JP4718768B2

JP4718768B2 - 発光装置

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Publication number: JP4718768B2
Application number: JP2003329189A
Authority: JP
Inventors: 舜平山崎; 健吾秋元; 徹高山; 直哉坂本; 哲紀丸山; 恵司佐藤
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2003-09-19
Filing date: 2003-09-19
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2023-09-19
Also published as: JP2005093402A

Description

本発明は、エレクトロルミネセンス（以下、「ＥＬ」ともいう。）と呼ばれる発光を発現する有機物、若しくは有機物と無機物の混合物を含む媒体を、電極間に介在させた発光素子を所定の形態で配列させた構成を有する発光装置に関する。

一対の電極間にＥＬを発現する物質を介在させて形成した発光素子が知られている。この発光素子は、ＥＬを発現する物質として主に有機物が用いられていることから、特に有機ＥＬ素子とも呼ばれている。ＥＬは、一方の電極から注入された正孔と、他方の電極から注入された電子とが再結合して発光中心を励起して、それが基底状態に戻るときに光を放出することにより発現するものと言われている。

陽極と呼ばれる正孔を注入する側の電極には、仕事関数が約５ｅＶである酸化インジウムスズ（Indium Tin Oxide：以下、「ＩＴＯ」ともいう。）が用いられ、正孔輸送性の高い有機物と接触させていた。また、陰極と呼ばれる電子を注入する側の電極には、仕事関数が低いＬｉやＭｇなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属をアルミニウムなどに含ませた材料が用いられ、電子輸送性の高い有機物と接触を形成することで素子が形成されていた。

多くの場合、ＥＬを効率良く発現させるために、層構造が採用されている。例えば、芳香族アミン系材料である4,4'-ビス-[N-(ナフチル)-N-フェニル-アミノ]ビフェニル（α−ＮＰＤ）などの正孔輸送層に、トリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体（aluminato-tris-8-hydroxyquinolate （Ａｌｑ３））が発光層と電子輸送層に使われたものであり、正孔を注入する側の電極にＩＴＯ、電子を注入する側の電極にはマグネシウム銀合金が使われていた（例えば、非特許文献１参照。）。

このような発光素子を応用した表示用パネルの一形態として、一方向に延びる電極（行電極）と、それと交差する方向に延びる電極（列電極）との間に、上記のようにＥＬを発現する媒体を介在させてマトリクス状に配列させたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
Ｃ．Ｗ．タン（Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇ）、他、ジャーナルオブアプライドフィジックス（ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ）、第６５巻、ｐ．３６１０、１９８８年特表平１０−５０３６０５号公報

しかしながら、従来の有機物を無機物で形成される電極上に積層させた構造の発光素子では、十分な発光特性が得られなかった。また、消費電力が高く、輝度の半減寿命が短く安定性に関して改善すべき課題を有していた。

本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、発光特性が良好で、低消費電力で明るく、安定性の高い発光装置を提供することを目的とする。

本発明は、ＥＬを発現する物質を含む有機物又は有機物と無機物とを含む媒体（以下、「ＥＬ層」ともいう。）を挟む少なくとも一方の電極を、導電性材料から成る第１の電極層と、珪素又は酸化珪素を含む酸化物導電性材料から成る第２の電極層とを含む正孔注入性の電極（以下「正孔注入電極」ともいう。）としたことを特徴とするものである。特に、ＥＬ層において、正孔注入領域若しくは正孔注入輸送領域が、第２の電極層側に設けられた構成は、本発明における好ましい一形態となる。

本発明は、一方向に延びる電極と、それと交差する方向に延びる電極との間に、ＥＬ層を介在させた画素の少なくとも一方の前記電極は、正孔注入性を高める第２の電極層と該第２の電極層よりも抵抗率の低い第１の電極層とから形成され、そのＥＬ層の正孔注入領域若しくは正孔注入輸送領域と、第２の電極層が隣接するように設けられていることを特徴とするものである。

本発明は、正孔注入電極とＥＬ層における正孔注入領域又は正孔輸送領域との間に、トンネル電流を流すことができる程度の厚さで、絶縁性又は半絶縁性のバリア層を備えることで、上記課題を解決することを可能としている。すなわち、正孔注入電極において、珪素又は酸化珪素を含む酸化物導電性材料からなる電極層を設け、該電極層とＥＬ層における正孔注入領域又は正孔輸送領域との間に、酸素、窒素及び炭素から選ばれた少なくとも一種と珪素とを含む絶縁性又は半絶縁性のバリア層を設けたことを特徴とするものである。

上記した第２の電極層であって、ＥＬ層における正孔注入領域又は正孔輸送領域に接する側に設ける電極層を形成する酸化物導電性材料としては、酸化インジウムスズ、酸化亜鉛、酸化インジウム亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛から選ばれた一種が好ましく、珪素又は酸化珪素の割合が、１〜１５原子％、好ましくは２〜５原子％とすると良い。

