JP2003297585A

JP2003297585A - 有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法

Info

Publication number: JP2003297585A
Application number: JP2002105183A
Authority: JP
Inventors: Tomonori Akai; 伴教赤井; Takashi Ogura; 隆小倉
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-04-08
Filing date: 2002-04-08
Publication date: 2003-10-17

Abstract

(57)【要約】【課題】簡易な装置で短時間に作製でき、かつ、抵抗
率とホール注入効率という２つの特性を両立させた透明
電極を備える有機ＥＬ素子を提供すること。【解決手段】有機ＥＬ素子は、基板と、基板上に積層
された第１電極と、第１電極上に積層され発光層を含む
有機物層と、有機物層上に積層された第２電極を備え、
第１および第２電極はいずれか一方が透明電極からな
り、透明電極は、その抵抗率が有機物層と接する面から
他面へ向かって徐々に低くなるように形成されてなる。

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、有機エレクトロ
ルミネッセンス素子およびその製造方法に関し、詳しく
は、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光面側に設
けられる透明電極の構造およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機エレクトロルミネッセンス素子（有
機ＥＬ素子）は、基板上に第１電極、発光層を含む有機
物層、および第２電極を順に積層することにより構成さ
れる発光素子である。発光層にドーピングする材料によ
って、赤、緑、青の各色を発光させることができ、フル
カラーディスプレイパネルへの応用が期待されている。
有機エレクトロルミネッセンス素子において、面状発光
を得るためには、第１および第２電極のうち、少なくと
もいずれか一方の電極は透明である必要がある。

【０００３】つまり、基板側より発光を取り出す場合
は、透明な基板、透明な第１電極、発光層を含む有機物
層、透明又は非透明の第２電極という素子構成になる。
また、基板と反対側より発光を取り出す場合は、透明又
は非透明の基板、透明又は非透明の第１電極、発光層を
含む有機物層、透明な第２電極という素子構成になる。

【０００４】ここで、非透明な電極としては、抵抗率が
１×１０^-6〜１０×１０^-6Ωｃｍ程度の金属材料からな
る金属電極が一般に用いられている。一方、透明な電極
としては、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）やＩＤＩＸＯ
（Ｉｎ ₂Ｏ₃−ＺｎＯ系材料で出光興産株式会社の登録商
標）などからなる透明電極が一般に用いられている。こ
れらの透明電極材料は、それ以外の透明電極材料（例え
ば、ＳｎＯ₂や極薄の金属膜など）よりは抵抗率が低い
ものの、金属電極の約１００倍に相当する１×１０^-4〜
１０×１０^-4Ωｃｍ程度の抵抗率を有しており、有機Ｅ
Ｌ素子の低消費電力化を図るうえでの課題となってい
る。

【０００５】一般的に、発光を取り出す方向に係わりな
く、金属電極は有機物層に電子を注入するための電極と
して用いられ、透明電極は有機物層にホールを注入する
ための電極として用いられる。そして、発光輝度、初期
特性および信頼性などの素子特性は、透明電極から有機
物層へのホール注入効率を高めることにより向上させ得
ることが知られている。

【０００６】また、一般的に上記透明電極はスパッタリ
ング法によって形成されるが、透明電極の特性は、スパ
ッタリング時における不活性ガス（例えば、アルゴンガ
ス）と酸素ガスとの混合比率を変更することによって変
化させ得ることが知られている。具体的には、アルゴン
ガスに対する酸素ガスの混合比率を低くすると透明電極
の抵抗率を下げることができ、アルゴンガスに対する酸
素ガスの混合比率を高くすると、ホール注入効率を向上
させ得ることが知られている。つまり、抵抗率とホール
注入効率という２つの特性は、相反する関係にあり、こ
れら２つの特性を両立させるべく様々な工夫が行われて
いる。例えば、透明電極を、抵抗率の低い層とホール注
入効率の高められた層とからなる２層構造とした有機Ｅ
Ｌ素子が一般に知られている（例えば、特開２０００−
６８０７３号公報および特開２０００−７７１９０号公
報参照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】抵抗率の低い層とホー
ル注入効率の高められた層とからなる２層構造の透明電
極をスパッタリング法で作製する場合、アルゴンガスに
対する酸素ガスの混合比率を切り替えるためにシャッタ
ー操作を行う必要がある。つまり、シャッター操作によ
って透明電極の成膜は一時的に中断されることとなり、
前記シャッター操作は透明電極の作製に要する時間、ひ
いては有機ＥＬ素子の製造に要する時間を長くする要因
となっている。また、２層構造の透明電極は、シャッタ
ー機構を備えたスパッタリング装置を用いなければ作製
できず、透明電極の作製に係る設備費用を増大させ、ま
た作製装置のメンテナンスを煩雑なものとしている。

