JP4400570B2 - 電界発光素子 - Google Patents

Description

本発明は、一対の電極に少なくとも発光する層が挟まれた電界発光素子に関する。

従来、電界発光素子である有機電界発光素子（以下、適宜有機ＥＬ素子と表記する。）を用いたディスプレイや照明装置などが提案されている。有機ＥＬ素子は、一対の電極間に、有機発光材料を含有する有機発光領域を有する有機層が狭持された構造をとる。

しかし、単に上記構成を採用すれば有機ＥＬ素子が完成するのではなく、例えば、少なくとも一方の電極は、有機層に電荷（ホール又は電子）を注入できるとともに、素子外部へ光を取り出すために、有機発光領域で発せられた光に対する透過性を備えていなければならない。また、有機層としては、電極から注入された電荷を輸送し、これを再結合して励起状態を生成し、励起状態から基底状態に戻る際に光を発生する材料を選択しなければならない。

そのため、有機ＥＬ素子を形成するための材料は、極めて限定され、透明電極や有機層には、体積抵抗率の高い材料を用いざるを得ない場合がほとんどである。
したがって、有機層における電流密度は、位置によって異なるという問題が生じる。このメカニズムについて以下に説明する。

一般に、光が素子外部に取り出される側の電極は、ＩＴＯ等の体積抵抗率の高い材料によって構成され、他方の電極は、光取出側の電極と比べると体積抵抗率の大きさが無視できる程度の材料によって構成される。したがって、有機ＥＬ素子における無数の電流経路での抵抗値を考える場合には、当該経路における光取出側電極上を通る長さを検討すればよい。

この検討を行えば、光取出側の電極の端子部から、光取出側の電極を通り、当該端子部から近い位置において有機層を通って他方の電極へと通じる電流経路と、端子部から遠い位置において有機層から他方の電極へと通じる電流経路とでは、前者の経路の方が、抵抗値が小さいことが分かる。つまり、光取出側の端子部から近い位置の有機層における電流密度は、遠い位置における電流密度よりも大きくなる。

なお、光取出側とは反対側の電極の方が光取出側の電極よりも体積抵抗率の高い材料で形成される場合もある。この場合には、前記した説明において光取出側の電極と他方の電極とを入れ替えて考えればよい。

以上のように、有機層における各位置の電流密度は、面内において均一にすることが困難なため、例えば以下のような現象が生じることがある。
・輝度むらの発生。

電流が多く流れる箇所と少なくしか流れない箇所とが存在するために、素子全体として輝度むらが生じる。有機電界発光素子の輝度は、流れる電流が大きくなるほど高くなるため（例えば非特許文献１を参照。）、電流が多く流れる箇所と少なくしか流れない箇所が存在すると両者の間で輝度の差が生じ、輝度むらとなるためである。

このような問題を解決するために、従来から種々の技術が提案されてきた。
例えば、電圧印加用の取出部（上記端子部）を多数箇所設ける従来技術がある（例えば、特許文献１を参照。）。しかし、有機ＥＬ素子が組み込まれる携帯端末等の装置は大きさが限定されるため、有機ＥＬ素子の大きさも限定される。したがって、この従来技術のように取出部を多数設けることは、上記問題を解決するには有効であるが、実際上採用することは極めて困難である。また、端子部を複数設けると、これと外部駆動回路とを接続するための配線が上記装置内に占める割合も大きくなるという問題がある。

体積抵抗率の高い材料で形成された電極に、体積抵抗率の低い材料で形成された補助電極を配設する従来技術も知られている。例えば、補助電極を発光層（上記有機層）と透明導電性フィルム（上記電極）間の表裏対角位置の片縁部に配設する技術（例えば、特許文献２を参照。）が提案されている。この従来技術は、適宜採用されるが、上記問題を完全に解決できるわけではない。

有機層を構成する各層の面内膜厚変動を所定の値にする従来技術（例えば、特許文献３を参照。）や、有機層における発光層（有機発光領域）の膜厚を、面内において輝度が均一になるように、発光層の各位置において調整する従来技術も提案されている（例えば、特許文献４を参照。）。この従来技術も適宜採用されうるが、有機ＥＬ素子の製造において、各層の膜厚を位置によって変更することは実際上極めて困難である。また、これを実現するためには、特別な製造方法を採用したり、この製造方法を実現するための製造装置を作製したりしなければならない。

発光領域を複数に分割し、各発光領域を直列で接続するライン光源に関する従来技術も提案されている（例えば、特許文献５を参照。）。より具体的には、複数の薄膜発光素子（発光領域）を直列に接続して各薄膜発光素子に流れる電流値を等しくし、各薄膜発光素子の面積を等しくすることで、各々の発光素子における電流密度を等しくし、これにより各薄膜発光素子の輝度を等しくする技術である。

また、電界発光素子である無機電界発光素子（以下、適宜無機ＥＬ素子と表記する。）においても、同様の問題が発生していた。
特開平５−３１５０７３号公報（請求項１、０００２段落） 実開平５−２０２９４号公報（請求項１） 特開平１１−３３９９６０号公報（請求項１） 特開平１１−４０３６２号公報（請求項２、図１） 特開平２０００−１７３７７１号公報（００４０−００４６段落、００６０−００６５段落、図５、図７） 宮田 誠蔵監修、「有機ＥＬ素子とその工業化最前線」、株式会社エヌ・ティー・エス、１９９８年１１月３０日発行、ｐ．４６−４７、図９

本発明の目的は、素子の輝度分布を所望状態にするための新規な構成を備えた電界発光素子を提供することにある。「所望状態」には、素子全体として輝度が略均一になる状態や、中央部分が両サイドあるいは周縁部分に比較して輝度が高くなる状態や、画像等における任意の表示部の輝度が高くなる状態などがある。

上記の目的を達成するために本発明は、一対の電極に少なくとも電圧の印加により発光しうる電界発光素子であって、前記電界発光素子は、発光部と非発光部とを有し、前記発光部及び非発光部は、素子の輝度分布を所望状態にするための分布となるように設けられており、前記発光部及び非発光部は、素子の輝度分布が全体として略均一になるように設けられており、前記一対の電極において体積抵抗率が高い材料で形成された方の電極は平面状に形成され、前記非発光部は、前記体積抵抗率が高い材料で形成された方の電極の端子部の位置から物理的に近い位置ほど、単位面積当たりに占める面積が大きくなるように設けられている電界発光素子を提供する。

また、本発明は、一対の電極に少なくとも電圧の印加により発光しうる電界発光素子であって、前記電界発光素子は、発光部と非発光部とを有し、前記発光部及び非発光部は、素子の輝度分布を所望状態にするための分布となるように設けられており、前記発光部及び非発光部は、素子の輝度分布が全体として略均一になるように設けられており、前記一対の電極において体積抵抗率が高い材料で形成された方の電極は平面状に形成され、前記発光部は、前記体積抵抗率が高い材料で形成された方の電極の端子部の位置から物理的に遠い位置ほど、単位面積当たりに占める面積が大きくなるように設けられている電界発光素子を提供する。

さらに、本発明は、一対の電極に少なくとも電圧の印加により発光しうる電界発光素子であって、前記電界発光素子は、発光部と非発光部とを有し、前記発光部及び非発光部は、素子の輝度分布を所望状態にするための分布となるように設けられており、前記発光部及び非発光部は、素子の輝度分布として素子の中央部分が他の部分より明るくなるように設けられている電界発光素子を提供する。

好適な例では、前記非発光部は、該非発光部を設けない状態から前記電界発光素子の発光時の輝度を低下させたい割合が大きい領域ほど、単位面積当たりに占める面積が大きくなるように設けられている。

前記電界発光素子は、一対の電極間に少なくとも電圧の印加により発光しうる有機層が挟まれた有機電界発光素子であることが好ましい。
前記非発光部は、前記一対の電極の陰極と前記有機層との間に、陰極の材料より仕事関数の大きな材料で形成された部位が設けられることにより構成されているのが好ましい。

前記非発光部は、前記一対の電極の陽極と前記有機層との間に、陽極の材料より仕事関数の小さな材料で形成された部位が設けられることにより構成されているのが好ましい。
前記非発光部は、前記有機層が発光不能に変質されることにより構成されているのが好ましい。

前記発光部は、前記一対の電極の陰極と前記有機層との間に、電子注入層を設けることにより構成されているのが好ましい。
前記発光部は、前記一対の電極の陽極の所定部分を仕事関数が陽極の他の部分より大きくなるように変質されることにより構成されているのが好ましい。

前記電界発光素子は、前記発光部となる部分にのみ有機層が設けられているのが好ましい。
前記電界発光素子は、無機電界発光素子としてもよい。

前記非発光部は、前記一対の電極の少なくとも一方の電極と前記有機層との間に、絶縁部が設けられることにより構成されているのが好ましい。
前記電界発光素子は基板上に形成されるとともにボトムエミッション型に構成され、前記基板と透明電極との間の前記絶縁部と対応する位置にそれぞれ光反射層が設けられているのが好ましい。

