JP2005294058A

JP2005294058A - 補償回路を有する有機エレクトロルミネッセンス素子

Info

Publication number: JP2005294058A
Application number: JP2004107925A
Authority: JP
Inventors: Toshitaka Mori; 利隆森; Yasuyuki Oyagi; 康之大八木; Daigo Aoki; 大吾青木
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】ある１つのユニットに不具合が発生しても、輝度ムラや非発光箇所の発生を防止できる有機ＥＬ素子を提供する。
【解決手段】対向する陽極と陰極の間に、少なくとも１層以上の発光層を含む発光ユニットを複数個有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、各発光ユニットが少なくとも１層以上からなる中間層によって仕切られており、該中間層の少なくとも１層が取り出し電極を有し、該取り出し電極が、任意の中間層の取り出し電極、及び／又は、陽極及び／又は陰極に接続できるスイッチング回路を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子である。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子、特に、補償回路を有する有機エレクトロルミネッセンス素子に関するものである。

有機エレクトロルミネセンス素子（以下、有機ＥＬ素子という。）は、発光層に到達した電子と正孔とが再結合する際に生じる発光を利用した電荷注入型の自発光デバイスである。こうした有機ＥＬ素子は、１９８７年にＴ．Ｗ．Ｔａｎｇらにより蛍光性金属キレート錯体とジアミン系分子とからなる薄膜を積層した素子が低い駆動電圧で高輝度な発光を示すことが実証されて以来、その開発が活発に行われている。

有機ＥＬ素子の素子構造は、陰極／有機層／陽極から構成され、その有機層としては、発光層と正孔注入層とからなる２層構造、または、電子輸送層と発光層と正孔輸送層とからなる３層構造が一般的である。有機ＥＬ素子においては、発光中心となる発光材料に電荷（正孔、電子）を効率的かつ速やかに供給することが必要であり、そのため、電荷輸送材料を発光層中に含有させたり、陽極と発光層との間に正孔輸送層を設けたり、陰極と発光層との間に電子輸送層を設けることが行われている。

こうした有機ＥＬ素子では、高い発光効率を得るために、電極から有機層に電荷（正孔、電子）を効率的に注入することが必要であるが、陽極や陰極から発光層等の有機層とはエネルギーギャップが大きく、電荷を容易に注入できない。そのため更に、陰極と有機層との間に低仕事関数の金属を含む電子注入層を設けたり、陰極の仕事関数を減少させたり、陽極の仕事関数を増加させたり、陽極と有機層との間に正孔注入層を設けたりして、電極と有機層とのエネルギーギャップを小さくすることが行われている。

一方、近年、有機ＥＬ素子の発光ユニットを１番目のユニット／２番目のユニット／３番目のユニット／…ｎ番目のユニットと直列に積層することにより、各ユニットが同じ特性（電流密度特性、輝度特性）の発光ユニットの場合、ｎ倍の輝度、ｎ倍の発光効率（ｃｄ／Ａ）、長寿命が得られるという特徴を持つ、直列積層型有機ＥＬ素子（マルチフォトンエミッション）が提案されている（特許文献１、２、３）。

有機ＥＬ素子は電流密度に応じて輝度が向上し、電流密度に応じて素子寿命が短くなる関係にあるため、従来の単層素子と直列積層型有機ＥＬ素子からなる有機ＥＬ素子とを比較した場合、複数の発光層を持つ直列積層型有機ＥＬ素子の方が、従来の単層素子の１/ｎという低い電流密度で必要な輝度を得ることができる。そして、必要な一定の輝度を得るために必要な電流密度が１/ｎなので、直列積層型有機ＥＬ素子の素子寿命は、従来の単層素子に比べて長くなる。しかし、ｎ個の素子を直列にしているので駆動電圧はｎ倍になる。更に、複数の発光層を持つ直列積層型有機ＥＬ素子においては、異なる特性、発光色を有する発光ユニットを積層することもできる。このように、直列積層型有機ＥＬ素子は、高輝度、長寿命なデバイスを達成できるため、パソコンのバックライトや照明器具用途にも応用できるのが特徴である。

