有機エレクトロルミネセンス素子及びその製造方法、並びに、有機エレクトロルミネセンス表示装置
【課題】 発光効率に優れた有機エレクトロルミネセンス素子及びその製造方法、並びに、有機エレクトロルミネセンス表示装置を提供する。
【解決手段】 第１電極と、発光層を含む有機層と、透光性の第２電極とを必須とし、基板上にこの順に積層されてなる有機エレクトロルミネセンス素子であって、上記第２電極は、金属酸化物からなる透明電極を含んで構成されるものであり、上記透明電極は、スパッタ法やイオンプレーディング法による有機層側の電極形成時に酸素を実質的に導入しない方法等により、有機層側に抵抗率が相対的に高い部分を形成した有機エレクトロルミネセンス素子である。
【解決手段】 第１電極と、発光層を含む有機層と、透光性の第２電極とを必須とし、基板上にこの順に積層されてなる有機エレクトロルミネセンス素子であって、上記第２電極は、金属酸化物からなる透明電極を含んで構成されるものであり、上記透明電極は、スパッタ法やイオンプレーディング法による有機層側の電極形成時に酸素を実質的に導入しない方法等により、有機層側に抵抗率が相対的に高い部分を形成した有機エレクトロルミネセンス素子である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネセンス素子及びその製造方法、並びに、有機エレクトロルミネセンス表示装置に関する。より詳しくは、トップエミッション型電界発光素子として好適な有機エレクトロルミネセンス素子及びその製造方法、並びに、有機エレクトロルミネセンス表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ；以下、「ＥＬ」ともいう）素子は、少なくとも一方が透光性を有する一対の電極間に、有機化合物からなる発光層、及び、必要に応じてホ−ル注入輸送層、電子注入輸送層等を挟んだ構造を有するものである。このような有機ＥＬ素子は、低電圧駆動、高輝度の発光が可能であることから、その研究・開発が盛んに行われている。
【０００３】
有機ＥＬ素子を用いた表示装置には、素子の駆動方法の違いにより、単純マトリクス方式とアクティブマトリクス方式とがある。単純マトリクス方式は、デューティー比の増加に応じて、各画素の瞬間発光輝度を高くする必要があるため、大型のパネルでは消費電力の増大を招いてしまう。このため、特に大型のパネルでは、アクティブマトリクス方式が主流になりつつある。
【０００４】
アクティブマトリクス方式は、マトリクス状に配置された各画素に設けられた薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；以下、「ＴＦＴ」ともいう）を制御信号でＯＮ、ＯＦＦすることにより、有機ＥＬ素子の発光状態を制御し、画像を表示する方式である。しかしながら、アクティブマトリクス方式に必須のＴＦＴは、光を透過しないポリシリコン、アモルファスシリコン等を用いて形成され、また、配線等も光を透過しない金属で形成されるため、従来の基板側から発光を取り出す方式（ボトムエミッション方式）では、画素面積に対する発光面積の割合（開口率）が小さくなってしまう。とりわけ、画素毎の表示性能のばらつきを抑え、有機ＥＬ材料の劣化によるパネル表示輝度の変化をより少なくするために、有機ＥＬ素子を用いた表示パネルに適しているとされる電流駆動方式を採用した場合には、画素毎のトランジスタの数が４つ程度必要となり、より単純だが画素毎の表示性能のばらつき等で劣る電圧駆動方式において必要なトランジスタの数（２つ）の倍になるため、開口率が更に小さくなってしまう。
【０００５】
これを解決する技術として、基板と反対の側から発光を取り出す方式（トップエミッション方式）が考案されている。トップエミッション方式では、上部の電極を透光性の材料で形成する必要があるが、通常では、インジウム錫酸化物（Ｔｉｎ−ｄｏｐｅｄ Ｉｎｄｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ；以下、「ＩＴＯ」ともいう）やインジウム亜鉛酸化物（Ｚｉｎｃ−ｄｏｐｅｄ Ｉｎｄｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ；以下、「ＩＺＯ」ともいう）等が用いられる。ＩＴＯ膜やＩＺＯ膜の形成には、スパッタ法やイオンプレーティング法が用いられるのが一般的である。しかしながら、これらの方法は、比較的高エネルギーの粒子を発生させるため、先に形成した有機層に損傷を与え、素子特性を劣化させてしまう。
【０００６】
これに対し、透明導電膜形成過程における有機層等のダメージを防ぐ技術として、陰極を電子注入電極層と非晶質透明導電膜との積層構造とした有機ＥＬ素子（例えば、特許文献１参照。）や、透明導電膜の成膜の初期には、スパッタリングに要する電力を低く設定し、成膜の進行に応じて該電力を高く設定する有機ＥＬ素子の製造方法（例えば、特許文献２参照。）が開示されている。しかしながら、この技術によっても、有機ＥＬ素子の特性劣化を充分に防止することは困難である。その原因としては、スパッタ法やイオンプレーティング法で透明陰極（透明導電膜）の形成を行う場合、アルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ２）との混合ガスを用いてプラズマを発生させるが、このとき発生するプラズマ中の活性な酸素原子による有機層の酸化が考えられる。従って、透明導電膜形成過程における有機層の酸化を効果的に低減し、これにより、素子の発光輝度を向上させるという点において未だ工夫の余地があった。
【０００７】
なお、有機層の劣化防止に関しては、有機ＥＬ発光層（有機層）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む有機ＥＬ発光素子の構成が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。しかしながら、この構成は、上部電極からの酸素や水分等の浸入による有機ＥＬ発光層の劣化防止を目的とするものであり、特許文献３には、低抵抗酸化物層の全面を覆って高抵抗透明酸化物層が形成され、透明性が高い高抵抗透明酸化物層により透明酸化物層の膜厚を大きくして酸素や水分の侵入を防ぐことが記載されている。このため、透明導電膜形成過程における有機層の酸化による素子特性の劣化については、特に考慮されておらず、特許文献３において、低抵抗酸化物層は、酸素分圧が全圧の５％以下の雰囲気下で形成され、高抵抗酸化物層は、酸素分圧が全圧の２０〜６０％の雰囲気下で形成されることが記載されているが、低抵抗酸化物層の形成時に分圧が低いものの酸素が導入されている。従って、先に形成した有機層の酸化は避けられず、透明導電膜形成過程における有機層の酸化を充分に低減したものではなかった。
【０００８】
また、抵抗率とホール注入特性という２つの特性を両立させた透明電極の構成に関し、抵抗率が有機物層（有機層）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透明電極の構成が開示されている（例えば、特許文献４参照。）。特許文献４では、「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」との記載があり、透明電極の形成に際し、有機物層と接する面の近傍領域においては、ホール注入効率を高めるため、酸素ガスの比率が高い条件が適用されており、有機物層と接する面の他面側においては、抵抗率を下げるため、酸素ガスの比率が低い条件が適用されている。従って、この技術も透明導電膜形成過程における有機層の酸化を低減することを目的とするものではなかった。
【特許文献１】特開平１０−１６２９５９号公報（第１、１０頁、第１図）
【特許文献２】特開２００１−８５１６３号公報（第１、７頁、第７図）
【特許文献３】特開２００４−３１１０２号公報（第２、３、６、１１頁、第２図）
【特許文献４】特開２００３−２９７５８５号公報（第１、２、７頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、発光効率に優れた有機エレクトロルミネセンス素子及びその製造方法、並びに、有機エレクトロルミネセンス表示装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、第１電極と、発光層を含む有機層と、透光性の第２電極とを必須とし、基板上にこの順に積層されてなる有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子について種々検討したところ、第２電極を構成する金属酸化物からなる透明電極の形成過程に着目した。そして、スパッタ法やイオンプレーディング法にてこの電極を形成する際、発生したプラズマ中の活性な酸素原子により、発光層が損傷を受けることを見いだした。そこで、実質的に酸素を導入しない雰囲気下で透明電極の有機層側を形成し、透明電極の有機層側に抵抗率が相対的に高い部分を設けることにより、発光層の酸化を防ぐことができ、有機ＥＬ素子の発光効率を向上させることができることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
【００１１】
すなわち、本発明は、第１電極と、発光層を含む有機層と、透光性の第２電極とを必須とし、基板上にこの順に積層されてなる有機エレクトロルミネセンス素子であって、上記第２電極は、金属酸化物からなる透明電極を含んで構成されるものであり、上記透明電極は、有機層側に抵抗率が相対的に高い部分を有し、上記抵抗率が相対的に高い部分は、抵抗率が相対的に低い部分よりも酸素空孔を多く含むものである有機エレクトロルミネセンス素子である。
本発明はまた、第１電極と、発光層を含む有機層と、透光性の第２電極とを必須とし、基板上にこの順に積層されてなる有機エレクトロルミネセンス素子であって、上記第２電極は、金属酸化物からなる透明電極を含んで構成されるものであり、上記透明電極は、有機層側に抵抗率が相対的に高い部分を有し、上記抵抗率が相対的に高い部分は、酸素を実質的に導入しない条件で形成されたものであり、かつ抵抗率が相対的に低い部分は、酸素を導入した条件で形成されたものである有機エレクトロルミネセンス素子でもある。
以下に本発明を詳述する。
【００１２】
本発明の有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子は、第１電極と、発光層を含む有機層と、透光性の第２電極とを必須とし、基板上にこの順に積層されてなるものである。上記第１電極は、有機ＥＬ素子の陽極として機能するものであることが好ましく、第２電極は、陰極として機能するものであることが好ましい。上記発光層とは、第１電極と第２電極との間に電界を印加することにより、陽極から注入された正孔と、陰極から注入された電子との再結合によって放出されたエネルギーを発光に利用することができる材料（発光材料）を含んで構成される層のことである。発光層は、１層からなる単層構造を有していてもよく、２層以上からなる積層構造を有していてもよい。また、上記有機層は、少なくとも１層の発光層を含むものであれば特に限定されないが、更に正孔注入層等を含むものであることが好ましい。上記基板としては特に限定されないが、ガラス基板が好ましい。本発明の有機ＥＬ素子の好ましい形態としては、第１電極と、発光層及び正孔注入層を含む有機層と、透光性の第２電極とを必須とし、基板上にこの順に積層されてなる形態等が挙げられる。
本発明の有機ＥＬ素子は、第２電極が透光性を有することから、第２電極から発光を取り出すことができる。このような有機ＥＬ素子の発光を取り出す方式としては、第１、２電極の両方から発光を取り出す方式（デュアルエミッション方式）、第２電極のみから発光を取り出す方式（トップエミッション方式）が挙げられ、中でもトップエミッション方式が好ましい。
本発明の有機エレクトロルミネセンス素子は、このような構成要素を必須として構成されるものである限り、その他の構成要素を含んでいても含んでいなくてもよく、特に限定されるものではない。
【００１３】
上記第２電極は、金属酸化物からなる透明電極を含んで構成されるものである。上記金属酸化物としては、インジウム亜鉛酸化物（亜鉛をドープした酸化インジウム）、ガリウムをドープした酸化亜鉛、アルミニウムをドープした酸化亜鉛やこれに類する化合物等が挙げられる。透明電極の形成方法としては、スパッタ法、イオンプレーティング法、化学的気相成長（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；以下、「ＣＶＤ」ともいう）法、蒸着法等が挙げられ、中でも、スパッタ法、イオンプレーティング法が好ましい。
【００１４】
