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
【課題】本発明は、簡便な工程で電極およびバリア層を形成することができ、さらには電極およびバリア層の密着性を高めることができる有機ＥＬ素子およびその製造方法を提供することを主目的とする。
【解決手段】本発明は、基板と、基板上に形成された第１電極層と、上記第１電極層上に形成され、少なくとも有機発光層を含むＥＬ層と、上記ＥＬ層上に形成された第２電極層と、上記第２電極層上に形成されたバリア層とを有する有機ＥＬ素子であって、上記第２電極層に含まれる金属元素と上記バリア層に含まれる金属元素とが同一であり、上記バリア層の抵抗率が上記第２電極層の抵抗率よりも大きいことを特徴とする有機ＥＬ素子を提供することにより、上記目的を達成する。
【解決手段】本発明は、基板と、基板上に形成された第１電極層と、上記第１電極層上に形成され、少なくとも有機発光層を含むＥＬ層と、上記ＥＬ層上に形成された第２電極層と、上記第２電極層上に形成されたバリア層とを有する有機ＥＬ素子であって、上記第２電極層に含まれる金属元素と上記バリア層に含まれる金属元素とが同一であり、上記バリア層の抵抗率が上記第２電極層の抵抗率よりも大きいことを特徴とする有機ＥＬ素子を提供することにより、上記目的を達成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バリア層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機発光層を一対の電極の間に挟み、両電極間に電圧をかけて発光させる有機エレクトロルミネッセンス（以下、エレクトロルミネッセンスをＥＬと略す場合がある。）素子は、自己発色により視認性が高いこと、液晶素子と異なり全固体素子であるため耐衝撃性に優れていること、応答速度が速いこと、温度変化による影響が少ないこと、および、視野角が大きいことなどの利点を有しており、表示装置における発光素子としての利用が注目されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、水分や酸素により発光特性が低下することが知られている。そこで、酸素や水分の有機ＥＬ素子内への浸入を防止するために、基板／下部電極／有機発光層／上部電極の積層構造を有する有機ＥＬ素子において、上部電極上にバリア層を形成する（例えば特許文献１参照）、あるいは基板上にバリア層を形成する（例えば特許文献２〜４参照）ことがなされている。
バリア層としては種々の膜が提案されており（例えば特許文献１〜５参照）、例えば特許文献２には透明電極がバリア層を兼ねることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１２３１７４号公報
【特許文献２】特開２００４−１３４１５１号公報
【特許文献３】特開２００４−２４１３７１号公報
【特許文献４】特開２００５−３４００５８号公報
【特許文献５】特開２００８−４１５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
バリア層の成膜方法としては、化学蒸着法（ＣＶＤ）や物理蒸着法（ＰＶＤ）が知られている。ＣＶＤ法では、例えばバリア層の材料として汎用されている窒化シリコンを成膜する場合は原料ガスとしてＳｉＨ４のような有害ガスを使用するので、ＣＶＤ装置が必要になると同時に、有害ガスを排気する除害装置も必要となり、設備が大掛かりになる。そのため、有機ＥＬ素子において上部電極上にバリア層をＣＶＤ法により成膜する際には電極形成とバリア層形成とで別々の装置を用いる必要があり、製造工程が煩雑になる。一方、ＰＶＤ法では、上記のような有害ガスを使用しないのでＰＶＤ装置があればよく、有機ＥＬ素子において上部電極上にバリア層をＰＶＤ法により成膜する際には電極形成とバリア層形成とで同一の装置を用いることができる。しかしながら、ＰＶＤ法で形成した膜は、内部応力が大きいために膜厚を厚くするとその応力により剥がれが生じる場合がある。
【０００６】
また、バリア層に導電性酸化物を用いる場合、パターン状の上部電極上にバリア層を形成すると、隣接する電極間で短絡が生じてしまう。さらに、上部電極がバリア層を兼ねている場合、カソードセパレータ（隔壁）の上から上部電極を形成し、バリア性を高めるために厚膜にすると、電極形成時に電極材料がカソードセパレータ（隔壁）の底部に回り込み、隣接する電極間で短絡が生じてしまうおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、簡便な工程で電極およびバリア層を形成することができ、さらには電極およびバリア層の密着性を高めることができる有機ＥＬ素子およびその製造方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために、基板と、基板上に形成された第１電極層と、上記第１電極層上に形成され、少なくとも有機発光層を含むＥＬ層と、上記ＥＬ層上に形成された第２電極層と、上記第２電極層上に形成されたバリア層とを有する有機ＥＬ素子であって、上記第２電極層に含まれる金属元素と上記バリア層に含まれる金属元素とが同一であり、上記バリア層の抵抗率が上記第２電極層の抵抗率よりも大きいことを特徴とする有機ＥＬ素子を提供する。
【０００９】
本発明によれば、第２電極層に含まれる金属元素とバリア層に含まれる金属元素とが同一であるので、第２電極層およびバリア層を、同一のチャンバー内で成膜することができ、有機ＥＬ素子の製造工程を簡略化することができる。また本発明によれば、第２電極層に含まれる金属元素とバリア層に含まれる金属元素とが同一であるので、第２電極層およびバリア層の密着性を高めることができ、有機ＥＬ素子の駆動時に第２電極層およびバリア層の密着性が低下してバリア性が損なわれるのを抑制することができる。さらに本発明によれば、バリア層の抵抗率が第２電極層の抵抗率よりも大きいので、第２電極層がパターン状に形成されている場合には隣接する第２電極層間での短絡を防ぐことができる。
【００１０】
上記発明においては、上記第２電極層が金属膜または金属酸化物膜であり、上記バリア層が金属酸化物膜であることが好ましい。金属膜および金属酸化物膜は、例えば成膜時の酸素比率または圧力を制御することで抵抗率の調整を容易に行うことができるからである。
【００１１】
上記の場合、上記第２電極層および上記バリア層が、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）膜または酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜であることが好ましい。ＩＺＯ膜およびＩＴＯ膜は、例えば成膜時の酸素比率または圧力を制御することで抵抗率の調整を容易に行うことができるからである。
【００１２】
また上記の場合、上記第２電極層がアルミニウム膜であり、上記バリア層が酸化アルミニウム膜であることも好ましい。アルミニウム膜および酸化アルミニウム膜は、例えば成膜時の酸素比率または圧力を制御することで抵抗率の調整を行うことができるからである。
【００１３】
また本発明においては、上記基板、上記第１電極層、上記第２電極層および上記バリア層が、透明性を有することが好ましい。これにより、有機ＥＬ素子を透明パネルに適用することができるからである。
【００１４】
また本発明は、基板と、基板上に形成された第１電極層と、上記第１電極層上に形成され、少なくとも有機発光層を含むＥＬ層と、上記ＥＬ層上に形成された第２電極層と、上記第２電極層上に形成されたバリア層とを有する有機ＥＬ素子の製造方法であって、上記第２電極層および上記バリア層を、同一のチャンバー内で物理蒸着法（ＰＶＤ）により成膜し、上記第２電極層および上記バリア層の成膜条件を制御することにより上記第２電極層よりも抵抗率が大きい上記バリア層を形成する第２電極層・バリア層形成工程を有することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法を提供する。
【００１５】
本発明によれば、第２電極層およびバリア層を、同一のチャンバー内で成膜するので、有機ＥＬ素子の製造工程を簡略化することができる。また本発明によれば、第２電極層およびバリア層の成膜条件を制御することにより第２電極層よりも抵抗率が大きいバリア層を形成するので、第２電極層がパターン状に形成されている場合には隣接する第２電極層間での短絡を防ぐことができる。
【００１６】
上記発明においては、上記第２電極層・バリア層形成工程にて、上記第２電極層および上記バリア層の成膜に、それぞれ同一の金属元素を含有する原料を用いることが好ましい。第２電極層およびバリア層をそれぞれ同一の金属元素を含有する原料を用いて成膜することで、ＰＶＤ法によるものの、密着性の良い第２電極層およびバリア層を得ることができ、有機ＥＬ素子の駆動時に第２電極層およびバリア層の密着性が低下してバリア性が損なわれるのを抑制することができるからである。
【００１７】
また本発明においては、上記第２電極層および上記バリア層の成膜時の酸素比率または圧力を制御することで、上記第２電極層および上記バリア層の抵抗率を調整することが好ましい。
【００１８】
上記の場合、上記第２電極層が金属膜または金属酸化物膜であり、上記バリア層が金属酸化物膜であることが好ましい。金属膜および金属酸化物膜は、例えば成膜時の酸素比率または圧力を制御することで抵抗率の調整を容易に行うことができるからである。
【００１９】
この場合、上記第２電極層および上記バリア層が、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）膜または酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜であることが好ましい。ＩＺＯ膜およびＩＴＯ膜は、例えば成膜時の酸素比率または圧力を制御することで抵抗率の調整を容易に行うことができるからである。
【００２０】
また、上記第２電極層がアルミニウム膜であり、上記バリア層が酸化アルミニウム膜であることも好ましい。アルミニウム膜および酸化アルミニウム膜は、例えば成膜時の酸素比率または圧力を制御することで抵抗率の調整を行うことができるからである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明においては、第２電極層に含まれる金属元素とバリア層に含まれる金属元素とが同一であるので、第２電極層およびバリア層を、同一のチャンバー内で成膜することができ、有機ＥＬ素子の製造工程を簡略化することができるとともに、第２電極層およびバリア層の密着性を高めることができ、有機ＥＬ素子の駆動時に第２電極層およびバリア層の密着性が低下してバリア性が損なわれるのを抑制することができるという効果を奏する。さらに本発明においては、バリア層の抵抗率が第２電極層の抵抗率よりも大きいので、第２電極層がパターン状に形成されている場合には隣接する第２電極層間での短絡を防ぐことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の有機ＥＬ素子の他の例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の有機ＥＬ素子の他の例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の有機ＥＬ素子およびその製造方法について詳細に説明する。
【００２４】
Ａ．有機ＥＬ素子
まず、本発明の有機ＥＬ素子について説明する。
本発明の有機ＥＬ素子は、基板と、基板上に形成された第１電極層と、上記第１電極層上に形成され、少なくとも有機発光層を含むＥＬ層と、上記ＥＬ層上に形成された第２電極層と、上記第２電極層上に形成されたバリア層とを有する有機ＥＬ素子であって、上記第２電極層に含まれる金属元素と上記バリア層に含まれる金属元素とが同一であり、上記バリア層の抵抗率が上記第２電極層の抵抗率よりも大きいことを特徴とするものである。
【００２５】
なお、「第２電極層に含まれる金属元素とバリア層に含まれる金属元素とが同一である」とは、第２電極層に含まれるすべての金属元素とバリア層に含まれるすべての金属元素とが同一であることを意味する。例えば、第２電極層およびバリア層にそれぞれ２種類の金属元素が含まれる場合には、それらの２種類の金属元素がいずれも同じであることをいう。
【００２６】
本発明の有機ＥＬ素子について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の有機ＥＬ素子の一例を示す概略断面図である。図１に例示するように、有機ＥＬ素子１は、基板２と、基板２上にパターン状に形成された第１電極層３と、第１電極層３が形成された基板２上にマトリクス状に形成された絶縁層４と、絶縁層４上にストライプ状に形成された隔壁５と、第１電極層３および隔壁５の上に形成され、有機発光層を含むＥＬ層６と、ＥＬ層６上に形成された第２電極層７と、第２電極層７上に形成されたバリア層８とを有している。第２電極層７に含まれる金属元素とバリア層８に含まれる金属元素とは同一であり、バリア層８の抵抗率が第２電極層７の抵抗率よりも大きいものとなっている。
【００２７】
本発明によれば、第２電極層に含まれる金属元素とバリア層に含まれる金属元素とが同一であるので、第２電極層およびバリア層を、同一のチャンバー内で成膜することができる。よって、有機ＥＬ素子の製造工程を簡略化することができる。
また本発明によれば、第２電極層に含まれる金属元素とバリア層に含まれる金属元素とが同一であるので、第２電極層およびバリア層の密着性を高めることができる。よって、有機ＥＬ素子の駆動時に第２電極層およびバリア層の密着性が低下してバリア性が損なわれるのを抑制することができる。
さらに本発明によれば、第２電極層に含まれる金属元素とバリア層に含まれる金属元素とが同一であるものの、バリア層の抵抗率が第２電極層の抵抗率よりも大きいので、第２電極層がパターン状に形成されている場合には隣接する第２電極間での短絡を防ぐことができる。例えば図１に示すように厚膜のバリア層８が隔壁５を覆うように形成されているとしても、隣接する第２電極層７間での短絡を防ぐことができる。
【００２８】
同一の金属元素を含有し、抵抗率が異なる第２電極層およびバリア層は、第２電極層およびバリア層の成膜条件を制御することで得ることができる。第２電極層およびバリア層の成膜条件を変化させることにより、得られる第２電極層およびバリア層の膜質、組成、結晶性、結晶構造などが変化し、その結果、第２電極層およびバリア層の抵抗率が変化するのである。
【００２９】
なお、従来、透明電極の成膜時の酸素濃度や出力を制御することにより透明電極の抵抗値を調整する方法は知られているが（例えば、特開２００１−１９６１９１号公報、特開２００６−３３８９１６号公報参照）、成膜条件を制御することにより同一の金属元素を含有し抵抗率が異なる電極およびバリア層を形成する方法は報告がない。
【００３０】
以下、本発明の有機ＥＬ素子における各構成について説明する。
【００３１】
１．バリア層
本発明におけるバリア層は、第２電極層上に直に形成され、第２電極層に含まれる金属元素と同一の金属元素を含有し、第２電極層の抵抗率よりも大きい抵抗率を有するものである。
【００３２】
