JP2004296234A

JP2004296234A - 有機ｅｌ素子およびその製造方法

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Publication number: JP2004296234A
Application number: JP2003086146A
Authority: JP
Inventors: Yuko Nakamata; 祐子仲俣
Original assignee: Fuji Electric Holdings Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2003-03-26
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2004-10-21
Anticipated expiration: 2023-03-26
Also published as: JP3849937B2

Abstract

【課題】フタロシアニン化合物を含有するバッファ層を含む有機ＥＬ素子において、高エネルギー成膜法による上部電極の形成の際の有機ＥＬ層へのダメージによる駆動電圧上昇を抑制または低減化した有機ＥＬ素子及びその製造を提供すること。
【解決手段】基板上に下部電極、有機ＥＬ層、バッファ層、及び上部電極が順次形成された有機ＥＬ素子において、前記バッファ層がＡｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、及びＡｇから選択される少なくとも１種の金属をドーピングしたフタロシアニン化合物を含有させることにより、上記有機ＥＬ素子を得る。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ＥＬ素子およびその製法に関する。より詳細には、高エネルギー成膜法による上部電極の形成の際のダメージを低減するバッファ層を有する有機ＥＬ素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
１９８７年にイーストマンコダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらにより２層積層構成の高効率有機ＥＬ素子が発表されて以来（非特許文献１参照）、現在に至るまでにさまざまな有機ＥＬ素子が開発され、その一部は実用化され始めている。こうした中で、有機ＥＬ素子の発光効率を向上させることは、実用上きわめて重要な課題の１つである。
【０００３】
一方、近年、有機ＥＬ発光ディスプレイにおいて、アクティブマトリクス駆動方式のディスプレイの開発が盛んに行われている。アクティブマトリクス駆動方式を用いる場合、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を設けた基板の上に複数の有機ＥＬ素子を形成し、該素子をディスプレイの光源として使用する。現状におけるアクティブマトリクス駆動方式ディスプレイの問題点の１つは、個々のＴＦＴおよび有機ＥＬ素子の特性のバラツキが大きく、そのバラツキ補正のために複雑な駆動回路が必要になることである。しかし、そのような複雑化した駆動回路を設けることは、１画素を駆動するのに必要なＴＦＴ数を増加させてしまう。
【０００４】
一般的な有機ＥＬ素子では、ガラス基板上に透明電極を設けて、その上に有機ＥＬ層を設けて、さらに外部に取り出す光の量を大きくするために反射膜と電極の機能を併せ持つ上部電極をアルミや銀を用いて形成して、光をガラス面から取り出す、いわゆるボトムエミッション方式を採るのが一般的である（図３参照）。しかし、前述のように１画素を駆動するためのＴＦＴの数が増加すると、光を透過させないＴＦＴの面積が増大してしまい、光を取り出すための面積が減少してしまう。このような状況においては、基板上に反射膜及び下部電極を設け、その上に有機ＥＬ層を設けて、さらにその上に上部透明電極を設けることにより、光を上部透明電極から取り出すトップエミッション方式の方が有利である（（図４参照；特許文献１〜３参照）。
【０００５】
上記有機ＥＬ素子において、上部電極はスパッタ法により形成されるのが一般であるが、特に高エネルギー照射となるスパッタ法では上部電極を形成する際の有機ＥＬ層ヘダメージを与えるため、ショートやリークが起ったり、発光効率が低下するなどの有機ＥＬ性能の劣化を招くという問題がある。
