特開 2023-110370 有機ＥＬ素子及びその製造方法

(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】P2023110370

(43)【公開日】2023-08-09

(54)【発明の名称】有機ＥＬ素子及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H05B 33/26 20060101AFI20230802BHJP

   H05B 33/10 20060101ALI20230802BHJP

   H10K 50/10 20230101ALI20230802BHJP

   H05B 33/22 20060101ALI20230802BHJP

   C23C 14/14 20060101ALI20230802BHJP

   C23C 14/34 20060101ALI20230802BHJP

【ＦＩ】

H05B33/26 Z

H05B33/10

H05B33/14 A

H05B33/22 C

C23C14/14 D

C23C14/34 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022011771

(22)【出願日】2022-01-28

(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】110000305

【氏名又は名称】弁理士法人青莪

(72)【発明者】

【氏名】松崎 淳介

(72)【発明者】

【氏名】磯部 辰徳

【テーマコード（参考）】

3K107

4K029

【Ｆターム（参考）】

3K107AA01

3K107BB01

3K107BB02

3K107CC21

3K107CC45

3K107DD28

3K107DD29

3K107DD44Y

3K107DD72

3K107DD78

3K107FF15

3K107FF19

3K107GG05

3K107GG28

4K029BA04

4K029BA31

4K029CA05

4K029DC03

4K029DC04

4K029DC16

4K029DC39

(57)【要約】

【課題】素子特性の劣化を招き難く、製造コストの低減を図ることができる有機ＥＬ素子ＯＤを提供する。
【解決手段】
基板Ｇｓの一方の面に陽極Ａｎ、正孔注入層Ｈｉ、正孔輸送層Ｈｔ及び有機発光層Ｅｍを有し、有機発光層上に順次積層される陰極Ｃａ及び電子注入層Ｅｉを更に含み、電子注入層が無機材料で構成される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板の一方の面に陽極、正孔注入層、正孔輸送層及び有機発光層を有し、有機発光層上に順次積層される陰極及び電子注入層を更に含み、電子注入層が無機材料で構成されることを特徴とする有機ＥＬ素子。

【請求項2】

前記陰極はＡｇまたはＡｇ合金で構成され、
前記電子注入層は、仕事関数が３．７ｅＶ以下の無機材料で構成されて、陰極と電子注入層との界面から陰極内に所定深さで浸潤していることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ素子。

【請求項3】

有機ＥＬ素子の製造方法であって、
基板の一方の面に陽極を形成する第１工程と、
前記陽極上に正孔注入層及び正孔輸送層を形成する第２工程と、
前記正孔輸送層上に有機発光層を形成する第３工程と、
金属製のターゲットのスパッタリング法により、前記有機発光層上に陰極を形成する第４工程と、
無機材料製のターゲットのスパッタリング法により、前記陰極上に電子注入層を形成する第５工程とを含むことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。

【請求項4】

前記金属製のターゲットはＡｇまたはＡｇ合金であり、前記陰極が５～３０ｎｍの膜厚で形成されることを特徴とする請求項３記載の有機ＥＬ素子の製造方法。

【請求項5】

前記無機材料製のターゲットは、仕事関数が３．７ｅＶ以下の無機材料であり、
前記電子注入層を、前記陰極と電子注入層との界面から陰極内に所定深さで浸潤させることを特徴とする請求項３または４記載の有機ＥＬ素子の製造方法。

【請求項6】

前記第４工程と前記第５工程とを交互に繰り返す第６工程を含むことを特徴とする請求項３～５の何れか１項記載の有機ＥＬ素子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、有機ＥＬ素子及びその製造方法に関し、より詳しくは、所謂トップエミッション方式の有機ＥＬ素子に関する。

