好な輝度、効率、寿命特性を得ることができ、非常に簡便な構成で、製造コスト削減にも寄与可能となる。つまり、有機発光層が画素単位毎に異なる色の有機発光層を含む構成である場合に、陰極を各色の有機発光層に共通の構成にて形成した場合にも、高輝度、高発光効率、高寿命特性を示す有機ＥＬ装置を提供できるようになる。仕事関数が３．０ｅＶから４．０ｅＶの原子としては、マグネシウム（仕事関数３．６６ｅＶ）、スカンジウム（仕事関数３．５ｅＶ）、イットリウム（仕事関数３．１ｅＶ）、ランタン（仕事関数３．５ｅＶ）、ひ素（仕事関数３．７５ｅＶ）などを挙げることができ、マグネシウムが最も好ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、上記の発明において、前記陰極を構成する第２層は、マグネシウムと銀の合金、マグネシウムとアルミニウムの合金、マグネシウムとクロムの合金の中から選択される１又は２以上の合金からなるものとすることができる。これらの合金は、特に熱安定性に優れるため、当該有機ＥＬ装置の保存安定性を一層高めることが可能となる。

また、本発明の有機ＥＬ装置において、前記陰極を構成する第２層が、前記積層体の最外層を構成しているものとすることができる。この場合、陰極の最外層が第２層にて構成されるため、当該第２層の厚さ次第で、特に第２層を薄膜に形成すればトップエミッション型の有機ＥＬ装置を提供することができ、厚膜に形成すればボトムエミッション型の有機ＥＬ装置を提供することができるようになる。なお、本明細書では、陰極の有機発光層側を内側と言い、これとは反対側を外側と言うものとしている。さらに、第２層が積層体の最外層を構成した場合であっても、第２層を反応性が低い材料にて構成することができるため、水分、酸素、有機発光層などと陰極との反応を低減することでき、高分子発光材料を用いた有機ＥＬ装置の安定性や信頼性を一層向上させることができる。

或いは、前記第２層の外層側に透明電極を具備させても良い。陰極の第２層を薄膜にしてトップエミッション型の有機ＥＬ装置を構成する場合、該陰極の抵抗が大きくなり発光効率の低下を生じる惧れがあるが、その外側にＩＴＯ等の透明電極を具備させることで、透光性を備えたまま、該陰極の低抵抗化を実現することができるようになる。さらに、第２層としてカルシウムなどと比して反応性が低いマグネシウムなどの材料を用いることができるため、第２層の外層側に透明電極が具備されてなる場合であっても、ＩＴＯ等の透明電極と陰極との反応を低減させることができ、高分子発光材料を用いた有機ＥＬ装置の安定性や信頼性を一層向上させることができる。

その他にも、前記第２層の外層側に、ＳｉＯ_xＮ_y（ｘ，ｙは整数）にて表される保護膜を具備させても良い。この場合、陰極に対する保護効果があり、保存安定性が一層向上することとなる。また、第２層としてカルシウムなどと比して反応性が低いマグネシウムなどの材料を用いることができるため、第２層の外層側に透明電極が具備されてなる場合であっても、ＳｉＯ_xＮ_y（ｘ，ｙは整数）にて表される保護膜と陰極との反応を低減させることができ、高分子発光材料を用いた有機ＥＬ装置の安定性や信頼性を一層向上させることができる。

また、前記第２層が、その外層側に向けてマグネシウムの組成比が減少する勾配を有しているものとすることができる。このようにマグネシウムの組成比が陰極の外側に向けて減少する構成を採用することで、陰極の抵抗をその厚さ方向に異ならしめることが可能となる。なお、第２層において、マグネシウムとその他の金属との重量比は例えば１０：１〜１：１０程度とすることができ、マグネシウムが多すぎると保存安定性に劣り、マグネシウムが少なすぎると陰極の機能が低下する惧れがある。

また、本発明の電子機器は、上述の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えたことを特徴とする。これにより、長寿命で且つ明るい表示が可能な電子機器を提供することができる。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、陽極と陰極との間に有機発光層を含んでなる積層体を有する有機発光素子とを備える有機エレクトロルミネッセンス装置であって、前記有機発光層が高分子発光材料からなり、前記有機発光素子は、ＬＵＭＯレベルが２．０ｅＶから２．５ｅＶの範囲にある有機発光層を有し、前記陰極は、フッ化リチウムからなる第１層と、マグネシウムと銀の合金、マグネシウムとアルミニウムの合金、マグネシウムとクロムの合金の中から選択される１又は２以上の合金からなる第２層とを、前記有機発光層側からのこの順で含むことを特徴とする。

従来、ＬＵＭＯレベルが２．０ｅＶから２．５ｅＶの範囲にある有機発光層に対して陰極としてカルシウムなどの比較的反応性が高い材料を用いる必要があった。本発明では、かかる構成とすることにより、高分子発光材料を用いた有機ＥＬ装置において、第２層としてカルシウムなどと比して反応性が低いマグネシウムなどの材料を用いることができる。したがって、水分、酸素、有機発光層などとの反応による有機ＥＬ装置の劣化を低減することができ、高輝度、高発光効率、高寿命特性を示すことができ、しかも熱等に対する保存安定性にも優れた有機ＥＬ装置を実現することができる。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、基板上に陽極を形成する工程と、前記陽極上に有機発光層を含む機能層を液相法により形成する工程と、前記機能層上にアルカリ金属のフッ化物又は酸化物、若しくはアルカリ土類金属のフッ化物又は酸化物、若しくは有機物との錯体又は化合物からなる陰極第１層を形成する工程と、陰極第１層上にマグネシウムと銀の合金、マグネシウムとアルミニウムの合金、マグネシウムとクロムの合金の中から選択される１又は２以上の合金から陰極第２層を形成する工程とを有する。

マグネシウム単体にて構成する場合に比してマグネシウム合金を用いた場合には、第１層に用いられる例えばフッ化リチウムとの反応を低減することができ、液相法により形成された有機発光層内に第１層を構成する原子が拡散するのを低減させることができる。
また、本発明の好ましい態様によれば、電子機器に上記のいずれか１つに記載の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えたことを特徴とする。この発明によれば、高輝度、高発光効率、高寿命特性を示すことができ、しかも熱等に対する保存安定性にも優れた電子機器を提供することができる。

＜有機エレクトロルミネッセンス装置＞
以下、図面を参照しながら、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置（有機ＥＬ装置）の一実施の形態について説明する。

図１は本実施形態の有機ＥＬ装置の配線構造を模式的に示す図である。
有機ＥＬ装置１は、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、以下ではＴＦＴと略記する）を用いたアクティブマトリクス型の表示装置である。
この有機ＥＬ装置１は、図１に示すように、複数の走査線１０１…と、各走査線１０１に対して直角に交差する方向に延びる複数の信号線１０２…と、各信号線１０２に並列に延びる複数の電源線１０３…とがそれぞれ配線された構成を有するとともに、走査線１０１…と信号線１０２…の各交点付近に、画素領域Ｘ…が設けられている。

