JP2003178886A

JP2003178886A - 有機ｅｌ素子およびその製造方法

Info

Publication number: JP2003178886A
Application number: JP2001374255A
Authority: JP
Inventors: Koichi Miyashita; 耕一宮下; Tetsuya Kato; 哲弥加藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-12-07
Filing date: 2001-12-07
Publication date: 2003-06-27

Abstract

(57)【要約】【課題】長期間にわたって上下電極の短絡を抑制し、
発光特性を維持できるような有機ＥＬ素子を提供する。【解決手段】ガラス基板１の一面上に、下部電極とし
ての陽極２、有機材料からなる発光層３を含む有機層３
〜６および金属からなる上部電極としての陰極８が順次
積層されてなる有機ＥＬ素子において、陰極８の真応力
が−５００ＭＰａ以上である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機ＥＬ（エレク
トロルミネッセンス）素子およびその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】有機ＥＬ素子は、基板の一面上に、下部
電極、有機材料からなる発光層を含む複数の有機層およ
び金属からなる上部電極を順次成膜し、積層してなる。
ここで、有機層全体の厚さが約０．２μｍ以下と薄膜で
あるために、厚み方向に生じる微小欠陥を通じて上下電
極が短絡してしまうという問題があった。

【０００３】特に、下部電極および上部電極を複数の帯
状の電極パターンとし、上下の電極が交差する部分を画
素として構成するようにしたパッシブマトリクス（単純
マトリクス）の素子では、画素の１箇所が短絡すると、
ライン上に暗線が生じるという重大な欠陥が発生する。

【０００４】このような上下電極の短絡の問題に対して
は、特開平１１−４０３４６号公報に記載されているよ
うに、有機ＥＬ素子全体を封止して外気を遮断し、素子
を覆う雰囲気を乾燥した不活性ガスに微量の酸素を混合
することで、欠陥を不導体化させ、短絡が起きないよう
にした構造が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来公報
について、本発明者等が検討したところ、有機ＥＬ素子
を駆動させたときの素子自身の発熱や高温下での放置に
より、素子の形態が変化するために、長時間の作動中に
上記短絡が発生してしまうことがわかった。

【０００６】つまり、上記従来公報の構造では、長時間
の作動や高温環境にさらされることにより、有機層にお
いて欠陥が成長したり、増加したりするため、欠陥の不
導体化には限界があり、短絡の防止には不十分である。
特に、８０℃を超えるような素子温度に対して、短絡の
発生が顕在化することから、自動車に搭載する場合等、
高温で高輝度を要する環境下では使用することができな
い。

【０００７】また、有機層の上に位置する上部電極に着
目して、発光特性やダークスポットを低減し、有機ＥＬ
素子の信頼性を向上させようとした例としては、特開平
１１−２６１６９号公報に記載のものがある。このもの
は、上部電極である陰極を、スパッタ法にて成膜された
ナトリウムおよび／またはカリウムの合金としている。

【０００８】しかし、このものにおいては、上部電極は
スパッタ法にて成膜されるため、有機層との密着性には
優れるが、有機層にプラズマダメージが発生し、それに
よって有機層に欠陥が生じやすくなる。そのため、有機
層に発生した欠陥を介してリーク電流が流れやすくな
り、短絡が発生しやすいという問題がある。

【０００９】本発明は上記問題に鑑み、長期間にわたっ
て上下電極の短絡を抑制し、発光特性を維持できるよう
な有機ＥＬ素子およびその製造方法を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、鋭意検討した結果、長時間作動または高温環境下に
おける上下電極の短絡は、上部電極に生じるヒロックと
関連することを見出した。ここで、ヒロックとは、ＩＣ
の分野等でも知られているように、金属膜において応力
（特に圧縮応力）を解放するときに発生する突起のこと
である。

【００１１】この上部電極にヒロックが発生すると、そ
のヒロック部分の下に位置する有機層にボイドが発生す
る（図３ないし図６参照）ことを実験的に見出した。そ
して、このボイドに電界集中が起こる等により上下電極
の短絡が発生すると考えられる。

【００１２】これは、従来の上部電極では、圧縮応力と
しての真応力が大きいことから、長時間作動または高温
環境下において、上部電極にヒロックが発生し、それに
伴って有機層が上部電極から大きい圧縮応力を受けて形
態変化を起こすため、有機層においてボイドが発生する
と考えられる。

