JPH10294176A

JPH10294176A - 有機ｅｌ素子の製造方法および有機ｅｌ素子

Info

Publication number: JPH10294176A
Application number: JP9244766A
Authority: JP
Inventors: Masami Mori; 匡見森
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1997-02-18
Filing date: 1997-08-26
Publication date: 1998-11-04

Abstract

(57)【要約】【課題】スパッタされた原子により素子構成膜へ物理
的ダメージを与えることなく、膜物性の良好な電極を有
し、薄膜表面の突起によるリーク電流の恐れもなく、陽
電極とした場合にはアモルファス性が良好で、膜物性の
良好な電極を有する有機ＥＬ素子およびその製造方法を
提供する。【解決手段】成膜ガス圧力と基板ターゲット間距離の
積が２０〜６５Pa・cmであるスパッタ法にて電極を成膜
する有機ＥＬ素子の製造方法にて有機ＥＬ素子を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機化合物を用い
た有機ＥＬ素子に関し、さらに詳細には、発光層に電子
あるいは正孔を供給する電極の製造方法および電極に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、有機ＥＬ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（Ｔ
ＰＤ）などのホール輸送材料を蒸着により薄膜とし、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から数１００００
cd／m² 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素子
の陰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、Ａｌ
Ｌｉ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
面での良好な密着性を得ることが困難である。この結
果、画素上にダークスポットと呼ばれる非画像部が製造
直後から生じたり、駆動に従い拡大したりして、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１つとして、スパッタ法を用い
ることも考えられる。従来のスパッタ法では、Ａｒ等の
不活性ガスを使用し、ガス圧０．１〜１．０Ｐａの条件
により行われていた。しかしながら、例えば特開平８−
２５０２８４号公報に記載されているように、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、高い運動エネルギーを持つスパッタされた原子
が有機層にダメージを与えることになる。より具体的に
は、高いエネルギーを持つスパッタされた原子が、多数
有機ＥＬ構造体に衝突して有機物からなる発光層等を物
理的に破壊する。このため、有機ＥＬ素子の初期発光特
性を大きく低下させてしまうという問題を生じていた。

【０００５】また、陽電極を成膜する場合においても、
通常の積層順では有機層を破壊する恐れはないものの、
スパッタ粒子のエネルギーが高い場合、薄膜内部に圧縮
応力を有するようになり、これが薄膜表面で異常粒成長
を誘発して成長した突起によりリーク電流を生じたり、
所望のアモルファス性が得られずにホール注入特性や膜
界面での物性が悪化したりしていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、電極
の成膜時に、スパッタされた原子により素子構成膜へ物
理的ダメージを与えることなく、膜物性の良好な電極を
有する有機ＥＬ素子の製造方法および有機ＥＬ素子を提
供することである。

【０００７】また、薄膜表面の突起によるリーク電流の
恐れもなく、陽電極とした場合にはアモルファス性が良
好で、膜物性の良好な電極を有する有機ＥＬ素子を提供
することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（９）の本発明により達成される。（１）成膜ガス圧力と基板ターゲット間距離の積が２
０〜６５Pa・cmである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）前記成膜ガスにＡｒ、ＫｒおよびＸｅの少なく
とも１つを用いた上記（１）の有機ＥＬ素子の製造方
法。（３）スパッタ法がＤＣスパッタ法である上記（１）
または（２）の有機ＥＬ素子の製造方法。（４）前記電極は、基板上に形成された有機ＥＬ構造
体上に成膜される上記（１）〜（３）のいずれかの有機
ＥＬ素子の製造方法。（５）前記電極を成膜した後、有機ＥＬ構造体を形成
する上記（１）〜（４）のいずれかの有機ＥＬ素子の製
造方法。（６）前記電極は、成膜される面をプラズマ処理した
後に成膜される上記（５）の有機ＥＬ素子。（７）上記（１）〜（６）の製造方法により成膜され
た電極を有する有機ＥＬ素子。（８）前記電極は、スパッタガス成分の元素を０．０
０５at％以下含有する上記（７）の有機ＥＬ素子。（９）前記電極は、内部応力がゼロまたは引張応力で
ある上記（７）または（８）の有機ＥＬ素子。

【０００９】

【作用】本発明のスパッタ法によれば、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も
少ない。前述のとおりダークスポットの発生は蒸着法の
最大の問題であったが、本発明によればこれが解消し、
発光特性が格段に向上する。後述の実施例からわかるよ
うに、上記範囲外ではこのような効果は全く生じない。
これは本発明により、平滑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。

【００１０】また、本発明のスパッタ法によれば、電極
内に圧縮応力をほとんど存在させることなく成膜が可能
で、陽電極を成膜した場合にはアモルファス性が良好と
なり、異常粒成長が抑制され、良好な膜物性が得られ
る。そして、膜界面の物性が改善された結果発光特性が
向上し、リーク電流の発生も防止できる。

【００１１】

【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、基板上に形成された有機ＥＬ構造体上に、成膜ガス
圧力と基板ターゲット間距離の積が２０〜６５Pa・cmを
満たす成膜条件にて成膜する。ここで、有機ＥＬ構造体
とは、少なくとも一方の電極とこの電極上に成膜された
１種以上の有機層とを有する未完成状態の素子をいう。

