JPH10255987A

JPH10255987A - 有機ｅｌ素子の製造方法

Info

Publication number: JPH10255987A
Application number: JP9074553A
Authority: JP
Inventors: Kenji Nakatani; 賢司中谷; Isamu Kobori; 勇小堀; Hiroshi Tanabe; 宏田辺
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1997-03-11
Filing date: 1997-03-11
Publication date: 1998-09-25
Also published as: EP0865089A2; EP0865089A3

Abstract

(57)【要約】【課題】電極−有機層界面での密着性を改善し、長寿
命、高表示品質の有機ＥＬ素子が製造可能で、有機ＥＬ
素子の構成膜に物理的ダメージを与えない有機ＥＬ素子
の製造方法を実現する。【解決手段】所定の空間を隔てて平行に対向する一対
のターゲットと、前記ターゲットの面に対しほぼ垂直方
向に磁界を発生する磁界発生手段と、前記ターゲットの
対向する面以外の部分覆うように設けられたシールドと
を有し、前記ターゲット間の空間と対向する位置に基板
を配置するよう構成された対向ターゲット式スパッタ装
置を用い、前記ターゲットとシールド間に所定の電圧を
印加し、前記基板上に形成された有機ＥＬ構造体上に、
スパッタ法にて電極を成膜する製造方法とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機化合物を用い
た有機ＥＬ発光素子（以下、有機ＥＬ素子という）、こ
の有機ＥＬ素子の製造方法に関し、さらに詳細には、有
機層へのダメージの少ない電極の成膜方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、有機ＥＬ発光素子が盛んに研究さ
れている。これは、基本構成として、錫ドープ酸化イン
ジウム（ＩＴＯ）などの透明電極を陽電極とし、真空蒸
着によりその上にトリフェニルジアミン（ＴＰＤ）など
のホール輸送材料を成膜し、さらにアルミキノリノール
錯体（Ａｌｑ３）などの蛍光物質を発光層として積層
し、さらにＭｇなどの仕事関数の小さな金属電極（陰電
極）を形成した素子である。この、有機ＥＬ素子は１０
Ｖ前後の電圧で、１００から１０，０００cd/cm²ときわ
めて高い輝度が得られることで注目されている。

【０００３】このような有機ＥＬ素子の陰電極として用
いられる材料は、発光層へ電子を多く注入するものが有
効であると考えられている。換言すれば、仕事関数の小
さい材料ほど陰電極として適していると言える。仕事関
数の小さい材料としては種々のものがあるが、有機ＥＬ
素子の陰電極として用いられるものとしては、例えば特
開平２−１５５９５号公報に記載されているＭｇＡｇ
や、特開平５−１２１１７２号公報に記載されているＡ
ｌＬｉ等の金属材料が一般的である。この理由として、
有機ＥＬ素子の製造プロセスが、抵抗加熱を用いた蒸着
を主としているため、蒸着源は低温で蒸気圧の高いもの
に自ずと制限されてしまうという事情がある。

【０００４】ところが、抵抗加熱を用いた真空蒸着法に
より成膜された陰電極は、有機層界面での密着性が悪
く、発光効率が低下したり、電極が剥離して画素上にダ
ークスポットと呼ばれる非発光部が製造直後から生じた
り、これが駆動に従い拡大し、素子寿命や表示品質を律
する要因ともなっていることが判明した。

【０００５】また、仕事関数の小さい材料は酸素や水分
に対して反応性が高く、しかも材料の供給や補給の作業
は通常大気中で行われるため、蒸発源材料表面には酸化
物層が形成されている。このような材料を用いて陰電極
を形成しようとする場合、表面の酸化物層を蒸発させて
から蒸着させることが望ましいが、酸化物は金属単体よ
り蒸発温度が低かったり、あるいは蒸気圧が高いという
ことは希であり、酸化物層を除去することは困難であっ
た。このため、純粋な金属膜からなる陰電極を形成する
ことは困難であり、酸化物が電極−有機層界面や、電極
内部に形成されると仕事関数や電気伝導性が金属単体の
ものとは異なってしまい、所望のＥＬ特性を得ることが
できない。

【０００６】さらに、陰電極としてＭｇやＬｉ単独では
成膜性や密着性、耐酸化性の点で劣るため、通常ＭｇＡ
ｇ，ＭｇＩｎ，ＡｌＬｉ等の合金を用いるが、多くの場
合互いの金属の蒸気圧が異なるため、２元蒸着すること
が一般的である。しかし、最適な混合比を毎回安定して
得ることが困難であり、成膜された合金薄膜の組成が一
定しないという問題を有していた。

【０００７】さらに実用的に見ると、材料の交換や追
加が短期間で必要になる。大面積にした場合に膜厚や
膜質の均一性に問題がある。成膜レートを上げた場合
に、膜質の均一性、再現性に問題がある等のように生産
性の向上を図る上でも種々の問題を有していた。

【０００８】真空成膜の１つとして、スパッタ法を用い
ることも考えられる。特開平４−１９９３６号公報や特
開平８−２５０２８４号公報に記載されている方法によ
り成膜された陰電極膜は、蒸着の場合と比較してスパッ
タされる原子や原子団が高い運動エネルギーをを有する
ため表面マイグレーションが大きく、有機層界面での密
着性が向上する。また、プレスパッタを行うことで、真
空中で表面酸化物層を除去したり、逆スパッタにより有
機層界面に吸着した水分や酸素を除去できるので、クリ
ーンな電極−有機層界面や電極を形成でき、その結果安
定した有機ＥＬ素子ができる。

【０００９】さらに、蒸気圧の大きく異なる材料の混合
物をターゲットとして用いても、生成する膜とターゲッ
トとの組成のズレは少なく、蒸着法のように蒸気圧等に
よる使用材料の制限もない。また、蒸着法に比較して材
料を長時間供給する必要がなく、膜厚や膜質の均一性に
優れ、生産性の点で有利である。

【００１０】しかしながら、マグネトロンスパッタ法の
ような従来のスパッタ法の場合、Ａｒ等の不活性ガスを
用いて、ガス圧０．３〜１．０Ｐａの条件により行われ
るが、蒸着の場合と比較してスパッタされる原子や原子
団は数１０〜数１００倍程度の高い運動エネルギーを有
する。このため、有機物から形成された有機ＥＬ構造体
に直接スパッタ成膜すると、２次電子や高い運動エネル
ギーを持つスパッタ粒子が有機ＥＬ構造体にダメージを
与えたり、膜組成の均一性が十分に得られないこととな
る。より具体的には、電離された電子やイオン化された
スパッタ粒子が、多数有機ＥＬ構造体に衝突して有機等
を物理的に破壊する。このため、有機ＥＬ素子の静電破
壊電圧が低下して陰陽両電極間に電圧を印加するとリー
クを起こしたり、あるいは温度上昇により素子構成が破
壊されて、素子として機能しなくなる。また、駆動電圧
の上昇や輝度の低下を招き、ＥＬ特性が劣化する。さら
に、セルフバイアスにより基板の電位が恒にマイナス数
１０Ｖ程度になるため、スパッタガス（Ａｒ）イオンに
よる再スパッタが生じて膜組成がずれてしまうといった
問題を有していた。

【００１１】前述のように、陰電極材料としては電子注
入効率の点から仕事関数の小さい材料が用いられるが、
それらは酸素や水分に対して反応性が高く、非常に不安
定である。従って信頼性の点からは、陰電極成膜直後に
その上を安定な膜、例えば窒化膜や酸化膜で覆って封止
することが望ましい。しかしながら、マグネトロンスパ
ッタ法では、ＲＦ電源を用いて絶縁体ターゲットを使用
するか、または導電性ターゲットに窒素や酸素等の反応
性ガスを導入する方法が行われているが、成膜レートが
遅く生産性に劣る。さらに、輻射による基板の温度上昇
も懸念される。