上記透明電極は、有機層側に抵抗率が相対的に高い部分を有するものである。すなわち、本発明においては、透明電極の有機層側の少なくとも一部に、透明電極の他の部分よりも抵抗率が相対的に高い部分が形成される。好ましくは、透明電極のうち、有機層に近い側（有機層側の界面全体）が、抵抗率が相対的に高い部分によって構成され、有機層から遠い側が、抵抗率が相対的に低い部分によって構成される。抵抗率が相対的に高い部分の２５℃での抵抗率は、下限が１×１０−３Ω・ｃｍ、上限が１×１０−２Ω・ｃｍであることが好ましく、抵抗率が相対的に低い部分の２５℃での抵抗率は、下限が１×１０−４Ω・ｃｍ、上限が１×１０−３Ω・ｃｍであることが好ましい。また、透明電極の全体としての抵抗率は、２５℃で上限が１×１０−３Ω・ｃｍであることが好ましい。なお、抵抗率が相対的に高い部分と低い部分とでは、ホスト金属が同じであってもよく、異なっていてもよい。
【００１５】
本発明の形態としては、（１）上記抵抗率が相対的に高い部分は、抵抗率が相対的に低い部分よりも酸素空孔を多く含むものである形態、（２）上記抵抗率が相対的に高い部分は、酸素を実質的に導入しない条件で形成されたものであり、かつ抵抗率が相対的に低い部分は、酸素を導入した条件で形成されたものである形態が挙げられる。なお、透明電極の抵抗率が相対的に高い部分に関し、上記（１）の形態は、構成（組成）から把握したものであり、上記（２）の形態は、製造プロセス面から把握したものである。本発明においては、上記（１）の形態及び上記（２）の形態のうち、少なくともいずれか一方の形態を有することとなる。
また、本発明において、酸素空孔とは、結晶格子で周期的に配列されているはずの酸素原子（イオン）が欠けて空になった格子点のことをいう。
更に、上記酸素を実質的に導入しない条件における酸素の分圧は、実質的に０であると評価できる程度あればよく、本発明の有機層の劣化防止の作用効果を得ることができる範囲であれば、０を超えるものであってもよい。抵抗率が相対的に低い部分を形成する際の酸素の２５℃での分圧は、下限が１×１０−４Ｐａ、上限が１×１０−２Ｐａであることが好ましい。
【００１６】
なお、透明電極の抵抗率（比抵抗）と透明電極形成時の酸素分圧との関係については、図２に示すように、成膜速度で規格化した酸素分圧が９×１０−３（Ｐａ／（ｎｍ／ｍｉｎ））近傍のときに比抵抗が極小となるが、本発明において、抵抗率が相対的に高い部分は、酸素を実質的に導入しない条件で形成され、かつ抵抗率が相対的に低い部分は、酸素を導入した条件で形成されることから、比抵抗の極小点よりも低い酸素分圧（図２中、極小点の左側の領域）や比抵抗の極小点近傍の酸素分圧の条件で透明電極が形成されることとなる。一方、特許文献４に記載の透明電極は、有機層（有機物層）と接する面側で抵抗率が高くされ、有機層と接する面の他面側で抵抗率が低くされている点において、本発明における透明電極の特性と共通するが、酸素分圧（酸素ガスの濃度）という点では正反対の条件で形成されており、その構成（組成）において異なるものである。すなわち、特許文献４に記載の透明電極では、比抵抗の極小点よりも高い酸素分圧（図２中、極小点の右側の領域）の条件で有機層と接する面の他面側（抵抗率が相対的に低い部分）が形成され、更に高い酸素分圧の条件で有機層と接する面側（抵抗率が相対的に高い部分）が形成されている。
【００１７】
このような本発明によれば、スパッタ法やイオンプレーティング法により透明電極の形成を行う際に、実質的に酸素を導入することなく、有機層側の抵抗率が相対的に高い部分を形成するものであるため、活性な酸素原子による有機層の損傷（酸化）を低減することができる。そして、抵抗率が相対的に高い部分を形成した後、透明電極の全体としての抵抗率を低くするために、抵抗率が相対的に高い部分の上（有機層と反対側）に、抵抗率が相対的に低い部分を形成する際には、酸素ガスを導入しても、先に形成した抵抗率が相対的に高い部分が防壁となって、有機層の損傷を防ぐことができる。従って、本発明の有機ＥＬ素子においては、透明電極の全体としての抵抗率を低くして、電極による電圧降下を低くすることが可能であり、高い発光輝度を得ることや、所望の発光輝度を得るのに要する電力を小さくして、素子の劣化を抑制し、高信頼性を得ること等が可能となる。このような発光効率に優れた本発明の有機ＥＬ素子は、有機ＥＬ表示装置等における電界発光素子として好適に用いることができるものである。
【００１８】
以下、本発明の有機エレクトロルミネセンス素子の好ましい形態について詳しく説明する。
上記透明電極は、少なくとも抵抗率が相対的に高い部分がインジウム亜鉛酸化物（亜鉛をドープした酸化インジウム）、ガリウムをドープした酸化亜鉛、及び、アルミニウムをドープした酸化亜鉛からなる群より選択される少なくとも１種を含む材料により形成されたものであることが好ましい。これによれば、酸素を導入しない条件でも、抵抗が比較的低い透明電極を形成することができるため、第２電極の全体としての抵抗を低くして、高効率の有機ＥＬ素子を得ることができる。なお、亜鉛をドープした酸化インジウムにおける亜鉛のドープ量は、下限が５質量％、上限が１５質量％であることが好ましい。また、ガリウムをドープした酸化亜鉛におけるガリウムのドープ量は、下限が５質量％、上限が１５質量％であることが好ましい。更に、アルミニウムをドープした酸化亜鉛におけるアルミニウムのドープ量は、下限が５質量％、上限が１５質量％であることが好ましい。なお、製造工程の簡略化の観点から、抵抗率が相対的に高い部分のみならず、抵抗率が相対的に低い部分も、上述した材料により形成されることがより好ましい。
【００１９】
上記透明電極は、抵抗率が相対的に高い部分の厚さが５〜１００ｎｍであることが好ましい。これにより、有機層の損傷を充分に防ぐことができるとともに、透過率が充分に大きくかつ抵抗率が充分に小さい第２電極を形成することができ、高効率の有機ＥＬ素子を得ることができる。抵抗率が相対的に高い部分の厚さが５ｎｍ未満であると、スパッタ法、イオンプレーティング法等による電極形成過程において、活性な酸素原子による有機層の損傷を充分には防ぐことができないおそれがあり、１００ｎｍを超えると、透明電極の光透過率が低くなるとともに、第２電極の全体としての抵抗率が高くなり、第２電極における電圧降下が大きくなってしまうおそれがある。また、抵抗率が相対的に高い部分の厚さは、下限が５ｎｍ、上限が５０ｎｍであることがより好ましく、抵抗率が相対的に低い部分の厚さは、下限が５０ｎｍ、上限が５００ｎｍであることが好ましい。
【００２０】
上記有機エレクトロルミネセンス素子は、有機層と透明電極との間に絶縁物からなる電子注入層を有することが好ましい。これにより、第２電極を陰極とする場合、電極間に電界印加した際の有機層への電子の注入効率が高くなるため、高効率の有機ＥＬ素子を提供することができる。
【００２１】
上記有機エレクトロルミネセンス素子は、有機層と透明電極との間、又は、電子注入層と透明電極との間に透光性の金属層を有することが好ましい。これにより、第２電極を陰極とする場合に、金属層の材料として低仕事関数金属やそれを含む合金等を用いることで、電極間に電界を印加した際の有機層への電子の注入効率を高くすることができ、高効率の有機ＥＬ素子を提供することができる。また、本発明においては、第２電極の透明電極が有する抵抗率が相対的に高い部分により、金属層の酸化を抑制することができる。金属層の厚さは、下限が１ｎｍ、上限が２０ｎｍであることが好ましい。金属層の厚さが１ｎｍ未満であると、有機層への電子の注入効率を充分に向上させることができないおそれがあり、２０ｎｍを超えると、透光性を充分には得られなくなるおそれがある。
【００２２】
本発明はまた、基板上に第１電極を形成する工程と、発光層を含む有機層を形成する工程と、透光性の第２電極を形成する工程とを含む有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法であって、上記第２電極を形成する工程は、金属酸化物からなる透明電極を形成する工程を含むものであり、上記金属酸化物からなる透明電極を形成する工程は、酸素ガスを実質的に導入しない条件で電極形成した後、酸素ガスを導入した条件で電極形成するものである有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法でもある。
第１電極の形成工程は、電子ビーム（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ；ＥＢ）法等を用いて金属膜や導電性金属酸化物膜を形成するものである。また、有機層の形成工程は、直接真空蒸着法、ＥＢ法、分子線エピタキシ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ；ＭＢＥ）法等のドライプロセスや、スピンコート法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、マイクログラビアコート法等のウエットプロセス等を用いて、発光層や、必要に応じて正孔注入層、電子注入層、電荷輸送層（正孔輸送層及び電子輸送層）等を形成するものである。第２電極の形成工程は、金属酸化物からなる透明電極を形成する工程を含むものであり、透明電極の形成工程においては、スパッタ法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、蒸着法等が用いられる。
【００２３】
本発明の有機ＥＬ素子の製造方法によれば、金属酸化物からなる透明電極を形成する工程において、透明電極の形成初期には酸素を実質的に導入しない条件で形成し、その後、酸素を導入して形成するため、有機層の酸化を充分に抑制した高効率の有機ＥＬ素子を製造することができる。
本発明の有機ＥＬ素子の製造方法の好ましい形態としては、第１電極を形成する工程、発光層を含む有機層を形成する工程、透光性の第２電極を形成する工程をこの順に行う形態が挙げられる。
【００２４】
上記有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法は、有機層を形成する工程と透明電極を形成する工程との間に絶縁物からなる電子注入層を形成する工程を含むことが好ましい。これによれば、電極間に電界を印加した際の有機層への電子の注入効率が向上された高効率の有機ＥＬ素子を製造することができる。電子注入層の形成工程においては、抵抗加熱蒸着法やＥＢ蒸着法等が用いられる。
【００２５】
上記有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法は、有機層を形成する工程と透明電極を形成する工程との間、又は、絶縁物からなる電子注入層を形成する工程と透明電極を形成する工程との間に、透光性の金属層を形成する工程を含むことが好ましい。これにより、第２電極を陰極とする場合に、金属層の材料として仕事関数の低い金属材料を用いることで、電極間に電界を印加した際の有機層への電子の注入効率が向上された高効率の有機ＥＬ素子を製造することができる。また、本発明においては、第２電極を構成する透明電極を形成する工程にて、酸素ガスを実質的に導入しない条件で形成された電極部分が設けられることから、金属層の酸化を抑制することができる。金属層の形成工程においては、ＤＣ（直流）又はＲＦ（高周波）スパッタ法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、蒸着法等が用いられる。
【００２６】
本発明は更に、上記有機エレクトロルミネセンス素子、又は、上記有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法により製造された有機エレクトロルミネセンス素子を備えてなる有機エレクトロルミネセンス表示装置でもある。本発明の有機ＥＬ表示装置は、高効率の有機ＥＬ素子を備えることから、高輝度であるとともに、画素毎（有機ＥＬ素子毎）の輝度のばらつきの小さい良好な表示を実現することができる。本発明の有機ＥＬ表示装置の好ましい形態としては、例えば、本発明の有機ＥＬ素子、又は、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法により製造された有機ＥＬ素子をマトリクス状に備えてなる形態等が挙げられる。なお、本発明の有機ＥＬ表示装置の駆動方式としては、アクティブマトリクス方式、パッシブマトリクス方式等が挙げられ、中でもアクティブマトリクス方式が好ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子によれば、透明電極の形成工程における有機層の損傷が低減されており、また、透明電極の全体としての抵抗率を充分に低くすることができることから、発光効率に優れた有機ＥＬ素子を提供することができる。このような有機ＥＬ素子は、有機ＥＬ表示装置等における電界発光素子として好適に用いることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に実施形態を掲げ、本発明について図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。
【００２９】
＜実施形態１＞ 有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子
図１は、本発明に係る実施形態１の有機ＥＬ素子の構成を模式的に示す断面図である。なお、図１中の白抜き矢印方向は発光を取り出す方向を表す。
