特開 2022-177473 有機発光素子、成膜方法、及び成膜装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022177473

(43)【公開日】2022-12-01

(54)【発明の名称】有機発光素子、成膜方法、及び成膜装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 51/50 20060101AFI20221124BHJP

   H05B 33/10 20060101ALI20221124BHJP

   C23C 14/06 20060101ALI20221124BHJP

【ＦＩ】

H05B33/22 A

H05B33/14 A

H05B33/10

C23C14/06 L

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021083746

(22)【出願日】2021-05-18

(71)【出願人】

【識別番号】000231464

【氏名又は名称】株式会社アルバック

(74)【代理人】

【識別番号】100104215

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100196575

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 満

(74)【代理人】

【識別番号】100168181

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 哲平

(74)【代理人】

【識別番号】100144211

【弁理士】

【氏名又は名称】日比野 幸信

(72)【発明者】

【氏名】氏原 祐輔

【テーマコード（参考）】

3K107

4K029

【Ｆターム（参考）】

3K107AA01

3K107BB01

3K107CC21

3K107CC45

3K107DD27

3K107DD75

3K107DD76

3K107DD84

3K107DD86

3K107FF14

3K107GG05

3K107GG32

4K029AA24

4K029BA64

4K029CA05

4K029DA10

4K029DC16

4K029DC46

4K029KA01

(57)【要約】

【課題】より信頼性の高い有機発光素子、信頼性の高い有機発光素子を形成する成膜方法、及び成膜装置を提供する。
【解決手段】有機発光素子において、発光層は、陰極層と陽極層との間に設けられる。電子注入層は、前記陰極層と前記発光層との間に設けられる。正孔注入層は、前記陽極層と前記発光層との間に設けられる。電子輸送層は、前記電子注入層と前記発光層との間に設けられる。正孔輸送層は、前記正孔注入層と前記発光層との間に設けられる。前記陰極層は、透明導電層で構成される。前記電子注入層は、銀、アルミニウム、銅、金、及び白金の少なくとも１つを含む第１成分と、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物、及びランタノイドの少なくとも１つを含む第２成分とを含有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

陰極層と陽極層との間に設けられた発光層と、
前記陰極層と前記発光層との間に設けられた電子注入層と、
前記陽極層と前記発光層との間に設けられた正孔注入層と、
前記電子注入層と前記発光層との間に設けられた電子輸送層と、
前記正孔注入層と前記発光層との間に設けられた正孔輸送層と
を具備し、
前記陰極層は、透明導電層で構成され、
前記電子注入層は、
銀、アルミニウム、銅、金、及び白金の少なくとも１つを含む第１成分と、
アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物、及びランタノイドの少なくとも１つを含む第２成分と
を含有し、
前記電子注入層においては、前記透明導電層の側において前記第１成分の濃度が前記第２成分の濃度に比べて相対的に高い
有機発光素子。

【請求項2】

請求項１に記載された有機発光素子であって、
前記電子注入層においては、前記電子輸送層の側において前記第２成分の濃度が前記第１成分の濃度に比べて相対的に高く、
前記電子輸送層の側から前記陰極層の側に向かって、前記第２成分の濃度に対する前記第１成分の濃度が徐々に増加する
有機発光素子。

【請求項3】

請求項１または２に記載された有機発光素子であって、
前記電子注入層と前記陰極層との間に、前記第１成分で構成された金属層が設けられた
有機発光素子。

【請求項4】

有機発光素子に含まれる電子輸送層に対して電子注入層を成膜する成膜方法であって、
成膜源として、銀、アルミニウム、銅、金、及び白金の少なくとも１つを含む第１成膜源と、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物、及びランタノイドの少なくとも１つを含む第２成膜源とを準備し、
前記成膜源と前記電子輸送層とを第１方向に対向させて、前記第１方向と交差する第２方向に前記電子輸送層と前記成膜源とを相対移動させながら前記第１成膜源の成分と前記第２成膜源の成分とを前記電子注入層を成膜する際、前記第1方向において前記第１成膜源よりも先に前記第２成膜源と前記電子輸送層とが重なるように前記第１成膜源と前記第２成膜源とを前記第２方向に並べて成膜を実行する
成膜方法。

