JP2011029108A - 有機ｅｌ素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の有機発光層を積層した構造を有する有機ＥＬ素子において、製造歩留りを向上し、信頼性を高めた有機ＥＬ素子を提供する。
【解決手段】光透過可能な基板１０と、基板１０上に配置された光透過可能な陽極層１２と、陽極層１２上に積層して配置され、陽極層１２側から正孔輸送層１４1〜１４n、有機発光層１６1〜１６nおよび電子輸送層１８1〜１８nが順次積層された複数の発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎと、発光ユニット間に介在して配置された電荷発生層２０1〜２０n-1と、積層方向の最上部に配設された発光ユニットＬＥｎ上に配置された陰極層２１とを備え、電荷発生層は、単体でアルミニウム（Ａｌ）よりも低い融点を有する金属からなる無機化合物、若しくは有機化合物で形成されたことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【選択図】図１
【解決手段】光透過可能な基板１０と、基板１０上に配置された光透過可能な陽極層１２と、陽極層１２上に積層して配置され、陽極層１２側から正孔輸送層１４1〜１４n、有機発光層１６1〜１６nおよび電子輸送層１８1〜１８nが順次積層された複数の発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎと、発光ユニット間に介在して配置された電荷発生層２０1〜２０n-1と、積層方向の最上部に配設された発光ユニットＬＥｎ上に配置された陰極層２１とを備え、電荷発生層は、単体でアルミニウム（Ａｌ）よりも低い融点を有する金属からなる無機化合物、若しくは有機化合物で形成されたことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【選択図】図１
Description
本発明は、有機ＥＬ素子に関し、特に、製造歩留りが向上し、信頼性の高い有機ＥＬ素子に関する。
近年、有機ＥＬ（ＥＬ：Electroluminescence）素子を用いて、ＦＰＤ（Flat Panel Display）のような表示装置や照明灯のような照明装置などの有機発光装置が実用化に向けて開発が進められている。この有機ＥＬ素子では、一対の対向する電極間に有機発光層を含む有機ＥＬ層を挟み、その電極間に電圧を印加し、有機ＥＬ層に電流を流して発光させる。最近では、高輝度を得るために、複数の有機ＥＬ層を電荷発生層を介して積層させる、マルチフォトンエミッション（Multi Photon Emission；ＭＰＥ）といわれる構造のものが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
また、陽極層に接する正孔注入層に有機化合物のＬＧ１０１を適用した有機ＥＬ素子については、既に開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
中空封止による従来例に係る有機ＥＬ素子１ａの模式的断面構造は、図５に示すように、基板１００と、基板１００上に配置された陽極層１２０と、陽極層１２０上に配置された正孔注入／輸送層１４０と、正孔注入／輸送層１４０上に配置された有機発光層１６０と、有機発光層１６０上に配置された陰極層１８０と、掘り込み構造を有する封止板２８０と、封止板２８０の内側に配置された乾燥剤２６０と、中空部３００を設けるように陽極層１２０と封止板２８０とを封止する接着剤２４０とを備える。図５に示すように、陰極層１８０、有機発光層１６０および正孔注入／輸送層１４０の周辺部には、中空部３００が設けられており接着剤２４０は接触していない。
一方、固体封止による従来例に係る有機ＥＬ素子１ａの模式的断面構造は、図６に示すように、基板１００と、基板１００上に配置された陽極層１２０と、陽極層１２０上に配置された正孔注入／輸送層１４０と、正孔注入／輸送層１４０上に配置された有機発光層１６０と、有機発光層１６０上に配置された陰極層１８０と、封止板２８０と、陽極層１２０と封止板２８０とを封止する接着剤２００とを備える。図６に示すように、陰極層１８０、有機発光層１６０および正孔注入／輸送層１４０の周辺部には、接着剤２００が接触している。
従来、陰極層１８０と、陽極層１２０と、陰極層１８０と陽極層１２０の間に挟まれる複数層の有機物質の層から構成される有機ＥＬ素子において、酸化モリブデン（ＭｏＯ3）などの電子受容性物質とα−ＮＰＤなどのアリールアミン系の有機材料の積層または混合層を陽極層１２０に接するように構成すると、発光効率が向上することが知られている。また、同様の材料をＭＰＥ構造の電荷発生層（ＣＧＬ：Carrier Generation Layer）に適用すると、電力効率の向上に有効であることが知られている。このような効果は、図５と同様の掘り込み構造を有する封止板２８０の内側に乾燥剤を貼り付けて樹脂で封止した中空封止構造において確認されている。