【００１２】スパッタ時における成膜条件としては、成
膜ガス圧力と基板ターゲット間距離の積が２０〜６５Pa
・cm、好ましくは２０〜６０Pa・cmの範囲である。スパ
ッタされた原子は基板に到達する途中に運動エネルギー
を失うが、その割合は成膜ガス圧力と基板ターゲット間
距離の両方に依存する。スパッタされた原子の運動エネ
ルギーがスパッタガスによる散乱で失われ、ちょうどゼ
ロ付近になる上記成膜条件が良い。成膜ガス圧力と基板
ターゲット間距離の積が２０Pa・cm未満の場合、スパッ
タされた分子の運動エネルギーが大きく、有機層に物理
的ダメージを与えてしまう。また、成膜ガス圧力と基板
ターゲット間距離の積が６５Pa・cmを超えると、成膜ガ
ス自身が散乱し、基板上への逆スパッタが始まり、有機
ＥＬ素子の初期発光特性を悪化させてしまう。

【００１３】上記した基板ターゲット間距離とは、スパ
ッタされた原子が、基板に到達するまでに通過する距離
であり、スパッタガスに散乱される行程である。そのた
め、基板がターゲットの真上に配置されている場合は、
基板ターゲット間距離は、スパッタ装置の電極間距離と
ほぼ等しいが、基板がターゲットに対してオフセット配
置されている場合は、スパッタされた原子が散乱される
距離は、電極間距離よりも長くなるため、これを考慮す
る必要がある。つまり、本発明で示した基板ターゲット
間距離とは、スパッタされた原子が基板に到達するまで
に実際に進む距離のことである。

【００１４】スパッタガスは、通常のスパッタ装置に使
用される不活性ガスや、反応性スパッタではこれに加え
てＮ₂，Ｈ₂，Ｏ₂，Ｃ₂Ｈ₄，ＮＨ₃等の反応性ガスが使用
可能であるが、好ましくはＡｒ、Ｋｒ、Ｘｅのいずれ
か、あるいはこれらの少なくとも１種以上のガスを含む
混合ガスを用いることが好ましい。これらのガスは不活
性ガスであり、かつ、比較的原子量が大きいため好まし
く、特にＡｒ、Ｋｒ、Ｘｅ単体が好ましい。Ａｒ、Ｋ
ｒ、Ｘｅガスを用いることにより、スパッタされた原子
が基板まで到達する途中、上記ガスと衝突を繰り返し、
運動エネルギーを減少させて、基板に到着する。この事
からスパッタされた原子の持つ運動エネルギーが有機Ｅ
Ｌ構造体に与える物理的ダメージが少なくなる。また、
Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅの少なくとも１種以上のガスを含む混
合ガスを用いても良く、この様な混合ガスを用いる場
合、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅの分圧の合計は５０％以上として
主スパッタガスとして用いる。このようにＡｒ、Ｋｒ、
Ｘｅの少なくとも１種と任意のガスを組み合わせた混合
ガスを用いることにより、本発明の効果を維持したま
ま、反応性スパッタを行うこともできる。

【００１５】スパッタガスにＡｒ、Ｋｒ、Ｘｅのいずれ
かを主スパッタガスとして用いる場合、好ましくは上記
基板ターゲット間距離の積は、それぞれ、Ａｒを用いた場合：２５〜５５Pa・cm、特に３０〜５０
Pa・cm、Ｋｒを用いた場合：２０〜５０Pa・cm、特に２５〜４５
Pa・cm、Ｘｅを用いた場合：２０〜５０Pa・cm、特に２０〜４０
Pa・cm の範囲が好ましく、これらの条件であればいずれのスパ
ッタガスを用いても好ましい結果を得ることができる
が、特にＡｒを用いることが好ましい。

【００１６】スパッタ法としてはＲＦ電源を用いた高周
波スパッタ法等も可能であるが、有機ＥＬ構造体へのダ
メージを少なくするためにはＤＣスパッタ法を用いるこ
とが好ましい。

【００１７】本発明に使用されるＤＣスパッタ装置とし
ては、好ましくはマグネトロンＤＣスパッタ装置である
ことが好ましく、磁場強度としては、ターゲット上の磁
束密度Ｂが、好ましくはＢ＝５００〜２０００Gauss 、
特に８００〜１５００Gauss程度が好ましい。ターゲッ
ト上の磁束密度は大きいほど好ましく、磁束密度を大き
くして磁場強度を強くすると、ターゲット付近に電子を
閉じこめるような電極構造をとることによって、プラズ
マ中のスパッタガスの陰極ターゲットに衝突するイオン
数が増加し、プラズマ密度が大きくなる。プラズマ密度
が大きくなると、プラズマ中で粒子同士の衝突頻度が増
し、運動エネルギーの一部が失われ、スパッタされた粒
子が基板上に穏やかに堆積することになる。ターゲット
上に磁場を得る方法としては、特に限定されるものでは
ないが、ターゲットの裏面側、特に冷却部内に磁石を配
置することが好ましい。このような磁場を与える磁石と
して、例えば、Ｆｅ−Ｎｄ−Ｂ、Ｓｍ−Ｃｏ、フェライ
ト、アルニコ等が挙げられ、中でもＦｅ−Ｎｄ−Ｂ、Ｓ
ｍ−Ｃｏが大きな磁束密度が得られ好ましい。

【００１８】バイアス電圧としては、ターゲット−基板
（バイアス電極）間の電圧が、好ましくは１００〜３０
０V 、特に１５０〜２５０V の範囲が好ましい。バイア
ス電圧が高すぎると粒子の加速度が大きくなり、有機層
にダメージを与えやすくなる。また、バイアス電圧が低
すぎるとプラズマ放電を維持できなくなったり、プラズ
マ密度が低くなり、上記効果が得難くなる。