特開平１１−３２９７４８号公報特開２００３−４５６７６号公報特開２００３−２７２８６０号公報

従来の直列積層型有機ＥＬ素子では、ｎユニットの有機ＥＬ素子をあたかも直列的に接続した構造をしており、ｎ倍の電圧でｎ倍の輝度、ｎ倍の電流効率（ｃｄ／Ａ）が得られるのが特徴である。
これらの直列積層型有機ＥＬ素子において、もし、何処かのユニットで不具合（製造時における異物の混入、短絡、非発光箇所の発生、欠陥、連続駆動時における有機物の劣化、何らかの電界集中による短絡等）が発生した場合、直列積層型有機ＥＬ素子として発光面の輝度ムラや非発光点の発生を招いてしまうという問題がある。製造時、連続発光時を含め、ある１つのユニットの不具合から生じた問題（局所的な電界集中、異物の短絡など）から積層したユニット全てが機能しなくなるという最悪の場合も予想される。

本発明は、上記問題点を鑑みてなされたもので、その第一の目的は、ある１つのユニットに不具合が発生しても、輝度ムラや非発光箇所の発生を防止できる有機ＥＬ素子を提供することにある。

また、本発明の第二の目的は、ある１つのユニットに不具合が発生しても、輝度ムラや非発光箇所の発生を防止でき、良品率が向上した耐久性に優れる有機ＥＬ素子の制御方法を提供することにある。

本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、対向する陽極と陰極の間に、少なくとも１層以上の発光層を含む発光ユニットを複数個有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、各発光ユニットが少なくとも１層以上からなる中間層によって仕切られており、該中間層の少なくとも１層が取り出し電極を有し、該取り出し電極が、任意の中間層の取り出し電極、及び／又は、陽極及び／又は陰極に接続できるスイッチング回路を有することを特徴とする。

また、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の制御方法は、対向する陽極と陰極の間に、少なくとも１層以上の発光層を含む発光ユニットを複数個有し、各発光ユニットが少なくとも１層以上からなる中間層によって仕切られている有機エレクトロルミネッセンス素子において、（１）該中間層の少なくとも１層に取り出し電極を設け、該取り出し電極に、任意の中間層の取り出し電極、及び／又は、陽極及び／又は陰極に接続できるスイッチング回路を設置する第１ステップと、（２）上記発光ユニットの何れかに不具合が発生した場合に、該不具合ユニットに電力を供給しないように上記回路を接続させる第２ステップを有する。

本発明においては、該中間層の少なくとも１層が取り出し電極を有し、該取り出し電極が、任意の中間層の取り出し電極、及び／又は、陽極及び／又は陰極に接続できるスイッチング回路を有することにより、発光ユニットの何れかに不具合が発生した場合に、該不具合ユニットに電力を供給しないように上記回路を接続させるような補償配線をもつ。このスイッチングによる補償配線により、ある１つの不具合ユニットに電力を供給させずに残りのユニットに電力を供給することが可能になることから、ｎ層積層していた直列積層型有機ＥＬ素子は、輝度や電流効率（ｃｄ／Ａ）はｎ−１倍になるが、不具合ユニット箇所に不要な電流を流さないことで、良品率の向上、低消費電力素子、輝度ムラや非発光箇所の改善、耐久性の優れた照明用途の発光素子が実現できる。

前記中間層の全てが各々取り出し電極を有し、該取り出し電極が、隣接する中間層の取り出し電極、及び／又は、陽極及び／又は陰極に接続できるスイッチング回路を有することは、不具合箇所が発生した場合に、発光ユニット毎に対応でき、ある１つの不具合ユニットに電力を供給させなくしたことにより、ｎ層積層していた直列積層型有機ＥＬ素子の輝度や電流効率（ｃｄ／Ａ）がｎ−１倍になるだけで済む点から好ましい。