しかしながら、中空封止構造は、大面積を構成する場合、途中にリブ（Ｒｉｂ）と呼ばれる支柱構造が必要となり、このリブの部分が非発光部分となるため、発光効率の点で不利となる。
一方、正孔注入層やＣＧＬの材料として酸化モリブデン（ＭｏＯ3）を用いた有機ＥＬ素子の封止構造として、樹脂とガラス板による図８に示すような固体封止構造においては、高い割合で、陰極層１８０と陽極層１２０間の上下ショートによる有機ＥＬ素子の破壊が発生するという問題点がある。
特に、陰極層１８０と陽極層１２０間の上下ショートによる有機ＥＬ素子の破壊は、ＭＰＥ素子における正孔注入層やＣＧＬの構成材料として、単体でアルミニウム（Ａｌ）よりも高い融点を有する金属からなる無機化合物を使用する場合も同様に発生する。その無機化合物には、例えば、酸化物、塩化物などが含まれる。特にＭｏＯ3は、Ａｌと激しく反応（テルミット反応）するため、陰極層１８０にＡｌを使用し、正孔注入層やＣＧＬにＭｏＯ3を使用する組み合わせを用いた有機ＥＬ素子は、一旦ショートが発生すると、破壊が連鎖的に起こり、素子破壊が拡大するという問題点がある。
固体封止構造は、中空封止構造にくらべ、熱が放散されにくい構造であるため、熱の発生により局所的に体積が膨張して、膨張部の周囲を破壊してしまう。中空封止構造では、μｍオーダの非点灯部が発生するのみであるが、固体封止構造では、体積膨張部の素子破壊によって、致命的な素子破壊に至る。
Ａｌのような低融点金属を介して陰極層１８０と陽極層１２０間の上下ショートによる有機ＥＬ素子の破壊が発生する場合には、印加電流電圧を上昇させると溶断して、ショート不良をリペアすることができる。一方、ＭｏＯ3が還元されて生成した金属Ｍｏのような高融点金属は溶断によるリペアができないという問題点がある。
本発明者らは、ＭＰＥ素子におけるＣＧＬの構成材料として、単体でＡｌよりも高い融点を有する金属からなる無機化合物、例えば、ＭｏＯ3の代わりに、有機化合物若しくは、Ａｌよりも融点の低い金属からなる酸化物、塩化物などが含まれる無機化合物を使用し、特に、樹脂を用いた固体封止有機ＥＬ素子に適用すると、劇的な破壊抑制の効果が得られることを見出した。
本発明の目的は、複数の有機発光層を積層した構造を有する有機ＥＬ素子において、製造歩留りが向上し、信頼性の高い有機ＥＬ素子を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、光透過可能な基板と、前記基板上に配置された光透過可能な陽極層と、前記陽極層上に積層して配置され、前記陽極層側から正孔輸送層、有機発光層および電子輸送層が順次積層された複数の発光ユニットと、前記発光ユニット間に介在して配置された電荷発生層と、積層方向の最上部に配設された前記発光ユニット上に配置された陰極層と、前記基板に対向する封止板と、前記発光ユニット、前記電荷発生層および前記陰極層からなる積層構造を固体封止し、前記封止板と前記陽極層とを接着する接着剤とを備え、前記電荷発生層は、単体でアルミニウムよりも低い融点を有する金属からなる無機化合物、若しくは有機化合物で形成された有機ＥＬ素子が提供される。
本発明の他の態様によれば、光透過可能な基板と、前記基板上に配置された光透過可能な陽極層と、前記陽極層上に積層して配置され、前記陽極層側から正孔輸送層、有機発光層および電子輸送層が順次積層された複数の発光ユニットと、前記発光ユニット間に介在して配置された電荷発生層と、積層方向の最上部に配設された前記発光ユニット上に配置された陰極層と、前記基板に対向し、掘り込みガラス構造を有する封止板と、前記封止板の内側に配置された乾燥剤と、前記発光ユニット、前記電荷発生層および前記陰極層からなる積層構造を中空封止し、前記封止板と前記陽極層とを接着する接着剤とを備え、前記電荷発生層は、単体でアルミニウムよりも低い融点を有する金属からなる無機化合物、若しくは有機化合物で形成された有機ＥＬ素子が提供される。
本発明によれば、複数の有機発光層を積層した構造を有する有機ＥＬ素子において、製造歩留りが向上し、信頼性の高い有機ＥＬ素子を提供することができる。
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
[第１の実施の形態]
（固体封止ＭＰＥ素子構造）
