JP4567962B2 - エレクトロルミネッセンス素子及びエレクトロルミネッセンスパネル - Google Patents

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Description

本発明は、エレクトロルミネッセンス（以下ＥＬ）素子、特にその上部電極に関する。
ＥＬ素子は、自発光素子で明るく、視野角依存性が低いと共に、ＥＬ素子を用いた表示装置は、液晶表示装置と同等かそれ以上に装置の薄型化、小型化が可能で、消費電力も低く抑えることができる。このため、次世代の表示装置や光源として期待され、研究が進められている。このようなＥＬ素子のうち、発光材料に有機化合物を用いた有機ＥＬ素子は、有機化合物の設計によって任意の発光色を実現することができフルカラー表示の実現が容易であるなどの理由から特に注目されている。
図１０は、一般的に提案されている有機ＥＬ素子の概略断面構造を示している。図１０に示すように、有機ＥＬ素子は、一方が陽極、他方が陰極となる下部電極２０と上部電極６０との間に、発光材料を含む少なくとも一層の有機層を備える発光素子層３０が積層されて構成されている。下部電極２０は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の導電性の透明金属酸化物が用いられた透明電極であり、図１０の例では発光素子層３０の下層に形成され、陽極として機能する。一方、上部電極６０は、図１０の例では陰極として機能し、発光素子層３０の上に、Ａｌなどを用いた金属電極として形成されている。
発光素子層３０は、電荷（正孔、電子）輸送機能と発光機能の両方を備えた有機化合物の単層構造や、電荷輸送層と発光層を備えた２層又は３層、或いはそれ以上の多層構造が知られており、図１０の例では、陽極である下部電極２０側から、それぞれ有機化合物を用いて形成された正孔輸送層３０４、発光層３０６及び電子輸送層３０８と、さらに陰極である上部電極６０から電子輸送層３０８への電子注入効率を向上させるＬｉＦなどからなる電子注入層３１０が順に積層されている。
このような構造の有機ＥＬ素子では、陽極側から正孔を注入し、陰極側から電子を注入し、注入された正孔及び電子の再結合エネルギにより発光層３０６中の有機発光材料を励起させ、基底状態に戻る際に得られる光を利用している。
上述のような従来の有機ＥＬ素子は、発光素子層３０を構成する有機材料として低分子系の有機化合物を用いた場合、発光素子層３０の各層は真空蒸着法を用いて形成する。また、発光素子層３０の上に形成する上部電極（ここでは陰極）６０についても、発光素子層３０の形成後、同様の真空蒸着法によって形成する方法が採用されている。
ここで、発光素子層３０に含まれる有機化合物は、水分や酸素、その他の不純物による劣化が発生しやすいことが知られており、発光素子層３０の形成後、連続して蒸着によって上部電極６０を形成することで、発光素子層３０の形成時の真空雰囲気を破らず、即ち発光素子層３０の上面を外気に曝すことなく上部電極６０を形成することができ、特性劣化を防ぐことができる。
しかし、真空蒸着法は成膜速度が遅い上、特に、上部電極６０は、他層よりも厚く形成することが多く、蒸着による陰極形成は生産性が悪いという問題があった。
また、蒸着によって形成された膜は、形成面内における均一性及び被覆性が低い。従って、有機ＥＬ素子の最上層に位置し、下層の様々な段差に起因して、形成面の凹凸が大きくなる上部電極６０を蒸着によって形成すると、段差の部分で被覆不良が生じて断線が起きるなどの問題が生じやすい。
一方、スパッタリング法を用いて形成した膜は被覆性が高く、かつ成膜速度が速い。したがって、スパッタリング法によって上部電極６０を形成すればこれらの問題を解消することができる。しかし、スパッタリングによる上部電極６０の形成時には、高速電子線、中性な高エネルギ原子又はイオン化した高エネルギ原子、紫外線等が生じ、上部電極６０の下層に既に形成されている有機材料からなる発光素子層３０が、これらによってダメージを受けやすい。発光素子層３０がダメージを受けると、発光不良点であるいわゆるダークスポットが発生するなど、有機ＥＬ素子の発光特性の低下が起きる。
下記特許文献１では、上部電極を真空蒸着法によって形成した保護電極層と、スパッタリング法によって形成した主電極層との２層構造とし、蒸着によって保護電極層を形成してからスパッタリング法による主電極層を形成することで、下層の有機層の保護と、生産性の向上を図ることが提案されている。
特開平１１−１６２６５２号公報
上記特許文献１に記載されているように有機層の上に形成する上部電極を蒸着で形成する層とスパッタリングにより形成する層との２層構造とすることで、有機層の上に直接スパッタリングにより上部電極６０を形成した場合と比較して有機層の保護が図られ、一方で生産性の向上を図ることができる。
しかし、本出願人の研究の結果、実際には、このような２層構造を採用した有機ＥＬ素子の発光特性は、有機層の上に直接スパッタリング法によって上部電極を形成する場合と比較して、多少向上する程度の改善度合いしか達成できず、却って特性が低下する場合もあり、期待した効果が得られないことが判明した。これは、蒸着によって形成された保護電極層の下層の発光素子層のダメージが防止できていないことが原因の一つと考えられる。
本発明は、エレクトロルミネッセンス素子の信頼性及び発光特性向上と、生産性の向上との両立を図ることができる。
本発明では、下部電極と上部電極との間に発光材料を含む発光素子層を備えるエレクトロルミネッセンス素子であって、前記上部電極は、前記発光素子層側から、蒸着法によって形成された上部第１導電層と、スパッタリング法によって形成された上部第２導電層とを備え、さらに前記上部第１導電層と前記上部第２導電層との層間に、前記上部第１導電層及びその下層の両層を保護するバッファ層を備える。
本発明の他の態様においては、下部電極と、上部電極との間に発光材料を含む発光素子層を備えるエレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光素子層の前記上部電極との接触界面側には電荷注入層が形成され、前記上部電極は、前記発光素子層の前記電荷注入層側から、蒸着法によって形成された上部第１導電層と、スパッタリング法によって形成された上部第２導電層とを備え、さらに前記上部第１導電層と前記上部第２導電層との層間に前記上部第１導電層及びその下層の両層を保護するバッファ層を備える。
本発明の他の態様において、前記バッファ層は、有機薄膜蒸着層を採用することができる。
また、本発明の他の態様では、上記エレクトロルミネッセンス素子において、前記電荷注入層は、電子注入障壁を緩和する電子注入層であり、前記上部第１導電層は、金属材料を含み、前記バッファ層は、有機金属錯体化合物を含む有機蒸着層であり、前記上部第２導電層は、金属材料を含む。
本発明の他の態様では、上記エレクトロルミネッセンス素子において、前記電荷注入層は、電子注入障壁を緩和する電子注入層であり、前記上部第１導電層は、光半透過性の金属層であり、前記バッファ層は、有機金属錯体化合物を含む有機蒸着層であり、前記上部第２導電層は、透明な導電性金属酸化物材料を含む。
本発明の他の態様では、上記エレクトロルミネッセンス素子において、前記バッファ層は、前記上部第２導電層に発生するひずみの前記上部第１導電層への伝導を防止するひずみ緩衝機能を備える。
本発明の他の態様では、上記エレクトロルミネッセンス素子において、前記上部第１導電層は、少なくともその発光素子層側において、金属材料と、前記発光素子層の電子注入層に用いられる電子注入材料との共蒸着領域を備える。