【００１３】そこで、上部電極の真応力すなわち圧縮応
力がどの程度小さければ、上部電極のヒロックを防止
し、その下の有機層におけるボイドの発生を防止できる
かを、実験的に検討した。その結果、上部電極の真応力
が所定範囲であれば、上部電極のヒロックならびに有機
層のボイド発生を防止し、長期間にわたって上下電極の
短絡を抑制できることを見出した。

【００１４】請求項１に記載の発明は、上記した本発明
者等の検討結果に基づいてなされたものであり、基板
（１）の一面上に、下部電極（２）、有機材料からなる
発光層を含む有機層（３、４、５、６）および金属から
なる上部電極（８）が順次積層されてなる有機ＥＬ素子
において、上部電極の真応力が−５００ＭＰａ以上であ
ることを特徴とする。

【００１５】本発明のように、上部電極（８）をその真
応力が−５００ＭＰａ以上であるものにすることによっ
て、上部電極のヒロックならびに有機層のボイド発生
が、初期的および長時間作動、高温環境下において防止
できることが実験的にわかった。したがって、本発明に
よれば、長期間にわたって上下電極の短絡を抑制し、発
光特性を維持できるような有機ＥＬ素子を提供すること
ができる。

【００１６】ここで、有機ＥＬ素子においては、有機層
を構成する有機材料は、通常、蒸着法にて成膜される
が、その場合、蒸着時に溶解を経て蒸発の形態にて飛ぶ
蒸発性材料と、蒸着時に昇華の形態にて飛ぶ昇華性材料
とに大別される。そして、昇華性材料の方が粒子間の結
合エネルギーが小さいため、比較的ボイドが生じやす
い。

【００１７】その点、上記請求項１の発明は、請求項２
に記載の有機ＥＬ素子のように、有機層（３〜６）を構
成する有機材料の少なくとも一つが、昇華性材料である
場合であっても、有機層におけるボイド発生を防止する
ことができ、上記した効果を発揮することができる。

【００１８】さらに、請求項３に記載の発明のように、
有機層（３〜６）のうち上部電極（８）の最も近くに位
置する層（６）を構成する有機材料が昇華性材料である
場合であっても、上記請求項１の発明の効果は適切に発
揮される。

【００１９】また、請求項４に記載の発明では、基板
（１）の一面上に、下部電極（２）、有機材料からなる
発光層を含む有機層（３、４、５、６）および金属から
なる上部電極（８）が順次積層されてなる有機ＥＬ素子
において、上部電極は、ＡｌもしくはＡｌ合金を主成分
としてＣｕを含有するものであることを特徴とする。

【００２０】本発明のように、上部電極（８）をＡｌも
しくはＡｌ合金を主成分としてＣｕを含有するものにす
ることによって、上部電極の真応力を−５００ＭＰａ以
上にすることができる。そのため、本発明によっても、
長期間にわたって上下電極の短絡を抑制し、発光特性を
維持できるような有機ＥＬ素子を提供することができ
る。

【００２１】ここで、請求項５に記載の発明のように、
上部電極（８）は、蒸着法もしくはスパッタ法にて成膜
されたものにすることができる。

【００２２】また、本発明者等の実験検討によれば、請
求項６に記載の発明のように、上部電極（８）を、Ａｌ
もしくはＡｌ合金に０．０５ｖｏｌ％以上のＣｕが含有
されたものにすることによって、上部電極の真応力を−
５００ＭＰａ以上にすることが好適に実現できる。

【００２３】また、請求項７に記載の発明のように、上
部電極（８）がＡｌ合金を主成分とするものである場
合、このＡｌ合金は、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、
Ｆｅ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｄ、Ｔａ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｚｒ、アル
カリ金属およびアルカリ土類金属のすくなくとも一種を
含むものを採用することができる。

【００２４】また、請求項８に記載の発明では、基板
（１）の一面上に、下部電極（２）、有機材料からなる
発光層を含む有機層（３、４、５、６）および金属から
なる上部電極（８）を順次成膜するようにした有機ＥＬ
素子の製造方法において、上部電極を、ＡｌもしくはＡ
ｌ合金のワイヤフィードとＣｕを含む材料が入れられた
坩堝（２３）とを配置した蒸着装置を用いて成膜するこ
とを特徴とする。

