JP4939176B2 - 有機ｅｌ素子 - Google Patents

Description

本発明は、発光型ディスプレイ、面発光光源などに用いられる有機ＥＬ素子に関するものである。

近年の有機ＥＬ素子は、開発が活発であり、その発光特性を生かすために外部からの水分、酸素を遮断するため保護層の技術が研究されてきた。保護層は水分・酸素の侵入を防ぐと共に、発光側面においては光学特性にも優れている事が求められている。

特許文献１には、室温プラズマＣＶＤ法を用いた保護層が優れているとして窒化シリコンからなる保護層が挙げられている。
特開平１１−２４２９９４号公報

ＳｉＮを構成物質とする保護層においては、光学特性と保護性能がトレードオフの関係にあり、特許文献１にあるように、ＣＶＤで形成しただけでは、保護性能の高い膜は光吸収も高くなる。よって、耐久試験後の光学特性劣化率は小さくなるが、初期の光学特性も下がってしまうのが実状であり、近年の高い有機ＥＬの発光効率を維持する保護層を得るには、難しいという問題がある。

本発明は上述したような、保護膜として優れた機能を有した上光学性能に優れた保護層を有する有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。
本発明により以下の有機ＥＬ素子が提供される。

即ち
（１）基板上に、下部電極と有機層と上部電極を積層し、
前記電極のうち光取出し側電極よりもさらに光取出し側に、複数の積層された保護層が配置されており、
前記保護層は
ケイ素、窒素、水素及びフッ素からなり、
前記保護層中には０．０１ａｔｏｍｉｃ．％以上１ａｔｏｍｉｃ．％以下のフッ素原子が含まれていることを特徴とする有機ＥＬ素子が提供される。

また
（２）基板上に、下部電極と有機層と上部電極を積層し、
前記電極のうち光取出し側電極よりもさらに光取出し側に、複数の積層された保護層が配置されており、
前記保護層は、
窒素を含まないケイ素、酸素、水素及びフッ素からなる前記基板側に配置された第１の保護層と、
ケイ素、窒素、水素及びフッ素からなる光取出し側に配置された第２の保護層とが積層された構成であり、
前記第１の保護層中には０．０１ａｔｏｍｉｃ．％以上４ａｔｏｍｉｃ．％以下のフッ素原子が含まれ、
前記第２の保護層中には０．０１ａｔｏｍｉｃ．％以上１ａｔｏｍｉｃ．％以下のフッ素原子が含まれていることを特徴とする有機ＥＬ素子が提供される。

そしてまた
（３）前記積層された保護層中のフッ素原子含有量は、基板側から光取出し最表面側に向かって減少することを特徴とする（１）乃至（２）に記載の有機ＥＬ素子が提供される。

以上説明したように、本発明によれば、
高温高湿度下にあっても、有機ＥＬの発光特性の著しい低下が見られないという十分な保護機能を有するだけでなく、有機ＥＬ素子の初期特性も十分高い光取り出し側層として十分な保護層を有する有機ＥＬ素子を提供できる。

以下に図１を用いて、本発明について詳細に説明するが、本発明の素子はこれにより何ら限定されるものではない。

なお本実施形態において、有機ＥＬ素子はスイッチング素子、例えばＴＦＴと一方の電極とが接続されており、スイッチング素子により発光非発光が制御される。

また本実施形態に係る有機ＥＬ素子は複数が互いに離間して面内に配置されていてもよい。その場合、ディスプレイパネルの画素として有機ＥＬ素子を利用することが出来る。また有機ＥＬ素子はモノカラー発光装置として利用しても良いし、あるいは複数の有機ＥＬ素子がそれぞれ異なる色を発光しフルカラーを発することができる発光装置として利用しても良い。

本実施形態に係る有機ＥＬ素子の断面模式図を図１に示す。符号１１はガラス基板、１２は下部電極、１３は有機層、１４は上部電極、１５−１、１５−２は積層された保護層である。

有機ＥＬ素子は下部電極１２と有機層１３と上部電極１４とを少なくとも有し、上部電極１４上に第１の保護層１５−１、第２の保護層１５−２、さらには不図示の充填層、封止基材を有してもよい。有機層１３は少なくとも１層からなる層である。発光層のほかに正孔輸送層や正孔注入層や電子輸送層や電注入層やキャリアブロッキング層等を適宜有していても良い。あるいはこれらの層の少なくとも２層の組み合わせが発光層として機能しても良い。

