KR20140108110A - 유기 el 소자의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
상부 전극 및 하부 전극으로 이루어지는 한쌍의 전극과, 그 사이에 설치된 유기 기능층을 가지는 유기 EL 소자의 제조 방법으로서, 마그네트론 스퍼터법을 이용하여, 4.5W/㎠ 이상, 9.0W/㎠ 이하의 성막 전력 밀도로, 유기 기능층 상에 상부 전극을 형성한다.
Description
본 발명은, 유기 EL 소자의 제조 기술에 관한 것으로, 특히 유기 EL 소자의 전극 형성 기술에 관한 것이다.
유기 EL 소자는, 기판 상에, 하부 전극, 1층 또는 다층의 유기 기능층, 상부 전극의 순으로 성막을 행함으로써 제조된다.
이 유기 EL 소자의 제조 공정에 있어서, 열, 플라즈마 등에 의해 타겟재에 에너지를 부여하고, 타겟재를 구성하는 전극 재료의 입자를 성막 하지에 부착·퇴적시킴으로써, 전극을 형성한다.
열, 플라즈마 등에 의해, 타겟재에 에너지를 부여하기 때문에, 유기 기능층 상에 상부 전극을 성막하는 공정에 있어서, 성막 하지인 유기 기능층이, 열, 플라즈마 등의 영향을 받아, 데미지를 받는 경우가 있다. 이 유기 기능층의 데미지는, 유기 EL 소자의 구동 전압, 소자 수명 등의 특성의 저하로 이어진다.
이 때문에, 상부 전극의 성막 공정에서는, 하지의 유기 기능층에의 데미지에 의한 유기 EL 소자의 구동 전압, 소자 수명 등의 특성의 저하를 우려하여, 증착법, 또는 저에너지 프로세스의 스퍼터법이 채용되어 있다(특허문헌 1, 특허문헌 2 참조). 예를 들면 특허문헌 2에서는, 성막 전력 밀도를 1W/㎠로 하는 스퍼터법으로, 상부 전극을 성막하고 있다.
종래, 증착법, 또는 저에너지 프로세스의 스퍼터법에 의해, 유기 기능층 상에 전극을 성막함으로써, 유기 EL 소자를 제조하고 있는데, 충분한 구동 전압, 소자 수명의 특성이 얻어지지 않는다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 행해진 것이며, 구동 전압, 소자 수명의 특성이 뛰어난 유기 EL 소자를 제조할 수 있는 유기 EL 소자의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일양태인 유기 EL 소자의 제조 방법은, 상부 전극 및 하부 전극으로 이루어지는 한쌍의 전극과, 그 사이에 설치된 유기 기능층을 가지는 유기 EL 소자의 제조 방법으로서, 마그네트론 스퍼터법을 이용하여, 4.5W/㎠ 이상, 9.0W/㎠ 이하의 성막 전력 밀도로, 상기 유기 기능층 상에 상기 상부 전극을 형성하는 것을 특징으로 한다.
4.5W/㎠ 이상, 9.0W/㎠ 이하의 성막 전력 밀도의 마그네트론 스퍼터법에 의해, 고에너지 프로세스에서 유기 기능층 상에 전극을 형성하므로, 유기 기능층과 전극의 밀착성을 높일 수 있다. 이에 따라, 구동 전압, 소자 수명의 특성이 뛰어난 유기 EL 소자를 제조할 수 있다.
도 1은 유기 EL 소자(100)의 구성의 일예를 나타내는 단면도이다.
도 2는 유기 EL 소자의 제조 공정을 나타내는 플로우챠트이다.
도 3은 마그네트론 스퍼터 장치(300)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 성막 방식을 바꾸어 성막한, ITO막의 단막 평가의 결과를 나타내는 도면이다.
도 5는 분위기 가스압의 성막 조건을 바꾸어 성막한, ITO막의 단막 평가의 결과를 나타내는 도면이다.
도 6은 성막 방식을 바꾸어 성막한, ITO막의 투과율의 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 7은 분위기 가스압의 성막 조건을 바꾸어 성막한, ITO막의 투과율의 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 8은 Alq3막/ITO막 계면의 XPS 분석의 결과를 나타내는 도면이다.
도 9는 플라즈마 특성의 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 10은 대향 타겟식 스퍼터법에 의해 성막한 ITO막의 SEM 사진을 나타내는 도면이다.
도 11은 마그네트론 스퍼터법에 의해 성막한 ITO막의 SEM 사진을 나타내는 도면이다.
도 12는 ITO막의 결정 사이즈의 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 13은 ITO막의 결정의 격자 정수의 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 14는 유기 EL 소자에 대하여, 5V의 전압을 인가한 경우에 흐르는 전류의 값을 나타내는 도면이다.
도 15는 유기 EL 소자의 전압-전류 밀도 특성을 나타내는 도면이다.
도 16은 플라즈마건 증착법, 또는 마그네트론 스퍼터법에 의해 유기 기능층 상에 ITO막을 성막하여 제조한 유기 EL 소자의 휘도 반감 수명의 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 17은 대향 타겟식 스퍼터법에 의해 유기 기능층 상에 ITO막을 성막하여 제조한 유기 EL 소자의 휘도 반감 수명의 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 18은 마그네트론 스퍼터법, 대향 타겟식 스퍼터법 또는 플라즈마건 증착에 의해 유기 기능층 상에 ITO막을 성막하여 제조한 유기 EL 소자의 휘도 반감 수명의 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 2는 유기 EL 소자의 제조 공정을 나타내는 플로우챠트이다.
도 3은 마그네트론 스퍼터 장치(300)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 성막 방식을 바꾸어 성막한, ITO막의 단막 평가의 결과를 나타내는 도면이다.
도 5는 분위기 가스압의 성막 조건을 바꾸어 성막한, ITO막의 단막 평가의 결과를 나타내는 도면이다.
도 6은 성막 방식을 바꾸어 성막한, ITO막의 투과율의 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 7은 분위기 가스압의 성막 조건을 바꾸어 성막한, ITO막의 투과율의 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 8은 Alq3막/ITO막 계면의 XPS 분석의 결과를 나타내는 도면이다.
도 9는 플라즈마 특성의 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 10은 대향 타겟식 스퍼터법에 의해 성막한 ITO막의 SEM 사진을 나타내는 도면이다.
도 11은 마그네트론 스퍼터법에 의해 성막한 ITO막의 SEM 사진을 나타내는 도면이다.
도 12는 ITO막의 결정 사이즈의 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 13은 ITO막의 결정의 격자 정수의 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 14는 유기 EL 소자에 대하여, 5V의 전압을 인가한 경우에 흐르는 전류의 값을 나타내는 도면이다.
도 15는 유기 EL 소자의 전압-전류 밀도 특성을 나타내는 도면이다.