本発明の有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬ装置の模式斜視図。 図１の有機ＥＬ素子に設けられた有機層を説明するための模式正面図。 （ａ）〜（ｃ）は、図１の有機ＥＬ素子の発光部及び非発光部の第一の構成例を説明するための模式断面図。 （ａ）〜（ｃ）は、有機ＥＬ素子の発光部及び非発光部の第二の構成例を説明するための模式断面図。 本発明の別の実施形態における有機ＥＬ素子に設けられた有機層を説明するための模式正面図。 図５に示す有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬ装置の模式断面図。 別の実施形態における有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬ装置の模式断面図。 （ａ）〜（ｃ）は、同じく有機ＥＬ素子の形成工程を示す模式図。 別の実施形態における有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬ装置の模式断面図。 別の実施形態における有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬ装置の模式断面図。 別の実施形態における有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬ装置の模式断面図。 別の実施形態における有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬ装置の模式断面図。 別の実施形態における非発光部の配置を示す模式正面図。

以下、本発明の電界発光素子を、素子の輝度分布の所望状態として、素子全体として輝度が略均一になる有機ＥＬ素子に具体化した実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。なお、図１〜図４において、同一、同等若しくは類似の構成要素には同一の符号を付した。また、図１〜図４は、実際の有機ＥＬ素子を表現した図ではなく、その構成等を説明するために、その構成を模式的に示したものであり、一つ若しくはいくつかの寸法を極めて誇張した。また、断面図におけるハッチングを省略した部分がある。

図１に、本実施形態に係る有機ＥＬ素子１を透明基板９上に積層し、透明基板９側から外部へ光を取り出すボトムエミッション型の有機ＥＬ装置の模式斜視図を示す。図１に示す有機ＥＬ素子１は、透明基板９側から順に透明電極１０、有機層２０、背面電極３０が形成されている。なお、図１では、有機層２０の構成を分かりやすくするために、背面電極３０を破線にて描いた。

まず、発光部２１及び非発光部２２について説明する。
〈発光部２１、非発光部２２〉
有機層２０は、有機発光材料を含有し、透明電極１０と背面電極３０との間に電圧が印加されると電流が流れて光を発する層である。より詳細には、電圧が印加された際に実際に発光する部位（発光部２１）と、発光しない部位（非発光部２２）とを備える。

ここで、本実施形態においては透明電極１０の方が背面電極３０と比べて体積抵抗率の高い材料によって構成されているものとし、図１に符号１１で示す部分が外部駆動回路の図示しない外部接続端子と接続される端子部とする。また、透明電極１０と比べて背面電極３０を構成する材料の体積抵抗率は、透明電極１０を構成する材料の体積抵抗率と比べて無視できる程度に小さいものとする。無視できる程度に小さいとは、例えば１／１０以下である。

この構成の場合、有機層２０において、非発光部２２が単位面積当たりに占める面積は、図２に示すように端子部１１からの距離が遠くなるにつれて小さくなるように設計されている。換言すれば、発光部２１が単位面積当たりに占める面積は、端子部１１からの距離が遠くなるにつれて大きくなるように設計されている。

以上のように構成することで、有機層において単位面積当たりで発光する光の量は、端子部１１からの距離に拘わらず概略均一にすることができる。この仕組みについて以下に説明する。

前記したように、透明電極１０の端子部１１から、透明電極１０を通り有機層２０を介して背面電極３０へ通じる電流経路の抵抗値は、この経路に占める透明電極１０の長さと相関関係がある。つまり、端子部１１に近い位置において透明電極１０から有機層２０を介して背面電極３０へ通じる電流経路ほど、この経路に占める透明電極１０の長さが短くなるため、抵抗値も小さくなる。すなわち、電流が多く流れる。

一方、有機ＥＬ素子１は、端子部１１に近い位置ほど単位面積当たりに占める非発光部２２の面積が大きくなるように設計されている。つまり、単位面積当たりにおける発光部２１の面積は、端子部１１から遠くなるほど大きくなるように設計されている。

したがって、有機層２０において、端子部１１に近くなればなるほど、発光部２１における電流密度が大きくなるが、電流が流れることのできる面積は小さくなる。逆に言えば、端子部１１から遠くなればなるほど、発光部２１における電流密度は小さくなるが、電流が流れることのできる面積は大きくなる。

したがって、上記構成を採用することで、有機層２０において、端子部１１からの距離に拘わらず、非発光部２２の１つの面積よりも十分大きな単位面積当たりに流れる電流量を概略同一にすることができる。つまり、体積抵抗率の高い材料で構成された端子部１１に近い位置ほど、単位面積当たりに占める非発光部２２の面積が大きくなるようにすれば、この作用を得ることができる。換言すれば、端子部１１から遠い位置ほど、単位面積当たりに占める発光部２１の面積が大きくなるようにすれば、上記作用を得ることができる。

なお、有機層２０における非発光部２２の最適な分布は、有機ＥＬ素子１の性能、すなわち、有機ＥＬ素子１を構成する各層の材料や膜厚、製法等によって変わるため、これらの条件に合わせて適宜設計すればよいが、好ましくは、全体として輝度が略均一になるように設計する。すなわち、透明電極１０と背面電極３０との間に一般的な駆動電圧（例えば５Ｖ程度）を印加した場合に、単位面積当たりの有機層の発光量が均一になるように非発光部２２の分布を設定すればよい。ここで、「全体として輝度が略均一」とは、有機ＥＬ素子１を光出射面側、この実施形態では透明基板９側から見たときに、光出射領域を複数に分割し、各領域の輝度の最小値を最大値で除算した値に１００を掛けた値（％）が７０％以上であることを意味する。前記各領域の面積は非発光部２２の１つの面積よりも十分大きなものとし、例えば数平方ミリメートルである。

また、有機層２０の面方向における非発光部２２の大きさは、有機ＥＬ素子１を外部から眺めた際に非発光部２２が肉眼で確認できない程度の大きさにすることが好ましく、一般には、非発光部２２内の最も離れた２点の距離が３００μｍ以下程度にするとよい。また、有機層２０よりも光取出側に、例えば拡散板などの拡散機能を有する部材を設けたりする場合には、上記距離は５００μｍ以下程度にするとよい。

次に、非発光部２２の具体的構成及び非発光部２２の具体的形成方法について説明する。
（非発光部２２）
非発光部２２は、前記したように、有機ＥＬ素子１において、透明電極１０と背面電極３０との間に電圧が印加されても発光しない部分であり、具体的には例えば以下のような構成によって発光しない領域を設けることができる。

（１）図３の断面図に示すように、非発光部２２に対応する、有機層２０と透明電極１０との間、及び／又は有機層２０と背面電極３０との間に絶縁部４０を設ける。
すなわち、図３（ａ）に示すように、有機層２０の背面電極３０側に接するように絶縁部４０を設けて非発光部２２を形成したり、図３（ｂ）に示すように、有機層２０の透明電極１０側に接するように絶縁部４０を設けて非発光部２２を形成したりすればよい。また、図３（ｃ）に示すように絶縁部４０を有機層２０の両側に設けてもよい。

これによって、電圧印加時に、有機層の絶縁部４０と対応する部分に電荷（正孔及び／又は電子）が注入されなくなるため、非発光部２２の有機層２０から光が発せられない。
絶縁部４０は、公知の有機ＥＬ素子に用いることができる絶縁材料を、非発光部２２における有機層２０表面全面に接するように、蒸着法やＣＶＤ法等の公知の薄膜形成法を用いて設ければよい。

なお、有機層２０が積層構造を採用する場合には、有機層２０を構成する層中の少なくとも一箇所に絶縁部４０を設けてもよい。
絶縁部４０を形成する材料としては、透明電極１０の材料の体積抵抗率の約１０倍以上の体積抵抗率を有するものが採用でき、このような材料としては、例えば、透明性ポリマー、酸化物、ガラスなどを挙げることができる。

より具体的に言えば、好ましい透明性ポリマーとしては、ポリイミド、フッ素化ポリイミド、フッ素系樹脂、ポリアクリレート、ポリキノリン、ポリオキサジアゾール、環状構造を有するポリオレフィン、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリサルフォン、ラダー型ポリシロキサン等が挙げられる。

また、好ましい酸化物としては、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_３、Ｓｉ_３Ｎ_４、フッ素添加ＳｉＯ_２、ＭｇＯ、ＹｂＯ_３などは、エッチング加工が可能な材料の好適例として挙げることができる。このような材料は、エッチング加工が容易なため、絶縁部４０の形状を任意の（好適な）形状にすることができる。