【請求項5】

請求項４に記載された成膜方法であって、
前記成膜をスパッタリング成膜によって実行する
成膜方法。

【請求項6】

請求項４または５に記載された成膜方法であって、
前記成膜を実行して前記電子輸送層に対し前記電子注入層を成膜した後、前記電子注入層に対して陰極層としての透明導電層を形成する
成膜方法。

【請求項7】

有機発光素子に含まれる電子輸送層が成膜源に向けて露出される基板を支持可能な基板ホルダと、
前記基板ホルダに第１方向において対向し、銀、アルミニウム、銅、金、及び白金の少なくとも１つを含む第１成膜源と、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物、及びランタノイドの少なくとも１つを含む第２成膜源とを有する成膜源と、
前記第１方向と交差する第２方向において、前記基板と前記成膜源とを相対移動させる移動機構と
を具備し、
前記電子輸送層と前記成膜源とを相対移動させる際、前記第１方向において前記第１成膜源よりも先に前記第２成膜源と前記基板とが重なるように前記第１成膜源と前記第２成膜源とが前記第２方向に並設された
成膜装置。

【請求項8】

請求項７に記載された成膜装置であって、
前記第１成膜源と前記第２成膜源との間に、前記第１方向に延在する仕切板が設けられた
成膜装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、有機発光素子、成膜方法、及び成膜装置に関する。

【背景技術】

【0002】

有機発光素子では、発光層にカソード電極から電子を注入しアノード電極から正孔を注入し、発光層で電子と正孔とを再結合させて光を発生させる。

【0003】

ここで、有機発光素子の主電極（例えば、カソード）として、電子注入性に優れた銀層を用いる技術がある（例えば、特許文献１参照）。また、発光層で発光した光の光透過率を高めるために、主電極の材料として光透過性に優れた透明導電層（例えば、ＩＴＯ）を用いる技術がある（例えば、特許文献２参照）。また、有機ＥＬ表示装置では、サイズの大型化が進行しつつある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７－３１７３８４号公報

【特許文献2】特開２００２－３４３５５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、有機発光素子のカソード電極として、銀層を用いた場合には、カソード電極による光透過を高めるために、銀層の厚みを薄く形成する必要がある。但し、銀層を大面積成膜でも厚み分布に優れた蒸着法で薄く形成すると、蒸着源からの熱輻射によって銀層がアイランド状となるおそれがある。

【0006】

一方、カソード電極として、銀層に代え透明導電層を用いた場合、透明導電層を成膜する際に真空容器内に発生する酸素、水によって透明導電層の下地である電子注入層が劣化するおそれがあった。

【0007】

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、より信頼性の高い有機発光素子、信頼性の高い有機発光素子を形成する成膜方法、及び成膜装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る有機発光素子は、発光層と、電子注入層と、正孔注入層と、電子輸送層と、正孔輸送層とを具備する。
上記発光層は、陰極層と陽極層との間に設けられる。
上記電子注入層は、上記陰極層と上記発光層との間に設けられる。
上記正孔注入層は、上記陽極層と上記発光層との間に設けられる。
上記電子輸送層は、上記電子注入層と上記発光層との間に設けられる。
上記正孔輸送層は、上記正孔注入層と上記発光層との間に設けられる。
上記陰極層は、透明導電層で構成される。上記電子注入層は、銀、アルミニウム、銅、金、及び白金の少なくとも１つを含む第１成分と、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物、及びランタノイドの少なくとも１つを含む第２成分とを含有する。
上記電子注入層においては、上記透明導電層の側において上記第１成分の濃度が上記第２成分の濃度に比べて相対的に高い。

【0009】

このような有機発光素子であれば、電子注入層が陰極層の成膜によって劣化しにくく、より信頼性の高い有機発光素子が提供される。

【0010】

上記有機発光素子においては、上記電子注入層においては、上記電子輸送層の側において上記第２成分の濃度が上記第１成分の濃度に比べて相対的に高く、上記電子輸送層の側から上記陰極層の側に向かって、上記第２成分の濃度に対する上記第１成分の濃度が徐々に増加してもよい。

