有機エレクロトルミネッセンス素子及びその製造方法
【課題】素子駆動電圧の低電圧化を可能とし、さらに連続駆動時の寿命特性や色度の安定性を改善できると共に抵抗増大を極力抑えた有機エレクトロルミネッセンス素子を提供する。
【解決手段】陽極と陰極の間に有機発光層を備えて形成される有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。陽極はハロゲンによって処理されたものであることを特徴とする。
【解決手段】陽極と陰極の間に有機発光層を備えて形成される有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。陽極はハロゲンによって処理されたものであることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種ディスプレー、表示装置、液晶用バックライト等に用いられる有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロルミネッセンス素子とは、固体蛍光体物質の電界発光を利用した発光デバイスであり、現在、無機系材料を発光体として用いた無機エレクトロルミネッセンス素子が実用化され、液晶ディスプレーのバックライトやフラットパネルディスプレー等への応用展開が一部で図られている。しかし、無機エレクトロルミネッセンス素子は発光させるための電圧が１００Ｖ以上と高く、しかも青色発光が難しいため、ＲＧＢ３原色によるフルカラー化が困難である。
【０００３】
一方、有機材料を用いたエレクトロルミネッセンス素子に関する研究も古くから注目され、様々な検討が行われてきたが、発光効率が非常に悪いことから本格的な実用化研究には至らなかった。しかし、１９８７年にコダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらにより、有機材料をホール輸送層と有機発光層の２層に分けた機能分離型の積層構造を有する有機エレクトロルミネッセンスが提案され、このものでは１０Ｖ以下の低電圧にも関わらず、１０００ｃｄ／ｍ２以上の高い発光輝度が得られることが明らかになった。そしてこれ以降、有機エレクトロルミネッセンス素子が注目されはじめ、活発な研究が行われるようになった。
【０００４】
このような研究開発がなされた結果、有機エレクトロルミネッセンス素子は、１０Ｖ程度の低電圧で１００〜１０００００ｃｄ／ｍ２程度の高輝度の面発光が可能となり、また蛍光物質の種類を選択することにより青色から赤色までの発光が可能となった。
【０００５】
しかし、フルカラーディスプレー、照明用発光素子としての応用展開を考えた場合、素子駆動電圧の低電圧化を行い、更なる高効率化を図ることが必要である。このような素子駆動電圧の低電圧化を実現するためには、陽極からのホール及び陰極からの電子の有機発光層への注入効率を高める必要がある。そして陽極からのホール注入効率を高める方法として、陽極の金属の仕事関数を大きくして、ホール輸送層とのエネルギー障壁を小さくする方法が挙げられる。
【０００６】
ここで、一般に陽極金属として用いられるＩＴＯ（酸化インジウム錫）の場合、原理的には６．０ｅＶ程度の仕事関数を示すと考えられるが、通常行なわれている有機溶剤等による洗浄を行った場合には、４．７〜４．８ｅＶ程度の仕事関数しか示さない。これは、陽極の表面に有機溶剤等による残留炭素成分などの汚れが残っているためであると考えられている。このため、洗浄工程の後、ＵＶオゾン洗浄や、酸素プラズマ処理等の処理を行なう場合もある。
【０００７】
一方、陽極金属の仕事関数を大きくする方法として、陽極表面を酸処理する方法が特開平４−１４７９５号公報や、特開平９−１２０８９０号公報で試みられている。すなわち特開平４−１４７９５号公報では、陽極の表面を酸処理し、その後有機溶剤で洗浄乾燥することによって、陽極の仕事関数を酸処理前よりも０．１〜０．３ｅＶ程度大きくし、このように陽極の仕事関数を大きくすることで素子の駆動電圧の低電圧化を図っている。また特開平９−１２０８９０号公報では、陽極の表面を研磨処理し、次いで酸処理し、さらに有機溶剤による洗浄・乾燥を行うことによって、陽極表面の平坦化、最表面への細孔形成を行い、素子の駆動電圧の低電圧化及び寿命改善を図っている。
【特許文献１】特開平４−１４７９５号公報
【特許文献２】特開平９−１２０８９０号公報
【特許文献３】特開２００１−３１９７７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特開平４−１４７９５号公報や特開平９−１２０８９０号公報に開示されるものでは、陽極を酸処理した後、有機溶剤等による洗浄を行っているため、陽極の表面に有機溶剤等による残留炭素分が残り、仕事関数の増大効果は不十分なものであった。また、有機エレクトロルミネッセンス素子を連続駆動した場合、輝度が減少していき、さらに素子の抵抗が増大するという問題もあった。また特開２００１−３１９７７７号公報には、陽極を酸処理した後、洗浄を行なわないで有機発光層等を形成することにより、陽極の仕事関数を大きくして、素子駆動電圧の低電圧化を可能とした素子が提案されているが、この素子の場合、寿命特性が不十分であり、改善の余地があった。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、陽極の仕事関数を大きくしてホールの注入効率を高め、素子駆動電圧の低電圧化を可能とし、さらに連続駆動時の寿命特性や色度の安定性を改善できると共に抵抗増大を極力抑えた有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法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】
本発明の請求項１に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と陰極の間に有機発光層を備えて形成される有機エレクトロルミネッセンス素子において、陽極はハロゲンによって処理されたものであることを特徴とするものである。
【００１１】
また請求項２の発明は、請求項１において、陽極はハロゲンによる処理によって、仕事関数が処理前よりも０．５ｅＶ以上大きくなっているものであることを特徴とするものである。
【００１２】
また請求項３の発明は、請求項１又は２において、陽極の処理に用いるハロゲンが、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素から選ばれるものであることを特徴とするものである。
【００１３】
また請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、陽極の処理が、ハロゲンガス存在下でのプラズマ処理であることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の請求項５に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法は、陽極に有機発光層を積層し、この有機発光層に陰極を積層して有機エレクトロルミネッセンス素子を製造するにあたって、陽極の表面をハロゲンで処理した後に、有機発光層及び陰極を積層することを特徴とするものである。
【００１５】
また請求項６の発明は、請求項５において、ハロゲンで処理する前に、陽極をプラズマ処理することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、陽極の仕事関数を大きくしてホールの注入効率を高め、素子駆動電圧の低電圧化を可能とし、さらに連続駆動時の寿命特性や色度の安定性を改善できると共に抵抗増大を極力抑えた有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法を提供す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】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１８】
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、図１に示すように、基板７の上に、陽極６、ホール輸送層４、有機発光層３、電子輸送層２、陰極１をこの順に積層して設けることによって形成されるものである。そして、陽極６に正電圧を、陰極１に負電圧を印加すると、電子輸送層２を介して有機発光層３に注入された電子と、ホール輸送層４を介して有機発光層３に注入されたホールとが、有機発光層３内にて再結合して発光が起こるものである。
【００１９】
