JP4760639B2

JP4760639B2 - 有機ｅｌ素子

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Publication number: JP4760639B2
Application number: JP2006252197A
Authority: JP
Inventors: 慎次荻野
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2006-09-19
Filing date: 2006-09-19
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2026-09-19
Also published as: JP2008077843A

Description

本発明は、高精細で視認性に優れ、携帯端末機または産業用計測器の表示など広範囲な応用可能性を有する有機エレクトロルミネセンス（以下有機ＥＬという）素子に関する。

有機ＥＬ素子は第１電極と第２電極より電流を注入して有機ＥＬ層より発光させる自発光素子であり、現在フラットパネルディスプレイの主流である液晶ディスプレイに比較して、視野角が広く、応答速度が速いため、次世代の携帯電話、携帯パソコン等のフラットパネルディスプレイ用素子として開発が進められている。
また、近年では有機ＥＬ層の発光域の光を吸収し、可視光域の蛍光を発光する蛍光材料をフィルターに用いる色変換方式の有機ＥＬ素子が開示されている（特許文献１，２等）。青色発光の有機ＥＬ素子を用いた色変換方式は青色光を緑色光や赤色光に波長変換している（特許文献３〜５）。このような蛍光色素を含む蛍光変換膜を高精細にパターニングし、ＲＧＢ発光領域を形成すれば、発光体の近紫外光ないし可視光のような弱いエネルギー線を用いてもフルカラーの発光型ディスプレイが構築できる。

このようなＲＧＢの発光領域を区切り、例えばパッシブマトリクス方式では、透明電極からなる所定のスキャンラインとアルミニウムなどの金属電極からなる所定のデータライン電極との間に電流を流すと所定のサブピクセルを発光させることができる。
しかしながら、プロセス上の不具合によりサブピクセルにリーク等の欠陥が生じるとサブピクセルが発光しなくなるだけでなく、同じデータライン上のサブピクセルにリーク電流が回り込むことにより輝線が発生し、重大な欠陥となる。このリーク箇所を修復するために当該データラインとスキャンライン間に逆バイアスを印加することによりリーク箇所に逆方向電流を流し、熱的に焼き切る技術が知られている（特許文献６参照）。

また、有機ＥＬ層と同じ材料を使って整流特性を持った層を有機ＥＬ層の下部に作製する発明が特許文献７に開示されている。この発明では有機材料を使って整流特性を持たせるので、順方向電圧の上昇を抑制しながら十分な逆耐圧を得るということができなかった。
特開平３−１５２８９７号公報特開平５−２５８８６０号公報特開平３−１５２８９７号公報特開平８−２８６０３３号公報特開平９−２０８９４４号公報特開２００３−２３４１８７号公報特開２００１−２５０６８０号公報

前述のようにリーク箇所を修復するため逆方向電流を流し、有機ＥＬ層を熱的に分解してリーク箇所を破壊することにより補修を行う。この方法では、リーク箇所のリーク電流と印加電圧の積が大きいほど、発熱量が大きくなり、リーク箇所を焼き切ることが可能になる。
ところで、最近では有機ＥＬ素子の駆動電圧を下げるために有機ＥＬ層自体を薄くしたり、正孔注入層や電子注入層にドーピングを行うことがされている。この結果、従来の非ドーピングの有機ＥＬ素子では駆動電圧は１５Ｖで、逆方向耐圧が２５Ｖ程度であったが、ドーピングや薄膜化により駆動電圧を１０Ｖまで下がり、有機ＥＬ層の耐圧も１２Ｖ程度にまで下がっている。このためリーク箇所を焼き切るための十分な熱エネルギーを供給することができなくなってしまう。そこで、有機ＥＬ素子の駆動電圧を低く保ったままリーク箇所を焼き切るために十分な耐圧を有する有機ＥＬ素子を供給するという課題があった。

上述の課題は、本発明によれば、陽極、有機ＥＬ層及び陰極を有する有機ＥＬ素子であって、陽極が少なくとも第１層としての無機材料からなるｐ型透明導電性膜と第２層としての無機材料からなるｎ型透明導電性膜とを有し、第１層と第２層とが陽極から陰極に向かう方向に整流特性を有するｐｎ接合を形成しており、前記ｐｎ接合の拡散電位が０．２〜１．０Ｖである有機ＥＬ素子により解決される。
このように有機ＥＬ素子を構成する陽極に整流特性をもつ接合を形成することにより、有機ＥＬ素子の駆動電圧を低く保ったまま耐圧を十分なものとすることができる。

