JP2006048989A - 有機エレクトロルミネッセンス装置及び製造方法、並びに電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 有機ＥＬ表示装置の陰極成膜時に機能層を保護し、機能層の劣化を防止する有機ＥＬ装置及び製造方法、並びに電子機器を提供する。
【解決手段】 基板とは反対側に発光光を出射する有機エレクトロルミネッセンス装置であって、前記基板と、前記基板上に設けられた陽極と、前記陽極上に設けられた発光層を含む機能層と、前記機能層上に設けられた陰極と、を含み、前記機能層と陰極との間に前記陰極を構成する材料のバンドギャップエネルギーよりも小さく、かつ光透過性を有する保護層が設けられたことを特徴とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス装置及び製造方法、並びに電子機器に関する。

近年、携帯電話やＰＤＡ等の携帯機器やパーソナルコンピュータの表示デバイスとして、有機エレクトロルミネッセンス（Electro-Luminescence,以下、ＥＬと略記する）装置を用いたものが開発されている。この有機ＥＬ装置は、電界発光を利用した自己発光素子のため視認性が高く、かつ耐衝撃性に優れる等の特徴を有している。
トップエミッション型の有機ＥＬ装置の一般的な構造は、ガラス基板上に金属等の材料からなる陽極が形成され、この陽極上に有機層が形成されている。ここで、有機層は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層がこの順に積層されて形成されている。そして、有機層を構成する電子注入層上には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide、インジウム錫酸化物）等の透明導電材料からなる陰極が形成されている。このような構造により、上記陽極及び陰極に対して電圧を印加することによって、陽極から発光層に注入される正孔と、陰極から発光層に注入される電子とが、発光層で再結合して発光する。この発光光は、透明導電材料からなる陰極を通過して観察者側に射出される。一方、金属等から構成される陽極側に進んだ発光光は、陽極によって反射され、観察者側に射出される。

ところで、現在、透明導電材料からなる陰極の形成方法は、真空中でプラズマにより活性化された粒子による弾性衝突を用いたスパッタ法が一般的に利用されている。スパッタ法によれば、透明導電材料からなる陰極は、ガラス基板の加熱や、基板に飛来する粒子の運動エネルギーを増加させることによって、電気的特性が良く、かつ、綿密な膜を早いレートで形成することができる。
しかし、トップエミッション型の有機ＥＬ装置において、上述したように、透明導電材料からなる陰極は、有機層上に成膜している。この陰極の下地となる有機層は、ガラス基板等とは異なり、物理的にも化学的にも外部からの影響を受け易い物質である。従って、従来法のスパッタ法により有機層上に陰極を形成した場合、粒子が有機層上に衝突する際に生じる物理的衝撃、熱又は成膜時の紫外光等の影響を受けてしまう。この結果、有機層が劣化してしまい、有機層の特性を大幅に低下させてしまうという問題があった。
このような問題に対して、少なくとも有機層に接する部分に所望の金属膜を形成する有機ＥＬ素子が開示されている（例えば、特許文献１）。この有機ＥＬ素子によれば、下地となる有機層を劣化させることなく、スパッタ法により透明導電膜からなる陰極を成膜することができる。
特開２００１−４３９８０号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示の有機ＥＬ素子では、有機層から出射する発光光は、有機層上に形成される金属膜により遮断される。この結果、トップエミッション型の有機ＥＬ装置においては、陰極側から取り出される発光光の可視透過率が著しく低下し、表示装置として十分な輝度、かつ、表示品質を確保することができないという問題があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、有機ＥＬ表示装置の陰極成膜時に機能層を保護し、機能層の劣化を防止する有機ＥＬ装置及び製造方法、並びに電子機器を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために、基板とは反対側に発光光を出射する有機エレクトロルミネッセンス装置であって、前記基板と、前記基板上に設けられた陽極と、前記陽極上に設けられた発光層を含む機能層と、前記機能層上に設けられた陰極と、を含み、前記機能層と陰極との間に前記陰極を構成する材料のバンドギャップエネルギーよりも小さく、かつ光透過性を有する保護層が設けられたことを特徴とする。