本発明の第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子１の模式的断面構造は、図１に示すように、光透過可能な基板１０と、基板１０上に配置された光透過可能な陽極層１２と、陽極層１２上に積層して配置され、陽極層１２側から少なくとも正孔輸送層（ＨＴＬ：Hole Transfer Layer）１４1〜１４ｎ、有機発光層（ＥＭＬ:Emission Layer）１６1〜１６ｎおよび電子輸送層（ＥＴＬ:Electron Transfer Layer）１８1〜１８ｎが順次積層された複数の発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎと、発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎ間に介在して配置されたＣＧＬ２０1〜２０ｎ-1と、積層方向の最上部に配設された発光ユニットＬＥｎ上に配置された陰極層２１と、基板１０に対向する封止板２２と、発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎ、ＣＧＬ２０1〜２０ｎ-1および陰極層２１からなる積層構造を固体封止し、封止板２２と陽極層１２とを接着する接着剤２３とを備える。
（固体封止ＭＰＥ素子構造）
本発明の第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子１の模式的断面構造は、図１に示すように、光透過可能な基板１０と、基板１０上に配置された光透過可能な陽極層１２と、陽極層１２上に積層して配置され、陽極層１２側から少なくとも正孔輸送層（ＨＴＬ：Hole Transfer Layer）１４1〜１４ｎ、有機発光層（ＥＭＬ:Emission Layer）１６1〜１６ｎおよび電子輸送層（ＥＴＬ:Electron Transfer Layer）１８1〜１８ｎが順次積層された複数の発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎと、発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎ間に介在して配置されたＣＧＬ２０1〜２０ｎ-1と、積層方向の最上部に配設された発光ユニットＬＥｎ上に配置された陰極層２１と、基板１０に対向する封止板２２と、発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎ、ＣＧＬ２０1〜２０ｎ-1および陰極層２１からなる積層構造を固体封止し、封止板２２と陽極層１２とを接着する接着剤２３とを備える。
第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子１は、ＭＰＥ素子を構成している。
ＣＧＬ２０1〜２０ｎ-1は、有機化合物、若しくは単体でアルミニウムよりも低い融点を有する金属からなる無機化合物で形成されている。このＣＧＬ２０1〜２０ｎ-1を構成する無機化合物の比抵抗は、例えば、１×１０2Ω・ｃｍ以上、望ましくは、１×１０5Ω・ｃｍ以上である。
その無機化合物には、例えば、酸化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物などが含まれる。Ａｌの融点は、約６６０℃であるが、単体でＡｌよりも低い融点を有する金属としては、例えば、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、亜鉛（Ｚｎ）などがある。Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｚｎの融点は、それぞれ約２９．８℃、１５６．４℃、６３０．７℃、および４１９．５℃である。
したがって、ＣＧＬ２０1〜２０ｎ-1の構成材料として、例えば、塩化ガリウム、臭化ガリウム、ヨウ化ガリウム、塩化インジウム、臭化インジウム、ヨウ化インジウム、５塩化アンチモン、インジウム亜鉛酸化物（ＩｎＺｎＯ）などを適用することができる。ＣＧＬ２０1〜２０ｎ-1の厚さは、例えば、約５〜２０ｎｍ程度である。
したがって、第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子１において、無機化合物は、酸化物、塩化物、臭化物、あるいはヨウ化物のいずれか一種から形成されていても良い。
第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子１において、具体的に、無機化合物は、塩化ガリウム、臭化ガリウム、ヨウ化ガリウム、塩化インジウム、臭化インジウム、ヨウ化インジウム、５塩化アンチモン、あるいはインジウム亜鉛酸化物のいずれか一種から形成されていても良い。
あるいはまた、ＣＧＬ２０1〜２０ｎ-1は、有機化合物で形成されていても良い。このＣＧＬ２０1〜２０ｎ-1を構成する有機化合物の比抵抗は、例えば、１×１０2Ω・ｃｍ以上、望ましくは、１×１０5Ω・ｃｍ以上である。
あるいはまた、ＣＧＬ２０1〜２０ｎ-1は、単体でＡｌよりも低い融点を有する金属からなる無機化合物とこれらの有機化合物の混合層などで形成されていても良い。
有機化合物には、電子受容性物質を適用することができる。
