JP2000164355A - 有機ｅｌ素子とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣｕＰｃ有機膜の膜厚を厚くしても、低消費
電力化を図ってより低い電圧での駆動を可能とし、Ｃｕ
Ｐｃ有機膜の可視光赤色部の透過率を向上させて所望の
発光色を得る。 【解決手段】 ガラス基板２の上には、透明導電膜３に
よる所定パターン形状の陽極４が成膜される。陽極４の
上には、ホール注入性のＣｕＰｃ有機膜５ａが１μｍ以
上の膜厚でイオンプレーティング法により赤色発光の透
過率が向上したプラズマ重合膜として成膜される。この
ＣｕＰｃ有機膜５ａは、成膜後に電子受容性のガスであ
るＮＯ₂ の雰囲気に晒され、膜中にＮＯ₂ を含有してい
る。これにより、ＣｕＰｃ有機膜５ａの導電率が上昇
し、ホール注入効率が安定して向上する。ＣｕＰｃ有機
膜５ａの上にはα−ＮＰＤ有機膜５ｂ、Ａｌｑ₃ 有機膜
５ｃの順に成膜されて有機層５が形成され、Ａｌｑ₃ 有
機膜５ｃの上には陰極６が成膜される。ガラス基板２の
外周部分には、陽極４、有機層５及び陰極６を保護する
ように容器部７が固着される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子とホール（正
孔）の注入・再結合により発光する有機化合物材料のエ
レクトロルミネッセンス（以下ＥＬという）を利用し
て、前記有機ＥＬ化合物の薄膜から構成された有機ＥＬ
素子とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機ＥＬ素子は、蛍光性有機化合物を含
む薄膜を陰極と陽極との間に挟んだ積層構造を有し、前
記薄膜に電子及びホールを注入して再結合させることに
より励起子（エキシトン）を生成させ、この励起子が失
活する際の光の放出（蛍光・燐光）を利用して表示を行
う表示素子である。

【０００３】図９（ａ）〜（ｇ）はこの種の従来の有機
ＥＬ素子の構成及び製造工程を示す側断面図である。

【０００４】この有機ＥＬ素子３１は、図９（ａ）に示
す絶縁性及び透明性を有するガラス基板３２の上にＩＴ
Ｏ（Indium Tin Oxide）からなる透明導電膜３３が形成
されている。この透明導電膜３３はガラス基板３２上に
成膜され、図９（ｂ）に示すような所定パターン形状に
パターンニングされて陽極３４を形成している。

【０００５】陽極３４の上には有機化合物材料の薄膜に
よる有機層３５が積層されている。有機層３５は、図９
（ｃ）に示す陽極３４の上に成膜されたホール注入層と
しての銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）有機膜３５ａと、
図９（ｄ）に示すＣｕＰｃ有機膜３５ａの上に成膜され
たホール輸送層としてのα−ＮＰＤ（Ｂｉｓ（Ｎ−（１
−naphtyl −Ｎ−phneyl）benzidine ）有機膜３５ｂ
と、図９（ｅ）に示すα−ＮＰＤ有機膜３５ｂの上に成
膜された発光層兼電子輸送層としてのトリス（８−キノ
リノラト）アルミニウム（Ａｌｑ₃ ）有機膜３５ｃとの
３層構造で形成されている。

【０００６】図９（ｆ）に示すように、有機層３５（Ａ
ｌｑ₃ 有機膜３５ｃ）の上には、例えばＡｌ−Ｌｉ等の
金属薄膜からなる陰極３６が形成されている。

【０００７】図９（ｇ）に示すように、ガラス基板３２
の外周部分には、水分を極力取り除いた不活性ガス（例
えばドライ窒素）やドライエアによるドライ雰囲気にお
いて、封着部材としての容器部３７が接着剤により固着
されている。

【０００８】上記のように構成される有機ＥＬ素子３１
では、陽極３４と陰極３６との間に電圧を印加して定電
流を流す。これにより、有機層３５に対し、陽極３４か
らホールが、陰極３６から電子がそれぞれ注入される。
そして、注入された電子とホールが再結合して励起子を
生成し、この励起子が失活する際の光の放出により所望
の表示がなされる。その際の発光は、透明導電膜３３に
よる陽極３４を介してガラス基板３２側から観測され
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に構成される有機ＥＬ素子３１では、有機層３５のホー
ル注入層としてＣｕＰｃ有機膜３５ａを有している。こ
のＣｕＰｃ有機膜３５ａは、その膜厚に応じて電圧−電
流特性及び電圧−輝度特性が異なる特性を有している。
すなわち、一定電流又は一定輝度で発光させる場合、Ｃ
ｕＰｃ有機膜の膜厚が薄くなるに連れて駆動電圧を低く
でき、逆にＣｕＰｃ有機膜が厚くなるに連れて駆動電圧
が高くなる特性を示している。

