JP2009266520A - 有機エレクトロルミネッセンス装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発光色の異なる両面発光を可能とし、高効率な有機ＥＬ装置を提供する。
【解決手段】本発明は、透明な陽極１０と透明な陰極５０との間に挟持されてなる両面発光の有機エレクトロルミネッセンス装置１であって、複数の有機発光層３０Ａ，３０Ｂが第１の中間電極４０Ａを挟持してなる第１の発光部３０と、複数の有機発光層３０Ｃ，３０Ｄが第２の中間電極４０Ｂを挟持してなる第２の発光部３１と、第１の発光部３０と第２の発光部３１間に反射性と導電性を有する反射性中間電極層６０と、を具備してなることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス装置及びその製造方法に関するものである。

近年、情報機器の多様化等に伴い、消費電力が少なく軽量化された表示装置のニーズが高まっている。この様な表示装置の一つとして、有機発光層を備えた有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬ）装置が知られている。

有機ＥＬ装置では、有機発光層に対し陽極から正孔が、また陰極から電子がそれぞれ送り込まれ、これらが有機発光層中で結合することによって発光する。そのため、同じ有機ＥＬ装置を用いて高輝度発光を得るためには、正孔と電子の結合量を増やすこと、換言すれば駆動電流量を増やすことが必要である。しかし、駆動電流量を増やすと配線等における電気抵抗により発生するジュール熱が増大し、有機発光層の温度が上昇するため、有機発光層の寿命が低下するという懸念がある。

そこで、有機発光層を直列に複数積層し輝度を高める、マルチフォトンと呼ばれる方式の有機ＥＬ装置が開発されている。マルチフォトン方式の有機ＥＬ素子では、複数の有機発光層がそれぞれ中間電極層と呼ばれる層を介して積層している。「中間電極層」は、一成分として電気抵抗の高い金属酸化物を備えており、配線が接続されていなくても電圧印加時に一方の面から電子を受容（正孔を注入）し、他方の面からは電子を供与（電子を注入）し、かつ、層内には略等電位を保つという性質を有している。そのため、電圧印加時には、隣接する有機発光層に対し両面から正孔または電子を注入することができ、この中間電極層の性質を利用することで、積層する有機発光層を効率的に発光させることができる。

このようなマルチフォトン方式の有機ＥＬ素子では、単層構造に比べて同じ電流でより高い輝度を示すことが可能となり、高い発光効率を実現することができる。また、同じ輝度を達成しようとする場合に、単層構造に比べて少ない電流で良いことになり、有機発光層の寿命を延ばすことが可能となる。

また、上記のような有機発光層と中間電極層とからなる発光ユニットを複数備え、両面より発光が得られる両面発光有機ＥＬ装置が知られている。例えば、第１電極と第２電極に挟持された有機層の中に第三の電極を挿入する方法（特許文献１、２を参照）や、光導波路を不透明電極側に設けることで外部に光を取り出す方法が考案されている。
特開２０００−５８２６０号公報 特開２００５−２６７９２６号公報

しかしながら、電極を挿入する方法では両面で異なる表示が可能であるという利点はあるものの、駆動方法は複雑になる。また光導波路を形成する方法では、不透明電極部の影響により開口が制限され、また両面で単色の発光色しか得ることができない。また、いずれの方法においても、さらに高効率化が期待されている。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、発光色の異なる両面発光を可能とし、高効率な両面発光有機ＥＬ装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、陽極と陰極との間に発光部が配置されてなる両面発光型の有機エレクトロルミネッセンス装置であって、前記発光部は、複数の有機発光層が第１の中間電極を挟持してなる前記陽極側に配置された第１の発光部と、複数の有機発光層が第２の中間電極を挟持してなる前記陰極側に配置された第２の発光部と、前記第１の発光部と前記第２の発光部間に配置されて反射性及び導電性の反射性中間電極層とからなることを特徴とする。
この構成によれば、第１発光部及び第２発光部がそれぞれ中間電極を有するマルチフォトン構造となり、高効率な両面発光が可能となる。また、第１，第２発光部間に反射性中間電極層を具備してなることで、第１，第２発光部から発した光を反射性中間電極層によってそれぞれ反射させることができ、陽極と陰極側の両面で発光色の異なる両面発光の有機ＥＬ装置を構成することが可能となる。

本発明においては、前記反射性中間電極層が、前記陽極側に配置された仕事関数が４．３ｅＶ以下である電子供与性の第１の反射層と、前記陰極側に配置された仕事関数が４．３ｅＶより大きな電子受容性の第２の反射層とを具備してなることが望ましい。
この構成によれば、第１の反射層が第１の発光部に対して電子を注入することが容易となるとともに、第２の反射層が第２の発光部に対して正孔を注入することが容易となり、より発光効率が高まる。また、反射性中間電極層が導電性を有するため、第１の反射層と第２の反射層との間で電子の移動がスムーズに行われ、発光効率がより高まる。
ここで、第１の反射層としては、ＭｇＡｇ合金を例示でき、第２の反射層としては、Ａｇを例示できる。

本発明においては、前記第１の中間電極は、仕事関数が４．３ｅＶよりも大きい電子受容性の金属酸化物と、仕事関数が４．３ｅＶ以下の電子供与性の金属と、の混合物を主体として形成されていることが望ましい。
この構成によれば、第１の中間電極層は、大気に安定な電子受容性の金属酸化物と、大気に不安定な電子供与性の金属との混合物となっている。第１の中間電極層に含まれる金属酸化物は、同じく第１の中間電極層に含まれる金属を大気から保護する被膜の役割を果たし、金属の大気による変質を防ぐことができる。したがって、機能液の塗布を大気中で良好に行うことができ、容易に高性能な有機ＥＬ装置を製造することができる。