一般的に、光透過性機能を有する陰極を機能層上に成膜する場合には、スパッタ法、蒸着法、イオンプレーティング法等の方法が利用されている。これらの方法は、成膜装置から粒子等を機能層上に向けて照射するため、機能層は、成膜時の粒子の衝突によって物理的衝撃、熱及びプラズマ等の利用による紫外光の影響を受ける。
本発明は、機能層と陰極との間に保護層を設けている。そのため、陰極を成膜する際に照射される粒子等は、まず機能層上に設けられた保護層に衝突する。従って、保護層が緩衝材となり、直接機能層には粒子が照射されないため、照射される粒子等の衝突の際に発生する物理的衝撃又は熱等から機能層を保護することができる。
また、保護層は、陰極を構成する材料のバンドギャップエネルギーよりも小さいバンドギャップエネルギーを有している。そのため、保護層にバンドギャップエネルギー以上の光が照射された場合、この光は保護層によって吸収される。従って、本発明によれば、陰極では吸収不可能な波長領域についても吸収することができる。
さらに、保護層は光透過性機能を有するため、トップエミッション型の有機ＥＬ装置を採用した場合、機能層から出射される発光光を減衰させることなく観察者側に透過させることができる。
これらの結果、機能層と陰極との間に上記保護層を設けることによって、保護層の下層に形成される機能層を保護することができ、機能層の劣化を防止することができる。これにより、高輝度、かつ表示品質に優れた有機ＥＬ装置を実現することができる。

また本発明は、前記機能層が、ＺｎＯ又はＳｎＯ_２を含有する材料から形成されている
ことも好ましい。
上述したように、光透過性機能を有する陰極を機能層上に成膜する場合には、スパッタ法、蒸着法、イオンプレーティング法等の方法が利用されている。
このとき、成膜装置から出射される粒子は、高い運動エネルギーを有している。そのため、この粒子が直接成膜装置から出射された状態で機能層に衝突すると、機能層は大きなダメージを受ける。これを防止するために、成膜中の圧力を高くし、成膜装置から出射された粒子を大気中で衝突させて、粒子の運動エネルギーを散乱させている。これにより、有機層への粒子の衝突の際の物理的衝撃等を緩衝させて、有機層へのダメージを回避している。本発明によれば、このような成膜中の高圧力下においても、ＺｎＯ又はＳｎＯ_２を保護層に採用しているため、結晶性かつ機能層との付着強度に優れた層を形成することができる。

また本発明は、前記保護層の膜厚が、５〜５０ｎｍであることも好ましい。
保護層の膜厚が５ｎｍ以下では、保護層の膜厚が薄いためバンドギャップエネルギーが
確立せず不適当であるからである。また、保護層の膜厚が５０ｎｍ以上では、保護層の膜厚が厚いため、発光層から射出された発光光の透過率を低下させてしまうからである。本発明によれば、トップエミッション型の有機ＥＬ装置を採用した場合、機能層から出射される発光光を減衰させることなく観察者側に透過させることができる。また、保護層の下層に形成される機能層を保護することができ、機能層の劣化を防止することができる。

本発明は、上記有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法において、前記ＺｎＯ又はＳｎＯ_２を含有する材料から形成される前記保護層を蒸着法により形成する工程を有することを特徴とする。
本発明によれば、保護層を蒸着法によって形成することにより、例えば、低温での保護層の成膜が可能である。また、高い運動エネルギーを持って機能層に衝突するため、機能層との付着強度に優れた保護層を形成することができる。従って、保護層の下層に形成される機能層に対して少ないダメージで保護層を形成することができる。

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス装置を備える電子機器である。
本発明の電子機器によれば、高輝度、かつ表示品質に優れた有機ＥＬ装置を実現することができる。

以下、本発明の最良の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の一部の態様を示すものであり、本発明を限定するものではない。また、以下の説明に用いる各図面では、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさととするため、各層や各部材ごとに縮尺を適宜変更している。

［第１の実施形態］
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態であるＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置１０１を示す平面構成図であり、（ｂ）は、同、側面構成図である。
図１に示すように、ＥＬ表示装置１０１は、複数（図示では４枚）の素子基板７０をタイル状に配列してなるＥＬ表示体１２０と、このＥＬ表示体１２０を、その裏面側（図示下面側）に設けられた接着層１６０を介して一体に支持する支持基板１８０（基板）とを主体として構成されている。

