JPH10228981A

JPH10228981A - 有機ｅｌ発光素子の製造装置および方法

Info

Publication number: JPH10228981A
Application number: JP9044759A
Authority: JP
Inventors: Isamu Kobori; 勇小堀; Michio Arai; 三千男荒井
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1997-02-13
Filing date: 1997-02-13
Publication date: 1998-08-25
Anticipated expiration: 2017-02-13
Also published as: JP3884814B2

Abstract

(57)【要約】【課題】素子の有機構成膜にダメージを与えないで前
記陰電極の製膜が可能で、陰電極等の薄膜界面での膜の
密着性を改善し、素子の長寿命化が可能な薄膜を有する
有機ＥＬ発光素子が製造可能な有機ＥＬ発光素子の製造
装置および方法を提供する。【解決手段】有機ＥＬ発光素子の成膜領域である基板
を載置する手段と、この基板の裏面側に配置されかつ基
板上に基板面と平行な磁界を形成する磁界発生手段を有
し、この磁界発生手段は、少なくとも基板の外縁に沿っ
て基板上に飛来した電子を基板外部方向に排除する磁界
を形成する有機ＥＬ発光素子の製造装置。

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素子ともいう）の
製造装置に関し、さらに詳細には、発光層や電子輸送層
へのダメージの少ない成膜が可能な製造装置および方法
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、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）
などの透明電極（陽電極）上にテトラフェニルジアミン
（ＴＰＤ）などのホール輸送材料を蒸着等により薄膜と
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）を形成した基本構成を
有する素子で、１０V 前後の電圧で数１００〜１０００
cd/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、ＥＬ発光
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４−２３３１９４号公報に記載されているＭｇＡｇ
等が一般的である。この理由として、有機ＥＬ発光素子
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。また、このような抵抗
加熱を用いた蒸着プロセスを用いているため、膜界面で
の密着性が悪くなり、これが素子寿命を律する要因とも
なっていた。

【０００４】真空成膜の一つとして、通常のスパッタ法
を用いることも考えられる。しかし、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０．５〜
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
から形成された発光層等に直接スパッタ成膜すると、エ
レクトロンがダメージを与えたり、表面の均一性が十分
に得られないことになる。より具体的には、ターゲット
にイオンが衝突する際、２次電子が少なからず放出さ
れ、この放出されたエレクトロンや、電離されたエレク
トロンが多数有機ＥＬ素子構造体に衝突して、特に絶縁
基板を用いると素子構成膜がダメージを受け、静電破壊
電圧が低下し、陰陽電極間に電圧を印加するとリークを
生じてしまい、素子として機能しなくなる。また、同様
な現象が電子ビーム蒸着装置でも生じる。すなわち、蒸
着源に電子ビームを照射した際に２次電子が放出され、
素子構成膜がダメージを受ける場合があり、このような
エレクトロンによるダメージが少なく、しかも効率よく
成膜のできる装置が必要であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、素子
の有機構成膜にダメージを与えないで前記陰電極の製膜
が可能で、陰電極等の薄膜界面での膜の密着性を改善
し、素子の長寿命化が可能な薄膜を有する有機ＥＬ発光
素子が製造可能な有機ＥＬ発光素子の製造装置および方
法を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（１０）の本発明により達成される。（１）有機ＥＬ発光素子の成膜領域である基板を載置
する手段と、この基板の裏面側に配置されかつ基板上に
基板面と平行な磁界を形成する磁界発生手段を有する有
機ＥＬ発光素子の製造装置。（２）前記磁界発生手段は、少なくとも基板の外縁に
沿って基板上に飛来した電子を基板外部方向に排除する
磁界を形成する上記（１）の有機ＥＬ発光素子の製造装
置。（３）前記磁界発生手段は、少なくとも基板の一方の
端部に平行磁界を印加し、少なくとも基板の他方の端部
にこれと反対方向の平行磁界を印加する上記（２）の有
機ＥＬ発光素子の製造装置。（４）前記磁界発生手段は、基板の一方のほぼ半分の
領域に平行磁界を印加し、基板の他方のほぼ半分の領域
にこれと反対方向の平行磁界を印加する上記（３）の有
機ＥＬ発光素子の製造装置。（５）前記磁界は、荷電粒子の飛来方向から基板を見
たときに時計回り方向である上記（１）〜（４）のいず
れかの有機ＥＬ発光素子の製造装置。（６）電子ビーム蒸着装置である上記（１）〜（５）
のいずれかの有機ＥＬ発光素子の製造装置。（７）スパッタ装置である上記（１）〜（５）のいず
れかの有機ＥＬ発光素子の製造装置。（８）前記基板とターゲットとの間に、接地電位ない
し正電位のグリッド電極を有する上記（７）の有機ＥＬ
発光素子の製造装置。（９）前記基板とターゲットとの間に、ターゲットよ
り小さな開口を有するアパーチャを有する上記（７）ま
たは（８）の有機ＥＬ発光素子の製造装置。（１０）基板上に載置された有機膜のＥＬ素子構造体上
に、上記（１）〜（９）のいずれかの有機ＥＬ発光素子
の製造装置を用いて陰電極を成膜する有機ＥＬ発光素子
の製造方法。