前記中間層は、取り出し電極による補償配線が有効に機能するため、等電位面であることが好ましい。

前記中間層の取り出し電極は、中間層に用いられた少なくとも１つの物質を含む材料により形成されていることが、製造工程の簡便化の点から好ましい。

前記取り出し電極は、仕事関数が４．２ｅＶ以上の物質を含むことが、水や酸素等と反応性が低く安定性が高いため好ましい。

本発明における有機ＥＬ素子は、対向する陽極と陰極の間に、少なくとも１層以上の発光層を含む発光ユニットを複数個直列に接続するので、ｎ倍の電圧でｎ倍の輝度、ｎ倍の電流効率（ｃｄ／Ａ）が得られる。

本発明においては、該中間層の少なくとも１層が取り出し電極を有し、該取り出し電極が、任意の中間層の取り出し電極、及び／又は、陽極及び／又は陰極に接続できるスイッチング回路を有することにより、発光ユニットの何れかに不具合が発生した場合に、該不具合ユニットに電力を供給しないように上記回路を接続させるような補償配線をもつ。このスイッチングによる補償配線により、ある１つの不具合ユニットに電力を供給させずに残りのユニットに電力を供給することが可能になることから、ｎ層積層していた直列積層型有機ＥＬ素子は、輝度や電流効率（ｃｄ／Ａ）はｎ−１倍になるが、不具合ユニット箇所に不要な電流を流さないことで、素子としての要求性能を発揮することができ、良品率の向上、低消費電力素子、輝度ムラや非発光箇所の改善、耐久性の優れた照明用途の発光素子が実現できる。

図１は、本発明による有機ＥＬ素子の積層構造及びスイッチング回路を示す略示断面図である。ガラス基板（透明基板）１上には、順に、陽極を構成する透明電極２、発光ユニット３−１、中間層４−１、発光ユニット３−２、中間層４−２、・・・、中間層４−（ｎ−１）、発光ユニット３−ｎと繰り返され、最後に陰極５が積層されている。中間層（４−ｎ、但しｎ＝１、２、３……）には取り出し電極６が設けられ、該取り出し電極６は、任意の中間層の取り出し電極、及び／又は、陽極及び／又は陰極に接続できるスイッチング回路７を有する。上記発光ユニット（３−ｎ、但しｎ＝１、２、３……）の何れかに不具合が発生した場合に、該不具合ユニットに電力を供給しないように上記回路を接続させる。

図２は、発光ユニット３−２に不具合８が発生した場合に、不具合ユニット３−２に電力が流れないように、スイッチング回路７を接続した略示断面図である。このスイッチングによる補償配線により、ある１つの不具合ユニット３−２を導通させて電力を供給させずに、残りの発光ユニット（３−ｎ、但しｎ＝１、３、４……）に電力を供給することが可能になる。

中間層の少なくとも１層が取り出し電極を有すれば、ある１つのユニットに不具合が発生しても、取り出し電極を有さない場合に比べて、有効に、良品率の向上、低消費電力素子、輝度ムラや非発光箇所の改善、耐久性の優れた発光素子が実現できる。補償後に要求される性能の度合いと取り出し電極を形成するプロセスの兼ね合いにより、中間層（４−ｎ、但しｎ＝１、２、３……）のうち取り出し電極を有する中間層の割合を適宜調整することが出来る。例えば、ｎ＝１００である場合に、ｎが奇数又は偶数の中間層のみに取り出し電極を有するようにすることも可能である。

取り出し電極は、任意の中間層の取り出し電極、及び／又は、陽極及び／又は陰極に接続でき、任意の中間層の取り出し電極同士、任意の中間層の取り出し電極と陽極又は陰極、陽極及び陰極等、任意の組み合わせで接続可能であるが、該当する中間層に隣接する中間層の取り出し電極、及び／又は、陽極及び／又は陰極に接続することが好ましい。

図１及び図２のように、中間層の全てが各々取り出し電極を有し、該取り出し電極が、隣接する中間層の取り出し電極、及び／又は、陽極及び／又は陰極に接続できるスイッチング回路を有する場合には、不具合箇所が発生した場合に、発光ユニット毎に対応でき、ある１つの不具合ユニットに電力を供給させなくしたことにより、ｎ層積層していた直列積層型有機ＥＬ素子の輝度や電流効率（ｃｄ／Ａ）がｎ−１倍になるだけで済む点から好ましい。