信号線１０２には、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン及びアナログスイッチを備えるデータ線駆動回路１００が接続されている。また、走査線１０１には、シフトレジスタ及びレベルシフタを備える走査線駆動回路８０が接続されている。

さらに、画素領域Ｘ各々には、走査線１０１を介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング用ＴＦＴ１１２と、このスイッチング用ＴＦＴ１１２を介して信号線１０２から供給される画素信号を保持する保持容量１１３と、該保持容量１１３によって保持された画素信号をゲート電極に供給するための駆動用ＴＦＴ１２３と、この駆動用ＴＦＴ１２３を介して電源線１０３に電気的に接続したときに該電源線１０３から駆動電流が流れ込む画素電極（陽極）２３と、陰極第１層と陰極第２層５０とからなる陰極と、この画素電極２３と陰極との間に挟持された機能層１１０とが設けられている。画素電極２３と陰極と機能層１１０により、積層体たる有機発光素子（有機ＥＬ素子）が構成されている。

この有機ＥＬ装置１によれば、走査線１０１が駆動されてスイッチング用ＴＦＴ１１２がオン状態になると、そのときの信号線１０２の電位が保持容量１１３に保持され、該保持容量１１３の状態に応じて、駆動用ＴＦＴ１２３のオン・オフ状態が決まる。そして、駆動用ＴＦＴ１２３のチャネルを介して、電源線１０３から画素電極２３に電流が流れ、さらに機能層１１０を介して陰極第２層５０に電流が流れる。機能層１１０は、これを流れる電流量に応じて発光する。

次に、本例の有機ＥＬ装置１の具体的な構成を図２〜図５を参照して説明する。
まず、図２に基づいて、本実施形態の有機ＥＬの平面構造について説明する。本例の有機ＥＬ装置１は、電気絶縁性を備えた基板２０と、スイッチング用ＴＦＴ（図示せず）に接続された画素電極が基板２０上にマトリックス状に配置されてなる画素電極域（図示せず）と、画素電極域の周囲に配置されるとともに各画素電極に接続される電源線（図示せず）と、少なくとも画素電極域上に位置する平面視ほぼ矩形の画素部３（図２中一点鎖線枠内）とを具備して構成されている。なお、本発明においては、基板２０と後述するようにこれの上に形成されるスイッチング用ＴＦＴや各種回路、及び層間絶縁膜などを含めて、基体と称している。

画素部３は、中央部分の実表示領域４（図２中二点鎖線枠内）と、実表示領域４の周囲に配置されたダミー領域５（一点鎖線および二点鎖線の間の領域）とに区画されている。実表示領域４には、それぞれ画素電極を有する表示領域Ｒ、Ｇ、ＢがＡ−Ｂ方向およびＣ−Ｄ方向にそれぞれ離間してマトリックス状に配置されている。また、実表示領域４の図２中両側には、走査線駆動回路８０、８０が配置されている。これら走査線駆動回路８０、８０は、ダミー領域５の下側に配置されている。

さらに、実表示領域４の図２中上側には、検査回路９０が配置されている。この検査回路９０は、有機ＥＬ装置１の動作状況を検査するための回路であって、例えば検査結果を外部に出力する検査情報出力手段（図示せず）を備え、製造途中や出荷時の表示装置の品質、欠陥を検査できるようになっている。なお、この検査回路９０も、ダミー領域５の下側に配置されている。

走査線駆動回路８０および検査回路９０は、その駆動電圧が、所定の電源部から駆動電圧導通部３１０（図３参照）および駆動電圧導通部３４０（図４参照）を介して、印加される。また、これら走査線駆動回路８０および検査回路９０への駆動制御信号および駆動電圧は、この有機ＥＬ装置１の作動制御を行う所定のメインドライバなどから駆動制御信号導通部３２０（図３参照）および駆動電圧導通部３５０（図４参照）を介して、送信および印加されるようになっている。なお、この場合の駆動制御信号とは、走査線駆動回路８０および検査回路９０が信号を出力する際の制御に関連するメインドライバなどからの指令信号である。

次に、図３〜図５に基づいて本有機ＥＬ装置の断面構造について説明する。図３，図４は、図２のＡ−Ｂ線に沿う断面図であり、図５はその要部を拡大して示す図である。本有機ＥＬ装置１は、図３及び図４に示すように、基板２０と封止基板３０とが封止樹脂４０を介して貼り合わされてなるものである。

基板２０としては、いわゆるボトムエミッション型の有機ＥＬ装置の場合、基板２０側から発光光を取り出す構成であるので、透明あるいは半透明のものが採用される。例えば、ガラス、石英、樹脂（プラスチック、プラスチックフィルム）等が挙げられ、特に、安価なソーダガラス基板が好適に用いられる。

また、いわゆるトップエミッション型の有機ＥＬ装置の場合には、この基板２０の対向側である封止基板３０側から発光光を取り出す構成であるので、基板２０には透明基板及び不透明基板のいずれを用いることもできる。不透明基板としては、例えば、アルミナ等のセラミック、ステンレススチール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の他に、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などが挙げられる。

封止基板３０には、例えば、電気絶縁性を有する板状部材を採用することができる。特にトップエミッション型の場合には、この封止基板３０として、ガラス，石英，樹脂等の透明基板が採用される。また、封止樹脂４０は、例えば、熱硬化樹脂あるいは紫外線硬化樹脂からなるものであり、特に熱硬化樹脂の一種であるエポキシ樹脂よりなることが好ましい。

また、基板２０上には、画素電極２３を駆動するための駆動用ＴＦＴ１２３などを含む回路部１１が形成されており、その上に発光素子が設けられている。この発光素子は、図５に示すように、画素電極２３と、有機発光層６０を主体とする機能層１１０（図１参照）と、陰極第１層（電子注入層）５２と陰極第２層５０とからなる陰極とが順に積層されてなるものである。

画素電極２３は有機発光層６０に対して正孔を供給する陽極として機能するものであり、この画素電極２３には、例えばボトムエミッション型の場合、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）や酸化インジウム・酸化亜鉛系アモルファス透明導電膜（Indium Zinc Oxide ：ＩＺＯ（登録商標））（出光興産社製）等の透明導電材料が用いられる。また、トップエミッション型の場合には、このような透明導電材料に限らず、例えばアルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）等の光反射性或いは不透明な導電材料を用いることもできる。