【0011】

このような有機発光素子であれば、電子注入層が陰極層の成膜によって劣化しにくく、より信頼性の高い有機発光素子が提供される。

【0012】

また、上記電子注入層と上記陰極層との間に、上記第１成分で構成された金属層が設けられてもよい。

【0013】

このような有機発光素子であれば、電子注入層が陰極層の成膜によって劣化しにくく、より信頼性の高い有機発光素子が提供される。

【0014】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る成膜方法は、有機発光素子に含まれる電子輸送層に対して電子注入層を成膜する成膜方法である。
成膜源として、銀、アルミニウム、銅、金、及び白金の少なくとも１つを含む第１成膜源と、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物、及びランタノイドの少なくとも１つを含む第２成膜源とが準備される。
上記成膜源と上記電子輸送層とを第１方向に対向させて、上記第１方向と交差する第２方向に上記電子輸送層と上記成膜源とを相対移動させながら上記第１成膜源の成分と上記第２成膜源の成分とを上記電子注入層を成膜する際、上記第1方向において上記第１成膜源よりも先に上記第２成膜源と上記電子輸送層とが重なるように上記第１成膜源と上記第２成膜源とを上記第２方向に並べて成膜が実行される。

【0015】

このような成膜方法であれば、電子注入層が陰極層の成膜によって劣化しにくく、より信頼性の高い有機発光素子が形成される。

【0016】

上記成膜方法においては、上記成膜をスパッタリング成膜によって実行してもよい。

【0017】

このような成膜方法であれば、スパッタリング法によって電子注入層が陰極層の成膜によって劣化しにくく、より信頼性の高い有機発光素子が形成される。

【0018】

上記成膜方法においては、上記成膜を実行して上記電子輸送層に対し上記電子注入層を成膜した後、上記電子注入層に対して陰極層としての透明導電層を形成してもよい。

【0019】

このような成膜方法であれば、陰極層の成膜によって劣化しにくい電子注入層と、透明性の高い陰極層とを兼ね備えた有機発光素子が形成される。

【0020】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る成膜装置は、基板ホルダと、成膜源と、移動機構とを具備する。
上記基板ホルダは、有機発光素子に含まれる電子輸送層が成膜源に向けて露出される基板を支持することができる。
上記成膜源は、上記基板ホルダに第１方向において対向し、銀、アルミニウム、銅、金、及び白金の少なくとも１つを含む第１成膜源と、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物、及びランタノイドの少なくとも１つを含む第２成膜源とを有する。
上記移動機構は、上記第１方向と交差する第２方向において、上記基板と上記成膜源とを相対移動させる。
上記電子輸送層と上記成膜源とを相対移動させる際、上記第1方向において上記第１成膜源よりも先に上記第２成膜源と上記基板とが重なるように上記第１成膜源と上記第２成膜源とが上記第２方向に並設されている。

【0021】

このような成膜装置であれば、電子注入層が陰極層の成膜によって劣化しにくく、より信頼性の高い有機発光素子が形成される。

【0022】

上記の成膜装置においては、上記第１成膜源と上記第２成膜源との間に、上記第1方向に延在する仕切板が設けられてもよい。

【0023】

このような成膜装置であれば、第１成膜源から放出するスパッタリング粒子は、第２成膜源のターゲット表面に付着しにくく、第２成膜源から放出するスパッタリング粒子は、第１成膜源のターゲット表面に付着しにくくなり、安定な放電が継続する、

【発明の効果】

【0024】

以上述べたように、本発明によれば、より信頼性の高い有機発光素子、信頼性の高い有機発光素子を形成する成膜方法、及び成膜装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】図（ａ）は、本実施形態の有機発光素子を示す模式的断面図である。図（ｂ）は、有機発光素子の電子注入層に含まれる成分の濃度分布を示すグラフである。

【図2】本実施形態の成膜方法が実行される成膜装置の要部の模式的断面図である。

【図3】本実施形態の成膜方法を示す模式的断面図である。

【図4】図（ａ）は、本実施形態の変形例１に係る有機発光素子を示す模式的断面図である。図（ｂ）は、変形例１に係る、陰極層と電子輸送層との間の層に含まれる成分の濃度分布を示すグラフである。

【図5】図（ａ）は、本実施形態の変形例２に係る有機発光素子を示す模式的断面図である。図（ｂ）は、変形例２に係る、陰極層と電子輸送層との間の層に含まれる成分の濃度分布を示すグラフである。