本発明の他の態様では、上記エレクトロルミネッセンス素子において、前記バッファ層は、有機金属錯体化合物を含む多層構造の有機蒸着層から構成されている。
本発明の他の態様では、上記エレクトロルミネッセンス素子において、前記バッファ層は、多層構造であり、各層は蒸着層であり、前記多層構造のうちの少なくとも一層には他の層と異なるバッファ材料が用いられている。
この多層構造のバッファ層は、例えば、第１バッファ層と前記上部第２導電層との間に、前記第１バッファ層の材料よりも耐湿性の高い材料が用いられた第２バッファ層を有する構成とすることができる。
本発明の他の態様では、前記多層構造のバッファ層は、第１バッファ層と前記上部第２導電層との間に、前記第１バッファ層の材料よりも耐湿性の高い材料が用いられた第２バッファ層を有する。
本発明の他の態様では、下部電極と上部電極との間に発光材料を含む発光素子層を備えるエレクトロルミネッセンス素子を表示領域内に複数備えるエレクトロルミネッセンスパネルであって、前記エレクトロルミネッセンス素子の前記上部電極は、前記発光素子層側から、蒸着法によって形成された上部第１導電層と、スパッタリング法によって形成された上部第２導電層とを備え、さらに前記上部第１導電層と前記上部第２導電層との層間に、バッファ層を備え、前記表示領域の周辺部において、前記上部電極の各層は、前記発光素子層の終端部を覆って該発光素子層より外側まで延在して形成され、かつ、前記バッファ層は、前記上部第１導電層及び前記上部第２導電層の終端位置よりも内側で終端し、前記上部第１導電層及び前記上部第２導電層は終端部付近で互いに直接接している。
本発明の他の態様では、上記エレクトロルミネッセンスパネルにおいて、前記バッファ層は、耐スパッタリング性又は耐プラズマ性を有する材料を備える蒸着層である。
本発明の他の態様では、上記エレクトロルミネッセンスパネルにおいて、前記バッファ層は、多層構造であり、前記多層構造のうちの少なくとも一層には他の層と異なるバッファ材料が用いられている。
本発明の他の態様では、上記エレクトロルミネッセンス素子又はパネルにおいて、前記バッファ層は、銅フタロシアニン錯体誘導体化合物を含む第１バッファ層と、アルミキノリノール錯体誘導体化合物を含む第２バッファ層と、を有する。また、前記第２バッファ層は、前記第１バッファ層と前記上部第２導電層との間に形成され、前記表示領域の周辺部に該第２バッファ層は、前記第１バッファ層の終端部よりも外側まで延在し、該第１バッファ層の終端部を覆っても良い。
本発明の他の態様では、上記エレクトロルミネッセンス素子やエレクトロルミネッセンスパネルにおいて、前記上部第１導電層及び前記上部第２導電層はアルミニウムを含み、前記バッファ層は、銅フタロシアニン錯体誘導体化合物を含む。
また、前記発光素子層は、正孔輸送機能を備えたベンジジン誘導体化合物を含む層を備えても良い。
本発明によれば、上述のように上部電極を蒸着による上部第１導電層、バッファ層、スパッタリングによる上部第２導電層との積層構造とすることにより、発光素子層への電子や正孔などの電荷注入効率を向上でき、また有機材料などスパッタリングの環境に対する耐性の低い発光素子層がダメージを受けることなく、被覆性及び均一性よくまた十分な厚さの導電層を生産性良く形成することができる。従って、エレクトロルミネッセンス素子の信頼性及び発光特性向上と、生産性の向上とを両立を図ることができる。
またバッファ層に例えばＡｌ層などに発生するヒロックが他のＡｌ層等に変形、つまりヒロックを発生させたり、異なる金属層同士に発生する応力など、上部第１及び第２導電層の間のひずみ緩和機能を持たせることも可能であり、これにより素子の信頼性を一層向上させることができる。
バッファ層としては、多層構造を採用することもでき、各層に異なる材料を用い、多層のバッファ層全体としての機能向上を異なる材料の組み合わせで実現することも可能である。例えば第１バッファ層として耐スパッタ性又は耐プラズマ性の高い材料を用い、この第１バッファ層と上部第２導電層との間に耐湿性の高い第２バッファ層を形成することで、仮に第１バッファ層の耐湿性が上部第２導電層よりも低い場合であっても、上部第２導電層との間に耐湿性の高い第２バッファ層を設けることでバッファ層全体として耐スパッタ性又は耐プラズマ性だけでなく、耐湿性の向上も図ることができる。
また、本発明のような上部電極を備えるエレクトロルミネッセンス素子を有するパネルにおいて、その周辺部で発光素子層の終端部を上記上部電極で覆うことにより、パネル端部付近から発光素子層の内部に水分などが侵入することを確実に防止できる。また、特に、上部電極のバッファ層を他の上部第１導電層及び第２導電層の終端位置よりも内側で終端させ、上部第１導電層と第２導電層とが直接接する領域を構成することで、上部電極として低抵抗化を図ることができる。
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）について説明する。
［全体構成］
図１は、本発明の実施形態に係るエレクトロルミネッセンス素子の概略断面構成を示しており、このエレクトロルミネッセンス素子は、例えばガラスやプラスチックなどの透明基板１０の上方に形成された下部電極２０と上部電極４０との層間に、発光材料を含む少なくとも１層の発光素子層３０を備えて構成されている。
下部電極２０は、発光素子層３０の下層に形成され、例えば、上記図４の例と同様に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の導電性の透明金属酸化物がスパッタリング法によって成膜され、所望形状にパターニングされて得られた透明電極であり、陽極として機能する。一方、上部電極４０は、図１の例では、陰極として機能しており、発光素子層３０の上に形成され、後述するように積層構造を備え、図１の例では光反射性（不透明）な金属材料が主成分として用いられている。
発光素子層３０は、電荷（正孔、電子）輸送機能と発光機能の両方を備えた有機化合物を含む単層構造や、電荷輸送層と発光層を備えた２層又は３層、或いはそれ以上の多層構造が採用可能である。図１の例では、陽極である下部電極２０側から、それぞれ有機化合物を用いて形成された第１正孔輸送層３１２、第２正孔輸送層３１４、発光層３１６及び電子輸送層３１８と、さらに陰極である上部電極４０から電子輸送層３１８側への電子注入障壁を緩和して電子注入効率を向上させる電子注入層３２０が順に積層されている。発光素子層３０の各層は、それぞれ真空蒸着法によって形成された蒸着層である。なお、第１正孔輸送層３１２、第２正孔輸送層３１４、発光層３１６及び電子輸送層３１８については、用いられている有機化合物が低分子系化合物の場合、上記真空蒸着法によりそれぞれ形成されるが、高分子系化合物が採用されている場合、インクジェット印刷法やスピンコートなどの方法によって形成される。発光素子層３０の上部電極４０との界面に形成されている電子注入層３２０は、フッ化リチウム（ＬｉＦ）等が採用されることが多く、この層の形成に際しては、真空蒸着法が採用されることが多い。いずれの方法によって形成された場合でも、発光素子層３０は、有機化合物を含み、また、例えばスパッタリング法によって形成される金属膜や無機絶縁膜などと比較して柔らかい膜により構成されている。