本発明において、中間層から取り出し電極を設ける方法としては、電極同士が接触しないようにすれば、特に制限されないが、例えば、図３に示される略示断面図、図４に示される略示平面図のように、取り出し電極同士が接触しないように、取り出し電極間に絶縁層を設けることが挙げられる。なお、絶縁層として使用される化合物は、特に限定されるものではないが、電極および中間層の取り出し電極間を絶縁しうる絶縁性があればよい。無機酸化物または無機窒化物、無機弗化物、高分子化合物、具体的にはＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＯＮ、ＬｉＦ、ＭｇＦ２、ポリイミド、ポリアクリレート等が挙げられる。絶縁層の好ましい比抵抗は１０¹⁶〜１０⁵Ω・ｃｍ程度である。

前記中間層は、取り出し電極による補償配線を機能させるために、等電位面であることが好ましい。ここで等電位面とは、前記中間層での電位分布が各々の発光ユニットの駆動電圧の１０％以下であることをいう。

また、前記中間層は、層内を略等電位に保つとともに、透明性を有し、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層であることが好ましい。このような機能を有するために、前記中間層は、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、透明導電材料、電子輸送性化合物と電子注入性化合物、導電性有機化合物、ＰまたはＮ型半導体など、導電層として用いられるものの中より組み合わせれば、好ましく用いることができる。

電荷注入性および電荷輸送性を確保する点からも好ましいものを列挙すると、超薄膜金属／透明導電材料、電子輸送性化合物と電子注入性化合物の混合層／透明導電材料炭素化合物とアルカリ金属の混合層／透明導電材料、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型半導体などが挙げられる。

上記中間層材料としては、例えば、ＩＴＯ（インジウム・すず酸化物）、ＩＺＯ（インジウム・亜鉛酸化物）、ＳｎＯ₂ 、ＺｎＯ₂ 、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ、ＴｉＯx 、ＶＯx 、ＣｕＩ、ＩｎＮ、ＧａＮ、ＣｕＡｌＯ₂ 、ＣｕＧａＯ₂ 、ＳｒＣｕ₂ Ｏ₂、ＬａＢ₆ 、ＲｕＯ₂ などの導電性無機化合物が挙げられる。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：Ｌｉ合金などである。さらに、誘電体と金属膜を積層してなる構造のものを使用することもできる。それらの例としては、Ａｕ／Ｂｉ₂ Ｏ₃ 等の２層膜や、ＳｎＯ₂ ／Ａｇ／ＳｎＯ₂ 、ＺｎＯ／Ａｇ／ＺｎＯ、Ｂｉ₂Ｏ₃ ／Ａｕ／Ｂｉ₂Ｏ₃ 、ＴｉＯ₂ ／ＴｉＮ／ＴｉＯ₂ 、ＴｉＯ₂ ／ＺｒＮ／ＴｉＯ₂ 等の多層膜が知られている。好ましい電子輸送性化合物は、（代表的な物として）アルミニウムキノリノール錯体等の金属錯体、またはバソフェナントロリン、バソキュプロイン等の含窒素環化合物である。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り、たとえば、ＢａＯ，ＳｒＯ，Ｌｉ₂Ｏ，ＬｉＣｌ，ＬｉＦ，ＭｇＦ₂，ＭｇＯ，ＣａＦ₂などが挙げられる。好ましいＰ型半導体は、Ｐ型α−Ｓｉ，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。導電性有機化合物としては、Ｃ₆₀等のフラーレン類、オリゴチオフェン等の導電性有機物、金属フタロシアニン類、無金属フタロシアニン類、金属ポルフィリン類、無金属ポルフィリン類等が挙げられる。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、ポリフェニレンビニレン、ポリチオフェンなどが挙げられる。

前記中間層に設けられる取り出し電極は、当該中間層に用いられた少なくとも１つの物質を含む材料により形成されていることが、及び製造工程の簡便化の点から好ましい。中でも、前記中間層に設けられる取り出し電極は、当該中間層に用いられた少なくとも１つの物質と同じ物質により形成されていることが好ましく、更に当該中間層の少なくとも１つの層に用いられた材料と、同じ材料で形成されていることが製造工程の簡便化の点から好ましい。特に、前記中間層が、少なくとも１種以上の金属を用いて形成され、当該中間層の取り出し電極が中間層に用いられた金属により形成されていることが中間層の低抵抗化、及び製造工程の簡便化の点から好ましい。