【０００６】
このような有機ＥＬ性能の問題を解決するため、スパッタ法等による上部電極形成の際の有機ＥＬ層へのダメージを緩和するためのバッファ層を設けることが検討されている。
【０００７】
特許文献４には、陰極が電子注入電極層と非晶質透明導電膜とからなり、かつ電子注入電極層が有機層と接することを特徴とする有機ＥＬ素子が開示されている。しかしながら、有機ＥＬ層と上部電極の間に形成される電子注入電極層は、Ｍｇなどの不透明金属やアルミニウム−リチウム合金などの不透明合金を用いており、トップエミッション方式においてこのような不透明膜の厚さが大きくなることは好ましくなく、結果としてスパッタダメージを十分に低減することはできない。
【０００８】
特許文献５には、アルカリハロゲン化物を含有する第１バッファ層と第１バッファ層上に設けられた金属又は合金を含有する第２バッファ層との少なくとも２層を含むバッファ構造体を含んで成る有機ＥＬ素子が開示されている。また、特許文献６には、ハロゲン化アルカリを含有する第１緩衝層と該第１緩衝層上に配備されフタロシアニンを含有する第２緩衝層とを含む緩衝構造を有する有機ＥＬ素子が開示されている。これらの該バッファ構造体は陰極スパッタ蒸着の際に有機ＥＬ層に加えられる損傷を緩和するのに用いられる。また、特許文献６に記載される有機ＥＬ素子において、該第２緩衝層に含有されるフタロシアニンは陰極スパッタ蒸着の際に有機ＥＬ層に加えられる損傷を制御するのに有用であることが記載されている。しかしながら、上記有機ＥＬ素子において、アルカリハロゲン化合物は絶縁体であり厚膜化が困難であるため、第１バッファ層の厚膜化による良好なスパッタダメージの低減化は図れない。また、フタロシアニン化合物を含有する第２バッファ層の膜厚を大きくすれば陰極上部電極を形成する際の有機ＥＬ層へのスパッタダメージ低減することができるが、本発明者らの実験によれば、バッファ層の膜厚を大きくすると駆動電圧が高くなることが見い出されており（後述の［実施例］参照）、結果として有機ＥＬ素子の発光効率が低下してしまう。
【０００９】
【特許文献１】
特許第２６８９９１７号公報
【００１０】
【特許文献２】
特許第３２０３２２７号公報
【００１１】
【特許文献３】
特開２００１−１７６６６０号公報
【００１２】
【特許文献４】
特開平１０−１６２９５９号公報
【００１３】
【特許文献５】
特開２００２−２６０８６２号公報
【００１４】
【特許文献６】
特開２００２−７５６５８号公報
【００１５】
【非特許文献１】
Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇ，Ｓ．Ａ．ＶａｎＳｌｙｋｅ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５１，９１３（１９８７）
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、高エネルギー成膜法による上部電極の形成の際の有機ＥＬへのダメージを緩和するバッファ層を含む有機ＥＬ素子において、より駆動電圧の上昇を抑制または低減化した有機ＥＬ素子及びその製造を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討した結果、高エネルギー成膜法による上部電極の形成の際の有機ＥＬ層へのダメージを緩和するバッファ層を含む有機ＥＬ素子において、該バッファ層に特定の金属をフタロシアニン化合物にドーピングすることにより、上記課題が解決されることを見出した。
【００１８】
すなわち、本発明の第１の実施形態は、基板上に下部電極、有機ＥＬ層、バッファ層、及び上部電極が順次形成された有機ＥＬ素子において、前記バッファ層はＡｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、及びＡｇから選択される少なくとも１種の金属がドーピングされたフタロシアニン化合物を含有することを特徴とする有機ＥＬ素子である。
【００１９】
上記実施態様に係る本発明の有機ＥＬ素子は、前記有機ＥＬ素子が前記基板と反対側より光を取り出すトップエミッション型有機ＥＬ素子であることが好ましい。
【００２０】
上記実施態様に係る本発明の有機ＥＬ素子は、前記上部電極がスパッタ法により形成された有機ＥＬ素子であってもよい。