【背景技術】

【0002】

この種の有機ＥＬ素子は例えば特許文献１で知られている。このものは、ＴＦＴ基板（以下、「基板」という）の一方の面に積層された陽極と、この陽極と対向する陰極との間に、有機発光材料で構成される有機発光層（Emission Layer）を介在させた構造を有する。有機発光層と陽極や陰極との間には、素子特性（例えば発光効率や長寿命化等）を向上させるため、正孔注入層（Hole Injection Layer）、正孔輸送層（Hole Transport Layer）や電子注入層（Electron Injection Layer）、電子輸送層（Electron Transport Layer）が形成される。

【0003】

電子注入層は、有機発光層への電子の注入特性を改善させるために設けられる。電子注入層としては、通常、仕事関数の小さいアルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む材料（例えばハロゲン化物等）が用いられ、例えばＮａ，Ｃａ，Ｃｓ，Ｍｇ，Ｙｂ，Ｂａ，Ｌｉ，ＬｉＦ，ＣｓＦ等が利用される。このような電子注入層は、真空蒸着法により単層で堆積させることが容易ではないことから、電子注入層を構成する材料と、電子輸送層を構成する材料とを共蒸着させる場合がある（例えば、特許文献１参照）。電子輸送層を構成する材料としては、利用可能な無機材料が限られることから、有機材料が広く使用されているが、このような有機材料は非常に高価である。このため、有機ＥＬ素子を製造する上で低コスト化を図ることが難しいという問題がある。他方で、電子輸送層を構成する無機材料と、電子注入層を構成するアルカリ金属等を所謂共スパッタリング法で成膜する手法も知られているが、その組成比の制御が難しいばかりか、アルカリ金属等の高い反応性（加速エネルギーが大きい）により有機発光層まで浸潤する虞があり、これでは、素子特性の劣化を招来してしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特表２０１９－５３３８８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、以上の点に鑑み、素子特性の劣化を招き難く、製造コストの低減を図ることができる有機ＥＬ素子及びその製造方法を提供することを課題とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の有機ＥＬ素子は、基板の一方の面に陽極、正孔注入層、正孔輸送層及び有機発光層を有し、有機発光層上に順次積層される陰極及び電子注入層を更に含み、電子注入層が無機材料で構成されることを特徴とする。この場合、前記陰極はＡｇまたはＡｇ合金で構成され、前記電子注入層は、仕事関数が３．７ｅＶ以下の無機材料で構成されて、陰極と電子注入層との界面から陰極内に所定深さで浸潤していることが好ましい。

【0007】

また、上記課題を解決するために、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、基板の一方の面に陽極を形成する第１工程と、前記陽極上に正孔注入層及び正孔輸送層を形成する第２工程と、前記正孔輸送層上に有機発光層を形成する第３工程と、金属製のターゲットのスパッタリング法により、前記有機発光層上に陰極を形成する第４工程と、無機材料製のターゲットのスパッタリング法により、前記陰極上に電子注入層を形成する第５工程とを含むことを特徴とする。この場合、前記金属製のターゲットはＡｇまたはＡｇ合金であり、前記陰極が５～３０ｎｍの膜厚で形成されることが好ましい。また、前記無機材料製のターゲットは、仕事関数が３．７ｅＶ以下の無機材料であり、前記電子注入層を、前記陰極と電子注入層との界面から陰極内に所定深さで浸潤させることが好ましい。

【0008】

本発明によれば、上記従来例のものとは異なり、有機発光層表面にＡｇまたはＡｇ合金といった金属で構成される陰極を形成し、この成膜された金属製の陰極表面に、Ｍｇ，Ｙｂ，Ｂａ，Ｔｂ，Ｌｉといった無機材料の電子注入層を形成することで、有機発光層より上側に位置する各層を例えばスパッタリング法により順次成膜することができ、しかも、成膜時に組成比を調整するといったことも不要にすることができる。結果として、電子輸送層として有機材料を用いる従来例のものと比較して安価で有機ＥＬ素子を製造することが可能になり、電子輸送層を形成せずとも素子性能の劣化を招くことなく、安定させることができる。ここで、有機発光層を構成する有機発光材料は、一般に、水蒸気（水分）や酸素と反応しやすく、これらが有機発光層に浸透すると、有機ＥＬ素子の特性が劣化する原因となる。それに対して、本発明のものは、有機発光層がスパッタリング法により成膜された無機材料で覆われているため、水蒸気や酸素に対するバリア性能が向上し、電子輸送層を形成せずとも従来例のものに比べて高い素子性能（高い発光効率や長寿命化等）を維持できる。また、前記電子注入層を、前記陰極と電子注入層との界面から陰極内に所定深さで浸潤させることで、電子注入特性を保持するとともに、電子注入層が酸化や変質することを抑制することができる。