前記取り出し電極は、仕事関数が４．２ｅＶ以上の物質を含むことが、更に仕事関数が５．０ｅＶ以上の物質を含むことが、水や酸素等と反応性が低く安定性が高いため好ましい。このような仕事関数が４．２ｅＶ以上の物質としては、金属や無機化合物等が挙げられる。中でも、前記取り出し電極は、仕事関数が４．２ｅＶ以上の金属を含むことが、更に仕事関数が５．０ｅＶ以上の金属を含むことが、導電性を有する上、水や酸素等と反応性が低く安定性が高いため好ましい。

仕事関数が４．２ｅＶ以上の金属としては、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｂｅ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｉｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗが挙げられる。中でも仕事関数が５．０ｅＶ以上の金属であるＡｕ、Ｃｏ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｔは好適に用いられる。

本発明において、発光ユニットとは、従来の有機ＥＬ素子を構成する要素のうち、陽極と陰極とを除いた構成要素をいう。従来の有機ＥＬ素子の構成としては、例えば、（陽極）／発光層／（陰極）、（陽極）／正孔輸送層／発光層／（陰極）、（陽極）／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／（陰極）、（陽極）／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／（陰極）などが挙げられる。本発明に係る有機ＥＬ素子において、当該発光ユニットは、いかなる層構成を有していてもよい。発光層、正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層、電子注入層などに用いられる物質については、特に制限はなく、従来これらの層の形成に用いられる任意の物質であってよい。発光層は、有機ＥＬ素子において必須の層であり、発光材料により形成される。本発明において、発光層の材料としては上記のように特に制限はなく、従来これらの層の形成に用いられる蛍光発光又は燐光発光する化合物を用いることができる。

蛍光発光又は燐光発光する化合物としては、例えば、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、シロール誘導体、チオフェン環化合物、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、アルミキノリノール錯体誘導体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体誘導体、ベンゾオキサゾール亜鉛錯体誘導体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体誘導体、ユーロピウム錯体誘導体、イリジウム金属錯体誘導体、プラチナ金属錯体誘導体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体等を挙げることができる。

陽極２および陰極５は、発光層で発光した光の取り出し方向により、どちらの電極２，５に透明性が要求されるか否かが異なり、基板１側から光を取り出す場合には陽極２を透明な材料で形成する必要があり、また反対側から光を取り出す場合には陰極５を透明な材料で形成する必要がある。

基板１の発光層側に設けられている陽極は、発光層に正孔を注入するよう作用し、陰極は、発光層に電子を注入するよう作用する。陽極２、陰極５は、通常、アルミニウム、金、銀、ニッケル、パラジウム、白金等の金属、インジウム及び／又はスズの酸化物などの金属酸化物により形成することができるが、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリアルキルチオフェン誘導体、ポリシラン誘導体のような導電性有機材料等で形成することも可能である。

本発明に用いる発光ユニットにおいて、陰極や陽極に直接接している層に関しては、それぞれ中間層の陽極側に接する層、等電位面の陰極側に接する層と同一構成にしてもよいし、組成の異なる電子注入層やホール注入層を使用することもできる。もちろん、従来の有機ＥＬ素子に使用されてきた電子注入層やホール注入層をそのまま好適に使用することができる。
また、本発明に係る発光ユニットを複数個有する有機ＥＬ素子においては、構造、特性、及び／又は発光色が各々異なる発光ユニットを積層してもよい。

次に、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例の記載に限定されるものではない。

（実施例１）
透明ガラス基板上にＩＺＯからなる陽極を形成した。その後、ＳｉＯからなる絶縁層（厚み５０ｎｍ）を所定の発光エリアとなる場所以外に真空蒸着法によりパターン形成した。真空度５×１０^−５Ｐａ、成膜速度５Å／秒とした。