【０００８】この発明は以上のような事情を考慮してな
されたものであり、簡易な装置で短時間に作製でき、か
つ、抵抗率とホール注入効率という２つの特性を両立さ
せた透明電極を備える有機ＥＬ素子およびその製造方法
を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、基板と、基
板上に積層された第１電極と、第１電極上に積層され発
光層を含む有機物層と、有機物層上に積層された第２電
極を備え、第１および第２電極はいずれか一方が透明電
極からなり、透明電極は、その抵抗率が有機物層と接す
る面から他面へ向かって徐々に低くなるように形成され
てなる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供するも
のである。

【００１０】つまり、この発明による有機ＥＬ素子の透
明電極は、ホール注入効率を高める上で重要となる有機
物層と接する面の近傍の領域についてのみホール注入効
率を高めている。そして、ホール注入効率の高められた
領域から他の領域へは徐々に抵抗率が下がる領域として
おり、これら２つの領域の間に明確な境界は存在しな
い。明確な境界が存在しないということは、その作製時
にスパッタリング装置のシャッター操作が不要であるこ
とを意味しており、これにより、抵抗率とホール注入効
率という２つの相反する特性を両立させた透明電極を簡
易な装置で短時間に作製することを可能としている。

【００１１】

【発明の実施の形態】この発明による有機ＥＬ素子は、
基板と、基板上に積層された第１電極と、第１電極上に
積層され発光層を含む有機物層と、有機物層上に積層さ
れた第２電極を備え、第１および第２電極はいずれか一
方が透明電極からなり、透明電極は、その抵抗率が有機
物層と接する面から他面へ向かって徐々に低くなるよう
に形成されてなることを特徴とする。

【００１２】ここで、この発明による有機ＥＬ素子にお
いて、基板としては、基板側から発光を取り出す場合
と、基板と反対側から発光を取り出す場合によって、透
明あるいは非透明の基板を使い分けることができる。材
質に関しては、有機ＥＬ素子を維持できる程度の剛性が
あればよく、特に限定されるものではないが、例えば、
シリコン基板、ポリイミドフィルム、セラミック基板、
ガラス基板、絶縁処理をした金属基板などを用いること
ができる。

【００１３】また、基板側から発光を取り出す場合に
は、少なくとも第１電極を透明電極とする必要がある
が、第２電極は透明又は非透明のいずれであっても構わ
ない。しかし、このような場合において、第２電極は電
子注入電極として機能するため、抵抗率の観点からみる
と金属材料などからなる非透明電極であることが好まし
い。一方、基板と反対側から発光を取り出す場合には、
少なくとも第２電極を透明電極とする必要があるが、第
１電極は透明又は非透明のいずれであっても構わない。
しかし、このような場合において、第１電極は電子注入
電極として機能するため、抵抗率の観点からみると金属
材料などからなる非透明電極であることが好ましい。

【００１４】ここで、透明電極としては、例えば、ＩＴ
Ｏ（酸化インジウム錫）、ＩＤＩＸＯ（酸化インジウム
に酸化亜鉛を添加した透明電極材料で出光興産株式会社
の登録商標）などからなるものを用いることができる。
ＩＴＯは加工精度において優れるという利点があるが、
この発明による有機ＥＬ素子においては、成膜プロセス
の簡略化を図るという観点から薄膜形成後の熱処理が不
要なＩＤＩＸＯが好ましい。また、非透明電極として
は、例えば、アルミニウム、マグネシウム、銀、銅、イ
ンジウム、カルシウム、リチウム、セシウムなどの各種
金属材料からなるものを用いることができる。

【００１５】また、有機物層としては、少なくとも発光
層を含んでいる有機物層であればよく、その構成は特に
限定されない。例えば、基板側から発光を取り出す場合
には、第１電極上に、電子注入層、電子輸送層、発光
層、ホール輸送層およびホール注入層が順に積層された
構成とすることができる。基板と反対側から発光を取り
出す場合は、積層する順序を逆にすればよい。

【００１６】ここで、発光層に用いられる材料として
は、特に限定されないが、公知の有機ＥＬ素子用の発光
材料を使用することができる。低分子材料としては、例
えば、４，４‘−ビス（２，２‘ジフェニルビニル）−
ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）等の芳香族ジメチリデエン化
合物、５−メチル−２−（２−（４−（５−メチル−２
−ベンゾオキサジリル）フェニル）ビニル）ベンゾオキ
サゾール等のオキサジアゾール化合物、３−（４−ビフ
ェニリル）−４−フェニル−５−ｔ−ブチルフェニル−
１，２，４−トリアゾール（ＴＺＡ）等のトリアゾール
化合物、１，４−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼン
等のスチリルベンゼン化合物、チオビラジンジオキシド
誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、ア
ントラキノン誘導体等の蛍光性有機材料、アゾメチン亜
鉛錯体、（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム
錯体（Ａｌｑ３）等の蛍光性有機金属化合物等を挙げる
ことができる。