【0009】

また、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法においては、前記第４工程と前記第５工程とを交互に繰り返す第６工程を含むことが好ましい。これによれば、陰極と電子注入層とを交互に積層することで、陰極から有機発光層への電子移動度を向上させることができ、正孔移動律速型の有機ＥＬ素子を得ることができる。その結果、従来例のものと同程度の応答速度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の有機ＥＬ素子の積層構造を模式的に示す図。

【図2】有機ＥＬ素子を製造するための真空処理装置の平面図。

【図3】有機ＥＬ素子を製造するための真空処理装置を模式的に示す断面図。

【図4】真空処理装置のカソードユニットの一部拡大断面図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して、基板を公知の方法で作成されたＴＦＴ基板（以下、「基板Ｇｓ」という）とした場合を例に本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子及びその製造方法を説明する。

【0012】

図１（ａ）を参照して、第１実施形態の有機ＥＬ素子ＯＤ_１は、基板Ｇｓの一方の面に、陽極Ａｎ、正孔注入層Ｈｉ、正孔輸送層Ｈｔ、有機発光層Ｅｍ、陰極Ｃａ、電子注入層Ｅｉ、キャッピング層（Capping Layer）Ｃｐが順次積層される構造を有する。

【0013】

陽極Ａｎは、例えばＡｇやＡｇを含む合金、ＡｌやＡｌを含む合金で形成されている。なお、陽極Ａｎの上下方向少なくとも一方の面に、密着層や仕事関数を調整する層としてのＩＴＯ膜やＩＺＯ膜等の酸化物膜を形成することもできる。正孔注入層Ｈｉは、例えばＡｇ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｖ，Ｗ，Ｎｉ，Ｉｒ等の酸化物膜で形成されている。正孔輸送層Ｈｔは、例えば、ポリフルオレンやその誘導体、またはポリアリールアミンやその誘導体等の高分子化合物膜で形成される。

【0014】

有機発光層Ｅｍは、公知の有機発光材料により形成される。有機発光層Ｅｍを構成する有機発光材料としては、例えば、オキシノイド化合物、ペリレン化合物、クマリン化合物、アザクマリン化合物、オキサゾール化合物、オキサジアゾール化合物、ペリノン化合物、ピロロピロール化合物、ナフタレン化合物、アントラセン化合物、フルオレン化合物、フルオランテン化合物、テトラセン化合物、ピレン化合物、コロネン化合物、キノロン化合物及びアザキノロン化合物、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、ローダミン化合物、クリセン化合物、フェナントレン化合物、シクロペンタジエン化合物、スチルベン化合物、ジフェニルキノン化合物、スチリル化合物、ブタジエン化合物、ジシアノメチレンピラン化合物、ジシアノメチレンチオピラン化合物、フルオレセイン化合物、ピリリウム化合物、チアピリリウム化合物、セレナピリリウム化合物、テルロピリリウム化合物、芳香族アルダジエン化合物、オリゴフェニレン化合物、チオキサンテン化合物、シアニン化合物、アクリジン化合物、８－ヒドロキシキノリン化合物の金属錯体、２－ビピリジン化合物の金属錯体、シッフ塩とＩＩＩ族金属との錯体、オキシン金属錯体、希土類錯体等を含むものを用いることができる。なお、以上に説明した基板Ｇｓの一方の面に夫々成膜される陽極Ａｎ、正孔注入層Ｈｉ、正孔輸送層Ｈｔ及び有機発光層Ｅｍとしては、公知のものが利用できるため、その形成方法等を含め、これ以上の詳細な説明は省略する。