（１番目の発光ユニットの作製）
次に、陽極を備えた透明ガラス基板を酸素プラズマ下に曝し、その後、真空加熱蒸着法により、陽極を覆うように下記構造式で示されるビス（Ｎ−ナフチル）−Ｎ−フェニルベンジジン（α−ＮＰＤ）からなる正孔輸送層（厚み５０ｎｍ）を形成した。この正孔輸送層の成膜条件は、真空度５×１０^−５Ｐａ、成膜速度２Å／秒、加熱温度３５０℃とした。

次いで、真空蒸着法により、正孔輸送層上に下記構造式で示されるトリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）と下記構造式で示されるクマリン６を共蒸着で成膜して発光層（厚み４０ｎｍ）を形成した。この発光層の成膜条件はＡｌｑ３中にクマリン６が１％の重量比になるようクマリン６をドーピングした、真空度５×１０^−５Ｐａ、Ａｌｑ３の成膜速度２Å／秒とした。

更に、真空蒸着法により、上記の発光層上に下記構造式で示されるバソキュプロイン（ＢＣＰ）を成膜して電子輸送層（厚み２０ｎｍ）を形成した。この蒸着条件は、真空度５×１０^−５Ｐａ、成膜速度２Å／秒とした。

更に、真空蒸着法により、上記の電子輸送層上にＬｉを成膜して電子注入層（厚み３ｎｍ）を形成した。この電子注入層の蒸着条件は、真空度５×１０^−５Ｐａ、成膜速度０．２Å／秒とした。

（中間層の形成）
上記発光ユニット上にＩＺＯ薄膜（膜厚１５０ｎｍ）を形成した。ＩＺＯは対向ターゲット式スパッタリングによりスパッタガスとしてＡｒを使用し、圧力７．０×１０^−２Ｐａ、ＤＣ出力１５０Ｗ、ＲＦ出力１００Ｗとした。次に、ＩＺＯの端部にマスク蒸着でＡｕの取り出し電極（膜厚１００ｎｍ）を図５のようにパターン形成した。なお、図５において陽極と陰極が重なる部分（発光エリア）及び取り出し電極以外の空間は絶縁層（図示せず）が形成されている。

（２番目の発光ユニットの形成）
その後、再び所定の発光エリア以外に絶縁層（厚み５０〜１００ｎｍ）をパターン形成し、再度１番目の発光ユニットと同様に２番目の発光ユニットを形成し、最後にＡｌ陰極を蒸着し形成した。

上記の２つの発光ユニットを有する有機ＥＬ素子の陽極と陰極に電圧１３Ｖを印加した時の電流密度は約４．９ｍＡ／ｃｍ² で、観測された発光エリアの輝度は約２０００ｃｄ／ｍ² であった。

さらに中間層の取り出し電極と陽極に電圧６Ｖを印加し、１つの発光ユニットで発光させた時の電流密度は約９．６ｍＡ／ｃｍ² で、観測された発光エリアの輝度は約２０００ｃｄ／ｍ² であった。スイッチングすることで、１番目の発光ユニットの素子（比較例１）の特性になることが示された。

（比較例１）
実施例１と同様に、１番目の発光ユニットまで形成し、最後にＡｌ陰極を蒸着し形成した。

上記の有機ＥＬ素子の陽極と陰極に電圧６Ｖを印加した時の電流密度は約９．５ｍＡ／ｃｍ² で、観測された発光エリアの輝度は約２０００ｃｄ／ｍ² であった。

（実施例２）
実施例１と同様に、１番目の発光ユニットまで作製した。中間層には、ＩＺＯ、Ａｕ、ＩＺＯの３層構成で形成。Ａｕ形成後、取り出し電極Ａｕを形成した。

（中間層の作製）
上記１番目の発光ユニット上にＩＺＯ薄膜（膜厚７０ｎｍ）を形成した。ＩＺＯは対向ターゲット式スパッタリングによりスパッタガスとしてＡｒを使用し、圧力７．０×１０^−２Ｐａ、ＤＣ出力１５０Ｗ、ＲＦ出力１００Ｗとした。次に、Ａｕを１０ｎｍの厚みで蒸着した。蒸着条件は、真空度５×１０^−５Ｐａ、成膜速度１Å／秒とした。次に、このＡｕ薄膜の端部にマスク蒸着でＡｕの取り出し電極（膜厚１００ｎｍ）をパターン形成した。さらに、上記と同様にＩＺＯ薄膜（膜厚７０ｎｍ）を形成した。

