JP3724733B2

JP3724733B2 - 有機ｅｌ発光素子およびその製造方法

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Publication number: JP3724733B2
Application number: JP2002185228A
Authority: JP
Inventors: 陽一巻渕; 誠内海; 宏郎大木
Original assignee: Fuji Electric Holdings Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2002-06-25
Filing date: 2002-06-25
Publication date: 2005-12-07
Anticipated expiration: 2022-06-25
Also published as: JP2004031102A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ＥＬ発光素子の構造およびその製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な有機ＥＬ発光素子では、ガラス基板上に透明電極を設けて、その上に有機ＥＬ発光層を設けて、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層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のが一般的である。
【０００３】
一方、発光素子をディスプレイ等に応用する場合の有力な駆動方法として多結晶シリコンＴＦＴを用いる試みが行われている。このＴＦＴ駆動でも従来型と同様に、ＴＦＴ基板側から光を取り出す方法があるが、トランジスタを発光部の隙間に置かなければいけないので、ＴＦＴ素子面積が制約される等の問題がある。
【０００４】
そこで考えられるのが、トランジスタを発光部の領域まで広げて作り、光は基板の反対側に取り出す方法（トップエミッション方式）である。
【０００５】
一般的なトップエミッション方式の有機ＥＬ発光素子の構造を図１に示す。該素子は、基板５１の上に、ＴＦＴ５２と、下部電極５３と、有機ＥＬ発光層５４と、上部電極５５とを有する。ここで、上部電極５５は、それを通して光を取り出すために透明であることが求められる。
【０００６】
ここで、有機ＥＬ発光層５４は、酸素または水分などの侵入などにより機能劣化が起こることが知られている。基板５１側からの酸素および水分の侵入は、ガラス基板を用いることにより回避することが可能である。したがって、上部電極５５の側からの酸素および水分の侵入を防ぐことが、有機ＥＬ発光層の機能劣化を防止する点において重要である。
【０００７】
現時点においては、上部電極５５の上に、充分な光透過性とパッシベーション性とを有する層を別途形成する必要があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ＴＦＴ駆動を行うトップエミッション方式の有機ＥＬ発光素子の場合、上部電極５５を素子全面に均一に形成することが一般的である。そこで、上部電極５５に対して酸素および水分の侵入を防ぐパッシベーション性を付与することにより、パッシベーション性層の形成の必要性を排除することが好ましい。
【０００９】
現在、透明な上部電極５５は、主としてＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明導電性酸化物を用いて形成されている。一般的には、４×１０^−４Ω・ｃｍ程度の抵抗率を有するＩＴＯまたはＩＺＯの膜厚２００ｎｍの層を上部電極５５として用い、導電性と光の透過性とを両立させている。しかし、この膜厚のＩＴＯまたはＩＺＯではパッシベーション性が不足し、時間経過と共に、酸素ないし水分による有機ＥＬ発光層５４の劣化が起こってしまう。