【００１９】なお、磁場強度、バイアス電圧とも上記範
囲の中で、使用環境、装置の規模等に合わせて最適な値
に調整することが好ましい。

【００２０】ＤＣスパッタ装置の電力としては、好まし
くは０．１〜４Ｗ／cm²、特に０．５〜１Ｗ／cm²の範囲
である。また、成膜レートは５〜１００nm／分、特に１
０〜５０nm／分の範囲が好ましい。

【００２１】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
に行う低仕事関数の物質が好ましく、例えば、Ｋ、Ｌ
ｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａ
ｌ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｃｓ、Ｅｒ、Ｅ
ｕ、Ｇａ、Ｈｆ、Ｎｄ、Ｒｂ、Ｓｃ、Ｓｍ、Ｔａ、Ｙ、
Ｙｂ等の金属元素単体、あるいは、ＢａＯ、ＢａＳ、Ｃ
ａＯ、ＨｆＣ、ＬａＢ₆、ＭｇＯ、ＭｏＣ、ＮｂＣ、Ｐ
ｂＳ、ＳｒＯ、ＴａＣ、ＴｈＣ、ＴｈＯ₂、ＴｈＳ、Ｔ
ｉＣ、ＴｉＮ、ＵＣ、ＵＮ、ＵＯ₂、Ｗ₂Ｃ、Ｙ₂Ｏ₃、Ｚ
ｒＣ、ＺｒＮ、ＺｒＯ₂等の化合物を用いると良い。ま
たは安定性を向上させるためには、金属元素を含む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Ａｌ・Ｃａ（Ｃａ：５〜２０at％）、Ａ
ｌ・Ｉｎ（Ｉｎ：１〜１０at％）、Ａｌ・Ｌｉ（Ｌｉ：
０．１〜２０at％未満）、Ａｌ・Ｒ〔ＲはＹ，Ｓｃを含
む希土類元素を表す〕等のアルミニウム系合金やＩｎ・
Ｍｇ（Ｍｇ：５０〜８０at％）等が好ましい。これらの
中でも、特にＡｌ単体やＡｌ・Ｌｉ（Ｌｉ：０．４〜
６．５（ただし６．５を含まず）at％）または（Ｌｉ：
６．５〜１４at％）、Ａｌ・Ｒ（Ｒ：０．１〜２５、特
に０．５〜２０at％）等のアルミニウム系合金が圧縮応
力が発生しにくく好ましい。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。これらの仕事関数は４．０eV以下であり、特
に仕事関数が小さい金属、合金ほど電子を多く発光層に
注入できるので好ましい。

【００２２】また、上記陰電極を製膜した後に、さらに
電気伝導度の良好な金属薄膜を積層してもよい。特に本
発明により成膜される陰電極薄膜は、材料により形成さ
れた後の膜密度が粗になる場合がある。その場合、外部
から水などが進入し易くなり、素子寿命に影響を与える
こととなる。そこで電気伝導度の良好な金属薄膜を積層
すると、素子の電極で電圧を低下させることなく、さら
に安定な素子を形成することができる。成膜される金属
としては、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｒｕ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｐ
ｄ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃｏ，Ｒｈ，
Ｉｒ，Ｚｎ，Ａｌ，ＧａおよびＩｎ等が挙げられ、これ
らの金属を任意の組成で混合して用いてもよい。また、
電気伝導度が金属と同等であれば、安定な化合物を用い
てもよい。安定な化合物としては、例えば、ＩｒＯ₂ ，
ＭｏＯ₂ ，ＮｂＯ，ＯｓＯ₂ ，ＲｅＯ₂ ，ＲｅＯ₃ ，Ｒ
ｕＯ₂ 等が挙げられる。

【００２３】また、陰電極薄膜の厚さは、電子注入を十
分行える一定以上の厚さとすれば良く、２０nm以上、好
ましくは５０nm以上とすればよい。さらに陰電極上に積
層される金属薄膜の厚さは、電気抵抗を小さくすること
の可能な厚さとすればよく、５０nm以上、好ましくは１
００nm以上とすればよい。また、陰電極と積層される金
属薄膜層を合わせた膜厚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。

【００２４】電極材料の異常粒成長を引き起こす要因と
して、電極材料粒子自身のもつ運動エネルギーや熱エネ
ルギーが高いことが考えられるが、それ以外に電極形成
過程で薄膜中に導入される歪みエネルギー等も可能性が
ある。歪みエネルギーには引張応力と圧縮応力とがあ
り、引張応力を有する電極にはダークスポットやリーク
電流等の問題が生じ難く、異常粒成長が主に圧縮応力と
関係があることがわかっている。この場合、Ｘ線回折法
（ＸＲＤ）で電極表面を評価すると、回折ピークがバル
クで観察される回折角度に対して、僅かに高角或いは低
角にシフトするので歪みエネルギー（残留応力）の有無
とその種類（引張応力、圧縮応力）を調べることができ
る。そして、上記条件により圧縮応力がほとんど存在し
ない状態で成膜を行うことができれば、有機層へのダメ
ージや、リークを防止することができる。

【００２５】例えばアルミニウムやアルミニウム合金系
の場合、バルク（１１１）面の面間隔ｄに対し、これと
ほぼ等しいかあるいは０．０００２nm程度まで大きい方
向にシフトしていることが好ましい。従って、アルミニ
ウムの場合バルク面の面間隔ｄ＝０．２３３８０nmとほ
ぼ等しいか、これより０．０００２nm程度まで大きい方
向にシフトしていることが好ましい。また、透明電極の
場合、例えばＩＴＯでは、Ｓｎ組成比により若干ピーク
が異なるが、母相であるＩｎ₂Ｏ₃ のバルク（２２２）
面の面間隔ｄ＝０．２９２１０nmに対し、これと等しい
かあるいは０．０００２nm程度まで大きい方向にシフト
していることが好ましい。