また、上記した第２の電極層と、第１の導電層との組み合わせにおいて、第１の電極層を、アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする導電性材料とするもの、或いは、金属と該金属と化学量論的組成比以下の濃度で窒素を含む導電性材料とするものとすることができる。

本発明においていうＥＬ層は、キャリア輸送特性の観点から正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層と呼ばれる層を含んでいる。正孔注入層と正孔輸送層との区別は必ずしも厳密なものではなく、これらは正孔輸送性（正孔移動度）が特に重要な特性である意味において同じである。便宜上正孔注入層は陽極に接する側の層であり、正孔注入層に接する層を正孔輸送層と呼んで区別する。電子輸送層、電子注入層についても同様であり、陰極に接する層を電子注入層と呼び、電子注入層に接する層を電子輸送層と呼んでいる。発光層は電子輸送層を兼ねる場合もあり、発光性電子輸送層とも呼ばれる。

勿論、ＥＬを発現するための層構造は変化しうるものであり、特定の電子注入領域や発光領域を備えていない代わりに、もっぱらこの目的用の電極を備えたり、発光性の材料を分散させて備えたりする変形は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において許容されうるものである。

また、本発明において適用されるＥＬ層は、有機物のみでなく、有機物と無機物とを複合化した材料、有機物に金属錯体を添加した材料などを用いても、同様な機能を発現するものであれば置換して適用することができる。

上記のように構成した発光装置は、正孔注入電極と正孔注入領域とが直接接しないことにより、正孔注入電極がもつ本来の仕事関数の効果が発現され、正孔注入領域に対する正孔注入効率が向上し、発光特性を高めることができる。

以下、本発明の実施の態様について説明する。なお、以下の説明において、各図面間で共通する同等部位においては、同じ符号を付けて示すこととし、重複する説明については省略する。

図１は本発明の発光装置の一態様を示す平面図であり、絶縁表面を有する基板１０上に、発光素子で成る自発光型の画素がマトリクス状に配列した画素部２０、入力端子部１８、１９が配設されている状態を示している。自発光型の画素は、一方向に延びる第１電極１１と、それと交差する方向に延びる第２電極１７との交差部に形成されており、この一対の電極間にＥＬ層が設けられている。この構造について、図中に示すＡ−Ｂ線に沿った縦断面構造が、図７に示している。

図７に示すように自発光型の画素１００は、第１電極１１と第２電極１７との間にＥＬ層１６を介在させた構造であり、隣接する素子は絶縁層１４上に形成された隔壁１５によって電気的に分離されている。絶縁層１４は、ＥＬ層１６の端部において第１電極１１と第２電極１７とが短絡しないようにする作用がある。図７は隔壁１５の形状が底部に対して頂部の外端が外側に出ている所謂逆テーパ形状とした構造を示しているが、図８に示すように底部に対して頂部の外端が内側に位置する所謂順テーパ形状の隔壁２１を形成しても良い。図８で示す構造は、基板１０上に第１電極１１、ＥＬ層１６、第２電極１７が積層された自発光型の画素１００の隣接間分離構造を、順テーパ形状の隔壁２１で行っている。この構造では、ＥＬ層１６が隔壁２１の側面の傾斜に沿って形成されるが、この隔壁２１の傾斜角を３０〜６５度とすることによりＥＬ層にかかる応力を緩和することができる。

図７及び図８では、基板１０上に最初に形成する第１電極１１を正孔注入電極とする構成を示している。本発明において、正孔注入電極は、第１の電極層と第２の電極層と少なくとも２層の積層構造としている。勿論、第２電極１７を正孔注入電極として同様に少なくとも２層の積層構造としても良い。

第１の電極層は、正孔注入電極の低抵抗化のために酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、ガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧＺＯ）その他の酸化物導電性材料、又はチタン、タンタル、モリブデン、クロム、アルミニウム若しくはアルミニウムを主成分とする金属、或いは該金属と化学量論的組成比以下の濃度で窒素を含む導電性材料で形成する。窒素を含ませることにより、その上に形成する酸化物導電性材料との密着性を高めることができる。

第２の電極層は、正孔の注入性を高めることを目的として、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、ガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧＺＯ）などから選ばれる酸化物導電性材料に酸化珪素を１〜１０原子％含ませたものを用いる。