【００１０】
しかしながら、ＩＴＯまたはＩＺＯ膜の膜厚を充分なパッシベーション性を与えるほどに大きくした場合、有機ＥＬ発光層からの光の透過量が減少して発光効率が低下する恐れがある。
【００１１】
したがって、他の所望される特性に悪影響を与えることなく、パッシベーション性が付与された上部電極が求められている。また、そのような上部電極構造を簡便に作製することができる方法もまた要求されている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の実施形態である有機ＥＬ発光素子は、基板と、下部電極と、有機ＥＬ発光層と、上部電極として機能する低抵抗透明酸化物の層と、高抵抗透明酸化物の層とを含み、前記低抵抗透明酸化物の層は、前記高抵抗透明酸化物の層の有機ＥＬ発光層側に位置することを特徴とする。ここで、前記低抵抗透明酸化物と前記高抵抗透明酸化物とは、酸素含有量が異なる同一成分で構成されていることが好ましい。また、前記低抵抗透明酸化物と前記高抵抗透明酸化物とが、アモルファス構造を有することも好ましい。さらに好ましくは、前記低抵抗透明酸化物と前記高抵抗透明酸化物とは、ＩＴＯおよびＩＺＯから成る群から選択される。
【００１３】
本発明の第２の実施形態である有機ＥＬ発光素子は、基板と、下部電極と、有機ＥＬ発光層と、上部電極として機能する透明酸化物の層とを含み、該透明酸化物の層は厚さ方向に酸素濃度勾配を有することを特徴とする。ここで、前記透明酸化物は、アモルファス構造を有していてもよい。さらに、前記透明酸化物は、ＩＴＯおよびＩＺＯから成る群から選択されることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態である有機ＥＬ発光素子は、基板１と、下部電極２と、有機ＥＬ発光層３と、低抵抗透明酸化物層４ａと、高抵抗透明酸化物層４ｂとを含むことを特徴とする。ここで、低抵抗透明酸化物層４ａと高抵抗透明酸化物層４ｂとは、酸素含有量が異なる同一成分の透明酸化物から形成されることが好ましい。
【００１５】
本発明の下部電極２は、有機ＥＬ発光層３に対するキャリア注入性が高いこと、かつ有機ＥＬ発光層３における発光を上部電極側に反射することが求められる。また、本発明の有機ＥＬ素子において、発光部位は下部電極２の形状で規定される。したがって、多数の発光部位をマトリクス状に配置されるディスプレイに対して本発明の有機ＥＬ発光素子を用いる場合、下部電極２は発光部位に対応して多数に分割され、かつＴＦＴのような駆動用素子と１対１に接続されていることが好ましい。一方、有機ＥＬ発光素子の全面を均一に発光させる光源としての用途においては、下部電極２は一体として形成することができる。
【００１６】
下部電極２を陽極として用いる場合、ホール注入性を向上させるために仕事関数の大きい材料により下部電極を形成する。適当な材料は、ＩＴＯまたはＩＺＯのような透明導電性酸化物を含む。トップエミッション方式を採る場合には、下部電極２と基板１との間に反射性金属層（例えば、Ａｌなど）を設けることにより、有機ＥＬ発光層３の発光を上部電極に向かって反射させることが好ましい。
【００１７】
下部電極２を陰極として用いる場合、電子注入性を付与するために仕事関数が小さい材料により下部電極を形成する。適当な材料は、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、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。トップエミッション方式を採る場合には、必須ではないが、下部電極２と基板１との間に反射性金属層（例えば、Ａｌなど）を設けることにより反射性を付与することが好ましい。
【００１８】
本発明の下部電極２は、蒸着、スパッタ等の方法を用いて基板１上に形成することができる。ここで用いる基板１は、ガラス基板、プラスチック基板などを用いることができ、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。
