(57)【要約】【課題】基板上に金属電極、有機発光膜を含む有機薄膜、電子注入性保護膜、透明電極と成膜を行うトップエミッション型有機電界発光素子の製造方法において、高い可視光透過性と、輝度、寿命などの素子性能が向上、又はスパッタ成膜時、有機薄膜層へのダメージ抑制及びスパッタ時間が短縮する透明電極の成膜方法を提供。【解決手段】有機電界発光素子の製造方法が、真空蒸着及びスパッタ蒸着一貫プロセスにて、有機薄膜上に電子注入性保護層を真空蒸着にて形成した後、電子注入性保護層上に主として酸化インジウムからなる酸化物焼結体をターゲットとして用い、同一真空チャンバー内で、対向ターゲット式スパッタ法（以下ＦＴＳと記す）による一次成膜と、一次成膜上にマグネトロンスパッタ法（以下ＭＳと記す）による二次成膜との間欠成膜法のスパッタ蒸着により透明電極を形成する工程を少なくとも含む構成により有機電界発光素子を製造するである。【選択図】図１
2007095338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板に支持された金属電極、有機発光膜を含む有機薄膜と、電子注入性保護層、透明電極とその順で成膜を行うトップエミッション型有機電界発光素子の製造方法において、
少なくとも以下の工程を含む構成により有機電界発光素子を製造することを特徴とする有機電界発光素子の製造方法。
（ａ）有機薄膜上に電子注入性保護層を真空蒸着にて形成する工程。
（ｂ）スパッタ蒸着一貫プロセスにて、前記電子注入性保護層上に主として酸化インジウムからなる酸化物焼結体をターゲットとして用い、同一真空チャンバー内で、対向ターゲット式スパッタ法（以下ＦＴＳと記す）による一次成膜と、一次成膜上にマグネトロンスパッタ法（以下ＭＳと記す）による二次成膜との間欠成膜法のスパッタ蒸着により透明電極を形成する工程。
【請求項２】
ガラス基板に支持された透明電極、有機発光膜を含む有機薄膜と、電子注入性保護層、透明電極とその順で成膜を行うトップエミッション型有機電界発光素子の製造方法において、
少なくとも以下の工程を含む構成により有機電界発光素子を製造することを特徴とする有機電界発光素子の製造方法。
（ａ）有機薄膜上に電子注入性保護層を真空蒸着にて形成する工程。
（ｂ）スパッタ蒸着一貫プロセスにて、前記電子注入性保護層上に主として酸化インジウムからなる酸化物焼結体をターゲットとして用い、同一真空チャンバー内で、対向ターゲット式スパッタ法（以下ＦＴＳと記す）による一次成膜と、一次成膜上にマグネトロンスパッタ法（以下ＭＳと記す）による二次成膜との間欠成膜法のスパッタ蒸着により透明電極を形成する工程。
【請求項３】
前記スパッタ蒸着一貫プロセスは、プロセスガスであるＡｒとＯ2の流量比を２０／１〜３００／１に、ガス導入時の圧力を０．０５〜３．０Ｐａに設定して透明電極を形成することを特徴とする請求項１、又は２記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記透明電極は、その透明電極表面の粗さ（Ｒａ：算術平均粗さ）を３ｎｍ以下に形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記透明電極は、透明電極の比抵抗値を６．０×１０-3Ω・ｃｍ以下に形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項６】
前記ガラス基板上に、光取り出し効率向上のため、屈折率ｎが１．２以下の薄膜をスパッタ蒸着一貫プロセスにて、主として酸化インジウムからなる酸化物焼結体をターゲットとして用い、同一真空チャンバー内で、ＦＴＳによる一次成膜と、一次成膜上にＭＳによる二次成膜との間欠成膜法のスパッタ蒸着により薄膜形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項７】
樹脂基板上に、陽極、又は陰極となる透明電極と他方の透明電極を用い、陽極透明電極側より有機薄膜、電子注入性保護層、他方の透明電極とその順で成膜し、両電極で挟んだ構造を有す透明有機電界発光素子の製造方法において、
少なくとも以下の工程を含む構成により有機電界発光素子を製造することを特徴とする有機電界発光素子の製造方法。
（ａ）樹脂基板上に、主として酸化インジウムからなる酸化物焼結体をターゲットとして用い、同一真空チャンバー内で、ＦＴＳによる一次成膜と、一次成膜上にＭＳによる二次
成膜との間欠成膜法のスパッタ蒸着により透明電極を形成する工程。
（ｂ）真空蒸着及びスパッタ蒸着一貫プロセスにて、有機薄膜上に電子注入性保護層を真空蒸着にて形成した後、電子注入性保護層上に主として酸化インジウムからなる酸化物焼結体をターゲットとして用い、同一真空チャンバー内で、ＦＴＳによる一次成膜と、一次成膜上にＭＳによる二次成膜との間欠成膜法のスパッタ蒸着により他方の透明電極を形成する工程。
