(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板上に形成された第１電極層と、該第１電極層上に形成され有機物よりなる発光層と、該発光層上に形成された透明な第２電極層とよりなり、該第２電極層は透明な導電性金属層と該導電性金属層表面に形成され該導電性金属層を陽極酸化処理することで形成された透明な陽極酸化膜とから構成され、該発光層からの出力光を該第２電極層表面側から取り出すように構成されたことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発光層に有機材料を用いた有機ＥＬ素子に関し、詳しくは発光効率の高い有機ＥＬ素子の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
表示用ディスプレイデバイスとしては、ブラウン管（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）、液晶（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）、プラズマ（Ｐｌａｓｍａ）、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  ＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）及びＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）などが従来より知られ、ＴＶ、パーソナルコンピュータなど各種ディスプレイに広く利用されている。
【０００３】
この中でもＥＬは自発光形であり、また薄膜を用いることができるために薄い表示素子として期待されている。そして薄膜型直流ＥＬとして、有機薄膜ＥＬが近年注目を集めている。例えばフルカラー用ディスプレイとするためには、赤、緑、青の３原色を効率よく発光する素子が必要であるが、無機ＥＬでは青色については発光効率の低い材料しかない。しかし有機ＥＬによれば、青色も効率よく発光できる素子が開発されている。
【０００４】
有機薄膜ＥＬ素子は、図５に示すように、ガラス基板  １００と、ガラス基板  １００上に形成された透明電極膜  １０１と、透明電極膜  １０１上に形成された正孔輸送層  １０２と、正孔輸送層  １０２上に形成された発光体層  １０３と、発光体層  １０３上に形成された電子輸送層  １０４と、電子輸送層  １０４上に形成された背面電極層  １０５とから構成され、正孔輸送層  １０２、発光体層  １０３及び電子輸送層  １０４で発光層  ２００が構成されている。
【０００５】
この有機薄膜ＥＬ素子では、電子輸送層 104への電子の注入あるいは正孔輸送層 102への正孔の注入により再結合発光が生じる。このように発光ダイオードと類似した注入発光であるため発光電圧が約10Ｖと低いことが特徴である。そして電子輸送層 104と正孔輸送層 102の間に発光体層 103を介在させて機能を分離することにより、発光体層 103の材料を広い範囲から選択することが可能となった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記した有機薄膜ＥＬ素子においては、一般的に背面電極層  １０５が仕事関数の低い金属で構成され不透明であるため、発光層  ２００の発光はガラス基板１００側から取り出される構造となっている。しかしガラス基板  １００を通して光を得る場合、臨界角以上の角度で界面に入射した光は全反射によってガラス基板  １００内に閉じこめられ、反射を繰り返しながらガラス基板  １００の端部まで移動し端面から逃げてロスとなってしまう。そのため発光効率は最大でも１５％が限界であり、さらに発光効率を向上させることが望まれている。
【０００７】
また、ガラス基板  １００をそのまま通過する光と、界面で反射してから通過する光との光路差により、発光部周辺に光の滲みが生じて表示品質が低下するという不具合もある。
そこでガラス基板  １００と反対側の表面から光を取り出すことが考えられる。例えば特開昭６３−３７５９４号公報には、背面電極層  １０５をＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）膜からなる透明電極とした無機ＥＬ素子が開示されている。
【０００８】