【００１９】
本発明の下部電極２は、２０ｎｍ以上、好ましくは７０〜１５０ｎｍの厚さを有する。このような厚さを有することにより、良好な反射性と、ＴＦＴへの遮光性（ＴＦＴを用いる場合）とを実現することができる。
【００２０】
以上のように形成された下部電極２上に、有機ＥＬ発光層３が形成される。本発明の有機ＥＬ発光素子においては、有機ＥＬ発光層３は、少なくとも有機発光層を含み、必要に応じて、正孔注入層、正孔輸送層、および／または電子注入層を介在させた構造を有する。具体的には、下記のような層構成からなるものが採用される（ただし、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）。
【００２１】
（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
【００２２】
上記各層の材料としては、公知のものが使用される。青色から青緑色の発光を得るためには、有機発光層中に、例えばベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、べンゾオキサゾール系などの蛍光増白剤、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が好ましく使用される。また、電子注入層としては、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）、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、ジフェニルキノン誘導体、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。有機ＥＬ発光層３は、蒸着（好ましくは抵抗加熱蒸着）のような任意の既知の手段により形成することが可能である。
【００２３】
次に、有機ＥＬ発光層３の全面を覆って、低抵抗透明酸化物層４ａが形成される。この低抵抗透明酸化物層４ａは、上部電極として機能することが求められ、低い抵抗率と高いキャリア注入性とが求められる。透明酸化物としては、ＩＺＯまたはＩＴＯを用いることができる。
【００２４】
これらＩＺＯおよびＩＴＯは、高い仕事関数を有するため、陽極として用いるのに適当である。一方、低抵抗透明酸化物層４ａを陰極として用いる場合、低抵抗透明酸化物層４ａと有機ＥＬ発光層３の間に、仕事関数が小さい材料の層を設けて、電子注入効率を向上させてもよい。この場合の仕事関数が小さい材料としては、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、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、その他の金属との合金や化合物を用いることができる。電子注入効率を向上させるためには、１０ｎｍ以下の厚さの仕事関数が小さい材料の層があれば充分であり、かつ必要とされる透明性を維持する観点からも好ましい。
【００２５】
低抵抗透明酸化物層４ａは、１×１０^−４〜１×１０^−３Ω・ｃｍの抵抗率を有する透明酸化物から形成されることが好ましい。また、低抵抗透明酸化物層４ａは、５０〜５００ｎｍの膜厚を有することが好ましい。そのような範囲の抵抗率および膜厚を有することにより、有機ＥＬ発光層３からの発光を充分に透過させつつ、電極としての機能を十全に果たすことが可能となる。
【００２６】
低抵抗透明酸化物層４ａの全面を覆って、高抵抗透明酸化物層４ｂが形成される。好ましくは、低抵抗透明酸化物層４ａに用いた透明酸化物の酸素含有量を増大させたものを、高抵抗透明酸化物層４ｂとして用いる。酸素含有量を増大させることにより、抵抗率が増大する一方で、光に対する透明性が増大する。
【００２７】