【００２５】それによれば、上部電極（８）がＡｌもし
くはＡｌ合金を主成分としてＣｕを含有するものからな
るような有機ＥＬ素子を適切に製造することができる。
つまり、長期間にわたって上下電極の短絡を抑制し、発
光特性を維持できるような有機ＥＬ素子の製造方法を提
供することができる。

【００２６】また、本製造方法によれば、比較的融点の
低いＡｌもしくはＡｌ合金と、比較的融点の高いＣｕ材
料とを成膜するにあたって、長時間にわたって安定した
成膜レートを実現することができる。

【００２７】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る有
機ＥＬ素子Ｓ１の概略断面構成を示す図である。

【００２９】基板としてのガラス基板１の一面上には、
陽極２、ホール注入層３、ホール輸送層４、発光層５、
電子輸送層６、電子注入層７および陰極８が順次積層さ
れている。陽極２は透明電極材料、ホール注入層３〜電
子輸送層６は、ホール輸送性や電子輸送性を持つ有機材
料や有機ＥＬ材料からなり、また、電子注入層７は電子
注入性を持つ無機や有機の材料、陰極８は金属配線材料
から構成されている。

【００３０】ここで、陽極２が上部電極を構成し、ホー
ル注入層３、ホール輸送層４、発光層５および電子輸送
層６が有機層３〜６を構成し、陰極８が上部電極として
構成されている。なお、電子注入層７は無くても良い。

【００３１】本例では、陽極２は、図１中の左右方向に
延びるストライプ状に形成された複数本のものからな
り、陽極２の上に位置する上記各層３〜８は、陽極２の
ストライプ方向と直交する方向すなわち図１中の紙面垂
直方向へ延びるストライプ状をなしている。

【００３２】そして、陽極２の上に位置する上記各層３
〜８の間には、レジスト部材からなる隔壁９が形成さ
れ、これら層３〜８はストライプ状に区画されている。
こうして、陽極２とその上の層３〜８とが交差して重な
り合う部分が発光部として構成されている。

【００３３】つまり、ガラス基板１の平面にてみた場
合、複数個の発光部が画素として格子状に配列された形
となっている。そして、発光部においては、陽極２と陰
極８との間に電界を印加することによって、有機層３〜
６中をホールや電子が発光層５に向かって移動し、発光
層５にて再結合する結果、発光層５にて発光が行われる
ようになっている。

【００３４】この有機ＥＬ素子Ｓ１は、ガラス基板１の
一面上に、スパッタ法等によって陽極２をパターニング
形成し、その上に、フォトリソグラフ技術等を用いて隔
壁９を形成した後、蒸着法等によって上記有機層３〜
６、電子注入層７、陰極８を順次成膜することで製造さ
れる。

【００３５】そのため、図１に示すように、陽極２の上
の各層３〜８は隔壁９によって区画されると共に、隔壁
９の上端部には、陽極２を除いた上記各層３〜８が積層
された形となる。

【００３６】ここにおいて、本実施形態では、陰極８
は、その真応力が−５００ＭＰａ以上である金属膜から
なることを主たる特徴としている。例えば、陰極８は、
ＡｌもしくはＡｌ合金を主成分（５０ｖｏｌ％以上）と
してＣｕを含有するものにすることによって、その真応
力が−５００ＭＰａ以上の膜とすることができる。

【００３７】より具体的には、陰極８は、Ａｌもしくは
Ａｌ合金に０．０５ｖｏｌ％以上のＣｕが含有されたも
のにすることができ、このような陰極８は、蒸着法もし
くはスパッタ法にて成膜されたものにすることができ
る。ここで、Ａｌ合金としては、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｃ
ｒ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｄ、Ｔａ、Ａｇ、Ｉｎ、
Ｚｒ、アルカリ金属およびアルカリ土類金属のすくなく
とも一種を含むものを採用することができる。

【００３８】また、有機層３〜６を構成する有機材料
は、有機ＥＬ素子に用いる材料として知られている材料
または有機ＥＬ素子に用いる可能性のある材料ならば、
特に限定されない。

【００３９】また、有機層３〜６を構成する有機材料
は、蒸着時に蒸発の形態にて飛ぶ蒸発性材料と、蒸発時
に昇華の形態にて飛ぶ昇華性材料とのいずれを用いても
良い。蒸発性材料だけでも良いし、昇華性材料だけでも
良いし、両方を組み合わせても良い。

