(57)【要約】【課題】透明有機ＥＬ素子及びその製造方法に関し、透明有機ＥＬ素子の電流効率の改善を目的とするものである。【解決手段】少なくとも発光層３ｂを有する有機層３を陽極（第二の電極）４と陰極（第一の電極）２の間に積層形成してなる有機ＥＬ素子Ａである。陰極２として支持基板１上に形成される酸化物透明導電膜を有し、前記酸化物透明導電膜上に有機層３を形成する前に熱処理を施してなることを特徴とする。前記酸化物透明導電膜は、インジウム亜鉛酸化物からなる。前記熱処理を大気中で行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも発光層を有する有機層を陽極と陰極の間に積層形成してなる有機ＥＬ素子であって、
前記陰極として基板上に形成される酸化物透明導電膜を有し、前記酸化物透明導電膜上に前記有機層を形成する前に熱処理を施してなることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記酸化物透明導電膜は、インジウム亜鉛酸化物からなることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
前記熱処理を大気中で行うことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】
少なくとも発光層を有する有機層を陽極と陰極との間に積層形成してなる有機ＥＬ素子であって、
前記陰極として基板上に形成される第一の酸化物透明導電膜と、前記第一の酸化物透明導電膜上に形成される第二の酸化物透明導電膜と、を有し、
前記第二の酸化物透明導電膜上に前記有機層を形成する前に熱処理を施してなることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項５】
前記第二の酸化物透明物導電膜は、インジウム亜鉛酸化物からなることを特徴とする請求項４に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項６】
前記第一の酸化物透明導電膜は、インジウム錫酸化物からなることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項７】
前記熱処理を大気中で行うことを特徴とする請求項４に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項８】
少なくとも発光層を有する有機層を陽極と陰極の間に積層形成してなる有機ＥＬ素子の製造方法であって、
基板上に前記陰極として酸化物透明導電膜を形成し、
前記酸化物透明導電膜上に前記有機層を形成する前に熱処理を施すことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項９】
前記酸化物透明導電膜は、インジウム亜鉛酸化物からなることを特徴とする請求項８に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１０】
前記熱処理を大気中で行うことを特徴とする請求項８に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１１】
少なくとも発光層を有する有機層を陽極と陰極との間に積層形成してなる有機ＥＬ素子の製造方法であって、
基板上に前記陰極として第一の酸化物透明導電膜を形成し、
前記第一の酸化物透明導電膜上に第二の酸化物透明導電膜を形成し、
前記第二の酸化物透明導電膜上に前記有機層を形成する前に熱処理を施すことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１２】
前記第二の酸化物透明物導電膜は、インジウム亜鉛酸化物からなることを特徴とする請求項１１に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１３】
前記第一の酸化物透明導電膜は、インジウム錫酸化物からなることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１４】
前記熱処理を大気中で行うことを特徴とする請求項１１に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子に関し、特に透明有機ＥＬ素子及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機材料によって形成される自発光素子である有機ＥＬ素子は、例えば、陽極となるインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等からなる第一電極と、少なくとも発光層を有する有機層と、陰極となるアルミニウム（Ａｌ）等からなる非透光性の第二電極と、を順次積層して前記有機ＥＬ素子を形成するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