ＥＬ表示体１２０は、図１（ｂ）に示すように、複数の素子基板７０と、それらに跨って対向配置された封止基板（封止体）３０とを備えて構成されている。
素子基板７０は、基板本体１１０と、この基板本体１１０上に設けられた表示領域５０と、その周囲に設けられた駆動回路７２，７３とを備えており、表示領域５０には、複数の画素７１が平面視マトリクス状に配列形成されている。画素７１は、後述の有機ＥＬ素子（発光素子）を備えており、有機ＥＬ素子の発光により得られた光を表示光として出力するようになっている。
そして、各素子基板７０はそれぞれの表示領域５０を面方向で突き合わせるようにして配置され、４つの表示領域５０によりＥＬ表示体１２０（ＥＬ表示装置１０１）の画像表示部１１１を形成している。前記駆動回路７２、７３は、係る画像表示部１１１の周囲を取り囲んで配置されている。

なお、図１（ａ）では、図面を見易くするために素子基板７０同士の境界７０ａ、７０ｂの近傍の表示領域５０，５０間の間隙を広く図示しているが、実際には、境界７０ａ、７０ｂを跨って隣接する画素７１，７１の間隔は極めて狭い幅になっており、また必要に応じて遮光処理等の境界を目立たなくする処理が施される。
また、本実施形態では各素子基板７０に駆動回路７２，７３が備えられている構成としているが、素子基板７０，７０間の境界７０ａ、７０ｂにおいて相互の配線を接続することにより、少ない数の駆動回路によって複数の画素７１を駆動可能に構成することもできる。

また、素子基板７０の表示領域５０及び駆動回路７２，７３は、封止基板３０側の基板本体１１０上に設けられており、さらに４つの表示領域５０を含む画像表示部１１１は、図示略の接着層を介して対向配置された封止基板３０によって封止されている。従って画像表示部１１１に設けられた有機ＥＬ素子から出力される光は封止基板３０及び導電膜３６を透過して図１（ｂ）上側へ取り出されるようになっている。すなわち、本実施形態に係るＥＬ表示装置１０１は、トップエミッション型の有機ＥＬ表示装置である。

基板１８０は、４枚の素子基板７０を一体に支持する基板であり、またＥＬ表示装置１０１の背面を成すものであるから、耐圧性や耐摩耗性、ガスバリア性、紫外線吸収性、低反射性等の機能を具備したものであることが好ましい。係る支持基板１８０としては、ガラス基板や最表面にＤＬＣ（ダイアモンドライクカーボン）層、珪素酸化物層、酸化チタン層などがコーティングされたプラスチックフィルム等が好適に用いられる。本実施形態では封止基板３０側から表示光を取り出す形態であるため、封止基板３０は透光性基板により構成され、支持基板１８０には不透明なものを用いることができる。

次に、図２から図４を参照して、前記ＥＬ表示装置１０１の詳細構成につき説明する。
図２は素子基板７０の回路構成図である。

図２に示す回路構成において、素子基板７０は、複数の走査線１３１と、これら走査線１３１に対して交差する方向に延びる複数の信号線１３２と、これら信号線１３２に並列に延びる複数の電源線１３３とがそれぞれ配線されたもので、走査線１３１及び信号線１３２の各交点毎に、画素７１が設けられて構成されたものである。

信号線１３２に対しては、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等を備えるデータ線駆動回路７２が設けられている。一方、走査線１３１に対しては、シフトレジスタ及びレベルシフタ等を備える走査線駆動回路７３が設けられている。また、画素７１の各々には、走査線１３１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ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）１２２と、このスイッチング用ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）１２２を介して信号線１３２から供給される画像信号を保持する保持容量ｃａｐと、保持容量ｃａｐによって保持された画像信号がゲート電極に供給される駆動用ＴＦＴ１２３と、この駆動用ＴＦＴ１２３を介して電源線１３３に電気的に接続したときに電源線１３３から駆動電流が流れ込む陰極２３と、この陰極２３と陰極５０との間に挟み込まれる後述する機能層６０と、が設けられている。前記陰極２３と陰極５０と、機能層６０とによって構成される素子が有機ＥＬ素子である。

このような構成のもとに、走査線１３１が駆動されてスイッチング用ＴＦＴ１２２がオンとなると、そのときの信号線１３２の電位が保持容量ｃａｐに保持され、該保持容量ｃａｐ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１３３から陰極２３に電流が流れ、さらに機能層６０を通じて陰極５０に電流が流れることにより、機能層６０は、これを流れる電流量に応じて発光する。