本発明においては、前記第２の中間電極は、仕事関数が４．３ｅＶよりも大きい電子受容性の金属酸化物と、仕事関数が４．３ｅＶ以下の電子供与性の金属と、の混合物を主体として形成されていることが望ましい。
この構成によれば、第２の中間電極層は、大気に安定な電子受容性の金属酸化物と、大気に不安定な電子供与性の金属との混合物となっている。第２の中間電極層に含まれる金属酸化物は、同じく第２の中間電極層に含まれる金属を大気から保護する被膜の役割を果たし、金属の大気による変質を防ぐことができる。したがって、機能液の塗布を大気中で良好に行うことができ、容易に高性能な有機ＥＬ装置を製造することができる。

本発明においては、前記発光部は、互いに異なる発光色を発光することが望ましい。
このように構成することで、両面で異なる発光色の発光表示が可能となり、両面発光の有機ＥＬ装置としての利点が高まる。

また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、陽極と陰極との間に発光部が配置が挟持されてなる両面発光型の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、前記陽極上に、第１の有機発光層、第１の中間電極層及び第２の有機発光層を順次形成する工程と、前記第２の有機発光層の表面全面を覆って、反射性と導電性を有する反射性中間電極層を真空蒸着法により形成する工程と、前記反射性中間電極上に、第３の有機発光層、第２の中間電極層及び第４の有機発光層を順次形成する工程と、を具備してなることを特徴とする。
この方法によれば、各発光部にそれぞれ中間電極を形成することで、各発光部にマルチフォトン構造を適用でき、高効率な両面発光が可能な有機ＥＬ装置を製造することができる。また、各発光部間に反射性中間電極層を形成することで、陽極と陰極側の両面で発光色の異なる両面発光が可能な有機ＥＬ装置を製造することができる。

以下、図１〜図４を参照しながら、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ装置について説明する。ここで、図１は有機ＥＬ装置１を模式的に示す断面図であり、図２から図４は有機ＥＬ装置１の製造方法を示す工程図である。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。

ここで、有機ＥＬ装置には、有機ＥＬ素子が放つ光を有機ＥＬ素子が形成された基板側とは反対側から取り出すトップエミッション方式と、有機ＥＬ素子が形成された基板側から基板を介して取り出すボトムエミッション方式の２種類の発光方式がある。本発明はこのどちらの方式に適用しても良好な結果が得られるため、以下の説明においては形成材料などに限定があるものを除き、発光方式に限定をせずに記載する。

「有機ＥＬ装置」
図１に示すように、有機ＥＬ装置１は、基板本体２０Ａと、基板本体２０Ａ上に形成され配線や駆動素子等を備える素子層２０Ｂとを備える基板２０と、基板２０上に形成される画素電極（陽極）１０と、画素電極１０と平面的に重なる開口部を備えた画素隔壁層２２と、画素隔壁層２２の上に形成された共通隔壁層２４とを備えている。また、共通隔壁層２４に囲まれた領域には、共通隔壁層２４の頂面２４ａおよび側壁２４ｂを覆って第１の発光部３０と、反射性中間電極層６０と、第２の発光部３１とが形成されており、更にその上には、共通隔壁層２４の頂面２４ａおよび側壁２４ｂを覆って第２の発光部３１の上面の全面を覆う共通電極（陰極）５０が形成されている。画素電極１０と、第１の発光部３０と、反射性中間電極層６０と、第２の発光部３１と、共通電極５０とで有機ＥＬ素子（発光素子）７０を形成している。

（第１の発光部）
第１の発光部３０には、画素電極１０からの正孔の注入を容易にする第１の正孔注入層３２Ａと、第１の有機発光層３０Ａと、第１の中間電極層４０Ａと、第２の有機発光層３０Ｂを備えており、画素電極１０上にこの順に積層されている。第１の中間電極層４０Ａは、第１の有機発光層３０Ａと接する面から第１の有機発光層３０Ａに対して電子を注入し、第２の有機発光層３０Ｂと接する面から第２の有機発光層３０Ｂに対して正孔を注入する性質を備えている。
第１の有機発光層３０Ａと第１の中間電極層４０Ａの間に、ＭｇＡｇなどの金属が挿入されていてもよく、仕事関数が４．３ｅＶ以下の金属が第１の中間電極層４０Ａ側に共蒸着されていてもよい。このようにすることで、第１の有機発光層３０Ａに電子を注入することが容易となる。

（反射性中間電極層）
反射性中間電極層６０は、一方の面からは正孔を注入し、他方の面からは電子を注入する役割を備えた反射性と導電性を有する層である。反射性中間電極層６０には、第１の発光部３０に対して電子を注入する第１の反射層６０Ａと、第２の発光部３１に対して正孔を注入する第２の反射層６０Ｂとを備えており、第１の発光部３０上にこの順に積層されている。
反射性中間電極層６０が反射性を有することで、反射性中間電極６０の両面に配置された第１の発光部３０と第２の発光部３１がそれぞれ発光する光を反射させるため、有機ＥＬ装置１の一方の面と他方の面で異なる発光色による両面発光表示が可能となる。

反射性中間電極層６０は、第１の反射層６０Ａ，第２の反射層６０Ｂのいずれか１層のみでもよいが、このように２層構造とすることで、第１の反射層６０Ａは第２の有機発光層３０Ｂと接する面から第２の有機発光層３０Ｂに対して電子を注入しやすい材料を選択でき、第２の反射層６０Ｂは第２の正孔注入層３２Ｂと接する面から第２の正孔注入層３２Ｂに対して正孔を注入しやすい材料を選択できるため、反射性中間電極層６０の一方の面から正孔を注入し、他方の面から電子を注入することが容易となり、発光効率が高まる。