なお、本発明において整流特性とは、陽極から陰極に向かう方向（順方向）には電流が流れるが、陰極から陽極に向かう方向（逆方向）にはほとんど電流が流れない性質をいう。
また、前記接合の態様として、ｐｎ接合が好適である。
さらに、前記ｐｎ接合の拡散電位を０．２〜１．０Ｖとすることが好ましい。このような接合を陽極または陰極の内部に設けることにより、有機ＥＬ素子の駆動電圧を低く保ったまま、耐圧を２５Ｖ程度に高くすることができる。

加えて、上記接合を構成する各層を無機材料からなるようにすることが好ましい。各層を無機材料とすることにより、有機材料を用いる場合には困難であった、順方向電圧の上昇を抑制しながら十分な逆耐圧を得ることが可能となる。

陽極および／または陰極の内部に、陽極から陰極に向かう方向に整流特性を有する接合を含む本発明の有機ＥＬ素子により、駆動電圧を低く保ったままリーク箇所を焼き切るために十分な耐圧を有する有機ＥＬ素子を供給することができる。本発明の有機ＥＬ素子を１００ｃｄ／ｍ^２の輝度で駆動する場合、必要な駆動電圧は１０．５Ｖで、従来構造とほとんど相違ない駆動電圧でありながら、逆方向の耐圧は１２Ｖから２５Ｖと上昇し、十分な逆バイアスを印加することが可能となり、逆バイアス印加によるリーク箇所を焼き切ることが可能になる。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる有機ＥＬ素子の好適な実施の形態を説明する。なお、以下の実施の形態の説明および添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図１はこの発明にかかる有機ＥＬ素子の構成を示す断面図である。本発明の有機ＥＬ素子は、基板１上に陽極２、有機ＥＬ層３と陰極４をこの順または逆順に積層したものである。有機ＥＬ層３は陽極２と陰極４に挟持される。さらに、有機ＥＬ層は正孔注入層３１、正孔輸送層３２、発光層３３、電子輸送層３４や電子注入層３５を適宜選択して形成される。有機ＥＬ素子は、陽極２、有機ＥＬ層３と陰極４の積層構造により、図中の矢印で示す陽極２から陰極４に向かう方向に整流特性を有している。すなわち、有機ＥＬ素子はダイオードとして振る舞い、陽極２から陰極４に向かう方向（順方向）には電流を流し、この電流により有機ＥＬ層３が発光するのに対し、陰極４から陽極２に向かう方向（逆方向）には電流をほとんど流さない。

図２（ａ）は、図１に示す有機ＥＬ素子の陽極２を２層構造とし、その界面を整流特性を有する接合とする有機ＥＬ素子の構成を示す断面図である。この接合は第１層２１と第２層２２の界面からなり、図１で示した矢印の方向、すなわち、陽極２から陰極４に向かう方向に整流特性を有している。
図２（ｂ）は、図１に示す有機ＥＬ素子の陰極４を２層構造とし、その界面を整流特性を有する接合とする有機ＥＬ素子の構成を示す断面図である。この接合は第３層４１と第４層４２の界面からなり、図１で示した矢印の方向、すなわち、陽極２から陰極４に向かう方向に整流特性を有している。

以下、各層についてさらに説明する。
陽極２を構成する第１層２１、第２層２２と、陰極４を構成する第３層４１、第４層４２の材料としては、導体または半導体のいずれかの無機材料を用いることができる。無機材料を用いる場合、ボトムエミションとトップエミッション構造で電極に対する要求特性が異なる。ボトムエミッションの場合には下部電極である陽極２は透明である必要がある。一方、トップエミッションの場合には上部電極である陰極４が透明である必要がある。