【００２６】また、スパッタ法においては、ターゲット
に入射する高エネルギーイオンが、ターゲット表面で弾
性的に反射する現象がある。反射される粒子は大半が原
子状態であるが、高い運動エネルギーを有することから
成膜の過程で膜中に混入することが知られている。この
ようなスパッタガスの膜中への混入は膜のミクロ的な構
造変化をもたらし、上記のような、圧縮応力を発生させ
る要因となるものと考えられる。また、その成膜条件に
より膜中でのスパッタガス元素濃度は変化し、上記のよ
うな成膜条件では少なくなることが確認されている。

【００２７】このような、電極膜中におけるスパッタガ
スの元素濃度は、スパッタガス成分元素の種類により異
なるが、好ましくは０．００５at％以下、より好ましく
は０．００１〜０．００４５at％、特に０．００２〜
０．００４at％程度が好ましい。このような元素の含有
量は、２次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）等で確認するこ
とができる。

【００２８】本発明のスパッタ法を陽電極に用いる場
合、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（Ｉ
ＴＯ）、亜鉛ドープ酸化インジウム（ＩＺＯ）、酸化イ
ンジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃ ）、酸化スズ（ＳｎＯ₂ ）および
酸化亜鉛（ＺｎＯ）のいずれかを主組成としたものが好
ましい。これらの酸化物はその化学量論組成から多少偏
倚していてもよい。ＩＴＯでは、通常Ｉｎ₂Ｏ₃とＳｎ
Ｏ₂ とを化学量論組成で含有するが、酸素量は多少これ
から偏倚していてもよい。Ｉｎ₂Ｏ₃に対しＳｎＯ₂ の
混合比は、１〜２０wt％が好ましく、さらには５〜１２
wt％が好ましい。Ｉｎ₂Ｏ₃に対しＺｎＯ₂ の混合比
は、１〜２０wt％が好ましく、さらには５〜１２wt％が
好ましい。

【００２９】陽電極を上記条件にて成膜することによ
り、スパッタされた原子が基板まで到達する途中、上記
ガスと衝突を繰り返し、運動エネルギーを減少させて、
基板に到着することで、よりアモルファス性の強い陽電
極を成膜することが可能となり、粒成長が抑制され、膜
表面がよりスムースになる。

【００３０】このようにして得られた陽電極は、シート
抵抗が増大する傾向にある。このため、その膜厚は下地
となる透明電極と共に積層する場合には、１０〜２０nm
の比較的薄いものとすることが好ましい。通常、陽電極
のシート抵抗は膜厚２００nmで、２０〜５０Ω／□程度
である。陽電極表面の最大表面粗さ（Ｒmax ）は、好ま
しくは１００nm以下、より好ましくは５０nm以下、特に
５〜３０nmが好ましい。またその平均表面粗さ（Ｒa ）
は、好ましくは３０nm以下、より好ましくは２０nm以
下、特に０．５〜１０nmが好ましい。陽電極の表面をス
ムースにすると、ダークスポットの発生等をより抑制す
ることができ好ましい。陽電極全体の厚さは１０〜５０
０nm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。

【００３１】本発明の有機ＥＬ素子は、下地となる透明
導電膜上に陽電極を成膜してもよい。下地透明導電膜
は、その電気抵抗を低く抑えるため、好ましくはスパッ
タ時の圧力を０．１０〜０．３Pa、特に０．１５〜０．
２５Pa の範囲で成膜されたものを用いる。このような
透明導電膜、特にＩＴＯ等は市販されており、これを購
入して用いることもできる。下地透明導電膜と陽電極の
２層構造とすることにより、電極抵抗を低く抑えること
ができ好ましい。下地透明導電膜の膜厚としては、通常
１００〜２００nm程度が好ましい。下地透明導電膜上に
成膜される場合の陽電極の膜厚は、好ましくは１０nm以
上、より好ましくは２０nm以上が好ましく、その上限は
特に規制されるものではないが、光の透過性を重視する
場合、透過率を８０％以上とすることが好ましく、その
場合の膜厚は１００nm以下が好ましい。

【００３２】また、下地透明導電膜と陽電極とを積層構
造として成膜する場合、非連続的（段階的）に下地透明
導電膜上に陽電極を成膜する以外、スパッタ中のガス圧
力を連続的に変化させ、膜質の異なる膜を連続的に形成
してもよい。この場合の効果は、上記場合とほぼ同等で
あるが、成膜プロセスを簡単にすることができる。

【００３３】また、下地透明導電膜上に陽電極を成膜す
る場合（逆積層の場合、陰電極となる）、あらかじめ下
地透明導電膜表面をプラズマ処理、より具体的には逆ス
パッタ等をすることが好ましい。下地透明導電膜表面を
プラズマ処理することにより、下地透明導電膜表面が平
坦化され、その後に成膜される陽電極も平坦化される。
逆スパッタの条件としては、好ましくは上記のスパッタ
ガスを用い、ガス圧０．５〜１．０Pa、投入電力０．５
〜３Ｗ／cm² 程度にて１〜１０分程度行うことが好まし
い。

【００３４】なお、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。

【００３５】本発明の方法により製造される有機ＥＬ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。

【００３６】本発明により製造される有機発光素子の構
成例を図１及び図２に示す。図１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２に示されるＥＬ素子
は、図１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、正孔注入・輸送
層２３、陽電極２２、保護層２６を順次有する。