図１に示す有機ＥＬ素子１００は、基板１の上に陽極（第１電極）２と、有機ＥＬ層（有機層）９と、陰極（第２電極）５とを順次有している。有機ＥＬ層９は、少なくとも発光層４を有していればよく、単層構造を有しても積層構造を有してもよい。なお、本実施形態では、有機ＥＬ層９は、正孔注入層３及び発光層４を基板１の側からこの順に積層した構造を有している。本実施形態の有機ＥＬ素子１００は、発光層４からの光が陰極５側から取り出されるトップエミッション型であるため、陰極５は透光性を有している。陰極５は、有機ＥＬ層９の上に形成され、少なくとも２層の酸化物導電層７（透明電極のうち、抵抗率が相対的に高い部分）及び８（透明電極のうち、抵抗率が相対的に低い部分）を基板１の側からこの順で積層した構造を有している。
また、本実施形態では、酸化物導電層７と発光層４との間に、Ａｌ：Ｃａ合金層（金属層）６を設けている。Ａｌ：Ｃａ合金層６の膜厚は、透光性を持たせるために、下限が１ｎｍ、上限が２０ｎｍであることが好ましく、上限が１０ｎｍであることがより好ましく、上限が５ｎｍであることが更に好ましい。金属層６の材質としては、Ａｌ：Ｃａ合金以外にも、仕事関数が４ｅＶ以下の低仕事関数金属（例えばＣｅ、Ｙｂ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｌｉ等）やそれらを含む合金を用いてもよい。発光層４の材料として高分子材料を用いる場合には、金属層６には、低仕事関数金属として、Ｃａ、Ｂａが好適に用いられる。低仕事関数金属単体を用いて金属層６を形成することも可能であるが、上述した低仕事関数金属をホスト金属にドープすることによっても、金属層６を形成することができる。この場合、ホスト金属としては、化学的に比較的安定な金属（例えばＮｉ、Ｏｓ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｌ、Ａｕ、Ｒｈ等）が好ましい。これにより、金属層６に含まれる低仕事関数金属の酸化を抑制することができる。
【００３０】
図２は、酸化物透明導電膜（ＩＴＯ膜）形成時の酸素分圧と膜抵抗率との関係を示す図である。
図２に示すように、一般的に、酸化物透明導電膜は、膜形成時の酸素分圧が０又は小さい場合には、膜中の酸素空孔が多すぎる状態になるため、結晶性が悪く、キャリアの移動度が低下するとともに、酸素空孔が有効にキャリアを発生できないため、キャリア密度も低く、膜の抵抗値が大きくなる。膜形成時の酸素分圧を増加させていくと、結晶欠陥が少なくなり、キャリアの移動度が上がるとともに、酸素空孔が有効にキャリアを発生することができるようになり、キャリア密度も上昇して膜の抵抗が小さくなる。膜形成時の酸素分圧を更に増加させると、キャリアの移動度が飽和する一方、酸素空孔ドナーそのものが少なくなるため、キャリア密度が減少し、膜の抵抗は再び大きくなる。本実施形態においては、酸化物導電層７が、酸素分圧０の条件で形成され、酸化物導電層８が、膜の抵抗が小さくなる適切な酸素分圧の条件で形成されている。
【００３１】
有機ＥＬ素子１００では、有機ＥＬ層９に近い側の酸化物導電層７は、酸素を導入しない条件で作製されているので、活性な酸素原子による有機ＥＬ層９の酸化がなく、有機ＥＬ素子１００の発光効率の低下を抑えることができる。なお、本明細書中、「発光効率」とは、有機ＥＬ素子に入力した電力、又は、駆動に要する電流に対する取り出し光の輝度のことをいう。発光効率の低下を抑制できれば、要求される輝度を実現するために、有機ＥＬ素子に入力する電力を小さくすることができる。そのため、有機ＥＬ素子に印加する電流又は電圧を低減することができるので、有機ＥＬ素子の劣化を抑制することができ、その結果、有機ＥＬ素子の信頼性を向上させることが可能となる。
【００３２】
有機ＥＬ素子１００は、発光層４と陰極５との間に、絶縁膜（絶縁物）からなる電子注入層を形成することが好ましい。電子注入層を設けることにより、発光効率をより向上させることができる。電子注入層を構成する絶縁膜（絶縁物）としては、ＢａＯ、ＢａＦ２、ＣａＯ、ＣａＦ２、Ｃｓ２Ｏ、ＣｓＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＦ、Ｃｅ２Ｏ３、ＣｅＦ３からなる群より選択される１種の化合物又は２種以上の混合物であることが好ましい。
【００３３】
陰極５が有する透光性の酸化物導電層７、８の形成方法としては、スパッタ法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、蒸着法等が挙げられる。酸化物導電層７（酸素を導入せずに形成する部分）と酸化物導電層８（酸素を導入して形成する部分）とは、同じ製法で形成してもよく、異なる製法で形成してもよい。また、材料は同じであってもよく、異なっていてもよい。
【００３４】
また、酸化物導電層７（酸素を導入せずに形成する部分）の材料としては、酸素を導入しない条件であっても比較的抵抗率の低い膜が形成できるインジウム亜鉛酸化物、ガリウムをドープした酸化亜鉛、アルミニウムをドープした酸化亜鉛等を用いると、陰極５全体の抵抗率を下げることが可能である。
【００３５】
有機ＥＬ層９は、高分子材料を用いた溶液から形成された有機層を含むことが好ましい。これにより、印刷法やインクジェット法等の真空条件を必要としない薄膜形成法を使用することができるので、より安価に有機ＥＬ素子を製造することができる。
【００３６】
有機ＥＬ層９における発光層４は、単層構造を有しても多層構造を有してもよい。また、発光層４は、母体材料にドーパントをドープした層であってもよい。
本実施形態における有機ＥＬ層９は、図１に示すように、正孔注入層３及び発光層４を陽極２の側からこの順に有しているが、有機ＥＬ層９の構成は、図１に示す構成に限定されない。例えば、有機ＥＬ層９は、以下のような構成を有することができる。
（１）有機発光層
（２）正孔輸送層／有機発光層
（３）有機発光層／電子輸送層
（４）正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層
（５）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層
【００３７】
発光層４に含まれる発光材料としては、高分子材料であってもよく、低分子材料であってもよく、有機ＥＬ素子用の従来公知の発光材料を用いることができる。従来公知の発光材料は、低分子発光材料、高分子発光材料、及び、高分子発光材料の前駆体等に分類することができる。それぞれの発光材料の具体的な化合物を以下に例示するが、発光材料はこれらに特に限定されるものではない。
【００３８】
低分子発光材料としては、４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）−フェニル（ＤＰＶＢｉ）等の芳香族ジメチルジエン化合物、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−メチスチリル）ベンゼン等のスチリルベゼン化合物、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―ヒドロキシノリナート）アルミニウム錯体等の蛍光性有機金属化合物等を用いることができる。
高分子発光材料としては、ポリ（２−デシルオキシ−１，４−フェニレン）（ＤＯ−ＰＰＰ）、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−アルト−１，４−フェニルレン］ジブロマイド（ＰＰＰ−ＮＥｔ３＋）、ポリ［２−（２’−エチルヘキシルオキシ）−５−メトキシ−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＥＨ−ＰＰＶ）等を用いることができる。
高分子発光材料の前駆体としては、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）前駆体（Ｐｒｅ−ＰＰＶ）、ポリ（ｐ−ナフタレンビニレン）前駆体（Ｐｒｅ−ＰＮＶ）等を用いることができる。
【００３９】
発光層４は、従来公知の方法で形成することができる。例えば、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム（ＥＢ）法、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法等のドライプロセスを用いて、有機発光材料を堆積させることにより、形成することができる。また、有機発光材料を含む有機発光層形成用溶液を、スピンコート法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、マイクログラビアコート法等のウエットプロセスを用いて付与することにより、形成してもよい。
【００４０】
ウエットプロセスを用いる場合、有機発光層形成用溶液は、少なくとも１種類の発光材料を含有すればよく、２種類以上の発光材料を含有していてもよい。また、発光材料の他に、レベリング剤、発光アシスト剤、添加剤（ドナー、アクセプター等）電荷輸送剤、発光性のドーパント等を含有してもよい。また、有機発光層形成用溶液の溶剤としては、発光材料を溶解又は分散することができる溶剤であればよく、例えば、純水、メタノール、エタノール、テトラヒドロフラン（Ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ；ＴＨＦ）、クロロホルム、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン等であってもよい。
【００４１】
正孔輸送層及び電子輸送層（以下、合わせて、「電荷輸送層」ともいう）は、それぞれ単層構造を有しても多層構造を有してもよい。電荷輸送層は、例えば、発光層４の形成方法として例示した従来公知の方法（ドライプロセス又はウエットプロセス）で形成することができる。ウエットプロセスで電荷輸送層を形成する場合、電荷輸送層形成用溶液の溶剤としては、電荷輸送材料を溶解又は分散することができる溶剤であればよく、有機発光層形成用溶液の溶剤として例示した溶剤であってもよい。電荷輸送層に含まれる電荷輸送材料としては、従来公知の材料を用いることができる。以下に、これらの具体的な化合物を示すが、電荷輸送材料はこれらに特に限定されるものではない。
【００４２】
正孔輸送層に含まれる正孔輸送材料としては、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（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／ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ／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、Ｐｒｅ−ＰＰＶ、Ｐｒｅ−ＰＮＶ等の高分子材料前駆体を用いることができる。
【００４３】
電子輸送層に含まれる電子輸送材料としては、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］等の高分子材料を用いることができる。
【００４４】
陽極２及び陰極５は、以下に例示するような電極材料から形成できる。
陽極２は、例えば、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔ等の仕事関数の大きな金属材料やＩＴＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２等の導電性金属酸化物等の電極材料からなる単層構造を有してもよく、上述した電極材料からなる層を含む多層構造を有してもよい。また、上述した電極材料からなる層の有機ＥＬ層９の側に、この層の導電性を大きく妨げない程度の厚さ（例えば１ｎｍ程度）のＳｉＯ２層を設けた構造であってもよい。ＳｉＯ２層の表面は、有機発光層形成用溶液や電荷輸送層形成用溶液との親和性（濡れ性）に優れているため、ＳｉＯ２層の付加によって、陽極２と有機ＥＬ層９との密着性を向上させることができる。
【００４５】
（実施例１）
本発明に係る実施例１の有機ＥＬ素子（図１）を以下の方法で作製する。
５ｃｍ角の絶縁性の基板１の上に、陽極２として、電子ビーム（ＥＢ）蒸着装置でストライプ状のＰｔ電極（陽極、第１電極）２（幅：２ｍｍ、長さ：５ｃｍ、厚さ：約１５０ｎｍ）を形成する。次に、陽極２の上に、ＰＥＤＯＴとＰＳＳとの混合水溶液をスピンコート法により塗布し、１５０℃で２０分間乾燥することにより、ホール注入層３を形成する。このとき、溶液の濃度、スピンコート時の回転数等を制御することにより、ホール注入層３の厚さを約６０ｎｍとする。次に、ホール注入層３と同様に、ポリフルオレン誘導体の溶液をスピンコート法で塗布、乾燥することにより、発光層４を形成する。
【００４６】