バリア層の抵抗率としては、第２電極層の抵抗率よりも大きければよく、第２電極層の抵抗率を１としたときのバリア層の抵抗率は、１００以上であることが好ましく、１０００以上であることがより好ましく、１００００以上であることがさらに好ましい。具体的に、バリア層の抵抗率は、１Ω・ｃｍ以上であることが好ましく、１０Ω・ｃｍ以上であることがより好ましく、３０Ω・ｃｍ以上であることがさらに好ましい。バリア層の抵抗率が低すぎると、隣接する第２電極間で短絡が生じる可能性があるからである。隣接する第２電極間での短絡を防ぐためには、バリア層の抵抗率は高ければ高いほど好ましく、上限は特に限定されないが、バリア層の抵抗率が高すぎるとバリア層に透明性が要求される場合に目的とする透明性が得られない場合がある。
なお、上記抵抗率は、四探針法により測定した値とする。具体的には、株式会社ダイアインスツルメンツ製 抵抗率計：ロレスタ−ＥＰ（ＭＣＰ−Ｔ３６０）、プローブ：ＡＳＰプローブ（ＭＣＰ−ＴＰ０３Ｐ）を用いて、抵抗率を測定することができる。
【００３３】
バリア層は透明性を有していてもよく有さなくてもよく、光の取り出し面に応じて適宜選択される。本発明の有機ＥＬ素子において第２電極層側から光を取り出す場合（トップエミッション型の場合）には、バリア層は透明性を有することが好ましい。また、本発明の有機ＥＬ素子において基板側から光を取り出す場合（ボトムエミッション型の場合）にも、有機ＥＬ素子を透明パネルとする場合には、バリア層が透明性を有することが好ましい。バリア層が透明性を有する場合、バリア層の全光線透過率は７０％以上であることが好ましく、より好ましくは８０％以上である。なお、全光線透過率は、ＪＩＳ Ｋ ７１０５に準拠して測定した値である。全光線透過率は、例えば紫外可視分光光度計（（株）島津製作所製 ＵＶＰＣ３１００）を用いて測定することができる。
【００３４】
バリア層の材料としては、第２電極層に含まれる金属元素と同一の金属元素を含有し、成膜条件を制御することにより抵抗率を調整することが可能な材料であれば特に限定されるものではなく、例えば、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等の金属酸化物が用いられる。中でも、ＩＺＯ、ＩＴＯ、Ａｌ２Ｏ３が好ましい。これらは、例えば成膜時の酸素比率または圧力を制御することで抵抗率の調整を容易に行うことができるからである。
【００３５】
バリア層が金属酸化物膜である場合、バリア層中の酸素含有量は、厚み方向に一定であってもよく、第２電極層側からバリア層の上面に向けて増加するように濃度勾配を有していてもよい。バリア層にこのような酸素濃度勾配が形成されている場合には、バリア層と第２電極層との密着性をより高めることができる。
【００３６】
バリア層の厚みとしては、水分や酸素に対するバリア性を発揮できる厚みであれば特に限定されるものではなく、バリア層の材料や透明性に応じて適宜選択される。具体的に、バリア層の厚みは、５０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましい。バリア層の厚みが薄すぎるとバリア性が低下し、バリア層の厚みが厚すぎると割れが生じるおそれがあるからである。中でも、バリア層が透明性を有する場合、バリア層の厚みは、５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
【００３７】
バリア層は上述したような所定の抵抗率を有することから、図１に例示するようにバリア層８が隔壁５を覆うように形成されていてもよく、図２に例示するようにバリア層８が隔壁５によって分断されていてもよい。
また、バリア層は、有機ＥＬ素子内への水分や酸素の浸入を遮断するものであることから、通常、基板全面に形成される。
【００３８】
バリア層の成膜方法としては、ＰＶＤ法であれば特に限定されるものではなく、例えば、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法等が挙げられる。
【００３９】
２．第２電極層
本発明における第２電極層は、ＥＬ層上に形成され、上記バリア層に含まれる金属元素と同一の金属元素を含有し、バリア層の抵抗率よりも小さい抵抗率を有するものである。
【００４０】
第２電極層およびバリア層の抵抗率の差については上記バリア層の項に記載したので、ここでの説明は省略する。
【００４１】
第２電極層の抵抗率は、バリア層の抵抗率よりも小さければよく、有機ＥＬ素子における一般的な電極の抵抗率と同程度であればよい。
【００４２】
第２電極層は透明性を有していてもよく有さなくてもよく、光の取り出し面に応じて適宜選択される。本発明の有機ＥＬ素子において第２電極層側から光を取り出す場合（トップエミッション型の場合）には、第２電極層は透明性を有することが好ましい。また、本発明の有機ＥＬ素子において基板側から光を取り出す場合（ボトムエミッション型の場合）にも、有機ＥＬ素子を透明パネルとする場合には、第２電極層が透明性を有することが好ましい。第２電極層が透明性を有する場合、第２電極層の全光線透過率は７０％以上であることが好ましく、より好ましくは８０％以上である。なお、全光線透過率の測定方法については、上記バリア層の項に記載した方法と同様である。
【００４３】
第２電極層の材料としては、上記バリア層に含まれる金属元素と同一の金属元素を含有し、成膜条件を制御することにより抵抗率を調整することが可能な材料であれば特に限定されるものではなく、例えば、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム等の金属酸化物や、アルミニウム（Ａｌ）等の金属が用いられる。中でも、ＩＺＯ、ＩＴＯ、Ａｌが好ましい。これらは、例えば成膜時の酸素比率または圧力を制御することで抵抗率の調整を容易に行うことができるからである。
【００４４】
バリア層および第２電極層がいずれも金属酸化物膜である場合、バリア層および第２電極層は構成元素が同一であり組成が異なることが好ましく、中でも酸素量が異なることが好ましい。具体的には、第２電極層中の酸素量がバリア層中の酸素量よりも少ないことが好ましい。
一方、バリア層が金属酸化物膜であり、第２電極層が金属膜である場合、バリア層は酸素を含有し、第２電極層は酸素を含有しないので、バリア層および第２電極層は酸素量が異なる、すなわち第２電極層中の酸素量がバリア層中の酸素量よりも少ないものとなる。
【００４５】
また、第２電極層が金属酸化物膜である場合、第２電極層中の酸素含有量は、厚み方向に一定であってもよく、ＥＬ層側からバリア層側に向けて増加するように濃度勾配を有していてもよい。第２電極層にこのような酸素濃度勾配が形成されている場合には、第２電極層とバリア層との密着性をより高めることができる。
【００４６】
第２電極層の厚みとしては、特に限定されるものではなく、用いる材料に応じて適宜設定される。具体的に、第２電極層の厚みは、５ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは４０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内である。第２電極層の厚みが薄すぎると抵抗が高くなり、第２電極層の厚みが厚すぎると透過率が低くなるからである。
【００４７】
第２電極層は、基板全面に形成されていてもよく、パターン状に形成されていてもよい。
【００４８】
第２電極層の成膜方法としては、ＰＶＤ法であれば特に限定されるものではなく、例えば、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法等が挙げられる。また、第２電極層をパターン状に形成する場合、パターニング方法としては、例えば、マスク蒸着法、隔壁を利用する方法などを用いることができる。
【００４９】
３．第１電極層
本発明における第１電極層は、基板上に形成されるものである。
【００５０】
第１電極層の材料としては、導電性材料であれば特に限定されるものではなく、例えばＡｕ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏ、アルカリ金属、アルカリ土類金属等の金属単体、これらの金属の酸化物、およびＡｌＬｉ、ＡｌＣａ、ＡｌＭｇ等のＡｌ合金、ＭｇＡｇ等のＭｇ合金、Ｎｉ合金、Ｃｒ合金、アルカリ金属の合金、アルカリ土類金属の合金等の合金などを挙げることができる。これらの導電性材料は、単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよく、２種以上を用いて積層させてもよい。
また、導電性材料としては、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化アルミニウム亜鉛（ＡＺＯ）等の導電性酸化物、金属がドープされたポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリアルキルチオフェン誘導体、ポリシラン誘導体等の導電性高分子、α−Ｓｉ、α−ＳｉＣなどを用いることもできる。
【００５１】
第１電極層は透明性を有していてもよく有さなくてもよく、光の取り出し面に応じて適宜選択される。本発明の有機ＥＬ素子において基板側から光を取り出す場合（ボトムエミッション型の場合）には、第１電極層は透明性を有することが好ましい。また、本発明の有機ＥＬ素子において第２電極層側から光を取り出す場合（トップエミッション型の場合）にも、有機ＥＬ素子を透明パネルとする場合には、第１電極層が透明性を有することが好ましい。第１電極層が透明性を有する場合、第１電極層の全光線透過率は７０％以上であることが好ましく、より好ましくは８０％以上である。なお、全光線透過率の測定方法については、上記バリア層の項に記載した方法と同様である。
【００５２】
第１電極層の厚みとしては、特に限定されるものではなく、用いる導電性材料に応じて適宜設定される。具体的に、第１電極層の厚みは、５ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは４０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内である。第１電極層の厚みが薄すぎると抵抗が高くなる場合がある。また、第１電極層の厚みが厚すぎると、第１電極層に透明性が要求される場合には所望の全光線透過率が得られない場合がある。さらに、第１電極層の厚みが厚すぎると、エッチングによるパターン加工が困難となり、その結果、パターニングされた第１電極層の端部の段差により第２電極層の断線や電極間での短絡が生じたり、パターニングされた第１電極層の端部の形状が乱れたり、エッチング時間が増加したりする可能性がある。
【００５３】
第１電極層は、基板全面に形成されていてもよく、パターン状に形成されていてもよい。
【００５４】
第１電極層の成膜方法としては、化学蒸着法（ＣＶＤ）および物理蒸着法（ＰＶＤ）のいずれも用いることができ、ＰＶＤ法としては、例えば、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法等を挙げることができる。また、第１電極層をパターン状に形成する場合、パターニング方法としては、例えば、フォトエッチング法、マスク蒸着法などを用いることができる。
【００５５】
４．ＥＬ層
本発明におけるＥＬ層は、第１電極層上に形成され、有機発光層を含むものであり、少なくとも有機発光層を含む１層もしくは複数層の有機層を有するものである。すなわち、ＥＬ層とは、少なくとも有機発光層を含む層であり、その層構成が有機層１層以上の層をいう。通常、塗布法でＥＬ層を形成する場合は、溶媒との関係で多数の層を積層することが困難であることから、ＥＬ層は１層もしくは２層の有機層を有する場合が多いが、溶媒への溶解性が異なるように有機材料を工夫したり、真空蒸着法を組み合わせたりすることにより、さらに多数層とすることも可能である。
【００５６】
有機発光層以外にＥＬ層内に形成される層としては、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層および電子輸送層を挙げることができる。正孔注入層および正孔輸送層は一体化されている場合がある。同様に、電子注入層および電子輸送層は一体化されている場合がある。その他、ＥＬ層内に形成される層としては、キャリアブロック層のような正孔もしくは電子の突き抜けを防止し、さらに励起子の拡散を防止して発光層内に励起子を閉じ込めることにより、再結合効率を高めるための層等を挙げることができる。
このようにＥＬ層は種々の層を積層した積層構造を有することが多く、積層構造としては多くの種類がある。
以下、ＥＬ層の各構成について説明する。
【００５７】
（１）有機発光層
本発明に用いられる有機発光層（以下、単に発光層という場合がある。）は、電子と正孔との再結合の場を提供して発光する機能を有するものである。
発光層の形成材料としては、通常、色素系材料、金属錯体系材料、または高分子系材料が用いられる。
【００５８】
色素系材料としては、シクロペンタジエン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、シロール誘導体、チオフェン環化合物、ピリジン環化合物、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、トリフマニルアミン誘導体、クマリン誘導体、オキサジアゾールダイマー、ピラゾリンダイマーなどを挙げることができる。
【００５９】
金属錯体系材料としては、中心金属に、Ａｌ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｉｒ、Ｐｔ等、またはＴｂ、Ｅｕ、Ｄｙ等の希土類金属を有し、配位子にオキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造等を有する金属錯体を挙げることができる。この金属錯体としては、アルミニウムキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾール亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体、ユーロピウム錯体、イリジウム金属錯体、プラチナ金属錯体等が挙げられる。具体的には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）を用いることができる。
【００６０】
高分子系材料としては、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリフルオレノン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリキノキサリン誘導体、ポリジアルキルフルオレン誘導体、およびそれらの共重合体等を挙げることができる。また、上記色素系材料および金属錯体系材料を高分子化したものも挙げられる。
【００６１】
また、発光層中には、発光効率の向上、発光波長を変化させる等の目的で、蛍光発光または燐光発光するドーパントを添加してもよい。このようなドーパントとしては、例えば、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、キナクリドン誘導体、スクアリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、スチリル色素、テトラセン誘導体、ピラゾリン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾン、キノキサリン誘導体、カルバゾール誘導体、フルオレン誘導体等を挙げることができる。