【００１２】ＤＣ電源を用いて導電性ターゲットに同様
な反応性ガスを導入する方法があるが、ターゲット全面
のＡｒガスに窒素が混じると表面が窒化や酸化されてし
まう。そして、非エロージョン部に高抵抗膜や絶縁物が
堆積して、アークによる異常放電が発生し、膜に欠陥が
生じたり、投入パワーがアークに消費され成膜がスムー
スに行われないこととなる。一方、アーク防止用のアダ
プターを用いると成膜レートが低下し、生産性が悪化し
てしまうといった問題があった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、電極
−有機層界面での密着性を改善し、長寿命、高表示品質
の有機ＥＬ素子が製造可能で、有機ＥＬ素子の構成膜に
物理的ダメージを与えない有機ＥＬ素子の製造方法を実
現することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（３）の本発明により達成される。（１）所定の空間を隔てて平行に対向する一対のター
ゲットと、前記ターゲットの面に対しほぼ垂直方向に磁
界を発生する磁界発生手段と、前記ターゲットの対向す
る面以外の部分覆うように設けられたシールドとを有
し、前記ターゲット間の空間と対向する位置に基板を配
置するように構成した対向ターゲット式スパッタ装置を
用い、前記ターゲットとシールド間に所定の電圧を印加
し、前記基板上に形成された有機ＥＬ構造体上に、スパ
ッタ法にて電極を成膜する有機ＥＬ素子の製造方法。（２）上記（１）のスパッタ法にて陰電極を成膜した
後、反応性ガスを導入してスパッタを行い、前記陰電極
上に保護膜を成膜する上記（１）の有機ＥＬ素子の製造
方法。（３）スパッタガスを基板と反対側のターゲット近傍
より供給し、反応性ガスを基板の成膜面近傍より供給す
る上記（２）の有機ＥＬ素子の製造方法。

【００１５】

【作用】本発明の製造方法によれば、初期発光輝度が高
く、輝度の半減時間も長い。また、初期のダークスポッ
トは極めて少なく、駆動後のダークスポットの発生、成
長も少ない。ダークスポットの発生、成長は真空蒸着法
の重要な問題であったが、本発明によればこれが解消
し、発光特性（長寿命、高表示品質）が格段と向上す
る。これは本発明に従い、有機ＥＬ素子の構成膜に物理
的ダメージを与えないで,電極−有機層界面での密着性
が改善されて、均一かつ密着性のよい膜が成膜されるか
らであると考えられる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的構成につい
て詳細に説明する。本発明の有機ＥＬ素子の製造方法
は、所定の空間を隔てて実質的に平行に対向する一対の
ターゲットと、前記ターゲットの面にほぼ垂直方向に磁
界を発生する磁界発生手段と、前記ターゲットの対向す
る面以外の部分を覆うように設けられたシールドと、前
記ターゲット間の空間と対向する位置に設けられた基板
とを有する対向ターゲット式スパッタ装置を用い、前記
基板上に形成された有機ＥＬ構造体上に、前記ターゲッ
トとシールド間に所定の電圧を印加し、スパッタ法にて
電極を成膜する

【００１７】本発明は、対向ターゲット式スパッタ装置
を用いて、ターゲット間にプラズマを生成しスパッタを
行う。ターゲットから放出される２次電子を利用してガ
スのイオン化を促進し、高密度プラズマを生成し、それ
を磁界発生手段によりスパッタ面に垂直、すなわち電場
と平行に印加される磁場によって保持する。このように
して、プラズマ生成領域と成膜領域を完全に別にしてプ
ラズマフリーライクな状態で成膜が行われる。基板は殆
どプラズマにさらされないこととなり、フィルター基板
や有機ＥＬ構造体上の有機層や、その上に堆積した膜が
高エネルギー粒子によりダメージを受けることなく成膜
が行われる。その結果、静電破壊電圧の低下によるリー
クや温度上昇による素子構成の破壊を防止することがで
きる。あるいは、駆動電圧の上昇や輝度の低下という、
ＥＬ特性の劣化もなくなる。さらに基板のセルフバイア
スも生じないため、スパッタガスイオンによる再スパッ
タを受けることがなく、膜組成のズレも生じない。マグ
ネトロンスパッタ法では、ドーナッツ状にプラズマ密度
が高い部分ができその部分は限られているため、ターゲ
ットのエロージョンもドーナツ状の局部浸食状態となっ
てターゲットの組成のズレが生じやすく、成膜条件が一
定しない。しかもエロージョンが進むにつれてそれが大
きくなり、ターゲットの利用効率も悪い。これに対し、
対向ターゲット式スパッタ法では、高密度のプラズマが
広い範囲にわたって分布し、ほぼターゲットと同程度の
面積となり、成膜条件が安定し、ターゲットの利用効率
も高い。膜組成のズレは少なく、応力フリーあるいは応
力フリーライクで緻密な膜が得られる。

【００１８】次に、本発明に用いられる対向ターゲット
式スパッタ装置の具体的な構成について図を参照しつつ
説明する。

【００１９】図１は、対向ターゲット式スパッタ装置の
構成例を示す概略構成図である。図において、対向ター
ゲット式スパッタ装置は、基板１と、一対のターゲット
２ａ，２ｂと、磁界発生手段３ａ，３ｂと、シールド４
ａ，４ｂと、電源５とを有する。

【００２０】ターゲット２ａ，２ｂは、所定の間隔を置
いてほぼ平行となるように、対向して図示しない真空チ
ャンバー内に配置されている。ターゲットの構成材料と
しては、有機ＥＬ素子構造体上に形成される陰電極、陽
電極および保護膜と同一材料または反応性ガスとの反応
により、陰電極、陽電極および保護膜となる材料が用い
られる。ターゲットの形状は使用する基板の形状や大き
さに合わせて適宜好ましいものを設定すればよく、四角
状であっても、円形状であってもよいが、大面積の基板
に対応するためには、長手方向（図では紙面と垂直方
向）に長い長方形とすることが好ましい。ターゲットの
大きさは特に限定するものではないが、通常１０〜５０
０×１０〜５００mm程度である。ターゲット２ａ，２ｂ
は、それぞれ同じ材質でも異なったものでもよく、異な
った材質を用いる場合には、ターゲットへの印加電圧を
個別に調整することで、膜組成を制御することができ
る。

【００２１】磁界発生手段３ａ，３ｂは、ターゲット上
に所定の強度の磁束密度で、ターゲット面に対して垂直
方向の磁界を発生しうるものであれば、永久磁石、電磁
石のいずれを用いてもよいが、経済性の点で永久磁石が
好ましい。この例では、磁界発生手段３ａ，３ｂはター
ゲット２ａ，２ｂの背面側に設けられているがこれに限
定するものではなく、プラズマ密度を均一化する位置に
配置すればよく、これによりターゲット表面での局所的
なアークの発生を防止できる。発生する磁界の強さはタ
ーゲット上で５０〜２０００Ｏｅ、好ましくは２００
〜１０００Ｏｅ程度が好ましい。永久磁石としては、
例えばＦｅ−Ｎｄ−Ｂ、Ｓｍ−Ｃｏ、フェライト、アル
ニコ等を挙げることができる。また、その形状は特に限
定するものではないが、通常四角いブロック状のものが
用いられる。磁界発生手段３ａ，３ｂは、所定の磁界を
ターゲット上に発生しうるものであれば図示例に限ら
ず、他の位置に取り付けることも可能であるが、真空チ
ャンバー内への収納性、経済性を考慮するとターゲット
背面側に配置することが好ましい。さらに、ターゲット
背面側の配置位置は、ターゲット背面の全体にわたって
配置してもよいが、所定の磁界を発生しうるものであれ
ば、その位置を特に限定するものではなく、好ましくは
ターゲットの端部に配置することが好ましい。また、図
示例では一方のターゲット２ａ側がＮ極であり、他方の
ターゲット２ｂ側がＳ極となるように配置されている
が、この逆であってもよい。