さらに、上記した材料に加えて、感光性を有するフォトレジスト及びその硬化物も好適に採用できる。フォトレジスト法によって、前記同様に絶縁部４０の形状を任意の形状に加工できるからである。

なお、有機層２０等は、水や酸素等により劣化しやすいため、絶縁部４０には含水量が０．１重量％以下、及びガス透過係数（ＪＩＳＫ７１２６）が１×１０^−１３ｃｃ・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓ・ｃｍＨｇ）以下の材料を採用することが好ましい。このような材料としては、例えば無機酸化物、無機窒化物または両者の組成物が挙げられる。

また、絶縁部４０は、有機層２０から発せられる波長の光を透過する機能（透過機能）や、上記光を散乱する機能（散乱機能）、反射する機能（反射機能）等を備えていてもよい。

絶縁部４０は、有機層２０の光取出側とは反対側に設けられる場合で、特に、背面電極３０が反射機能を備えている場合には、有機層２０から発せられる波長の光を反射する機能（反射機能）を備えているとよい。これにより、有機層２０から発せられた光のうちで光取出側とは反対側に出射された光の進行方向を光取出側へ変換することができる。また、非発光部２２は、発光はしないが、光はある程度出射するようになるため、いわゆる黒点（ダークスポット）として判断される（肉眼で確認される）可能性を極めて低くすることができる。

背面電極３０が、コントラスト向上等の目的で、有機層２０から発せられた光を吸収する機能（吸収機能）を備えている場合には、絶縁部４０にも吸収機能を持たせるとよい。絶縁部４０に吸収機能を持たせるには、前記したような材料の中から、絶縁部４０形成時に上記光を吸収するものを選択して絶縁部４０を形成すればよい。また、絶縁部４０の周囲のみをこのような材料で形成してもよい。

また、絶縁部４０は透過機能を備えていてもよい。これにより、有機層２０から光取出側とは反対側に発せられた光を背面電極３０へ到達させることができる。つまり、背面電極３０は、例えば反射機能等の機能を有している場合、非発光部２２においても発光部２１と同様にその機能を発揮することが可能となる。

当然、絶縁部４０に前記した以外の公知の機能を持たせることも可能である。
透過機能を非発光部２２に持たせるには、上記したような材料の中で、絶縁部４０とされた際に上記光に対する透過性を備えた材料を用いて絶縁部４０を作成すればよい。また、散乱機能は、絶縁部４０内に屈折率の異なる材料で形成されたビーズ等を分散させたりするなど、公知の方法によって実現することができる。反射機能は、上記したような材料の中から反射機能を有する材料を選択して絶縁部４０を形成することで形成できる。また、絶縁部４０とは別個に、絶縁部４０に隣接して反射部材を設けてもよい。

なお、散乱機能や反射機能は、絶縁部４０の表面のみに設けるなど、絶縁部４０の一部にのみ設けてもよい。
（２）非発光部２２において、透明電極１０、有機層２０及び背面電極３０の少なくとも一つを設けない。

例えば図４（ａ）に示すように、非発光部２２における有機層２０を設けないようにしたり、図４（ｂ）に示すように、非発光部２２における背面電極３０を設けないようにしたり、図４（ｃ）に示すように、非発光部２２における透明電極１０を設けないようにしたりしても非発光部２２を形成できる。当然、これらの複数の層、さらにはすべての層を設けなくても非発光部２２を構成できる。

以上のような構成を採用すれば、非発光部２２と対応する部分の有機層２０に電流が流れないため、非発光部２２から光が発しない。また、この構成を採用すれば、非発光部２２において設けない層を有する分、有機ＥＬ素子１形成に必要な材料の量を少なくすることも可能になる。

なお、このような構成を作成するには、例えば次のような製法を採用すればよい。
・マスク等を用いた、微細領域に薄膜を形成する方法を用いて発光部２１にのみ透明電極１０等を設ける。

・印刷法等の微細領域に薄膜を形成できる方法を用いて透明電極１０等を設ける。
・一旦透明電極１０等を設けた後に非発光部２２に対応する部分の透明電極１０等を機械削剥やドライエッチング、ウェットエッチングなどの公知の微細加工法（除去法）を用いて除去する。

また、非発光部２２において透明電極１０等を設けない箇所には、有機ＥＬ素子１を保護するための保護部材を配置するとよい。この領域に空気等の有機ＥＬ素子１を劣化させる物質が存在することを防止したり、有機ＥＬ素子１を構成する各層の平滑性を保ったりするためである。例えば、透明電極１０が設けられていない領域上に有機層２０、背面電極３０を設けると、有機層２０及び背面電極３０において、それぞれ段差ができてしまう可能性があるからである。また、有機層２０が設けられていない領域上に背面電極３０を設けると、透明電極１０と背面電極３０とが短絡してしまう可能性があるからである。

（３）非発光部２２における有機層２０の膜厚を、発光部２１におけるそれよりも厚くする。
有機層２０は体積抵抗率が高いために、前記した構成を採用すれば、非発光部２２を通る電流経路の抵抗率が高くなり、発光部２１よりも電流が流れにくくなり、実質的に発光しなくなる。

（４）有機層２０を変質させて、電圧が印加されても発光させないようにする。
有機層２０を透明電極１０上に略均一に形成した後、非発光部２２に位置する有機層２０に対して紫外線を照射したりレーザを照射したりするなどして、有機層２０を変質させることで、電圧が印加されても発光させないようにする。このように処理された領域を非発光部２２とすればよい。

次に、有機層２０の一般的構成や製法等について説明する。
〈有機層２０〉
有機層２０は、透明電極１０と背面電極３０との間に設けられるとともに、両電極に電圧が印加されることで発光する有機発光材料を含有する層であり、公知の有機ＥＬ素子における公知の層構成及び公知の材料を使用すればよく、公知の製造方法によって製造できる。

有機層２０は、少なくとも以下の機能を実現できればよく、積層構造とし、各層にそれぞれいずれかの機能を担わせてもよく、単層により下記機能を実現してもよい。
・電子注入機能
電極（陰極）から電子を注入される機能。電子注入性。

・正孔注入機能
電極（陽極）から正孔（ホール）を注入される機能。正孔注入性。
・キャリア輸送機能
電子及び正孔の少なくとも一方を輸送する機能。キャリア輸送性。

電子を輸送する機能は電子輸送機能（電子輸送性）と言い、正孔を輸送する機能は正孔輸送機能（正孔輸送性）と言う。
・発光機能
注入・輸送された電子及び正孔を再結合させて励起子を発生させ（励起状態となり）、基底状態に戻る際に光を発する機能。

透明電極１０を陽極とする場合、有機層２０は、例えば、透明電極１０側から正孔注入輸送層、発光層、電子注入輸送層の順に層を設けて構成してもよい。
正孔注入輸送層は、陽極から発光層へ正孔を輸送する層である。正孔注入輸送層形成用の材料としては、例えば、銅フタロシアニン、テトラ（ｔ−ブチル）銅フタロシアニン等の金属フタロシアニン類及び無金属フタロシアニン類、キナクリドン化合物、１、１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン、Ｎ、Ｎ’−ジフェニル−Ｎ、Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１、１’−ビフェニル−４、４’−ジアミン、Ｎ、Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ、Ｎ’−ジフェニル−１、１’−ビフェニル−４、４’−ジアミン等の芳香族アミンなどの低分子材料や、ポリチオフェン、ポリアニリン等の高分子材料、ポリチオフェンオリゴマー材料、その他既存の正孔輸送材料の中から選ぶことができる。

発光層は、陽極側から輸送された正孔と陰極側から輸送された電子とを再結合させて励起状態となり、励起状態から基底状態へ戻る際に光を発する層である。発光層の材料としては、蛍光材料や燐光材料を採用することができる。また、ホスト材中にドーパント（蛍光材料や燐光材料）を含有させてもよい。

発光層形成用の材料としては、例えば、９、１０−ジアリールアントラセン誘導体、ピレン誘導体、コロネン誘導体、ペリレン誘導体、ルブレン誘導体、１、１、４、４−テトラフェニルブタジエン、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−８−キノリノラート）アルミニウム錯体、ビス（８−キノリノラート）亜鉛錯体、トリス（４−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−５−シアノ−８−キノリノラート）アルミニウム錯体、ビス（２−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラート）［４−（４−シアノフェニル）フェノラート］アルミニウム錯体、ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリノラート）［４−（４−シアノフェニル）フェノラート］アルミニウム錯体、トリス（８−キノリノラート）スカンジウム錯体、ビス〔８−（パラ−トシル）アミノキノリン〕亜鉛錯体及びカドミウム錯体、１、２、３、４−テトラフェニルシクロペンタジエン、ペンタフェニルシクロペンタジエン、ポリ−２、５−ジヘプチルオキシ−パラ−フェニレンビニレン、クマリン系蛍光体、ペリレン系蛍光体、ピラン系蛍光体、アンスロン系蛍光体、ポルフィリン系蛍光体、キナクリドン系蛍光体、Ｎ、Ｎ’−ジアルキル置換キナクリドン系蛍光体、ナフタルイミド系蛍光体、Ｎ、Ｎ’−ジアリール置換ピロロピロ−ル系蛍光体等の低分子材料や、ポリフルオレン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリチオフェン等の高分子材料、その他既存の発光材料を用いることができる。ホスト／ゲスト型の構成を採用する場合には、これらの材料の中から適宜ホスト及びゲスト（ド−パント）を選択すればよい。