【００６２】
発光層の形成方法としては、例えば、真空蒸着法、印刷法、インクジェット法、スピンコート法、キャスティング法、ディッピング法、バーコート法、ブレードコート法、ロールコート法、グラビアコート法、フレキソ印刷法、スプレーコート法、自己組織化法（交互吸着法、自己組織化単分子膜法）等を挙げることができる。中でも、真空蒸着法、スピンコート法、インクジェット法が好ましい。
【００６３】
２色以上の発光層を有する有機ＥＬ素子を作製する際には、複数色の発光層をパターン状に形成する。発光層のパターニング方法としては、異なる発光色ごとに、マスキング法により塗り分けや蒸着を行う方法、印刷法またはインクジェット法により行う方法が挙げられる。また、発光層間に隔壁を形成することにより、発光層をパターニングしてもよい。隔壁を形成する方法は、インクジェット法等によって発光層を形成する際に、発光材料が隣接する区域に濡れ広がらないという利点を有する。
【００６４】
発光層の厚みとしては、電子と正孔との再結合の場を提供して発光する機能を発現することができる厚みであれば特に限定されるものではなく、１ｎｍ〜２００ｎｍ程度とすることができる。
【００６５】
（２）正孔注入輸送層
本発明においては、図３に例示するように、第１電極層３上に正孔注入輸送層１１が形成され、正孔注入輸送層１１上に発光層１２が形成されていてもよい。正孔注入輸送層が形成されていることにより、発光層への正孔の注入が安定化し、発光効率を高めることができる。
【００６６】
正孔注入輸送層としては、陽極層から注入された正孔を発光層内へ輸送することが可能な層であれば特に限定されるものではない。正孔注入輸送層は、正孔注入層および正孔輸送層のいずれか一方を有するものであってもよく、正孔注入層および正孔輸送層の両方を有するものであってもよく、正孔注入機能および正孔輸送機能の両機能を有する単一の層であってもよい。
【００６７】
正孔注入輸送層の材料は、陽極から注入された正孔を安定に発光層内へ輸送することができる材料であれば特に限定されるものではなく、例えばフェニルアミン系、スターバースト型アミン系、フタロシアニン系；酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウムなどの酸化物；アモルファスカーボン；ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリフェニレンビニレンおよびこれらの誘導体等を挙げることができる。具体的には、ビス（Ｎ−（１−ナフチル−Ｎ−フェニル）ベンジジン（α−ＮＰＤ）、４，４，４−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）、ポリ３，４エチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＣｚ）等を用いることができる。
【００６８】
正孔注入輸送層の形成方法としては、上記発光層の形成方法と同様である。
正孔注入輸送層の厚みとしては、陽極から正孔を注入し、発光層へ正孔を輸送する機能が十分に発揮される厚みであれば特に限定されないが、具体的には、０．５ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内である。
【００６９】
（３）電子輸送層
本発明においては、発光層上に電子輸送層を形成してもよい。
電子輸送層の材料は、陰極または電子注入層から注入された電子を発光層内へ輸送することが可能な材料であれば特に限定されるものではなく、例えばバソキュプロイン（ＢＣＰ）、バソフェナントロリン（Ｂｐｅｈｎ）等のフェナントロリン誘導体、またはトリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）等のキノリン誘導体などを挙げることができる。
電子輸送層の形成方法としては、上記発光層の形成方法と同様である。
【００７０】
（４）電子注入層
本発明においては、図３に例示するように、発光層１２上に電子注入層１３が形成されていてもよい。上記電子輸送層を形成する場合には、電子輸送層上に電子注入層を形成する。
電子注入層の材料は、発光層内への電子の注入を安定化させることができる材料であれば特に限定されるものではなく、例えば、ストロンチウム、カルシウム、リチウム、セシウム等のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の金属単体；酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム、酸化リチウム等のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の酸化物；フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化マグネシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、フッ化セシウム等のアルカリ金属またはアルカリ土類金属のフッ化物；ポリメチルメタクリレートポリスチレンスルホン酸ナトリウム等のアルカリ金属の有機錯体などを挙げることができる。
【００７１】
電子注入層の形成方法としては、例えば、真空蒸着法が挙げられる。
電子注入層の厚みとしては、上述したアルカリ金属またはアルカリ土類金属の化合物等の導電率および透過率を考慮すると、０．２ｎｍ〜４０ｎｍ程度であることが好ましい。
【００７２】
５．基板
本発明に用いられる基板は、第１電極層、ＥＬ層、および第２電極層を支持するものである。
【００７３】
基板は透明性を有していてもよく有さなくてもよく、光の取り出し面に応じて適宜選択される。本発明の有機ＥＬ素子において基板側から光を取り出す場合（ボトムエミッション型の場合）には、基板は透明性を有することが好ましい。また、本発明の有機ＥＬ素子において第２電極層側から光を取り出す場合（トップエミッション型の場合）にも、有機ＥＬ素子を透明パネルとする場合には、基板が透明性を有することが好ましい。
【００７４】
基板の材料としては、例えば、石英、ガラス、シリコンウェハ等の無機材料や、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の高分子材料を挙げることができる。中でも、石英、ガラス、シリコンウェハ、またはスーパーエンジニアリングプラスチックであるポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）が好ましい。これらの材料は２００℃以上の耐熱性を有しており、製造工程での基板温度を高くすることができるからである。特にＴＦＴを用いたアクティブ駆動表示装置を製造する場合、製造工程中に高温となるので、上記の材料を好適に用いることができる。
【００７５】
基板の厚みとしては、用いる材料および有機ＥＬ素子の用途により適宜選択される。具体的に、基板の厚みは、０．００５ｍｍ〜５ｍｍ程度である。
【００７６】
また、基板に上述の高分子材料を用いた場合、この高分子材料から発生するガスによってＥＬ層が劣化する可能性があることから、基板と第１電極層との間に第２のバリア層が形成されていることが好ましい。第２のバリア層の材料としては、例えば酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素等が挙げられる。
【００７７】
６．その他の構成
本発明の有機ＥＬ素子は、上述の構成の他に、必要に応じて、第１電極層が形成された基板上に絶縁層が形成されていてもよく、絶縁層上に隔壁が形成されていてもよい。また、ＥＬ層上に保護層が形成されていてもよく、ＥＬ層上に補助電極が形成されていてもよい。
以下、これらの構成について説明する。
【００７８】
（１）絶縁層
本発明においては、第１電極層がパターン状に形成された基板上に絶縁層が形成されていてもよい。
絶縁層の材料としては、感光性樹脂および熱硬化性樹脂などの樹脂材料や、無機材料等を用いることができる。
また、絶縁層の形成方法としては、フォトリソグラフィー法を用いることができる。
【００７９】
（２）隔壁
本発明においては、絶縁層上に隔壁が形成されていてもよい。
隔壁の材料としては、感光性樹脂および熱硬化性樹脂などの樹脂材料や、無機材料等を用いることができる。
また、隔壁の形成方法としては、フォトリソグラフィー法を用いることができる。隔壁には、隔壁を構成する材料表面エネルギー（濡れ性）を変化させる処理を行ってもよい。
【００８０】
（３）保護層
本発明においては、図３に例示するように、ＥＬ層６上に保護層１４が形成されていてもよい。保護層が形成されていることにより、第２電極層をスパッタリング法等により成膜する場合には、スパッタ時のプラズマガスイオン、スパッタリングされた粒子および電離した電子等によるＥＬ層への衝撃を緩和することができる。ＥＬ層６を構成する電子注入層１３がアルカリ金属やアルカリ土類金属を含有する場合、アルカリ金属およびアルカリ土類金属は酸化されやすく、金属の酸化により電子注入層の電子注入機能が失われるおそれがあるが、保護層が形成されていることにより、金属の酸化を防止することができる。
【００８１】
なお、保護層については、特開２００７−２６５７９２号公報に記載の透明緩衝層と同様とすることができる。
【００８２】
（４）補助電極
本発明においては、ＥＬ層上に補助電極が形成されていてもよい。ＥＬ層上に上記保護層が形成されている場合には、ＥＬ層上に補助電極が形成され、補助電極上に保護層が形成される。
補助電極としては、第２電極層の抵抗率よりも低い抵抗率を有することが好ましい。補助電極の材料としては、例えば、アルミニウムを挙げることができる。
補助電極の形成方法としては、マスク蒸着法を用いることができる。
【００８３】
７．用途
本発明の有機ＥＬ素子の駆動方式は、パッシブマトリクス駆動であってもよく、アクティブマトリクス駆動であってもよい。
【００８４】
また、本発明の有機ＥＬ素子は、基板、第１電極層、第２電極層およびバリア層が透明性を有し、透明パネルとすることができる場合には、広告媒体に好適に用いることができる。有機ＥＬ素子の透明性が高い場合には、２枚の有機ＥＬ素子を重ねて用いることもできる。
【００８５】
Ｂ．有機ＥＬ素子の製造方法
次に、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法について説明する。
本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、基板と、基板上に形成された第１電極層と、上記第１電極層上に形成され、少なくとも有機発光層を含むＥＬ層と、上記ＥＬ層上に形成された第２電極層と、上記第２電極層上に形成されたバリア層とを有する有機ＥＬ素子の製造方法であって、上記第２電極層および上記バリア層を、同一のチャンバー内で物理蒸着法（ＰＶＤ）により成膜し、上記第２電極層および上記バリア層の成膜条件を制御することにより上記第２電極層よりも抵抗率が大きい上記バリア層を形成する第２電極層・バリア層形成工程を有することを特徴とするものである。
【００８６】
本発明によれば、第２電極層およびバリア層を、同一のチャンバー内で成膜するので、有機ＥＬ素子の製造工程を簡略化することができる。また本発明によれば、第２電極層およびバリア層の成膜条件を制御することにより第２電極層よりも抵抗率が大きいバリア層を形成するので、第２電極層をパターン状に形成した場合には隣接する第２電極間での短絡を防ぐことができる。例えば図１に示すように厚膜のバリア層８を隔壁５を覆うように形成したとしても、隣接する第２電極層７間での短絡を防ぐことができる。
【００８７】
以下、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法における各工程について説明する。
【００８８】
１．第２電極層・バリア層形成工程
本発明における第２電極層・バリア層形成工程は、第２電極層およびバリア層を、同一のチャンバー内でＰＶＤ法により成膜し、第２電極層およびバリア層の成膜条件を制御することにより第２電極層よりも抵抗率が大きいバリア層を形成する工程である。
【００８９】
第２電極層およびバリア層の成膜方法としては、ＰＶＤ法であれば特に限定されるものではなく、例えば、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法等が挙げられる。
【００９０】
第２電極層およびバリア層の形成に用いられるチャンバーとしては、一般的なものを用いることができ、第２電極層およびバリア層の成膜方法に応じて適宜選択される。
【００９１】
第２電極層およびバリア層の形成に用いられる原料としては、第２電極層よりも抵抗率が大きいバリア層を形成することができるものであれば特に限定されるものではない。例えば、第２電極層およびバリア層の成膜に用いられる原料は、原料を構成する金属元素が同一であってもよく異なっていてもよい。
【００９２】
中でも、第２電極層およびバリア層の成膜に、それぞれ同一の金属元素を含有する原料を用いることが好ましい。第２電極層およびバリア層はＰＶＤ法により成膜されるが、それぞれ同一の金属元素を含有する原料を用いることで、密着性の良い第２電極層およびバリア層を得ることができる。その結果、有機ＥＬ素子の駆動時に第２電極層およびバリア層の密着性が低下してバリア性が損なわれるのを抑制することができる。
なお、第２電極層およびバリア層の成膜にそれぞれ用いられる「同一の金属元素を含有する原料」とは、第２電極層の成膜に用いられる第２電極層用原料に含まれるすべての金属元素と、バリア層の成膜に用いられるバリア層用原料に含まれるすべての金属元素とが同一であることを意味する。例えば、第２電極層用原料およびバリア層用原料にそれぞれ２種類の金属元素が含まれる場合には、それらの２種類の金属元素がいずれも同じであることをいう。
【００９３】
第２電極層およびバリア層の成膜にそれぞれ用いられる同一の金属元素を含有する原料としては、同一の金属元素を含有し抵抗率が異なる第２電極層およびバリア層を得ることができるものであれば特に限定されるものではなく、原料を構成する他の元素が同一であっても異なっていてもよく、また原料の組成が同一であっても異なっていてもよい。このような原料としては、一般的なものを用いることができ、第２電極層およびバリア層の成膜方法に応じて適宜選択される。
特に、第２電極層およびバリア層の成膜には、同一の原料を用いることが好ましい。抵抗率が異なる第２電極層およびバリア層をより容易に形成することができるからである。
【００９４】
なお、原料とは、例えば、スパッタリング法の場合はターゲットをいい、イオンプレーティング法および真空蒸着法の場合は蒸着材料をいう。