図３は、図１に示すＡ−Ａ‘線に沿った断面図である。
図３に示すように、ＥＬ表示装置１０１の基板１８０上には、基体本体１１０が形成されている。基体本体１１０上には、陽極２３と、有機発光層６５を含む機能層６０と、陰極５０とを備えた有機ＥＬ素子２００がマトリクス状に配置されている。また、マトリクス状に配置された有機ＥＬ素子２００を含む領域の全面には、これらを覆って接着層３３、た封止基板３０とが積層されている。この接着層３３と封止基板３０とにより、封止構造を形成している。なお、後述において有機ＥＬ素子２００部分については詳細に説明する。

本実施形態におけるＥＬ表示装置１０１は、基板本体１１０の対向側である封止基板３０側から発光光を取り出すトップエミッション型を採用している。そのため、基体本体１１０としては、透明基板及び不透明基板のいずれの基板も使用することができる。不透明基板としては、例えばアルミナ等のセラミックス、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があり、また耐衝撃性や軽量化を考慮して熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂、さらにはそのフィルム（プラスチックフィルム）等を使用しても良い。透明基板としては、透明導電材料からなるＩＴＯ、ＩＺＯ等を使用しても良い。
回路部１１は、基板本体１１０上に形成され、陰極２３を駆動するための駆動用ＴＦＴ１２３等から構成されている。

続けて、上記回路部１１上に形成される有機ＥＬ素子２００の断面構造について図３、４を参照して詳細に説明する。なお、図４においては、発明の理解を容易とするため、図３に示す回路部１１等については省略している。
図４は、図３に示すＥＬ表示装置の破線部分を拡大した断面図である。図４に示すように、基体本体１１０上には、有機ＥＬ素子２００を構成する陽極２３、機能層６０、保護膜８０及び陰極５０がこの順に積層されている。

陽極２３は、回路部１１に形成されている駆動用ＴＦＴ１２３の上層に形成され、陽極２３の一部が駆動用ＴＦＴ１２３に電気的に接続されている。この陽極２３は、各駆動用ＴＦＴ１２３の位置に対応して形成されている。そして、陽極２３は、無機絶縁層２５によって区画され、隣接する陰極５０とは絶縁して形成されている。本実施形態におけるＥＬ表示装置１０１はトップエミッション型を採用しているため、陽極２３は導電材料、例えばＡｌ、Ｍｇ、Ｌｉ等の金属又はこれらの合金等の金属材料から形成されている。なお、上記基体本体１１０に不透明基板を採用した場合には、陽極２３は、ＩＴＯ等の透明導電材料によって形成することも可能である。
隔壁構造体（バンク２２１）は、上記無機絶縁層２５上に陽極２３を区画して形成され、区画された開口部２２１ａ内に後述する機能層６０、陰極５０等が配置される。本実施形態においては、この区画された開口部２２１ａ内に配置された陽極２３、機能層６０及び陰極５０等によって有機ＥＬ素子２００を構成している。

本実施形態において機能層６０は、図４に示すように、陽極２３上に形成され、正孔注入層４０と正孔輸送層７５と有機発光層６５と電子注入層４５と保護層８０とをこの順に積層した構造によって構成されている。
正孔注入層４０及び正孔輸送層７５は、各有機ＥＬ素子２００を区画するように形成された無機絶縁層２５及び隔壁構造体（バンク）２２１の開口部２２１ａ内に形成されている。また、正孔注入層４０及び正孔輸送層７５は陽極２３上に形成され、陽極２３から注入された正孔を有機発光層６５まで輸送するようになっている。
正孔注入層４０及び正孔輸送層７５は、例えばポリチオフェン誘導体、ポリピロール誘導体、又はこれらのドーピング体等の材料から形成されている。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）の分散液等を用いて形成されている。

有機発光層６５は、上記正孔注入層４０上に形成されている。具体的には、各有機ＥＬ素子２００を区画するように形成された隔壁構造体（バンク）２２１の開口部２２１ａ内に形成されている。有機発光層６５は、透明導電材料からなる陰極５０から電子、陽極２３から正孔が有機発光層６５に注入され、電子と正孔とが再結合することにより発光するようになっている。
有機発光層６５としては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の発光材料を使用することができる。具体的には、高分子材料としては、（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、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）等のポリシラン系等が好適に使用することができる。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、ローダミン系色素などの高分子系材料や、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使用することもできる。一方、低分子材料としては、アルミニウム錯体、オキサジアゾール類、希土類錯体、イリジウム錯体等の各種発光色素を使用することができる。

