JP5861187B2 - 有機ｅｌ素子およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、有機ＥＬ素子におけるソースドレイン（以下、「ＳＤ」と記す。）電極と陽極とのコンタクト部分の構造に関する。

近年、研究・開発が進んでいる有機ＥＬ素子は、有機材料の電界発光現象を利用した発光素子であり、陽極及び陰極の電極対の間に有機発光層が介挿された構造を有する。同素子の一般的な構成について説明する。図８は、有機ＥＬ素子１０の構成を模式的に示す部分断面図である。図８に示されるように、基板１１上にゲート電極１２が設けられ、このゲート電極１２を覆うようにゲート絶縁膜１３が設けられている。ゲート絶縁膜１３上における、ゲート電極１２の上方に当たる部分には、半導体層１４が設けられている。ゲート絶縁膜１３上には、後述する陽極に電力を供給するための配線部がさらに形成されている。具体的には、ＳＤ電極（例えばモリブデン（Ｍｏ）からなる。以下、ＳＤ電極の材料をＭｏとして説明する。）１５、１６が設けられており、これらＳＤ電極１５、１６の各々は、一部が半導体層１４に乗り上げ、当該半導体層１４上で間隔を隔てて位置している。

ＳＤ電極１５、１６上には当該ＳＤ電極１５、１６を覆うように層間絶縁膜１７が形成されている。層間絶縁膜１７は、例えば２層構造であり、パッシベーション膜１８および平坦化膜１９からなる。層間絶縁膜１７には、コンタクトホール１７ｃｈが形成されており、このコンタクトホール１７ｃｈに沿って陽極（例えばアルミニウム（Ａｌ）からなる。以下、陽極の材料をＡｌとして説明する。）２１が形成されている。つまり、陽極２１の一部がコンタクトホール１７ｃｈに入り込んでおり、コンタクトホール１７ｃｈ内で陽極２１とＳＤ電極１６がコンタクトしている。

陽極２１上におけるエッジ部分２１ａおよびコンタクトホール１７ｃｈに対応する部分にはバンク２２が形成され、バンク２２で規定された領域内に有機発光層２３が積層されている。有機発光層２３およびバンク２２上に陰極２４が形成され、陰極２４上に封止膜２５が形成されている。

なお、有機ＥＬ素子の構造に関する先行技術文献としては、特許文献１に記載のものがある。

特開２０１０−２４４８６８号公報

ところで、有機ＥＬ素子１０では、陽極２１の一部がコンタクトホール１７ｃｈに入り込んでいるものの、実際には、ＳＤ電極１６と陽極２１が直接コンタクトしているわけではない。図８の拡大部分に示されるように、ＳＤ電極１６と陽極２１の間には、ＳＤ電極１６の材料に由来する金属酸化物層（酸化モリブデン（ＭｏＯｘ）層）１６ａおよび陽極２１の材料に由来する金属酸化物層（酸化アルミニウム層）２１ａが形成されている。

これら金属酸化物層が形成される理由について簡単に説明する。層間絶縁膜１７を形成する際にはベーク工程を経るが、この工程中、ＳＤ電極１６はその一部が大気中に曝された状態にある。このため、ＳＤ電極１６の表面部分が酸化してしまい、結果として、金属酸化物層１６ａ上に陽極２１が形成されることになる。つまり、金属酸化物層１６ａと陽極２１とが直接コンタクトすることになる。そうすると、陽極２１の材料であるＡｌのイオン化傾向は、ＳＤ電極１６の材料であるＭｏより高いため、ＡｌとＭｏＯｘの界面付近においてＡｌがＭｏＯｘの酸素を取り込むことで一部酸化し、その結果、酸化アルミニウムが形成されてしまう。加えて、陽極２１はスパッタ法等で形成されるため、形成時の衝撃により酸化がさらに促進される。

このような理由により金属酸化物（ＭｏＯｘ）層１６ａおよび金属酸化物（酸化アルミニウム）層２１ａが形成されるが、この酸化アルミニウムは絶縁物であるため、金属酸化物（酸化アルミニウム）層２１ａが形成されることで、コンタクト抵抗が高くなる。その結果、順バイアス印加時の導電性が低下するという問題が生じる。

一方、逆バイアス印加時に着目すると、有機ＥＬ素子の性能として、リーク電流が少ないことが求められる。逆バイアス印加時における有機発光層の発光を抑制するためである。

以上は、ＳＤ電極１６の材料としてＭｏ、陽極２１の材料としてＡｌを例に挙げて説明したが、ＳＤ電極１６の材料としてタングステン、モリブデンタングステン、バナジウム及びルテニウムの何れかを用い、陽極２１の材料として銀、クロム、ニッケル及びこれらの合金の何れかを用いても同様の課題が生じる。

本発明は、順バイアス印加時の陽極への供給電流を増大させるとともに、逆バイアス印加時のリーク電流を低減させた有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る有機ＥＬ素子は、陽極、有機ＥＬ層及び陰極を備えた有機ＥＬ部と、前記陽極に電力供給を行うための配線部と、前記陽極と前記配線部との間に介在された有機層とを具備し、前記有機層は、前記配線部側から、第１の有機層、第２の有機層の順に積層されて構成され、前記第１の有機層は、アザトリフェニレン誘導体を含み、前記第２の有機層は、アミン系化合物を含むとした。

本発明の一態様に係る有機ＥＬ素子では、前記陽極と前記配線部との間に有機層が介在されている。言い換えると、前記陽極と前記配線部とが直接コンタクトしていない。また、有機層は、酸化に対する耐性（酸素に対するバリア特性）を備えている。このため、前記配線部の表面部分が酸化され、金属酸化物層が形成されていたとしても、当該金属酸化物層と前記陽極とが直接コンタクトせず、かつ酸化耐性を備えた有機層が介在しているので、陽極の酸化を防止することができる。