【００４０】限定するものではないが、本実施形態の有
機ＥＬ素子Ｓ１における陽極２〜陰極８の各層の一具体
例について挙げておく。本具体例では、陽極２はＩＴＯ
（インジウムとスズの酸化物）からなる膜厚２７０ｎｍ
の膜、ホール注入層３はＣｕＰｃ（銅フタロシアニン錯
体）からなる膜厚５０ｎｍの膜、ホール輸送層４はＴＰ
ＴＥ（テトラトリフェニルアミン）からなる膜厚６０ｎ
ｍの膜にすることができる。

【００４１】また、発光層５はジメチルキナクリドンが
１％ドープされたＡｌｑ（８−ヒドロキシキノリンのア
ルミニウム錯体）からなる膜厚４０ｎｍの膜、電子輸送
層６はＡｌｑからなる膜厚２０ｎｍの膜、電子注入層７
はＬｉＦ（フッ化リチウム）からなる膜厚０．５ｎｍの
膜にすることができる。

【００４２】そして、陰極８は０．３ｖｏｌ％のＣｕが
含有されたＡｌからなる厚さ１５０ｎｍの膜にすること
ができる。なお、この具体例において、有機層３〜６を
構成する有機材料のうちＡｌｑおよびＣｕＰｃが昇華性
材料であり、ＴＰＴＥは蒸発性材料である。したがっ
て、上記具体例では、有機層３〜６のうち上部電極８の
最も近くに位置する電子輸送層６を構成する有機材料
（Ａｌｑ）が昇華性材料である。

【００４３】この有機ＥＬ素子Ｓ１の製造は、上述した
ように、ガラス基板１の一面上に、スパッタ法等によっ
て陽極２をパターニング形成し、その上に、フォトリソ
グラフ技術等を用いて隔壁９を形成した後、蒸着法等に
よって上記有機層３〜６、電子注入層７、陰極８を順次
成膜することで行われる。

【００４４】そして、実際には、ガラス基板１の一面上
に、積層膜２〜８および隔壁９を覆うように、すなわち
発光部領域を覆うようにステンレス缶やガラスケース等
の封止部材を設け、これにより発光部領域を封止部材に
て封止する。封止雰囲気は、例えば酸素を１％程度混合
した窒素ガス雰囲気とすることができる。

【００４５】このようにして有機ＥＬ素子Ｓ１が製造さ
れるが、ここで、より好適な製造方法について、主とし
て陰極８の成膜方法を中心に述べる。ここで、陰極８と
しては、ＡｌもしくはＡｌ合金を主成分としてＣｕを含
有するものからなる膜を形成する。

【００４６】この好適な製造方法は、ガラス基板１の一
面上に陽極２を形成し、このワークに対してその後行わ
れる工程、すなわち有機層３〜６、電子注入層７、陰極
８の成膜から上記封止部材による封止までの工程を、真
空一環で形成できる蒸着機を使用して行う。

【００４７】ここで、図２は、陰極８を形成する蒸着装
置としての陰極形成室の模式的な構成を示す図である。
なお、図２において（ａ）は（ｂ）の上視図である。チ
ャンバ２１内の上部に、陽極２から電子注入層７まで形
成されたガラス基板１を配置し、下部における中央部に
ボート２２、このボート２２の両側に坩堝２３を配置す
る。

【００４８】これらボート２２および坩堝２３は、耐熱
性に優れるボロンナイトライド製のものが望ましい。ま
た、これらボート２２および坩堝２３は、加熱機構を備
えている。この加熱機構としては、図２に示すように、
坩堝２３については通電発熱するヒータ線２３ａを用い
ており、ボート２２については、図２中、図示していな
いが、ヒータ等を用いることができる。

【００４９】ここで、ボート２２には、ＡｌもしくはＡ
ｌ合金からなるＡｌワイヤ２４が巻かれた巻線ボビン２
５から少しずつＡｌワイヤ２４が投入されるようになっ
ている。つまり、陰極８の構成要素のうちＡｌもしくは
Ａｌ合金の蒸着はワイヤフィード方式を採用している。