電子注入層４５は、有機発光層６５上に形成されている。具体的には、各有機ＥＬ素子２００を区画するように形成された隔壁構造体（バンク）２２１の開口部２２１ａ内に形成されている。また、電子注入層４５は、有機発光層６５と有機発光層６５上に形成される保護層８０との接合性を向上させるためのバッファとして使用されている。電子注入層４５は、透明材料であるＢＣＰ(bathocuproine)にアルカリ金属を含有した材料から形成されている。なお、上記電子注入層４５には、カルシウムやマグネシウム、リチウム、ナトリウム、ストロンチウム、バリウム、セシウムを主成分とした金属又はこれらの金属化合物等を使用することも好ましい。

本実施形態で特徴的な点は、保護層８０が上記電子注入層４５上に形成されている点でる。具体的には、図３、４に示すように、各有機ＥＬ素子２００を区画するように形成された隔壁構造体（バンク）２２１の開口部２２１ａ内に形成されている。保護層８０は、ＩＴＯから構成される陰極５０の形成時に、照射される粒子等の衝突によって発生する物理的衝撃又は熱等から保護する機能を有している。この保護層８０の膜厚としては、例えば５〜５０ｎｍ程度が好ましく、さらにより好ましくは１０〜２０ｎｍ程度である。

また、保護層８０は、ＺｎＯ又はＳｎＯ_２等のＩＴＯから構成される陰極５０よりもバンドギャップエネルギーが小さい材料から形成されている。上記保護層８０がＺｎＯから形成される場合、このＺｎＯのバンドギャップエネルギーは約３．４ｅＶであり、約３６０ｎｍ以下の波長を吸収する。一方、ＩＴＯからなる陰極５０のみを有機発光層６５上に形成した場合、ＩＴＯからなる陰極５０のバンドギャップエネルギーは約３．７ｅＶであり、約３３０ｎｍ以下の波長を吸収する。従って、仮に、ＥＬ表示装置２００の基板１２０とは反対側の外部から有機ＥＬ素子２００内部に、例えば、３５０ｎｍの電磁波が進入した場合であっても、有機発光層６５と陰極５０との間に保護層８０であるＺｎＯを設けられているため、上記電磁波を遮断することができる。従って、保護層８０によれば、外部から進入する電磁波から有機発光層６５を保護し、有機発光層６５の劣化を防止することができる。
また、上記保護層８０にＳｎＯ_２を採用した場合、ＳｎＯ_２のバンドギャップエネルギーは約３．５７ｅＶであり、約３４７ｎｍ以下の紫外線を吸収する。従って、ＺｎＯから形成される保護層８０と同様に、ＩＴＯからなる陰極５０では遮断することができない波長を遮断することができる。この結果、外部から進入する電磁波から有機発光層６５を保護することができ、有機発光層６５の劣化を防止することができるようになっている。

陰極５０は、隔壁構造体２２１及び隔壁構造体（バンク）２２１の開口部２２１ａ内に形成された保護層８０の上面、さらには隔壁構造体２２１の外側部を形成する壁面を覆ってほぼ全面に形成されている。この陰極５０は、図３に示すように隔壁構造体２２１の外側であって基板本体１１０の周縁領域に延在する陰極用配線２０２に接続されている。また、陰極用配線２０２は、図示略の配線を介して駆動回路７２，７３乃至外部接続端子を介して外部の回路に電気的に接続されるようになっている。
陰極５０は、本実施形態に係るＥＬ表示装置１０１がトップエミッション型であることから、光透過性の導電材料により形成する必要があり、このような透光性導電材料としては、典型的にはＩＴＯが用いられるが、他の透明導電材料例えばＩＺＯ（Indium Zinc Oxide、酸化インジウム・酸化亜鉛系アモルファス透明導電膜（登録商標））（出光興産社製）を用いることも好ましい。
なお、基板本体１１０上に設けられる構成部材のうち基板本体１１０側から陰極５０までにより先の素子基板７０が構成されており、複数の素子基板７０を平面的に配列することでＥＬ表示体１２０が構成されている。