【図6】陰極層を銀膜にスパッタリング成膜する際のプラズマ中の酸素の入射エネルギーと、酸素が銀膜に侵入する深さとの関係の一例を示すグラフ図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。各図面には、ＸＹＺ軸座標が導入される場合がある。また、同一の部材または同一の機能を有する部材には同一の符号を付す場合があり、その部材を説明した後には適宜説明を省略する場合がある。また、以下に示す数値は例示であり、この例に限らない。

【0027】

図１（ａ）は、本実施形態の有機発光素子を示す模式的断面図である。図１（ａ）には、一例として、トップエミッション方式の有機発光素子１の要部が示されている。図１（ｂ）は、有機発光素子の電子注入層に含まれる成分の濃度分布を示すグラフである。

【0028】

有機発光素子１は、発光層（ＥＭＬ）１０と、電子輸送層（ＥＴＬ）２１と、正孔輸送層（ＨＴＬ）２２と、電子注入層（ＥＩＬ）３１と、正孔注入層（ＨＩＬ）３２と、陰極層４１と、陽極層４２とを具備する。有機発光素子１においては、陽極層４２から陰極層４１に向かって正孔注入層３２、正孔輸送層２２、発光層１０、電子輸送層２１、及び電子注入層３１の順で積層されている。

【0029】

発光層１０は、陰極層４１と陽極層４２との間に設けられている。電子注入層３１は、陰極層４１と発光層１０との間に設けられている。正孔注入層３２は、陽極層４２と発光層１０との間に設けられている。電子輸送層２１は、電子注入層３１と発光層１０との間に設けられている。正孔輸送層２２は、正孔注入層３２と発光層１０との間に設けられている。

【0030】

有機発光素子１において、陰極層４１から発光層１０で発光した光が取り出される。陰極層４１の反対側、すなわち、陽極層４２の下には、有機発光素子１を支持する支持基板（不図示）が配置されている。基板には、薄膜トランジスタ、配線等の回路、層間絶縁層等が配置されている（いずれも不図示）。支持基板は、可撓性基板でもよく、可撓性のない板状基板でもよい。

【0031】

陰極層４１は、透明導電層で構成される。透明導電層の材料としては、例えば、透明導電性酸化物（TCO: Transparent Conductive Oxide）が適用される。例えば、透明導電層の材料として、ＩＴＯ（Ｉｎ_２Ｏ_３－ＳｎＯ_２）、ＩＺＯ（Ｉｎ_２Ｏ_３－ＺｎＯ）、ＩＴＯ－ＩＺＯ等があげられる。

【0032】

電子注入層３１は、銀及びアルミニウムの少なくとも１つを含む第１成分と、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物、及びランタノイドの少なくとも１つを含む第２成分とを含有する。第１成分は、銀及びアルミニウムの少なくとも１つに限らず、銀、アルミニウム、銅、金、及び白金の少なくとも１つを含んでもよい。例えば、電子注入層３１は、Ａｇ及びＡｌの少なくとも１つと、ＬｉＦ、ＣｓＦ、ＮａＦ、Ｃａ、Ｂａ、Ｙｂの少なくとも１つと、を含む。電子注入層３１の厚みは、光透過を高めるために、極薄に構成されており、例えば、５ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。例えば、第２成分の濃度よりも第１成分の濃度が上回る深さの位置（第２成分の濃度勾配ラインと第１成分の濃度勾配ラインとの交点）から界面Ｂまでの距離は、少なくとも２．０ｎｍである。

【0033】

陽極層４２と陰極層４１とに電圧が印加されると、正孔注入層３２から正孔輸送層２２に正孔が注入され、電子注入層３１から電子輸送層２１に電子が注入される。続いて、正孔輸送層２２を移動した正孔と、電子輸送層２１を移動した電子とが発光層１０で再結合し、発光層１０で光が生成される。発光層１０で生成された光は、発光層１０から陽極層４２及び陰極層４１のそれぞれの側に放出される。

