(57)【要約】輝度が高く、駆動電圧が低く、消費電力が小さく、信頼性の高い前記ＩＴＯ膜付き基板を用いた有機ＥＬ素子の提供。基板上に、インジウムと錫との酸化物を主成分とする透明導電膜が形成されてなる透明導電膜付き基板であって、モット−ショットキー法により求めた前記透明導電膜の表面キャリア濃度が１．０×１０２１〜１．０×１０２３ｃｍ−３である透明導電膜付き基板。該陽極と、発光層と、陰極とがこの順に形成され、前記陽極が前記透明導電膜付き基板である有機ＥＬ素子。
2003101158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、インジウムと錫との酸化物を主成分とする透明導電膜が形成されてなる透明導電膜付き基板であって、モット−ショットキー法により求めた前記透明導電膜の表面キャリア濃度が１．０×１０２１〜１．０×１０２３ｃｍ−３であることを特徴とする透明導電膜付き基板。
【請求項２】
前記透明導電膜の膜厚が、１００〜５００ｎｍである請求項１に記載の透明導電膜付き基板。
【請求項３】
前記透明導電膜中に、（酸化インジウム＋酸化スズ）の総量に対して酸化スズが１〜２０質量％含まれている請求項１または２に記載の透明導電膜付き基板。
【請求項４】
前記透明導電膜の比抵抗値は４×１０−４Ωｃｍ以下である請求項１、２または３に記載の透明導電膜付き基板。
【請求項５】
前記透明導電膜のシート抵抗値は２０Ω／□以下である請求項１〜４いずれか１項に記載の透明導電膜付き基板。
【請求項６】
前記基板と前記透明導電膜との間に前記透明導電膜に接して下地膜が形成されてなる請求項１〜５いずれか１項に記載の透明導電膜付き基板。
【請求項７】
前記下地膜の膜厚が１〜１５０ｎｍである請求項６に記載の透明導電膜付き基板。
【請求項８】
前記下地膜が酸化ジルコニウムを主成分とする膜である請求項６または７に記載の透明導電膜付き基板。
【請求項９】
前記透明導電膜の平均表面粗さＲａは０．１〜３．０ｎｍである請求項６、７または８に記載の透明導電膜付き基板。
【請求項１０】
前記基板がガラス基板であり、かつ前記ガラス基板と前記透明導電膜との間にガラス基板に接してアルカリバリア層として酸化ケイ素膜が形成されてなる請求項１〜９いずれか１項に記載の透明導電膜付き基板。
【請求項１１】
前記アルカリバリア層の膜厚が１０〜５００ｎｍである請求項１０に記載の透明導電膜付き基板。
【請求項１２】
前記アルカリバリア層の平均表面粗さＲａが０．１〜１０ｎｍである請求項１０または１１に記載の透明導電膜付き基板。
【請求項１３】
陽極と、発光層と、陰極とがこの順に形成されてなる有機ＥＬ素子であって、前記陽極が請求項１〜１２いずれか１項に記載の透明導電膜付き基板である有機ＥＬ素子。
【請求項１４】
陽極と、正孔注入層と、正孔輸送層と、発光層と、陰極とがこの順に形成されてなる有機ＥＬ素子であって、前記陽極が請求項１〜１２いずれか１項に記載の透明導電膜付き基板であり、前記正孔注入層が銅フタロシアニンである有機ＥＬ素子。
【請求項１５】
基板上に、インジウムと錫との酸化物を主成分とする透明導電膜を形成し、モット−ショットキー法により求めた前記透明導電膜の表面キャリア濃度が１．０×１０２１〜１．０×１０２３ｃｍ−３である透明導電膜付き基板を得ることを特徴とする透明導電膜付き基板の製造方法。
【請求項１６】
前記透明導電膜がスパッタリング法により形成される請求項１５に記載の透明導電膜付き基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、有機ＥＬ素子用の電極として用いられる透明導電膜付き基板および有機ＥＬ素子に関する。
背景の技術
