JP2000040593A - 電界発光素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光開始電圧や発光効率が向上した電界発光
素子及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 ガラス基板１上に、順次ＩＴＯでなる透
明電極２をパターン形成し、その上に正孔輸送層３、発
光層４、電子輸送層５でなる有機ＥＬ層６を積層する。
その後、電子輸送層５の上に、１０ｎｍ以下の膜厚のＭ
ｇＡｇでなる金属膜７を形成し、この金属膜７をＯ₂、
Ｏ₃に晒すことで絶縁膜７Ａに変化させる。さらに、絶
縁膜７Ａ上にＭｇＡｇを蒸着して背面電極７Ｂを所定の
膜厚に形成する。このように絶縁膜７Ａが背面電極７Ｂ
と同一材料を酸化させて形成したものであるため、電子
輸送層４への電子注入効率の向上が図れ、発光開始電圧
や発光効率を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は電界発光素子及び
その製造方法に関し、さらに詳しくは、有機エレクトロ
ルミネッセンス（以下、有機ＥＬという）材料を用いる
電界発光素子及びその製造方法に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来の電界発光素子として、ガラス基板
の上にアノード電極が形成され、その上に、例えば、正
孔輸送層と発光層と電子輸送層との３層からなる有機層
が形成され、この電子輸送層の上に、例えばフッ化リチ
ウム（ＬｉＦ）でなる極薄い膜厚の絶縁膜が蒸着法によ
り堆積され、この絶縁膜の上に低仕事関数金属でなるカ
ソード電極が形成された構造の電界発光素子がある。こ
のような電界発光素子においては、バイアス電圧を積極
的に印加することで電子注入効率を向上させ、絶縁膜を
介在しない構造の電界発光素子に比較して発光開始電圧
や発光効率を向上させることが知られている。

【０００３】本発明は、発光開始電圧や発光効率を向上
する電界発光素子及び容易に電界発光素子を製造する製
造方法を提供することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
透明電極と対向電極との間に電界発光層が介在された電
界発光素子であって、前記対向電極と前記電界発光層と
の間に、前記対向電極と同じ材料の酸化物でなる絶縁薄
膜が介在されていることを特徴としている。

【０００５】従って、請求項１記載の発明では、絶縁薄
膜が対向電極と同じ材料の酸化物でなるため界面での接
合性に優れた構造のため、電子注入効率を高め、発光開
始電圧や発光効率を向上する作用がある。

【０００６】請求項２記載の発明は、電界発光素子の製
造方法であって、透明電極の上に電界発光層を形成する
工程と、前記電界発光層の上に対向電極を形成する工程
と、前記対向電極の前記電界発光層と接合する界面を酸
化して絶縁薄膜を形成する工程と、を備えることを特徴
としている。

【０００７】従って、請求項２記載の発明によれば、対
向電極の電子注入界面を酸化して絶縁薄膜を形成するた
め、容易に成膜でき、、対向電極から電界発光層へのキ
ャリア注入効率の高い電界発光素子の製造工程を簡略化
することができる。

【０００８】請求項３記載の発明は、請求項２記載の電
界発光素子の製造方法であって、前記絶縁薄膜は、前記
対向電極を形成する際に前記電界発光層の上に極薄い対
向電極材料膜を形成した後に、該対向電極材料膜を酸素
及び／またはオゾン雰囲気に晒すことにより酸化して形
成されることを特徴としている。

【０００９】従って、請求項３記載の発明では、対向電
極の材料膜の堆積を一旦停止して酸化を行うことで絶縁
薄膜が形成できるため、製造工程が繁雑となることがな
い。また、絶縁薄膜が対向電極材料を緻密に酸化してな
るため、カソード電極との接合面での接合性が良好であ
りキャリア注入効率の高い電界発光素子を製造すること
ができる。

【００１０】請求項４記載の発明は、請求項２記載の電
界発光素子の製造方法であって、前記絶縁薄膜は、前記
電界発光層を形成した後に当該電界発光層に酸素又はオ
ゾンを吸着させた後前記対向電極を形成し、該対向電極
と前記透明電極との間に前記電界発光層の発光する電界
と逆方向の電界を印加することにより、前記対向電極の
前記電界発光層と接合する界面を酸化させて形成されて
いることを特徴としている。

【００１１】従って、請求項４記載の発明では、一旦電
界発光層に吸着させた酸素やオゾンを対向電極界面と電
気的に化学反応させるだけでよいため、特別に絶縁薄膜
を堆積させる工程を要せず工程数の増加を避けることが
できる。また、酸素やオゾンの吸着量で絶縁薄膜の膜厚
を制御することが可能となり、極薄い膜厚の絶縁薄膜の
形成を可能にする。さらに、絶縁薄膜は前記対向電極の
前記電界発光層と接合する界面を酸化させているので、
絶縁薄膜と対向電極との界面の接合性が良好なため高い
キャリア注入性を得ることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る電界発光素
子及びその製造方法の詳細を図面に示す実施形態に基づ
いて説明する。

