(57)【要約】【課題】  上部電極形成時における有機ＥＬ層のスパッタリングによる損傷を回避することができるとともに、十分な光透過率と、優れた導電性の両方を有する上部電極を備えた有機ＥＬ素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】  本発明の有機ＥＬ素子は、第１電極と、第２電極５０と、これら第１及び第２電極の間に挟まれ、少なくとも有機発光層を含む有機ＥＬ層４０とを備え、有機発光層からの光は、第２電極５０側から有機ＥＬ素子の外に放出される方式のものである。第２電極５０は、金属又は合金を含む複数の第１層５１と透明材料を含む複数の第２層５２とが交互に積層された多層構造を有し、この第２電極５０の多層構造は、第１層５１が有機ＥＬ層４０と接するように構成されており、第２層５２の各層の厚さは４ｎｍ以下とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、第２電極と、これら第１及び第２電極の間に挟まれ、少なくとも有機発光層を含む有機ＥＬ層とを含む有機ＥＬ素子であって、
前記有機発光層からの光は、前記第２電極側から前記有機ＥＬ素子の外に放出され、
前記第２電極は、金属又は合金を含む複数の第１層と透明材料を含む複数の第２層とが交互に積層された多層構造を有し、この第２電極の多層構造は、前記第１層が前記有機ＥＬ層と接するように構成されており、前記第２層の各層の厚さは４ｎｍ以下である有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記第２電極の厚さが５０ｎｍ以下である請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
前記第２電極の前記第１層と前記第２層との膜厚比が１：５〜５：１である請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】
前記第２層が、複数の島状粒子から構成される不連続な膜である請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
前記第１層が３．０ｅＶ以上の仕事関数を有する請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項６】
前記第２層が３．２６ｅＶ以上のバンドギャップを有する請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項７】
前記透明材料が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、２Ｂ族元素、３Ｂ族元素、及び希土類元素の各ハロゲン化物、並びにアルカリ金属、アルカリ土類金属、３Ａ族元素、４Ａ族元素、２Ｂ族元素、３Ｂ族元素、４Ｂ族元素、５Ｂ族元素、希土類元素の各酸化物、並びにそれらの混合物からなる群から選択される１つ以上の材料を含む請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項８】
前記透明材料が、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＲｂＦ、ＣｓＦ、ＭｇＦ2、ＣａＦ2、ＡｌＦ3、ＳｉＯx、Ｓｂ2Ｏ3からなる郡から選択される１つ以上の材料を含む請求項７に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項９】
前記金属が、アルカリ土類金属、希土類元素、遷移元素及び３Ｂ族元素からなる群から選択される金属である請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１０】
前記金属又は合金の電気陰性度が１．０〜２．４の範囲である請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１１】
前記金属がＡｌ、Ａｇ、Ｍｇ又はＭｎのいずれかであり、前記合金がＡｌ、Ａｇ、Ｍｇ又はＭｎからなる群から選択される１以上の金属を含有する請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１２】
前記第１層及び前記第２層が、前記金属又は合金及び前記絶縁性透明材料を蒸着法により成膜するものである請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１３】
有機ＥＬ素子を製造する方法であって、
基板上に第１電極を形成する工程と、
この第１電極上に少なくとも有機発光層を含む有機ＥＬ層を形成する工程と、