【００５０】また、坩堝２３には、ペレット状のＣｕ材
料２６が入れられている。この坩堝２３の深さは、１０
ｃｍ以上程度が望ましく、本例では１２ｃｍとしてい
る。こうして、蒸着装置は、ＡｌもしくはＡｌ合金のワ
イヤフィードとＣｕを含む材料が入れられた坩堝２３と
をチャンバ２１内に配置した形となっている。

【００５１】そして、図２に示すように、チャンバ２１
内の中央にＡｌもしくはＡｌ合金、その周囲にＣｕを配
置した形で２元で蒸着するようにしている。各々の成膜
レートは膜厚振動子をセンサとするコントローラで制御
し、例えば、ＡｌもしくはＡｌ合金のレートを１ｎｍ／
ｓｅｃ、Ｃｕのレートを０．００１５ｎｍ／ｓｅｃとし
て蒸着する。

【００５２】それによって、ＡｌもしくはＡｌ合金を主
成分としてＣｕを含有するものからなる陰極８を適切に
成膜することができる。また、Ｃｕは融点が１０５０℃
とＡｌワイヤ２４に比べて高いものの、底の深い坩堝２
３にペレット状のＣｕ材料２６を少量入れることで、Ａ
ｌ側に比べて低い成膜レートを維持することができる。

【００５３】そのため、図２に示す蒸着装置を用いた製
造方法によれば、比較的融点の低いＡｌもしくはＡｌ合
金と、比較的融点の高いＣｕ材料とを成膜するにあたっ
て、長時間にわたって安定した成膜レートを実現するこ
とができる。なお、陰極８は、この好適な成膜方法以外
にも、Ａｌ−Ｃｕ合金を蒸着源としたものや、スパッタ
法にて成膜しても構わない。

【００５４】ところで、上述したように、本実施形態で
は、陰極８は、その真応力が−５００ＭＰａ以上である
金属膜からなることを主たる特徴としている。これは、
陰極８の真応力を−５００ＭＰａ以上にすることによっ
て、陰極８のヒロックならびに有機層のボイド発生が、
初期的および長時間作動、高温環境下において防止でき
るためである。

【００５５】つまり、本実施形態の有機ＥＬ素子Ｓ１に
よれば、長期間にわたって上部電極８と下部電極２との
短絡を抑制し、発光特性を維持することができる。この
ように、本実施形態における陰極８の真応力を−５００
ＭＰａ以上にした根拠について、次に述べる。

【００５６】比較例として、上記一具体例として示した
有機ＥＬ素子Ｓ１において、陰極８として通常用いられ
る低抵抗な純Ａｌを用いたものを作成した。具体的に
は、ガラス基板１の一面上に、スパッタ法によって陽極
２を形成し、その上に、フォトリソグラフ技術等を用い
て隔壁９を形成した後、蒸着法によって上記有機層３〜
６および電子注入層７を順次形成した後、蒸着法にて純
Ａｌからなる陰極８を成膜する。

【００５７】この純Ａｌからなる陰極８の成膜には、蒸
着機を使用し、Ａｌワイヤを加熱されたＢＮ（ボロンナ
イトライド）ボートに接触させることで蒸着した。真空
度は１×１０^-3Ｐａよりも高真空の雰囲気とし、成膜レ
ートは１ｎｍ／ｓｅｃ程度とした。

【００５８】この比較例の有機ＥＬ素子における陰極と
しての純Ａｌ膜の成膜後の表面をＳＥＭ（走査型電子顕
微鏡）にて観察した。図３は、この観察結果を示すもの
で（ａ）はＳＥＭの顕微鏡写真、（ｂ）は（ａ）に基づ
く模式図である。図３に示すように、純Ａｌ膜の表面に
は、成膜後において微小なヒロックＨが存在しているこ
とがわかる。

【００５９】図４は、上記図３に示されるヒロックＨの
断面をＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）にて観察し、その結
果をＴＥＭ像に基づいて模式的に示した図である。ヒロ
ックＨの下部の有機層３〜６にはボイドＢが存在するこ
とがわかる。このようなボイドＢは、複数個のヒロック
Ｈの下部を観察し、高い確率で形成されることが確認さ
れた。例えば、３箇所観察した結果、３箇所ともボイド
Ｂが存在していた。