例えば、反射性中間電極層６０として、陽極１０側に配置されて仕事関数が４．３ｅＶ以下である電子供与性の第１の反射層６０Ａと、陰極５０側に配置されて仕事関数が４．３ｅＶより大きな電子受容性の第２の反射層とを具備してなるものが望ましい。第１の反射層としては、ＭｇＡｇ合金を例示でき、第２の反射層としては、Ａｇを例示できる。ＭｇＡｇ合金、Ａｇ等は金属光沢を有する金属であり、それ自体が導電性及び反射性を持つので、反射性中間電極層６０の構成材料として特に好ましい。

（第２の発光部）
第２の発光部３１には、反射性中間電極層６０からの正孔の注入を容易にする第２の正孔注入層３２Ｂと、第３の有機発光層３０Ｃと、第２の中間電極層４０Ｂと、第４の有機発光層３０Ｄを備えており、反射性中間電極層６０上にこの順に積層されている。第２の中間電極層４０Ｂは、第３の有機発光層３０Ｃと接する面から第３の有機発光層３０Ｃに対して電子を注入し、第４の有機発光層３０Ｄと接する面から第４の有機発光層３０Ｄに対して正孔を注入する性質を備えている。
第３の有機発光層３０Ｃと第２の中間電極層４０Ｂの間に、ＭｇＡｇなどの金属が挿入されていてもよく、仕事関数が４．３ｅＶ以下の金属が第２の中間電極層４０Ｂ側に共蒸着されていてもよい。このようにすることで、第３の有機発光層３０Ｃに電子を注入することが容易となる。

（共通電極）
また、共通電極５０は、共通隔壁層２４の頂面２４ａ、側壁２４ｂ、を覆って第２の有機発光層３０Ｂの上面の全面を覆う電子注入陰極層５０Ａと、電子注入陰極層５０Ａの表面全面を覆う陰極５０Ｂと、陰極５０Ｂの表面全面を覆う上層５０Ｃを備えている。以下の説明においては、基板２０の配置している側を下側、共通電極５０が配置している側を上側として、各構成の上下関係、積層関係を示すこととする。以下、各構成要素について順に説明する。

（基板本体）
基板本体２０Ａは、透明基板を用いる。透明基板としては、例えばガラス、石英ガラス、窒化ケイ素等の無機物や、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の有機高分子（樹脂）を用いることができる。また、光透過性を備えるならば、前記材料を積層または混合して形成された複合材料を用いることもできる。本実施形態では、基板本体２０の材料としてガラスを用いる。

（素子層）
素子層２０Ｂは、有機ＥＬ装置１を駆動させるための各種配線や駆動素子、及び無機物または有機物の絶縁膜などを備えている。各種配線や駆動素子はフォトリソグラフィによりパターニングした後エッチングすることにより、また、絶縁膜は蒸着法やスパッタ法など通常知られた方法により適宜形成することができる。

（画素電極）
素子層２０Ｂの上には、画素電極１０が形成されている。画素電極１０の形成材料には、仕事関数が５ｅＶ以上の材料を用いることができる。このような材料は、正孔注入効果が高いため画素電極１０の形成材料として好ましい。このような材料としては、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｈｉｎ Ｏｘｉｄｅ:インジウム錫酸化物）等の金属酸化物を挙げることができる。
本実施形態ではＩＴＯを用いる。

（画素隔壁層）
また、素子層２０Ｂの上には、画素電極１０の端部に一部が乗り上げるように、画素隔壁層２２が形成されている。画素隔壁層２２は画素電極１０に対応する開口部を備えており、該開口部内に画素電極１０が露出している。画素隔壁層２２は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）等の無機絶縁材料で形成されており、開口部の位置に対応するマスクを介したエッチング等の公知の方法で形成することができる。本実施形態では、ＳｉＯ_２を用いて形成する。

（共通隔壁層）
画素隔壁層２２上には、画素電極１０の周囲を囲むように共通隔壁層２４が形成されている。共通隔壁層２４は、断面形状が順テーパ状に形成されている。そのため、共通隔壁層２４で囲まれた空間は、下部よりも上部が広く開口している。共通隔壁層２４の頂面２４ａは、後述する有機発光層の形成材料を含む機能液に対して親液性を示すように形成されている。共通隔壁層２４は、例えば光硬化性のアクリル樹脂やポリイミド樹脂で形成することができる。本実施形態では、アクリル樹脂で共通隔壁層２４を形成した後に、Ｏ_２プラズマ処理による親液処理を施すこととしている。

（第１の正孔注入層）
画素電極１０、画素隔壁層２２、共通隔壁層２４の上には、これらの表面を覆って全面に、画素電極１０からの電子の受容（正孔の注入）を容易にする電荷移動層として第１の正孔注入層３２Ａが形成されている。第１の正孔注入層３２Ａは、正孔注入層の形成材料の溶液（機能液）を塗布し、溶媒を蒸発させて形成する。第１の正孔注入層３２Ａの形成材料は、ポリマー前駆体がポリテトラヒドロチオフェニルフェニレンであるポリフェニレンビニレン、１，１−ビス−（４−Ｎ，Ｎ−ジトリルアミノフェニル）シクロヘキサン、トリス（８−ヒドロキシキノリノール）アルミニウム、ポリスチレンスルフォン酸、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルフォン酸との混合物（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の公知の材料を例示することができる。また、塗布時にこれらを溶かしておく溶媒としては、水、イソプロピルアルコール、Ｎ−メチルピロリドン、１，３−ジメチル−イミダゾリノン等の極性溶媒を例示することができる。本実施形態ではＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用いる。

（第１の有機発光層）
第１の正孔注入層３２Ａの上には、第１の正孔注入層３２Ａの表面全面を覆って第１の有機発光層３０Ａが形成されている。第１の有機発光層３０Ａも、有機発光層の形成材料の溶液（機能液）を塗布し、溶媒を蒸発させて形成する。第１の有機発光層３０Ａの形成材料としては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の高分子発光材料を好適に用いることができる。このような材料としては、ポリフルオレン（ＰＦ）、ポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）、ポリフェニレン（ＰＰ）、ポリパラフェニレン（ＰＰＰ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリチオフェン、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）や、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）等のポリシランなどの各誘導体を例示することができる。また、これらの発光材料に、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用いることもできる。