続いて、発光層４の上に陰極（第２電極）５を形成する。まず、Ｃａを５質量％含むＡｌを蒸着源（出発材料）として用い、抵抗加熱蒸着法により金属層６（厚さ：５ｎｍ）を形成する。金属層６の形状は、陽極２と直交する方向に沿ったストライプ状の層（幅：２ｍｍ、長さ：５ｃｍ）とする。この後、酸化物導電層として、ＩＺＯ焼結ターゲットを用いてＤＣスパッタ法によりＩＺＯ層７及び８を形成する。このとき、ＩＺＯ形成の初期にはＡｒガスのみを用いてスパッタリングを行い、酸素ガスを用いないでＩＺＯ層７（透明電極のうち、抵抗率が相対的に高い部分）を形成する。その後、Ａｒガスと酸素ガスとを用いて、ＩＺＯ層８（透明電極のうち、抵抗率が相対的に低い部分）を形成する。ＩＺＯ層７及び８は、金属層６と同じストライプパターンを有するように形成される。これにより、実施例１の有機ＥＬ素子が得られる。なお、金属層６及び酸化物導電（ＩＺＯ）層７、８の形成時には、いずれも基板を加熱する処理は行わないものとする。
【００４７】
（比較例１）
図４は、比較例１の有機ＥＬ素子の構成を模式的に示す断面図である。なお、図４中の白抜き矢印方向は発光を取り出す方向を表す。
実施例１の有機ＥＬ素子１００と比較するために、図４に示すように、比較例１の有機ＥＬ素子３００を作製する。本比較例の有機ＥＬ素子３００は、ＩＺＯ層を、全てＡｒガスと酸素ガスとを用いて形成する（ＩＺＯ層８のみを形成する）以外は、実施例１の有機ＥＬ素子１００と同様の構成を有し、同様の方法で作製される。なお、比較例１の有機ＥＬ素子３００は、本発明には含まれない。
【００４８】
（発光特性評価）
実施例１及び比較例１の有機ＥＬ素子のそれぞれに、Ｐｔ電極２が正、ＩＺＯ層８が負になるように直流電圧を印加し、ＩＺＯ層８の上部からの発光を観察した。その結果、実施例１の有機ＥＬ素子１００では、発光層４からの緑色発光が蛍光灯下でも観察されたが、比較例１の有機ＥＬ素子３００では、暗所でやっと確認できる程度の（輝度の小さい）発光しか得られなかった。従って、比較例１の有機ＥＬ素子３００の発光輝度は、実施例１の有機ＥＬ素子１００の発光輝度よりも大幅に小さい。すなわち、比較例１の有機ＥＬ素子３００の発光効率は、実施例１の有機ＥＬ素子１００の発光効率よりも大幅に低い。
【００４９】
この原因は以下のように考えられる。
比較例１の有機ＥＬ素子３００では、ＩＺＯ層８の形成時に発生するプラズマ中の活性な酸素原子（又はイオン）により、金属層６及び発光層４が酸化されたためと考えられる。金属層６が酸化されると、陰極５から発光層４への電子の注入効率が低下してしまう。そのため、発光層４において、充分な発光が得られない。また、発光層４が酸化されると、発光層４自体が劣化し、発光効率が低下する。
一方、実施例１の有機ＥＬ素子１００では、ＩＺＯ層の形成初期（ＩＺＯ層７の形成時）には酸素ガスを使用しないため、金属層６及び発光層４の酸化が起こらない。その後、酸素ガスを用いてＩＺＯ層８を形成しても、先に酸素ガスを使用しないで形成したＩＺＯ層７が防壁（バリア層）となるため、金属層６及び発光層４の酸化が起こらない。このため、金属層６の酸化による電子注入効率の減少、発光層４の酸化による劣化が起こらないため、高効率の有機ＥＬ素子を提供することができる。
【００５０】
＜実施形態２＞ 有機ＥＬ表示装置
図３は、本発明に係る実施形態１の有機ＥＬ素子１００を搭載した本発明に係る実施形態２の有機ＥＬ表示装置の構成を模式的に示す断面図である。なお、図３中の白抜き矢印方向は、有機ＥＬ素子１００からの発光を取り出す方向を表す。
図３に示す有機ＥＬ表示装置２００は、アクティブマトリクス基板１０１の上に有機ＥＬ素子１００が形成されている。アクティブマトリクス基板１０１は、基板１と、基板１の上に画素毎に形成された複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、これらのＴＦＴを覆う平坦化膜１４とを有している。各ＴＦＴは、ゲート電極１２と、ゲート電極１２の上にゲート絶縁膜１３を介して形成された島状半導体層１７と、島状半導体層１７の両端部をそれぞれ覆うように設けられた電極（ソース、ドレイン電極）１０とを有する構造、いわゆるボトムゲート構造を有している。各ＴＦＴは、ソース電極１０及びゲート電極１２にて、ソース配線（図示せず）及びゲート配線１１とそれぞれ接続されている。平坦化膜１４には、各ＴＦＴのドレイン電極１０に達するスルーホール１５が設けられている。また、平坦化膜１４の上には、有機ＥＬ素子１００が形成されている。有機ＥＬ素子１００の陽極（第1電極）２は、平坦化膜１４の上及びスルーホール１５の内部に堆積された導電層２０、２１をパターニングすることにより、画素毎に形成されている。各陽極２は、スルーホール１５を介して、対応するＴＦＴのドレイン電極１０と接続されている。これらの陽極２は、そのエッジ部及びスルーホール１５を覆うように形成された絶縁膜１６によって互いに絶縁されている。陽極２及び絶縁膜１６の上には、ホール注入層３、発光層４、金属層６、酸化物導電層（酸素ガスを使用しないで形成したＩＺＯ層７と酸素ガスを使用して形成したＩＺＯ層８との積層膜、透明電極）がこの順で形成されている。
【００５１】
図３に示す有機ＥＬ表示装置２００は、上述したような構成を有し、本発明の有機ＥＬ素子１００を搭載しているので、金属層６の酸化に起因する電子注入効率の低下、発光層の酸化による発光効率の低下を抑えることにより、高い発光効率を有する。そのため、高精細で明るい表示を実現することができる。また、画素毎（すなわち、有機ＥＬ素子１００毎）の輝度のばらつきも小さく、高品位な表示が得ることができる。
【００５２】
本実施形態の有機ＥＬ表示装置２００の構成は、上述した構成に特に限定されない。例えば、ＴＦＴはトップゲート構造を有していてもよい。また、搭載される有機ＥＬ素子１００の構成も上述した構成に特に限定されず、実施形態１にて説明したような様々な構成を適用することができる。更に、表示装置の駆動方式としては、画素毎に２個のＴＦＴを必要とする電圧駆動方式を採用してもよいし、画素毎に４個のＴＦＴを必要とする電流駆動方式を採用してもよい。あるいは、有機ＥＬ素子１００を用いて、単純マトリクス方式の表示装置も構成することができる。
【００５３】
（実施例２）
本発明に係る実施例２の有機ＥＬ表示装置（図３）を以下の方法で作製する。
絶縁性の基板１の上に、半導体層１７としてポリシリコンを用いたボトムゲート構造のＴＦＴを形成した後、基板１の表面の凹凸をなくすために、ＴＦＴを平坦化膜１４で覆う。次に、平坦化膜１４の上及び平坦化膜１４に設けたスルーホール１５の内部に、陽極（第１電極）２としてＡｌ層２０、ＩＺＯ層２１を形成する。Ａｌ層２０、ＩＺＯ層２１は、スルーホール１５によって、ＴＦＴのドレイン電極１０と接続されている。Ａｌ層２０、ＩＺＯ層２１のうち、平坦化膜１４の上に形成された部分の厚さは１５０ｎｍとする。次いで、スルーホール１５及び陽極２のエッジ部を覆うように、ＳｉＯ２膜１６を形成する。続いて、この基板に、実施例１と同様の方法で、ホール注入層３（厚さ：約６０ｎｍ）及び発光層４をこの順で形成する。発光層４の上には、ＡｌとＣａとの共蒸着により、透光性を有する金属層６（厚さ：例えば１５ｎｍ）を形成する。ＡｌはＥＢ法、Ｃａは抵抗加熱蒸着法によりそれぞれ蒸着を行う。次に、ＤＣスパッタ法によりＩＺＯ層７（透明電極のうち、抵抗率が相対的に高い部分）及び８（透明電極のうち、抵抗率が相対的に低い部分）の形成を行う。ＩＺＯ層７、８の形成時、初期の１０ｎｍは酸素ガスを導入せずに成膜（ＩＺＯ層７を形成）し、その後、酸素ガスを導入してＩＺＯ層８（合計厚さ：１００ｎｍ）を形成する。
【００５４】
（発光特性評価）
実施例２にて作製された有機ＥＬ表示装置のＴＦＴに制御信号を印加すると、発光層４からの緑色発光がＩＺＯ層８の上部から観察された。従って、有機ＥＬ素子１００の金属層６、発光層４の酸化が充分に抑制されていることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係る実施例１の有機ＥＬ素子の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】酸化物透明導電膜（ＩＴＯ膜）形成時の酸素分圧と膜抵抗率との関係を示す図である。
【図３】本発明に係る実施例２の有機ＥＬ表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図４】比較例１の有機ＥＬ素子の構成を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１：基板
２：陽極（第１電極）
３：ホール注入層
４：発光層
５：陰極（第２電極）
６：合金層（金属層）
７：酸化物導電層（透明電極のうち、抵抗率が相対的に高い部分）
８：酸化物導電層（透明電極のうち、抵抗率が相対的に低い部分）
９：有機ＥＬ層（有機層）
１０：ソース、ドレイン電極
１１：配線
１２：ゲート電極
１３：ゲート絶縁膜
１４：平坦化膜
１５：スルーホール
１６：絶縁膜
１７：半導体層
２０：Ａｌ層
２１：ＩＺＯ層
１００、３００：有機ＥＬ素子
１０１：アクティブマトリクス基板
２００：有機ＥＬ表示装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネセンス素子及びその製造方法、並びに、有機エレクトロルミネセンス表示装置に関する。より詳しくは、トップエミッション型電界発光素子として好適な有機エレクトロルミネセンス素子及びその製造方法、並びに、有機エレクトロルミネセンス表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ；以下、「ＥＬ」ともいう）素子は、少なくとも一方が透光性を有する一対の電極間に、有機化合物からなる発光層、及び、必要に応じてホ−ル注入輸送層、電子注入輸送層等を挟んだ構造を有するものである。このような有機ＥＬ素子は、低電圧駆動、高輝度の発光が可能であることから、その研究・開発が盛んに行われている。
【０００３】
有機ＥＬ素子を用いた表示装置には、素子の駆動方法の違いにより、単純マトリクス方式とアクティブマトリクス方式とがある。単純マトリクス方式は、デューティー比の増加に応じて、各画素の瞬間発光輝度を高くする必要があるため、大型のパネルでは消費電力の増大を招いてしまう。このため、特に大型のパネルでは、アクティブマトリクス方式が主流になりつつある。
【０００４】
アクティブマトリクス方式は、マトリクス状に配置された各画素に設けられた薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；以下、「ＴＦＴ」ともいう）を制御信号でＯＮ、ＯＦＦすることにより、有機ＥＬ素子の発光状態を制御し、画像を表示する方式である。しかしながら、アクティブマトリクス方式に必須のＴＦＴは、光を透過しないポリシリコン、アモルファスシリコン等を用いて形成され、また、配線等も光を透過しない金属で形成されるため、従来の基板側から発光を取り出す方式（ボトムエミッション方式）では、画素面積に対する発光面積の割合（開口率）が小さくなってしまう。とりわけ、画素毎の表示性能のばらつきを抑え、有機ＥＬ材料の劣化によるパネル表示輝度の変化をより少なくするために、有機ＥＬ素子を用いた表示パネルに適しているとされる電流駆動方式を採用した場合には、画素毎のトランジスタの数が４つ程度必要となり、より単純だが画素毎の表示性能のばらつき等で劣る電圧駆動方式において必要なトランジスタの数（２つ）の倍になるため、開口率が更に小さくなってしまう。
【０００５】
これを解決する技術として、基板と反対の側から発光を取り出す方式（トップエミッション方式）が考案されている。トップエミッション方式では、上部の電極を透光性の材料で形成する必要があるが、通常では、インジウム錫酸化物（Ｔｉｎ−ｄｏｐｅｄ Ｉｎｄｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ；以下、「ＩＴＯ」ともいう）やインジウム亜鉛酸化物（Ｚｉｎｃ−ｄｏｐｅｄ Ｉｎｄｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ；以下、「ＩＺＯ」ともいう）等が用いられる。ＩＴＯ膜やＩＺＯ膜の形成には、スパッタ法やイオンプレーティング法が用いられるのが一般的である。しかしながら、これらの方法は、比較的高エネルギーの粒子を発生させるため、先に形成した有機層に損傷を与え、素子特性を劣化させてしまう。
【０００６】
これに対し、透明導電膜形成過程における有機層等のダメージを防ぐ技術として、陰極を電子注入電極層と非晶質透明導電膜との積層構造とした有機ＥＬ素子（例えば、特許文献１参照。）や、透明導電膜の成膜の初期には、スパッタリングに要する電力を低く設定し、成膜の進行に応じて該電力を高く設定する有機ＥＬ素子の製造方法（例えば、特許文献２参照。）が開示されている。しかしながら、この技術によっても、有機ＥＬ素子の特性劣化を充分に防止することは困難である。その原因としては、スパッタ法やイオンプレーティング法で透明陰極（透明導電膜）の形成を行う場合、アルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ２）との混合ガスを用いてプラズマを発生させるが、このとき発生するプラズマ中の活性な酸素原子による有機層の酸化が考えられる。従って、透明導電膜形成過程における有機層の酸化を効果的に低減し、これにより、素子の発光輝度を向上させるという点において未だ工夫の余地があった。