また、有機層は、アザトリフェニレン誘導体を含む第１の有機層とアミン系化合物を含む第２の有機層とが積層されてなる。第１および第２の有機層は、電荷発生層として機能する（すなわちそれらの界面で電荷が発生する）と考えられる。このため、順バイアス印加時において陽極への供給電流が増大されるので、導電性を向上させることができる。

加えて、この有機層は、ダイオード特性を有しているため、逆バイアス印加時のリーク電流を抑制することができる。

有機ＥＬ素子１００の要部を模式的に示す部分断面図である。 ケルビンパターンを模式的に示す断面図である。 Ｖｏｌｔａｇｅ（電圧）とＣｕｒｒｅｎｔ ｄｅｎｓｉｔｙ（電流密度）との関係を示す図である。 Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ（電界）とＣｕｒｒｅｎｔ ｄｅｎｓｉｔｙ（電流密度）との関係を示す図である。 （ａ）順バイアス時の電荷の移動を模式的に示す図である（ｂ）逆バイアス時の電荷の移動を模式的に示す図である。 有機ＥＬ素子１００の製造工程の一例を示す図である。 有機ＥＬ素子１００の製造工程のうち図６に示す工程に後続する部分の一例を示す工程図である。 有機ＥＬ素子１０の要部を模式的に示す部分断面図である。

＜実施の態様＞
本発明の一態様である有機ＥＬ素子は、陽極、有機ＥＬ層及び陰極を備えた有機ＥＬ部と、前記陽極に電力供給を行うための配線部と、前記陽極と前記配線部との間に介在された有機層とを具備し、前記有機層は、前記配線部側から、第１の有機層、第２の有機層の順に積層されて構成され、前記第１の有機層は、アザトリフェニレン誘導体を含み、前記第２の有機層は、アミン系化合物を含むとした。

本発明の一態様に係る有機ＥＬ素子では、前記陽極と前記配線部との間に有機層が介在されている。言い換えると、前記陽極と前記配線部とが直接コンタクトしていない。また、有機層は、酸化に対する耐性を備えている。このため、前記配線部の表面部分が酸化され、金属酸化物層が形成されていたとしても、当該金属酸化物層と前記陽極とが直接コンタクトせず、かつ酸化耐性を備えた有機層が介在しているので、陽極の酸化を防止することができる。

また、有機層は、アザトリフェニレン誘導体を含む第１の有機層とアミン系化合物を含む第２の有機層とが積層されてなる。第１および第２の有機層は、電荷発生層として機能する（すなわちそれらの界面で電荷が発生する）と考えられる。このため、順バイアス印加時において陽極への供給電流が増大されるので、導電性を向上させることができる。

加えて、この有機層は、ダイオード特性を有しているため、逆バイアス印加時のリーク電流を抑制することができる。

ここで、本発明の別の態様として、前記アザトリフェニレン誘導体は、下記一般式で表される化合物であるとしてもよい。

ただし、一般式中におけるＲ1〜Ｒ6は、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、アミノ基、アリールアミノ基、炭素数２０以下の置換もしくは無置換のカルボニル基、炭素数２０以下の置換もしくは無置換のカルボニルエステル基、炭素数２０以下の置換もしくは無置換のアルキル基、炭素数２０以下の置換もしくは無置換のアルケニル基、炭素数２０以下の置換もしくは無置換のアルコキシル基、炭素数３０以下の置換もしくは無置換のアリール基、炭素数３０以下の置換もしくは無置換の複素環基、ニトリル基、シアノ基、ニトロ基、またはシリル基から選ばれる置換基を示す。そして隣接するＲm（ｍ＝１〜６）は環状構造を通じて互いに結合してもよい。一般式中のＸ1〜Ｘ6は、それぞれ独立に炭素もしくは窒素（Ｎ）原子である。

ここで、本発明の別の態様として、前記アミン系化合物は、N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス(1-ナフチル)ベンジジン（ＮＰＢ）、トリフェニルアミン誘導体（ＴＰＤ、β−ＮＰＤ、ＭｅＯ−ＴＰＤ、ＴＡＰＣ）、フェニルアミン４量体（ＴＰＴＥ）、スターバースト型トリフェニルアミン誘導体（ｍ−ＭＴＤＡＤＡ、ＮＡＴＡ、１−ＴＮＡＴＡ、２−ＴＮＡＴＡ）、スピロ型トリフェニルアミン誘導体（Ｓｐｉｒｏ−ＴＰＤ、Ｓｐｉｒｏ−ＮＰＤ、Ｓｐｉｒｏ−ＴＡＤ）、ルブレン、ペンタセン、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、チタニウムオキサイドフタロシアニン（ＴｉＯＰｃ）及びアルファ−セキシチオフェン（α−６Ｔ）からなる群より選ばれる少なくとも一つであるとしてもよい。

ここで、本発明の別の態様として、前記配線部のうち前記有機層に接する表面が酸化されており、前記酸化された表面は、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化モリブデンタングステン、酸化バナジウム及び酸化ルテニウムからなる群より選ばれる少なくとも一つからなるとしてもよい。

ここで、本発明の別の態様として、前記陽極は、アルミニウム、銀、クロム、ニッケル及びこれらの合金からなる群より選ばれる少なくとも一つで構成されているとしてもよい。

ここで、本発明の別の態様として、前記配線部は、薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方であるとしてもよい。

ここで、本発明の一態様である有機ＥＬ素子の製造方法は、金属で配線部を形成する配線部形成工程と、前記配線部上に絶縁材料層を形成する絶縁材料層形成工程と、前記絶縁材料層の一部を除去することで、前記配線部の一部を、酸素を含む雰囲気に暴露させる暴露工程と、前記配線部の一部の上に、蒸着法によってアザトリフェニレン誘導体を含む第１の有機層を形成する第１有機層形成工程と、前記第１の有機層の上に、蒸着法によってアミン系化合物を含む第２の有機層を形成する第２有機層形成工程と、前記第２の有機層の上に、陽極、有機ＥＬ層、陰極を順次積層して、有機ＥＬ部を形成する有機ＥＬ部形成工程とを含むとした。