有機発光層６０には、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の高分子発光材料を用いている。具体的には、ポリフルオレン誘導体（ＰＦ）、ポリパラフェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ）、ポリフェニレン誘導体（ＰＰ）、ポリパラフェニレン誘導体（ＰＰＰ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリチオフェン誘導体、ポリジアルキルフルオレン（ＰＤＡＦ）、ポリフルオレンベンゾチアジアゾール（ＰＦＢＴ）、ポリアルキルチオフェン（ＰＡＴ）、ポリ（２，７−（９，９−ジ−ｎ−オクチルフルオレン）−（１，４−フェニレン−（（４−メチルフェニル）イミノ）−１，４−フェニレン−（（４−メチルフェニル）イミノ）−１，４−フェニレン））（ＰＦＭ）、ポリ（２，７−（９，９−ジ−ｎ−オクチルフルオレン）−（１，４−フェニレン−（（４−メトキシフェニル）イミノ）−１，４−フェニレン−（（４−メトキシフェニル）イミノ）−１，４−フェニレン））（ＰＦＭＯ）、ポリ（２，７−（９，９−ジ−ｎ−オクチルフルオレン）−３，６−ベンゾチアジアゾール）（Ｆ８ＢＴ）や、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）などのポリシラン系などが好適に用いられる。また、これらの高分子材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素、ルブレン、ペリレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン６、キナクリドン等の低分子材料をドープして用いることもできる。

青色の発光する高分子発光材料としては、例えば（化学式１）で示されるＰＦＭや（化学式２）で示されるＰＦＭＯが好適に用いられ、ＬＵＭＯレベルはそれぞれ２．１ｅＶ、２．０ｅＶである。また、緑色の発光する高分子発光材料としては、例えば（化学式３）で示されるＦ８ＢＴが好適に用いられ、ＬＵＭＯレベルは３．４ｅＶである。さらに、赤色の発光する高分子発光材料としては、例えば（化学式４）で示されるＰＡＴや（化学式５）で示されるポリ（２，５−ジアルコキシ−Ｐ−フェニレンビニレン（ＰＯ−ＰＰＶ）が好適に用いられ、ＬＵＭＯレベルはそれぞれ３．３ｅＶ、３．２ｅＶである。

なお、「高分子」とは、分子量が数百程度のいわゆる「低分子」よりも分子量の大きい重合体を意味し、上述の高分子材料には、一般に高分子と呼ばれる分子量１００００以上の重合体の他に、分子量が１００００以下のオリゴマーと呼ばれる低重合体が含まれる。本実施形態では、フルカラー表示を行なうべく、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）に対応した有機発光層６０が１画素内に並置されている。

また、本実施形態では、必要に応じて画素電極２３と有機発光層６０との間に正孔注入／輸送層７０（図５参照）を設けることができる。この正孔注入／輸送層を設けることにより、有機発光層６０内を移動する電子が効率よくブロッキングされ、有機発光層６０内での電子と正孔との再結合確率が高まる。この正孔注入／輸送層７０には、画素電極２３からの注入障壁が低く、正孔移動度の高い材料が好適に用いられる。このような材料としては、例えばポリチオフェン誘導体、ポリピロール誘導体など、またはそれらのドーピング体などが用いられる。具体的には、３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）の分散液、すなわち、分散媒としてのポリスチレンスルフォン酸に３，４−ポリエチレンジオキシチオフェンを分散させ、さらにこれを水に分散させた分散液などが用いられる。

陰極第２層５０は、図３〜図５に示すように、実表示領域４およびダミー領域５の総面積より広い面積を備え、それぞれを覆うように形成されている。この陰極第２層５０は、仕事関数が３．０ｅＶから４．０ｅＶの原子を含む合金にて構成され、本実施形態では、マグネシウム（Ｍｇ）と銀（Ａｇ）の合金を用いて構成されている。なお、その他にも、マグネシウム（Ｍｇ）とアルミニウム（Ａｌ）の合金、又はマグネシウム（Ｍｇ）とクロム（Ｃｒ）の合金を用いても良いが、クロム（Ｃｒ）との合金は蒸着が困難なため、安定性及び製造効率を考慮するとマグネシウム（Ｍｇ）と銀（Ａｇ）の合金が好適である。なお、陰極第２層５０の厚さは５０ｎｍ以上が好ましく、本実施形態では２００ｎｍ程度に構成されている。また、陰極第２層５０に用いる仕事関数が３．０ｅＶから４．０ｅＶの原子として、スカンジウム（仕事関数３．５ｅＶ）、イットリウム（仕事関数３．１ｅＶ）、ランタン（仕事関数３．５ｅＶ）、ひ素（仕事関数３．７５ｅＶ）などを用いてもよい。

次に、本実施形態では、陰極第２層５０から有機発光層６０への電子注入効率を高めるために、陰極第２層５０と有機発光層６０との間に、陰極第１層（電子注入層）５２が設けられている。陰極第１層（電子注入層）５２は、アルカリ金属のフッ化物にて、具体的にはフッ化リチウム（ＬｉＦ）を用いて構成されているが、その他にも、例えばアルカリ金属の酸化物、アルカリ金属の塩化物、若しくはアルカリ土類金属のフッ化物又は酸化物、若しくは有機物との錯体又は化合物を用いて構成することもできる。

これらの一例を挙げると、アルカリ金属のフッ化物としては、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）、フッ化カリウム（ＫＦ）等を、アルカリ金属の酸化物としては、酸化リチウム（Ｌｉ₂Ｏ）、酸化ナトリウム（Ｎａ₂Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ₂Ｏ）等を、アルカリ土類金属のフッ化物としては、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂）、フッ化カルシウム（ＣａＦ₂）等を、アルカリ土類金属の酸化物としては、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）等を、有機物との錯体又は化合物としては、金属元素からなる中心原子をＭ、有機材料からなるキレート配位子をＡ、有機材料からなる中性配位子をＢとして一般式ＭＡ_nＢ_m（ｎ：中心原子Ｍの価数、ｍ：自然数）で示される有機金属化合物を例示でき、このような錯体としては、キレート錯体やクラウンエーテル錯体等、種々の構造の錯体を用いることができる。これらの化合物等から構成される陰極第１層（電子注入層）５２の厚さは０．１ｎｍ〜１０ｎｍ程度が好ましく、本実施形態では２ｎｍ程度に構成されている。

なお、本実施形態では、上記陰極第１層（電子注入層）５２と陰極第２層５０との積層構造にて、画素電極（陽極）２３との間で有機発光層６０を挟持する陰極が構成されている。ここで、ボトムエミッション型の場合には陰極構成は特に問題とならないが、トップエミッション型の場合、陰極第１層（電子注入層）５２と陰極第２層５０とからなる陰極を薄膜化（例えば膜厚５ｎｍ程度）するのが好ましい。

次に、図５に基づいて、この発光素子を駆動するために回路部の構成について説明する。前記の発光素子の下方には、図５に示したように回路部１１が設けられている。この回路部１１は、基板２０上に形成されて基体を構成するものである。すなわち、基板２０の表面にはＳｉＯ₂を主体とする下地保護層２８１が下地として形成され、その上にはシリコン層２４１が形成されている。このシリコン層２４１の表面には、ＳｉＯ₂やＳｉＮを主体とするゲート絶縁層２８２が形成されている。また、前記シリコン層２４１のうち、ゲート絶縁層２８２を挟んでゲート電極２４２と重なる領域がチャネル領域２４１ａとされている。なお、このゲート電極２４２は、図示しない走査線１０１の一部である。一方、シリコン層２４１を覆い、ゲート電極２４２を形成したゲート絶縁層２８２の表面には、ＳｉＯ₂を主体とする第１層間絶縁層２８３が形成されている。