電子注入輸送層は、陰極（本例では背面電極３０）から発光層へ電子を輸送する層である。電子注入輸送層形成用の材料としては、例えば、２−（４−ビフィニルイル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１、３、４−オキサジアゾール、２、５−ビス（１−ナフチル）−１、３、４−オキサジアゾール及びオキサジアゾール誘導体やビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリノラート）ベリリウム錯体、トリアゾ−ル化合物等が挙げられる。

なお、有機層２０には、バッファ層や正孔ブロック層、電子注入層、正孔注入層等の公知の有機エレクトロルミネッセンス層に採用されうる層を設けることも当然に可能である。これらの層も、公知の材料を用いて公知の製法によって設けることができる。例えば電子注入輸送層を、電子注入機能を担う電子注入層と電子輸送機能を担う電子輸送層とに機能分離して積層してもよい。これらの各層を構成する材料は、各層の機能に応じて、公知の材料から適宜選択すればよく、上記した電子注入輸送層形成用の材料の中から選択することもできる。

次に透明電極１０及び背面電極３０についてあわせて説明する。
〈電極〉
透明電極１０及び背面電極３０は、一方が陽極として機能し、他方が陰極として機能する。本実施形態においては、いずれの電極が陽極であっても（陰極であっても）構わない。まず、陽極について説明する。

（陽極）
陽極は、有機層２０に正孔（ホール）を注入する電極である。
陽極形成用の材料は、上記した性質を電極に付与する材料であればよく、一般には金属、合金、電気伝導性の化合物及びこれらの混合物等、公知の材料が選択される。

陽極形成用の材料としては、例えば以下のものを挙げることができる。
ＩＴＯ（インジウム−スズ−オキサイド）、
ＩＺＯ（インジウム−亜鉛−オキサイド）、
酸化スズ、酸化亜鉛、亜鉛アルミニウム酸化物、窒化チタン等の金属酸化物や金属窒化物；
金、白金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、コバルト、鉛、クロム、モリブデン、タングステン、タンタル、ニオブ等の金属；
これらの金属の合金やヨウ化銅の合金等、
ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリフェニレンビニレン、ポリ（３−メチルチオフェン）、ポリフェニレンスルフィド等の導電性高分子、など。

透明電極１０を陽極とする場合には、一般に、取り出す光に対する透過率が１０％よりも大きくなるように設定される。可視光領域の光を取り出す場合には、可視光領域で透過率の高いＩＴＯが好適に用いられる。

背面電極３０を陽極とする場合には、好ましくは反射性電極として構成される。この場合、以上のような材料の内、外部へ取り出す光を反射する機能を備えた材料が適宜選択され、一般には金属や合金、金属化合物が選択される。

また、コントラスト等を防止したり、外光の反射を防止したりするために、背面電極３０に光の吸収機能を持たせてもよい。背面電極３０に吸収機能を持たせるには、前記したような材料の中から、電極を形成した際に吸収機能を発揮する材料を適宜選択すればよい。

陽極は、上記したような材料一種のみで形成してもよく、複数を混合して形成してもよい。また、同一組成又は異種組成の複数層からなる複層構造であってもよい。
陽極の膜厚は、使用する材料にもよるが、一般に５ｎｍ〜１μｍ程度、好ましくは１０ｎｍ〜１μｍ程度、さらに好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍ程度、特に好ましくは１０ｎｍ〜３００ｎｍ程度、望ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選択される。

陽極は、上記したような材料を用いて、スパッタリング法やイオンプレーティング法、真空蒸着法、スピンコート法、電子ビーム蒸着法などの公知の薄膜形成法によって形成される。

陽極のシート電気抵抗は、好ましくは、数百Ω／□以下、より好ましくは、５〜５０Ω／□程度に設定される。
また、陽極の表面を、ＵＶオゾン洗浄やプラズマ洗浄してもよい。

有機ＥＬ素子の短絡や欠陥の発生を抑制するためには、粒径を微小化する方法や成膜後に研磨する方法により、表面の粗さを二乗平均値として２０ｎｍ以下に制御するとよい。
（陰極）
陰極は、有機層２０（上記層構成では電子注入輸送層）に電子を注入する電極である。

陰極形成用の材料としては、電子注入効率を高くするために仕事関数が例えば４．５ｅＶ未満、一般には４．０ｅＶ以下、典型的には３．７ｅＶ以下の金属や合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物が採用される。

以上のような電極物質としては、例えば、リチウム、ナトリウム、マグネシウム、金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、カルシウム、スズ、ルテニウム、チタニウム、マンガン、クロム、イットリウム、アルミニウム−カルシウム合金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−マグネシウム合金、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、リチウム−インジウム合金、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム／銅混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム混合物などが挙げられる。また、陽極に用いられる材料として採用できる材料も使用できる。

背面電極３０が陰極とされる場合には、以上のような材料の内、外部へ取り出す光を反射する機能を備えた材料が好ましく選択され、一般には金属や合金、金属化合物が選択される。

透明電極１０が陰極とされる場合には、一般に、取り出す光に対する透過率が１０％よりも大きくなるように設定され、例えば、超薄膜のマグネシウム−銀合金に透明な導電性酸化物を積層化して形成された電極などが採用される。また、この陰極において、導電性酸化物をスパッタリングする際に発光層などがプラズマにより損傷するのを防ぐため、銅フタロシアニンなどを添加したバッファ層を陰極と有機層２０との間に設けるとよい。

陰極は、以上のような材料単独で形成してもよいし、複数の材料によって形成してもよい。例えば、マグネシウムに銀や銅を５％〜１０％添加させれば、陰極の酸化を防止でき、また陰極の有機層２０との接着性も高くなる。

また、陰極は、同一組成又は異種組成の複数層からなる複層構造であってもよい。例えば以下のような構造にしてもよい。
・陰極の酸化を防ぐため、陰極の有機層２０と接しない部分に、耐食性のある金属からなる保護層を設ける。この保護層形成用の材料としては例えば銀やアルミニウムなどが好ましく用いられる。

・陰極の仕事関数を小さくするために、陰極と有機層２０との界面部分に仕事関数の小さな酸化物やフッ化物、金属化合物等を挿入する。
例えば、陰極の材料をアルミニウムとし、界面部分にフッ化リチウムや酸化リチウムを挿入したものも用いられる。

陰極は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオン化蒸着法、イオンプレーティング法、電子ビーム蒸着法などの公知の薄膜成膜法によって形成できる。
陰極のシート電気抵抗は、数百Ω／□以下に設定することが好ましい。

次いで、有機ＥＬ素子１に好ましく採用される層や部材について説明する。
（絶縁層）
透明電極１０と背面電極３０とが短絡しないようにするために、有機層２０の外周に絶縁層を設けるとよい。このように絶縁層を設けることで、電気的に隣接する発光領域の透明電極１０やその背面電極３０が有機層２０と接触することも防止できる。

絶縁層形成用の材料としては、公知の有機ＥＬ素子に採用される絶縁部形成用の材料を適宜採用することができ、例えば、上記した絶縁部４０形成用の材料を採用することもできる。形成方法も公知の形成方法を採用でき、例えばスパッタ法、電子線蒸着法、ＣＶＤ法等を採用することができる。

（補助電極）
補助電極を設けることも当然に可能である。補助電極は、陽極及び／又は陰極に電気的に接続するように設けられ、接続する電極よりも体積抵抗率の低い材料で構成される。このような材料により補助電極を形成すれば、補助電極が設けられた電極全体の体積抵抗率を下げることが可能となり、有機層２０を構成する各点に流れる電流の大きさの最大差を、補助電極を設けない場合と比べて小さくできる。

補助電極形成用の材料としては、例えば、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、金（Ａｕ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、ネオジウム（Ｎｄ）、及びこれらの合金を挙げることができる。