【0034】

有機発光素子１は、トップエミッション型であり、正孔注入層３２、正孔輸送層２２、発光層１０、電子輸送層２１、電子注入層３１、及び陰極層４１は、発光光に対する光透過率が高く構成されている。また、陽極層４２は、発光光を反射するように構成されている。これにより、発光層１０から直接陰極層４１に向かう発光光と陽極層４２によって跳ね返された発光光とが合成し、有機発光素子１内の発光光が陰極層４１を透過して、有機発光素子１の外部に放出される。特に、陰極層４１は、極薄の金属膜でなく、透明導電性酸化物で構成されているため、有機発光素子１においては、陰極層４１が高い光透過率を有している。

【0035】

ここで、陰極層４１の下地である電子注入層３１においては、透明導電層（陰極層４１）の側において、第１成分の濃度（原子％）が第２成分の濃度（原子％）に比べて相対的に高くなっている。

【0036】

例えば、図１（ｂ）には、電子輸送層２１と電子注入層３１との界面Ａから電子注入層３１と陰極層４１との界面Ｂまでの第１成分の濃度と第２成分の濃度との関係が示されている。図１（ｂ）に示すように、電子注入層３１においては、電子輸送層２１の側において第２成分の濃度が第１成分の濃度に比べて相対的に高くなり、陰極層４１の側において第１成分の濃度が第２成分の濃度に比べて相対的に高くなっている。例えば、電子輸送層２１の側から陰極層４１の側に向かって、第２成分の濃度に対する第１成分の濃度が徐々に増加している。例えば、第１成分の元素（例えば、Ａｇ元素）は、電子注入層３１で第２成分と固溶している。

【0037】

なお、図１（ｂ）には、深さに対する、第１成分の濃度または第２成分の濃度として、一次の線形関数が示されているが、第２成分の濃度に対する第１成分の濃度は、電子輸送層２１の側から陰極層４１の側に向かって、ｎ次の線形関数で増加してもよく、段階的に増加してもよい。

【0038】

このような濃度分布を有する電子注入層３１の製造方法について説明する。図２は、本実施形態の成膜方法が実行される成膜装置の要部の模式的断面図である。図２には、有機発光素子１に含まれる電子輸送層２１に対して電子注入層３１を成膜する成膜装置１００が示されている。図２においては、成膜時に、成膜源６０と、基板９１または基板ホルダ９０とが対向する方向をＺ軸方向（第１方向）としている。また、基板９１と成膜源６０とを相対移動する方向をＹ軸方向（第２方向）とする。第１方向と第２方向とは交差（例えば、直交）する。

【0039】

成膜装置１００は、基板ホルダ９０と、成膜源６０と、移動機構７０と、防着板９５とを具備する。基板ホルダ９０は、基板９１を支持可能とする。基板９１の成膜面には、有機発光素子１の発光層１０、電子輸送層２１、正孔輸送層２２、正孔注入層３２、及び陽極層４２が既に形成された積層体５０が設けられている。

【0040】

成膜時、基板９１は成膜源６０に対し防着板９５によって遮蔽されず、防着板９５がＹ軸方向において途切れた開口９６で露出する。基板９１においては、有機発光素子１に含まれる電子輸送層２１が成膜源６０に向けて露出されている。電子輸送層２１は、マスクパターン（不図示）から露出されてもよい。

【0041】

成膜源６０は、第１成膜源６１と、第２成膜源６２とを有する。例えば、第１成膜源６１は、銀、アルミニウム、銅、金、及び白金の少なくとも１つを含むスパッタリングターゲットである。第２成膜源６２は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物、及びランタノイドの少なくとも１つを含むスパッタリングターゲットである。

【0042】

第１成膜源６１及び第２成膜源６２のそれぞれのスパッタリングターゲットは、プレーナ型ターゲットである。第１成膜源６１及び第２成膜源６２は、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に交差（例えば、直交）するＸ軸方向に延在する。すなわち、スパッタリングターゲットは、Ｘ軸方向に長手方向を有している。スパッタリングターゲットにおいては、基板９１と対向する面がスパッタリング面とされる。

【0043】

また、スパッタリング面とは反対側のスパッタリングターゲットのそれぞれの背後には、マグネット機構６７が設けられている。これにより、成膜装置１００においては、マグネトロンスパッタリング成膜が可能になる。マグネット機構６７は、スパッタリングターゲットの背後においてＹ軸方向に揺動する。第１成膜源６１及び第２成膜源６２のそれぞれには、図示しない電源から独立して放電電力が供給される。