図３（ａ）〜（ｃ）はボトムエミッション方式で、下部電極（陽極２）が２層構造の有機ＥＬ素子の断面図を示す。この場合、有機ＥＬ層３を出た光は陽極２と基板１をとおり外部に達するので、陽極２が透明である必要がある。例えば、図３（ａ）に示すようにｐ型透明導電性膜２１１とｎ型透明導電性膜２２１を組み合わせ、整流特性を有するｐｎ接合を形成するとよい。あるいは、図３（ｂ）のように金属層２１２とｎ型透明導電性膜２２１を組み合わせ、整流特性を有するショットキー接合を形成してもよい。また、図３（ｃ）のようにｐ型透明導電性膜２１１と金属層２２２とを積層し、整流特性を有するショットキー接合を形成してもよい。金属層２１２、２２２は、光を透過するように消衰係数の低い金属で形成する。

透明導電性膜としては、ＧａＮなどのｐ型及びｎ型窒化物半導体、ＺｎＳｅなどのｐ型及びｎ型カルコゲナイト半導体や、ＺｎＯやＣｕＳｃＯ_２などのｐ型及びｎ型酸化物半導体を用いることができる。これらの半導体を導電性膜として用いる場合、抵抗が０．１〜１００Ω−ｃｍとなるように不純物濃度を調整する。
また、ｎ型透明導電性膜としてはＩＴＯ（ＩｎＳｎＯ）やＩＺＯ（ＩｎＺｎＯ）などの酸化物材料を用いることもできる。これらの酸化物材料は、基本的には抵抗が十分に低い場合には金属的に振舞う。

金属層の材料としては、光吸収の少ないＡｇ、Ａｕなどの金属乃至これらの金属を含む合金を用いることができる。光を十分透過するよう、金属層の厚さは５〜３０ｎｍとする。また、電極として十分な導電性が確保できない場合は発光部の横に補助配線を設けても良い。
いずれの材料を用いる場合にも、接合をショットキー接合とする場合には、その障壁高さが０．２〜１．０Ｖとなるように材料の組み合わせを選択し、ｐｎ接合とする場合には、その拡散電位が０．２〜１．０Ｖとなるように材料の組み合わせを選択する。このような接合を、陽極と陰極のいずれか、または両方の内部に形成することにより有機ＥＬ素子を逆方向にバイアスした際の耐圧を向上することができる。

なお、上部電極（陰極）は透明である必要がないので、金属層４０１の材料としてアルミニウム、銀、金、パラジウム、白金、クロム、モリブデン、亜鉛、カルシウムなどの金属あるいはこれらの合金を用いることができる。
図４（ａ）、（ｂ）はボトムエミッション方式で、上部電極（陰極４）が２層構造の有機ＥＬ素子の断面図を示す。この場合、有機ＥＬ層３を出た光は陽極２をとおり外部に達するので、陰極４は透明である必要はない。例えば、図４（ａ）に示すように金属層４１１とｎ型導電性膜４２１を組み合わせ、整流特性を有するショットキー接合を形成してもよい。また、図４（ｂ）のようにｐ型導電性膜４１２と金属層４２２とを積層し、整流特性を有するショットキー接合を形成してもよい。

導電性膜４２１，４１２としては、前述の透明導電性膜の他、１０^１８ｃｍ^−３程度の不純物を含むシリコンやゲルマニウムを用いてもよい。また、上部電極（陰極４）は透明である必要がないので、金属層４１１、４２２の材料としてアルミニウム、銀、金、パラジウム、白金、クロム、モリブデン、亜鉛、カルシウムなどの金属あるいはこれらの合金を用いることができる。

また、陽極２０１には前述の各透明導電性膜を用いることができる。
なお、ＧａＮやＺｎＳｅなどのエピタキシャル成長をおこなって使用する材料は、結晶性の基板を使うなどの制約がある。一般に、ボトムエミッション方式の有機ＥＬ素子では、基板にガラスやフィルムが使用される場合が多いので、アモルファス乃至多結晶でｐｎ接合やショットキー接合が作製できる材料の方が好ましい。