【0015】

有機発光層Ｅｍの表面に形成される陰極Ｃａは、Ａｇや、ＡｇＭｇ等のＡｇ合金で構成される。陰極Ｃａの形成には、例えばＡｇまたはＡｇ合金製のターゲットを用いたスパッタリング装置を利用することができ、５ｎｍ～３０ｎｍの範囲の膜厚で成膜される。膜厚が５ｎｍより薄いと、連続膜性に乏しく不連続膜になり電気性能が劣化する虞がある一方で、膜厚が３０ｎｍを超えると、光が金属反射してしまい光の取り出し効率が劣化する虞がある。

【0016】

陰極Ｃａ表面に形成される電子注入層Ｅｉは、例えば仕事関数が３．７ｅＶ以下の無機材料、例えば、Ｍｇ，Ｙｂ，Ｂａ，Ｔｂ，Ｌｉやアルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む材料で構成される。電子注入層Ｅｉの形成には、上記各無機材料製のターゲットを用いたスパッタリング装置を利用することができ、０．２ｎｍ～１０ｎｍの膜厚を有する。膜厚が０．２ｎｍより薄いと、電子注入特性を改善させるために不十分である一方で、膜厚が１０ｎｍを超えると、電気性能や光吸収によって光の取り出し効率が劣化する虞がある。このようにスパッタリング装置を利用して電子注入層Ｅｉを成膜すると、電子注入層Ｅｉを構成する無機材料を、陰極Ｃａと電子注入層Ｅｉとの界面から陰極Ｃａ内に０．４ｎｍ～１０ｎｍの深さで浸潤させることができる。これにより、電子注入特性を保持するとともに、電子注入層Ｅｉが酸化や変質することを抑制することができる。一方で、真空蒸着法による従来例のものでは、電子注入層Ｅｉ構成する材料が、陰極Ｃａと電子注入層Ｅｉとの界面から陰極Ｃａ内に０．２ｎｍ以下の深さでしか浸潤せず、電子注入特性の改善は見られない。また、電子注入層Ｅｉを構成する無機材料をより多く陰極Ｃａ内に浸潤させるため、電子注入層Ｅｉをスパッタリングにより成膜する時の放電電圧を１００Ｖ以上、より好ましくは２００Ｖ以上とすることが有効であり、電子注入層Ｅｉをスパッタリングにより成膜する時の放電圧力を１Ｐａ以下、より好ましくは０．５Ｐａ以下とすることが有効である。なお、上記第１実施形態の有機ＥＬ素子ＯＤ_１では、単層の陰極Ｃａの表面に、単層の電子注入層Ｅｉを形成するものを例に説明するが、図１（ｂ）に示す第２実施形態の有機ＥＬ素子ＯＤ_２のように、陰極Ｃａと電子注入層Ｅｉとを交互に複数層設けることもできる。

【0017】

電子注入層Ｅｉの表面に形成されるキャッピング層Ｃｐは、ＩＴＯ，ＩＺＯ，ＩＧＯ等の酸化インジウムを含む酸化物、ＡＺＯ，ＧＺＯ，ＺＳＯ等の酸化亜鉛を含む酸化物、ＡＴＯ，ＦＴＯ等の酸化錫を含む酸化物、Ｔｉ，Ａｌ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗ等を含む金属酸化物で形成されている。キャッピング層Ｃｐとしては、公知のものが利用できるため、その形成方法等を含め、これ以上の詳細な説明は省略する。

【0018】

次に、図２を参照して、基板Ｇｓの一方の面に陽極Ａｎ、正孔注入層Ｈｉ、正孔輸送層Ｈｔ及び有機発光層Ｅｍが順次積層されたもの（即ち、第１工程乃至第３工程が実施されたもの）を成膜対象物Ｓｂとし、陰極Ｃａ、電子注入層Ｅｉ及びキャッピング層Ｃｐを真空雰囲気中で一貫して順次積層するクラスターツール式の真空処理装置によって有機ＥＬ素子ＯＤ_１を製造する場合を例に本実施形態の有機ＥＬ素子の製造方法を説明する。以下において、上、下といった方向は、図３に示すスパッタリング装置の設置姿勢を基準とする。