ここで本発明では、陽極６の表面をハロゲンで処理して、陽極６の表面にハロゲンで処理された層５ｂを形成することによって、陽極６の仕事関数を大きくするようにしているものであり、陽極６からのホール注入効率を高めて、素子駆動電圧の低電圧化を達成することができるものである。
【００２０】
陽極６の処理に用いるハロゲンとしては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素を挙げることができる。これらは一種を単独で用いる他に、二種以上を混合して用いることもできるものであり、これらの中でも臭素が最も好ましい。また陽極６をハロゲンで処理する方法としては、ハロゲンを含有する溶液に陽極６を所定時間浸漬したり、その蒸気に所定時間さらしたりする方法、液状のハロゲンに陽極６を所定時間浸漬した後に乾燥する方法、ハロゲンガスに陽極６を所定時間曝す方法、ハロゲンガスの存在下で陽極６をプラズマ処理する方法などを採用することができる。ハロゲンによる処理時間は、使用するハロゲンの種類、処理方法などによって異なるが、通常、１秒から１時間程度である。
【００２１】
陽極６の仕事関数を大きくするために酸処理を行なう場合は、陽極６の表面がエッチングされて陽極６の表面形状が乱れるおそれがあり、有機エレクトロルミネッセンス素子の特性や寿命に悪影響を与えることがあるが、ハロゲンによる処理では、陽極６の表面形状に殆ど影響を与えることがなく、酸でエッチングされ易い材料、例えばＩＺＯなどを陽極６に用いた場合にも、所望の性能を発揮させることが容易になるものである。また、陽極６をハロゲンで処理して陽極６の表面にハロゲンで処理された層５ｂを設けた状態で、この上に有機発光層３等を形成することができるものであり、陽極６をハロゲンで処理した後に水や有機溶剤によって洗浄を行なう必要はない。従って、陽極６をハロゲンで処理した後、水や有機溶剤による洗浄を行なわずに、この上に有機発光層３等を形成する加工を行なって有機エレクトロルミネッセンス素子を製造することによって、陽極６の表面に有機溶剤などによる残留炭素等の汚れが残ることを極小化することができ、陽極６の仕事関数を大きくする効果を高く得ることができるものである。
【００２２】
上記のように陽極６の表面をハロゲン処理して、陽極６の仕事関数を大きくするにあたって、本発明では、陽極６の表面の仕事関数が処理前の仕事関数よりも０．５ｅＶ以上大きくなっていることが必要である。陽極６の仕事関数が０．５ｅＶ以上大きくなっていないと、陽極６の仕事関数を大きくすることによってホールの注入効率を高める効果が不充分になり、素子駆動電圧の低電圧化の目的を十分に達成することができない。陽極６の仕事関数は大きいほど望ましいので、仕事関数を大きくすることの上限は特に設定されないが、ハロゲン処理によって陽極６の仕事関数を大きくすることには限界があるので、仕事関数を大きくすることの実質的な上限は１．３ｅＶ程度である。
【００２３】
そして本発明では、上記のように陽極６の表面をハロゲン処理するのに先だって、陽極６の表面を洗浄処理するようにしてある。この洗浄処理は乾式洗浄で行なうことが好ましく、乾式洗浄としては低圧水銀ランプ照射による紫外線洗浄、エキシマランプ照射による紫外線洗浄、常圧プラズマ洗浄、真空プラズマ洗浄などを挙げることができるものであり、これらから選ばれる方法の一つを用いて、あるいは複数の方法を組み合せて、陽極６の表面の洗浄を行なうことができるものである。また陽極６の表面は一般的に空気中の汚染物質が固着している場合が多いので、この乾式の洗浄処理を行なう前に、アルカリ洗浄や有機溶剤による洗浄など湿式洗浄を行なっておくのが好ましい。
【００２４】
この洗浄処理の条件は、紫外線光源の波長やパワー、プラズマのパワーなどから適宜選択すればよいが、本発明では、この洗浄処理の完了後に陽極６の処理表面の濡れ性が水との接触角で１０°以下になっている必要があり、７°以下になっていることがより好ましい。このように陽極６の表面を洗浄処理して、陽極６の表面の濡れ性を向上させておくことによって、この洗浄処理に引き続いて陽極６の表面に既述のハロゲン処理を行なう際に、ハロゲンを強固に固定することができ、ハロゲンが存在する層５ｂを陽極６の表面に強固に設けることができるものであり、陽極６の仕事関数を大きくする効果を高く得ることができるものである。洗浄処理によって得られる陽極６の表面の接触角は低い程好ましく、理想的には０°であることが望ましいが、実用上は０．１°程度が接触角の下限である。
【００２５】
また、洗浄処理による陽極６の表面の濡れ性向上の効果は、ハロゲン処理の後も保持され、陽極６の表面の水との接触角は１０°以下に保たれている。従って、この高い濡れ性によって、陽極６の表面に形成されるホール輸送層４などのホール輸送機能を有する層と陽極６との間に、高く均一な密着性を有する接合状態の界面を形成することができるものであり、有機エレクトロルミネッセンス素子の特性において重要である良好な界面接合状態を実現することができ、発光効率が高く、寿命の長い有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができるものである。
【００２６】
次に、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する有機層及び電極について説明する。但し、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、水との接触角が１０°以下になるように洗浄処理した後、ハロゲンによる処理を行なって仕事関数を０．５ｅＶ以上大きくした陽極６を用いるようにした点に特徴を有するものであり、陽極６上に形成する有機発光層３などの構成に関しては、従来から有機エレクトロルミネッセンス素子の作製に使用されている公知のものを適宜使用することができ、以下のものに限定されないのはいうまでもない。
【００２７】
まず、陽極６は上記のように素子中にホールを注入するための電極であり、仕事関数の大きい金属、合金、電気伝導性化合物、あるいはこれらの混合物からなる電極材料を用いることが好ましく、仕事関数が４ｅＶ以上のものを用いるのがよい。このような陽極６の材料として具体的には、金などの金属、ＣｕＩ、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）等の導電性透明材料を挙げることができるが、これらのなかでもＩＴＯやＩＺＯがより好ましい。陽極６は、これらの電極材料を、ガラスや透明樹脂等などの透明材料で形成される基板７の表面に、真空蒸着法やスパッタリング法等の方法により薄膜に形成することによって作製することができるものである。また、有機発光層３における発光を陽極６を透過させて外部に照射する場合には、陽極６の光透過率を１０％以上の透明電極に形成することが好ましい。さらに、陽極６のシート抵抗は数百Ω／□以下とすることが好ましく、特に好ましくは１００Ω／□以下とするものである。ここで、陽極６の膜厚は、陽極６の光透過率、シート抵抗等の特性を上記のように制御するために、材料により異なるが、５００ｎｍ以下、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲に設定するのがよい。
【００２８】
一方、有機発光層３中に電子を注入するための電極である陰極１は、仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物からなる電極材料を用いることが好ましく、仕事関数が５ｅＶ以下のものであることが好ましい。このような陰極１の電極材料としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム、マグネシウム、アルミニウム、マグネシウム−銀混合物、マグネシウム−インジウム混合物、アルミニウム−リチウム合金、Ａｌ／Ａｌ２Ｏ３混合物、Ａｌ／ＬｉＦ混合物などを挙げることができる。この陰極１は、例えばこれらの電極材料を、真空蒸着法やスパッタリング法等の方法により、薄膜に形成することによって作製することができる。また、有機発光層３における発光を陰極１を透過させて外部に照射する場合には、陰極１の光透過率を１０％以上にすることが好ましい。この場合の陰極１の膜厚は、陰極１の光透過率等の特性を上記のように制御するために、材料により異なるが、通常５００ｎｍ以下、好ましくは１００〜２００ｎｍの範囲とするのがよい。
【００２９】