この有機ＥＬ層上に第２電極を形成する工程であって、この第２電極は、金属又は合金を含む複数の第１層と透明材料を含む複数の第２層とが交互に積層された多層構造を有し、前記第２層の各層の厚さは４ｎｍ以下であり、この第２電極の多層構造のうちの前記第１層が前記有機ＥＬ層と接するように、前記第２電極を形成する工程と
を含む方法。
【請求項１４】
前記第２電極の厚さが５０ｎｍ以下である請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２電極の前記第１層と前記第２層との膜厚比が１：５〜５：１である請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２層が、複数の島状粒子から構成される不連続な膜である請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１層が３．０ｅＶ以上の仕事関数を有する請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記第２層が３．２６ｅＶ以上のバンドギャップを有する請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記絶縁性透明材料が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、２Ｂ族元素、３Ｂ族元素、及び希土類元素の各ハロゲン化物、並びにアルカリ金属、アルカリ土類金属、３Ａ族元素、４Ａ族元素、２Ｂ族元素、３Ｂ族元素、４Ｂ族元素、５Ｂ族元素、希土類元素の各酸化物、並びにそれらの混合物からなる群から選択される１つ以上の材料を含む請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記絶縁性透明材料が、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＲｂＦ、ＣｓＦ、ＭｇＦ2、ＣａＦ2、ＡｌＦ3、ＳｉＯx、Ｓｂ2Ｏ3からなる郡から選択される１つ以上の材料を含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記金属が、アルカリ土類金属、希土類元素、遷移元素及び３Ｂ族元素からなる群から選択される金属である請求項１３に記載の方法。
【請求項２２】
前記金属又は合金の電気陰性度が１．０〜２．４の範囲である請求項１３に記載の方法。
【請求項２３】
前記金属がＡｌ、Ａｇ、Ｍｇ又はＭｎのいずれかであり、前記合金がＡｌ、Ａｇ、Ｍｇ又はＭｎからなる群から選択される１以上の金属を含有する請求項１３に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１層及び前記第２層を、前記金属又は合金及び前記絶縁性透明材料を蒸着法により成膜する請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トップエミッション方式の有機ＥＬ素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子には、光をガラス基板側から取り出す、ボトムエミッション方式と、光を上部電極側から取り出す、トップエミッション方式とがある。有機ＥＬ素子をアクティブマトリックス駆動方式のディスプレイに適用する場合、ボトムエミッション方式の素子では、ＴＦＴの数の増加に伴い、下部電極における光の取り出し面積が小さくなるという問題がある。トップエミッション方式の有機ＥＬ素子には構造上このような問題がないため、トップエミッション方式の有機ＥＬ素子について開発が進められている。
【０００３】
トップエミッション方式の有機ＥＬ素子では、上部電極が十分な光透過性を有する必要がある。そのため、一般的に、可視光に対する透過率が高く、かつ大きな電気伝導性を示す物質からなる膜が上部電極として使用されている。このような膜の例として、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｈ等の金属の薄膜（膜厚５ｎｍ以下）、ＳｎＯ2、ＴｉＯ2、ＣｄＯ、Ｉｎ2Ｏ3、ＺｎＯ等の透明酸化物半導体の薄膜、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の透明複合酸化物半導体の薄膜がある。
【０００４】
トップエミッション方式の有機ＥＬ素子において、ＩＴＯやＩＺＯなどの透明複合酸化物半導体薄膜は優れた上部電極となり得るが、その一方で、解決すべき課題がある。
【０００５】
