(57)【要約】【課題】保護膜の成膜の際における有機ＥＬ層へのダメージを抑制すると共に、良好な製造効率の有機ＥＬ素子及びその製造方法並びに有機ＥＬ表示装置を提供する。【解決手段】有機ＥＬ素子３０は、第１電極３１と、該第１電極３１上に設けられた有機ＥＬ層３２と、該有機ＥＬ層３２上に設けられた第２電極３３と、該第２電極３３を覆うように設けられた保護膜３４と、を備える。保護膜３４は、イオンビームスパッタ法により、初期には、相対的に小さいイオンビーム投入電力密度で成膜し、その後、相対的に大きいイオンビーム投入電力密度で成膜することを特徴とする。有機ＥＬ表示装置１０は、上記特徴を有する有機ＥＬ素子３０を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、該第１電極上に設けられた有機ＥＬ層と、該有機ＥＬ層上に設けられた第２電極と、該第２電極を覆うように設けられた保護膜と、を備えた有機ＥＬ素子の製造方法であって、
保護膜を、イオンビームスパッタ法により、初期には、相対的に小さいイオンビーム投入電力密度で成膜し、その後、相対的に大きいイオンビーム投入電力密度に変更して成膜することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載された有機ＥＬ素子の製造方法において、
上記相対的に小さいイオンビーム投入電力密度を２〜２６ｍＷ／ｃｍ２とすることを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された有機ＥＬ素子の製造方法において、
上記相対的に小さいイオンビーム投入電力密度で成膜する厚さを２０ｎｍ以上とし、且つ上記相対的に大きいイオンビーム投入電力密度で成膜する厚さを該相対的に小さいイオンビーム投入電力密度で成膜する厚さよりも厚くすることを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載された有機ＥＬ素子の製造方法において、
上記保護膜を、ケイ素（Ｓｉ），アルミニウム（Ａｌ），チタン（Ｔｉ）及びタンタル（Ｔａ）のうちいずれかの窒化物、酸化物又は酸窒化物からなる絶縁体で成膜することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載された方法によって製造されたことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項６】
請求項５に記載された有機ＥＬ素子を備えたことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【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、並びに有機ＥＬ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報処理機器の多様化に伴い、陰極線管（ＣＲＴ）よりも消費電力が少なく、薄型化が可能であるフラットパネルディスプレイに対する需要が高まってきている。そして、そのようなフラットパネルディスプレイとして、低電圧駆動、全固体型、高速応答性、自発光性という特徴を有する有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬ表示装置を挙げることができる。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、発光層を含む有機ＥＬ層が陽極及び陰極で挟持された構成を有し、それらの陽極及び陰極間に通電すると、陽極から有機ＥＬ層にホール（正孔）が注入されると共に陰極から有機ＥＬ層に電子が注入され、それぞれ注入されたホールと電子とが有機ＥＬ層で再結合し、再結合によって放出されたエネルギーによって有機ＥＬ層の発光層の発光材料が励起され、励起された発光材料が励起状態から基底状態に戻るときに蛍光や燐光を放出し、その蛍光や燐光が有機ＥＬ層の発光として観察されるものである。
【０００４】
ところで、有機ＥＬ層等の有機膜、或いは、電極や保護膜等の無機膜の成膜方法として、ＤＣスパッタ法やＲＦスパッタ法のような平行平板型のスパッタ法が広く行われている。ところが、平行平板型のスパッタ法によって有機膜上に無機膜を成膜する場合、有機膜がプラズマ雰囲気に直接晒されることとなり、成膜時に発生する電子や紫外線によって有機膜がダメージを受けるという問題がある。これに対して、特許文献１には、イオンビームスパッタ法により無機膜を成膜することが開示されている。
【特許文献１】特開２００５−１２６７９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、イオンビームスパッタ法により無機膜を成膜しても依然として有機膜がダメージを受けるという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、有機ＥＬ素子の製造方法において、イオンビームスパッタ法による保護膜の成膜の際における有機ＥＬ層へのダメージを抑制すると共に、良好な製造効率を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、第１電極と、該第１電極上に設けられた有機ＥＬ層と、該有機ＥＬ層上に設けられた第２電極と、該第２電極を覆うように設けられた保護膜と、を備えた有機ＥＬ素子の製造方法であって、