そして有機発光層３に使用できる発光材料またはドーピング材料としては、アントラセン、ナフタレン、ピレン、テトラセン、コロネン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、トリス（５−フェニル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、トリ−（ｐ−ターフェニル−４−イル）アミン、１−アリール−２，５−ジ（２−チエニル）ピロール誘導体、ピラン、キナクリドン、ルブレン、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、及び各種蛍光色素等があるが、これに限定されるものではない。またこれらの化合物のうちから選択される発光材料を９０〜９９．５質量部、ドーピング材料を０．５〜１０重量部含むようにすることも好ましい。有機発光層３の厚みは０．５〜５００ｎｍ、更に好ましくは０．５〜２００ｎｍとするものである。
【００３０】
またホール輸送層４を構成するホール輸送材料としては、ホールを輸送する能力を有し、陽極６からのホール注入効果を有するとともに、有機発光層３または発光材料に対して優れたホール注入効果を有し、また電子のホール輸送層４への移動を防止し、かつ薄膜形成能力の優れた化合物を挙げることができる。具体的にはフタロシアニン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、Ｎ，Ｎ’−ビス(３−メチルフェニル）−(１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）や４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）等の芳香族ジアミン化合物、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、イミダゾロン、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、テトラヒドロイミダゾール、ポリアリールアルカン、ブタジエン、４，４’，４”−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、及びポリビニルカルバゾール、ポリシラン、ポリエチレンジオキサイドチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等の導電性高分子等の高分子材料が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３１】
また電子輸送層２を構成する電子輸送材料としては、電子を輸送する能力を有し、陰極１からの電子注入効果を有するとともに、有機発光層３または発光材料に対して優れた電子注入効果を有し、さらにホールの電子輸送層２への移動を防止し、かつ薄膜形成能力の優れた化合物を挙げることができる。具体的には、フルオレン、バソフェナントロリン、バソクプロイン、アントラキノジメタン、ジフェノキノン、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、アントラキノジメタン等やそれらの化合物、金属錯体化合物もしくは含窒素五員環誘導体である。具体的には、金属錯体化合物としては、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム、トリ（２−メチル−８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）ガリウム、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナート）ベリリウム、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナート）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリナート)（ｏ−クレゾラート）ガリウム、ビス（２−メチル−８−キノリナート)（１−ナフトラート）アルミニウム等があるが、これらに限定されるものではない。また含窒素五員環誘導体としては、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾールもしくはトリアゾール誘導体が好ましい。具体的には、２，５−ビス（１−フェニル）−１，３，４−オキサゾール、２，５−ビス（１−フェニル）−１，３，４−チアゾール、２，５−ビス（１−フェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、２−（４’−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−５−（４”−ビフェニル）１，３，４−オキサジアゾール、２，５−ビス（１−ナフチル)−１，３，４−オキサジアゾール、１，４−ビス［２−（５−フェニルチアジアゾリル）］ベンゼン、２，５−ビス（１−ナフチル）−１，３，４−トリアゾール、３−（４−ビフェニルイル）−４−フェニル−５−（４−ｔ−ブチルフェニル)−１，２，４−トリアゾール等があるが、これらに限定されるものではない。さらに、ポリマー有機エレクトロルミネッセンス素子に使用されるポリマー材料も使用することができる。例えば、ポリパラフェニレン及びその誘導体、フルオレン及びその誘導体等である。
【００３２】
図２は有機エレクトロルミネッセンス素子の他の実施の形態を示すものであり、陽極６をＩＴＯ（酸化インジウム）とＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）のいずれかからなる無機酸化物層６ａと金属薄膜６ｂとの積層物によって形成するようにしてあり、無機酸化物層６ａが有機発光層３の側に配置されるようにしてある。金属薄膜６ｂは無機酸化物層６ａよりも比抵抗が小さいことが望ましく、従って金属薄膜６ｂはＡｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｔ，Ａｌから選ばれる金属から形成することができるものである。また金属薄膜６ｂの厚みは１０ｎｍ以下に設定するのが望ましい。発光した光を陽極６から取り出す場合、金属薄膜６ｂは高い透過率を有していることが好ましいが、金属薄膜６ｂの透明性を確保するために、厚みを１０ｎｍ以下に設定するのが望ましいのである。
【００３３】
陽極６に上記のように金属薄膜６ｂを設けることによって、金属薄膜６ｂをシート抵抗の小さい補助電極として使用することができ、例えば有機エレクトロルミネッセンス素子をマトリクス状に多数配置して設ける場合のバス電極として金属薄膜６ｂを使用することができるものである。発光を陽極６を通して取り出す際の取り出し率を高く得るために金属薄膜６ｂの厚みは薄い程好ましいが、バス電極などの補助電極として導通がとれるレベル以上の厚みが必要であるので、金属薄膜６ｂの厚みは０．１ｎｍ以上であることが望ましい。
【実施例】
【００３４】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００３５】
（実施例１）
厚み０．７ｍｍのガラス基板７上に、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）をスパッタリングしてシート抵抗７Ω／□の陽極６を形成したＩＴＯガラス基板（三容真空社製）を用いた。まず、これをアセトン、純水、イソプロピルアルコールでそれぞれ１５分間超音波洗浄したのち乾燥させた。
【００３６】
次に、ＩＴＯの陽極６の表面に、アルゴン／酸素の体積比３／１のガス雰囲気において、２Ｐａ、ＲＦ１０Ｗの条件で発生させた酸素プラズマで、真空プラズマ洗浄を１分間行なった。
【００３７】
さらに引き続いて、このＩＴＯガラス基板を臭素水（関東化学（株）製、濃度１．０ｗｔ％）の蒸気に室温で１０分間曝露することによって、陽極６の表面を臭素で処理した。
【００３８】
次に、この臭素による処理をしたＩＴＯガラス基板を洗浄することなく真空蒸着装置にセットし、１３３．３２２×１０−６Ｐａ（１×１０−６Ｔｏｒｒ）の真空条件下、４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）（（株）同仁化学研究所製）を、１〜２Å／ｓの蒸着速度で蒸着し、厚み４００Åのホール輸送層４を形成した。
【００３９】
次に、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体（（株）同仁化学研究所製「Ａｌｑ３」）を１〜２Å／ｓの蒸着速度で蒸着し、厚み４００Åの有機発光層３兼電子輸送層２を形成した。
【００４０】
この後、まずＬｉＦを０．５〜１．０Åの蒸着速度で厚み５Å蒸着し、続いて、Ａｌを１０Å／ｓの蒸着速度で厚み１５００Å蒸着することによって、陰極１を形成した。
【００４１】
次に、この各層を形成したＩＴＯガラス基板を露点−７６℃以下のドライ窒素雰囲気のグローブボックスに入れて、大気に暴露することなく搬送した。一方、通気性を有する袋に吸水剤として酸化バリウムの粉末を入れ、これをガラス製の封止板に接着剤で貼り付けておくと共に、封止板の外周部には予め紫外線硬化樹脂製のシール剤を塗布しておき、グローブボックス内において上記の各層１〜６を形成したＩＴＯガラス基板７に封止板をシール剤で張り合わせ、ＵＶ照射でシール剤を硬化させることによって、図１に示す層構成の有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。