ところがＩＴＯ膜を形成するのに用いられる高周波スパッタリングなどにおいては、膜形成時に約  ３００℃の高温となるため、耐熱温度が約  １５０℃の有機ＥＬ素子では、有機層が損傷するためこの方法を採用することはできない。有機ＥＬ素子では、背面電極層は蒸着法などで形成される比較的厚い不透明な金属電極とされ、ガラス基板と反対側から光を取り出すことは困難とされている。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、基板と反対側から光を取り出すことができる有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の有機ＥＬ素子の特徴は、基板と、基板上に形成された第１電極層と、第１電極層上に形成され有機物よりなる発光層と、発光層上に形成された透明な第２電極層とよりなり、第２電極層は透明な導電性金属層と導電性金属層表面に形成され導電性金属層を陽極酸化処理することで形成された透明な陽極酸化膜とから構成され、発光層からの出力光を第２電極層表面側から取り出すように構成されたことにある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の有機ＥＬ素子では、基板と反対側の表面に透明な第２電極層をもつため、発光層からの光が透過可能となり、基板と反対側の陽極酸化膜表面側から光を取り出すことができる。したがって基板内での光のロスが生じないため、発光効率が向上する。また反射により光路差ができるような現象もないため、発光部周辺の光の滲み現象も防止され表示品質が向上する。
【００１２】
基板としては、透明である必要がなく、金属板など不透明な材料でも用いることができる。基板として導電性の金属板を用いれば、基板が第１電極層を兼ねることができるので、製造工数を低減することができる。また金属はガラスより熱伝導率が高いので、放熱性が向上するという効果も生まれる。
基板として従来と同様にガラス基板を用いることもできるが、ガラス基板内を光が透過しないように、基板と第１電極層の間に光反射層を設けることが望ましい。この場合、第１電極層が光反射層を兼ねるように構成することも容易である。なお、ガラス基板の第１電極層と反対側表面に反射層を設けてもよいが、光路差による滲みが生じるようになるので好ましくない。
【００１３】
第１電極層としては、従来と同様にＩＴＯ、ＡＺＯ（Ａｌ添加ＺｎＯ）、ＳｎＯ２  などの薄膜を用いてもよいし、Ａｌ膜など不透明の導電性金属薄膜を用いることもできる。これは基板に成膜すればよいので、高周波スパッタリング法など高温が作用する成膜法を用いても差し支えない。また上述したように、第１電極層が光反射層を兼ねるようにすれば、発光効率を一層高めることができるので好ましい。この第１電極層の厚さは一般に１０〜  ３００ｎｍの範囲とするのが好ましいが、特に制限されない。
【００１４】
発光層は、従来と同様に正孔輸送層と、正孔輸送層上に形成された発光体層と、発光体層上に形成された電子輸送層とから構成することができる。このうち正孔輸送層としては、従来と同様にトリフェニルジアミン誘導体などの第３級アミン誘導体、（ジ）スチリルベンゼン（ピラジン）誘導体、ジオレフィン誘導体、オキサジアゾール誘導体などのジ（トリ）アゾール誘導体、キノサリン誘導体、フラン系化合物、ヒドラゾン系化合物、ナフタセン誘導体、クマリン系化合物、キナクリドン誘導体、インドール系化合物、ピレン系化合物、アントラセン系化合物などが例示される。
【００１５】
発光体層としては、蛍光染料として知られる種々の物質があり、トリスキノリノアルミニウム錯体、ジスチリルビフェニル誘導体、オキサジアゾール誘導体などが例示される。
また電子輸送層としては、ポリシラン、オキサジアゾール誘導体、トリスキノリノアルミニウム錯体などが例示される。
【００１６】
正孔輸送層の厚さは、従来と同様に１０〜  １００ｎｍとするのが望ましい。この範囲より薄いとピンホールが多くなるとともにダークスポットが多発し、この範囲より厚くなると発光効率が低下する。また発光体層の厚さは、従来と同様に１０〜１００ｎｍとするのが望ましい。この範囲より薄いとピンホールが多くなるとともにダークスポットが多発し、この範囲より厚くなると発光効率が低下する。そして電子輸送層の厚さは、従来と同様に１０〜  １００ｎｍとするのが望ましい。この範囲より薄いとピンホールが多くなるとともにダークスポットが多発し、この範囲より厚くなると発光効率が低下する。
【００１７】
なお発光層において、正孔輸送層と電子輸送層の位置は、どちらが第１電極層側に位置してもよい。ただし、電子輸送層側は必ず仕事関数の小さい金属電極と接触させなければならない。
