JPH11329748A

JPH11329748A - 有機ｅｌ発光素子およびそれを用いた発光装置

Info

Publication number: JPH11329748A
Application number: JP10138326A
Authority: JP
Inventors: Shosaku Tanaka; 省作田中; Chishio Hosokawa; 地潮細川
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 1998-05-20
Filing date: 1998-05-20
Publication date: 1999-11-30
Anticipated expiration: 2018-05-20
Also published as: US6107734A; JP3884564B2

Abstract

(57)【要約】【課題】走査線電流を抑制し、大型かつ高精細ディス
プレイを安価に実現できる有機ＥＬ発光素子および発光
装置を提供する。【解決手段】透明電極２と、この透明電極２に対向し
て配置された対向電極３と、ｎ枚（１≦ｎ≦１００）の
中間導電層４と、前記透明電極２と対向電極３との間に
中間に中間導電層４を挟んで介在され少なくとも有機発
光層を包含する有機層５とから有機ＥＬ発光素子６が形
成されている。この有機ＥＬ発光素子６が一次元または
二次元配列されて発光装置１０が構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機ＥＬ（エレク
トロルミネッセンス）発光素子およびそれを用いた発光
装置に関する。詳しくは、大型かつ高精細ディスプレイ
を実現するための有機ＥＬ発光素子および発光装置に関
する。

【０００２】

【背景支術】発光デバイスとして有機物を用いた有機Ｅ
Ｌ発光素子が注目され、最近では、ディスプレイなどに
利用されてきている。図６（Ａ）（Ｂ）は、有機ＥＬ発
光素子を用いた従来のＸＹマトリックス型発光装置を示
している。このＸＹマトリックス型発光装置は、ストラ
イプ状に形成されたＸ電極ラインＸｅ−２，Ｘｅ−１，
Ｘｅ，Ｘｅ＋１…と、このＸ電極ラインＸｅ−２，Ｘｅ
−１，Ｘｅ，Ｘｅ＋１…に対して直交配置されたストラ
イプ状のＹ電極ラインＹｍ−１，Ｙｍ，Ｙｍ＋１…と、
これらＸ電極ラインＸｅ−２，Ｘｅ−１，Ｘｅ，Ｘｅ＋
１…およびＹ電極ラインＹｍ−１，Ｙｍ，Ｙｍ＋１…の
間に介在され少なくとも有機発光層を含む有機層Ｚとか
ら構成されている。

【０００３】この構造において、ＸＹ座標のうち、任意
の座標位置にある画素を発光させるには、たとえば、Ｘ
方向を走査ラインとすると、まず、Ｘ電極ラインＸｅ−
２，Ｘｅ−１，Ｘｅ，Ｘｅ＋１…の一本を選択して０Ｖ
の電圧を印加し、他のＸ電極ラインＸｅ−２，Ｘｅ−
１，Ｘｅ，Ｘｅ＋１…に負電圧を印加する。一方、選択
したＸ電極ラインＸｅ−２，Ｘｅ−１，Ｘｅ，Ｘｅ＋１
…の発光させたい画素に対応してＹ方向信号ラインであ
るＹ電極ラインＹｍ−１，Ｙｍ，Ｙ＋１…の一本に正電
圧を印加し、発光させない画素に対応するＹ電極ライン
Ｙｍ−１，Ｙｍ，Ｙ＋１…に負電圧または０Ｖを印加す
る。これにより、得ようとする座標の画素を発光させる
ことができる。なお、Ｘ電極ラインを負極、Ｙ電極ライ
ンを正極として考えたが、これ以外でも同様に駆動する
ことができ得る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、有機ＥＬ発
光素子に用いられる有機発光材料については、種々の材
料が開発されているが、その効率は最大でもη＝１０ｃ
ｄ／Ａ〜１７ｃｄ／Ａであった。このため、１０インチ
以上の大面積や、画素数が（３２０×２４０）以上の高
精細ディスプレイを実現しようとすると、次の点が問題
となってきた。

【０００５】高精細ディスプレイでは、走査線がＮ本
（Ｎ＞１００）となる。このため、瞬間的には求める輝
度Ｌｏ（ｎｉｔ）のＮ倍、すなわち、ＬＮ（ｎｉｔ）が
必要である。このとき、必要な電流密度は、Ｉ＝ＬＮ／η（Ａ／ｍ²）＝（ＬＮ／η）×１０^-4（Ａ／ｃｍ²）＝（ＬＮ／η）×１０^-1（ｍＡ／ｃｍ²）である。従って、求める輝度Ｌｏ＝２００（ｎｉｔ）と
した場合、次の表１の電流密度が必要である。（η＝１
０ｃｄ／Ａのとき）

【０００６】

【表１】

【０００７】上記のように大電流密度が必要となるの
で、（ａ）走査ライン、信号ラインの抵抗により電圧降
下が大きく、消費電力が増大する。（ｂ）大電流を注入
できるような駆動回路が必要となり、そのため、駆動回
路の大型化により薄型ディスプレイが実現できない。しかも、高精細になるにつれ、走査ラインおよび信号
ラインが細線化し高抵抗化するため、ＣＲ時定数が大き
くなり、素子の応答が遅れ、動画像を得る場合の支障と
なる。さらに、テレビジョンを実現したいというニーズに対
しては輝度が３００ｎｉｔ以上必要となるので、これら
の問題はさらに不可避となる。