第１に、上部電極を形成するための成膜による有機ＥＬ層へのダメージを緩和する必要がある。スパッタ法は、成膜効率及び簡便性の点で優れた成膜方法である。そのため、ＩＺＯ等の透明半導体の成膜にもスパッタ法が適用されることが多い。しかし、成膜時のエネルギーは、蒸着法が約０．１ｅＶ、イオンプレーティング法が約２０〜３０ｅＶであるのに対し、スパッタ法では約３００〜４００ｅＶであり、他の成膜方法と比較して非常に大きい。そのため、上部電極を形成するためにスパッタ法を適用した場合、下地として存在する有機ＥＬ層は、スパッタリング時の高エネルギー粒子（ターゲット物質の中性原子及び負イオン、ガス成分の中性原子及び正イオン、電子）の衝突によりダメージを受けやすい。成膜時に有機ＥＬ層がダメージを受けると、ショート又はリークあるいは発光効率の低下といった有機ＥＬ素子の性能劣化を招くことが多い。
【０００６】
第２に、低消費電力化を実現するために電極の低抵抗化をする必要がある。ＩＺＯの体積抵抗率４．９×１０-5Ωｃｍは、Ａｇの体積抵抗率１．５×１０-6Ωｃｍと比較して、著しく高い。したがって、消費電力に優れたトップエミッション方式の有機ＥＬ素子を形成するためには、上部電極を低抵抗化する必要がある。
【０００７】
これを解消するため、上部電極を、金属からなる複数の第１層と透明材料からなる複数の第２層とを交互に積層にする技術が提案されている（特許文献１を参照）。この技術では、第１層としては、ＡｇやＡｌ等の金属又は合金が用いられ、第２層としては、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4のいずれかの材料が用いられている。この技術では、上部電極の光透過率が向上するものの、第２層にはＩＴＯやＩＺＯが用いられており、スパッタ法により成膜することから、上述したように、第２層を成膜する際に、高エネルギー粒子で下地の有機ＥＬ層にダメージを与える可能性があるという問題がある。
【特許文献１】特開２００４−１３９９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、上部電極形成時における有機ＥＬ層のスパッタリングによる損傷を回避することができるとともに、十分な光透過率と、優れた導電性の両方を有する上部電極を備えた有機ＥＬ素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明は、その一態様として、第１電極と、第２電極と、これら第１及び第２電極の間に挟まれ、少なくとも有機発光層を含む有機ＥＬ層とを含む有機ＥＬ素子であって、前記有機発光層からの光は、前記第２電極側から前記有機ＥＬ素子の外に放出され、前記第２電極は、金属又は合金を含む複数の第１層と透明材料を含む複数の第２層とが交互に積層された多層構造を有し、この第２電極の多層構造は、前記第１層が前記有機ＥＬ層と接するように構成されており、前記第２層の各層の厚さは４ｎｍ以下であるものである。
【００１０】
また、本発明は、別の態様として、有機ＥＬ素子を製造する方法であって、基板上に第１電極を形成する工程と、この第１電極上に少なくとも有機発光層を含む有機ＥＬ層を形成する工程と、この有機ＥＬ層上に第２電極を形成する工程であって、この第２電極は、金属又は合金を含む複数の第１層と透明材料を含む複数の第２層とが交互に積層された多層構造を有し、前記第２層の各層の厚さは４ｎｍ以下であり、この第２電極の多層構造のうちの前記第１層が前記有機ＥＬ層と接するように、前記第２電極を形成する工程とを含む方法である。
【００１１】
前記第２電極の厚さは５０ｎｍ以下が好ましい。前記第２電極の前記第１層と前記第２層との膜厚比は１：５〜５：１が好ましい。前記第２層は、複数の島状粒子から構成される不連続な膜であることが好ましい。前記第１層は、３．０ｅＶ以上の仕事関数を有することが好ましい。前記第２層は３．２６ｅＶ以上のバンドギャップを有することが好ましい。
【００１２】
前記透明材料は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、２Ｂ族元素、３Ｂ族元素、及び希土類元素の各ハロゲン化物、並びにアルカリ金属、アルカリ土類金属、３Ａ族元素、４Ａ族元素、２Ｂ族元素、３Ｂ族元素、４Ｂ族元素、５Ｂ族元素、希土類元素の各酸化物、並びにそれらの混合物からなる群から選択される１つ以上の材料を含むことが好ましい。前記透明材料は、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＲｂＦ、ＣｓＦ、ＭｇＦ2、ＣａＦ2、ＡｌＦ3、ＳｉＯx、Ｓｂ2Ｏ3からなる郡から選択される１つ以上の材料を含むことが好ましい。
【００１３】