本実施形態において、発光素子層３０の上に形成されている上部電極４０は、蒸着法によって形成された上部第１導電層４２と、スパッタリング法によって形成された上部第２導電層４４とを備える。さらに、上部第１導電層４２と上部第２導電層４４との層間に、上部第２導電層４４よりも下層、つまり、ここでは上部第１導電層４２及びその下層の発光素子層３０の両層を保護するバッファ層４６を備える。
具体的には、発光素子層３０のＬｉＦよりなる電子注入層３２０の上に、真空蒸着法によって、上部第１導電層４２として、５ｎｍ〜５０ｎｍ程度の厚さ、一例として１０ｎｍの厚さにＡｌ層（Ａｌ蒸着層）が、電子注入層３２０の形成と連続形成されている。
上部第１導電層４２の上には、連続して、真空蒸着法により５ｎｍ〜５０ｎｍ程度の厚さ、一例として、１０ｎｍの厚さにＣｕＰｃ（銅フタロシアニン錯体）を含む有機層がバッファ層４６として形成されている。
このバッファ層４６の上には、スパッタリング法により、０．２ｎｍ〜４００ｎｍ程度の厚さ、一例として３００ｎｍの厚さに金属層、例えばＡｌや、Ａｌ合金、或いはＭｏ、Ｔｉ、Ｃｒなどの高融点金属材料やその合金などの金属層が上部第２導電層４４として形成されている。本実施形態では、この上部第２導電層４４として、具体的にはＡｌ層を用いている。
上部電極４０の各層の厚さは、これらに限定されるものではないが、上部第１導電層４２は、蒸着によって形成するので、あまり厚くすると生産性を向上させることができず、薄すぎると蒸着膜の被覆性及び平滑性の低さから必要な領域に均一に形成することができない。したがって、上部第１導電層４２は、少なくとも、後述するように電子注入層３２０に対し確実に電子の注入が可能な程度の厚さとして、例えば上記のように５ｎｍ〜５０ｎｍ程度の厚さとすることが好ましい。
バッファ層４６は、その層よりも下側の下層にダメージを与えないように、例えば真空蒸着法によって形成によって形成することが好ましいので、生産性を低下させず、かつ後述するような下層の保護などの機能を発揮するのに必要な厚さがあり、また上部電極４０全体の抵抗をあまり高めずかつ電子注入機能を損なわない程度の薄さとして、上記のように５ｎｍ〜５０ｎｍ程度の厚さに形成することが好ましい。
上部第２導電層４４は、スパッタリング法によって形成しており、被覆性及び均一性が高くかつ生産性良く、比較的厚い層を形成することが可能である。この上部第２導電層４４の厚さは、電極としての断線発生や電界集中を防止し、また、電極全体としての抵抗値を低くして発熱や電圧降下をなどを低減するのに必要な厚さとすることが好適であり、その厚さの設定範囲は、例えば０．２ｎｍ〜４００ｎｍ程度の厚さであるが、用いる金属材料の性質などに応じて厚くしても薄くしてもよい。
バッファ層４６は、上部第２導電層４４のスパッタリングの際に下層を保護する機能だけでなく、このバッファ層４６の形成時において、下層に位置する発光素子層３０にダメージを与えないことが必要である。したがって、ダメージを及ぼしにくい、真空蒸着法によって形成可能な材料が好適である。また、このバッファ層４６は、スパッタリング時にプラズマ環境などから下層を保護する機能が必要であるため、スパッタリング時に全て除去されてしまわないように、緻密で、比較的安定な膜であることが好ましい。このような条件を満たす材料としては、有機金属錯体、特にキレート錯体化合物であって、発光素子層３０の正孔注入層などの材料として採用され、緻密で安定な蒸着薄膜を得ることできる上記ＣｕＰｃなどが好適である。また、ＣｕＰｃのほか、電子輸送機能を備え、同様にキレート錯体化合物であるＡｌｑ3（アルミキノリノール三量体錯体）なども採用可能であり、さらにバッファ層は、後述するように単層構造でも多層構造でも良い。
上部第２導電層４４及び上部第１導電層４２としてＡｌ層を用いた場合において、両導電層４２，４４が直接接していると、最上層に位置する上部第２導電層４４にＡｌ層などに特有のヒロックが発生した場合、このヒロック、つまり膜の変形（ひずみ）に起因して上部第１導電層４２の電子注入層３２０との界面にも変形や応力（ひずみ）が発生してしまう。有機ＥＬ素子において陰極から発光素子層３０への電子注入効率の向上は素子の発光効率の向上の観点からも重要であり、陰極と発光素子層３０との界面においてヒロックに起因した凹凸や応力などのひずみが発生することを防止することが必要である。
ひずみに関し、本実施形態では、上述のように、上部第２導電層４４と上部第１導電層４２との層間に、有機材料からなる上記バッファ層４６を設けており、このような有機バッファ層はスパッタリング法などによって形成された金属層や無機保護膜などと比較して柔らかく、応力緩和、即ちひずみ緩衝機能を発揮することができる。したがって、このバッファ層４６が、第１導電層４２と第２導電層４４との層間に介在することで、第２導電層４４で発生したヒロックが第１導電層４２に伝導し、第１導電層４２にヒロックや変形などが発生することが防止されている。
さらに、有機材料から構成されるバッファ層４６は、上記ヒロックの伝達防止の他にもいわゆる応力によるひずみ緩和機能を発揮することも可能である。例えば、Ａｌの蒸着層である上部第１導電層４２の上に直接、Ｍｏ等の高融点金属材料をスパッタリング法にて形成して上部第２導電層４４とすると、蒸着Ａｌ層と比較して緻密であり、熱膨張率や素子駆動時の発熱量の大きいこの上部第２導電層４４と上部第１導電層４２との間に応力が発生することになる。しかし、本実施形態のように上部第２導電層４４と上部第１導電層４２との間に、第２導電層４４と比較して柔らかいバッファ層４６が介在することで、この応力を緩和することができる。
バッファ層４６に採用する有機材料は、上述のような金属錯体とし、特に、多少なりとも電荷輸送（注入）機能を備えることがより好ましい。本実施形態において、バッファ層４６は、非常に薄く形成するので電荷輸送性が無くても、上部第１及び第２導電層４２，４４の間に介在させた場合に、第２導電層４４から第１導電層４２への電荷（電子）移動はそれほど妨げられない。しかし、電荷輸送機能を備える有機材料であれば、電荷の移動の妨害程度を低く抑えることができ、バッファ層４６の介在による素子の駆動電圧の上昇を低くでき、ひいては有機ＥＬ素子の発光効率の向上に寄与することができる。
また、上述のように、バッファ層４６は、上部第２導電層４４をスパッタリング法によって形成する際、発光素子層３０を保護することが重要な機能である。この保護機能に着目すれば、上部第２導電層４４と上部第１導電層４２との層間にバッファ層４６を介在させる構成には限られず、例えば、発光素子層３０の最上層であるＬｉＦからなる電子注入層３２０と上部第１導電層４２との層間に介在させることも可能である。
しかし、電子注入層３２０と上部第１導電層４２との層間にこのバッファ層４６を形成すると、発光素子層３０をスパッタリングから保護することはできても、有機ＥＬ素子の発光効率を大幅に改善することができないことが出願人の研究の結果判明した。
一方で、図１に示すように、電子注入層３２０に接するように上部第１導電層４２を蒸着形成し、この上部第１導電層４２と上部第２導電層４４との層間にバッファ層４６を介在させる構成とすることで、有機ＥＬ素子の発光効率及び耐久性、そして生産性の全てを大幅に向上させることができる。