【００２１】
本発明の第２の実施形態は、基板上に下部電極を形成する工程と、前記下部電極上に有機ＥＬ層を形成する工程と、前記有機ＥＬ層上に、共蒸着により、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、及びＡｇから選択される少なくとも１種の金属をフタロシアニン化合物にドーピングしたバッファ層を形成する工程と、前記バッファ層上に上部電極をスパッタ法により形成する工程と、を含むことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
上記の通り、本発明の有機ＥＬ素子は、基板上に下部電極、有機ＥＬ層、バッファ層、及び上部電極が順次形成された有機ＥＬ素子において、前記バッファ層がＡｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、及びＡｇから選択される少なくとも１種の金属がドーピングされたフタロシアニン化合物を含有する有機ＥＬ素子である。
【００２３】
図１は、基本的な構成に係る本発明の有機ＥＬ素子を示した概略図であり、基板１０１と、下部電極１０２と、有機発光層１０３からなる有機ＥＬ層と、バッファ層１０４と、上部電極１０５とが順次形成されたものである。図２は、好ましい実施形態に係る本発明の有機ＥＬ素子を例示した概略図であり、基板１０１と、反射膜（反射電極）１０６と、下部電極１０２と、有機ＥＬ層（該有機ＥＬ層は、正孔注入層１０７と、正孔輸送層１０８と、有機発光層１０３と、電子輸送層１０９、電子注入層１１０とからなる）と、バッファ層１０４と、上部電極１０５とが順次形成されたものである。
【００２４】
以下、本発明の有機ＥＬ素子及びその製造方法を詳細に説明する。
【００２５】
本発明の有機ＥＬ素子は、トップエミッション型有機ＥＬ素子またはボトムエミッション型有機ＥＬ素子のいずれにも用いることができるが、トップエミッション型有機ＥＬ素子として用いることが好ましい。「トップエミッション型有機ＥＬ素子」とは、基板上に反射膜及び下部電極を設け、その上に有機ＥＬ層を設けて、さらにその上に上部透明電極を設けることにより、光を上部透明電極から取り出す方式である。「ボトムエミッション型有機ＥＬ素子」とは、ガラス等の透明基板上に透明電極を設けて、その上に有機ＥＬ層を設けて、さらに外部に取り出す光の量を大きくするために裏面に反射膜と電極の機能を併せ持つ上部電極を形成して、光を基板側から取り出す方式である。
【００２６】
本発明の有機ＥＬ素子の作製において、まず、基板の上に下部電極を形成する。
【００２７】
基板は、ガラス基板、シリコン基板、金属基板、またはポリエチレン、ポリメタクリレート、ポリカーボネート、ポリプロピレン等のプラスチック基板などの慣用のものを適宜用いることができる。あるいは駆動用素子としてＴＦＴが既に形成されているＴＦＴ基板であってもよい。
【００２８】
下部電極を陽極として用いる場合には、ホール注入性を向上させるために仕事関数が大きい材料（好ましくは４．０ｅＶ以上）の層を設けることが好ましい。仕事関数が大きい材料には、ＩＴＯ、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ、ＺｎＯ−Ａｌ、Ｚｎ−Ｓｎ−Ｏなどの導電性金属酸化物、アルミニウム、バナジウム、鉄、コバルト、ニッケル、タングステン、銀、金、白金、パラジウム等およびそれらの合金、さらにはポリチオフェンやポリピロール等の有機導電性ポリマーを用いることができるが、これに限定するものではない。
【００２９】
なお、トップエミッション方式を採る場合には、基板と下部電極との間に導電性反射膜（反射電極）を設けることが好ましい。導電性反射膜（反射電極）は、有機ＥＬ層の下地となるため平坦性であることが好ましく、アモルファス膜であることが好ましい。導電性反射膜（反射電極）の材料としては、Ａｌ、Ｔａ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｗなどの反射性金属、ＣｒＢ、ＣｒＰ、ＮｉＰなどの反射性合金、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｐｒ_２Ｏ_５、ＮｉＯなどの半導性の酸化物などを用いることができるが、これに限定されるものではない。また、ＣｒＢ／Ａｇ、ＣｒＢ／Ａｌなどから形成される反射性金属や反射性合金の積層膜も好ましく、アモルファス膜状に反射性極薄膜を積層したものがより好ましい。反射率は５０％以上であることがが好ましく、より好ましくは７０％以上である。反射膜の膜厚は適宜選択することができるが、２００ｎｍ以下の厚さを有することが好ましい。