【請求項８】
前記樹脂基板は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）若しくはＰＣ（ポリカーボネート）の可とう性を有す樹脂を用いたことを特徴とする請求項７記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記陽極、又は陰極となる透明電極上に、Ｓｉ3Ｎ4の窒化物若しくはＳｉＯＮの三元化合物ならなるパッシベーション膜を形成することを特徴とする請求項７、又は８記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記有機発光膜は、金属基材上に凸版オフセット印刷法により、有機発光材料を有機溶剤に溶解、または分散させた有機発光媒体をインキとして用い、基板に支持された金属電極の上方にパターン形状に配置して形成することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記パターン形成は、オフセット印刷法により、Ｒ（赤）色、Ｇ（緑）色、Ｂ（青）の有機発光媒体の各色インキを用い、基板に支持された金属電極の上方にＲパターン形状、Ｇパターン形状、Ｂパターンパターン形状に各色インキを塗り分けて形成することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項１２】
支持基板上に、金属電極又は透明電極と、有機発光膜を含む有機薄膜層、電子注入性保護層、透明電極からなる層構成の有機電界発光素子において、本発明の請求項１乃至１１のいずれか１項記載の有機電界発光素子の製造方法を用いて有機電界発光素子を作製したことを特徴とする有機電界発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネトロンスパッタ装置、対向ターゲット式スパッタ（ＦＴＳ：Ｆａｃｉｎｇ  Ｔａｒｇｅｔ  Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）装置による有機電界発光素子の製造方法に関わり、特に、有機電界発光素子の製造方法における有機薄膜上の低ダメージスパッタ成膜法（間欠成膜法）に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ大学の研究グループが報告した透明有機電界発光素子は発光素子の両側から発光を取り出すことのできるデバイスである。また、一般的な有機電界発光素子が、ガラス基板上に透明電極、有機薄膜、金属電極の順で成膜を行うのに対し、トップエミッション型有機電界発光素子は、支持基板のガラス基板上に金属電極、有機薄膜、透明電極の順で成膜を行い、発光素子基板を作製する。このトップエミッション型方式を用いることにより、封止基板側にカラーフィルタを形成し、前記発光素子基板と貼り合せることが可能となる。トップエミッション型有機電界発光素子をアクティブマトリクス駆動ディスプレイとして応用する場合、前記ガラス基板と反対側の透明電極、すなわち、素子上部の透明電極から光を取りだすため、ガラス基板上に配置した駆動回路に光が遮られず、開口率の増加が見込める。
【０００３】
１９９６年Ｇ．Ｇｕ（Ｇ．Ｇ）らが報告した透明有機電界発光素子の透明陰極（陰極の透明電極）は、金属層のＭｇ−Ａｇ層（層厚１０ｎｍ）にＩＴＯでキャップした２層構造からなっていた。しかし、このＧ．Ｇ透明有機電界発光素子はＭｇ−Ａｇ層での光吸収や反射による透過率の低下が問題となっていた。そこで、Ｇ．Ｐａｒｔｈａｒａｔｈｙ（Ｇ．Ｐ）らは金属層を用いない透明有機電界発光素子を報告した。彼等はＭｇ−Ａｇに代わりＣｕＰｃ膜（銅フタロシアニン）を電子注入膜に用いる（ＣｕＰｃ／ＩＴＯの２層構造の電極）ことで、半透明のＭｇ−Ａｇ／ＩＴＯの２層構造の電極を用いたデバイスと同等の素子特性を有し、かつ可視光領域における透過率が最大８５％のデバイスを作製した。このＧ．Ｐの透明有機電界発光素子では、上部側の透明電極用のＩＴＯ成膜形成時、ＣｕＰｃ膜への高エネルギースパッタ粒子の衝突により、電子注入膜であるＣｕＰｃ膜が中間準位（Ｄｓｓ）を形成し、その中間準位により電子注入が促進すると考えられている。更に、ＣｕＰｃ膜はフタロシアニン環が平行に配列したπ−スタッキング構造を持つため、下地の有機薄膜をＩＴＯのスパッタ成膜時のダメージから保護する役割も兼ねている。しかし、ＣｕＰｃ膜は可視光領域（約４００〜７００ｎｍ）に強い吸収帯（Ｑ帯）をもち、これによるデバイスの透過率低下が問題になる。
【０００４】
また、有機薄膜へのスパッタ成膜によるダメージを抑制するために、成膜速度が約０．３ｎｍ／ｍｉｎという低パワー（５Ｗ）のスパッタプロセスを用いる必要があり、Ｇ．Ｐの透明有機電界発光素子の作製に長時間を要すという問題も有る。
【０００５】