【００１３】（実施形態１）図１〜図３は、本発明に係
る電界発光素子の実施形態１を示している。まず、本実
施形態の製造方法について図１〜図３を用いて説明す
る。図１に示すように、ガラス基板１の上に、ＩＴＯ
（indium tin oxide）又はＩｎ₂Ｏ₃（ＺｎＯ）_m（但し
ｍ＞０）でなる、アノード電極としての透明電極２が所
定の電極パターンに形成する。なお、この透明電極２の
パターニングは、上記導電膜を堆積させた後、フォトリ
ソグラフィー技術及びエッチング（ドライエッチング又
はウェットエッチング）技術を用いて行うことができ
る。

【００１４】その後、同図に示すように、透明電極２上
に、順次、正孔輸送層３、発光層４、電子輸送層５を積
層する。本実施形態では、電子輸送層５がトリス（8-ヒ
ドロキシキノリン）アルミニウムで形成されている。ま
た、発光層４は、９６重量％の4,4'-ビス（2,2-ジフェ
ニルビニレン）ビフェニル及び４重量％の4,4'-ビス（2
-カルバゾールビニレン）ビフェニルからなる。さら
に、正孔輸送層５は、N,N'-ジ（α-ナフチル）-N,N'-ジ
フェニル-1,1'-ビフェニル-4,4'-ジアミンで形成されて
いる。これら正孔輸送層３、発光層４、及び電子輸送層
５の３層で有機ＥＬ層６が構成されている。なお、これ
らの積層構造の有機ＥＬ層６では、電圧が印加されるこ
とにより青色波長域の光を発生する。

【００１５】次に、図１に示すように、電子輸送層５の
上に低仕事関数金属のＭｇＡｇでなる１０ｎｍ以下の膜
厚の金属膜７を蒸着させる。なお、この金属膜７の蒸着
に際しては、所望の電極パターンが形成されたハードマ
スクを用いる。

【００１６】続いて、図２に示すように、金属膜７にオ
ゾン（Ｏ₃）及び／又は酸素ガスを接触させて金属膜７
の酸化を行って、ＭｇＯ：Ａｇ₂Ｏでなる絶縁膜７Ａに
変化させる。

【００１７】その後、再度、ハードマスクを用いて、Ｍ
ｇＡｇを所定の膜厚になるまで蒸着を行ってカソード電
極としての背面電極７Ｂを形成することにより、本実施
形態の電界発光素子８が完成する。

【００１８】本実施形態では、絶縁膜７Ａが酸化される
前の材料が背面電極７Ｂと同一のＭｇＡｇであるため、
背面電極７Ｂと絶縁膜７Ａとの密着性が極めて高く界面
に酸素や水分の侵入を抑制する効果が高くなる。また、
カソード電極としての背面電極７Ｂと電子輸送層５との
間に極薄い（１０ｎｍ以下）膜厚の絶縁膜７Ａを介在さ
せたことにより、背面電極７Ｂから電子輸送層５への電
子注入効率を向上させ、絶縁膜を介在しない構造の電界
発光素子に比較して発光開始電圧や発光効率を向上させ
ることが可能となる。

【００１９】（実施形態２）図４は、本発明に係る電界
発光素子の実施形態２を示す要部断面図である。本実施
形態では、上記した実施形態１と同様にガラス基板１の
上に透明電極２を形成した後、正孔輸送層３、発光層
４、及び電子輸送層５を積層して有機ＥＬ層６を形成す
る。その後、本実施形態２では、有機ＥＬ層６に酸素
（Ｏ₂）ガス及びオゾン（Ｏ₃）ガスを接触させて有機Ｅ
Ｌ層６中にＯ₂とＯ₃を吸着させる。

【００２０】次に、電子輸送層５の上に、ＭｇＡｇを蒸
着して背面電極材料膜９をパターン形成する。その後、
図４に示すように、透明電極２と背面電極材料膜９との
間に逆バイアス電圧を印加する。この逆バイアスの印加
によって、比較的ポーラスな有機ＥＬ層６中の双極子モ
ーメントを有するＯ₂、Ｏ₃が背面電極材料膜９の電子輸
送層５との界面に集まる。逆バイアス状態では背面電極
材料膜９の電子のポテンシャルがＯ₂、Ｏ₃の最外殻の電
子のポテンシャルより低くなるため、酸素原子が容易に
背面電極材料膜９と共有結合し、背面電極材料膜９は、
背面電極９Ｂとその下面に酸化された１０ｎｍ以下の薄
い絶縁膜９Ａとになる。このようにして、背面電極９Ｂ
と電子輸送層５との間に極薄い絶縁膜９Ａが介在された
電界発光素子８が完成する。