上部電極１４は透明電極である。インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、およびインジウム酸化物（Ｉｎ２Ｏ３）等の低抵抗の透明導電膜からなる。

下部電極１２は反射電極である。陽極として仕事関数の大きなものが望ましく、例えば金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）クロム（Ｃｒ）、パラジウム（Ｐｄ）、セレン（Ｓｅ）、イリジウム（Ｉｒ）、ヨウ化銅等や、合金等を用いることができる。

このような基板に対して近い側が反射電極で遠い側が透明電極である構造は、有機ＥＬ素子から発する光を上部から外部へ取り出すことが出来るいわゆるトップエミッション構造であるということが出来る。

この場合、保護層１５−１、１５−２および不図示の充填層、封止基材は有機ＥＬ素子から発する光を外部へロス無く出すために発光波長に対して出来るだけ透明であることが必要である。そして本実施形態においてこれら保護層１５−１、１５−２および充填層、封止基材は何れも無色透明な部材を利用している。

また、円偏光板（例えば直線偏光板とλ／４板等の位相差板の組み合わせによる偏光板）をこの保護層の上に直接貼り付けても良い。
本発明の特徴となる保護層の１つの形態について説明する。

保護層１５−１、１５−２は、ケイ素、窒素、および水素からなる無機膜であり、膜中にフッ素（Ｆ）が含有されている。

保護層１５−１、１５−２中にフッ素を含有させることによる効果の理由は定かではないが、保護層の構造的な欠陥の抑止が考えられる。

構造的な欠陥は、保護層の構造に起因する。保護層はアモルファス材料からなるため、原子間距離はランダムで、局所的にはまちまちな値をとっている。そのため、成長表面状態によってはアモルファスの成長に偏りができてしまい、部分的に内部応力が高くなる可能性が考えられている。これが原因で素子中のミクロな範囲で有機層に剥れが生じれば、画像欠陥となる。

これまで、この様な欠陥の抑止のために、コストアップにつながるが膜厚を増すことで剥れを塞込み欠陥出現を抑える方法や、光学特性等を少なからず犠牲にして、保護性能の高い膜を形成する、等の対処法が考えられてきたがいずれも効果の面では不十分であった。

そこで、保護層に、より活性なフッ素原子を好適な範囲で導入する。これにより、成膜時の膜成長表面反応を活発化させ、さらに強力なフッ素による結合により、低温（室温）での膜形成においても構造的に安定した、均質な欠陥の少ない保護層とすることができる。このように優れた効果は、保護層中フッ素含有量が０．０１ａｔｏｍ％以上である時に達成できる。

一方、フッ素含有量の増加は吸湿性増加の可能性を持つ。実際に、保護層の膜中フッ素含有量が１．０ａｔｏｍｉｃ％を超えてくると、膜膨張と思われる保護層の割れ、剥離が発生しており、保護性能の低下の原因になると考えられる。

以上のことから、保護層１５−１および保護層１５−２中の、フッ素原子の含有量は、全構成原子に対して０．０１ａｔｏｍｉｃ％以上１．０ａｔｏｍｉｃ％以下が好適である。

また、保護層中のフッ素含有量が好適な範囲内にあったとしても、フッ素含有による、吸湿現象は少なからず発生するため、素子表面側ではその含有量を少なくすることが望ましい。つまり、フッ素含有量は、基板側から光取出し最表面側へ向かって連続的、あるいは段階的に、減少させるような勾配を持たせることが望ましい。

上記の様な、保護層中フッ素含有量の範囲では、保護層の光学的特性になんら変化はない。このことから、例えばケイ素、窒素を含む原料ガス条件から光学特性を設計した保護膜に対して、フッ素を添加し保護特性向上を図っても、それぞれの特性は独立して制御可能といえる。

つまり、保護層の主構成元素であるケイ素、窒素、水素の組成比の設計範囲が広くなることになる。

さらにまた積層された保護層は、水分や酸素等の浸透を招く膜中のパス（通路）を素子から外気接触面まで貫通させない目的を持っている。そのため保護層１５−１でパスが発生するような場合は、保護層１５−１が完了した後一旦成膜を止め、保護層１５−２で異なる条件の保護層を積層しても良い。あるいは、保護層１５−１と保護層１５−２の間で成膜を止めなくても、パスで繋がらない様に処方を連続的に変化させても良い。

