(57)【要約】      （修正有）【課題】有機発光表面素子が基板から離れて位置する側において高い光透過率をを可能にする。また、基板から離れて位置する電極は、低いシート抵抗を維持し有機機能層と抵触しない温度で成膜を行えるようにする。【解決手段】有機発光表面素子（ＯＬＥＤ）を製造する方法であって、まず第一の接合型電極と有機機能層と第二の接合型電極とが基板上に連続的に成膜される方法において、第二の接合型電極がｎ個の金属副層とｎ＋１個の酸化物副層とを有する干渉層システムの形態にて製造されるために上記方法が使用され、上記層が１つの金属副層を挟持するよう一対となって配置される方法（ｎは１以上の整数）。この方法は、大きな表面積をカバーするトップエミッタＯＬＥＤの設計において非常に高い光透過率を達成すると同時に、基板から離れて位置する接合型電極のシート抵抗を非常に低く維持することによって１０Ｖ未満での動作を可能にするという利点を有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機発光表面素子（ＯＬＥＤ）を製造する方法であって、まず第一の電極と有機機能層と第二の電極とが基板（１）上に連続的に成膜される方法において、
ｎが１以上の整数であるとし、前記第二の接合型電極がｎ個の金属副層（９．２）とｎ＋１個の透明導電性酸化物副層（９．１、９．３）とを有する透明干渉層システムの形態にて製造され、前記副層が１つの金属副層を挟持するよう一対となって配置されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記副層が直流スパッタリング、パルス直流スパッタリング、又は交流重畳直流スパッタリング（マグネトロンスパッタリング）によって成膜されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記酸化物副層（９．１、９．３）が、反応性動作環境において金属陰極又は合金陰極によってスパッタリングを施されることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記酸化物副層（９．１、９．３）が、不活性動作環境において酸化物陰極によってスパッタリングを施されることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項５】
前記酸化物副層（９．１、９．３）が、インジウム酸化スズとして又はインジウム酸化セリウムとして成膜されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記金属副層（９．２）が、不活性動作環境において、銀、又は銀と他の金属（特に銅）との合金によって成膜されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記基板から離れて位置する前記接合型電極（９）が３Ω／平方単位未満、好ましくは２．５Ω／平方単位未満のシート抵抗を有する層システムとして成膜され、前記電極の可視光線の光透過率が８０％を上回ることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記基板から離れて位置する前記接合型電極（９）の成膜中に、基板の温度が８０℃を超えず、必要に応じて前記基板と前記基板上にすでに成膜された層とを冷却することによって前記温度が制限されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記基板から離れて位置する前記接合型電極（９）が好ましくは１５０ｎｍの合計厚さを有し、前記酸化物副層が３０〜７０ｎｍの厚さで成膜され、前記金属副層が５〜２０ｎｍの厚さで成膜されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
基板（１）と、基板に近接して位置する電極（７）と、光の放射に適した有機活性機能層（８）と、前記請求項のいずれか１項に従って特に製造される前記基板から離れて位置する透明電極（９）とを備える発光表面素子において、
ｎが１以上の整数であるとし、前記基板から離れて位置する前記透明接合型電極（９）がｎ個の金属副層（９．２）とｎ＋１個の透明導電性酸化物副層（９．１、９．３）とを有する干渉層システムを備え、前記副層が１つの金属副層を挟持するよう一対となって配置されることを特徴とする表面素子。