高抵抗透明酸化物層４ｂは、所望されるパッシベーション性を与える任意の膜厚を有することができるが、好ましくは５０〜５００ｎｍの膜厚を有する。このような高抵抗透明酸化物層４ｂを形成する材料は、１〜１×１０^５Ω・ｃｍの抵抗率を有することが好ましい。酸素含有量を増大させた高抵抗透明酸化物は低抵抗透明酸化物よりも透明性が高いため、有機ＥＬ発光層の発光を充分に透過させる。したがって、低抵抗透明酸化物層４ａと高抵抗透明酸化物層４ｂとを合わせた透明酸化物層の膜厚を大きくすることが可能となり、素子の発光効率の低下を伴うことなく、酸素および水分の侵入を防ぐパッシベーション性を付与することが可能となる。
【００２８】
高抵抗透明酸化物層４ｂに用いる透明酸化物は、アモルファス構造を有することが好ましい。何ら理論に束縛されることを意図するものではないが、アモルファス構造には結晶粒界が存在せず、全面にわたって均質な膜を形成されるために、高いパッシベーション性を実現しやすいと考えている。ＩＺＯは本質的にアモルファス構造を有する。また、成膜時の基板温度を室温（２５℃）以下に制御することにより、アモルファス構造のＩＴＯを成膜することができる。
【００２９】
低抵抗透明酸化物層４ａおよび高抵抗透明酸化物層４ｂは、蒸着ないしスパッタ法により形成することができる。ＩＺＯの場合は、ＩｎおよびＺｎそれぞれの蒸発源、Ｉｎ_２Ｏ_３およびＺｎＯそれぞれの蒸発源、またはＩｎ_２Ｏ_３：ＺｎＯ混合物の蒸発源を用い、酸素雰囲気下で蒸着ないしスパッタを行うことができる。好ましくは、Ｉｎ_２Ｏ_３：ＺｎＯ混合物をターゲットとして、酸素雰囲気下でのスパッタ法が用いられる。ＩＴＯの場合も、Ｚｎの代りにＳｎ、ＺｎＯの代りにＳｎＯ_２を用いることを除いて同様の手法を用いることができる。特にアモルファスＩＴＯを形成する場合には、基板を室温以下に冷却して、Ｉｎ_２Ｏ_３：ＳｎＯ_２混合物をターゲットとする酸素雰囲気下でのスパッタ法を用いることが好ましい。低抵抗透明酸化物層４ａおよび高抵抗透明酸化物層４ｂを蒸着法で形成する場合には、酸素ガス中で蒸着を実施し、酸素ガスの圧力を変化させることにより前述の両層を形成することができる。
【００３０】
低抵抗透明酸化物層４ａは、酸素分圧を５％以下、好ましくは２．５％以下としたＯ_２／Ａｒガス（全圧０．１〜０．５Ｐａ）中でのスパッタにより形成することができる。これに対して、高抵抗透明酸化物層４ｂは、酸素分圧が２０〜６０％、好ましくは３０〜５０％であるＯ_２／Ａｒガス（全圧０．１〜０．５Ｐａ）を用いる。高抵抗透明酸化物層４ｂの形成条件は、酸素分圧を増大させることを除いて低抵抗透明酸化物層４ａの形成条件と同一であるので、同一装置内で順次的に実施することが可能である。したがって、パッシベーション性の高い膜を別途に積層させる場合と比較して、別の蒸着源あるいは装置を準備する必要もなく、簡略化された工程により発光特性の劣化のない優れた有機ＥＬ発光素子を製造することが可能となる。
【００３１】
本発明の第２の実施形態である有機ＥＬ発光素子は、図３に示すように、基板１と、下部電極２と、有機ＥＬ発光層３と、上部電極として機能する透明酸化物層５とを含み、該透明酸化物層５は厚さ方向に酸素濃度勾配を有することを特徴とする。ここで、該透明酸化物は、アモルファス構造を有してもよく、好ましくはＩＴＯおよびＩＺＯから成る群から選択されてもよい。
【００３２】
基板１、下部電極２、および有機ＥＬ発光層３は、第１の実施形態のものと同様である。
【００３３】
透明酸化物層５は、厚さ方向に酸素濃度勾配を有する。透明酸化物層５は、上部電極として機能すると同時に、酸素および水分が有機ＥＬ発光層３に侵入することを防止し、かつ有機ＥＬ発光層３の発光を効率よく透過させることを求められる。有機ＥＬ発光層３と接触する側は酸素濃度が低い低抵抗領域であり、高い導電性を有し、電極としての機能を果たす。有機ＥＬ発光層３と反対側は酸素濃度が高い高抵抗領域であり、高い絶縁性を有し、有機ＥＬ発光層３を保護するパッシベーション層としての機能を果たす。透明酸化物層５に対してパッシベーション性を付与する観点からは、該透明酸化物がアモルファス構造を有することが好ましい。アモルファス構造を採ることが可能で、高い透明性を有する観点から、透明酸化物としてＩＺＯないしＩＴＯを用いることが好ましい。