【００３７】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、正孔注入・輸送層と発光層とを混合しても良い。

【００３８】陰電極や陽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。

【００３９】なお、有機ＥＬ素子を上記の逆積層とする
場合において、陰電極成膜後にメタルマスクを装着しよ
うとすると、一旦層内を大気圧に戻すこととなり、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２〜３分程度スパッタす
ることにより除去できる。

【００４０】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、透明でも不透明であってもよい。一般
に、保護層の厚さは５０〜１２００nm程度とする。保護
層は、前記した反応性スパッタ法の他に、一般的なスパ
ッタ法、蒸着法等により成膜すればよい。

【００４１】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
料の酸化物、窒化物あるいは炭化物の１種以上を設けて
もよい。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。

【００４２】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、この化学量論組成から偏倚して
いても良く、それらの組成の０．５〜２倍の範囲であれ
ばよい。

【００４３】ターゲットとしては好ましくは陰電極と同
一材料の焼結体を用い、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、Ｃ
₂Ｈ₄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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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、５〜１０００nm程度、特に１
０〜２００nmとすることが好ましい。

【００５５】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１nm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５００nm
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。

【００５６】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。

【００５７】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
蛍光性物質としては、例えば、特開昭６３−２６４６９
２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〔Ａｌｑ３〕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、１２−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すればよい。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】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（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。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】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）、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１０〜５００
nm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５０〜３００nm）
のＩＴＯが挙げられる。実際に使用する場合には、ＩＴ
Ｏ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。

【００６４】基板材料としては、基板側から発光した光
を取り出す構造の場合、ガラスや石英、樹脂等の透明な
いし半透明の材料を用いる。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。

【００６５】色フィルター膜には、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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】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。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】正孔注入輸送層、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。

【００７３】真空蒸着の条件は特に限定されないが、１
０^-4Pa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。

【００７４】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。

【００７５】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。

【００７６】

【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。

【００７７】〈実施例１〉ガラス基板上に透明電極とし
て厚さ２００nmのＩＴＯをスパッタ法にて形成した。こ
のときの条件として、ターゲットにＩＴＯ（Ｓｎ：１０
wt％）を用い、スパッタガス圧０．１５Pa、ターゲット
と基板間距離（Ｔｓ）９．０cmとした。また、投入電力
は１．２Ｗ／cm² であった。その後パターニングし、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。

【００７８】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、正孔注入輸送層とした。

【００７９】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。

【００８０】次いで、真空蒸着装置からスパッタ装置に
移し、ＤＣスパッタ法にてＭｇ・Ａｇ合金（Ａｇ：5at
%）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
４．５Pa、ターゲットと基板間距離（Ｔｓ）９．０cmと
し、投入電力は１．２Ｗ／cm² であった。

【００８１】最後にＳｉＯ₂を２００nmの厚さにスパッ
タして保護層として、有機ＥＬ素子を得た。この有機Ｅ
Ｌ素子は、それぞれ２本ずつの平行ストライプ状陰電極
と、８本の平行ストライプ状陽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２mmの間隔で
配置し、８×２の１６画素の素子としたものである。

【００８２】この有機ＥＬ素子にＮ₂雰囲気で直流電圧
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、９Ｖ、２５０cd／m² 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６００時間で、その間の駆動電圧の上昇は２Ｖ
であった。

【００８３】また、得られた有機ＥＬ素子について、１
６画素の初期発光輝度を調べ、その平均輝度、ダークス
ポットの発生有無（発光開始から２００時間経過後）、
および電極表面の平均表面粗さについて評価した。平均
表面粗さは、接触式表面粗さ計により測定した（表中Ｒ
ａと略記した）。ダークスポットの発生の有無について
は、以下の基準により評価した。 ◎：ダークスポット全くなし ○：発光面の１０mm角の領域に２個以下確認できる。 ×：発光面の１０mm角の領域に３個以上確認できる。結果を表１に示す。

【００８４】〈実施例２〉実施例１の有機ＥＬ素子の製
造において、スパッタガスをＫｒにかえ、ガス圧３．５
Pa、ターゲットと基板間距離（Ｔｓ）９．０cmとした。
他は同様にして有機ＥＬ素子を成膜し、初期平均発光輝
度、発光半減期及びダークスポットの発生有無を調べ
た。結果を表１に示す。

【００８５】〈実施例３〉実施例１の有機ＥＬ素子の製
造において、スパッタガスをＸｅにかえ、ガス圧２．５
Pa、ターゲットと基板間距離（Ｔｓ）９．０cmとした。
他は同様にして有機ＥＬ素子を成膜し、初期平均発光輝
度、発光半減期及びダークスポットの発生有無を調べ
た。結果を表１に示す。

【００８６】〈実施例４〉実施例１の有機ＥＬ素子の製
造において、成膜ガス圧を２．５Pa、Ｔｓ=９．０cmに
かえた他は同様にして有機ＥＬ素子を成膜し、初期平均
発光輝度、発光半減期及びダークスポットの発生有無を
調べた。結果を表１に示す。

【００８７】〈実施例５〉実施例１の有機ＥＬ素子の製
造において、成膜ガス圧を６．０Pa、Ｔｓ=９．０cmに
かえた他は同様にして有機ＥＬ素子を成膜し、初期平均
発光輝度、発光半減期及びダークスポットの発生有無を
調べた。結果を表１に示す。

【００８８】〈実施例６〉実施例１の有機ＥＬ素子の製
造において、成膜ガス圧を８．０Pa、Ｔｓ=５．０cmに
かえた他は同様にして有機ＥＬ素子を成膜し、初期平均
発光輝度、発光半減期及びダークスポットの発生有無を
調べた。結果を表１に示す。