【００４２】
（実施例２）
臭素水の蒸気による処理の代りに、ＩＴＯガラス基板を塩素水（関東化学（株）製、濃度０．３ｗｔ％）の蒸気に室温で１０分間曝露することによって、陽極６の表面を塩素で処理するようにした他は、実施例１と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。
【００４３】
（実施例３）
酸素プラズマによる真空プラズマ洗浄を行なう代りに、エキシマランプ（ウシオ電気（株）製「ＵＥＲ２０−１７２Ａ」）を用いて、１０ｍＷ／ｃｍ２の条件で、紫外線照射オゾン洗浄を１分間行なうようにした他は、実施例１と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。
【００４４】
（実施例４）
酸素プラズマによる真空プラズマ洗浄を行なう代りに、低圧水銀ランプ（日本レーザー電子（株）製「ＮＬ−ＵＶ２５３」）を用いて、１３Ｗの条件で、紫外線照射オゾン洗浄を１０分間行なうようにした他は、実施例１と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。
【００４５】
（実施例５）
厚み０．７ｍｍのガラス基板７上に、ＩＺＯ（インジウム−亜鉛酸化物）をスパッタリングして厚み２０００Å、シート抵抗１５Ω／□の陽極６を作製した。このＩＺＯガラス基板を用いるようにした他は、実施例１と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。
【００４６】
（実施例６）
厚み０．７ｍｍのガラス基板７上に、金をスパッタリングして厚み５Åの金属薄膜６ｂを形成した後、さらにこの上にＩＺＯ（インジウム−亜鉛酸化物）をスパッタリングして厚み１０００Åの無機酸化物層６ａを形成することによって、無機酸化物層６ａと金属薄膜６ｂの積層物からなるシート抵抗１５Ω／□の陽極６を作製した。
【００４７】
この金を積層したＩＺＯガラス基板を用いるようにした他は、実施例１と同様にして、図２に示す層構成の有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。
【００４８】
（実施例７）
実施例１と同様にしてＩＴＯガラス基板の陽極６の表面をプラズマ洗浄処理及び臭素処理した後、ＩＴＯガラス基板を真空蒸着装置にセットし、実施例１と同じ条件でα−ＮＰＤを１〜２Å／ｓの蒸着速度で蒸着し、厚み３００Åのホール輸送層４を形成した。
【００４９】
そしてホール輸送層４の上に、黄色発光層として、α−ＮＰＤにルブレン（アクロス社製）を１質量％ドープしたものを１００Åの厚みで積層し、次に青色発光層として、ジスチリルビフェニル誘導体（ＤＰＶＢｉ）に末端にカルバゾリル基を有するＤＳＡ誘導体（ＢＣｚＶＢｉ）を１２質量％ドープしたものを５００Åの厚みで積層して、二層構成の有機発光層３を形成した。
【００５０】
この後、バソフェナントロリン（（株）同仁化学研究所製）とＣｓをモル比１：１で２００Åの厚みに共蒸着して電子輸送層２を形成し、続いて、Ａｌを１０Å／ｓの蒸着速度で厚み１５００Å蒸着することによって陰極１を形成した。あとは実施例１と同様にして白色発光有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。
【００５１】
（比較例１）
実施例１において、ＩＴＯガラス基板を臭素処理しなかったこと以外、実施例１と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。
【００５２】
（比較例２）
実施例１において、ＩＴＯガラス基板をプラズマによる洗浄処理しなかったこと以外、実施例１と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。
【００５３】
（比較例３）
実施例７において、ＩＴＯガラス基板を臭素処理しなかったこと以外、実施例７と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。
【００５４】
（比較例４）
実施例７において、ＩＴＯガラス基板をプラズマによる洗浄処理しなかったこと以外、実施例７と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。
【００５５】
上記の実施例１〜実施例７及び比較例１〜比較例４で作製した有機エレクトロルミネッセンス素子を電源（ＫＥＹＴＨＬＥＹ２３６モデル）に接続し、素子の輝度を輝度計（ミノルタ（株）製「ＬＳ−１１０」）で測定した。このとき、輝度が１ｃｄ／ｍ２になる電圧を発光開始電圧として測定し、６Ｖ印加時の輝度を測定すると共に、６Ｖ電流密度を測定した。
【００５６】
また、ハロゲン処理や酸処理する前の陽極と、有機エレクトロルミネッセンス素子に素子化加工する直前の陽極について、仕事関数と水との接触角を測定した。仕事関数の測定は紫外線光電子分析装置（理研計器（株）製「ＡＣ−１」）によって行ない、水との接触角の測定は自動接触角計（協和界面科学（株）製「ＣＡ−Ｗ１５０」）を用いて行なった。
【００５７】
さらに、作製した素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の定電流で連続駆動させて寿命試験を行ない、輝度が半減するまでの半減寿命を測定し、また半減寿命後の駆動電圧の変化を測定した。これらの結果を表１に示す。
【００５８】
【表１】
【００５９】
表１にみられるように、各実施例のものでは、有機エレクトロルミネッセンス素子の素子化前での陽極の濡れ性が高く、且つ陽極の仕事関数がハロゲンや酸による処理によって０．５ｅＶ以上大きくなっており、また各比較例のものよりも、発光開始電圧が低く、輝度が高くなっており、さらに半減寿命が長く、抵抗増大が小さいことが確認される。
【００６０】
また、実施例７及び比較例３の白色発光有機エレクトロルミネッセンス素子について、寿命試験前後の１００ｃｄ／ｍ２での色度座標を浜松ホトニクス社製「マルチチャンネルアナライザーＰＭＡ−１０」で測定した。結果を表２に示す。
【００６１】
【表２】
【００６２】
表２にみられるように、実施例７のものは比較例３のものよりも色度の安定性が高いことが確認される。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態の他の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 陰極
２ 電子輸送層
３ 有機発光層
４ ホール輸送層
５ｂ ハロゲンで処理された層
６ 陽極
６ａ 無機酸化物層
６ｂ 金属薄膜
７ 基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種ディスプレー、表示装置、液晶用バックライト等に用いられる有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロルミネッセンス素子とは、固体蛍光体物質の電界発光を利用した発光デバイスであり、現在、無機系材料を発光体として用いた無機エレクトロルミネッセンス素子が実用化され、液晶ディスプレーのバックライトやフラットパネルディスプレー等への応用展開が一部で図られている。しかし、無機エレクトロルミネッセンス素子は発光させるための電圧が１００Ｖ以上と高く、しかも青色発光が難しいため、ＲＧＢ３原色によるフルカラー化が困難である。
【０００３】
一方、有機材料を用いたエレクトロルミネッセンス素子に関する研究も古くから注目され、様々な検討が行われてきたが、発光効率が非常に悪いことから本格的な実用化研究には至らなかった。しかし、１９８７年にコダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらにより、有機材料をホール輸送層と有機発光層の２層に分けた機能分離型の積層構造を有する有機エレクトロルミネッセンスが提案され、このものでは１０Ｖ以下の低電圧にも関わらず、１０００ｃｄ／ｍ２以上の高い発光輝度が得られることが明らかになった。そしてこれ以降、有機エレクトロルミネッセンス素子が注目されはじめ、活発な研究が行われるようになった。
【０００４】
このような研究開発がなされた結果、有機エレクトロルミネッセンス素子は、１０Ｖ程度の低電圧で１００〜１０００００ｃｄ／ｍ２程度の高輝度の面発光が可能となり、また蛍光物質の種類を選択することにより青色から赤色までの発光が可能となった。
【０００５】