【００３４】
透明酸化物層５の低抵抗領域は、第１の実施形態の低抵抗透明酸化物層４ａと同様に、１×１０^−４〜１×１０^−３Ω・ｃｍの抵抗率を有することが好ましい。前記の範囲内の抵抗率を有する低抵抗領域は、５０〜５００ｎｍの膜厚を有することが好ましい。これによって、良好な導電性と充分な透明性を両立させることが可能となる。
【００３５】
透明酸化物層５の高抵抗領域は、第１の実施形態の高抵抗透明酸化物層４ｂと同様に、１〜１×１０^５Ω・ｃｍの抵抗率を有することが好ましい。前記の範囲内の抵抗率を有する高抵抗領域は、５０〜５００ｎｍの膜厚を有することが好ましい。高抵抗領域は光透過率が大きいので、透明酸化物層５の膜厚を大きくして、良好なパッシベーション性を付与することが可能となる。
【００３６】
透明酸化物層５は、酸素雰囲気下における蒸着ないしスパッタ法において、酸素圧力ないし酸素分圧を連続的に変化させることにより形成することができる。利用可能な蒸着源は、前述と同様である。透明酸化物層５の作成は、最初に低濃度酸素雰囲気下でスパッタを開始し、徐々に酸素分圧を上昇させながら実施される。あるいはまた、最初に一定の低濃度酸素雰囲気下において所望の厚さの低抵抗領域を積層した後に、酸素分圧の上昇を開始してもよい。好ましくは、低濃度分圧のＯ_２／Ａｒガス中での低抵抗領域を作成する。該酸素分圧が全圧の５％以下、好ましくは全圧の２．５％以下であることが好ましい。高抵抗領域の作成時には、酸素分圧が全圧の２０〜６０％、好ましくは全圧の３０〜５０％に到達することが好ましい。透明酸化物層５形成時の全圧は、０．１〜０．５Ｐａに保持されることが好ましい。このようにして、パッシベーション性の高い膜を別途に積層させる場合と比較して、別の蒸着源あるいは装置を準備する必要もなく、簡略化された工程により発光特性の劣化のない優れた有機ＥＬ発光素子を製造することが可能となる。
【００３７】
本発明の有機ＥＬ素子は、有機ＥＬ発光層３からの光をそのまま用いてもよいし、あるいは蛍光色変換材料の層を設けて有機ＥＬ発光層３からの光を波長変換して用いてもよい。蛍光色変換材料の層は、上部電極４の上に積層してもよいし、あるいは別の透明基板の上に積層して色変換フィルターを形成し、該色変換フィルターをＥＬ素子の上に貼り合わせてもよい。これらの層形成および貼り合わせ（貼り合わせに必要な層の形成を含む）は慣用の手段を用いて行ってもよい。
【００３８】
また、本発明の有機ＥＬ素子は、単一色の光を発してもよいし、あるいは異なる色の複数の光を発してもよい。好ましくは、赤、緑、青の各発光部をマトリクス上に配列した色変換フィルターと組み合わせて、ディスプレイとして用いられる。ディスプレイとして用いる場合、ＴＦＴなどのような制御素子を用いてアクティブマトリクス駆動を行うことが好ましい。
【００３９】
色変換フィルターの貼り合わせによって形成されるトップエミッション方式の有機ＥＬディスプレイの一例を図４に示す。スイッチング素子としてＴＦＴ２２があらかじめ形成されている基板２１の上に、下部電極２３、有機発光層２４、低抵抗透明酸化物層２５ａおよび高抵抗透明酸化物層２５ｂからなる有機ＥＬ素子が形成される。この際、下部電極２３および有機発光層２４を設けた基板２１に対して、本発明の方法を用いて低抵抗透明酸化物層２４ａおよび高抵抗透明酸化物層２４ｂを形成する。低抵抗透明酸化物層２４ａが上部透明電極として機能する。一方、透明基板３２の上に、所望される色変換フィルター層を形成する。図４においては、青色、緑色および赤色の色変換フィルター層が形成されており、青色変換フィルター層は青色カラーフィルター層２６Ｂから構成され、および緑色および赤色変換フィルター層は、それぞれカラーフィルター層２６Ｇおよび２６Ｒと色変換層２７Ｇおよび２７Ｒとの積層体で構成されている。また、各色変換フィルター層の間にはブラックマスク３３が形成されている。次に、それら色変換フィルター層およびブラックマスク３３上に保護層２８を形成し、さらに上記の層を覆うようにカラーフィルタ用パッシベーション層２９を形成して、色変換フィルターが得られる。次に有機ＥＬ素子と色変換フィルターとを、それらの間に充填剤層３０を形成しながら位置合わせをして貼り合わせ、最後に周辺部分を封止樹脂（接着剤）３１を用いて封止して、有機ＥＬディスプレイが得られる。