ここで、本発明の別の態様として、前記暴露工程において、前記配線部の一部の金属表面が酸化されるとしてもよい。

ここで、本発明の別の態様として、前記暴露工程は、少なくとも、前記絶縁材料層に、前記配線部の一部が露出するようにコンタクトホールを形成する工程と、前記配線部の一部を露出させた状態で前記絶縁材料層を加熱して絶縁層を形成する工程とを含むとしてもよい。





＜実施の形態１＞
−有機ＥＬ素子の断面図−
図１は、本実施の形態の有機ＥＬ素子１００の要部を模式的に示す部分断面図である。図１に示されるように、基板１０１上にゲート電極１０２が設けられ、このゲート電極１０２を覆うようにゲート絶縁膜１０３が設けられている。ゲート絶縁膜１０３上における、ゲート電極１０２の上方に当たる部分には、半導体層１０４が設けられている。ゲート絶縁膜１０３上には、後述する陽極に電力を供給するための配線部がさらに形成されている。具体的には、ＳＤ電極１０５、１０６が設けられており、これらＳＤ電極１０５、１０６の各々は、一部が半導体層１０４に乗り上げ、当該半導体層１０４上で間隔を隔てて位置している。

ＳＤ電極１０５、１０６上には当該ＳＤ電極１０５、１０６を覆うように層間絶縁膜１０７が形成されている。層間絶縁膜１０７は、例えば２層構造であり、パッシベーション膜１０８および平坦化膜１０９からなる。層間絶縁膜１０７には、コンタクトホール１０７ｃｈが形成されており、このコンタクトホール１０７ｃｈに沿って有機層１１１および陽極１１４がこの順に積層形成されている。つまり、有機層１１１を介してＳＤ電極１０６と陽極１１４とがコンタクトしている。

陽極１１４上におけるエッジ部分１１４ａおよびコンタクトホール１０７ｃｈに対応する部分にはバンク１１５が形成され、バンク１１５で規定された領域内に、有機ＥＬ層として有機発光層１１６が積層されている。有機発光層１１６およびバンク１１５上に陰極１１７が形成され、陰極１１７上に封止膜１１８が形成されている。

なお、ここでは、有機ＥＬ層として有機発光層１１６のみが形成されている構成を例示しているが、有機ＥＬ層は有機発光層を含む複数の層から構成されていてもよい。具体的には、陽極１１４と有機発光層１１６との間には、必要に応じて、ホール注入層、ホール輸送層またはホール注入兼輸送層が介挿されていてもよい。陰極１１７と有機発光層１１６との間には、必要に応じて、電子注入層、電子輸送層または電子注入兼輸送層が介挿されていてもよい。また、陽極１１４から陰極１１７までの層を纏めて有機ＥＬ部と記す。
−有機ＥＬ素子の各層の材料−
続いて、有機ＥＬ素子１００における各層の材料について詳細に説明する。

−基板１０１−
基板１０１は、例えば、無アルカリガラス、ソーダガラス、無蛍光ガラス、燐酸系ガラス、硼酸系ガラス、石英、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン、ポリエステル、シリコーン系樹脂、又はアルミナ等の絶縁性材料からなる。また、基板１０１は、有機樹脂フィルムであってもかまわない。

−ゲート電極１０２−
ゲート電極１０２は、公知の電極材料で形成されている。公知の電極材料として例えば、銀とパラジウムと銅との合金、銀とルビジウムと金との合金、モリブデンとクロムの合金（ＭｏＣｒ）、ニッケルとクロムの合金（ＮｉＣｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）等が挙げられる。

−ゲート絶縁膜１０３−
ゲート絶縁膜１０３は、公知のゲート絶縁体材料（例えば酸化シリコン）で形成されている。公知のゲート絶縁体材料として、有機高分子材料、及び無機材料のいずれも使用可能である。

−半導体層１０４−
半導体層１０４は、有機半導体材料または無機半導体材料で構成されている。具体的には、有機半導体材料として、塗布型低分子材料(アセン系誘導体やポルフィリン、フタロシアニン誘導体)オリゴマーや高分子材料(チオフェン系やフルオレン系等)等が挙げられ、無機半導体材料として、酸化物半導体等が挙げられる。

−ＳＤ電極１０５，１０６−
ＳＤ電極１０５，１０６は、モリブデン、タングステン、モリブデンタングステン、酸化バナジウム及び酸化ルテニウムの何れかから構成される。

ＳＤ電極１０６のうち有機層１１１に接する表面は酸化されている。酸化された表面（以下、「金属酸化物層」とも記す。）１０６ａは、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化モリブデンタングステン、酸化バナジウム及び酸化ルテニウムからなる群より選ばれる少なくとも一つからなる。