例えば保護層１５−１のフッ素の含有量は保護層１５−２のフッ素の含有量よりも多い方が好ましい。

また保護層の組成比については、一般に膜の深さ方向の組成も分析可能なラザフォード後方散乱方（ＲＢＳ）が用いられ、以下に記する数値が望ましい範囲である。

保護層１５−２は、その構成原子のうち、ケイ素原子含有量は２９ａｔｏｍｉｃ．％以上４０ａｔｏｍｉｃ．％以下で、且つ窒素原子含有量が３６ａｔｏｍｉｃ．％以上５０ａｔｏｍｉｃ．％以下で、且つケイ素原子に対する窒素原子の比が１．０以上１．４３以下であることが好ましい。

保護層１５−１については、水素原子含有量は１０ａｔｏｍｉｃ．％以上５０ａｔｏｍｉｃ．％以下の範囲内であることが好ましい。

さらにまた、酸素原子含有量については測定限界以下（およそ１ａｔｏｍｉｃ％以下）である。
本発明のもう１つの形態の保護層について説明する。

保護層１５−１は窒素を含まないケイ素、酸素、および水素からなる無機膜であり、膜中にフッ素（Ｆ）が含有されている。１５−２は、酸素を含まないケイ素、窒素、および水素からなる無機膜であり、膜中にフッ素（Ｆ）が含有されている。

保護層中にフッ素を含有させることによる効果は前述した通りであるが、保護層中のフッ素含有量と、保護性能の関係は、保護層の構成元素によりその範囲が異なる。窒素を含まないケイ素、酸素、および水素からなる保護層１５−１中の、フッ素原子の含有量は、全構成原子に対して０．０１ａｔｏｍｉｃ％以上４．０ａｔｏｍｉｃ％以下であれば優れた保護性能が得られる。

このような、保護層中フッ素含有量の範囲では、保護層の光学的特性になんら変化はないのは前述の通りである。ケイ素、酸素を含む原料ガス条件を用いて光学特性を設計した保護膜に対して、フッ素添加により保護特性向上を図っても、光学特性や保護特性といったそれぞれの特性は独立している。

特に、保護層１５−１に窒素を含まないケイ素、酸素、および水素からなる保護層を用いる場合と、前述のケイ素、窒素、および水素からなる保護層を用いる場合とでは異なる光学設計が可能である。そのため有機ＥＬ素子に求められる性能に応じてそれぞれの層の設計が適宜選択可能となる。一般に窒素を含まないケイ素、酸素、および水素からなる保護層は、ケイ素、窒素、および水素からなる保護層と比べて、光学吸収が少なく、屈折率も小さい。

さらにまた、積層された保護層が、膜中のパス（通路）を貫通させない目的であるのは前述の通りである。そして本発明の様に保護層１５−１と保護層１５−２とで異なる組成の保護層を積層すれば、それがより効果的となる。

保護層の組成比についても前述の、ラザフォード後方散乱方（ＲＢＳ）が用いられ、以下に記する数値が望ましい範囲である。

保護層１５−２は前述の範囲のとおりである。

保護層１５−１については、ケイ素原子含有量は２０ａｔｏｍｉｃ．％以上４０ａｔｏｍｉｃ．％以下で、且つ酸素原子含有量が４０ａｔｏｍｉｃ．％以上８０ａｔｏｍｉｃ．％以下で、且つケイ素原子に対する酸素原子の比が１．５以上２．５以下であることが好ましい。また水素原子含有量は１０ａｔｏｍｉｃ．％以上５０ａｔｏｍｉｃ．％以下の範囲内であることが好ましい。
さらにまた、窒素原子含有量については測定限界以下（およそ１ａｔｏｍｉｃ％以下）である。

まず、本発明の有機ＥＬ素子の実施例を示す前に、実験例を示す。

（実験例）
保護層を単層で作製したサンプルの実験例について以下に述べる。

［ガラス上サンプルの作製］
厚さ０．８ｍｍのガラス基板上に、実施例にて使用する有機化合物層のう電子注入層を所定の層厚に蒸着し、その後スパッタリングによりＩＴＯからなる透明電極層を１００ｎｍ形成した。