また、シリコン層２４１のうち、チャネル領域２４１ａのソース側には、低濃度ソース領域２４１ｂおよび高濃度ソース領域２４１Ｓが設けられる一方、チャネル領域２４１ａのドレイン側には低濃度ドレイン領域２４１ｃおよび高濃度ドレイン領域２４１Ｄが設けられて、いわゆるＬＤＤ（Light Doped Drain ）構造となっている。これらのうち、高濃度ソース領域２４１Ｓは、ゲート絶縁層２８２と第１層間絶縁層２８３とにわたって開孔するコンタクトホール２４３ａを介して、ソース電極２４３に接続されている。このソース電極２４３は、前述した電源線１０３（図１参照、図５においてはソース電極２４３の位置に紙面垂直方向に延在する）の一部として構成されている。一方、高濃度ドレイン領域２４１Ｄは、ゲート絶縁層２８２と第１層間絶縁層２８３とにわたって開孔するコンタクトホール２４４ａを介して、ソース電極２４３と同一層からなるドレイン電極２４４に接続されている。

ソース電極２４３およびドレイン電極２４４が形成された第１層間絶縁層２８３の上層は、例えばアクリル系の樹脂成分を主体とする第２層間絶縁層２８４によって覆われている。この第２層間絶縁層２８４には、アクリル系の絶縁膜以外の材料、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯ₂ などの珪素化合物を用いることもできる。このように第２層間絶縁膜２８２にガスバリア性の高い珪素化合物、特に珪素窒素化合物を用いると、基板本体２０を透湿性の高い樹脂基板とした場合でも、基板側から有機発光層６０へ酸素や水分等が浸入することを防止でき、発光素子の寿命を長くすることができる。そして、この第２層間絶縁層２８４の表面にはＩＴＯからなる画素電極２３が形成されるとともに、この画素電極２３は、該第２層間絶縁層２８４に設けられたコンタクトホール２３ａを介してドレイン電極２４４に接続されている。すなわち、画素電極２３は、ドレイン電極２４４を介して、シリコン層２４１の高濃度ドレイン領域２４１Ｄに接続されている。

なお、走査線駆動回路８０および検査回路９０に含まれるＴＦＴ（駆動回路用ＴＦＴ）、すなわち、例えばこれらの駆動回路のうち、シフトレジスタに含まれるインバータを構成するＮチャネル型又はＰチャネル型のＴＦＴは、画素電極２３と接続されていない点を除いて前記駆動用ＴＦＴ１２３と同様の構造とされている。

画素電極２３が形成された第２層間絶縁層２８４の表面には、画素電極２３と、前記した親液性制御層２５及び有機バンク層２２１とからなるバンク構造体が設けられている。親液性制御層２５は、例えばＳｉＯ₂ などの親液性材料を主体とするものであり、有機バンク層２２１は、例えばアクリルやポリイミドなどからなるものである。そして、画素電極２３の上には、親液性制御層２５に設けられた開口部２５ａ、および有機バンク２２１に囲まれてなる開口部２２１ａの内部に、正孔注入／輸送層７０と有機発光層６０とがこの順に積層されている。なお、本例における親液性制御層２５の「親液性」とは、少なくとも有機バンク層２２１を構成するアクリル、ポリイミドなどの材料と比べて親液性が高いことを意味するものとする。以上に説明した基板２０上の第２層間絶縁層２８４までの層が、回路部１１を構成するものとなっている。

以上のような構成の有機ＥＬ装置１は、陰極第２層５０と陰極第１層（電子注入層）５２とから構成される陰極と、陽極たる画素電極２３との間に、高分子発光材料からなる有機発光層６０が挟持されてなるとともに、陰極第２層５０がマグネシウムの合金から構成されている。このように、陰極を陰極第１層（電子注入層）５２と陰極第２層５０との積層構造として構成し、しかも陰極第２層５０をマグネシウムの合金にて構成することで、有機発光層６０の色に拘らず、つまり何れの色の有機発光層６０においても高輝度、高発光効率、高寿命特性を示すものとなる。より具体的には、かかる構成とすることにより、ＬＵＭＯレベルが２．０ｅＶ程度であるＰＦＭやＰＦＭＯからなる有機発光層６０への電子注入を良好にすると共に、ＬＵＭＯレベルが３．３ｅＶ程度であるＦ８ＢＴ、ＰＡＴやＰＯ−ＰＰＶからなる有機発光層６０へ電子を注入することができる。したがって、各色の発光を示す全ての有機発光層６０において電子と正孔の注入バランスがとれ、高輝度、高発光効率を示すことができる。

また陰極のうち陰極第２層５０をマグネシウム単体にて構成する場合に比して、本実施形態で用いたマグネシウム合金は酸化し難く、保存安定性にも優れたものとなる。また、有機発光層６０の色毎に材料を異ならせる必要もなく、各色に対して共通の陰極構成にて、上記のような良好な輝度、効率、寿命特性を得ることができ、非常に簡便な構成で、製造コスト削減にも寄与可能となる。つまり、有機発光層６０が画素単位毎に異なる色の有機発光層６０を含む構成である場合にも、陰極を各色の有機発光層６０に共通の構成にて形成した簡便な構成により、高輝度、高発光効率、高寿命特性を示すことができるものとされている。

また、複数の発光色にてそれぞれ発光する複数の有機発光層を有する有機ＥＬ装置において、複数の有機発光層のうちＬＵＭＯレベルが最も高い有機発光層を構成する材料のＬＵＭＯレベルと陰極第２層５０を構成する材料の仕事関数が略同じであり、有機発光層６０と陰極第２層５０との間に陰極第１層（電子注入層）５２は形成され、陰極第１層（電子注入層）５２がアルカリ金属のフッ化物、アルカリ金属の酸化物、若しくはアルカリ土類金属のフッ化物又は酸化物、若しくは有機物との錯体又は化合物にて構成することが好ましい。また、複数の有機発光層のうちＬＵＭＯレベルが最も低い有機発光層を構成する材料のＬＵＭＯレベルと陰極第２層５０を構成する材料の仕事関数の差が０．７ｅＶ以内であることが望ましい。かかる構成にすることにより、複数の有機発光層のうちＬＵＭＯレベルが最も高い有機発光層と最も低い有機発光層に対し陰極第２層５０から電子を注入する際の障壁を緩和することができる。特に、陰極第１層（電子注入層）５２の材料としてバンドギャップを有する半導体、絶縁体を用いることにより、上記の効果を助長することができる。陰極第２層５０を構成する材料の仕事関数が複数の有機発光層のうちＬＵＭＯレベルが最も低い有機発光層を構成する材料のＬＵＭＯレベルより０．７ｅＶ以上高い場合には、複数の有機発光層のうちＬＵＭＯレベルが最も高い有機発光層への電子注入を効率的に行なうことができない。また、陰極第２層５０を構成する材料の仕事関数が複数の有機発光層のうちＬＵＭＯレベルが最も低い有機発光層を構成する材料のＬＵＭＯレベルより０．７ｅＶ以上低い場合には、水分、酸素、有機発光層６０などと陰極第２層５０との反応により高分子発光材料を用いた有機ＥＬ装置の安定性や信頼性が劣化する。