このような特性向上が図られる理由の一つとして、電子注入層３２０と上部第１導電層４２との界面状態の影響が考えられる。即ち、図１に示すように、ＬｉＦからなる電子注入層３２０と、Ａｌからなる上部第１導電層４２とを共に真空蒸着法によって連続して形成した場合、いずれの層もスパッタリング法によって形成されたＡｌ層（ここでは上部第２導電層４４）よりも柔らかく、電子注入層３２０と上部第１導電層４２との界面ではＡｌとＬｉＦが混合した領域が形成されやすくなる。このような混合領域の存在により、上部第１導電層４２から電子注入層３２０への電子注入効率が高まり、その結果、有機ＥＬ素子の発光効率を向上させることができると推定される。従って、本実施形態のように、上部電極４０に蒸着層とスパッタ層とを採用する場合において、柔らかい蒸着層を電子注入層３２０とが接するように形成することが好適である。
ここで、上部第１導電層４２からの電子注入層３２０への電子注入効率をさらに向上させるために、ＬｉＦからなる電子注入層３２０と、Ａｌ層よりなる上部第１導電層４２とを連続してそれぞれ独立で形成する構成に限らず、ＬｉＦとＡｌとを共蒸着により一定割合の混合層としてもよい。また、層の厚さ方向において、濃度勾配をつけてもよい。例えば、電子輸送層３１８を形成後、まず蒸着室内でＬｉＦ源を加熱してＬｉＦの１００％の電子注入層を形成し、続けてＡｌ源を加熱して蒸発量を増加させ、一方ＬｉＦ源の蒸発量を減少させていくことで、層の厚さ方向において、ＬｉＦ１００％の領域からＬｉＦとＡｌとが５０％の領域、そして、Ａｌの１００％の領域を形成することにより達成することができる。このように上部第１導電層４２に、ＬｉＦとの共蒸着領域を、層全体、又は少なくとも電子注入層３２０との界面領域に採用し、ＬｉＦとＡｌが混合した領域を形成することで、上部電極４０から発光素子層３０への電子注入効率を一層向上させることが可能となる。
以上説明したような構造の有機ＥＬ素子では、陽極側から正孔を注入し、陰極側から電子を注入し、注入された正孔及び電子の再結合エネルギにより発光層３１６中の有機発光材料を励起させ、基底状態に戻る際に得られる光を利用する。ここで、図１に示す有機ＥＬ素子では、上部電極４０の上部第１導電層４２及び上部第２導電層４６の両方にぞれぞれ光反射性（不透明）の金属材料を用いているので、発光層３１６で得られ、透明な下部電極２０に進んだ光はこの下部電極２０を透過し（上部電極４０側に進んだ光は上部電極４０で一旦反射されて下部電極２０に進む）、また透明なガラスやプラスチックなどから構成された基板１０を透過して外部に射出され視認される。
上述のような有機ＥＬ素子を用いて発光表示装置を構成する場合、各画素に、有機ＥＬ素子と、この有機ＥＬ素子での発光を個別に制御するスイッチ素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）とを設けたいわゆるアクティブマトリクス型表示装置は、高精細で高画質な表示を実現することができる。このようなアクティブマトリクス型表示装置では、基板１０と有機ＥＬ素子の下部電極２０との間、即ち、有機ＥＬ素子の形成前に、この有機ＥＬ素子を駆動するための画素のＴＦＴが形成されている。図１のように有機ＥＬ素子の下部電極２０側から基板を透過して光を射出する素子或いは表示装置はボトムエミッション型の素子或いは表示装置と呼ばれており、各画素に上記のようにＴＦＴ等が形成されている場合に、このＴＦＴの非形成領域において有機ＥＬ素子からの光が基板１０から外部に射出されるようにＴＦＴ及び有機ＥＬ素子がレイアウトされている。
図２は、本発明の実施形態に係るエレクトロルミネッセンス素子の他の構成例を示している。図１に示すエレクトロルミネッセンス素子の構成では、上述のように、上部電極４０が不透明で透明な下部電極２０側から基板１０を透過させて光を射出するボトムエミッション型の素子であるのに対し、図２に示す有機ＥＬ素子は、上部電極５０側から外部に光を射出することのできるいわゆるトップエミッション型の素子であり、図１と共通する構成については同一の符号を付し、説明を簡略化する。
基板１０の上方に（アクティブマトリクス型表示装置の場合には、ＴＦＴ形成後）、図１と同様、陽極として機能するＩＴＯなどの導電性金属酸化物材料からなる下部電極２０が形成され、この下部電極２０の上に発光素子層３０が形成されている。また、発光素子層３０の最上層（上部電極５０側）は、ＬｉＦなどからなる電子注入層３２０が形成されており、この電子注入層３２０の上に、ここでは陰極として機能し、かつ光透過性の上部電極５０が形成されている。この上部電極５０は、発光素子層３０側に蒸着法により形成された上部第１導電層５２と、スパッタリング法によって形成された上部第２導電層５４を備え、この上部第１導電層５２と上部第２導電層５４との層間に上記図１の素子と同様、ＣｕＰｃやＡｌｑ3などからなるバッファ層５６が形成されている。
ここで、電子注入層３２０との接触界面側に形成されている上部第１導電層５２は、発光素子層３０に対して電子を注入するために、仕事関数の低い金属材料が採用されている。この金属材料としては、例えばＡｇや、Ａｇ合金などが採用可能であるが、上部電極５０から外部に光を射出する必要があるため、この上部第１導電層５２は、発光層３１６からの光を透過可能な程度に薄く形成するか、あるいは、マトリクス状や網目状に開口部を備えるパターン層を採用することで、例えばＩＴＯなどの透明電極材料よりは透過率が低いが、光を透過するいわゆる半透過性の導電層である。この上部第１導電層５２の上にはバッファ層５６が形成され、このバッファ層５６の上にＩＴＯやＩＺＯ（Indium Zinc Oxide)などの透明な導電性金属酸化物からなる透明な上部第２導電層５４が形成されている。上部電極５０の各層の厚さは、上記図１で説明した上部電極４０の各層と同様とすることができるが、例えば蒸着によるＡｇ層からなる上部第１導電層５２の厚さは２０ｎｍ程度、同様に蒸着によるＣｕＰｃからなるバッファ層５６は、１０ｎｍ程度、ＩＴＯからなる上部第２導電層５４は、８０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の厚さとすることができる。
以上のような構成により、発光素子層３０をスパッタリングのダメージから保護しながら最上層に透明な上部第２導電層５４を必要な厚さに形成でき、また、発光素子層３０への効率的な電子注入を実現するために必要なＡｇなどからなる半透過金属層を上部第１導電層５２として、発光素子層３０と直接接触するように形成することができる。また、この上部第１導電層５２は、半透過性とするために、薄くしたり開口部を設けたりする必要があるので上部第１導電層５２だけで上部電極５０を構成すると、電極としての抵抗が高くなる。しかし、図２に示すように、十分な厚さの透明な上部第２導電層５４を上部第１導電層５２の上に、間にバッファ層５６を挟んで形成することで、電極としての低抵抗化を実現することができる。
ここで、図２に示す有機ＥＬ素子では、上述のように上部電極５０を光透過性とすることで、発光層３１６で得られた光を上部電極５０を透過させて外部に光を取り出している。下部電極２０側に進む光は、上述のように透明材料を下部電極２０に用いている場合、下部電極２０側からも基板１０を透過して外部に射出されることなり、これにより上下両面での表示が可能となる。一方で、図２に示すように下部電極２０と基板１０との間にＡｌ層などの光反射層２２を形成しておくことで、発光層３１６から下部電極側に進んだ光は、下部電極２０の下の反射層２２で反射させ、上部電極５０側から射出させることができる。そして、このようなトップエミッション型の有機ＥＬ素子の場合には、素子の下層にＴＦＴなどが形成されていても、このＴＦＴの形成領域も発光領域（表示領域）として利用することができる。なお、光反射層２２を省略すれば、基板１０側からも、上部電極５０側からも光を射出することができ、両面表示をすることが可能な素子が得られる。