代表的には、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）に酸化珪素を１〜１０原子％、好ましくは２〜５原子％含ませた酸化物導電性材料（以下、「ＩＴＳＯ」ともいう。）を用いる。そして、正孔注入電極とＥＬ層と接する表面に、上記酸化珪素の濃度を高め、積層された二つの層間でキャリアの移動が可能な程度の厚さに、絶縁性又は半絶縁性のバリア層を設ける。すなわち、トンネル電流により電流が流れる程度の厚さで、酸素、窒素及び炭素から選ばれた少なくとも一種と珪素の化合物、又は当該珪素の化合物と酸化物導電性材料が複合化されて、下地である正孔注入電極とは組成の異なる非ダイオード特性のバリア層を設けることで、キャリアの移動を可能とすると共に、正孔注入電極と有機化合物層とを物理的に隔てている。

表１に示すデータは、ＩＴＳＯとＩＴＯの組成を、試料表面の元素の化学結合状態を特定することができるＥＳＣＡ（Electron Spectroscopy for Analysis）で測定した結果を示している。表中の数値は各元素の存在比率を百分率で表した結果を示している。表１の結果より、ＩＴＳＯの試料では表面１ｎｍ以下の最表面の領域で珪素の濃度が高くなっている結果が示されている。ＩＴＯの場合は、勿論、珪素は検出されていない。すなわち、珪素若しくは酸化珪素が表面に析出させることで上述のバリア層の形成を容易に成すことができる。

この正孔注入電極の他の構成としては、第１の電極層として、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、ガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧＺＯ）などから選ばれる酸化物導電性材料に酸化珪素を０．１〜１０原子％含ませたものを用いることができる。この場合、添加する酸化珪素の濃度は、第２の導電層よりも少ないことが望ましい。すなわち、酸化珪素を上記のような酸化物導電性材料に添加することで、結晶化が阻害されて電極表面の平滑性を向上させることができる。一方、酸化珪素を含ませることで抵抗率が向上するので、電気抵抗の低減を目的とする第１の導電層においては、その濃度を少なくしておくことが好ましい。

ＥＬ層はそのキャリア輸送特性から、正孔輸送層、発光層、電子輸送層と呼ばれる有機物若しくは有機物と無機物の混合物を積層させて形成している。また、正孔注入電極と正孔輸送層との間に正孔注入層を設けても良いし、電子注入電極と電子輸送層との間に電子注入層を設けても良い。正孔注入層と正孔輸送層、及び電子注入層と電子輸送層との区別は必ずしも厳密なものではなく、これらは正孔輸送性（正孔移動度）及び電子輸送性（電子移動度）が特に重要な特性である意味において同じである。また、電子輸送層と発光層の間に正孔ブロック層を設けた構成としても良い。

発光層（ＥＭＬ）はホスト材料に顔料や金属錯体などのゲスト材料を添加して、発光色を異ならせた構成としても良い。すなわち、発光層は蛍光材料又は燐光材料を含ませて形成すれば良い。例えば、赤、緑、青の三原色を使ったカラー表示をするには、画素間で発光色を異ならせるように発光層を形成する材料を適宜選択する。しかしながら、発光色毎に駆動電圧や明るさ、発光寿命時間が異なるので、寿命の短い発光色の画素を、燐光材料を用いて形成し、低電圧で駆動させる構成としても良い。例えば、緑色の燐光を得るために、Ｉｒ錯体であるトリス−(２−フェニルピリジン)イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）₃）をゲスト材料としてホスト材料に４,４'−Ｎ,Ｎ'−ジカルバゾール−ビフェニル（ＣＢＰ）を用いた発光層を備えた画素を形成する。また、ゲスト材料をユウロピリウム錯体（Ｅｕ（ＤＢＭ）₃（Ｐｈｅｎ））として赤色の燐光を得ることができる。

ＥＬ層における正孔注入層（ＨＩＬ）としては、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、芳香族アミン系材料である4,4'-ビス-[N-(ナフチル)-N-フェニル-アミノ]ビフェニル（α−ＮＰＤ）4,4',4"-トリス(N-3-メチルフェニル-N-フェニル-アミノ)トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）などの他に、高分子系有機化合物として、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）水溶液）ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）などを用いても良い。また、無機物として酸化モリブデン又は酸化モリブデンと上記した正孔注入材料との混合物を用いても良い。これらは真空蒸着法、スピン塗布法などで形成すれば良い。また、電子輸送層（ＥＴＬ）はＡｌｑ３や、1,2,4トリアゾール誘導体（ＴＡＺ）などを用いて形成することができる。