【００１０】図６及び図７には、図９の有機ＥＬ素子の
構成を採用し、ＣｕＰｃ有機膜の膜厚を２０ｎｍと１０
００ｎｍで成膜した場合のそれぞれの特性が示されてい
る。この図からも明らかなように、ＣｕＰｃ有機膜の膜
厚を２０ｎｍで成膜した場合の方が１０００ｎｍで成膜
した場合よりも駆動電圧を低くできることが判る。

【００１１】具体的に、電流で見た場合、有機ＥＬ素子
を駆動するのに必要な１５ｍＡ／ｃｍ² の電流を流すに
は、図６に示すように、ＣｕＰｃ有機膜の膜厚が２０ｎ
ｍで約５．８Ｖ程度の駆動電圧を必要とするのに対し、
１０００ｎｍでは１５ｍＡ／ｃｍ² はとれず素子として
実用化できなかった。

【００１２】また、輝度で見た場合、一般に表示素子と
して必要とする４００ｃｄ／ｍ² の輝度を得るには、図
７に示すように、ＣｕＰｃ有機膜の膜厚が２０ｎｍで約
６．２Ｖ程度の駆動電圧を必要とするのに対し、１００
０ｎｍでは４００ｃｄ／ｍ²を得ることは不可能であっ
た。

【００１３】したがって、図９の構成による有機ＥＬ素
子３１でより高輝度を得るためには、ＣｕＰｃ有機膜の
膜厚を２０ｎｍと薄くしなければならなかった。

【００１４】ところで、特開昭５９−１９４３９３号公
報（特公平６−３２３０７号）には、有機層として正孔
インジェクション帯域と有機発光帯域とを厚さが１００
０ｎｍを越えないように陽極と陰極との間に挟んで積層
した構造による有機エレクトロルミネッセント装置が開
示されている。

【００１５】しかしながら、上記装置においても、上述
したＣｕＰｃ有機膜による問題を含め、以下に示すよう
な問題がある。すなわち、有機層の下地になる陽極をＩ
ＴＯで形成した場合、その表面がスパイク状の突起を含
む数十ｎｍの凹凸面となってしまう。また、ＩＴＯの下
地になるガラス基板の表面も緩やかではあるが凹凸面と
なっている。

【００１６】そして、凹凸面を有するガラス基板の上に
ＩＴＯを成膜して陽極を形成し、更に凹凸面を有するＩ
ＴＯの上に有機層をなす正孔インジェクション帯域及び
有機発光帯域、陰極を順に積層して成膜すると、ＩＴＯ
のスパイク状の突起により陽極と陰極との間が電気的に
ショートして絶縁不良を招くおそれがあった。

【００１７】また、蒸着する場所や周囲の微細なゴミ等
が既に形成されている陽極の表面に付着した場合、その
まま陽極の上に有機層、陰極を順に成膜すると、ゴミ等
による隙間を完全に埋めることができない。このため、
その隙間を介して陽極と陰極との間の電気的なショート
を引き起し易い。しかも、陽極に付着したゴミが導電性
を有している場合には、このゴミを介して陽極と陰極と
の間を電気的にショートさせる可能性が高い。

【００１８】したがって、上記問題を解消するために
は、有機層の膜厚をある程度厚くすることにより、ゴミ
等に対する許容を広くし、有機層の下地になる電極の表
面を平滑化させる必要があった。

【００１９】ところが、上述したように、特に有機層と
して透明導電膜の上に成膜されるＣｕＰｃ有機膜を厚く
すると、電圧−電流特性及び電圧−輝度特性が高電圧側
にシフトする。その結果、ＣｕＰｃ有機膜の膜厚を厚く
する前のものとと同一輝度で発光させるためには、より
高い駆動電圧を必要とし、電力の消費量が増すという問
題を招く。

【００２０】更に、分子線蒸着で成膜したＣｕＰｃ有機
膜は、緑から赤色領域に吸収帯を有しており、発光層の
発光に赤色成分が多く含まれる場合には発光の多くがＣ
ｕＰｃ有機膜で吸収されてしまうので、十分な赤色発光
の輝度が得られない。

【００２１】したがって、有機層にＣｕＰｃ有機膜が含
まれた構成では、ＣｕＰｃ有機膜の膜厚が厚くなるほど
ＣｕＰｃ有機膜における赤色や緑色の成分の光が通りに
くくなる。その結果、緑色より長波長の成分の輝度が低
下し、白色の発光を得ようとした場合でも青色になって
しまい、所望の発光色を得ることができない。

【００２２】ところで、有機層の一部を構成するＣｕＰ
ｃ膜はｐ形伝導を示すが、このＣｕＰｃ膜に例えばＮＯ
₂ 等の電子受容性（酸化性）の強いガスが吸着すると、
ガス分子がＣｕＰｃ膜の環状原子団のπ電子を受け取
り、膜中に正孔を発生させて膜の導電率が上昇する性質
を有していることが知られている。