【0019】

図２を参照して、Ｃｍはクラスターツール式の真空処理装置であり、真空処理装置Ｃｍは、内部に真空搬送ロボットＴｒを備える平面視多角形状の搬送チャンバＴｃを備える。真空雰囲気の形成が可能な搬送チャンバＴｃの周囲には、特に図示して説明しないが、真空ポンプからの排気管とベントガスを導入するベントガスラインとが夫々接続されて大気雰囲気と真空雰囲気の切換えが可能なロードロックチャンバＬｃと、陰極Ｃａをスパッタリング法により成膜するための第１の成膜チャンバＰｃ１と、電子注入層Ｅｉをスパッタリング法により成膜するための第２の成膜チャンバＰｃ２と、キャッピング層Ｃｐをスパッタリング法により成膜するための第３の成膜チャンバＰｃ３とが設けられている。なお、本実施形態では、クラスターツール式の真空処理装置Ｃｍを用いたものを例に説明するが、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、成膜対象物Ｓｂを搬送しながら成膜する、所謂インライン式の真空処理装置にも適用することができる。

【0020】

第１乃至第３の各成膜チャンバＰｃ１～Ｐｃ３は、夫々がマグネトロンスパッタリング装置Ｓｍの構成要素であり、各ターゲット種以外は、基本的に同一の構成を有する。以下では、第１の成膜チャンバＰｃ１に設置されるターゲットをＡｇ、第２の成膜チャンバＰｃ２に設置されるターゲットをＭｇ、第３の成膜チャンバＰｃ３に設置されるターゲットをＩＺＯとして説明するが、例えば、電子注入層Ｅｉやキャッピング層Ｃｐとして酸化物が用いられるような場合には、反応ガスの導入手段や高周波電源が適宜使用され、これらは公知のものであるため、これ以上の説明は省略する。

【0021】

図３も参照して、第１の成膜チャンバＰｃ１を例に説明すると、第１の成膜チャンバＰｃ１には、排気管１１を介して真空ポンプ１２が接続され、所定圧力（真空度）に真空排気することができる。真空チャンバ１にはまた、ガス導入管１３の一端が接続されている。ガス導入管１３には、マスフローコントローラ等で構成される流量調整弁１４を介してガス源（図示せず）に連通し、流量制御されたスパッタガスとしてのアルゴンガス（希ガス）を真空チャンバ１内、具体的には、成膜対象物Ｓｂと後述のターゲットＴｇ１～Ｔｇ６との間の空間に導入することができる。真空チャンバ１の下部には、絶縁部材２１を介してステージ２が配置され、真空搬送ロボットＴｒにより基板ステージ２１に成膜対象物Ｓｂを受け渡したり、または成膜対象物Ｓｂを受け取ったりすることができる。そして、ステージ２に設置された成膜対象物Ｓｂに対向させて、真空チャンバ１内の上部空間にはカソードユニットＳｃが配置されている。以下においては、成膜対象物Ｓｂの上面で互いに直交する方向をＸ軸方向及びＹ軸方向とする。

【0022】

図４も参照して、カソードユニットＳｃは、成膜対象物Ｓｂに平行なＸＹ平面内にてＸ軸方向に等間隔で平行に並設される６枚の平板状のターゲットＴｇ１～Ｔｇ６を備える。各ターゲットＴｇ１～Ｔｇ６は、同一の形態を有するＡｇ製のものであり、成膜対象物Ｓｂの幅と同等以上のＹ軸方向長さを持つように定寸されている。並設されるターゲットの枚数は、例えば、各ターゲットＴｇ１～Ｔｇ６のＸ軸方向長さ、膜厚分布等を考慮した各ターゲットＴｇ１～Ｔｇ６相互のＸ軸方向の間隔や、各ターゲットＴｇ１～Ｔｇ６を並設した領域の面積（成膜対象物Ｓｂより一回り以上大きくなる面積）に応じて適宜設定される。各ターゲットＴｇ１～Ｔｇ６は、バッキングプレート３１にインジウムやスズ等のボンディング材（図示せず）を介して接合され、各バッキングプレート３１は単一の支持板３３で互いに電気的に絶縁した状態で夫々支持されている。また、支持板３３には、各ターゲットＴｇ１～Ｔｇ６の周囲を夫々囲うようにして各シールド板３４が設けられている。