また、これらの合金の具体例としては、Ｍｏ−Ｗ、Ｔａ−Ｗ、Ｔａ−Ｍｏ、Ａｌ−Ｔａ、Ａｌ−Ｔｉ、Ａｌ−Ｎｄ、Ａｌ−Ｚｒ等の合金を挙げることができる。さらに、補助配線層の構成材料としては、金属とケイ素の化合物である、ＴｉＳｉ_２、ＺｒＳｉ_２、ＨｆＳｉ_２、ＶＳｉ_２、ＮｂＳｉ_２、ＴａＳｉ_２、ＣｒＳｉ_２、ＷＳｉ_２、ＣｏＳｉ_２、ＮｉＳｉ_２、ＰｔＳｉ、Ｐｄ_２Ｓｉなども好ましい。また、これらの金属やケイ素化合物をそれぞれ積層した構成であってもよい。

なお、補助電極は、上記したような材料による単層の膜であってもよいが、膜の安定性を高める上で二種以上の多層膜とすることも好ましい。このような多層膜としては、上記金属またはそれらの合金を用いて形成することができる。例えば、三層の場合、Ｔａ層とＣｕ層とＴａ層、及びＴａ層とＡｌ層とＴａ層、二層の場合、Ａｌ層とＴａ層、Ｃｒ層とＡｕ層、Ｃｒ層とＡｌ層、及びＡｌ層とＭｏ層の組合せを挙げることができる。

ここで、膜の安定性とは、低体積抵抗率を維持しうるとともに、エッチングの際、その処理に用いる液等により腐食されにくい性質をいう。たとえば、補助電極をＣｕやＡｇで構成した場合には、補助電極の体積抵抗率自体は低いものの、腐食しやすい場合がある。それに対して、ＣｕやＡｇからなる金属膜の上部及び下部、あるいはいずれか一方に、耐食性に優れた金属、例えばＴａ、Ｃｒ、Ｍｏ等の膜を積層することにより、補助電極の安定性を高めることができる。

補助電極の膜厚は、一般には１００ｎｍ〜数１０μｍの範囲内の値とすることが好ましく、特に好ましくは２００ｎｍ〜５μｍの範囲内の値とすることである。
この理由は、かかる膜厚が１００ｎｍ未満となると、抵抗値が大きくなり、補助電極として好ましくなく、一方、かかる膜厚が数１０μｍを超えると平坦化しにくくなり、有機ＥＬ素子１の欠陥が生じるおそれがあるためである。

補助電極の幅は、例えば、２μｍ〜１、０００μｍの範囲内の値とすることが好ましく、５μｍ〜３００μｍの範囲内の値とすることがより好ましい。
この理由は、かかる幅が２μｍ未満となると、補助電極の抵抗が大きくなる場合があるためであり、一方、かかる幅が１０００μｍを超えると、外部への光の取り出しを妨害する場合があるためである。

（保護層：パッシベーション膜、封止缶）
有機層２０等を外気から保護するために、有機ＥＬ素子１をパッシベーション膜や封止缶によって保護してもよい。

パッシベーション膜は、有機ＥＬ素子１が酸素や水分と接触するのを防止するために透明基板９と反対側に設けられる保護層（封止層）である。パッシベーション膜に使用する材料としては、例えば、有機高分子材料、無機材料、さらには光硬化性樹脂などを挙げることができ、保護層に使用する材料は、単独で使用してもよく、あるいは複数併用してもよい。保護層は、一層構造であってもよく、また多層構造であってもよい。パッシベーション膜の膜厚は、外部からの水分やガスを遮断できる厚さであればよい。

有機高分子材料の例としては、クロロトリフルオロエチレン重合体、ジクロロジフルオロエチレン重合体、クロロトリフルオロエチレン重合体とジクロロジフルオロエチレン重合体との共重合体等のフッ素系樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート等のアクリル系樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、エポキシシリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリパラキシレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂などを挙げることができる。

無機材料としては、ポリシラザン、ダイヤモンド薄膜、アモルファスシリカ、電気絶縁性ガラス、金属酸化物、金属窒化物、金属炭素化物、金属硫化物などを挙げることができる。

封止缶は、外部からの水分や酸素を遮断するための、封止板、封止容器等の封止部材により構成される部材である。封止缶は、背面側の電極側（透明基板９とは反対側）のみに設置しても、有機ＥＬ素子１全体を覆ってもよい。封止部材は、有機ＥＬ素子１を封止でき外部の空気を遮断することができればよく、封止部材の形状、大きさ、厚さ等は特に限定されない。封止部材に用いる材料としては、ガラス、ステンレススチール、金属（アルミニウム等）、プラスチック（ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリエステル、ポリカーボネート等）、セラミック等が使用できる。

封止部材を有機ＥＬ素子１に設置する際には、適宜封止剤（接着剤）を用いてもよい。有機ＥＬ素子１全体を封止部材で覆う場合は、封止剤を用いずに封止部材同士を熱融着してもよい。封止剤としては紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、二液型硬化樹脂等が使用可能である。

なお、パッシベーション膜や封止缶と有機ＥＬ素子１との間の空間に水分吸収剤を挿入してもよい。水分吸収剤は特に限定されず、具体例としては酸化バリウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、五酸化リン、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化銅、フッ化セシウム、フッ化ニオブ、臭化カルシウム、臭化バナジウム、モレキュラーシーブ、ゼオライト、酸化マグネシウム等が挙げられる。

また、パッシベーション膜や封止缶内に不活性なガスを封入してもよい。不活性なガスとは、有機ＥＬ素子１と反応しないガスのことをいい、例えばヘリウム、アルゴン等の希ガスや窒素ガスを採用することができる。

次に基板について説明する。
〈基板〉
基板は、有機ＥＬ素子１を支える、主として板状の部材である。有機ＥＬ素子１は、構成する各層が非常に薄いため、一般に基板によって支えられた有機ＥＬ装置として作製される。

基板は、有機ＥＬ素子１が積層される部材であるため、平面平滑性を有していることが好ましい。
また、基板は、有機層２０よりも光取り出し側にある場合には取り出す光に対して透明とされる。この実施形態の有機ＥＬ素子１はボトムエミッション型の素子であるため、基板は、透明であり、また、透明基板９の有機ＥＬ素子１と接する平面とは反対側の平面が光取出面９０とされる。

基板としては、上記した機能を有していれば公知のものを用いることができる。一般には、ガラス基板やシリコン基板、石英基板などのセラミックス基板や、プラスチック基板が選択される。また、金属基板や支持体に金属箔を形成した基板なども用いられる。さらに、同種又は異種の基板を複数組み合わせた複合シートからなる基板を用いることもできる。

なお、上記例では、透明基板９上に透明電極１０、有機層２０及び背面電極３０を順次積層したボトムエミッション型の有機ＥＬ装置を示したが、有機ＥＬ装置として構成せず、透明基板９を有しない有機ＥＬ素子１として構成してもよいことは当然である。この場合には、はじめから基板を用いずに有機ＥＬ素子１を製造してもよく、又は、有機ＥＬ装置作製後に基板をエッチング等の公知の基板削剥技術により削除して有機ＥＬ素子１を製造してもよい。

また、トップエミッション型装置として構成しても、両側から光を取り出す装置として構成してもよいことは前記したとおりである。
すなわち、ボトムエミッション型の有機ＥＬ素子１を製造するには、透明基板９上に、透明電極１０、有機層２０及び背面電極３０を、前記したそれぞれの成膜方法を用いて成膜すればよい。トップエミッション型の有機ＥＬ素子を製造するには、基板上に、背面電極３０、有機層２０及び透明電極１０を順次成膜すればよい。

次に、上記有機ＥＬ素子１の作用及び効果について説明する。
〈作用及び効果〉
有機ＥＬ素子１における透明電極１０及び背面電極３０は、それぞれの端子部１１、３１で外部駆動回路と接続される。そして、外部駆動回路によって有機ＥＬ素子に電圧が印加されると、有機層に電圧が印加される。この際、発光部２１は発光し、非発光部２２は発光しない。

前記したように非発光部２２は、体積抵抗率の高い電極（本例では透明電極１０）の端子部１１に近いほど、単位面積当たりに占める面積が広い。また、端子部１１に近いほど、発光部２１における電流密度は大きい。したがって、有機層２０の非発光部２２の１つの面積よりも十分に大きな単位面積当たりにおいて、有機層２０を流れる電流量は、端子部１１からの距離によってその大きさをほぼ同じにすることができる。

また、前記した説明中に記載した各作用や効果も当然得ることができる。
次に、本発明を、有機ＥＬ素子の輝度分布の所望状態として、素子の中央部分が両サイドに比較して輝度が高くなる状態の有機ＥＬ素子に具体化した実施形態について、図５及び図６を参照して説明する。なお、前記実施形態と同一又は相当する部分には同一符号を付して詳しい説明を省略する。図５は有機層２０と非発光部２２との関係を示す模式正面図であり、図６は有機ＥＬ装置の模式断面図である。なお、図６において断面を示すハッチングを省略している。