【００６０】さらに、上記比較例を８５℃、１５０時間
放置した後に、純Ａｌ膜の表面をＳＥＭ観察した。図５
は、その観察結果を示すもので（ａ）はＳＥＭの顕微鏡
写真、（ｂ）は（ａ）に基づく模式図である。高温環境
にさらされることにより、純Ａｌ膜表面のヒロックＨは
直径約５００ｎｍ程度に成長していた。

【００６１】図６は、上記図５に示した成長したヒロッ
クＨの断面をＴＥＭ観察し、その結果をＴＥＭ像に基づ
いて模式的に示した図である。図６から、成長したヒロ
ックＨの下部のボイドＢもまた成長していることが確認
された。

【００６２】これは、高温環境下において、陰極である
純Ａｌ膜の真応力に熱応力の影響が加わったこと、なら
びに、有機層３〜６が形態変化したことによると考えら
れる。

【００６３】これらにより、上下電極間の有機層の膜厚
の実効値は、ボイドＢの形成部にて薄いこととなり、そ
の部分で耐圧の低下、電界集中、逆バイアス印加時での
リーク電流の増大により、短絡に至ることが容易に想像
できる。

【００６４】このように、有機ＥＬ素子においては、陰
極に発生するヒロックは、陰極下部の有機層に悪影響を
及ぼすという有機ＥＬ素子特有の現象であると言える。
ちなみに、ＭＯＳトランジスタ等の半導体素子で生じる
ヒロックは、電極の上部側にある絶縁膜を劣化させるも
のであり、有機ＥＬ素子におけるヒロックの問題とは別
のものである。

【００６５】特に、上記具体例に示した本実施形態の有
機ＥＬ素子Ｓ１のように、有機層３〜６を構成する有機
材料が、蒸着時に昇華の形態にて飛ぶ昇華性材料を含む
場合、昇華性材料からなる膜は、溶解を経て蒸着される
蒸発性材料に比べて、粒子と粒子の結合エネルギーが小
さいために、上記ボイドが生じやすい。

【００６６】したがって、有機層３〜６におけるボイド
の発生を防止するためには、上部電極である陰極８とし
て、真応力、熱応力ともに低応力な膜を形成することが
必要であると言える。

【００６７】ここで、これら応力を小さくするには、陰
極８の膜厚を薄くすることが有効である。ただし、この
方法では、陰極８の配線抵抗が高くなるため、大画面パ
ネルに有機ＥＬ素子を適用する場合に対しては不向きで
ある。

【００６８】そこで、もう一つの方法としては、陰極８
をＡｌの合金とすることが有効である。例えば、Ｃｕ、
Ｓｉ、Ｍｇ等が候補に挙げられるが、本発明者等の検討
によれば、その中でも特にＣｕが極めて有効であること
がわかった。

【００６９】具体的に、有機ＥＬ素子Ｓ１において、上
記一具体例に示したように、陰極８として０．３ｖｏｌ
％のＣｕが含有されたＡｌからなる厚さ１５０ｎｍの膜
を用いた場合の例を示す。

【００７０】この本実施形態の具体例としての陰極８の
成膜後の表面をＳＥＭ観察したところ、その陰極８の表
面には、成膜後において微小なヒロックが存在していな
かった。また、この具体例としての陰極８の８５℃、１
５０時間放置した後における表面をＳＥＭ観察したとこ
ろ、高温環境にさらされても、その陰極８の表面にはヒ
ロックが存在していなかった。

【００７１】次に、陰極８をＡｌとＣｕとの合金とした
り、純Ａｌからなる陰極８の膜厚を変えたりすることに
より、陰極８の真応力を変えた有機ＥＬ素子Ｓ１を作成
した。真応力はＸ線法にて計測した。そして、種々の素
子Ｓ１について、８５℃、１５０時間放置後における上
記ヒロックおよび上記ボイドの有無を評価した。その評
価結果を図７に示す。

【００７２】図７には、種々の素子Ｓ１として、陰極８
を０．３ｖｏｌ％のＣｕが含有されたＡｌからなる厚さ
１５０ｎｍの膜とした場合（Ａｌ−０．３ｖｏｌ％Ｃ
ｕ）、純Ａｌからなる陰極８の膜厚を８０ｎｍ（Ａｌ８
０ｎｍ）、１５０ｎｍ（Ａｌ１５０ｎｍ）、３２０ｎｍ
（Ａｌ３２０ｎｍ）とした場合について、評価結果を示
してある。