陰極５０上には、隔壁構造体２２１よりも広い範囲で、かつ陰極５０を覆う接着層３３が設けられており、この接着層３３上には封止基板３０が披着されている。接着層３３は、基板本体１１０の外周部に立設された離間部材３５と、離間部材３５の上端面に当接する封止基板３０とにより囲まれた内側に封入されており、封止基板３０と基板本体１１０（素子基板７０）とを接合している。

接着層３３は、例えばウレタン系、アクリル系、エポキシ系、ポリオレフィン系などの樹脂材料からなるものであり、後述する封止基板３０より柔軟でガラス転移点の低い材料により構成されて接着材として機能するものである。このような樹脂材料には、シランカップリング剤又はアルコキシシランを添加しておくのが好ましく、このようにすれば、形成される接着層３３と封止基板３０との密着性がより良好になり、従って機械的衝撃に対する緩衝機能が高くなる。また接着層３３は、ディスペンサ等により液状の樹脂材料を基板本体１１０上に塗布し、封止基板３０を被着した状態で固化することにより形成できる。また接着層３３は、封止基板３０を接着する機能に加え、その内側に酸素や水分が浸入するのを防止する機能も有しており、これにより陰極５０や有機発光層６０への酸素や水分の浸入を防止し、もって陰極５０や有機発光層６０の劣化等を抑えるようにしている。

封止基板３０は、接着層３３とともに有機ＥＬ素子２００を封止する封止構造を成しており、好ましくは耐圧性や耐摩耗性、外部光反射防止性、ガスバリア性、紫外線遮断性などの機能の少なくとも一つを有する部材とされる。具体的には、ガラス基板や最表面にＤＬＣ（ダイアモンドライクカーボン）層、珪素酸化物層、チタン酸化物層などがコーティングされたプラスチックフィルム等が好適に用いられる。

隔壁構造体２２１より外側の陰極用配線２０２上の領域には、離間部材３５が立設されている。この離間部材３５は、基板本体１１０と封止基板３０との間に介挿されることにより前記両基板を所定間隔にて離間する作用を奏する。この離間部材３５は、平面的には、隔壁構造体２２１及び陰極５０を取り囲む概略矩形枠状に形成される。
離間部材３５は、アクリル樹脂等の有機材料、シリコン酸化物等の無機材料等により形成され、フォトリソグラフィー技術や印刷法等を用いて所定形状にパターン形成する方法が適用できる。

続けて、有機発光層６５と陰極５０との間に保護層８０を設けた場合の有機ＥＬ素子２００の諸特性を以下に説明する。
図５（ａ）は、有機発光層６５と陰極５０との間に、保護層８０を形成した場合の有機ＥＬ素子２００における電圧−電流特性を示した図である。ここで、図５（ａ）に示す曲線のうち、実線が本実施形態のＥＬ表示装置の測定結果を示すものである。一方、破線で示す曲線は、従来から利用されている方法に基づく測定結果を示すものであり、有機発光層６５上に直接陰極を成膜したＥＬ表示装置の場合を示している。

陽極２３と陰極５０間に一定の電圧を印加し、有機ＥＬ素子２００に流れる電流を計測した。その結果、図５（ａ）のグラフに示すように、本実施形態の有機ＥＬ素子の方が従来の有機ＥＬ素子と比較して、一定の電流を有機ＥＬ素子に流す場合に、従来例より低い電圧で流すことができる。これは、保護層８０により機能層６０の劣化を防止することができるため、低い電圧で大きな電流を流すことができるということを示している。

図５（ｂ）は、有機発光層６５と陰極５０との間に、保護層８０を形成した場合の有機ＥＬ素子２００における電流密度−輝度特性を示した図である。ここで、図５（ｂ）に示す曲線のうち、実線が本実施形態のＥＬ表示装置の測定結果を示すものである。一方、破線で示す曲線は、従来から利用されている方法に基づく測定結果を示すものであり、有機発光層６５上に直接陰極を成膜したＥＬ表示装置の場合を示している。

陽極２３と陰極５０間に一定の電圧を印加し、有機ＥＬ素子２００に電流を流した場合の陰極５０側から出射される発光光の輝度を計測した。図５（ｂ）のグラフに示すように、本実施形態の有機ＥＬ装置の方が従来の有機ＥＬ装置と比較して、一定の発光輝度を得る場合に、従来より低い電流密度で得ることができる。これは、保護層８０により機能層６０の劣化を防止することができるため、低い電流密度で同等の発光輝度を得るということを示している。

