JP4596977B2 - 有機発光表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、有機発光表示装置に係る。

近年、有機発光表示装置が次世代平面型表示装置として注目されている。この有機発光表示装置は、自発光，広視野角，高速応答特性といった優れた特性を有する。

従来の有機発光素子の構造は、ガラス基板上にＩＴＯ等の第１電極，正孔輸送層，発光層，電子輸送層等からなる有機層、及び低仕事関数の上部電極が形成されて構成され、発光光は透明性を有する第１電極を透過して基板側裏面から取出している。

しかし、単純マトリクスに比べ高精細，大画面化において有利であるアクティブマトリクスを用いた場合、発光光を基板裏側から取出す有機発光表示装置では、開口率が制限される。特に大型のディスプレイにおいては、電源線の電圧降下による画素間の輝度ばらつきを低減するために、電源線の幅を広げる必要があり、開口率が極端に小さくなる。

このような事情から、上部電極を透明化し、発光光の取出しを上部電極側から行う試みがある。

上部電極を透明化する場合、上部電極はＩＴＯやＩＺＯ等の酸化インジウムを主成分とした酸化物をスパッタ成膜法により形成する。

このような上部光取出し型の有機発光素子においては、陰極を高エネルギー堆積する際のダメージに対する保護層として、有機発光構造体の上に有機陰極バッファ層を有する下記特許文献１が開示されている。

特開２０００−５８２６５号公報

上部光取出し構造の有機発光素子では、上部電極と有機膜の間に挿入される層は、低透過率あるいは低導電率等の問題から膜厚を薄くする必要があり、上部電極を形成する際に有機膜が酸化することを防止することはできず、発光電圧が上昇することが問題となる。

上記の特許文献１によると、有機のバッファ層は、高エネルギー堆積の際のダメージから保護することはできるものの、バッファ層自体が上部電極形成時に酸化し、発光電圧が上昇することは回避しがたい。

本発明の目的は、上部透明電極形成時に有機膜が酸化することを防止し、低い電圧で発光可能な上部光取出し型有機発光表示装置を提供することにある。

本発明は、上記した目的を達成するため、例えば以下の手段を採用する。

本出願の一実施形態は、有機発光層と、該有機発光層を挟む上部電極及び下部電極とを有して構成され、前記上部電極側から前記有機発光層の発光光を取出すものであり、前記有機発光層と前記上部電極との間に、前記上部電極材料よりも成膜時に分解生成する酸素が少ない酸化物を主成分とするバッファ層を有し、バッファ層に接する有機膜または下部電極に接する有機膜は電子供与性またはホール供与性のドーパントがドーピングされていることを特徴とする有機発光表示装置である。

有機発光素子は、電子注入層，電子輸送層，有機発光層，有機正孔輸送層，正孔注入層，上部電極及び下部電極を有して構成される。

ここで言う正孔注入層とは、陽極と正孔輸送層の注入障壁を下げるため、適当なイオン化ポテンシャルを有する材料が望ましい。具体的には、鋼フタロシアニン，スターパーストアミン化合物，ポリアニリン，ポリチオフェン等が挙げられるが、これらに限定される訳ではない。また正孔注入層はホール供与性のドーパントがドーピングされていることが望ましい。ホール供与性のドーパントは具体的には２，３，５，６−テトラフルオローテトラシアノキノジメタン（Ｆ４−ＴＣＮＱ），塩化鉄，ジシアノジグロロキノンが望ましい。また、もちろんこれらの材料に限られるわけではなく、また、これらの材料を２種以上併用しても差し支えない。

ここで言う正孔輸送層とは、正孔を輸送し、発光層へ注入する役割を有する。そのため、正孔移動度が高いことが望ましい。また、化学的に安定であることが望ましい。また、ガラス転移温度が高いことが望ましい。具体的には、Ｎ，Ｎ′−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−［１，１′−ビフェニル］−４，４′ジアミン（ＴＰＤ）、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)、４，４′，４″−トリ（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（ＴＣＴＡ）、１，３，５−トリス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）フェニルアミノ］ベンゼン（ｐ−ＤＰＡ−ＴＤＡＢ）が望ましい。また、もちろんこれらの材料に限られるわけではなく、また、これらの材料を２種以上併用しても差し支えない。