かかる有機ＥＬ素子は、前記陽極から正孔を注入し、また、前記陰極から電子を注入して正孔及び電子が前記発光層にて再結合することによって光を発するものであり、視認性及び低温環境下での高速応答性に優れているため、瞬間判読が必要な車載計器に採用されている。
【０００４】
また、有機ＥＬ素子としては、例えば透明なガラス基板上に陰極としてＩＴＯからなる酸化物透明導電膜を形成し、前記陰極上に電子輸送層，発光層，正孔輸送層を形成し、さらに陽極として薄膜金属（例えば、金（Ａｕ）等）を積層してなる透明有機ＥＬ素子が知られている（例えば特許文献２参照）。両電極を透光性とする透明有機ＥＬ素子は、陽極及び陰極の両面から光を取り出すことが出来る点や非発光時に透明であるためその配置位置に自由度が増す点（例えば車載計器においてはアナログ計器と透明有機ＥＬディスプレイを重ねて配置することも可能である）で注目されている。
【特許文献１】特開昭５９−１９４３９３号公報
【特許文献２】特開２００１−２３００７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、透明有機ＥＬ素子において酸化物透明導電膜を前記陰極として適用した場合、前記陰極からの電子輸送層（有機層）への電子注入はエネルギーギャップが大きく、電子密度も低いため有機ＥＬ素子の駆動電圧は高く、電流効率が低下するといった問題点があった。
【０００６】
本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、透明有機ＥＬ素子及びその製造方法に関し、透明有機ＥＬ素子の電流効率の改善を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するために、少なくとも発光層を有する有機層を陽極と陰極の間に積層形成してなる有機ＥＬ素子であって、前記陰極として基板上に形成される酸化物透明導電膜を有し、前記酸化物透明導電膜に前記有機層を形成する前に熱処理を施してなることを特徴とする。
【０００８】
また、前記酸化物透明導電膜は、インジウム亜鉛酸化物からなることを特徴とする。
【０００９】
また、前記熱処理を大気中で行うことを特徴とする。
【００１０】
本発明は、前記課題を解決するために、少なくとも発光層を有する有機層を陽極と陰極との間に積層形成してなる有機ＥＬ素子であって、前記陰極として基板上に形成される第一の酸化物透明導電膜と、前記第一の酸化物透明導電膜上に形成される第二の酸化物透明導電膜と、を有し、前記第二の酸化物透明導電膜上に前記有機層を形成する前に熱処理を施してなることを特徴とする。
【００１１】
また、前記第二の酸化物透明物導電膜は、インジウム亜鉛酸化物からなることを特徴とする。
【００１２】
また、前記第一の酸化物透明導電膜は、インジウム錫酸化物からなることを特徴とする。
【００１３】
また、前記熱処理を大気中で行うことを特徴とする。
【００１４】
本発明は、前記課題を解決するために、少なくとも発光層を有する有機層を陽極と陰極の間に積層形成してなる有機ＥＬ素子の製造方法であって、基板上に前記陰極として酸化物透明導電膜を形成し、前記酸化物透明導電膜上に前記有機層を形成する前に熱処理を施すことを特徴とする。
【００１５】
また、前記酸化物透明導電膜は、インジウム亜鉛酸化物からなることを特徴とする。
【００１６】
また、前記熱処理を大気中で行うことを特徴とする。
【００１７】
本発明は、前記課題を解決するために、少なくとも発光層を有する有機層を陽極と陰極との間に積層形成してなる有機ＥＬ素子の製造方法であって、基板上に前記陰極として第一の酸化物透明導電膜を形成し、前記第一の酸化物透明導電膜上に第二の酸化物透明導電膜を形成し、前記第二の酸化物透明導電膜上に前記有機層を形成する前に熱処理を施すことを特徴とする。
【００１８】
また、前記第二の酸化透明物導電膜は、インジウム亜鉛酸化物からなることを特徴とする。
【００１９】
また、前記第一の酸化物透明導電膜は、インジウム錫酸化物からなることを特徴とする。
【００２０】
また、前記熱処理を大気中で行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、有機ＥＬ素子に関し、特に透明有機ＥＬ素子及びその製造方法に関するものであって、透明有機ＥＬ素子の電流効率を改善することが可能となるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。
【００２３】