【００２２】電源５はターゲット２ａ，２ｂとシールド
４ａ，４ｂ間に所定の電圧を印加し、ＤＣスパッタを行
わせるものであり、印加される電圧としてはターゲット
を陰電極として３００〜１２００Ｖ、好ましくは５００
〜１０００Ｖ程度である。

【００２３】基板１は有機ＥＬ素子を成膜するもので、
前記ターゲット２ａ，２ｂ間の空間と対向するように配
置される。基板としては、スパッタ装置に使用される公
知の基板の中から適宜選択して使用することができる。
このような基板材としては、例えば、ガラス、アルミナ
等のセラミック等の絶縁性の基板が挙げられ、好ましく
はガラスである。なお、導電性基板はチャージアップの
現象が生じないが、金属等の導電性基板であっても裏面
にＳｉＯ₂等の絶縁物がある場合等のように、基板が絶
縁されていれば本発明の効果が特に得られる。基板の形
状は特に限定するものではなく、四角板状あるいは円板
状でもよい。その大きさは特に限定するものではない
が、例えば四角状のものであれば通常、５〜５００mm×
５〜５００mmの範囲である。基板１は単独でも複数用い
てもよく、複数用いる場合にはターゲットに対して円周
上に配置することが好ましい。また、飛散するスパッタ
粒子の多くはターゲット面からある角度（ターゲットの
面に対して−５０〜＋５０°程度）を持って放出される
ため、このスパッタ粒子の放出方向に基板面を向けても
よい。その場合、複数の基板を用い、一対のターゲット
２ａ，２ｂに対して、基板のそれぞれを対応させてもよ
い。基板面に垂直な中心軸を、ターゲット２ａ，２ｂと
平行な方向に対して、±２０〜５０°傾けることが好ま
しい。

【００２４】シールド４ａ，４ｂは、ターゲット２ａ，
２ｂの対向する面以外の部分、およびこの例では磁界発
生手段３ａ，３ｂを覆うように配置され、図示例のＤＣ
スパッタ法の場合は、接地側の電極として作用する。す
なわち、本発明で好ましく用いられるＤＣスパッタ法の
場合、ターゲット２ａ，２ｂを陰電極とし、シールド４
ａ，４ｂを陽電極として電源５より前記電圧が印加され
る。なお、前記電源５を高周波源としたＲＦスパッタも
本発明では可能であるが、有機ＥＬ素子構造体へのダメ
ージの少なさや、成膜時の制御の容易さの点でＤＣスパ
ッタ法が好ましい。

【００２５】次に、各部の具体的な寸法関係について説
明する。基板１の位置は、プラズマ生成領域と成膜レー
トによって決定される。プラズマフリーあるいはプラズ
マフリーライクな状態が得られる位置に配置される必要
があるが、あまりターゲット２ａ，２ｂから離れた位置
にすると成膜レートが低下する。従って、ターゲット２
ａ，２ｂの端部から１０〜１００mmの範囲が好ましく、
特に２０〜１００mmの範囲が好ましい。また、一方のタ
ーゲット２ａと、他方のターゲット２ｂとの間隔は、１
００〜３００mmの範囲が好ましく、特に１５０〜２５０
mmの範囲が好ましい。

【００２６】このようなスパッタ装置の動作条件とし
て、スパッタ時におけるスパッタガスの圧力は、１０^-4
〜１０¹Pa程度が好ましく、特に１０^-3〜１０^-1Pa程度
が好ましい。スパッタ時の投入電力は、好ましくは１〜
１００Ｗ／cm² の範囲である。

【００２７】スパッタガスは、通常のスパッタ装置に使
用されるＡｒ，Ｈｅ，Ｎｅ，Ｋｒ，Ｘｅ等の不活性ガス
を用いるが、反応性スパッタではこれに加えてＮ₂，
Ｏ₂，Ｈ ₂Ｏ，Ｎ₂Ｏ，ＮＯ_X，ＮＨ₃，Ｃ₂Ｈ₂，ＣＨ₄，Ｃ
₂Ｈ₄，ＣＯ，Ｈ₂，Ｈ₂Ｓ等の反応性ガスが使用可能であ
る。スパッタガスと反応性ガスとの流量比は任意に定め
ることができる。また、スパッタガス、反応性ガスのス
パッタ時における流量は、特に規制するものではない
が、１〜３０sccm 程度でよい。

【００２８】図２は、反応性スパッタを行う場合の対向
スパッタ装置の構成を示した概略構成図である。この例
では、図１の構成に加えて、装置内にスパッタガス供給
ポート６と、反応性ガス供給ポート７とがそれぞれ設け
られている。スパッタガス供給ポート６は、ターゲット
２ａ，２ｂの、基板１と反対側の近傍に一対設けられ、
反応性ガス供給ポート７は、基板１近傍に一対設けられ
ている。それぞれのガス供給ラインは図では省略してい
る。また、矢印はそれぞれガスの供給方向を示してい
る。

【００２９】このような構成とすることにより、基板近
傍に供給される反応性ガスは、基板に沿って流入し、効
率よく消費される。また、反応性ガスと、スパッタガス
との供給場所が離れているため、ターゲット近傍で混合
する割合も少なくなる。反応性ガスの導入手段は図示例
に限定するものではなく、例えばスパッタガスと反応性
ガスの供給手段を共通とすることも可能であるが、その
場合には反応効率が低下する。

【００３０】本発明では、基板にバイアス電圧を印加し
てもよい。本発明の対向ターゲット式スパッタ装置は、
基板の位置がプラズマフリーあるいはプラズマフリーラ
イクな配置となるため、微少な電圧制御が可能であり、
これにより膜質制御が容易となる。これに対し、マグネ
トロンスパッタ法では当初からセルフバイアス電圧がマ
イナス数１０Ｖ印加されているため、微少なバイアス電
圧を印加することができない。

【００３１】また本発明では、プラズマがターゲット間
に保持されているので、これにマイクロ波を入射させて
主に電子を加熱し、イオン化を促進することもできる。
これにより、高密度プラズマが生成され、成膜レートが
向上する。

【００３２】成膜レートを向上させる他の方法として、
例えば図３に示すように基板１の反対側の位置に補助タ
ーゲット８を設けてもよい。すなわち、図３の構成では
図１の構成に加えて、補助ターゲット８、グリッド電極
９、補助電源１０を有する。補助ターゲット８は、ター
ゲット２ａ，２ｂ間の空間と対向し、かつ基板１と反対
側の位置に設けられる。補助ターゲット８は、ターゲッ
ト２ａ，２ｂのいずれかと同一材料あるいは前記電極等
の成分材料が用いられる。

【００３３】グリッド電極９には、補助電源１０より、
前記電源５の電圧に加えて３００〜５００Ｖ程度高い電
圧が印加される。また、補助ターゲット８には、ターゲ
ット２ａ，２ｂと同一電圧が電源５から印加される。補
助ターゲット８とグリッド９との距離は、スパッタガス
圧における中性ガス分子の平均自由行程以下に設定され
ている。グリッド電極の網目は、面積透過率が９０％以
上となるように設定されている。