近年、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子に関する研究が盛んに行われている。この有機ＥＬ素子は、通常、陽極と、発光層と、陰極とを含み、必要に応じ正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層などを含む薄膜の積層体を有する素子を意味する。有機ＥＬ素子は１０Ｖ前後の電圧で数１００〜数１００００ｃｄ／ｍ２と極めて高い輝度が得られることから、次世代のディスプレィ素子として注目されている。
前記陽極は、ガラスなどの透明基板に透明導電膜を形成することにより作成される。前記透明導電膜として、インジウムと錫との酸化物を主成分とする透明導電膜（以下、ＩＴＯ膜という。）、亜鉛とインジウムとの酸化物を主成分とする透明導電膜などが知られている。特にＩＴＯ膜は、導電性に優れ、可視光透過率が高く、耐薬品性が優れる一方で、ある種の酸には溶けるので、パターニングしやすいという優れた特徴がある。
導電性および耐薬品性の観点から、ＩＴＯ膜は結晶質であることが好ましい。しかし、結晶質の膜は表面に凹凸が生じやすい。ＩＴＯ膜を有機ＥＬ素子などに用いる場合、ＩＴＯ膜表面の凹凸が大きいと、リーク電流やダークスポットなどの不具合の原因となる。
この有機ＥＬ素子のリーク電流やダークスポットを抑制するために、１０〜１５０℃の比較的低温でＩＴＯ膜を成膜した後、１００〜４５０℃で加熱処理して、ＩＴＯ膜の結晶配向を（１１１）配向とすることが提案されている（特開平１１−８７０６８号公報）。しかし、成膜後に熱処理することは製造工程が複雑になり、生産性の点で好ましくない。
また、ＩＴＯ膜表面の研磨、酸処理などによりＩＴＯ膜の表面の凹凸を減らす試みも行われているが、いずれも製造工程が複雑になり、やはり生産性に劣る。
有機ＥＬ素子は電荷注入型の素子であるため、ＩＴＯ膜の電気特性としては単に電気抵抗だけでなく、有機ＥＬ素子への電荷注入特性が良好であることが望まれる。電極での電荷注入が良好であれば、駆動電圧が低くなり、消費電力が低く、信頼性の高い有機ＥＬ素子を製造できる。
特開平８−１６７４７９号公報には、有機ＥＬ素子などに用いられる陽極表面の仕事関数を、プラズマ照射などにより５．１〜６．０ｅＶまで高めたＩＴＯ膜に関する発明が開示されている。
また、特開２０００−２６１１９号公報には陽極として用いられる導電性酸化物薄膜中のキャリア濃度が１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２２ｃｍ−３であることが適当である旨が記載されている。
しかし、本発明者らの研究によれば、ＩＴＯ膜表面の仕事関数の値を高めたとしても、必ずしも有機ＥＬ素子の駆動電圧は低下せず、同様に膜中のキャリア濃度を上記の適当な範囲としても、必ずしも有機ＥＬ素子の駆動電圧は低下しないことが分かった。
以上の問題点を鑑み、本発明は、輝度が高く、駆動電圧が低いＩＴＯ膜付き基板を用いた有機ＥＬ素子の提供を目的とする。
発明の開示
本発明は、基板上に、インジウムと錫との酸化物を主成分とする透明導電膜が形成されてなる透明導電膜付き基板であって、モット−ショットキー法により求めた前記透明導電膜の表面キャリア濃度が１．０×１０２１〜１．０×１０２３ｃｍ−３であることを特徴とする透明導電膜付き基板を提供する。
本発明は、陽極と、発光層と、陰極とがこの順に形成されてなる有機ＥＬ素子であって、前記陽極が前記透明導電膜付き基板である有機ＥＬ素子を提供する。
また、本発明は、陽極と、正孔注入層と、正孔輸送層と、発光層と、陰極とがこの順に形成されてなる有機ＥＬ素子であって、前記陽極が前記透明導電膜付き基板であり、前記正孔注入層が銅フタロシアニンである有機ＥＬ素子を提供する。
本発明は、基板上に、インジウムと錫との酸化物を主成分とする透明導電膜を形成し、モット−ショットキー法により求めた前記透明導電膜の表面キャリア濃度が１．０×１０２１〜１．０×１０２３ｃｍ−３である透明導電膜付き基板を得ることを特徴とする透明導電膜付き基板の製造方法を提供する。
発明の実施するための形態