【０００７】
なお、有機層の劣化防止に関しては、有機ＥＬ発光層（有機層）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む有機ＥＬ発光素子の構成が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。しかしながら、この構成は、上部電極からの酸素や水分等の浸入による有機ＥＬ発光層の劣化防止を目的とするものであり、特許文献３には、低抵抗酸化物層の全面を覆って高抵抗透明酸化物層が形成され、透明性が高い高抵抗透明酸化物層により透明酸化物層の膜厚を大きくして酸素や水分の侵入を防ぐことが記載されている。このため、透明導電膜形成過程における有機層の酸化による素子特性の劣化については、特に考慮されておらず、特許文献３において、低抵抗酸化物層は、酸素分圧が全圧の５％以下の雰囲気下で形成され、高抵抗酸化物層は、酸素分圧が全圧の２０〜６０％の雰囲気下で形成されることが記載されているが、低抵抗酸化物層の形成時に分圧が低いものの酸素が導入されている。従って、先に形成した有機層の酸化は避けられず、透明導電膜形成過程における有機層の酸化を充分に低減したものではなかった。
【０００８】
また、抵抗率とホール注入特性という２つの特性を両立させた透明電極の構成に関し、抵抗率が有機物層（有機層）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透明電極の構成が開示されている（例えば、特許文献４参照。）。特許文献４では、「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」との記載があり、透明電極の形成に際し、有機物層と接する面の近傍領域においては、ホール注入効率を高めるため、酸素ガスの比率が高い条件が適用されており、有機物層と接する面の他面側においては、抵抗率を下げるため、酸素ガスの比率が低い条件が適用されている。従って、この技術も透明導電膜形成過程における有機層の酸化を低減することを目的とするものではなかった。
【特許文献１】特開平１０−１６２９５９号公報（第１、１０頁、第１図）
【特許文献２】特開２００１−８５１６３号公報（第１、７頁、第７図）
【特許文献３】特開２００４−３１１０２号公報（第２、３、６、１１頁、第２図）
【特許文献４】特開２００３−２９７５８５号公報（第１、２、７頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、発光効率に優れた有機エレクトロルミネセンス素子及びその製造方法、並びに、有機エレクトロルミネセンス表示装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、第１電極と、発光層を含む有機層と、透光性の第２電極とを必須とし、基板上にこの順に積層されてなる有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子について種々検討したところ、第２電極を構成する金属酸化物からなる透明電極の形成過程に着目した。そして、スパッタ法やイオンプレーディング法にてこの電極を形成する際、発生したプラズマ中の活性な酸素原子により、発光層が損傷を受けることを見いだした。そこで、実質的に酸素を導入しない雰囲気下で透明電極の有機層側を形成し、透明電極の有機層側に抵抗率が相対的に高い部分を設けることにより、発光層の酸化を防ぐことができ、有機ＥＬ素子の発光効率を向上させることができることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
【００１１】
すなわち、本発明は、第１電極と、発光層を含む有機層と、透光性の第２電極とを必須とし、基板上にこの順に積層されてなる有機エレクトロルミネセンス素子であって、上記第２電極は、金属酸化物からなる透明電極を含んで構成されるものであり、上記透明電極は、有機層側に抵抗率が相対的に高い部分を有し、上記抵抗率が相対的に高い部分は、抵抗率が相対的に低い部分よりも酸素空孔を多く含むものである有機エレクトロルミネセンス素子である。
本発明はまた、第１電極と、発光層を含む有機層と、透光性の第２電極とを必須とし、基板上にこの順に積層されてなる有機エレクトロルミネセンス素子であって、上記第２電極は、金属酸化物からなる透明電極を含んで構成されるものであり、上記透明電極は、有機層側に抵抗率が相対的に高い部分を有し、上記抵抗率が相対的に高い部分は、酸素を実質的に導入しない条件で形成されたものであり、かつ抵抗率が相対的に低い部分は、酸素を導入した条件で形成されたものである有機エレクトロルミネセンス素子でもある。
以下に本発明を詳述する。
【００１２】
本発明の有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子は、第１電極と、発光層を含む有機層と、透光性の第２電極とを必須とし、基板上にこの順に積層されてなるものである。上記第１電極は、有機ＥＬ素子の陽極として機能するものであることが好ましく、第２電極は、陰極として機能するものであることが好ましい。上記発光層とは、第１電極と第２電極との間に電界を印加することにより、陽極から注入された正孔と、陰極から注入された電子との再結合によって放出されたエネルギーを発光に利用することができる材料（発光材料）を含んで構成される層のことである。発光層は、１層からなる単層構造を有していてもよく、２層以上からなる積層構造を有していてもよい。また、上記有機層は、少なくとも１層の発光層を含むものであれば特に限定されないが、更に正孔注入層等を含むものであることが好ましい。上記基板としては特に限定されないが、ガラス基板が好ましい。本発明の有機ＥＬ素子の好ましい形態としては、第１電極と、発光層及び正孔注入層を含む有機層と、透光性の第２電極とを必須とし、基板上にこの順に積層されてなる形態等が挙げられる。
本発明の有機ＥＬ素子は、第２電極が透光性を有することから、第２電極から発光を取り出すことができる。このような有機ＥＬ素子の発光を取り出す方式としては、第１、２電極の両方から発光を取り出す方式（デュアルエミッション方式）、第２電極のみから発光を取り出す方式（トップエミッション方式）が挙げられ、中でもトップエミッション方式が好ましい。
本発明の有機エレクトロルミネセンス素子は、このような構成要素を必須として構成されるものである限り、その他の構成要素を含んでいても含んでいなくてもよく、特に限定されるものではない。
【００１３】
上記第２電極は、金属酸化物からなる透明電極を含んで構成されるものである。上記金属酸化物としては、インジウム亜鉛酸化物（亜鉛をドープした酸化インジウム）、ガリウムをドープした酸化亜鉛、アルミニウムをドープした酸化亜鉛やこれに類する化合物等が挙げられる。透明電極の形成方法としては、スパッタ法、イオンプレーティング法、化学的気相成長（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；以下、「ＣＶＤ」ともいう）法、蒸着法等が挙げられ、中でも、スパッタ法、イオンプレーティング法が好ましい。
【００１４】
上記透明電極は、有機層側に抵抗率が相対的に高い部分を有するものである。すなわち、本発明においては、透明電極の有機層側の少なくとも一部に、透明電極の他の部分よりも抵抗率が相対的に高い部分が形成される。好ましくは、透明電極のうち、有機層に近い側（有機層側の界面全体）が、抵抗率が相対的に高い部分によって構成され、有機層から遠い側が、抵抗率が相対的に低い部分によって構成される。抵抗率が相対的に高い部分の２５℃での抵抗率は、下限が１×１０−３Ω・ｃｍ、上限が１×１０−２Ω・ｃｍであることが好ましく、抵抗率が相対的に低い部分の２５℃での抵抗率は、下限が１×１０−４Ω・ｃｍ、上限が１×１０−３Ω・ｃｍであることが好ましい。また、透明電極の全体としての抵抗率は、２５℃で上限が１×１０−３Ω・ｃｍであることが好ましい。なお、抵抗率が相対的に高い部分と低い部分とでは、ホスト金属が同じであってもよく、異なっていてもよい。
【００１５】
本発明の形態としては、（１）上記抵抗率が相対的に高い部分は、抵抗率が相対的に低い部分よりも酸素空孔を多く含むものである形態、（２）上記抵抗率が相対的に高い部分は、酸素を実質的に導入しない条件で形成されたものであり、かつ抵抗率が相対的に低い部分は、酸素を導入した条件で形成されたものである形態が挙げられる。なお、透明電極の抵抗率が相対的に高い部分に関し、上記（１）の形態は、構成（組成）から把握したものであり、上記（２）の形態は、製造プロセス面から把握したものである。本発明においては、上記（１）の形態及び上記（２）の形態のうち、少なくともいずれか一方の形態を有することとなる。
また、本発明において、酸素空孔とは、結晶格子で周期的に配列されているはずの酸素原子（イオン）が欠けて空になった格子点のことをいう。
更に、上記酸素を実質的に導入しない条件における酸素の分圧は、実質的に０であると評価できる程度あればよく、本発明の有機層の劣化防止の作用効果を得ることができる範囲であれば、０を超えるものであってもよい。抵抗率が相対的に低い部分を形成する際の酸素の２５℃での分圧は、下限が１×１０−４Ｐａ、上限が１×１０−２Ｐａであることが好ましい。
【００１６】
なお、透明電極の抵抗率（比抵抗）と透明電極形成時の酸素分圧との関係については、図２に示すように、成膜速度で規格化した酸素分圧が９×１０−３（Ｐａ／（ｎｍ／ｍｉｎ））近傍のときに比抵抗が極小となるが、本発明において、抵抗率が相対的に高い部分は、酸素を実質的に導入しない条件で形成され、かつ抵抗率が相対的に低い部分は、酸素を導入した条件で形成されることから、比抵抗の極小点よりも低い酸素分圧（図２中、極小点の左側の領域）や比抵抗の極小点近傍の酸素分圧の条件で透明電極が形成されることとなる。一方、特許文献４に記載の透明電極は、有機層（有機物層）と接する面側で抵抗率が高くされ、有機層と接する面の他面側で抵抗率が低くされている点において、本発明における透明電極の特性と共通するが、酸素分圧（酸素ガスの濃度）という点では正反対の条件で形成されており、その構成（組成）において異なるものである。すなわち、特許文献４に記載の透明電極では、比抵抗の極小点よりも高い酸素分圧（図２中、極小点の右側の領域）の条件で有機層と接する面の他面側（抵抗率が相対的に低い部分）が形成され、更に高い酸素分圧の条件で有機層と接する面側（抵抗率が相対的に高い部分）が形成されている。
【００１７】
このような本発明によれば、スパッタ法やイオンプレーティング法により透明電極の形成を行う際に、実質的に酸素を導入することなく、有機層側の抵抗率が相対的に高い部分を形成するものであるため、活性な酸素原子による有機層の損傷（酸化）を低減することができる。そして、抵抗率が相対的に高い部分を形成した後、透明電極の全体としての抵抗率を低くするために、抵抗率が相対的に高い部分の上（有機層と反対側）に、抵抗率が相対的に低い部分を形成する際には、酸素ガスを導入しても、先に形成した抵抗率が相対的に高い部分が防壁となって、有機層の損傷を防ぐことができる。従って、本発明の有機ＥＬ素子においては、透明電極の全体としての抵抗率を低くして、電極による電圧降下を低くすることが可能であり、高い発光輝度を得ることや、所望の発光輝度を得るのに要する電力を小さくして、素子の劣化を抑制し、高信頼性を得ること等が可能となる。このような発光効率に優れた本発明の有機ＥＬ素子は、有機ＥＬ表示装置等における電界発光素子として好適に用いることができるものである。
【００１８】
以下、本発明の有機エレクトロルミネセンス素子の好ましい形態について詳しく説明する。
上記透明電極は、少なくとも抵抗率が相対的に高い部分がインジウム亜鉛酸化物（亜鉛をドープした酸化インジウム）、ガリウムをドープした酸化亜鉛、及び、アルミニウムをドープした酸化亜鉛からなる群より選択される少なくとも１種を含む材料により形成されたものであることが好ましい。これによれば、酸素を導入しない条件でも、抵抗が比較的低い透明電極を形成することができるため、第２電極の全体としての抵抗を低くして、高効率の有機ＥＬ素子を得ることができる。なお、亜鉛をドープした酸化インジウムにおける亜鉛のドープ量は、下限が５質量％、上限が１５質量％であることが好ましい。また、ガリウムをドープした酸化亜鉛におけるガリウムのドープ量は、下限が５質量％、上限が１５質量％であることが好ましい。更に、アルミニウムをドープした酸化亜鉛におけるアルミニウムのドープ量は、下限が５質量％、上限が１５質量％であることが好ましい。なお、製造工程の簡略化の観点から、抵抗率が相対的に高い部分のみならず、抵抗率が相対的に低い部分も、上述した材料により形成されることがより好ましい。
【００１９】