図１４〜図１７は第１電極１１、ＥＬ層１６、第２電極１７を積層させた画素の構成を説明する図である。

図１４（Ａ）は第１電極１１を透光性の酸化物導電性材料で形成した例であり、第１の電極層３１をＩＴＯなどの酸化物導電性材料若しくは酸化珪素を含む酸化物導電性材料で形成し、第２の電極層３２を酸化珪素を１〜１５原子％の濃度で含む酸化物導電性材料で形成している。その上に正孔注入層若しくは正孔輸送層４１、発光層４２、電子輸送層若しくは電子注入層４３を積層したＥＬ層１６を設けている。第２電極１７は、ＬｉＦやＭｇＡｇなどアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む第３の電極層３３とアルミニウムなどの金属材料で形成する第４の電極層３４で形成している。この構造の画素は、図中に矢印で示したように第１電極１１側から光を放射することが可能となる。

図１４（Ｂ）は第２電極１７から光を放射する例を示し、第１電極１１はアルミニウム、チタンなどの金属、又は該金属と化学量論的組成比以下の濃度で窒素を含む金属材料で形成する第１の電極層３１と、酸化珪素を１〜１５原子％の濃度で含む酸化物導電性材料で形成する第２の電極層３２で形成している。その上に正孔注入層若しくは正孔輸送層４１、発光層４２、電子輸送層若しくは電子注入層４３を積層したＥＬ層１６を設けている。第２電極１７は、ＬｉＦやＣａＦなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む第３の電極層３３とアルミニウムなどの金属材料で形成する第４の電極層３４で形成するが、いずれの層も１００ｎｍ以下の厚さとして光を透過可能な状態としておくことで、第２の電極１７から光を放射することが可能となる。

図１５（Ａ）は第１電極１１から光を放射する例を示し、かつ、ＥＬ層を電子輸送層若しくは電子注入層４３、発光層４２、正孔注入層若しくは正孔輸送層４１の順に積層した構成を示している。第２電極１７は、ＥＬ層１６側から酸化珪素を１〜１５原子％の濃度で含む酸化物導電性材料で形成する第２の電極層３２、アルミニウム、チタンなどの金属、又は該金属と化学量論的組成比以下の濃度で窒素を含む金属材料で形成する第１の電極層３１で形成している。第１電極１１は、ＬｉＦやＣａＦなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む第３の電極層３３とアルミニウムなどの金属材料で形成する第４の電極層３４で形成するが、いずれの層も１００ｎｍ以下の厚さとして光を透過可能な状態としておくことで、第１の電極１１から光を放射することが可能となる。

図１５（Ｂ）は第２電極１７から光を放射する例を示し、かつ、ＥＬ層を電子輸送層若しくは電子注入層４３、発光層４２、正孔注入層若しくは正孔輸送層４１の順に積層した構成を示している。第１電極１１は図１５（Ａ）と同様な構成とし、膜厚はＥＬ層で発光した光を反射可能な程度に厚く形成している。第２電極１７は、ＥＬ層１６側から酸化珪素を１〜１５原子％の濃度で含む酸化物導電性材料で形成する第２の電極層３２、ＩＴＯなどの酸化物導電性材料若しくは酸化珪素を含む酸化物導電性材料で形成する第１の電極層３１で構成している。この構造において、正孔注入層４１を無機物である金属酸化物（代表的には酸化モリブデン若しくは酸化バナジウム）で形成することにより、第２の電極層３２を形成する際に導入される酸素が供給されて正孔注入性が向上し、駆動電圧を低下させることができる。

図１６と図１７は、第１電極１１及び第２電極１７の両側から光を放射することができる構成の画素を示している。

図１６（Ａ）は、第１電極１１を透光性の酸化物導電性材料で形成した例であり、第１の電極層３１をＩＴＯなどの酸化物導電性材料若しくは酸化珪素を含む酸化物導電性材料で形成し、第２の電極層３２を酸化珪素を１〜１５原子％の濃度で含む酸化物導電性材料で形成する。その上に正孔注入層若しくは正孔輸送層４１、発光層４２、電子輸送層若しくは電子注入層４３を積層したＥＬ層１６を設けている。第２電極１７は、ＬｉＦやＣａＦなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む第３の電極層３３とアルミニウムなどの金属材料で形成する第４の電極層３４で形成するが、いずれの層も１００ｎｍ以下の厚さとして光を透過可能な状態としておくことで、第２の電極１７と第１電極１１の両方から光を放射することが可能となる。

図１６（Ｂ）は、ＬｉＦやＣａＦなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む第３の電極層３３とアルミニウムなどの金属材料で形成する第４の電極層３４で形成するが、いずれの層も１００ｎｍ以下の厚さとして光を透過可能な状態としておく。この上にＥＬ層を、電子輸送層若しくは電子注入層４３、発光層４２、正孔注入層若しくは正孔輸送層４１の順に積層している。第２電極１７は、ＥＬ層１６側から酸化珪素を１〜１５原子％の濃度で含む酸化物導電性材料で形成する第２の電極層３２、ＩＴＯなどの酸化物導電性材料若しくは酸化珪素を含む酸化物導電性材料で形成する第１の電極層３１で構成している。このような構成としても、第２の電極１７と第１電極１１の両方から光を放射することが可能となる。