前記金属は、アルカリ土類金属、希土類元素、遷移元素及び３Ｂ族元素からなる群から選択される金属であることが好ましい。前記金属又は合金の電気陰性度は１．０〜２．４の範囲が好ましい。前記金属は、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇ又はＭｎのいずれかであり、前記合金がＡｌ、Ａｇ、Ｍｇ又はＭｎからなる群から選択される１以上の金属を含有することが好ましい。前記第１層及び前記第２層は、前記金属又は合金及び前記絶縁性透明材料を蒸着法により成膜することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、上部電極を上述した多層構造にすることによって、上部電極形成時における有機ＥＬ層のスパッタリングによる損傷を回避することができるとともに、十分な光透過率と、優れた導電性の両方を有する上部電極を備えた有機ＥＬ素子及びその製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る有機ＥＬ素子及びその製造方法の一実施の形態について説明する。図１（ａ）は、本発明に係る有機ＥＬ素子の一実施の形態を模式的に示す断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した上部電極の拡大断面図である。
【００１６】
図１（ａ）に示すように、本実施の形態の有機ＥＬ素子は、基板１０上に、反射電極２０、キャップ層３０、有機ＥＬ層４０、上部電極５０が順次形成されている。反射電極２０とキャップ層３０とで下部電極を構成している。有機ＥＬ層４０は、下部電極側から、電子注入輸送層４１、有機発光層４２、正孔輸送層４３、正孔注入層４４が順次積層されたものである。本実施の形態の有機ＥＬ素子は、トップエミッション形式であり、有機発光層４２からの光１は、上部電極５０側から放出される。
【００１７】
基板１０としては、例えば、ガラス又はプラスチック等の透明基板を用いてもよいし、光を反射する金属又は合金を用いてもよい。
【００１８】
基板１０上には、反射電極２０が形成されている。反射電極２０は、反射率５０％以上、好ましくは７０％以上を有することが好ましい。反射電極２０には、反射性の金属若しくは合金の膜又はそれらの積層膜を用いることが好ましい。反射性の金属としては、例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｕ等がある。反射性の合金としては、例えば、前述の金属の合金や、ＣｒＢ、ＣｒＰ、ＮｉＰ、ＮｉＢ等のアモルファス合金、ＮｉＡｌ等の微結晶性合金がある。反射電極２０はその上に積層される層の下地となるため、良好な平坦性を有するアモルファス合金又は微結晶合金を用いて形成することが好ましい。更に、アモルファス材料の膜の上に高反射率の金属の極薄膜を積層したもの、例えば、ＣｒＢ／Ａｇ、ＣｒＢ／Ａｌ等が好ましい。反射電極２０は、蒸着（抵抗加熱又は電子ビーム加熱）、スパッタ、イオンプレーティング、レーザーアブレーション等の公知の手段を任意に用いて形成することができる。
【００１９】
反射電極２０の上には、キャップ層３０が形成されている。キャップ層３０は、例えば、ＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＩＺＯ、ＩＴＯ、ＺｎＯ−Ａｌ等の酸化物半導体といった材料から形成することができる。キャップ層３０の透過率は８０％以上が好ましく、９０％以上がより好ましい。キャップ層３０は、スパッタ、イオンプレーティング、レーザーアブレーション等の公知の手段を任意に用いて形成することができる。なお、キャップ層３０は任意の層であり、本発明の有機ＥＬ素子に必ず必要な層ではない。キャップ層３０は、反射電極２０と一体となって下部電極として機能する。反射電極２０は主として、高い反射率及び低い電気抵抗性を提供するために設ける層である。キャップ層３０は主として、反射電極２０を保護（例えば、前処理等による酸化から）するために設ける層である。キャップ層３０の膜厚は、連続膜を形成するのに十分な２０ｎｍ以上が好ましく、２０〜４０ｎｍがより好ましい。
【００２０】
キャップ層３０の上には、有機ＥＬ層４０が形成されている。有機ＥＬ層４０として、図１（ａ）には、上部電極５０（陽極）側から、正孔注入層４４、正孔輸送層４３、有機発光層４２、電子注入輸送層４１が順に並んだ積層体を示した。しかし、有機ＥＬ層は、これに限定されず、陽極及び陰極に電圧が印加されることによって生じる正孔及び電子が再結合することで発光する有機発光層を少なくとも含めばよい。例えば、陽極／発光層／陰極、陽極／正孔注入輸送層／発光層／陰極や、陽極／正孔注入輸送層／発光層／電子注入輸送層／陰極、陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極といった構成にすることができる。
【００２１】