【００４０】
【実施例】
（実施例１）
Ｎｉ_３Ｐの組成を持つターゲットを用いるスパッタ法にて、１００ｎｍの厚さのＮｉ_３Ｐ膜をガラス基板上に作製した。この上に、仕事関数を有機ＥＬ発光層の注入レベルに合わせるためにＩＺＯをスパッタにて１０ｎｍ作製した。この積層膜を通常のフォトプロセスにて２ｍｍ×２ｍｍのパターンが得られるマスクを用いてパターン形成して、下部電極とした。この下部電極を陽極として用いる。その後に、この表面を室温において酸素プラズマを用いてクリーニングした。
【００４１】
この陽極上に有機ＥＬ発光層を成膜した。その構造は、有機膜として正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入層の４構造とし、正孔注入層として銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を１００ｎｍ積層し、正孔輸送層として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２０ｎｍ積層した。さらに、発光層として４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）を３０ｎｍ積層し、電子注入層としてアルミニウムトリス（８−キノリノラート）（Ａｌｑ）を２０ｎｍ積層した。さらに上部透明電極を成膜するときのダメージを緩和するために銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を２０ｎｍ成膜した。
【００４２】
これらの成膜を終了した後、Ｏ_２ガスを流量１．３ｓｃｃｍ、Ａｒガスを流量５８．７ｓｃｃｍで流しながら、系の全圧を０．４Ｐａ（Ｏ_２分圧２．２％）とした。無定形のＩｎ_２Ｏ_３：ＺｎＯ（ＺｎＯモル比で５％）をターゲットとするスパッタにより、膜厚２００ｎｍのＩＺＯ低抵抗透明酸化物層を作成して、スパッタを停止した。次に、系の全圧を０．４Ｐａに維持しながら、Ｏ_２ガスの流量を２４ｓｃｃｍ、Ａｒガスの流量を３６ｓｃｃｍに変更し、Ｏ_２分圧を４０％とした。そして、スパッタを再開して、膜厚２００ｎｍのＩＺＯ高抵抗透明酸化物層を作成した。前記低抵抗透明酸化物層を陰極とした。これにより、２ｍｍ×２ｍｍの寸法の画素を複数個有する有機ＥＬ発光素子が得られた。
【００４３】
こうして得られた有機ＥＬ発光素子をグローブボックス内の乾燥窒素雰囲気（酸素および水分濃度ともに１０ｐｐｍ以下）下において、封止ガラスとＵＶ硬化接着剤を用いて封止した。
【００４４】
得られた有機ＥＬ発光素子について、画素中の微小な欠陥について検討した。順方向に２ｍＡの電流を流して１００時間の連続駆動を行った後に、画素を顕微鏡で観察して、数μｍ〜数十μｍの非発光の点（ダークスポット）が観察した。本実施例の素子は、２ｍｍ×２ｍｍの画素中に、多くて２〜３個程度のダークスポットを有し、大部分の画素にはダークスポットが存在しなかった。
【００４５】
（実施例２）
実施例１に記載の条件を用いて、ガラス基板上に膜厚２００ｎｍのＩＺＯ低抵抗透明酸化物層および膜厚２００ｎｍのＩＺＯ高抵抗透明酸化物層を作成した。その光透過率を測定したところ、波長４７０ｎｍの光に対して８９％の透過率を有した。
【００４６】
（実施例３）