保護膜を、イオンビームスパッタ法により、初期には、相対的に小さいイオンビーム投入電力密度で成膜し、その後、相対的に大きいイオンビーム投入電力密度に変更して成膜することを特徴とする。
【０００８】
このような方法によれば、初期に相対的に小さいイオンビーム投入電力密度で成膜することにより有機ＥＬ層へのダメージを抑制することができ、その後、相対的に大きいイオンビーム投入電力密度に変更して成膜しても、それまでに成膜された部分が存在することによって有機ＥＬ層へのダメージを抑制することができ、しかも、成膜速度が高められて良好な製造効率を得ることができる。
【０００９】
本発明では、具体的には、上記相対的に小さいイオンビーム投入電力密度を２〜２６ｍＷ／ｃｍ２とすることが好ましい。
【００１０】
本発明では、上記相対的に小さいイオンビーム投入電力密度で成膜する厚さを２０ｎｍ以上とし、且つ上記相対的に大きいイオンビーム投入電力密度で成膜する厚さを該相対的に小さいイオンビーム投入電力密度で成膜する厚さよりも厚くすることが好ましい。
【００１１】
本発明は、上記保護膜を、ケイ素（Ｓｉ），アルミニウム（Ａｌ），チタン（Ｔｉ）及びタンタル（Ｔａ）のうちいずれかの窒化物、酸化物又は酸窒化物からなる絶縁体で成膜してもよい。
【００１２】
本発明の有機ＥＬ素子は、上記方法によって製造されたものである。
【００１３】
本発明の有機ＥＬ表示装置は、上記有機ＥＬ素子を備えたものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、初期に相対的に小さいイオンビーム投入電力密度で成膜することにより有機ＥＬ層へのダメージを抑制することができ、その後、相対的に大きいイオンビーム投入電力密度に変更して成膜しても、それまでに成膜された部分が存在することによって有機ＥＬ層へのダメージを抑制することができ、しかも、成膜速度が高められて良好な製造効率を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１〜３は、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置１０を示す。この有機ＥＬ表示装置１０は、例えば、カーオーディオ、カーナビゲーション、携帯電話、テレビ等のディスプレイに使用されるものである。
【００１７】
この有機ＥＬ表示装置１０は、ＴＦＴ基板２０上に有機ＥＬ素子３０が設けられ、これらが不活性ガス雰囲気下で接着剤を介して設けられたガラス、フィルム等からなる封止部材（それぞれ不図示）により封止された構造を有し、マトリクス状に構成された複数の画素４０により画像表示するものである。
【００１８】
ＴＦＴ基板２０には、絶縁基板２１上に複数のゲート線（不図示）が横方向に並行に延びるように設けられていると共に、複数のソース線（不図示）がゲート線の延びる方向と角度をなす方向（典型的には直交方向）に並行に延びるように設けられ、ゲート線とソース線との各交差部に対応してＴＦＴ２２が設けられている。ＴＦＴ２２は、各画素４０に対応するようにマトリクス状に複数配設されており、対応するゲート線及びソース線のそれぞれに電気的に接続されている。また、ＴＦＴ基板２０には、ＴＦＴ２２の上層に平坦化膜２３が設けられている。
【００１９】
絶縁基板２１は、有機ＥＬ素子３０の機械的耐久性を担保する機能、及び有機ＥＬ素子３０への外部からの水分や酸素の混入を阻止する機能を有する。
【００２０】
絶縁基板２１としては、例えば、石英やソーダガラス、無アルカリガラスなどからなるガラス基板、アルミナなどからなるセラミックス基板、ポリエチレンテレフタレートなどからなるプラスティック基板、アルミニウムや鉄などからなる金属基板の一方面をＳｉＯ２（シリカゲル）や有機絶縁性材料などの絶縁材料でコートした基板、アルミニウムや鉄などの金属基板の表面に陽極酸化などの方法で絶縁化処理を施した基板等が挙げられる。
【００２１】
ＴＦＴ２２は、例えばポリシリコン等により形成されている。このＴＦＴ２２は、各画素４０におけるスイッチング素子としての機能を有する。
【００２２】
平坦化膜２３は、例えば、アクリル、ノボラック、ポリイミド等の樹脂材料により形成されており、厚さが０．５〜１０μｍ程度である。この平坦化膜２３によりＴＦＴ基板２０の有機ＥＬ素子３０側表面が平坦化されている。
【００２３】
有機ＥＬ素子３０には、ＴＦＴ基板２０の平坦化膜２３上に各画素４０に対応するように第１電極３１（陽極）が設けられている。各第１電極３１は、平坦化膜２３に形成されたコンタクトホール２３ｃを介して対応するＴＦＴ２２に電気的に接続されている。また、有機ＥＬ素子３０には、各第１電極３１上に有機ＥＬ層３２が設けられ、その有機ＥＬ層３２上に第２電極３３（陰極）が設けられている。さらに、有機ＥＬ素子３０には、複数の第２電極３３の全体を覆うように保護膜３４が設けられている。
【００２４】
第１電極３１は、導電性材料で形成されており、厚さが例えば５０〜５００ｎｍである。第１電極３１は、有機ＥＬ層３２にホール（正孔）を注入する機能を有する。
【００２５】