該溶媒には、水、メタノール、エタノール等の水と相溶性のあるアルコール、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルイミダゾリン（ＤＭＩ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、２，３−ジヒドロベンゾフラン、等が挙げられ、これらの溶媒を２種以上適宜混合したものであっても良い。また、これらの溶媒にシクロヘキシルベンゼン等を適宜加えて粘度を調整しても構わない。

（第１の中間電極層）
第１の有機発光層３０Ａの上には、第１の有機発光層３０Ａの表面全面を覆って第１の中間電極層４０Ａが形成されている。第１の中間電極層４０Ａは、一方の面からは正孔を注入し、他方の面からは電子を注入する役割を備えた電気的絶縁層である。マルチフォトン方式の有機ＥＬ装置では、中間電極層が複数の有機発光層に挟持されて形成されており、透光性を備える程度に薄く形成されている。

第１の中間電極層４０Ａは、特に限定されるものではないが、仕事関数が４．３ｅＶよりも大きい電子受容性（正孔注入性）の金属酸化物と、仕事関数が４．３ｅＶ以下の電子供与性（電子注入性）の金属と、の混合物を主体として１層で構成されていることが好ましい。このようにすることで、中間電極層内には複数の異なる材料が積層する際に生じる界面が存在しないため、中間電極層の内部で反射・散乱による光の損失がなく、各有機発光層から射出される光を効率的に取り出すことができる構成となっている。

この場合、第１の中間電極層４０Ａが含む金属酸化物は、電子を放出しにくく（仕事関数が大きく）、第２の有機発光層３０Ｂから電子を受容する（正孔を注入する）性質を備えた材料である。このような材料としては、例えば、ＭｏＯ_３（仕事関数：５．５ｅＶ），Ｖ_２Ｏ_５（同５．６ｅＶ），ＲｕＯ_２（同５．０ｅＶ）をあげることができる（仕事関数出典：宮田清蔵，『有機ＥＬ素子とその工業化最前線』（エヌティーエス出版）（４−９０−０８３０２９−１））。本実施形態ではＭｏＯ_３を用いる。

また、第１の中間電極層４０Ａが含む金属は、電子を放出しやすく（仕事関数が小さく）、第１の有機発光層３０Ａに電子を供与する（電子を注入する）性質を備えた材料である。このような材料としては、例えば、Ｌｉ（仕事関数：２．９ｅＶ），Ｃｓ（同１．９５ｅＶ）など周期律表で１族に属するアルカリ金属、Ｍｇ（同３．６ｅＶ），Ｃａ（同２．９ｅＶ），Ｂａ（同２．５ｅＶ），Ｓｒ（同２．６ｅＶ）など周期律表で２族に属するアルカリ土類金属が挙げられる（仕事関数出典：『化学便覧』改訂４版，基礎編II，II−４８９頁）。酸化物には、ＳｒＯｘ，ＣａＯなどが挙げられる。本実施形態ではＣａを用いる。

さらに、第１の中間電極層４０Ａに含まれる金属酸化物と金属との体積比は、１：１から２０：１の範囲に含まれる比となっている。例えば、金属酸化物と金属との体積比を０．５：１とし金属酸化物を少なくすると、第１の中間電極層４０Ａに含まれる金属が大気中で酸化されやすくなり、大気安定性が低下する。また、金属が多くなると中間電極層の透明性も低下するため好ましくない。一方で、金属酸化物と金属との体積比を３０：１とし金属酸化物を多くすると、第１の有機発光層３０Ａへの電子注入性が低く、発光効率が低下する。本実施形態では、金属酸化物と金属との体積比は１０：１である。

第１の中間電極層４０Ａは、１ｎｍ以上であり１００ｎｍ以下となるように形成している。１ｎｍより薄くなると成膜が困難となる。また、１００ｎｍより厚くなると第１の中間電極層４０Ａの透光性が不足する。

第１の中間電極層４０Ａの厚みは、より好ましくは５ｎｍ以上であり２０ｎｍ以下である。電子受容性の層と電子供与性の層を別々に設けて積層して第１の中間電極層４０Ａを形成する場合には、通常は２層合わせて５０ｎｍ以上の膜厚とすることが多い。マルチフォトン方式の有機ＥＬ装置では、有機ＥＬ素子で発光する光が中間電極層を介して射出されるため、中間電極層の透光性は高いほうが良い。第１の中間電極層４０Ａを薄くすると透光性が向上するため、高性能な有機ＥＬ装置を実現できることが分かっているが、各層の確実な成形や性質の異なる層同士の確実な密着を考慮すると、この程度の膜厚が必要となる。しかし本発明の構成では、１層で第１の中間電極層４０Ａを形成することができ、複数層の密着を考慮する必要がないため、複数層で構成される第１の中間電極層４０Ａでは困難な２０ｎｍ以下の膜厚とすることができる。また、５ｎｍ以上の膜厚であると確実な成膜が行いやすく、また、後述する方法にて第２の有機発光層３０Ｂを形成する際に、第２の有機発光層３０Ｂを形成する機能液から第１の有機発光層３０Ａを確実に遮蔽することができる。本実施形態では１０ｎｍである。

（第２の有機発光層）
第１の中間電極層４０Ａの上には、第１の中間電極層４０Ａの表面全面を覆って第２の有機発光層３０Ｂが形成されている。第２の有機発光層３０Ｂも、有機発光層の形成材料を含む機能液を塗布し、溶媒を蒸発させて形成する。第２の有機発光層３０Ｂは、設計に応じて形成材料を選択することができ、第１の有機発光層３０Ａと同じ材料で形成しても良く、異なっても良い。本実施形態では、第１の有機発光層３０Ａと同じ材料で形成する。