これら問題に対して、信州大学（信大）の研究グループは、有機薄膜の保護膜にＮｉ（ａｃａｃ）2（ビスアセチルアセトナトニッケル）を用いた間欠的なスパッタプロセスを行うことによって、ＣｕＰｃ膜を用いた有機電界発光素子以上の特性（最高輝度１５００ｃｄｍ-2）を有し、かつ可視光領域における透過率が最大９０％の透明有機電界発光素子を作製した。上記の信州大学の研究グループの成果は、特許文献１に開示されている。
【０００６】
前記信大スパッタプロセスには、金属電極の材料が絶縁材料のため、ＲＦマグネトロンスパッタを用いている。ＲＦマグネトロンスパッタは、ターゲット（陰極材料）に、ＲＦ電圧をフローティング状態で印加すると正イオンのチャージアップが打ち消され、ターゲ
ット表面には直流の自己バイアス電圧が発生し、この電圧によってイオンが加速され、絶縁性の陰極材料もスパッタすることが可能になる。
【０００７】
前記ＲＦマグネトロンスパッタは、電流密度が高く、６００ｅＶもの高エネルギーでイオンが電子をたたくので、ターゲット（陰極）材料を高速でスパッタできる。また、低圧力（高真空度）のためスパッタされた粒子の平均自由行程も長く、ターゲット（陰極材料）と対向する配置の被スパッタ基板上にスパッタ粒子を捕集して薄膜を堆積させることができる。しかし、高エネルギープロセスのため、被スパッタ基板上に露出する有機薄膜上への成膜の場合、該有機薄膜にＡｒプラズマやγ電子、更には加速された反跳ターゲット粒子が衝突し、有機薄膜に大きなダメージを与えるという問題を有している。そのため通常、有機薄膜上への成膜の場合、低パワー（低エネルギープロセス）による長時間の成膜を行うことにより、有機薄膜にダメージを与えない方法を採用している。
【０００８】
トップエミッション型及び透明有機電界発光素子作製においては、スパッタ成膜における被スパッタ基板上の有機薄膜層へのダメージが発生する問題と、そのダメージにため可視光透過性の低下すること、輝度、発光効率、寿命などの有機電界発光素子の性能の品質低下すること、及びスパッタ時間の長時間化が問題となる。
【０００９】
以下に公知文献を記す。
【特許文献１】特開２００１−１７６６７号公報
【特許文献２】特開２００５−０５３７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、トップエミッション型及び透明有機電界発光素子作製において、高い可視光透過性と、輝度、発光効率、寿命などの素子性能が向上する、又はスパッタ成膜における被スパッタ基板上の有機薄膜層へのダメージ抑制及びスパッタ時間が短縮する透明電極の成膜方法を提供することである。
【００１１】
上記課題では、透明電極成膜におけるスパッタダメージに注目し、その軽減を可能とする成膜技術及び透明電極の成膜方法を確立することを目的とした。そこで、スパッタダメージは、次の二つに分けることができる。
【００１２】
一方のスパッタダメージは、特許文献１により開示された、透明有機電界発光素子の透明電極成膜方法では、スパッタによる電子線・イオンなどの衝撃が被スパッタ基板に形成した表面保護膜により防がれ、有機薄膜自体は大きなダメージを受けないものの、一部分、例えば下部電極であるＩＴＯの角部分若しくは金属電極の表面部分の有機層の層厚が極薄部分において、一部衝撃を防ぐことができずダメージを受け、該領域で有機薄膜がさらに薄くなり、高電圧印加時、陽極と陰極間でショートを起こす問題がある。前記両電極のショートでは、正孔、電子両キャリアがオーミック注入され、それにより生じる熱負荷により素子が破壊される、または低輝度もしくは非発光となる。
【００１３】
他方のスパッタダメージは、スパッタによる衝撃を保護膜が防ぎきれない場合、発光層の剥離または分子構造の破壊などのダメージを受ける。この場合、有機電界発光素子に高電圧を印加しても有機電界発光素子全体の破壊には至らないものの、キャリア再結合効率の低下により、低輝度となる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の請求項１に係る発明は、支持基板に支持された金属電極、有機発光膜を含む有機薄膜と、電子注入性保護層、透明電極とその順で成膜を行うトップエミッション型有機電界発光素子の製造方法において、
少なくとも以下の工程を含む構成により有機電界発光素子を製造することを特徴とする有機電界発光素子の製造方法である。
（ａ）有機薄膜上に電子注入性保護層を真空蒸着にて形成する工程。
（ｂ）スパッタ蒸着一貫プロセスにて、前記電子注入性保護層上に主として酸化インジウムからなる酸化物焼結体をターゲットとして用い、同一真空チャンバー内で、対向ターゲット式スパッタ法（以下ＦＴＳと記す）による一次成膜と、一次成膜上にマグネトロンスパッタ法（以下ＭＳと記す）による二次成膜との間欠成膜法のスパッタ蒸着により透明電極を形成する工程。
【００１５】