第１電極３１の導電性材料としては、例えば、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、バナジウム（Ｖ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）、カルシウム（Ｃａ）、チタン（Ｔｉ）、イットリウム（Ｙ）、ナトリウム（Ｎａ）、ルテニウム（Ｒｕ）、マンガン（Ｍｎ）、インジウム（Ｉｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、リチウム（Ｌｉ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）等の金属材料が挙げられる。また、第１電極３１は、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）／銅（Ｃｕ）、マグネシウム（Ｍｇ）／銀（Ａｇ）、ナトリウム（Ｎａ）／カリウム（Ｋ）、アスタチン（Ａｔ）／酸化アスタチン（ＡｔＯ２）、リチウム（Ｌｉ）／アルミニウム（Ａｌ）、リチウム（Ｌｉ）／カルシウム（Ｃａ）／アルミニウム（Ａｌ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）／カルシウム（Ｃａ）／アルミニウム（Ａｌ）等の合金で形成されていてもよい。さらに、第１電極３１は、酸化スズ（ＳｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの導電性酸化物等で形成されていてもよい。
【００２６】
第１電極３１は、有機ＥＬ層３２への正孔注入効率を向上させることができるという観点から、仕事関数の大きな材料で形成されていることが好ましい。かかる仕事関数の大きな材料としては、例えばＩＴＯやＩＺＯ等が挙げられる。
【００２７】
第１電極３１は、有機ＥＬ素子３０がＴＦＴ基板２０側から有機ＥＬ層３２の発光を取り出すボトムエミッション構造である場合、ＩＴＯ等の光透過性又は光半透過性の材料で形成されていることが好ましく、一方、有機ＥＬ素子３０が第１電極３１とは反対側から有機ＥＬ層３２の発光を取り出すトップエミッション構造である場合、アルミニウム等の光反射性材料で形成されていることが好ましい。
【００２８】
第１電極３１は、上記導電性材料で各々が形成された複数層で構成されていてもよい。
【００２９】
有機ＥＬ層３２は、ＴＦＴ基板２０側から正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、及び電子注入層（いずれも不図示）が順に積層された構造を有する。有機ＥＬ層３２は、第１電極３１よりも面積が小さく形成されていてもよく、また、第１電極３１を完全に覆うように大きく形成されていてもよい。
【００３０】
正孔注入層は、例えば、例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体等で形成されており、層厚さが１０〜３００ｎｍである。正孔注入層は、陽極バッファ層とも呼ばれ、第１電極３１と有機ＥＬ層３２とのエネルギーレベルを近づけ、第１電極３１から有機ＥＬ層３２への正孔注入効率を向上させる機能を有する。
【００３１】
正孔輸送層は、例えば、ポルフィリン誘導体、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリ−ｐ−フェニレンビニレン、ポリシラン、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミン置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、水素化アモルファスシリコン、水素化アモルファス炭化シリコン、硫化亜鉛、セレン化亜鉛等で形成されており、層厚さが１０〜３００ｎｍである。正孔輸送層は、第１電極３１から有機ＥＬ層３２への正孔輸送効率を向上させる機能を有する。
【００３２】
発光層は、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、金属オキシノイド化合物［８−ヒドロキシキノリン金属錯体］、ジフェニルエチレン誘導体、ビニルアセトン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、ブタジエン誘導体、クマリン誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体、スチリル誘導体、スチリルアミン誘導体、ビススチリルベンゼン誘導体、トリススチリルベンゼン誘導体、ペリレン誘導体、ペリノン誘導体、アミノピレン誘導体、ピリジン誘導体、ローダミン誘導体、アクイジン誘導体、フェノキサゾン、キナクリドン誘導体、ルブレンなどの低分子化合物；ポリ−ｐ−フェニレンビニレンやポリシラン等の高分子化合物等で形成されており、層厚さが１０〜３００ｎｍである。発光層は、第１電極３１から注入されたホール（正孔）と第２電極３３から注入された電子とを再結合させて光を出射させる機能を有する。
【００３３】
電子輸送層は、例えば、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、テトラシアノアントラキノジメタン誘導体、ジフェノキノン誘導体、フルオレノン誘導体、シロール誘導体、金属オキシノイド化合物等で形成されており、層厚さが１０〜３００ｎｍである。電子輸送層は、陰極バッファ層とも呼ばれ、第２電極３３から注入された電子を発光層まで効率良く移動させる機能を有する。