また、色変換方式（ＣＣＭ）やカラーフィルタ方式の場合には、電極を作製する際にガラス基板上に予め作製した色変換層やカラーフィルタ層に熱的ダメージを与えないよう、プロセス温度を２００℃以下に抑える必要がある。前述したＣｕＳｃＯ_２などのｐ型のデラフォサイト型透明導電性膜は、成膜後４００℃前後加熱アニールする必要がある（特開平１１−２７８８３４号公報参照）。したがって、この材料を用いる場合には、ＣＣＭやカラーフィルタの基板とは別のガラス基板上に透明導電性膜を形成して貼り合わせるか、あるいはガラス基板上に予め導電性膜を形成した後、基板の反対側にＣＣＭやカラーフィルタを形成するとよい。

図５（ａ）〜（ｃ）はトップエミッション方式で、下部電極（陽極２）が２層構造の有機ＥＬ素子の断面図を示す。この場合、有機ＥＬ層３を出た光は陰極４をとおり外部に達するので、陰極４０２は透明である必要があるが、陽極２は透明でなくてもよい。したがって、陽極２を不透明の材料を用いて形成することができる。例えば、図５（ａ）に示すようにｐ型半導体２１３とｎ型半導体２２３を組み合わせ、整流特性を有するｐｎ接合を形成するとよい。あるいは、図５（ｂ）のように金属層２１４とｎ型半導体２２３を組み合わせ、整流特性を有するショットキー接合を形成してもよい。また、図５（ｃ）のようにｐ型半導体２１３と金属層２２４とを積層し、整流特性を有するショットキー接合を形成してもよい。

前述のとおりトップエミッション方式では、下部電極は透明である必要がないので、ｐ型半導体２１３とｎ型半導体２２３としてポリシリコン乃至アモルファスシリコンなどの半導体を用いることができる。金属層２１４，２２４には先に例示した金属、合金を用いることができる。トップエミッション方式で、上部電極（陰極４）に整流特性をもたせる場合には、電極を透明にする必要があり、金属と透明導電性膜からなるショットキー接合、乃至透明導電性膜によるｐｎ接合を作製すればよい。

以上では、陽極または陰極のいずれかが整流特性を有する接合を一つ含む有機ＥＬ素子について説明したが、陽極と陰極の両方が夫々整流特性を有する接合を含むようにしてもよい。また、陽極、陰極、または陽極と陰極の両方が夫々二つ以上の接合を有するように、導体や半導体を３層以上積層してもよい。このような素子構成とすることにより、電極の透明性を維持したまま耐圧を増加させることができる。

次に有機ＥＬ層３について説明する。有機ＥＬ層３は、図１に示すように有機発光層３３を少なくとも含み、必要に応じて正孔注入層３１、正孔輸送層３２、電子輸送層３４および／または電子注入層３５を含む。これらの各層は、それぞれにおいて所望される特性を実現するのに充分な膜厚を有して形成される。例えば、下記のような層構成からなるものが採用される。