有機化合物には、図２に示されるテトラフルオロ―テトラシアノキノジメタン（４Ｆ−ＴＣＮＱ）、図３に示されるＰＮＢ、あるいはＬＧ１０１のいずれかを適用することもできる。
第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子１は、封止板２２が基板１０と対向されて配置され、接着剤２３を介して基板１０と封止板２２とを貼り合わせた構成を備える。これにより、有機ＥＬ素子１を外部からの湿気や水分と接触するのを防ぐと共に、外部からの衝撃から保護することができる。
第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子１は、基板１０側から光が発光するように構成されているため、基板１０は、光を透過する透明基板が用いられる。基板１０の材質としては、例えば、ガラスが挙げられる。厚さは、例えば、約０．１〜１．１ｍｍ程度であるのがよい。基板１０にポリカーボネートやポリエチレンテレフタレート等の透明な樹脂を用いてフレキシブル性を持たせることも可能である。この場合、有機ＥＬ素子１の寿命の劣化の原因となる水蒸気や酸素等の侵入を防止するために、基板１０と接着剤２３の間には、ガスバリア層を配置することが好ましい。ガスバリア層としては、例えば、酸化ケイ素や酸化アルミニウム等の金属酸化物又は窒化アルミニウム、窒化珪素等の金属窒化物が挙げられる。
陽極層１２は、光を透過可能であり、厚さが、例えば、約１４０〜１６０ｎｍ程度のＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）の透明電極からなる。
発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎは、基板１０側から、ＨＴＬ１４1〜１４n、ＥＭＬ１６1〜１６nおよびＥＴＬ１８1〜１８nが順次積層されている。
ＨＴＬ１４1〜１４nは、陽極層１２から注入された正孔を効率良くＥＭＬ１６1〜１６nに輸送するための層であり、例えば、厚さが約６０ｎｍ程度のＮＰＢ（Ｎ，Ｎ−ジ（ナフタリル）−Ｎ，Ｎ−ジフェニル−ベンジデン）から形成される。
ＥＴＬ１８1〜１８nは、陰極層２１およびＣＧＬ２０1〜２０ｎ-1から注入された電子を効率良くＥＭＬ１６1〜１６nに輸送するための層であり、例えば、厚さが約３５ｎｍ程度のＡｌｑ３（アルミニウムキノリノール錯体）から形成される。
ＥＭＬ１６1〜１６nは、注入された正孔および電子が再結合して発光するための層であり、例えば、発光種であるクマリン化合物（Ｃ５４５Ｔ）が約１％程度ドーピングされ、厚さが約３０ｎｍ程度のＡｌｑ３で形成されていても良い。
あるいは、ＥＭＬ１６1〜１６nの一部の層は、青色の発光種、例えば、ＤＰＶＢｉ（４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）−１，１’−ビフェニル）が、例えば、約１％程度ドーピングされた、厚さが、例えば、約３０〜５０ｎｍ程度のＡｌｑ３で形成されていても良い。
あるいは、ＥＭＬ１６1〜１６nの一部の層は、緑色の発光種、例えば、ジメチルキナクリドンが、例えば、約１％程度ドーピングされた、厚さが、例えば、約３０〜５０ｎｍ程度のＡｌｑ３で形成されていても良い。
あるいは、ＥＭＬ１６1〜１６nの一部の層は、赤色の発光種、例えば、ナイルレッドが、例えば、約１％程度ドーピングされた、厚さが、例えば、約３０〜５０ｎｍ程度のＡｌｑ３で形成されていても良い。
なお、発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎは、上記、ＨＴＬ１４1〜１４n、ＥＴＬ１８1〜１８n以外の層、例えば、正孔注入層（ＨＩＬ：Hole Injection Layer）、電子注入層(ＥＩＬ：Electron Injection Layer)などを用いて構成しても良い。
陰極層２１は、例えば、厚さが約１５０ｎｍ程度で、材質が、例えば、アルミニウムからなる。
接着剤２３は、発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎ、ＣＧＬ２０1〜２０ｎ-1および陰極層２１からなる積層構造を固体封止すると共に、発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎで発生したジュール熱を封止板２２側に伝え、放熱させるためのものである。接着剤２３は、厚さが、例えば、約３〜５００μｍ程度である。