【００２３】そこで、本発明は、上述したＣｕＰｃ膜の
性質を利用し、ＣｕＰｃ有機膜の膜厚を厚くしても、低
消費電力化を図ってより低い電圧での駆動可能であり、
ＣｕＰｃ有機膜の可視光赤色部の透過率を向上させて所
望の発光色を得ることができる有機ＥＬ素子とその製造
方法を提供することを目的としている。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、少なくとも一方の電極が透明導
電膜でなる一対の電極間にホール注入性のＣｕＰｃ有機
膜を含む有機層が積層された有機ＥＬ素子において、前
記ＣｕＰｃ有機膜が、１０００ｎｍ以上の膜厚でイオン
プレーティング法により形成した電子受容性のガスを含
有する膜からなることを特徴とする。

【００２５】請求項２の発明は、請求項１の有機ＥＬ素
子において、前記電子受容性のガスがＮＯ₂ からなるこ
とを特徴とする。

【００２６】請求項３の発明は、少なくとも一方の電極
が透明導電膜でなる一対の電極間にホール注入性のＣｕ
Ｐｃ有機膜を含む有機層が積層された有機ＥＬ素子の製
造方法において、前記ＣｕＰｃ有機膜をイオンプレーテ
ィング法により膜厚１０００ｎｍ以上で成膜し、前記Ｃ
ｕＰｃ有機膜が成膜された後に、該ＣｕＰｃ有機膜の表
面を電子受容性のガスでリンス処理する工程を含むこと
を特徴とする。

【００２７】請求項４の発明は、少なくとも一方の電極
が透明導電膜でなる一対の電極間にホール注入性のＣｕ
Ｐｃ有機膜を含む有機層が積層された有機ＥＬ素子の製
造方法において、前記ＣｕＰｃ有機膜を複数の層に分け
てイオンプレーティング法により膜厚１０００ｎｍ以上
で成膜する工程と、前記ＣｕＰｃ有機膜の各層を成膜す
る毎に電子受容性のガスで表面をリンス処理する工程と
を含むことを特徴とする。

【００２８】

【発明の実施の形態】図１は本発明による有機ＥＬ素子
の第１実施の形態を示す部分拡大側断面図、図２（ａ）
〜（ｉ）は図１の有機ＥＬ素子の製造工程を示す側断面
図である。

【００２９】図１に示すように、第１実施の形態による
有機ＥＬ素子１Ａ（１）は、絶縁性及び透明性を有する
矩形状のガラス基板２を基部としている。ガラス基板２
の上には、ＩＴＯ等の透明導電膜３が成膜されている。
透明導電膜３は、例えば真空蒸着法、スパッタ法等のＰ
ＶＤ（Physical Vapor Deposition ）法により１００ｎ
ｍ前後の膜厚で成膜される。透明導電膜３は、更にフォ
トレジストパターンによるエッチングで所定パターン形
状にパターンニングされ、陽極４を形成している。陽極
４の一部は、ガラス基板２の端部まで引き出されて不図
示の駆動回路（ドライバＩＣ）に接続される。

【００３０】陽極４の上には、有機化合物材料の薄膜に
よる発光層を含む有機層５が積層されている。有機層５
は、例えば分子線蒸着法、抵抗加熱法等のＰＶＤ法によ
り成膜される。

【００３１】図１における有機層５は、陽極４の上に１
０００ｎｍ以上の膜厚で成膜されたホール注入性有機膜
としてのＣｕＰｃ有機膜５ａと、ＣｕＰｃ有機膜５ａの
上に数１０ｎｍの膜厚で成膜されたホール輸送性有機膜
としてのα−ＮＰＤ有機膜５ｂと、α−ＮＰＤ有機膜５
ｂの上に数１０ｎｍの膜厚で成膜された発光層兼電子輸
送性有機膜としてのＡｌｑ₃ 有機膜５ｃとの３層構造で
形成されている。

【００３２】有機層５の上には、金属薄膜による陰極６
が形成されている。陰極６は、例えばＡｌ、Ｌｉ、Ｍ
ｇ、Ａｇ、Ｉｎ等の仕事関数の小さい金属材料単体やＡ
ｌ−Ｌｉ、Ｍｇ−Ａｇ等の仕事関数の小さい合金からな
る。陰極６は、例えば分子線蒸着法、抵抗加熱法等のＰ
ＶＤ法により例えば数１０ｎｍ〜数１００ｎｍ（好まし
くは５０ｎｍ〜２００ｎｍ）の膜厚で成膜される。陰極
６の一部は、ガラス基板２の端部まで引き出されて不図
示の駆動回路に接続される。

【００３３】ガラス基板２の外周部分には、水分を極力
取り除いた不活性ガス（例えばドライ窒素）やドライエ
アによるドライ雰囲気において、封着部材としての蓋状
の容器部７が接着剤（例えば紫外線硬化接着剤）により
固着されている。これにより、両電極４，６及び有機層
５を保護するとともに、高精細な有機ＥＬデバイスを実
現している。

【００３４】上記のように構成される有機ＥＬ素子１Ａ
では、陽極４と陰極６との間に不図示の駆動回路から駆
動電圧を印加して定電流を流す。これにより、有機層５
に対し、陽極４からホールが、陰極６から電子がそれぞ
れ注入される。そして、注入されたホールと電子が有機
層５で再結合して励起子を生成し、この励起子が失活す
る際の光の放出により所望の表示がなされる。その際の
発光は、透明導電膜による陽極４を介してガラス基板２
の外側から観測される。