具体的に、スパッタリング法によりＩＺＯ膜からなる第２電極層およびバリア層を形成する場合、第２電極層の成膜に用いられる第２電極層用ターゲットおよびバリア層の成膜に用いられるバリア層用ターゲットとしては、インジウムおよび亜鉛を含有するものや、インジウムと亜鉛と酸素とを含有するものを用いることができ、またインジウムを含有するものと亜鉛を含有するものとを併用したり、インジウムおよび酸素を含有するものと亜鉛および酸素を含有するものとを併用したりすることができる。この場合、第２電極層用ターゲットおよびバリア層用ターゲットは、インジウムおよび亜鉛を含有していればよく、構成元素や組成は同一であっても異なっていてもよいが、同一であることが特に好ましい。
また、スパッタリング法によりＡｌ膜からなる第２電極層およびＡｌ２Ｏ３膜からなるバリア層を形成する場合、第２電極層の成膜に用いられる第２電極層用ターゲットとしては、アルミニウムを含有するものを用いることができる。一方、バリア層の成膜に用いられるバリア層用ターゲットとしては、アルミニウムを含有するものや、アルミニウムおよび酸素を含有するものを用いることができる。この場合、第２電極層用ターゲットおよびバリア層用ターゲットは、アルミニウムを含有していればよく、構成元素や組成は同一であっても異なっていてもよいが、同一であることが特に好ましい。
【００９５】
第２電極層およびバリア層の抵抗率を調整するために制御される成膜条件としては、第２電極層およびバリア層の膜質、組成、結晶性、結晶構造などに影響を及ぼし得る条件であれば特に限定されるものではなく、例えば、酸素比率、圧力（真空度）、出力等を挙げることができる。
【００９６】
例えば、酸素比率を高くすることにより、抵抗率を高くすることができる。よって、バリア層の成膜時の酸素比率を第２電極層の成膜時の酸素比率よりも高くすることで、第２電極層よりも抵抗率が大きいバリア層を形成することができる。
また、圧力を高くすることにより、酸素比率を高くする場合と同様に、抵抗率を高くすることができる。よって、バリア層の成膜時の圧力を第２電極層の成膜時の圧力よりも高くすることで、第２電極層よりも抵抗率が大きいバリア層を形成することができる。
また、出力を高くすることにより、酸素比率を高くする場合とは逆に、抵抗率を小さくすることができる。よって、バリア層の成膜時の出力を第２電極層の成膜時の出力よりも小さくすることで、第２電極層よりも抵抗率が大きいバリア層を形成することができる。
【００９７】
中でも、本発明においては、第２電極層およびバリア層の成膜時の酸素比率または圧力を制御することで、第２電極層およびバリア層の抵抗率を調整することが好ましく、第２電極層およびバリア層の成膜時の酸素比率を制御することで、第２電極層およびバリア層の抵抗率を調整することがより好ましい。
【００９８】
第２電極層の成膜時の導入ガスの酸素比率、圧力、出力としては、電極として使用できる所定の抵抗率を有する膜を形成することができれば特に限定されるものではない。第２電極層の成膜条件としては、電極として使用できる膜を形成することができれば特に限定されるものではなく、一般的な条件であればよい。
【００９９】
一方、バリア層の成膜時の導入ガスの酸素比率、圧力、出力としては、バリア層として使用できる所定の抵抗率を有する膜を得ることができれば特に限定されるものではない。バリア層の成膜条件としては、バリア層として使用できる膜を形成することができれば特に限定されるものではなく、一般的な条件であればよい。
【０１００】
本発明においては、成膜条件および抵抗率の関係を予め求めておき、その成膜条件および抵抗率の関係に基づいて、所望の抵抗率から第２電極層およびバリア層の成膜条件を選定することができる。
【０１０１】
第２電極層およびバリア層を成膜する際には、層毎に成膜条件を設定して第２電極層およびバリア層を別々に成膜してもよく、成膜条件を徐々に変化させて第２電極層およびバリア層を連続的に成膜してもよい。
例えば酸素比率を徐々に変化させることにより、酸素濃度勾配を有する第２電極層およびバリア層を連続的に成膜することができる。この場合、密着性の良好な第２電極層およびバリア層を得ることができる。
【０１０２】
第２電極層およびバリア層を成膜する際、酸素以外の導入ガスとしては、通常、アルゴンが用いられる。
【０１０３】
２．その他の工程
本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、上記の第２電極層・バリア層形成工程を有していればよいが、通常は、基板上に第１電極層を形成する第１電極層形成工程と、第１電極層上に発光層を含むＥＬ層を形成するＥＬ層形成工程とを有する。また、必要に応じて、第１電極層が形成された基板上に絶縁層を形成する絶縁層形成工程や、絶縁層上に隔壁を形成する隔壁形成工程を行ってもよい。さらに、第２電極層・バリア層形成工程前に、ＥＬ層上に保護層を形成する保護層形成工程、および、ＥＬ層上に補助電極を形成する補助電極形成工程を行ってもよい。
なお、各層の形成方法については、上記「Ａ．有機ＥＬ素子」の項にそれぞれ記載したので、ここでの説明は省略する。
【０１０４】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【０１０５】
以下、本発明について実施例および比較例を用いて具体的に説明する。
［実施例１］
まず、ガラス基板上に、ＩＺＯの薄膜（厚み：１５０ｎｍ）をスパッタリング法により成膜した。この際、酸素ガスの導入量とアルゴンガスの導入量の比率（酸素／アルゴン比）を０．０１〜０．２０の範囲内で変化させた。また、圧力を０．２Ｐａ、出力をＤＣ９００Ｗ、成膜レートを１２．０Å／ｓとした。次に、得られたＩＺＯ膜について、４探深法により抵抗率を測定した。その際、ロレスタ−ＥＰ（ＭＣＰ−Ｔ３６０）（ダイアインスツルメンツ（株））を用いて体積抵抗率を測定した。表１に、酸素比率（酸素／アルゴン比）およびＩＺＯ膜の体積抵抗率を示す。
【０１０６】
【表１】
【０１０７】
表１から、ＩＺＯ膜の成膜時の酸素／アルゴン比率と得られるＩＺＯ膜の体積抵抗率には相関関係があり、ＩＺＯ膜の成膜時の酸素比率を制御することで、ＩＺＯ膜の抵抗率を調整できることがわかった。
【０１０８】
［実施例２］
まず、ガラス基板上に、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）の薄膜（厚み：１５０ｎｍ）をスパッタリング法により成膜し、ＩＴＯ膜上に感光性エッチングレジストを塗布し、マスク露光、現像、ＩＴＯ膜のエッチング、感光性エッチングレジストの剥離を行って、ストライプ状の第１透明電極層を形成した。第１透明電極層の形成後、基板の洗浄およびＵＶオゾン処理を施した。
次に、平均分子量が約１００，０００であるノルボルネン系樹脂（ＪＳＲ（株）製、ＡＲＴＯＮ）をトルエンで希釈した絶縁層形成用塗工液を使用し、スピンコート法によりパターン状の第１透明電極層を覆うように塗布した後、ベーク（１００℃、３０分）を行って絶縁膜（厚み１μｍ）を形成した。次に、この絶縁膜上に感光性レジストを塗布し、マスク露光、現像、絶縁膜のエッチングを行って絶縁層を形成した。この絶縁層を、第１透明電極層の端部を覆うように形成し、また第１透明電極層が形成されている部分に絶縁層の開口部が位置するようにマトリクス状に形成した。
次に、隔壁用塗料（日本ゼオン（株）製、フォトレジスト、ＺＰＮ１１００）をスピンコート法によりマトリクス状の絶縁層を覆うように全面に塗布し、プリベーク（７０℃、３０分間）を行った。その後、所定のフォトマスクを用いて露光し、現像液（日本ゼオン（株）製、ＺＴＭＡ−１００）にて現像を行い、次いで、ポストベーク（１００℃、３０分間）を行った。これにより、絶縁層上に隔壁をストライプ状に形成した。
【０１０９】
次に、上記隔壁が形成された第１透明電極層上に、グラビアオフセット印刷法により正孔注入層を形成した。すなわち、所望の膜厚が得られるように、グラビア版のセル形状およびインキ濃度を調整し、グラビア版とブランケットを平台オフセット印刷機に装着し、グラビア版に正孔注入層用インキ（ポリエチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ））を供給し、セル内に正孔注入層用インキを充填した。続いて、グラビア版からブランケットに正孔注入層用インキを受理させ、その後、ブランケットから隔壁が形成された基板上に正孔注入層用インキを転移させることにより、隔壁によって分断された正孔注入層を形成した。
次いで、同様にして、発光層用インキ（ポリフルオレン誘導体系の緑色発光材料）を用いて、グラビアオフセット印刷法により発光層を形成した。
続いて、発光層上に、上記隔壁をマスクとして、カルシウムを２０ｎｍ厚で真空蒸着法で成膜することにより、電子注入層を形成した。その後、電子注入層上に、所定の開口部を備えたマスクを介して、アルミニウムを３００ｎｍ厚で真空蒸着法で成膜することにより、補助電極を形成した。次いで、上記隔壁をマスクとして、α−ＮＰＤを１００ｎｍ厚で真空蒸着法で成膜することにより、保護層を形成した。
【０１１０】
次に、上記隔壁をマスクとして、ＩＺＯの薄膜（厚み：１５０ｎｍ）をスパッタリング法により成膜し、第２透明電極層を形成した。この際、成膜条件は実施例１と同様とし、酸素／アルゴン比率を０．０２とした。続いて、同一のチャンバー内で、酸素／アルゴン比率を０．１２に変更し、第２透明電極層よりも抵抗率の高いＩＺＯの薄膜（厚み：２００ｎｍ）からなるバリア層を形成した。
その後、第２透明電極層の上から封止ガラスおよび接着剤によりＥＬ表示装置を封止した。
【０１１１】
［実施例３］
酸素／アルゴン比率を０．０２としてＩＺＯの薄膜（厚み：１５０ｎｍ）からなる第２透明電極層を形成し、次いで、酸素／アルゴン比率を０．０２から０．１２まで連続的に徐々に変化させて、第２透明電極層よりも抵抗率の高いＩＺＯの薄膜（厚み：４００ｎｍ）からなるバリア層を形成したこと以外は、実施例２と同様にしてＥＬ表示装置を作製した。
【０１１２】
［実施例４］
実施例２と同様にして、電子注入層まで形成した。
隔壁をマスクとして、Ａｌの薄膜（厚み：１５０ｎｍ）をスパッタリング法により成膜し、第２電極層を形成した。この際、酸素／アルゴン比率は０．００とし、圧力は０．２Ｐａとした。続いて、同一のチャンバー内で、酸素／アルゴン比率を０．２０に変更し、第２電極層よりも抵抗率の高いＡｌ２Ｏ３の薄膜（厚み：２００ｎｍ）からなるバリア層を形成した。
【０１１３】
［比較例１］
バリア層を形成しなかった以外は、実施例２と同様にしてＥＬ表示装置を作製した。
【０１１４】
［評価］
実施例２〜４および比較例１のＥＬ表示装置について、第１透明電極層側からの発光状態を観察した。パッシブマトリクス駆動（スキャンライン３２、データライン９６、画素サイズ１．０ｍｍ×１．０ｍｍ）において、非選択画素の発光もなく選択画素のみ正しく良好に表示できることを確認できた。なお、駆動電圧は１２Ｖであった。実施例２〜４のＥＬ表示装置について、パネル作製から１ヶ月室温で保存した後に、再度、発光表示させたところ、ダークスポットの成長が抑制されていることを確認できた。一方、比較例１のＥＬ表示装置では、パネル作製直後は良好であったが、１ヶ月保存後ではダークスポットの成長が確認された。
以上の結果から、成膜時の酸素／アルゴン比率を制御することで抵抗率を制御でき、第２電極層とバリア層とを、同一のチャンバー内で形成できることがわかった。
【符号の説明】
【０１１５】
１ … 有機ＥＬ素子
２ … 基板
３ … 第１電極層
４ … 絶縁層
５ … 隔壁
６ … ＥＬ層
７ … 第２電極層
１１ … 正孔注入輸送層
１２ … 発光層
１３ … 電子注入層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バリア層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機発光層を一対の電極の間に挟み、両電極間に電圧をかけて発光させる有機エレクトロルミネッセンス（以下、エレクトロルミネッセンスをＥＬと略す場合がある。）素子は、自己発色により視認性が高いこと、液晶素子と異なり全固体素子であるため耐衝撃性に優れていること、応答速度が速いこと、温度変化による影響が少ないこと、および、視野角が大きいことなどの利点を有しており、表示装置における発光素子としての利用が注目されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、水分や酸素により発光特性が低下することが知られている。そこで、酸素や水分の有機ＥＬ素子内への浸入を防止するために、基板／下部電極／有機発光層／上部電極の積層構造を有する有機ＥＬ素子において、上部電極上にバリア層を形成する（例えば特許文献１参照）、あるいは基板上にバリア層を形成する（例えば特許文献２〜４参照）ことがなされている。
バリア層としては種々の膜が提案されており（例えば特許文献１〜５参照）、例えば特許文献２には透明電極がバリア層を兼ねることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１２３１７４号公報
【特許文献２】特開２００４−１３４１５１号公報
【特許文献３】特開２００４−２４１３７１号公報
【特許文献４】特開２００５−３４００５８号公報
【特許文献５】特開２００８−４１５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
バリア層の成膜方法としては、化学蒸着法（ＣＶＤ）や物理蒸着法（ＰＶＤ）が知られている。ＣＶＤ法では、例えばバリア層の材料として汎用されている窒化シリコンを成膜する場合は原料ガスとしてＳｉＨ４のような有害ガスを使用するので、ＣＶＤ装置が必要になると同時に、有害ガスを排気する除害装置も必要となり、設備が大掛かりになる。そのため、有機ＥＬ素子において上部電極上にバリア層をＣＶＤ法により成膜する際には電極形成とバリア層形成とで別々の装置を用いる必要があり、製造工程が煩雑になる。一方、ＰＶＤ法では、上記のような有害ガスを使用しないのでＰＶＤ装置があればよく、有機ＥＬ素子において上部電極上にバリア層をＰＶＤ法により成膜する際には電極形成とバリア層形成とで同一の装置を用いることができる。しかしながら、ＰＶＤ法で形成した膜は、内部応力が大きいために膜厚を厚くするとその応力により剥がれが生じる場合がある。
【０００６】
また、バリア層に導電性酸化物を用いる場合、パターン状の上部電極上にバリア層を形成すると、隣接する電極間で短絡が生じてしまう。さらに、上部電極がバリア層を兼ねている場合、カソードセパレータ（隔壁）の上から上部電極を形成し、バリア性を高めるために厚膜にすると、電極形成時に電極材料がカソードセパレータ（隔壁）の底部に回り込み、隣接する電極間で短絡が生じてしまうおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、簡便な工程で電極およびバリア層を形成することができ、さらには電極およびバリア層の密着性を高めることができる有機ＥＬ素子およびその製造方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために、基板と、基板上に形成された第１電極層と、上記第１電極層上に形成され、少なくとも有機発光層を含むＥＬ層と、上記ＥＬ層上に形成された第２電極層と、上記第２電極層上に形成されたバリア層とを有する有機ＥＬ素子であって、上記第２電極層に含まれる金属元素と上記バリア層に含まれる金属元素とが同一であり、上記バリア層の抵抗率が上記第２電極層の抵抗率よりも大きいことを特徴とする有機ＥＬ素子を提供する。