−層間絶縁膜１０７−
パッシベーション膜１０８は、ポリイミド系樹脂またはシリコーン系樹脂等の絶縁材料からなる。

平坦化膜１０９は、ポリイミド系樹脂またはアクリル系樹脂等の絶縁材料からなる。

−有機層１１１−
有機層１１１は、第１の有機層１１２および第２の有機層１１３がこの順に積層されてなる。

第１の有機層１１２は、アザトリフェニレン誘導体を含んでなり、アザトリフェニレン誘導体の含有量は、例えば５０〜１００重量％としてもよい。

アザトリフェニレン誘導体は、下記一般式で表される化合物である。

ただし、一般式中におけるＲ1〜Ｒ6は、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、アミノ基、アリールアミノ基、炭素数２０以下の置換もしくは無置換のカルボニル基、炭素数２０以下の置換もしくは無置換のカルボニルエステル基、炭素数２０以下の置換もしくは無置換のアルキル基、炭素数２０以下の置換もしくは無置換のアルケニル基、炭素数２０以下の置換もしくは無置換のアルコキシル基、炭素数３０以下の置換もしくは無置換のアリール基、炭素数３０以下の置換もしくは無置換の複素環基、ニトリル基、シアノ基、ニトロ基、またはシリル基から選ばれる置換基を示す。そして隣接するＲm（ｍ＝１〜６）は環状構造を通じて互いに結合してもよい。一般式中のＸ1〜Ｘ6は、それぞれ独立に炭素もしくは窒素（Ｎ）原子である。

アザトリフェニレン誘導体は、図１の第１の有機層１１２の一部拡大図で示されるように、好ましくは、ヘキサアザトリフェニレンカルボニトリル（ＨＡＴ−ＣＮ）である。

第２の有機層１１３は、アミン系化合物を含んでなり、アミン系化合物の含有量は、例えば５０〜１００重量％としてもよい。

アミン系化合物は、N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス(1-ナフチル)ベンジジン（ＮＰＢ）、トリフェニルアミン誘導体（ＴＰＤ、β−ＮＰＤ、ＭｅＯ−ＴＰＤ、ＴＡＰＣ）、フェニルアミン４量体（ＴＰＴＥ）、スターバースト型トリフェニルアミン誘導体（ｍ−ＭＴＤＡＤＡ、ＮＡＴＡ、１−ＴＮＡＴＡ、２−ＴＮＡＴＡ）、スピロ型トリフェニルアミン誘導体（Ｓｐｉｒｏ−ＴＰＤ、Ｓｐｉｒｏ−ＮＰＤ、Ｓｐｉｒｏ−ＴＡＤ）、ルブレン、ペンタセン、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、チタニウムオキサイドフタロシアニン（ＴｉＯＰｃ）及びアルファ−セキシチオフェン（α−６Ｔ）からなる群より選ばれる少なくとも一つである。

アミン系化合物は、図１の第２の有機層１１３の一部拡大図で示されるように、好ましくは、ＮＰＢである。

第１の有機層１１２のＬＵＭＯエネルギーレベルと第２の有機層１１３のＨＯＭＯエネルギーレベルの差は、１．５eV以下であるのが好ましく、１．０eV以下であるのがより好ましい。

−陽極１１４−
陽極１１４は、アルミニウム、銀、クロム、ニッケル及びこれらの合金からなる群より選ばれる少なくとも一つで構成されている。

なお、陽極１１４の表面には公知の透明導電膜を設けてもよい。透明導電膜の材料としては、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）や酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）を用いることができる。

−バンク１１５−
バンク１１５は、樹脂等の有機材料で形成されており絶縁性を有する。有機材料の例として、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック型フェノール樹脂等が挙げられる。バンク１１５は、有機溶剤耐性を有することが好ましい。さらに、バンク１１５はエッチング処理、ベーク処理等がなされるので、それらの処理に対して過度に変形、変質などをしないような耐性の高い材料で形成されることが好ましい。

−有機発光層１１６−
有機発光層１１６は、例えば、ポリフルオレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリパラフェニレンエチレン、ポリ３−ヘキシルチオフェンやこれらの誘導体などの高分子材料や、特開平５−１６３４８８号公報に記載のオキシノイド化合物、ペリレン化合物、クマリン化合物、アザクマリン化合物、オキサゾール化合物、オキサジアゾール化合物、ペリノン化合物、ピロロピロール化合物、ナフタレン化合物、アントラセン化合物、フルオレン化合物、フルオランテン化合物、テトラセン化合物、ピレン化合物、コロネン化合物、キノロン化合物及びアザキノロン化合物、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、ローダミン化合物、クリセン化合物、フェナントレン化合物、シクロペンタジエン化合物、スチルベン化合物、ジフェニルキノン化合物、スチリル化合物、ブタジエン化合物、ジシアノメチレンピラン化合物、ジシアノメチレンチオピラン化合物、フルオレセイン化合物、ピリリウム化合物、チアピリリウム化合物、セレナピリリウム化合物、テルロピリリウム化合物、芳香族アルダジエン化合物、オリゴフェニレン化合物、チオキサンテン化合物、シアニン化合物、アクリジン化合物、８−ヒドロキシキノリン化合物の金属錯体、２−ビピリジン化合物の金属錯体、シッフ塩とＩＩＩ族金属との錯体、オキシン金属錯体、希土類錯体等の蛍光物質で形成されることが好ましい。

−陰極１１７−
陰極１１７は、例えば、ＩＴＯやＩＺＯ等で形成される。

−封止膜１１８−
封止膜１１８は、有機発光層１１６が水分に晒されたり、空気に晒されたりすることを抑制する機能を有し、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、炭素含有酸化シリコン（ＳｉＯＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）等の材料で形成される。
−実験−
−実験概要−
ＳＤ電極と陽極とのコンタクト特性を評価するために５つのケルビンパターンを作製し、半導体パラメータアナライザ装置を用いてそれぞれを評価した。具体的には、第１の実験では、ＳＤ電極と陽極との間に有機層を介在させない構成（以下、「構成１」と記す。）、ＳＤ電極と陽極との間に第１および第２の有機層を積層してなる有機層を介在させた構成（以下、「構成２」と記す。）、ＳＤ電極と陽極との間に第１および第２の有機層の材料を混合した混合層１を介在させた構成（以下、「構成３」と記す。）、および混合層１の混合比を変えた混合層２をＳＤ電極と陽極との間に介在させた構成（以下、「構成４」と記す。）のそれぞれについて、電圧と電流密度の関係を評価した。第２の実験では、ＳＤ電極と陽極との間に第１の有機層のみを介在させた構成（以下、「構成５」と記す。）および構成２のそれぞれについて、電界強度と電流密度の関係を評価した。