【０００８】なお、上述の問題を解決できるものとし
て、ＥＰ０７１７４４５号が知られている。このＥＰ０
７１７４４５号では、ポリシリコンＴＦＴを用いＴＦＴ
駆動した有機ＥＬ発光装置を開示している。画素の大き
さ２００μｍ角、画素数１０００×１０００のディスプ
レイを実現しようとすると、単純マトリックス方式では
走査線電流が２Ａ／ｃｍ²となり、さらに走査線抵抗、
信号線抵抗による電圧降下によって実質的には駆動でき
ないことを開示している。この特許では、ＴＦＴを用い
て、この問題を解決しようとしている。しかしながら、
ポリシリコンＴＦＴのプロセスは長く、また、製造コス
トも高い。従って、ディスプレイも高価となるためメリ
ットは少ない。

【０００９】本発明の目的は、走査線電流を抑制し、大
型かつ高精細ディスプレイを安価に実現できる有機ＥＬ
発光素子および発光装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の有機ＥＬ発光素
子は、透明電極と、この透明電極に対向して配置された
対向電極と、中間導電層と、前記透明電極と対向電極と
の間に中間に前記中間導電層を挟んで介在された複数の
有機発光層とを含むことを特徴とする。本発明の発光装
置は、上記有機ＥＬ発光素子を、画素として、一次元ま
たは二次元配列したことを特徴とする。ここで、各画素
の中間導電層は、隣接する画素の中間導電層から分離さ
れているだけでなく、電源からも分離されている。ま
た、各画素中の中間導電層の数ｎは、任意であるが、現
実的には１００以下、つまり、１≦ｎ≦１００である。

【００１１】従って、本発明における有機ＥＬ発光素子
は、中間に中間導電層を挟んで複数の有機発光層が直列
接続された構成となっているから、たとえば、従来のＸ
Ｙマトリックス型発光装置を構成する画素の駆動電圧を
Ｖｏ、駆動電流をｉｏ、画素の静電容量をＣｏとする
と、本発明の画素（ｎ個の有機発光層、ｎ−１の中間導
電層を保有）の駆動電圧はｎＶｏ、駆動電流はｉｏ／
ｎ、静電容量はＣｏ／ｎとなる。ただし、画素の輝度は
従来と同一、単位素子（有機発光層を中間導電層および
電極で挟んだ単位素子）は従来のＸＹマトリックスの画
素素子と同じとする。

【００１２】換言すると、画素の輝度をｎ倍にしようと
すると、従来のＸＹマトリックス型発光装置では、駆動
電流をｎ倍にする必要があるが、本発明では、駆動電圧
がｎ倍になるものの、駆動電流は同じでよい。つまり、
輝度を同一とすると、本願発明では、電圧は従来のｎ倍
になるものの、電流が従来の１／ｎでよいため、従来問
題となっていた走査、信号ラインの抵抗による電圧降下
は１／ｎとなる。よって、次の効果が期待できる。

【００１３】従来の発光装置では、走査線電流が大き
く、そのため電圧降下が大きく、消費電力の増大をもた
らすこと、また、高精細、大面積の発光装置では走査線
電流が１Ａ近くとなり、実質的にはドライバーＩＣで駆
動できないことが問題となっていた。しかし、本発明で
は、走査線電流は従来の１／ｎとなり、消費電力も減少
するので、より大面積かつ高精細、たとえば、１２イン
チＳＶＧＡ（画素数８００×６００、画素ピッチ１１０
μｍ×３３０μｍ）以上も可能である。

【００１４】また、画素表示を行うためには、画素が高
速に応答することが必要であるが、従来は配線抵抗Ｒｏ
と駆動時に関係する静電容量Ｃ１との積で定まる時定数
τｏ＝Ｒｏ・Ｃ１が大きく、数μＳ〜数１０μＳとなっ
ていた。このため、駆動波形の立ち上がり、立ち下がり
が遅れ、動画表示に支障が出ていた。本発明では、Ｃｏ
が１／ｎとなり、さらに駆動時に関係する静電容量Ｃ１
も１／ｎとなる。従って、時定数はτｏ＝Ｒｏ・（Ｃ１
／ｎ）となり、高速に応答し、動画表示も高品質で行う
ことができる。なお、Ｃ１はＣｏと同一ではなく、駆動
方式にもよるが、Ｃ１＝Ｃｏ×（縦画素数）程度とな
る。

【００１５】以上において、有機ＥＬ発光素子を構成す
る透明電極、中間導電層および対向電極の配列構成につ
いては、平面視上各画素に対して重なって積層されてい
る構成でもよく、あるいは、透明電極と一番目の中間導
電層にて有機発光層を介在した第一の単位発光素子と、
ｎ番目の中間導電層と対向電極にて有機発光層を介在し
た第ｎの単位発光素子とが、平面上並置されている構成
でもよい。特に、前者の構成の場合には、後者の構成に
比べ、画素を高密度化できる。