その後、以下の手法を用いて、ケイ素、窒素、水素及びフッ素からなる保護層の単膜を形成した。

成膜装置は、高周波電力を用いるプラズマＣＶＤ装置であり、平行平板型電極間に原料ガスを流し、高周波電力を印加し、グロー放電を生起させることで、保護層を前記基板上に形成する。

成膜条件としては、ヒーターによる基板加熱を行なわず、室温状態で，成膜圧力を１００Ｐａ、ＳｉＨ４ガス、ＳｉＦ４ガス、Ｎ２ガスはその構成比を適宜変更しながらフローし、電極への印加する投入パワーは５Ｗ〜１００Ｗとした。

こうして、原料ガスの流量やその他の条件の組み合わせを変える事で、各サンプルの構成原子に対する、フッ素原子の含有量を０．００１〜２．０ａｔ％まで変化させた。

［ガラス上サンプルの評価］
ガラス上のサンプルは以下の様にして評価を行なった。

〔１〕クロス・ハッチ・テープ・テスト
ガラス基板上の有機化合物層／ＩＴＯ層上に表１に示すフッ素含有量のサンプルを堆積した後、所定の面積のサンプル表面に、カッターを用いて１ｍｍ間隔で長さ２０ｍｍのキズを縦／横に入れる。こうしてできた１平方ミリメートルのマスが全て密着するように上から幅広のセロハンテープを貼りつける。その後、ＡＳＴＭ規格に従いテープを１８０°方向に引き、剥れた面積を比較して膜の密着性試験とした。実際は一回の剥がしテストではうまく剥れず、複数回剥がしテストを行なって評価した。

評価結果を表１に示す。

〔２〕防湿性評価テスト
ガラス上に金属カルシウムを蒸着した基板を用いて、防湿特性を評価した。真空中で、保護層形成チャンバー（ＣＶＤ）と金属カルシウム蒸着形成チャンバーの間を、基板のやり取りが可能な蒸着装置内にガラス基板を搬送し、蒸着源のカルシウムを所定の膜厚蒸着した。その基板上に、表１に示すフッ素濃度の保護層サンプルを、カルシウム膜が直接外気と接触しない構造のサンプルを形成した。これらのサンプルは、１２１℃／２気圧／１００％ＲＨの雰囲気で１００時間放置し、防湿膜を介して外気と反応したカルシウムが水酸化カルシウムへ変化したときの、サンプルの光透過率を評価した。光透過率の変化をフッ素原子含有量別に調べた。カルシウムは光透過性が低いが、反応生成物である水酸化カルシウムは光透過性が高い。

従ってこの数値は、様々なフッ素含有量の保護膜の防湿性を示すものであり、光透過性の変化が大きい程防湿性が劣ることを示す、そこで光透過性の逆数の相対値を、防湿性として表１に示す。防湿性が低い程、相対値は小さくなる。

表１に示すように、保護層中のフッ素原子の含有量が０．０１〜２．０ａｔ％の範囲内にあるときは、下地の有機化合物層やカソード層も含めて、膜応力による剥れ等のない保護層であることがわかる。また、同じく保護層中のフッ素原子の含有量が０．０１〜１．０ａｔｏｍｉｃ％の範囲内にあるときは、防湿性能に優れた保護層であることがわかる。

以下に本発明の有機ＥＬ素子の実施例を示すが、以下の実施例で本発明の内容が限定されるものではない。

（実施例１）
次に、実験例１で作製したものと同じ条件の保護層を、図２に示す通り有機ＥＬ素子上に形成した。

厚さ０．７ｍｍのガラス基板２１上に下部電極２４としてクロムを形成し、その周囲をポリイミドの分離膜２３で絶縁した物を素子基板として用いた。

まずこの基板のクロム電極２４上に有機化合物層２５を、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層の順に蒸着し積層形成した。

次に上記有機化合物層上にＩＴＯからなる透明電極２６をスパッタリングにより１００ｎｍ形成し有機ＥＬ素子を完成させた。

［保護層の作製］
前記素子を別の成膜室に移動させた後、実験例１と同様に上部電極２６上にケイ素、窒素、水素およびフッ素からなる２ミクロンの第１の保護層２７を形成した。このとき第１の保護層中のフッ素原子含有量が１．０％になるように適宜導入ガスを調整し成膜を行なった。