도 16은 플라즈마건 증착법, 또는 마그네트론 스퍼터법에 의해 유기 기능층 상에 ITO막을 성막하여 제조한 유기 EL 소자의 휘도 반감 수명의 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 17은 대향 타겟식 스퍼터법에 의해 유기 기능층 상에 ITO막을 성막하여 제조한 유기 EL 소자의 휘도 반감 수명의 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 18은 마그네트론 스퍼터법, 대향 타겟식 스퍼터법 또는 플라즈마건 증착에 의해 유기 기능층 상에 ITO막을 성막하여 제조한 유기 EL 소자의 휘도 반감 수명의 측정 결과를 나타내는 도면이다.
<본 발명의 일양태의 개요>
본 발명의 일양태인 유기 EL 소자의 제조 방법은, 상부 전극 및 하부 전극으로 이루어지는 한쌍의 전극과, 그 사이에 설치된 유기 기능층을 가지는 유기 EL 소자의 제조 방법으로서, 마그네트론 스퍼터법을 이용하여, 4.5W/㎠ 이상, 9.0W/㎠ 이하의 성막 전력 밀도로, 상기 유기 기능층 상에 상기 상부 전극을 형성한다.
또한, 본 발명의 일양태에 관련된 유기 EL 소자의 제조 방법의 특정 국면에서는, 상부 전극 형성시의, 분위기 가스압을 0.4Pa 이상, 1.6Pa 이하로 한다.
또한, 본 발명의 일양태에 관련된 유기 EL 소자의 제조 방법의 특정한 국면에서는, 상부 전극 형성시의, 단위 다이나믹 레이트당의 이온 전류 밀도를 0.2mA/㎠ 이상, 0.4mA/㎠ 이하로 한다.
또한, 본 발명의 일양태에 관련된 유기 EL 소자의 제조 방법의 특정한 국면에서는, 투명 도전 재료를 이용하여, 상기 상부 전극을 형성한다.
또한, 본 발명의 일양태에 관련된 유기 EL 소자의 제조 방법의 특정한 국면에서는, 산화인듐 주석을 이용하여, 상기 상부 전극을 형성한다.
또한, 본 발명의 일양태에 관련된 유기 EL 소자의 제조 방법의 특정한 국면에서는, 상기 상부 전극은 음극이며, 상기 하부 전극은 양극이다.
또한, 본 발명의 일양태에 관련된 유기 EL 소자의 제조 방법의 특정한 국면에서는, 상기 유기 기능층은, 전자 수송층을 포함하는 복수의 층으로 구성되고, 상기 전자 수송층 상에 상기 음극을 형성한다.
≪실시의 양태≫
(실시의 형태 1)
[유기 EL 소자의 구성]
우선, 실시의 형태 1에 관련된 유기 EL 소자의 구성에 대하여 설명한다. 도 1은 실시의 형태 1에 관한 유기 EL 소자(100)의 구성의 일예를 나타내는 단면도이다. 본 도면에 나타내는 바와 같이, 유기 EL 소자(100)는, 음극(101), 전자 수송층(102), 발광층(103), 정공 수송층(104), 정공 주입층(105), 양극(106), 기판(107)을 구비한다. 이하에서는, 각 구성에 대하여 설명한다.
<음극>
음극(101)은, 전자를 전자 수송층(102)에 주입하는 기능을 가진다. 음극(101)의 재료에는, ITO(산화인듐주석), IZO(산화인듐아연), Ag(은), Al(알루미늄), 은과 팔라듐과 구리의 합금, 은과 루비듐과 금의 합금, MoCr(몰리브덴과 크롬의 합금), NiCr(니켈과 크롬의 합금) 등이 이용된다.
음극측으로부터 광을 취출하는 탑 에미션형의 유기 EL 소자에서는, ITO(산화인듐주석), IZO(산화인듐아연) 등의 광 투과성 재료가 이용된다.
또한, 음극(101)과 전자 수송층(102)의 사이에, 음극(101)으로부터 전자 수송층(102)으로의 전자의 주입을 촉진시키는 기능을 가지는 전자 주입층을 설치해도 된다.
<전자 수송층>
전자 수송층(102)은, 음극(101)으로부터 주입된 전자를 발광층(103)에 수송하는 기능을 가진다. 전자 수송층(102)의 재료에는, 바륨, 프탈로시아닌, 불화리튬 등이 이용된다.
<발광층>
발광층(103)은, 캐리어(홀과 전자)의 재결합에 의한 발광을 행하는 부위이다. 발광층(103)의 재료에는, 옥시노이드 화합물, 페릴렌 화합물, 쿠마린 화합물 등이 이용된다.
<정공 수송층>
정공 수송층(104)은, 양극(106)으로부터 주입된 정공을 발광층(103)에 수송하는 기능을 가진다. 정공 수송층(104)의 재료에는, 예를 들면, 트리아졸 유도체, 옥사디아졸 유도체 등이 이용된다.
<정공 주입층>
정공 주입층(105)은, 양극(106)으로부터 정공 수송층(104)으로의 정공의 주입을 촉진시키는 기능을 가진다. 정공 주입층(105)의 재료에는, 예를 들면, MoOx(산화몰리브덴), WOx(산화텅스텐) 또는 MoxWyOz(몰리브덴-텅스텐 산화물) 등의 금속 산화물, 금속 질화물 또는 금속산 질화물 등이 이용된다.
<양극>
양극(106)은, 정공을 정공 주입층(105)에 주입하는 기능을 가진다. 양극(106)의 재료에는, Ag(은), Al(알루미늄), 은과 팔라듐과 구리의 합금, 은과 루비듐과 금의 합금, MoCr(몰리브덴과 크롬의 합금), NiCr(니켈과 크롬의 합금), ITO(산화인듐주석), IZO(산화인듐아연) 등이 이용된다.
기판측으로부터 광을 취출하는 보텀 에미션형의 유기 EL 소자에서는, ITO(산화인듐주석), IZO(산화인듐아연) 등의 광 투과성 재료가 이용된다.
또한, 음극측으로부터 광을 취출하는 탑 에미션형의 유기 EL 소자에서는, 광 반사성 재료가 이용된다.
또한, 탑 에미션형의 유기 EL 소자에서는, 양극(106)과 기판(107)의 사이에, 반사 전극을 설치해도 된다.
<기판>
기판(107)은, 유기 EL 소자의 기재가 되는 부분이다. 기판(107) 상에, 양극, 유기 기능층, 음극이 순차 적층되어, 유기 EL 소자가 제조된다. 기판(107)의 재료에는, 예를 들면, 무알칼리 유리, 소다 유리, 무형광 유리, 인산계 유리, 붕산계 유리, 석영, 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 에폭시계 수지, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 실리콘계 수지, 알루미나 등의 절연성 재료가 이용된다.
<그 외>
도 1에는 도시하지 않지만, 음극(101) 상에는, 유기 기능층이 수분이나 공기 등에 접촉되어 열화하는 것을 억제하는 목적으로 봉지층이 설치된다. 탑 에미션형의 유기 EL 소자의 경우, 봉지층의 재료에는, 예를 들면, SiN(질화실리콘), SiON(산질화 실리콘) 등의 광 투과성 재료가 이용된다.