【００１７】一方、高分子材料としては、例えば、ポリ
（２−デシルオキシ−１，４−フェニレン）（ＤＯ−Ｐ
ＰＰ）、ポリ（２，５−ビス−（２−（Ｎ，Ｎ，Ｎ−ト
リエチルアンモニウム）エトキシ）−１，４−フェニル
−オルト−１，４−フェニルレン）ジブロマイド（ＰＰ
Ｐ−ＮＥｔ３＋）、ポリ（２−（２‘−エチルヘキシル
オキシ）−５−メトキシ−１，４−フェニレビニレン）
（（ＭＥＨ−ＰＰＶ）等を挙げることができる。

【００１８】発光効率の向上や色度改善のために、発光
層にドーピングすることも可能である。ドーパントとし
て、キナクリドンや、ルブレンや、４−ジｓシアノメチ
レン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスリチ
ル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ）や、クマリン誘導体等を
適宜用いることができる。

【００１９】また、電子注入層や電子輸送層に用いられ
る材料としては、例えば、オキサジアゾール誘導体、ト
リアゾール誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン
誘導体、フルオレノン誘導体等の低分子材料、ポリ（オ
キサジアゾール）等の高分子材料を挙げることができる

【００２０】また、ホール注入層やホール輸送層に用い
られる材料としては、例えば、ポルフィリン化合物、Ｎ
‘Ｎ−ビス−（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス
−（フェニル）−ベンジジン（ＴＰＤ）、Ｎ、Ｎ‘−ジ
（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベ
ンジジン（α―ＮＰＤ）等の芳香族第３級アミン化合
物、ヒドラゾン化合物、キナクリドン化合物、スチルア
ミン化合物等の低分子材料、ポリアニリン、３，４−ポ
リエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンサルフォ
ネート（ＰＥＤＴ／ＰＳＳ）、ポリ（トリフェニルアミ
ン誘導体）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＣｚ）等の
高分子材料を挙げることができる。

【００２１】また、有機物層を構成する上記各層の形成
方法としては、公知の手法が適用可能であり、例えば、
真空蒸着法、電子ビーム法、ＭＢＥ法等のドライプロセ
ス、スピンコート法、ドクターブレード法、インクジェ
ット法、印刷法（凸版法、凹版法、スクリーン法）、ス
プレー法、マイクログラビアコート法等のウェットプロ
セスを挙げることができる。また、有機物層の膜厚とし
ては、一般的な有機ＥＬ素子で採用されている程度の膜
厚とすることができ、例えば、約１０ｎｍ〜１μｍ程度
とすることができる。

【００２２】この発明による有機ＥＬ素子において、透
明電極は、その抵抗率が約８×１０ ^-4〜約１×１０^-4Ω
ｃｍの範囲内で変化してもよい。というのは、上記抵抗
率の範囲は、ホール注入効率の高効率化と低抵抗化とい
う有機ＥＬ素子の透明電極に要求される２つの相反する
特性を両立させる上で、適当な範囲であると考えられる
からである。

【００２３】また、この発明による有機ＥＬ素子におい
て、有機物層は透明電極と接する表面におけるピンホー
ルが約１ｍｍ²あたり約５０個以下であることが好まし
い。これはホール注入効率の高効率化と深く関連してい
る。つまり、有機物層と透明電極の界面は、有機物と無
機物との界面であり、複雑な界面電子状態となってい
る。有機物と無機物の接合は各産業分野で用いられてい
るが、多くの場合、密着強度が不十分になることが多
く、これが各分野の素子や製品における信頼性や品質の
問題原因となっている。

【００２４】有機ＥＬ素子においても同様であり、透明
電極から有機物層へのホール注入を効率よく行うために
は、透明電極と有機物層の間での密着強度が高いことが
求められる。密着強度が弱いと効率的なホール注入が行
われず、素子特性（初期特性、信頼性）の低下となって
表れる。そして、透明電極と有機物層の間の密着強度
は、有機物層の透明電極と接する面におけるピンホール
の数に大きく影響され、ピンホールの数が少ないほど透
明電極と有機物層の間の密着強度が強くなる。

【００２５】つまり、上述の約１ｍｍ²あたり約５０個
以下という条件は、透明電極と有機物層の間の密着強度
を高めて良好なホール注入効率を得る上で望ましいと考
えられる条件であり、これは以下に説明する実験からも
明らかである。

【００２６】透明電極のスパッタリング時におけるアル
ゴンガスに対する酸素ガスの混合比率を１００：０〜７
５：２５の範囲内で数種とり、各混合ガス雰囲気の下で
ＩＤＩＸＯからなる実験用の透明導電膜を作製した。得
られた各透明導電膜の抵抗率を図３に示す。図３に示さ
れるように、アルゴンガスに対する酸素ガスの混合比率
が高まるに従って抵抗率も高くなっている。