図１７（Ａ）と（Ｂ）は、第１の電極層１１と第２の電極層１７を共に同様な材料で形成したものであり、すなわち、酸化物導電性材料で両方の電極を形成したものである。第１の電極層１１は、第１の電極層３１をＩＴＯなどの酸化物導電性材料若しくは酸化珪素を含む酸化物導電性材料で形成し、第２の電極層３２を酸化珪素を１〜１５原子％の濃度で含む酸化物導電性材料で形成している。第２電極１７も同様であり、いずれもＥＬ層１６に接する側に第２の電極層３２を配置している。このとき、ＥＬ層１６の正孔注入層若しくは正孔輸送層４１の第２の電極層３２側の層を金属酸化物（代表的には酸化モリブデン若しくは酸化バナジウム）で形成し、電子輸送層若しくは電子注入層４３の第２の電極層３２側の層を、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む有機物（代表的にはベンゾオキサゾール誘導体、ピリジン誘導体）で形成すると良い。

バリア層は、酸化珪素を含む酸化物導電性材料から成る正孔注入電極の表面から、該透光性酸化物導電材料を選択的に除去して、添加されている酸化珪素の成分比を高めることで形成する。例えば、透光性酸化物導電材料を選択的に除去可能な溶液で表面を処理する方法、水素、酸素、フッ素から選ばれた一種又は複数種の気体を用いたプラズマ処理、窒素、アルゴンなどの不活性気体を用いたプラズマ処理などにより当該バリア層を形成する。このようにして得られる絶縁性又は半絶縁層のバリア層は、珪素若しくは酸化珪素で形成しても良いし、珪素若しくは酸化珪素と透光性酸化物導電材料、又は珪素若しくは酸化珪素と透光性酸化物導電材料と炭素とのが複合化したものであることが好ましい。

上記のように構成して、正孔注入電極と有機化合物である正孔注入層若しくは正孔輸送層とが直接接しないことにより、正孔注入電極がもつ本来の仕事関数の効果が発現され、正孔注入層に対する正孔注入効率を高め、さらにキャリアの有効利用が図られることにより、発光特性を高めることができる。

図１２は従来の酸化物導電層（ＣＴＯ）と正孔注入層（ＨＩＬ）との接触を示すバンドモデルである。接触はうまく形成されていないとき、界面ポテンシャルの影響で正孔注入層のバンドは電子に対して障壁を作る方向に曲がり、正孔がこの界面近傍に蓄積されるようになる。しかも、酸化物導電膜は表面の汚染状態などにより仕事関数が（小さくなる方向に）変化するので、このような場合には正孔の注入性が低下し、また注入された正孔が発光に寄与する割合が低下するので、電流効率が低下することとなる。

図１３（Ａ）（Ｂ）は酸化物導電層（ＣＴＯ）と正孔注入層（ＨＩＬ）との界面に、珪素又は酸化珪素を含む絶縁性又は半絶縁性のバリア膜が形成された状態を説明するバンドモデルである。バリア層はキャリアがトンネリング可能な程度の厚さであり、すなわち０．５〜５ｎｍの厚さで形成されている。このバリア層は、図１３（Ａ）に示すようにバンドを平坦化するか、図１３（Ｂ）に示すように下側に曲げて正孔が蓄積しない方向に作用するので、正孔の注入性が向上し、また注入された正孔が発光に寄与する割合を高める効果を得ることができる。

図２〜図６は、本発明の実施形態における発光装置が製造される工程を示す図である。まず、図１に示すように、ガラス、石英、アルミナなどのセラミック材料又は合成材料など絶縁表面を有する基板１０の主表面上に、一方向に延びる第１電極１１及び入力端子部を形成するための電極１２を同じ材料で形成する。第１電極１１は図示するように、複数本設けることでマトリクス状に配列する画素の一方の電極を形成することになる。

第１電極１１を正孔注入電極とする場合には、少なくとも２層の積層構造とする。このうち、第１電極層は酸化インジウムスズ、酸化亜鉛、酸化インジウム亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛その他の酸化物導電性材料、或いはチタン、タンタル、モリブデン、クロム、ニッケル、アルミニウム若しくはアルミニウムを主成分とする金属、或いは該金属と化学量論的組成比以下の濃度で窒素を含む導電性材料で形成する。第１電極１１側から光を取り出す構成の発光装置とする場合には上記したような酸化物導電性材料を用いることが望ましい。

第２電極層は、ＩＴＯに酸化珪素が２〜１０重量％含まれたターゲットを用いてスパッタリング法で酸化珪素を含む酸化インジウムスズを用いる。この他、酸化珪素を含み酸化インジウムに２〜２０％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合した酸化物導電性材料を用いても良い。