【００３０】
下部電極を陰極として用いる場合には、電子注入性を付与するために仕事関数が小さい材料（好ましくは４．０ｅＶより小さいもの）の層を設けることが好ましい。仕事関数が小さい材料には、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、カリウム、カルシウム、マグネシウム、錫、鉛、チタニウム、フッ化リチウム、ルテニウム、ストロンチウム等のアルカリ土類金属、またはこれらのフッ化物等からなる電子注入性の金属、その他の金属との合金あるいは化合物を含むが、これに限定するものではない。合金としては、マグネシウム／銀、マグネシウム／インジウム、リチウム／アルミニウム等が代表例としてあげられる。なお、トップエミッション方式を採る場合には、下部電極を陰極として用いる場合に上記の導電性反射膜（反射電極）を用いることもできる。
【００３１】
下部電極の形成は、スパッタ法や真空蒸着法などの乾式成膜法により行われることが多いが、銀等の金属微粒子や導電性金属酸化物微粒子、導電性高分子微粉末等の場合には、溶解液を基板上に塗布することにより形成する湿式成膜法も用いることができる。例えば、スパッタ法の場合、スパッタガスとしてはアルゴン（Ａｒ）ガスなどの不活性ガスを用い、０．３Ｐａ圧力下、基板を室温に保持し、適度なスパッタパワーで堆積させた後に、フォトリソグラフ法によりパターニングして、下部電極を得ることができる。なお、導電性反射膜も同様の方法により形成することができる。
【００３２】
真空蒸着法の場合には、例えば、材料を真空容器内に設置されたルツボに入れ、真空容器内を適当な真空ポンプで１０^−６Ｔｏｒｒにまで排気した後、ルツボを加熱して、材料を蒸発させ、ルツボと向き合って置かれた基板上に層を形成する。塗布法の場合は、例えば、クロロホルムやテトラヒドロフラン等の上記材料を溶解することができる溶媒で溶解した塗布溶液または上記材料とポリカーボネートやポリアリレート等のバインダー樹脂との混合塗布溶液を調整し、スピンコート法やディップコート法等により下部電極上に塗布し、乾燥して形成することができる。下部電極の膜厚は、電機伝導度や光の透過性などを考慮して適宜選択することができるが、２００ｎｍ以下の厚さ有することが好ましい。
【００３３】
次いで、下部電極の上に、有機ＥＬ層を形成する。有機ＥＬ層は電子および正孔が再結合して発光する層である。
【００３４】
有機ＥＬ層は、単層構造でも積層構造でもよく、積層する場合には、有機発光層の他に、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層などを積層することができる。具体的には、例えば下記のような層構成からなるものが採用される。なお、下記構成において、陽極は有機発光層または正孔注入層に接続され、陰極は有機発光層または電子注入層に接続される（図２参照のこと）。
（１）有機発光層
（２）正孔注入層／有機発光層
（３）有機発光層／電子注入層
（４）正孔注入層／有機発光層／電子注入層
（５）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子注入層
（６）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／電子注入層
【００３５】
有機発光層の材料としては、有機発光層に使用される公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。例えば、有機蛍光化合物として、ベンゾイミダゾール誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、スチリルベンゼン誘導体、クマリン誘導体、ポリフェニル誘導体、ジフェニルブタジエン誘導体、ナフタルイミド誘導体、ペリレン誘導体、ペリノン誘導体、オキサジアゾール誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、ピラリジン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ビススチリルアントラセン誘導体、スチリルベンゼン系化合物、スチリルアミン誘導体、芳香族ジメチリディン化合物、８−キノリノール誘導体の金属錯体や希土類錯体、ＩｒやＰｔ錯体に代表される各種金属錯体を用いることができるが、これらに限定するものではない。