（１）有機発光層
（２）正孔注入層／有機発光層
（３）有機発光層／電子注入層
（４）正孔注入層／有機発光層／電子注入層
（５）正孔輸送層／有機発光層／電子注入層
（６）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子注入層
（７）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／電子注入層
（上記の構成において、陽極として機能する電極が左側に接続され、陰極として機能する電極が右側に接続される）
正孔注入層３１（ドーピング層）、正孔輸送層３２、正孔輸送性発光層３３の材料としてはアリールアミン化合物類が好適であり、特に限定はないが、特開平６−２５６５９号公報、特開平６−２０３９６３号公報、特開平６−２１５８７４号公報、特開平７−１４５１１６号公報、特開平７−２２４０１２号公報、特開平７−１５７４７３号公報、特開平８−４８６５６号公報、特開平７−１２６２２６号公報、特開平７−１８８１３０号公報、特開平８−４０９９５号公報、特開平８−４０９９６号公報、特開平８−４０９９７号公報、特開平７−１２６２２５号公報、特開平７−１０１９１１号公報、特開平７−９７３５５号公報に開示されているアリールアミン化合物類が好ましい。例えば、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノフェニル、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）−４，４’−ジアミノビフェニル、２，２−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）プロパン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ−ｐ−トリル−４，４’−ジアミノビフェニル、ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）フェニルメタン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（４−メトキシフェニル）−４，４’−ジアミノビフェニル、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ビス（ジフェニルアミノ）クオードリフェニル、４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ−（２−ジフェニルビニル）ベンゼン、３−メトキシ−４’−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチルベンゼン、Ｎ−フェニルカルバゾール、１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリアミノフェニル）−シクロヘキサン、１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリアミノフェニル）−４−フェニルシクロヘキサン、ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）−フェニルメタン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン、４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４’−［４（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル］スチルベン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ−ｐ−トリル−４，４’−ジアミノ−ビフェニル、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノ−ビフェニルＮ−フェニルカルバゾール、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル、４，４’’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ｐ−ターフェニル、４，４’−ビス［Ｎ−（２−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル、４，４’−ビス［Ｎ−（３−アセナフテニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル、１，５−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ナフタレン、４，４’−ビス［Ｎ−（９−アントリル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル、４，４’’−ビス［Ｎ−（１−アントリル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ｐ−ターフェニル、４，４’−ビス［Ｎ−（２−フェナントリル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル、４，４’−ビス［Ｎ−（８−フルオランテニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル、４，４’−ビス［Ｎ−（２−ピレニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル、４，４’−ビス［Ｎ−（２−ペリレニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル、４，４’−ビス［Ｎ−（１−コロネニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル、２，６−ビス（ジ−ｐ−トリルアミノ）ナフタレン、２，６−ビス［ジ−（１−ナフチル）アミノ］ナフタレン、２，６−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（２−ナフチル）アミノ］ナフタレン、４．４’’−ビス［Ｎ，Ｎ−ジ（２−ナフチル）アミノ］ターフェニル、４．４’−ビス｛Ｎ−フェニル−Ｎ−［４−（１−ナフチル）フェニル］アミノ｝ビフェニル、４，４’−ビス［Ｎ−フェニル−Ｎ−（２−ピレニル）−アミノ］ビフェニル、２，６−ビス［Ｎ，Ｎ−ジ（２−ナフチル）アミノ］フルオレン、４，４’’−ビス（Ｎ，Ｎ−ジ−ｐ−トリルアミノ）ターフェニル、ビス（Ｎ−１−ナフチル）（Ｎ−２−ナフチル）アミンなどがある。さらに、従来有機ＥＬ素子の作製に使用されている公知のものを適宜用いることができる。

また、電子輸送層３４の材料としては、Ａｌｑ_３のようなアルミニウム錯体；ＰＢＤ、ＴＰＯＢのようなオキサジアゾール誘導体；ＴＡＺのようなトリアゾール誘導体；以下に示す構造を有するもののようなトリアジン誘導体；フェニルキノキサリン類；ＢＭＢ−２Ｔのようなチオフェン誘導体などを用いることができる。電子注入層３５の材料としては、Ａｌｑ_３のようなアルミニウム錯体、あるいはアルカリ金属ないしアルカリ土類金属をドープしたアルミニウムのキノリノール錯体などを用いることができる。

有機ＥＬ層３を構成するそれぞれの層は、蒸着（抵抗加熱または電子ビーム加熱）などの当該技術において知られている任意の手段を用いて形成することができる。
基板１は、可視光（波長４００〜７００ｎｍ）に対して透明であり、積層される層の形成に用いられる条件（溶媒、温度等）に耐えるものであり、寸法安定性に優れていることが好ましい。好ましい透明基板は、ガラス基板、およびポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂（ポリエチレンテレフタレートを含む）、ポリカーボネート樹脂、またはポリイミド樹脂などの樹脂で形成された剛直性の樹脂基板を含む。あるいはまた、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂（ポリメチルメタクリレートを含む）、ポリエステル樹脂（ポリエチレンテレフタレートを含む）、ポリカーボネート樹脂、またはポリイミド樹脂などから形成される可撓性フィルムを、透明基板として用いてもよい。

以上、陽極、陰極、有機ＥＬ層と基板について説明した。本発明の有機ＥＬ素子にはこれらの構成の他、必要に応じて平坦化膜、パッシベーション膜や封止部材を公知の方法により設けることができる。