【0044】

成膜装置１００では、基板９１に形成された電子輸送層２１と成膜源６０とが相対移動する際、Ｚ軸方向において第１成膜源６１よりも先に第２成膜源６２と基板９１とが重なるように、第１成膜源６１と第２成膜源６２とがＹ軸方向に並設されている。第１成膜源６１と第２成膜源６２との間には、Ｚ軸方向に延在する仕切板６５が設けられている。仕切板６５は、Ｘ軸方向にも延在する。仕切板６５は、Ｘ軸方向に長手方向を有している。

【0045】

移動機構７０は、Ｚ軸方向と交差するＹ軸方向（第２方向）において、基板９１と成膜源６０とを相対移動させる。例えば、移動機構７０は、Ｚ軸方向と直交するＹ軸方向において、基板９１と成膜源６０とを相対移動させる。例えば、基板ホルダ９０及び防着板９５が固定され、成膜源６０が走査方向に移動する。なお、成膜源６０が開口９６の下で固定されて、基板ホルダ９０及び基板ホルダ９０がＹ軸方向に移動してもよい。

【0046】

図３（ａ）～図３（ｃ）は、本実施形態の成膜方法を示す模式的断面図である。

【0047】

有機発光素子１に含まれる電子輸送層２１に対して電子注入層３１の成膜を試みる場合、例えば、２元成膜源によるスパッタリグ成膜が実行される。例えば、成膜源６０として、第１成膜源６１と、第２成膜源６２とが準備される。なお、スパッタリグ成膜での成膜源６０の走査は、片道１回とする。基板９１は、例えば、１．５ｍ～３．０ｍ（Ｙ軸方向）、１．５ｍ～３．５ｍ（Ｘ軸方向）の大型基板である。基板９１が成膜源６０と対向する最表面には、電子輸送層２１が形成されている。

【0048】

本実施形態の成膜方法では、成膜源６０と電子輸送層２１とをＺ軸方向に対向させて、第１成膜源６１と第２成膜源６２との双方に放電電力が供給される。そして、Ｙ軸方向に電子輸送層２１と成膜源６０とを相対移動させながら、第１成膜源６１の成分と第２成膜源６２の成分とが電子輸送層２１に成膜される。

【0049】

例えば、図３（ａ）に示すように、成膜源６０においては、成膜源６０を走査方向に移動させた場合、Ｚ軸方向において第１成膜源６１よりも先に第２成膜源６２と電子輸送層２１とが重なるように第１成膜源６１と第２成膜源６２とが並べられている。

【0050】

これにより、基板９１上の任意の位置Ｐ１では、成膜当初に第２成膜源６２から放出されるスパッタリング粒子６２ｓが優先的に電子輸送層２１に堆積する。また、成膜の中期では、図３（ｂ）に示すように、第２成膜源６２から放出されるスパッタリング粒子６２ｓと第１成膜源６１から放出されるスパッタリング粒子６１ｓとが電子輸送層２１に堆積する。そして、成膜後期では、図３（ｃ）に示すように、第１成膜源６１から放出されるスパッタリング粒子６１ｓが電子輸送層２１に優先的に成膜される。この結果、図１（ｂ）に示す濃度分布を持った電子注入層３１が電子輸送層２１上に形成される。

【0051】

放電ガスとしては、Ａｒガスが用いられる。放電電力は、第１成膜源６１：０．５Ｗ／ｃｍ^２～１０Ｗ／ｃｍ^２、第２成膜源６２：０．５Ｗ／ｃｍ^２～１０Ｗ／ｃｍ^２である。放電電力は、ＤＣ電力でもよく、パルスＤＣ電力でもよく、ＡＣ電力（ＲＦ、ＶＨＦ等）でもよい。成膜圧力は、０．２Ｐａ～３．０Ｐａである。基板と成膜源との距離（Ｔ／Ｓ）は、９ｃｍ～３０ｃｍである。ターゲット長（ターゲットのＸ軸方向の長さ）は、１８０ｃｍ～３５０ｃｍである。走査速度は、２００ｃｍ／分～１０００ｃｍ／分である。第１成膜源６１または第２成膜源６２による基板９１上の成膜速度は、１０ｎｍ／秒～１００ｎｍ／秒である。成膜温度は、２５℃～８０℃である。成膜速度は、第１成膜源６１及び第２成膜源６２において同じ成膜速度に設定されてもよく、異なる成膜速度に設定されてもよい。