次に、バッファ層の構成例について説明する。以上では、図１及び図２に示すようバッファ層４６および５６は、例えばＣｕＰｃやＡｌｑ3などを用いた単層構造を例に説明したが、バッファ層は、単層構造には限られず、多層構造を採用してもよい。多層構造は、例えば、２層、３層、またはそれ以上の積層構造も可能である。多層構造のバッファ層の材料としては、上述のバッファ層に対して要求される特性と同様に、バッファ層上に形成される上部第２導電層の形成時のスパッタリングに耐性があり、かつ耐湿性が高く、ひずみ緩和機能があることが好適である。
バッファ層を単層構造とした場合、これら全ての要求について、単層で最大特性を得ることが要求される。
これに対し、多層構造を採用した場合、例えば特に耐スパッタ性が高いバッファ層と、特に耐湿性の高いバッファ層との積層とするなど、各層にそれぞれ異なる最大特性を発揮させることが容易となり、多層構造のバッファ層全体の機能向上を図りつつ、各バッファ層に用いる材料の選択の自由度を向上させることができる。
図３は、多層構造のバッファ層４６０を採用した場合の有機ＥＬ素子の構成について、図１と同様のボトムエミッション型の有機ＥＬ素子を例に示している。この有機ＥＬ素子は、下部電極２０、発光素子層３０、上部電極４０が順に積層された構造を備え、上部電極４０を構成する蒸着によって形成される上部第１導電層４２と、スパッタリングによって形成される上部第２導電層４４と、の間に形成するバッファ層４６０が積層構造である点が、図１及び図２に示した素子と相違する。
図３では、バッファ層４６０は、上部第１導電層４２側から順に共に真空蒸着法により第１バッファ層４６２、第２バッファ層４６４を連続形成した２層構造を有する。各バッファ層４６２、４６４の材料としては、上記単層構造のバッファ層としても採用可能なＣｕＰｃやＡｌｑ3等の有機金属錯体化合物が採用可能である。採用する材料や、積層順及び積層数は、特に限定さるものではないが、少なくとも耐スパッタ性が優れたバッファ層と（もちろん耐湿性も優れている材料を採用することも可能）、耐湿性が優れたバッファ層（耐スパッタ性も優れている材料を採用することも可能）を備えることが好適である。
上述のように耐スパッタ性に優れるＣｕＰｃを複数のバッファ層の内の一層に用いる場合を例に挙げると、耐湿性向上の観点で、ＣｕＰｃを用いたバッファ層に加え、少なくともＡｌスパッタ層等で構成される上部第２導電層４４との接触界面側に、ＣｕＰｃより耐湿性に優れた材料を用いたバッファ層を形成することがより好ましい。ＣｕＰｃよりも耐湿性に優れたバッファ機能を備えた材料としては、上記Ａｌｑ3が挙げられる。
吸湿しやすいバッファ層と上部第２導電層４４を構成する金属スパッタ層とが接していると、吸湿によりバッファ層に変形や変質が起き、その際、バッファ層からの金属スパッタ層の剥がれが発生しやすくなる。従って、少なくとも金属スパッタ層との界面側に、耐湿性に優れた材料を用いたバッファ層を形成することで、上層の剥がれを防止し、剥がれた部分から水分や酸素など、発光素子層に悪影響を及ぼす物質が侵入することを防止することができる。即ち、少なくとも上部第２導電層４４に接触するバッファ層として、下層との親和性があるだけでなく、耐湿性に優れたバッファ材料を採用することが好ましい。
ＣｕＰｃの単独バッファ層とした場合、このＣｕＰｃ層が多少なりとも吸湿するため、ＣｕＰｃ層と、スパッタで形成されたＡｌなどからなる上部第２導電層４４との接触界面で上部第２導電層４４の剥離が起きる可能性がある。
しかし、第１バッファ層４６２としてＣｕＰｃを用い、この第１バッファ層４６２と上部第２導電層４４との間に、ＣｕＰｃよりも耐湿性に優れたＡｌｑ3を採用した第２バッファ層４６４を形成することで、素子の耐久性を飛躍的に向上させることが可能となる。なお、もちろん、上述の図１及び図２に示すようなＣｕＰｃを用いた単独のバッファ層を備えた有機ＥＬ素子と比較すると、上部第１導電層４２側からＣｕＰｃを用いた第１バッファ層４６２、Ａｌｑ3を用いた第２バッファ層４６４を順に積層した構造に限らず、逆にＡｌｑ3を用いて第１バッファ層４６２を形成し、ＣｕＰｃを用いて第２バッファ層４６４をしてもバッファ層の機能を高めることが出来る。但し、機能の向上程度は、上記のようなＣｕＰｃの第１バッファ層４６２とＡｌｑ3の第２バッファ層４６４の積層構造とした方が高い。
多層構造を構成する各バッファ層４６０の厚さは、蒸着によって形成するバッファ層を短時間に成膜できる薄さである一方で、被覆性、平滑性及び均一性を確保して保護機能を発揮するため必要な厚さとすることが必要であり、それぞれ５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲とすることが好ましい。図３に示す例では、ＣｕＰｃからなる第１バッファ層４６２、Ａｌｑ3からなる第２バッファ層４６４を共にそれぞれ１０ｎｍの厚さとすることで、生産性を低下させずに必要な保護機能を十分に発揮させることを可能としている。
なお、この積層構造のバッファ層４６０は、ボトムエミッション型の有機ＥＬ素子に限らず、図２に示したようなトップエミッション型の有機ＥＬ素子においてその上部電極５０のバッファ層５６に採用することで同様な効果を得ることができる。例えば、上記のように上部第１導電層５２側にＣｕＰｃからなる第１バッファ層、その上にＡｌｑ3からなる第２バッファ層を形成することで、素子の発光効率を向上するともに、耐スパッタ性の向上と、耐湿性の飛躍的な向上を図ることが可能となる。
［評価例］
（評価例１）
評価例１では、発光素子層の上に直接、Ａｌのスパッタリング層を上部電極として形成した有機ＥＬ素子（比較例１）と、図１に示すように、発光素子層上に、上部電極として、Ａｌの蒸着層からなる上部第１導電層、ＣｕＰｃからなるバッファ層、Ａｌのスパッタリング層からなる上部第２導電層を形成した有機ＥＬ素子（実施例１）の特性をそれぞれ評価した結果を示す。ここで、正孔輸送層としては、上記図１のような多層構造ではなく（多層構造には限られない）、単層構造を採用し、この単層の正孔輸送層の材料としては、正孔輸送機能を備えるベンジジン誘導体化合物（別の表現ではトリフェニルアミンの２量体化合物）、特に、そのナフチル置換体であるＮＰＢ（a naphthyl-substituted benzidine derivative：N,N'-di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidene）を用いた。
実施例１及び比較例１の有機ＥＬ素子のいずれも、下部電極／／正孔輸送層／／発光層／／電子注入層／／上部電極の積層構造とし、比較例１では各層の材料に、それぞれＩＴＯ／／ＮＰＢ／／Ａｌｑ3／／ＬｉＦ／／Ａｌ（スパッタリング層）を採用した。実施例１の有機ＥＬ素子は、各層の材料として、ＩＴＯ／／ＮＰＢ／／Ａｌｑ3／／ＬｉＦ／／Ａｌ（蒸着層）／ＣｕＰｃ（バッファ層）／Ａｌ（スパッタリング層）を採用した。図４は、実施例１と比較例１に係る有機ＥＬ素子の効率をそれぞれパワー密度（Ｗ／ｃｍ2）に対する発光効率（ｃｄ／Ａ）の違いで示している。図４から明らかなとおり、有機ＥＬ素子に供給した電力のパワー密度を例えば１．４、６．８、１２．３と変化させた場合にも、全ての条件において、実施例１に係る有機ＥＬ素子の発光効率は、比較例１の有機ＥＬ素子の発光効率よりも高く、上記のような素子構成で、かつ評価の範囲内においても、１．４倍〜１．２倍の発光効率の向上が達成されていることが分かる。