（第１の反射層）
第２の有機発光層３０Ｂの上には、第２の有機発光層３０Ｂの表面全面を覆って第１の反射層６０Ａが形成されている。第１の反射層６０Ａは、第２の有機発光層３０Ｂと接する面から第２の有機発光層３０Ｂに対して電子を注入する役割を備えた反射性と導電性を有する層である。

第１の反射層６０Ａは、特に限定されるものではないが、仕事関数が４．３ｅＶ以下の金属であることが好ましく、具体的にはＭｇＡｇ合金などの金属で形成されていることが好ましい。このようにすることで、第１の反射層６０Ａは電子を放出しやすくなり、第２の有機発光層３０Ｂと接する面から第２の有機発光層３０Ｂに対して電子を注入することが容易となる。

第１の反射層６０Ａの厚みは、特に限定されるものではないが、例えば１００ｎｍ程度でよい。

（第２の反射層）
第１の反射層６０Ａの上には、第１の反射層６０Ａの表面全面を覆って第２の反射層６０Ｂが形成されている。第２の反射層６０Ｂは、第２の正孔注入層３２Ｂと接する面から第２の正孔注入層３２Ｂに対して正孔を注入する役割を備えた反射性と導電性を有する層である。

第２の反射層６０Ｂは、特に限定されるものではないが、仕事関数が４．３ｅＶより大きい金属であることが好ましく、具体的にはＡｇなどの金属で形成されていることが好ましい。このようにすることで、第２の反射層６０Ｂは電子を放出しにくくなり、第２の正孔注入層３２Ｂと接する面から第２の正孔注入層３２Ｂに対して正孔を注入することが容易となる。

第２の反射層６０Ｂの厚みは、特に限定されるものではないが、例えば１００ｎｍ程度がよい。

（第２の正孔注入層）
第２の反射層６０Ｂの上には、第２の反射層６０Ｂの表面全面を覆って第２の正孔注入層３２Ｂが形成されている。第２の正孔注入層３２Ｂも、有機発光層の形成材料を含む機能液を塗布し、溶媒を蒸発させて形成する。第２の正孔注入層３２Ｂは、設計に応じて形成材料を選択することができ、第１の正孔注入層３２Ａと同じ材料で形成しても良く、異なっても良い。本実施形態では、第１の正孔注入層３２Ａと同じ材料で形成する。

（第３の有機発光層）
第２の正孔注入層３２Ｂの上には、第２の正孔注入層３２Ｂの表面全面を覆って第３の有機発光層３０Ｃが形成されている。第３の有機発光層３０Ｃも、有機発光層の形成材料を含む機能液を塗布し、溶媒を蒸発させて形成する。第３の有機発光層３０Ｃは、設計に応じて形成材料を選択することができ、第１の有機発光層３０Ａと同じ材料で形成しても良く、異なっても良い。本実施形態では、第１の有機発光層３０Ａと異なる発光色の材料で形成する。

（第２の中間電極層）
第３の有機発光層３０Ｃの上には、第３の有機発光層３０Ｃの表面全面を覆って第２の中間電極層４０Ｂが形成されている。第２の中間電極層４０Ｂも、中間電極層の形成材料を含む機能液を塗布し、溶媒を蒸発させて形成する。第２の中間電極層４０Ｂは、設計に応じて形成材料を選択することができ、第１の中間電極層４０Ａと同じ材料で形成しても良く、異なっても良い。本実施形態では、第１の中間電極層４０Ａと同じ材料で形成する。

（第４の有機発光層）
第２の中間電極層４０Ｂの上には、第２の中間電極層４０Ｂの表面全面を覆って第４の有機発光層３０Ｄが形成されている。第４の有機発光層３０Ｄも、有機発光層の形成材料を含む機能液を塗布し、溶媒を蒸発させて形成する。第４の有機発光層３０Ｄは、設計に応じて形成材料を選択することができ、第３の有機発光層３０Ｃと同じ材料で形成しても良く、異なっても良い。本実施形態では、第３の有機発光層３０Ｃと同じ材料で形成する。

（電子注入陰極層）
第４の有機発光層３０Ｄの上には、第４の有機発光層３０Ｄの表面全面を覆って電子注入陰極層５０Ａが形成されている。電子注入陰極層５０Ａは、上述した第１の中間電極層４０Ａに含まれる金属を用いて形成することができる。本実施形態ではＣａを材料として形成する。電子注入陰極層５０Ａの厚みは５ｎｍである。

（陰極中間層）
電子注入陰極層５０Ａの上には、電子注入陰極層５０Ａの表面全面を覆って陰極中間層５０Ｂが形成されている。陰極中間層５０Ｂは、上述した反射性中間電極層６０に含まれる金属を用いて形成することができる。本実施形態ではＡｇを材料として形成する。陰極中間層５０Ｂの厚みは１０ｎｍである。

（陰極上層）
陰極中間層５０Ｂの上には、陰極中間層５０Ｂの表面全面を覆って陰極上層５０Ｃが形成されている。陰極上層５０Ｃは、大気に安定な電子受容性の金属酸化物を用いて形成することが好ましい。本実施形態ではＭｏＯ_３を材料として形成する。陰極上層５０Ｃの厚みは、５０ｎｍである。陰極上層５０Ｃは不図示の陰極取り出し端子へとつながる陰極コンタクト部へ接続されている。