【００８９】〈実施例７〉実施例１の有機ＥＬ素子の製
造において、成膜ガス圧を１２Pa、Ｔｓ=５．０cmにか
えた他は同様にして有機ＥＬ素子を成膜し、初期平均発
光輝度、発光半減期及びダークスポットの発生有無を調
べた。結果を表１に示す。

【００９０】〈実施例８〉実施例１の有機ＥＬ素子の製
造において、成膜ガス圧を８．０Pa、Ｔｓ=７．５cmに
かえた他は同様にして有機ＥＬ素子を成膜し、初期平均
発光輝度、発光半減期及びダークスポットの発生有無を
調べた。結果を表１に示す。

【００９１】〈実施例９〉実施例１の有機ＥＬ素子の製
造において、成膜ガス圧を２．５Pa、Ｔｓ=１５cmにか
えた他は同様にして有機ＥＬ素子を成膜し、初期平均発
光輝度、発光半減期及びダークスポットの発生有無を調
べた。結果を表１に示す。

【００９２】〈実施例１０〉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
ＵＶ／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。

【００９３】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：5at%）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４．５Pa、ターゲ
ットと基板間距離（Ｔｓ）９．０cmとし、投入電力は
１．２Ｗ／cm² であった。

【００９４】次いで、スパッタ槽内を大気圧に戻し、メ
タルマスクを乗せ、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内に移動し、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。

【００９５】次いで、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。

【００９６】さらに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、正孔注入輸送層とした。

【００９７】次いで、真空蒸着装置からスパッタ装置に
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＋Ｏ₂（Ｏ₂分圧：2％）
を用い、ガス圧４．５Pa、ターゲットと基板間距離（Ｔ
ｓ）９．０ｃｍとし、投入電力は１．２Ｗ／cm² であっ
た。

【００９８】最後にＳｉＯ₂を２００ｎｍの厚さにスパ
ッタして保護層として、有機ＥＬ素子を得た。この有機
ＥＬ素子は、それぞれ２本ずつの平行ストライプ状陰電
極と、８本の平行ストライプ状陽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２mmの間
隔で配置し、８×２の１６画素の素子としたものであ
る。

【００９９】この有機ＥＬ素子にＮ₂雰囲気で直流電圧
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、９Ｖ、２４０cd／m² 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６００時間で、その間の駆動電圧の上昇は２Ｖ
であった。

【０１００】得られた有機ＥＬ素子について、実施例１
と同様に評価したところ、成膜の順番を逆にした場合で
も、ダークスポットの発生等において、実施例１と同様
の結果を得ることができた。

【０１０１】〈実施例１１〉実施例１において、ターゲ
ットとしてＭｇ・Ａｇ（Ａｇ：５at％）の代わりに、Ｉ
ｎ・Ｍｇ（Ｍｇ：６０at％）、Ａｌ・Ｃａ（Ｃａ：１０
at％）、ＡｌＩｎ（Ｉｎ：５at％）、ＡｌＳｍ（Ｓｍ：
１０at％）、ＮａＮｉ（Ｎａ：１０at％）をそれぞれ用
い、その他は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製
した。

【０１０２】得られた有機ＥＬ素子について、実施例１
と同様に評価したところ、それぞれの有機ＥＬ素子につ
いて実施例１と同様の結果を得ることができた。

【０１０３】〈比較例１〉実施例１の有機ＥＬ素子の製
造において、ガス圧を１．５Paにかえた他は同様にして
有機ＥＬ素子を成膜し、その発光特性を調べた。その結
果を表１に示す。初期発光輝度の平均値、発光半減期と
もに減少していた。また、ダークスポットの発生が顕著
だったため、発光面が成膜中にかなりダメージを受けて
いると思われる。

【０１０４】〈比較例２〉実施例１の有機ＥＬ素子の製
造において、ガス圧を８．０Paにかえた他は同様にして
有機ＥＬ素子を成膜し、その発光特性を調べた。その結
果を表１に示す。初期発光輝度の平均値、発光半減期と
もに減少していた。また、ダークスポットの発生も顕著
だった。

【０１０５】〈比較例３〉実施例１の有機ＥＬ素子の製
造において、ガス圧１．０Pa、Ｔｓ＝５．０cmにかえた
他は同様にして有機ＥＬ素子を成膜し、その発光特性を
調べた。その結果を表１に示す。初期発光輝度の平均
値、発光半減期ともに減少していた。また、ダークスポ
ットの発生も顕著だった。

【０１０６】

【表１】

【０１０７】表１から明らかなように、本発明により形
成された有機ＥＬ素子は、ダークスポットの発生も殆ど
無く、電極表面の平均表面粗さも３０nm以下であり、有
機層へのダメージが少なくなっていることがわかる。な
お、表面粗さが粗い程、有機層へ与えるダメージが大き
くなっていると考えられる。

【０１０８】〈実施例１２〉ガラス基板上に予め２００
nmの膜厚に成膜された、市販のＩＴＯ基板を用い、これ
を中性洗剤で十分に洗浄・乾燥し、成膜用スパッタ装置
の基板ホルダーにセットし、槽内を１×１０^-4Pa以下ま
で減圧した。ＩＴＯ基板をＤＣスパッタ法を用い、Ａｒ
ガス：１．０Paにて、５分間逆スパッタした後、ＩＴＯ
（Ｓｎ：１０wt％）をターゲットとして、陽電極を５０
nmの厚さに成膜した。このときのスパッタガスにはＡｒ
を用いた。スパッタ時の圧力は４．５Pa、ターゲット−
基板間の距離（Ｔs ）は９．０cm、投入電力は１．２Ｗ
／cm² であった。