図６に示すように、有機ＥＬ装置は、透明基板９上に、透明電極１０、有機層２０及び背面電極３０が順に形成されている。有機層２０の背面電極３０側の面には絶縁部４０が複数箇所に設けられており、有機層２０の絶縁部４０と対応する部分が非発光部２２を構成する。即ち、有機層２０は絶縁部４０の数と同数の非発光部２２を有する。なお、有機ＥＬ素子１は、透明基板９と対向する面を除いた部分が、図示しない、パッシベーション膜により保護されている。

透明電極１０の端子部１１は、前記実施形態と同様に透明電極１０の一端側の隅部に設けられている。したがって、有機層２０に非発光部２２を設けない状態で、透明電極１０及び背面電極３０間に電圧が印加された場合は、端子部１１に物理的に近い領域ほど輝度が高くなる。

この輝度分布が、非発光部２２を設けることによって、有機ＥＬ素子１の中央部分の所定領域５１が両サイドの領域５２ａ，５２ｂに比較して輝度が高くなる状態になるように調整されている。具体的には、複数の非発光部２２が設けられ、非発光部２２は、該非発光部２２を設けない状態から有機層２０の発光時の輝度を低下させたい割合が大きい領域ほど、単位面積当たりに占める面積が大きくなるように設けられている。

非発光部２２を設ける前の発光時の状態では、端子部１１に近い領域ほど輝度が高い。したがって、中央部分の所定領域５１が両サイドの領域５２ａ，５２ｂに比較して輝度が高くなるようにするためには、端子部１１に近い領域５２ａでは非発光部２２の割合を中央部分の所定領域５１より多くする。中央部分の所定領域５１内でも、端子部１１に近い側の方が遠い側の方より非発光部２２の分布割合が多くなるように設けられる。また、端子部１１から遠い側の領域５２ｂでは、領域５１に近い側では隣接する領域５１の部分より非発光部２２の分布割合が多くなるが、領域５１から離れるほど少なくなるため、場合によっては領域５１から離れた部分における非発光部２２の分布割合が領域５１における非発光部２２の分布割合より少なくなることもある。

この実施形態において、有機ＥＬ素子１を構成する有機層２０、発光部２１、非発光部２２、透明電極１０、背面電極３０等の各部の構成は、前記実施形態の場合と同様に種々の構成が可能である。また、基板、絶縁層、補助電極、保護層（パッシベーション膜、封止缶）等も前記実施形態の場合と同様に種々の構成が可能である。

この実施形態においても、有機ＥＬ素子１における透明電極１０及び背面電極３０は、それぞれの端子部１１、３１を介して外部駆動回路と接続される。そして、外部駆動回路によって有機ＥＬ素子１に電圧が印加されると、有機層２０に電圧が印加される。この際、発光部２１は発光し、非発光部２２は発光しない。そして、非発光部２２が上記のような分布で設けられているため、素子の中央部分の所定領域５１が両サイドの領域５２ａ，５２ｂに比較して輝度が高くなる状態に発光する。

また、前記実施形態の構成に基づく作用や効果のうち、この実施形態においても同一の構成の部分に関してはそれらの作用効果も当然得ることができる。例えば、絶縁部４０を反射率の高い材質で形成することにより、同じ輝度を得るのに必要な消費電力を低くできる。

次に、絶縁部４０を設けることにより非発光部２２を形成して、有機ＥＬ素子１の中央部分の所定領域が両サイドの領域に比較して輝度が高くなる状態の有機ＥＬ素子に具体化した別の実施形態について、図７及び図８を参照して説明する。なお、前記実施形態と同一又は相当する部分には同一符号を付して詳しい説明を省略する。

図７に示すように、この実施形態では絶縁部４０が透明電極１０（陽極）と有機層２０との間に設けられ、透明基板９と透明電極１０との間の前記絶縁部４０と対応する位置にそれぞれ光反射層２３が設けられている点が前記実施形態と異なり、その他の点は同じである。

前記実施形態では絶縁部４０が有機層２０と背面電極３０との間に設けられているため、有機層２０を形成した後に絶縁部４０を形成する必要がある。絶縁部４０は予め設定された分布となるように形成する必要があり、有機層２０上に一平面となるように形成するのではなく、パターン形成を必要とする。有機層２０は、水分や高熱に弱いため、エッチングなどで不要な部分を除去して必要な箇所に絶縁部４０を形成する方法では、有機層２０を損傷しないようにするための製造条件が厳しくなる。

しかし、この実施形態では、絶縁部４０は透明電極１０と有機層２０との間に設けられているため、絶縁部４０を形成した後、有機層２０を形成することが可能となり、絶縁部４０を形成する際の自由度が高くなる。例えば、絶縁部４０はポジタイプのフォトレジストで形成され、所定の分布（パターン）の絶縁部４０が形成される。そして、フォトレジストを露光する際に絶縁部４０となる部分以外の部分を露光するためのマスクを特に設けなくても、光反射層２３が形成された透明基板９がマスクの役割を果たす。

具体的には、透明基板９上に有機ＥＬ素子１を形成する工程において、透明基板９の所定位置（絶縁部４０が形成される位置と対応する位置）に光反射層２３が形成された後、図８（ａ）に示すように、その上に透明電極１０が形成される。光反射層２３は、例えば銀で形成される。次に透明電極１０の上にフォトレジスト層２４が形成された後、図８（ｂ）に示すように、透明基板９側から露光され、フォトレジスト層２４の光反射層２３と対応する部分以外の部分が可溶性となる。次に、可溶性となった部分を除去し、図８（ｃ）に示すように、光反射層２３と対応する部分に絶縁部４０が形成される。以下、有機層２０、背面電極３０及び保護層（図示せず）が形成されて有機ＥＬ装置が形成される。なお、図７では、便宜上、有機層２０を絶縁部４０より厚く図示しているが、実際は絶縁部４０の方が厚い。

この実施形態においても前記実施形態と同様に、有機ＥＬ素子１に電圧が印加されると、素子の中央部分の所定領域５１が両サイドの領域５２ａ，５２ｂに比較して輝度が高くなる状態に発光する。そして、この実施形態においては、輝度分布を決める絶縁部４０がフォトレジストで形成され、その露光時に使用されるマスクの役割を光反射層２３が形成された透明基板９が果たすため、絶縁部４０が設計どおりの位置に精度良く形成される。また、輝度分布を設計どおりにするためには、絶縁部４０と対応する位置、即ち非発光部２２と対応する箇所からは光が出射しない方が設計が容易である。この実施形態では、絶縁部４０と対応する位置に光反射層２３が形成されているため、絶縁部４０が光を一部透過させてもその光が透明基板９から出射されるのが光反射層２３で阻止され、設計通りの輝度分布を得るのが容易になる。また、非発光部２２では、透明基板９の光取出面９０側から有機ＥＬ素子１の内部に向かう光が、光反射層２３で反射される。よって、例えば、有機層や透明電極が光を吸収する機能を備えている場合には、これらの光を吸収する層を透過せずに光反射層２３で反射されるため、前記実施形態よりも光損失が小さくなり、低消費電力化を図れる。

次に本発明を、有機ＥＬ素子の輝度分布の所望状態として、有機ＥＬ素子の中央部分の所定領域が両サイドの領域に比較して輝度が高くなる状態の有機ＥＬ素子に具体化した別の実施形態について、図９を参照して説明する。なお、前記実施形態と同一又は相当する部分には同一符号を付して詳しい説明を省略する。

この実施形態では、有機層２０を挟んで陽極（透明電極１０）と反対側に位置する電極である陰極（背面電極３０）には、有機層２０と対向する側に、当該電極の材料より仕事関数が大きな材料で形成された部位２５を複数有する点が前記実施形態と異なり、その他の点は同じである。有機層２０の前記部位２５と対応する部分が非発光部２２を構成する。即ち、有機層２０は部位２５の数と同数の非発光部２２を有する。部位２５は、部位２５を設けない状態から有機層２０の発光時の輝度を低下させたい割合が大きい領域ほど、単位面積当たりに占める面積が大きくなるように設けられている。

背面電極３０は、例えば、アルミニウムで形成され、部位２５は、例えば、銀で形成されている。ここで、銀はアルミニウムよりも反射率が大きいので、この場合、部位２５は、反射率が背面電極３０より大きくなる。部位２５は、前記実施形態における絶縁部４０に代えて設けられるものである。前記実施形態のように、絶縁部４０を設けた場合、透明電極１０及び背面電極３０間に電圧が印加されても、対応する部分の有機層２０に電流が流れず、その部分は非発光部２２となる。

一方、この実施形態では、絶縁部４０に代えて陰極（背面電極３０）の材料より仕事関数が大きな材料で形成された部位２５が、有機層２０と陰極（背面電極３０）との間に存在する。部位２５は、絶縁部４０と異なり、絶縁材ではなく導電材で構成されているため電流は流れ易い。しかし、有機層２０は本来絶縁材であり、陰極側において有機層２０に異なる仕事関数の材料が接している状態で陽極及び陰極間に電圧を印加させた場合、その印加電圧が仕事関数の大きな材料による電子注入が可能な最低電圧に達していない場合は、仕事関数の小さな材料のみ電子注入が可能となる。従って、その状態では仕事関数の大きな材料と対応する部分の有機層２０には電流が流れず、その部分は非発光部２２となる。