【請求項１１】
前記基板（１）がガラス、プラスチックフィルム、又はウエハから構成される請求項１０記載の表面素子。
【請求項１２】
前記基板から離れて位置する接合型電極（９）がインジウム酸化スズ又はインジウム酸化セリウムから構成される少なくとも２つの酸化物副層（９．１、９．３）と、銀、又は銀と他の金属（好ましくは銅）との合金から構成される１つの金属副層（９．２）とを備える請求項１０又は１１記載の表面素子。
【請求項１３】
前記機能層（８）が画素に細分化されて、画素ごとに作動可能なトップエミッタディスプレイが製造され、前記基板から離れて位置する前記接合型電極（９）がすべての画素の共通集電体として働く請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の表面素子。
【請求項１４】
同質的発光トップエミッタフィールド（３）を形成するために前記機能層（８）及び電極（７、９）が細分化されない請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の表面素子。
【請求項１５】
前記表面素子が、特に大きな表面積をカバーする用途においてトップエミッタＯＬＥＤとして使用される請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の表面素子の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分の特徴を備える有機発光表面素子の製造方法に関する。本発明は更に、特に上記の方法を使用して製造することができる有機発光表面素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる表面素子は、有機発光ダイオード（以下ＯＬＥＤと略称す）としても知られている。有機材料に基づき且つその製造においては特に温度に関して制限が加えられる機能層システム又は多層は、かかるＯＬＥＤの不可欠な構成要素である。ＯＬＥＤの基本構造は、剛性基板又は軟性基板（ガラス、プラスチック、ウエハ、プリント基板、フィルム等）から構成される。この基板上に、通常透明な接合型電極（前面電極）が最初に成膜されてから、実際の発光層システムが成膜される。次に接合型電極（背面電極）がこの層システム上に成膜される。両方の接合型電極の間に電圧が印加され電流が両極間に流れると直ちに光が生成される。
【０００３】
当業者の間では、透明基板を通して光が放射されることから「ボトムエミッタ」とも呼ばれる非透明背面電極を有するＯＬＥＤ（例えば米国特許４５３９５０７号）だけでなく、「トップエミッタ」と称される非透明基板上に形成されて透明背面電極を有するＯＬＥＤ（例えば米国特許５７０３４３６号及び米国特許５７０７７４５号）についてもよく知られている。ただし後者の場合、たとえ基板と機能層システムが少なくともオフ状態において透明であっても、ＯＬＥＤは完全に透明であることも可能である。
【０００４】
ＯＬＥＤは電流を光に転換するので、素子が大きな表面積をカバーする場合、２つの電極はかなりの電流を誘導することができければならない。典型的な電流密度は、５０ｍＡ／ｃｍ２程度である。しかしながら、光に対する透明性の要件と、通常より低いシート抵抗を伴う接合型電極のより大きな層厚さの要件とは相反する。すなわち、比較的厚い（金属又は導電性酸化物）電極は、より低いシート抵抗とより低い光透過率とを同時に有することが容易に理解できる。
【０００５】
接合型電極は、コーム電極を介して（例えば、接合型電極の表面に広げられた薄金属導電性トラックでもよい）、或いはより多くの場合、接合型電極の端に成膜されるバスバーを介して電圧の供給を受ける。後者の構造の利点は、外側バスバーは、端領域内に光学的に塗膜することができ、発光素子に閉じ込められて目に見えない点である。
【０００６】
基板に近接して位置する透明なインジウム酸化スズ（ＩＴＯ）の前面電極は、ディスプレイ用途において非常に一般的である。かかる電極は、例えば厚さが１５０ｎｍ、シート抵抗が約１０Ω／平方単位である（したがって、１５０μΩ／ｃｍの抵抗率が得られる）。したがって、２．５Ａの電流をバスバーを介して両側に接する接合型電極に印加した場合、ディスプレイの一端からその中央までの電圧降下は１２．５Ｖになる。しかしながらこの差は、意図する動作電圧である１０Ｖと矛盾する。