ここで言う発光層とは、注入された正孔，電子が再結合し、材料固有の波長で発光する層をさす。発光層を形成するホスト材料自体が発光する場合とホストに微量添加したドーバント材料が発光する場合がある。異体的なホスト材料としては、ジスチリルアリーレン誘導体（ＤＰＶＢｉ），骨格にベンゼン環を有するシロール誘導体（２ＰＳＰ），トリフェニルアミン構造を両端に有するオキソジアゾール誘導体（ＥＭ２），フェナンスレン基を有するべリノン誘導体（Ｐ１），トリフェニルアミン構造を両端に有するオリゴチオフェン誘導体（ＢＭＡ−３Ｔ），べリレン誘導体（ｔＢｕ−ＰＴＣ），トリス（８−キノリノール）アルミニウム，ポリバラフェニレンビニレン誘導体，ポリチオフェン誘導体，ポリバラフェニレン誘導体，ポリシラン誘導体，ポリアセチレン誘導体が望ましい。また、もちろんこれらの材料に限られるわけではなく、また、これらの材料を２種以上併用しても差し支えない。

次に、具体的なドーバント材料としては、キナクリドン，クマリン６，ナイルレッド，ルプレン，４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（パラ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ），ジカルバゾール誘導体が望ましい。また、もちろんこれらの材料に限られるわけではなく、また、これらの材料を２種以上併用しても差し支えない。

ここで言う電子輸送層とは、電子を輸送し、発光層へ注入する役割を有する。そのため、電子移動度が高いことが望ましい。具体的には、トリス（８−キノリノール）アルミニウム，オキサジアゾール誘導体，シロール誘導体，亜鉛ベンゾチアゾール錯体が望ましい。また、もちろんこれらの材料に限られるわけではなく、また、これらの材料を２種以上併用しても差し支えない。

ここで言う電子注入層とは、電子供与性ドーパントがドーピングされている有機化合物であり陰極から電子輸送層への電子注入効率を向上させるために用いる。電子供与性ドーパントは具体的には、リチウム，マグネシウム，カルシウム，ストロンチウム，バリウム，マグネシウム，アルミニウム，アルカリ金属化合物，アルカリ土類金属化合物，希土類金属化合物，アルカリ金属イオンを含有する有機金属錯体，アルカリ土類金属イオンを含有する有機金属錯体，希土類金属イオンを含有する有機金属錯体が望ましい。また、もちろんこれらの材料に限られるわけではなく、また、これらの材料を２種以上併用しても差し支えない。電子注入層のホスト材料としては具体的には、トリス（８−キノリノール）アルミニウム，オキサジアゾール誘導体，シロール誘導体，亜鉛ベンゾチアゾール錯体が望ましい。また、もちろんこれらの材料に限られるわけではなく、また、これらの材料を２種以上併用しても差し支えない。

上記構成において、電子注入層、或いは正孔注入層を有さない構造も考えられる。また、電子輸送層、或いは正孔輸送層を有さない構造も考えられる。

ここで言う上部電極，下部電極とは、有機発光層を挟む一対の電極のうち、有機発光層と基板の間にある電極を下部電極，有機発光層から基板と反対側にある電極を上部電極としたものである。

有機発光素子としては、大きく分けて以下の２通りの構造をとる。

まず、下部電極が陽極、上部電極が陰極の構成である。この場合、下部電極，正孔注入層，正孔輸送層，発光層，電子輸送層，電子注入層，上部電極の順に積層される。上記構成において、電子注入層、或いは正孔注入層を有さない構造も考えられる。また、電子輸送層、或いは正孔輸送層を有さない構造も考えられる。

すなわちバッファ層は、有機発光層と接する場合、電子輸送層に接する場合、電子注入層に接する場合の３通りある。

下部電極に用いられる陽極材料は、正孔の注入効率を高める仕事関数の大きな導電膜が望ましい。具体的には、モリブデン，ニッケル，クロム等の金属や、これら金属を用いた合金や、ポリシリコン，アモルファスシリコン，錫酸化物，酸化インジウム，インジウム・錫酸化物（ＩＴＯ）等の無機材料が挙げられるが、これらの材料に限定されるわけではない。

Ｉｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂系導電膜では、スパッタ法において、基板温度を２００℃程度まで高めた条件で作製すると多結晶状態になる。多結晶状態では、結晶粒内と結晶粒界面において、エッチング速度が異なるため、下部電極に用いる場合はアモルファス状態が望ましい。

次に、下部電極が陰極、上部電極が陽極の構成である。この場合、下部電極，電子注入層，電子輸送層，発光層，正孔輸送層，正孔注入層，上部電極の順に積層される。上記構成において、電子注入層、或いは正孔注入層を有さない構造も考えられる。また、電子輸送層、或いは正孔輸送層を有さない構造も考えられる。

すなわちバッファ層は、有機発光層と接する場合、正孔輸送層に接する場合、正孔注入層に接する場合の３通りある。

下部電極に用いられる陰極材料は、電子の注入効率を高める仕事関数の小さな導電膜が望ましい。具体的には、アルミニウム，アルミニウム・ネオジウム合金，マグネシウム・銀合金，アルミニウム・リチウム合金，アルミニウム・カルシウム合金，アルミニウム・マグネシウム合金，金属カルシウム，セリウム化合物等が挙げられるが、これらの材料に限定されるわけではない。