【００１６】また、透明電極と一番目の中間導電層にて
有機発光層を介在した第一の単位発光素子と、ｎ番目の
中間導電層と対向電極にて有機発光層を介在した第ｎの
単位発光素子とが、少なくとも整流性を保有することが
望ましい。ここで、整流性を、好ましくは１０³以上、
より好ましくは１０⁶以上とすれば、クロストークを防
ぐことが可能となる。本発明では、中間導電層を保有す
る単位発光素子を多段で連結したため、整流性が得やす
くなっている。従来の素子は、一個の単位発光素子から
なっているため、整流性が不良な素子が生じやすく、ク
ロストークが生じやすいという問題があった。

【００１７】ちなみに、本発明の構成に近い技術とし
て、ＷＯ９５／０６４００号が知られている。このＷＯ
９５／０６４００号は、第一の有機発光素子と第二の有
機発光素子とを積層して、第一の発光色と第二の発光色
を混色する、または、ハイカラー化するための効果を得
るため考えられたものであるが、各有機発光素子にそれ
ぞれ個別に電圧を印加した構成であるため、本発明の中
間導電層を保有する構成とは異なる。しかも、本発明の
中間導電層を中間に挟んだ有機発光層の構成に基づく効
果についても一切示されていない。

【００１８】

【発明の実施の形態】［第１実施形態］図１は第１実施
形態の概略構成を示している。同図に示すように、第１
実施形態の発光装置１０は、図示省略のガラス基板上に
形成された陽極となる透明電極２と、この透明電極２に
対向して配置された陰極となる対向電極３と、ｎ枚（１
≦ｎ≦１００）の中間導電層４と、前記透明電極２と対
向電極３との間に中間に前記中間導電層４を挟んで介在
され少なくとも有機発光層を含有する複数の有機層５と
を含む有機ＥＬ発光素子６を画素として備え、この画素
（有機ＥＬ発光素子６）が二次元配列、つまり、Ｘおよ
びＹ方向に沿って配列されている。つまり、ＸＹマトリ
ックス型発光装置を構成している。

【００１９】具体的には、透明電極２は、透光性を有
し、互いに平行にかつ一定間隔おきに並設された複数の
Ｙ電極ラインＹｍ，Ｙｍ＋１…から構成されている。対
向電極３は、Ｙ電極ラインＹｍ，Ｙｍ＋１…に対して直
交して、互いに平行にかつ一定間隔おきに並設された複
数のＸ電極ラインＸｅ，Ｘｅ＋１…から構成されてい
る。中間導電層４は、透光性を備えるとともに、Ｙ電極
ラインＹｍ，Ｙｍ＋１…とＸ電極ラインＸｅ，Ｘｅ＋１
…との交差する箇所で、かつ、これらの間にそれぞれ１
枚配置されている。これを、Ｅ（ｅ，ｍ，ｎ），Ｅ
（ｅ，ｍ＋１，ｎ），Ｅ（ｅ＋１，ｍ，ｎ），Ｅ（ｅ＋
１，ｍ＋１，ｎ）…とする。なお、ｎは各画素６中に介
在された中間導電層の数を表し、本実施形態では「１」
である。また、各画素６中の中間導電層Ｅ（ｅ，ｍ，
ｎ），Ｅ（ｅ，ｍ＋１，ｎ），Ｅ（ｅ＋１，ｍ，ｎ），
Ｅ（ｅ＋１，ｍ＋１，ｎ）…は、隣接する画素６の中間
導電層Ｅ（ｅ，ｍ，ｎ），Ｅ（ｅ，ｍ＋１，ｎ），Ｅ
（ｅ＋１，ｍ，ｎ），Ｅ（ｅ＋１，ｍ＋１，ｎ）…から
分離されているとともに、電極２，３に接続される電源
からも分離されている。もとより、中間導電層Ｅ（ｅ，
ｍ，ｎ），Ｅ（ｅ，ｍ＋１，ｎ），Ｅ（ｅ＋１，ｍ，
ｎ），Ｅ（ｅ＋１，ｍ＋１，ｎ）…を単独でアドレスす
る配線は備えていない。中間導電層４は、一方の主表面
側には正孔を注入でき、他方の主表面側には電子を注入
でき、かつ、層内には略等電位を保つ層と定義できる。
この定義にあてはまるならば、各種透明性の半導体、金
属を用いることができるとともに、半導体／金属の組合
せも用いることができる。有機層５は、Ｙ電極ラインＹ
ｍ，Ｙｍ＋１…とＸ電極ラインＸｅ，Ｘｅ＋１…との交
差する箇所（各画素中）において、Ｙ電極ラインＹｍ，
Ｙｍ＋１…と中間導電層Ｅ（ｅ，ｍ，ｎ），Ｅ（ｅ，ｍ
＋１，ｎ），Ｅ（ｅ＋１，ｍ，ｎ），Ｅ（ｅ＋１，ｍ＋
１，ｎ）…との間、中間導電層Ｅ（ｅ，ｍ，ｎ），Ｅ
（ｅ，ｍ＋１，ｎ），Ｅ（ｅ＋１，ｍ，ｎ），Ｅ（ｅ＋
１，ｍ＋１，ｎ）…とＸ電極ラインＸｅ，Ｘｅ＋１…と
の間にそれぞれ介在されている。