【０００７】
更に、かかる低いシート抵抗は、電極層が２００℃以上の基板温度において成膜される場合にかぎって達成可能である（例えば磁界を援用した陰極スパッタリングによる）。有機層はかかる高温においては分解するので、上記の成膜プロセスにおいては、かかる電極は、基板から離れた位置にあるＯＬＥＤ背面電極と同様に有用でなくなる。
【０００８】
純金属層（例えば金や銀）から構成される接合型電極も考慮することができるが、これらの場合、非常に厚さが薄く、且つシート抵抗が比較的高い場合に限って、十分な透明性を発揮する（金の場合、Ｘ．  Ｚｈｏｕ等による「Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ．  ８１」（２００２年）９２２を参照のこと）。
【０００９】
当業者の間では、赤外線を反射する断熱層としてガラス又はプラスチックの基板上に光学的に高い透明性を有する層システムを使用することが知られている。かかる層システムは、干渉層システムとしても知られている。かかる層システムは、それぞれ異なる屈折率を有する誘電体層（酸化物、オキシナイトライドなど）と金属層とからなる特定の連続層から構成されているからである。誘電体層は、金属層に対して反射率低下効果を及ぼすので、これら自体の高い光反射率は減少する。厚さが非常に薄い場合で（数ナノメータの範囲）、且つ同時にオームシート抵抗が非常に低い場合（１０Ω／平方単位未満）、かかる層システムは、７５％を上回る非常に高い光透過率の特徴を有する。
【００１０】
更に、これらの層システムについては、基板に近接して位置し、且つ表面積が大きいディスプレイ（例えばフラットスクリーンモニタ）用である電極としての記載がみられる（ドイツ国公開特許１９７  ３３  ０５３号、ドイツ国公開特許１９９  ４８  ８３９号、ドイツ国公開特許１００  ３９  ４１２号）。また、２つ以上の金属層を設けることができる。各金属層は、２つの誘電体層間にそれぞれはめ込まれる。ＩＴＯは酸化物層に適し、銀は金属層に適する。しかしながら、かかる電極をＯＬＥＤディスプレイ向けに使用することは、今までほとんどなかった。一方、従来のＩＴＯ電極によって達成可能な導電性（このとき同時に高い透明性も保証される）は、ＬＣＤ用にはまったく十分なものである。一方、成膜後の層は、ほとんど必ず湿性化学手段によって構造化されるが（複数部分に細分化される）、これは多層システムでは達成しにくい。酸化物層と金属層は、エッチングにおいて作用が異なるので、極めて清浄な境界を設けることができないからである。ただし、かかる層システムを構造化するためにレーザビームを使用することも知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記の種類の有機発光表面素子が基板から離れて位置する側において高い光透過率を示すことを可能にすることを目的とする。これによって、基板から離れて位置する電極は可能な限り低いシート抵抗を維持するとともに、有機機能層と抵触しない温度でその成膜を行うことができる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、上記の目的は、機能層を成膜した後、少なくとも１つの金属層とその金属層を挟持する少なくとも２つの酸化物層とを備える干渉層システムを表面素子上に成膜することによって達成される。かかる酸化物層は、総じて「透明導電性酸化物」、略してＴＣＯとしても知られている。インジウム酸化スズ（ＩＴＯ）は、複数の適用可能な材料のうちの１つであるが、本用途においては最も一般的に用いられる。本発明においては、インジウム酸化セリウム（ＩＣＯ）も使用することができる。また、ＴＣＯ層は酸化スズや酸化亜鉛から作製することができる。したがって、金属ドーピングによって導電性を向上又は発生させることが可能である。
【００１３】
上記の層システムは、「ＩＭＩ」層と呼ぶこともできる。「Ｉ」は、ＩＴＯを意味し、Ｍは金属層を意味する。２つ（または２つ以上）の金属層にそれぞれ中間ＴＣＯ層が設けられている場合、ＩＭＩＭＩ層と呼ぶことができる。ただしこの場合においても、他のＴＣＯ材料の使用が除外されるものではない。
【００１４】