本発明の請求項２に係る発明は、ガラス基板に支持された透明電極、有機発光膜を含む有機薄膜と、電子注入性保護層、透明電極とその順で成膜を行うトップエミッション型有機電界発光素子の製造方法において、
少なくとも以下の工程を含む構成により有機電界発光素子を製造することを特徴とする有機電界発光素子の製造方法である。
（ａ）有機薄膜上に電子注入性保護層を真空蒸着にて形成する工程。
（ｂ）スパッタ蒸着一貫プロセスにて、前記電子注入性保護層上に主として酸化インジウムからなる酸化物焼結体をターゲットとして用い、同一真空チャンバー内で、対向ターゲット式スパッタ法（以下ＦＴＳと記す）による一次成膜と、一次成膜上にマグネトロンスパッタ法（以下ＭＳと記す）による二次成膜との間欠成膜法のスパッタ蒸着により透明電極を形成する工程。
【００１６】
本発明の請求項３に係る発明は、前記スパッタ蒸着一貫プロセスは、プロセスガスであるＡｒとＯ2の流量比を２０／１〜３００／１に、ガス導入時の圧力を０．０５〜３．０Ｐａに設定して透明電極を形成することを特徴とする請求項１、又は２記載の有機電界発光素子の製造方法である。
【００１７】
本発明の請求項４に係る発明は、前記透明電極は、その透明電極表面の粗さ（Ｒａ：算術平均粗さ）を３ｎｍ以下に形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の有機電界発光素子の製造方法である。
【００１８】
本発明の請求項５に係る発明は、前記透明電極は、透明電極の比抵抗値を６．０×１０-3Ω・ｃｍ以下に形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の有機電界発光素子の製造方法である。
【００１９】
本発明の請求項６に係る発明は、前記ガラス基板上に、光取り出し効率向上のため、屈折率ｎが１．２以下の薄膜をスパッタ蒸着一貫プロセスにて、主として酸化インジウムからなる酸化物焼結体をターゲットとして用い、同一真空チャンバー内で、ＦＴＳによる一次成膜と、一次成膜上にＭＳによる二次成膜との間欠成膜法のスパッタ蒸着により薄膜形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の有機電界発光素子の製造方法である。
【００２０】
本発明の請求項７に係る発明は、樹脂基板上に、陽極、又は陰極となる透明電極と他方の透明電極を用い、陽極透明電極側より有機薄膜、電子注入性保護層、他方の透明電極とその順で成膜し、両電極で挟んだ構造を有す透明有機電界発光素子の製造方法において、少なくとも以下の工程を含む構成により有機電界発光素子を製造することを特徴とする有機電界発光素子の製造方法である。
（ａ）樹脂基板上に、主として酸化インジウムからなる酸化物焼結体をターゲットとして
用い、同一真空チャンバー内で、ＦＴＳによる一次成膜と、一次成膜上にＭＳによる二次成膜との間欠成膜法のスパッタ蒸着により透明電極を形成する工程。
（ｂ）真空蒸着及びスパッタ蒸着一貫プロセスにて、有機薄膜上に電子注入性保護層を真空蒸着にて形成した後、電子注入性保護層上に主として酸化インジウムからなる酸化物焼結体をターゲットとして用い、同一真空チャンバー内で、ＦＴＳによる一次成膜と、一次成膜上にＭＳによる二次成膜との間欠成膜法のスパッタ蒸着により他方の透明電極を形成する工程。
【００２１】
本発明の請求項８に係る発明は、前記樹脂基板は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）若しくはＰＣ（ポリカーボネート）の可とう性を有す樹脂を用いたことを特徴とする請求項７記載の有機電界発光素子の製造方法である。
【００２２】
本発明の請求項９に係る発明は、前記陽極、又は陰極となる透明電極上に、Ｓｉ3Ｎ4の窒化物若しくはＳｉＯＮの三元化合物ならなるパッシベーション膜を形成することを特徴とする請求項７、又は８記載の有機電界発光素子の製造方法である。
【００２３】
本発明の請求項１０に係る発明は、前記有機発光膜は、金属基材上に凸版オフセット印刷法により、有機発光材料を有機溶剤に溶解、または分散させた有機発光媒体をインキとして用い、基板に支持された金属電極の上方にパターン形状に配置して形成することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項記載の有機電界発光素子の製造方法である。
【００２４】
本発明の請求項１１に係る発明は、前記パターン形成は、オフセット印刷法により、Ｒ（赤）色、Ｇ（緑）色、Ｂ（青）の有機発光媒体の各色インキを用い、基板に支持された金属電極の上方にＲパターン形状、Ｇパターン形状、Ｂパターンパターン形状に各色インキを塗り分けて形成することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項記載の有機電界発光素子の製造方法である。