上部電極に用いられる材料は、酸化インジウムを主原料とする酸化物が上げられる。特にＩｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂系透明導電膜，Ｉｎ₂Ｏ₃−ＺｎＯ 系透明導電膜が望ましい。透明導電膜の製造法は、スパッタ法，対向ターゲット式スパッタ法，ＥＢ蒸着法，イオンプレーティング法等が挙げられる。

上部電極成膜時に上部電極材料である酸化物が一部分解し、生成された酸素ラジカルが有機膜を酸化し、発光電圧を上昇させる。詳細に検討した結果上部電極よりも酸素結合力が強い導電性酸化物を主成分としたバッファ層を有機膜と上部電極の間に設けることで、上部電極形成時における有機膜酸化による発光電圧上昇を低減できる。

上部電極よりも酸素結合力が強い導電性酸化物を主成分としたバッファ層は、例えば酸化インジウムを主成分とした上部電極を用いる場合、酸化バナジウム，酸化モリブデン，酸化タングステン，酸化タンタル，酸化チタニウム，酸化ニオブ，酸化クロム等を主成分とした材料が挙げられる。一方、酸化ゲルマニウム，酸化銅，酸化ルテニウム等を主成分とした材料は酸化インジウムよりも酸素との結合力が弱く、バッファ層成膜時に上部電極成膜時よりも多く酸素ラジカルを生成してしまうため、発光電圧上昇を抑制できない。

本出願の別の実施態様は、有機発光層と、該有機発光層を挟む上部電極及び下部電極とを有して構成され、前記上部電極側から前記有機発光層の発光光を取出すものであり、前記有機発光層と前記上部電極との間に、融点近傍に置ける生成ギブズエネルギーが前記上部電極材料よりも低い酸化物を主成分とするバッファ層を有する有機発光表示装置である。

融点付近での生成ギブズエネルギーが上部電極材料の主原料よりも低い材料をバッファ層用いることで、成膜前および成膜初期に分解生成される酸素ラジカル量も減らすことができ、有機膜酸化をより低減できる。

本出願の別の実施態様は、有機発光層と、該有機発光層を挟む上部電極及び下部電極とを有して構成され、前記上部電極側から前記有機発光層の発光光を取出すものであり、前記有機発光層と前記上部電極との間に、融点近傍に置ける生成ギブズエネルギーが−300ｋＪ／mol よりも低い酸化物を主成分とするバッファ層を有する有機発光表示装置である。

生成ギブズエネルギーが−３００ｋＪ／mol 以下の材料をバッファ層を用いることで電圧上昇は１Ｖ以下に抑えることができる。

本出願の別の実施態様は、複数の画素とこの画素を駆動する薄膜トランジスタを有するアクティブ型有機発光表示装置において、前記複数の画素にはそれぞれ有機発光素子を有しており、該有機発光素子は、有機発光層と、該有機発光層を挟む上部電極及び下部電極とを有して構成され、前記上部電極側から前記有機発光層の発光光を取出すものであり、前記上部電極は補助電極に接続されており、前記有機発光層と前記上部電極との間及び前記上部電極と前記補助電極との間に、融点近傍に置ける生成ギブズエネルギーが−３００ｋＪ／mol よりも低い酸化物を主成分とするバッファ層を有する有機発光表示装置である。

ここで、アクティブ駆動するための回路は２〜４個の薄膜トランジスタと容量で構成されるのが一般的であるが、薄膜トランジスタの数は限定されるわけではなく、４つ以上であってもかまわない。

ここで述べる、画素とは、表示装置の画面の縦横に多数配置されており、文字やグラフィックを表示する最小単位のことを指す。

カラー表示を行う表示装置の場合は、画素は、緑，赤，青の３色のサブ画素で画素が構成される構造が一般的である。

ここで補助電極材料としては、アルミニウムや銅、あるいはこれらを含む合金等の低抵抗材料が挙げられるが、これらの材料に限定されるわけではない。

本出願の別の実施態様によれば、上部電極は酸化インジウムを主成分とする透明電極である。

高導電性の酸化インジウムを主成分とする透明電極と前記バッファ層を組み合わせることにより低電圧での発光が可能となる。

本出願の別の実施態様によれば、前記バッファ層は比抵抗が１×１０⁷Ω・cm 以下の酸化物を主成分とする材料からなり、膜厚は５ｎｍ〜５０ｎｍである。

バッファ層に比抵抗が１×１０⁷Ω・cm以上の材料を用いた場合、高輝度発光時のバッファ層での電圧降下は０.１Ｖ以上と大きくなり、酸化防止の効果が相殺されてしまい、また膜厚を５ｎｍ以上にすることで、有機膜酸化を抑制できるが、５０ｎｍ以上厚くすると透過率低下による効率低下が無視できなくなるため、このような構成としたものである。