【０００７】

【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発光素子の製造装
置は、有機ＥＬ発光素子の成膜領域である基板を載置す
る手段と、この基板の裏面側に配置されかつ基板上に基
板面と平行な磁界を形成する磁界発生手段を有する。こ
の有機ＥＬ発光素子の製造装置は、好ましくはスパッタ
装置または電子ビーム蒸着装置である。このように、基
板上に基板面と平行な磁界を形成することにより、基板
上に入射しようとするエレクトロンは磁界との相互作用
により運動方向を変えられ、基板外に排除され、基板上
に到達するエレクトロンは極めて僅かなものとなり、エ
レクトロンによる有機ＥＬ素子へのダメージを防止でき
る。

【０００８】本発明の磁界発生手段は、外部から電流を
与えることにより磁界を生じる公知の電磁石や、永久磁
石の中から適宜選択して使用することができるが、特に
永久磁石が好ましい。このような永久磁石としては、例
えばＦｅ−Ｎｄ−Ｂ、Ｓｍ−Ｃｏ、フェライト、アルニ
コ等を用いることができ、好ましくはＦｅ−Ｎｄ−Ｂで
ある。この永久磁石は保磁力bＨc＝約２（KOe ）〜１０
（KOe ）の範囲のものが好ましく、残留磁束密度Ｂｒ＝
約２KGauss〜約１０KGaussの範囲のものが好ましい。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、その大きさは通常１〜
５cm×１〜５cm×１〜５cmの範囲である。

【０００９】本発明に使用される基板としては、スパッ
タ装置あるいは電子ビーム蒸着装置に使用される公知の
基板の中から磁束を透過しうるものを適宜選択して使用
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が、通常は四角板状のもの
が使用される。その大きさも特に限定するものではない
が、四角状のものであれば通常、５〜５０cm×５〜５０
cm×５〜５０cmの範囲が好ましい。

【００１０】前記磁界発生手段は基板の裏面側、つまり
成膜面（表面側）と反対側に配置される。磁界発生手段
が配置される位置は特に限定するものではなく、基板上
に所定の強度の磁界を発生することができれば、ある程
度基板と離間させた位置に配置してもよい。また、基板
が前記の冷却構造を有するものであれば、磁界発生手段
を冷却媒を循環させる部分に配置してもよく、その場合
には磁界発生手段に何らかの防水処理を施してもよい。
配置される磁界発生手段は、基板上で必要な磁束密度が
得られれば１つでもよいが、通常、基板の長さのほぼ全
域にわたって複数個配置される。その場合Ｎ極とＳ極と
が対向するように配置し、それぞれの磁束が合成され、
外部に現れる磁束の方向が一定になるように配置するこ
とが好ましい。