【００２０】ここで、各電極２，３および中間導電層４
間に少なくとも有機発光層を含有する有機層５が介在し
てなる部分を単位素子と定義すると、本実施形態では、
単位素子が平面視上重なるように積層されている。つま
り、透明電極２、中間導電層４および対向電極３が、平
面視上各画素に対して重なるように積層されている。さ
らに、これらの単位素子は、整流性を有している。整流
比としては、好ましくは１０³以上、より好ましくは１
０⁶以上である。また、単位素子としては、同じ発光色
を示すものが好ましい。さらに、有機層５を構成する各
層（たとえば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子
注入層）の材料については、同一材料によって構成され
ているのが好ましい。これは、製造がしやすくなり、さ
らに製膜条件が一定であるため、画素の欠陥が少なくな
る効果がある。また、透明電極２上に直接位置する単位
素子にリーク不良が存在したとしても、積層される単位
素子によりリーク不良が解消される効果があるが、その
効果の面でも材料が同一で製膜条件が一定である方が、
より効果を得やすい。

【００２１】図２は、上記図１の発光装置１０の断面を
より具体化して示している。図３はその一部を拡大した
拡大図である。これらの図に示すように、透明電極２お
よび基板（図示省略）上に層間絶縁膜７が形成されてい
る。層間絶縁膜７は、絶縁性または半導性の膜であり、
非発光素子部分の一部分となっている。層間絶縁膜７は
その断差部分が急であり、これにより、中間導電層４を
相互に分離している。層間絶縁膜７としては、断差加工
ができる絶縁性膜、無機酸化物膜または無機窒化膜、具
体的にはＳｉＯｘ（１≦ｘ≦２），ＳｉＮｘ（１／２≦
ｘ≦４／３），ＳｉＯＮ，ＳｉＡｌＯＮ，ＳｉＯＦなど
である。別の好ましい絶縁性膜は高分子膜である。具体
的には、ポリイミド，ポリアクリレート，ポリキノリ
ン，ポリシロキサン，ポリシランなどである。絶縁性膜
の他にも半導体膜であっても画素分離ができる絶縁性が
あればよい。好ましい比抵抗は、１０¹⁶Ω・ｃｍ〜１０
⁵Ω・ｃｍである。たとえば、α−Ｓｉ，α−ＳｉＣ，
α−ＳｉＮなどでもよい。

【００２２】ところで、上述した発光装置１０の製造方
法については、各種考えられるが、好ましい具体例とし
ては次のものが挙げられる。（１）透明電極の製膜およびパターン加工（２）段差を与える層間絶縁膜の製膜およびパターン加
工（３）有機発光層を含む有機層の製膜（（４）を挟んで
ｎ＋１回繰り返し）（４）中間導電層の製膜（５）対向電極の作製（（３）の製膜後に作製）（６）封止工程従って、たとえば、（３）を２回繰り返す時は（１）→
（２）→（３）→（４）→（３）→（５）→（６）とな
る。

【００２３】以上が本製造方法の製造工程であるが、従
来の素子の製造方法に比べ、（２）および（４）の工程
が異なる。また、（３）の工程を繰り返すところが異な
っている。また、本製造方法は、層間絶縁膜の段差を急
にするところが必須であり、その角度は好ましくは７０
度以上である。これにより、好ましくは２０ｎｍ〜０．
５ｎｍの膜厚で製膜された中間導電層が段差により断線
され、隣接する画素の中間導電層が互いに分離される。
また、面発光素子（一画素）についても、中間導電層が
対向電極や透明電極より分離されていることを保障す
る。

【００２４】中間導電層としては、層内を略等電位に保
つとともに、一方の主表面より正孔を、他方の主表面よ
り電子を注入できるものなら各種用いることができる。
好ましいものを列挙すると、超薄膜金属／透明電極電子輸送性化合物と電子注入性化合物の混合層／透明
電極炭素化合物とアルカリ金属の混合層／透明電極正孔導電性有機層／電子導電性有機層Ｐ型半導体／Ｎ型半導体Ｐ型導電性高分子／Ｎ型半導体などである。さらに、一方の面が正孔注入性であり、か
つ、他方の面が電子注入性であれば、薄膜金属、透明電
極、電子輸送性化合物と電子注入性化合物の混合層、正
孔導電性有機層、ＰまたはＮ型半導体など〜の中間
導電層として用いられるものの中より組み合わせれば、
より好ましく用いることができる。

【００２５】上記透明電極で特に好ましいのは、低温で
製膜できるＩｎ−Ｚｎ−Ｏ酸化物膜である。他に、非晶
質ＩＴＯ膜も好ましい。好ましい超薄膜金属は、電子注
入性であるＭｇ：Ａｇ合金、Ａｌ：Ｌｉ合金，Ｍｇ：Ｌ
ｉ合金などである。好ましい電子輸送性化合物は、オキ
レンの金属錯体または含Ｎ素環化合物である。好ましい
電子注入性化合物は、アルカリ金属、アルカリ土類金
属、希土類金属およびこれらを含有する化合物である。
たとえば、ＢａＯ，ＳｒＯ，Ｌｉ₂Ｏ，ＬｉＣｌ，Ｌｉ
Ｆ，ＭｇＦ₂，ＭｇＯ，ＣａＦ₂などが好ましい電子注入
性化合物である。好ましいＰ型半導体は、Ｐ型α−Ｓ
ｉ，Ｐ型Ｓｉ，Ｐ型ＣｄＴｅ，Ｐ型ＣｕＯなどである。
好ましいＮ型半導体は、Ｎ型α−Ｓｉ，Ｎ型Ｓｉ，Ｎ型
ＣｄＳ，Ｎ型ＺｎＳなどである。Ｐ型またはＮ型の導電
性高分子として、好ましいものは、ポリアリーレンビニ
レン、ポリチェニレンビニレンなどである。