本出願の別の実施態様によれば、上部電極は陽極であり、前記バッファ層はバナジウム酸化物を主成分とするものである。上部電極を陽極とし、バナジウム酸化物を、バッファ層を用いることで電圧上昇はほぼ０Ｖに抑えることができる。バナジウム酸化物の組成は、バナジウムに対し、酸素が２〜５の割合であることが望ましい。

本出願の別の実施態様は、複数の画素とこの画素を駆動する薄膜トランジスタを有するアクティブ型有機発光表示装置において、前記複数の画素にはそれぞれ有機発光素子を有しており、該有機発光素子は、電子注入層，電子輸送層，有機発光層，有機正孔輸送層，上部電極及び下部電極を有して構成され、前記上部電極側から前記有機発光層の発光光を取出すものであり、前記有機正孔輸送層と前記上部電極との間に、バナジウム酸化物を主成分とするバッファ層を有する有機発光表示装置である。

上部電極を陽極とし、バッファ層に酸化バナジウムを用いた場合、酸化バナジウムは正孔輸送層の機能も有するため、有機正孔輸送層，有機正孔注入層なしに、直接発光層に正孔を供給することが可能となる。

また、本発明において、上部電極上に保護層をもうけることができる。ここで言う保護層とは、上部電極上に形成され、大気内Ｈ₂Ｏ，Ｏ₂が上部電極、或いはその下の有機層に入りこむことを防ぐことを目的とする。

具体的に、ＳｉＯ₂，ＳｉＮ_X，ＳｉＯ_xＮ_y，Ａｌ₂Ｏ₃等の無機材料やポリプロピレン，ポリエチレンテレフタレート，ポリオキシメチレン，ポリビニルクロライド，ポリフッ化ビニリデン，シアノエチルプルラン，ポリメチルメタクリレート，ポリサルフォン，ポリカーボネート，ポリイミド等の有機材料が挙げられるが、これらの材料に限定されるわけではない。

このような表示装置では、上部電極形成時に有機膜酸化を低減することができ、従来構造でみられた発光電圧の上昇を抑制することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

以下、本発明の有機発光表示装置の実施例について説明する。図１は本実施例の有機発光表示装置の断面図である。下部電極１１５はＥＢ蒸着により成膜したＣｒである。パターン形成はシャドウマスクを用い、膜厚は１００ｎｍとした。

次に二元同時真空蒸着法にて、膜厚５０ｎｍのＦ４−ＴＣＮＱと銅フタロシアニンの共蒸着膜を形成した。パターン形成はシャドウマスクを用いた。Ｆ４−ＴＣＮＱと銅フタロシアニンのモル比は１：１とした。この共蒸着膜は正孔注入層１２９として機能する。

次に真空蒸着法により膜厚５０ｎｍの４，４−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル膜（以下、α−ＮＰＤ膜と略記）を形成した。パターン形成はシャドウマスクを用いた。蒸着領域は下部電極の各辺の１.２ 倍とした。このα−ＮＰＤ膜は正孔輸送層１２１として機能する。

その上に、二元同時真空蒸着法にて、膜厚２０ｎｍのトリス（８−キノリノール）アルミニウム（以下Ａｌｑと略記）とキナクリドン（以下Ｑｃと略記）の共蒸着膜を形成した。蒸着速度を、４０：１に制御して蒸着した。Ａｌｑ＋Ｑｃ共蒸着膜は、発光層１２２として機能する。パターン形成はシャドウマスクを用いた。

その上に、真空蒸着法により膜厚１０ｎｍのＡｌｑ膜を形成した。Ａｌｑ膜は、電子輸送層１２３として機能する。パターン形成はシャドウマスクを用いた。

次に電子注入層１２４として、二元同時真空蒸着法にてＬｉをドーピングしたＡｌｑ膜を１０ｎｍ形成した。ＡｌｑとＬｉのモル比は１：１とした。パターン形成はシャドウマスクを用いた。

バッファ層１２７は、ＺｎＯ，ＳｎＯ₂，ＷＯ₃，ＭｏＯ₃，Ｖ₂Ｏ₅ のいずれかを材料とし、ＥＢ蒸着により成膜した。パターン形成はシャドウマスクを用い、膜厚は全て１５
ｎｍとした。