【0023】

上記スパッタリング装置Ｓｍでは、互いに隣接する２枚のターゲットＴｇ１，Ｔｇ２と、Ｔｇ３，Ｔｇ４と、Ｔｇ５，Ｔｇ６と夫々が対をなし、各対のターゲットＴｇ１，Ｔｇ２（Ｔｇ３～Ｔｇ６）には、スパッタ電源としての交流電源Ｐｓが夫々接続され、各対のターゲットＴｇ１，Ｔｇ２（Ｔｇ３～Ｔｇ６）間に所定の交流電力が投入される。なお、ターゲットＴｇ１～Ｔｇ６毎に、直流電力やパルス状直流電力を投入するようにしてもよい。以下では、図３中、左側に位置する２枚のターゲットＴｇ１，Ｔｇ２を例に説明する。

【0024】

各ターゲットＴｇ１，Ｔｇ２（Ｔｇ３～Ｔｇ６）のバッキングプレート３１上方には、これと平行に支持される磁石ユニットＭｕ１，Ｍｕ２（Ｍｕ３～Ｍｕ６）が夫々組み付けられている。磁石ユニットＭｕ１，Ｍｕ２（Ｍｕ３～Ｍｕ６）の各々は、磁性材料製の平板状のヨーク４１を備える。各ヨーク４１は、各ターゲットＴｇ１，Ｔｇ２（Ｔｇ３～Ｔｇ６）の略全長に亘る長さであり、各ヨーク４１の下面４１ａには中央磁石５１ａ，５１ｂが夫々配置されると共に、各中央磁石５１ａ，５１ｂの周囲を囲うように、各ヨーク４１の下面４１ａ外周に沿って環状に配置した周辺磁石５２ａ，５２ｂが、ターゲットＴｇ１，Ｔｇ２（Ｔｇ３～Ｔｇ６）側の極性を変えて夫々配置されている。また、各磁石ユニットＭｕ１，Ｍｕ２（Ｍｕ３～Ｍｕ６）には、モータやエアーシリンダ等の駆動手段６１の駆動軸６２が夫々一体に連結され、スパッタリングによる成膜中、各磁石ユニットＭｕ１，Ｍｕ２（Ｍｕ３～Ｍｕ６）をＸ軸方向に所定のストロークで往復動できるように構成されている。

【0025】

第１の成膜チャンバＰｃ１内で陰極Ｃａを成膜する場合、例えば、ロードロックチャンバＬｃ内に存する成膜対象物Ｓｂが真空搬送ロボットＴｒにより搬送チャンバＴｃを経由して第１の成膜チャンバＰｃ１内に搬送され、ステージ２に設置される。そして、第１の成膜チャンバＰｃ１内を搬送チャンバＴｃから隔絶した後に真空チャンバ１内が所定圧力に達すると、流量調整弁１４で流量調整されたアルゴンガスを導入する。加えて、各磁石ユニットＭｕ１～Ｍｕ６をＸ軸方向に所定のストローク値で往復動させながら、スパッタ電源Ｐｓにより対をなすターゲットＴｇ１～Ｔｇ６間に所定の周波数（例えば、１０～５０ＫＨｚの範囲）で交流電力を投入する。すると、真空チャンバ１内で各ターゲットＴｇ１～Ｔｇ６と基板Ｓｗとの間の空間にプラズマが形成される。これにより、プラズマ中の希ガスのイオンにより各ターゲットＴｇ１～Ｔｇ６がスパッタリングされ、各ターゲットＴｇ１～Ｔｇ６から所定の余弦則に従って飛散したスパッタ粒子が静止対向する成膜対象物Ｓｂ表面に付着、堆積して陰極Ｃａが成膜される（第４工程）。このとき、陰極Ｃａの膜厚が５ｎｍ～３０ｎｍの範囲の膜厚となるように、投入電力やスパッタ時間等のスパッタ条件が適宜設定される。なお、本実施形態では、スパッタリングによる成膜中、各磁石ユニットＭｕ１～Ｍｕ６をＸ軸方向に往復動させるものを例に説明するが、各ターゲットＴｇ１～Ｔｇ６や成膜対象物ＳｂをＸ軸方向に所定のストローク値で往復動できるように構成し、これらを往復動させるようにしてもよい。