【００３４】
電子注入層は、カルシウム（Ｃａ）、セリウム（Ｃｅ）、セシウム（Ｃｓ）、ルビジウム（Ｒｂ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、リチウム（Ｌｉ）等の仕事関数が４．０ｅＶ以下の低仕事関数金属を用いることができるが、発光層として高分子有機発光層を適用した場合には、中でもＣａ、Ｂａが好適に用いられる。通常、電子注入層は、酸素や水等による低仕事関数金属の変質を抑えるために、ニッケル（Ｎｉ）、オスミウム（Ｏｓ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ロジウム（Ｒｈ）等の化学的に比較的安定な金属と低仕事関数金属との合金からなる単層膜又は複数の材料の積層膜、あるいはフッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）、フッ化ストロンチウム（ＳｒＦ２）、フッ化バリウム（ＢａＦ２）などのフッ化物、酸化カルシウム（ＣａＯ）, 酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）等の酸化物、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、炭酸バリウム（ＢａＣＯ３）等の炭酸化物等が好適に用いられる。また、電子注入層と第２電極を兼ね備えた層として、金属層の部分に、例えばＣｕＰｃ等の有機材料に上記の低仕事関数金属をドーパントとして用いた電子注入性を有する有機材料を用いることも出来る。電子注入層の厚さは０．１〜１００ｎｍである。電子注入層は、第２電極３３と有機ＥＬ層３２とのエネルギーレベルを近づけ、第２電極３３から有機ＥＬ層３２への電子注入効率を向上させる機能を有する。
【００３５】
第２電極３３は、導電性材料で形成されており、厚さが例えば５０〜５００ｎｍである。第２電極３３は、有機ＥＬ層３２に電子を注入する機能を有する。第２電極３３は、有機ＥＬ層３２よりも面積が小さく形成されていてもよく、また、有機ＥＬ層３２を完全に覆うように大きく形成されていてもよい。なお、第２電極３３が形成された領域が画素４０を構成する。
【００３６】
第２電極３３の導電性材料としては、例えば、第１電極３１と同様のものが挙げられる。
【００３７】
第２電極３３は、電子注入層と同様に有機ＥＬ層３２への電子注入効率を向上させることができるという観点から仕事関数の小さな材料と、電極としての導電性と水分や酸素への耐性を兼ね備えるための比較的安定な金属との合金、積層が用いられる。かかる仕事関数の小さな材料としては、例えば、Ｍｇ、Ｌｉなどの金属；ＬｉＦ、Ｍｇ／Ｃｕ、Ｍｇ／Ａｇ、Ｎａ／Ｋ、Ｌｉ／Ａｌ、Ｌｉ／Ｃａ／Ａｌ、ＬｉＦ／Ｃａ／Ａｌなどの合金等が挙げられる。電子注入層が充分に機能している場合は、電極としての導電性と水分や酸素への耐性を兼ね備えた金属層、透明導電膜の単層、積層が用いられる。
【００３８】
第２電極３３は、有機ＥＬ素子３０がトップエミッション構造である場合、ＡｌやＡｇ等の極薄層もしくは、ＩＴＯ等の光透過性又は光半透過性の材料で形成されていることが好ましく、一方、有機ＥＬ素子３０がボトムエミッション構造である場合、アルミニウム等の光反射性材料で形成されていることが好ましい。
【００３９】
第２電極３３は、上記導電性材料で各々が形成された複数層で構成されていてもよい。
【００４０】
保護膜３４は、ＴＦＴ基板２０側の第１保護膜３４ａとその上に積層された第２保護膜３４ｂとで構成されている。この保護膜３４は、水分や酸素が第２電極３３へ混入するのを阻止する機能を有する。
【００４１】
第１保護膜３４ａは、相対的に小さいイオンビーム投入電力密度で成膜されたものであり、第２保護膜３４ｂは、相対的に大きいイオンビーム投入電力密度で成膜されたものである。
【００４２】
第１保護膜３４ａ及び第２保護膜３４ｂのそれぞれは、例えば、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、及びＴａのうちのいずれかの酸化物、窒化物、又は酸窒化物、具体的には、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、シリコンオキシナイトライド（ＳｉＯＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、窒化チタン（ＴｉＮ）、酸窒化チタン（ＴｉＯＮ）、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、窒化タンタル（ＴａＮ）、酸窒化タンタル（ＴａＯＮ）等で形成されている。第１保護膜３４ａは厚さが２０ｎｍ以上であることが好ましく、２０〜５０ｎｍであることがさらに好ましい。また、第１保護膜３４ａの厚さよりも第２保護膜３４ｂの厚さの方が厚いことが好ましい。これにより、相対的に小さいイオンビーム投入電力密度で低速成膜した層厚を最小限に抑制することにより、高効率の生産性を確保することが可能となる。
【００４３】
第１保護膜３４ａ及び第２保護膜３４ｂは、同一材料で形成されていてもよく、また、異種材料で形成されていてもよい。具体的には、前者として、ＳｉＯＮの２層積層膜で構成された保護膜３４が、また、後者として、ＳｉＮとＳｉＯＮとの２層積層膜で構成された保護膜３４がそれぞれ挙げられる。第１保護膜３４ａ及び第２保護膜３４ｂのそれぞれは、単一材料で単一層に構成されていてもよく、また、複数材料で複数層に構成されていてもよい。