【００３５】次に、上記構成による有機ＥＬ素子１Ａの
製造方法を図２（ａ）〜（ｉ）に基づいて説明する。ま
ず、内部圧力が１０^-5Ｐａ以下に設定された不図示のチ
ャンバー内にガラス基板２をセットし、ガラス基板２の
表面に透明導電膜３を１５０ｎｍ程度の膜厚で成膜する
（図２（ａ））。続いて、透明導電膜３にフォトレジス
トパターンによるエッチングを施して所定パターン形状
の陽極４を形成する（図２（ｂ））。この透明導電膜３
は通常のスパッタ法で成膜できるが、スパッタ法による
成膜では透明導電膜３がポリ化して結晶粒界に起因した
フレーク状の凹凸が表面に形成されてしまうので、非結
晶質で成膜されるのが好ましい。例えば、ＩＤＩＸＯ
（商品名：出光透明導電材料Idemitsu Indium X-Metal
Oxide 、出光興産株式会社製）の非晶質透明導電膜で透
明導電膜３を成膜すれば、緻密で表面平滑性に優れた膜
を形成することができる。

【００３６】なお、非晶質による透明導電膜（ＩＤＩＸ
Ｏによる透明導電膜等）３の成膜時に、所望のパターン
ニングをするためにマスク蒸着をしてもよい。また、場
合によっては、透明導電膜３の成膜後に、通常のフォト
リソグラフィ法を用いて透明導電膜３をパターン加工し
てもよい。

【００３７】透明導電膜３による陽極４が形成された
後、陽極４の上にＣｕＰｃ有機膜５ａを１０００ｎｍ以
上の膜厚で成膜する（図２（ｃ））。例えば１０００ｎ
ｍの膜厚のＣｕＰｃ有機膜５ａを成膜する場合には、分
子線蒸着法、抵抗加熱法等のＰＶＤ法により、１回当た
り１００ｎｍの膜厚で１０回に分けて成膜される。

【００３８】上記ＣｕＰｃ有機膜５ａの成膜には、図３
に示すイオンプレーティング装置が用いられる。イオン
プレーティング装置１１は、図示しない排気手段を用い
て内部を所望の真空雰囲気にする真空槽１２を有してい
る。真空槽１２の上部には基板ホルダー１３が設けられ
ている。基板ホルダー１３は、ＣｕＰｃ有機膜５ａを堆
積させるためのガラス基板２を着脱可能に保持する。こ
の基板ホルダー１３には基板バイアス電源１４が接続さ
れ、後述するプラズマを加速してガラス基板２に引き寄
せることができるように構成されている。真空槽１２の
下部には、加熱手段１５が設置されている。ＷやＭｏ等
からなるボート１６内に蒸着源１７を入れ、この加熱手
段１５上に載置して加熱すれば、蒸着源１７は熱により
蒸発する。真空槽１２内の加熱手段１５の上方側部に
は、コイル電極１８が配置されている。コイル電極１８
には整合回路１９を介してＲＦ電源２０が接続されてお
り、近傍の分子にエネルギーを与えてプラズマを発生さ
せることができる。真空槽１２にはガス導入弁２１を介
してガス導入管２２が接続されており、内部に所望の雰
囲気ガスを所望の量だけ導入できるようになっている。

【００３９】前記イオンプレーティング装置１１を用い
てガラス基板２の透明導電膜３の上にＣｕＰｃ有機膜５
ａを形成する。まず、真空槽１２中の加熱手段１５に、
ＷやＭｏのボート１６を設置する。このボート１６内に
ＣｕＰｃを入れる。真空槽１２中を１０^-5Torr以下の真
空度になるように排気する。次に、加熱手段１５に通電
してボート１６を４００〜５００℃程度の温度に加熱
し、ＣｕＰｃを蒸発させる。この時、ガス導入弁２１を
操作して真空槽１２中にＡｒ等のガスを導入して真空度
を１０^-1〜１０^-4Torr以上にし、コイル電極１８に高周
波電力を印加してプラズマを発生させる。基板ホルダー
１３に５００Ｖ以下の加速電圧を印加すると、プラズマ
化したＣｕＰｃが基板ホルダー１３に取り付けたガラス
基板２に向けて移動し、ガラス基板２の透明導電膜３の
上に堆積してプラズマ重合膜としてのＣｕＰｃ有機膜５
ａを生成する。

【００４０】上記のようにしてＣｕＰｃ有機膜５ａが成
膜されると、ＣｕＰｃ有機膜５ａの第１ガスリンス処理
として、ガラス基板２がセットされたチャンバー内にＮ
₂ ガスを導入してエージングする（図２（ｄ））。具体
的に、この第１ガスリンス処理では、Ｎ₂ ガスを例えば
１００ｍｌ／ｍｎの流量でチャンバー内圧力が１０〜１
００Ｐａになるまで導入し、５分間放置する。この第１
ガスリンス処理で電子受容性の強いＮＯ₂ ガスを導入し
ないのは、いきなりＮＯ₂ ガスをチャンバー内に導入す
ると、チャンバー内の残留ガスと反応して爆発等を起こ
すおそれがあるためである。