上部電極はスパッタリング法により、膜厚１００ｎｍのＩｎ−Ｚｎ−Ｏ膜（以下、IZO膜と略記）を形成した。同膜は上部電極１２５として機能し、非晶酸化物膜である。ターゲットには、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）＝０.８３ であるターゲットを用いた。成膜条件は、Ａｒ：Ｏ₂ 混合ガスを雰囲気として真空度１Ｐａ、スパッタクリング出力を０.２Ｗ／cm²とした。Ｉｎ−ＺｎＯ膜からなる上部電極１２５は陰極として機能し、その透過率は８０％であった。

図２はバッファ層の効果を確かめるために作製した下部光取出し型の表示装置である。下部電極は、スパッタリング法により、膜厚１００ｎｍのＩｎ−Ｚｎ−Ｏ膜（以下、IZO膜と略記）を形成した。同膜は下部電極１１５として機能し、非晶酸化物膜である。成膜条件は図１に示す実施例と同様である。下部電極上に、バッファ層１２７，電子注入層
１２４，電子輸送層１２３，発光層１２２，正孔輸送層１２１，正孔注入層１２９の順に各層を積層した。各層の材料，成膜条件，膜厚は図１に示す実施例と同様である。上部電極１２５はＥＢ蒸着により成膜したＣｒである。パターン形成はシャドウマスクを用い、膜厚は１００ｎｍとした。下部光取出し型表示装置は、上部電極が金属電極であるため上部電極形成時の有機膜酸化による発光電圧の上昇はない。

図３にバッファ層材料による１００ｃｄ／ｍ² 発光時の電圧変化を示す。電圧変化は同じバッファ層材料を用い作製した、下部光取出し型との差である。インジウム酸化物よりも酸素との結合力強く、融点近傍での生成ギブズエネルギーが−３００ｋＪ／mol よりも小さい材料をバッファ層として用いた場合、下部光取出し型と比較し電圧上昇は僅かである。一方、インジウム酸化物よりも酸素との結合力が弱く、融点近傍での生成ギブズエネルギーが−３００ｋＪ／mol 以上の材料をバッファ層として用いた場合、有機膜の酸化により下部光取出し型と比較し上部光取出し構造では、多少の電圧上昇がみられた。

以下、本発明の有機発光表示装置の実施例について説明する。構成は実施例１と同じであるが、バッファ層の厚さの異なる有機発光表示装置を作製した。

バッファ層１２７は、酸化バナジウムをＥＢ蒸着により成膜した。パターン形成はシャドウマスクを用い、膜厚は１，５，２５，５０，７５ｎｍとした。また比較のためにバッファ層がない装置を作製した。成膜した酸化バナジウムの組成は、Ｖ：Ｏ＝１：２.４５であった。図４にバッファ層膜厚による１００ｃｄ／ｍ² 発光時の電圧変化および電流効率比を示す。電圧変化は図２に示す下部光取出し型の表示装置に対する電圧変化を示す。電流効率比は、下部光取出し型の表示装置の効率を１とした場合の比を示す。バッファ層が５ｎｍより薄いと、有機膜酸化を防止することができないため、発光電圧上昇を低減できない。また５０ｎｍよりも厚いと透過率が低下し、電流効率が落ちる。本発明のバッファ層厚さ５〜５０ｎｍの構成は、電流効率を低下することなく、電圧上昇を低減することができる。

以下、本発明の有機発光表示装置の実施例について説明する。図５は本実施例の有機発光表示装置の断面図である。反射電極２００はＡｌ−Ｓｉを１５０ｎｍの厚さにスパッタ成膜し、ホトリソグラフィーによりパターニングした。下部電極１１５はＩＴＯを９０
ｎｍの厚さにスパッタ成膜し、ホトリソグラフィーによりパターニングした。

次にスピンコート法によりポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）を添加したポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＴ）を塗布した。２００℃で乾燥した後の膜厚は４０ｎｍである。ＰＳＳ添加ＰＥＤＴ膜は正孔注入層１２９として機能する。

その上に、スピンコート法によりポリフルオレンを塗布した。８０℃で乾燥した後の膜厚は４０ｎｍである。ポリフルオレン膜は、発光層１２２として機能する。

その上に、真空蒸着法により膜厚１０ｎｍのＡｌｑ膜を形成した。Ａｌｑ膜は、電子輸送層１２３として機能する。パターン形成はシャドウマスクを用いた。

次に電子注入層１２４として、二元同時真空蒸着法にてＬｉをドーピングしたＡｌｑ膜を１０ｎｍ形成した。ＡｌｑとＬｉのモル比は１：１とした。パターン形成はシャドウマスクを用いた。