一旦成膜を終了した後、同様の方法で、第１の保護層上に表２に示すようなフッ素原子含有量で厚さ１ミクロンの第２の保護層２８を積層した。

また膜中フッ素原子含有量の調整に伴い膜中のケイ素原子含有量、窒素原子含有量、水素原子含有量は変化するが前述のより好ましい範囲を外れることはない。

さらに、実験例と同様に、堆積膜中の各元素の含有量は一定で変化しないよう調整した。

こうして保護層までが積層された有機ＥＬ素子は上部下部のそれぞれの電極から駆動電源に接続されており、発光させることで発光効率の測定を行なった。また、発光効率評価を行なったサンプルと全く同じ条件でサンプルを作製した。そして保護層中のフッ素原子含有量を調べるために、且つ比較的含有量の多い領域と比較的少ない領域を測定するために、次の２つの分析を行った。即ちラザフォード散乱スペクトル（ＲＢＳ）分析、および共鳴核反応分析（ＮＲＡ）を用いて評価を行なった。

［素子評価］
前述したように、作製した各素子は、高温高湿耐久試験の前後で輝度を、素子にかける電流を一定にすることで測定した。保護膜作製条件によって高温高湿耐久後の発光面積に差が出ており、その面積に比例し輝度も変化しているようなので輝度を発光特性の評価基準とした。

まず、表２に示すようなフッ素原子を含有量する第２の保護層を用いた素子を作製後、６０℃／９０％ＲＨの雰囲気条件で、１０００時間の連続高温高湿耐久試験を行い、耐久前後の発光特性を比較し劣化率を評価した。その結果を表２に示す。また、初期輝度についても各条件で比較した。その結果を表２に示す。

本発明の、ケイ素、窒素、水素からなる第２の保護層中フッ素原子含有量が０．０１以上１．０以下ａｔｏｍｉｃ％の範囲内にある有機ＥＬ素子では、以下の優れた有機ＥＬ素子であった。即ち高温高湿環境下における輝度の劣化が改善され、ダークスポット等の発生もなく、安定した有機ＥＬ素子を得ることが出来た。またさらに、前記保護層中のフッ素含有量が０．０１〜１．０ａｔｏｍｉｃ％の範囲内にある有機ＥＬ素子においては、初期輝度においても高い特性を得られることがわかった。

（実施例２）
実施例１で作製したものと同じ条件で、ガラス基板上に有機ＥＬ素子を形成した。

次に、前記素子を別の成膜室に移動させた後、実施例１と同様に、上部電極２６上に酸素を含まないケイ素、窒素、水素およびフッ素からなる２ミクロンの第１の保護層２７を形成した。このとき第１の保護層２７中のフッ素原子含有量は表３に示す値となるよう適宜条件を変え成膜を行なった。実施例２同様、膜中フッ素原子含有量の調整に伴い、保護層中のケイ素原子、窒素原子、水素原子の各含有量は変化するが、前述のより好ましい範囲を外れることはない。

一旦成膜を終了した後、同様の方法で、第１の保護層上に表３に示すようなフッ素を含有する１ミクロンの第２の保護層を積層した。

さらに、実施例１と同様に、保護層中の各元素の含有量は一定になるよう調整した。

こうして保護層までが積層された有機ＥＬ素子は上部下部のそれぞれの電極から駆動電源に接続されており、発光させることで発光効率の測定を行なった。また、発光効率評価を行なったサンプルと全く同じ条件でサンプルを作製し、実施例１と同様に保護層中フッ素原子含有量を調べた。

［素子評価］
前述したように、作製した各素子は、長期信頼性における発光特性について評価した。

まず、表３に示すようなフッ素原子を含有する第１の保護層を用いた素子は、実施例１と同様に、６０℃／９０％ＲＨで１０００時間の耐久試験を行なった後、耐久後の発光特性を評価した。その結果を表３に示す。また全く同じ条件で作製した第１及び第２の保護層を有する有機ＥＬ素子を、金属製のプレート上に固定し７０ｃｍの高さから落下させ、約１０Ｇの衝撃を与えた。この衝撃落下試験を２回繰り返した後、前記６０℃／９０％ＲＨの雰囲気条件下で２５０時間の連続高温高湿耐久試験を行ない、耐久後の発光特性を評価した。その結果を表３に示す。