【００２７】次に、各透明導電膜の一方表面上に、有機
ＥＬ素子のホール輸送材料として用いられるα―ＮＰＤ
を膜厚約５０ｎｍで蒸着して大気中に放置し、１日後と
１週間後におけるα―ＮＰＤ膜中のピンホールの数をそ
れぞれ顕微鏡で測定した。その測定結果を図４に示す。
図４においてライン（Ａ）は１日間放置後のピンホール
の数を示し、ライン（Ｂ）は１週間放置後のピンホール
の数を示している。図４に示されるように、１日間放置
後および１週間放置後のいずれにおいても、透明電極の
スパッタリング時における酸素ガスの混合比率が高まる
に従って、α―ＮＰＤ膜中に発生するピンホールの数が
少なくなっている。特に、α―ＮＰＤ膜の蒸着後、１週
間放置したものではその傾向が顕著に表れている。

【００２８】以上の実験から、アルゴンガスに対する酸
素ガスの混合比率を低くすれば、抵抗率の低い透明電極
が得られることが分かる。一方、アルゴンガスに対する
酸素ガスの混合比率を高くすれば、有機物層に発生する
ピンホールの数が少なくなることが分かる。

【００２９】なお、この発明による有機ＥＬ素子におい
て、透明電極の膜厚は約１０ｎｍ〜約１μｍ程度とする
ことができる。そして、上記膜厚のうち、有機物層と接
する側には、抵抗率の高い領域、すなわちホール注入効
率の高められた領域が厚さ約５〜５０ｎｍ程度にわたっ
て形成され、そこから他の領域へは抵抗率が徐々に下げ
られることが好ましい。というのは、ホール注入効率の
高められた領域を上記の厚さ程度にわたって形成するこ
とにより、透明電極と有機物層との密着強度が向上して
ホール注入が促進され、有機ＥＬ素子の素子特性が向上
するからである。なお、ここで、説明の便宜状、ホール
注入効率の高められた領域という呼び方をしたが、ホー
ル注入効率の高められた領域と他の領域との間には明確
な境界は存在しない。

【００３０】また、この発明は別の観点からみると、上
述のこの発明による有機エレクトロルミネッセンス素子
を製造する方法であって、基板上に第１電極を積層し、
第１電極上に発光層を有する有機物層を積層し、有機物
層上に第２電極を積層する工程を備え、第１および第２
電極のいずれか一方が透明電極からなり、透明電極は、
酸化インジウムに酸化亜鉛を添加した材料をターゲット
とし、不活性ガスに対する酸素ガスの混合比率を徐々に
変化させながらスパッタリング法によって形成される有
機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法を提供する
ものでもある。

【００３１】このような製造方法によると、透明電極の
スパッタリング時に、不活性ガスに対する酸素ガスの混
合比率が徐々に変化させられる。つまり、従来のように
不活性ガスに対する酸素ガスの混合比率を切り替えるの
ではなく徐々に変化させるので、従来は必要であったシ
ャッター操作を不要とすることができる。従って、ホー
ル注入効率の高効率化と低抵抗化の両立を図った透明導
電膜を、簡易なプロセスで、かつ、短時間で作製できる
ようになる。また、成膜装置のシャッターが不要となる
ため、成膜装置の簡易化もしくはメンテナンスの容易化
を図ることができる。なお、具体的な不活性ガスとして
は、例えば、アルゴンガスを挙げることができる。

【００３２】また、この発明による上記製造方法におい
て、第１電極を透明電極とするときは不活性ガスに対す
る酸素ガスの混合比率を徐々に高めながらスパッタリン
グを行い、第２電極を透明電極とするときは不活性ガス
に対する酸素ガスの混合比率を徐々に下げながらスパッ
タリングを行ってもよい。このような製造方法によれ
ば、透明電極は抵抗率が有機物層と接する面から他面へ
向かって徐々に低くなるように形成される。すなわち、
第１および第２電極のいずれが透明電極となる場合で
も、ホール注入効率の高率化と低抵抗化の両立を図るこ
とができる。

【００３３】また、この発明による上記製造方法におい
て、不活性ガスと酸素ガスの混合比率は、不活性ガス：
酸素ガスが約１００：０〜約９０：１０となる範囲内で
変化してもよい。というのは、上記混合比率の範囲は、
ホール注入効率の高効率化と低抵抗化という２つの相反
する特性を両立させた透明電極を形成する上で、適当な
範囲であると考えられるからである。

【００３４】また、この発明による上記製造方法におい
て、透明電極は、スパッタリングを途切れることなく行
うことによって形成されてもよい。つまり、この発明に
よる上記製造方法では、上述の通りシャッター操作が不
要となるので、スパッタリングを途切れることなく行う
ことができるのである。スパッタリングを途切れること
なく行うということは、透明電極の成膜が途切れずに行
われることを意味しており、透明電極の形成に要する時
間をより一層短縮することができる。

【００３５】

【実施例】以下にこの発明の実施例による有機ＥＬ素子
およびその製造方法について図面に基づいて詳細に説明
する。なお、この実施例によってこの発明が限定される
ものではない。