【００４１】上記第１ガスリンス処理に引き続いて、Ｃ
ｕＰｃ膜５ａの第２ガスリンス処理として、チャンバー
内にＮＯ₂ ガスを導入してＮ₂ ガスをＮＯ₂ ガスに置換
する（図２（ｅ））。具体的に、この第２ガスリンス処
理では、ＮＯ₂ ガスを例えば１００ｍｌ／ｍｎの流量で
チャンバー内圧力が１０〜１００Ｐａになるまで導入
し、１０分間放置する。これにより、チャンバー内のＮ
Ｏ₂ ガスを成膜直後に大気に曝さない状態でＣｕＰｃ有
機膜５ａに接触させる。そして、ＣｕＰｃ有機膜５ａの
表面にＮＯ₂ ガスを十分吸着させ、膜中にＮＯ₂ ガスを
浸透させる。

【００４２】上記第２ガスリンス処理を終えると、再度
チャンバー内を真空排気し、チャンバー内圧力を１０^-5
Ｐａ以下にした状態で、ＣｕＰｃ有機膜５ａの上にα−
ＮＰＤ有機膜５ｂを分子線蒸着法、抵抗加熱法等のＰＶ
Ｄ法により成膜する（図２（ｆ））。続いて、α−ＮＰ
Ｄ有機膜５ｂの上にＡｌｑ₃ 有機膜５ｃを成膜し（図２
（ｇ））、更にＡｌｑ₃ 有機膜５ｃの上に陰極６となる
金属薄膜（例えばＡｌ−Ｌｉ膜）をＰＶＤ法により成膜
する（図２（ｈ））。

【００４３】その後、水分を極力取り除いた不活性ガス
（例えばドライ窒素）やドライエアによる雰囲気におい
て、ガラス基板２の外周部分に封着部材としての容器部
７を紫外線硬化接着剤により固着する（図２（ｉ））。
これにより、内部の陽極４、有機層５及び陰極６が保護
され、有機ＥＬ素子１Ａが完成する。

【００４４】次に、図４は本発明による有機ＥＬ素子の
第２実施の形態を示す図、図５（ａ）〜（ｊ）は図４の
有機ＥＬ素子の製造工程を示す図である。なお、第１実
施の形態と同一の構成要素には同一番号を付し、その説
明を省略する。

【００４５】第２実施の形態の有機ＥＬ素子１Ｂは、陽
極４の上に成膜されるＣｕＰｃ有機膜５ａが分子線蒸着
法、抵抗加熱法等のＰＶＤ法により、複数層に分けて成
膜され、各層が成膜される毎に各層の表面にＮＯ₂ ガス
を十分吸着させる構成となっている。その他の構成につ
いては、第１実施の形態の有機ＥＬ素子１Ａと同一であ
る。

【００４６】上記有機ＥＬ素子１Ｂを製造するにあたっ
て、ＣｕＰｃ有機膜５ａの１層目を成膜するまでの工程
は上述した第１実施の形態の有機ＥＬ素子１Ａを製造す
る場合と同一工程で行われる（図５（ａ）〜（ｃ））。

【００４７】前述したイオンプレーティング法により陽
極４の上にＣｕＰｃ有機膜５ａの１層目が成膜される
と、第１ガスリンス処理として、ガラス基板２がセット
されたチャンバー内にＮ₂ ガスを導入してエージングす
る（図５（ｄ））。具体的に、この第１ガスリンス処理
では、Ｎ₂ ガスを例えば１００ｍｌ／ｍｎの流量でチャ
ンバー内圧力が１０〜１００Ｐａになるまで導入し、５
分間放置する。

【００４８】上記第１ガスリンス処理に引き続いて、第
２ガスリンス処理として、チャンバー内にＮＯ₂ ガスを
導入してＮ₂ ガスをＮＯ₂ ガスに置換する（図５
（ｅ））。具体的に、この第２ガスリンス処理では、Ｎ
Ｏ₂ ガスを例えば１００ｍｌ／ｍｎの流量でチャンバー
内圧力が１０〜１００Ｐａになるまで導入し、１０分間
放置する。これにより、チャンバー内のＮＯ₂ ガスを成
膜直後に大気に曝さない状態でＣｕＰｃ有機膜５ａの１
層目に接触させる。そして、ＣｕＰｃ有機膜５ａの表面
にＮＯ₂ ガスを十分吸着させ、膜中にＮＯ₂ ガスを浸透
させる。

【００４９】上記第２ガスリンス処理を終えると、イオ
ンプレーティング法によりＣｕＰｃ有機膜５ａの２層目
を１層目の上に成膜する。このＣｕＰｃ有機膜５ａの２
層目以降について、所望とする膜厚（１０００ｎｍ以
上）でＣｕＰｃ有機膜５ａが成膜されるまでは、各層が
成膜される毎に上記第２ガスリンス処理が行われる（図
５（ｆ））。