【００７３】図７から、陰極８をＡｌとＣｕとの合金と
したり、純Ａｌからなる陰極８であってもその膜厚を薄
くしていくことにより、陰極８の真応力を−５００ＭＰ
ａ以上とすれば、初期および高温環境下（８５℃、１５
０時間）においてもヒロックおよびボイドが発生しない
ことがわかる。

【００７４】ちなみに、従来では、陰極８の応力につい
て、上記ヒロックに起因する上記ボイドとの関係に着目
して検討された例は無く、陰極８の真応力を−５００Ｍ
Ｐａ以上とすれば、高温下においてもヒロックおよびボ
イドの発生を防止できるという関係は、本発明者等が独
自に見出したものである。

【００７５】さらに、図８は、陰極８を０．３ｖｏｌ％
のＣｕが含有されたＡｌからなる厚さ１５０ｎｍの膜と
した本実施形態の有機ＥＬ素子Ｓ１（以下、Ａｌ−０．
３ｖｏｌ％Ｃｕ陰極構造という）と、陰極８を純Ａｌ膜
とした上記比較例の有機ＥＬ素子（以下、Ａｌ陰極構造
という）とについて、上下電極２、８の短絡防止効果を
調べた結果を示す図表である。

【００７６】この評価は、有機ＥＬ素子として、格子状
配列された８１９２個の画素を有するパネルを構成し、
その陰極ライン６４本と陽極ライン１２８本を短絡させ
て全面点灯させ、８５℃雰囲気中で、ＤＣ４００ｃｄ／
ｍ²で駆動させた。そして、図８では、駆動時間を耐久
時間とし、短絡した画素の数を累積した累積破壊数とし
て示してある。

【００７７】比較例であるＡｌ陰極構造の場合はおおよ
そ３５０時間経過後、短絡した画素の数が加速的に増え
ていくのに対し、本実施形態のＡｌ−０．３ｖｏｌ％Ｃ
ｕ陰極構造の場合は、１７００時間後に１つの画素が短
絡したものの、その後２３００時間を経過しても短絡は
発生しなかった。

【００７８】なお、純Ａｌからなる陰極８の膜厚を薄く
していくことにより、陰極８の真応力を−５００ＭＰａ
以上として上記ヒロックおよびボイドの防止および短絡
防止の効果を実現することができるが、本発明者等は当
該膜厚が４０ｎｍまで薄くしても効果があることを確認
している。

【００７９】また、陰極８として０．０５ｖｏｌ％のＣ
ｕが含有されたＡｌからなる厚さ１５０ｎｍの膜を用い
た場合も、Ａｌ−０．３ｖｏｌ％Ｃｕ陰極構造と同程度
の真応力を示し、さらに、成膜後の初期および高温環境
下において上記ヒロックおよび上記ボイドは発生しなか
った。そして、短絡防止効果も同様に発揮された。

【００８０】また、ＡｌにＣｕを添加する以外にも、Ａ
ｌ−Ｍｇ合金にＣｕを添加した陰極８の構成としても、
上記同様、初期および高温環境下における上記ヒロック
および上記ボイドの発生防止、短絡防止効果は同様に発
揮された。

【００８１】また、このことは、Ａｌ合金としてＡｌ−
Ｍｇ合金以外にも、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍ
ｏ、Ｗ、Ｐｄ、Ｔａ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｚｒ、アルカリ金属
およびアルカリ土類金属のすくなくとも一種を含むもの
を用い、これらのＡｌ合金にＣｕを添加した場合も同様
である。

【００８２】以上述べたような本発明者等の検討が、本
実施形態における陰極８の真応力を−５００ＭＰａ以上
にした根拠となるものである。

【００８３】そして、本実施形態では、陰極８を、例え
ばＡｌもしくはＡｌ合金を主成分としてＣｕを含有する
ものから構成することによって、陰極８の真応力を−５
００ＭＰａ以上にすることができる。

【００８４】それによって、陰極８のヒロックならびに
有機層のボイド発生が、初期的および長時間作動、高温
環境下において防止できるため、長期間にわたって上下
電極２、８の短絡を抑制し、発光特性を維持できるよう
な有機ＥＬ素子Ｓ１を提供することができる。