【0026】

第１の成膜チャンバＰｃ１内で陰極Ｃａを成膜されると、成膜対象物Ｓｂが真空搬送ロボットＴｒにより搬送チャンバＴｃを経由して第２の成膜チャンバＰｃ２内に搬送され、ステージ２に設置される。この場合、第２の成膜チャンバＰｃ２に設置される各ターゲットＴｇ１～Ｔｇ６は、Ｍｇ製である。そして、上記と同様にして成膜対象物Ｓｂの陰極Ｃａ表面に、電子注入層ＥｉとしてのＭｇ膜が成膜される（第５工程）。このとき、電子注入層Ｅｉの膜厚が０．２ｎｍ～１０ｎｍの範囲の膜厚となるように、投入電力やスパッタ時間等のスパッタ条件が適宜設定される。同様に、第２の成膜チャンバＰｃ２内で電子注入層Ｅｉを成膜されると、成膜対象物Ｓｂが真空搬送ロボットＴｒにより搬送チャンバＴｃを経由して第３の成膜チャンバＰｃ３内に搬送され、ステージ２に設置される。この場合、第３の成膜チャンバＰｃ３に設置される各ターゲットＴｇ１～Ｔｇ６は、ＩＺＯ製である。そして、上記と同様にして成膜対象物Ｓｂの電子注入層Ｅｉ表面に、キャッピング層ＣｐとしてのＩＺＯ膜が成膜される。このとき、キャッピング層Ｃｐの膜厚が１０ｎｍ～２００ｎｍの範囲の膜厚となるように、投入電力やスパッタ時間等のスパッタ条件が適宜設定される。キャッピング層ＣｐとしてのＩＺＯ膜の成膜が終了すると、真空搬送ロボットＴｒにより搬送チャンバＴｃを経由してロードロックチャンバＬｃに搬送され、処理済みの成膜対象物Ｓｂが回収される。本実施形態では、陰極Ｃａ及び電子注入層Ｅｉを、第１及び第２の成膜チャンバＰｃ１，Ｐｃ２内で夫々成膜するものを例に説明するが、同じ成膜チャンバ（例えば第１の成膜チャンバＰｃ１）内で陰極Ｃａ及び電子注入層Ｅｉを成膜してもよい。この場合、陰極Ｃａ及び電子注入層Ｅｉを１つの成膜チャンバ内で成膜することで、設置される成膜チャンバの数を減らし、真空処理装置の小型化やコストダウン化を図ることができる。また、成膜対象物Ｓｂの対向側をカソードユニットが通過しながら成膜する、所謂ムービング式の成膜方式を適用することができる。これにより、膜厚分布がより均一な膜を成膜することができるだけでなく、電子注入層Ｅｉを構成する無機材料を陰極Ｃａ内に均一な深さで浸潤させることができるため有利である。