有機ＥＬ層における各層の材料としては、特に限定されず、公知のものを使用できる。正孔注入層４４は、フタロシアニン類（銅フタロシアニンなど）又はインダンスレン系化合物などを用いることができる。正孔輸送層４３は、ＴＰＤ、Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルビフェルアミン（α−ＮＰＤ）、４，４’,４”−トリス（Ｎ−３−トリル−Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−テトラビフェニル−４，４’−ビフェニレンジアミン（ＴＢＰＢ）等のトリアリールアミン系材料を含む公知の材料を用いることができる。有機発光層４２は、例えば、青色から青緑色の発光を得るためには、例えば、ベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、べンゾオキサゾール系などの蛍光増白剤、金属キレート化オキソニウム化合物、スチリルベンゼン系化合物、芳香族ジメチリディン系化合物などの材料を使用する。また、ホスト化合物（ジスチリルアリーレン化合物、ＴＰＤ、アルミニウムトリス（８−キノリノラート）（Ａｌｑ３等））にドーパント（ペリレン、キナクリドン類、ルブレン等）を添加することによって、種々の波長域の光を発する有機発光層４２を形成することができる。電子輸送層は、２−（４−ビフェニル）−５−（ｐ−ｔブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（ＰＢＤ）等のオキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、フェニルキノキサリン類、アルミニウムのキノリノール錯体（例えばＡｌｑ３）等を用いることができる。
【００２２】
有機ＥＬ層４０は、例えば、蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法などの公知の方法により形成することができる。また、有機ＥＬ層４０は、樹脂などの結着材とともに溶剤に溶かして溶液としたのち、スピンコート法などにより形成することもできる。
【００２３】
有機ＥＬ層４０の上には、上部電極５０が形成されている。上部電極５０は、図１（ｂ）に示すように、金属又は合金からなる２以上の第１層５１と、透明材料からなる２以上の第２層５２とが交互に積層された多層構造を有する。第１層５１が、直接、有機ＥＬ層４０上に積層される。上部電極５０をこのような多層構造にすることによって、第１層５１及び第２層５２の各層の膜厚を極めて薄くすることができる。その結果、上部電極５０を構成する金属又は合金からなる第１層５１と透明材料からなる第２層５２とを、それぞれ一面の完全な連続膜としてではなく、複数の島状粒子から構成される不連続な膜の状態に留めることが可能となる。ここで、「不連続な膜」とは、複数の島状粒子がそれぞれ独立して存在するか、又は複数の島状粒子が互いに部分的に接触して存在するかの状態をいい、被積層表面を完全に覆い尽くさないことを意味する。
【００２４】
このような島状薄膜においては、金属又は合金を含む島状粒子が、部分的に層間で（上下方向に）接触している。すなわち、上部電極５０において、少なくとも透明材料からなる第２層５２を不連続な膜にすることにより、微視的に第２層５２は金属からなる第１層５１を完全に層分離することがない。したがって、第２層５２に絶縁性の透明材料を使用した場合であっても、上部電極５０の導電性を十分に維持することが可能となる。よって、このように構成した上部電極５０は、従来の金属薄膜と比較して、十分な導電性を維持したまま、優れた光透過性を発揮することができる。
【００２５】
第１層５１及び第２層５２の一層あたりの膜厚は、金属若しくは合金及び透明材料がそれぞれ微細な島状粒子の状態を維持する範囲が好ましく、具体的には、１〜４ｎｍ、より好ましくは１〜２ｎｍの範囲である。一層あたりの膜厚を５ｎｍ以上とすると、金属又は透明材料がそれぞれ連続膜を形成し、光透過性が低下する。なお、島状薄膜では膜の平均厚さと平均高さは一致しないが、本願における膜の膜厚とは、基板表面に関する平均厚さを意味する。平均厚さと平均高さは、それぞれ原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で測定できる。例えば、セイコーインスツル社製のＳＰＡ４００にＮａｎｏＮａｖｉステーションを組み合わせて、測定モードをＤＦＭとし、針にマイクロカンチレバーＳＩ−ＤＦ２０を用いることで、平均厚さと平均高さを測定することができる。第１層５１と第２層５２の一層あたりの膜厚比は、１：５〜５：１の範囲好ましく、１：１がより好ましい。上部電極５０の全体の膜厚は５０ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００２６】