次に、図３に示すように、第１電極の入力端子部形成領域と、第２電極の接続部兼入力端子部形成領域に補助電極１３ａ、１３ｂを形成する。補助電極は、外部回路と接続する際に、ヒートシール性の良い導電性材料で形成することが好ましく、クロム、ニッケルなどを含む金属材料で形成すれば良い。

次に、図４に示すように、絶縁層１４を形成する。この絶縁層１４は、第１電極に対応して画素が形成される位置に合わせて貫通孔の開口部を備えて形成される。この絶縁層１４は、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アミニウムその他の無機絶縁性材料、又はアクリル酸、メタクリル酸及びこれらの誘導体、又はポリイミド(polyimide)、芳香族ポリアミド、ポリベンゾイミダゾール(polybenzimidazole)などの耐熱性高分子、又はシロキサン系材料を出発材料として形成された珪素、酸素、水素からなる化合物のうちＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む無機シロキサン、珪素上の水素がメチルやフェニルのような有機基によって置換された有機シロキサン系の絶縁材料で形成することができる。

絶縁層１４の開口部の形成は、酸化珪素はＣ₄Ｆ₈やＣＨＦ₃などのエッチングガスを用いて行うことができる。また、窒化珪素に対してはＨＢｒやＣｌ₂などのエッチングガスを用いて行うことができる。このようなエッチング処理により、酸化珪素を含む酸化インジウムスズ膜の表面において、酸化インジウム及び酸化スズが除去されて、膜中と対比して相対的に酸化珪素若しくは珪素の濃度が高い領域が表面及び表面近傍に形成することが可能となる。

図５は、後の工程で形成するＥＬ層及び第２電極を形成する際に、隣接する画素間の絶縁分離を容易とするために、隔壁１５を形成する。この隔壁１５の形状は、図７で隔壁１５として示すように、底部よりも頂部における幅方向の寸法が長い所謂逆テーパ形状としても良いし、図８で隔壁２１として示すように、頂部よりも底部における幅方向の寸法が長い順テーパ形状としても良いし、Ｔ字型の形状としても良い。いずれにしても、第１電極の画素に対応する部分が露出するように、第１電極に対して交差する方向に伸張し、所定の間隔をもって配置されるように隔壁１５を形成する。この隔壁１５は、アクリル酸、メタクリル酸及びこれらの誘導体、又はポリイミド(polyimide)、芳香族ポリアミド、ポリベンゾイミダゾール(polybenzimidazole)、その他の高分子を含み感光性の有機樹脂材料、或いはシロキサン系材料を出発材料として形成された珪素、酸素、水素からなる化合物のうちＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む無機シロキサン、珪素上の水素がメチルやフェニルのような有機基によって置換された有機シロキサン系の絶縁材料で形成する。

その後、図６に示すように、絶縁層１４の開口部から露出している第１電極１１上にＥＬ層１６を形成する。ＥＬ層１６は、発光層単独かもしくは発光層を含む複数の層が積層された構成を有している。例えば、正孔注入層としてＣｕＰｃ、はＭｏＯ_X(ｘ＝２〜３)又はＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、正孔輸送層としてα−ＮＰＤ、発光層としてＡｌｑ３：ＤＭＱｄ（ＤＭＱｄ：キナクリドン誘導体）、電子輸送層としてＡｌｑ３を形成する。

また、ＥＬ層１６の形成の前に、絶縁層１４の開口部から露出している第１電極１１（特に、第２の電極層である珪素又は酸化珪素を含む酸化物導電性材料）に対して、酸素プラズマ処理や紫外線照射処理を行うことで、表面に析出した珪素又は酸化珪素の酸化度を上げる処理をすることが好ましい。すなわち、正孔の注入性を高め電流が流れる程度のバリア層をより確実に形成することが可能となる。

次に、第１電極１１上にＥＬ層１６が形成された領域に、第１電極１１と交差する方向に第２電極１７を形成する。第２電極１７を電子注入電極とする場合には、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属を含む導電性材料を用いて形成する。電子注入電極は、ＥＬ層に電子を効率良く注入するために、仕事関数の小さな材料が選択され、Ｌｉ、Ｃａ、Ｍｇなどアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属を含む領域がＥＬ層における電子注入層若しくは電子輸送層に背接するように形成する。
このように、第１電極１１と第２電極１７とにＥＬ層１６が挟まれて形成された領域が発光素子となり、すなわち、発光性の画素を形成することになる。また、第２電極１７は、入力端子部１９の電極１３ｂが形成されている領域まで伸張し電気的な接続を保持するように配設されている。