バッファ層１２７は、酸化バナジウムをＥＢ蒸着により成膜した。パターン形成はシャドウマスクを用い、膜厚は１５ｎｍとした。

上部電極はスパッタリング法により、膜厚１００ｎｍのＩｎ−Ｚｎ−Ｏ膜（以下、IZO膜と略記）を形成した。同膜は上部電極１２５として機能し、非晶酸化物膜である。ターゲットには、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）＝０.８３であるターゲットを用いた。成膜条件は、Ａｒ：Ｏ₂ 混合ガスを雰囲気として真空度１Ｐａ、スパッタクリング出力を０.２Ｗ／cm²とした。Ｉｎ−ＺｎＯ膜からなる上部電極１２５は陰極として機能し、その透過率は８０％であった。

本実施例の有機発光表示装置では、発光電圧上昇を低減することが可能である。

以下、本発明の有機発光表示装置の実施例について説明する。図６は本実施例の有機発光表示装置の断面図である。下部電極１１５はＥＢ蒸着により成膜したＡｌである。パターン形成はシャドウマスクを用い、膜厚は１００ｎｍとした。

次に電子注入層１２４として、二元同時真空蒸着法にてＬｉをドーピングしたＡｌｑ膜を１０ｎｍ形成した。ＡｌｑとＬｉのモル比は１：１とした。パターン形成はシャドウマスクを用いた。

その上に、真空蒸着法により膜厚１０ｎｍのＡｌｑ膜を形成した。Ａｌｑ膜は、電子輸送層１２３として機能する。パターン形成はシャドウマスクを用いた。

その上に、二元同時真空蒸着法にて、膜厚２０ｎｍのトリス（８−キノリノール）アルミニウム（以下Ａｌｑと略記）とキナクリドン（以下Ｑｃと略記）の共蒸着膜を形成した。蒸着速度を、４０：１に制御して蒸着した。Ａｌｑ＋Ｑｃ共蒸着膜は、発光層１２２として機能する。パターン形成はシャドウマスクを用いた。

次に真空蒸着法により膜厚５０ｎｍの４，４−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル膜（以下、α−ＮＰＤ膜と略記）を形成した。パターン形成はシャドウマスクを用いた。蒸着領域は下部電極の各辺の１.２ 倍とした。このα−ＮＰＤ膜は正孔輸送層１２１として機能する。

次に二元同時真空蒸着法にて、膜厚５０ｎｍのＦ４−ＴＣＮＱと銅フタロシアニンの共蒸着膜を形成した。パターン形成はシャドウマスクを用いた。Ｆ４−ＴＣＮＱと銅フタロシアニンのモル比は１：１とした。この共蒸着膜は正孔注入層１２９として機能する。

バッファ層１２７は、酸化バナジウムをＥＢ蒸着により成膜した。パターン形成はシャドウマスクを用い、膜厚は１５ｎｍとした。蒸着後の酸化バナジウムの組成は、バナジウム１に対し酸素が２.２の比率であり、透過率は９５％である。

上部電極はスパッタリング法により、膜厚１００ｎｍのＩｎ−Ｚｎ−Ｏ膜（以下、IZO膜と略記）を形成した。同膜は上部電極１２５として機能し、非晶酸化物膜である。ターゲットには、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）＝０.８３ であるターゲットを用いた。成膜条件は、Ａｒ：Ｏ₂ 混合ガスを雰囲気として真空度１Ｐａ、スパッタクリング出力を０.２Ｗ／cm²とした。Ｉｎ−ＺｎＯ膜からなる上部電極１２５は陽極として機能し、その透過率は８０％であった。

本実施例の有機発光表示装置では、発光電圧上昇を低減することが可能である。

以下、本発明の有機発光表示装置の実施例について説明する。図７は本実施例の有機発光表示装置の断面図である。

本実施例における有機発光表示装置の特徴は、複数の画素とこの画素を駆動する薄膜トランジスタを有するアクティブ型有機発光表示装置において、前記複数の画素にはそれぞれ有機発光素子を有しており、該有機発光素子は、有機発光層及び該有機発光層を挟む上部電極及び下部電極を有して構成され、前記上部電極側から前記有機発光層の発光光を取出すものであり、前記上部電極は、低抵抗材料からなる補助電極に接続されており、該有機発光素子は、前記下部電極，前記有機発光層，前記上部電極の順に形成され、前記有機発光層と前記上部電極との間及び前記上部電極と前記補助電極との間に、融点近傍に置ける生成ギブズエネルギーが−３００ｋＪ／mol よりも低い酸化物を主成分とするバッファ層を有することを特徴とする。

以下、この実施例の有機発光表示装置の製造方法について説明する。

ガラス基板１１６上に減圧化学気相成長法（ＬＰＣＶＤ法）を用いて膜厚５０ｎｍのアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜を形成する。次に、膜全面をレーザアニールした。これにより、ａ−Ｓｉが結晶化され、多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）となった。次に、ｐ−
Ｓｉ膜を、ドライエッチングでパターン化し、第１トランジスタ１０１の活性層１０３，第２トランジスタ１０２の活性層１０３′、及び容量下部電極１０５を形成した。