이상이, 실시의 형태 1에 관련된 유기 EL 소자의 구성에 대한 설명이다.
[유기 EL 소자의 제조 방법]
계속하여, 실시의 형태 1에 관련된 유기 EL 소자의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 2는, 실시의 형태 1에 관련된 유기 EL 소자의 제조 공정을 나타내는 플로우챠트이다.
본 도면에 나타내는 바와 같이, 우선, 유기 EL 소자의 기재가 되는 기판(107)을 준비하고, 그 기판(107) 상에 양극(106)을 형성한다. 양극(106)의 형성에는, 증착법 또는 스퍼터법을 이용한다.
다음에 양극(106) 상에 다층의 유기 기능층을 형성한다.
구체적으로, 우선, 양극(106) 상에 정공 주입층(105)을 형성한다. 정공 주입층(105)의 형성 후, 정공 주입층(105) 상에 정공 수송층(104)을 형성한다. 정공 수송층(104)의 형성 후, 정공 수송층(104) 상에 발광층(103)을 형성한다. 발광층(103)의 형성 후, 발광층(103) 상에 전자 수송층(102)을 형성한다.
이들 유기 기능층의 형성에는, 증착법, 또는 잉크젯 장치에 의한 도포법을 이용한다.
유기 기능층의 형성 후, 전자 수송층(102) 상에 음극(101)을 형성한다. 음극(101)의 제조 공정의 상세에 대해서는 후술한다.
이와 같이, 기판(107) 상에, 양극, 유기 기능층, 음극을 순차적으로 적층함으로써, 유기 EL 소자를 제조한다.
[음극의 제조 공정의 상세]
계속해서, 음극의 제조 공정의 상세에 대하여 설명한다. 음극(101)은, 전자 수송층(102) 상에, 마그네트론 스퍼터법을 이용하여 형성한다.
도 3은, 마그네트론 스퍼터 장치(300)의 구성을 나타내는 도면이다. 본 도면에 나타내는 바와 같이, 마그네트론 스퍼터 장치(300)는, 스퍼터실(301), 가스 공급계(302), 배기계(303), 배킹 플레이트(304), 타겟(305), 자석(306), 기대(307), 성막 기판(308), 전원(309)을 포함하여 구성된다.
마그네트론 스퍼터 장치(300)는, 스퍼터실(301)을 가지고, 이 스퍼터실(301) 내에서, 스퍼터를 행한다.
스퍼터실(301)에는, 스퍼터링 가스를 도입하기 위한 가스 공급계(302), 및 스퍼터실(301) 내를 소정의 압력으로 감압하기 위한 배기계(303)가 접속되어 있다. 스퍼터링 가스에는, Ar(아르곤) 등의 불활성 가스가 이용된다.
스퍼터실(301) 내의 기대(307)에는, 성막 대상의 성막 기판(308)이 설치되고, 스퍼터실(301) 내의 배킹 플레이트(304)에는, 성막 재료의 플레이트형상의 타겟(305)이 배치되어 있다. 또한, 타겟(305)의 배면에는, 자석(306)이 배치되어 있다.
전원(309)은, 타겟(305)에 대하여 전압을 인가한다. 또한, 도 3에 도시하는 예에서는, 전원(309)은 직류 전원인데, 교류 전원, 또는 직류/교류의 하이브리드 전원이어도 된다.
배기계(303)에 의해 스퍼터실(301) 내를 배기하고, 가스 공급계(302)에 의해 스퍼터실(301) 내에 스퍼터링 가스를 도입하여, 전원(309)에 의해 타겟(305)에 전압을 인가하면, 스퍼터링 가스의 플라즈마가 발생하여, 타겟(305)의 표면이 스퍼터된다.
타겟(305)의 배면에, 자석(306)을 배치함으로써, 타겟(305)의 표면에 평행한 자계가 발생한다. 스퍼터링 가스의 이온이 타겟 표면에 충돌하여 두드려지는 2차 전자를, 타겟(305)의 표면에 발생하는 자계에 의한 로렌츠력으로 붙잡아서 사이클로이드 또는 트로코이드 운동시킴으로써, 타겟 부근에 고밀도 플라즈마를 생성할 수 있다.
본 실시의 형태에 관련된 유기 EL 소자의 제조 방법에서는, ITO(산화인듐주석)를 타겟재로서 이용하여, 고에너지 프로세스의 마그네트론 스퍼터법으로, 전자 수송층 상에 투명 음극을 형성한다. 보다 구체적으로는, 4.5W/㎠ 이상, 9.0W/㎠ 이하의 성막 전력 밀도의 마그네트론 스퍼터법에 의해, 투명 음극을 형성한다. 여기서, 성막 전력 밀도란, 단위 타겟 면적당의 성막 전력을 말한다.
종래의 음극 성막 공정에서는, 하지의 유기 기능층의 데미지에 의한 유기 EL 소자의 구동 전압, 소자 수명 등의 특성의 저하를 우려하여, 증착법, 또는 저에너지 프로세스의 스퍼터법이 채용되어 있다.
특히, 음극에 ITO(산화인듐주석), IZO(산화인듐아연) 등의 광 투과성 재료를 이용할 필요가 있는 탑 에미션형의 유기 EL 소자에서는, 하지의 유기 기능층의 데미지에 의한 유기 EL 소자의 구동 전압, 소자 수명 등의 특성 저하가 우려되어, 고에너지 프로세스의 스퍼터법은 꺼려졌다.
그러나, 종래의 증착법, 또는 저에너지 프로세스의 스퍼터법에 의한 성막에서는, 하지의 유기 기능층에 부착되는 타겟의 원자 또는 분자의 에너지가 낮기 때문에, 상부 전극과 하지의 유기 기능층의 밀착성이 낮다. 이 때문에, 유기 기능층, 전극간의 전자 또는 정공의 주입 장벽이 커, 제조한 유기 EL 소자는, 충분한 구동 전압, 소자 수명의 특성을 얻을 수 없었다.
이에 대하여 발명자는, ITO 성막에 의한 전자 수송층에의 데미지의 평가 등을 행하여, 고에너지 프로세스의 스퍼터법으로 ITO 성막함에 의한 전자 수송층에의 데미지를, ITO 전극과 전자 수송층의 밀착성을 높임으로써 커버할 수 있는 가능성에 대하여 생각했다.
그 결과, 기판에 입사하는 이온량이 큰 마그네트론 스퍼터법을 이용하여, 고에너지 프로세스에서 ITO의 성막을 행함으로써, 유기 기능층과 음극의 밀착성을 높일 수 있고, 음극으로부터 유기 기능층으로의 전자 주입성이 뛰어난, 고효율, 고수명의 유기 EL 소자를 제조할 수 있는 것을 발견했다.
이하에서는, 발명자가 행한 실험의 결과를 참조하면서, 본 실시의 형태에 관한 유기 EL 소자의 제조 방법에 대하여, 더욱 상세하게 설명한다.