【0052】

電子注入層３１の成膜が実行され、電子輸送層２１に対して電子注入層３１が成膜された後には、電子注入層３１に対して陰極層４１としての透明導電層が形成される。透明導電層の成膜条件を以下に示す。これにより、有機発光素子１が形成される。以下に示される成膜条件は、一例であり、成膜装置の構成によって適宜変更される。

【0053】

成膜源：ＩＴＯ－ＩＺＯターゲット
放電電力：０．５Ｗ／ｃｍ^２～５．０Ｗ／ｃｍ^２（ＤＣ放電）
放電ガス：Ａｒ／Ｏ_２
成膜圧力：０．２Ｐａ～３．０Ｐａ
成膜温度：２５℃～８０℃

【0054】

有機発光素子１においては、電子輸送層２１と電子注入層３１との界面での電子に対するエネルギー障壁を下げるために、電子注入層３１の材料として、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物、及びランタノイドの少なくとも１つを含む材料（第２成分）が用いられる。また、有機発光素子１においては、陰極層４１から放出される発光光の光透過を高めるために、陰極層４１として透明導電層を用いている。

【0055】

但し、アルカリ金属等の第２成分は、微量の酸素、水等によって酸化されやすい。このため、透明導電層の材料を含むスパッタリングターゲットを用いて電子注入層３１に透明導電層を成膜すると、成膜時に成膜雰囲気に含まれる酸素、あるいは、真空槽に残存する微量の水によって、電子注入層３１が劣化するおそれがある。

【0056】

これに対し、本実施形態では、透明導電層の下地となる電子注入層３１が図１（ｂ）に示す濃度分布を有する。このため、電子注入層３１に透明導電層を成膜する際、電子注入層３１が酸素、水が晒されたとしても、第１成分であるＡｇまたはＡｌが酸素、水のバリアとなって電子注入層３１の劣化が抑制される。

【0057】

また、本実施形態では、坩堝を利用する蒸着法ではなく、スパッタリング法によって電子注入層３１が形成される。これにより、成膜時に電子注入層３１は、坩堝からの熱輻射の影響を受けにくくなる。例えば、成膜時に電子注入層３１が坩堝からの熱輻射の影響を受けると、電子輸送層２１上で第１成分のマイグレーションが促進されて、電子注入層３１で第１成分がシンタリングによって局部的に粒子となるおそれがある。

【0058】

本実施形態では、坩堝を利用する蒸着法ではなく、スパッタリング法によって電子注入層３１を形成する。このため、成膜時に電子注入層３１は成膜源からの熱輻射の影響を受けにくく、電子輸送層２１上で第１成分のマイグレーションが抑制される。この結果、電子注入層３１内では、第１成分が局部的に粒子となりにくく、第１成分と第２成分とが固溶しあう。

【0059】

この結果、有機発光素子１は、光透過性に優れた陰極層４１と、電子注入層３１に対し陰極層４１（透明導電層）の成膜を試みても劣化が起きない電子注入層３１とを兼ね備えることになり、有機発光素子の信頼性が向上する。

【0060】

また、本実施形態では、第１成膜源６１と第２成膜源６２とが仕切板６５によって仕切られている。このため、成膜中、第１成膜源６１から放出するスパッタリング粒子６１ｓは、第２成膜源６２のターゲット表面に付着しにくく、第２成膜源６２から放出するスパッタリング粒子６２ｓは、第１成膜源６１のターゲット表面に付着しにくい。

【0061】

これにより、成膜中には、第１成膜源６１及び第２成膜源６２のそれぞれのターゲット表面でプラズマ放電が安定し、時間毎における第１成膜源６１及び第２成膜源６２のそれぞれのスパッタリング粒子の放出量が安定する。

【0062】

（変形例１）
図４（ａ）は、本実施形態の変形例１に係る有機発光素子を示す模式的断面図である。図４（ｂ）は、変形例１に係る、陰極層と電子輸送層との間の層に含まれる成分の濃度分布を示すグラフである。