次に、プラズマ増強化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ法）を用いゲート絶縁膜１１７として膜厚１００ｎｍのＳｉＯ₂膜を形成した。

次に、ゲート電極１０７，１０７′として膜厚５０ｎｍのＴｉＷ膜をスパッタリング法により作製し、バターニングした。併せて、走査線１０６、及び容量上部電極１０８もバターニングした。

次に、イオン注入法によりゲート絶縁膜１１７の上部から、パターン化されたｐ−Ｓｉ層にＮイオンを注入した。上部にゲート電極がある領域にはＮイオンが注入されず、活性層１０３及び１０３′となる。

次に、基板１１６を不活性Ｎ₂雰囲気下で、加熱活性化処理を行い、ドーピングが有効に行われるようにした。その上に、第１層間絶縁層１１８として窒化シリコン(ＳｉＮ_X)膜を成膜した。膜厚は２００ｎｍである。

次に、活性層１０３及び１０３′の両端上部のゲート絶縁膜１１７及び第１層間絶縁膜１１８に、コンタクト正孔を形成した。さらに、第２トランジスタのゲート電極１０７′上部の第１層間絶縁膜１１８にコンタクト正孔を形成した。

その上に、スパッタリング法にて膜厚５００ｎｍのＡｌ膜を形成する。ホトリソグラフィ工程により信号線１０９，電源線１１０を形成する。また、第１トランジスタ１０１のソース電極１１２及びドレイン電極１１３，第２トランジスタ１０２のソース電極112′及びドレイン電極１１３′を形成する。

容量下部電極１０５と第１トランジスタ１０１のドレイン電極１１３を接続する。また、第１トランジスタ１０１のソース電極１１２と信号線１０９を接続する。

また、第１トランジスタのドレイン電極１１３を第２トランジスタのゲート電極107′に接続する。また、第２トランジスタのドレイン電極１１３′を電源線１１０に接続する。また、容量上部電極１０８を電源線１１０に接続する。

次に、第２層間絶縁膜１１９としてＳｉＮ_X 膜を成膜した。膜厚は５００ｎｍである。第２トランジスタのソース電極１１２′上部にコンタクト正孔を設ける。その上にスパッタリング法を用いて、厚さ１５０ｎｍのＣｒ膜を形成し、ホトリソグラフィ法を用いて下部電極１１５を形成する。

次に、第３層間絶縁膜１２０として、スピンコート法を用い、ＪＳＲ社製ポジ型感光性保護膜（ＰＣ４５２）を形成し、ベーク処理を行った。

ＰＣ４５２で形成された第３層間絶縁膜１２０の膜厚は１μｍで、下部電極１１５のエッジを３μｍ覆った。

次に、画素となる有機発光素子の構造を図２を用いて説明する。下部電極１１５まで形成したガラス基板１１６をアセトン，純水の順に、それぞれ超音波洗浄を３分間行った。洗浄後、スピン乾燥させた。

次に二元同時真空蒸着法にて、膜厚５０ｎｍのＦ４−ＴＣＮＱと銅フタロシアニンの共蒸着膜を形成した。パターン形成はシャドウマスクを用いた。Ｆ４−ＴＣＮＱと銅フタロシアニンのモル比は１：１とした。この共蒸着膜は正孔注入層１２９として機能する。

次に真空蒸着法により膜厚５０ｎｍの４，４−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル膜（以下、α−ＮＰＤ膜と略記）を形成した。パターン形成はシャドウマスクを用いた。蒸着領域は下部電極の各辺の１.２倍とした。このα−ＮＰＤ膜は正孔輸送層１２１として機能する。

その上に、二元同時真空蒸着法にて、膜厚２０ｎｍのトリス（８−キノリノール）アルミニウム（以下Ａｌｑと略記）とキナクリドン（以下Ｑｃと略記）の共蒸着膜を形成した。蒸着速度を、４０：１に制御して蒸着した。Ａｌｑ＋Ｑｃ共蒸着膜は、発光層１２２として機能する。パターン形成はシャドウマスクを用いた。

その上に、真空蒸着法により膜厚１０ｎｍのＡｌｑ膜を形成した。Ａｌｑ膜は、電子輸送層１２３として機能する。パターン形成はシャドウマスクを用いた。

次に電子注入層１２４として、二元同時真空蒸着法にてＬｉをドーピングしたＡｌｑ膜を１０ｎｍ形成した。ＡｌｑとＬｉのモル比は１：１とした。パターン形成はシャドウマスクを用いた。