−実験用デバイス−
構成１のケルビンパターンとして、ガラス基板上にＳＤ電極および陽極を積層形成した。ＳＤ電極としてＭｏを用い、その膜厚を７５ｎｍとした。陽極は２層構造とし、下層としてＡＣＬを用い、上層としてＩＺＯを用い、ＡＣＬの膜厚を２００ｎｍ、ＩＺＯの膜厚を１６ｎｍとした。ただし、実際には、Ｍｏの表面は大気中で酸化されるため、ＭｏとＡＣＬの界面には、それぞれの酸化物が存在していると考えられる。

図２は、構成２，３，４，５のケルビンパターンの構成を模式的に示す部分断面図である。図２中の矢印は、ケルビンパターンにおける電流パスを示す。図２に示されるように、ケルビンパターンとして、ガラス基板（不図示）上にＳＤ電極２０１、層間絶縁膜２０２、有機層２０３、および陽極２０４を形成した。有機層２０３を除く他の構成は、構成２〜５で共通している。ＳＤ電極２０１としてＭｏを用い、その膜厚を７５ｎｍとした。なお、ＳＤ電極２０１のパターニングには、レジスト材料としてポジ型フォトレジスト材料であるＴＦＲ（ＴＦＴアレイ用フォトレジストの代表的な市販品：東京応化工業（株）製）を用い、その膜厚を１．０μｍとした。層間絶縁膜２０２としてアクリル樹脂を用い、その膜厚を２．５μｍとした。陽極２０４は２層構造とし、下層としてＡＣＬを用い、上層としてＩＺＯを用い、ＡＣＬの膜厚を２００ｎｍ、ＩＺＯの膜厚を１６ｎｍとした。なお、陽極２０４のパターニングには、レジスト材料としてＴＦＲを用い、その膜厚を１．０μｍとした。有機層２０３は、構成２〜５でそれぞれ異なる。構成２では、有機層２０３は２層構造とし、下層としてＨＡＴ−ＣＮを、上層としてＮＰＢを用い、ＨＡＴ−ＣＮの膜厚を１０ｎｍ、ＮＰＢの膜厚を３０ｎｍとした。構成３および構成４では、有機層２０３はＨＡＴ−ＣＮとＮＰＢの混合層（すなわち１層構造）とし、膜厚を４０ｎｍとした。構成３では、体積比でＮＰＢとＨＡＴ−ＣＮとを９：１で混合したものを用い、構成４では、体積比でＮＰＢとＨＡＴ−ＣＮとを６：４で混合したものを用いた。構成５では、有機層２０３をＨＡＴ−ＣＮの単層とし、膜厚を１０ｎｍとした。

−実験結果−
図３は、Ｖｏｌｔａｇｅ（電圧）とＣｕｒｒｅｎｔ ｄｅｎｓｉｔｙ（電流密度）との関係を示す。横軸がＶｏｌｔａｇｅ（Ｖ）を示し、縦軸がＣｕｒｒｅｎｔ ｄｅｎｓｉｔｙ（ｍＡ／ｃｍ^２）を示す。また、図３のグラフにおいて、実線は構成１（ＡＣＬ／Ｍｏ）、破線は構成２（ＡＣＬ／ＮＰＢ／ＨＡＴ−ＣＮ／Ｍｏ）、一点鎖線は構成３（ＡＣＬ／ＮＰＢ＋１０％ＨＡＴ−ＣＮ／Ｍｏ）、二点鎖線は構成４（ＡＣＬ／ＮＰＢ＋４０％ＨＡＴ−ＣＮ／Ｍｏ）を表している。

まず、順バイアス印加時の電流密度に着目する。構成１と構成２を比較すると、構成２の電流密度は、約０．６Ｖから約１．２Ｖの範囲で、構成１より低くなっているものの、他の範囲では構成１より高くなっている。したがって、全体的な評価としては、順バイアス印加時の構成２の電流密度は、構成１よりも高いといえる。構成１と構成３を比較すると、構成３の電流密度は、どの範囲においても構成１より高くなっている。一方、構成１と構成４を比較すると、構成４の電流密度は、０Ｖから約０．４Ｖの範囲で、構成１より高くなっているものの、電圧が約０．４Ｖより大きくなると、構成１より低くなっている。したがって、全体的な評価としては、順バイアス印加時の構成４の電流密度は、構成１よりも低いといえる。構成２と構成３を比較すると、０Ｖ〜約１．５Ｖの範囲で、構成３の電流密度が構成２より高くなっているものの、電圧が約１．５Ｖより大きくなると、構成２の電流密度が構成３より高くなっている。一般的に、駆動時に印加される電圧は１．５Ｖより大きいので、順バイアス印加時の導電性については構成２が最も優れているといえる。

また、構成３と構成４の比較から、ＡＣＬとＭｏの間に混合層を介在させた構成という点では共通していても、混合層におけるＨＡＴ−ＣＮの濃度が高くなると、電流密度が低下することがわかる。

続いて、逆バイアス印加時の電流密度に着目すると、構成３および構成４では、どの範囲においても構成１より電流密度が高くなっている。一方、構成２の電流密度は、０Ｖから約−０．５Ｖの範囲で、構成１より低くなっているものの、電圧が約−０．５Ｖを境に構成１より低くなっている。一般的に、逆バイアス時に印加される電圧は、約−０．５Ｖより小さいため、構成２が最も優れているといえる。

以上を纏めると、構成２では、順バイアス印加時の電流密度が他の構成と比較し最も高く、逆に、逆バイアス印加時の電流密度が最も低い。これは、ダイオード特性を有していることを意味する。構成２によれば、順バイアス印加時においてＳＤ電極と陽極とのコンタクト部分の導電性を向上させるだけでなく、逆バイアス印加時においてリーク電流を抑制することができる。