上記透明電極は、抵抗率が相対的に高い部分の厚さが５〜１００ｎｍであることが好ましい。これにより、有機層の損傷を充分に防ぐことができるとともに、透過率が充分に大きくかつ抵抗率が充分に小さい第２電極を形成することができ、高効率の有機ＥＬ素子を得ることができる。抵抗率が相対的に高い部分の厚さが５ｎｍ未満であると、スパッタ法、イオンプレーティング法等による電極形成過程において、活性な酸素原子による有機層の損傷を充分には防ぐことができないおそれがあり、１００ｎｍを超えると、透明電極の光透過率が低くなるとともに、第２電極の全体としての抵抗率が高くなり、第２電極における電圧降下が大きくなってしまうおそれがある。また、抵抗率が相対的に高い部分の厚さは、下限が５ｎｍ、上限が５０ｎｍであることがより好ましく、抵抗率が相対的に低い部分の厚さは、下限が５０ｎｍ、上限が５００ｎｍであることが好ましい。
【００２０】
上記有機エレクトロルミネセンス素子は、有機層と透明電極との間に絶縁物からなる電子注入層を有することが好ましい。これにより、第２電極を陰極とする場合、電極間に電界印加した際の有機層への電子の注入効率が高くなるため、高効率の有機ＥＬ素子を提供することができる。
【００２１】
上記有機エレクトロルミネセンス素子は、有機層と透明電極との間、又は、電子注入層と透明電極との間に透光性の金属層を有することが好ましい。これにより、第２電極を陰極とする場合に、金属層の材料として低仕事関数金属やそれを含む合金等を用いることで、電極間に電界を印加した際の有機層への電子の注入効率を高くすることができ、高効率の有機ＥＬ素子を提供することができる。また、本発明においては、第２電極の透明電極が有する抵抗率が相対的に高い部分により、金属層の酸化を抑制することができる。金属層の厚さは、下限が１ｎｍ、上限が２０ｎｍであることが好ましい。金属層の厚さが１ｎｍ未満であると、有機層への電子の注入効率を充分に向上させることができないおそれがあり、２０ｎｍを超えると、透光性を充分には得られなくなるおそれがある。
【００２２】
本発明はまた、基板上に第１電極を形成する工程と、発光層を含む有機層を形成する工程と、透光性の第２電極を形成する工程とを含む有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法であって、上記第２電極を形成する工程は、金属酸化物からなる透明電極を形成する工程を含むものであり、上記金属酸化物からなる透明電極を形成する工程は、酸素ガスを実質的に導入しない条件で電極形成した後、酸素ガスを導入した条件で電極形成するものである有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法でもある。
第１電極の形成工程は、電子ビーム（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ；ＥＢ）法等を用いて金属膜や導電性金属酸化物膜を形成するものである。また、有機層の形成工程は、直接真空蒸着法、ＥＢ法、分子線エピタキシ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ；ＭＢＥ）法等のドライプロセスや、スピンコート法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、マイクログラビアコート法等のウエットプロセス等を用いて、発光層や、必要に応じて正孔注入層、電子注入層、電荷輸送層（正孔輸送層及び電子輸送層）等を形成するものである。第２電極の形成工程は、金属酸化物からなる透明電極を形成する工程を含むものであり、透明電極の形成工程においては、スパッタ法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、蒸着法等が用いられる。
【００２３】
本発明の有機ＥＬ素子の製造方法によれば、金属酸化物からなる透明電極を形成する工程において、透明電極の形成初期には酸素を実質的に導入しない条件で形成し、その後、酸素を導入して形成するため、有機層の酸化を充分に抑制した高効率の有機ＥＬ素子を製造することができる。
本発明の有機ＥＬ素子の製造方法の好ましい形態としては、第１電極を形成する工程、発光層を含む有機層を形成する工程、透光性の第２電極を形成する工程をこの順に行う形態が挙げられる。
【００２４】
上記有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法は、有機層を形成する工程と透明電極を形成する工程との間に絶縁物からなる電子注入層を形成する工程を含むことが好ましい。これによれば、電極間に電界を印加した際の有機層への電子の注入効率が向上された高効率の有機ＥＬ素子を製造することができる。電子注入層の形成工程においては、抵抗加熱蒸着法やＥＢ蒸着法等が用いられる。
【００２５】
上記有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法は、有機層を形成する工程と透明電極を形成する工程との間、又は、絶縁物からなる電子注入層を形成する工程と透明電極を形成する工程との間に、透光性の金属層を形成する工程を含むことが好ましい。これにより、第２電極を陰極とする場合に、金属層の材料として仕事関数の低い金属材料を用いることで、電極間に電界を印加した際の有機層への電子の注入効率が向上された高効率の有機ＥＬ素子を製造することができる。また、本発明においては、第２電極を構成する透明電極を形成する工程にて、酸素ガスを実質的に導入しない条件で形成された電極部分が設けられることから、金属層の酸化を抑制することができる。金属層の形成工程においては、ＤＣ（直流）又はＲＦ（高周波）スパッタ法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、蒸着法等が用いられる。
【００２６】
本発明は更に、上記有機エレクトロルミネセンス素子、又は、上記有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法により製造された有機エレクトロルミネセンス素子を備えてなる有機エレクトロルミネセンス表示装置でもある。本発明の有機ＥＬ表示装置は、高効率の有機ＥＬ素子を備えることから、高輝度であるとともに、画素毎（有機ＥＬ素子毎）の輝度のばらつきの小さい良好な表示を実現することができる。本発明の有機ＥＬ表示装置の好ましい形態としては、例えば、本発明の有機ＥＬ素子、又は、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法により製造された有機ＥＬ素子をマトリクス状に備えてなる形態等が挙げられる。なお、本発明の有機ＥＬ表示装置の駆動方式としては、アクティブマトリクス方式、パッシブマトリクス方式等が挙げられ、中でもアクティブマトリクス方式が好ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子によれば、透明電極の形成工程における有機層の損傷が低減されており、また、透明電極の全体としての抵抗率を充分に低くすることができることから、発光効率に優れた有機ＥＬ素子を提供することができる。このような有機ＥＬ素子は、有機ＥＬ表示装置等における電界発光素子として好適に用いることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に実施形態を掲げ、本発明について図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。
【００２９】
＜実施形態１＞ 有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子
図１は、本発明に係る実施形態１の有機ＥＬ素子の構成を模式的に示す断面図である。なお、図１中の白抜き矢印方向は発光を取り出す方向を表す。
図１に示す有機ＥＬ素子１００は、基板１の上に陽極（第１電極）２と、有機ＥＬ層（有機層）９と、陰極（第２電極）５とを順次有している。有機ＥＬ層９は、少なくとも発光層４を有していればよく、単層構造を有しても積層構造を有してもよい。なお、本実施形態では、有機ＥＬ層９は、正孔注入層３及び発光層４を基板１の側からこの順に積層した構造を有している。本実施形態の有機ＥＬ素子１００は、発光層４からの光が陰極５側から取り出されるトップエミッション型であるため、陰極５は透光性を有している。陰極５は、有機ＥＬ層９の上に形成され、少なくとも２層の酸化物導電層７（透明電極のうち、抵抗率が相対的に高い部分）及び８（透明電極のうち、抵抗率が相対的に低い部分）を基板１の側からこの順で積層した構造を有している。
また、本実施形態では、酸化物導電層７と発光層４との間に、Ａｌ：Ｃａ合金層（金属層）６を設けている。Ａｌ：Ｃａ合金層６の膜厚は、透光性を持たせるために、下限が１ｎｍ、上限が２０ｎｍであることが好ましく、上限が１０ｎｍであることがより好ましく、上限が５ｎｍであることが更に好ましい。金属層６の材質としては、Ａｌ：Ｃａ合金以外にも、仕事関数が４ｅＶ以下の低仕事関数金属（例えばＣｅ、Ｙｂ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｌｉ等）やそれらを含む合金を用いてもよい。発光層４の材料として高分子材料を用いる場合には、金属層６には、低仕事関数金属として、Ｃａ、Ｂａが好適に用いられる。低仕事関数金属単体を用いて金属層６を形成することも可能であるが、上述した低仕事関数金属をホスト金属にドープすることによっても、金属層６を形成することができる。この場合、ホスト金属としては、化学的に比較的安定な金属（例えばＮｉ、Ｏｓ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｌ、Ａｕ、Ｒｈ等）が好ましい。これにより、金属層６に含まれる低仕事関数金属の酸化を抑制することができる。
【００３０】
図２は、酸化物透明導電膜（ＩＴＯ膜）形成時の酸素分圧と膜抵抗率との関係を示す図である。
図２に示すように、一般的に、酸化物透明導電膜は、膜形成時の酸素分圧が０又は小さい場合には、膜中の酸素空孔が多すぎる状態になるため、結晶性が悪く、キャリアの移動度が低下するとともに、酸素空孔が有効にキャリアを発生できないため、キャリア密度も低く、膜の抵抗値が大きくなる。膜形成時の酸素分圧を増加させていくと、結晶欠陥が少なくなり、キャリアの移動度が上がるとともに、酸素空孔が有効にキャリアを発生することができるようになり、キャリア密度も上昇して膜の抵抗が小さくなる。膜形成時の酸素分圧を更に増加させると、キャリアの移動度が飽和する一方、酸素空孔ドナーそのものが少なくなるため、キャリア密度が減少し、膜の抵抗は再び大きくなる。本実施形態においては、酸化物導電層７が、酸素分圧０の条件で形成され、酸化物導電層８が、膜の抵抗が小さくなる適切な酸素分圧の条件で形成されている。
【００３１】
有機ＥＬ素子１００では、有機ＥＬ層９に近い側の酸化物導電層７は、酸素を導入しない条件で作製されているので、活性な酸素原子による有機ＥＬ層９の酸化がなく、有機ＥＬ素子１００の発光効率の低下を抑えることができる。なお、本明細書中、「発光効率」とは、有機ＥＬ素子に入力した電力、又は、駆動に要する電流に対する取り出し光の輝度のことをいう。発光効率の低下を抑制できれば、要求される輝度を実現するために、有機ＥＬ素子に入力する電力を小さくすることができる。そのため、有機ＥＬ素子に印加する電流又は電圧を低減することができるので、有機ＥＬ素子の劣化を抑制することができ、その結果、有機ＥＬ素子の信頼性を向上させることが可能となる。
【００３２】
有機ＥＬ素子１００は、発光層４と陰極５との間に、絶縁膜（絶縁物）からなる電子注入層を形成することが好ましい。電子注入層を設けることにより、発光効率をより向上させることができる。電子注入層を構成する絶縁膜（絶縁物）としては、ＢａＯ、ＢａＦ２、ＣａＯ、ＣａＦ２、Ｃｓ２Ｏ、ＣｓＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＦ、Ｃｅ２Ｏ３、ＣｅＦ３からなる群より選択される１種の化合物又は２種以上の混合物であることが好ましい。
【００３３】
陰極５が有する透光性の酸化物導電層７、８の形成方法としては、スパッタ法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、蒸着法等が挙げられる。酸化物導電層７（酸素を導入せずに形成する部分）と酸化物導電層８（酸素を導入して形成する部分）とは、同じ製法で形成してもよく、異なる製法で形成してもよい。また、材料は同じであってもよく、異なっていてもよい。
【００３４】
また、酸化物導電層７（酸素を導入せずに形成する部分）の材料としては、酸素を導入しない条件であっても比較的抵抗率の低い膜が形成できるインジウム亜鉛酸化物、ガリウムをドープした酸化亜鉛、アルミニウムをドープした酸化亜鉛等を用いると、陰極５全体の抵抗率を下げることが可能である。
【００３５】
有機ＥＬ層９は、高分子材料を用いた溶液から形成された有機層を含むことが好ましい。これにより、印刷法やインクジェット法等の真空条件を必要としない薄膜形成法を使用することができるので、より安価に有機ＥＬ素子を製造することができる。
【００３６】