우선, 플라즈마건 증착, 마그네트론 스퍼터법, 대향 타겟식 스퍼터법의 성막 방식에 의해, 전자 수송층 상에 ITO막을 성막하고, 그 ITO막의 단막 평가를 행했다. 구체적으로는, 그레인의 입경 사이즈, ITO막의 일 함수, ITO막의 시트 저항에 대해서 평가를 행했다.
여기서, 플라즈마건 증착은, 플라즈마건에 의해 증착 재료를 가열하여 증발시킴으로써, 박막을 생성하는 수법이다. 또한, 대향 타겟식 스퍼터법은, 마주 보게 평행 배치한 2매의 타겟의 배면에 자석을 배치함으로써, 타겟사이에 수직 자계를 인가하여, 스퍼터를 행하는 수법이다.
스퍼터법의 성막 전력(성막 파워)은, 마그네트론 스퍼터법에서는 5.4kW, 대향 타겟식 스퍼터법에서는 2.5kW이다. 단위 타겟 면적당의 성막 전력인 성막 전력 밀도로 고치면, 마그네트론 스퍼터법의 성막 전력 밀도는, 9.0W/㎠이다.
또한, 마그네트론 스퍼터법, 대향 타겟식 스퍼터법에 있어서의 분위기 가스압은, 0.6Pa이며, 플라즈마 증착에 있어서의 분위기 가스압은 0.7Pa이다.
도 4는, 성막 방식을 바꾸어 성막한, ITO막의 단막 평가의 결과를 나타내는 도면이다. 도 4(a)는, 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope:SEM)의 관찰에 의한 그레인의 입경 사이즈를 나타내고, 도 4(b)는 ITO막의 일 함수를 나타내고, 도 4(c)는 ITO막의 시트 저항을 나타낸다.
도 4(a)를 참조하는데 있어, 마그네트론 스퍼터법에 의한 ITO 성막에 있어서의 그레인의 입경 사이즈와, 대향 타겟식 스퍼터법에 의한 ITO 성막에 있어서의 그레인 입경 사이즈는 동등하다. 플라즈마건 증착에 의한 ITO 성막에 있어서의 그레인의 입경 사이즈는, 마그네트론 스퍼터법, 대향 타겟식 스퍼터법에 의한 ITO 성막에 있어서의 그레인의 입경 사이즈보다도 작다.
도 4(b)를 참조하는데 있어, 플라즈마건 증착에 의한 ITO막의 일 함수와, 마그네트론 스퍼터법에 의한 ITO막의 일 함수와, 대향 타겟식 스퍼터법에 의한 ITO막의 일 함수는 동등하다.
도 4(c)을 참조하는데 있어, 그레인의 입경 사이즈의 크기에 비례하여, 시트 저항이 상승하고 있다.
이와 같이, 그레인의 입경 사이즈, ITO막의 일 함수, ITO막의 시트 저항에 대하여 ITO막의 단막 평가를 행했는데, ITO막의 일 함수에 대하여 성막 방식에 의한 명확한 차이가 보여지지 않는다.
또한, 마그네트론 스퍼터법에 있어서, 분위기 가스압의 성막 조건을 바꾸고, 전자 수송층 상에 ITO막을 성막하여, 그 ITO막의 단막 평가를 행했다. 도 5는, 분위기 가스압의 성막 조건을 바꾸어 성막한, ITO막의 단막 평가의 결과를 나타내는 도면이다. 도 4(a)는, SEM의 관찰에 의한 그레인의 입경 사이즈를 나타내고, 도 4(b)는, ITO막의 일 함수를 나타내고, 도 4(c)는, ITO막의 시트 저항을 나타낸다. 여기에서, 분위기 가스압 0.6Pa, 1.0Pa, 1.4Pa의 경우에 대해서, ITO막의 단막 평가를 행한다.
도 5(a)를 참조하는데 있어, ITO 성막에 있어서의 그레인의 입경 사이즈는, 분위기 가스압에 비례하여, 커진다.
도 5(b)를 참조하는데 있어, 분위기 가스압 0.6Pa, 1.0Pa, 1.4Pa의 경우에 있어서의 ITO막의 일 함수는 동등하다.
도 5(c)를 참조하는데 있어, 그레인의 입경 사이즈의 크기에 비례하여, 시트 저항이 상승하고 있다.
이와 같이, 그레인의 입경 사이즈, ITO막의 일 함수, ITO막의 시트 저항에 대하여, 분위기 가스압의 성막 조건을 바꾸어 마그네트론 스퍼터법으로 성막한 ITO막의 단막 평가를 행했는데, ITO막의 일 함수에 대하여 분위기 가스압의 성막 조건에 의한 명확한 차이가 보여지지 않는다.
또한, 도 4, 도 5에 도시한 성막 방식, 성막 조건으로 성막한 ITO막에 대하여, 투과율의 측정을 행했다.
도 6은, 성막 방식을 바꾸어 성막한, ITO막의 투과율의 측정 결과를 나타내는 도면이다. 도 6(a)는 파장 450nm의 광의 투과율을 나타내고, 도 6(b)는 파장 550nm의 광의 투과율을 나타내고, 도 6(c)는 파장 650nm의 광의 투과율을 나타낸다. 플라즈마건 증착, 마그네트론 스퍼터 성막, 대향 타겟식 스퍼터 성막의 각 성막 방식의 성막 조건은, 도 4에 나타낸 조건과 동일하다.
도 6(a)∼(c)를 참조하는데 있어, 어떠한 파장에 있어서나, 각 성막 방식에 의한 ITO막의 투과율은 동등하다.
또한, 도 7은, 분위기 가스압의 성막 조건을 바꾸어 성막한, ITO막의 투과율의 측정 결과를 나타내는 도면이다. 도 7(a)는 파장 450nm의 광의 투과율을 나타내고, 도 7(b)는 파장 550nm의 광의 투과율을 나타내고, 도 7(c)는 파장 650nm의 광의 투과율을 나타낸다. 여기에서는, 도 5에 나타낸 성막 조건과 마찬가지로, 마그네트론 스퍼터 성막에 있어서의 분위기 가스압 0.6Pa, 1.0Pa, 1.4Pa의 경우에 대하여, ITO막의 투과율을 측정하고 있다.
도 7(a)∼(c)를 참조하는데 있어, 어느쪽의 파장에 있어서나, 각 분위기 가스압의 성막 조건에 의한 ITO막의 투과율은 동등하다.
또한, X선 광전자 분광(X-ray Photoelectron Spectroscopy:XPS)에 의해, ITO 성막에 의한 하지의 유기 기능층에 대한 데미지의 평가를 행했다. 구체적으로는, 유기 기능층에 대한 데미지 평가를 행하기 위해서, 유리 기판 상에, 증착에 의해 Alq3(트리스(8-퀴놀리나토)알루미늄)막을 5nm 성막하고, 또한 그 위에 플라즈마건 증착, 마그네트론 스퍼터, 대향 타겟식 스퍼터의 각 성막 방식에 의해, ITO(산화인듐주석)막을 35nm 성막했다. 그리고, 유리 기판으로부터 Alq3막을 박리하여, Alq3막/ITO막 계면의 XPS 분석을 행했다. 또한, Alq3막 상에, 증착에 의해 Al(알루미늄)막을 120nm 성막한 경우에 대해서도, 마찬가지로 Alq3막/Al막 계면의 XPS 분석을 행했다. 또한, 비교를 위해, ITO 성막을 하지 않은 Alq3막에 대해서도, XPS 분석을 행했다. 또한, Alq3은 유기 EL 소자의 전자 수송층의 재료로서, 일반적으로 이용된다.