しかし、フルカラーディスプレー、照明用発光素子としての応用展開を考えた場合、素子駆動電圧の低電圧化を行い、更なる高効率化を図ることが必要である。このような素子駆動電圧の低電圧化を実現するためには、陽極からのホール及び陰極からの電子の有機発光層への注入効率を高める必要がある。そして陽極からのホール注入効率を高める方法として、陽極の金属の仕事関数を大きくして、ホール輸送層とのエネルギー障壁を小さくする方法が挙げられる。
【０００６】
ここで、一般に陽極金属として用いられるＩＴＯ（酸化インジウム錫）の場合、原理的には６．０ｅＶ程度の仕事関数を示すと考えられるが、通常行なわれている有機溶剤等による洗浄を行った場合には、４．７〜４．８ｅＶ程度の仕事関数しか示さない。これは、陽極の表面に有機溶剤等による残留炭素成分などの汚れが残っているためであると考えられている。このため、洗浄工程の後、ＵＶオゾン洗浄や、酸素プラズマ処理等の処理を行なう場合もある。
【０００７】
一方、陽極金属の仕事関数を大きくする方法として、陽極表面を酸処理する方法が特開平４−１４７９５号公報や、特開平９−１２０８９０号公報で試みられている。すなわち特開平４−１４７９５号公報では、陽極の表面を酸処理し、その後有機溶剤で洗浄乾燥することによって、陽極の仕事関数を酸処理前よりも０．１〜０．３ｅＶ程度大きくし、このように陽極の仕事関数を大きくすることで素子の駆動電圧の低電圧化を図っている。また特開平９−１２０８９０号公報では、陽極の表面を研磨処理し、次いで酸処理し、さらに有機溶剤による洗浄・乾燥を行うことによって、陽極表面の平坦化、最表面への細孔形成を行い、素子の駆動電圧の低電圧化及び寿命改善を図っている。
【特許文献１】特開平４−１４７９５号公報
【特許文献２】特開平９−１２０８９０号公報
【特許文献３】特開２００１−３１９７７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特開平４−１４７９５号公報や特開平９−１２０８９０号公報に開示されるものでは、陽極を酸処理した後、有機溶剤等による洗浄を行っているため、陽極の表面に有機溶剤等による残留炭素分が残り、仕事関数の増大効果は不十分なものであった。また、有機エレクトロルミネッセンス素子を連続駆動した場合、輝度が減少していき、さらに素子の抵抗が増大するという問題もあった。また特開２００１−３１９７７７号公報には、陽極を酸処理した後、洗浄を行なわないで有機発光層等を形成することにより、陽極の仕事関数を大きくして、素子駆動電圧の低電圧化を可能とした素子が提案されているが、この素子の場合、寿命特性が不十分であり、改善の余地があった。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、陽極の仕事関数を大きくしてホールの注入効率を高め、素子駆動電圧の低電圧化を可能とし、さらに連続駆動時の寿命特性や色度の安定性を改善できると共に抵抗増大を極力抑えた有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法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】
本発明の請求項１に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と陰極の間に有機発光層を備えて形成される有機エレクトロルミネッセンス素子において、陽極はハロゲンによって処理されたものであることを特徴とするものである。
【００１１】
また請求項２の発明は、請求項１において、陽極はハロゲンによる処理によって、仕事関数が処理前よりも０．５ｅＶ以上大きくなっているものであることを特徴とするものである。
【００１２】
また請求項３の発明は、請求項１又は２において、陽極の処理に用いるハロゲンが、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素から選ばれるものであることを特徴とするものである。
【００１３】
また請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、陽極の処理が、ハロゲンガス存在下でのプラズマ処理であることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の請求項５に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法は、陽極に有機発光層を積層し、この有機発光層に陰極を積層して有機エレクトロルミネッセンス素子を製造するにあたって、陽極の表面をハロゲンで処理した後に、有機発光層及び陰極を積層することを特徴とするものである。
【００１５】
また請求項６の発明は、請求項５において、ハロゲンで処理する前に、陽極をプラズマ処理することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、陽極の仕事関数を大きくしてホールの注入効率を高め、素子駆動電圧の低電圧化を可能とし、さらに連続駆動時の寿命特性や色度の安定性を改善できると共に抵抗増大を極力抑えた有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法を提供す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】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１８】
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、図１に示すように、基板７の上に、陽極６、ホール輸送層４、有機発光層３、電子輸送層２、陰極１をこの順に積層して設けることによって形成されるものである。そして、陽極６に正電圧を、陰極１に負電圧を印加すると、電子輸送層２を介して有機発光層３に注入された電子と、ホール輸送層４を介して有機発光層３に注入されたホールとが、有機発光層３内にて再結合して発光が起こるものである。
【００１９】
ここで本発明では、陽極６の表面をハロゲンで処理して、陽極６の表面にハロゲンで処理された層５ｂを形成することによって、陽極６の仕事関数を大きくするようにしているものであり、陽極６からのホール注入効率を高めて、素子駆動電圧の低電圧化を達成することができるものである。
【００２０】
陽極６の処理に用いるハロゲンとしては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素を挙げることができる。これらは一種を単独で用いる他に、二種以上を混合して用いることもできるものであり、これらの中でも臭素が最も好ましい。また陽極６をハロゲンで処理する方法としては、ハロゲンを含有する溶液に陽極６を所定時間浸漬したり、その蒸気に所定時間さらしたりする方法、液状のハロゲンに陽極６を所定時間浸漬した後に乾燥する方法、ハロゲンガスに陽極６を所定時間曝す方法、ハロゲンガスの存在下で陽極６をプラズマ処理する方法などを採用することができる。ハロゲンによる処理時間は、使用するハロゲンの種類、処理方法などによって異なるが、通常、１秒から１時間程度である。
【００２１】
陽極６の仕事関数を大きくするために酸処理を行なう場合は、陽極６の表面がエッチングされて陽極６の表面形状が乱れるおそれがあり、有機エレクトロルミネッセンス素子の特性や寿命に悪影響を与えることがあるが、ハロゲンによる処理では、陽極６の表面形状に殆ど影響を与えることがなく、酸でエッチングされ易い材料、例えばＩＺＯなどを陽極６に用いた場合にも、所望の性能を発揮させることが容易になるものである。また、陽極６をハロゲンで処理して陽極６の表面にハロゲンで処理された層５ｂを設けた状態で、この上に有機発光層３等を形成することができるものであり、陽極６をハロゲンで処理した後に水や有機溶剤によって洗浄を行なう必要はない。従って、陽極６をハロゲンで処理した後、水や有機溶剤による洗浄を行なわずに、この上に有機発光層３等を形成する加工を行なって有機エレクトロルミネッセンス素子を製造することによって、陽極６の表面に有機溶剤などによる残留炭素等の汚れが残ることを極小化することができ、陽極６の仕事関数を大きくする効果を高く得ることができるものである。
【００２２】
上記のように陽極６の表面をハロゲン処理して、陽極６の仕事関数を大きくするにあたって、本発明では、陽極６の表面の仕事関数が処理前の仕事関数よりも０．５ｅＶ以上大きくなっていることが必要である。陽極６の仕事関数が０．５ｅＶ以上大きくなっていないと、陽極６の仕事関数を大きくすることによってホールの注入効率を高める効果が不充分になり、素子駆動電圧の低電圧化の目的を十分に達成することができない。陽極６の仕事関数は大きいほど望ましいので、仕事関数を大きくすることの上限は特に設定されないが、ハロゲン処理によって陽極６の仕事関数を大きくすることには限界があるので、仕事関数を大きくすることの実質的な上限は１．３ｅＶ程度である。