【００５０】すなわち、所望とするＣｕＰｃ有機膜５ａ
の膜厚をＭ（ｎｍ）（但し、Ｍ＞０ｎｍ）、１回当たり
に成膜される膜厚をＨ（ｎｍ）とすると、その成膜回数
をＮは、Ｈ・Ｎ≧Ｍの関係を満足するように成膜され
る。具体的に、所望とするＣｕＰｃ有機膜の膜厚が１０
００ｎｍで、１回当たりに成膜される膜厚が１００ｎｍ
であれば、ＣｕＰｃ有機膜は１０回に分けて成膜され
る。そして、この１０回の成膜を終える毎に上記第２ガ
スリンス処理が行われる。

【００５１】所望とする膜厚のＣｕＰｃ有機膜５ａが成
膜され、各層毎に上記第２ガスリンス処理を終えると、
再度チャンバー内を真空排気し、チャンバー内圧力を１
０^-5Ｐａ以下にした状態で、ＣｕＰｃ有機膜５ａの上に
α−ＮＰＤ有機膜５ｂを分子線蒸着法、抵抗加熱法等の
ＰＶＤ法により成膜する（図５（ｇ））。続いて、α−
ＮＰＤ有機膜５ｂの上にＡｌｑ₃ 有機膜５ｃを成膜し
（図５（ｈ））、更にＡｌｑ₃ 有機膜５ｃの上に陰極６
となる金属薄膜（例えばＡｌ−Ｌｉ膜）をＰＶＤ法によ
り成膜する（図５（ｉ））。

【００５２】その後、水分を極力取り除いた不活性ガス
（例えばドライ窒素）やドライエアによる雰囲気におい
て、ガラス基板２の外周部分に封着部材としての容器部
７を紫外線硬化接着剤により固着する（図５（ｊ））。
これにより、内部の陽極４、有機層５及び陰極６が保護
され、有機ＥＬ素子１Ｂが完成する。

【００５３】このように、上記各実施の形態の有機ＥＬ
素子１（１Ａ，１Ｂ）によれば、有機層５の一部を構成
するＣｕＰｃ有機膜５ａが電子受容性（酸化性）の強い
ガスとしてＮＯ₂ を含有しているので、ＣｕＰｃ有機膜
５ａの導電率が上昇し、ホール注入効率を安定して向上
させることができる。これにより、電圧−電流特性にお
ける電流の閾値を低電圧側にシフトすることができる。
その結果、有機ＥＬ素子１をダイナミック駆動するとき
においても、所望の輝度を得るための電圧を低電圧に設
定することが可能となり、駆動回路（ドライバーＩＣ）
のコストダウンを図ることができる。しかも、有機ＥＬ
素子１を低電圧で駆動できることから、点灯中の寿命特
性も改善することができる。

【００５４】ここで、ＣｕＰｃ有機膜の膜厚を１０００
ｎｍとしたときの本実施の形態（第２実施の形態）の有
機ＥＬ素子と従来の有機ＥＬ素子における電圧−電流特
性と電圧−輝度特性を図６及び図７に示す。

【００５５】図６及び図７に基づいて本実施の形態の有
機ＥＬ素子と従来の有機ＥＬ素子の各特性について比較
すると、まず、有機ＥＬ素子に１５ｍＡ／ｃｍ² の電流
を流す場合、図６に示すように、ＣｕＰｃ有機膜の膜厚
が１０００ｎｍの本実施の形態の有機ＥＬ素子１Ｂで
は、その駆動電圧が約８．５Ｖとなる。

【００５６】これに対し、ＣｕＰｃ有機膜の膜厚が１０
００ｎｍの従来の有機ＥＬ素子では、図６からも明らか
なように、上記実施の形態の有機ＥＬ素子よりも更に高
い駆動電圧を必要とする。

【００５７】また、４００ｃｄ／ｍ² の輝度を得る場合
には、図７に示すように、ＣｕＰｃ有機膜の膜厚が１０
００ｎｍの本実施の形態の有機ＥＬ素子では、その駆動
電圧が約９Ｖの駆動電圧となる。

【００５８】これに対し、ＣｕＰｃ有機膜の膜厚が１０
００ｎｍの従来の有機ＥＬ素子では、図７からも明らか
なように、上記実施の形態の有機ＥＬ素子よりも更に高
い駆動電圧を必要とする。

【００５９】このように、ＣｕＰｃ有機膜の膜厚を１０
００ｎｍとし、同一電流又は同一輝度で比較した場合、
本実施の形態の有機ＥＬ素子によれば、図６の電圧−電
流特性及び図７の電圧−輝度特性を従来の有機ＥＬ素子
よりも低電圧側にシフトできることが判る。

【００６０】したがって、ＣｕＰｃ膜の膜厚を同一厚さ
とした場合、各実施の形態の有機ＥＬ素子１Ａ，１Ｂに
よれば、従来の有機ＥＬ素子より低い電圧で駆動するこ
とができ、消費電力の低減を図ることができる。