より具体的には、ＬＵＭＯレベルが最も高い有機発光層のＬＵＭＯレベルが３．３ｅＶ程度であり、ＬＵＭＯレベルが最も低い有機発光層のＬＵＭＯレベルは２．０ｅＶ程度であるので、陰極第２層５０は仕事関数が３．６６ｅＶであるマグネシウムを用いれば、このような条件を満たす。ＬＵＭＯレベルが最も低い有機発光層のＬＵＭＯレベルと陰極第２層５０の仕事関数の差が２．０ｅＶ以内であれば、陰極第１層（電子注入層）５２としてフッ化リチウムを用いてその膜厚を最適化することにより電子を陰極第２層５０から有機発光層６０へ注入する際の障壁を緩和することができる。したがって、各色の発光を示す全ての有機発光層６０において電子と正孔との注入バランスがとれ、高輝度、高発光効率を示すことができる。

さらに、かかる構成とすることにより、高分子発光材料を用いた有機ＥＬ装置において陰極第２層５０としてカルシウムなどと比して反応性が低いマグネシウムなどの材料を用いることができる。したがって、水分、酸素、有機発光層６０などとの反応による有機ＥＬ装置の劣化を低減することができ、高輝度、高発光効率、高寿命特性を示すことができ、しかも熱等に対する保存安定性にも優れた有機ＥＬ装置を実現することができる。さらに、トップエミッション型の場合、陰極第１層（電子注入層）５２と陰極第２層５０とからなる陰極を薄膜化（例えば膜厚５ｎｍ程度）した場合であっても、陰極第２層５０を反応性が低い材料にて構成することができるため、水分、酸素、有機発光層６０などと陰極との反応を低減することでき、高分子発光材料を用いた有機ＥＬ装置の安定性や信頼性を一層向上させることができる。

なお、上記実施の形態では、積層体からなる発光素子の最上層に、陰極第２層５０を配設しているが、該陰極第２層５０の更に外層側に透明電極を具備させても良い。つまり、図６に示すように、陰極第２層５０を薄膜にしてトップエミッション型の有機ＥＬ装置を構成する場合、該陰極第２層５０の抵抗が大きくなり発光効率の低下を生じる惧れがあるが、その外側にＩＴＯ等の透明電極５３を具備させることで、透光性を備えたまま、該陰極側電極の抵抗値の低下を実現することができるようになる。

また、図７に示すように、陰極第２層５０の更に外層側にＳｉＯ_xＮ_y（ｘ，ｙは整数）にて表される絶縁膜５４を具備させても良い。この場合、陰極第２層５０に対する保護効果があり、保存安定性が一層向上することとなる。

さらに、陰極第２層５０としてカルシウムなどと比して反応性が低いマグネシウムなどの材料を用いることができるため、ＩＴＯ等の透明電極５３やＳｉＯ_xＮ_y（ｘ，ｙは整数）にて表される絶縁膜５４と陰極との反応を低減させることができ、高分子発光材料を用いた有機ＥＬ装置の安定性や信頼性を一層向上させることができる。

また、図８に示すように、陰極第２層５０を、その外層側に向けてマグネシウムの組成比が減少する勾配を有する構成としても良い。このようにマグネシウムの組成比が陰極の外側に向けて減少する構成を採用することで、陰極の抵抗をその厚さ方向に異ならしめることが可能となる。なお、陰極第２層５０において、マグネシウムとその他の金属との重量比は例えば１０：１〜１：１０程度とすることができ、マグネシウムが多すぎると保存安定性に劣り、マグネシウムが少なすぎると陰極の機能が低下する惧れがある。

＜有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法＞
次に、上記有機ＥＬ装置１の製造方法の一例を、図９〜図１３を参照して説明する。ここで、図９〜図１３に示す各断面図は、図２中のＡ−Ｂ線の断面図に対応している。
まず、図９（ａ）に示すように、基板２０の表面に、下地保護層２８１を形成する。次に、下地保護層２８１上に、ＩＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法などを用いてアモルファスシリコン層５０１を形成した後、レーザアニール法又は急速加熱法により結晶粒を成長させてポリシリコン層とする。

次いで、図９（ｂ）に示すように、ポリシリコン層をフォトリソグラフィ法によりパターニングし、島状のシリコン層２４１、２５１および２６１を形成する。これらのうちシリコン層２４１は、表示領域内に形成され、画素電極２３に接続される駆動用ＴＦＴ１２３を構成するものであり、シリコン層２５１、２６１は、走査線駆動回路８０に含まれるＰチャネル型およびＮチャネル型のＴＦＴ（駆動回路用ＴＦＴ）をそれぞれ構成するものである。

次に、プラズマＣＶＤ法、熱酸化法などにより、シリコン層２４１、２５１および２６１、下地保護層２８１の全面に厚さが約３０ｎｍ〜２００ｎｍのシリコン酸化膜によって、ゲート絶縁層２８２を形成する。ここで、熱酸化法を利用してゲート絶縁層２８２を形成する際には、シリコン層２４１、２５１および２６１の結晶化も行い、これらのシリコン層をポリシリコン層とすることができる。

また、シリコン層２４１、２５１および２６１にチャネルドープを行う場合には、例えば、このタイミングで約１×１０¹²ｃｍ^-2のドーズ量でボロンイオンを打ち込む。その結果、シリコン層２４１、２５１および２６１は、不純物濃度（活性化アニール後の不純物にて算出）が約１×１０¹⁷ｃｍ^-3の低濃度Ｐ型のシリコン層となる。

次に、Ｐチャネル型ＴＦＴ、Ｎチャネル型ＴＦＴのチャネル層の一部にイオン注入選択マスクを形成し、この状態でリンイオンを約１×１０¹⁵ｃｍ^-2のドーズ量でイオン注入する。その結果、パターニング用マスクに対してセルフアライン的に高濃度不純物が導入されて、図９（ｃ）に示すように、シリコン層２４１及び２６１中に高濃度ソース領域２４１Ｓおよび２６１Ｓ並びに高濃度ドレイン領域２４１Ｄおよび２６１Ｄが形成される。