構成３では、順バイアス印加時の電流密度が構成１より高くなっているものの、逆バイアス印加時の電流密度も構成１より高くなっている。つまり、ダイオード特性を有しておらず、逆バイアス印加時のリーク電流が増加してしまう。

構成４では、順バイアス印加時の電流密度が構成１より低くなっており、逆に、逆バイアス印加時の電流密度が構成１より高くなっている。つまり、順バイアス印加時の導電性が低下するだけでなく、逆バイアス印加時のリーク電流が増加してしまう。

図４は、Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ（電界）とＣｕｒｒｅｎｔ ｄｅｎｓｉｔｙ（電流密度）との関係を示す。横軸がＥｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ（Ｖ／ｃｍ）を示し、縦軸がＣｕｒｒｅｎｔ ｄｅｎｓｉｔｙ（ｍＡ／ｃｍ^２）を示す。また、図４のグラフにおいて、実線は構成２（ＡＣＬ／ＮＰＢ／ＨＡＴ−ＣＮ／Ｍｏ）、破線は構成５（ＡＣＬ／ＨＡＴ−ＣＮ／Ｍｏ）を表している。なお、ここでは、構成２と構成５で有機層の膜厚が異なるため、電圧の替わりに電界強度を用いて評価している。

まず、順バイアス印加時の電流密度に着目すると、構成２の電流密度は、０．Ｅ＋００から約０．５Ｅ＋０６の範囲で、構成５より低くなっているものの、約０．５Ｅ＋０６以上の範囲では構成５より高くなっている。

続いて、逆バイアス印加時の電流密度に着目すると、構成５では、どの範囲においても構成２より電流密度が高くなっている。

以上を纏めると、ＨＡＴ−ＣＮの単層（構成５）であっても酸化耐性があることから電流が流れる。ただし、構成２に比べ、順バイアス印加時（約０．５Ｅ＋０６以上の範囲）の電流密度が低下し、逆バイアス印加時の電流密度が上昇している。したがって、構成５における逆バイアス印加時のリーク電流を抑制する効果は、構成２に比べて低いといえる。
−導電性向上メカニズム−
続いて、ＭｏＯｘとＡｌの間にＨＡＴ−ＣＮとＮＰＢの積層体を介在させることで、どのように導電性が向上されるのか、そのメカニズムについて説明する。

図５（ａ）は、順バイアス印加時の電荷の移動を模式的に示す図である。図５（ｂ）は、逆バイアス印加時の電荷の移動を模式的に示す図である。これらの図において、横軸が距離を示し、縦軸がエネルギーを示す。また、ＭｏＯｘの仕事関数は５．５ｅＶであり、ＡＬの仕事関数は４．２ｅＶである。ＨＡＴ−ＣＮのＬＵＭＯ（最低空分子軌道）エネルギーレベルは、５．４〜５．７ｅＶであり、ＨＯＭＯ（最高被占分子軌道）エネルギーレベルは、９．５ｅＶである。ＮＰＢのＬＵＭＯエネルギーレベルは、２．４ｅＶであり、ＨＯＭＯエネルギーレベルは、５．５ｅＶである。ここで、ＮＰＢのＨＯＭＯエネルギーレベルとＨＡＴ−ＣＮのＬＵＭＯエネルギーレベルが同一または非常に近い値になっている。このため、図５（ａ）に示されるように、ＮＰＢのＨＯＭＯの電子は、電圧を印加せずとも、ＨＡＴ−ＣＮのＬＵＭＯに移動すると考えられる。つまり、ＮＰＢとＨＡＴ−ＣＮが電荷発生層として機能すると考えられる。そうすると、ＮＰＢとＨＡＴ−ＣＮで発生した電荷分だけ陽極に供給される電荷が増加するため、導電性が向上する。

一方、図５（ｂ）に示されるように、逆バイアス印加時には、ＮＰＢのエネルギーギャップが障壁となり、電子のＡｌへの移動が抑制され、同様に、ＨＡＴ−ＣＮのエネルギーギャップが障壁となり、正孔のＭｏＯｘへの移動が抑制される。したがって、電荷の移動が抑制される。
−効果−
本実施の形態の有機ＥＬ素子１００は、陽極１１４、有機ＥＬ層として有機発光層１１６、および陰極１１７を備えた有機ＥＬ部と、陽極１１４に対向し、かつ、当該陽極１１４に対して間隔を空けて配置された、陽極１１４に電力供給を行うための配線部を構成するＳＤ電極１０６と、陽極１１４とＳＤ電極１０６との間に、陽極１１４およびＳＤ電極１０６のそれぞれに接するよう介在された有機層１１１とを具備し、有機層１１１は、ＳＤ電極１０６側から、第１の有機層１１２、第２の有機層１１３の順に積層されて構成され、第１の有機層１１２は、アザトリフェニレン誘導体を含み、第２の有機層１１３は、アミン系化合物を含む構成である。

本実施の形態の有機ＥＬ素子１００では、陽極１１４とＳＤ電極１０６との間に、陽極１１４およびＳＤ電極１０６のそれぞれに接するように有機層１１１が介在されている。言い換えると、陽極１１４とＳＤ電極１０６とが直接コンタクトしていない。また、有機層１１１は、酸化に対する耐性を備えている。このため、ＳＤ電極１０６の表面部分が酸化され、金属酸化物層１０６ａが形成されたとしても、当該金属酸化物層１０６ａと陽極１１４とが直接コンタクトせず、かつ、酸化耐性を備えた有機層１１１が介在しているので、陽極１１４の酸化を防止することができる。