【００１１】このような磁界発生手段の配置例を図１
（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示す。図中、矢印は
磁束の方向を表し、（Ａ）はの方向になるように磁界
発生手段を配置した場合、（Ｂ）は（Ａ）とは逆にの
方向になるように磁界発生手段を配置した場合、
（Ｃ），（Ｄ）は基板の上下（左右）で磁界の方向を変
えた場合である。

【００１２】このように基板上に形成される磁界は、基
板面と平行で、しかも所定領域で一定の方向に揃ったも
のとなる。基板上に形成された磁界の磁束密度Ｂは、装
置の規模や、成膜される材料、装置の動作条件等により
適当な値に調整する必要があるが、好ましくは、Ｂ＝
０．０１〜１KGaussの範囲、特にＢ＝０．０１〜０．１
KGaussの範囲が好ましい。このような磁界が形成される
ことにより、例えばＤＣスパッタ装置の場合、基板の磁
界付近までエレクトロンは、Ｖ（V）で加速され、磁束
密度Ｂの磁界に入射すると曲率半径ｒで曲げられる。そ
の関係を以下の式（Ｉ）に示す。Ｂ＝（２ｍＶ／ｅ）０．５／ｒ（Ｉ）ｍ：電子の質量ここで、式（Ｉ）において例えば、Ｖ：４００ V、Ｂ：
１０ Gaussとすると、ｒは１０cmとなる。

【００１３】エレクトロンの運動方向と基板上に形成さ
れた磁界の方向との関係を図２に示す。ここで、図１に
例示した各磁界についてエレクトロンの運動方向を考え
ると、（Ａ）に示す磁界発生手段の配置の場合、磁界の
方向はであるから負荷電粒子（エレクトロン）の運動
方向はで、正荷電粒子の運動方向はとなる。この場
合、正荷電・負荷電粒子とも磁界によって進路を曲げら
れることとなるが、基板上から排斥されず新たに入射す
る場合もある。（Ｂ）に示す磁界発生手段の配置の場
合、（Ａ）の場合とは正荷電・負荷電粒子の運動方向が
逆であるが、その他、新たに入射する粒子の可能性につ
いては同様である。

【００１４】（Ｃ）に示す磁界発生手段の配置の場合、
磁界の方向はとであり、正荷電・負荷電粒子の運動
方向も、それぞれととになるが、正荷電粒子は基板
上から排斥される方向に移動し、負荷電粒子は基板上に
集められる方向に移動することとなる。（Ｄ）の場合は
この逆で、負荷電粒子が基板上から排斥される方向に移
動し、正荷電粒子は基板上に集められる方向に移動する
こととなる。従って、エレクトロンのみを基板上から排
斥しようとする場合、磁界発生手段を（Ｄ）のように配
置することが最も好ましいことになる。

【００１５】すなわち、前記磁界発生手段は、少なくと
も基板の外縁に沿って基板上に飛来した電子を基板外部
方向に排除する磁界を形成し、また磁界発生手段は、少
なくとも基板の一方の端部に平行磁界を印加し、少なく
とも基板の他方の端部にこれと反対方向の平行磁界を印
加する。また前記磁界発生手段は、基板の一方のほぼ半
分の領域に平行磁界を印加し、基板の他方のほぼ半分の
領域にこれと反対方向の平行磁界を印加する。また、前
記磁界は、荷電粒子の飛来方向から基板を見たときに時
計回り方向である。

【００１６】好ましくは、基板の一方のほぼ半分の領域
に平行磁界を印加し、基板の他方のほぼ半分の領域にこ
れと反対方向の平行磁界を印加する場合、１〜１０mmの
等間隔に磁石列を配置すればよい。このような配置とす
ることで、基板中央のエレクトロンを有効に排除でき、
しかも磁石の配置が簡略である。この場合、エレクトロ
ンの排除方向の磁界を、基板の少なくとも外縁部方向に
沿って印加してもよく、特に、基板の外縁部に沿って環
状に配置すると効果的であるが、その場合には構造が複
雑となる。