도 8은, Alq3막/ITO막 계면의 XPS 분석의 결과를 나타내는 도면이다. 도 8(a)는 C1s 스펙트럼의 비교 결과를 나타낸다. 또한 도 8(b)는, 도 8(a)에 나타낸 C1s 스펙트럼의 비교 결과를 확대 표시한 것이다.
도 8(a), (b)를 참조하는데 있어, 결합 에너지(Binding Energy) 288ev∼290ev 부근에 있어서, ITO의 플라즈마건 증착, 마그네트론 스퍼터, 대향 타겟식 스퍼터의 각 성막 방식에 있어서, 동등한 스펙트럼 피크의 감소를 확인할 수 있었다. 이 스펙트럼 피크의 감소는, ITO막의 성막 공정에 있어서의 Alq3막에 대한 데미지에 의한 것으로 생각되는데, ITO막의 성막 방식의 차이에 의한 스펙트럼의 차이는 명확히는 확인할 수 없었다.
또한, 각 스펙트럼의 피크 피팅을 행함으로써, 성막한 박막 성분의 구성 비율을 산출했다. 샘플은, (1) Alq3막 상에, ITO막을 플라즈마건 증착에 의해 2nm 성막, (2) Alq3막 상에, ITO막을 마그네트론 스퍼터법에 의해 2nm 성막, (3) Alq3막 상에, ITO막을 대향 타겟식 스퍼터법에 의해 2nm 성막, (4) Alq3막 상에, Al(알루미늄)을 증착에 의해 2nm 성막, (5) Alq3막 상에, ITO막을 성막하지 않은 것이다. 그 결과를 이하에 나타낸다.
[표 1]
상기의 표 1을 참조하면, ITO막의 성막 방식간에 있어서, 명확한 원자의 구성 비율의 차이는 확인할 수 없었다.
발명자는, 이상의 도 4∼도 8, 표 1에 나타낸 ITO막 및 유기 기능층의 막 평가에 있어서, 각 성막 방식, 각 성막 조건의 사이에서, 명확한 차이가 보여지지 않은 점에 착안했다. 그리고, 하지의 유기 기능층의 데미지에 의한 유기 EL 소자의 구동 전압, 소자 수명 등의 특성의 저하를 우려하여 종래에는 꺼려졌던, 고에너지 프로세스의 스퍼터법으로 ITO 성막함으로써, ITO층과 유기 기능층의 밀착성을 높임으로써, 구동 전압, 소자 수명 등의 특성이 뛰어난 유기 EL 소자를 제조할 수 있는 가능성에 대해서 생각했다.
여기에서, 일반적으로 ITO 성막에서는, 마그네트론 스퍼터 또는 대향 타겟식 스퍼터가 이용된다. 여기에서, 마그네트론 스퍼터 또는 대향 타겟식 스퍼터 중 어떠한 스퍼터법에 의해 유기 기능층 상에 전극을 성막하는 것이 좋을지 검토를 했다.
우선, 마그네트론 스퍼터법, 대향 타겟식 스퍼터법에 있어서의, 성막 기판에의 스퍼터링 가스의 이온 조사량을 나타내는 이온 전류와, 스퍼터링 가스의 이온 에너지를, 프로브법에 의한 플라즈마 진단에 의해 측정했다. 여기에서, 프로브법에 의한 플라즈마 진단이란, 바늘형상의 전극(프로브)을 플라즈마에 삽입하고, 그 프로브에 흐르는 전류를 측정함으로써 플라즈마 특성을 측정하는 수법을 말한다.
도 9는, 플라즈마 특성의 측정 결과를 나타내는 도면이다. 또한 이 플라즈마 특성의 측정 결과의 상세를 다음의 표에 나타낸다.
[표 2]
여기에서는, 성막 기판 위치에 프로브를 삽입함으로써, 성막 기판에 대한 플라즈마 특성의 측정을 행하고 있다. 가로축은, 성막 기판에 대한 Ar 이온의 충돌 에너지(Ar+이온 에너지)를 나타낸다. 또한 세로축은 단위 다이나믹 레이트당의 이온 전류를 나타낸다. 이온 전류란, 플라즈마가 프로브에 흘러들어가는 전류값을 말하고, 도 9의 세로축에 나타내는 단위 다이나믹 레이트당의 이온 전류는, 이온 전류를, 다이나믹 레이트(성막 기판의 반송 속도 1m/min으로 타겟 아래를 통과할 때의 성막 속도:Åm/min)로 쪼갬으로써, 성막 기판에 입사하는 이온량을 정량화한 것이다.
각 성막 조건에 있어서의, 상세한 조건 내용을 이하에 나타낸다.
[표 3]
상기의 표 3에 있어서, 마그네트론 스퍼터법의 성막 전력은 5.4kW이며, 대향 타겟식 스퍼터법의 성막 전력은 2.5kW이다. 단위 타겟 면적당의 성막 전력인 성막 전력 밀도로 환산하면, 마그네트론 스퍼터법의 성막 전력 밀도는 9.0W/㎠이다.
또한, 가스 유량이란 스퍼터실에 공급되는 가스의 유량이다. 또한, 주파수란, 타겟에 인가하는 전류의 펄스 주파수이다. 또한, duty비란, 펄스 1주기당 정바이어스 시간의 비이다.
도 9를 참조하면, 모든 성막 조건에 있어서, 마그네트론 스퍼터법이, 대향 타겟식 스퍼터법보다도, 성막 기판에 입사하는 이온량을 나타내는 단위 다이나믹 레이트당의 이온 전류 밀도가 크다. 구체적으로는, 마그네트론 스퍼터법의 단위 다이나믹 레이트당의 이온 전류 밀도는 0.2mA/㎠ 이상, 0.4mA/㎠ 이하의 범위에 있다.
예를 들면, 대향 타겟식 스퍼터법의 저압력 조건에 있어서의 경우와, 마그네트론 스퍼터법의 표준 조건에 있어서의 경우를 비교하면, Ar+ 이온 에너지는 동등하지만, 단위 다이나믹 레이트당의 이온 전류 밀도는 약 3배 상이하다. 이 경우, 마그네트론 스퍼터법의 표준 조건에 있어서의 성막 기판에 적산되는 에너지는, 대향 타겟식 스퍼터법의 저압력 조건에 있어서의 성막 기판에 적산되는 에너지의 약 3배가 된다.