【００８５】ここで、上記した本実施形態の一具体例の
有機ＥＬ素子Ｓ１のように、有機層３〜６を構成する有
機材料の少なくとも一つが、比較的ボイドの発生しやす
い昇華性材料であっても、本実施形態の陰極構成によれ
ば、ボイド発生を防止し、短絡防止および発光特性の維
持といった効果を発揮することができる。

【００８６】（他の実施形態）なお、有機層は、上記実
施形態の構成に限定するものではなく、例えば、発光層
が複数層であったり、電子ブロック層が介在されていた
りしても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子の概略断
面構成を示す図である。

【図２】陰極を形成する蒸着装置の模式的な構成を示す
図である。

【図３】比較例の有機ＥＬ素子における陰極としての純
Ａｌ膜の成膜後の表面をＳＥＭ観察した結果を示す図で
あり、（ａ）はＳＥＭ顕微鏡写真、（ｂ）は（ａ）を模
式的に示す図である。

【図４】上記図３に示されるヒロックの断面をＴＥＭ観
察した結果を模式的に示す図である。

【図５】上記比較例を８５℃、１５０時間放置した後に
純Ａｌ膜の表面をＳＥＭ観察した結果を示す図であり、
（ａ）はＳＥＭ顕微鏡写真、（ｂ）は（ａ）を模式的に
示す図である。

【図６】上記図５に示されるヒロックの断面をＴＥＭ観
察した結果を模式的に示す図である。

【図７】陰極の真応力とヒロックおよび有機層のボイド
の有無との関係を調べた結果を示す図である。

【図８】上記実施形態の有機ＥＬ素子と上記比較例の有
機ＥＬ素子とについて、上下電極の短絡防止効果を調べ
た結果を示す図表である。

【符号の説明】

１…ガラス基板、２…陽極、３…ホール注入層、４…ホ
ール輸送層、５…発光層、６…電子輸送層、８…陰極、
２３…坩堝。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3K007 AB08 AB11 DB03 FA01 4K029 AA09 BA03 BA23 BA62 BB02 BC07 CA01 CA05 DB06 DC04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板（１）の一面上に、下部電極
（２）、有機材料からなる発光層を含む有機層（３、
４、５、６）および金属からなる上部電極（８）が順次
積層されてなる有機ＥＬ素子において、前記上部電極の真応力が−５００ＭＰａ以上であること
を特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】前記有機層（３〜６）を構成する有機材
料の少なくとも一つが、蒸着法にて成膜されるものであ
ってその蒸着時に昇華の形態にて飛ぶ昇華性材料である
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】前記有機層（３〜６）のうち前記上部電
極（８）の最も近くに位置する層を構成する有機材料が
前記昇華性材料であることを特徴とする請求項２に記載
の有機ＥＬ素子。
【請求項４】基板（１）の一面上に、下部電極
（２）、有機材料からなる発光層を含む有機層（３、
４、５、６）および金属からなる上部電極（８）が順次
積層されてなる有機ＥＬ素子において、前記上部電極は、ＡｌもしくはＡｌ合金を主成分として
Ｃｕを含有するものであることを特徴とする有機ＥＬ素
子。
【請求項５】前記上部電極（８）は、蒸着法もしくは
スパッタ法にて成膜されたものであることを特徴とする
請求項１ないし４のいずれか一つに記載の有機ＥＬ素
子。
【請求項６】前記上部電極（８）は、ＡｌもしくはＡ
ｌ合金に０．０５ｖｏｌ％以上のＣｕが含有されたもの
であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一
つに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項７】前記上部電極（８）はＡｌ合金を主成分
とするものであって、このＡｌ合金は、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｔ
ｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｄ、Ｔａ、Ａｇ、
Ｉｎ、Ｚｒ、アルカリ金属およびアルカリ土類金属のす
くなくとも一種を含むものであることを特徴とする請求
項１ないし６のいずれか一つに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項８】基板（１）の一面上に、下部電極
（２）、有機材料からなる発光層を含む有機層（３、
４、５、６）および金属からなる上部電極（８）を順次
成膜するようにした有機ＥＬ素子の製造方法において、前記上部電極を、ＡｌもしくはＡｌ合金のワイヤフィー
ドとＣｕを含む材料が入れられた坩堝（２３）とを配置
した蒸着装置を用いて成膜することを特徴とする有機Ｅ
Ｌ素子の製造方法。