【００１７】本発明の装置により成膜される有機ＥＬ素
子の構成材料としては、発光層、電子注入層あるいは電
子注入輸送層等のいわゆる有機層上に成膜され、これら
の有機層へダメージを与えるおそれのある陰電極構成材
料や配線材が好ましく、陰電極の構成材料としては、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、Ｃ
ａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、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Ａｇ・Ｍｇ（Ａｇ：１〜
２０at％）、Ｉｎ・Ｍｇ（Ｍｇ：５０〜８０at％）、Ａ
ｌ・Ｃａ（Ｃａ：５〜２０at％）等が好ましい。したが
って、スパッタ装置における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。特に、２次
電子を発生しやすいＭｇ，ＣａあるいはＡｌ等の成膜に
好適に用いることができる。

【００１８】次に、有機ＥＬ発光素子の製造装置の好ま
しい具体例を挙げ、本発明をより具体的に説明する

【００１９】図３は、本発明の第１の実施形態を示す装
置の概略構成図である。図において、本発明の製造装置
は真空チャンバー１０内に、ターゲット１と、基板２
と、この基板２を着脱自在に保持するチャッキング７
と、基板２の裏面側に設けられた銅板３と、この銅板３
の基板２と反対面であって、冷却容器５内に所定間隔を
置いて複数個配置された磁界発生手段４と、接地された
シールド８と、前記ターゲット１に所定の電位を与える
ＤＣ電源１２とを備える、いわゆるＤＣスパッタ装置で
ある。なお、冷却容器５は、銅板３と真空チャンバー１
０の間にＯ−リング等のシール部材を有し、気密状態を
保てるようになっている。また、冷却容器５内部には注
水ポート６より冷却水が供給され、内部を循環するよう
になっている。

【００２０】真空チャンバー１０の大きさは、特に限定
するものではないが、通常１０，０００〜１，０００，
０００cm³の範囲である。基板１の大きさは前述の通り
であり、ターゲット５は基板１の０．４〜０．７倍の大
きさを有することが好ましい。基板１−ターゲット５間
は基板寸法の０．５〜２倍程度、特に５〜２０cmの範囲
が好ましい。

【００２１】このようなＤＣスパッタ装置の動作条件と
しては、スパッタ時におけるスパッタガスの圧力は、
０．１〜２０Pa程度が好ましい。ＤＣ電源１２のスパッ
タ電圧は、電力換算で、好ましくは０．１〜４Ｗ／cm
² 、特に０．５〜１Ｗ／cm² の範囲である。

【００２２】上記スパッタ装置は、ＤＣスパッタ装置に
限らずＲＦスパッタ装置でもよいが、ＤＣスパッタ装置
とすることにより、スパッタされた原子や原子団の運動
エネルギーやイオン数等を制御しやすくなる。

【００２３】図４は、本発明の第２の実施形態を示す装
置の概略構成図である。この例では、図３の構成に加え
て、ターゲット１−基板間２に設けられたグリッド電極
１１と、このグリッド電極１１に接続され、接地電位〜
正電位を与えるＤＣ電源１３とを有する。その他の構成
要素は図３の装置と同様であり、同一構成要素には同一
符号を付して説明を省略する。

【００２４】ターゲット１−グリッド１１間は、前記基
板２−ターゲット１間の寸法の０．６倍以下、特に０．
１〜０．５の範囲が好ましい。そして、グリッド１１−
基板２間の寸法は１〜５cmの範囲が好ましい。また、グ
リッド１１のメッシュは、１目（穴）の大きさが、５mm
角または径以上、３０mm角または径以下であるものが好
ましい。そして、このＤＣスパッタ装置のターゲットと
基板との間に接地電位ないし正電位のグリッド電極を介
在させることにより、エレクトロンが基板上に飛来する
のをさらに抑制できる。また、スパッタされた原子や原
子団の運動エネルギーも抑制できる。このグリッド電極
１１は１つであっても２つ以上であってもよく、エレク
トロンの抑制効果を図る点からは２つ以上が好ましい。