【００３４】ターゲット２ａ，２ｂから飛来したスパッ
タ粒子は、補助ターゲット８をスパッタし、再び補助タ
ーゲット８から補助ターゲット８のスパッタ粒子と共に
飛散し、基板１上に堆積することとなる。このようにし
て、基板１と反対方向に飛散したスパッタ粒子も有効に
利用され成膜レートが向上する。

【００３５】形成されるプラズマが、基板方向へふくら
むのを防止するため、プラズマを吸収して密度を低下さ
せるシールドカバーやシールドチップを設けてもよい。

【００３６】このようなスパッタ法にて成膜される電極
の構成材料としては、陰電極の場合、電子注入を効果的
に行うために、低仕事関数の物質として、例えば、Ｋ、
Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａ
ｌ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｚｒ等の金属元素単体、
または安定性を向上させるためにそれらを含む２成分、
３成分の合金系を用いることが好ましい。合金系として
は、例えばＭｇ・Ａｇ（Ａｇ：１〜２０at％）、Ｍｇ・
Ｉｎ（Ｉｎ：１〜５０at％）、Ａｌ・Ｃａ（Ｃａ：１〜
２０at％）、Ａｌ・Ｉｎ（Ｉｎ：１〜１０at％）等が好
ましい。したがって、スパッタターゲットとしては、通
常このような陰電極構成金属、合金を用いる。

【００３７】また、陰電極薄膜の厚さは、電子注入を十
分行え、かつ十分に低抵抗となる一定以上の厚さとすれ
ば良く、５０nm以上、好ましくは１００nm以上とすれば
よい。また、その上限値には特に制限はないが、通常膜
厚は１００〜５００nm程度とすればよい。

【００３８】また、本発明のスパッタ法を陽電極に用い
てもよい。この陽電極は、好ましくは発光した光の透過
率が８０％以上となるように陽電極の材料および厚さを
決定することが好ましい。具体的には、例えば、錫ドー
プ酸化インジウム（ＩＴＯ）、亜鉛ドープ酸化インジウ
ム（ＩＺＯ）、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃などを陽電
極に用いることが好ましい。また、陽電極の厚さは１０
〜５００nm程度とすることが好ましい。素子の信頼性を
向上させるために駆動電圧が低いことが必要であるが、
好ましいものとして、１０〜３０Ω／□（膜厚５０〜３
００nm）のＩＴＯが挙げられる。実際に使用する場合に
は、ＩＴＯ等の陽電極界面での反射による干渉効果が、
光取り出し効率や色純度を十分に満足するように、電極
の膜厚や光学定数を設定すればよい。

【００３９】ディスプレイのような大きなデバイスにお
いては、ＩＴＯ等の陽電極の抵抗が大きく、電圧降下が
起きるので、Ａｌなどのメタル配線をしてもよい。

【００４０】本発明の有機ＥＬ素子は、前述のような反
応性スパッタを利用して、保護膜として陰電極の構成材
料、つまり仕事関数が４eV以下となる金属、合金材料の
酸化物、窒化物あるいは炭化物の１種以上を設けること
が好ましい。この場合、保護膜の原材料は、通常は陰電
極材料と同一組成とするが、それと組成比の異なるもの
であっても、あるいはその材料成分中の１種以上を欠く
ものであっても良い。このように、陰電極と同一材料等
を用いることにより、陰電極との連続成膜が可能とな
る。

【００４１】このような酸化物のＯ量、窒化物のＮ量あ
るいは炭化物のＣ量は、この化学量論組成値から偏倚し
ていても良く、それらの組成値の０．５〜２倍の範囲で
あればよい。

【００４２】ターゲットとしては好ましくは陰電極と同
一材料を用い、反応性ガスとしては、酸化物を形成する
場合、Ｏ₂、ＣＯ等が挙げられ、窒化物を形成する場
合、Ｎ₂、ＮＨ₃、ＮＯ、ＮＯ₂、Ｎ₂Ｏ等が挙げら
れ、炭化物を形成する場合、ＣＨ₄、Ｃ₂Ｈ₂、Ｃ₂Ｈ
₄等が挙げられる。これらの反応性ガスは単独で用いて
も、２種以上を混合して用いても良い。

【００４３】保護膜の厚さは、水分や酸素あるいは有機
溶媒の進入を防止するため、一定以上の厚さとすればよ
く、好ましくは５０nm以上、さらに１００nm以上、特に
１００〜１０００nmの範囲が好ましい。

【００４４】陰電極と保護膜とを併せた全体の厚さとし
ては、特に制限はないが、通常１００〜１０００nm程度
とすればよい。

【００４５】このような保護膜を設けることにより、陰
電極の酸化等がさらに防止され、有機ＥＬ素子を長期間
安定に駆動することができる。

【００４６】本発明の方法により製造される有機発光素
子は、基板上に陽電極と、その上に陰電極を有するか、
あるいは基板上に陰電極と、その上に陽電極を有する、
いわゆる逆積層のいずれかの構成からなり、これらの電
極に挟まれて、それぞれ少なくとも１層の電荷輸送層お
よび発光層を有し、さらに最上層として保護層を有す
る。なお、電荷輸送層は省略可能である。そして、陰電
極は、前述のとおり、スパッタ法で成膜される仕事関数
の小さい金属または合金で構成され、陽電極は、前述し
た錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、亜鉛ドープ酸化
インジウム（ＩＺＯ）、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃等
をスパッタ法で成膜した構成からなる。

【００４７】本発明により製造される有機発光素子の構
成例を図４及び図５に示す。図４に示されるＥＬ素子
は、基板２１上に、陽電極２２、ホール注入・輸送層２
３、発光および電子注入輸送層２４、陰電極２５、保護
層２６を順次有する。また、図５に示されるＥＬ素子
は、図４を逆に積層した構造で、基板２１上に、陰電極
２５、発光および電子注入輸送層２４、ホール注入・輸
送層２３、陽電極２２を順次有する。

【００４８】本発明の有機ＥＬ素子は、図示例に限ら
ず、種々の構成とすることができ、例えば発光層を単独
で設け、この発光層と金属電極との間に電子注入輸送層
を介在させた構造とすることもできる。また、必要に応
じ、ホール注入・輸送層２３と発光層とを混合しても良
い。

【００４９】陰電極や陽電極あるいは発光層などの有機
層は、必要に応じてマスク蒸着または膜形成後にエッチ
ングなどの方法によってパターニングでき、これによっ
て、所望の発光パターンを得ることができる。さらに
は、基板が薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）であって、その
パターンに応じて各膜を形成することでそのまま表示お
よび駆動パターンとすることもできる。

【００５０】電極成膜後に、前記保護膜あるいは／およ
びＡｌ等の金属材料、ＳｉＯ_X 等の無機材料、テフロン
等の有機材料等を用いた他の保護層を形成すればよい。
この保護膜は、基板１側から発光した光を取り出す構成
では透明でも不透明であってもよい。前記逆積層とする
場合等には透明である必要があり、透明にする場合は、
透明な材料（例えばＳｉＯ₂ 等）を選択して用いるか、
あるいは厚さを制御して透明（好ましくは発光光の透過
率が８０％以上）となるようにすればよい。一般に、保
護膜の厚さは５０〜１２００nm程度とする。保護膜は前
記した反応性スパッタ法の他に、一般的なスパッタ法、
蒸着法等により形成すればよい。

【００５１】なお、有機ＥＬ素子を製造する場合におい
て、陰電極成膜後にパターニングをしようとすると、一
旦大気中に取り出すこととなり、陰電極表面が酸化して
しまう。このような酸化層は電子注入効率の低下やダー
クスポット発生の原因となるため、再度減圧した後、逆
スパッタ（陰電極表面をスパッタする）して酸化層を除
去することが好ましい。酸化層は、陰電極表面を逆スパ
ッタで通常２〜３nm程度スパッタすることにより除去で
きる。