以上説明したように、本実施形態では、機能層６０（電子注入層４５）と陰極５０との間に保護層８０を形成している。そのため、陰極５０を成膜する際に照射される粒子等は、まず機能層６０上に形成された保護層８０に衝突する。従って、保護層８０が緩衝材となり、直接機能層６０には粒子が照射されないため、照射される粒子等の衝突の際に発生する物理的衝撃又は熱等から機能層６０を保護することができる。
また、保護層８０は、陰極５０のバンドギャップエネルギーよりも小さいバンドギャップエネルギーを有している。そのため、保護層８０にバンドギャップエネルギー以上の光が照射された場合、この光は保護層８０によって吸収される。従って、本実施形態によれば、陰極５０では吸収不可能な波長領域についても吸収することができる。
さらに、保護層８０は光透過性機能を有するため、トップエミッション型の有機ＥＬ装置１０１を採用した場合、機能層６０から出射される発光光を減衰させることなく観察者側に透過させることができる。
これらの結果、機能層６０と陰極５０との間に上記保護層８０を形成することによって、保護層８０の下層に形成される機能層６０を保護することができ、機能層６０の劣化を防止することができる。これにより、高輝度、かつ表示品質に優れた有機ＥＬ装置１０１を実現することができる。

（有機ＥＬ装置の製造方法）
次に、本実施形態の有機ＥＬ装置の製造方法について詳細に説明する。
なお、基板１２０上に回路部１１を形成する工程、及び陰極５０を形成する工程以降の工程については、公知技術が採用されるため説明を省略する。また、保護層８０の形成、ＩＴＯからなる陰極５０の形成を除いては簡略化して説明する。

まず、基板１２０の回路部１１上に、陽極２３となるＡｌ等からなる導電材料をインクジェット法により成膜する。この成膜した導電材料を所定形状にパターニングすることによって陽極２３を形成する。次に、仕切部材として上記陽極２３を区画するように隔壁構造体２２１を、フォトリソグラフィー法により形成する。次に、陽極２３上に、正孔注入層４０、正孔輸送層７５をこの順にインクジェット法により成膜する。次に、正孔輸送層７５上に、有機発光層６５、電子注入層４５をインクジェット法により成膜する。なお、上記陰極２３、正孔注入層４０及び正孔輸送層７５は、蒸着法、イオンプレーティング法等の各種方法により形成することも可能である。

次に、電子注入層４５上に保護層８０を形成する方法について説明する。
保護層８０は、真空蒸着法により電子注入層４５上の全面に成膜する。まず、電子注入層４５まで形成された有機ＥＬ装置２００を真空チャンバー内部に配置し、真空チャンバー内部の大気を排気して減圧する。次に、真空チャンバー内部に予め設置されている蒸発源に保護層８０となるＺｎＯタブレットを配置する。ここで、蒸発源としては、箔状加熱蒸着源用ヒータ等に電流を流し、発生する電熱を利用する抵抗加熱蒸着源を採用している。

次に、蒸発源に電圧を印加し、ＺｎＯタブレットを溶解する。ＺｎＯの沸点は約１１００℃であるため、この付近まで蒸発源を加熱する。これにより蒸発した材料（ＺｎＯ）は、電子注入層４５上に堆積し、保護層８０としてのＺｎＯの薄膜を形成する。本実施形態において、ＺｎＯの膜厚としては、５〜５０ｎｍ程度に形成している。従って、電子注入層４５上にＺｎＯの膜厚が５〜５０ｎｍ、及び均一な膜厚分布となるように、蒸発源と電子注入層４５との位置関係、装置の圧力、電力、成膜時間等を制御する。このようにして、電子注入層４５上に保護層８０を形成する。なお、保護層８０の形成は、イオンプレーティング法、スパッタ法、インクジェット法等の各種方法を適用することが可能である。