【０１０９】得られた陽電極の表面粗さをＡＦＭを用い
て測定したところ、最大表面粗さ（Ｒmax ）＝３０nm、
平均表面粗さ（Ｒa ）＝１０nmであり、異常粒成長によ
る表面突起は認められず、表面が非常にスムースである
ことが確認された。さらに、Ａｒガス含有量、内部応力
について評価した。Ａｒガス含有量は、２次イオン質量
分析（ＳＩＭＳ）にて測定し、内部応力は、Ｘ線回折法
により得られた回折ピークのシフトについて、バルク位
置からのシフト方向により評価した。内部応力について
は、面間隔ｄ＝０．２９２１５nmであり引張応力であっ
た。結果を表２に示す。

【０１１０】このようにして得られた陽電極を用い、そ
の他は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
この有機ＥＬ素子にＮ₂雰囲気で直流電圧を印加し、１
０mA/cm²の一定電流密度で連続駆動させた。初期には、
９Ｖ、２５０cd／m² の緑色（発光極大波長λmax ＝５
２０nm）の発光が確認できた。輝度の半減時間は６００
時間で、その間の駆動電圧の上昇は２Ｖであった。

【０１１１】また、同様にして得られた有機ＥＬ素子１
０素子×１６画素についてリーク電流の有無、および実
施例１と同様の方法でダークスポットの発生の有無につ
いて評価した。リーク電流の有無については、各画素の
電極間の抵抗を測定し、２０ＭΩ以下をリーク電流あり
とした。結果を表２に示す。

【０１１２】〈実施例１３〉実施例１２の有機ＥＬ素子
の製造において、スパッタガスをＫｒにかえ、ガス圧
３．５Pa、ターゲットと基板間距離（Ｔｓ）９．０cmと
した他は同様にして陽電極を成膜した。

【０１１３】得られた陽電極の表面粗さをＡＦＭを用い
て測定したところ、最大表面粗さ（Ｒmax ）＝３０nm、
平均表面粗さ（Ｒa ）＝１０nmであり、異常粒成長によ
る表面突起は認められず、表面が非常にスムースである
ことが確認された。さらに、実施例１２と同様にして、
Ｋｒガス含有量、内部応力について評価した。内部応力
については、面間隔ｄ＝０．２９２１４nmであり引張応
力であった。結果を表２に示す。

【０１１４】次いで、実施例１２と同様にして有機ＥＬ
素子を作製した。この有機ＥＬ素子を実施例１２と同様
にして駆動させた。初期には、９Ｖ、２５０cd／m² 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６００時間で、その間の駆動電
圧の上昇は２Ｖであった。

【０１１５】また、同様にして得られた有機ＥＬ素子１
０素子×１６画素についてリーク電流の有無、および実
施例１と同様の方法でダークスポットの発生の有無につ
いて評価した。結果を表２に示す。

【０１１６】〈実施例１４〉実施例１２の有機ＥＬ素子
の製造において、スパッタガスをＸｅにかえ、ガス圧
２．５Pa、ターゲットと基板間距離（Ｔｓ）９．０cmと
した他は同様にして陽電極を成膜した。

【０１１７】得られた陽電極の表面粗さをＡＦＭを用い
て測定したところ、最大表面粗さ（Ｒmax ）＝３０nm、
平均表面粗さ（Ｒa ）＝１０nmであり、異常粒成長によ
る表面突起は認められず、表面が非常にスムースである
ことが確認された。さらに、実施例１２と同様にして、
Ｘｅガス含有量、内部応力について評価した。内部応力
については、面間隔ｄ＝０．２９２１３nmであり引張応
力であった。結果を表２に示す。

【０１１８】次いで、実施例１２と同様にして有機ＥＬ
素子を作製した。この有機ＥＬ素子を実施例１２と同様
にして駆動させた。初期には、９Ｖ、２５０cd／m² 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６００時間で、その間の駆動電
圧の上昇は２Ｖであった。

【０１１９】また、同様にして得られた有機ＥＬ素子１
０素子×１６画素についてリーク電流の有無、および実
施例１と同様の方法でダークスポットの発生の有無につ
いて評価した。結果を表２に示す。

【０１２０】〈実施例１５〉実施例１２の有機ＥＬ素子
の製造において、成膜ガス圧を２．５Pa、Ｔｓ=９．０c
mにかえた他は同様にして陽電極を成膜した。

【０１２１】得られた陽電極の表面粗さをＡＦＭを用い
て測定したところ、最大表面粗さ（Ｒmax ）＝３２nm、
平均表面粗さ（Ｒa ）＝１５nmであり、異常粒成長によ
る表面突起は認められず、表面が非常にスムースである
ことが確認された。さらに、実施例１２と同様にして、
Ａｒガス含有量、内部応力について評価した。内部応力
については、面間隔ｄ＝０．２９２１１nmであり引張応
力であった。結果を表２に示す。

【０１２２】次いで、実施例１２と同様にして有機ＥＬ
素子を作製した。この有機ＥＬ素子を実施例１２と同様
にして駆動させた。初期には、９Ｖ、２５０cd／m² 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６００時間で、その間の駆動電
圧の上昇は２Ｖであった。

【０１２３】また、同様にして得られた有機ＥＬ素子１
０素子×１６画素についてリーク電流の有無、および実
施例１と同様の方法でダークスポットの発生の有無につ
いて評価した。結果を表２に示す。