上記のとおり、かかる層システム自体は知られているものの、基板から離れて位置する上側電極としてのこれらの使用については、当業者に呈示されていない。これらのシステムは、例えば、完全に成膜してから全体として構造化する（局所的にエッチングを施す）ことはできない。代わりに、層ごとにエッチングを施さなければならない。更に、有機発光層は熱的安定性が低すぎるので、この態様の層システムの成膜は不可能であるとこれまで考えられてきた。通常、個々のＩＴＯ層は、層が可能なかぎり低いシート抵抗を示すようにするため、比較的高温で基板上に成膜される。また、ＩＴＯは、相当量のエネルギー（最高１０ｅＶ）で基板表面に衝突するスパッタ粒子によって、蒸着ではなくスパッタリング手段によってのみ成膜を行うことができる。従来の蒸着プロセス中においては、衝突粒子は最大でも０．３ｅＶといったより低いエネルギーを有しており、これは有機層に悪影響を及ぼしていない。
【００１５】
特に、かかる透明接合型電極は、トップエミッタ型ＯＬＥＤ（パッシブマトリクス、アクティブマトリクス、画素ディスプレイ、発光シンボル）、並びに発光表面（ランプ、ライニング、壁紙等）のように放射光が基板自体から放射される必要がない又は放射されるよう意図されていない場合における層をカバーするものとして働くことが最も好ましい。
【００１６】
干渉層システムが成膜されるとき、基板におけるプロセス温度は、悪影響なく有機機能層が耐える値を超えてはならない。温度限度は約８０℃で、基板から離れて位置する接合型電極がスパッタリング手段によって成膜されるときに適用され得る。必要に応じて、基板および基板上に既に成膜された層を冷却してもよい。
【００１７】
基板から離れて位置するかかる接合型電極は、成膜された後に構造化又は細分化される必要はない。むしろ、「ディスプレイ」の態様においては、かかる接合型電極は、単にすべてディスプレイ画素の共通電極として働く。画素は、個々に、すなわち「画素ごとに」トリガされ、基板から近接し画素の下方に位置する電極は細分化（構造化）される。この場合、各画素は基板上に位置する制御線又はバスラインを介して、並びに関係するスイッチングエレクトロニクスを介して動作可能である。更に、画素は断路フィルタ手段によって互いに分離されることにより、隣接する画素がトリガされないようになっている。
【００１８】
「発光表面」用途においては、接合電極は細分化される必要はない。表面全体に可能な限り均質な電力供給を維持することが重要であるからである。
【００１９】
本発明による基板から離れて位置する接合型電極は、高いハークＱ係数、すなわち光学的光透過率（パーセント）とシート抵抗（Ω／平方単位）との間に良好な比率が存在するという特徴を有する。
【００２０】
基板から離れて位置する電極を構造化することが不必要なので、層システムをエッチング可能レベルが低いことは不利な点にはならない。透明導電性酸化物の成膜プロセス又はスパッタリングプロセスは、塗膜が開始して最初に低いスパッタリング速度が使用されるとき基板が低温であるように設定することができる。この速度は、層が厚くなるにつれて増大することができる。このように得たＴＣＯ層（例えばＩＴＯ層又はＩＣＯ層）は、ある程度高いシート抵抗を示し得るが、層システム全体においては、シート抵抗は金属層の低い抵抗によって主に定まる。
【００２１】
有機層システム上に成膜されると、最初のＴＣＯ層は、その後の層の成膜中にシステムを保護するので、プロセスの実施は更に比較的単純になる。
【００２２】
それぞれ中間ＴＣＯ層を伴う複数の金属層から構成されるサンドイッチ構造の成膜によって、全体的に更にシート抵抗を減少させることができる。ＴＣＯ層の光学的干渉作用によって、かかるサンドイッチ層システムは可視光に対する高い透明性を維持することになる。ただし金属層が厚すぎる場合、直ちに不透明性となる。
【００２３】
ＴＣＯ層は好ましくは反応性状態にて金属ターゲットによりスパッタリングを行うことができる（動作雰囲気において酸素成分を使用）。ただし、層は不活性（アルゴン）雰囲気において酸化物ターゲットにより成膜を行うこともできる。一方、言うまでもなく金属層は、不活性（アルゴン）雰囲気において成膜が行われる。
【００２４】
以下、本発明の主題の詳細と利点について、具体的な実施形態の説明図と以下の詳しい説明とによって明らかにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