第１層５１の金属が、第２層５２の透明材料と一部反応して、金属が非金属化を起こすような透明材料を用いることで、上部電極５０の光透過率を向上させることができる。この場合、金属はすべてが絶縁化するわけではなく導電性を保つことができる。
【００２７】
第１層５１の材料には、抵抗率の減少及びトップエミッション形式で上部電極が陽極になることを考慮して、仕事関数が３．０ｅＶ以上となる金属又は合金を用いることが好ましい。また、電気陰性度が１．０〜２．４の範囲の金属又は合金が好ましい。具体的には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、遷移元素及び３Ｂ族元素からなる群から選択される金属、又はそれらを含有する合金が好ましい。特に、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｍｎが好ましい。また、それらの金属を含有する合金も好ましい。その具体例として、ＡｌＬｉ、ＭｇＡｇ、ＡｇＬｉ、ＡｌＺｎ、ＭｇＡｇＺｎ、ＡｌＢａ、ＡｌＤｙ等が挙げられる。第１層５１の成膜方法には、下層の有機ＥＬ層４０にあたえるダメージが少ない方法を用いることが好ましい。例えば、蒸着法を挙げることができる。
【００２８】
第２層５２の透明材料は、有機ＥＬ層からの光を十分に透過する程度に透明であることが好ましい。このことから、透明材料は、バンドギャップが３．２６ｅＶ以上であることが望ましい。また、透明材料は、抵抗加熱方式の蒸着法又は電子ビーム法などの成膜時に有機ＥＬ層にあたえるダメージが少ない成膜方法を適用できる材料が好ましい。このような透明材料の例として、アルカリ金属、アルカリ土類金属、２Ｂ族元素、３Ｂ族元素、及び希土類元素の各ハロゲン化物、並びにアルカリ金属、アルカリ土類金属、３Ａ族元素、４Ａ族元素、２Ｂ族元素、３Ｂ族元素、４Ｂ族元素、５Ｂ族元素、希土類元素の各酸化物、並びにそれらの混合物を挙げることができる。これらの中でも、フッ化物は、酸化物、窒化物に比べて、有機物への吸着ポテンシャルが低く、有機物の電子準位を著しく変化させることはないため、好ましい材料である。具体的には、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＲｂＦ、ＣｓＦ、ＭｇＦ2、ＣａＦ2、ＡｌＦ3、ＳｉＯx、Ｓｂ2Ｏ3が好ましい。
【００２９】
第２層５２の成膜には、抵抗加熱方式の蒸着法又は電子ビーム法などを用いることが好ましい。上部電極５０は、金属又は合金の第１層５１と透明電極の第２層５２とを、上述した成膜方法により、交互に順番に成膜することで、形成することが好ましい。なお、金属又は合金と透明材料とを共蒸着することでも、所望の多層構造を有する上部電極５０を形成することができる。
【００３０】
なお、本発明の有機ＥＬ素子は、気密性を高めるために、必要に応じてガラス製封止部材又は透明樹脂製封止部材などを用いて封止されることが好ましい。本発明の有機ＥＬ素子には慣用の封止方法を適用できる。例えば、封止用基板（透明基板）、外周封止層及び充填剤層によって有機ＥＬ素子を封止することができる。外周封止層は、封止用基板と、下部電極、有機ＥＬ層、上部電極を設けた支持基板を接着すると共に、内部の各構成要素を外部環境の水分などから保護する機能を有する。外周封止層は、例えば紫外線硬化型樹脂を硬化させることによって達成することが可能である。なお、内部空間に充填剤を封入する場合には、外周封止層の一部に孔を設けて外周封止層を硬化させ、この孔から充填剤を注入後、この孔を塞げばよい。封止用基板は、有機ＥＬ素子を封止し、外部水分や有害なガスなどを透過させないものであれば特に限定されない。また封止用基板の膜厚は当該技術分野で一般的に用いられる範囲であればよい。充填剤層は、外周封止層、封止用基板、有機ＥＬ素子、及び必要に応じて内部空間を充填して、有機ＥＬ素子の密閉性を高めるためのものである。充填剤層を形成するための充填剤は、有機ＥＬ素子部の特性に悪影響を及ぼさない不活性な液体又は不活性なゲルであればよい。また、充填剤は、内部空間に注入した後にゲル化する液体であってもよい。そのような充填剤の例としては、シリコーン樹脂、フッ素系不活性液体、又はフッ素系オイルなどが挙げられる。なお、封止用基板、外周封止層及び充填剤層などの封止部材に、酸化カルシウムなどのゲッター材を予め塗布しておくことにより、水分から有機ＥＬ素子をより効果的に保護することが可能となる。
【００３１】
本発明に係る有機ＥＬ素子は、例えば、情報機器用ディスプレイなどの表示装置に適用することができる。特に、本発明に係る有機ＥＬ素子は、トップエミッション方式の素子であるため、大画面化が要求される表示装置を構成する素子として有効である。