即ち、透明電極１０及び背面電極３０間に、仕事関数の小さな材料（背面電極３０の材料）のみ電子注入が可能となる電圧が印加された際は、背面電極３０の材料より仕事関数が大きな材料で形成された部位２５は透明電極１０側へ向かって電流を流すことはできず、絶縁部と同様に機能する。

したがって、前記絶縁部４０を設けた実施形態の有機ＥＬ素子１における絶縁部４０と同様な分布となるように部位２５を設ければ、前記実施形態と同様に、中央部分の所定領域５１が両サイドの領域５２ａ，５２ｂに比較して輝度が高くなる状態で発光する有機ＥＬ素子１が得られる。所定領域５１及び領域５２ａ，５２ｂで得たい輝度の値に応じて、所定領域５１及び領域５２ａ，５２ｂに設ける部位２５の大きさ及び数が設定される。材料により仕事関数の大きさが異なるため、部位２５を形成する材料は、背面電極３０を形成する材料が変更された場合は、別の材料を選択しなければならない場合もある。

この実施形態においても絶縁部４０を設けた前記実施形態と同様な効果が得られる他、次のような効果も得られる。すなわち、有機ＥＬ素子１を輝度上昇フィルム（ＢＥＦ：Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ）を備えたバックライトとして使用する場合、輝度上昇フィルムにより、反射戻り光が発生するため、本実施形態では、部位２５が背面電極３０より反射率が高い材料で形成されているので、反射戻り光を再度効率良く透明電極１０側へ反射することができる。その結果、低消費電力化が図れる。

導電材料を使用して非発光部２２を形成する構成としては、前記実施形態のように有機層２０と陰極（背面電極３０）との間に、陰極より仕事関数の大きな材料で形成された部位を設ける代わりに、陽極より仕事関数の小さな材料で形成された部位を陽極（透明電極１０）と有機層２０との間に設けてもよい。例えば、図１０に示すように、非発光部２２を形成すべき有機層２０の箇所と対応する透明電極１０と有機層２０との間に、陽極の材料より仕事関数の小さな材料で形成された部位２７を複数設ける。

透明電極１０をＩＴＯで形成した場合、ＩＴＯの仕事関数は、４．５〜４．８ｅＶであるため、それより小さな仕事関数の金属が前記部位２７の材料として使用される。金属としては例えば、アルミニウムが使用される。

この場合、部位２７は、絶縁部４０に代えて設けられるものである。前記実施形態のように、絶縁部４０を設けた場合、透明電極１０及び背面電極３０間に電圧が印加されても、対応する部分の有機層２０に電流が流れず、その部分は非発光部２２となる。

一方、この実施形態では、絶縁部４０に代えて陽極（透明電極１０）の材料より仕事関数が小さな材料で形成された部位２７が、有機層２０と陽極（透明電極１０）との間に存在する。部位２７は、絶縁部４０と異なり、絶縁材ではなく導電材で構成されているため電流は流れ易い。しかし、有機層２０は本来絶縁材であり、陽極側で有機層２０に正孔が注入される領域において電流が流れる。両極間に電圧が印加された際、仕事関数が大きな材料製の陽極の方が正孔を注入し易く、仕事関数が小さな材料に比較して低電圧で正孔が注入される。したがって、陽極側において有機層２０に異なる仕事関数の材料が接している状態で陽極及び陰極間に電圧を印加させた場合、その印加電圧が仕事関数の小さな材料が正孔注入を可能な大きさの電圧に達していない場合は、仕事関数の大きな材料のみ正孔注入が可能となる。そして、その状態では仕事関数の小さな材料と対応する部分の有機層２０には電流が流れず、その部分は非発光部２２となる。

したがって、この実施形態においても、前記絶縁部４０を設けた実施形態の有機ＥＬ素子１における絶縁部４０と同様な分布となるように部位２７を設ければ、前記実施形態と同様に、中央部分の所定領域５１が両サイドの領域５２ａ，５２ｂに比較して輝度が高くなる状態の有機ＥＬ素子１が得られる。

また、部位２７を形成する導電材料は、ＩＴＯに比較して抵抗が小さいため、部位２７を設けることにより、透明電極１０の面方向における抵抗が全体として小さくなり、透明電極１０及び背面電極３０間に同じ電圧を印加した際、流れる電流量が多くなり、有機ＥＬ素子１全体の輝度を高めることが可能となる。

次に、有機ＥＬ素子１全体として輝度を略均一にした場合の実施形態について説明する。図１１に示すように、有機ＥＬ装置は、透明基板９上に、透明電極１０（陽極）、有機層２０及び背面電極３０（陰極）が順に形成されている。背面電極３０の有機層２０側の面には電子注入層２８が複数箇所に設けられており、有機層２０の電子注入層２８と対応する部分が発光部２１を構成する。即ち、有機層２０は電子注入層２８の数と同数の発光部２１を有する。なお、有機ＥＬ素子１は、透明基板９と対向する面を除いた部分が、図示しない、パッシベーション膜により保護されている。

電子注入層２８は背面電極３０の材料より仕事関数の小さな材料で形成されている。背面電極３０及び電子注入層２８の材料の組合せとしては、例えば、背面電極３０の材料に銀、電子注入層２８の材料にリチウム又はセシウム、背面電極３０の材料にアルミニウム、電子注入層２８の材料にフッ化リチウムの組合せが好ましい。この実施形態では、背面電極３０（陰極）は銀で形成され、電子注入層２８はリチウム又はセシウムで形成されている。したがって、陽極と陰極間に電子注入層２８のみ電子注入が可能となる電圧が印加された状態では、電子注入層２８から有機層２０に電流が流れて発光部２１となる。一方、背面電極３０が有機層２０と接触している部分では電子注入が行われず、有機層２０に電流が流れないため、その部分は非発光部２２となる。

発光部２１の輝度は端子部１１に近いほど高くなるため、有機ＥＬ素子１全体として略均一な輝度とするため、端子部１１から遠いほど、単位面積当たりに占める電子注入層２８の面積が大きくなるように、電子注入層２８の数及び大きさが設定される。

有機ＥＬ装置は、使用に際して、陽極と陰極間に電子注入層２８のみ電子注入が可能となる電圧が印加された状態で使用される。その状態では、電子注入層２８と対応する部分が発光部２１となり、発光部２１が前記のような分布で発光するため、有機ＥＬ素子１は全体として略均一な輝度で発光する。

また、陰極として反射性の高い材料の銀が使用されているため、発光部２１で発光して背面電極３０側に進んだ光の一部が、背面電極３０で反射して透明電極１０側を経て出射する割合が高くなる。その結果、全体としての輝度が同じ場合に、より低消費電力化が図れる。

次に、別の実施形態を説明する。前記実施形態では、背面電極３０の有機層２０側の面に電子注入層２８を複数箇所に設けるとともに、電子注入層２８のみが電子注入可能となる大きさの電圧を陽極及び陰極間に印加して使用する構成であった。この実施形態では、電子注入層２８を設ける代わりに、図１２に示すように、陽極を構成する透明電極１０の、有機層２０と対向する側の前記実施形態で電子注入層２８が設けられた箇所と対応する部位２９の仕事関数が大きくなるように形成されている。透明電極１０はＩＴＯで形成され、前記部位２９は紫外線照射やプラズマ処理により形成される。例えば、透明基板９に透明電極１０が形成された後、マスクを使用して透明電極１０の所定箇所に紫外線照射やプラズマ照射を行うことで前記部位２９が形成される。

部位２９は透明電極１０の材料より仕事関数が大きくなるように変質されている。したがって、陽極と陰極との間に、部位２９と接触する箇所でのみ有機層２０に対する正孔注入が行われ、透明電極１０の材料であるＩＴＯが有機層２０と接触する箇所では正孔注入が行われない電圧が印加された状態では、部位２９から有機層２０に電流が流れて発光部２１となる。一方、ＩＴＯが有機層２０と接触している部分では正孔注入が行われず、有機層２０に電流が流れないため、その部分は非発光部２２となる。

部位２９と対応する発光部２１の輝度は、部位２９を設けずに部位２９と同じ面積の透明電極１０が設けられた状態で有機層２０が発光するときより輝度が高くなる。従って同じ消費電力でも、発光部２１の輝度は端子部１１に近いほど高くなるため、有機ＥＬ素子１全体として略均一な輝度とするため、端子部１１から遠いほど、単位面積当たりに占める部位２９の面積が大きくなるように、部位２９の数及び大きさが設定される。