【００６１】図８は本実施の形態の有機ＥＬ素子のＣｕ
Ｐｃ有機膜と従来の有機ＥＬ素子のＣｕＰｃ有機膜にお
ける波長と透過率の関係を示す図である。図８におい
て、実線は本実施の形態に係るイオンプレーティング法
により１０００ｎｍの膜厚でＣｕＰｃ有機膜を成膜した
透過率曲線であり、破線は従来の分子線蒸着法、抵抗加
熱法等のＰＶＤ法により１０００ｎｍの膜厚でＣｕＰｃ
有機膜を成膜したときの透過率曲線である。

【００６２】この図８を見ても明らかなように、赤色領
域において、本実施の形態のＣｕＰｃ有機膜では透過率
のピークが０．９５を示すのに対し、従来のＣｕＰｃ有
機膜では透過率のピークが０．０５を示している。この
ことから、本実施の形態のイオンプレーティング法によ
り成膜したＣｕＰｃ有機膜５ａにおいては、赤色領域で
の透過率が従来に比べて大幅に向上している。これは、
プラズマ重合によって結晶状態が変わり、近接するＣｕ
Ｐｃ分子間の相互作用が減少したため、顔料としての隠
蔽力が低下したためと考えられる。また、高周波電力を
印加して行うインプレーティング法によれば、堆積した
プラズマ重合膜の表面の凹凸は小さくなって平滑にな
り、このため発光に寄与しない無効電流が少なくなる。

【００６３】このように、本実施の形態では、上述した
ガスリンス処理に加え、ＣｕＰｃ有機膜５ａがイオンプ
レーティング法により形成した透過率の高いプラズマ重
合層なので、赤色発光が吸収されにくくなり、赤色発光
の透過率を向上させて所望の発光色を得ることができ
る。また、成膜されたＣｕＰｃ有機膜５ａの表面は、通
常の蒸着膜よりも平滑になるので、発光に寄与しない無
効電流を減少させることができる。

【００６４】第２実施の形態の有機ＥＬ素子１Ｂによれ
ば、ＣｕＰｃ有機膜５ａが各層毎にＮＯ₂ ガスを吸着し
た多層構造となっているので、ＣｕＰｃ膜５ａの上層と
下層におけるガス分子の濃度が均一となり、ＣｕＰｃ膜
５ａの膜厚方向のＮＯ₂ ガス分子濃度（図１及び図４に
おけるＣｕＰｃ有機膜５ａの点の分布）の傾斜、すなわ
ちガス分子濃度のバラツキを無くすことができる。

【００６５】なお、上記実施の形態において、ＣｕＰｃ
有機膜５ａの下地が透明導電膜の場合、ＣｕＰｃ有機膜
５ａの膜厚を薄くすると、透明導電膜３の凹凸面による
影響を受けるため、透明導電膜３の平滑化処理が必要と
なる。この平滑化処理としては、ＩＴＯ等の透明導電膜
３の成膜後に表面を研磨して平滑化するか、ＩＤＩＸＯ
等の非晶質で透明導電膜３を成膜することが考えられ
る。

【００６６】ところで、上述した各実施の形態の製造方
法では、Ｎ₂ ガスの第１ガスリンス処理とＮＯ₂ ガスの
第２ガスリンス処理とを別々の工程で行うものとして説
明したが、例えばＮ₂ ：ＮＯ₂ ＝９８：２の比率による
混合ガスを用いてガスリンス処理を行ってもよい。これ
により、上記ＣｕＰｃ膜５ａのＮ₂ ガスの第１ガスリン
ス処理とＮＯ₂ ガスの第２ガスリンス処理を分けずに１
つの工程で実現することができる。

【００６７】各実施の形態における有機層５は、図示の
３層構造に限定されるものではなく、ホール注入性有機
膜としてのＣｕＰｃ有機膜５ａ及び発光層を含む構造で
あればよい。

【００６８】各実施の形態において、透明導電膜３から
なる陽極４と金属薄膜からなる陰極６を逆転させた構成
としてもよい。この場合、有機層５を構成するＣｕＰｃ
有機膜５ａ、α−ＮＰＤ有機膜５ｂ、Ａｌｑ₃ 有機膜５
ｃも逆転して積層される。その際、使用されるガラス基
板２が必ずしも透明性を有する必要がなく、絶縁性を有
する有色の基板を用いることができる。

【００６９】また、一対の電極（陽極４、陰極６）は、
少なくとも一方が透明性を有する導電材料で形成されて
いればよい。その際、両方の電極が透明性を有する導電
材料の場合には、一方の電極（陽極４）に仕事関数の大
きい透明性を有する導電材料（ＩＴＯ）を使用し、他方
の電極（陰極６）に仕事関数の小さい透明性を有する導
電材料を使用する。

【００７０】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
有機ＥＬ素子によれば、有機層の一部を構成するＣｕＰ
ｃ有機膜が電子受容性のガス（ＮＯ₂ ）を含有している
ので、ＣｕＰｃ有機膜の導電率が上昇し、ホール注入効
率を安定して向上させることができる。