【００３６】実施例１この発明の実施例１による有機ＥＬ素子およびその製造
方法について図１に基づいて説明する。図１は実施例１
による有機ＥＬ素子の構成を概略的に示す説明図であ
る。図１に示されるように、この発明の実施例１による
有機ＥＬ素子１０は、基板１１と、基板１１上に積層さ
れた第１電極１２と、第１電極１２上に積層され発光層
１３ａを含む有機物層１３と、有機物層１３上に積層さ
れた第２電極１４を備え、第１電極１２は透明電極から
なり、透明電極は、その抵抗率が有機物層１３と接する
面から他面へ向かって徐々に低くなるように形成されて
いる。なお、発光１５は基板１１側から取り出される。

【００３７】以下に、実施例１による有機ＥＬ素子の製
造方法について図１に基づいて説明する。まず、ホウケ
イ酸ガラスからなる厚さ約０．７ｍｍの基板１１上に、
第１電極１２として透明電極をＤＣスパッタリング法で
形成する。透明電極の材料としては、熱処理の必要がな
いＩＤＩＸＯを用いる。基板１１をスパッタリング装置
（図示せず）にセットし、真空度が１×１０―６ｔｏｒ
ｒに達した後、アルゴンガスと酸素ガスの混合ガスを導
入ガスとして真空度約２〜４×１０―３ｔｏｒｒの状態
でスパッタリングを実施する。

【００３８】最初の１１分間は、導入ガスの混合比率を
アルゴン：酸素ガス＝９９：１とし、成膜レート約１０
ｎｍ／分、スパッタパワー約８５０Ｗ、ドナー基板の回
転速度約２ｒｐｍでスパッタリングを行う。これによ
り、抵抗率の低い領域１２ｃを厚さ約１１０ｎｍにわた
って形成する。続いて、成膜レート約１０ｎｍ／分を維
持したまま、アルゴンガスに対する酸素ガスの混合比率
を約９９：１から約９０：１０まで約３分間かけて徐々
に高める。これにより、抵抗率の徐々に変化する領域１
２ｂを厚さ約３０ｎｍにわたって形成する。続いて、ア
ルゴンガスと酸素ガスの混合比率が９０：１０のまま約
２分間スパッタリングを実施し、スパッタリングを終了
する。これにより、ホール注入効率の高められた領域１
２ａを厚さ約２０ｎｍにわたって形成する。

【００３９】このようにして形成されたＩＤＩＸＯから
なる透明電極は、抵抗率の低い領域１２ｃ、抵抗率の徐
々変化する領域１２ｂおよびホール注入効率の高められ
た領域１２ａの３つの領域から構成されることになる
が、これらの領域間に明確な境界は無い。

【００４０】次に、得られた第１電極１２の上に発光層
１３ａを含む有機物層１３を形成する。第１電極１２の
ホール注入効率の高められた領域１２ａ上に、ホール輸
送層１３ｂとして、Ｎ、Ｎ‘−ジ（ナフタレン−１−イ
ル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（α−ＮＰ
Ｄ）を膜厚が約５０ｎｍとなるように抵抗加熱蒸着法で
形成する。

【００４１】続いて、発光層１３ａとして、アルミニウ
ム錯体（Ａｌｑ３）を膜厚が約５０ｎｍとなるように真
空を維持したまま形成する。Ｂ発光層については、α−
ＮＰＤ上にアルミニウム錯体（ＢＡｌｑ）を膜厚約５０
ｎｍにて形成することにより得られる。

【００４２】次に、得られた有機物層１３の上に第２電
極１４を形成する。第２電極１４の材料としては、仕事
関数が小さく、電子注入電極として効果的なアルミニウ
ムとリチウムからなる合金を用いる。シャドウマスクを
用いた抵抗加熱蒸着法により、第１電極１２と直交する
方向に幅約２ｍｍのストライプラインパタンとなるよう
に膜厚約１５０ｎｍにて形成する。その後、信頼性を確
保するための封止処理を行って実施例１による有機ＥＬ
素子１０を完成させる。

【００４３】実施例１による上述の製造方法では、透明
電極をスパッタリング法で形成する際に、スパッタリン
グ装置のシャッター（図示せず）が終始オープンの状態
であり、シャッター操作が不要である。従って、量産の
プロセスを考慮した場合、工程の簡略化が図られること
になり、有機ＥＬ素子の製造に要する時間の短縮に効果
的である。また、実施例１ではシャッター機構を有する
スパッタリング装置を用いたが、シャッター機構を備え
ないスパッタリング装置でも同様の透明電極を問題なく
形成できる。

【００４４】比較例１以下に、実施例１に対する比較例１として作製した有機
ＥＬ素子について図５に基づいて説明する。図５は比較
例１に係る有機ＥＬ素子の構成を概略的に示す説明図で
ある。

【００４５】図５に示されるように、比較例１として作
製した有機ＥＬ素子１１０は、第１電極１１２が抵抗率
の低い層１１２ｃと、ホール注入効率の高められた層１
１２ａの２つの層からなり、２つの層の間に明確な境界
が存在する点でのみ実施例１による有機ＥＬ素子１０
（図１参照）と異なるが、それ以外の構成は実施例１に
よる有機ＥＬ素子１０と同じである。