有機ＥＬ層９における発光層４は、単層構造を有しても多層構造を有してもよい。また、発光層４は、母体材料にドーパントをドープした層であってもよい。
本実施形態における有機ＥＬ層９は、図１に示すように、正孔注入層３及び発光層４を陽極２の側からこの順に有しているが、有機ＥＬ層９の構成は、図１に示す構成に限定されない。例えば、有機ＥＬ層９は、以下のような構成を有することができる。
（１）有機発光層
（２）正孔輸送層／有機発光層
（３）有機発光層／電子輸送層
（４）正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層
（５）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層
【００３７】
発光層４に含まれる発光材料としては、高分子材料であってもよく、低分子材料であってもよく、有機ＥＬ素子用の従来公知の発光材料を用いることができる。従来公知の発光材料は、低分子発光材料、高分子発光材料、及び、高分子発光材料の前駆体等に分類することができる。それぞれの発光材料の具体的な化合物を以下に例示するが、発光材料はこれらに特に限定されるものではない。
【００３８】
低分子発光材料としては、４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）−フェニル（ＤＰＶＢｉ）等の芳香族ジメチルジエン化合物、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−メチスチリル）ベンゼン等のスチリルベゼン化合物、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―ヒドロキシノリナート）アルミニウム錯体等の蛍光性有機金属化合物等を用いることができる。
高分子発光材料としては、ポリ（２−デシルオキシ−１，４−フェニレン）（ＤＯ−ＰＰＰ）、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−アルト−１，４−フェニルレン］ジブロマイド（ＰＰＰ−ＮＥｔ３＋）、ポリ［２−（２’−エチルヘキシルオキシ）−５−メトキシ−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＥＨ−ＰＰＶ）等を用いることができる。
高分子発光材料の前駆体としては、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）前駆体（Ｐｒｅ−ＰＰＶ）、ポリ（ｐ−ナフタレンビニレン）前駆体（Ｐｒｅ−ＰＮＶ）等を用いることができる。
【００３９】
発光層４は、従来公知の方法で形成することができる。例えば、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム（ＥＢ）法、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法等のドライプロセスを用いて、有機発光材料を堆積させることにより、形成することができる。また、有機発光材料を含む有機発光層形成用溶液を、スピンコート法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、マイクログラビアコート法等のウエットプロセスを用いて付与することにより、形成してもよい。
【００４０】
ウエットプロセスを用いる場合、有機発光層形成用溶液は、少なくとも１種類の発光材料を含有すればよく、２種類以上の発光材料を含有していてもよい。また、発光材料の他に、レベリング剤、発光アシスト剤、添加剤（ドナー、アクセプター等）電荷輸送剤、発光性のドーパント等を含有してもよい。また、有機発光層形成用溶液の溶剤としては、発光材料を溶解又は分散することができる溶剤であればよく、例えば、純水、メタノール、エタノール、テトラヒドロフラン（Ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ；ＴＨＦ）、クロロホルム、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン等であってもよい。
【００４１】
正孔輸送層及び電子輸送層（以下、合わせて、「電荷輸送層」ともいう）は、それぞれ単層構造を有しても多層構造を有してもよい。電荷輸送層は、例えば、発光層４の形成方法として例示した従来公知の方法（ドライプロセス又はウエットプロセス）で形成することができる。ウエットプロセスで電荷輸送層を形成する場合、電荷輸送層形成用溶液の溶剤としては、電荷輸送材料を溶解又は分散することができる溶剤であればよく、有機発光層形成用溶液の溶剤として例示した溶剤であってもよい。電荷輸送層に含まれる電荷輸送材料としては、従来公知の材料を用いることができる。以下に、これらの具体的な化合物を示すが、電荷輸送材料はこれらに特に限定されるものではない。
【００４２】
正孔輸送層に含まれる正孔輸送材料としては、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（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／ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ／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、Ｐｒｅ−ＰＰＶ、Ｐｒｅ−ＰＮＶ等の高分子材料前駆体を用いることができる。
【００４３】
電子輸送層に含まれる電子輸送材料としては、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］等の高分子材料を用いることができる。
【００４４】
陽極２及び陰極５は、以下に例示するような電極材料から形成できる。
陽極２は、例えば、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔ等の仕事関数の大きな金属材料やＩＴＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２等の導電性金属酸化物等の電極材料からなる単層構造を有してもよく、上述した電極材料からなる層を含む多層構造を有してもよい。また、上述した電極材料からなる層の有機ＥＬ層９の側に、この層の導電性を大きく妨げない程度の厚さ（例えば１ｎｍ程度）のＳｉＯ２層を設けた構造であってもよい。ＳｉＯ２層の表面は、有機発光層形成用溶液や電荷輸送層形成用溶液との親和性（濡れ性）に優れているため、ＳｉＯ２層の付加によって、陽極２と有機ＥＬ層９との密着性を向上させることができる。
【００４５】
（実施例１）
本発明に係る実施例１の有機ＥＬ素子（図１）を以下の方法で作製する。
５ｃｍ角の絶縁性の基板１の上に、陽極２として、電子ビーム（ＥＢ）蒸着装置でストライプ状のＰｔ電極（陽極、第１電極）２（幅：２ｍｍ、長さ：５ｃｍ、厚さ：約１５０ｎｍ）を形成する。次に、陽極２の上に、ＰＥＤＯＴとＰＳＳとの混合水溶液をスピンコート法により塗布し、１５０℃で２０分間乾燥することにより、ホール注入層３を形成する。このとき、溶液の濃度、スピンコート時の回転数等を制御することにより、ホール注入層３の厚さを約６０ｎｍとする。次に、ホール注入層３と同様に、ポリフルオレン誘導体の溶液をスピンコート法で塗布、乾燥することにより、発光層４を形成する。
【００４６】
続いて、発光層４の上に陰極（第２電極）５を形成する。まず、Ｃａを５質量％含むＡｌを蒸着源（出発材料）として用い、抵抗加熱蒸着法により金属層６（厚さ：５ｎｍ）を形成する。金属層６の形状は、陽極２と直交する方向に沿ったストライプ状の層（幅：２ｍｍ、長さ：５ｃｍ）とする。この後、酸化物導電層として、ＩＺＯ焼結ターゲットを用いてＤＣスパッタ法によりＩＺＯ層７及び８を形成する。このとき、ＩＺＯ形成の初期にはＡｒガスのみを用いてスパッタリングを行い、酸素ガスを用いないでＩＺＯ層７（透明電極のうち、抵抗率が相対的に高い部分）を形成する。その後、Ａｒガスと酸素ガスとを用いて、ＩＺＯ層８（透明電極のうち、抵抗率が相対的に低い部分）を形成する。ＩＺＯ層７及び８は、金属層６と同じストライプパターンを有するように形成される。これにより、実施例１の有機ＥＬ素子が得られる。なお、金属層６及び酸化物導電（ＩＺＯ）層７、８の形成時には、いずれも基板を加熱する処理は行わないものとする。
【００４７】
（比較例１）
図４は、比較例１の有機ＥＬ素子の構成を模式的に示す断面図である。なお、図４中の白抜き矢印方向は発光を取り出す方向を表す。
実施例１の有機ＥＬ素子１００と比較するために、図４に示すように、比較例１の有機ＥＬ素子３００を作製する。本比較例の有機ＥＬ素子３００は、ＩＺＯ層を、全てＡｒガスと酸素ガスとを用いて形成する（ＩＺＯ層８のみを形成する）以外は、実施例１の有機ＥＬ素子１００と同様の構成を有し、同様の方法で作製される。なお、比較例１の有機ＥＬ素子３００は、本発明には含まれない。
【００４８】
（発光特性評価）
実施例１及び比較例１の有機ＥＬ素子のそれぞれに、Ｐｔ電極２が正、ＩＺＯ層８が負になるように直流電圧を印加し、ＩＺＯ層８の上部からの発光を観察した。その結果、実施例１の有機ＥＬ素子１００では、発光層４からの緑色発光が蛍光灯下でも観察されたが、比較例１の有機ＥＬ素子３００では、暗所でやっと確認できる程度の（輝度の小さい）発光しか得られなかった。従って、比較例１の有機ＥＬ素子３００の発光輝度は、実施例１の有機ＥＬ素子１００の発光輝度よりも大幅に小さい。すなわち、比較例１の有機ＥＬ素子３００の発光効率は、実施例１の有機ＥＬ素子１００の発光効率よりも大幅に低い。
【００４９】
この原因は以下のように考えられる。
比較例１の有機ＥＬ素子３００では、ＩＺＯ層８の形成時に発生するプラズマ中の活性な酸素原子（又はイオン）により、金属層６及び発光層４が酸化されたためと考えられる。金属層６が酸化されると、陰極５から発光層４への電子の注入効率が低下してしまう。そのため、発光層４において、充分な発光が得られない。また、発光層４が酸化されると、発光層４自体が劣化し、発光効率が低下する。
一方、実施例１の有機ＥＬ素子１００では、ＩＺＯ層の形成初期（ＩＺＯ層７の形成時）には酸素ガスを使用しないため、金属層６及び発光層４の酸化が起こらない。その後、酸素ガスを用いてＩＺＯ層８を形成しても、先に酸素ガスを使用しないで形成したＩＺＯ層７が防壁（バリア層）となるため、金属層６及び発光層４の酸化が起こらない。このため、金属層６の酸化による電子注入効率の減少、発光層４の酸化による劣化が起こらないため、高効率の有機ＥＬ素子を提供することができる。
【００５０】
＜実施形態２＞ 有機ＥＬ表示装置
図３は、本発明に係る実施形態１の有機ＥＬ素子１００を搭載した本発明に係る実施形態２の有機ＥＬ表示装置の構成を模式的に示す断面図である。なお、図３中の白抜き矢印方向は、有機ＥＬ素子１００からの発光を取り出す方向を表す。
図３に示す有機ＥＬ表示装置２００は、アクティブマトリクス基板１０１の上に有機ＥＬ素子１００が形成されている。アクティブマトリクス基板１０１は、基板１と、基板１の上に画素毎に形成された複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、これらのＴＦＴを覆う平坦化膜１４とを有している。各ＴＦＴは、ゲート電極１２と、ゲート電極１２の上にゲート絶縁膜１３を介して形成された島状半導体層１７と、島状半導体層１７の両端部をそれぞれ覆うように設けられた電極（ソース、ドレイン電極）１０とを有する構造、いわゆるボトムゲート構造を有している。各ＴＦＴは、ソース電極１０及びゲート電極１２にて、ソース配線（図示せず）及びゲート配線１１とそれぞれ接続されている。平坦化膜１４には、各ＴＦＴのドレイン電極１０に達するスルーホール１５が設けられている。また、平坦化膜１４の上には、有機ＥＬ素子１００が形成されている。有機ＥＬ素子１００の陽極（第1電極）２は、平坦化膜１４の上及びスルーホール１５の内部に堆積された導電層２０、２１をパターニングすることにより、画素毎に形成されている。各陽極２は、スルーホール１５を介して、対応するＴＦＴのドレイン電極１０と接続されている。これらの陽極２は、そのエッジ部及びスルーホール１５を覆うように形成された絶縁膜１６によって互いに絶縁されている。陽極２及び絶縁膜１６の上には、ホール注入層３、発光層４、金属層６、酸化物導電層（酸素ガスを使用しないで形成したＩＺＯ層７と酸素ガスを使用して形成したＩＺＯ層８との積層膜、透明電極）がこの順で形成されている。
【００５１】
図３に示す有機ＥＬ表示装置２００は、上述したような構成を有し、本発明の有機ＥＬ素子１００を搭載しているので、金属層６の酸化に起因する電子注入効率の低下、発光層の酸化による発光効率の低下を抑えることにより、高い発光効率を有する。そのため、高精細で明るい表示を実現することができる。また、画素毎（すなわち、有機ＥＬ素子１００毎）の輝度のばらつきも小さく、高品位な表示が得ることができる。
【００５２】