所望する色調により、有機発光層の材料を選択することができ、例えば、青色から青緑色の発光を得るためには、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、金属キレート化オキソニウム化合物、スチリルベンゼン系化合物、芳香族ジメチリディン系化合物などを使用することができる。有機発光層は通常は真空蒸着法が用いられるが、塗布法も用いることもできる。有機発光層の膜厚は印加電圧や発光効率を考慮して、２０〜６０ｎｍの厚さ有することが好ましい。
【００３６】
上記正孔注入層は有機発光層への正孔注入効率を高めるのための層である。また、正孔注入層に隣接して積層される正孔輸送層は正孔を有機発光層に移送するための層であり、正孔注入効率をさらに高めるための層である。正孔注入層の材料としては、例えば、フタロシアニン化合物、スターバーストポリアミン類、ポリアニリン類などの材料を用いることが好ましい。正孔輸送層の材料としては、例えば、芳香族第３級アミン化合物を用いることが好ましい。正孔注入層及び正孔輸送層は、通常は真空蒸着法が用いられるが、塗布法も用いられる。正孔輸送層及び正孔輸入層の膜厚については適宜選択することができ、通常は、正孔注入層は５〜１００ｎｍであり、正孔輸入層は５〜４０ｎｍであるが、これらに限定するものではない。
【００３７】
電子注入層は陰極から有機発光層への電子注入効率を向上させるための層である。電子注入層に隣接して積層される電子輸送層は、電子を有機発光層に移送するための層であり、電子注入効率のさらなる向上を図るための層である。電子注入層の材料としては、例えば、キノリン誘導体（たとえば、８−キノリノールを配位子とする有機金属錯体）、あるいはリチウムまたはナトリウムなどのアルカリ金属、カリウム、カルシウム、マグネシウム、またはストロンチウムなどのアルカリ土類金属、またはこれらのフッ化物等からなる電子注入性の金属またはその他の金属との合金などの仕事関数が小さい無機材料を用いることもできるが、これに限定するものではない。電子輸送層の材料としては、オキサジアゾール誘導体、ペリレン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノキサリン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ビススチリルベンゼン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ペリレン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体などを用いることができるが、これに限定するものではない。なお、トップエミッション方式の場合には、電子注入層及び電子輸送層の透過率は４０％以上が好ましく、８０％以上がより好ましく、このような透過率を達成するための材料を適宜選択することができる。電子注入層及び電子輸送層は、通常は真空蒸着法が用いられるが、塗布法も用いることもできる。電子注入層及び電子輸送層の膜厚については駆動電圧及び透明性等を考慮して適宜選択することができるが、通常は、電子注入層は１０ｎｍ以下であり、電子輸入層は４０ｎｍ以下であるが、これらに限定するものではない。
【００３８】
次いで、有機ＥＬ層上にバッファ層を形成する。バッファ層は、高エネルギー成膜法による上部電極の形成の際の有機ＥＬ層へのダメージを低減し、駆動電圧の低下、発光効率の向上を図るために有機ＥＬ層と上部電極との間に設けられる層である。
【００３９】