【００２５】図５は、本発明の第３の実施形態を示す装
置の概略構成図である。この例では、図３の構成に加え
て、ターゲット１−基板２間に接地されたアパーチャ１
４を有する。

【００２６】基板ターゲット間に設けられたアパーチャ
１４はこの図では断面端面で示されていて、円板あるい
は角板状の板の中央部に開口が形成された構造か、ある
いはスリット状であってもよい。アパーチャ１４は導体
により接地されている。その他の構成は図３のスパッタ
装置と同様であり、同一構成要素には同一符号を付し、
説明を省略する。

【００２７】ＤＣ電源１２から供給されるスパッタ電圧
は、専らターゲット１−アパーチャ１４間に印加され
る。このため、スパッタガスの電離・加速は、このター
ゲット１−アパーチャ１４間で起こり、加速されたスパ
ッタガスはターゲット１をスパッタし、このターゲット
１から放出された原子・原子団がアパーチャ１４の開口
を飛び出し、基板２上にあるＥＬ素子積層体上に付着・
堆積する。このとき、スパッタガスの電離等により生じ
たエレクトロンは、専らターゲット１−アパーチャ１４
間に存在することとなる。したがって、ターゲット１−
基板２間の距離を十分とることにより、発生したエレク
トロンは基板２にはほとんど到達しなくなる。また、放
出された原子・原子団の速度（運動エネルギー）は抑制
されることになる。したがって、ＥＬ素子積層体に衝突
するエレクトロンはほとんどなくなり、原子・原子団の
速度（運動エネルギー）も低下し、発光層・電子輸送層
等にダメージを与えることなく陰電極が形成でき、膜の
密着性も向上する。

【００２８】アパーチャ１１は、基板１と同等以上の大
きさを持つ。そして、その内側１０cm以下を残して開口
としたものが好ましく、特に開口径は８cm程度、すなわ
ちアパーチャ１１の径や辺はターゲットの径や辺を１と
した場合、基板の０．２〜０．８倍程度の大きさが好ま
しい。基板１−ターゲット５間は、基板寸法の１倍以
上、特に１．２〜５倍、特に２０cm以上、より好ましく
は２０〜４０cmの範囲であり、ターゲット５−アパーチ
ャ１１間は、基板１−ターゲット５間の。１／５〜５／
６倍の範囲、特に１／４〜４／５倍、さらには０．６倍
以下が好ましく、特に５〜１０cmの範囲が好ましい。

【００２９】図６は、本発明の第４の実施形態を示す装
置の概略構成図である。この例では、図３の構成に加え
て、ターゲット１−基板２間に、図４のグリッド電極１
１と図５のアパーチャ１４を有する。

【００３０】すなわち、このスパッタ装置はグリッド電
極１１とアパーチャ１４とを併せ持ち、有機ＥＬ素子へ
のダメージがより少ない点で、上記第１ないし第３の実
施形態のスパッタ装置より好ましい。グリッド１１−ア
パーチャ１４間は、接触しない位置にまで近づけること
が可能であるが、グリッド１１は好ましくは基板１から
５mm以上、通常５〜１０mmの距離で近い位置が好まし
い。この際、アパーチャよりグリッドを基板側に配置す
ると、素子のダメージはより一層低減する。その他の動
作、寸法関係は前記図４，５のスパッタ装置に準じたも
のである。また、同一構成要素には同一符号を付し、説
明を省略する。

【００３１】本発明により製造される有機ＥＬ発光素子
の構成例を図７に示す。同図に示されるＥＬ素子は、基
板２１上に、陽電極２２、正孔注入・輸送層２３、発光
および電子注入輸送層２４、陰電極２５を順次有する。