（２番目、３番目の発光ユニットの形成）
その後、再び所定の発光エリア以外に絶縁層（厚み５０ｎｍ）をパターン形成し、再度１番目の発光ユニットと同様に２番目の発光ユニットを形成し、上記と同様に中間層を作製した。更に、２番目のユニットの中間層の上に、再度絶縁層および１番目の発光ユニットと同様に３番目の発光ユニットを形成し、最後にＡｌ陰極を蒸着し形成した。

上記の３つの発光ユニットを有する有機ＥＬ素子の陽極と陰極に電圧２４Ｖを印加した時の電流密度は約３．３ｍＡ／ｃｍ² で、観測された発光エリアの輝度は約２０００ｃｄ／ｍ² であった。

さらに２番目と３番目の発光ユニット間の中間層の取り出し電極と陽極に電圧１３Ｖを印加し、２つの発光ユニットで発光させた時の電流密度は約４．８ｍＡ／ｃｍ² で、観測された発光エリアの輝度は約２０００ｃｄ／ｍ² であった。このようにスイッチングすることで、１番目の発光ユニットの素子の２倍の特性になることが示され、すなわち、ある１つの不具合ユニットに電力を供給させなくしたことにより、ｎ層積層していた直列積層型有機ＥＬ素子の輝度や電流効率（ｃｄ／Ａ）がｎ−１倍になるだけで済むことが示された。

本発明の有機ＥＬ素子の一例を示す略示断面図である。発光ユニットの一つに不具合が生じた場合の、本発明の有機ＥＬ素子の一例を示す略示断面図である。本発明の有機ＥＬ素子の取り出し電極の設置の仕方の一例を示す略示断面図の一部である。本発明の有機ＥＬ素子の取り出し電極の設置の仕方の一例を示す略示平面図の一部である。本発明の有機ＥＬ素子の取り出し電極の設置の一例を示す斜視図である。

符号の説明

１…基板
２…陽極
３（３−１、３−２、・・・３−ｎ）…発光ユニット
４（４−１、４−２、・・・４−（ｎ−１））…中間層
５…陰極
６…取り出し電極
７…スイッチング回路
８…不具合
９…絶縁層

Claims

対向する陽極と陰極の間に、少なくとも１層以上の発光層を含む発光ユニットを複数個有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、各発光ユニットが少なくとも１層以上からなる中間層によって仕切られており、該中間層の少なくとも１層が取り出し電極を有し、該取り出し電極が、任意の中間層の取り出し電極、及び／又は、陽極及び／又は陰極に接続できるスイッチング回路を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
前記中間層の全てが各々取り出し電極を有し、該取り出し電極が、隣接する中間層の取り出し電極、及び／又は、陽極及び／又は陰極に接続できるスイッチング回路を有することを特徴とする、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
前記中間層は等電位面であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
前記中間層の取り出し電極が、当該中間層に用いられた少なくとも１つの物質を含む材料により形成されていることを特徴とする、請求項１乃至３いずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
前記取り出し電極が、仕事関数が４．２ｅＶ以上の物質を含むこと特徴とする、請求項３又は４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
対向する陽極と陰極の間に、少なくとも１層以上の発光層を含む発光ユニットを複数個有し、各発光ユニットが少なくとも１層以上からなる中間層によって仕切られている有機エレクトロルミネッセンス素子において、（１）該中間層の少なくとも１層に取り出し電極を設け、該取り出し電極に、任意の中間層の取り出し電極、及び／又は、陽極及び／又は陰極に接続できるスイッチング回路を設置する第１ステップと、（２）上記発光ユニットの何れかに不具合が発生した場合に、該不具合ユニットに電力を供給しないように上記回路を接続させる第２ステップ、を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の制御方法。