接着剤２３の材質としては、上述の固体封止機能を有するのものであれば、特に限定はされないが、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、或いはＵＶ硬化樹脂等が挙げられる。好ましくは、熱可塑性樹脂を用いるのがよい。熱可塑性樹脂としては、例えば、塩化ビニル樹脂，ポリエチレン，ポリプロピレン、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリカーボネート等の樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂は、好ましくは、加熱により軟化させた状態において、発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎよりも流動性を有するのがよい。熱可塑性樹脂の粘度は、例えば、加熱により軟化させた状態において、約１×１０４Ｐａ・ｓ(パスカル・セカンド)未満であるのがよい。好ましくは、約１×１０〜１×１０４Ｐａ・ｓ程度の範囲であるのがよい。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。また、ＵＶ硬化樹脂としては、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂等が挙げられる。
また、封止板２２は、陽極層１２、陰極層２１、ＣＧＬ２０1〜２０n-1、および発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎを保護し、これらを封止するものであり、接着剤２３から伝わる熱を外部に放熱する機能を担っているので、熱伝導率の高いものが望ましい。
封止板２２の材質としては、樹脂やガラス等、或いはステンレススチール（ＳＵＳ）や銅等の金属が挙げられる。厚さは、例えば、約５０〜５００μｍ程度である。
(動作原理)
第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子１の動作は以下の通りである。
第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子１の動作は以下の通りである。
まず、有機ＥＬ素子１の陽極端子・陰極端子（図示省略）を介して、陽極層１２及び陰極層２１の間に一定の電圧が印加される。これにより、陽極層１２又はＣＧＬ２０1〜２０ｎ-1からＨＴＬ１４1〜１４ｎを介して、青、緑、赤の各色の光を発光するＥＭＬ２０1〜２０ｎ-1に正孔が注入されるとともに、陰極層２１又はＣＧＬ２０1〜２０ｎ-1からＥＴＬ１８1〜１８ｎを介してＥＭＬ１６1〜１６ｎに電子が注入される。そして、ＥＭＬ１６1〜１６ｎに注入された正孔と電子とが再結合することによって各色の光を発光する。これらの光が重なり、基板１０を介して外部に出射されて、白色光が得られる。
第１の実施の形態において、発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎは、ＨＴＬ１４1〜１４ｎ、単色光を発光するＥＭＬ１６1〜１６ｎ、ＥＴＬ１８1〜１８ｎを含み、有機発光層ＬＥ１はＨＩＬを含んでもよい。発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎの段数は、複数であれば特に限定されるものではなく、適宜設定することができる。
第１の実施の形態において、発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎは、ＣＧＬ２０1〜２０3を介して３層を積層したものとして構成されていてもよい。発光ユニットＬＥ１が青色発光、発光ユニットＬＥ２が緑色発光、発光ユニットＬＥ３が赤色発光するものであっても良い。各発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎと発光色の組み合わせはこれに限るものでなく、シアン、マゼンタ、黄の３色など、他の組み合わせを用いてもよい。
（製造方法）
第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、光透過可能な基板１０上に光透過可能な陽極層１２を形成する工程と、陽極層１２上に、陽極層１２側から少なくともＨＴＬ１４1〜１４ｎ、ＥＭＬ１６1〜１６ｎおよびＥＴＬ１８1〜１８ｎが順次積層された複数の発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎを形成する工程と、発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎ間に介在してＣＧＬ２０1〜２０ｎ-1を形成する工程と、積層方向の最上部の発光ユニットＬＥｎ上に陰極層２１を形成する工程と、発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎ、ＣＧＬ２０1〜２０ｎ-1および陰極層２１からなる積層構造を固体封止し、基板１０に対向する封止板２２と陽極層１２とを接着剤２３により接着する工程とを有する。