【００３２】本発明の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
在させた構成とすることもできる。また必要に応じ、正
孔注入・輸送層２３と発光層とを混合してもよい。

【００３３】陰電極は前述のように成膜し、発光層等の
有機物層は真空蒸着等により、陽電極は蒸着やスパッタ
等により成膜することができるが、これらの膜のそれぞ
れは、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。最後に、ＳｉＯ
_X 等の無機材料、テフロン等の有機材料からなる保護層
を形成すればよい。

【００３４】保護層は、基板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。透明にする
場合は、透明な材料（例えばＳｉＯ₂ 、ＳＩＡＬＯＮ
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、保護層の厚さは５０〜１２００
nm程度とする。保護層は一般的なスパッタ法、蒸着法等
により形成すればよい。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】発光層は、正孔（ホール）および電子の注
入機能、それらの輸送機能、正孔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。

【００３８】電荷輸送層は、陽電極からの正孔の注入を
容易にする機能、正孔を輸送する機能および電子を妨げ
る機能を有し、正孔注入輸送層とも称される。

【００３９】このほか、必要に応じ、例えば発光層に用
いる化合物の電子注入輸送機能がさほど高くないときな
ど、前述のように、発光層と陰電極との間に、陰電極か
らの電子の注入を容易にする機能、電子を輸送する機能
および正孔を妨げる機能を有する電子注入輸送層を設け
てもよい。

【００４０】正孔注入輸送層および電子注入輸送層は、
発光層へ注入される正孔や電子を増大・閉じ込めさせ、
再結合領域を最適化させ、発光効率を改善する。

【００４１】なお、正孔注入輸送層および電子注入輸送
層は、それぞれにおいて、注入機能を持つ層と輸送機能
を持つ層とに別個に設けてもよい。

【００４２】発光層の厚さ、正孔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、５〜１００nm程度、特に１０
〜１００nmとすることが好ましい。

【００４３】正孔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。電子もしくは正孔の、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１００nm程度、輸送層で１００
nm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。

【００４４】また、組み合わせる発光層や電子注入輸送
層や正孔注入輸送層のキャリア移動度やキャリア密度
（イオン化ポテンシャル・電子親和力により決まる）を
考慮しながら、膜厚をコントロールすることで、再結合
領域・発光領域を自由に設計することが可能であり、発
光色の設計や、両電極の干渉効果による発光輝度・発光
スペクトルの制御や、発光の空間分布の制御を可能にで
きる。

【００４５】本発明の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。この蛍光
性物質としては、例えば、特開昭６３−２６４６９２号
公報等に開示されているようなトリス（８−キノリノラ
ト）アルミニウム等の金属錯体色素が挙げられる。この
他、これに加え、あるいは単体で、キナクリドン、クマ
リン、ルブレン、スチリル系色素、その他テトラフェニ
ルブタジエン、アントラセン、ペリレン、コロネン、１
２−フタロペリノン誘導体等を用いることもできる。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
蒸着等すればよい。

【００４６】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）アルミニウム等
の有機金属錯体、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、キノリン誘
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。
上述のように、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
注入輸送層の形成も発光層と同様に蒸着等によればよ
い。

【００４７】なお、電子注入輸送層を電子注入層と電子
輸送層とに分けて設層する場合は、電子注入輸送層用の
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、陰電極側から電子親和力の値の大
きい化合物の層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。

【００４８】また、正孔注入輸送層には、例えば、特開
昭６３−２９５６９５号公報、特開平２−１９１６９４
号公報、特開平３−７９２号公報、特開平５−２３４６
８１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（テトラアリールジアミ
ンないしテトラフェニルジアミン：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。

【００４９】正孔注入輸送層を正孔注入層と正孔輸送層
とに分けて設層する場合は、正孔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、正孔
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、正孔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。