【００２３】
そして本発明では、上記のように陽極６の表面をハロゲン処理するのに先だって、陽極６の表面を洗浄処理するようにしてある。この洗浄処理は乾式洗浄で行なうことが好ましく、乾式洗浄としては低圧水銀ランプ照射による紫外線洗浄、エキシマランプ照射による紫外線洗浄、常圧プラズマ洗浄、真空プラズマ洗浄などを挙げることができるものであり、これらから選ばれる方法の一つを用いて、あるいは複数の方法を組み合せて、陽極６の表面の洗浄を行なうことができるものである。また陽極６の表面は一般的に空気中の汚染物質が固着している場合が多いので、この乾式の洗浄処理を行なう前に、アルカリ洗浄や有機溶剤による洗浄など湿式洗浄を行なっておくのが好ましい。
【００２４】
この洗浄処理の条件は、紫外線光源の波長やパワー、プラズマのパワーなどから適宜選択すればよいが、本発明では、この洗浄処理の完了後に陽極６の処理表面の濡れ性が水との接触角で１０°以下になっている必要があり、７°以下になっていることがより好ましい。このように陽極６の表面を洗浄処理して、陽極６の表面の濡れ性を向上させておくことによって、この洗浄処理に引き続いて陽極６の表面に既述のハロゲン処理を行なう際に、ハロゲンを強固に固定することができ、ハロゲンが存在する層５ｂを陽極６の表面に強固に設けることができるものであり、陽極６の仕事関数を大きくする効果を高く得ることができるものである。洗浄処理によって得られる陽極６の表面の接触角は低い程好ましく、理想的には０°であることが望ましいが、実用上は０．１°程度が接触角の下限である。
【００２５】
また、洗浄処理による陽極６の表面の濡れ性向上の効果は、ハロゲン処理の後も保持され、陽極６の表面の水との接触角は１０°以下に保たれている。従って、この高い濡れ性によって、陽極６の表面に形成されるホール輸送層４などのホール輸送機能を有する層と陽極６との間に、高く均一な密着性を有する接合状態の界面を形成することができるものであり、有機エレクトロルミネッセンス素子の特性において重要である良好な界面接合状態を実現することができ、発光効率が高く、寿命の長い有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができるものである。
【００２６】
次に、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する有機層及び電極について説明する。但し、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、水との接触角が１０°以下になるように洗浄処理した後、ハロゲンによる処理を行なって仕事関数を０．５ｅＶ以上大きくした陽極６を用いるようにした点に特徴を有するものであり、陽極６上に形成する有機発光層３などの構成に関しては、従来から有機エレクトロルミネッセンス素子の作製に使用されている公知のものを適宜使用することができ、以下のものに限定されないのはいうまでもない。
【００２７】
まず、陽極６は上記のように素子中にホールを注入するための電極であり、仕事関数の大きい金属、合金、電気伝導性化合物、あるいはこれらの混合物からなる電極材料を用いることが好ましく、仕事関数が４ｅＶ以上のものを用いるのがよい。このような陽極６の材料として具体的には、金などの金属、ＣｕＩ、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）等の導電性透明材料を挙げることができるが、これらのなかでもＩＴＯやＩＺＯがより好ましい。陽極６は、これらの電極材料を、ガラスや透明樹脂等などの透明材料で形成される基板７の表面に、真空蒸着法やスパッタリング法等の方法により薄膜に形成することによって作製することができるものである。また、有機発光層３における発光を陽極６を透過させて外部に照射する場合には、陽極６の光透過率を１０％以上の透明電極に形成することが好ましい。さらに、陽極６のシート抵抗は数百Ω／□以下とすることが好ましく、特に好ましくは１００Ω／□以下とするものである。ここで、陽極６の膜厚は、陽極６の光透過率、シート抵抗等の特性を上記のように制御するために、材料により異なるが、５００ｎｍ以下、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲に設定するのがよい。
【００２８】
一方、有機発光層３中に電子を注入するための電極である陰極１は、仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物からなる電極材料を用いることが好ましく、仕事関数が５ｅＶ以下のものであることが好ましい。このような陰極１の電極材料としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム、マグネシウム、アルミニウム、マグネシウム−銀混合物、マグネシウム−インジウム混合物、アルミニウム−リチウム合金、Ａｌ／Ａｌ２Ｏ３混合物、Ａｌ／ＬｉＦ混合物などを挙げることができる。この陰極１は、例えばこれらの電極材料を、真空蒸着法やスパッタリング法等の方法により、薄膜に形成することによって作製することができる。また、有機発光層３における発光を陰極１を透過させて外部に照射する場合には、陰極１の光透過率を１０％以上にすることが好ましい。この場合の陰極１の膜厚は、陰極１の光透過率等の特性を上記のように制御するために、材料により異なるが、通常５００ｎｍ以下、好ましくは１００〜２００ｎｍの範囲とするのがよい。
【００２９】
そして有機発光層３に使用できる発光材料またはドーピング材料としては、アントラセン、ナフタレン、ピレン、テトラセン、コロネン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、トリス（５−フェニル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、トリ−（ｐ−ターフェニル−４−イル）アミン、１−アリール−２，５−ジ（２−チエニル）ピロール誘導体、ピラン、キナクリドン、ルブレン、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、及び各種蛍光色素等があるが、これに限定されるものではない。またこれらの化合物のうちから選択される発光材料を９０〜９９．５質量部、ドーピング材料を０．５〜１０重量部含むようにすることも好ましい。有機発光層３の厚みは０．５〜５００ｎｍ、更に好ましくは０．５〜２００ｎｍとするものである。
【００３０】
またホール輸送層４を構成するホール輸送材料としては、ホールを輸送する能力を有し、陽極６からのホール注入効果を有するとともに、有機発光層３または発光材料に対して優れたホール注入効果を有し、また電子のホール輸送層４への移動を防止し、かつ薄膜形成能力の優れた化合物を挙げることができる。具体的にはフタロシアニン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、Ｎ，Ｎ’−ビス(３−メチルフェニル）−(１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）や４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）等の芳香族ジアミン化合物、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、イミダゾロン、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、テトラヒドロイミダゾール、ポリアリールアルカン、ブタジエン、４，４’，４”−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、及びポリビニルカルバゾール、ポリシラン、ポリエチレンジオキサイドチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等の導電性高分子等の高分子材料が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３１】