【００４４】
以上の構成の有機ＥＬ表示装置１０では、各画素４０において、ＴＦＴ２２がオンとなった際に、有機ＥＬ層３２に対し、第１電極３１からホール（正孔）及び第２電極３３から電子がそれぞれ注入され、それらのホールと電子とが有機ＥＬ層３２で再結合し、それによって放出されたエネルギーが発光層の発光材料を励起させ、励起された発光材料が励起状態から基底状態に戻るときに蛍光や燐光を放出し、その蛍光や燐光が有機ＥＬ層３２の発光として外部に出射され、画素４０全体として所定の画像を表示することとなる。
【００４５】
なお、本実施形態ではＴＦＴ基板２０を用いた構成としたが、特にこれに限られるものではなく、他のアクティブ型の基板を用いた構成であってもよく、また、駆動素子のない基板を用いた構成であってもよい。
【００４６】
また、本実施形態では、保護膜３４が、相対的に小さいイオンビーム投入電力密度で成膜された第１保護膜３４ａと、相対的に大きいイオンビーム投入電力密度で成膜された第２保護膜３４ｂと、で構成されたものとしたが、特にこれに限られるものではなく、初期に相対的に小さいイオンビーム投入電力密度で、その後連続的にイオンビーム投入電力密度が大きくなるようにして保護膜３４が成膜されたものであってもよい。
【００４７】
（有機ＥＬ表示装置の製造方法）
次に、上記有機ＥＬ表示装置１０の製造方法について説明する。
【００４８】
＜第１電極の形成＞
まず、公知の方法により作製したＴＦＴ基板２０の平坦化膜２３に各ＴＦＴ２２毎にドレイン領域に通ずるコンタクトホール２３ｃを形成した後、そのコンタクトホール２３ｃと電気的に接続するように第１電極３１を形成する。
【００４９】
コンタクトホール２３ｃは、平坦化膜２３上にレジストを塗布、露光、現像を行ってゲート電極とのコンタクトホールパターンを形成し、ゲート絶縁膜をエッチングすることによって形成することができる。
【００５０】
第１電極３１は、例えば、トップエミッション構造の有機ＥＬにおいては、スパッタ法におって、ＡｇおよびＩＴＯ膜を形成し、その後、フォトリソグラフィー用いてＩＴＯ及びＡｇのパターニングを行う。
【００５１】
＜有機ＥＬ層の形成＞
次いで、第１電極３１上に有機ＥＬ層３２を形成する。
【００５２】
有機ＥＬ層３２は、マスクを用いた真空蒸着法やイオン蒸着法等によって形成することができるが、後工程の保護膜３４の成膜を連続して行うことができる点から、イオン蒸着法によって形成することが好ましい。具体的には、例えば、有機ＥＬ層３２は、低分子型である場合、まず、ＮＰＰ（N,N-di(naphthalene-1-yl)-N,N-diphenyl-benzidene）の厚さ１０〜１００ｎｍの正孔注入層兼正孔輸送層を成膜し、次に、発光層を１０〜１００ｎｍで成膜した後、Ａｌｑ３（アルミニウムキノリノール錯体(aluminato-tris-8-hydroxyquinolate)）の厚さ１０〜１００ｎｍの電子輸送層兼電子注入層を成膜することにより形成することができる。
【００５３】
＜第２電極の形成＞
続いて、有機ＥＬ層３２上に第２電極３３を形成する。
【００５４】
第２電極３３は、マスクを用いたスパッタ法、真空蒸着法、イオンビームスパッタ法等によって形成することができるが、後工程の保護膜３４の成膜を連続して行うことができる点や、有機ＥＬ層３２に与える影響が小さい点から、イオンビームスパッタ法によって形成することが好ましい。また、マスクを用いたパターニングの方法の他、予め第１電極３１上に逆テーパ形状の陰極隔壁を設けた状態で有機ＥＬ層３２及び第２電極３３を形成する陰極隔壁法を用いてパターニングを行ってもよい。具体的には、例えば、第２電極３３は、マグネシウム／銀合金の膜を１〜２０ｎｍの厚さに成膜した後にＩＴＯ膜を５０〜１００ｎｍの厚さに成膜することにより形成することができる。
【００５５】
＜保護膜の形成＞
次いで、第２電極３３を覆うように保護膜３４を形成する。
【００５６】
保護膜３４は、イオンビームスパッタ装置を用いて成膜することにより形成することができる。イオンビームスパッタ装置は、上記の有機ＥＬ層３２の形成や第２電極３３の形成においても共通して使用することができる。
【００５７】
イオンビームスパッタ装置は、チャンバーと、その中に設けられた成膜対象物を保持する成膜対象物ホルダー、イオンビームを照射するイオン銃、及びイオンビームの照射のターゲットを保持するターゲットホルダーと、を備えている。イオンビームスパッタ装置は、チャンバー内が排気ポンプで減圧可能となっていると共に、ターゲットホルダー及びルツボのそれぞれにこれらを覆うようにシャッターが設けられ、イオン銃がチャンバー外のガス供給源に接続されている。なお、イオンビームスパッタ装置は、イオン銃を複数備えていてもよく、また、有機膜成膜のための有機材料を供給する加熱手段を有するルツボを複数備えていてもよい。そして、イオンビームスパッタ装置のターゲットホルダーにターゲット（Ｓｉ，Ａｌ，Ｔａ，Ｔｉ等）をセットすると共に、ガス供給源から酸素ガスや窒素ガスを供給してイオン銃から酸素イオンビームや窒素イオンビームをターゲットに照射することによってイオンビームスパッタを行うように構成されている。