【００４６】つまり、比較例１として作成した有機ＥＬ
素子１１０の第１電極１１２は、実施例１と同様にＩＤ
ＩＸＯからなるが、アルゴンガスに対する酸素ガスの混
合比率を変化させる際に、スパッタリングの途中でシャ
ッター操作を行ったものである。

【００４７】詳しくは、アルゴンガスに対する酸素ガス
の混合比率を９９：１とした雰囲気の下で約１３分間の
スパッタリングを実施し、抵抗率の低い層１１２ｃを膜
厚約１３０ｎｍにわたって成膜した。その後、いった
ん、スパッタターゲット（図示せず）と基板１１１の間
のシャッター（図示せず）を閉じ、真空状態を維持した
ままアルゴンガスに対する酸素ガスの混合比率が９０：
１０となるように調整した。混合比率の調整が完了した
後、シャッターを開き、約２分間のスパッタリングを実
施し、ホール注入効率の高められた層１１２ａを膜厚約
２０ｎｍにわたって成膜した。

【００４８】比較例２以下に、実施例１に対する比較例２として作製した有機
ＥＬ素子について図６に基づいて説明する。図６は比較
例２に係る有機ＥＬ素子の構成を概略的に示す説明図で
ある。

【００４９】図６に示されるように、比較例２として作
製した有機ＥＬ素子２１０は、第１電極２１２の全領域
が抵抗率の低い層からなる点でのみ実施例１による有機
ＥＬ素子１０（図１参照）と異なるが、それ以外の構成
は実施例１による有機ＥＬ素子１０と同じである。つま
り、比較例２として作製した有機ＥＬ素子２１０の第１
電極２１２は、実施例１と同様にＩＤＩＸＯからなる
が、アルゴンガスに対する酸素ガスの混合比率を９９：
１で固定したまま膜厚約１５０ｎｍとなるまで成膜した
ものである。

【００５０】実施例１と比較例１の比較実施例１による有機ＥＬ素子１０の第１電極１２および
第２電極１４間、並びに、比較例１による有機ＥＬ素子
１１０の第１電極１１２および第２電極１１４間にそれ
ぞれ同一電圧を印加して発光させたところ、いずれも低
電圧で駆動でき、また発光効率も十分なものであること
が確認された。つまり、実施例１の第１電極１２と、比
較例１の第１電極１１２は、抵抗率の徐々に変化する領
域１２ｂの有無という差があるものの、いずれも抵抗率
の低い領域又は層と、ホール注入効率の高められた領域
又は層を有している。このため、実施例１の第１電極１
２と、比較例１の第１電極１１２は、いずれもホール注
入効率の高効率化と低抵抗化という２つの相反する特性
が両立されているのである。

【００５１】しかし、実施例１による有機ＥＬ素子１０
は、第１電極１２の形成に約１６分間を要したのに対
し、比較例１による有機ＥＬ素子１１０は、シャッター
操作に要する時間が無駄となり、結果として第１電極１
１２の形成に約２５分を要することが確認された。つま
り、実施例１による有機ＥＬ素子１０は、比較例１に係
る有機ＥＬ素子１１０よりも短時間で製造でき、特に大
量生産を行う場合に望ましい構成を有しているというこ
とができる。

【００５２】実施例１と比較例２の比較比較例２による有機ＥＬ素子２１０の第１電極２１２お
よび第２電極２１４間に、実施例１の有機ＥＬ素子１０
に印加したのと同一電圧を印加して発光させたところ、
得られる輝度は実施例１よりも低くなることが確認され
た。つまり、比較例２として作成した有機ＥＬ素子２１
０は、第１電極２１２と有機物層２１３との密着強度が
弱く、有機物層２１３への効率的なホール注入が行えな
いのである。

【００５３】実施例２この発明の実施例２による有機ＥＬ素子について図２に
基づいて説明する。図２は実施例２による有機ＥＬ素子
の構成を概略的に示す説明図である。実施例１では基板
１１側から発光１５を取り出すタイプの有機ＥＬ素子１
０（図１参照）を作製したが、実施例２では基板２１と
反対側から発光２５を取り出すタイプの有機ＥＬ素子２
０を作製する。従って、図２に示されるように、実施例
２による有機ＥＬ素子２０は、ホウケイ酸ガラスからな
る基板２１上に、アルミニウムとリチウムの合金からな
る第１電極２２、発光層２３ａおよびホール輸送層２３
ｂからなる有機物層２３、ＩＤＩＸＯからなる透明な第
２電極２４が順に積層された構成となる。

【００５４】実施例２による有機ＥＬ素子２０の第１電
極２２を形成する工程は、実施例１による有機ＥＬ素子
１０の第２電極１４を形成する工程と同じである。ま
た、実施例２による有機ＥＬ素子２０の有機物層２３を
形成する工程は、第１電極２２上に発光層２３ａを形成
してからホール輸送層２３ｂを形成する点で実施例１と
異なる。しかし、発光層２３ａおよびホール輸送層２３
ｂの各層を形成する工程は実施例１と同じである。