図５には、実施例１と比較例１に係る有機ＥＬ素子の効率をそれぞれパワー密度（Ｗ／ｃｍ2）に対する駆動電圧（Ｖ）の違いで示している。図５から明らかなとおり、有機ＥＬ素子に供給した電力のパワー密度を１．４、６．８、１２．３と変化させた場合にも、全ての条件において、実施例１に係る有機ＥＬ素子の駆動電圧は、比較例１の有機ＥＬ素子の駆動電圧よりも低くすることができ、上記のような素子構成で、かつ評価の範囲内において、８０％〜８２％程度の駆動電圧の低下が達成されている。
また、以上の結果から、バッファ層としてＣｕＰｃ、上部第１及び第２導電層としてＡｌを組み合わせて用いることで優れた効果が得られることが理解でき、さらに正孔輸送層としてＮＰＢを採用することができることがわかる。
（評価例２）
評価例２では、上記比較例１（発光素子層上に直接Ａｌスパッタリング層を積層）に係る素子と、上記実施例１（単層構造のバッファ層を採用）に係る素子と、上記図３に示すように多層構造のバッファ層を採用した素子（実施例２）について、素子の安定性（信頼性）を評価した。
比較例１及び実施例１の素子構造及び使用材料は上記評価例１に記載したとおりであり、実施例２の素子では、実施例１の素子構造において、そのバッファ層がＣｕＰｃの単層ではなく、Ａｌ蒸着層（上部第１導電層）側から順にＣｕＰｃ層、Ａｌｑ3層が積層された２層構造を有する。
図６は、これら実施例１及び実施例２、比較例１に係る有機ＥＬ素子の安定性を、各素子を８５℃、８５％湿度下に置き、経過時間（hour）に伴うエッジグロース、即ち、素子における膜剥がれの成長度合いを任意単位で評価した結果である。図６から分かるように、２層構造のバッファ層を採用した実施例２と、比較例１では、４３時間後においても膜剥がれは０のままであるが、実施例１に係る素子では評価試験開始直後から膜剥がれが起こり、４３時間後において１００になっていることが分かる。この結果から、素子の物理的な耐久性向上の観点からは、上部電極の構成要素として蒸着層とスパッタ層との間に形成するバッファ層としては、ＣｕＰｃ層だけでは十分でなく、少なくとも、Ａｌの蒸着層側からＣｕＰｃ層とＡｌｑ3層との積層構造とすることが好適であることが分かる。
図７は、ガラス基板上に、それぞれＮＰＢ層、ＣｕＰｃ層、Ａｌｑ3層、Ａｌ（スパッタリング）層を形成した後、この基板を高温高湿度下（８５℃、８５％湿度）で２０時間放置した後の膜剥がれの程度を示している。ガラス基板上に形成された各層のうち、ＮＰＢ層は、２０時間後、その層面積の３６％で剥離が起き、ＣｕＰｃ層においても層面積の８％で剥離が発生していた。これに対し、Ａｌｑ3層及びＡｌ層は剥離は全く起きていなかった。
以上のことから、膜の耐湿性は、上記４種類の内では、Ａｌ、Ａｌｑ3＞ＣｕＰｃ＞＞ＮＰＢの順に高いことが理解できる。従って、高温高湿度下において、上部第２導電層がほとんど吸湿しないＡｌのスパッタリング層からなる場合、この上部第２導電層と接するバッファ層として、Ａｌｑ3を採用することで、Ａｌ層とＡｌｑ3層とが剥離することを確実に防止できることが理解できる（もちろん、上部第２導電層に接するバッファ層として、ＮＰＢよりも、ＣｕＰｃを採用する方が良い）。
［パネル周辺部］
次に、本実施形態に係るエレクトロルミネッセンスパネルの周辺部の構成について説明する。図８及び図９は、このパネル周辺部の概略断面及び平面構造を示している。図８は、上記図３に示すような多層構造のバッファ層４６０を備えた有機ＥＬパネル周辺部における概略断面構造を表しているが、バッファ層は、図１及び図２のように単層構造としてもよく、その場合のパネル周辺部の構造は、バッファ層が単層である以外は図８に示すとおりとなる。
有機ＥＬ素子の発光素子層に採用されている有機材料は、水分や酸素によって劣化することが知れらており、発光素子層への水分や酸素の侵入を防止するためには、下部電極側からと上部電極側からの遮蔽性を高めると共に、素子の側面方向、特にパネルの周辺部で、発光素子層の側面からの侵入を防ぐことが必要である。
本実施形態に係る有機ＥＬ素子では、上部電極として蒸着による上部第１導電層、バッファ層、スパッタリングによる上部第２導電層の積層構造を採用しており、上記評価例２でも説明したように、いずれの層にも耐湿性の高い材料を採用している。そこで、本実施形態では、これら上部電極を構成する各層をパネル周辺部において、発光素子層の形成領域よりも外側まで形成し、発光素子層の終端部の側面をこの上部電極層で覆っている。
各画素に、有機ＥＬ素子と、この有機ＥＬ素子の発光制御するためのＴＦＴなどのスイッチ素子を備えるいわゆるアクティブマトリクス型のパネルの場合、図８に示すように、ＴＦＴと接続される有機ＥＬ素子の下部電極２０は、画素毎の個別パターンに形成されている。また、薄い発光素子層３０のみでは下部電極２０と上部電極４０（図２では電極５０）との絶縁が不十分であるため、下部電極２０の端部は絶縁性樹脂などからなる平坦化絶縁層２４で覆い、この平坦化絶縁層２４により、画素間及び画素エッジ部分において下部電極２０と上部電極４０との間を確実に絶縁している。
パネルの表示部で、最外位置にある画素の下部電極２０もその端部は上記平坦化絶縁層２４で覆われている。発光素子層３０は、この例では、発光層３１６を除く他の層（３１２、３１４、３１８、３２０）は、平坦化絶縁層２４を乗り越えるようにして各画素に対して共通で形成され、また、表示部の端部では、少なくとも平坦化絶縁層２４の上まで形成されている。有機ＥＬ素子の特性や、採用する有機材料などに応じ、発光層３１６以外の特定の層、又は全層を画素毎に独立したパターンに形成する場合もある。いずれの場合においても、発光素子層３０は、画素が配置される表示部の端部付近まで形成されており、この表示部端部付近で、発光素子層３０は外界などからの水分の侵入などを受ける可能性が高くなっている。
発光素子層３０の形成後、本実施形態では、上述のように上部第１導電層４２としてＡｌなどの真空蒸着層を形成する。なお、図２に示すようなトップエミッション型の有機ＥＬ素子の場合には、Ａｇなどの真空蒸着層を上部第１導電層５２として形成する。この上部第１導電層４２を蒸着形成時、本実施形態では、発光素子層３０の形成範囲よりも外側まで開口したメタルマスクなどを用いる。これにより、図８及び図９に示すように、発光素子層３０の表示領域における端部を覆って上部第１導電層４２が形成される。
次に、この上部第１導電層４２の上に、第１バッファ層４６２と第２バッファ層４６４とを連続して、かつ同一のマスク（少なくとも開口パターンが同一のマスク）を用いて蒸着形成する。バッファ層の形成に際しては、上部第１導電層４２のマスクよりも開口パターンの小さいマスクを用いており、これにより、バッファ層４６０は、上部第１導電層４２の端部よりも内側で終端している。なお、上述のように第２バッファ層４６４にＡｌｑ3を用いた場合、このＡｌｑ3の第２バッファ層４６４は、ＣｕＰｃを用いた第１バッファ層４６２よりも耐湿性に優れているので、第１バッファ層４６２の端部を覆うように、つまり第１バッファ層４６２よりも大きく形成することが好適である。
第１バッファ層４６２の成膜マスクと同一マスクを用いて第２バッファ層４６４を第１バッファ層４６２より広い面積に形成するには、開口パターンのより大きいマスクを用いればよい。しかし、同一マスク（同一開口パターン）を用いても形成することも可能である。