【００２５】
本発明の請求項１２に係る発明は、支持基板上に、金属電極又は透明電極と、有機発光膜を含む有機薄膜層、電子注入性保護層、透明電極からなる層構成の有機電界発光素子において、本発明の請求項１乃至１１のいずれか１項記載の有機電界発光素子の製造方法を用いて有機電界発光素子を作製したことを特徴とする有機電界発光素子である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のＦＴＳとＭＳの間欠成膜で有機薄膜上に透明電極を成膜方法によれば、成膜時，有機発光膜を有する有機膜へのダメージをなくすことができ，且つ高速で成膜することができる。
【００２７】
本発明の有機電界発光素子の製造方法によれば、真空蒸着及びＦＴＳとＭＳの間欠成膜のスパッタ蒸着の一貫プロセスで有機薄膜上に透明電極を形成するため、成膜時、有機膜へのダメージをなくし，且つ高速で成膜することにより、より短工期となる、コストの低減ができる製造方法である。
【００２８】
本発明の有機電界発光素子の製造方法によれば、有機発光膜を凸版オフセット印刷法により形成するため、任意のパターン形状に形成，又は任意のパターン形状に各々色発光媒体を塗り分けることにより、パターン形状の有機発色層、又はパターン形状のＲ、Ｇ、Ｂ色のカラー有機発色層を形成した有機電界発光素子の作製することができる。
【００２９】
トップエミッション型有機電界発光素子はアクティブマトリクス駆動ディスプレイとして応用する場合、基板と反対側の素子上部から光を取り出す方式のため、基板上の駆動回路に光が遮られず、開口率の増加が見込める。
【００３０】
本発明の透明有機電界発光素子は新しいコンセプトを有し、電界発光素子の両透明電極側から取り出すことができる点から、有機電界発光素子の本来の情報表示機能の他に、通信技術との融合により、自動車などのフロントガラスに貼り付けることで前方から目をそらさずに運転者に必要な運転情報が提供できるなど、安全性向上への展開などが期待できる。
【００３１】
本発明のフレキシブル有機電界発光素子は基板フィルム化により、該素子に可とう性を持たせているのが特長で、ウェアラブルディスプレイや電子ポスター、貼付可能な薄型情報端末などのアプリケーションが期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の有機電界発光素子及びその製造方法を詳細に説明する。
【００３３】
本発明の対向ターゲット式スパッタ法（ＦＴＳ）及びマグネトロンスパッタ法（ＭＳ）の間欠成膜法のパッタ蒸着の成膜方法を説明する。前記ＦＴＳ及びＭＳの間欠成膜法は、被蒸着基板にＦＴＳの装置部位で透明薄膜、例えばＩＴＯ膜を一部厚形成し、次いでＭＳの装置部位で残り厚のＩＴＯ膜の透明薄膜を成膜して、所定厚のＩＴＯ膜を形成する成膜方法である。前記ＦＴＳとＭＳの装置部位は、同一の真空チャンバーに装着され、各々の長所を生かした方法により成膜する方法である。
【００３４】
図１は、本発明の本発明のトップエミッション型及び透明の有機電界発光素子の作製における透明電極成膜を、低ダメージにて行うことが可能なスパッタ装置に係る実施例を説明するための装置側断面図である。
【００３５】
図１では、図左側より右側へ基板搬送アーム３により、ＦＴＳ部位１０、続いてＭＳ部位２０へ基板２を搬送する。基板２の下側にＦＴＳ部位１０の装置部位があり、対向ターゲット６式のスパッタ蒸着装置部が配置され、該部位で一次成膜する。対向ターゲット６の背面に磁石を設置し、該対向ターゲット６の間の空間にＡｒプラズマを発生させ、該スパッタ粒子を対向ターゲット間のＡｒプラズマ空間と基板２の電位差により基板２へ移動する。次いで、ＭＳ部位２０では、ＭＳ式のスパッタ蒸着装置部が配置され、一次成膜上に二次成膜する。マグネトロンスパッタカソード（ターゲット）７の下部磁石を設置し、該ターゲット７の上空間にＡｒプラズマを発生させ、該スパッタ粒子を直接に対向する基板２へ加速させ移動する。ＦＴＳ部位１０及びＭＳ部位２０は同一の真空チャンバー内に配置され、プロセスガス（Ａｒ、Ｏ2等）の入出口等が（図示せず）装備されている。ターゲット材料は同一のもので、例えばＩＴＯの薄膜を形成する。
【００３６】
図１では、図左端には、搬送チャンバー１が配置され、該搬送チャンバーの装置前方には、真空蒸着部位があり、該部位で有機薄膜、例えば電子注入性保護層を形成することも可能である。すなわち、真空蒸着及びスパッタ蒸着一貫プロセスとなる成膜装置である。
【００３７】
前記ＦＴＳは、Ａｒプラズマ８を対向するターゲット６面間に挟まれた空間に発生させており、磁力線で高エネルギー電子を拘束する（ミラー磁場形成）ことにより、基板２表面近傍の空間からプラズマを分離する構造になっている。ＦＴＳでは磁力線発生源である磁石をターゲット６の背面に設置しているため、磁力線の分布はターゲット材質や形状及び対向するターゲット面間隔により影響を受ける。従って、プラズマ空間に発生する高密度電子ドリフトを拘束する磁場設計の最適化が重要である。マグネトロン式では一様な磁力線を印加できないため、プラズマやγ電子から成膜中の基板を完全に守ることができなかったが、本発明のＦＴＳでは完全なダメージフリーの成膜が可能である。