【実施例】
【００３２】
（実施例１）
上部電極の光透過性を評価するために、有機ＥＬ層上に、Ａｌ層（金属層）とＬｉＦ層（透明材料層）とを交互に積層した多層構造の上部電極を形成したサンプルを作製した。サンプルの作製は、３室型（ロードロック室、有機チャンバ、メタルチャンバ）蒸着装置を使用し、以下の手順により実施した。なお、真空槽内圧は１×１０-5Ｐａまで減圧し、抵抗加熱式の蒸発源を用い、るつぼ材質は蒸着材料に応じて石英、Ｍｏ、ＢＮ、ＰＢＮとした。
【００３３】
まず、ガラス基板を有機チャンバに移動し、ガラス基板上に、成膜速度２Å／ｓで膜厚１００ｎｍのＡｌｑ３層を有機ＥＬ層として成膜した。次に、Ａｌｑ３層が形成されたガラス基板をメタルチャンバに移動し、Ａｌｑ３上に成膜速度０．２５Å／ｓで膜厚１ｎｍのＡｌ層を形成した。次にＡｌ層の上に成膜速度２．５Å／ｓで膜厚１ｎｍのＬｉＦ層を形成した。さらに、先と同じ条件下において、膜厚１ｎｍのＡｌ層及び膜厚１ｎｍのＬｉＦ層を形成する成膜を交互に５回繰り返すことによって、それぞれ膜厚１ｎｍのＡｌ層とＬｉＦ層とが交互に５層積層された多層構造を有する上部電極を形成した。すなわち、上部電極は全体で１０層で、全体の膜厚は１０ｎｍとなった。
【００３４】
このようにして得られたＬｉＦ／Ａｌ多層構造を有する実施例１の光透過性について評価した。その結果を表１に示す。なお、光透過性は、分光光度計を使用して、波長５００ｎｍにおける透過率を測定することにより評価した。
【００３５】
（比較例１）
実施例１と同様の蒸着装置を使用し、以下の手順で比較例１を作製した。まずガラス基板上に、成膜速度２Å／ｓで膜厚１００ｎｍのＡｌｑ３層を有機ＥＬ層として成膜した。次に、成膜速度０．２５Å／ｓで膜厚５ｎｍのＡｌ層を形成し、ついで成膜速度２．５Å／ｓで膜厚５ｎｍのＬｉＦ層を成膜することにより、ＬｉＦ／Ａｌ単層構造を有する上部電極を形成した。すなわち、上部電極は全体で２層で、全体の膜厚は１０ｎｍとなった。このようにして得られた比較例１の光透過性を、実施例１と同様にして測定した。その結果を表１に示す。
【００３６】
（比較例２）
実施例１と同様の蒸着装置を使用し、以下の手順で比較例２を作製した。まずガラス基板上に、成膜速度２Å／ｓで膜厚１００ｎｍのＡｌｑ３層を有機ＥＬ層として成膜した。次に、成膜速度０．２５Å／ｓで膜厚５ｎｍのＡｌ層を形成し、ついで成膜速度２．５Å／ｓで膜厚１ｎｍのＬｉＦ層を成膜することにより、ＬｉＦ／Ａｌ単層構造を有する上部電極を形成した。すなわち、上部電極は全体で２層で、全体の膜厚は６ｎｍとなった。このようにして得られた比較例２の光透過性を、実施例１と同様にして測定した。その結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】
2009199805.tif 000003
【００３８】
表１に示すように、単層構造の上部電極（比較例１及び２）と比較して、多層構造の上部電極（実施例１）の光透過率は高い値を示している。このことから、上部電極を多層構造にすることによって光透過率を改善できることがわかる。また、上部電極におけるＡｌの厚さを同じにした場合であっても、実施例１のようにＡｌを透明材料と交互に積層した多層膜とすることにより、比較例２のようにＡｌ単層膜とするよりも高い光透過率が得られることがわかる。
【００３９】
（実施例２）
多層構造の上部電極を備えた有機ＥＬ素子を以下のようにして作製した。ガラス基板上にＣｒＢを１００ｎｍ形成し、次いでパターニングを実施し、乾燥処理（１５０℃）及びＵＶ処理（室温及び１５０℃）を施すことによりＣｒＢからなる反射電極を形成した。なお、ＣｒＢの成膜はＤＣスパッタリング法に従って、室温下、スパッタリングガスとしてＡｒを用い、３００Ｗのスパッタパワーを印加することにより実施した。
【００４０】
次に、先の工程によって反射電極が形成されたガラス基板を蒸着装置に移動し、成膜に際して真空槽内圧は１×１０-5Ｐａまで減圧し、真空を破らずに、有機ＥＬ層、上部電極を順次形成した。有機ＥＬ層は、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、及び正孔注入層から構成した。電子注入層はアルミキレート（Ａｌｑ３）と５０ｍｏｌ％Ｌｉを成膜し、膜厚１０ｎｍとした。電子輸送層はアルミキレート（Ａｌｑ３）を成膜し、膜厚１０ｎｍとした。有機発光層としては４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）を成膜し、膜厚を３５ｎｍとした。正孔輸送層としてはｔブチルパーオキシベンゾエート（ＴＢＰＢ）を成膜し、膜厚を１０ｎｍとした。正孔注入層としては銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を成膜し、膜厚７５ｎｍとした。