同一マスクを用いる場合には、真空蒸着室において、蒸着源と基板との間に設けられるマスクの位置を第１バッファ層４６２の形成時よりも蒸着源側、つまり基板から少し遠ざけた位置とすればよい。蒸着源が点状である場合も線状である場合も、蒸着物質は蒸着源の法線方向に対して多少の飛散角度をもって蒸着源から飛散するので、基板からマスクを遠ざければ、その分、基板上に大きなパターンの蒸着層を形成することが可能となるからである。積層数が増えることによる製造コストを低減するためには、マスクについても可能な限り共通化することが望ましい。したがって、上記のように同一のマスクを用いて基板からのマスク位置を調整することで第１バッファ層４６２の端部を覆うように第２バッファ層４６４を形成することが製造コスト削減の観点から好適である。
バッファ層４６０の形成後、このバッファ層４６０よりも大きく、かつ既に形成している上部第１導電層４２とほぼ同じ大きさのパターンに、スパッタリングによって上部第２導電層４４を形成する。このように、上部第１及び第２導電層４２，４４の終端位置より内側でバッファ層４６０を終端させることで、パネル周辺部で上部第１導電層４２と上部第２導電層４４とを直接接触させることができる。
したがって、第１及び第２導電層４２，４４の層間に、上述のように電荷輸送性はあるが、金属材料と比較して高抵抗の有機金属錯体材料などを用いたバッファ層４６０を挿入した構造を採用しても、発光素子層３０に接して電荷（ここでは電子）を注入する上部第１導電層４２に対し、十分な電力を供給することが可能となっている。なお、上部第１導電層４２と上部第２導電層４４は、パネル上に形成された端子を介して、図示しない外部電源（Ｖｃ）に接続される。
ここで、バッファ層４６０は、少なくとも下層に発光素子層３０が形成されている領域と、その終端部の上方とを完全に覆って形成していることが、下層の上部第１導電層４２及び発光素子層３０の両方を保護する上で必要である。一方、図８及び図９に示すように、発光素子層３０が下層に存在しない表示部の端部付近では、バッファ層４６０がなくても、上部第１導電層４２は、上部第２導電層４４のスパッタリング成膜環境に曝されても、両導電層間で電気的接続を確保することは可能である。したがって、パネル周辺部において、バッファ層４６０は、上部第１及び第２導電層４２，４４の終端位置よりも内側で終端させることができる。上部第１導電層４２と上部第２導電層４４との接触距離は、例えば３００μｍ程度あれば十分な電気的接続がとれ、この場合、バッファ層４６０は、上部第１導電層４２の終端位置から３００μｍ程度内側で終端させればよい。
ここで、図８では、ボトムエミッション型の有機ＥＬ素子のパネル周辺部構造を示しているが、もちろん、図２に示すようなトップエミッション型の有機ＥＬパネルでも、パネル周辺部において、蒸着によって形成された上部第１導電層５２とスパッタによって形成されたＩＴＯなどからなる上部第２導電層５４とが直接接触するようバッファ層５６を少し小さいパターンとし、かつ上部電極５０のいずれもが発光素子層３０の終端部を覆うように形成することで、同様の効果を得ることができる。
また、各画素にスイッチ素子を備えたアクティブマトリクス型の有機ＥＬ素子を例に説明したが、本実施形態に係る上部電極構造及びパネル周辺部構造は、各画素にスイッチ素子のないパッシブマトリクス型のパネルにおいても採用することで、効果を得ることができる。
以上に説明した本実施形態に係る有機ＥＬ素子では、下部電極２０を陽極とし、上部電極４０、５０、６０を陰極として用いているが、これに限らず下部電極を陰極、上部電極を陽極としてもよい。この場合、発光素子層３０は、下層側から順に例えば電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層などの積層構造とすればよい。
本発明に係るエレクトロルミネッセンス素子は、自発光表示装置や、光源などに有用である。
本発明の実施形態に係るエレクトロルミネッセンス素子の概略断面構造を示す図である。 本発明の実施形態に係るエレクトロルミネッセンス素子の他の概略断面構造を示す図である。 本発明の実施形態に係るエレクトロルミネッセンス素子のさらに別の概略断面構造を示す図である。 本発明の実施形態に係るエレクトロルミネッセンス素子のパワー密度に対する発光効率の評価図である。 本発明の実施形態に係るエレクトロルミネッセンス素子のパワー密度に対する駆動電圧の評価図である。 本発明の実施形態に係るエレクトロルミネッセンス素子の安定性を経過時間に対するエッジグロースで評価した図である。 有機層バッファ層及び上部電極材料層の耐湿性を比較した図である。 本発明の実施形態に係るエレクトロルミネッセンス素子のパネル周辺部の構造を示す図である。 本発明の実施形態に係るエレクトロルミネッセンス素子のパネル周辺部の概略平面構造を示す図である。 従来の有機ＥＬ素子の概略断面構造を示す図である。
符号の説明
１０ 基板、２０ 下部電極、２２ 反射層、２４ 平坦化絶縁層、３０ 発光素子層、４０，５０ 上部電極、４２ 上部第１導電層、４４ 上部第２導電層、４６，５６ バッファ層、５２ 上部第１導電層（半透過金属層）、５４ 上部第２導電層（透明導電層）、３１２ 第１正孔輸送層、３１４ 正孔輸送層、３１６ 発光層、３１８ 電子輸送層、３２０ 電子注入層、４６０ バッファ層（多層構造）、４６２ 第１バッファ層、４６４ 第２バッファ層。

Claims (18)

  1. 下部電極と上部電極との間に発光材料を含む発光素子層を備えるエレクトロルミネッセンス素子であって、
    前記上部電極は、前記発光素子層側から、蒸着法によって形成された上部第１導電層と、スパッタリング法によって形成された上部第２導電層とを備え、さらに前記上部第１導電層と前記上部第２導電層との層間に、前記第２導電層と比較して柔らかい有機材料からなり、前記上部第１導電層及びその下層の両層を保護するバッファ層を備え、
    前記バッファ層は電荷輸送機能を備え、
    前記上部電極の各層は、前記発光素子層の終端部を覆って該発光素子層より外側まで延在して形成され、
    かつ、前記バッファ層は、前記上部第１導電層及び前記上部第２導電層の終端位置よりも内側で終端し、前記上部第１導電層及び前記上部第２導電層は終端部付近で互いに直接接していることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。
  2. 下部電極と上部電極との間に発光材料を含む発光素子層を備えるエレクトロルミネッセンス素子であって、
    前記上部電極は、前記発光素子層側から、蒸着法によって形成された上部第１導電層と、スパッタリング法によって形成された上部第２導電層とを備え、さらに前記上部第１導電層と前記上部第２導電層との層間に、前記第２導電層と比較して柔らかい有機材料からなり、前記上部第１導電層及びその下層の両層を保護するバッファ層を備え、
    前記バッファ層は５ｎｍから５０ｎｍの厚さに形成され、
    前記上部電極の各層は、前記発光素子層の終端部を覆って該発光素子層より外側まで延在して形成され、
    かつ、前記バッファ層は、前記上部第１導電層及び前記上部第２導電層の終端位置よりも内側で終端し、前記上部第１導電層及び前記上部第２導電層は終端部付近で互いに直接接していることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。
  3. 請求項１〜２に記載のエレクトロルミネッセンス素子において、
    前記発光素子層の前記上部電極との接触界面側には電荷注入層が形成されることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。
  4. 請求項３に記載のエレクトロルミネッセンス素子において、