【００７１】これにより、電圧−電流特性における電流
の閾値を低電圧側にシフトすることができる。その結
果、有機ＥＬ素子をダイナミック駆動するときにおいて
も、所望の輝度を得るための電圧を低電圧に設定するこ
とが可能となり、駆動回路のコストダウンを図ることが
できる。しかも、有機ＥＬ素子を低電圧で駆動できるこ
とから、点灯中の寿命特性も改善することができる。加
えて、ＣｕＰｃ有機膜は、イオンプレーティング法によ
り形成した透過率の高いプラズマ重合層なので、赤色発
光が吸収されにくくなり、赤色発光の透過率を向上させ
て所望の発光色を得ることができる。また、イオンプレ
ーティング法により形成されたＣｕＰｃ有機膜の表面
は、通常の蒸着膜よりも平滑になるので、発光に寄与し
ない無効電流を減少させることができる。

【００７２】特に、ＣｕＰｃ有機膜を複数層に分けて成
膜し、各層を成膜する毎に電子受容性のガス（ＮＯ₂ ）
で表面をリンス処理することにより、ＣｕＰｃ膜の上層
と下層におけるガス分子の濃度が均一となり、ＣｕＰｃ
膜の膜厚方向のガス分子濃度のバラツキを無くすことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のよる有機ＥＬ素子の第１実施の形態を
示す部分側断面図

【図２】（ａ）〜（ｉ）第１実施の形態の有機ＥＬ素子
の製造工程を示す側断面図

【図３】本発明の有機ＥＬ素子のＣｕＰｃ有機膜の成膜
に使用されるイオンプレーティング装置の構造を模式的
に示す図

【図４】本発明による有機ＥＬ素子の第２実施の形態を
示す部分側断面図

【図５】（ａ）〜（ｊ）第２実施の形態の有機ＥＬ素子
の製造工程を示す側断面図

【図６】ＣｕＰｃ有機膜の膜厚に応じた本実施の形態の
有機ＥＬ素子と従来の有機ＥＬ素子の電圧−電流特性を
示す図

【図７】ＣｕＰｃ有機膜の膜厚に応じた本実施の形態の
有機ＥＬ素子と従来の有機ＥＬ素子の電圧−輝度特性を
示す図

【図８】本実施の形態の有機ＥＬ素子のＣｕＰｃ有機膜
と従来の有機ＥＬ素子のＣｕＰｃ有機膜における波長と
透過率の関係を示す図

【図９】（ａ）〜（ｇ）従来の有機ＥＬ素子の構成及び
製造工程を示す側断面図

【符号の説明】

１（１Ａ，１Ｂ）…有機ＥＬ素子、３…透明導電膜、４
…陽極、５…有機層、５ａ…ＣｕＰｃ有機膜、６…陰
極、１１…イオンプレーティング装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 尚光 千葉県茂原市大芝629 双葉電子工業株式 会社内 (72)発明者 福田 辰男 千葉県茂原市大芝629 双葉電子工業株式 会社内 Ｆターム(参考） 3K007 AB04 AB06 AB08 AB18 BA06 BB01 CA01 CB01 DA01 DB03 EB00 FA01 4K029 AA09 BA08 BA62 BB02 BC09 BD00 CA03 DD02 EA01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一方の電極が透明導電膜でな
   る一対の電極間にホール注入性のＣｕＰｃ有機膜を含む
   有機層が積層された有機ＥＬ素子において、 前記ＣｕＰｃ有機膜が、１０００ｎｍ以上の膜厚でイオ
   ンプレーティング法により形成した電子受容性のガスを
   含有する膜からなることを特徴とする有機ＥＬ素子。
2. 【請求項２】 前記電子受容性のガスがＮＯ₂ からなる
   請求項１記載の有機ＥＬ素子。
3. 【請求項３】 少なくとも一方の電極が透明導電膜でな
   る一対の電極間にホール注入性のＣｕＰｃ有機膜を含む
   有機層が積層された有機ＥＬ素子の製造方法において、 前記ＣｕＰｃ有機膜をイオンプレーティング法により膜
   厚１０００ｎｍ以上で成膜し、前記ＣｕＰｃ有機膜が成
   膜された後に、該ＣｕＰｃ有機膜の表面を電子受容性の
   ガスでリンス処理する工程を含むことを特徴とする有機
   ＥＬ素子の製造方法。
4. 【請求項４】 少なくとも一方の電極が透明導電膜でな
   る一対の電極間にホール注入性のＣｕＰｃ有機膜を含む
   有機層が積層された有機ＥＬ素子の製造方法において、 前記ＣｕＰｃ有機膜を複数の層に分けてイオンプレーテ
   ィング法により膜厚１０００ｎｍ以上で成膜する工程
   と、 前記ＣｕＰｃ有機膜の各層を成膜する毎に電子受容性の
   ガスで表面をリンス処理する工程とを含むことを特徴と
   する有機ＥＬ素子の製造方法。