【０００９】
本発明によれば、第２電極層に含まれる金属元素とバリア層に含まれる金属元素とが同一であるので、第２電極層およびバリア層を、同一のチャンバー内で成膜することができ、有機ＥＬ素子の製造工程を簡略化することができる。また本発明によれば、第２電極層に含まれる金属元素とバリア層に含まれる金属元素とが同一であるので、第２電極層およびバリア層の密着性を高めることができ、有機ＥＬ素子の駆動時に第２電極層およびバリア層の密着性が低下してバリア性が損なわれるのを抑制することができる。さらに本発明によれば、バリア層の抵抗率が第２電極層の抵抗率よりも大きいので、第２電極層がパターン状に形成されている場合には隣接する第２電極層間での短絡を防ぐことができる。
【００１０】
上記発明においては、上記第２電極層が金属膜または金属酸化物膜であり、上記バリア層が金属酸化物膜であることが好ましい。金属膜および金属酸化物膜は、例えば成膜時の酸素比率または圧力を制御することで抵抗率の調整を容易に行うことができるからである。
【００１１】
上記の場合、上記第２電極層および上記バリア層が、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）膜または酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜であることが好ましい。ＩＺＯ膜およびＩＴＯ膜は、例えば成膜時の酸素比率または圧力を制御することで抵抗率の調整を容易に行うことができるからである。
【００１２】
また上記の場合、上記第２電極層がアルミニウム膜であり、上記バリア層が酸化アルミニウム膜であることも好ましい。アルミニウム膜および酸化アルミニウム膜は、例えば成膜時の酸素比率または圧力を制御することで抵抗率の調整を行うことができるからである。
【００１３】
また本発明においては、上記基板、上記第１電極層、上記第２電極層および上記バリア層が、透明性を有することが好ましい。これにより、有機ＥＬ素子を透明パネルに適用することができるからである。
【００１４】
また本発明は、基板と、基板上に形成された第１電極層と、上記第１電極層上に形成され、少なくとも有機発光層を含むＥＬ層と、上記ＥＬ層上に形成された第２電極層と、上記第２電極層上に形成されたバリア層とを有する有機ＥＬ素子の製造方法であって、上記第２電極層および上記バリア層を、同一のチャンバー内で物理蒸着法（ＰＶＤ）により成膜し、上記第２電極層および上記バリア層の成膜条件を制御することにより上記第２電極層よりも抵抗率が大きい上記バリア層を形成する第２電極層・バリア層形成工程を有することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法を提供する。
【００１５】
本発明によれば、第２電極層およびバリア層を、同一のチャンバー内で成膜するので、有機ＥＬ素子の製造工程を簡略化することができる。また本発明によれば、第２電極層およびバリア層の成膜条件を制御することにより第２電極層よりも抵抗率が大きいバリア層を形成するので、第２電極層がパターン状に形成されている場合には隣接する第２電極層間での短絡を防ぐことができる。
【００１６】
上記発明においては、上記第２電極層・バリア層形成工程にて、上記第２電極層および上記バリア層の成膜に、それぞれ同一の金属元素を含有する原料を用いることが好ましい。第２電極層およびバリア層をそれぞれ同一の金属元素を含有する原料を用いて成膜することで、ＰＶＤ法によるものの、密着性の良い第２電極層およびバリア層を得ることができ、有機ＥＬ素子の駆動時に第２電極層およびバリア層の密着性が低下してバリア性が損なわれるのを抑制することができるからである。
【００１７】
また本発明においては、上記第２電極層および上記バリア層の成膜時の酸素比率または圧力を制御することで、上記第２電極層および上記バリア層の抵抗率を調整することが好ましい。
【００１８】
上記の場合、上記第２電極層が金属膜または金属酸化物膜であり、上記バリア層が金属酸化物膜であることが好ましい。金属膜および金属酸化物膜は、例えば成膜時の酸素比率または圧力を制御することで抵抗率の調整を容易に行うことができるからである。
【００１９】
この場合、上記第２電極層および上記バリア層が、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）膜または酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜であることが好ましい。ＩＺＯ膜およびＩＴＯ膜は、例えば成膜時の酸素比率または圧力を制御することで抵抗率の調整を容易に行うことができるからである。
【００２０】
また、上記第２電極層がアルミニウム膜であり、上記バリア層が酸化アルミニウム膜であることも好ましい。アルミニウム膜および酸化アルミニウム膜は、例えば成膜時の酸素比率または圧力を制御することで抵抗率の調整を行うことができるからである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明においては、第２電極層に含まれる金属元素とバリア層に含まれる金属元素とが同一であるので、第２電極層およびバリア層を、同一のチャンバー内で成膜することができ、有機ＥＬ素子の製造工程を簡略化することができるとともに、第２電極層およびバリア層の密着性を高めることができ、有機ＥＬ素子の駆動時に第２電極層およびバリア層の密着性が低下してバリア性が損なわれるのを抑制することができるという効果を奏する。さらに本発明においては、バリア層の抵抗率が第２電極層の抵抗率よりも大きいので、第２電極層がパターン状に形成されている場合には隣接する第２電極層間での短絡を防ぐことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の有機ＥＬ素子の他の例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の有機ＥＬ素子の他の例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の有機ＥＬ素子およびその製造方法について詳細に説明する。
【００２４】
Ａ．有機ＥＬ素子
まず、本発明の有機ＥＬ素子について説明する。
本発明の有機ＥＬ素子は、基板と、基板上に形成された第１電極層と、上記第１電極層上に形成され、少なくとも有機発光層を含むＥＬ層と、上記ＥＬ層上に形成された第２電極層と、上記第２電極層上に形成されたバリア層とを有する有機ＥＬ素子であって、上記第２電極層に含まれる金属元素と上記バリア層に含まれる金属元素とが同一であり、上記バリア層の抵抗率が上記第２電極層の抵抗率よりも大きいことを特徴とするものである。
【００２５】
なお、「第２電極層に含まれる金属元素とバリア層に含まれる金属元素とが同一である」とは、第２電極層に含まれるすべての金属元素とバリア層に含まれるすべての金属元素とが同一であることを意味する。例えば、第２電極層およびバリア層にそれぞれ２種類の金属元素が含まれる場合には、それらの２種類の金属元素がいずれも同じであることをいう。
【００２６】
本発明の有機ＥＬ素子について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の有機ＥＬ素子の一例を示す概略断面図である。図１に例示するように、有機ＥＬ素子１は、基板２と、基板２上にパターン状に形成された第１電極層３と、第１電極層３が形成された基板２上にマトリクス状に形成された絶縁層４と、絶縁層４上にストライプ状に形成された隔壁５と、第１電極層３および隔壁５の上に形成され、有機発光層を含むＥＬ層６と、ＥＬ層６上に形成された第２電極層７と、第２電極層７上に形成されたバリア層８とを有している。第２電極層７に含まれる金属元素とバリア層８に含まれる金属元素とは同一であり、バリア層８の抵抗率が第２電極層７の抵抗率よりも大きいものとなっている。
【００２７】
本発明によれば、第２電極層に含まれる金属元素とバリア層に含まれる金属元素とが同一であるので、第２電極層およびバリア層を、同一のチャンバー内で成膜することができる。よって、有機ＥＬ素子の製造工程を簡略化することができる。
また本発明によれば、第２電極層に含まれる金属元素とバリア層に含まれる金属元素とが同一であるので、第２電極層およびバリア層の密着性を高めることができる。よって、有機ＥＬ素子の駆動時に第２電極層およびバリア層の密着性が低下してバリア性が損なわれるのを抑制することができる。
さらに本発明によれば、第２電極層に含まれる金属元素とバリア層に含まれる金属元素とが同一であるものの、バリア層の抵抗率が第２電極層の抵抗率よりも大きいので、第２電極層がパターン状に形成されている場合には隣接する第２電極間での短絡を防ぐことができる。例えば図１に示すように厚膜のバリア層８が隔壁５を覆うように形成されているとしても、隣接する第２電極層７間での短絡を防ぐことができる。
【００２８】
同一の金属元素を含有し、抵抗率が異なる第２電極層およびバリア層は、第２電極層およびバリア層の成膜条件を制御することで得ることができる。第２電極層およびバリア層の成膜条件を変化させることにより、得られる第２電極層およびバリア層の膜質、組成、結晶性、結晶構造などが変化し、その結果、第２電極層およびバリア層の抵抗率が変化するのである。
【００２９】
なお、従来、透明電極の成膜時の酸素濃度や出力を制御することにより透明電極の抵抗値を調整する方法は知られているが（例えば、特開２００１−１９６１９１号公報、特開２００６−３３８９１６号公報参照）、成膜条件を制御することにより同一の金属元素を含有し抵抗率が異なる電極およびバリア層を形成する方法は報告がない。
【００３０】
以下、本発明の有機ＥＬ素子における各構成について説明する。
【００３１】
１．バリア層
本発明におけるバリア層は、第２電極層上に直に形成され、第２電極層に含まれる金属元素と同一の金属元素を含有し、第２電極層の抵抗率よりも大きい抵抗率を有するものである。
【００３２】
バリア層の抵抗率としては、第２電極層の抵抗率よりも大きければよく、第２電極層の抵抗率を１としたときのバリア層の抵抗率は、１００以上であることが好ましく、１０００以上であることがより好ましく、１００００以上であることがさらに好ましい。具体的に、バリア層の抵抗率は、１Ω・ｃｍ以上であることが好ましく、１０Ω・ｃｍ以上であることがより好ましく、３０Ω・ｃｍ以上であることがさらに好ましい。バリア層の抵抗率が低すぎると、隣接する第２電極間で短絡が生じる可能性があるからである。隣接する第２電極間での短絡を防ぐためには、バリア層の抵抗率は高ければ高いほど好ましく、上限は特に限定されないが、バリア層の抵抗率が高すぎるとバリア層に透明性が要求される場合に目的とする透明性が得られない場合がある。
なお、上記抵抗率は、四探針法により測定した値とする。具体的には、株式会社ダイアインスツルメンツ製 抵抗率計：ロレスタ−ＥＰ（ＭＣＰ−Ｔ３６０）、プローブ：ＡＳＰプローブ（ＭＣＰ−ＴＰ０３Ｐ）を用いて、抵抗率を測定することができる。
【００３３】
バリア層は透明性を有していてもよく有さなくてもよく、光の取り出し面に応じて適宜選択される。本発明の有機ＥＬ素子において第２電極層側から光を取り出す場合（トップエミッション型の場合）には、バリア層は透明性を有することが好ましい。また、本発明の有機ＥＬ素子において基板側から光を取り出す場合（ボトムエミッション型の場合）にも、有機ＥＬ素子を透明パネルとする場合には、バリア層が透明性を有することが好ましい。バリア層が透明性を有する場合、バリア層の全光線透過率は７０％以上であることが好ましく、より好ましくは８０％以上である。なお、全光線透過率は、ＪＩＳ Ｋ ７１０５に準拠して測定した値である。全光線透過率は、例えば紫外可視分光光度計（（株）島津製作所製 ＵＶＰＣ３１００）を用いて測定することができる。
【００３４】
バリア層の材料としては、第２電極層に含まれる金属元素と同一の金属元素を含有し、成膜条件を制御することにより抵抗率を調整することが可能な材料であれば特に限定されるものではなく、例えば、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等の金属酸化物が用いられる。中でも、ＩＺＯ、ＩＴＯ、Ａｌ２Ｏ３が好ましい。これらは、例えば成膜時の酸素比率または圧力を制御することで抵抗率の調整を容易に行うことができるからである。
【００３５】
バリア層が金属酸化物膜である場合、バリア層中の酸素含有量は、厚み方向に一定であってもよく、第２電極層側からバリア層の上面に向けて増加するように濃度勾配を有していてもよい。バリア層にこのような酸素濃度勾配が形成されている場合には、バリア層と第２電極層との密着性をより高めることができる。
【００３６】
バリア層の厚みとしては、水分や酸素に対するバリア性を発揮できる厚みであれば特に限定されるものではなく、バリア層の材料や透明性に応じて適宜選択される。具体的に、バリア層の厚みは、５０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましい。バリア層の厚みが薄すぎるとバリア性が低下し、バリア層の厚みが厚すぎると割れが生じるおそれがあるからである。中でも、バリア層が透明性を有する場合、バリア層の厚みは、５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
【００３７】
バリア層は上述したような所定の抵抗率を有することから、図１に例示するようにバリア層８が隔壁５を覆うように形成されていてもよく、図２に例示するようにバリア層８が隔壁５によって分断されていてもよい。
また、バリア層は、有機ＥＬ素子内への水分や酸素の浸入を遮断するものであることから、通常、基板全面に形成される。
【００３８】
バリア層の成膜方法としては、ＰＶＤ法であれば特に限定されるものではなく、例えば、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法等が挙げられる。
【００３９】
２．第２電極層
本発明における第２電極層は、ＥＬ層上に形成され、上記バリア層に含まれる金属元素と同一の金属元素を含有し、バリア層の抵抗率よりも小さい抵抗率を有するものである。
【００４０】
第２電極層およびバリア層の抵抗率の差については上記バリア層の項に記載したので、ここでの説明は省略する。
【００４１】
第２電極層の抵抗率は、バリア層の抵抗率よりも小さければよく、有機ＥＬ素子における一般的な電極の抵抗率と同程度であればよい。
【００４２】
第２電極層は透明性を有していてもよく有さなくてもよく、光の取り出し面に応じて適宜選択される。本発明の有機ＥＬ素子において第２電極層側から光を取り出す場合（トップエミッション型の場合）には、第２電極層は透明性を有することが好ましい。また、本発明の有機ＥＬ素子において基板側から光を取り出す場合（ボトムエミッション型の場合）にも、有機ＥＬ素子を透明パネルとする場合には、第２電極層が透明性を有することが好ましい。第２電極層が透明性を有する場合、第２電極層の全光線透過率は７０％以上であることが好ましく、より好ましくは８０％以上である。なお、全光線透過率の測定方法については、上記バリア層の項に記載した方法と同様である。
【００４３】