【0027】

以上の実施形態によれば、有機発光層Ｅｍ表面にＡｇまたはＡｇ合金といった金属で構成される陰極Ｃａを形成し、この成膜されたＡｇまたはＡｇ合金製の陰極Ｃａ表面に、Ｍｇ，Ｙｂ，Ｂａ，Ｔｂ，Ｌｉ等の無機材料の電子注入層Ｅｉを形成する構成を採用したため、有機発光層Ｅｍより上側に位置する陰極Ｃａや電子注入層Ｅｉをスパッタリング法により順次成膜することができ、しかも、成膜時に組成比を調整するといったことも不要にすることができる。結果として、電子輸送層として有機材料を用いる従来例のものと比較して安価で有機ＥＬ素子ＯＤを製造することが可能になり、電子輸送層を形成せずとも、素子性能も劣化を招くことなく、安定させることができる。ここで、有機発光層Ｅｍを構成する有機発光材料は、一般に、水蒸気（水分）や酸素と反応しやすく、これらが有機発光層Ｅｍに浸透すると、有機ＥＬ素子ＯＤの特性が劣化する原因となる。それに対して、本実施形態では、有機発光層Ｅｍがスパッタリング法により成膜された無機材料（陰極Ｃａ及び電子注入層Ｅｉ）で覆われているため、水蒸気や酸素に対するバリア性能が向上し、電子輸送層を形成せずとも、従来例のものに比べて高い素子性能（高い発光効率や長寿命化等）を維持できる。

【0028】

また、上記スパッタリング装置Ｓｍを利用して電子注入層Ｅｉを成膜することで、電子注入層Ｅｉを構成する無機材料を、陰極Ｃａと電子注入層Ｅｉとの界面から陰極Ｃａ内に０．４ｎｍ～１０ｎｍの深さで浸潤させることができる。これにより、電子注入特性を保持するとともに、電子注入層Ｅｉが酸化や変質することを抑制することができる。一方で、真空蒸着法による従来例のものでは、電子注入層Ｅｉ構成する材料が、陰極Ｃａと電子注入層Ｅｉとの界面から陰極Ｃａ内に０．２ｎm以下の深さでしか浸潤せず、電子注入特性の改善は見られない。この場合、電子注入層Ｅｉを構成ずる無機材料をより多く陰極Ｃａ内に浸潤させるため、電子注入層Ｅｉをスパッタリングにより成膜する時の放電電圧を１００Ｖ以上、より好ましくは２００Ｖ以上とし、電子注入層Ｅｉをスパッタリングにより成膜する時の放電圧力を１Ｐａ以下、より好ましくは０．５Ｐａ以下とする。

【0029】

また、上記真空処理装置Ｃｍ内で成膜対象物Ｓｂを適宜搬送して、キャッピング層Ｃｐを形成する前に、上記第４工程と上記第５工程とを交互に複数回繰り返し、陰極Ｃａと電子注入層Ｅｉとを交互に積層することができる（第６工程）。これにより、陰極Ｃａから有機発光層Ｅｍへの電子移動度を向上させることができ、正孔移動律速型の有機ＥＬ素子ＯＤ_２を得ることができる。その結果、従来例のものと同程度の応答速度を得ることができる。

【0030】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術思想の範囲を逸脱しない限り、種々の変形が可能である。上記第１及び第２実施形態の有機ＥＬ素子ＯＤ_１，ＯＤ_２では、単層の正孔注入層Ｈｉの表面に、単層の正孔輸送層Ｈｔを設けたものを例に説明したが、これに限定されず、例えば正孔注入層Ｈｉと正孔輸送層Ｈｔとを交互に積層させて設けることもできる。また、上記第１及び第２実施形態の有機ＥＬ素子ＯＤ_１，ＯＤ_２では、正孔輸送層Ｈｉ、正孔輸送層Ｈｔ及びキャッピング層Ｃｐを有するものを例に説明したが、これに限定されず、これらの層を省略することもできる。

【符号の説明】

【0031】

ＯＤ_１，ＯＤ_２…有機ＥＬ素子、Ｇｓ…ＴＦＴ基板（基板）、Ａｎ…陽極、Ｈｉ…正孔注入層、Ｈｔ…正孔輸送層、Ｅｍ…有機発光層、Ｃａ…陰極、Eｉ…電子注入層。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】