上記バッファ層は、バッファ層の電気伝導度を向上させ、有機ＥＬ素子の駆動電圧を低減できる金属をドーピングしたフタロシアニン化合物を含有する。すなわち、バッファ層（フタロシアニン化合物）の電気伝導度を向上させる金属をフタロシアニン化合物にドーピングすることにより、有機ＥＬ素子の駆動電圧を低減することができる。上記フタロシアニン化合物とはフタロシアニン（Ｐｃ）を含有する化合物のいずれも意味し、ＣｕＰｃ、Ｈ_２−Ｐｃ、Ａｌ−ＰＣｃ、ＴｉＯ−Ｐｃ、Ｆｅ−Ｐｃ、Ｃｏ−Ｐｃ、またはＳｎ−Ｐｃなどを用いることができるが、これらに限定するものではない。また、フタロシアニン化合物にドーピングされる金属は、フタロシアニン化合物に拡散しやすく、有機物や酸素と反応しないような安定な金属が好ましく、具体的には、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｐｈ、Ｏｓ、Ｒｕから選択される少なくとも１種の金属が好ましく、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、及びＡｇから選択される少なくとも１種の金属がより好ましく、Ａｕ及びＰｔ選択される少なくとも１種の金属がさらに好ましい。また、これらの金属を含む合金であってもよい。フタロシアニン化合物にドーピングする金属の量は、良好な伝導性を得ること及びリークやショートの発生防止すること等の観点から、フタロシアニン化合物：金属が３００：１〜３０：１の膜厚比を有することが好ましく、１２０：１〜８０：１がより好ましい。後述の通り、バッファ層は共蒸着法により形成されるが、該膜厚比は共蒸着法におけるフタロシアニン化合物の蒸着速度と金属の蒸着速度との比から求めることができる。
【００４０】
金属がフタロシアニン化合物にドープされた上記バッファ層は共蒸着法で形成することができる。まず、フタロシアニン化合物及び上記金属を真空容器内に設置された各ルツボに十分な量を入れ、真空容器内を適当な真空ポンプで１０^−６Ｔｏｒｒにまで排気した後、ルツボを加熱して、所定の蒸着速度で蒸発させることで、ルツボと向き合って置かれた基板上に金属がフタロシアニン化合物にドープされた層を形成する。この共蒸着は、上記金属をフタロシアニン化合物に拡散させやすいことから好ましい方法である。また、蒸着法によりフタロシアニン化合物及び金属をいずれかの順で基板上に積層した後、基板を加熱して両膜を溶融・拡散することにより、金属がフタロシアニン化合物にドープされた層を形成することもできる。
【００４１】
バッファ層の膜厚に関しては、上記の通り、バッファ層の膜厚が大きくなるに従って、高エネルギー成膜法による上部電極の形成の際の有機ＥＬ層へのダメージ低減化に起因しては駆動電圧を低減化できる一方、上部電極が陰極である場合にフタロシアニン化合物は電子注入性が低いために膜厚が大きくなるに従って駆動電圧が高くなってしまう。したがって、この場合、バッファ層の厚さは、駆動電圧をできるだけ低減化できるようにバッファ層の膜厚を適宜選択することができるが、２０〜１２０ｎｍが好ましく、５０〜７０ｎｍが好ましい。一方、上部電極が陽極である場合、フタロシアニン化合物は正孔輸送層または正孔注入層として有用であるため、膜厚が大きくなるほど高エネルギー成膜法による上部電極の形成の際の有機ＥＬ層へのダメージを低減化すると同時に正孔輸送効率または正孔注入効率も大きくなるが、膜厚が大きくなるほど電気抵抗値が大きくなり、上部電極が陰極である場合と同様、駆動電圧が高くなってしまう。したがって、上部電極が陽極である場合も、同様に、駆動電圧をできるだけ低減化できるようにバッファ層の膜厚を適宜選択することができ、２０〜１２０ｎｍが好ましく、５０〜７０ｎｍが好ましい。
【００４２】
次に、バッファ層の上に有機ＥＬ素子の上部電極を形成する。
【００４３】
上部電極を陽極として用いる場合には、透明性及びホール注入性を向上させるために仕事関数が大きい材料（好ましくは４．０ｅＶ以上）の層を設けることが好ましい。仕事関数が大きい材料には、ＩＴＯ、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ、ＺｎＯ−Ａｌ、Ｚｎ−Ｓｎ−Ｏなどの導電性金属酸化物、さらにはポリチオフェンやポリピロール等の有機導電性ポリマーを用いることができる。なお、上部電極を陽極として用いる場合には、上記のバッファ層がホール注入層としても機能する。トップエミッション方式を採る場合には、発光面の上部電極は光透過率が５０％以上であることが望ましく、６０％以上であることがさらに望ましく、材料としてはＩＴＯまたはＩＺＯ等の透明導電性酸化物等を用いることが好ましい。
【００４４】