【００５２】さらに、素子の有機層や電極の酸化を防ぐ
ために素子上に封止層を形成することが好ましい。封止
層は、湿気の侵入を防ぐために市販の低吸湿性の光硬化
性接着剤、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤、架
橋エチレン−酢酸ビニル共重合体接着剤シート等の接着
性樹脂層を用いて、ガラス板等の封止板を接着し密封す
る。ガラス板以外にも金属板、プラスチック板等を用い
ることもできる。

【００５３】次に、本発明のＥＬ素子に設けられる有機
物層について述べる。

【００５４】発光層は、ホール（正孔）および電子の注
入機能、それらの輸送機能、ホールと電子の再結合によ
り励起子を生成させる機能を有する。発光層には比較的
電子的にニュートラルな化合物を用いることが好まし
い。

【００５５】ホール注入輸送層は、陽電極からのホール
の注入を容易にする機能、ホールを安定に輸送する機能
および電子を妨げる機能を有し、電子注入輸送層は、陰
電極からの電子の注入を容易にする機能、電子を安定に
輸送する機能およびホールを妨げる機能を有するもので
あり、これらの層は、発光層に注入されるホールや電子
を増大・閉じこめさせ、再結合領域を最適化させ、発光
効率を改善する。

【００５６】発光層の厚さ、ホール注入輸送層の厚さお
よび電子注入輸送層の厚さは特に限定されず、形成方法
によっても異なるが、通常、５〜５００nm程度、特に１
０〜３００nmとすることが好ましい。

【００５７】ホール注入輸送層の厚さおよび電子注入輸
送層の厚さは、再結合・発光領域の設計によるが、発光
層の厚さと同程度もしくは１／１０〜１０倍程度とすれ
ばよい。ホールもしくは電子の、各々の注入層と輸送層
を分ける場合は、注入層は１nm以上、輸送層は２０nm以
上とするのが好ましい。このときの注入層、輸送層の厚
さの上限は、通常、注入層で５００nm程度、輸送層で５
００nm程度である。このような膜厚については注入輸送
層を２層設けるときも同じである。

【００５８】本発明の有機ＥＬ素子の発光層には発光機
能を有する化合物である蛍光性物質を含有させる。この
ような蛍光性物質としては、例えば、特開昭６３−２６
４６９２号公報に開示されているような化合物、例えば
キナクリドン、ルブレン、スチリル系色素等の化合物か
ら選択される少なくとも１種が挙げられる。また、トリ
ス（８−キノリノラト）アルミニウム等の８−キノリノ
ールないしその誘導体を配位子とする金属錯体色素など
のキノリン誘導体、テトラフェニルブタジエン、アント
ラセン、ペリレン、コロネン、１２−フタロペリノン誘
導体等が挙げられる。さらには、特願平６−１１０５６
９号のフェニルアントラセン誘導体、特願平６−１１４
４５６号のテトラアリールエテン誘導体等を用いること
ができる。

【００５９】また、それ自体で発光が可能なホスト物質
と組み合わせて使用することが好ましく、ドーパントと
しての使用が好ましい。このような場合の発光層におけ
る化合物の含有量は０．０１〜１０wt% 、さらには０．
１〜５wt% であることが好ましい。ホスト物質と組み合
わせて使用することによって、ホスト物質の発光波長特
性を変化させることができ、長波長に移行した発光が可
能になるとともに、素子の発光効率や安定性が向上す
る。

【００６０】ホスト物質としては、キノリノラト錯体が
好ましく、さらには８−キノリノールないしその誘導体
を配位子とするアルミニウム錯体が好ましい。このよう
なアルミニウム錯体としては、特開昭６３−２６４６９
２号、特開平３−２５５１９０号、特開平５−７０７３
３号、特開平５−２５８８５９号、特開平６−２１５８
７４号等に開示されているものを挙げることができる。

【００６１】具体的には、まず、トリス（８−キノリノ
ラト）アルミニウム、ビス（８−キノリノラト）マグネ
シウム、ビス（ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリノラト）亜
鉛、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウ
ムオキシド、トリス（８−キノリノラト）インジウム、
トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウ
ム、８−キノリノラトリチウム、トリス（５−クロロ−
８−キノリノラト）ガリウム、ビス（５−クロロ−８−
キノリノラト）カルシウム、５，７−ジクロル−８−キ
ノリノラトアルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−
８−ヒドロキシキノリノラト）アルミニウム、ポリ［亜
鉛（II）−ビス（８−ヒドロキシ−５−キノリニル）メ
タン］、等がある。

【００６２】また、８−キノリノールないしその誘導体
のほかに他の配位子を有するアルミニウム錯体であって
もよく、このようなものとしては、ビス（２−メチル−
８−キノリノラト）（フェノラト）アルミニウム(III)
、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（オルト−
クレゾラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−
８−キノリノラト）（メタークレゾラト）アルミニウム
(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（パラ
−クレゾラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル
−８−キノリノラト）（オルト−フェニルフェノラト）
アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノ
ラト）（メタ−フェニルフェノラト）アルミニウム(II
I) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（パラ−
フェニルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−
メチル−８−キノリノラト）（２，３−ジメチルフェノ
ラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キ
ノリノラト）（２，６−ジメチルフェノラト）アルミニ
ウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）
（３，４−ジメチルフェノラト）アルミニウム(III) 、
ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（３，５−ジメ
チルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチ
ル−８−キノリノラト）（３，５−ジ−tert−ブチルフ
ェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８
−キノリノラト）（２，６−ジフェニルフェノラト）ア
ルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラ
ト）（２，４，６−トリフェニルフェノラト）アルミニ
ウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）
（２，３，６−トリメチルフェノラト）アルミニウム(I
II) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（２，
３，５，６−テトラメチルフェノラト）アルミニウム(I
II) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（１−ナ
フトラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８
−キノリノラト）（２−ナフトラト）アルミニウム(II
I) 、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）
（オルト−フェニルフェノラト）アルミニウム(III) 、
ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）（パラ−
フェニルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２，
４−ジメチル−８−キノリノラト）（メタ−フェニルフ
ェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２，４−ジメチ
ル−８−キノリノラト）（３，５−ジメチルフェノラ
ト）アルミニウム(III) 、ビス（２，４−ジメチル−８
−キノリノラト）（３，５−ジ−tert−ブチルフェノラ
ト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−４−エチ
ル−８−キノリノラト）（パラ−クレゾラト）アルミニ
ウム(III) 、ビス（２−メチル−４−メトキシ−８−キ
ノリノラト）（パラ−フェニルフェノラト）アルミニウ
ム(III) 、ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリ
ノラト）（オルト−クレゾラト）アルミニウム(III) 、
ビス（２−メチル−６−トリフルオロメチル−８−キノ
リノラト）（２−ナフトラト）アルミニウム(III) 等が
ある。

【００６３】このほか、ビス（２−メチル−８−キノリ
ノラト）アルミニウム(III) −μ−オキソ−ビス（２−
メチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III) 、ビス
（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）アルミニウム
(III) −μ−オキソ−ビス（２，４−ジメチル−８−キ
ノリノラト）アルミニウム(III) 、ビス（４−エチル−
２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III) −
μ−オキソ−ビス（４−エチル−２−メチル−８−キノ
リノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−４
−メトキシキノリノラト）アルミニウム(III) −μ−オ
キソ−ビス（２−メチル−４−メトキシキノリノラト）
アルミニウム(III) 、ビス（５−シアノ−２−メチル−
８−キノリノラト）アルミニウム(III) −μ−オキソ−
ビス（５−シアノ−２−メチル−８−キノリノラト）ア
ルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−５−トリフルオ
ロメチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III) −μ
−オキソ−ビス（２−メチル−５−トリフルオロメチル
−８−キノリノラト）アルミニウム(III) 等であっても
よい。