この発光層を構成する各層は、それぞれ真空蒸着法、ラングミュアブロジェット蒸着法、ディップコーティング法、スピンコーティング法、真空気体蒸着法、有機分子線エピタキシ法などを用いて形成することができる。
【００１８】
第２電極層は、透明な導電性金属層と導電性金属層表面に形成された透明な陽極酸化膜とから構成されている。もし第２電極層をＩＴＯやＡＺＯなどから形成しようとすると、高周波スパッタリングなどの薄膜形成法を用いざるを得ず、高温又は蒸発原子の高エネルギーの作用により発光層が損傷してしまう。
つまり従来の有機ＥＬ素子における背面電極は、スパッタリング法によるＩＴＯが形成できないこともあり、不透明な金属電極が用いられていた。
【００１９】
そこで本発明では、蒸着法などで比較的厚い導電性金属層を形成し、それを陽極酸化処理することで透明な陽極酸化膜を形成し、かつそれによって導電性金属層自体の厚さを薄くして透明な第２電極層を形成するようにしたものである。
上記した導電性金属層は、Ｉｎ−Ｓｎ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｓｎ−Ｓｂなどの導電性金属から形成することができる。またＴｉ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｓｉなどの金属も用いることができる。この導電性金属層は、蒸着法など高温が作用しない方法により形成することができる。
【００２０】
陽極酸化膜の厚さは、  １００〜  ３００ｎｍの範囲とするのが好ましい。この厚さが１０００ｎｍを越えると透明性が低下し、有機ＥＬ素子の発光効率が低下するようになる。なお陽極酸化膜は強度が高いので、その存在により有機ＥＬ素子を保護することができる。したがって陽極酸化膜の厚さは、上記範囲内でできるだけ厚く形成することが望ましい。
【００２１】
陽極酸化膜を形成した後の導電性金属層の厚さは、１０〜  １００ｎｍの範囲とするのが好ましい。この厚さが  １５０ｎｍを越えると透明性が低下し、有機ＥＬ素子の発光効率が低下するようになる。
陽極酸化膜を形成するには、通常の陽極酸化処理で行うことができる。陽極酸化処理によれば、陽極酸化膜が形成されていない部分に電流が流れて酸化が進行することから、ピンホールなどの欠陥のない均一な酸化膜を形成することができる。また陽極酸化膜の厚さは印加電圧により制御することができるので、厚さの制御はきわめて精度高く容易に行うことができる。
【００２２】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
（実施例１）
図１に本実施例の有機ＥＬ素子の模式的断面図を示す。この有機ＥＬ素子は、ガラス基板１と、ガラス基板１上に形成されＡｌからなる厚さ１５０〜  ３００ｎｍの反射層２と、反射層２上に形成されＩＴＯからなる厚さ  ３００ｎｍの第１電極層３と、第１電極層３上に形成された発光層４と、発光層４上に形成された第２電極層５とから構成されている。
【００２３】
上記構成のうち発光層４は、第１電極層３上に形成された正孔輸送層４０と、正孔輸送層４０上に形成された発光体層４１と、発光体層４１上に形成された電子輸送層４２とから構成されている。正孔輸送層４０はトリフェニルジアミン誘導体（ＴＰＤ）から  ７００ｎｍに形成され、発光体層４１はキナクリドンを  ０．１体積％含む８−ｈｙｄｒｏｋｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ  ａｌｕｍｉｎｉｕｍ（ＡＬＱ）から  ７００ｎｍに形成され、電子輸送層４２はキナクリドンを  ０．１体積％含むＡＬＱから  ５００ｎｍに形成されている。
【００２４】
また第２電極層５は、発光層４上に形成された導電性金属層５０と、導電性金属層５０上に形成された陽極酸化膜５１とから構成されている。そして導電性金属層５０は、図２に示すように、電子輸送層４２上に形成された厚さ  ５００ÅのＡｌ−Ｌｉ合金層５２と、Ａｌ−Ｌｉ合金層５２上に形成された厚さ  ５００ÅのＡｌ層５３とから構成され、陽極酸化膜５１はＡｌ２  Ｏ３  から構成されている。
【００２５】
以下、この有機ＥＬ素子の製造方法を説明し、構成の詳細な説明に代える。
先ずガラス基板１を用意し、その表面に高周波スパッタリングによりＡｌから反射層２を成膜した。次いで反射層２の表面に高周波スパッタリングによりＩＴＯから第１電極層３を成膜した。