【0063】

有機発光素子２においては、電子注入層３１と陰極層４１との間に、第１成分で構成された金属層３５が設けられている。金属層３５は、例えば、スパッタリング法によって形成される。金属層３５の厚みは、少なくとも２．０ｎｍであり、２．０ｎｍ～１０ｎｍに設定される。金属層３５は、スパッタリング法によって形成されるため、蒸着法で形成した場合に比べて、粒子状になりにくく、均一な層となって電子注入層３１と陰極層４１との間に形成される。

【0064】

例えば、有機発光素子２は、図３（ａ）～図３（ｃ）に例示される成膜方法で電子注入層３１が形成された後、第１成膜源６１のみに放電電力を投入して、第１成膜源６１をさらに１回走査することで形成される。

【0065】

このような有機発光素子２であれば、陰極層４１を形成する際、電子注入層３１が金属層３５によって覆われているため、電子注入層３１がより劣化しにくくなる。この結果、有機発光素子２の信頼性はさらに向上する。

【0066】

（変形例２）
図５（ａ）は、本実施形態の変形例２に係る有機発光素子を示す模式的断面図である。図５（ｂ）は、変形例２に係る、陰極層と電子輸送層との間の層に含まれる成分の濃度分布を示すグラフである。

【0067】

有機発光素子３においては、電子注入層３１と陰極層４１との間に、第１成分で構成された金属層３５が設けられている。さらに、電子注入層は、第２成分で構成された電子注入層３１０としている。金属層３５の厚みは、少なくとも２．０ｎｍであり、２．０ｎｍ～１０ｎｍに設定される。

【0068】

例えば、有機発光素子３は、第２成膜源６２のみに放電電力を投入して、第２成膜源６２の走査をした後、第１成膜源６１のみに放電電力を投入して、第１成膜源６１をさらに１回走査することで形成される。

【0069】

このような構成であっても、陰極層４１を形成する際、電子注入層３１０が金属層３５によって覆われているため、電子注入層３１０がより劣化しにくくなる。この結果、有機発光素子３の信頼性はさらに向上する。

【0070】

図６は、陰極層を銀膜またはアルミニウム膜にスパッタリング成膜する際のプラズマ中の酸素の入射エネルギーと、酸素が銀膜またはアルミニウム膜に侵入する深さとの関係の一例を示すグラフ図である。横軸は、酸素の入射エネルギー（ｅＶ）であり、縦軸は、酸素が銀膜またはアルミニウム膜に侵入する深さである。グラフ中、Ａｇは、銀膜の場合を意味し、Ａｌは、アルミニウム膜の場合を意味する。

【0071】

図６に示すように、酸素の入射エネルギーが横軸において最大となる６００ｅＶで、酸素が銀膜に１．４ｎｍ侵入することが判明している。換言すれば、この程度の入射エネルギーであれば、酸素は銀膜に対して１．４ｎｍ以上は侵入しないことなる。すなわち、陰極層４１の下地に、Ａｇ等を含む層が少なくとも１．４ｎｍ以上存在していれば、電子注入層が酸素によって劣化されにくいことが分かった。

【0072】

また、酸素の入射エネルギーが横軸において最大となる６００ｅＶで、酸素がＡｌ膜に２．０ｎｍ侵入することが判明している。換言すれば、この程度の入射エネルギーであれば、酸素はＡｌ膜に対して２．０ｎｍ以上は侵入しないことなる。すなわち、陰極層４１の下地に、Ａｌ等を含む層が少なくとも２．０ｎｍ以上存在していれば、電子注入層が酸素によって劣化されにくいことが分かった。

【0073】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。各実施形態は、独立の形態とは限らず、技術的に可能な限り複合することができる。

【符号の説明】

【0074】

１、２、３…有機発光素子
１０…発光層
２１…電子輸送層
２２…正孔輸送層
３１、３１０…電子注入層
３２…正孔注入層
３５…金属層
４１…陰極層
４２…陽極層
５０…積層体
６０…成膜源
６１…第１成膜源
６２…第２成膜源
６１ｓ、６２ｓ…スパッタリング粒子
６５…仕切板
６７…マグネット機構
７０…移動機構
９０…基板ホルダ
９１…基板
９５…防着板
９６…開口
１００…成膜装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】