本発明におけるＩＴＯ膜付き基板１０は、図１にあるとおり、基板２０の上にＩＴＯ膜５０が形成され、さらに、基板２０とＩＴＯ膜との間に基板２０に接してアルカリバリア層（基板中のアルカリイオンがＩＴＯ膜へ拡散することを防止する層）３０が形成されてもよいし、基板２０とＩＴＯ膜５０との間にＩＴＯ膜５０に接して下地膜４０が形成されてもよい。
本発明におけるＩＴＯ膜の基板としては、特に限定されず、ガラス基板などの無機質の透明基板や、プラスチック基板などの有機質の透明基板が挙げられる。前記ガラス基板としては、ソーダライムシリケートガラス基板などのアルカリ含有ガラス基板や、ホウケイ酸ガラス基板などの無アルカリガラス基板などが挙げられる。例えば、無アルカリガラス基板を用いる場合、平均表面粗さＲａは、好ましくは０．１〜５ｎｍ程度である。アルカリ含有ガラス基板を用いる場合、平均表面粗さＲａは、好ましくは０．１〜１０ｎｍ程度である。なお、本発明において、平均表面粗さＲａは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１によって測定され、カットオフ値は０．８μｍ、評価長さは２．４μｍとする。
アルカリ含有ガラス基板を用いる場合には、ガラス基板に含まれるアルカリイオンがＩＴＯ膜へ拡散してＩＴＯ膜の抵抗値に影響を及ぼすことを防ぐため、ガラス基板の上にガラス基板に接してアルカリバリア層として酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜などを形成することが好ましい。
アルカリバリア層の形成方法は、特に限定されず、熱分解法（原料溶液を塗布後加熱して膜を形成する方法）、ＣＶＤ法、スパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング法などが挙げられる。たとえば、ＳｉＯ２膜の場合、ＳｉＯ２ターゲット用いたＲＦ（高周波）スパッタリング法、または、Ｓｉターゲットを用いた、ＲＦもしくはＤＣ（直流）スパッタリング法などの成膜法が挙げられる。Ｓｉターゲットを用いる場合、スパッタリングガスはＡｒ−Ｏ２混合ガスを用い、ＳｉＯ２膜が吸収のない透明な膜になるようにＡｒとＯ２のガス比を定めることが好ましい。アルカリバリア層の膜厚（以下、膜厚は幾何学的膜厚を意味する。）は、アルカリバリア性能の観点から１０ｎｍ以上が好ましく、コスト面から５００ｎｍ以下が好ましい。アルカリバリア層が形成されたアルカリ含有ガラス基板の平均表面粗さＲａは０．１〜１０ｎｍであることが好ましい。
ＩＴＯ膜は、インジウムと錫との酸化物を主成分とする膜であり、例えば、（酸化インジウム＋酸化スズ）の総量に対して酸化スズが１〜２０質量％含まれた膜が好ましい例として挙げられる。ＩＴＯ膜の膜厚は、抵抗値、透過率などの観点から１００〜５００ｎｍであることが好ましく、１００〜３００ｎｍであることがより好ましく、１５０〜２２０ｎｍであることがさらに好ましい。比抵抗値は４×１０−４Ωｃｍ以下であることが好ましく、シート抵抗値としては２０Ω／□以下であることが好ましい。
ＩＴＯ膜の形成方法は、特に限定されず、熱分解法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング法などが挙げられる。前記形成方法としては、例えば、ＩＴＯターゲットを用い、高周波（ＲＦ）または直流（ＤＣ）スパッタリング法で形成する方法が挙げられる。スパッタリングガスとしてＡｒ−Ｏ２混合ガスを用いることが好ましく、ＩＴＯ膜の比抵抗が最小になるようにＡｒとＯ２とのガス比を定めることが好ましい。
ＩＴＯ膜のスパッタリング時の基板温度は、好ましくは１００〜５００℃、特に好ましくはで行うことが好適である。基板温度が１００℃未満であるとＩＴＯ膜が非晶質になりやすく、ＩＴＯ膜の耐薬品性が低下する。基板温度が５００℃超であると結晶性が促進され、ＩＴＯ膜表面の凹凸が大きくなる。