次に真空蒸着法を用いて、第１電極層３上に正孔輸送層４０、発光体層４１及び電子輸送層４２をこの順にそれぞれ成膜し、発光層４を形成した。
【００２６】
そして発光層４の電子輸送層４２の表面に、厚さ  ５００ÅのＡｌ−Ｌｉ合金層５２を形成した。さらにＡｌ−Ｌｉ合金層５２の表面に金属Ａｌを蒸着し、厚さ２０００ÅのＡｌ層５３を形成した。これにより合計厚さ２５００Åの導電性金属層５０が形成された。
こうして作製された素子８を、図３に示すように、１重量％のリン酸水溶液からなる電解液７中に浸漬し、素子８を陽極とするとともに素子８とほぼ同面積を有するＡｌ板９を陰極として、  １００Ｖの直流電圧を印加して陽極酸化を行った。
【００２７】
ここで形成される陽極酸化膜の膜厚は、図４に示すように印加電圧に応じて決まり、印加電圧が  １００Ｖであれば形成される陽極酸化膜の膜厚は１５００Åとなる。したがって素子８のＡｌよりなる厚さ２０００Åの導電性金属層５０は、表面から１５００Åの厚さの範囲が陽極酸化され、Ａｌ２  Ｏ３  よりなる陽極酸化膜５１が形成された。またＡｌ−Ｌｉ合金層５２と陽極酸化膜６の間には、厚さ  ５００ÅのＡｌ層５３が残存している。
【００２８】
得られた有機ＥＬ素子では、第１電極層２と第２電極層５への直流電圧の印加により発光層４が発光する。一方、厚さ  ５００ÅのＡｌ−Ｌｉ合金層５２と厚さ  ５００ÅのＡｌ層５３はともに透明であり、厚さ１５００Åの陽極酸化膜５１も透明であるため、第２電極層５は透明となっている。
したがって発光層４からの光は第２電極層５を透過して発光する。またガラス基板１側へ向かった光は、反射層２で反射し第２電極層５を透過して発光する。これにより本実施例の有機ＥＬ素子では、高い発光効率が得られる。また陽極酸化膜５１は強度が高く、かつ導電性金属層５０との付着性に優れているため、発光層４は陽極酸化膜５１によって保護され耐久性に優れている。
【００２９】
なお本実施例では反射層２を設けているが、第１電極層３を設けず反射層２で第１電極層３の機能を兼ねてもよい。また反射層２を設けなくてもよい。後者の場合は全体が透明となり光はガラス基板１側からも発光する。したがってシースルーの有機ＥＬ素子として用いることができ、別の用途に用いることができる。
（実施例２）
本実施例の有機ＥＬ素子は、第２電極層５の構成が異なること以外は実施例１と同様の構成である。すなわち第２電極層５は、発光層４側からＭｇ−Ａｇ合金層及びＩｎ−Ｓｎ層の順に積層されてなる導電性金属層５０と、ＩＴＯからなる陽極酸化膜５１とから構成されている。
【００３０】
この有機ＥＬ素子は実施例１と同様にして形成され、実施例１と同様の作用効果を奏する。
（実施例３）
本実施例の有機ＥＬ素子も、第２電極層５の構成が異なること以外は実施例１と同様の構成である。すなわち第２電極層５は、発光層４側からＭｇ−Ａｇ合金層及びＴｉ層の順に積層されてなる導電性金属層５０と、ＴｉＯ２  からなる陽極酸化膜５１とから構成されている。
【００３１】
この有機ＥＬ素子は実施例１と同様にして形成され、実施例１と同様の作用効果を奏する。
【００３２】
【発明の効果】
すなわち本発明の有機ＥＬ素子によれば、スパッタリングのような高温とならない陽極酸化処理により発光層の劣化なく透明な第２電極を形成しているので、従来困難とされていた基板と反対側表面からの発光が可能となり、従来に比べて光のロスが低減され発光効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の有機ＥＬ素子の模式的断面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】本発明の一実施例の有機ＥＬ素子の製造時に用いた陽極酸化装置を示す説明図である。
【図４】実施例で用いた陽極酸化法における印加電圧と陽極酸化膜の膜厚との関係を示すグラフである。
【図５】従来の有機ＥＬ素子の模式的断面図である。
【符号の説明】
１：ガラス基板        ２：反射層            ３：第１電極層
４：発光層            ５：第２電極層        ４０：正孔輸送層
４１：発光体層          ４２：電子輸送層        ５０：導電性金属層
５１：陽極酸化膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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