【０１２４】〈実施例１６〉実施例１の有機ＥＬ素子の
製造法において、成膜ガス圧を６．０Pa、Ｔｓ=９．０c
mにかえた他は同様にして陽電極を成膜した。

【０１２５】得られた陽電極の表面粗さをＡＦＭを用い
て測定したところ、最大表面粗さ（Ｒmax ）＝３０nm、
平均表面粗さ（Ｒa ）＝１６nmであり、異常粒成長によ
る表面突起は認められず、表面が非常にスムースである
ことが確認された。さらに、実施例１２と同様にして、
Ａｒガス含有量、内部応力について評価した。内部応力
については、面間隔ｄ＝０．２９２２０nmであり引張応
力であった。結果を表２に示す。

【０１２６】次いで、実施例１２と同様にして有機ＥＬ
素子を作製した。この有機ＥＬ素子を実施例１２と同様
にして駆動させた。初期には、９Ｖ、２５０cd／m² 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６００時間で、その間の駆動電
圧の上昇は２Ｖであった。

【０１２７】また、同様にして得られた有機ＥＬ素子１
０素子×１６画素についてリーク電流の有無、および実
施例１と同様の方法でダークスポットの発生の有無につ
いて評価した。結果を表２に示す。

【０１２８】〈実施例１７〉実施例１の有機ＥＬ素子の
製造において、成膜ガス圧を８．０Pa、Ｔｓ=５．０cm
にかえた他は同様にして陽電極を成膜した。

【０１２９】得られた陽電極の表面粗さをＡＦＭを用い
て測定したところ、最大表面粗さ（Ｒmax ）＝３０nm、
平均表面粗さ（Ｒa ）＝１０nmであり、異常粒成長によ
る表面突起は認められず、表面が非常にスムースである
ことが確認された。さらに、実施例１２と同様にして、
Ａｒガス含有量、内部応力について評価した。内部応力
については、面間隔ｄ＝０．２９２１５nmであり引張応
力であった。結果を表２に示す。

【０１３０】次いで、実施例１２と同様にして有機ＥＬ
素子を作製した。この有機ＥＬ素子を実施例１２と同様
にして駆動させた。初期には、９Ｖ、２５０cd／m² 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６００時間で、その間の駆動電
圧の上昇は２Ｖであった。

【０１３１】また、同様にして得られた有機ＥＬ素子１
０素子×１６画素についてリーク電流の有無、および実
施例１と同様の方法でダークスポットの発生の有無につ
いて評価した。結果を表２に示す。

【０１３２】〈比較例４〉実施例１２の有機ＥＬ素子の
製造において、成膜ガス圧を１．０Pa、Ｔｓ=５．０cm
にかえた他は同様にして陽電極を成膜した。

【０１３３】得られた陽電極の表面粗さをＡＦＭを用い
て測定したところ、最大表面粗さ（Ｒmax ）＝３００n
m、平均表面粗さ（Ｒa ）＝２１０nmであり、異常粒成
長による表面突起が生じていることが確認された。さら
に、実施例１２と同様にして、Ａｒガス含有量、内部応
力について評価した。内部応力については、面間隔ｄ＝
０．２９２０２nmであり圧縮応力であった。結果を表２
に示す。

【０１３４】次いで、実施例１２と同様にして有機ＥＬ
素子を作製した。この有機ＥＬ素子のうち使用可能なも
のを実施例１２と同様にして駆動させた。初期には、９
Ｖ、２００cd／m² の緑色（発光極大波長λmax ＝５２
０nm）の発光が確認できた。輝度の半減時間は５５０時
間で、その間の駆動電圧の上昇は２．５Ｖであった。

【０１３５】また、同様にして得られた有機ＥＬ素子１
０素子×１６画素についてリーク電流の有無、および実
施例１と同様の方法でダークスポットの発生の有無につ
いて評価した。結果を表２に示す。

【０１３６】

【表２】

【０１３７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、電極の成
膜時に、スパッタされた原子により素子構成膜へ物理的
ダメージを与えることなく、膜物性の良好な電極を有す
る有機ＥＬ素子の製造方法および有機ＥＬ素子を提供で
きる。

【０１３８】また、異常粒成長した表面突起によるリー
ク電流の恐れもなく、陽電極とした場合にはアモルファ
ス性が良好で、膜物性の良好な電極を有する有機ＥＬ素
子を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】有機ＥＬ素子の一構成例を示した概念図であ
る。

【図２】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】

２１基板２２陽電極２３正孔注入・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】成膜ガス圧力と基板ターゲット間距離の
積が２０〜６５Pa・cmである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】前記成膜ガスにＡｒ、ＫｒおよびＸｅの
少なくとも１つを用いた請求項１の有機ＥＬ素子の製造
方法。
【請求項３】スパッタ法がＤＣスパッタ法である請求
項１または２の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項４】前記電極は、基板上に形成された有機Ｅ
Ｌ構造体上に成膜される請求項１〜３のいずれかの有機
ＥＬ素子の製造方法。
【請求項５】前記電極を成膜した後、有機ＥＬ構造体
を形成する請求項１〜４のいずれかの有機ＥＬ素子の製
造方法。
【請求項６】前記電極は、成膜される面をプラズマ処
理した後に成膜される請求項５の有機ＥＬ素子。
【請求項７】請求項１〜６の製造方法により成膜され
た電極を有する有機ＥＬ素子。
【請求項８】前記電極は、スパッタガス成分の元素を
０．００５at％以下含有する請求項７の有機ＥＬ素子。
【請求項９】前記電極は、内部応力がゼロまたは引張
応力である請求項７または８の有機ＥＬ素子。