【００５８】
保護膜３４を形成する際、まず、第２電極３３を覆うように第１保護膜３４ａを形成する。第１保護膜３４ａは、相対的に小さいイオンビーム投入電力密度でイオンビームスパッタによって成膜することにより形成することができる。このときのイオンビーム投入電力密度は、２〜２６ｍＷ／ｃｍ２とすることが好ましく、１０〜２６ｍＷ／ｃｍ２とすることがさらに好ましい。イオンビーム投入電力密度が２ｍＷ／ｃｍ２より小さいとイオンビームの生成が困難となり、一方、イオンビーム投入電力密度が２６ｍＷ／ｃｍ２より大きいと、有機ＥＬ素子３０へのダメージが大きくなり有機ＥＬ素子３０の駆動電圧が大きくなってしまう虞がある。また、第１保護膜３４ａを厚さ２０ｎｍ以上に成膜することが好ましく、２０〜２００ｎｍに成膜することがより好ましく、２０〜１００ｎｍに成膜することがさらに好ましい。この厚さを２０ｎｍ以上とすることにより、続く第２保護膜３４ｂの成膜時に大きな電力密度でイオンビームを投入しても有機ＥＬ層３２へのダメージを抑制することができる。一方、第１保護膜３４ａを厚くすると、イオンビーム投入電力密度が小さいために成膜速度が遅く、製造効率を低下させることとなる。
【００５９】
なお、第１保護膜３４ａ成膜時のその他のイオンビームスパッタ条件は、例えば、雰囲気温度２０〜１００℃、チャンバー内圧力０．０１〜０．３Ｐａである。
【００６０】
そして、第１保護膜３４ａを覆うように第２保護膜３４ｂを形成する。第２保護膜３４ｂは、相対的に大きいイオンビーム投入電力密度でイオンビームスパッタによって成膜することにより形成することができる。このときのイオンビーム投入電力密度は、２６ｍＷ／ｃｍ２以上とすることが好ましく、２６〜２００ｍＷ／ｃｍ２とすることがさらに好ましい。このとき、第１保護膜３４ａが形成された上から相対的に大きいイオンビーム投入電力密度でイオンビームスパッタを行って第２保護膜３４ｂを形成するので、第２保護膜３４ｂの成膜の際に有機ＥＬ層３２が受けるダメージが抑制され、しかも、大きなイオンビーム投入電力密度で成膜するので、成膜速度が高められて良好な製造効率を得ることができる。また、第２保護膜３４ｂを厚さ２０〜２０００ｎｍに成膜することが好ましい。
【００６１】
なお、第２保護膜３４ｂ成膜時のその他のイオンビームスパッタ条件は、例えば、雰囲気温度２０〜１００℃、チャンバー内圧力０．０１〜０．３Ｐａである。
【００６２】
続いて酸素濃度を０．１〜１０ｐｐｍとした窒素ガス等の雰囲気中で有機ＥＬ素子３０形成基板を封止樹脂及び封止ガラスで封止する。このようにして有機ＥＬ表示装置１０が製造される。
【００６３】
以上説明した有機ＥＬ素子３０の製造方法によれば、保護膜３４の形成を二段階に分けて行い、保護膜３４の成膜の初期は相対的に小さいイオンビーム投入電力密度でイオンビームスパッタによって第１保護膜３４ａを成膜するので、その後相対的に大きなイオンビーム投入電力密度で第２保護膜３４ｂを成膜しても、有機ＥＬ層３２が受けるダメージを抑制することができる。また、第１保護膜３４ａを形成した後は大きな電力密度でイオンビームを投入して第２保護膜３４ｂを形成するので、全体として、保護膜３４の成膜速度が高められて、良好な製造効率で保護膜３４を形成することができる。
【００６４】
なお、有機ＥＬ層３２の第２電極３３側が光透過性又は光半透過性の材料で構成されるトップエミッション構造の有機ＥＬ素子３０では、保護膜３４を設けることが必須となるので、この有機ＥＬ素子３０の製造方法は、トップエミッション構造の有機ＥＬ素子３０において特に有用である。
【実施例】
【００６５】
（試験評価１）
以下の実施例１〜３及び比較例１〜４の有機ＥＬ素子を作製して試験評価１を行った。
【００６６】
（有機ＥＬ素子）
＜実施例１＞
上記実施形態と同様の構成であって、第１保護膜として、イオンビームスパッタ法により、ターゲットをＳｉとすると共にガス供給源にＮ２ガスを充填し、イオンビーム投入電力密度を２６ｍＷ／ｃｍ２として厚さ２０ｎｍのＳｉＮ膜を成膜して形成し、第２保護膜として、イオンビーム投入電力密度を４６ｍＷ／ｃｍ２に変更して厚さ１００ｎｍのＳｉＮ膜を成膜して形成した有機ＥＬ素子を実施例１とした。第１及び第２保護膜の成膜の際のその他のイオンビームスパッタ条件は、基板温度２５℃、プロセス圧力０．０９Ｐａ、及びガス流量１２０ｓｃｃｍとした。第１保護膜の成膜に要した時間は９８秒、及び第２保護膜の成膜に要した時間は３４５秒であった。
【００６７】
＜実施例２＞
第１及び第２保護膜として、ガス供給源にＯ２とＮ２との混合ガスを充填し、それぞれＳｉＯＮ膜を成膜して形成したことを除いて実施例１と同一構成の有機ＥＬ素子を作製し、これを実施例２とした。第１及び第２保護膜の成膜の際のガス流量はＯ２６０ｓｃｃｍ及びＮ２６０ｓｃｃｍとした。第１保護膜の成膜に要した時間は１２９秒、及び第２保護膜の成膜に要した時間は４１１秒であった。
【００６８】
＜実施例３＞
第２保護膜として、ガス供給源にＯ２とＮ２との混合ガスを充填し、ＳｉＯＮ膜を成膜して形成したことを除いて実施例１と同一構成の有機ＥＬ素子を作製し、これを実施例３とした。第１及び第２保護膜の成膜の際のガス流量はＯ２６０ｓｃｃｍ及びＮ２６０ｓｃｃｍとした。第１保護膜の成膜に要した時間は９８秒、及び第２保護膜の成膜に要した時間は４１１秒であった。