第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、光透過可能な基板１０上に光透過可能な陽極層１２を形成する工程と、陽極層１２上に、陽極層１２側から少なくともＨＴＬ１４1〜１４ｎ、ＥＭＬ１６1〜１６ｎおよびＥＴＬ１８1〜１８ｎが順次積層された複数の発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎを形成する工程と、発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎ間に介在してＣＧＬ２０1〜２０ｎ-1を形成する工程と、積層方向の最上部の発光ユニットＬＥｎ上に陰極層２１を形成する工程と、発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎ、ＣＧＬ２０1〜２０ｎ-1および陰極層２１からなる積層構造を固体封止し、基板１０に対向する封止板２２と陽極層１２とを接着剤２３により接着する工程とを有する。
以下に、３段の発光ユニットＬＥ１〜ＬＥ３を有する場合について、製造工程を詳述する。
（ａ）まず、基板１０上に、真空蒸着法又はスパッタリング法等により、設定された膜厚で陽極層１２、ＨＴＬ１４1、単色光を発光するＥＭＬ１６1、ＥＴＬ１８1、およびＣＧＬ２０1を順次形成する。
（ｂ）次に、ＣＧＬ２０1上に、真空蒸着法又はスパッタリング法等により、設定された膜厚でＨＴＬ１４2、単色光を発光するＥＭＬ１６2、ＥＴＬ１８2、およびＣＧＬ２０2を順次形成する。次いで、
（ｃ）次に、設定された膜厚でＨＴＬ１４3、単色光を発光するＥＭＬ１６3、ＥＴＬ１８3を順次形成する。
（ｃ）次に、設定された膜厚でＨＴＬ１４3、単色光を発光するＥＭＬ１６3、ＥＴＬ１８3を順次形成する。
（ｄ）次に、ＥＴＬ１８3上に陰極層２１を形成する。なお、陽極層１２および陰極層２１を形成する際、陽極層１２・陰極層２１を延伸した陽極端子・陰極端子（図示省略）を形成する。
（ｅ）最後に、封止板２２を接着剤２３を介して、陽極端子および陰極端子を露出するようにして基板１０に接合封止し、図１に示す有機ＥＬ素子１が完成する。
第１の実施の形態によれば、特に、陰極層と陽極層間の上下ショートによる有機ＥＬ素子の破壊を抑制することができる。
第１の実施の形態によれば、複数の有機発光層を積層した構造を有する有機ＥＬ素子において、固体封止構造を有するために大面積化が容易となり、製造歩留りが向上し、信頼性の高い有機ＥＬ素子を提供することができる。
第１の実施の形態によれば、有機ＥＬ素子を適用する有機ＥＬ照明パネルの歩留りを向上させることができる。
（第２の実施の形態）
（中空封止ＭＰＥ素子構造）
本発明の第２の実施の形態に係る有機ＥＬ素子１の模式的断面構造は、図４に示すように、光透過可能な基板１０と、基板１０上に配置された光透過可能な陽極層１２と、陽極層１２上に積層して配置され、陽極層１２側から少なくともＨＴＬ１４1〜１４ｎ、ＥＭＬ１６1〜１６ｎおよびＥＴＬ１８1〜１８ｎが順次積層された複数の発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎと、発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎ間に介在して配置されたＣＧＬ２０1〜２０ｎ-1と、積層方向の最上部に配設された発光ユニットＬＥｎ上に配置された陰極層２１と、基板１０に対向し、掘り込みガラス構造を有する封止板２８と、封止板２８の内側に配置された乾燥剤２６と、発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎ、ＣＧＬ２０1〜２０ｎ-1および陰極層２１からなる積層構造を中空封止し、封止板２８と陽極層１２とを接着する接着剤２４とを備える。
（中空封止ＭＰＥ素子構造）
本発明の第２の実施の形態に係る有機ＥＬ素子１の模式的断面構造は、図４に示すように、光透過可能な基板１０と、基板１０上に配置された光透過可能な陽極層１２と、陽極層１２上に積層して配置され、陽極層１２側から少なくともＨＴＬ１４1〜１４ｎ、ＥＭＬ１６1〜１６ｎおよびＥＴＬ１８1〜１８ｎが順次積層された複数の発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎと、発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎ間に介在して配置されたＣＧＬ２０1〜２０ｎ-1と、積層方向の最上部に配設された発光ユニットＬＥｎ上に配置された陰極層２１と、基板１０に対向し、掘り込みガラス構造を有する封止板２８と、封止板２８の内側に配置された乾燥剤２６と、発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎ、ＣＧＬ２０1〜２０ｎ-1および陰極層２１からなる積層構造を中空封止し、封止板２８と陽極層１２とを接着する接着剤２４とを備える。