また、有機層１１１は、アザトリフェニレン誘導体を含む第１の有機層１１２とアミン系化合物を含む第２の有機層１１３とが積層されてなる。上述したように、第１および第２の有機層は、電荷発生層として機能する（すなわちそれらの界面で電荷が発生する）と考えられる。このため、陽極１１４への供給電流が増大されるので、導電性を向上させることができる。

加えて、この有機層１１１は、ダイオード特性を有しているため、逆バイアス印加時のリーク電流を抑制することができる。
−有機ＥＬ素子の製造方法−
続いて、有機ＥＬ素子１００の製造工程を例示する。図６，７は、有機ＥＬ素子１００の製造工程の一例を示す図である。なお、図６，７では、有機ＥＬ素子１００の一部を抜き出して模式的に示している。

まず、金属で配線部を形成する配線部形成工程を行う。具体的には、基板１０１上にゲート電極１０２を形成し、当該ゲート電極１０２を覆うようにゲート絶縁膜１０３を形成する。次に、ゲート絶縁膜１０３上における、ゲート電極１０２の上方に当たる部分に半導体層１０４を形成する。半導体層１０４の形成後、半導体層１０４を覆うようにＳＤ電極材料層を形成する。続いて、ＳＤ電極材料層上に、レジスト層を形成した後、レジスト層上に所定形状の開口部を持つマスクを重ね、マスクの上から感光させる。その後、余分なレジストを現像液（例えばTMAH（Tetra methyl ammonium hydroxide）水溶液）で洗い出すことで、レジスト層のパターニングが完了する。その後、ＳＤ電極材料層をウェットエッチング液でウェットエッチングし、レジスト層を例えば有機系剥離液で除去する。これにより、各々の一部が半導体層１０４に乗り上げ、当該半導体層１０４上で間隔を隔てて位置するようにＳＤ電極１０５，１０６を形成することができる。以上の工程を経ることで図６（ａ）に示す状態となる。

次に、配線部上に絶縁材料層１０７ａを形成する絶縁材料層形成工程を行う。具体的には、図６（ｂ）に示されるように、ＳＤ電極１０５，１０６を覆うように絶縁材料層１０７aを形成する。絶縁材料層１０７ａは、パッシベーション材料層１０８ａと平坦化材料層１０９ａとからなる。

次に、絶縁材料層１０７ａの一部を除去することで、配線部の一部を、酸素を含む雰囲気に暴露させる暴露工程を行う。暴露工程は、少なくとも、絶縁材料層１０７ａ
に、配線部の一部が露出するようにコンタクトホール１０７ｃｈを形成する工程と、配線部の一部を露出させた状態で絶縁材料層１０７ａを加熱して層間絶縁膜１０７を形成する工程を含む。具体的には、絶縁材料層１０７ａ上に所定形状の開口部を持つマスクを重ね、マスクの上から感光させ、余分な絶縁材料層１０７ａを現像液で洗い出す（ウェットプロセス）。これにより、コンタクトホール１０７ｃｈが形成され、ＳＤ電極１０６の一部が大気中に暴露される。その後、ＳＤ電極１０６の一部が暴露された状態でベーク処理を行うことで、層間絶縁膜１０７を形成する。以上の工程を経ることで図６（ｃ）に示す状態となる。ただし、ＳＤ電極１０６の一部が暴露された状態でベーク処理が行われるので、図６（ｃ）の拡大部分に示されるように、暴露された部分の表面１０６ａが酸化される。

次に、図７（ａ）に示されるように、層間絶縁膜１０７および当該層間絶縁膜１０７から露出したＳＤ電極１０６上に、アザトリフェニレン誘導体を含む第１の有機層１１２を形成する第１有機層形成工程を行う。第１の有機層１１２の形成は、例えば蒸着法によりなされる。

次に、図７（ｃ）に示されるように、第１の有機層１１２上に、アミン系化合物を含む第２の有機層１１３を形成する第２有機層形成工程を行う。第２の有機層１１３の形成は、例えば蒸着法によりなされる。

次に、第２の有機層１１３上に、陽極１１４、有機発光層１１６、陰極１１７を順次積層して、有機ＥＬ部を形成する有機ＥＬ部形成工程を行う。具体的には、第２の有機層１１３上に陽極１１４を形成する。陽極１１４の形成後、陽極１１４におけるエッジ部分１１４ａおよびコンタクトホール１０７ｃｈに対応する部分上にバンク１１５を形成する。その後、バンク１１５で規定された領域内に有機発光層１１６を積層し、有機発光層１１６およびバンク１１５上に陰極１１７を形成する。最後に、陰極１１７上に封止膜１１８を形成する。これにより、図７（ｃ）に示す状態となる。

以上、本発明に係る有機ＥＬ素子について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施の形態に限られないことは勿論である。例えば、以下のような変形例が考えられる。
（１）第１の有機層は、アザトリフェニレン誘導体を含んでなるとしたが、アザトリフェニレン誘導体以外に、LUMOエネルギーレベルが3.4eV以上の有機材料である、CuPc (3.5eV)、C60 (4.5eV)などを混合して用いることができる。
（２）第２の有機層は、アミン系化合物を含んでなるとしたが、アミン系化合物以外に、HOMOエネルギーレベルが7.5eV以下の有機材料である、キノリノール錯体（Alq3，BAlq，Liqなど）、フェナントロリン誘導体（BCP、BPhenなど）、リンオキサイド誘導体（POPy2など）, オキサジアゾール誘導体（PBDなど）、オキサジアゾール二量体（OXD-7など）、スターバーストオキサジアゾール(TPOBなど)、スピロ型キサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体（TAZなど）、トジアジン誘導体（TRZ、DPT，MPTなど）、シロール誘導体（PyPySPyPyなど）、ジメシチルボロン誘導体（BMBなど）、トリアリールボロン誘導体（TPhBなど）、カルバゾール誘導体（MCP、CBP、TCTAなど）、トリフェニルシリル誘導体（UGH2、UGH3など）、イリジウム錯体（Ir(ppy)3、Ir(ppy)2(acac)、FIrPic、Fir6、Ir(piq)3、Ir(btp)2(acac) など）、ルブレン、クマリン誘導体（Coumarin6、C545Tなど）、キナクリドン誘導体（DMQAなど）、ピラン誘導体（DCJTBなど）、ユーロピウム錯体（Eu(dbm)3(phen）など）などを混合して用いることができる。
（３）有機層１１１は、必ずしも層間絶縁膜１０７上の全体に亘って形成されている必要はなく、少なくとも陽極１１４とＳＤ電極１０６のコンタクト部分に介在されていればよい。