【００３８】
また、マグネトロンスパッタの構造ではスパッタガスなどから生じる負イオンはクーロン力により基板方向に加速されダメージを与えるが、本発明のＦＴＳスパッタの構造では、磁界・電界はターゲットに平行となるため、被スパッタ基板は負イオンからの衝突から守られる。更にターゲットに強磁性体を使うことも全く問題はない。
【００３９】
ＦＴＳ内のプラズマ中に存在する粒子の運動は、
（ａ）ターゲット６表面から放出された二次電子（γ電子）や放電中に生成された電子はローレンツ力によって、プラズマ収束磁界に沿って運動し、ターゲット間を往復して気体原子（分子）と衝突を繰り返し、電離を促進する。
（ｂ）陽イオンは主にターゲット間に閉じ込められたγ電子による電離で生成され、陰極降下電圧によって加速されてターゲット表面に入射し、スパッタリングを起こす。
（ｃ）中性原子（分子）は収束磁化にとらわれることなく運動する。
【００４０】
これにより、プラズマは両ターゲット６間の狭い領域に柱状・高密度に形成される。このことは電力の向上、低ガス圧での放電、基板がプラズマにさらされない（プラズマフリー）、高速膜形成、といった利点を実現する。以上より、対向ターゲット式スパッタ法（ＦＴＳ）はプラズマ発生空間と基板表面とを空間的に分離することのできる薄膜堆積技術であり、被スパッタ基板上の堆積薄膜の粒界に格子欠陥を生じにくい膜形成や負イオンの高エネルギー粒子を堆積表面に衝撃させないため、均質性に優れた超薄膜形成を再現性良く実現できる。
【００４１】
同一チャンバー内に対向ターゲット式スパッタターゲット（カソード）とマグネトロンスパッタターゲット（カソード）を設けたスパッタ装置を蒸着機に据え付けることで、有機発光膜上に真空蒸着法により電子注入膜を形成した後、搬送機構を介して、透明電極を低ダメージかつ真空一貫プロセスにより成膜できる。
【００４２】
本発明の有機電界発光素子の構造を説明する。図２は、本発明の有機電界発光素子の膜構成の一実施の側断面図であり、（ａ）は、トップエミッション有機電界発光素子で、（ｂ）は、透明有機電界発光素子である。
【００４３】
図２（ａ）は、トップエミッション有機電界発光素子４０である。トップエミッション有機電界発光素子４０は、支持基板１１上に陽極の金属電極１２ａが配置され、その上に有機発光膜を含む有機薄膜５０と、電子注入性保護層１３と、透明電極１４をこの順に成膜した有機電界発光素子基板である。次いで、有機電界発光素子基板をガラス等の封止基板３１で封止した層構成のトップエミッション有機電界発光素子４０である。トップエミッション有機電界発光素子は、封止基板側から光を取り出すことができる利点がある。
【００４４】
図２（ｂ）は、透明有機電界発光素子３０である。透明有機電界発光素子３０は、支持基板１１上に陰極の透明電極１４ｂが配置され、その上に有機発光膜を含む有機薄膜５０と、電子注入性保護層１３と、透明電極１４をこの順に成膜した有機電界発光素子基板である。次いで、有機電界発光素子基板をガラス等の封止基板３１で封止した透明有機電界発光素子３０である。透明有機電界発光素子は、支持基板がガラス基板とすることにより封止基板側及び支持基板側の両面から光を取り出すことができる利点がある。
【００４５】
前記有機発光膜を含む有機薄膜は、正孔注入膜／正孔輸送膜／有機発光膜／電子輸送膜／電子注入膜の順の層構成され、正孔注入膜側は陽極であり、電子注入膜側は陰極となる構成であり、正孔注入膜、正孔輸送膜、電子輸送膜、電子注入膜は、必要に応じて適宜に選択し形成する。また、透明有機電界発光素子は、ガラス基板側の透明電極が陽極に、透明電極が陰極となる場合と、又はガラス基板側の透明電極が陰極に、透明電極が陽極となる場合があり、これに対応して、正孔注入膜／正孔輸送膜／有機発光膜／電子輸送膜／電
子注入膜の位置順番が反転する。
【００４６】
本発明の有機電界発光素子の製造方法について説明する。なお、説明にあたり各膜厚や層構成の具体例を示したが、本発明をなんら制限するものではない。
【００４７】
トップエミッション型有機電界発光素子の製造方法では、一方は、支持基板１１上に陽極を形成する場合、正孔輸送膜への正孔注入効率を高めるため、仕事関数の高いＡｕやＣｒなどの金属材料を蒸着（１００〜１５０ｎｍ）し、その上に有機薄膜の正孔輸送膜２１、有機発光膜２２、保護膜２４の順に蒸着、またはスピンコート成膜（計１００〜２００ｎｍ）する。更に、これら有機発光膜を含む有機薄膜５０上にＩＴＯやＩＺＯなどの酸化物焼結体をＦＴＳ及びＭＳにより間欠成膜（ＦＴＳ−１０〜３０ｎｍ、ＭＳ−１２０〜１４０ｎｍの合計１５０ｎｍ）し、透明電極１４を形成する（図２（ａ）参照）。