【００６４】このほかのホスト物質としては、特願平６
−１１０５６９号に記載のフェニルアントラセン誘導体
や特願平６−１１４４５６号に記載のテトラアリールエ
テン誘導体なども好ましい。

【００６５】発光層は電子注入輸送層を兼ねたものであ
ってもよく、このような場合はトリス（８−キノリノラ
ト）アルミニウム等を使用することが好ましい。これら
の蛍光性物質を蒸着すればよい。

【００６６】また、必要に応じて発光層は、少なくとも
一種以上のホール注入輸送性化合物と少なくとも１種以
上の電子注入輸送性化合物との混合層とすることも好ま
しく、この混合層中にドーパントを含有させることが好
ましい。このような混合層における化合物の含有量は、
０．０１〜２０wt% 、さらには０．１〜１５wt% とする
ことが好ましい。

【００６７】混合層では、キャリアのホッピング伝導パ
スができるため、各キャリアは極性的に優勢な物質中を
移動し、逆の極性のキャリア注入は起こり難くなり、有
機化合物がダメージを受け難くなり、素子寿命がのびる
という利点があるが、前述のドーパントをこのような混
合層に含有させることにより、混合層自体のもつ発光波
長特性を変化させることができ、発光波長を長波長に移
行させることができるとともに、発光強度を高め、かつ
素子の安定性を向上させることができる。

【００６８】混合層に用いられるホール注入輸送性化合
物および電子注入輸送性化合物は、各々、後述のホール
注入輸送層用の化合物および電子注入輸送層用の化合物
の中から選択すればよい。なかでも、ホール注入輸送層
用の化合物としては、強い蛍光を持ったアミン誘導体、
例えばホール輸送材料であるトリフェニルジアミン誘導
体、さらにはスチリルアミン誘導体、芳香族縮合環を持
つアミン誘導体を用いるのが好ましい。

【００６９】電子注入輸送性の化合物としては、キノリ
ン誘導体、さらには８−キノリノールないしその誘導体
を配位子とする金属錯体、特にトリス（８−キノリノラ
ト）アルミニウム（Ａｌｑ３）を用いることが好まし
い。また、上記のフェニルアントラセン誘導体、テトラ
アリールエテン誘導体を用いるのも好ましい。

【００７０】ホール注入輸送層用の化合物としては、強
い蛍光を持ったアミン誘導体、例えば上記のホール輸送
材料であるトリフェニルジアミン誘導体、さらにはスチ
リルアミン誘導体、芳香族縮合環を持つアミン誘導体を
用いるのが好ましい。

【００７１】この場合の混合比は、それぞれのキャリア
移動度とキャリア濃度を考慮する事で決定するが、一般
的には、ホール注入輸送性化合物の化合物／電子注入輸
送機能を有する化合物の重量比が、１／９９〜９９／
１、さらには１０／９０〜９０／１０、特には２０／８
０〜８０／２０程度）となるようにすることが好まし
い。

【００７２】また、混合層の厚さは、分子層一層に相当
する厚みから、有機化合物層の膜厚未満とすることが好
ましく、具体的には１〜８５nmとすることが好ましく、
さらには５〜６０nm、特には５〜５０nmとすることが好
ましい。

【００７３】また、混合層の形成方法としては、異なる
蒸着源より蒸発させる共蒸着が好ましいが、蒸気圧（蒸
発温度）が同程度あるいは非常に近い場合には、予め同
じ蒸着ボード内で混合させておき、蒸着することもでき
る。混合層は化合物同士が均一に混合している方が好ま
しいが、場合によっては、化合物が島状に存在するもの
であってもよい。発光層は、一般的には、有機蛍光物質
を蒸着するか、あるいは樹脂バインダー中に分散させて
コーティングすることにより、発光層を所定の厚さに形
成する。

【００７４】また、ホール注入輸送層には、例えば、特
開昭６３−２９５６９５号公報、特開平２−１９１６９
４号公報、特開平３−７９２号公報、特開平５−２３４
６８１号公報、特開平５−２３９４５５号公報、特開平
５−２９９１７４号公報、特開平７−１２６２２５号公
報、特開平７−１２６２２６号公報、特開平８−１００
１７２号公報、ＥＰ０６５０９５５Ａ１等に記載されて
いる各種有機化合物を用いることができる。例えば、テ
トラアリールベンジシン化合物（トリアリールジアミン
ないしトリフェニルジアミン：ＴＰＤ）、芳香族三級ア
ミン、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導体、トリア
ゾール誘導体、イミダゾール誘導体、アミノ基を有する
オキサジアゾール誘導体、ポリチオフェン等である。こ
れらの化合物は２種以上を併用してもよく、併用すると
きは別層にして積層したり、混合したりすればよい。

【００７５】ホール注入輸送層をホール注入層とホール
輸送層とに分けて設層する場合は、ホール注入輸送層用
の化合物のなかから好ましい組合せを選択して用いるこ
とができる。このとき、陽電極（ＩＴＯ等）側からイオ
ン化ポテンシャルの小さい化合物の層の順に積層するこ
とが好ましい。また陽電極表面には薄膜性の良好な化合
物を用いることが好ましい。このような積層順について
は、ホール注入輸送層を２層以上設けるときも同様であ
る。このような積層順とすることによって、駆動電圧が
低下し、電流リークの発生やダークスポットの発生・成
長を防ぐことができる。また、素子化する場合、蒸着を
用いているので１〜１０nm程度の薄い膜も、均一かつピ
ンホールフリーとすることができるため、ホール注入層
にイオン化ポテンシャルが小さく、可視部に吸収をもつ
ような化合物を用いても、発光色の色調変化や再吸収に
よる効率の低下を防ぐことができる。ホール注入輸送層
は、発光層等と同様に上記の化合物を蒸着することによ
り形成することができる。

【００７６】また、必要に応じて設けられる電子注入輸
送層には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム
（Ａｌｑ３）等の８−キノリノールなしいその誘導体を
配位子とする有機金属錯体などのキノリン誘導体、オキ
サジアゾール誘導体、ペリレン誘導体、ピリジン誘導
体、ピリミジン誘導体、キノキサリン誘導体、ジフェニ
ルキノン誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体等を用い
ることができる。電子注入輸送層は発光層を兼ねたもの
であってもよく、このような場合はトリス（８−キノリ
ノラト）アルミニウム等を使用することが好ましい。電
子注入輸送層の形成は発光層と同様に蒸着等によればよ
い。

【００７７】電子注入輸送層を電子注入層と電子輸送相
とに分けて積層する場合には、電子注入輸送層用の化合
物の中から好ましい組み合わせを選択して用いることが
できる。このとき、陰電極側から電子親和力の値の大き
い化合物の順に積層することが好ましい。このような積
層順については電子注入輸送層を２層以上設けるときも
同様である。

【００７８】基板材料としては、基板側から発光した光
を取り出す構成の場合、ガラスや石英、樹脂等の透明な
いし半透明材料を用いる。また、基板に色フィルター膜
や蛍光性物質を含む色変換膜、あるいは誘電体反射膜を
用いて発光色をコントロールしてもよい。また、前記逆
積層の場合には、基板は透明でも不透明であってもよ
く、不透明である場合にはセラミックス等を使用しても
よい。

【００７９】カラーフィルター膜には、液晶ディスプレ
イ等で用いられているカラーフィルターを用いれば良い
が、有機ＥＬの発光する光に合わせてカラーフィルター
の特性を調整し、取り出し効率・色純度を最適化すれば
よい。