本発明の、ケイ素、窒素、水素からなる第１の保護層中フッ素原子含有量が０．０１以上１．０以下ａｔｏｍｉｃ．％の範囲内にある有機ＥＬ素子は以下の優れた有機ＥＬ素子であった。即ち高温高湿環境下における輝度の劣化が改善され、ダークスポット等の発生もなく、安定した有機ＥＬ素子を得ることが出来た。膜中フッ素濃度が１．０ａｔｏｍｉｃ．％より高い場合、膜割れ起因と思われるダークスポットが見られた。またさらに、前記保護層中のフッ素濃度が０．０１〜１．０ａｔｏｍｉｃ％の範囲内にある有機ＥＬ素子においては、高温高湿環境下における素子保護性能の劣化が少なく、物理的衝撃を受けても有機ＥＬ素子を保護し、安定した素子特性を得られることがわかった。

（実施例３）
実施例２で作製したものと同じ条件で、ガラス基板上に有機ＥＬ素子を形成した。

次に、前記素子を別の成膜室に移動させた後、上部電極２６上に窒素を含まないケイ素、酸素、水素およびフッ素からなる１．５ミクロンの第１の保護層２７を形成した。このと第１の保護層２７中のフッ素原子含有量は表３に示す値となるよう適宜条件を変え成膜を行なった。実施例２同様、膜中フッ素原子含有量の調整に伴い、保護層中のケイ素原子、酸素原子、水素原子の各含有量は変化するが、前述のより好ましい範囲を外れることはない。

一旦成膜を終了した後、原料ガスを変更し、第１の保護層上に表４に示すような酸素を含まないケイ素、窒素、水素およびフッ素からなる１ミクロンの第２の保護層を積層した。実施例２と同様、保護層中の元素の含有量は一定に調整してある。

こうして作製した有機ＥＬ素子は実施例２と同様、発光させることで発光効率の測定を行ない、また、同じ条件でサンプルを作製し、保護層中フッ素原子含有量を調べた。

［素子評価］
前述したように、作製した各素子は、長期信頼性における発光特性について評価した。

実施例２と同様に、６０℃／９０％ＲＨで１０００時間の耐久試験を行なった後、耐久後の発光特性を評価した。その結果を表４示す。

本発明の、窒素を含まないケイ素、酸素、水素からなる第１の保護層中のフッ素原子含有量が０．０１以上４．０以下ａｔｏｍｉｃ．％の範囲内にある有機ＥＬ素子は優れた以下の点で優れた素子であった。即ち高温高湿環境下における輝度の劣化が改善され、ダークスポット等の発生もなく、安定した有機ＥＬ素子を得ることが出来た。

（実施例４）
実施例１で作製したものと同じ条件で、ガラス基板上に有機ＥＬ素子を形成した。

実施例１と同様に、上部電極２６上に酸素を含まないケイ素、窒素、水素及びフッ素からなる２ミクロンの第１の保護層２７を形成した。このとき第１の保護層２７中のフッ素原子含有量は表５に示す値となるように、基板側から有機ＥＬ素子の表示表面側に向かって変化させた。一旦成膜を終了した後、第１の保護層上に表５に示すように、フッ素原子含有量が変化している１ミクロンの第２の保護層を積層した。

実施例１同様、膜中フッ素原子含有量の調整に伴い、保護層中のケイ素原子、窒素原子、水素原子の各含有量は変化するが、前述のより好ましい範囲を外れることはない。

こうして保護層までが積層された有機ＥＬ素子は上部下部のそれぞれの電極から駆動電源に接続されており、発光させることで発光効率の測定を行なった。また、発光効率評価を行なったサンプルと全く同じ条件でサンプルを作製し、実施例１と同様に保護層中フッ素原子含有量を調べた。