【００４８】
他方は、支持基板１１上に陰極の透明電極１４ｂを形成する場合、有機発光膜への電子注入効率を高めるため、仕事関数の小さいＭｇ−Ａｇ（共蒸着）やＡｌなどの金属材料を蒸着（１００〜１５０ｎｍ）し、該電子注入膜２３上に有機発光膜２２、正孔輸送膜２１、保護膜２４の順に有機薄膜を蒸着、またはスピンコート成膜（計１００〜２００ｎｍ）する。更に、これら有機発光膜を含む有機薄膜５０上にＩＴＯやＩＺＯなどの酸化物焼結体をＦＴＳ及びＭＳにより間欠成膜（ＦＴＳ−１０〜３０ｎｍ、ＭＳ−１２０〜１４０ｎｍ合計１５０ｎｍ）し、透明電極１４を形成する（図２（ｂ）参照）。
【００４９】
透明有機電界発光素子３０は、ガラス基板である支持基板１１上にＩＴＯの透明電極１４ａを形成し、該基板上に正孔輸送膜２１、有機発光膜２２、保護膜２４の順に蒸着またはスピンコート成膜（計１００〜２００ｎｍ）し、更にこれら有機発光膜を含む有機薄膜５０上にＩＺＯをＦＴＳ及びＭＳにより間欠成膜（ＦＴＳ−１０〜３０ｎｍ、ＭＳ−１２０〜１４０ｎｍ合計１５０ｎｍ）し、透明電極１４を形成する（図２（ａ）参照）。
【００５０】
前記各々に用いる有機薄膜材料としては、正孔輸送膜ではＮ，Ｎ'−ジフェニル−Ｎ，Ｎ'−ジ（３−メチルフェニル）−４，４'−ジアミノビフェニル（ＴＰＤ）、４，４'−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）などが挙げられる。
【００５１】
前記有機発光膜では、トリス（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ３）に代表されるキノリノール錯体やπ共役系高分子であるポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）、ポリフルオレン（ＰＦ）などが挙げられる。
【００５２】
前記保護膜では、中心金属がアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属からなるアセチルアセトナト錯体、バソクプロイン（ＢＣＰ）、バソフェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ）及びこれら誘導体などが挙げられる。
【００５３】
次いで、有機電界発光素子の支持基材上へパターン形状の発光媒体層（インキ）の形成方法について説明する。発光媒体層を設ける方法としては、凸版オフセット印刷法があり、メカニズムはダイノズル等の供給ユニットからインキを供給しシリコン樹脂製ブランケット（胴）の全面にインキを塗布、パターン形成されたネガ型凸版の凸部へブランケット（胴）からインキを転写する。即ち、ネガ型凸版に余分なインキを転写し、必要な部分のインキをそのままブランケット（胴）に残す方法である。最後にパターン形成されたインキをブランケット（胴）からカラス基板へ転写し、乾燥（焼成）する。
【００５４】
他の発光媒体層（インキ）のパターン形成は、オフセット印刷法により、Ｒ（赤）色、
Ｇ（緑）色、Ｂ（青）の有機発光媒体の各色インキを用い、基板に支持された金属電極の上方にＲパターン形状、Ｇパターン形状、Ｂパターンパターン形状に各色インキを塗り分けて形成した後、乾燥（焼成）する。
【００５５】
本発明の請求項１の有機電界発光素子は、主として酸化インジウムからなる酸化物焼結体をターゲットとして用い、ＦＴＳによる一次成膜とＭＳによる二次成膜の間欠成膜法で透明電極形成したトップエミッション型有機電界発光素子である。透明電極材料はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ）などの主として酸化インジウムからなる酸化物で、金属電極材料はＡｌ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ａｇなどである。
【００５６】
本発明の請求項２の有機電界発光素子は、主として酸化インジウムからなる酸化物焼結体をターゲットとして用い、ＦＴＳによる一次成膜とＭＳによる二次成膜の間欠成膜法で陽極、又は陰極両透明電極を形成した透明有機電界発光素子である。透明電極材料はＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯなどの酸化物である。
【００５７】
本発明の透明電極の成膜方法は、主として酸化インジウムからなる酸化物焼結体をターゲットとして用い、ＦＴＳによる一次成膜とＭＳによる二次成膜の間欠成膜法で、プロセスガスであるＡｒとＯ2の流量比を２０／１〜３００／１にし、ガス導入時の圧力を０．０５〜３．０Ｐａに設定したプロセス条件による成膜方法である。
【００５８】