【００５５】また、実施例２による有機ＥＬ素子２０の
第２電極２４を形成する工程は、ホール注入効率の高め
られた領域２４ａ、抵抗率の徐々に変化する領域２４ｂ
および抵抗率の低い領域２４ｃの各領域を形成する順序
が実施例１と異なる。しかし、ホール注入効率の高めら
れた領域２４ａ、抵抗率の徐々に変化する領域２４ｂお
よび抵抗率の低い領域２４ｃの各領域を形成する工程は
基本的に実施例１と同じである。

【００５６】すなわち、実施例１では、抵抗率の徐々に
変化領域１２ｂを形成する際に、アルゴンガスに対する
酸素ガスの混合比率を９９：１から９０：１０に高め
る。しかし、実施例２では有機物層２３上にホール注入
効率の高い領域２４ａを形成してから、その上に抵抗率
の徐々に変化する領域２４ｂを形成することとなる。こ
のため、抵抗率の徐々に変化する領域２４ｂを形成する
際に、アルゴンガスに対する酸素ガスの混合比率を９
０：１０から９９：１に徐々に下げることとなる。

【００５７】比較例３以下に、実施例２に対する比較例３として作製した有機
ＥＬ素子について図７に基づいて説明する。図７は比較
例３に係る有機ＥＬ素子の構成を概略的に示す説明図で
ある。

【００５８】図７に示されるように、比較例３として作
製した有機ＥＬ素子３１０は、第２電極３１４が抵抗率
の低い層３１４ｃと、ホール注入効率の高められた層３
１４ａの２つの層からなり、２つの層の間に明確な境界
が存在する点でのみ実施例２による有機ＥＬ素子２０
（図２参照）と異なるが、それ以外の構成は実施例２に
よる有機ＥＬ素子２０と同じである。

【００５９】つまり、比較例３として作成した有機ＥＬ
素子３１０の第２電極３１４は、実施例２と同様にＩＤ
ＩＸＯからなるが、アルゴンガスに対する酸素ガスの混
合比率を変化させる際に、スパッタリングの途中でシャ
ッター操作を行ったものである。

【００６０】詳しくは、アルゴンガスに対する酸素ガス
の混合比率を９０：１０とした雰囲気の下で約２分間の
スパッタリングを実施し、ホール注入効率の高められた
層３１４ａを膜厚約２０ｎｍにわたって成膜した。その
後、いったん、スパッタターゲット（図示せず）と基板
３１１の間のシャッター（図示せず）を閉じ、真空状態
を維持したままアルゴンガスに対する酸素ガスの混合比
率が９９：１となるように調整した。混合比率の調整が
完了した後、シャッターを開き、約１３分間のスパッタ
リングを実施し、抵抗率の低い層３１４ｃを膜厚約１３
０ｎｍにわたって成膜した。

【００６１】比較例４以下に、実施例２に対する比較例４として作製した有機
ＥＬ素子について図８に基づいて説明する。図８は比較
例４に係る有機ＥＬ素子の構成を概略的に示す説明図で
ある。

【００６２】図８に示されるように、比較例４として作
製した有機ＥＬ素子４１０は、第２電極４１４の全領域
が抵抗率の低い層からなる点でのみ実施例２による有機
ＥＬ素子２０（図２参照）と異なるが、それ以外の構成
は実施例２による有機ＥＬ素子２０と同じである。つま
り、比較例４として作製した有機ＥＬ素子４１０の第２
電極４１４は、実施例２と同様にＩＤＩＸＯからなる
が、アルゴンガスに対する酸素ガスの混合比率を９９：
１で固定したまま膜厚約１５０ｎｍとなるまで成膜した
ものである。

【００６３】実施例２と比較例３の比較実施例２による有機ＥＬ素子２０の第１電極２２および
第２電極２４間、並びに、比較例３による有機ＥＬ素子
３１０の第１電極３１２および第２電極３１４間にそれ
ぞれ同一電圧を印加して発光させたところ、いずれも低
電圧で駆動でき、また発光効率も十分なものであること
が確認された。つまり、実施例２の第２電極２４と、比
較例３の第２電極３１４は、抵抗率の徐々に変化する領
域２４ｂの有無という差があるものの、いずれも抵抗率
の低い領域又は層と、ホール注入効率の高められた領域
又は層を有している。このため、実施例２の第２電極２
４と、比較例３の第２電極３１４は、いずれもホール注
入効率の高効率化と低抵抗化という２つの相反する特性
が両立されているのである。