また電子輸送層２を構成する電子輸送材料としては、電子を輸送する能力を有し、陰極１からの電子注入効果を有するとともに、有機発光層３または発光材料に対して優れた電子注入効果を有し、さらにホールの電子輸送層２への移動を防止し、かつ薄膜形成能力の優れた化合物を挙げることができる。具体的には、フルオレン、バソフェナントロリン、バソクプロイン、アントラキノジメタン、ジフェノキノン、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、アントラキノジメタン等やそれらの化合物、金属錯体化合物もしくは含窒素五員環誘導体である。具体的には、金属錯体化合物としては、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム、トリ（２−メチル−８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）ガリウム、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナート）ベリリウム、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナート）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリナート)（ｏ−クレゾラート）ガリウム、ビス（２−メチル−８−キノリナート)（１−ナフトラート）アルミニウム等があるが、これらに限定されるものではない。また含窒素五員環誘導体としては、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾールもしくはトリアゾール誘導体が好ましい。具体的には、２，５−ビス（１−フェニル）−１，３，４−オキサゾール、２，５−ビス（１−フェニル）−１，３，４−チアゾール、２，５−ビス（１−フェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、２−（４’−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−５−（４”−ビフェニル）１，３，４−オキサジアゾール、２，５−ビス（１−ナフチル)−１，３，４−オキサジアゾール、１，４−ビス［２−（５−フェニルチアジアゾリル）］ベンゼン、２，５−ビス（１−ナフチル）−１，３，４−トリアゾール、３−（４−ビフェニルイル）−４−フェニル−５−（４−ｔ−ブチルフェニル)−１，２，４−トリアゾール等があるが、これらに限定されるものではない。さらに、ポリマー有機エレクトロルミネッセンス素子に使用されるポリマー材料も使用することができる。例えば、ポリパラフェニレン及びその誘導体、フルオレン及びその誘導体等である。
【００３２】
図２は有機エレクトロルミネッセンス素子の他の実施の形態を示すものであり、陽極６をＩＴＯ（酸化インジウム）とＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）のいずれかからなる無機酸化物層６ａと金属薄膜６ｂとの積層物によって形成するようにしてあり、無機酸化物層６ａが有機発光層３の側に配置されるようにしてある。金属薄膜６ｂは無機酸化物層６ａよりも比抵抗が小さいことが望ましく、従って金属薄膜６ｂはＡｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｔ，Ａｌから選ばれる金属から形成することができるものである。また金属薄膜６ｂの厚みは１０ｎｍ以下に設定するのが望ましい。発光した光を陽極６から取り出す場合、金属薄膜６ｂは高い透過率を有していることが好ましいが、金属薄膜６ｂの透明性を確保するために、厚みを１０ｎｍ以下に設定するのが望ましいのである。
【００３３】
陽極６に上記のように金属薄膜６ｂを設けることによって、金属薄膜６ｂをシート抵抗の小さい補助電極として使用することができ、例えば有機エレクトロルミネッセンス素子をマトリクス状に多数配置して設ける場合のバス電極として金属薄膜６ｂを使用することができるものである。発光を陽極６を通して取り出す際の取り出し率を高く得るために金属薄膜６ｂの厚みは薄い程好ましいが、バス電極などの補助電極として導通がとれるレベル以上の厚みが必要であるので、金属薄膜６ｂの厚みは０．１ｎｍ以上であることが望ましい。
【実施例】
【００３４】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００３５】
（実施例１）
厚み０．７ｍｍのガラス基板７上に、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）をスパッタリングしてシート抵抗７Ω／□の陽極６を形成したＩＴＯガラス基板（三容真空社製）を用いた。まず、これをアセトン、純水、イソプロピルアルコールでそれぞれ１５分間超音波洗浄したのち乾燥させた。
【００３６】
次に、ＩＴＯの陽極６の表面に、アルゴン／酸素の体積比３／１のガス雰囲気において、２Ｐａ、ＲＦ１０Ｗの条件で発生させた酸素プラズマで、真空プラズマ洗浄を１分間行なった。
【００３７】
さらに引き続いて、このＩＴＯガラス基板を臭素水（関東化学（株）製、濃度１．０ｗｔ％）の蒸気に室温で１０分間曝露することによって、陽極６の表面を臭素で処理した。
【００３８】
次に、この臭素による処理をしたＩＴＯガラス基板を洗浄することなく真空蒸着装置にセットし、１３３．３２２×１０−６Ｐａ（１×１０−６Ｔｏｒｒ）の真空条件下、４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）（（株）同仁化学研究所製）を、１〜２Å／ｓの蒸着速度で蒸着し、厚み４００Åのホール輸送層４を形成した。
【００３９】
次に、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体（（株）同仁化学研究所製「Ａｌｑ３」）を１〜２Å／ｓの蒸着速度で蒸着し、厚み４００Åの有機発光層３兼電子輸送層２を形成した。
【００４０】
この後、まずＬｉＦを０．５〜１．０Åの蒸着速度で厚み５Å蒸着し、続いて、Ａｌを１０Å／ｓの蒸着速度で厚み１５００Å蒸着することによって、陰極１を形成した。
【００４１】
次に、この各層を形成したＩＴＯガラス基板を露点−７６℃以下のドライ窒素雰囲気のグローブボックスに入れて、大気に暴露することなく搬送した。一方、通気性を有する袋に吸水剤として酸化バリウムの粉末を入れ、これをガラス製の封止板に接着剤で貼り付けておくと共に、封止板の外周部には予め紫外線硬化樹脂製のシール剤を塗布しておき、グローブボックス内において上記の各層１〜６を形成したＩＴＯガラス基板７に封止板をシール剤で張り合わせ、ＵＶ照射でシール剤を硬化させることによって、図１に示す層構成の有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。
【００４２】
（実施例２）
臭素水の蒸気による処理の代りに、ＩＴＯガラス基板を塩素水（関東化学（株）製、濃度０．３ｗｔ％）の蒸気に室温で１０分間曝露することによって、陽極６の表面を塩素で処理するようにした他は、実施例１と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。
【００４３】
（実施例３）
酸素プラズマによる真空プラズマ洗浄を行なう代りに、エキシマランプ（ウシオ電気（株）製「ＵＥＲ２０−１７２Ａ」）を用いて、１０ｍＷ／ｃｍ２の条件で、紫外線照射オゾン洗浄を１分間行なうようにした他は、実施例１と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。
【００４４】
（実施例４）
酸素プラズマによる真空プラズマ洗浄を行なう代りに、低圧水銀ランプ（日本レーザー電子（株）製「ＮＬ−ＵＶ２５３」）を用いて、１３Ｗの条件で、紫外線照射オゾン洗浄を１０分間行なうようにした他は、実施例１と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。
【００４５】
（実施例５）
厚み０．７ｍｍのガラス基板７上に、ＩＺＯ（インジウム−亜鉛酸化物）をスパッタリングして厚み２０００Å、シート抵抗１５Ω／□の陽極６を作製した。このＩＺＯガラス基板を用いるようにした他は、実施例１と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。
【００４６】
（実施例６）
厚み０．７ｍｍのガラス基板７上に、金をスパッタリングして厚み５Åの金属薄膜６ｂを形成した後、さらにこの上にＩＺＯ（インジウム−亜鉛酸化物）をスパッタリングして厚み１０００Åの無機酸化物層６ａを形成することによって、無機酸化物層６ａと金属薄膜６ｂの積層物からなるシート抵抗１５Ω／□の陽極６を作製した。
【００４７】
この金を積層したＩＺＯガラス基板を用いるようにした他は、実施例１と同様にして、図２に示す層構成の有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。
【００４８】
（実施例７）