上部電極を陰極として用いる場合には、上述の電子注入層を設けることが好まく、電子注入層を設けた場合には駆動電圧の低減等を考慮して慣用の材料を適宜用いることができる。ただし、電子注入層を設けない場合には、電子注入性を付与するために仕事関数が小さい材料（好ましくは４．０ｅＶより小さいもの）を用いることが好ましい。仕事関数が小さい材料には、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、カリウム、カルシウム、マグネシウム、錫、鉛、チタニウム、フッ化リチウム、ルテニウム、ストロンチウム等のアルカリ土類金属、またはこれらのフッ化物等からなる電子注入性の金属、その他の金属との合金あるいは化合物が含まれ、合金としては、マグネシウム／銀、マグネシウム／インジウム、リチウム／アルミニウム等があげられる。なお、トップエミッション方式を採る場合には、発光面の上部電極は光透過率は５０％以上となることが望ましく、６０％以上となることがさらに望ましく、材料としてはＩＴＯまたはＩＺＯ等の透明材料を用いることが好ましい。
【００４５】
上部電極は、スパッタ法やイオンプレーティング法などの高エネルギー成膜法により行われる。スパッタ法では、エネルギー照射レベルが一般には３００〜４００ｅＶであり、イオンプレーティング法のエネルギー照射レベルは２０〜３０ｅＶである。なお、スパッタ法は上記下部電極の形成方法で説明したのと同様に成膜できるが、スパッタ法の場合、成膜の初期段階では、有機ＥＬ層へのダメージを低減するため、比較的低電力（例えばＲＦ１００Ｗ）でスパッタリングを行い、次の段階では、電力を増加させスパッタリングを行うことが好ましい。これによって、有機ＥＬ層にスパッタダメージが加わることを防止しながら、短時間で上部電極を成膜することができる。上部電極の膜厚は、電気伝導度や光の透過性、耐久性などを考慮して適宜選択することができるが、１〜１５０ｎｍが好ましく、３０〜１００ｎｍの厚さを有することがより好ましい。
【００４６】
なお、該有機ＥＬ素子を外部障害から保護するために、高分子化合物、金属酸化物、金属フッ化物、金属ホウ化物などの保護層および／またはガラス板などの保護カバーを装着することが好ましい。
【００４７】
【実施例】
（実施例１）
ガラス基板上に、反射電極材料としてＣｒＢを用い、ＤＣスパッタリング法により、室温にて、Ａｒスパッタリングガスを用い、３００Ｗのスパッタパワーを印加して膜厚１００ｎｍの反射電極を成膜した。
【００４８】
反射電極をパターニング後、以下のようにして、下部電極（陽極）を形成した。まず、ＤＣスパッタ装置を用いて、ＩＺＯ（Ｉｎ_２Ｏ_３−１０％ＺｎＯ）をスパッタリングターゲットとして用い、圧力１×１０^−５Ｐａ以下、室温にて、Ａｒスパッタガスを用い、３００Ｗのスパッタパワーを印加したて、上記反射電極の上に厚さ２２０ｎｍのＩＺＯを堆積させた。次いで、フォトリソグラフ法によりパターニングして、下部電極を得た。
【００４９】
下部電極を形成した基板をＡｒプラズマ（２．４Ｐａ、１００Ｗ、１分間）にて処理し、その後真空を破ることなく基板を有機層蒸着用チャンバーに移動させた。そして、圧力１×１０^−５Ｐａ以下において、室温で、下部電極の上に、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）を成膜速度０．２ｎｍ／ｓにて蒸着させて厚さ４０ｎｍの正孔輸送層を形成し、次いで、アルミニウムトリス（８−キノリノラート）（Ａｌｑ）を成膜速度０．２ｎｍ／ｓにて蒸着させて厚さ６０ｎｍの有機発光層を形成して、有機ＥＬ層を形成した。
【００５０】
その後、真空を破ることなしに、有機ＥＬ層と０．２ｍｍの間隔をおいてメタルマスクを配置し、１×１０^−５Ｐａ以下の圧力下において、ＭｇＡｇを成膜速度０．２５ｎｍ／ｓで蒸着して膜厚５ｎｍの電子注入層を成膜した。
【００５１】
さらに、その後、真空を破ることなしに、有機ＥＬ層と０．２ｍｍの間隔をおいてメタルマスクを配置し、１×１０^−５Ｐａ以下の圧力下において、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を成膜速度０．６ｎｍ／ｓで１００秒間、また、Ａｕを成膜速度０．０１ｎｍ／ｓで１００秒間、共蒸着することにより、Ａｕをドープした銅フタロシアニンを含有する厚さが合計６１ｎｍである（膜厚比はＣｕＰｃ：Ａｕ＝６０ｎｍ：１ｎｍである）バッファ層を形成した。
【００５２】