次に、図９（ｃ）に示すように、ゲート絶縁層２８２の表面全体に、ドープドシリコンやシリサイド膜、或いはアルミニウム膜やクロム膜、タンタル膜という金属膜からなるゲート電極形成用導電層５０２を形成する。この導電層５０２の厚さは概ね５００ｎｍ程度である。その後、パターニング法により、図９（ｄ）に示すように、Ｐチャネル型の駆動回路用ＴＦＴを形成するゲート電極２５２、画素用ＴＦＴを形成するゲート電極２４２、Ｎチャネル型の駆動回路用ＴＦＴを形成するゲート電極２６２を形成する。また、駆動制御信号導通部３２０（３５０）、陰極電源配線の第１層１２１も同時に形成する。なお、この場合、駆動制御信号導通部３２０（３５０）はダミー領域５に配設するものとされている。

続いて、図９（ｄ）に示すように、ゲート電極２４２，２５２および２６２をマスクとして用い、シリコン層２４１，２５１および２６１に対してリンイオンを約４×１０¹³ｃｍ^-2のドーズ量でイオン注入する。その結果、ゲート電極２４２，２５２および２６２に対してセルフアライン的に低濃度不純物が導入され、図９（ｄ）に示すように、シリコン層２４１および２６１中に低濃度ソース領域２４１ｂおよび２６１ｂ、並びに低濃度ドレイン領域２４１ｃおよび２６１ｃが形成される。また、シリコン層２５１中に低濃度不純物領域２５１Ｓおよび２５１Ｄが形成される。

次に、図１０（ｅ）に示すように、Ｐチャネル型の駆動回路用ＴＦＴ２５２以外の部分を覆うイオン注入選択マスク５０３を形成する。このイオン注入選択マスク５０３を用いて、シリコン層２５１に対してボロンイオンを約１．５×１０¹⁵ｃｍ^-2のドーズ量でイオン注入する。結果として、Ｐチャネル型駆動回路用ＴＦＴを構成するゲート電極２５２もマスクとして機能するため、シリコン層２５２中にセルフアライン的に高濃度不純物がドープされる。従って、低濃度不純物領域２５１Ｓおよび２５１Ｄはカウンタードープされ、Ｐ型チャネル型の駆動回路用ＴＦＴのソース領域およびドレイン領域となる。

次いで、図１０（ｆ）に示すように、基板２０の全面にわたって第１層間絶縁層２８３を形成するとともに、フォトリソグラフィ法を用いて当該第１層間絶縁層２８３をパターニングすることによって、各ＴＦＴのソース電極およびドレイン電極に対応する位置にコンタクトホールＣを形成する。

次に、図１０（ｇ）に示すように、第１層間絶縁層２８３を覆うように、アルミニウム、クロム、タンタルなどの金属からなる導電層５０４を形成する。この導電層５０４の厚さは概ね２００ｎｍないし８００ｎｍ程度である。この後、導電層５０４のうち、各ＴＦＴのソース電極およびドレイン電極が形成されるべき領域２４０ａ、駆動電圧導通部３１０（３４０）が形成されるべき領域３１０ａ、陰極電源配線の第２層が形成されるべき領域１２２ａを覆うようにパターニング用マスク５０５を形成するとともに、当該導電層５０４をパターニングして、図１１（ｈ）に示すソース電極２４３、２５３、２６３、ドレイン電極２４４、２５４、２６４を形成する。 次いで、図１１（ｉ）に示すように、これらが形成された第１層間絶縁層２８３を覆う第２層間絶縁層２８４を、例えばアクリル系樹脂などの高分子材料によって形成する。この第２層間絶縁層２８４は、約１〜２μｍ程度の厚さに形成されることが望ましい。なお、ＳｉＮ、ＳｉＯ₂により第２層間絶縁膜を形成する事も可能であり、ＳｉＮの膜厚としては２００ｎｍ、ＳｉＯ₂の膜厚としては８００ｎｍに形成することが望ましい。

次いで、図１１（ｊ）に示すように、第２層間絶縁層２８４のうち、駆動用ＴＦＴのドレイン電極２４４に対応する部分をエッチングにより除去してコンタクトホール２３ａを形成する。その後、基板２０の全面を覆うように画素電極２３となる導電膜を形成する。そして、この透明導電膜をパターニングすることにより、図１２（ｋ）に示すように、第２層間絶縁層２８４のコンタクトホール２３ａを介してドレイン電極２４４と導通する画素電極２３を形成すると同時に、ダミー領域のダミーパターン２６も形成する、なお、図３、４では、これら画素電極２３、ダミーパターン２６を総称して画素電極２３としている。

ダミーパターン２６は、第２層間絶縁層２８４を介して下層のメタル配線へ接続しない構成とされている。すなわち、ダミーパターン２６は、島状に配置され、実表示領域に形成されている画素電極２３の形状とほぼ同一の形状を有している。もちろん、表示領域に形成されている画素電極２３の形状と異なる構造であってもよい。なお、この場合、ダミーパターン２６は少なくとも上記駆動電圧導通部３１０（３４０）の上方に位置するものも含むものとする。

次いで、図１２（ｌ）に示すように、画素電極２３、ダミーパターン２６上、および第２層間絶縁膜上に絶縁層である親液性制御層２５を形成する。なお、画素電極２３においては一部が開口する態様にて親液性制御層２５を形成し、開口部２５ａ（図３も参照）において画素電極２３からの正孔移動が可能とされている。逆に、開口部２５ａを設けないダミーパターン２６においては、絶縁層（親液性制御層）２５が正孔移動遮蔽層となって正孔移動が生じないものとされている。続いて、親液性制御層２５において、異なる２つの画素電極２３の間に位置して形成された凹状部にＢＭを形成する。具体的には、親液性制御層２５の上記凹状部に対して、金属クロムを用いスパッタリング法にて成膜する。
次いで、図１２（ｍ）に示すように、親液性制御層２５の所定位置、詳しくは上記ＢＭを覆うように有機バンク層２２１を形成する。具体的な有機バンク層の形成方法としては、例えばアクリル樹脂、ポリイミド樹脂などのレジストを溶媒に溶かしたものを、スピンコート法、ディップコート法などの各種塗布法により塗布して有機質層を形成する。なお、有機質層の構成材料は、後述するインクの溶媒に溶解せず、しかもエッチングなどによってパターニングし易いものであればどのようなものでもよい。

次いで、有機質層をフォトリソグラフィ技術などにより同時にエッチングして、有機質物のバンク開口部２２１ａを形成し、開口部２２１ａに壁面を備えた有機バンク層２２１を形成する。なお、この場合、有機バンク層２２１は少なくとも上記駆動制御信号導通部３２０の上方に位置するものを含むものとされる。

次いで、有機バンク層２２１の表面に、親液性を示す領域と、撥液性を示す領域とを形成する。本実施形態においてはプラズマ処理工程により、各領域を形成するものとしている。具体的には、該プラズマ処理工程は、予備加熱工程と、有機バンク層２２１の上面および開口部２２１ａの壁面ならびに画素電極２３の電極面２３ｃ、親液性制御層２５の上面を親液性にする親インク化工程と、有機バンク層の上面および開口部の壁面を撥液性にする撥インク化工程と、冷却工程とを具備している。