このような有機ＥＬ装置１に電流を印加すると、第１の中間電極層４０Ａは第１の有機発光層３０Ａに電子を注入し、第２の有機発光層３０Ｂに正孔を注入するとともに、第２の中間電極層４０Ｂは第３の有機発光層３０Ｃに電子を注入し、第４の有機発光層３０Ｄに正孔を注入する。そのため、各発光部３０，３１は、第１の有機発光層３０Ａと第２の有機発光層３０Ｂ、第３の有機発光層３０Ｃと第４の有機発光層３０Ｄが、それぞれに発光するマルチフォトン方式の有機ＥＬ発光部となる。
これに加えて、画素電極１０からは第１の有機発光層３０Ａに正孔を注入し、電子注入陰極層５０Ａからは第４の有機発光層３０Ｄに電子を注入し、反射性中間電極層６０が各発光部３０，３１に導電しながらも各発光部３０，３１が発光する光を反射させるため、発光色の異なる両面発光を可能とし、高効率な両面発光有機ＥＬ装置となる。

以上のような構成の有機ＥＬ装置１によれば、各発光部３０，３１はそれぞれ中間電極４０Ａ，４０Ｂを有するマルチフォトン構造となり、高効率な両面発光が可能となる。また、各発光部間３０，３１に反射性中間電極層６０を具備してなることで、陽極（画素電極１０）と陰極（共通電極５０）側の両面で発光色の異なる両面発光の有機ＥＬ装置１が可能となる。

「有機ＥＬ装置の製造方法」
次いで、図２〜図４を用い、有機ＥＬ装置１の製造方法を説明する。

まず図２（ａ）に示すように、基板本体２０Ａ上に素子層２０Ｂを形成した基板２０に、画素電極１０を形成する。更に、画素電極１０の上に画素隔壁２２を形成した後、順テーパ状の断面形状を備えた共通隔壁層２４を形成する。これらはいずれも従来公知の方法を用いて形成することができる。共通隔壁２２を形成した後に、基板２０をＯ_２ガス下でプラズマによる表面処理を行い、連続してＣＦ_４雰囲気下でプラズマによる表面処理を行なう。これらのプラズマ処理により、基板２０及び基板２０上に形成された各構成要素の表面は、表面の不純物が除去され親液化され、画素電極１０であるＩＴＯと画素隔壁層２２であるＳｉＯ_２は親水性に、共通隔壁層２４であるアクリル樹脂は撥水性に表面改善され、インクジェット法による成膜が可能になる。

次いで、共通隔壁層２４で囲まれた領域（開口部２６）に、インクジェット法を用いて不図示の機能液（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ分散液）を塗布し、乾燥および焼成することにより第１の正孔注入層３２Ａを形成する。開口部２６の底部は親液処理されているため、機能液は良好に濡れ広がり、開口部２６の底部では均一な膜の第１の正孔注入層３２Ａを形成することができる。また、インクジェット法を用いて機能液を塗布するため、共通隔壁層２４の頂面２４ａおよび側壁２４ｂにも第１の正孔注入層３２Ａの膜が形成される。

次いで、第１の正孔注入層３２Ａの上に第１の有機発光層３０Ａを形成する。第１の有機発光層３０Ａは、インクジェット法を用いて不図示の機能液（有機発光層の形成材料を含む機能液）を塗布し、乾燥およびアニール処理して形成する。インクジェット法を用いて機能液を塗布するため、第１の有機発光層３０Ａは第１の正孔注入層３２Ａの表面全面を覆って形成される。

次いで、第１の有機発光層３０Ａの上に第１の中間電極層４０Ａを形成する。第１の中間電極層４０Ａは、先述した群から選ばれる金属酸化物と、同じく先述した群から選ばれる金属とを真空蒸着法を用いて同時に蒸着（共蒸着）することで形成する。この共蒸着を行う際に、金属酸化物と金属とをそれぞれ独立に温度を制御して加熱し、蒸着量を制御することで、成膜される第１の中間電極層４０Ａの金属酸化物と金属との混合比（体積比）を制御することが可能である。第１の中間電極層４０Ａは、金属酸化物にＭｏＯ_３を、金属にＣａを用い、これらの体積比が１０：１の混合層となっている。大気に安定な金属酸化物であるＭｏＯ_３が大気に不安定なＣａよりも多く（ここでは１０倍）含まれているため、形成される第１の中間電極層４０Ａは、全体として大気に安定な層となっている。このようにして形成する第１の中間電極層４０Ａは、第１の有機発光層３０Ａ上に積層され、第１の有機発光層３０Ａの表面を覆って全面に形成される。

次いで、第１の中間電極層４０Ａの上に第２の有機発光層３０Ｂを形成する。第２の有機発光層３０Ｂは、インクジェット法を用いて機能液を塗布し、乾燥およびアニール処理することで形成する。ここで、第１の中間電極層４０Ａが第１の有機発光層３０Ａの表面を覆って形成されているため、第２の有機発光層３０Ｂを形成するための機能液は、第１の有機発光層３０Ａに接触しない。そのため、機能液が第１の有機発光層３０Ａを溶解することなく、良好な機能液の塗布および第２の有機発光層３０Ｂの形成が可能となる。

次いで、第２の有機発光層３０Ｂの上に第１の反射層６０Ａを形成し、その上に第２の反射層６０Ｂを形成することで、反射性中間電極層６０を形成する。
第１の反射層６０Ａは、真空蒸着法によりＭｇＡｇ合金からなる層を例えば１００ｎｍ程度形成する。連続して、第２の反射層６０Ｂを真空蒸着法によりＡｇからなる層を１００ｎｍ程度形成する。このように、反射性中間電極層６０を積層構造とすることにより電子注入、ホール注入を容易にする。

次に図２（ｂ）に示すように、第２の反射層６０Ｂの上に、インクジェット法を用いて不図示の機能液（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ分散液）を塗布し、乾燥および焼成することにより第２の正孔注入層３２Ｂを形成する。インクジェット法を用いて機能液を塗布するため、第２の正孔注入層３２Ｂは、第２の反射層６０Ｂの表面全面を覆って形成される。