以上の様にして、発光素子で画素部２０が形成されたパネルが形成される。その後、図９に示すように、水分などの侵入を防ぐ保護膜２２を形成し、ガラス、石英、アルミナなどのセラミック材料又は合成材料などの封止基板２３をシール用の接着剤２４で固着する。また外部入力端子部には外部回路と接続する際に、フレキシブルプリント配線基板２５を用いて接続をとる。また、封止の構成は、図１０のように、封止缶２６を用いその中に乾燥剤２７を配設してからシール用の接着剤２３で固着しても良い。保護膜２２は、窒化珪素で形成するものの他、応力を低減しつつガスバリア性を高める構成として、窒化炭素と窒化珪素の積層体で形成しても良い。

図１１はモジュール化した状態を示し、外部入力端子部１８、１９にフレキシブルプリント配線基板２５を固着して、電源回路や信号処理回路が形成された外部回路基板２９と電気的に接続する。また、ドライバＩＣ２８の実装方法はＣＯＧ、ＴＡＢのどちらでも良く、図１１ではＴＡＢの場合を示している。

図１８は本発明に係る発光装置の利用形態を示す図である。図１８（Ａ）はテレビ受像機として完成させた形態であり、図１１で示すモジュールにより表示画面３０３が形成されている。すなわち、図１１で示すモジュールは、筐体３０１の中に収納されており、その他付属設備としてスピーカ３０４、操作スイッチ３０５などが備えられている。また、図１８（Ｂ）は、自動車などに搭載可能なオーディオ機器として完成させた形態であり、図１１で示すようなモジュールにより、この機器の動作状態などを表示する表示画面３４２が形成されている。すなわち、図１１で示すモジュールは、筐体３４１の中に収納されており、その他付属設備として操作スイッチ３４３、３４４などが備えられている。

本発明に係る発光装置の構成を説明する平面図である。本発明に係る発光装置の作製工程を説明する平面図である。本発明に係る発光装置の作製工程を説明する平面図である。本発明に係る発光装置の作製工程を説明する平面図である。本発明に係る発光装置の作製工程を説明する平面図である。本発明に係る発光装置の作製工程を説明する平面図である。図１のＡ−Ｂ切断線に対応する構造の一例を示す縦断面図である。図１のＡ−Ｂ切断線に対応する構造の一例を示す縦断面図である。本発明に係る発光装置の構成を説明する縦断面図である。本発明に係る発光装置の構成を説明する縦断面図である。画素部が形成されたパネルに外部回路が接続されたモジュールを示す平面概略図である。従来の透光性酸化物導電層と正孔注入層との接触状態を示すバンドモデルを示す図である。透光性酸化物導電層と正孔注入層との界面に珪素又は酸化珪素を含む絶縁性又は半絶縁性のバリア膜が形成された状態を説明するバンドモデルを示す図である。本発明に係る発光性の画素の積層構造の態様を説明する断面図である。本発明に係る発光性の画素の積層構造の態様を説明する断面図である。本発明に係る発光性の画素の積層構造の態様を説明する断面図である。本発明に係る発光性の画素の積層構造の態様を説明する断面図である。本発明に係る発光装置の利用形態における一例を説明する図である。