第２電極層の材料としては、上記バリア層に含まれる金属元素と同一の金属元素を含有し、成膜条件を制御することにより抵抗率を調整することが可能な材料であれば特に限定されるものではなく、例えば、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム等の金属酸化物や、アルミニウム（Ａｌ）等の金属が用いられる。中でも、ＩＺＯ、ＩＴＯ、Ａｌが好ましい。これらは、例えば成膜時の酸素比率または圧力を制御することで抵抗率の調整を容易に行うことができるからである。
【００４４】
バリア層および第２電極層がいずれも金属酸化物膜である場合、バリア層および第２電極層は構成元素が同一であり組成が異なることが好ましく、中でも酸素量が異なることが好ましい。具体的には、第２電極層中の酸素量がバリア層中の酸素量よりも少ないことが好ましい。
一方、バリア層が金属酸化物膜であり、第２電極層が金属膜である場合、バリア層は酸素を含有し、第２電極層は酸素を含有しないので、バリア層および第２電極層は酸素量が異なる、すなわち第２電極層中の酸素量がバリア層中の酸素量よりも少ないものとなる。
【００４５】
また、第２電極層が金属酸化物膜である場合、第２電極層中の酸素含有量は、厚み方向に一定であってもよく、ＥＬ層側からバリア層側に向けて増加するように濃度勾配を有していてもよい。第２電極層にこのような酸素濃度勾配が形成されている場合には、第２電極層とバリア層との密着性をより高めることができる。
【００４６】
第２電極層の厚みとしては、特に限定されるものではなく、用いる材料に応じて適宜設定される。具体的に、第２電極層の厚みは、５ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは４０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内である。第２電極層の厚みが薄すぎると抵抗が高くなり、第２電極層の厚みが厚すぎると透過率が低くなるからである。
【００４７】
第２電極層は、基板全面に形成されていてもよく、パターン状に形成されていてもよい。
【００４８】
第２電極層の成膜方法としては、ＰＶＤ法であれば特に限定されるものではなく、例えば、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法等が挙げられる。また、第２電極層をパターン状に形成する場合、パターニング方法としては、例えば、マスク蒸着法、隔壁を利用する方法などを用いることができる。
【００４９】
３．第１電極層
本発明における第１電極層は、基板上に形成されるものである。
【００５０】
第１電極層の材料としては、導電性材料であれば特に限定されるものではなく、例えばＡｕ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏ、アルカリ金属、アルカリ土類金属等の金属単体、これらの金属の酸化物、およびＡｌＬｉ、ＡｌＣａ、ＡｌＭｇ等のＡｌ合金、ＭｇＡｇ等のＭｇ合金、Ｎｉ合金、Ｃｒ合金、アルカリ金属の合金、アルカリ土類金属の合金等の合金などを挙げることができる。これらの導電性材料は、単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよく、２種以上を用いて積層させてもよい。
また、導電性材料としては、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化アルミニウム亜鉛（ＡＺＯ）等の導電性酸化物、金属がドープされたポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリアルキルチオフェン誘導体、ポリシラン誘導体等の導電性高分子、α−Ｓｉ、α−ＳｉＣなどを用いることもできる。
【００５１】
第１電極層は透明性を有していてもよく有さなくてもよく、光の取り出し面に応じて適宜選択される。本発明の有機ＥＬ素子において基板側から光を取り出す場合（ボトムエミッション型の場合）には、第１電極層は透明性を有することが好ましい。また、本発明の有機ＥＬ素子において第２電極層側から光を取り出す場合（トップエミッション型の場合）にも、有機ＥＬ素子を透明パネルとする場合には、第１電極層が透明性を有することが好ましい。第１電極層が透明性を有する場合、第１電極層の全光線透過率は７０％以上であることが好ましく、より好ましくは８０％以上である。なお、全光線透過率の測定方法については、上記バリア層の項に記載した方法と同様である。
【００５２】
第１電極層の厚みとしては、特に限定されるものではなく、用いる導電性材料に応じて適宜設定される。具体的に、第１電極層の厚みは、５ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは４０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内である。第１電極層の厚みが薄すぎると抵抗が高くなる場合がある。また、第１電極層の厚みが厚すぎると、第１電極層に透明性が要求される場合には所望の全光線透過率が得られない場合がある。さらに、第１電極層の厚みが厚すぎると、エッチングによるパターン加工が困難となり、その結果、パターニングされた第１電極層の端部の段差により第２電極層の断線や電極間での短絡が生じたり、パターニングされた第１電極層の端部の形状が乱れたり、エッチング時間が増加したりする可能性がある。
【００５３】
第１電極層は、基板全面に形成されていてもよく、パターン状に形成されていてもよい。
【００５４】
第１電極層の成膜方法としては、化学蒸着法（ＣＶＤ）および物理蒸着法（ＰＶＤ）のいずれも用いることができ、ＰＶＤ法としては、例えば、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法等を挙げることができる。また、第１電極層をパターン状に形成する場合、パターニング方法としては、例えば、フォトエッチング法、マスク蒸着法などを用いることができる。
【００５５】
４．ＥＬ層
本発明におけるＥＬ層は、第１電極層上に形成され、有機発光層を含むものであり、少なくとも有機発光層を含む１層もしくは複数層の有機層を有するものである。すなわち、ＥＬ層とは、少なくとも有機発光層を含む層であり、その層構成が有機層１層以上の層をいう。通常、塗布法でＥＬ層を形成する場合は、溶媒との関係で多数の層を積層することが困難であることから、ＥＬ層は１層もしくは２層の有機層を有する場合が多いが、溶媒への溶解性が異なるように有機材料を工夫したり、真空蒸着法を組み合わせたりすることにより、さらに多数層とすることも可能である。
【００５６】
有機発光層以外にＥＬ層内に形成される層としては、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層および電子輸送層を挙げることができる。正孔注入層および正孔輸送層は一体化されている場合がある。同様に、電子注入層および電子輸送層は一体化されている場合がある。その他、ＥＬ層内に形成される層としては、キャリアブロック層のような正孔もしくは電子の突き抜けを防止し、さらに励起子の拡散を防止して発光層内に励起子を閉じ込めることにより、再結合効率を高めるための層等を挙げることができる。
このようにＥＬ層は種々の層を積層した積層構造を有することが多く、積層構造としては多くの種類がある。
以下、ＥＬ層の各構成について説明する。
【００５７】
（１）有機発光層
本発明に用いられる有機発光層（以下、単に発光層という場合がある。）は、電子と正孔との再結合の場を提供して発光する機能を有するものである。
発光層の形成材料としては、通常、色素系材料、金属錯体系材料、または高分子系材料が用いられる。
【００５８】
色素系材料としては、シクロペンタジエン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、シロール誘導体、チオフェン環化合物、ピリジン環化合物、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、トリフマニルアミン誘導体、クマリン誘導体、オキサジアゾールダイマー、ピラゾリンダイマーなどを挙げることができる。
【００５９】
金属錯体系材料としては、中心金属に、Ａｌ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｉｒ、Ｐｔ等、またはＴｂ、Ｅｕ、Ｄｙ等の希土類金属を有し、配位子にオキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造等を有する金属錯体を挙げることができる。この金属錯体としては、アルミニウムキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾール亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体、ユーロピウム錯体、イリジウム金属錯体、プラチナ金属錯体等が挙げられる。具体的には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）を用いることができる。
【００６０】
高分子系材料としては、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリフルオレノン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリキノキサリン誘導体、ポリジアルキルフルオレン誘導体、およびそれらの共重合体等を挙げることができる。また、上記色素系材料および金属錯体系材料を高分子化したものも挙げられる。
【００６１】
また、発光層中には、発光効率の向上、発光波長を変化させる等の目的で、蛍光発光または燐光発光するドーパントを添加してもよい。このようなドーパントとしては、例えば、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、キナクリドン誘導体、スクアリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、スチリル色素、テトラセン誘導体、ピラゾリン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾン、キノキサリン誘導体、カルバゾール誘導体、フルオレン誘導体等を挙げることができる。
【００６２】
発光層の形成方法としては、例えば、真空蒸着法、印刷法、インクジェット法、スピンコート法、キャスティング法、ディッピング法、バーコート法、ブレードコート法、ロールコート法、グラビアコート法、フレキソ印刷法、スプレーコート法、自己組織化法（交互吸着法、自己組織化単分子膜法）等を挙げることができる。中でも、真空蒸着法、スピンコート法、インクジェット法が好ましい。
【００６３】
２色以上の発光層を有する有機ＥＬ素子を作製する際には、複数色の発光層をパターン状に形成する。発光層のパターニング方法としては、異なる発光色ごとに、マスキング法により塗り分けや蒸着を行う方法、印刷法またはインクジェット法により行う方法が挙げられる。また、発光層間に隔壁を形成することにより、発光層をパターニングしてもよい。隔壁を形成する方法は、インクジェット法等によって発光層を形成する際に、発光材料が隣接する区域に濡れ広がらないという利点を有する。
【００６４】
発光層の厚みとしては、電子と正孔との再結合の場を提供して発光する機能を発現することができる厚みであれば特に限定されるものではなく、１ｎｍ〜２００ｎｍ程度とすることができる。
【００６５】
（２）正孔注入輸送層
本発明においては、図３に例示するように、第１電極層３上に正孔注入輸送層１１が形成され、正孔注入輸送層１１上に発光層１２が形成されていてもよい。正孔注入輸送層が形成されていることにより、発光層への正孔の注入が安定化し、発光効率を高めることができる。
【００６６】
正孔注入輸送層としては、陽極層から注入された正孔を発光層内へ輸送することが可能な層であれば特に限定されるものではない。正孔注入輸送層は、正孔注入層および正孔輸送層のいずれか一方を有するものであってもよく、正孔注入層および正孔輸送層の両方を有するものであってもよく、正孔注入機能および正孔輸送機能の両機能を有する単一の層であってもよい。
【００６７】
正孔注入輸送層の材料は、陽極から注入された正孔を安定に発光層内へ輸送することができる材料であれば特に限定されるものではなく、例えばフェニルアミン系、スターバースト型アミン系、フタロシアニン系；酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウムなどの酸化物；アモルファスカーボン；ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリフェニレンビニレンおよびこれらの誘導体等を挙げることができる。具体的には、ビス（Ｎ−（１−ナフチル−Ｎ−フェニル）ベンジジン（α−ＮＰＤ）、４，４，４−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）、ポリ３，４エチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＣｚ）等を用いることができる。
【００６８】
正孔注入輸送層の形成方法としては、上記発光層の形成方法と同様である。
正孔注入輸送層の厚みとしては、陽極から正孔を注入し、発光層へ正孔を輸送する機能が十分に発揮される厚みであれば特に限定されないが、具体的には、０．５ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内である。
【００６９】
（３）電子輸送層
本発明においては、発光層上に電子輸送層を形成してもよい。
電子輸送層の材料は、陰極または電子注入層から注入された電子を発光層内へ輸送することが可能な材料であれば特に限定されるものではなく、例えばバソキュプロイン（ＢＣＰ）、バソフェナントロリン（Ｂｐｅｈｎ）等のフェナントロリン誘導体、またはトリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）等のキノリン誘導体などを挙げることができる。
電子輸送層の形成方法としては、上記発光層の形成方法と同様である。
【００７０】
（４）電子注入層
本発明においては、図３に例示するように、発光層１２上に電子注入層１３が形成されていてもよい。上記電子輸送層を形成する場合には、電子輸送層上に電子注入層を形成する。
電子注入層の材料は、発光層内への電子の注入を安定化させることができる材料であれば特に限定されるものではなく、例えば、ストロンチウム、カルシウム、リチウム、セシウム等のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の金属単体；酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム、酸化リチウム等のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の酸化物；フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化マグネシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、フッ化セシウム等のアルカリ金属またはアルカリ土類金属のフッ化物；ポリメチルメタクリレートポリスチレンスルホン酸ナトリウム等のアルカリ金属の有機錯体などを挙げることができる。