図１は、本発明の第一の実施形態を示す図である。第一の実施形態である有機ＥＬ素子Ａは、支持基板１と、陰極となる第一電極２と、有機層３と、陽極となる第二電極４と、を有するものである。
【００２４】
支持基板１は、例えば透光性のガラス材料からなる矩形状の基板である。支持基板１上には、第一電極２，有機層３及び第二電極４が順に積層形成される。
【００２５】
第一電極２は、電子を注入する陰極となるものであり、支持基板１上にインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）をスパッタリング法等の手段によって層状に形成した酸化物透明導電膜からなり、フォトエッチング等の手段によって所定の形状にパターニングされてなる。
【００２６】
有機層３は、少なくとも発光層を含む多層からなり、第一電極２上に形成されるものである。本実施形態においては、第一電極２側から順に電子輸送層３ａ，発光層３ｂ，正孔輸送層３ｃ及び正孔注入層３ｄが順に積層形成されてなる。
【００２７】
電子輸送層３ａは、電子を第一電極２から発光層３ｂへ伝達する機能を有し、例えばＢＣＰ等の電子輸送材料を蒸着法等の手段によって層状に形成してなる。
【００２８】
発光層３ｂは、正孔及び電子の輸送が可能であり、正孔及び電子が輸送されて再結合することで所定色の発光を示す機能を有し、所望の発光色に応じて種々の有機材料を蒸着法等の手段によって層状に形成してなるものである。なお、発光層３ｂは単一材料からなるものであってもよく、また、ホスト材料に発光ドーパントを添加してなるものであってもよい。
【００２９】
正孔輸送層３ｃは、正孔を発光層３ｂへ伝達する機能を有し、例えばα−ＮＰＤ等の正孔輸送材料を蒸着法等の手段によって層状に形成してなる。
【００３０】
正孔注入層３ｄは、第二電極４から正孔を取り込む機能を有し、例えば酸化モリブデン（ＭｏＯ３）を蒸着法等の手段によって層状に形成してなるものである。
【００３１】
第二電極４は、正孔を注入する陽極となるものであり、正孔注入層３ｄ上に例えば金（Ａｕ）等の導電材料を蒸着法等の手段によって層状に形成した透明導電膜からなるものである。
【００３２】
また、有機ＥＬ素子Ａは、その製造工程において、第一電極２形成後であって第一電極２上に電子輸送層３ａを形成する前に第一電極２が形成された支持基板１を大気中で熱処理を行うものである。かかる熱処理によって、ＩＺＯからなる第一電極２からの電子輸送層３ａへの電子注入が改善され、電流効率を大幅に改善することができる。
【００３３】
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。なお、前述の第一の実施形態と同一あるいは相当個所には同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３４】
図２は、本発明の第二の実施形態である有機ＥＬ素子Ｂを示す図である。有機ＥＬ素子Ｂは、支持基板１と、陰極となる第一電極５と、電子注入層６と、有機層３と、陽極となる第二電極４と、を有するものである。
【００３５】
第一電極５は、電子を注入する陰極となるものであり、支持基板１上にＩＴＯをスパッタリング法等の手段によって層状に形成した第一の酸化物透明導電膜からなる。
【００３６】
電子注入層６は、第一電極５からの電子を取り込む機能を有し、第一電極５上に第一電極５の構成材料と異なるＩＺＯをスパッタリング法等の手段によって層状に形成した第二の酸化物透明導電膜からなるものである。第一電極５及び電子注入層６は、電子注入層６の形成後に共にフォトエッチング等の手段によって所定の形状にパターニングしてなるものである。
【００３７】
また、有機ＥＬ素子Ｂは、その製造工程において、第一電極５及び電子注入層６形成後であって電子注入層６上に電子輸送層３ａを形成する前に第一電極５及び電子注入層６が形成された支持基板１を大気中で熱処理を行うものである。かかる熱処理を行うことによって、ＩＺＯからなる電子注入層６からの電子輸送層３ａへの電子注入が改善され、電流効率を大幅に改善することができる。
【実施例１】
【００３８】
以下、さらに本発明の実施例について説明する。実施例１として、図１に示す有機ＥＬ素子Ａを作製した。すなわち、ガラス材料からなる支持基板１上に、第一電極（陰極）２としてＩＺＯを２５Ｗ  ＲＦマグネトロンスパッタで形成した。さらに形成したＩＺＯ膜をフォトエッチングにより所定のパターンに形成した。具体的には、ＩＺＯ全面にフォトレジストを塗布し、所定のパターンに露光・現像処理を行い、シュウ酸にてパターンに不要なＩＺＯをエッチングした。その後、アセトン超音波洗浄，セミコクリーン超音波洗浄及びオゾンクリーニングを行い支持基板１の洗浄を行った。さらに、洗浄した支持基板１に対して３００℃の大気中で１時間の熱処理を行った。その後、洗浄した支持基板１を蒸着装置に導入し、電子輸送層３ａとしてＢＣＰを抵抗加熱真空蒸着法により２０ｎｍ形成し、発光層３ｂとしてＡｌｑ３を抵抗加熱真空蒸着法により３０ｎｍ積層し、更に正孔輸送層３ｃとしてα−ＮＰＤを抵抗加熱真空蒸着法で５０ｎｍ形成し、正孔注入層４ｄとしてＭｏＯ３を抵抗加熱真空蒸着法により３０ｎｍ形成した。そして最後に第二電極（陽極）４としてＡｕを抵抗加熱真空蒸着法により１０ｎｍ形成して有機ＥＬ素子Ａを作製した。