【００２１】本実施形態２では、有機ＥＬ層６中へのＯ
₂やＯ₃の吸着量により酸化して形成される絶縁膜９Ａの
膜厚を制御することが可能であり、極薄い膜厚の絶縁膜
を面内で均一に形成することが可能となる。特に、本実
施形態においては、絶縁膜９Ａと背面電極９Ｂとが連続
的に形成されたものであるため、外部から界面に酸素や
水分が侵入するのを防止することができる。また、カソ
ード電極としての背面電極９Ｂと電子輸送層５との間
に、均一で極薄い（１０ｎｍ以下）膜厚の絶縁膜９Ａを
介在させたことにより、背面電極７Ｂから電子輸送層５
への電子注入効率を向上させ、絶縁膜を介在しない構造
の電界発光素子に比較して発光開始電圧や発光効率を向
上させることが可能となる。

【００２２】以上、実施形態１及び実施形態２について
説明したが、本発明はこれらに限定されるものではな
く、構成の要旨に付随する各種の変更が可能である。例
えば、上記した実施形態１及び実施形態２では、背面電
極７Ｂ、背面電極材料膜９の材料としてＭｇＡｇを用い
たが、この他にＬｉ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｙなどを含む導電性
材料や、Ａｇ、Ａｌ、ＡｌＬｉ（アルミリチウム）など
のように酸化物を形成できる金属であればこれに限らな
い。また、上記した実施形態では、ガラス基板１上に透
明電極２を形成したが、ガラス基板１上に背面電極７
Ｂ、背面電極材料膜９を形成する構成としてもよい。こ
の場合、背面電極７Ｂ、背面電極材料膜９を上記した材
料で形成した後、酸素又はオゾン雰囲気下で電子輸送層
５をその上に蒸着することで背面電極７Ｂと電子輸送層
５との界面に絶縁膜７Ａを形成することができる。さら
に、上記した実施形態では、３層構造の有機ＥＬ層６を
用いたが、単層や３層以上の多層構造のものを用いても
よい。また、上記した実施形態では、金属膜７、背面電
極７Ｂ、及び背面電極材料膜９は蒸着により形成された
が、スパッタリング或いはイオンプレーティングにより
形成されてもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明によれば、発光開始電圧や発光効率が向上した電界発
光素子を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電界発光素子の実施形態１の製造
工程を示す要部断面図。

【図２】実施形態１の製造工程を示す要部断面図。

【図３】実施形態１の電界発光素子の要部断面図。

【図４】本発明に係る電界発光素子の実施形態２の製造
工程を示す要部断面図。

【図5】実施形態２の製造工程を示す要部断面図。

【符号の説明】

１ ガラス基板 ２ 透明導電膜 ３ 正孔輸送層 ４ 発光層 ５ 電子輸送層 ６ 有機ＥＬ層 ７ 金属膜 ７Ａ 絶縁膜 ７Ｂ 背面電極 ８ 電界発光素子 ９ 背面電極材料膜

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明電極と対向電極との間に電界発光層
   が介在された電界発光素子であって、前記対向電極と前
   記電界発光層との間に、前記対向電極と同じ材料の酸化
   物でなる絶縁薄膜が介在されていることを特徴とする電
   界発光素子。
2. 【請求項２】 透明電極の上に電界発光層を形成する工
   程と、前記電界発光層の上に対向電極を形成する工程
   と、前記対向電極の前記電界発光層と接合する界面を酸
   化して絶縁薄膜を形成する工程と、を備えることを特徴
   とする電界発光素子の製造方法。
3. 【請求項３】 前記絶縁薄膜は、前記対向電極を形成す
   る際に前記電界発光層の上に極薄い対向電極材料膜を形
   成した後に、該対向電極材料膜を酸素及び／またはオゾ
   ン雰囲気に晒すことにより酸化して形成されることを特
   徴とする請求項２記載の電界発光素子の製造方法。
4. 【請求項４】 前記絶縁薄膜は、前記電界発光層を形成
   した後に当該電界発光層に酸素又はオゾンを吸着させた
   後前記対向電極を形成し、該対向電極と前記透明電極と
   の間に前記電界発光層の発光する電界と逆方向の電界を
   印加することにより、前記対向電極の前記電界発光層と
   接合する界面を酸化させて形成されていることを特徴と
   する請求項２記載の電界発光素子の製造方法。