本実施形態の有機ＥＬ表示装置２００の構成は、上述した構成に特に限定されない。例えば、ＴＦＴはトップゲート構造を有していてもよい。また、搭載される有機ＥＬ素子１００の構成も上述した構成に特に限定されず、実施形態１にて説明したような様々な構成を適用することができる。更に、表示装置の駆動方式としては、画素毎に２個のＴＦＴを必要とする電圧駆動方式を採用してもよいし、画素毎に４個のＴＦＴを必要とする電流駆動方式を採用してもよい。あるいは、有機ＥＬ素子１００を用いて、単純マトリクス方式の表示装置も構成することができる。
【００５３】
（実施例２）
本発明に係る実施例２の有機ＥＬ表示装置（図３）を以下の方法で作製する。
絶縁性の基板１の上に、半導体層１７としてポリシリコンを用いたボトムゲート構造のＴＦＴを形成した後、基板１の表面の凹凸をなくすために、ＴＦＴを平坦化膜１４で覆う。次に、平坦化膜１４の上及び平坦化膜１４に設けたスルーホール１５の内部に、陽極（第１電極）２としてＡｌ層２０、ＩＺＯ層２１を形成する。Ａｌ層２０、ＩＺＯ層２１は、スルーホール１５によって、ＴＦＴのドレイン電極１０と接続されている。Ａｌ層２０、ＩＺＯ層２１のうち、平坦化膜１４の上に形成された部分の厚さは１５０ｎｍとする。次いで、スルーホール１５及び陽極２のエッジ部を覆うように、ＳｉＯ２膜１６を形成する。続いて、この基板に、実施例１と同様の方法で、ホール注入層３（厚さ：約６０ｎｍ）及び発光層４をこの順で形成する。発光層４の上には、ＡｌとＣａとの共蒸着により、透光性を有する金属層６（厚さ：例えば１５ｎｍ）を形成する。ＡｌはＥＢ法、Ｃａは抵抗加熱蒸着法によりそれぞれ蒸着を行う。次に、ＤＣスパッタ法によりＩＺＯ層７（透明電極のうち、抵抗率が相対的に高い部分）及び８（透明電極のうち、抵抗率が相対的に低い部分）の形成を行う。ＩＺＯ層７、８の形成時、初期の１０ｎｍは酸素ガスを導入せずに成膜（ＩＺＯ層７を形成）し、その後、酸素ガスを導入してＩＺＯ層８（合計厚さ：１００ｎｍ）を形成する。
【００５４】
（発光特性評価）
実施例２にて作製された有機ＥＬ表示装置のＴＦＴに制御信号を印加すると、発光層４からの緑色発光がＩＺＯ層８の上部から観察された。従って、有機ＥＬ素子１００の金属層６、発光層４の酸化が充分に抑制されていることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係る実施例１の有機ＥＬ素子の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】酸化物透明導電膜（ＩＴＯ膜）形成時の酸素分圧と膜抵抗率との関係を示す図である。
【図３】本発明に係る実施例２の有機ＥＬ表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図４】比較例１の有機ＥＬ素子の構成を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１：基板
２：陽極（第１電極）
３：ホール注入層
４：発光層
５：陰極（第２電極）
６：合金層（金属層）
７：酸化物導電層（透明電極のうち、抵抗率が相対的に高い部分）
８：酸化物導電層（透明電極のうち、抵抗率が相対的に低い部分）
９：有機ＥＬ層（有機層）
１０：ソース、ドレイン電極
１１：配線
１２：ゲート電極
１３：ゲート絶縁膜
１４：平坦化膜
１５：スルーホール
１６：絶縁膜
１７：半導体層
２０：Ａｌ層
２１：ＩＺＯ層
１００、３００：有機ＥＬ素子
１０１：アクティブマトリクス基板
２００：有機ＥＬ表示装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、発光層を含む有機層と、透光性の第２電極とを必須とし、基板上にこの順に積層されてなる有機エレクトロルミネセンス素子であって、
該第２電極は、金属酸化物からなる透明電極を含んで構成されるものであり、
該透明電極は、有機層側に抵抗率が相対的に高い部分を有し、
該抵抗率が相対的に高い部分は、抵抗率が相対的に低い部分よりも酸素空孔を多く含むものである
ことを特徴とする有機エレクトロルミネセンス素子。
【請求項２】
第１電極と、発光層を含む有機層と、透光性の第２電極とを必須とし、基板上にこの順に積層されてなる有機エレクトロルミネセンス素子であって、
該第２電極は、金属酸化物からなる透明電極を含んで構成されるものであり、
該透明電極は、有機層側に抵抗率が相対的に高い部分を有し、
該抵抗率が相対的に高い部分は、酸素を実質的に導入しない条件で形成されたものであり、かつ抵抗率が相対的に低い部分は、酸素を導入した条件で形成されたものである
ことを特徴とする有機エレクトロルミネセンス素子。
【請求項３】
前記透明電極は、少なくとも抵抗率が相対的に高い部分がインジウム亜鉛酸化物、ガリウムをドープした酸化亜鉛、及び、アルミニウムをドープした酸化亜鉛からなる群より選択される少なくとも１種を含む材料により形成されたものであることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の有機エレクトロルミネセンス素子。
【請求項４】
前記透明電極は、抵抗率が相対的に高い部分の厚さが５〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネセンス素子。
【請求項５】
前記有機エレクトロルミネセンス素子は、有機層と透明電極との間に絶縁物からなる電子注入層を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の有機エレクトロルミネセンス素子。
【請求項６】
前記有機エレクトロルミネセンス素子は、有機層と透明電極との間、又は、電子注入層と透明電極との間に透光性の金属層を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の有機エレクトロルミネセンス素子。
【請求項７】
基板上に第１電極を形成する工程と、発光層を含む有機層を形成する工程と、透光性の第２電極を形成する工程とを含む有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法であって、
該第２電極を形成する工程は、金属酸化物からなる透明電極を形成する工程を含むものであり、
該金属酸化物からなる透明電極を形成する工程は、酸素ガスを実質的に導入しない条件で電極形成した後、酸素ガスを導入した条件で電極形成するものである
ことを特徴とする有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法。
【請求項８】
前記有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法は、有機層を形成する工程と透明電極を形成する工程との間に絶縁物からなる電子注入層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項７記載の有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法。
【請求項９】
前記有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法は、有機層を形成する工程と透明電極を形成する工程との間、又は、絶縁物からなる電子注入層を形成する工程と透明電極を形成する工程との間に、透光性の金属層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項７又は８記載の有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれかに記載の有機エレクトロルミネセンス素子、又は、請求項７〜９のいずれかに記載の有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法により製造された有機エレクトロルミネセンス素子を備えてなることを特徴とする有機エレクトロルミネセンス表示装置。
【請求項１】
第１電極と、発光層を含む有機層と、透光性の第２電極とを必須とし、基板上にこの順に積層されてなる有機エレクトロルミネセンス素子であって、
該第２電極は、金属酸化物からなる透明電極を含んで構成されるものであり、
該透明電極は、有機層側に抵抗率が相対的に高い部分を有し、
該抵抗率が相対的に高い部分は、抵抗率が相対的に低い部分よりも酸素空孔を多く含むものである
ことを特徴とする有機エレクトロルミネセンス素子。
【請求項２】
第１電極と、発光層を含む有機層と、透光性の第２電極とを必須とし、基板上にこの順に積層されてなる有機エレクトロルミネセンス素子であって、
該第２電極は、金属酸化物からなる透明電極を含んで構成されるものであり、
該透明電極は、有機層側に抵抗率が相対的に高い部分を有し、
該抵抗率が相対的に高い部分は、酸素を実質的に導入しない条件で形成されたものであり、かつ抵抗率が相対的に低い部分は、酸素を導入した条件で形成されたものである
ことを特徴とする有機エレクトロルミネセンス素子。
【請求項３】
前記透明電極は、少なくとも抵抗率が相対的に高い部分がインジウム亜鉛酸化物、ガリウムをドープした酸化亜鉛、及び、アルミニウムをドープした酸化亜鉛からなる群より選択される少なくとも１種を含む材料により形成されたものであることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の有機エレクトロルミネセンス素子。
【請求項４】
前記透明電極は、抵抗率が相対的に高い部分の厚さが５〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネセンス素子。
【請求項５】
前記有機エレクトロルミネセンス素子は、有機層と透明電極との間に絶縁物からなる電子注入層を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の有機エレクトロルミネセンス素子。
【請求項６】
前記有機エレクトロルミネセンス素子は、有機層と透明電極との間、又は、電子注入層と透明電極との間に透光性の金属層を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の有機エレクトロルミネセンス素子。
【請求項７】
基板上に第１電極を形成する工程と、発光層を含む有機層を形成する工程と、透光性の第２電極を形成する工程とを含む有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法であって、
該第２電極を形成する工程は、金属酸化物からなる透明電極を形成する工程を含むものであり、
該金属酸化物からなる透明電極を形成する工程は、酸素ガスを実質的に導入しない条件で電極形成した後、酸素ガスを導入した条件で電極形成するものである
ことを特徴とする有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法。
【請求項８】
前記有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法は、有機層を形成する工程と透明電極を形成する工程との間に絶縁物からなる電子注入層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項７記載の有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法。
【請求項９】
前記有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法は、有機層を形成する工程と透明電極を形成する工程との間、又は、絶縁物からなる電子注入層を形成する工程と透明電極を形成する工程との間に、透光性の金属層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項７又は８記載の有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれかに記載の有機エレクトロルミネセンス素子、又は、請求項７〜９のいずれかに記載の有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法により製造された有機エレクトロルミネセンス素子を備えてなることを特徴とする有機エレクトロルミネセンス表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−４０５８３（Ｐ２００６−４０５８３Ａ）
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２１４８０２（Ｐ２００４−２１４８０２）
【出願日】平成１６年７月２２日（２００４．７．２２）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２２日（２００４．７．２２）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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