【００２６】［第２実施形態］図４は第２実施形態の概
略構成を示している。同図に示すように、第２実施形態
の発光装置２０は、３つの単位素子（１）（２）（３）
が平面視上、並置されている構成である。Ｙ電極ライン
Ｙｍより延長され接続されている電極Ｙ’は、その上部
の中間導電層Ｅ（ｅ，ｍ，１）との間に有機発光層を有
する有機層５を介在し、単位素子（１）を構成してい
る。中間導電層Ｅ（ｅ，ｍ，１）は、並置された単位素
子（２）の下部にある中間導電層Ｅ（ｅ，ｍ，１）と接
続されている。中間導電層Ｅ（ｅ，ｍ，１）は、その上
部にある中間導電層Ｅ（ｅ，ｍ，２）との間に有機発光
層を有する有機層５を介在し、単位素子（２）を構成し
ている。中間導電層Ｅ（ｅ，ｍ，２）は、並置される単
位素子（３）の下部にある中間導電層Ｅ（ｅ，ｍ，２）
と接続されている。中間導電層Ｅ（ｅ，ｍ，２）は、そ
の上部のＸ電極ラインＸｅとの間に有機発光層を有する
有機層５を介在し、単位素子（３）を構成している。な
お、これらの単位素子（１）（２）（３）については整
流性を備える。

【００２７】従って、この第２実施形態の構成において
も、Ｘ電極ラインＹｍより延長された電極Ｙ’とＸ電極
ラインＸｅとの間に、２枚の中間導電層Ｅ（ｅ，ｍ，
１）、Ｅ（ｅ，ｍ，２）が介在され、これらの間に有機
発光層を有する有機層５が介在されているから、つま
り、電極Ｙ’とＸ電極ラインＸｅとの間に、３つの有機
層５が中間に中間導電層Ｅ（ｅ，ｍ，１）、Ｅ（ｅ，
ｍ，２）を挟んで直列に接続されているから、第１実施
形態と同等な効果が期待できる。

【００２８】

【実施例】［実施例１］２５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１ｍ
ｍのサイズのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオ
キサイド）電極を１２０ｎｍ製膜してあるものを透明支
持基板とした。このＩＴＯを１１０μｍピッチ、９０μ
ｍ幅のストライプ状に加工した。ストライプの長手方向
は２０ｍｍ、本数は６００本である。次に、層間絶縁膜
として透明アクリレート樹脂（新日本製鉄化学社製）で
あるＶ２５９をスピンコートにて１．２μｍの膜厚で製
膜した。この後、この基板を２００℃の温度で加熱し、
Ｖ２５９からなる層間絶縁膜を熱硬化した。

【００２９】次に、このＶ２５９層上にフォトレジスト
を製膜し、図５（Ａ）のような開口パターンが残るよう
にフォトマスクを通し露光、現像した。さらに、この基
板を８０℃の温度で１時間、乾燥した後、図５（Ａ）の
形状のフォトレジストをマスクとして酸素ガスを用いた
反応性イオンエッチングを行い、開口部の層間絶縁膜を
除去した。得られたものは図５（Ｂ）の断面をもつ基板
である。なお、上面形状については図５（Ｃ）参照。

【００３０】次に、この基板をイソプロピルアルコール
中にて超音波洗浄を５分行い、さらに紫外線とオゾンを
併用した洗浄を３０分行った。この透明支持基板を真空
蒸着装置に固定し、３つの抵抗加熱ボートには、ＭＴＤ
ＡＴＡ（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）
とＮＰＤ（Ｎ，Ｎ'−ジ−（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ'−
ジフェニル−４，４'−ベンジジン）とＡｌｑ（８−ヒ
ドロキシキノリンのＡｌ錯体）をそれぞれ入れた。ま
た、金属Ｌｉの蒸着源を用意した。真空蒸着装置を１×
１０^-4まで排気した。

【００３１】次に、ＭＴＤＡＴＡ入りのボートを加熱
し、膜厚１２０ｎｍの正孔注入層を製膜した。次に、Ｎ
ＰＤ入りのボートを加熱し、膜厚１０ｎｍの正孔輸送層
を製膜した。次に、Ａｌｑ入りボートを加熱し、膜厚４
０ｎｍの発光層を製膜し、さらに、金属ＬｉとＡｌｑを
１：１のモル比で同時蒸着した。このＡｌｑ：Ｌｉ層は
電子注入層として働くが、中間導電層の一部として考え
てもよく、発光層への電子注入を行う。

【００３２】以上の製膜を行った基板（図５（Ｄ）に示
す基板）を真空蒸着用の槽よりこの真空槽に連結されて
いるスパッタリング用の真空槽に移動した。そして、中
間導電層の一部としてＩｎ−Ｚｎ−Ｏを１１ｎｍ製膜し
た。Ｉｎ／（Ｉｎ／Ｚｎ）で表される原子比０．８３の
Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏスパッタリングターゲットを用い、スパ
ッタリング出力１．２Ｗ／ｃｍ²、Ａｒ：Ｏ₂の体積比１
０００：１の混合ガスを雰囲気として製膜した。