스퍼터 가스인 Ar의 이온이 성막 기판에 입사하면, 헌번 성막 기판에 부착된 스퍼터 원자에 운동 에너지를 부여한다. 이에 따라, 한번 부착된 스퍼터 원자가, 보다 유기 기능층에 밀착하여 적층되어, 치밀한 막질의 박막을 성막할 수 있는 것으로 생각된다.
이 실험 결과로부터, 본 실시의 형태에 관련된 유기 EL 소자의 제조 방법에 있어서의, 상부 전극의 형성시의, 단위 다이나믹 레이트당의 이온 전류 밀도는, 0.2mA/㎠ 이상, 0.4mA/㎠ 이하인 것이 바람직하다.
본 실시의 형태에 관련된 유기 EL 소자의 제조 방법에서는, 성막 기판에 입사하는 스퍼터 가스 이온이, ITO층과 유기 기능층의 밀착성에 부여하는 영향에 대하여 주목하고, 대향 타겟식 스퍼터법보다도 성막 기판에 적산되는 에너지가 큰 마그네트론 스퍼터법에 착안했다.
여기에서 또한, 대향 타겟식 스퍼터법, 마그네트론 스퍼터법의 각각의 성막 방식에 있어서, 성막 조건을 바꾸어 ITO막을 성막하고, 그 성막 표면 형상을 주사형 전자 현미경(Scanning Electron Microscope:SEM)에 의해 관찰함으로써, 성막 조건을 변경함에 의한 ITO막의 표면 형상의 변화를 확인했다.
도 10은 대향 타겟식 스퍼터법에 의해 성막한 ITO막의 SEM 사진을 나타내는 도면이다. 도 10(a), (b), (c), (d), (f)에 나타내는 SEM 사진은, 각각 표 2에 나타내는 성막 조건으로 성막한 것이다. 도 10(e)에 나타내는 SEM 사진은, 표 2에 나타내는 표준 성막 조건에 있어서, 성막 파워를 2.5kw로부터 그 반인 1.25kw로 변경한 성막 조건으로 성막한 것이다.
도 10(a)∼(f)을 참조하면, 대향 타겟식 스퍼터법에서는, 표준 조건을 제외하는 성막 조건에 있어서 형해 입자(形骸粒子)가 관찰되었다.
도 11은 마그네트론 스퍼터법에 의해 성막한 ITO막의 SEM 사진을 나타내는 도면이다. 도 11(a), (b), (c), (d), (f)에 나타내는 SEM 사진은, 각각 표 2에 나타내는 성막 조건으로 성막한 것이다. 도 11(e)에 나타내는 SEM 사진은, 표 2에 나타내는 표준의 성막 조건에 있어서, 성막 파워를 5.4kw로부터 그 반인 2.7kw로 변경한 성막 조건으로 성막한 것이다.
도 11(a)∼(f)를 참조하면, 마그네트론 스퍼터법에서는, 모든 성막 조건에 있어서, 그레인끼리 결합한 서브스트럭쳐의 구조가 인정되고, 치밀한 박막이 형성되어 있는 것을 알 수 있다.
또한, 마그네트론 스퍼터법 및 대향 타겟식 스퍼터법에 의해 성막한 ITO막의 X선 회절법에 의한 결정성의 해석을 행했다.
도 12는, ITO막의 결정 사이즈의 측정 결과를 나타내는 도면이다. 여기에서는, 도 9에 나타낸 성막 방식, 성막 조건과 동 조건의 스퍼터법에 의해, ITO막을 성막하여, (222) 회절선의 반치폭(Full Width at Half Width:FWHM)으로부터 Scherrer의 식에 의해 결정 사이즈를 산출했다. 이하에, Scherrer의 식을 나타낸다.
[수식 1]
상기의 수식에 있어서, D는 결정자 사이즈이며, λ은 X선 파장이며, β은 피크폭이며, θ은 회절선의 브래그 각도이다.
도 12를 참조하면, 대향 타겟식 스퍼터법에서는, 성막 조건에 따라 결정자 사이즈에 편차가 보여진 것에 대하여, 마그네트론 스퍼터법에 의한 성막에서는, 결정자 사이즈에 편차가 보여지지 않았다.
또한, 도 13은, ITO막의 결정의 격자 상수의 측정 결과를 나타내는 도면이다. 여기에서는, 도 9에 도시한 성막 방식, 성막 조건과 동 조건의 스퍼터법에 의해, ITO막을 성막하고, (222) 회절선의 피크 위치로부터 격자 정수를 산출했다. 격자 정수의 산출에 이용한 식을 이하에 나타낸다.
[수식 2]
상기의 수식에 있어서, a는 격자 정수이며, d는 Bragg의 식에 의한 면 간격이며, h, k, l은 면 지수이다.
도 13을 참조하면, In2O3(ITO)의 격자 정수 10.118Å와 비교하여, 마그네트론 스퍼터법, 대향 타겟식 스퍼터법의 어떠한 스퍼터법에 있어서나 격자 정수가 증대하고 있어, 스퍼터법에 의해 성막된 ITO막의 결정의 변형이 관찰되었다. 이 결과로부터, 마그네트론 스퍼터법에 의해 성막된 ITO막의 쪽이, 대향 타겟식 스퍼터법에 의해 성막된 ITO막보다도 결정의 변형이 큰 것을 알 수 있다. 이는, 성막 기판에의 Ar의 이온의 입사량이 마그네트론 스퍼터법의 쪽이 큰 것에 기인한다고 생각된다.
이상의 실험 결과로부터, 발명자는, 대향 타겟식 스퍼터법보다도 성막 기판에 입사하는 스퍼터 가스 이온의 에너지가 큰 마그네트론 스퍼터법을 이용하여, 고에너지 프로세스에서, 유기 기능층 상에 전극막을 형성함으로써, 전극층과 유기 기능층의 밀착성을 높일 수 있어, 구동 전압, 소자 수명 등의 특성이 뛰어난 유기 EL 소자를 제조할 수 있는 것으로 생각했다.
즉, 본 실시의 형태에 관한 유기 EL 소자의 제조 방법은, 4.5W/㎠ 이상, 9.0W/㎠ 이하의 성막 전력 밀도의 마그네트론 스퍼터법에 의해, 상부 전극을 유기 기능층 상에 형성한다.
또한, 상부 전극 형성시의 분위기 가스압은, 유기 EL 소자의 제조 과정에 있어서의 택트 타임의 관점에서, 0.4Pa 이상인 것이 바람직하고, 또한, 전극층의 시트 저항치의 관점에서, 1.6Pa 이하인 것이 바람직하다. 분위기 가스압을 너무 높게 하면, 전극층의 시트 저항치가 상승되어 버린다.
또한, 도 9에 도시한 실험 결과로부터, 상부 전극의 형성시의, 단위 다이나믹 레이트당의 이온 전류 밀도는, 0.2mA/㎠ 이상, 0.4mA/㎠ 이하인 것이 바람직하다.