【００３９】
また、比較例１として、洗浄した支持基板の熱処理を行わなかったほかは、実施例１と同様の条件で有機ＥＬ素子を作製した。
【００４０】
実施例１及び比較例１の素子性能を図３に示す。なお、図３（ａ）の特性Ｓ１１，Ｓ２１は、それぞれ実施例１，比較例１の駆動電圧と電流密度との関係を示している。また、図３（ｂ）の特性Ｓ１２，Ｓ２２は、それぞれ実施例１，比較例１の電流密度と発光輝度との関係を示している。図３によれば、ＩＺＯを熱処理した有機ＥＬ素子Ａは、熱処理を行わなかった比較例１の有機ＥＬ素子に比べて１０Ｖ以上の同一電圧に対する注入電流密度および同一電流密度に対する輝度が高くなっていることが分かる。したがって、第一電極２に用いたＩＺＯの熱処理により電子の注入性が大きく改善していることは図３から明らかである。
【実施例２】
【００４１】
実施例２として、図２に示す有機ＥＬ素子Ｂを作製した。すなわち、支持基板１上に第一電極（陰極）５としてＩＴＯを形成し、第一電極５が形成された支持基板１をアセトン超音波洗浄，セミコクリーン超音波洗浄及びオゾンクリーニングを行った後、洗浄したＩＴＯ付支持基板１をＲＦマグネトロンスパッタ装置に導入し、電子注入層６としてＩＺＯを２５Ｗ  ＲＦマグネトロンスパッタで５ｎｍ形成した。形成したＩＴＯ／ＩＺＯ膜をフォトエッチングにより所定のパターンに形成した。具体的には、ＩＴＯ／ＩＺＯ全面にフォトレジストを塗布し、所定のパターンに露光・現像処理を行った。その後シュウ酸にてパターンに不要なＩＺＯをエッチングした。その後、王水によりパターンに不要なＩＴＯをエッチングする。更に、アセトン超音波洗浄，セミコクリーン超音波洗浄及びオゾンクリーニングを行い支持基板１の洗浄を行った。その後洗浄した支持基板１に対して３００℃の大気中で１時間の熱処理を行った。その後、支持基板１を蒸着装置に導入し、電子輸送層３ａとして、ＢＣＰを抵抗加熱真空蒸着法により２０ｎｍ形成し、発光層３ｂとしてＡｌｑ３を抵抗加熱真空蒸着法により３０ｎｍ積層し、更に正孔輸送層４ｃとしてα−ＮＰＤを抵抗加熱真空蒸着法で５０ｎｍ形成し、正孔注入層３ｄとしてＭｏＯ３を抵抗加熱真空蒸着法により３０ｎｍ形成した。最後に陽極５としてＡｕを抵抗加熱真空蒸着法により１０ｎｍ形成して有機ＥＬ素子Ｂを作製した。
【実施例３】
【００４２】
また、実施例３として、実施例２においてＩＺＯの膜厚を２０ｎｍにした以外は実施例２と同様の条件で有機ＥＬ素子Ｂを作製した。
【００４３】
また、比較例２として、実施例２においてＩＺＯの成膜を行わなかった以外は実施例２と同様な条件で有機ＥＬ素子を作製した。
【００４４】
実施例２，３及び比較例２の素子性能を図４に示す。なお、図４（ａ）の特性Ｓ３１，Ｓ４１及びＳ５１は、それぞれ実施例２，３及び比較例２の駆動電圧と電流密度との関係を示している。また、図４（ｂ）の特性Ｓ３２，Ｓ４２及びＳ５２は、それぞれ実施例２，３及び比較例１の電流密度と発光輝度との関係を示している。図４によれば、ＩＺＯをＩＴＯ上に積層して熱処理した実施例２，３の有機ＥＬ素子Ｂは、ＩＺＯのない比較例２の有機ＥＬ素子に比べて同一電圧に対する注入電流密度及び同一電流密度に対する輝度が高くなっていることが分かる。したがって、電子注入層６に用いたＩＺＯの熱処理により電子の注入性が大きく改善していることが図４から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第一の実施形態である有機ＥＬ素子を示す図。
【図２】本発明の第二の実施形態である有機ＥＬ素子を示す図。
【図３】本発明の実施例１及び比較例１の素子性能を示す図。
【図４】本発明の実施例２，３及び比較例２の素子性能を示す図。
【符号の説明】
【００４６】
Ａ，Ｂ  有機ＥＬ素子
１  支持基板
２，５  第一電極（陰極）
３  有機層
３ａ  電子輸送層
３ｂ  発光層
３ｃ  正孔輸送層
３ｄ  正孔注入層
４  第二電極（陽極）
６  電子注入層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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