バッファ層１２７は、酸化バナジウムをＥＢ蒸着により成膜した。膜厚は１５ｎｍとした。パターン形成は、シャドーマスクを用いた。蒸着後の酸化バナジウムの組成は、バナジウム１に対し酸素が２.２の比率であり、透過率は９５％である。

次に、スパッタリング法により、膜厚１００ｎｍのＩｎ−Ｚｎ−Ｏ膜（以下、ＩＺＯ膜と略記）を形成した。同膜は上部電極１２５として機能し、非晶酸化物膜である。ターゲットには、Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）＝０.８３ であるターゲットを用いた。成膜条件は、
Ａｒ：Ｏ₂ 混合ガスを雰囲気として真空度１Ｐａ、スパッタクリング出力を０.２Ｗ／cm²とした。Ｉｎ−ＺｎＯ膜からなる上部電極１２５は陰極として機能し、その透過率は８０％であった。

次に、スパッタング法により、膜厚５０ｎｍのＳｉＯ_xＮ_y膜を形成した。同膜は保護層１２６として機能する。

本実施例の有機発光表示装置では、発光電圧上昇を低減することが可能である。

本発明を用いれば、高効率の薄型自発光表示装置が実現可能であり、テレビや各種情報端末等の表示装置に利用可能である。

本発明の実施例１を示す有機発光装置における画素領域の断面図である。 本発明の実施例１と比較するために作製した下部光取出し型有機発光装置の断面図である。 本発明の実施例１で作製した有機発光装置の１００ｃｄ／ｍ²における下部光取出し型有機発光装置に対する電圧上昇を示した表である。 本発明の実施例２で作製した有機発光装置の１００ｃｄ／ｍ²におけるバッファ層がない場合に対する電圧変化を示した表である。 本発明の実施例３を示す有機発光装置における画素領域の断面図である。 本発明の実施例４を示す有機発光装置における画素領域の断面図である。 本発明の実施例５を示す有機発光装置における画素領域の断面図である。

符号の説明

１０１…第１トランジスタ、１０２…第２トランジスタ、１０３…活性層、１０４…容量、１０５…容量下部電極、１０６…走査線、１０７…ゲート電極、１０８…容量上部電極、１０９…信号線、１１０…電源線、１１１…第２電流供給線、１１２，１１２′…ソース電極、１１３…ドレイン電極、１１４…給電点、１１５…下部電極、１１６…基板、１１７…ゲート絶縁膜、１１８…第１層間絶縁膜、１１９…第２層間絶縁膜、１２０…第３層間絶縁膜、１２１…正孔輸送層、１２２…発光層、１２３…電子輸送層、１２４…電子注入層、１２５…上部電極、１２６…保護層、１２７…バッファ層、１２８…補助電極、１２９…正孔注入層、１３６…平坦化層、２００…反射電極。

Claims (6)

1. 有機発光層と、前記有機発光層を挟む上部電極及び下部電極とを有して構成され、
   前記上部電極側から前記有機発光層の発光光を取出すものであり、
   前記上部電極は陰極であり、前記下部電極は陽極であり、
   前記有機発光層と前記上部電極との間に、融点近傍に置ける生成ギブズエネルギーが−３００ｋＪ／ｍｏｌよりも低い酸化物を主成分とするバッファ層を有し、
   前記バッファ層と前記有機発光層との間にあり、前記バッファ層と接する有機膜は電子供与性ドーパントがドーピングされ、
   前記バッファ層は酸化バナジウム，酸化モリブデンまたは酸化タングステンを含み、
   前記有機膜は電子注入層である、
   ことを特徴とする有機発光表示装置。
2. 請求項１に記載の有機発光表示装置において、
   複数の画素および前記複数の画素を駆動する薄膜トランジスタを有するアクティブ型有機発光表示装置。
3. 請求項１または２に記載の有機発光表示装置において、
   前記上部電極は酸化インジウムを含む透明電極である有機発光表示装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の有機発光表示装置において、
   前記バッファ層は比抵抗が１×１０^７Ω・ｃｍ以下の酸化物からなり、膜厚は５ｎｍ〜５０ｎｍである有機発光表示装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の有機発光表示装置において、
   前記電子供与性ドーパントはリチウム，マグネシウム，カルシウム，ストロンチウム，バリウム，マグネシウム，アルミニウム，アルカリ金属化合物，アルカリ土類金属化合物，希土類金属化合物，アルカリ金属イオンを含有する有機金属錯体，アルカリ土類金属イオンを含有する有機金属錯体または希土類金属イオンを含有する有機金属錯体を含む有機発光表示装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の有機発光表示装置において、
   絶縁膜を有し、
   前記絶縁膜は前記下部電極のエッジを覆う有機発光表示装置。

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