이하에서는, 본 실시의 형태에 관련된 유기 EL 소자의 제조 방법의 유용성을 확인하기 위해서, 고에너지 프로세스에 의한 마그네트론 스퍼터법으로 전극을 성막하여 제조한 유기 EL 소자에 대하여, 그 구동 효율 및 소자 수명을 측정했다.
도 14는, 유기 EL 소자에 대하여, 5V의 전압을 인가한 경우에 흐르는 전류의 값을 나타내는 도면이다. 유기 EL 소자는, 마그네트론 스퍼터법, 또는 대향 타겟식 스퍼터법에 의해, 유기 기능층 상에 ITO 전극을 성막하여 제조한 것이다. 또한, 마그네트론 스퍼터법, 대향 타겟식 스퍼터법의 성막 조건은, 표 1에 나타내는 표준의 성막 조건이다. 즉, 마그네트론 스퍼터법의 성막 전력 밀도는, 9.0W/㎠이다.
도 14를 참조하면, 고에너지 프로세스의 마그네트론 스퍼터법으로 ITO막을 유기 기능층 상에 성막한 경우의 쪽이, 동일한 전압을 인가한 경우에 있어서, 큰 전류가 흐르고 있다. 이로부터, 고에너지 프로세스의 마그네트론 스퍼터법에 의해 유기 기능층 상에 전극층을 성막하여 제조한 유기 EL 소자는, 전극으로부터 유기 기능층으로의 전자 주입성이 높아, 구동 효율이 뛰어난 것을 알 수 있다.
또한, 도 15는, 유기 EL 소자의 전압-전류 밀도 특성을 나타내는 도면이다. 유기 EL 소자는, 플라즈마건 증착, 성막 전력 밀도 9.0W/㎠의 마그네트론 스퍼터, 성막 전력 밀도 4.5W/㎠의 마그네트론 스퍼터의 각각의 성막 방식에 의해 유기 기능층 상에 ITO막을 성막하여 제조한 것이다. 플라즈마건 증착, 성막 전력 밀도 9.0W/㎠의 마그네트론 스퍼터의 성막 조건은, 표 1에 표시하는 표준의 성막 조건이다. 또한 성막 전력 밀도 4.5W/㎠의 마그네트론 스퍼터의 성막 조건은, 표 1에 표시하는 표준의 성막 조건에 있어서, 성막 전력을 반으로 한 것이다.
도 15를 참조하면, 성막 전력 밀도가 9.0W/㎠인 마그네트론 스퍼터에 의해 유기 기능층 상에 ITO막을 성막하여 제조한 유기 EL 소자, 및 성막 전력 밀도가 4.5W/㎠인 마그네트론 스퍼터에 의해 유기 기능층 상에 ITO막을 성막하여 제조한 유기 EL 소자는, 일반적으로 저데미지라고 불리는 플라즈마건 증착에서 유기 기능층 상에 ITO막을 성막하여 제조한 유기 EL 소자보다도 전극으로부터 유기 기능층에의 전자 주입성이 높아, 구동 효율이 뛰어난 것을 알 수 있다.
이 실험 결과로부터, 본 실시의 형태에 관한 유기 EL 소자의 제조 방법의 유기 기능층상에의 전극 성막 공정에 있어서의 마그네트론 스퍼터법은, 성막 전력 밀도가 4.5W/㎠ 이상, 9.0W/㎠ 이하인 것이 바람직하다.
도 16은, 플라즈마건 증착법, 또는 마그네트론 스퍼터법에 의해 유기 기능층 상에 ITO막을 성막하여 제조한 유기 EL 소자의 휘도 반감 수명의 측정 결과를 나타내는 도면이다. 세로축의 휘도 반감 수명은, 마그네트론 스퍼터법에 의해 유기 기능층 상에 ITO막을 성막하여 제조한 유기 EL 소자의 휘도 반감 수명으로 규격화하고 있다. 플라즈마건 증착, 마그네트론 스퍼터의 성막 조건은, 표 1에 표시하는 표준의 성막 조건이다. 즉, 마그네트론 스퍼터법의 성막 전력 밀도는, 9.0W/㎠이다.
도 16을 참조하면, 성막 전력 밀도 9.0W/㎠인 마그네트론 스퍼터법에 의해 유기 기능층 상에 ITO막을 성막하여 제조한 유기 EL 소자는, 일반적으로 저데미지라고 불리는 플라즈마건 증착에 의해 유기 기능층 상에 ITO막을 성막하여 제조한 유기 EL 소자보다도, 장수명인 것을 알 수 있다.
또한, 도 17은, 대향 타겟식 스퍼터법에 의해 유기 기능층 상에 ITO막을 성막하여 제조한 유기 EL 소자의 휘도 반감 수명의 측정 결과를 나타내는 도면이다. 세로축의 휘도 반감 수명은, 도 16에 나타내는 성막 전력 밀도 9.0W/㎠의 마그네트론 스퍼터법에 의해 유기 기능층 상에 ITO막을 성막하여 제조한 유기 EL 소자의 휘도 반감 수명으로 규격화되어 있다. 도 17을 참조하면, 대향 타겟식 스퍼터법에서는, 성막 전력(파워)를 올려도, 휘도 반감 수명은 향상하지 않는 것을 알 수 있다. 이는, 대향 타겟식 스퍼터법은, 성막 기판에 입사하는 스퍼터 가스의 이온량이 크지 않기 때문에, 유기 기능층과 전극층의 밀착성을 높일 수 없어, 전극으로부터 유기 기능층에의 전자 주입성이 향상하지 않기 때문이라고 생각된다.
또한, 도 18은, 마그네트론 스퍼터법, 대향 타겟식 스퍼터법, 또는 플라즈마건 증착에 의해 유기 기능층 상에 ITO막을 성막하여 제조한 유기 EL 소자의 휘도 반감 수명의 측정 결과를 나타내는 도면이다. 세로축의 휘도 반감 수명은, 마그네트론 스퍼터법에 의해 유기 기능층 상에 ITO막을 35nm 성막한 유기 EL 소자의 휘도 반감 수명으로 규격화되어 있다.
샘플은, (1) 마그네트론 스퍼터법에 의해 유기 기능층 상에 ITO막을 35nm 성막한 유기 EL 소자, (2) 대향 타겟식 스퍼터법에 의해 유기 기능층 상에 ITO막을 5nm 성막하고, 그 위에 마그네트론 스퍼터법에 의해 ITO막을 30nm 성막한 유기 EL 소자, (3) 대향 타겟식 스퍼터법에 의해 유기 기능층 상에 ITO막을 10nm 성막하고, 그 위에 마그네트론 스퍼터법에 의해 ITO막을 25nm 성막한 유기 EL 소자, (4) 대향 타겟식 스퍼터법에 의해 유기 기능층 상에 ITO막을 35nm 성막한 유기 EL 소자, (5) 플라즈마건 증착에 의해 유기 기능층 상에 ITO막을 35nm 성막한 유기 소자이다.