【００４１】
次に、メタルマスクを用いて、多層構造の上部電極を形成した。上部電極は、膜厚１．０ｎｍのＡｌ層と膜厚１．０ｎｍのＬｉＦ層を形成する成膜を交互に５回繰り返すことによって、それぞれ膜厚１．０ｎｍのＡｌ層とＬｉＦ層とが交互に積層された多層構造を有する上部電極を形成した。なお、上部電極は全体で１０層で、全体の膜厚は１０ｎｍとなった。
【００４２】
作製した素子は、大気に暴露せずグローブボックス（酸素濃度、水分濃度：数ｐｐｍ以下）に移動して、ＵＶ封止を行った。封止内部にはゲッター材を塗布した。このようにして得られた有機ＥＬ素子にパルス電圧を印加すること（パルスＩＶＬ）によって、電流密度及び輝度について測定を行った。その結果を表２に示す。
【００４３】
(比較例３)
上部電極として、膜厚５．０ｎｍのＡｌ層と膜厚５．０ｎｍのＬｉＦ層の２層を形成したことを除いて、実施例２と同様の方法により、比較例３の有機ＥＬ素子を作製した。この比較例３の上部電極全体の膜厚は１０ｎｍとなった。このようにして得られた比較例３の有機ＥＬ素子についても、実施例２と同様、電流密度及び輝度について測定を行った。その結果を表２に示す。
【００４４】
（実施例３〜９）
ＬｉＦに代えて、ＭｇＦ2、ＺｎＦ2、ＣｅＦ2、ＬｉＯ、ＺｎＯ、Ｓｂ2Ｏ3、ＳｉＯｘの各透明材料を用いたことを除いて、実施例２と同様の方法により有機ＥＬ素子を作製した。このようにして得られた実施例３〜９の有機ＥＬ素子についても、電流密度及び輝度特性を測定した。その結果を表２に示す。
【００４５】
（実施例１０、１１）
ＬｉＦに代えて、ＫＦ、ＣｓＦの各透明材料を用いたことと、上部電極の２種類の成膜を交互に繰り返す回数を５回から１５回にしたことを除いて、実施例２と同様の方法により有機ＥＬ素子を作製した。すなわち、上部電極は全体で３０層、全体の膜厚は３０ｎｍとなった。このようにして得られた実施例１０、１１の有機ＥＬ素子についても、電流密度及び輝度特性を測定した。その結果を表２に示す。
【００４６】
（比較例４、５）
上部電極として、膜厚１５．０ｎｍのＡｌ層と膜厚１５．０ｎｍのＫＦ又はＣａＦ層の２層を形成したことを除いて、実施例２と同様の方法により、有機ＥＬ素子を作製した。この比較例４、５の上部電極全体の膜厚は３０ｎｍとなった。このようにして得られた比較例４、５の有機ＥＬ素子についても、電流密度及び輝度について測定を行った。その結果を表２に示す。
【００４７】
（実施例１２、１３）
Ａｌ層又はＬｉＦ層の膜厚を１．０ｎｍから４．０ｎｍにしたことと、上部電極の２種類の成膜を交互に繰り返す回数を５回から３回にしたことを除いて、実施例２と同様の方法により有機ＥＬ素子を作製した。すなわち、上部電極は全体で６層、全体の膜厚は１５ｎｍとなった。このようにして得られた実施例１２、１３の有機ＥＬ素子についても、電流密度及び輝度特性を測定した。その結果を表２に示す。
【００４８】
【表２】
2009199805.tif 000004
*電流密度１．０×１０-2Ａ／ｃｍ2の際の値。
【００４９】
表２に示すように、比較例３は、上部電極全体の厚さが実施例２〜１０と同じで１０ｎｍであるが、透明材料層の一層あたりの膜厚が大きくなることによって、実施例２〜１０よりも導電率が低下し、電圧値が著しく増加した。同様に、比較例４、５も、実施例１０、１１と比べて、電圧値は高かった。また、実施例２〜１０は、比較例３と比べて、上部電極の厚さが同一であるが、光透過性に優れ、輝度の値が高かった。上部電極全体の厚さを増やした実施例１０、１１と比較例４、５とを比べると、輝度の差はより顕著となった。実施例１２、１３では各層の膜厚を４ｎｍまで増やしたが、優れた輝度を維持した。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る有機ＥＬ素子の一実施の形態を模式的に示す断面図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は上部電極の拡大図である。
【図２】本発明に係る有機ＥＬ素子の上部電極の層構造を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  基板
２０  反射電極
３０  キャップ層
４０  有機ＥＬ層
４１  電子注入輸送層
４２  有機発光層
４３  正孔輸送層
４４  正孔注入層
５０  上部電極
５１  第１層
５２  第２層
５５  金属
５６  透明材料
【図１】
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【図２】
2009199805.tif 000006