Claims

窒素を含む金属から成り、前記窒素の濃度は、前記金属と前記窒素との化学量論的組成比以下である第１の電極層と、珪素又は酸化珪素を含む酸化物導電性材料から成る第２の電極層とを含む正孔注入性の電極と、
電子注入性の電極と、
前記正孔注入性の電極と前記電子注入性の電極との間に設けられたＥＬ層とを有し、
前記ＥＬ層の正孔注入領域又は正孔注入輸送領域は、前記第２の電極層に接するように設けられていることを特徴とする発光装置。
窒素を含む金属から成り、前記窒素の濃度は、前記金属と前記窒素との化学量論的組成比以下である第１の電極層と、珪素又は酸化珪素を含む酸化物導電性材料から成る第２の電極層とを含む正孔注入性の電極と、
電子注入性の電極と、
前記正孔注入性の電極と前記電子注入性の電極との間に設けられたＥＬ層と、
前記正孔注入性の電極と前記ＥＬ層の間に、絶縁性又は半絶縁性のバリア層とを有し、
前記バリア層は、前記第２の電極層と前記ＥＬ層の正孔注入領域又は正孔注入輸送領域とに接するように設けられ、トンネル電流を流すことができるものであることを特徴とする発光装置。
窒素を含む金属から成り、前記窒素の濃度は、前記金属と前記窒素との化学量論的組成比以下である第１の電極層と、珪素又は酸化珪素を含む酸化物導電性材料から成る第２の電極層とを含む正孔注入性の電極と、
電子注入性の電極と、
前記正孔注入性の電極と前記電子注入性の電極との間に設けられたＥＬ層と、
前記正孔注入性の電極と前記ＥＬ層の間に、酸素、窒素及び炭素から選ばれた少なくとも一種と珪素とを含む絶縁性又は半絶縁性のバリア層とを有し、
前記バリア層は、前記第２の電極層と前記ＥＬ層の正孔注入領域又は正孔注入輸送領域とに接するように設けられ、トンネル電流を流すことができるものであることを特徴とする発光装置。
窒素を含む金属から成り、前記窒素の濃度は、前記金属と前記窒素との化学量論的組成比以下である第１の電極層と、珪素又は酸化珪素を含む酸化物導電性材料から成る第２の電極層とを含む正孔注入性の電極と、
電子注入性の電極と、
前記正孔注入性の電極と前記電子注入性の電極との間に設けられたＥＬ層と、
前記正孔注入性の電極と前記ＥＬ層の間に、珪素又は酸化珪素を含む絶縁性又は半絶縁性のバリア層とを有し、
前記バリア層は、前記ＥＬ層の正孔注入領域又は正孔注入輸送領域と接するように、前記第２の電極層の表面に設けられ、トンネル電流を流すことができるものであることを特徴とする発光装置。
請求項１乃至４のいずれか一項において、
前記酸化物導電性材料は、酸化インジウムスズ、酸化亜鉛、酸化インジウム亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛から選ばれた一種であることを特徴とする発光装置。
請求項１乃至５のいずれか一項において、
前記第２の電極層を形成する酸化物導電性材料に含まれる珪素又は酸化珪素の割合は、１〜１５原子％であることを特徴とする発光装置。
一方向に延びる第１電極と、
前記第１電極と交差する方向に延びる第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられたＥＬ層とを有する画素を含み、
前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方は、窒素を含む金属から成り、前記窒素の濃度は、前記金属と前記窒素との化学量論的組成比以下である第１の電極層と、珪素又は酸化珪素を含む酸化物導電性材料から成る第２の電極層とを含み、
前記ＥＬ層の正孔注入領域又は正孔注入輸送領域は、前記第２の電極層に接するように設けられていることを特徴とする発光装置。
一方向に延びる第１電極と、
前記第１電極と交差する方向に延びる第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられたＥＬ層と、
前記正孔注入性の電極と前記ＥＬ層の間に、絶縁性又は半絶縁性のバリア層とを有する画素を含み、
前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方は、窒素を含む金属から成り、前記窒素の濃度は、前記金属と前記窒素との化学量論的組成比以下である第１の電極層と、珪素又は酸化珪素を含む酸化物導電性材料から成る第２の電極層とを含み、
前記バリア層は、前記第２の電極層と前記ＥＬ層の正孔注入領域又は正孔注入輸送領域とに接するように設けられ、トンネル電流を流すことができるものであることを特徴とする発光装置。
一方向に延びる第１電極と、
前記第１電極と交差する方向に延びる第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられたＥＬ層と、
前記正孔注入性の電極と前記ＥＬ層の間に、酸素、窒素及び炭素から選ばれた少なくとも一種と珪素とを含む絶縁性又は半絶縁性のバリア層とを有する画素を含み、
前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方は、窒素を含む金属から成り、前記窒素の濃度は、前記金属と前記窒素との化学量論的組成比以下である第１の電極層と、珪素又は酸化珪素を含む酸化物導電性材料から成る第２の電極層とを含み、
前記バリア層は、前記第２の電極層と前記ＥＬ層の正孔注入領域又は正孔注入輸送領域とに接するように設けられ、トンネル電流を流すことができるものであることを特徴とする発光装置。
一方向に延びる第１電極と、
前記第１電極と交差する方向に延びる第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられたＥＬ層と、
前記正孔注入性の電極と前記ＥＬ層の間に、珪素又は酸化珪素を含む絶縁性又は半絶縁性のバリア層とを有する画素を含み、
前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方は、窒素を含む金属から成り、前記窒素の濃度は、前記金属と前記窒素との化学量論的組成比以下である第１の電極層と、珪素又は酸化珪素を含む酸化物導電性材料から成る第２の電極層とを含み、
前記バリア層は、前記ＥＬ層の正孔注入領域又は正孔注入輸送領域と接するように、前記第２の電極層の表面に設けられ、トンネル電流を流すことができるものであることを特徴とする発光装置。
請求項７乃至１０のいずれか一項において、
前記酸化物導電性材料は、酸化インジウムスズ、酸化亜鉛、酸化インジウム亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛から選ばれた一種であることを特徴とする発光装置。
請求項７乃至１１のいずれか一項において、
前記第２の電極層を形成する酸化物導電性材料に含まれる珪素又は酸化珪素の割合は、１〜１５原子％であることを特徴とする発光装置。