本発明は、有機ＥＬ素子に利用可能である。

１０１ 基板
１０２ ゲート電極
１０３ ゲート絶縁膜
１０４ 半導体層
１０５，１０６ ＳＤ電極
１０７ 層間絶縁膜
１０８ パッシベーション膜
１０９ 平坦化膜
１１１ 有機層
１１２ 第１の有機層
１１３ 第２の有機層
１１４ 陽極
１１５ バンク
１１６ 有機発光層
１１７ 陰極
１１８ 封止膜

Claims (9)

1. 陽極、有機ＥＬ層及び陰極を備えた有機ＥＬ部と、
   前記陽極に電力供給を行うための配線部と、
   前記陽極と前記配線部との間に介在された有機層とを具備し、
   前記有機層は、前記配線部側から、第１の有機層、第２の有機層の順に積層されて構成され、前記第１の有機層は、アザトリフェニレン誘導体を含み、前記第２の有機層は、アミン系化合物、もしくはルブレン、ペンタセン、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、チタニウムオキサイドフタロシアニン（ＴｉＯＰｃ）及びアルファ−セキシチオフェン（α−６Ｔ）より選ばれる少なくとも一つを含み、
   前記配線部は、金属層及び金属酸化物層を含み、
   前記金属酸化物層は、前記金属層の金属の酸化物を含み、前記有機層と接している
   有機ＥＬ素子。
2. 前記アザトリフェニレン誘導体は、下記一般式で表される化合物である
   
   請求項１に記載された有機ＥＬ素子。
   （但し、一般式中におけるＲ1〜Ｒ6は、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、アミノ基、アリールアミノ基、炭素数２０以下の置換もしくは無置換のカルボニル基、炭素数２０以下の置換もしくは無置換のカルボニルエステル基、炭素数２０以下の置換もしくは無置換のアルキル基、炭素数２０以下の置換もしくは無置換のアルケニル基、炭素数２０以下の置換もしくは無置換のアルコキシル基、炭素数３０以下の置換もしくは無置換のアリール基、炭素数３０以下の置換もしくは無置換の複素環基、ニトリル基、シアノ基、ニトロ基、またはシリル基から選ばれる置換基を示す。そして隣接するＲm（ｍ＝１〜６）は環状構造を通じて互いに結合してもよい。一般式中のＸ1〜Ｘ6は、それぞれ独立に炭素もしくは窒素（Ｎ）原子である。）
   
3. 前記アミン系化合物は、N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス(1-ナフチル)ベンジジン（ＮＰＢ）、トリフェニルアミン誘導体（ＴＰＤ、β−ＮＰＤ、ＭｅＯ−ＴＰＤ、ＴＡＰＣ）、フェニルアミン４量体（ＴＰＴＥ）、スターバースト型トリフェニルアミン誘導体（ｍ−ＭＴＤＡＤＡ、ＮＡＴＡ、１−ＴＮＡＴＡ、２−ＴＮＡＴＡ）、スピロ型トリフェニルアミン誘導体（Ｓｐｉｒｏ−ＴＰＤ、及びＳｐｉｒｏ−ＮＰＤ、Ｓｐｉｒｏ−ＴＡＤ）からなる群より選ばれる少なくとも一つである
   請求項１または２に記載された有機ＥＬ素子。
4. 前記金属酸化物層は、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化モリブデンタングステン、酸化バナジウム及び酸化ルテニウムからなる群より選ばれる少なくとも一つからなる
   請求項１に記載された有機ＥＬ素子。
5. 前記陽極は、アルミニウム、銀、クロム、ニッケル及びこれらの合金からなる群より選ばれる少なくとも一つで構成されている
   請求項１に記載された有機ＥＬ素子。
   
6. 前記配線部は、薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方である
   請求項１に記載された有機ＥＬ素子。
7. 金属で配線部を形成する配線部形成工程と、
   前記配線部上に絶縁材料層を形成する絶縁材料層形成工程と、
   前記絶縁材料層の一部を除去することで、前記配線部の一部を、酸素を含む雰囲気に暴露させる暴露工程と、
   前記配線部の一部の上に、蒸着法によってアザトリフェニレン誘導体を含む第１の有機層を形成する第１有機層形成工程と、
   前記第１の有機層の上に、蒸着法によってアミン系化合物を含む第２の有機層を形成する第２有機層形成工程と、
   前記第２の有機層の上に、陽極、有機ＥＬ層、陰極を順次積層して、有機ＥＬ部を形成する有機ＥＬ部形成工程とを含む
   有機ＥＬ素子の製造方法。
   
8. 前記暴露工程において、前記配線部の一部の金属表面が酸化される
   請求項７に記載された有機ＥＬ素子の製造方法。
9. 
   前記暴露工程は、少なくとも、前記絶縁材料層
   に、前記配線部の一部が露出するようにコンタクトホールを形成する工程と、
   前記配線部の一部を露出させた状態で前記絶縁材料層を加熱して絶縁層を形成する工程とを含む
   請求項７に記載された有機ＥＬ素子の製造方法。