次に、保護層８０上にＩＴＯからなる陰極５０を形成する方法を説明する。
陰極５０は、図３に示すように、イオンプレーティング法により保護層８０及び上述した隔壁構造体２２１上の全面に成膜する。イオンプレーティング法は、ガスプラズマを利用して、蒸着粒子の一部をイオン等として活性化して蒸着する方法である。従って、真空蒸着装置としては、放電によるプラズマ発生装置と蒸発源を兼ね備えたものを使用する。
まず、保護層８０まで形成された有機ＥＬ装置２００を真空チャンバー内部に配置し、真空チャンバー内部の大気を排気して減圧する。真空チャンバー内部の圧力は、２〜２０ｍｔｏｒｒの範囲に設定する。次に、真空チャンバー内部に予め設置されている蒸発源に陰極５０となる透明導電材料を配置する。

次に、蒸発源に電圧を印加し、透明導電材料を溶解する。このとき、蒸発源には、２０
〜２００Ａの範囲の電流を流す。そして、Ａｒ等の不活性ガスをプラズマ発生装置に導入してプラズマを発生させる。これによって蒸発した透明導電材料は、プラズマ中を通過する際、イオン化され、保護層８０上に高い運動エネルギーを持って衝突し、保護層８０上に堆積する。このとき、保護層８０上に陰極５０が所定の膜厚及び均一な膜厚分布となるように、蒸発源と陰極５０との位置関係、装置の圧力、電力、成膜時間等を制御する。このようにして、保護層８０上にＩＴＯからなる陰極５０を形成する。なお、ＩＴＯからなる陰極５０は、真空蒸着法、スパッタ法、インクジェット法等の各種方法を適用することが可能である。

以上説明したように、保護層８０を蒸着法によって形成することにより、高い運動エネルギーを持って機能層６０に衝突するため、機能層６０との付着強度に優れた保護層８０を形成することができる。従って、保護層８０の下層に形成される機能層６０に対して少ないダメージで保護層８０を形成することができる。
また、陰極５０をイオンプレーティング法により形成することにより、蒸着法と比較して高い運動エネルギーを持って保護層８０に衝突するため、保護層８０との付着強度に優れた陰極５０を形成することができる。

［電子機器］
図６は、本発明に係る電子機器の一例を示す斜視構成図である。
図６に示す映像モニタ１２００は、先の実施形態のＥＬ表示装置を備えた表示部１２０１と、筐体１２０２と、スピーカ１２０３等を備えて構成されている。そして、この映像モニタ１２００は、先のＥＬ表示装置により明るく視認性に優れた表示が可能である。

上記実施の形態のＥＬ装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、デジタルスチルカメラ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段、あるいはプリンタヘッドの光源手段として好適に用いることができ、いずれの電子機器においても、高輝度の発光が得られるものとなっている。

なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
本実施形態において保護層８０として採用することができる材料としては、上記ＺｎＯ又はＳｎＯ_２に限定されることはない。ＩＴＯから形成される陰極５０よりもバンドギャップエネルギーが小さく、かつ、透明導電材料からなる材料であれば適宜適用可能である。例えば、ＩＣＯ、ＩＧＯ等の透明導電膜として知られる高融点材料を採用することも可能である。

本実施形態のＥＬ表示装置の概略構成を示す平面図である。 図１に示すＥＬ表示装置の等価回路図である。 図１に示すＥＬ表示装置のＡ−Ａ‘線に沿った断面図である。 図３に示す破線領域の断面拡大図である。 （ａ）は本実施形態における有機ＥＬ素子の電圧−電流特性であり、（ｂ）は電流密度−輝度特性である。 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

２３…陽極、 ５０…陰極、 ６０…機能層、 ８０…保護層、 １８０…支持基体（基板）

Claims (5)

1. 基板とは反対側に発光光を出射する有機エレクトロルミネッセンス装置であって、
   前記基板と、
   前記基板上に設けられた陽極と、
   前記陽極上に設けられた発光層を含む機能層と、
   前記機能層上に設けられた陰極と、を含み、
   前記機能層と陰極との間に前記陰極を構成する材料のバンドギャップエネルギーよりも小さく、かつ光透過性を有する保護層が設けられた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. 前記保護層が、ＺｎＯ又はＳｎＯ_２を含有する材料から形成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ッセンス装置。
3. 前記保護層の膜厚が、５〜５０ｎｍ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. 前記請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法において、前記ＺｎＯ又はＳｎＯ_２を含有する材料から形成される前記保護層を蒸着法により形成する工程を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
5. 前記請求項１乃至請求項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を備える電子機器。

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