第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子１は、ＭＰＥ素子を構成している。
なお、封止板２８と基板１０間の中空部３０には、不活性ガスを充填する。
乾燥剤２６は、水分を吸収するためのものである。
ＣＧＬ２０1〜２０ｎ-1は、有機化合物、若しくは単体でアルミニウムよりも低い融点を有する金属からなる無機化合物で形成されている。このＣＧＬ２０1〜２０ｎ-1を構成する無機化合物の比抵抗は、例えば、１×１０2Ω・ｃｍ以上、望ましくは、１×１０5Ω・ｃｍ以上である。
その無機化合物には、例えば、酸化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物などが含まれる。
ＣＧＬ２０1〜２０ｎ-1の構成材料として、例えば、塩化ガリウム、臭化ガリウム、ヨウ化ガリウム、塩化インジウム、臭化インジウム、ヨウ化インジウム、５塩化アンチモン、インジウム亜鉛酸化物（ＩｎＺｎＯ）などを適用することができる。
あるいはまた、ＣＧＬ２０1〜２０ｎ-1は、有機化合物で形成されていても良い。このＣＧＬ２０1〜２０ｎ-1を構成する有機化合物の比抵抗は、例えば、１×１０2Ω・ｃｍ以上、望ましくは、１×１０5Ω・ｃｍ以上である。
あるいはまた、ＣＧＬ２０1〜２０ｎ-1は、単体でＡｌよりも低い融点を有する金属からなる無機化合物とこれらの有機化合物の混合層などで形成されていても良い。
有機化合物には、電子受容性物質を適用することができる。
有機化合物には、図２に示される４Ｆ−ＴＣＮＱ、図３に示されるＰＮＢ、あるいはＬＧ１０１のいずれかを適用することもできる。
接着剤２４の材料は、第１の実施の形態における接着剤２３の材料と同様の材料を適用することができる。
その他の構成および各部の材料は、第１の実施の形態と同様であるため、重複説明は省略する。
（製造方法）
第２の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、光透過可能な基板１０上に光透過可能な陽極層１２を形成する工程と、陽極層１２上に、陽極層１２側から少なくともＨＴＬ１４1〜１４ｎ、ＥＭＬ１６1〜１６ｎおよびＥＴＬ１８1〜１８ｎが順次積層された複数の発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎを形成する工程と、発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎ間に介在してＣＧＬ２０1〜２０ｎ-1を形成する工程と、積層方向の最上部の発光ユニットＬＥｎ上に陰極層２１を形成する工程と、基板１０に対向し、掘り込みガラス構造を有する封止板２８の内側に乾燥剤２６を貼り付ける工程と、発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎ、ＣＧＬ２０1〜２０ｎ-1および陰極層２１からなる積層構造を中空封止し、基板１０に対向する封止板２８と陽極層１２とを接着剤２４により接着する工程とを有する。
第２の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、光透過可能な基板１０上に光透過可能な陽極層１２を形成する工程と、陽極層１２上に、陽極層１２側から少なくともＨＴＬ１４1〜１４ｎ、ＥＭＬ１６1〜１６ｎおよびＥＴＬ１８1〜１８ｎが順次積層された複数の発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎを形成する工程と、発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎ間に介在してＣＧＬ２０1〜２０ｎ-1を形成する工程と、積層方向の最上部の発光ユニットＬＥｎ上に陰極層２１を形成する工程と、基板１０に対向し、掘り込みガラス構造を有する封止板２８の内側に乾燥剤２６を貼り付ける工程と、発光ユニットＬＥ１〜ＬＥｎ、ＣＧＬ２０1〜２０ｎ-1および陰極層２１からなる積層構造を中空封止し、基板１０に対向する封止板２８と陽極層１２とを接着剤２４により接着する工程とを有する。
以下に、３段の発光ユニットＬＥ１〜ＬＥ３を有する場合について、製造工程を詳述する。
（ａ）まず、基板１０上に、真空蒸着法又はスパッタリング法等により、設定された膜厚で陽極層１２、ＨＴＬ１４1、単色光を発光するＥＭＬ１６1、ＥＴＬ１８1、およびＣＧＬ２０1を順次形成する。
（ｂ）次に、ＣＧＬ２０1上に、真空蒸着法又はスパッタリング法等により、設定された膜厚でＨＴＬ１４2、単色光を発光するＥＭＬ１６2、ＥＴＬ１８2、およびＣＧＬ２０2を順次形成する。次いで、
（ｃ）次に、設定された膜厚でＨＴＬ１４3、単色光を発光するＥＭＬ１６3、ＥＴＬ１８3を順次形成する。