【００６４】しかし、実施例２による有機ＥＬ素子２０
は、第２電極２４の形成に約１６分間を要したのに対
し、比較例３による有機ＥＬ素子３１０は、シャッター
操作に要する時間が無駄となり、結果として第２電極３
１４の形成に約３０分を要することが確認された。つま
り、実施例２による有機ＥＬ素子２０は、比較例３に係
る有機ＥＬ素子３１０よりも短時間で製造でき、特に大
量生産を行う場合に望ましい構成を有しているというこ
とができる。

【００６５】実施例２と比較例４の比較比較例４による有機ＥＬ素子４１０の第１電極４１２お
よび第２電極４１４間に、実施例２の有機ＥＬ素子２０
に印加したのと同一電圧を印加して発光させたところ、
得られる輝度は実施例２よりも低くなることが確認され
た。つまり、比較例４として作製した有機ＥＬ素子４１
０は、第２電極４１４と有機物層４１３との密着強度が
弱く、有機物層４１３への効率的なホール注入が行えな
いのである。

【００６６】

【発明の効果】この発明によれば、透明電極はその抵抗
率が有機物層と接する面から他面へ向かって徐々に低く
なるように形成されてなるので、結果として、ホール注
入効率を高める上で重要となる有機物層と接する面の近
傍の領域についてのみホール注入効率を高められ、ホー
ル注入効率の高められた領域から他の領域へは徐々に抵
抗率が下げられる。そして、これら２つの領域の間に明
確な境界を形成する必要がないため、透明電極の作製時
にスパッタリング装置のシャッター操作が不要となり、
低効率とホール注入効率という２つの相反する特性を両
立させた透明電極を簡易な装置で短時間に作製すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１による有機ＥＬ素子の構成
を概略的に示す説明図である。

【図２】この発明の実施例２による有機ＥＬ素子の構成
を概略的に示す説明図である。

【図３】透明電極の抵抗率とアルゴンガスに対する酸素
ガスの混合比率との関係を示すグラフ図である。

【図４】有機物層に発生するピンホールの数とアルゴン
ガスに対する酸素ガスの混合比率との関係を示すグラフ
図である。

【図５】実施例１に対する比較例１として作製した有機
ＥＬ素子の構成を概略的に示す説明図である。

【図６】実施例１に対する比較例２として作製した有機
ＥＬ素子の構成を概略的に示す説明図である。

【図７】実施例２に対する比較例３として作製した有機
ＥＬ素子の構成を概略的に示す説明図である。

【図８】実施例２に対する比較例４として作製した有機
ＥＬ素子の構成を概略的に示す説明図である。

【符号の説明】

１０・・・有機ＥＬ素子１１・・・基板１２ａ・・・ホール注入効率の高められた領域１２ｂ・・・抵抗率の徐々に変化する領域１２ｃ・・・抵抗率の低い領域１２・・・第１電極１３ａ・・・発光層１３ｂ・・・ホール輸送層１３・・・有機物層１４・・・第２電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、基板上に積層された第１電極
と、第１電極上に積層され発光層を含む有機物層と、有
機物層上に積層された第２電極を備え、第１および第２
電極はいずれか一方が透明電極からなり、透明電極は、
その抵抗率が有機物層と接する面から他面へ向かって徐
々に低くなるように形成されてなる有機エレクトロルミ
ネッセンス素子。
【請求項２】透明電極が酸化インジウムに酸化亜鉛を
添加した材料からなる請求項１に記載の有機エレクトロ
ルミネッセンス素子。
【請求項３】透明電極は、その抵抗率が８×１０^-4〜
１×１０^-4Ωｃｍの範囲内で変化する請求項１又は２に
記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】有機物層は、透明電極と接する表面にお
けるピンホールが１ｍｍ²あたり５０個以下である請求
項１〜３のいずれか１つに記載の有機エレクトロルミネ
ッセンス素子。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか１つに記載の有
機エレクトロルミネッセンス素子を製造する方法であっ
て、基板上に第１電極を積層し、第１電極上に発光層を
有する有機物層を積層し、有機物層上に第２電極を積層
する工程を備え、第１および第２電極のいずれか一方が
透明電極からなり、透明電極は、酸化インジウムに酸化
亜鉛を添加した材料をターゲットとし、不活性ガスに対
する酸素ガスの混合比率を徐々に変化させながらスパッ
タリング法によって形成される有機エレクトロルミネッ
センス素子の製造方法。
【請求項６】透明電極を形成する工程において、第１
電極を透明電極とするときは不活性ガスに対する酸素ガ
スの混合比率を徐々に高めながらスパッタリングを行
い、第２電極を透明電極とするときは不活性ガスに対す
る酸素ガスの混合比率を徐々に下げながらスパッタリン
グを行う請求項５に記載の有機エレクトロルミネッセン
ス素子の製造方法。
【請求項７】不活性ガスと酸素ガスの混合比率は、不
活性ガス：酸素ガスが１００：０〜９０：１０となる範
囲内で変化する請求項５又は６に記載の有機エレクトロ
ルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項８】透明電極は、スパッタリングを途切れる
ことなく行うことによって形成される請求項５〜７のい
ずれか１つに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子
の製造方法。