（実施例１）
本実施例では、図３（ａ）に示す構成のボトムエミッション型有機ＥＬ素子の原理試作を行った。層構成は、整流特性を有する陽極、正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入層の４層構造からなる有機ＥＬ層、ＬｉＦ／Ａｌからなる陰極である。ガラス基板上に陽極パターンを形成し、クリーニング後に各層を順次成膜し、有機ＥＬ素子を作製した。発光面積は２ｍｍ□とした。

ガラス基板上に陽極の第１層として、ＣｕＳｃ_０．９Ｍｇ_０．１Ｏ_２をターゲットとしてマグネトロンスパッタで厚さ２００ｎｍの厚さに成膜した後、５００℃で５時間アニールし、ｐ型透明導電性膜を形成した。次に、第２層として、マグネトロンスパッタで無定形のＩｎ_２Ｏ_３：ＺｎＯ（ＺｎＯモル比で５％）を２００ｎｍ作製し、ｎ型透明導電性膜を形成した。この電極膜を通常のフォトプロセスにて２ｍｍライン、０．５ｍｍピッチのストライプパターンが得られるマスクを用いて陽極パターンを作製し、続いてこの表面を酸素プラズマにて室温でクリーニングした。

次いで基板の陽極を形成した面に厚さ２００ｎｍの正孔注入層を形成した。正孔注入層は銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）にアクセプタ（Ｆ４−ＴＣＮＱ）を濃度２％となるようにドープしたものである。正孔輸送層には４，４’’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）を２０ｎｍ積層した。発光層は４，４’’−ビス（２，２ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）を３０ｎｍ積層した。電子注入層はアルミキレート（Ａｌｑ）を２０ｎｍ積層した。各層の厚さは、予め各材料単体の蒸着速度を水晶振動子膜厚モニタと実際の膜厚をＤＥＫＴＡＫやＡＦＭで求めた膜厚との関係まとめたマスターカーブに基づいて決定した。ドープ量はそれぞれの材料単体での体積比となる。

これらの成膜を終了した後、陽極ラインと垂直に２ｍｍライン、０．５ｍｍピッチのストライプパターンが得られるマスクを用いて、抵抗加熱法で、ＬｉＦを０．５ｎｍ、Ａｌを２００ｎｍ成膜し、ＬｉＦ／Ａｌからなる陰極を形成した。
このように作製した有機ＥＬ素子の耐圧を評価したところ２５Ｖであった。複数の有機ＥＬ素子に順方向電圧を印加し、リーク点の有無を検査した。リーク点を確認した素子を選び出して、逆バイアスとして２０Ｖを印加し、再び、順方向電圧を印加して発光をさせたところ、リーク点が焼き切れて正常に発光するのを確認した。
（参考例１）
本参考例では、図５（ｂ）に示す構成のトップエミッション型有機ＥＬ素子の原理試作を行った。層構成は、整流特性を有する陽極、正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入層の４層構造からなる有機ＥＬ層と陰極である。陽極は金属層とｎ型半導体の積層構造であり、陰極は透明導電性膜である。発光面積は２ｍｍ□とした。

ＴＦＴ基板の表面に、陽極の第１層としてＭｏからなる厚さ１００ｎｍの金属層を形成した後、その上に第２層としてｎ型アモルファスシリコンからなる厚さ３００ｎｍのｎ型半導体層を形成した。これらの層を通常のフォトプロセスにて２ｍｍライン、０．５ｍｍピッチのストライプパターンが得られるマスクを用いて陽極パターンを作製し、続いてこの表面を酸素プラズマにて室温でクリーニングした。

次いでＴＦＴ基板の陽極を形成した面に厚さ２００ｎｍの正孔注入層を形成した。正孔注入層は銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）にアクセプタ（Ｆ４−ＴＣＮＱ）を濃度２％となるようにドープしたものである。正孔輸送層には４，４’’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（（α−ＮＰＤ）を２０ｎｍ積層した。発光層は４，４’’−ビス（２，２ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）を３０ｎｍ積層した。電子注入層はアルミキレート（Ａｌｑ）を２０ｎｍ積層した。各層の厚さは実施例１と同様に決定した。