すなわち、基材（バンクなどを含む基板２０）を所定温度、例えば７０〜８０℃程度に加熱し、次いで親インク化工程として大気雰囲気中で酸素を反応ガスとするプラズマ処理（Ｏ₂プラズマ処理）を行なう。次いで、撥インク化工程として大気雰囲気中で４フッ化メタンを反応ガスとするプラズマ処理（ＣＦ₄プラズマ処理）を行い、その後、プラズマ処理のために加熱された基材を室温まで冷却することで、親液性および撥液性が所定箇所に付与されることとなる。

なお、このＣＦ₄プラズマ処理においては、画素電極２３の電極面２３ｃおよび親液性制御層２５についても多少の影響を受けるが、画素電極２３の材料であるＩＴＯおよび親液性制御層２５の構成材料であるＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂などはフッ素に対する親和性に乏しいため、親インク化工程で付与された水酸基がフッ素基で置換されることがなく、親液性が保たれる。

次いで、図１３（ｎ）に示すように、正孔注入／輸送層７０を形成するべく正孔注入／輸送層形成工程を行なう。正孔注入／輸送層形成工程では、液滴吐出法として、特にインクジェット法が好適に採用される。すなわち、このインクジェット法により、正孔注入／輸送層形成材料を電極面２３ｃ上に選択的に配し、これを塗布する。その後、乾燥処理および熱処理を行い、画素電極２３上に正孔注入／輸送層７０を形成する。正孔注入／輸送層７０の形成材料としては、例えば前記のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳをイソプロピルアルコールなどの極性溶媒に溶解させたものが用いられる。

ここで、このインクジェット法による正孔注入／輸送層７０の形成にあたっては、まず、インクジェットヘッド（図示略）に正孔注入／輸送層形成材料を充填し、インクジェットヘッドの吐出ノズルを親液性制御層２５に形成された前記開口部２５ａ内に位置する電極面２３ｃに対向させ、インクジェットヘッドと基材（基板２０）とを相対移動させながら、吐出ノズルから１滴当たりの液量が制御された液滴を電極面２３ｃに吐出する。次に、吐出後の液滴を乾燥処理し、材料中に含まれる分散媒や溶媒を蒸発させることにより、正孔注入／輸送層７０を形成する。

このとき、吐出ノズルから吐出された液滴は、親液性処理がなされた電極面２３ｃ上にて広がり、親液性制御層２５の開口部２５ａ内に満たされる。その一方で、撥液処理された有機バンク層２２１の上面では、液滴がはじかれて付着しない。したがって、液滴が所定の吐出位置からずれて、液滴の一部が有機バンク層２２１の表面にかかったとしても、該表面が液滴で濡れることがなく、弾かれた液滴が親液性制御層２５の開口部２５ａ内に引き込まれる。なお、この正孔注入／輸送層形成工程以降では、各種の形成材料や形成した要素の酸化・吸湿を防止すべく、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気などの不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。

次いで、有機発光層層６０を形成すべく有機発光層形成工程を行なう。この工程では、前記の正孔注入／輸送層７０の形成と同様に、液滴吐出法であるインクジェット法が好適に採用される。すなわち、インクジェット法により、有機発光層形成材料を正孔注入／輸送層７０上に吐出し、その後、乾燥処理および熱処理を行うことにより、有機バンク層２２１に形成された開口部２２１ａ内、すなわち画素領域上に有機発光層６０を形成する。なお、この有機発光層形成工程では、正孔注入／輸送層７０の再溶解を防止するために、有機発光層形成の際に用いる材料インクの溶媒として、正孔注入／輸送層７０に対して不溶な無極性溶媒を用いる。また、有機発光層６０の形成にあたっては、各色毎に行うようにする。

次に、有機発光層６０上に陰極第１層（電子注入層）５２を形成すべく陰極第１層形成工程を行なう。この陰極第１層（電子注入層）５２にはアルカリ金属のフッ化物にて、具体的にはフッ化リチウム（ＬｉＦ）を用いて構成されているが、その他にも、例えばアルカリ金属の酸化物、若しくはアルカリ土類金属のフッ化物又は酸化物、若しくは有機物との錯体又は化合物を用いて構成することもできる。特にフッ化リチウムは低温で形成でき、かつ、バンドギャップを有する半導体、絶縁体であるため好ましい。この陰極第１層（電子注入層）５２の形成方法としては、真空蒸着法等の既知の方法を採用することができる。

続いて、図１３（ｏ）に示すように、陰極第２層５０を形成すべく蒸着法により陰極第２層形成工程を行なう。この工程では、真空蒸着法等により、マグネシウムの合金を上記陰極第１層（電子注入層）５２の露出部の全面に成膜するものとしている。マグネシウム（Ｍｇ）と銀（Ａｇ）の合金は、製造途中において表面に析出したマグネシウムが酸素と反応して、水分や酸素に対するガスバリア性が向上する酸化マグネシウムとなり好ましい。また、陰極第２層として用いられる仕事関数が３．０ｅＶから４．０ｅＶの原子として、スカンジウム（仕事関数３．５ｅＶ）、イットリウム（仕事関数３．１ｅＶ）、ランタン（仕事関数３．５ｅＶ）、ひ素（仕事関数３．７５ｅＶ）などを用いてもよい。そして最後に、封止基板３０を形成すべく封止工程を行う。この封止工程では、封止基板３０の内側に乾燥剤４５を挿入しつつ、封止基板３０と基板２０とを接着剤４０にて封止する。なお、この封止工程は、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス雰囲気中で行うことが好ましい。

また、マグネシウム単体にて構成する場合に比してマグネシウム合金を用いた場合には、陰極内における陰極第１層（電子注入層）５２に用いられる例えばフッ化リチウムとの反応を低減することができ、陰極第１層（電子注入層）５２を構成する原子が有機発光層６０内に拡散するのを低減させることができる。特に、液滴吐出法などの液相法にて有機発光層６０を形成する場合、溶媒を含む液状の有機発光層形成材料を正孔注入／輸送層７０上に吐出し、その後、乾燥処理および熱処理により溶媒を除去して形成する。このように溶媒が除去されるときに、有機発光層６０に微小孔が形成される。このため、陰極第１層（電子注入層）５２を構成する原子が有機発光層６０内に拡散しやすくなる。このように形成した有機発光層６０に対して、陰極第１層（電子注入層）５２をフッ化リチウムの薄膜を形成した上に陰極をマグネシウム合金にて構成することにより、液滴吐出法などの液相法で形成した有機発光層６０に係る、陰極第１層（電子注入層）５２を構成する原子が有機発光層６０内に拡散し、有機ＥＬ素子の特性を不安定にさせる問題を一層抑制させることができる。