Ｏ_２ガスを流量２４ｓｃｃｍ、Ａｒガスを流量３６ｓｃｃｍで流しながら、系の全圧を０．４Ｐａ（Ｏ_２分圧２．２％）とした。無定形のＩｎ_２Ｏ_３：ＺｎＯ（ＺｎＯモル比で５％）をターゲットとするスパッタにより、ガラス基板上に膜厚２００ｎｍのＩＺＯ高抵抗透明酸化物層のみを作成した。この層は、実施例１のＩＺＯ高抵抗透明酸化物層と同一の組成を有する。その光透過率を測定したところ、波長４７０ｎｍの光に対して９３％の透過率を有した。
【００４７】
（比較例１）
高抵抗透明酸化物層を形成しなかったことを除いて、実施例１を繰り返して有機ＥＬ発光素子を得た。得られた有機ＥＬ発光素子は、２ｍｍ×２ｍｍの画素中に平均でおよそ２０個のダークスポットが観察された。この結果から、実施例１の高抵抗透明酸化物層がダークスポットの抑制に極めて効果的であることが分かる。
【００４８】
（比較例２）
Ｏ_２ガスを流量１．３ｓｃｃｍ、Ａｒガスを流量５８．７ｓｃｃｍで流しながら、系の全圧を０．４Ｐａ（Ｏ_２分圧２．２％）とした。無定形のＩｎ_２Ｏ_３：ＺｎＯ（ＺｎＯモル比で５％）をターゲットとするスパッタにより、ガラス基板上に膜厚４００ｎｍのＩＺＯ低抵抗透明酸化物層を作成した。その光透過率を測定したところ、波長４７０ｎｍの光に対して８３％の透過率を有した。全膜厚の等しい実施例２の積層体と比較して、光透過率が低下していることが分かる。
【００４９】
（比較例３）
Ｏ_２ガスを流量１．３ｓｃｃｍ、Ａｒガスを流量５８．７ｓｃｃｍで流しながら、系の全圧を０．４Ｐａ（Ｏ_２分圧２．２％）とした。無定形のＩｎ_２Ｏ_３：ＺｎＯ（ＺｎＯモル比で５％）をターゲットとするスパッタにより、ガラス基板上に膜厚２００ｎｍのＩＺＯ低抵抗透明酸化物層を作成した。その光透過率を測定したところ、波長４７０ｎｍの光に対して９０％の透過率を有した。膜厚の等しい実施例３のＩＺＯ高抵抗透明酸化物層と比較して、光透過率が低下していることが分かる。
【００５０】
（実施例４）
実施例１と同様の方法を繰り返して、基板上に下部電極（陽極）および有機ＥＬ発光層を形成した。
【００５１】
これらの成膜を終了した後、Ｏ_２ガスを流量１．３ｓｃｃｍ、Ａｒガスを流量５８．７ｓｃｃｍで流しながら、系を０．４Ｐａ（Ｏ_２分圧２．２％）まで減圧した。無定形のＩｎ_２Ｏ_３：ＺｎＯ（ＺｎＯモル比で５％）をターゲットとするスパッタにより、膜厚２００ｎｍのＩＺＯ透明酸化物層の低抵抗領域を作成した。次に、スパッタを継続しつつ、系を０．４Ｐａに維持しながら、Ｏ_２ガスの流量を２４ｓｃｃｍ、Ａｒガスの流量を３６ｓｃｃｍに連続的に変化させて、ＩＺＯ透明酸化物層の高抵抗領域を作成した。最終的なＯ_２分圧は、４０％であった。低抵抗から高抵抗へ変化する領域の厚さは４０ｎｍであり、高抵抗領域の厚さは１６０ｎｍであり、したがってＩＺＯ透明酸化物層の全膜厚は４００ｎｍであった。これにより、２ｍｍ×２ｍｍの寸法の画素を複数個有する有機ＥＬ発光素子が得られた。
【００５２】
実施例１と同様にダークスポットを観察した。本実施例の素子は、２ｍｍ×２ｍｍの画素中に、多くて２〜３個程度のダークスポットを有し、大部分の画素にはダークスポットが存在しなかった。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、上部電極として機能する低抵抗透明酸化物層と、パッシベーション層として機能する高抵抗透明酸化物層とを有する本発明の構造を採ることにより、ダークスポットのような微小欠陥が少なく、かつ発光効率の高い有機ＥＬ発光素子を得ることができる。さらに、低抵抗透明酸化物層および高抵抗透明酸化物層は、成膜時の酸素分圧を変更するのみで同一の蒸発源から形成することが可能であり、これによって該素子の製造工程を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機ＥＬ発光素子の概略断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の有機ＥＬ発光素子の概略断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の有機ＥＬ発光素子の概略断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の有機ＥＬ発光素子を用いて作成される有機ＥＬディスプレイの一例の概略断面図である。