【００７１】
電子注入層の形成方法としては、例えば、真空蒸着法が挙げられる。
電子注入層の厚みとしては、上述したアルカリ金属またはアルカリ土類金属の化合物等の導電率および透過率を考慮すると、０．２ｎｍ〜４０ｎｍ程度であることが好ましい。
【００７２】
５．基板
本発明に用いられる基板は、第１電極層、ＥＬ層、および第２電極層を支持するものである。
【００７３】
基板は透明性を有していてもよく有さなくてもよく、光の取り出し面に応じて適宜選択される。本発明の有機ＥＬ素子において基板側から光を取り出す場合（ボトムエミッション型の場合）には、基板は透明性を有することが好ましい。また、本発明の有機ＥＬ素子において第２電極層側から光を取り出す場合（トップエミッション型の場合）にも、有機ＥＬ素子を透明パネルとする場合には、基板が透明性を有することが好ましい。
【００７４】
基板の材料としては、例えば、石英、ガラス、シリコンウェハ等の無機材料や、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の高分子材料を挙げることができる。中でも、石英、ガラス、シリコンウェハ、またはスーパーエンジニアリングプラスチックであるポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）が好ましい。これらの材料は２００℃以上の耐熱性を有しており、製造工程での基板温度を高くすることができるからである。特にＴＦＴを用いたアクティブ駆動表示装置を製造する場合、製造工程中に高温となるので、上記の材料を好適に用いることができる。
【００７５】
基板の厚みとしては、用いる材料および有機ＥＬ素子の用途により適宜選択される。具体的に、基板の厚みは、０．００５ｍｍ〜５ｍｍ程度である。
【００７６】
また、基板に上述の高分子材料を用いた場合、この高分子材料から発生するガスによってＥＬ層が劣化する可能性があることから、基板と第１電極層との間に第２のバリア層が形成されていることが好ましい。第２のバリア層の材料としては、例えば酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素等が挙げられる。
【００７７】
６．その他の構成
本発明の有機ＥＬ素子は、上述の構成の他に、必要に応じて、第１電極層が形成された基板上に絶縁層が形成されていてもよく、絶縁層上に隔壁が形成されていてもよい。また、ＥＬ層上に保護層が形成されていてもよく、ＥＬ層上に補助電極が形成されていてもよい。
以下、これらの構成について説明する。
【００７８】
（１）絶縁層
本発明においては、第１電極層がパターン状に形成された基板上に絶縁層が形成されていてもよい。
絶縁層の材料としては、感光性樹脂および熱硬化性樹脂などの樹脂材料や、無機材料等を用いることができる。
また、絶縁層の形成方法としては、フォトリソグラフィー法を用いることができる。
【００７９】
（２）隔壁
本発明においては、絶縁層上に隔壁が形成されていてもよい。
隔壁の材料としては、感光性樹脂および熱硬化性樹脂などの樹脂材料や、無機材料等を用いることができる。
また、隔壁の形成方法としては、フォトリソグラフィー法を用いることができる。隔壁には、隔壁を構成する材料表面エネルギー（濡れ性）を変化させる処理を行ってもよい。
【００８０】
（３）保護層
本発明においては、図３に例示するように、ＥＬ層６上に保護層１４が形成されていてもよい。保護層が形成されていることにより、第２電極層をスパッタリング法等により成膜する場合には、スパッタ時のプラズマガスイオン、スパッタリングされた粒子および電離した電子等によるＥＬ層への衝撃を緩和することができる。ＥＬ層６を構成する電子注入層１３がアルカリ金属やアルカリ土類金属を含有する場合、アルカリ金属およびアルカリ土類金属は酸化されやすく、金属の酸化により電子注入層の電子注入機能が失われるおそれがあるが、保護層が形成されていることにより、金属の酸化を防止することができる。
【００８１】
なお、保護層については、特開２００７−２６５７９２号公報に記載の透明緩衝層と同様とすることができる。
【００８２】
（４）補助電極
本発明においては、ＥＬ層上に補助電極が形成されていてもよい。ＥＬ層上に上記保護層が形成されている場合には、ＥＬ層上に補助電極が形成され、補助電極上に保護層が形成される。
補助電極としては、第２電極層の抵抗率よりも低い抵抗率を有することが好ましい。補助電極の材料としては、例えば、アルミニウムを挙げることができる。
補助電極の形成方法としては、マスク蒸着法を用いることができる。
【００８３】
７．用途
本発明の有機ＥＬ素子の駆動方式は、パッシブマトリクス駆動であってもよく、アクティブマトリクス駆動であってもよい。
【００８４】
また、本発明の有機ＥＬ素子は、基板、第１電極層、第２電極層およびバリア層が透明性を有し、透明パネルとすることができる場合には、広告媒体に好適に用いることができる。有機ＥＬ素子の透明性が高い場合には、２枚の有機ＥＬ素子を重ねて用いることもできる。
【００８５】
Ｂ．有機ＥＬ素子の製造方法
次に、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法について説明する。
本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、基板と、基板上に形成された第１電極層と、上記第１電極層上に形成され、少なくとも有機発光層を含むＥＬ層と、上記ＥＬ層上に形成された第２電極層と、上記第２電極層上に形成されたバリア層とを有する有機ＥＬ素子の製造方法であって、上記第２電極層および上記バリア層を、同一のチャンバー内で物理蒸着法（ＰＶＤ）により成膜し、上記第２電極層および上記バリア層の成膜条件を制御することにより上記第２電極層よりも抵抗率が大きい上記バリア層を形成する第２電極層・バリア層形成工程を有することを特徴とするものである。
【００８６】
本発明によれば、第２電極層およびバリア層を、同一のチャンバー内で成膜するので、有機ＥＬ素子の製造工程を簡略化することができる。また本発明によれば、第２電極層およびバリア層の成膜条件を制御することにより第２電極層よりも抵抗率が大きいバリア層を形成するので、第２電極層をパターン状に形成した場合には隣接する第２電極間での短絡を防ぐことができる。例えば図１に示すように厚膜のバリア層８を隔壁５を覆うように形成したとしても、隣接する第２電極層７間での短絡を防ぐことができる。
【００８７】
以下、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法における各工程について説明する。
【００８８】
１．第２電極層・バリア層形成工程
本発明における第２電極層・バリア層形成工程は、第２電極層およびバリア層を、同一のチャンバー内でＰＶＤ法により成膜し、第２電極層およびバリア層の成膜条件を制御することにより第２電極層よりも抵抗率が大きいバリア層を形成する工程である。
【００８９】
第２電極層およびバリア層の成膜方法としては、ＰＶＤ法であれば特に限定されるものではなく、例えば、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法等が挙げられる。
【００９０】
第２電極層およびバリア層の形成に用いられるチャンバーとしては、一般的なものを用いることができ、第２電極層およびバリア層の成膜方法に応じて適宜選択される。
【００９１】
第２電極層およびバリア層の形成に用いられる原料としては、第２電極層よりも抵抗率が大きいバリア層を形成することができるものであれば特に限定されるものではない。例えば、第２電極層およびバリア層の成膜に用いられる原料は、原料を構成する金属元素が同一であってもよく異なっていてもよい。
【００９２】
中でも、第２電極層およびバリア層の成膜に、それぞれ同一の金属元素を含有する原料を用いることが好ましい。第２電極層およびバリア層はＰＶＤ法により成膜されるが、それぞれ同一の金属元素を含有する原料を用いることで、密着性の良い第２電極層およびバリア層を得ることができる。その結果、有機ＥＬ素子の駆動時に第２電極層およびバリア層の密着性が低下してバリア性が損なわれるのを抑制することができる。
なお、第２電極層およびバリア層の成膜にそれぞれ用いられる「同一の金属元素を含有する原料」とは、第２電極層の成膜に用いられる第２電極層用原料に含まれるすべての金属元素と、バリア層の成膜に用いられるバリア層用原料に含まれるすべての金属元素とが同一であることを意味する。例えば、第２電極層用原料およびバリア層用原料にそれぞれ２種類の金属元素が含まれる場合には、それらの２種類の金属元素がいずれも同じであることをいう。
【００９３】
第２電極層およびバリア層の成膜にそれぞれ用いられる同一の金属元素を含有する原料としては、同一の金属元素を含有し抵抗率が異なる第２電極層およびバリア層を得ることができるものであれば特に限定されるものではなく、原料を構成する他の元素が同一であっても異なっていてもよく、また原料の組成が同一であっても異なっていてもよい。このような原料としては、一般的なものを用いることができ、第２電極層およびバリア層の成膜方法に応じて適宜選択される。
特に、第２電極層およびバリア層の成膜には、同一の原料を用いることが好ましい。抵抗率が異なる第２電極層およびバリア層をより容易に形成することができるからである。
【００９４】
なお、原料とは、例えば、スパッタリング法の場合はターゲットをいい、イオンプレーティング法および真空蒸着法の場合は蒸着材料をいう。
具体的に、スパッタリング法によりＩＺＯ膜からなる第２電極層およびバリア層を形成する場合、第２電極層の成膜に用いられる第２電極層用ターゲットおよびバリア層の成膜に用いられるバリア層用ターゲットとしては、インジウムおよび亜鉛を含有するものや、インジウムと亜鉛と酸素とを含有するものを用いることができ、またインジウムを含有するものと亜鉛を含有するものとを併用したり、インジウムおよび酸素を含有するものと亜鉛および酸素を含有するものとを併用したりすることができる。この場合、第２電極層用ターゲットおよびバリア層用ターゲットは、インジウムおよび亜鉛を含有していればよく、構成元素や組成は同一であっても異なっていてもよいが、同一であることが特に好ましい。
また、スパッタリング法によりＡｌ膜からなる第２電極層およびＡｌ２Ｏ３膜からなるバリア層を形成する場合、第２電極層の成膜に用いられる第２電極層用ターゲットとしては、アルミニウムを含有するものを用いることができる。一方、バリア層の成膜に用いられるバリア層用ターゲットとしては、アルミニウムを含有するものや、アルミニウムおよび酸素を含有するものを用いることができる。この場合、第２電極層用ターゲットおよびバリア層用ターゲットは、アルミニウムを含有していればよく、構成元素や組成は同一であっても異なっていてもよいが、同一であることが特に好ましい。
【００９５】
第２電極層およびバリア層の抵抗率を調整するために制御される成膜条件としては、第２電極層およびバリア層の膜質、組成、結晶性、結晶構造などに影響を及ぼし得る条件であれば特に限定されるものではなく、例えば、酸素比率、圧力（真空度）、出力等を挙げることができる。
【００９６】
例えば、酸素比率を高くすることにより、抵抗率を高くすることができる。よって、バリア層の成膜時の酸素比率を第２電極層の成膜時の酸素比率よりも高くすることで、第２電極層よりも抵抗率が大きいバリア層を形成することができる。
また、圧力を高くすることにより、酸素比率を高くする場合と同様に、抵抗率を高くすることができる。よって、バリア層の成膜時の圧力を第２電極層の成膜時の圧力よりも高くすることで、第２電極層よりも抵抗率が大きいバリア層を形成することができる。
また、出力を高くすることにより、酸素比率を高くする場合とは逆に、抵抗率を小さくすることができる。よって、バリア層の成膜時の出力を第２電極層の成膜時の出力よりも小さくすることで、第２電極層よりも抵抗率が大きいバリア層を形成することができる。
【００９７】
中でも、本発明においては、第２電極層およびバリア層の成膜時の酸素比率または圧力を制御することで、第２電極層およびバリア層の抵抗率を調整することが好ましく、第２電極層およびバリア層の成膜時の酸素比率を制御することで、第２電極層およびバリア層の抵抗率を調整することがより好ましい。
【００９８】
第２電極層の成膜時の導入ガスの酸素比率、圧力、出力としては、電極として使用できる所定の抵抗率を有する膜を形成することができれば特に限定されるものではない。第２電極層の成膜条件としては、電極として使用できる膜を形成することができれば特に限定されるものではなく、一般的な条件であればよい。
【００９９】
一方、バリア層の成膜時の導入ガスの酸素比率、圧力、出力としては、バリア層として使用できる所定の抵抗率を有する膜を得ることができれば特に限定されるものではない。バリア層の成膜条件としては、バリア層として使用できる膜を形成することができれば特に限定されるものではなく、一般的な条件であればよい。
【０１００】
本発明においては、成膜条件および抵抗率の関係を予め求めておき、その成膜条件および抵抗率の関係に基づいて、所望の抵抗率から第２電極層およびバリア層の成膜条件を選定することができる。
【０１０１】
第２電極層およびバリア層を成膜する際には、層毎に成膜条件を設定して第２電極層およびバリア層を別々に成膜してもよく、成膜条件を徐々に変化させて第２電極層およびバリア層を連続的に成膜してもよい。
例えば酸素比率を徐々に変化させることにより、酸素濃度勾配を有する第２電極層およびバリア層を連続的に成膜することができる。この場合、密着性の良好な第２電極層およびバリア層を得ることができる。
【０１０２】
第２電極層およびバリア層を成膜する際、酸素以外の導入ガスとしては、通常、アルゴンが用いられる。
【０１０３】
２．その他の工程
本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、上記の第２電極層・バリア層形成工程を有していればよいが、通常は、基板上に第１電極層を形成する第１電極層形成工程と、第１電極層上に発光層を含むＥＬ層を形成するＥＬ層形成工程とを有する。また、必要に応じて、第１電極層が形成された基板上に絶縁層を形成する絶縁層形成工程や、絶縁層上に隔壁を形成する隔壁形成工程を行ってもよい。さらに、第２電極層・バリア層形成工程前に、ＥＬ層上に保護層を形成する保護層形成工程、および、ＥＬ層上に補助電極を形成する補助電極形成工程を行ってもよい。
なお、各層の形成方法については、上記「Ａ．有機ＥＬ素子」の項にそれぞれ記載したので、ここでの説明は省略する。
【０１０４】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【０１０５】
以下、本発明について実施例および比較例を用いて具体的に説明する。
［実施例１］