【００５０】正孔注入輸送層は、発光層等と同様に上記
の化合物を蒸着すればよい。

【００５１】本発明において、陽電極として用いられる
透明電極は、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（ＩＺ
Ｏ）、ＳｎＯ₂ 、ドーパントをドープしたポリピロール
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。ま
た、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。さらに、陰電極をガラス基板に形成
し、その上に有機ＥＬ層を形成し、最後に陽電極を形成
する、いわゆる逆積層とした場合にも、有機ＥＬ層へダ
メージを与えることなく陽電極を形成でき、本発明の効
果を得ることができる。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】

【実施例】以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明
をさらに詳細に説明する。＜実施例１＞１２７mm角のガラス基板上にＩＴＯを厚さ
２００nmにスパッタ法にて透明電極としてパターニング
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て乾燥し
た。この透明電極表面をＵＶ／Ｏ₂洗浄した後、真空蒸
着装置の基板ホルダーに固定して、槽内を１×１０^-4Pa
以下まで減圧した。

【００５５】次いで減圧状態を保ったまま、Ｎ，Ｎ’−
ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ｍ−トリル−４，４’−ジアミ
ノ−１，１’−ビフェニル（ＴＰＤ）を蒸着速度０．２
nm/secで５５nmの厚さに蒸着し、正孔注入輸送層とし
た。

【００５６】さらに、減圧を保ったまま、Ａｌｑ³：ト
リス（８−キノリノラト）アルミニウムを蒸着速度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。

【００５７】次いで、真空蒸着装置から図３に示すよう
な構成の本発明のスパッタ装置に移し、ＤＣスパッタ法
にてＡｇ・Ｍｇ合金（Ｍｇ：５at％）をターゲットとし
て、陰電極をレート１５nm／min で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
圧は０．５Paとした。また、投入電力は５００Ｗ、グリ
ッド電圧は６V であった。なお、ターゲットの大きさは
４インチ径、スパッタ装置の基板−ターゲット間の距離
は１５cmとした。基板２上（約５cm）の磁束密度Ｂ＝１
０Gauss （磁界のパターンは図１の（Ｄ）とした。）で
あった。得られた陰電極薄膜の表面の均一性を走査電子
顕微鏡で確認したところ、１００nm±２０％であった。

【００５８】最後にＳｉＯ₂ を２００nmの厚さにスパッ
タして保護層として、有機薄膜発光素子（ＥＬ素子）を
得た。

【００５９】この有機薄膜発光素子にＮ₂雰囲気中で直
流電圧を印加し、１０mA／cm²一定電流密度で連続駆動
させた。初期には、７V 、５００cd／cm²緑色（発光極
大波長λmax ＝５２０nm）の発光が確認できた。最高輝
度は１５v で２０，０００cd／cm²であった。ダークス
ポットの発生および成長は確認されなかった。

【００６０】＜実施例２＞実施例１と同様にして作製し
た試料１００サンプルについて絶縁抵抗を測定し、２０
ＭΩ以上のものを良品として良品率を求めたところ、良
品率９５％であった。

【００６１】＜実施例３＞実施例１において、図３の装
置に変えて図４、図５、図６に示した装置を用いてそれ
ぞれ、最適な成膜条件を設定し、陰電極の成膜を行っ
た。得られた有機ＥＬ素子を実施例１、２と同様に評価
したところ、実施例１、２と比較して良品率がさらに向
上することが確認できた。

【００６２】＜実施例４＞実施例１で用いた基板２、基
板チャック７、銅板３、磁界発生手段４、冷却容器５等
で構成される基板ユニットを、電子ビーム蒸着装置にセ
ットし、実施例１のＤＣスパッタ装置に代えて陰電極の
成膜を行い有機ＥＬ素子を得た。なお、槽内を１×１０
^-4Pa以下まで減圧した。

【００６３】得られた有機ＥＬ素子を実施例１と同様に
評価したところ実施例１とほぼ同様の結果を得た。

【００６４】＜実施例５＞実施例４と同様にして作製し
た試料１００サンプルについて絶縁抵抗を測定し、２０
ＭΩ以上のものを良品として良品率を求めたところ、良
品率９２％であった。