또한, 마그네트론 스퍼터법, 대향 타겟식 스퍼터법, 플라즈마건 증착의 각 성막 조건은, 표 1에 표시하는 표준의 성막 조건이다. 즉, 마그네트론 스퍼터법의 성막 전력 밀도는, 9.0W/㎠이다.
도 18을 참조하면, 성막 전력 밀도 9.0W/㎠의 마그네트론 스퍼터법에 의해 유기 기능층 상에 전극을 성막한 유기 EL 소자는, 플라즈마건 증착, 또는 대향 타겟식 스퍼터법에 의해 유기 기능층 상에 전극을 성막한 유기 EL 소자보다도, 수명 특성이 뛰어난 것을 알 수 있다.
이는, 유기 기능층에 입사하는 스퍼터 가스의 이온량이 큰 마그네트론 스퍼터법을 이용하여, 고에너지 프로세스에서 상부 전극을 성막함으로써, 유기 기능층과 상부 전극의 밀착성을 높일 수 있기 때문이라고 생각된다.
고에너지 프로세스에서 상부 전극을 성막함으로써, 하지의 유기 기능층이 데미지를 받는데, 상부 전극의 성막 공정에서의 유기 기능층에의 데미지에 의한 전자 주입 장벽의 상승보다도, 유기 기능층과 상부 전극의 밀착성을 높임에 의한 전자 주입 장벽 저하의 영향이 크고, 상부 전극으로부터 유기 기능층에의 전자 주입성이 뛰어난, 고효율, 고수명의 유기 EL 소자를 제조할 수 있다.
또한, 대향 타겟식 스퍼터법에 의해 유기 기능층 상에 전극을 성막하고, 그 위에 다시 성막 전력 밀도 9.0W/㎠의 마그네트론 스퍼터법에 의해 전극을 성막한 유기 EL 소자는, 플라즈마건 증착, 또는 대향 타겟식 스퍼터법만에 의해 유기 기능층 상에 전극을 성막한 유기 EL 소자보다도, 수명 특성이 뛰어난 것을 알 수 있다.
이 결과는, 상부 전극 성막 공정의 일부에 고에너지 프로세스의 마그네트론 스퍼터법을 이용함으로써, 수명 특성이 뛰어난 유기 EL 소자를 제조할 수 있는 것을 나타낸다.
또한 도 15의 실험 결과를 참조하면, 성막 전력 밀도가 9.0W/㎠인 마그네트론 스퍼터에 의해 유기 기능층 상에 ITO막을 성막하여 제조한 유기 EL 소자와, 성막 전력 밀도가 4.5W/㎠인 마그네트론 스퍼터에 의해 유기 기능층 상에 ITO막을 성막하여 제조한 유기 EL 소자는, 거의 동등한 전극으로부터 유기 기능층으로의 전자 주입성을 가지므로, 성막 전력 밀도가 4.5W/㎠인 마그네트론 스퍼터에 의해 유기 기능층 상에 ITO막을 성막하여 제조한 유기 EL 소자에 대해서도, 성막 전력 밀도가 9.0W/㎠인 마그네트론 스퍼터에 의해 유기 기능층 상에 ITO막을 성막하여 제조한 유기 EL 소자와 마찬가지로, 뛰어난 수명 특성이 얻어지는 것으로 생각된다.
이상 정리하면, 본 실시의 형태에 관련된 유기 EL 소자의 제조 방법은, 기판에 입사하는 스퍼터 가스의 이온량이 큰 마그네트론 스퍼터법을 이용하여, 고에너지 프로세스에서 전극의 성막을 행함으로써, 유기 기능층과 전극의 밀착성을 높일 수 있으므로, 전극으로부터 유기 기능층으로의 전자 주입성이 뛰어난, 고효율, 고수명의 유기 EL 소자를 제조할 수 있다.
[보충]
또한, 상기의 실시의 형태에 의거하여 설명했는데, 본 발명은 상기의 실시의 형태에 한정되지 않는 것은 물론이다. 이하와 같은 경우도 본 발명에 포함된다.
(1) 상기의 실시의 형태에 있어서, 유기 EL 소자는, 음극, 전자 수송층, 발광층, 정공 수송층, 정공 주입층, 양극, 기판으로 이루어진다고 했는데, 본 발명은 반드시 이 경우에 한정되지 않는다. 음극 및 양극으로 이루어지는 한쌍의 전극과, 그 사이에 유기 기능층이 설치되어 있으면 되고, 여기에 설명하지 않은 기능층을 유기 기능층에 포함하는 구성이어도 된다. 또한, 여기에 설명한 기능층의 일부를 포함하지 않는 구성이어도 된다.
(2) 상기 실시의 형태에 있어서, ITO(산화인듐주석)를 이용하여, 마그네트론 스퍼터법에 의해 전극을 성막하는 예를 제시했는데, 본 발명은 반드시 이 경우에 한정되지 않는다. IZO와 같은 투명 도전 재료를 이용해도 되고, 다른 전극 재료를 이용해도 된다.
<산업상의 이용 가능성>
본 발명의 유기 EL 소자의 제조 방법은, 고효율, 고수명의 유기 EL 소자를 제조할 수 있어, 유익하다.
100 : 유기 EL 소자 101 : 음극
102 : 전자 수송층 103 : 발광층
104 : 정공 수송층 105 : 정공 주입층
106 : 양극 107 : 기판
300 : 마그네트론 스퍼터 장치 301 : 스퍼터실
302 : 가스 공급계 303 : 배기계
304 : 배킹 플레이트 305 : 타겟
306 : 자석 307 : 기대
308 : 성막 기판 309 : 전원
102 : 전자 수송층 103 : 발광층
104 : 정공 수송층 105 : 정공 주입층
106 : 양극 107 : 기판
300 : 마그네트론 스퍼터 장치 301 : 스퍼터실
302 : 가스 공급계 303 : 배기계
304 : 배킹 플레이트 305 : 타겟
306 : 자석 307 : 기대
308 : 성막 기판 309 : 전원
Claims (7)
- 상부 전극 및 하부 전극으로 이루어지는 한쌍의 전극과, 그 사이에 설치된 유기 기능층을 가지는 유기 EL 소자의 제조 방법으로서,
마그네트론 스퍼터법을 이용하여, 4.5W/㎠ 이상, 9.0W/㎠ 이하의 성막 전력 밀도로, 상기 유기 기능층 상에 상기 상부 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
상부 전극 형성시의, 분위기 가스압을 0.4Pa 이상, 1.6Pa 이하로 하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
상부 전극 형성시의, 단위 다이나믹 레이트당 이온 전류 밀도를 0.2mA/㎠ 이상, 0.4mA/㎠ 이하로 하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
투명 도전 재료를 이용하여, 상기 상부 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
산화인듐주석을 이용하여, 상기 상부 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 상부 전극은 음극이며, 상기 하부 전극은 양극인 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 제조 방법. - 청구항 6에 있어서,
상기 유기 기능층은, 전자 수송층을 포함하는 복수의 층으로 구성되고, 상기 전자 수송층 상에 상기 음극을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 제조 방법.
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