【００３３】次に、以上の製膜を終えた基板を真空蒸着
用の槽に戻し、ＭＴＤＡＴＡ入りボートを加熱し、膜厚
１２０ｎｍの正孔注入層を製膜した。次に、ＮＰＤ入り
のボートを加熱し、膜厚１０ｎｍの正孔輸送層を製膜し
た。次に、Ａｌｑ入りボートを加熱し、膜厚４０ｎｍの
発光層を製膜し、さらに、金属ＬｉとＡｌｑを１：１の
モル比で同時蒸着した。最後に、Ｉｎを陰極用蒸着マス
ク（開口ストライプパターンは、ＩＴＯストライプに垂
直となるように４００μｍピッチ、開口幅３００μｍで
２０本設けられている。）をかけて１．８μｍの膜厚で
製膜し、陰極とした。作製された発光素子群（発光装
置）の断面は図５（Ｅ）で示されたものである。

【００３４】以上で作製を終えたが、この発光素子群の
陰極であるＩｎストライプ全てを０電位に、陽極である
ＩＴＯストライプ全てに１５Ｖを印加し、中間導電層に
は何も結合しなかったところ、電流密度３ｍＡ／ｃ
ｍ²、輝度２１０ｎｉｔを得た。発光効率は７ｃｄ／Ａ
であった。

【００３５】［比較例１］比較例１は中間導電層がない
場合である。実施例１と同様に素子群を作製した。ただ
し、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ中間導電層および２回目の正孔注入
層、正孔輸送層、発光層の蒸着を省略し、従来の構成の
素子群を作製した。発光素子群の陰極であるＩｎストラ
イプ全てを０電位に、陽極であるＩＴＯストライプ全て
に７．３５Ｖを印加したところ、電流密度３ｍＡ／ｃｍ
²、輝度１００ｎｉｔを得た。発光効率は３．３７ｃｄ
／Ａであった。以上のことから、実施例１の素子は、電
圧が比較例１に対して約２倍となるが、発光効率が約２
倍となり、高輝度化が可能なことが判る。

【００３６】［実施例２］実施例２は中間導電層が２枚
の場合である。実施例１と同様にして２回目のＬｉ：Ａ
ｌｑ層まで蒸着した。以上の製膜を行った基板を真空蒸
着用の槽よりこの真空槽に連結されているスパッタリン
グ用の真空槽に再び移動した。そして、中間導電層の一
部としてＩｎ−Ｚｎ−Ｏを１０ｎｍ製膜した。Ｉｎ／
（Ｉｎ＋Ｚｎ）で表される電子比０．８３のＩｎ−Ｚｎ
−Ｏスパッタリングターゲットを用いスパッタリング出
力１．２Ｗ／ｃｍ²、Ａｒ：Ｏ₂の体積比１０００：１の
混合ガスを雰囲気として製膜した。

【００３７】次に、以上の製膜を終えた基板を真空蒸着
用の槽に戻し、ＭＴＤＡＴＡ入りボートを加熱し、膜厚
１２０ｎｍの正孔注入層を製膜した。次に、ＮＰＤ入り
ボートを加熱し、膜厚１０ｎｍの正孔輸送層を製膜し
た。次に、Ａｌｑ入りボートを加熱し、膜厚４０ｎｍの
発光層を製膜し、さらに、金属ＬｉとＡｌｑを１：１の
モル比で同時蒸着した。最後に、Ｉｎを陰極用蒸着マス
ク（開口ストライプパターンは、ＩＴＯストライプに垂
直となるように４００μｍピッチ、開口幅３００μｍで
２０本設けられている。）をかけて１．８μｍの膜厚で
製膜し、陰極とした。

【００３８】以上で作製を終えたが、この発光素子群の
陰極であるＩｎストライプ全てを０電位に、陽極である
ＩＴＯストライプ全てに２３Ｖを印加し、２枚の中間導
電層には何も結合しなかったところ、電流密度３ｍＡ／
ｃｍ²、輝度３０３ｎｉｔを得た。発光効率は１０．１
ｃｄ／Ａであった。以上のように、この実施例２では、
比較例１の素子に比べて、電圧は約３倍であるが、輝度
が３倍、発光効率も約３倍の高輝度化素子が作製でき
た。なお、以上の実施例では、全面発光の試験例を示し
たが、陽極を信号線、陰極を走査線として単純マトリッ
クスによる線順次駆動できることも確認している。従来
の発光装置に比較して、走査線電流を同じにしたとき、
実施例１、実施例２の発光装置で得られる輝度はそれぞ
れ２．０２、２．９５倍であり、高輝度化することがで
きた。

【００３９】［実施例３］実施例３は中間導電層がＭ
ｇ：Ａｇの超薄膜／Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ導線性酸化物膜の例
である。実施例１と同様にして素子を作製した。ただ
し、Ａｌｑ：Ｌｉ／Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ導線性酸化物膜の構
成の中間導電膜層のかわりに、Ｍｇ：Ａｇの超薄膜／Ｉ
ｎ−Ｚｎ−Ｏ導線性酸化物膜を用いたところが異なっ
た。Ｍｇ：Ａｇは、膜厚８ｎｍであり、同時蒸着により
形成した。この中間導電層は透過率が約６０％であっ
た。この発光素子群の陰極ストライプ全てを０電位に、
陽極であるＩＴＯストライプ全てに１５Ｖを印加し、中
間導電層には何も結合しなかったところ、電流密度３ｍ
Ａ／ｃｍ²、輝度１５６ｎｉｔを得た。発光効率は５．
２ｃｄ／Ａであった。