次いで、真空を破ることなしに連続して、スパッタ粒子のエネルギーが１０ｅＶ以下になるような条件において、圧力１×１０^−５Ｐａ以下、室温で、厚さ１００ｎｍのＩＺＯを堆積させ上部透明電極５（陰極）を形成して、本発明に係るトップエミッション方式の有機ＥＬ素子を得た。
【００５３】
（比較例１）
バッファ層を形成しないことを除き上記実施例１と同様にして、比較例２の有機ＥＬ素子を得た。
【００５４】
（比較例２）
共蒸着を行わず、ＣｕＰｃを用いて成膜速度０．６ｎｍ／ｓで５０秒間蒸着を行い、膜厚３０ｎｍのバッファ層を設けたことを除き上記実施例１と同様にして、比較例３の有機ＥＬ素子を得た。
【００５５】
（比較例３）
共蒸着を行わず、ＣｕＰｃを用いて成膜速度０．６ｎｍ／ｓで１００秒間蒸着を行い、膜厚６０ｎｍのバッファ層を設けたことを除き上記実施例と同様にして、比較例４の有機ＥＬ素子を得た。
【００５６】
上記実施例１と比較例２〜４の有機ＥＬ素子の駆動電圧の結果をまとめたのが以下の表である。駆動電圧は、１．０×１０^−２Ａ／ｃｍ^２の電流が流れた場合の電圧として測定した。バッファ層がない場合には（比較例１）、駆動電圧が低く、リーク状態であった。バッファ層の膜厚が厚くなるにつれ、駆動電圧値が１１Ｖ及び１７Ｖとなって上昇し、素子性能に影響を与えることが分かる（比較例２及び３）。しかしながら、バッファ層にＡｕをドーピングしたＣｕＰｃを用いた場合、駆動電圧が減少し、６Ｖとなった（実施例１）。すなわち、ＡｕをドーピングしたＣｕＰｃを用いたバッファ層を設けたことにより、駆動電圧が減少し、バッファ層の電気伝導度が向上したことが分かる。
【００５７】
【表１】

【００５８】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る有機ＥＬ素子において、特定の金属をドーピングしたフタロシアニン化合物を含むバッファ層を用いることにより、高エネルギー成膜法による上部電極の形成の際の有機ＥＬ層へのダメージを緩和するとともに、バッファ層の電気伝導度を向上させて、有機ＥＬ素子の駆動電圧上昇をより抑制または低減化でき、発光効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の概略断面図である。
【図２】本発明の有機ＥＬ素子の概略断面図である。
【図３】従来技術としてのボトムエミッション型の有機ＥＬ素子の概略断面図である。
【図４】従来技術としてのトップエミッション型の有機ＥＬ素子の概略断面図である。
【符号の説明】
１０１基板
１０２下部電極
１０３有機ＥＬ層
１０４バッファ層
１０５上部電極
１０６反射膜
１０７正孔注入層
１０８正孔輸送層
１０９電子輸送層
１１０電子注入層
２１基板
２２下部電極
２３正孔注入層
２４正孔輸送層
２５有機発光層
２６電子輸送層
２７上部電極（陰極）
３１基板
３２反射膜
３３下部電極（陽極）
３４正孔注入層
３５正孔輸送層
３６有機発光層
３７電子輸送層
３８バッファ層
３９上部電極（陰極）

Claims

基板上に下部電極、有機ＥＬ層、バッファ層、及び上部電極が順次形成された有機ＥＬ素子において、前記バッファ層はＡｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、及びＡｇから選択される少なくとも１種の金属がドーピングされたフタロシアニン化合物を含有することを特徴とする有機ＥＬ素子。
前記有機ＥＬ素子が前記基板と反対側より光を取り出すトップエミッション型有機ＥＬ素子であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
前記上部電極がスパッタ法により形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬ素子。
基板上に下部電極を形成する工程と、
前記下部電極上に有機ＥＬ層を形成する工程と、
前記有機ＥＬ層上に、共蒸着により、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、及びＡｇから選択される少なくとも１種の金属をフタロシアニン化合物にドーピングしたバッファ層を形成する工程と、
前記バッファ層上に上部電極をスパッタ法により形成する工程と、
を含むことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。