また、基板とＩＴＯ膜との間にＩＴＯ膜に接して下地膜を設けてもよい。下地膜を設けることにより、後述するようにＩＴＯ膜の表面キャリア濃度を向上させることができ、ＩＴＯ膜の成膜後の加熱処理や膜表面の研磨を不要とすることが可能である。前記下地膜は酸化ジルコニウムを主成分とする膜であることが好ましい。前記下地膜には、Ｈｆ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｙ、Ｃａ、Ｓｉなどの不純物が含まれていてもよく、前記不純物の合量は、Ｚｒと不純物の合量との総量に対して１０原子％以下、特に、１原子％以下であることが好ましい。
下地膜の膜厚は１〜１５０ｎｍであることが好ましい。膜厚が１ｎｍ未満では表面キャリア濃度の向上の効果が充分でなく、１５０ｎｍ超ではコストの面で好ましくない。なお、前記下地膜の膜厚は平均膜厚を意味し、連続膜になっていない場合も同様とする。この膜厚の下地膜が存在することにより、得られる導電膜付き基体の表面の平均表面粗さＲａを０．１〜３．０ｎｍに制御が可能となる。下地膜の膜厚は１〜１５ｎｍであることがより好ましい。
本発明における下地膜は、その上に成膜されるＩＴＯ膜の結晶成長に影響し、ＩＴＯ膜の結晶配向性を変えることができ、得られる導電膜付き基体の表面の平坦性に寄与する。
下地膜の形成方法は、特に限定されず、熱分解法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング法などが挙げられる。前記形成方法として、例えば、金属Ｚｒターゲットを用いてＲＦもしくはＤＣスパッタリング法で形成する方法や安定化ジルコニアターゲットを用いてＲＦスパッタリング法で形成する方法などが挙げられるが、成膜速度の観点からＤＣスパッタリング法を用いることが好ましい。スパッタリングガスとしてＡｒ−Ｏ２混合ガスを用いることが好ましく、下地膜が吸収のない透明な膜になるようにＡｒとＯ２とのガス比を定めることが好ましい。
本発明における有機ＥＬ素子とは、基板上に透明導電膜を形成した陽極と、発光層と、陰極とを含み、必要に応じ正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層などを含む薄膜の積層体を有する素子を意味する。前記有機ＥＬ素子の例として、１）陽極と、発光層と、陰極とがこの順に形成された素子、２）陽極と、正孔注入層と、正孔輸送層と、発光層と、陰極とがこの順に形成された素子、３）陽極と、正孔注入層と、正孔輸送層と、電子注入層と、発光層と、陰極とがこの順に形成された素子が挙げられる。前記陽極として本発明のＩＴＯ膜付き基板を用いることにより、輝度が高く、駆動電圧が低く、消費電力が低く、信頼性の高い有機ＥＬ素子を得ることができる。
従来、電極として用いるＩＴＯ膜の膜中キャリア濃度を向上させることにより、ＩＴＯ膜の電気伝導率を向上させ、有機ＥＬ素子の駆動電圧を下げることができると考えられていた。また、ＩＴＯ膜の仕事関数の値を向上させることによっても、同様に有機ＥＬ素子の駆動電圧を下げることができると考えられていた。しかし、本発明者らは、膜中のキャリア濃度や仕事関数が支配的なのではなく、ＩＴＯ膜の表面キャリア濃度を向上させることにより、有機ＥＬ素子の駆動電圧を下げることができることを新たに見出した。
前記表面キャリア濃度は、膜表面に生じる空乏層の容量を測定することにより計算により求めることができる。例えば、ＩＴＯ膜付基板と銀線とを電極とし、電解液（１モル／リットルのＬｉＣｌＯ４を含むγ−ブチロラクトン溶液）中で、種々の電圧を印加した時のＩＴＯ膜表面に生じる空乏層の容量をインピダンスアナライザで測定し、モット−ショットキー（Ｍｏｔｔ−Ｓｃｈｏｔｔｋｙ）の下記式（１）より表面キャリア濃度Ｎを求めることができる。以下、モット−ショットキーの下記式（１）により表面キャリア濃度を求める方法をモット−ショットキー法という。
１／Ｃ２＝２（Φ−Ｖ）／εε０ｑＮ・・・（１）