（ｃ）次に、設定された膜厚でＨＴＬ１４3、単色光を発光するＥＭＬ１６3、ＥＴＬ１８3を順次形成する。
（ｄ）次に、ＥＴＬ１８3上に陰極層２１を形成する。なお、陽極層１２および陰極層２１を形成する際、陽極層１２・陰極層２１を延伸した陽極端子・陰極端子（図示省略）を形成する。
（ｅ）次に、掘り込みガラス構造を有する封止板２８の内側に乾燥剤２６を貼り付ける。
（ｆ）最後に、封止板２８を接着剤２４を介して、陽極端子および陰極端子を露出するようにして基板１０に接合封止し、図４に示す有機ＥＬ素子１が完成する。
第２の実施の形態によれば、複数の有機発光層を積層した構造を有する有機ＥＬ素子において、製造歩留りが向上し、信頼性の高い有機ＥＬ素子を提供することができる。
第２の実施の形態によれば、有機ＥＬ素子を適用する有機ＥＬ照明パネルの歩留りを向上させることができる。
[その他の実施の形態]
上記のように、本発明は第１〜第２の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
上記のように、本発明は第１〜第２の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。
本発明の有機ＥＬ素子は、有機発光デバイス、フラットパネルディスプレイ,フレキシブルディスプレイを実現するための有機ＥＬディスプレイなどのフレキシブルエレクトロニクス分野、および透明エレクトロニクス分野、さらに照明機器、有機レーザ、太陽電池、ガスセンサ、味覚センサ,匂いセンサなどのバイオセンサなど幅広い分野において適用可能である。
１…有機ＥＬ素子
１０…基板
１２…陽極層
１４1，１４2，１４3，…，１４n…正孔輸送層（ＨＴＬ）
１６1，１６2，１６3，…，１６n…有機発光層（ＥＭＬ）
１８1，１８2，１８3，…，１８n…電子輸送層（ＥＴＬ）
２０1，２０2，２０3，…，２０n-1…電荷発生層（ＣＧＬ）
２１…陰極層
２２，２８…封止板
２３，２４…接着剤
２６…乾燥剤
３０…中空部
ＬＥ１，ＬＥ２，ＬＥ３，…，ＬＥｎ…発光ユニット
１０…基板
１２…陽極層
１４1，１４2，１４3，…，１４n…正孔輸送層（ＨＴＬ）
１６1，１６2，１６3，…，１６n…有機発光層（ＥＭＬ）
１８1，１８2，１８3，…，１８n…電子輸送層（ＥＴＬ）
２０1，２０2，２０3，…，２０n-1…電荷発生層（ＣＧＬ）
２１…陰極層
２２，２８…封止板
２３，２４…接着剤
２６…乾燥剤
３０…中空部
ＬＥ１，ＬＥ２，ＬＥ３，…，ＬＥｎ…発光ユニット
Claims (6)
- 光透過可能な基板と、
前記基板上に配置された光透過可能な陽極層と、
前記陽極層上に積層して配置され、前記陽極層側から正孔輸送層、有機発光層および電子輸送層が順次積層された複数の発光ユニットと、
前記発光ユニット間に介在して配置された電荷発生層と、
積層方向の最上部に配設された前記発光ユニット上に配置された陰極層と、
前記基板に対向する封止板と、
前記発光ユニット、前記電荷発生層および前記陰極層からなる積層構造を固体封止し、前記封止板と前記陽極層とを接着する接着剤と
を備え、前記電荷発生層は、単体でアルミニウムよりも低い融点を有する金属からなる無機化合物、若しくは有機化合物で形成されたことを特徴とする有機ＥＬ素子。 - 前記無機化合物は、酸化物、塩化物、臭化物、あるいはヨウ化物のいずれか一種からなることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
- 前記有機化合物は、電子受容性物質であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
- 光透過可能な基板と、
前記基板上に配置された光透過可能な陽極層と、
前記陽極層上に積層して配置され、前記陽極層側から正孔輸送層、有機発光層および電子輸送層が順次積層された複数の発光ユニットと、
前記発光ユニット間に介在して配置された電荷発生層と、
積層方向の最上部に配設された前記発光ユニット上に配置された陰極層と、
前記基板に対向し、掘り込みガラス構造を有する封止板と、
前記封止板の内側に配置された乾燥剤と、
前記発光ユニット、前記電荷発生層および前記陰極層からなる積層構造を中空封止し、前記封止板と前記陽極層とを接着する接着剤と
を備え、前記電荷発生層は、単体でアルミニウムよりも低い融点を有する金属からなる無機化合物、若しくは有機化合物で形成されたことを特徴とする有機ＥＬ素子。 - 前記無機化合物は、酸化物、塩化物、臭化物、あるいはヨウ化物のいずれか一種からなることを特徴とする請求項４に記載の有機ＥＬ素子。
- 前記有機化合物は、電子受容性物質であることを特徴とする請求項４記載の有機ＥＬ素子。
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