    前記電荷注入層は、電子注入障壁を緩和する電子注入層であり、
    前記上部第１導電層は、金属材料を含み、
    前記バッファ層は、有機金属錯体化合物を含む有機蒸着層であり、
    前記上部第２導電層は、金属材料を含むことを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。
  5. 請求項３に記載のエレクトロルミネッセンス素子において、
    前記電荷注入層は、電子注入障壁を緩和する電子注入層であり、
    前記上部第１導電層は、光半透過性の金属層であり、
    前記バッファ層は、有機金属錯体化合物を含む有機蒸着層であり、
    前記上部第２導電層は、透明な導電性金属酸化物材料を含むことを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。
  6. 請求項１〜請求項５のいずれか一つに記載のエレクトロルミネッセンス素子において、
    前記上部第１導電層は、少なくともその発光素子層側において、金属材料と、前記発光素子層の電子注入層に用いられる電子注入材料との共蒸着領域を備えることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。
  7. 請求項１〜請求項６のいずれか一つに記載のエレクトロルミネッセンス素子において、
    前記バッファ層は、有機金属錯体化合物を含む多層構造の有機蒸着層から構成されていることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。
  8. 請求項１〜請求項６のいずれか一つに記載のエレクトロルミネッセンス素子において、
    前記バッファ層は、多層構造であり、各層は蒸着層であり、前記多層構造のうちの少なくとも一層には他の層と異なるバッファ材料が用いられていることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。
  9. 請求項７又は請求項８に記載のエレクトロルミネッセンス素子において、
    前記多層構造のバッファ層は、第１バッファ層と前記上部第２導電層との間に、前記第１バッファ層の材料よりも耐湿性の高い材料が用いられた第２バッファ層を有することを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。
  10. 請求項７又は請求項８に記載のエレクトロルミネッセンス素子において、
    前記バッファ層は、銅フタロシアニン錯体誘導体化合物を含む第１バッファ層と、アルミキノリノール錯体誘導体化合物を含む第２バッファ層と、を有することを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。
  11. 請求項１０に記載のエレクトロルミネッセンス素子において、
    前記第２バッファ層は、前記第１バッファ層と前記上部第２導電層との間に形成されていることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。
  12. 下部電極と上部電極との間に発光材料を含む発光素子層を備えるエレクトロルミネッセンス素子を表示領域内に複数備えるエレクトロルミネッセンスパネルであって、
    前記エレクトロルミネッセンス素子の前記上部電極は、前記発光素子層側から、蒸着法によって形成された上部第１導電層と、スパッタリング法によって形成された上部第２導電層とを備え、さらに前記上部第１導電層と前記上部第２導電層との層間に、前記第２導電層と比較して柔らかい有機材料からなり、前記上部第１導電層及びその下層の両層を保護するバッファ層を備え、
    前記バッファ層は５ｎｍから５０ｎｍの厚さに形成され、
    前記表示領域の周辺部において、前記上部電極の各層は、前記発光素子層の終端部を覆って該発光素子層より外側まで延在して形成され、
    かつ、前記バッファ層は、前記上部第１導電層及び前記上部第２導電層の終端位置よりも内側で終端し、前記上部第１導電層及び前記上部第２導電層は終端部付近で互いに直接接していることを特徴とするエレクトロルミネッセンスパネル。
  13. 下部電極と上部電極との間に発光材料を含む発光素子層を備えるエレクトロルミネッセンス素子を表示領域内に複数備えるエレクトロルミネッセンスパネルであって、
    前記エレクトロルミネッセンス素子の前記上部電極は、前記発光素子層側から、蒸着法によって形成された上部第１導電層と、スパッタリング法によって形成された上部第２導電層とを備え、さらに前記上部第１導電層と前記上部第２導電層との層間に、前記第２導電層と比較して柔らかい有機材料からなり、前記上部第１導電層及びその下層の両層を保護するバッファ層を備え、
    前記バッファ層は電荷輸送機能を備え、
    前記表示領域の周辺部において、前記上部電極の各層は、前記発光素子層の終端部を覆って該発光素子層より外側まで延在して形成され、
    かつ、前記バッファ層は、前記上部第１導電層及び前記上部第２導電層の終端位置よりも内側で終端し、前記上部第１導電層及び前記上部第２導電層は終端部付近で互いに直接接していることを特徴とするエレクトロルミネッセンスパネル。
  14. 請求項１２又は１３に記載のエレクトロルミネッセンスパネルにおいて、前記バッファ層は第１バッファ層と第２バッファ層からなり、前記表示領域の周辺部において該第２バッファ層は、前記第１バッファ層の終端部よりも外側まで延在し、該第１バッファ層の終端部を覆っていることを特徴とするエレクトロルミネッセンスパネル。
  15. 請求項１２〜請求項１４に記載のエレクトロルミネッセンスパネルにおいて、
    前記バッファ層は、多層構造であり、前記多層構造のうちの少なくとも一層には他の層と異なるバッファ材料が用いられていることを特徴とするエレクトロルミネッセンスパネル。
  16. 請求項１５に記載のエレクトロルミネッセンスパネルにおいて、
    前記バッファ層は、銅フタロシアニン錯体誘導体化合物を含む第１バッファ層と、アルミキノリノール錯体誘導体化合物を含む第２バッファ層と、を有し、
    前記第２バッファ層は、前記第１バッファ層と前記上部第２導電層との間に形成され、前記表示領域の周辺部において該第２バッファ層は、前記第１バッファ層の終端部よりも外側まで延在し、該第１バッファ層の終端部を覆っていることを特徴とするエレクトロルミネッセンスパネル。
  17. 請求項１〜請求項１１のいずれか一つに記載のエレクトロルミネッセンス素子又は請求項１２〜請求項１６のいずれか一つに記載のエレクトロルミネッセンスパネルにおいて、
    前記上部第１導電層及び前記上部第２導電層はアルミニウムを含み、
    前記バッファ層は、銅フタロシアニン錯体誘導体化合物を含むことを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子又はエレクトロルミネッセンスパネル。
  18. 請求項１７に記載のエレクトロルミネッセンス素子又はエレクトロルミネッセンスパネルにおいて、
    さらに、前記発光素子層は、正孔輸送機能を備えたベンジジン誘導体化合物を含む層を有することを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子又はエレクトロルミネッセンスパネル。
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