本発明の透明電極の成膜方法は、透明電極の表面粗さ（Ｒａ：算術平均粗さ）を３ｎｍ以下に制御する成膜方法である。
【００５９】
本発明の透明電極の成膜方法は、主として酸化インジウムからなる酸化物焼結体をターゲットとして用い、ＦＴＳによる一次成膜とＭＳによる二次成膜の間欠成膜法で透明電極形成し、透明電極の比抵抗値を６．０×１０-3Ω・ｃｍ以下に制御した方法である。透明電極の比抵抗値が６．０×１０-3Ω・ｃｍより高くなると、有機電界発光素子の発光が不均一となり、素子への印加電圧も高くしなければならない。
【００６０】
本発明の有機電界発光素子の製造方法は、透明基板上に光取り出し効率向上のため、屈折率ｎが１．２以下の薄膜をＦＴＳによる一次成膜とＭＳによる二次成膜の間欠成膜法により形成した有機電界発光素子である。低屈折率薄膜はＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4などである。
【００６１】
本発明のフレキシブル有機電界発光素子は、基板にＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＣ（ポリカーボネート）などの可とう性を有す樹脂基板を用い、有機電界発光素子の基板側の電極上にＳｉ3Ｎ4の窒化物やＳｉＯＮのような三元化合物によるパッシベーション膜を形成して、上部透明電極をＦＴＳによる一次成膜とＭＳによる二次成膜の間欠成膜法で形成したフレキシブルな有機電界発光素子である。支持基板に求められる特性は、
（ａ）光学的に異方性がない、
（ｂ）可視光領域（４００〜７００ｎｍ）において透明性が高い、
（ｃ）表面の平坦性が良い、
（ｄ）耐熱性が良い、
（ｅ）可とう性が高い、
（ｆ）ＵＶカット処理がなされていない、
などでこれを満たす材料であればどれでも良い。
【００６２】
本発明の有機電界発光素子の製造方法は、有機発光媒体のインキを支持基材上にパターン形成する方法において、平版印刷版による凸版オフセット印刷法で有機発光媒体を基板
上にパターン形成する製造方法である。
【００６３】
本発明の有機電界発光素子の製造方法は、有機発光媒体のインキを支持基板上に各色に塗り分けるパターン形成する方法において、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色インキを塗り分けにオフセット印刷法を用いて、各色の有機発光媒体のインキを塗り分けて、各色の有機発光膜のパターンを形成する製造方法である。
【００６４】
以下、試験例１〜３により本発明を具体的に説明するが本発明をなんら制限するものではない。
【００６５】
〈試験例１〉
有機薄膜上にＩＴＯ膜を同一膜厚（１５０ｎｍ）を形成する場合、ＭＳにより連続成膜した場合と、ＦＴＳによる一次成膜とＭＳによる二次成膜の間欠成膜をした場合では、間欠成膜を行った方がスパッタ成膜前後でのＰＬ（紫外線励起発光）強度比が、同一成膜厚において約２倍もの値を示した。本発明のＦＴＳとＭＳの間欠成膜がより強度比が向上となり、発光強度が有利となる。
【００６６】
〈試験例２〉
ガラス基板上にＩＴＯを同一膜厚（１５０ｎｍ）を形成する場合、ＭＳにより連続成膜した場合と、ＦＴＳとＭＳの間欠成膜をした場合では、間欠成膜を行った方が形成膜の表面粗さ（Ｒａ：算術平均粗さ）は約１／７の値を示した。本発明のＦＴＳとＭＳの間欠成膜がより滑らかになり、発光強度が有利となる。
【００６７】
〈試験例３〉
ガラス基板上にＩＴＯを１５０ｎｍ、ＦＴＳによる一次成膜とＭＳによる二次成膜の間欠成膜にて形成した場合、形成膜の光線透過率は９０％以上の値を示した。本発明のＦＴＳとＭＳの間欠成膜がより高透過率となり、発光強度が有利となる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明のトップエミッション型及び透明有機電界発光素子の作製における透明電極成膜を、低ダメージで行うことが可能なスパッタ装置の一実施の装置概念断面図である。
【図２】本発明の有機電界発光素子の膜構成の一実施の側断面図で、（ａ）は、トップエミッション型であり、（ｂ）は透明有機電界発光素子である。
【符号の説明】
【００６９】
１…搬送チャンバー
２…（支持）基板
３…基板搬送アーム
４…キャリアトラップ機構
５…防着板
６…対向ターゲット式スパッタカソード
７…マグネトロンスパッタカソード
８…Ａｒプラズマ
１０…ＦＴＳ部位
１１…支持基板
１２…金属電極
１２ａ…陽極の金属電極
１３…電子注入性保護層
１４…透明電極
１４ａ…陽極の透明電極
１４ｂ…陰極の透明電極
２０…ＭＳ部位
２１…正孔輸送膜
２２…有機発光膜
２３…電子注入膜
２４…保護膜
３０…透明有機電界発光素子
３１…封止基板
５０…有機発光膜を含む有機薄膜
４０…トップエミッション有機電界発光素子
【図１】
2007095338.tif 000003
【図２】
2007095338.tif 000004