【００８０】また、ＥＬ素子材料や蛍光変換層が光吸収
するような短波長の外光をカットできるカラーフィルタ
ーを用いれば、素子の耐光性・表示のコントラストも向
上する。

【００８１】また、誘電体多層膜のような光学薄膜を用
いてカラーフィルターの代わりにしても良い。

【００８２】蛍光変換フィルター膜は、ＥＬ発光の光を
吸収し、蛍光変換膜中の蛍光体から光を放出させること
で、発光色の色変換を行うものであるが、組成として
は、バインダー、蛍光材料、光吸収材料の三つから形成
される。

【００８３】蛍光材料は、基本的には蛍光量子収率が高
いものを用いれば良く、ＥＬ発光波長域に吸収が強いこ
とが望ましい。実際には、レーザー色素などが適してお
り、ローダミン系化合物・ペリレン系化合物・シアニン
系化合物・フタロシアニン系化合物（サブフタロ等も含
む）ナフタロイミド系化合物・縮合環炭化水素系化合物
・縮合複素環系化合物・スチリル系化合物・クマリン系
化合物等を用いればよい。

【００８４】バインダーは基本的に蛍光を消光しないよ
うな材料を選べば良く、フォトリソグラフィー・印刷等
で微細なパターニングが出来るようなものが好ましい。
また、ＩＴＯの成膜時にダメージを受けないような材料
が好ましい。

【００８５】光吸収材料は、蛍光材料の光吸収が足りな
い場合に用いるが、必要の無い場合は用いなくても良
い。また、光吸収材料は、蛍光性材料の蛍光を消光しな
いような材料を選べば良い。

【００８６】ホール注入輸送層、発光層および電子注入
輸送層の形成には、均質な薄膜が形成できることから真
空蒸着法を用いることが好ましい。真空蒸着法を用いた
場合、アモルファス状態または結晶粒径が０．１μm 以
下の均質な薄膜が得られる。結晶粒径が０．１μm を超
えていると、不均一な発光となり、素子の駆動電圧を高
くしなければならなくなり、電荷の注入効率も著しく低
下する。

【００８７】真空蒸着の条件は特に限定されないが、１
０^-5Torr以下の真空度とし、蒸着速度は０．０１〜１nm
／sec 程度とすることが好ましい。また、真空中で連続
して各層を形成することが好ましい。真空中で連続して
形成すれば、各層の界面に不純物が吸着することを防げ
るため、高特性が得られる。また、素子の駆動電圧を低
くしたり、ダークスポットの成長・発生を抑えたりする
ことができる。

【００８８】これら各層の形成に真空蒸着法を用いる場
合において、１層に複数の化合物を含有させる場合、化
合物を入れた各ボートを個別に温度制御して共蒸着する
ことが好ましい。

【００８９】本発明の有機ＥＬ素子は、通常、直流駆動
型のＥＬ素子として用いられるが、交流駆動またはパル
ス駆動とすることもできる。印加電圧は、通常、２〜２
０V程度とされる。

【００９０】

【実施例】以下、本発明の具体的実施例を比較例ととも
に示し、本発明をさらに詳細に説明する。〈実施例１〉以下に実施例を示し、本発明を具体的に説
明する。ガラス基板上に透明電極として厚さ１００nmの
ＩＴＯをスパッタ法にて形成した後パターニングし、中
性洗剤、アセトン、エタノールを用いて超音波洗浄し、
次いで煮沸エタノール中から引き上げ乾燥した。この透
明電極表面をＵＶ／Ｏ₃洗浄した後、真空蒸着装置の基
板ホルダーにて固定して、槽内を１×１０^-4Pa以下まで
減圧した。

【００９１】減圧状態を保ったまま、４，４’、４”−
トリス（−Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル
アミノ）トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）を蒸着速
度０．２nm/secで４０nmの厚さに蒸着し、ホール注入層
とし、次いで''Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｍ−トリル−
４，４’−ジアミノ−１，１’−ビフェニル（ＴＰＤ）
を蒸着速度０．２nm/secで３５nmの厚さに蒸着し、ホー
ル輸送層とした。

【００９２】さらに、減圧を保ったまま、トリス（８−
キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）を蒸着速度
０．２nm/secで５０nmの厚さに蒸着して、電子注入輸送
・発光層とした。

【００９３】次いで、この有機ＥＬ構造体が積層された
基板を、真空蒸着装置から対向ターゲット式スパッタ装
置に移し、ＤＣスパッタ法にてＭｇ・Ａｇ合金（Ａｇ：
１０at%）をターゲットとして陰電極を２００nmの厚さ
に成膜した。このときのスパッタガスにはＡｒを用い、
ガス圧１×１０^-2Paとした。また、投入電力は２ｋＷ
で、ターゲットの大きさは１００×１００mm、有機ＥＬ
構造体とターゲットの中心までの距離は１２０mmとし
た。

【００９４】得られた有機ＥＬ素子に乾燥アルゴン雰囲
気中で直流電圧を印加し、１０mA/cm²の一定電流密度で
連続駆動させた。初期には、８Ｖ、５００cd/cm²の緑色
（発光極大波長λmax ＝５２０nm）の発光が確認でき
た。輝度の半減時間は５００時間で、その間の駆動電圧
の上昇は２Ｖであった。また、２０００時間駆動後も
０．１mm以上のダークスポットの発生は全く確認できな
かった。

【００９５】〈実施例２〉実施例１において、２本の平
行ストライプ状のＩＴＯ透明電極（陽電極）と、８本の
平行ストライプ状のＭｇＡｇ電極（陰電極）を互いに直
交させ、２×２mm縦横の素子単体（画素）を互いに３mm
の間隔で配置し、８×２の１６画素の素子とした。この
素子１０シート分１６０画素について、テスターを用い
て電流リークについて評価した。評価基準は抵抗２０Ｍ
Ω以下のものをリーク発生とした。その結果、リーク発
生の素子は認められなかった。

【００９６】〈実施例３〉実施例１の有機ＥＬ素子の製
造法において、以下の反応性スパッタ法を用いて陰電極
および保護膜を成膜した他は実施例１と同様にして有機
ＥＬ素子を作製した。

【００９７】有機ＥＬ構造体が積層された基板を、真空
蒸着装置から図２に示した反応性スパッタ装置に移し、
ＤＣスパッタ法にてＡｇＭｇ合金（Ａｇ：１０at％）を
ターゲットとして、陰電極を成膜レート１５nm／minに
て成膜した。このときのスパッタガスにはＡｒを用い、
ガス圧１×１０^-2Paとした。次いで、厚さが２００nmに
達したところで、反応性ガス供給ポートからはＮ₂ガス
を、スパッタガス供給ポートからはＡｒガスを続けて供
給しＭｇ窒化膜を厚さ１００nmに成膜して保護膜とし
た。このときのガスの流量は、それぞれＮ₂ガスは１５s
ccm、Ａｒガスは２０sccmとした。

【００９８】得られた有機ＥＬ素子を実施例１と同様に
評価したところ、初期ＥＬ特性（発光輝度と駆動電圧）
および寿命特性（輝度半減時間と駆動電圧の上昇）につ
いては同等の特性を示した。また、３０００時間駆動後
も０．１mm以上のダークスポットの発生は全く確認でき
なかった。

【００９９】〈実施例４〉ガラス基板を中性洗剤、アセ
トン、エタノールを用いて超音波洗浄し、次いで煮沸エ
タノール中から引き上げ乾燥した。このガラス基板をＵ
Ｖ／Ｏ₃洗浄した後、スパッタ装置の基板ホルダーにて
固定して、槽内を１×１０^-4Pa以下まで減圧した。