アクティブマトリクスＯＬＥＤは、基板１上のトップエミッタディスプレイとして構成されている。全体として光を放射するよう作動可能な発光表面３の端２は、その周囲に渡って、基板１の端から若干距離を保っている。発光表面３においては、個々の画素４、並びに個々の画素に接続するバスライン５が強調して示されている。画素４は、これらのラインによって個々にトリガされる。発光表面３全体は、ここに図示されていない更に複数の画素で覆われている。
【００２６】
図２は、このアクティブマトリクスＯＬＥＤが基づくところの層構造を示している。本発明によれば、ＯＬＥＤには、透明なＩＭＩ上部電極が設けられている。基板１から順に、バスライン５、スイッチングエレクトロニクス６、基板から離れて位置する下部グリッド状電極７が積層されている。基板１とグリッド状電極７は、可視光を通す（ボトムエミッタ）、或いは可視光を通さない（トップエミッタ）のいずれでもよい。電極７上は、例えば、上記の従来技術において説明した態様のＩＴＯ、金属、又は多層システムから構成されており、有機材料から構成される成膜された発光機能層８がある。この機能層は、ここでは図示されていないが、複数の副層（sublayer）を備えてもよい。かかる有機発光機能層は、研究報告書においてしばしば説明されているので、本明細書では更に詳細には説明しない。
【００２７】
基板から離れて位置し、干渉層システムとして設計され、全体として符号９で表される高透明接合型電極は、発光層全体に成膜される。このシステムは、機能層８に直接成膜される第一の導電性酸化物副層９．１を備える。このシステムは、金属導電性副層９．２と第二の導電性酸化物副層９．３とを更に備える。
【００２８】
機能層８の好ましい発光方向、並びに基板から離れて位置する接合型電極９を通る光線の通路（トップエミッタとして使用する場合）は、一群の矢印で示されている。
【００２９】
干渉層システムの副層は、直流陰極スパッタリング手段によって真空内でスパッタリングを施されることが好ましい。このとき、必要に応じて磁界をかける（マグネトロンスパッタリング）。この方法自体は、古くから知られており、しばしば言及されている。したがって、特定のスパッタリングのパラメータ（動作ガス、酸素分圧、層厚さ、スパッタリング速度）については、適切な従来技術、特にドイツ国公開特許１９９  ４８  ８３９を参照することができる。
【００３０】
好ましい実施形態において、２つの導電性酸化物層はＩＴＯから構成し、金属層は銀から構成し、必要に応じて、硬度、ひいては機械抵抗を向上させるために重量でほぼ１０％分の少量の銅を混合する。ＩＴＯの代わりに、インジウム酸化セリウム（ＩＣＯ）を酸化物導電性層として成膜してもよい。
【００３１】
同様に、基板に近接して位置する電極７をＩＴＯから構成してもよい。これは透明でなくてもよく、厚さは例えば１５０ｎｍである。機能層８の厚さは５０〜５００ｎｍ、好ましくは１５０ｎｍである。副層９．１の厚さは３０〜７０ｎｍの範囲である。金属副層９．２の厚さは、５〜２０ｎｍで、酸化物副層９．３の厚さは３０〜７０ｎｍである。上記の厚さの比率は、図２においておおよそ考慮されているが、言うまでもなく図は比例尺で示されてはいない。
【００３２】
接合型電極９の光透過率は８０パーセント以上（対空気）である。全体として、そのシート抵抗は４Ω／平方単位未満であり、３Ω／平方単位未満であることが特に好ましく、２．５Ω／平方単位であることが最も好ましい。したがって、本態様において設けられる表面素子は、上記の種類の大きな表面積を有する用途の場合にはトップエミッタとして使用することが最も好ましい。更にこれらの用途は、かかる場合に印加されるのに好ましい１０Ｖ未満の低電圧にて動作することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】個々にトリガ可能な１つの画素を強調して示した、「ディスプレイ」態様におけるアクティブマトリクスＯＬＥＤの説明図を示している。
【図２】本発明による構造を有するＯＬＥＤの断面図である説明図を示している。
【符号の説明】
【００３４】
１…基板、２…端、３…発光表面、４…画素、５…バスライン、６…スイッチングエレクトロニクス、７…グリッド状電極、８…機能層、９…副層。
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
2005347235000001.pdf