【符号の説明】
１，２１，５１基板
２，２３，５３下部電極
３，２４，５４有機ＥＬ発光層
４ａ，２５ａ低抵抗透明酸化物層
４ｂ，２５ｂ高抵抗透明酸化物層
５透明酸化物層
２２，５２ＴＦＴ
２６（Ｒ，Ｇ，Ｂ）カラーフィルター層
２７（Ｒ，Ｇ）色変換層
２８保護層
２９カラーフィルタ用パッシベーション層
３０充填剤層
３１封止樹脂
３２透明基板
３３ブラックマスク
５５上部電極

Claims

基板と、下部電極と、有機ＥＬ発光層と、上部電極として機能する低抵抗透明酸化物の層と、高抵抗透明酸化物の層とを含み、前記低抵抗透明酸化物の層は、前記高抵抗透明酸化物の層の有機ＥＬ発光層側に位置することを特徴とする有機ＥＬ発光素子。
前記低抵抗透明酸化物と前記高抵抗透明酸化物とは、同一元素から構成されており、酸素含有量が異なることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ発光素子。
前記低抵抗透明酸化物と前記高抵抗透明酸化物とは、アモルファス構造を有することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ発光素子。
前記低抵抗透明酸化物と前記高抵抗透明酸化物とは、ＩＴＯおよびＩＺＯから成る群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ発光素子。
基板と、下部電極と、有機ＥＬ発光層と、上部電極として機能する透明酸化物の層とを含み、該透明酸化物の層は厚さ方向に酸素濃度勾配を有することを特徴とする有機ＥＬ発光素子。
前記透明酸化物は、アモルファス構造を有することを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ発光素子。
前記透明酸化物は、ＩＴＯおよびＩＺＯから成る群から選択されることを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ発光素子。
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発光層を形成する工程と、
酸素雰囲気下において、前記有機ＥＬ発光層上に低抵抗透明酸化物層を形成する工程と、
酸素雰囲気下において、前記低抵抗透明酸化物層上に高抵抗透明酸化物層を形成する工程と
を真空を破ることなしに実施することを特徴とする有機ＥＬ発光素子の製造方法。
前記低抵抗透明酸化物と前記高抵抗透明酸化物は、同一元素から構成されており、酸素含有量が異なることを特徴とする請求項８に記載の有機ＥＬ発光素子の製造方法。
前記低抵抗透明酸化物および前記高抵抗透明酸化物は、酸素含有量が異なるＩＺＯまたはＩＴＯであることを特徴とする請求項９に記載の有機ＥＬ発光素子の製造方法。
前記低抵抗透明酸化物層を形成する工程の酸素雰囲気は、酸素分圧が全圧の５％以下であり、および
前記高抵抗透明酸化物層を形成する工程の酸素雰囲気は、酸素分圧が全圧の２０から６０％であることを特徴とする請求項８に記載の有機ＥＬ発光素子の製造方法。
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発光層を形成する工程と、
酸素雰囲気下において、酸素分圧を増大させながら前記有機ＥＬ発光層上に厚さ方向に酸素濃度勾配を有する透明酸化物層を形成する工程と
を真空を破ることなしに実施することを特徴とする有機ＥＬ発光素子の製造方法。
前記透明酸化物は、ＩＺＯまたはＩＴＯであることを特徴とする請求項１２に記載の有機ＥＬ発光素子の製造方法。
前記透明酸化物層の形成を開始する時点の酸素分圧が全圧の５％以下であり、および
前記透明酸化物層を形成する工程の形成の終了時の酸素分圧が全圧の２０から６０％であることを特徴とする請求項１２に記載の有機ＥＬ発光素子の製造方法。