ここで、Ｃは空乏層の容量（Ｆ）、Φはフラットバンド電圧（Ｖ）、Ｖは印加電圧（Ｖ）、εはＩＴＯ膜の比誘電率、ε０は真空の誘電率（８．８５４×１０−１２Ｃ／Ｖｍ）、ｑは電気素量（１．６０２×１０−１９Ｃ）、Ｎは表面キャリア濃度（ｍ−３）を意味する。
前記モット−ショットキー法により求めたＩＴＯ膜の表面キャリア濃度を１．０×１０２１〜１．０×１０２３ｃｍ−３とし、前記ＩＴＯ膜付き基板を有機ＥＬ素子の電極（陽極）として使用することにより、前記有機ＥＬ素子の輝度を低下させることなく、駆動電圧を下げることができる。表面キャリア濃度を１．０×１０２１〜１．０×１０２２ｃｍ−３とすることが駆動電圧の点でより好ましい。
本発明のＩＴＯ膜の表面キャリア濃度が、ＩＴＯ膜の製造条件、例えば基板温度や膜に含まれる不純物などにより左右されることは明らかとなっているが、どの条件が支配的であるかについては明確には分かっていない。また、ＩＴＯ膜に接して酸化ジルコニウムを主成分とする下地膜を設けることにより、表面キャリア濃度を向上させることができることも明らかとなっているが、その理由についても明確には分かっていない。
前記正孔輸送層の材料としては、正孔の注入または電子の障壁性を有する材料であれば特に限定されない。例えば、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’ジアミン（ＴＰＤ）、４，４’−ビス（Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（α−ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジ（フェナントレン−９−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＰＰＤ）およびトリフェニルジアミンからなる群から選ばれる１種以上が挙げられる。
有機ＥＬ素子に正孔輸送層を設ける場合、正孔注入障壁の低減や密着性向上を目的として、陽極と正孔輸送層との間に正孔注入層を設けることが好ましい。正孔注入層の材料としては、例えば、銅フタロシアニンなどのフタロシアニン類、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や、４，４’，４’’−トリス（Ｎ、Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミンなどのスターバーストアミン類が使用できる。特に素子の信頼性やＩＴＯ膜との密着性の点で、銅フタロシアニンを正孔注入層の材料として用いることが好ましい。
前記発光層の材料としては、発光能を示す材料であれば特に限定されないが、例えば、トリス（８−キリノール）アルミニウム（Ａｌｑ３）などが挙げられる。前記発光層としてＡｌｑ３を用いる場合、前記発光層は電子輸送層としても働く。発光効率の向上、素子寿命の改善を目的として、前記発光層に各種色素などのドーピングを行っても良い。
前記電子注入層の材料としては、ＬｉＦ、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏなどが例示され、蒸着法などで成膜される。
前記陰極の材料としては、仕事関数の小さい金属や合金が好ましく用いられ、Ａｌ、ＡｌＬｉ、ＭｇＡｇなどが例示され、蒸着法などで成膜される。
実施例
以下に本発明の実施例および比較例を挙げてさらに説明するが、本発明はこれらに限定されない。
［ＩＴＯ膜付き基板の形成］
（例１）
洗浄したソーダライムシリケートガラス基板（平均表面粗さＲａは０．５ｎｍ）をスパッタリング装置にセットし、基板を２２０℃に加熱し、スパッタリング中の基板温度を２２０℃に保持した。この基板の上にアルカリバリア層として、ＳｉＯ２膜をＳｉＯ２ターゲットによりＲＦスパッタリング法で成膜した。スパッタリングガスには、Ａｒ−Ｏ２混合ガスを用いた。ＡｒとＯ２のガス比は、Ａｒ：Ｏ２＝７０：３０（体積比）とし、全圧を０．６７Ｐａとした。２．８Ｗ／ｃｍ２で放電し、成膜を行った。膜厚は２０ｎｍとした。このＳｉＯ２膜付き基板のＳｉＯ２膜表面の平均表面粗さＲａは０．５ｎｍであった。