まず、ガラス基板上に、ＩＺＯの薄膜（厚み：１５０ｎｍ）をスパッタリング法により成膜した。この際、酸素ガスの導入量とアルゴンガスの導入量の比率（酸素／アルゴン比）を０．０１〜０．２０の範囲内で変化させた。また、圧力を０．２Ｐａ、出力をＤＣ９００Ｗ、成膜レートを１２．０Å／ｓとした。次に、得られたＩＺＯ膜について、４探深法により抵抗率を測定した。その際、ロレスタ−ＥＰ（ＭＣＰ−Ｔ３６０）（ダイアインスツルメンツ（株））を用いて体積抵抗率を測定した。表１に、酸素比率（酸素／アルゴン比）およびＩＺＯ膜の体積抵抗率を示す。
【０１０６】
【表１】
【０１０７】
表１から、ＩＺＯ膜の成膜時の酸素／アルゴン比率と得られるＩＺＯ膜の体積抵抗率には相関関係があり、ＩＺＯ膜の成膜時の酸素比率を制御することで、ＩＺＯ膜の抵抗率を調整できることがわかった。
【０１０８】
［実施例２］
まず、ガラス基板上に、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）の薄膜（厚み：１５０ｎｍ）をスパッタリング法により成膜し、ＩＴＯ膜上に感光性エッチングレジストを塗布し、マスク露光、現像、ＩＴＯ膜のエッチング、感光性エッチングレジストの剥離を行って、ストライプ状の第１透明電極層を形成した。第１透明電極層の形成後、基板の洗浄およびＵＶオゾン処理を施した。
次に、平均分子量が約１００，０００であるノルボルネン系樹脂（ＪＳＲ（株）製、ＡＲＴＯＮ）をトルエンで希釈した絶縁層形成用塗工液を使用し、スピンコート法によりパターン状の第１透明電極層を覆うように塗布した後、ベーク（１００℃、３０分）を行って絶縁膜（厚み１μｍ）を形成した。次に、この絶縁膜上に感光性レジストを塗布し、マスク露光、現像、絶縁膜のエッチングを行って絶縁層を形成した。この絶縁層を、第１透明電極層の端部を覆うように形成し、また第１透明電極層が形成されている部分に絶縁層の開口部が位置するようにマトリクス状に形成した。
次に、隔壁用塗料（日本ゼオン（株）製、フォトレジスト、ＺＰＮ１１００）をスピンコート法によりマトリクス状の絶縁層を覆うように全面に塗布し、プリベーク（７０℃、３０分間）を行った。その後、所定のフォトマスクを用いて露光し、現像液（日本ゼオン（株）製、ＺＴＭＡ−１００）にて現像を行い、次いで、ポストベーク（１００℃、３０分間）を行った。これにより、絶縁層上に隔壁をストライプ状に形成した。
【０１０９】
次に、上記隔壁が形成された第１透明電極層上に、グラビアオフセット印刷法により正孔注入層を形成した。すなわち、所望の膜厚が得られるように、グラビア版のセル形状およびインキ濃度を調整し、グラビア版とブランケットを平台オフセット印刷機に装着し、グラビア版に正孔注入層用インキ（ポリエチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ））を供給し、セル内に正孔注入層用インキを充填した。続いて、グラビア版からブランケットに正孔注入層用インキを受理させ、その後、ブランケットから隔壁が形成された基板上に正孔注入層用インキを転移させることにより、隔壁によって分断された正孔注入層を形成した。
次いで、同様にして、発光層用インキ（ポリフルオレン誘導体系の緑色発光材料）を用いて、グラビアオフセット印刷法により発光層を形成した。
続いて、発光層上に、上記隔壁をマスクとして、カルシウムを２０ｎｍ厚で真空蒸着法で成膜することにより、電子注入層を形成した。その後、電子注入層上に、所定の開口部を備えたマスクを介して、アルミニウムを３００ｎｍ厚で真空蒸着法で成膜することにより、補助電極を形成した。次いで、上記隔壁をマスクとして、α−ＮＰＤを１００ｎｍ厚で真空蒸着法で成膜することにより、保護層を形成した。
【０１１０】
次に、上記隔壁をマスクとして、ＩＺＯの薄膜（厚み：１５０ｎｍ）をスパッタリング法により成膜し、第２透明電極層を形成した。この際、成膜条件は実施例１と同様とし、酸素／アルゴン比率を０．０２とした。続いて、同一のチャンバー内で、酸素／アルゴン比率を０．１２に変更し、第２透明電極層よりも抵抗率の高いＩＺＯの薄膜（厚み：２００ｎｍ）からなるバリア層を形成した。
その後、第２透明電極層の上から封止ガラスおよび接着剤によりＥＬ表示装置を封止した。
【０１１１】
［実施例３］
酸素／アルゴン比率を０．０２としてＩＺＯの薄膜（厚み：１５０ｎｍ）からなる第２透明電極層を形成し、次いで、酸素／アルゴン比率を０．０２から０．１２まで連続的に徐々に変化させて、第２透明電極層よりも抵抗率の高いＩＺＯの薄膜（厚み：４００ｎｍ）からなるバリア層を形成したこと以外は、実施例２と同様にしてＥＬ表示装置を作製した。
【０１１２】
［実施例４］
実施例２と同様にして、電子注入層まで形成した。
隔壁をマスクとして、Ａｌの薄膜（厚み：１５０ｎｍ）をスパッタリング法により成膜し、第２電極層を形成した。この際、酸素／アルゴン比率は０．００とし、圧力は０．２Ｐａとした。続いて、同一のチャンバー内で、酸素／アルゴン比率を０．２０に変更し、第２電極層よりも抵抗率の高いＡｌ２Ｏ３の薄膜（厚み：２００ｎｍ）からなるバリア層を形成した。
【０１１３】
［比較例１］
バリア層を形成しなかった以外は、実施例２と同様にしてＥＬ表示装置を作製した。
【０１１４】
［評価］
実施例２〜４および比較例１のＥＬ表示装置について、第１透明電極層側からの発光状態を観察した。パッシブマトリクス駆動（スキャンライン３２、データライン９６、画素サイズ１．０ｍｍ×１．０ｍｍ）において、非選択画素の発光もなく選択画素のみ正しく良好に表示できることを確認できた。なお、駆動電圧は１２Ｖであった。実施例２〜４のＥＬ表示装置について、パネル作製から１ヶ月室温で保存した後に、再度、発光表示させたところ、ダークスポットの成長が抑制されていることを確認できた。一方、比較例１のＥＬ表示装置では、パネル作製直後は良好であったが、１ヶ月保存後ではダークスポットの成長が確認された。
以上の結果から、成膜時の酸素／アルゴン比率を制御することで抵抗率を制御でき、第２電極層とバリア層とを、同一のチャンバー内で形成できることがわかった。
【符号の説明】
【０１１５】
１ … 有機ＥＬ素子
２ … 基板
３ … 第１電極層
４ … 絶縁層
５ … 隔壁
６ … ＥＬ層
７ … 第２電極層
１１ … 正孔注入輸送層
１２ … 発光層
１３ … 電子注入層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、基板上に形成された第１電極層と、前記第１電極層上に形成され、少なくとも有機発光層を含むエレクトロルミネッセンス層と、前記エレクトロルミネッセンス層上に形成された第２電極層と、前記第２電極層上に形成されたバリア層とを有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記第２電極層に含まれる金属元素と前記バリア層に含まれる金属元素とが同一であり、前記バリア層の抵抗率が前記第２電極層の抵抗率よりも大きいことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記第２電極層が金属膜または金属酸化物膜であり、前記バリア層が金属酸化物膜であることを特徴とする請求項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】
前記第２電極層および前記バリア層が、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）膜または酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜であることを特徴とする請求項１または請求項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】
前記第２電極層がアルミニウム膜であり、前記バリア層が酸化アルミニウム膜であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記基板、前記第１電極層、前記第２電極層および前記バリア層が、透明性を有することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
基板と、基板上に形成された第１電極層と、前記第１電極層上に形成され、少なくとも有機発光層を含むエレクトロルミネッセンス層と、前記エレクトロルミネッセンス層上に形成された第２電極層と、前記第２電極層上に形成されたバリア層とを有する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、
前記第２電極層および前記バリア層を、同一のチャンバー内で物理蒸着法（ＰＶＤ）により成膜し、前記第２電極層および前記バリア層の成膜条件を制御することにより前記第２電極層よりも抵抗率が大きい前記バリア層を形成する第２電極層・バリア層形成工程を有することを特徴とす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７】
前記第２電極層・バリア層形成工程にて、前記第２電極層および前記バリア層の成膜に、それぞれ同一の金属元素を含有する原料を用いることを特徴とする請求項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】
前記第２電極層および前記バリア層の成膜時の酸素比率または圧力を制御することで、前記第２電極層および前記バリア層の抵抗率を調整することを特徴とする請求項６または請求項７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９】
前記第２電極層が金属膜または金属酸化物膜であり、前記バリア層が金属酸化物膜であることを特徴とする請求項８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１０】
前記第２電極層および前記バリア層が、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）膜または酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜であることを特徴とする請求項８または請求項９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１１】
前記第２電極層がアルミニウム膜であり、前記バリア層が酸化アルミニウム膜であることを特徴とする請求項８または請求項９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１】
基板と、基板上に形成された第１電極層と、前記第１電極層上に形成され、少なくとも有機発光層を含むエレクトロルミネッセンス層と、前記エレクトロルミネッセンス層上に形成された第２電極層と、前記第２電極層上に形成されたバリア層とを有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記第２電極層に含まれる金属元素と前記バリア層に含まれる金属元素とが同一であり、前記バリア層の抵抗率が前記第２電極層の抵抗率よりも大きいことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記第２電極層が金属膜または金属酸化物膜であり、前記バリア層が金属酸化物膜であることを特徴とする請求項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】
前記第２電極層および前記バリア層が、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）膜または酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜であることを特徴とする請求項１または請求項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】
前記第２電極層がアルミニウム膜であり、前記バリア層が酸化アルミニウム膜であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記基板、前記第１電極層、前記第２電極層および前記バリア層が、透明性を有することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
基板と、基板上に形成された第１電極層と、前記第１電極層上に形成され、少なくとも有機発光層を含むエレクトロルミネッセンス層と、前記エレクトロルミネッセンス層上に形成された第２電極層と、前記第２電極層上に形成されたバリア層とを有する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、
前記第２電極層および前記バリア層を、同一のチャンバー内で物理蒸着法（ＰＶＤ）により成膜し、前記第２電極層および前記バリア層の成膜条件を制御することにより前記第２電極層よりも抵抗率が大きい前記バリア層を形成する第２電極層・バリア層形成工程を有することを特徴とす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７】
前記第２電極層・バリア層形成工程にて、前記第２電極層および前記バリア層の成膜に、それぞれ同一の金属元素を含有する原料を用いることを特徴とする請求項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】
前記第２電極層および前記バリア層の成膜時の酸素比率または圧力を制御することで、前記第２電極層および前記バリア層の抵抗率を調整することを特徴とする請求項６または請求項７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９】
前記第２電極層が金属膜または金属酸化物膜であり、前記バリア層が金属酸化物膜であることを特徴とする請求項８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１０】
前記第２電極層および前記バリア層が、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）膜または酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜であることを特徴とする請求項８または請求項９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１１】
前記第２電極層がアルミニウム膜であり、前記バリア層が酸化アルミニウム膜であることを特徴とする請求項８または請求項９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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−８２１０９（Ｐ２０１１−８２１０９Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３５３９０（Ｐ２００９−２３５３９０）
【出願日】平成２１年１０月９日（２００９．１０．９）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月９日（２００９．１０．９）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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