次いで図２（ｃ）に示すように、第２の正孔注入層３２Ｂの上に第３の有機発光層３０Ｃを形成する。第３の有機発光層３０Ｃは、インクジェット法を用いて不図示の機能液（有機発光層の形成材料を含む機能液）を塗布し、乾燥およびアニール処理して形成する。インクジェット法を用いて機能液を塗布するため、第３の有機発光層３０Ｃは第２の正孔注入層３２Ｂの表面全面を覆って形成される。

次いで図３（ａ）に示すように、第３の有機発光層３０Ｃの上に第２の中間電極層４０Ｂを形成する。第２の中間電極層４０Ｂは、先述した群から選ばれる金属酸化物と、同じく先述した群から選ばれる金属とを真空蒸着法を用いて同時に蒸着（共蒸着）することで形成する。この共蒸着を行う際に、金属酸化物と金属とをそれぞれ独立に温度を制御して加熱し、蒸着量を制御することで、成膜される第２の中間電極層４０Ｂの金属酸化物と金属との混合比（体積比）を制御することが可能である。第２の中間電極層４０Ｂは、金属酸化物にＭｏＯ_３を、金属にＣａを用い、これらの体積比が１０：１の混合層となっている。大気に安定な金属酸化物であるＭｏＯ_３が大気に不安定なＣａよりも多く（ここでは１０倍）含まれているため、形成される第２の中間電極層４０Ｂは、全体として大気に安定な層となっている。このようにして形成する第２の中間電極層４０Ｂは、第３の有機発光層３０Ｃ上に積層され、第３の有機発光層３０Ｃの表面を覆って全面に形成される。

次いで図３（ｂ）に示すように、第２の中間電極層４０Ｂの上に第４の有機発光層３０Ｄを形成する。第４の有機発光層３０Ｄは、インクジェット法を用いて機能液を塗布し、乾燥およびアニール処理することで形成する。ここで、第２の中間電極層４０Ｂが第３の有機発光層３０Ｃの表面を覆って形成されているため、第４の有機発光層３０Ｄを形成するための機能液は、第３の有機発光層３０Ｃに接触しない。そのため、機能液が第３の有機発光層３０Ｃを溶解することなく、良好な機能液の塗布および第４の有機発光層３０Ｄの形成が可能となる。

次いで図３（ｃ）に示すように、真空蒸着法にて基板２０の上面全面に電子注入陰極層５０Ａと陰極５０Ｂと上層５０Ｃとをこの順に形成する。電子注入陰極層５０Ａとして例えばＣａを５ｎｍ、陰極５０Ｂとして例えばＡｇを１０ｎｍ、上層として例えばＭｏＯ_３を５０ｎｍ形成する。以上のようにして製造を行って有機ＥＬ素子７０を形成し、有機ＥＬ装置１が完成する。

本実施形態では、各中間電極層４０Ａ，４０Ｂは、大気に安定な電子受容性の金属酸化物であるＭｏＯ_３と、大気に不安定な電子供与性の金属であるＣａとの混合物となっている。これらの混合比は体積比で１０：１となっており、金属酸化物よりも金属の方が少なくなっている。そのため、これらの中間電極層４０Ａ，４０Ｂを大気中に曝しても、より多く含まれる金属酸化物が大気から各中間電極層４０Ａ，４０Ｂを保護する被膜の役割を果たし、各中間電極層４０Ａ，４０Ｂが備える金属の変質を防ぐことができる。このような、良好な大気安定性と良好な電子注入性を両立した各中間電極層４０Ａ，４０Ｂを備えることで、湿式塗布法による機能液の塗布を大気中で良好に行うことができ、容易に高性能な有機ＥＬ装置１を製造することが可能となる。

また、本実施形態では、各中間電極層４０Ａ，４０Ｂに含まれる電子供与性（正孔注入性）の金属酸化物としてＭｏＯ_３を用いている。ＭｏＯ_３は、人体に対する危険性が少なく取り扱いが簡単であるため、大気中で行う湿式塗布法では取り扱いや操作が簡便になり、容易に有機ＥＬ装置を製造することができる。

また、本実施形態では、各中間電極層４０Ａ，４０Ｂに含まれる電子供与性（電子注入性）の金属としてＣａを用いている。そのため、隣接する第２の有機発光層３０Ｂ、第４の有機発光層３０Ｄに良好に電子を注入することができ、高性能な有機ＥＬ装置を製造することができる。

また、本実施形態では、各中間電極層４０Ａ，４０Ｂが１０ｎｍとなっている。そのため、第２の有機発光層３０Ｂを形成する際に塗布する機能液から第１の有機発光層３０Ａを保護し、第１の有機発光層３０Ａが機能液に溶解することを防ぐことができ、また、第４の有機発光層３０Ｄを形成する際に塗布する機能液から第３の有機発光層３０Ｃを保護し、第３の有機発光層３０Ｃが機能液に溶解することを防ぐことができる。それゆえ、同時に、透光性を損なわない良好な発光を実現することができる。

また、以上のような構成の有機ＥＬ装置１によれば、各中間電極層４０Ａ，４０Ｂが、電子受容性の金属酸化物と、電子供与性の金属との混合物で形成されており、１層で両方の性質を兼ね備えた層となっている。そのため、電子受容性の層と電子供与性の層を別々に設けて積層し各中間電極層４０Ａ，４０Ｂを形成する場合と比べて、性能を保ったまま信頼性の高い有機ＥＬ装置１を実現することができる。

なお、本実施形態においては、各正孔注入層３２Ａ，３２ＢはＰＥＤＯＴ／ＰＳＳで形成することとしたが、仕事関数が４．２ｅＶよりも大きい電子受容性の金属酸化物を用いて形成することとしても構わない。
その場合は、各中間電極層４０Ａ，４０Ｂが備える金属酸化物と同じ金属酸化物を用いることが望ましい。この方法によれば、共通する材料で正孔注入層を形成することができるため、必要な材料・設備を減らすことができ、製造工程が簡便になる。