有機ＥＬ装置は、使用に際して、陽極と陰極間に部位２９からのみ正孔注入が可能となる電圧が印加された状態で使用される。その状態では、部位２９と対応する部分の有機層２０が発光部２１となり、部位２９が前記のような分布のため、有機ＥＬ素子１は全体として略均一な輝度で発光する。

この実施形態では、部位２９を設けずに、陽極と陰極間に電圧が印加されて有機層２０が発光する場合に比較して発光部２１の輝度が高くなる。従って、同じ電力消費量でも、有機ＥＬ素子１は所望の位置の輝度を高めることができ、同じ輝度であれば消費電力を低くすることができる。

なお、有機ＥＬ素子の輝度分布の所望状態として、素子全体として輝度が略均一になる有機ＥＬ素子に具体化した実施形態において、絶縁部４０を設けて非発光部２２を形成する構成に代えて、陰極と有機層２０との間に仕事関数が陰極を形成する材料より大きな材料で形成された部位２５を設けてもよい。前記部位２５は、前記体積抵抗率が高い材料で形成された方の電極が外部接続端子と接続される端子部の位置から物理的に近い位置ほど、単位面積当たりに占める面積が大きくなるように設けられる。そして、有機ＥＬ素子は、使用に際して前記部位２５からのみ電子注入が可能な大きさの電圧が陽極及び陰極間に印加される。

また、有機ＥＬ素子の輝度分布の所望状態として、素子全体として輝度が略均一になる有機ＥＬ素子に具体化した実施形態において、絶縁部４０を設けて非発光部２２を形成する構成に代えて、陽極と有機層２０との間に仕事関数が陽極を形成する材料より小さな材料で形成された部位２７を設けてもよい。前記部位２７は、前記体積抵抗率が高い材料で形成された方の電極が外部接続端子と接続される端子部の位置から物理的に近い位置ほど、単位面積当たりに占める面積が大きくなるように設けられる。そして、有機ＥＬ素子は、使用に際して前記部位２５からのみ正孔注入が可能な大きさの電圧が陽極及び陰極間に印加される。

また、有機ＥＬ素子の輝度分布の所望状態として、素子全体として輝度が略均一になる有機ＥＬ素子以外の有機ＥＬ素子、例えば、素子の中央部分の輝度が高くなる有機ＥＬ素子において、発光部２１の輝度が、非発光部２２を設けない場合の輝度より高くなる構成を採用してもよい。すなわち、発光部２１とすべき箇所と対応する陰極（背面電極３０）と有機層２０との間に、電子注入層２８を設けたり、発光部２１とすべき有機層の箇所と対応する陽極（透明電極１０）の所定部分を仕事関数が他の部分より大きくなるように変質させたりする。これらの場合も、同じ電力消費量において有機ＥＬ素子１の所望の位置の輝度を高めることができ、同じ輝度であれば消費電力を低くすることができる。

また、端子部１１の位置を透明電極１０の片隅とする代わりに、図１３に示すように、端子部１１を透明電極１０の一辺に沿って片側に設け、非発光部２２の形状を端子部１１に平行なストライプ状としてもよい。この構成では、非発光部２２を点状とする場合に比較して形成が容易になる。非発光部２２を形成する方法は、絶縁部４０を設ける構成、陰極と有機層２０との間に仕事関数が陰極より大きな部位２５を設ける構成、陽極と有機層２０との間に仕事関数が陽極より小さな部位２７を設ける構成など前記非発光部２２を形成する適宜の方法を選択できる。

また、発光部２１の輝度が、非発光部２２を設けない場合の輝度より高くなる構成の実施形態において、前記発光部２１の形状をストライプ状としてもよい。
なお、上記実施形態においては、有機ＥＬ素子を、全面発光を行う、照明装置やバックライト等として好適な素子として説明したが、上記素子を、アクティブマトリックス方式やパッシブマトリックス方式を採用する有機ＥＬディスプレイにおける各画素若しくは各サブピクセルに適用することも当然に可能である。

また、上記有機ＥＬ装置はボトムエミッション型であるが、トップエミッション型に構成したり、両側から光を取り出せるようにしたりしても当然によい。
上記説明においては、透明電極の方が背面電極よりも体積抵抗率の高い材料で構成された電極としたが、背面電極の方が透明電極よりも体積抵抗率の高い材料で構成された有機ＥＬ素子にも本発明は当然に適用できる。この場合には、上記説明において、背面電極の端子部を基準として非発光部／発光部の位置を規定すればよい。

また、有機層２０は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子注入層及び電子輸送層の中から少なくとも発光しうるように適宜選択し、積層した構造としても当然によい。この場合、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子注入層及び電子輸送層のうち、少なくともどれか一つの層を部分的に成膜せずに非発光部とする。

上記説明においては、電界発光素子として有機ＥＬ素子を用いた構成を説明したが、電界発光素子として無機ＥＬ素子を用いることも本発明は当然適用できる。

Claims (14)

1. 一対の電極に少なくとも電圧の印加により発光しうる電界発光素子であって、
   前記電界発光素子は、発光部と非発光部とを有し、
   前記発光部及び非発光部は、素子の輝度分布を所望状態にするための分布となるように設けられており、
   前記発光部及び非発光部は、素子の輝度分布が全体として略均一になるように設けられており、
   前記一対の電極において体積抵抗率が高い材料で形成された方の電極は平面状に形成され、前記非発光部は、前記体積抵抗率が高い材料で形成された方の電極の端子部の位置から物理的に近い位置ほど、単位面積当たりに占める面積が大きくなるように設けられていることを特徴とする電界発光素子。
2. 一対の電極に少なくとも電圧の印加により発光しうる電界発光素子であって、
   前記電界発光素子は、発光部と非発光部とを有し、
   前記発光部及び非発光部は、素子の輝度分布を所望状態にするための分布となるように設けられており、
   前記発光部及び非発光部は、素子の輝度分布が全体として略均一になるように設けられており、
   前記一対の電極において体積抵抗率が高い材料で形成された方の電極は平面状に形成され、前記発光部は、前記体積抵抗率が高い材料で形成された方の電極の端子部の位置から物理的に遠い位置ほど、単位面積当たりに占める面積が大きくなるように設けられていることを特徴とする電界発光素子。
3. 一対の電極に少なくとも電圧の印加により発光しうる電界発光素子であって、
   前記電界発光素子は、発光部と非発光部とを有し、
   前記発光部及び非発光部は、素子の輝度分布を所望状態にするための分布となるように設けられており、
   前記発光部及び非発光部は、素子の輝度分布として素子の中央部分が他の部分より明るくなるように設けられていることを特徴とする電界発光素子。
4. 前記非発光部は、該非発光部を設けない状態から前記電界発光素子の発光時の輝度を低下させたい割合が大きい領域ほど、単位面積当たりに占める面積が大きくなるように設けられている請求項３に記載の電界発光素子。
5. 前記電界発光素子は、一対の電極間に少なくとも電圧の印加により発光しうる有機層が挟まれた有機電界発光素子である請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の電界発光素子。
6. 前記非発光部は、前記一対の電極の陰極と前記有機層との間に、陰極の材料より仕事関数の大きな材料で形成された部位が設けられることにより構成されている請求項５に記載の電界発光素子。
7. 前記非発光部は、前記一対の電極の陽極と前記有機層との間に、陽極の材料より仕事関数の小さな材料で形成された部位が設けられることにより構成されている請求項５に記載の電界発光素子。
8. 前記非発光部は、前記有機層が発光不能に変質されることにより構成されている請求項５に記載の電界発光素子。
9. 前記電界発光素子は、一対の電極間に少なくとも電圧の印加により発光しうる有機層が挟まれた有機電界発光素子であり、前記発光部は、前記一対の電極の陰極と前記有機層との間に、電子注入層を設けることにより構成されている請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の電界発光素子。
10. 前記電界発光素子は、一対の電極間に少なくとも電圧の印加により発光しうる有機層が挟まれた有機電界発光素子であり、前記発光部は、前記一対の電極の陽極の所定部分を仕事関数が陽極の他の部分より大きくなるように変質されることにより構成されている請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の電界発光素子。
11. 前記電界発光素子は、前記発光部となる部分にのみ有機層が設けられている請求項５〜請求項１０のいずれか一項に記載の電界発光素子。
12. 前記電界発光素子は、無機電界発光素子である請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の電界発光素子。
13. 前記非発光部は、前記一対の電極間の少なくとも一部に、絶縁部が設けられることにより構成されている請求項５又は請求項１２に記載の電界発光素子。
14. 前記電界発光素子は基板上に形成されるとともにボトムエミッション型に構成され、前記基板と透明電極との間の前記絶縁部と対応する位置にそれぞれ光反射層が設けられている請求項１３に記載の電界発光素子。

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