＜実施例＞
次に、有機ＥＬ装置１について、その発光効率及び寿命特性を評価した。
具体的には、陰極の構成として、第１層をカルシウムにて、第２層をアルミニウムにて形成した比較例１と、第１層をフッ化リチウム／カルシウムにて、第２層をアルミニウムにて形成した比較例２と、第１層をフッ化リチウムにて、第２層をマグネシウムと銀の合金にて形成した実施例１と、について、それぞれ各色（赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ））の発光効率及び寿命特性を比較した。青色（Ｂ）の発光する高分子発光材料としてＰＦＭを用いて、ＬＵＭＯレベルは２．１ｅＶである。また、緑色（Ｇ）の発光する高分子発光材料としてＦ８ＢＴを用いて、ＬＵＭＯレベルは３．４ｅＶである。さらに、赤色（Ｒ）の発光する高分子発光材料としてＰＡＴを用いて、ＬＵＭＯレベルは３．３ｅＶである。その結果を表１（発光効率）及び表２（寿命特性）に示す。なお、各表において、発光効率については比較例１の赤色（Ｒ）を「１」としたときの相対値を、寿命特性については比較例２の青色（Ｂ）を「１」としたときの相対値を示した。

表１から分かるように、比較例１の陰極構成では青色（Ｂ）の発光効率が劣り、比較例２の陰極構成では赤色（Ｒ）の発光効率が劣る一方、実施例１の陰極構成では全ての色について優れた発光効率を示すことが分かった。また、表２から分かるように、比較例１の陰極構成では青色（Ｂ）の寿命が短く、比較例２の陰極構成では赤色（Ｒ）の寿命が短い一方、実施例１の陰極構成では全ての色について高い寿命特性を示すことが分かった。つまり、陰極をフッ化リチウム（第１層）とマグネシウム及び銀の合金（第２層）とにて形成した本実施の形態の有機ＥＬ装置１は、各色共通の陰極構成であっても、該各色において優れた発光効率及び寿命特性を示すことが分かった。

＜電子機器＞
次に、本発明の有機ＥＬ装置を備えた電子機器の具体例について説明する。本発明の電子機器は、前記の有機ＥＬ装置を表示部として有したものであり、具体的には図１４に示すものが挙げられる。図１４は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図１４において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は前記の有機ＥＬ装置を用いた表示部を示している。図１４に示す電子機器は、前記有機ＥＬ装置を有した表示部を備えているので、長寿命で且つ明るい表示が得られる。

本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ装置の配線構造を示す模式図である。 同、有機ＥＬ装置の構成を模式的に示す平面図である。 図２のＡ−Ｂ線に沿う断面図である。 図２のＣ−Ｄ線に沿う断面図である。 図３の要部拡大断面図である。 発光素子の一変形例を示す要部拡大断面図である。 発光素子の一変形例を示す要部拡大断面図である。 発光素子の一変形例を示す要部拡大断面図である。 同、有機ＥＬ装置の製造方法を工程順に説明する断面図である。 図９に続く工程を説明するための断面図である。 図１０に続く工程を説明するための断面図である。 図１１に続く工程を説明するための断面図である。 図１２に続く工程を説明するための断面図である。 本発明の電子機器の一例を示す斜視図である。

符号の説明

１…有機ＥＬ装置、２３…画素電極（陽極）、５０…陰極第２層、５２…陰極第１層（電子注入層）、６０…有機発光層、２０…基板、１０００…携帯電話（電子機器）。

Claims (12)

1. 陽極と陰極との間に有機発光層を含んでなる積層体を有する複数の有機発光素子とを備える有機エレクトロルミネッセンス装置であって、
   前記有機発光層が高分子発光材料からなり、
   前記複数の有機発光素子は、該複数の有機発光素子を構成する有機発光材料のうち、最もＬＵＭＯレベルが高い第１のＬＵＭＯレベルを有する第１の有機発光材料を備えた第１の有機発光素子と、該複数の有機発光素子を構成する有機発光材料のうち、最もＬＵＭＯレベルが低い第２のＬＵＭＯレベルを有する第２の有機発光材料を備えた第２の有機発光素子とを含み、
   前記陰極は、前記第１の有機発光素子と前記第２の有機発光素子とに共通で形成されており、アルカリ金属のフッ化物又は酸化物、若しくはアルカリ土類金属のフッ化物又は酸化物、若しくは有機物との錯体又は化合物からなる第１層と、その仕事関数と前記第１のＬＵＭＯレベルとの差が０．７ｅＶ以内である原子を含む第２層とを、前記有機発光層側からのこの順で含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
2. 前記第１のＬＵＭＯレベルは３．０ｅＶから３．５ｅＶの範囲にあり、
   前記第２のＬＵＭＯレベルは２．０ｅＶから２．５ｅＶの範囲にあり、
   前記第２層が、仕事関数が３．０ｅＶから４．０ｅＶである原子を含む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ッセンス装置。
3. 前記第１層はフッ化リチウムであり、
   前記第２層を構成する少なくとも一つの原子の仕事関数と前記第２のＬＵＭＯレベルとの差が２．０ｅＶ以内であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
4. 前記第２層が、マグネシウムと銀の合金、マグネシウムとアルミニウムの合金、マグネシウムとクロムの合金の中から選択される１又は２以上の合金からなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
5. 前記第２層が、前記積層体の最外層を構成していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
6. 前記第２層の外層側に、透明電極が具備されてなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
7. 前記第２層の外層側に、ＳｉＯ_xＮ_y（ｘ，ｙは整数）にて表される保護膜が具備されてなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
8. 前記第２層が、その外層側に向けてマグネシウムの組成比が減少する勾配を有していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
9. 前記第２層において、マグネシウムとその他の金属との重量比が１０：１〜１：１０であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
10. 基板と、
    陽極と陰極との間に有機発光層を含んでなる積層体を有する有機発光素子とを備える有機エレクトロルミネッセンス装置であって、
    前記有機発光層が高分子発光材料からなり、
    前記有機発光素子は、ＬＵＭＯレベルが２．０ｅＶから２．５ｅＶの範囲にある有機発光層を有し、
    前記陰極は、フッ化リチウムからなる第１層と、マグネシウムと銀の合金、マグネシウムとアルミニウムの合金、マグネシウムとクロムの合金の中から選択される１又は２以上の合金からなる第２層とを、前記有機発光層側からのこの順で含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
11. 請求項１、請求項２、又は請求項１０のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えたことを特徴とする電子機器。
12. 基板上に陽極を形成する工程と、
    前記陽極上に有機発光層を含む機能層を液相法により形成する工程と、
    前記機能層上にアルカリ金属のフッ化物又は酸化物、若しくはアルカリ土類金属のフッ化物又は酸化物、若しくは有機物との錯体又は化合物からなる陰極第１層を形成する工程と、
    陰極第１層上にマグネシウムと銀の合金、マグネシウムとアルミニウムの合金、マグネシウムとクロムの合金の中から選択される１又は２以上の合金から陰極第２層を形成する工程とを有する有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。

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