【００６５】＜比較例１＞実施例１において、陰電極を
従来のＤＣスパッタ装置を用いて成膜したほかは実施例
１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。

【００６６】この有機薄膜発光素子にＮ₂雰囲気中で直
流電圧を印加し、１０mA／cm²一定電流密度で連続駆動
させた。初期には、９V 、２５０cd／cm²緑色（発光極
大波長λmax ＝５２０nm）の発光が確認できた。最高輝
度は１５v で１１，０００cd／cm²であった。

【００６７】＜比較例２＞比較例１と同様にして作製し
た試料１００サンプルについて絶縁抵抗を測定し、２０
ＭΩ以上のものを良品として良品率を求めたところ、良
品率２０％であった。

【００６８】

【発明の効果】本発明によれば、陰電極や配線材等の成
膜時に、エレクトロンにより有機ＥＬ層がダメージを受
けることが少なく、陰電極界面での膜の密着性を改善
し、素子の長寿命化が可能な有機発光素子用陰電極が提
供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】磁界発生手段の配置と磁界の関係を示した概念
図である。

【図２】基板に入射する粒子と磁界との関係を示した図
である。

【図３】本発明の第１の実施形態の装置を示す概念図で
ある。

【図４】本発明の第２の実施形態の装置を示す概念図で
ある。

【図５】本発明の第３の実施形態の装置を示す概念図で
ある。

【図６】本発明の第４の実施形態の装置を示す概念図で
ある。

【図７】本発明により製造される有機ＥＬ発光素子の構
成例を示した概念図である。

【符号の説明】

１ターゲット２基板３銅板４磁界発生手段５冷却容器６注水ポート７チャッキング８シールド９シール材１１グリッド１２ＤＣ電源１３ＤＣ電源１４アパーチャ２１基板２２陽電極２３正孔注入輸送層２４発光・電子注入輸送層２５陰電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機ＥＬ発光素子の成膜領域である基板
を載置する手段と、この基板の裏面側に配置されかつ基
板上に基板面と平行な磁界を形成する磁界発生手段を有
する有機ＥＬ発光素子の製造装置。
【請求項２】前記磁界発生手段は、少なくとも基板の
外縁に沿って基板上に飛来した電子を基板外部方向に排
除する磁界を形成する請求項１の有機ＥＬ発光素子の製
造装置。
【請求項３】前記磁界発生手段は、少なくとも基板の
一方の端部に平行磁界を印加し、少なくとも基板の他方
の端部にこれと反対方向の平行磁界を印加する請求項２
の有機ＥＬ発光素子の製造装置。
【請求項４】前記磁界発生手段は、基板の一方のほぼ
半分の領域に平行磁界を印加し、基板の他方のほぼ半分
の領域にこれと反対方向の平行磁界を印加する請求項３
の有機ＥＬ発光素子の製造装置。
【請求項５】前記磁界は、荷電粒子の飛来方向から基
板を見たときに時計回り方向である請求項１〜４のいず
れかの有機ＥＬ発光素子の製造装置。
【請求項６】電子ビーム蒸着装置である請求項１〜５
のいずれかの有機ＥＬ発光素子の製造装置。
【請求項７】スパッタ装置である請求項１〜５のいず
れかの有機ＥＬ発光素子の製造装置。
【請求項８】前記基板とターゲットとの間に、接地電
位ないし正電位のグリッド電極を有する請求項７の有機
ＥＬ発光素子の製造装置。
【請求項９】前記基板とターゲットとの間に、ターゲ
ットより小さな開口を有するアパーチャを有する請求項
７または８の有機ＥＬ発光素子の製造装置。
【請求項１０】基板上に載置された有機膜のＥＬ素子
構造体上に、請求項１〜９のいずれかの有機ＥＬ発光素
子の製造装置を用いて陰電極を成膜する有機ＥＬ発光素
子の製造方法。