実施例１と同様にしてＩＴＯガラス基板の陽極６の表面をプラズマ洗浄処理及び臭素処理した後、ＩＴＯガラス基板を真空蒸着装置にセットし、実施例１と同じ条件でα−ＮＰＤを１〜２Å／ｓの蒸着速度で蒸着し、厚み３００Åのホール輸送層４を形成した。
【００４９】
そしてホール輸送層４の上に、黄色発光層として、α−ＮＰＤにルブレン（アクロス社製）を１質量％ドープしたものを１００Åの厚みで積層し、次に青色発光層として、ジスチリルビフェニル誘導体（ＤＰＶＢｉ）に末端にカルバゾリル基を有するＤＳＡ誘導体（ＢＣｚＶＢｉ）を１２質量％ドープしたものを５００Åの厚みで積層して、二層構成の有機発光層３を形成した。
【００５０】
この後、バソフェナントロリン（（株）同仁化学研究所製）とＣｓをモル比１：１で２００Åの厚みに共蒸着して電子輸送層２を形成し、続いて、Ａｌを１０Å／ｓの蒸着速度で厚み１５００Å蒸着することによって陰極１を形成した。あとは実施例１と同様にして白色発光有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。
【００５１】
（比較例１）
実施例１において、ＩＴＯガラス基板を臭素処理しなかったこと以外、実施例１と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。
【００５２】
（比較例２）
実施例１において、ＩＴＯガラス基板をプラズマによる洗浄処理しなかったこと以外、実施例１と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。
【００５３】
（比較例３）
実施例７において、ＩＴＯガラス基板を臭素処理しなかったこと以外、実施例７と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。
【００５４】
（比較例４）
実施例７において、ＩＴＯガラス基板をプラズマによる洗浄処理しなかったこと以外、実施例７と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。
【００５５】
上記の実施例１〜実施例７及び比較例１〜比較例４で作製した有機エレクトロルミネッセンス素子を電源（ＫＥＹＴＨＬＥＹ２３６モデル）に接続し、素子の輝度を輝度計（ミノルタ（株）製「ＬＳ−１１０」）で測定した。このとき、輝度が１ｃｄ／ｍ２になる電圧を発光開始電圧として測定し、６Ｖ印加時の輝度を測定すると共に、６Ｖ電流密度を測定した。
【００５６】
また、ハロゲン処理や酸処理する前の陽極と、有機エレクトロルミネッセンス素子に素子化加工する直前の陽極について、仕事関数と水との接触角を測定した。仕事関数の測定は紫外線光電子分析装置（理研計器（株）製「ＡＣ−１」）によって行ない、水との接触角の測定は自動接触角計（協和界面科学（株）製「ＣＡ−Ｗ１５０」）を用いて行なった。
【００５７】
さらに、作製した素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の定電流で連続駆動させて寿命試験を行ない、輝度が半減するまでの半減寿命を測定し、また半減寿命後の駆動電圧の変化を測定した。これらの結果を表１に示す。
【００５８】
【表１】
【００５９】
表１にみられるように、各実施例のものでは、有機エレクトロルミネッセンス素子の素子化前での陽極の濡れ性が高く、且つ陽極の仕事関数がハロゲンや酸による処理によって０．５ｅＶ以上大きくなっており、また各比較例のものよりも、発光開始電圧が低く、輝度が高くなっており、さらに半減寿命が長く、抵抗増大が小さいことが確認される。
【００６０】
また、実施例７及び比較例３の白色発光有機エレクトロルミネッセンス素子について、寿命試験前後の１００ｃｄ／ｍ２での色度座標を浜松ホトニクス社製「マルチチャンネルアナライザーＰＭＡ−１０」で測定した。結果を表２に示す。
【００６１】
【表２】
【００６２】
表２にみられるように、実施例７のものは比較例３のものよりも色度の安定性が高いことが確認される。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態の他の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 陰極
２ 電子輸送層
３ 有機発光層
４ ホール輸送層
５ｂ ハロゲンで処理された層
６ 陽極
６ａ 無機酸化物層
６ｂ 金属薄膜
７ 基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極の間に有機発光層を備えて形成される有機エレクトロルミネッセンス素子において、陽極はハロゲンによって処理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ッセンス素子。
【請求項２】
陽極はハロゲンによる処理によって、仕事関数が処理前よりも０．５ｅＶ以上大きくなっているもの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】
陽極の処理に用いるハロゲンが、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素から選ばれるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
陽極の処理が、ハロゲンガス存在下でのプラズマ処理であることを特徴とする請求項１乃至３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５】
陽極に有機発光層を積層し、この有機発光層に陰極を積層して有機エレクトロルミネッセンス素子を製造するにあたって、陽極の表面をハロゲンで処理した後に、有機発光層及び陰極を積層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６】
ハロゲンで処理する前に、陽極をプラズマ処理することを特徴とする請求項５に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項１】
陽極と陰極の間に有機発光層を備えて形成される有機エレクトロルミネッセンス素子において、陽極はハロゲンによって処理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ッセンス素子。
【請求項２】
陽極はハロゲンによる処理によって、仕事関数が処理前よりも０．５ｅＶ以上大きくなっているもの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】
陽極の処理に用いるハロゲンが、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素から選ばれるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
陽極の処理が、ハロゲンガス存在下でのプラズマ処理であることを特徴とする請求項１乃至３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５】
陽極に有機発光層を積層し、この有機発光層に陰極を積層して有機エレクトロルミネッセンス素子を製造するにあたって、陽極の表面をハロゲンで処理した後に、有機発光層及び陰極を積層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６】
ハロゲンで処理する前に、陽極をプラズマ処理することを特徴とする請求項５に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−６６９１６（Ｐ２００７−６６９１６Ａ）
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３０６９１９（Ｐ２００６−３０６９１９）
【出願日】平成１８年１１月１３日（２００６．１１．１３）
【分割の表示】特願２００２−２１８７９１（Ｐ２００２−２１８７９１）の分割
【原出願日】平成１４年７月２６日（２００２．７．２６）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【出願人】（５０１２３１５１０）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月１３日（２００６．１１．１３）
【分割の表示】特願２００２−２１８７９１（Ｐ２００２−２１８７９１）の分割
【原出願日】平成１４年７月２６日（２００２．７．２６）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【出願人】（５０１２３１５１０）
【Ｆターム（参考）】
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