【００４０】以上のように、透過率が金属超薄膜を利用
した場合には、比較例１の素子に比べ約２倍までいかな
いが、高輝度化した。電子注入層と電子注入性化合物の
混合層は透明性が高いので、実施例１の素子の方が優れ
ていた。このように、透過率が６０％より大きい透明か
つ正孔も電子も注入できる中間導電層を用いる方が好ま
しいことが判明した。

【００４１】［実施例４］実施例４は中間導電層を保有
する面発光光源の例である。２５ｍｍ×７５ｍｍ×１．
１ｍｍのサイズのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチ
ンオキサイド）電極を１２０ｎｍ製膜してあるものを透
明支持基板とした。このＩＴＯを２５ｍｍ×３０ｍｍの
形状にパターン加工した。次に、層間絶縁膜として透明
アクリレート樹脂製（新日本製鉄化学社製）であるＶ２
５９をスピンコートにて１．２μｍの膜厚で製膜した。
この後、この基板を２００℃の温度で加熱し、Ｖ２５９
からなる層間絶縁膜を熱硬化した。

【００４２】次に、このＶ２５９層上にフォトレジスト
を製膜し、２０ｍｍ×２５ｍｍの開口パターンが残るよ
うにフォトマスクを通し露光、現像した。さらに、この
基板を８０℃の温度で１時間、乾燥した後、フォトレジ
ストをマスクとして酸素ガスを用いた反応性イオンエッ
チングを行い、開口部の層間絶縁膜を除去した。次に、
この基板をイソプロピルアルコール中にて超音波洗浄を
５分行い、さらに、紫外線とオゾンを併用した洗浄を３
０分行った。

【００４３】この透明支持基板上に共役系ポリマーであ
るポリ（２−メトキシ−５−（２−エチルヘキシルオキ
シ）−１，４−フェニレンビニレン）、（ＭＥＨ−ＰＰ
Ｖ）を文献（ＳｙｎｔｈｅｔｉｃＭｅｔａｌ誌第６
６巻、７５頁、１９９４年）に従い合成した。ＭＥＨ−
ＰＰＶの１．５重量％のキシレン溶液より発光層を１２
０ｎｍ製膜した。これを真空中で８０℃で乾燥し、さら
に、この層の上にＡｌｑ（８−ヒドロキシキノリンのＡ
ｌ錯体）と金属Ｌｉの１：１の層を電子注入層として２
０ｎｍ、真空蒸着した。このＡｌｑ：Ｌｉ層は電子注入
層として働くが、中間導電層の一部として考えてもよ
く、発光層への電子注入を行う。

【００４４】以上の製膜を行った基板を真空蒸着用の槽
よりこの真空槽に連結されているスパッタリング用の真
空槽に移動した。そして、中間導電層の一部としてＩｎ
−Ｚｎ−Ｏを１１ｎｍ製膜した。Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）
で表される原子比０．８３のＩｎ−Ｚｎ−Ｏスパッタリ
ングターゲットを用いスパッタリング出力１．２Ｗ／ｃ
ｍ²、Ａｒ：Ｏ₂の体積比１０００：１の混合ガスを雰囲
気をして製膜した。

【００４５】次に、以上の製膜を終えた基板上にさらに
ＭＥＨ−ＰＰＶの１．５重量％のキシレン溶液より発光
層を１２０ｎｍ製膜した。これを真空中８０℃で乾燥
し、さらに、この層の上にＡｌｑ（８−ヒドロキシキノ
リンのＡｌ錯体）と金属Ｌｉの１：１の層を電子注入層
として２０ｎｍ、真空蒸着した。金属ＬｉとＡｌｑを
１：１のモル比で同時蒸着した。最後に、Ｉｎを陰極用
蒸着マスクをかけて１．７μｍの膜厚で製膜し、陰極と
した。以上で作製を終えたが、この面発光素子の陰極を
０電位に、陽極であるＩＴＯに１１Ｖを印加し、中間導
電層には何も結合しなかったところ、電流密度３０ｍＡ
／ｃｍ²、輝度１４００ｎｉｔを得た。発光効率は４．
７ｃｄ／Ａであった。

【００４６】［比較例２］比較例２は従来の面状発光素
子の場合である。実施例４と同様に素子群を作製した。
ただし、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ中間導電層および２回目の発光
層、電子注入層を省略し、従来の構成の素子を作製し
た。発光素子群の陰極を０電位に、陽極であるＩＴＯに
５．２Ｖを印加したところ、電流密度３０ｍＡ／ｃ
ｍ²、輝度７５０ｎｉｔを得た。発光効率は２．５ｃｄ
／Ａであった。以上のことから、実施例４の素子は、比
較例２に比べ、電圧が約２倍となるが、発光効率が略２
倍近くとなり、低電圧で高輝度化が可能なことが判る。