また、本実施形態においては、電子注入性の金属としてアルカリ金属、アルカリ土類金属を用いることとし、それらの中からＣａを選択したが、電子注入性の金属としてアルミニウムを使用することもできる。アルミニウムの仕事関数は４．２ｅＶである。

また、本実施形態においては、各中間電極層４０Ａ，４０Ｂは１種の金属酸化物（ＭｏＯ_３）と１種の金属（Ｃａ）の混合物としたが、各々複数種の金属酸化物および／または金属を用いることとしても構わない。

また、本実施形態においては、第１の有機発光層３０Ａと第２の有機発光層３０Ｂとを同じ材料で形成し、第３の有機発光層３０Ｃと第４の有機発光層３０Ｄとを同じ材料で形成することとしたが、異なる材料で形成することとしても構わない。その様な場合には、例えば青色と黄色に発色する２層を形成することで全体として白色光を射出する有機ＥＬ装置とすることができる。

また、本実施形態においては、第３の有機発光層３０Ｃと第４の有機発光層３０Ｄは、第１の有機発光層３０Ａと第２の有機発光層３０Ｂの材料と異なる発光色からなる材料としたが、同じ発光色からなる材料としてもよい。

また、本実施形態においては、各発光部３０，３１を構成する各有機発光層はそれぞれ２層ずつであったが、更に多数の有機発光層をそれぞれ備えることとしても良い。その場合には、各有機発光層の間には同様に中間電極層を形成することが望ましい。

また、画素電極１０と第１の有機発光層３０Ａとの間、第１の中間電極層４０Ａと第２の有機発光層３０Ｂとの間、反射性中間電極層６０と第３の有機発光層３０Ｃとの間、または第２の中間電極層４０Ｂと第４の有機発光層３０Ｄとの間に、有機発光層での発光効率を向上させる機能を備えたインターレイヤ層を形成することとしても良い。インターレイヤ層の形成材料には、例えばアミン系の導電性高分子を用いることができ、該形成材料を含む機能液を液滴吐出法で塗布して形成することができる。
このようなインターレイヤ層を設けると、画素電極１０と第１の有機発光層３０Ａとの界面、第１の中間電極層４０Ａと第２の有機発光層３０Ｂとの界面、反射性中間電極層６０と第３の有機発光層３０Ｃとの界面、または第２の中間電極層４０Ｂと第４の有機発光層３０Ｄとの界面での有機発光層の失活を防止でき、発光効率を上げ有機ＥＬ装置を長寿命化することができる。

また、本実施形態においては、インクジェット法を用いて機能液の塗布を行うこととしたが、他にも液滴吐出法、スクリーン印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、ディスペンサ法など、機能液を配置して機能膜を形成する他の湿式塗布法を用いることもできる。

［電子機器］
次に、本発明の製造方法で製造された有機ＥＬ装置を備える電子機器としては、例えば、ディスプレイ、自発光型情報表示素子、照明、その他の光源として好適に用いることができ、係る構成とすることで、発光色の異なる両面発光を可能とし、高効率な有機ＥＬ表示部を備えた電子機器を提供することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

図１は、本発明の実施形態である有機ＥＬ装置を示す断面図である。 図２は、本発明の実施形態である有機ＥＬ装置の製造方法を示す工程図である。 図３は、本発明の実施形態である有機ＥＬ装置の製造方法を示す工程図である。

符号の説明

１・・・有機エレクトロルミネッセンス装置、１０・・・画素電極（陽極）、２０・・・基板、２４ａ・・・頂面、２４ｂ・・・側壁、３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ・・・有機発光層、３２Ａ，３２Ｂ・・・正孔注入層、４０Ａ，４０Ｂ・・・中間電極層、５０・・・共通電極（陰極）、６０・・・反射性中間電極層、７０・・・有機ＥＬ素子。

Claims (6)

1. 陽極と陰極との間に発光部が配置されてなる両面発光型の有機エレクトロルミネッセンス装置であって、
   前記発光部は、複数の有機発光層が第１の中間電極を挟持してなる前記陽極側に配置された第１の発光部と、複数の有機発光層が第２の中間電極を挟持してなる前記陰極側に配置された第２の発光部と、前記第１の発光部と前記第２の発光部間に配置されて反射性及び導電性の反射性中間電極層とからな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。
2. 前記反射性中間電極層は、前記陽極側に配置された仕事関数が４．３ｅＶ以下である電子供与性の第１の反射層と、前記陰極側に配置された仕事関数が４．３ｅＶより大きな電子受容性の第２の反射層とを具備してな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. 前記第１の中間電極は、仕事関数が４．３ｅＶよりも大きい電子受容性の金属酸化物と、仕事関数が４．３ｅＶ以下の電子供与性の金属と、の混合物を主体として形成されていることを特徴とする請求項１または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の中間電極は、仕事関数が４．３ｅＶよりも大きい電子受容性の金属酸化物と、仕事関数が４．３ｅＶ以下の電子供与性の金属と、の混合物を主体として形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
5. 前記発光部は、互いに異なる発光色を発光することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
6. 陽極と陰極との間に発光部が配置が挟持されてなる両面発光型の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、
   前記陽極上に、第１の有機発光層、第１の中間電極層及び第２の有機発光層を順次形成する工程と、
   前記第２の有機発光層の表面全面を覆って、反射性と導電性を有する反射性中間電極層を真空蒸着法により形成する工程と、
   前記反射性中間電極上に、第３の有機発光層、第２の中間電極層及び第４の有機発光層を順次形成する工程と、を具備してな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。

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