［素子評価］
前述したように、作製した各素子は、初期及び長期信頼性における発光特性について評価した。

表５に示すような保護層を用いた素子は、実施例１と同様に、６０℃／９０％ＲＨで１０００時間の耐久試験を行なう前後で、発光特性を評価した。その結果を表５に示す。

本発明の保護層が第１保護層と第２保護層の積層により構成され、膜中フッ素原子含有量が０．０１以上１．０以下ａｔｏｍ％の範囲内で、基板側から表示表面に向かい減少している有機ＥＬ素子は、以下の点で優れている。即ち高温高湿環境下における輝度劣化率は改善され、安定した有機ＥＬ素子を得ることが出来た。また膜中フッ素原子は連続的に変化するほうがより好ましいことがわかった。

（実施例５）
実施例３で作製したものと同じ条件で、ガラス基板上に有機ＥＬ素子を形成した。
実施例３と同様に、上部電極２６上に酸素を含まないケイ素、窒素、水素及びフッ素からなる３ミクロンの第１の保護層２７を形成した。このとき第１の保護層２７中のフッ素原子含有量は表６に示す値となるように、適宜条件を変え成膜を行なった。

実施例５−１、５−２、５−３においては、第１の保護層の形成が完了した後、放電を止めることなく、表５に示すような第２の保護層の条件まで徐々に変化させ、連続し第２の保護層を積層した。一方実施例５−４、５−５においては、第１の保護層の形成が完了した後、一旦膜形成を止め、次に第２の保護層を積層した。

実施例３同様、膜中フッ素原子含有量の調整に伴うケイ素原子、窒素原子、水素原子の各含有量変化は、好ましい範囲を外れることはない。

こうして保護層までが積層された有機ＥＬ素子は実施例３と同様に、発光させることで発光効率の測定を行なった。また、発光効率評価を行なったサンプルと全く同じ条件でサンプルを作製し、実施例３と同様に保護層中フッ素原子含有量を調べた。

［素子評価］
前述したように、作製した各素子は、初期及び長期信頼性における発光特性について評価した。

表５に示すように、実施例４−１〜４−５においては、優れた有機ＥＬ素子を得ることができた。即ち保護層が、第１保護層と第２保護層の積層により構成され、膜中フッ素原子含有量が０．０１１．０以上１．０以下ａｔｏｍ％の範囲内であるため、高温高湿環境下における発光特性の劣化が少なく、安定な有機ＥＬ素子であった。

また、第１の保護層と第２の保護層を連続して積層した実施例４−１〜４−３についても、劣化率に差はなく安定した有機ＥＬ素子を得ることが出来た。

本発明の発光素子の積層構造例を示す模式図である。 本発明の発光素子の積層構造例を示す模式図である。

符号の説明

１１ ガラス基板
１２ 下部電極
１３ 有機層
１４ 上部電極
１５−１ 第１の保護層
１５−２ 第２の保護層
２１ ガラス基板
２２ ＴＦＴ回路
２３ 素子分離膜
２４ 下部電極
２５ 有機層
２６ 上部電極
２７ 第１の保護層
２８ 第２の保護層
２９ 偏光板

Claims (3)

1. 基板上に、下部電極と有機層と上部電極を順に積層し、
   前記電極のうち光取出し側電極よりもさらに光取出し側であって、前記電極の上に保護層が配置されており、
   前記保護層は
   酸素を含まないケイ素、窒素、水素及びフッ素からなり、
   前記保護層中には０．０１ａｔｏｍｉｃ．％以上１ａｔｏｍｉｃ．％以下のフッ素原子が含まれていることを特徴とする有機ＥＬ素子。
2. 基板上に、下部電極と有機層と上部電極を順に積層し、
   前記電極のうち光取出し側電極よりもさらに光取出し側であって、前記電極の上に複数の積層された保護層が配置されており、
   前記保護層は、
   窒素を含まないケイ素、酸素、水素及びフッ素からなる前記基板側に配置された第１の保護層と、
   酸素を含まないケイ素、窒素、水素及びフッ素からなる光取出し側に配置された第２の保護層とが積層された構成であり、
   前記第１の保護層中には０．０１ａｔｏｍｉｃ．％以上４ａｔｏｍｉｃ．％以下のフッ素原子が含まれ、
   前記第２の保護層中には０．０１ａｔｏｍｉｃ．％以上１ａｔｏｍｉｃ．％以下のフッ素原子が含まれていることを特徴とする有機ＥＬ素子。
3. 前記保護層中のフッ素原子含有量は、基板側から光取出し最表面側に向かって減少することを特徴とする請求項１乃至２に記載の有機ＥＬ素子。

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