【０１００】次いで、減圧状態を保ったままＤＣスパッ
タ法にてＭｇ・Ａｇ合金（Ａｇ：１０at%）をターゲッ
トとして陰電極を２００nmの厚さに成膜した。このとき
のスパッタガスにはＡｒを用い、ガス圧１×１０^-2Paと
した。また、投入電力は２ｋＷで、ターゲットの大きさ
は１００×１００mm、基板とターゲットの中心までの距
離は１２０mmとした。

【０１０１】次いで、パターニングを施した後、スパッ
タ槽内に戻し再度減圧した後、表面を逆スパッタして陰
電極表面の酸化膜を除去した。さらに減圧状態を保持し
たまま真空蒸着装置に移動し、槽内を再び１×１０^-4Pa
以下まで減圧し、減圧状態を保ったまま、トリス（８−
キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）を蒸着速度
０．２nm/secで５０nmの厚さに蒸着して、電子注入輸送
・発光層とした。

【０１０２】次いで、減圧状態を保ったまま、Ｎ，Ｎ’
−ジフェニル−ｍ−トリル−４，４’−ジアミン−１，
１’−ビフェニル（ＴＰＤ）を蒸着速度０．２nm/secで
５５nmの厚さに蒸着し、ホール輸送層とした。

【０１０３】さらに、減圧を保ったまま、４，４’、
４”−トリス（−Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フ
ェニルアミノ）トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）を
蒸着速度０．２nm/secで４０nmの厚さに蒸着し、ホール
注入層とした。

【０１０４】減圧状態を保持したまま、再び真空蒸着装
置から対向ターゲット式スパッタ装置に移し、ＤＣスパ
ッタ法にてＩＴＯ（Ｓｎ：10wt%）をターゲットとして
陽電極を１００nmの厚さに成膜した。このときのスパッ
タガスにはＡｒを用い、ガス圧１×１０^-2Paとした。ま
た、スパッタガス供給ポートからはＡｒガス２０sccm
を、反応性ガス供給ポートからはＯ₂ガス１sccmをそれ
ぞれ共有した。投入電力は２ｋＷで、ターゲットの大き
さは１００×１００mm、基板とターゲット中心までの距
離は１２０mmとした。

【０１０５】得られた有機ＥＬ素子に乾燥アルゴン雰囲
気中で直流電圧を印加し、１０mA/cm²の一定電流密度で
連続駆動させた。初期には、８．４Ｖ、４５０cd/cm²の
緑色（発光極大波長λmax ＝５２０nm）の発光が確認で
きた。輝度の半減時間は４００時間で、その間の駆動電
圧の上昇は２．３Ｖであった。

【０１０６】成膜の順番を逆にした場合でも、実施例１
とほぼ同様の結果を得ることができた。

【０１０７】〈実施例５〉実施例１において、図３に示
した構成の装置を用いたほかは実施例１と同様に有機Ｅ
Ｌ素子を作製したところ、実施例１と略同等の結果が得
られた。

【０１０８】〈実施例６〉実施例１において、陰電極の
材料をＭｇ・Ａｇ合金に代えて、Ｍｇ・Ｉｎ（Ｉｎ：１
０at％）、Ａｌ・Ｃａ（Ｃａ：５at％）、Ａｌ・Ｉｎ
（Ｉｎ：５０at％）を用いたほかは実施例１と同様に有
機ＥＬ素子を作製したところ、実施例１とほぼ同等の結
果が得られた。また、Ｍｇ、Ａｌ、Ｉｎの金属単体の電
極でも初期ＥＬ特性（発光輝度と駆動電圧）、寿命特性
（輝度半減時間と駆動電圧の上昇）共に実施例１に準じ
て好ましい結果が得られることが確認された。

【０１０９】〈比較例１〉実施例１の有機ＥＬ素子の製
造法において、ＭｇＡｇ（重量比１０：１）陰電極を真
空共蒸着法により成膜した他は同様にして有機ＥＬ素子
を成膜した。

【０１１０】得られた有機ＥＬ素子を実施例１と同様に
して評価したところ、初期ＥＬ特性（発光輝度と駆動電
圧）および寿命特性（輝度半減時間と駆動電圧の上昇）
については同等の特性を示したが、５００時間駆動後に
０．１mm以上のダークスポットの発生、および成長が認
められた。

【０１１１】〈比較例２〉実施例２において、以下の方
法で陰電極を成膜した他は実施例２と同様にして有機Ｅ
Ｌ素子を作製した。

【０１１２】有機ＥＬ素子構造体が積層された基板を、
真空蒸着装置からマグネトロンスパッタ装置に移し、Ｄ
Ｃスパッタ法にて実施例１と同一組成のターゲットを用
いて陰電極を２００nmの厚さに成膜した。このときのス
パッタガスにはＡｒを用い、ガス圧１Paとした。また、
投入電力は１００Ｗで、ターゲットの大きさは４インチ
径、有機ＥＬ素子構造体とターゲットの中心までの距離
は９０mmとした。

【０１１３】得られた有機ＥＬ素子を実施例２と同様に
して評価したところ、約９２％（１４７／１６０）のリ
ークの発生が確認された。

【０１１４】また、リークの生じなかった有機ＥＬ素子
を乾燥アルゴン雰囲気中で直流電圧を印加し、１０mA/c
m²の一定電流密度で連続駆動させたところ、駆動電圧９
Ｖ、発光輝度３５０cd/cm²と初期ＥＬ特性の劣化が確認
された。

【０１１５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、電極−有
機層界面での密着性が改善され、長寿命、高表示品質の
有機ＥＬ素子が製造可能で、有機ＥＬ素子の構成膜に物
理的ダメージを与えない有機ＥＬ素子の製造方法が実現
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いられる対向ターゲット式スパッタ
装置の、基本構成を示した概略構成図である。

【図２】本発明に用いられる対向ターゲット式スパッタ
装置を、反応性スパッタとして用いる場合の基本構成を
示した概略構成図である。

【図３】本発明に用いられる対向ターゲット式スパッタ
装置の、成膜レートを向上させる場合の基本構成を示し
た概略構成図である。

【図４】有機ＥＬ素子の一構成例を示した概念図であ
る。

【図５】有機ＥＬ素子の他の構成例（逆積層）を示した
概念図である。

【符号の説明】１基板２ａ，２ｂターゲット３ａ，３ｂ磁界発生手段４ａ，４ｂシールド５電源６スパッタガス供給ポート７反応性ガス供給ポート８補助ターゲット９グリッド電極１０補助電源２１基板２２陽電極２３ホール注入・輸送層２４発光層２５陰電極２６保護層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の空間を隔てて平行に対向する一対
のターゲットと、前記ターゲットの面に対しほぼ垂直方向に磁界を発生す
る磁界発生手段と、前記ターゲットの対向する面以外の部分覆うように設け
られたシールドとを有し、前記ターゲット間の空間と対向する位置に基板を配置す
るように構成した対向ターゲット式スパッタ装置を用
い、前記ターゲットとシールド間に所定の電圧を印加し、前記基板上に形成された有機ＥＬ構造体上に、スパッタ法にて電極を成膜する有機ＥＬ素子の製造方
法。
【請求項２】請求項１のスパッタ法にて陰電極を成膜
した後、反応性ガスを導入してスパッタを行い、前記陰
電極上に保護膜を成膜する請求項１の有機ＥＬ素子の製
造方法。
【請求項３】スパッタガスを基板と反対側のターゲッ
ト近傍より供給し、反応性ガスを基板の成膜面近傍より
供給する請求項２の有機ＥＬ素子の製造方法。