【００６９】
＜比較例１＞
保護膜として、ガス供給源にＮ２ガスを充填し、イオンビーム投入電力密度を２６ｍＷ／ｃｍ２として、厚さ１２０ｎｍのＳｉＮ膜の単層膜を成膜して形成したことを除いて実施例１と同一構成の有機ＥＬ素子を作製し、これを比較例１とした。保護膜の成膜の際のその他のイオンビームスパッタ条件は、基板温度２５℃、プロセス圧力０．０９Ｐａ、及びガス流量１２０ｓｃｃｍとした。保護膜の成膜に要した時間は５８６秒であった。
【００７０】
＜比較例２＞
保護膜をイオンビーム投入電力密度４６ｍＷ／ｃｍ２として成膜して形成したことを除いて比較例１と同一構成の有機ＥＬ素子を作製し、これを比較例２とした。保護膜の成膜に要した時間は４１４秒であった。
【００７１】
＜比較例３＞
保護膜として、ガス供給源にＯ２とＮ２との混合ガスを充填し、ＳｉＯＮ膜の単層膜を成膜して形成したことを除いて比較例１と同一構成の有機ＥＬ素子を作製し、これを比較例３とした。保護膜の成膜の際のガス流量はＯ２６０ｓｃｃｍ及びＮ２６０ｓｃｃｍとした。保護膜の成膜に要した時間は７７４秒であった。
【００７２】
＜比較例４＞
保護膜をイオンビーム投入電力密度４６ｍＷ／ｃｍ２として成膜して形成したことを除いて比較例３と同一構成の有機ＥＬ素子を作製し、これを比較例４とした。保護膜の成膜に要した時間は４９３秒であった。
【００７３】
（試験評価方法）
実施例１〜３及び比較例１〜４のそれぞれについて、１０００ｃｄ／ｍ２時の駆動電圧を測定した。なお、１０００ｃｄ／ｍ２時の駆動電圧とは、輝度１０００ｃｄ／ｍ２における保護膜を成膜しない有機ＥＬ素子の駆動電圧と、同じく輝度１０００ｃｄ／ｍ２における保護膜を成膜した有機ＥＬ素子の駆動電圧との差である。
【００７４】
（試験評価結果）
表１は実施例１〜３及び表２は比較例１〜４の結果をそれぞれ示す。
【００７５】
【表１】
2010073548.tif 000003
【００７６】
【表２】
2010073548.tif 000004
【００７７】
表１及び２によれば、保護膜の形成を小さいイオンビーム投入電力密度及び大きいイオンビーム投入電力密度の２段階で行った実施例１及び２と、小さいイオンビーム投入電力密度で最後まで保護膜を成膜した比較例１及び３と、を比較すると、前者は後者より成膜時間が短いことが分かる。
【００７８】
また、保護膜の成膜を小さいイオンビーム投入電力密度及び大きいイオンビーム投入電力密度の２段階で行った実施例１及び２と、大きいイオンビーム投入電力密度で最後まで保護膜を成膜した比較例２及び４と、を比較すると、前者は後者より駆動電圧が小さいことが分かる。さらに、後者は輝度１０００ｃｄ／ｍ２での駆動電圧が９．０Ｖ及び８．７Ｖであり、多くの駆動電圧の定格電圧が１２Ｖであることから、定格電圧に対するマージンが非常に小さくなっていることが分かる。
【００７９】
さらに、表１によれば、第１保護膜及び第２保護膜が同一種の膜で形成された実施例１及び２と、異種の膜を形成した実施例３と、を比較すると、第１保護膜及び第２保護膜が同一種、異種にかかわらず、長い成膜時間を要することなく保護膜成膜時に有機ＥＬ層が受けるダメージを抑制して有機ＥＬ素子が得られることが分かる。
【００８０】
（試験評価２）
以下のテスト素子１〜１１の有機ＥＬ素子を作製して試験評価２を行った。
【００８１】
（有機ＥＬ素子）
＜テスト素子１＞
上記実施形態と同様の構成であって、第１保護膜として、イオンビームスパッタ法により、ターゲットをＳｉとすると共にガス供給源にＮ２ガスを充填し、イオンビーム投入電力密度を２６ｍＷ／ｃｍ２として厚さ１０ｎｍのＳｉＮ膜を成膜して形成し、第２保護膜として、イオンビーム投入電力密度を４５ｍＷ／ｃｍ２に変更して厚さ１００ｎｍのＳｉＮ膜を成膜して形成した有機ＥＬ素子をテスト素子１とした。第１及び第２保護膜の成膜の際のその他のイオンビームスパッタ条件は、基板温度２５℃、プロセス圧力０．０９Ｐａ、及びガス流量１２０ｓｃｃｍとした。第１保護膜の成膜に要した時間は４９秒、及び第２保護膜の成膜に要した時間は３４５秒であった。
【００８２】
＜テスト素子２＞
第１保護膜の厚さを２０ｎｍとしたことを除いてテスト素子１と同一構成の有機ＥＬ素子を作製し、これをテスト素子２とした。第１保護膜の成膜に要した時間は９８秒であった。
【００８３】
＜テスト素子３＞
第１保護膜の厚さを３０ｎｍとしたことを除いてテスト素子１と同一構成の有機ＥＬ素子を作製し、これをテスト素子３とした。第１保護膜の成膜に要した時間は１４６秒であった。
【００８４】
＜テスト素子４＞
第１保護膜の厚さを４０ｎｍとしたことを除いてテスト素子１と同一構成の有機ＥＬ素子を作製し、これをテスト素子４とした。第１保護膜の成膜に要した時間は１９５秒であった。
【００８５】
＜テスト素子５＞
第１保護膜の厚さを５０ｎｍとしたことを除いてテスト素子１と同一構成の有機ＥＬ素子を作製し、これをテスト素子５とした。第１保護膜の成膜に要した時間は２４４秒であった。
【００８６】
＜テスト素子６＞
保護膜として、イオンビーム投入電力密度を９ｍＷ／ｃｍ２として、ＳｉＮ膜の単層膜を成膜して形成したことを除いてテスト素子１と同一構成の有機ＥＬ素子を作製し、これをテスト素子６とした。保護膜の成膜の際のその他のイオンビームスパッタ条件は、基板温度２５℃、プロセス圧力０．０９Ｐａ、及びガス流量１２０ｓｃｃｍとした。保護膜の成膜速度は６．８ｎｍ／ｍｉｎであった。従って、厚さ１５０ｎｍの保護層を形成するのに要する時間は２２．１分である。