【００４７】［従来発光素子の寿命と本発明素子の寿命
との比較］初期２００ｎｉｔで定電流駆動で寿命試験を
行った。比較例２の素子の寿命は５００時間であった。
実施例４の本発明の素子を同じ輝度で寿命試験を行った
ところ、寿命は１３００時間に伸びた。初期輝度４００
ｎｉｔで定電流駆動で寿命試験を行ったところ、比較例
２に対して実施例４の素子の輝度が２倍のとき、寿命は
４７０時間で同等であった。従って、本発明は、高輝度
で同等の寿命を得ることができ、同等の輝度では著しく
長寿命となることが判る。

【００４８】なお、本発明は、前記実施形態に限定され
るものでなく、本発明の目的を達成できる他の構成を含
む。たとえば、第１および第２実施形態では、画素（有
機ＥＬ発光素子６）を二次元配列したが、ＸまたはＹ方
向に沿って一列に配列、つまり、一次元配列でもよい。
また、第１実施形態では各画素中に１つの中間導電層４
を、また、第２実施形態では２つの中間導電層４を介在
させたが、中間導電層４の数ｎは、１つ以上かつ１００
以下の範囲内であれば任意である。つまり、１≦ｎ≦１
００の範囲内であれば任意である。

【００４９】また、有機層５の層構成については、特に
問わないが、陰極と発光層との間に電子注入層を設けた
り、陽極と発光層との間に正孔注入層を設けたり、ある
いは、これらの電子注入層および正孔注入層を両方に設
けた構造でもよく、少なくとも、有機発光層を含む構成
であればどのような層構成でもよい。

【００５０】

【発明の効果】本発明の有機ＥＬ発光素子によれば、透
明電極と対向電極との間に、中間に中間導電層を挟んで
複数の有機発光層を介在させた構成であるから、従来の
素子に比べ、走査線電流を抑制できるとともに、応答性
を向上させることができる。従って、この有機ＥＬ発光
素子を用いた発光装置によれば、大型かつ高精細ディス
プレイを安価に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の発光装置の第１実施形態の原理を示す
斜視図である。

【図２】同上実施形態の断面を示す断面図である。

【図３】図２の部分拡大図である。

【図４】本発明の発光装置の第２実施形態の原理を示す
斜視図である。

【図５】本発明の第１実施形態の製造方法を説明するた
めの図である。

【図６】従来のＸＹマトリックス型発光装置を示す平面
図およびその一部拡大斜視図である。

【符号の説明】

２透明電極３対向電極４中間導電層５有機層６有機発光素子７層間絶縁膜１０発光装置２０発光装置Ｙｍ，Ｙｍ＋１…Ｙ電極ラインＸｅ，Ｘｅ＋１…Ｘ電極ラインＥ（ｅ，ｍ，ｎ）…Ｅ（ｅ＋１，ｍ＋１，ｎ）…中間導
電層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明電極と、この透明電極に対向して配
置された対向電極と、中間導電層と、前記透明電極と対
向電極との間に中間に前記中間導電層を挟んで介在され
た複数の有機発光層とを含むことを特徴とする有機ＥＬ
発光素子。
【請求項２】請求項１に記載の有機ＥＬ発光素子にお
いて、前記中間導電層の数ｎが、１≦ｎ≦１００である
ことを特徴とする有機ＥＬ発光素子。
【請求項３】請求項２に記載の有機ＥＬ発光素子にお
いて、前記透明電極、中間導電層および対向電極が、平
面視上重なって積層されていることを特徴とする有機Ｅ
Ｌ発光素子。
【請求項４】請求項２に記載の有機ＥＬ発光素子にお
いて、前記透明電極と一番目の中間導電層にて有機発光
層を介在した第一の単位発光素子と、ｎ番目の中間導電
層と対向電極にて有機発光層を介在した第ｎの単位発光
素子とが、平面上並置されていることを特徴とする有機
ＥＬ発光素子。
【請求項５】請求項２に記載の有機ＥＬ発光素子にお
いて、前記透明電極と一番目の中間導電層にて有機発光
層を介在した第一の単位発光素子と、ｎ番目の中間導電
層と対向電極にて有機発光層を介在した第ｎの単位発光
素子とが、少なくとも整流性を保有することを特徴とす
る有機ＥＬ発光素子。
【請求項６】透明電極と、この透明電極に対向して配
置された対向電極と、中間導電層と、前記透明電極と対
向電極との間に中間に前記中間導電層を挟んで介在され
た複数の有機発光層とを含む有機発光素子を、画素とし
て、一次元または二次元配列したことを特徴とする発光
装置。
【請求項７】請求項６に記載の発光装置において、前
記中間導電層の数ｎが、１≦ｎ≦１００であることを特
徴とする発光装置。
【請求項８】請求項７に記載の発光装置において、前
記透明電極、中間導電層および対向電極が、平面視上重
なって積層されていることを特徴とする発光装置。
【請求項９】請求項７に記載の発光装置において、前
記透明電極と一番目の中間導電層にて有機発光層を介在
した第一の単位発光素子と、ｎ番目の中間導電層と対向
電極にて有機発光層を介在した第ｎの単位発光素子と
が、平面上並置されていることを特徴とする発光装置。
【請求項１０】請求項７に記載の発光装置において、
前記透明電極と一番目の中間導電層にて有機発光層を介
在した第一の単位発光素子と、ｎ番目の中間導電層と対
向電極にて有機発光層を介在した第ｎの単位発光素子と
が、少なくとも整流性を保有することを特徴とする発光
装置。