次に、ＳｉＯ２膜に接して、下地膜としてＺｒＯ２膜をＲＦスパッタリング法で成膜した。このとき、ターゲットには、金属Ｚｒターゲットを用いた。スパッタリングガスには、Ａｒ−Ｏ２混合ガスを用いた。ＡｒとＯ２のガス比は、Ａｒ：Ｏ２＝８０：２０（体積比）とし、全圧を０．６７Ｐａとした。２．１Ｗ／ｃｍ２で放電し、成膜を行った。膜厚は５ｎｍとした。
ついで、下地膜に接して、ＩＴＯ膜をスパッタリング法で成膜した。ターゲットは、ＩＴＯターゲットを用いた。使用したＩＴＯターゲットの組成は、（Ｉｎ２Ｏ３＋ＳｎＯ２）の総量に対してＳｎＯ２が１０質量％のものであった。スパッタリングガスには、Ａｒ−Ｏ２混合ガスを用いた。ＡｒとＯ２のガス比は、Ａｒ：Ｏ２＝９９．２：０．８（体積比）とし、全圧を０．６７Ｐａとした。１．４Ｗ／ｃｍ２で放電し、成膜を行った。形成されたＩＴＯ膜の組成は、ターゲットの組成と同等であった。膜厚は１８０ｎｍとした。
さらに評価直前に、ＩＴＯ膜の表面の洗浄のために簡易プラズマ装置（サンユー電子社製ＳＣ７０４）により酸素プラズマ処理を行った。この処理によりＩＴＯ膜の仕事関数は増大し、表面キャリア濃度は減少した。
（例２）
酸素プラズマ処理を行わない以外は、例１と同様に処理しＩＴＯ膜付き基板を形成した。
（例３）
下地膜であるＺｒＯ２膜を形成しない以外は、例１と同様に処理しＩＴＯ膜付き基板を形成した。
（例４）（比較例）
酸素プラズマ処理の前に、簡易プラズマ装置によるアルゴンプラズマ処理を行った以外は、例１と同様に処理しＩＴＯ膜付き基板を形成した。例１と比較して、アルゴンプラズマ処理によりＩＴＯ膜の表面キャリア濃度は減少した。
（例５）（比較例）
酸素プラズマ処理の前に、簡易プラズマ装置によるアルゴンプラズマ処理を行った以外は、例３と同様に処理しＩＴＯ膜付き基板を形成した。例３と比較して、アルゴンプラズマ処理によりＩＴＯ膜の表面キャリア濃度は減少した。
［ＩＴＯ膜付き基板の特性評価］
得られたＩＴＯ膜付き基板を以下の方法で評価した。
（１）表面キャリア濃度：前述したようなモット−ショットキー法により表面キャリア濃度を求めた。ＩＴＯ膜の比誘電率としてε＝４を用いた。測定周波数は１ｋＨｚ、振幅は５ｍＶ、印加電圧は０．２〜１．０Ｖとした。測定面積は１ｃｍ２で行った。
ＩＴＯ膜の空乏層の厚さｄは式（２）により求められる。
ｄ＝εε０Ｓ／Ｃ・・・（２）
ここで、ｄは空乏層の厚さ（ｍ）、εはＩＴＯ膜の比誘電率、ε０は真空の誘電率（８．８５４×１０−１２Ｃ／Ｖｍ）、Ｓは測定面積（ｍ２）、Ｃは空乏層の容量（５μＦ程度）を表す。例１〜５のＩＴＯ膜においては、空乏層の厚さｄは、上記式（２）より１ｎｍ程度と計算される。この結果により、例１〜５のＩＴＯ膜の表面キャリア濃度は、１ｎｍ程度という膜のごく表面を測定していることが分かった。
（２）膜中キャリア濃度（膜方向の平均値）：ファンデアパウ（Ｖａｎ  ｄｅｒ  ｐａｕｗ）法を用いた。
（３）仕事関数：大気雰囲気下、光電子分光装置（理研計器社製ＡＣ−１）により、光量３５０ｎＷの条件で測定した。
（４）平均表面粗さＲａ：ＪＩＳ  Ｂ０６０１（１９９４年度）によって、表面の凹凸状態をＡＦＭ（原子間力顕微鏡）により測定した。なお、カットオフ値は０．８μｍ、評価長さは２．４μｍとした。
（５）シート抵抗値：四端針法により測定した。
（６）比抵抗値：膜厚を触針式膜厚計で測定し、シート抵抗値に膜厚を掛けることにより求めた。
得られたＩＴＯ膜の特性評価結果を表１に示す。
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［有機ＥＬ素子］
（有機ＥＬ素子Ａ）