【００８７】
＜テスト素子７＞
イオンビーム投入電力密度を１８ｍＷ／ｃｍ２としたことを除いてテスト素子６と同一構成の有機ＥＬ素子を作製し、これをテスト素子７とした。保護膜の成膜速度は１０３ｎｍ／ｍｉｎであった。従って、厚さ１５０ｎｍの保護層を形成するのに要する時間は１４．６分である。
【００８８】
＜テスト素子８＞
イオンビーム投入電力密度を２６ｍＷ／ｃｍ２としたことを除いてテスト素子６と同一構成の有機ＥＬ素子を作製し、これをテスト素子８とした。保護膜の成膜速度は１２．２ｎｍ／ｍｉｎであった。従って、厚さ１５０ｎｍの保護層を形成するのに要する時間は１２．２分である。
【００８９】
＜テスト素子９＞
イオンビーム投入電力密度を３１ｍＷ／ｃｍ２としたことを除いてテスト素子６と同一構成の有機ＥＬ素子を作製し、これをテスト素子９とした。保護膜の成膜速度は１３．８ｎｍ／ｍｉｎであった。従って、厚さ１５０ｎｍの保護層を形成するのに要する時間は１０．８分である。
【００９０】
＜テスト素子１０＞
イオンビーム投入電力密度を４０ｍＷ／ｃｍ２としたことを除いてテスト素子６と同一構成の有機ＥＬ素子を作製し、これをテスト素子１０とした。保護膜の成膜速度は１６．０ｎｍ／ｍｉｎであった。従って、厚さ１５０ｎｍの保護層を形成するのに要する時間は９．４分である。
【００９１】
＜テスト素子１１＞
イオンビーム投入電力密度を４５ｍＷ／ｃｍ２としたことを除いてテスト素子６と同一構成の有機ＥＬ素子を作製し、これをテスト素子１１とした。保護膜の成膜速度は１７．４ｎｍ／ｍｉｎであった。従って、厚さ１５０ｎｍの保護層を形成するのに要する時間は８．６分である。
【００９２】
（試験評価方法）
テスト素子１〜１１のそれぞれについて、１０００ｃｄ／ｍ２時の駆動電圧を測定した。
【００９３】
（試験評価結果）
表３はテスト素子１〜５、及び表４はテスト素子６〜１１の結果をそれぞれ示す。また、図４は第１保護膜の厚さと駆動電圧ΔＶとの関係を示す。図５はイオンビーム投入電力密度と駆動電圧ΔＶとの関係を示す。図６はイオンビーム投入電力密度と成膜速度との関係を示す。
【００９４】
【表３】
2010073548.tif 000005
【００９５】
【表４】
2010073548.tif 000006
【００９６】
図４によれば、第１保護膜の厚さが１０ｎｍであるテスト素子１と、２０ｎｍ以上であるテスト素子２〜５と、を比較すると、後者は前者より有機ＥＬ素子の駆動電圧の増加が小さいことが分かる。有機ＥＬ素子の駆動電圧の増大は、消費電力を増大させると共に、パネル駆動の定格電圧に対して駆動電圧の値の余裕が無くなるので、高輝度のパネル作製が困難としてしまう。従って、この結果によれば、第１保護膜の厚さは２０ｎｍ以上であることが好ましい。
【００９７】
図５によれば、イオンビーム投入電力密度が２６ｍＷ／ｃｍ２以下であるテスト素子６〜８と、２６ｍＷ／ｃｍ２より大きいテスト素子９〜１１と、を比較すると、前者は後者より有機ＥＬ素子の駆動電圧の増加が小さいことが分かる。この結果によれば、イオンビーム投入電力密度が２６ｍＷ／ｃｍ２以下であれば保護膜成膜時に有機ＥＬ層が受けるダメージが抑制され、駆動電力の増加を招かない傾向が伺われる。
【００９８】
図６によれば、イオンビーム投入電力密度が大きくなるに従って保護膜の成膜速度が高められることが分かる。
【００９９】
以上の結果を総合すると、保護膜成膜の初期ではイオンビーム投入電力密度を２６ｍＷ／ｃｍ２以下として厚さ２０ｎｍ以上の第１保護膜を成膜し、その後、それよりも大きいイオンビーム投入電力密度で第２保護膜を成膜することにより、保護膜成膜時に有機ＥＬ層が受けるダメージを抑制しつつ、成膜速度が高められて良好な製造効率を得ることができると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
以上説明したように、本発明は有機ＥＬ素子及びその製造方法、並びに有機ＥＬ表示装置について有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】有機ＥＬ表示装置の平面図である。
【図２】図１におけるII−II断面図である。
【図３】有機ＥＬ表示装置の断面の要部拡大図である。
【図４】第１保護膜の厚さと駆動電圧ΔＶとの関係を示すグラフである。
【図５】イオンビーム投入電力密度と駆動電圧ΔＶとの関係を示すグラフである。
【図６】イオンビーム投入電力密度と成膜速度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１０２】
１０  有機ＥＬ表示装置
３０  有機ＥＬ素子
３１  第１電極
３２  有機ＥＬ層
３３  第２電極
３４  保護膜
３４ａ  第１保護膜
３４ｂ  第２保護膜
【図１】
2010073548.tif 000007
【図２】
2010073548.tif 000008
【図３】
2010073548.tif 000009
【図４】
2010073548.tif 000010
【図５】
2010073548.tif 000011
【図６】
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