これらの成膜を終了した後、陽極ラインと垂直に２ｍｍライン、０．５ｍｍピッチのストライプパターンが得られるマスクを用いて、マグネトロンＤＣスパッタ法で３００ｎｍ厚さのＩＺＯ膜を成膜し、陰極を形成した。
このように作製した有機ＥＬ素子の耐圧を評価したところ２５Ｖであった。複数の有機ＥＬ素子に順方向電圧を印加し、リーク点の有無を検査した。リーク点を確認した素子を選び出して、逆バイアスとして２０Ｖを印加し、再び、順方向電圧を印加して発光をさせたところ、リーク点が焼き切れて正常に発光するのを確認した。
（参考例２）
本参考例では、図４（ａ）に示す構成のボトムエミッション型有機ＥＬ素子の原理試作を行った。層構成は、陽極、正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入層の４層構造からなる有機ＥＬ層と、整流特性を有する陰極である。陽極は透明導電性膜であり、陰極は金属層とｎ型導電性膜の積層構造である。

ガラス基板上に陽極として、マグネトロンスパッタで厚さ３００ｎｍの厚さに無定形のＩｎ_２Ｏ_３：ＺｎＯ（ＺｎＯモル比で５％）を成膜し、透明導電性膜を形成した。この電極膜を通常のフォトプロセスにて２ｍｍライン、０．５ｍｍピッチのストライプパターンが得られるマスクを用いて陽極パターンを作製し、続いてこの表面を酸素プラズマにて室温でクリーニングした。

次いで基板の陽極を形成した面に、実施例１と同じ方法で、正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入層の４層構造からなる有機ＥＬ層を形成した。
これらの成膜を終了した後、陽極ラインと垂直に２ｍｍライン、０．５ｍｍピッチのストライプパターンが得られるマスクを用いて、陰極の第３層として、抵抗加熱法で、ＬｉＦを厚さ０．５ｎｍ、Ａｇを厚さ２０ｎｍとなるように成膜した後、第４層としてＩＺＯ膜を厚さ１００ｎｍとなるよう成膜した。

このように作製した有機ＥＬ素子の耐圧を評価したところ２５Ｖであった。複数の有機ＥＬ素子に順方向電圧を印加し、リーク点の有無を検査した。リーク点を確認した素子を選び出して、逆バイアスとして２０Ｖを印加し、再び、順方向電圧を印加して発光をさせたところ、リーク点が焼き切れて正常に発光するのを確認した。
本発明は、上述した実施の形態に限らず、種々変更可能である。例えば、陰極を基板と有機ＥＬ層の間に下部電極として形成し、陽極を有機ＥＬ層上に上部電極として形成してもよい。この構成で光を取り出す側の電極に整流特性を有する接合を形成するには、光を透過する透明導電性膜や金属を用いるとよい。

本発明によれば、駆動電圧を低く保ったままリーク箇所を焼き切るために十分な耐圧を有する有機ＥＬ素子を供給することができるので、非発光のサブピクセルや輝線を抑制した、携帯端末機または産業用計測器の表示などに応用可能なカラーディスプレイを提供できる。

本発明にかかる有機ＥＬ素子の構成を示す断面図である。図１に示す有機ＥＬ素子の陽極（ａ）または陰極（ｂ）を２層構造とし、その界面を整流特性を有する接合とする有機ＥＬ素子の構成を示す断面図である。ボトムエミッション方式で、下部電極（陽極）が２層構造の有機ＥＬ素子の断面図を示す。ボトムエミッション方式で、上部電極（陰極）が２層構造の有機ＥＬ素子の断面図を示す。トップエミッション方式で、下部電極（陽極）が２層構造の有機ＥＬ素子の断面図を示す。

符号の説明

１基板
２陽極
３有機ＥＬ層
４陰極
２１第１層
２２第２層
３１正孔注入層
３２正孔輸送層
３３発光層
３４電子輸送層
３５電子注入層
４１第３層
４２第４層

Claims

陽極、有機ＥＬ層及び陰極を有する有機ＥＬ素子であって、陽極が少なくとも第１層としての無機材料からなるｐ型透明導電性膜と第２層としての無機材料からなるｎ型透明導電性膜とを有し、第１層と第２層とが陽極から陰極に向かう方向に整流特性を有するｐｎ接合を形成しており、前記ｐｎ接合の拡散電位が０．２〜１．０Ｖである有機ＥＬ素子。