例１〜例５において形成されたＩＴＯ膜付き基板（陽極）のＩＴＯ膜をパターニング加工し、発光部分（２ｍｍ角）と配線部分を作成した。パターニング加工を施したＩＴＯ膜の上に、ＩＴＯ膜の発光部分とは重なるが、配線部分とは重ならないようなパターニングを行うマスクをセットした。真空蒸着法により、順次正孔注入層として銅フタロシアニンを１０ｎｍ厚、正孔輸送層として４，４’−ビス（Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（α−ＮＰＤ）を８０ｎｍ厚、発光層兼電子輸送層としてトリス（８−キリノール）アルミニウム（Ａｌｑ３）を６０ｎｍ厚、電子注入層としてＬｉＦを５ｎｍ厚、陰極としてＡｌを８０ｎｍ厚で成膜して有機ＥＬ素子Ａを得た。
（有機ＥＬ素子Ｂ）
例１および例４において形成されたＩＴＯ膜付き基板（陽極）のＩＴＯ膜をパターニング加工し、発光部分（２ｍｍ角）と配線部分を作成した。パターニング加工を施したＩＴＯ膜の上に、ＩＴＯ膜の発光部分とは重なるが、配線部分とは重ならないようなパターニングを行うマスクをセットした。真空蒸着法により、順次正孔注入層として銅フタロシアニンを１０ｎｍ厚、正孔輸送層としてＮ，Ｎ’−ジ（フェナントレン−９−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＰＰＤ）を８０ｎｍ厚、発光層兼電子輸送層としてトリス（８−キリノール）アルミニウム（Ａｌｑ３）を６０ｎｍ厚、電子注入層としてＬｉＦを５ｎｍ厚、陰極としてＡｌを８０ｎｍ厚で成膜して有機ＥＬ素子Ｂを得た。
［ＩＴＯ膜付き基板の特性評価］
得られた有機ＥＬ素子を以下の方法で評価した。
（１）電流−輝度特性：発光面積４ｍｍ２の素子を乾燥窒素中でＤＣ駆動して、電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ２となる輝度（ｃｄ／ｍ２）を測定し、単位電流当たりの輝度（ｃｄ／Ａ）に換算した。輝度測定にはトプコン社製輝度計ＢＭ−７を用いた。
（２）駆動電圧：乾燥窒素中で電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ２となる時の電圧（Ｖ）を測定した。
得られた有機ＥＬ素子Ａの特性評価結果を表２に、有機ＥＬ素子Ｂの特性評価結果を表３に示す。
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表２により、例１〜例３のＩＴＯ膜（表面キャリア濃度が高いＩＴＯ膜）付き基板を陽極として使用した有機ＥＬ素子は、例４、例５のＩＴＯ膜（表面キャリア濃度が低いＩＴＯ膜）付き基板を陽極として使用した有機ＥＬ素子と比較して、同等の輝度を保っているのもかかわらず、駆動電圧が低くなっている。また、表３の例１および例４の結果においても同様の傾向が見られる。
以上の結果により、表面キャリア濃度が高いＩＴＯ膜付き基板を用いることにより、輝度を下げることなく有機ＥＬ素子の駆動電圧を下げることができることが分かった。さらに、ＩＴＯ膜の平均表面粗さを下げることにより、輝度を下げることなく有機ＥＬ素子の駆動電圧を下げることができることが分かった。
一方、例１〜例５のＩＴＯ膜の膜中キャリア濃度および仕事関数は、駆動電圧とは相関が取れておらず、膜中キャリア濃度および仕事関数の値が高いことによって、必ずしも駆動電圧は低下しないことが分かった。
産業上の利用性
表面キャリア濃度が高い電極を用いることにより、輝度が高く、駆動電圧が低く、消費電力が低く、信頼性の高い有機ＥＬ素子を製造することができる。また、表面粗さが低い電極を用いることにより、輝度が高く、駆動電圧が低く、消費電力が低く、信頼性の高い有機ＥＬ素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に係るＩＴＯ膜付き基板の一例を示す概略断面図。
符号の説明
１０：ＩＴＯ膜付き基板
２０：基板
３０：アルカリバリア層
４０：下地膜
５０：ＩＴＯ膜
【図１】
2003101158.tif 000006
【国際調査報告】
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