(57)【要約】【課題】  陰極形成をＬｉとは異なる材料を用いることによって、大面積の有機ＥＬ表示装置を実現することである。【解決手段】  透明導電性電極と、該透明導電性電極に対向する陰極とを備えた有機ＥＬ素子において、スパッタ可能な希土類元素の膜を含む陰極によって形成する。この構成では、電子注入層上に仕事関数の低い希土類元素の膜、例えば、ＬａＢ６膜を回転マグネットスパッタ装置によって広い面積に亘って均一に形成できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明導電性電極と、該透明導電性電極に対向する対向電極と、前記透明導電性電極と前記対向電極との間に設けられた有機ＥＬ発光層を含む有機層とを備え、
前記対向電極は、希土類元素のホウ化物から成る第１の層と導電性の反射材料から成る第２の層とを含み、かつ前記第１の層は前記有機層の側に配置されていることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
請求項１において、前記希土類元素のホウ化物はＬａＢ６又はＬａＢ４であることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項３】
請求項１または２において、前記有機層は、前記第１の層に接する部分に仕事関数が２．５〜３．０ｅＶの電子注入層を含むことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、前記第２の層の前記反射材料は９０％より高い反射率を有することを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、前記第２の層の材料はＡｇを含むことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、前記第１の層はスパッタにより形成されたものであることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかにおいて、前記第１の層は０．４ｎｍ以上かつ１０ｎｍ未満の厚さを有することを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項８】
請求項７において、前記第１の層の厚さは０．５ｎｍ〜５ｎｍであることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項９】
陽極電極と、該陽極電極に対向する陰極電極と、前記陽極電極と前記陰極電極との間に設けられた有機ＥＬ発光層を含む有機層とを備え、
前記陰極電極は希土類元素のホウ化物層を含み、かつ該ホウ化物層の厚さは０．４ｎｍよりも大きく１０ｎｍよりも小さいことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項１０】
透明基板上に形成された透明導電性電極、該透明導電性電極上に形成された有機ＥＬ発光層を含む有機層及び前記有機層上に設けられた対向電極を有する発光素子を製造する製造方法において、
前記対向電極を形成する際、回転マグネットを用いたスパッタ装置に、希土類元素のホウ化物を含むターゲットを装着し、
前記回転マグネットを回転させると共に、前記ターゲットをスパッタすることにより、希土類元素のホウ化物の膜を形成することを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０において、前記ターゲットはＬａＢ６からなることを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１０又は１１において、前記希土類元素のホウ化物の膜を形成後、更に、スパッタによりＡｇ膜が形成され、前記対向電極を形成することを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のいずれかにおいて、前記希土類元素のホウ化物の膜は０．４ｎｍ以上かつ１０ｎｍ未満の厚さを有することを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項１４】
マトリクス状に配置された複数のゲート線と複数の信号線と、該ゲート線と該信号線の交差部付近に設けられたスイッチング素子と、当該スイッチング素子によって選択的に駆動される複数の有機ＥＬ素子を含む有機ＥＬ表示装置において、
前記各有機ＥＬ素子は、透明導電性電極と、該透明導電性電極に対向する対向電極と、前記透明導電性電極と前記対向電極との間に設けられた有機層を含み、
前記対向電極は、希土類元素のホウ化物から成る第１の層と導電性の反射材料から成る第２の層とを含み、かつ前記第１の層は前記有機層の側に配置されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項１５】
請求項１４において、前記有機層は、前記第１の層に接する部分に仕事関数が２．５〜３．０ｅＶの電子注入層を含むことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項１６】
請求項１４又は１５において、前記希土類元素のホウ化物はＬａＢ６又はＬａＢ４であることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項１７】
請求項１４〜１６のいずれかにおいて、前記第２の層の前記反射材料は９０％より高い反射率を有することを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項１８】
請求項１４〜１７のいずれかにおいて、前記第２の層の材料はＡｇを含むことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項１９】
請求項１４〜１８のいずれかにおいて、前記第１の層は０．４ｎｍ以上かつ１０ｎｍ未満の厚さを有することを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項２０】
請求項１９において、前記第１の層の厚さは０．５ｎｍ〜５ｎｍであることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項２１】
マトリクス状に配置された複数のゲート線と複数の信号線と、該ゲート線と該信号線の交差部付近に設けられたスイッチング素子と、当該スイッチング素子によって選択的に駆動される複数の有機ＥＬ素子を含む有機ＥＬ表示装置において、
前記各有機ＥＬ素子は、陽極電極と、該陽極透電極に対向する陰極電極と、前記陽極電極と前記陰極電極との間に設けられた有機ＥＬ発光層を含む有機層を含み、
前記陰極電極は希土類元素のホウ化物層を含み、かつ該ホウ化物層の厚さは０．４ｎｍよりも大きく１０ｎｍよりも小さいことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子を含む発光素子、発光素子を複数個含む有機ＥＬ表示装置、ならびに製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、薄型でありながら、高輝度が得られるディスプレイとして、自発光型の有機ＥＬ表示装置の研究が盛んに行われている。有機ＥＬ素子では発光層となる有機層を対向する電極で挟持した構造をなしており、電極への電流のｏｎ／ｏｆｆにより発光を制御して表示装置を構成する。表示装置にはパッシブマトリクス方式とアクティブマトリクス方式があり、前者はバックライトや比較的精細度の低い表示装置に用いられており、後者はテレビやモニタなど比較的精細度の高い表示装置に用いられる。更に、パッシブマトリクス方式及びアクティブマトリクス方式にも、それぞれボトムエミッション型とトップエミッション型とがある。
【０００３】
このような有機ＥＬ表示装置を構成する有機ＥＬ素子において、大きな課題となっているのが、発光層である有機層の寿命が短いことである。近年種々の研究により、発光時間は長くなってきているが、例えば、テレビやモニタとして用いる場合、現状の素子寿命はまだ短く、連続点灯時には２０００〜３０００時間で輝度が半減してしまう。素子寿命が短い理由として、発光層である有機層への水分の浸入や、有機層形成後の加熱や素子の発熱による熱的破壊が顕著であり、種々の改良が提案されている。
【０００４】
特許文献１は、透明導電性電極、電子輸送層、有機ＥＬ発光層、ホール輸送層、及び、対向電極をこの順番で積層した構成の有機ＥＬ素子を開示すると共に、対向電極を４ｅＶ乃至６ｅＶの仕事関数を有するＣｏ、Ｎｉ等の導電材料によって形成し、透明導電性電極を４．８ｅＶのＩＴＯに形成することを提案している。この構成によれば、透明導電性電極と電子輸送層との間の仕事関数をマッチングさせることが出来ると共に、ホール輸送層と対向電極の間の仕事関数をマッチングさせることができる。この結果、この構成では、発光効率を改善でき、且つ、長寿命を有する有機ＥＬ素子を得ることができる。
【０００５】
更に、特許文献１は、絶縁保護層及び放熱層を設けることによって、更に、有機ＥＬ素子の長寿命化できることを開示している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１９３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載された有機ＥＬ素子は、電子注入層及びホール注入層を不要にする等、構造的な特徴を有しているが、このことは、逆に、電子注入層及びホール注入層を備えた通常の有機ＥＬ素子には適用できないことを意味している。即ち、通常の有機ＥＬ素子では、透明導電性電極上に、ホール注入層、及び、ホール輸送層を形成した構成を備え、当該ホール輸送層上に、有機ＥＬ発光層、電子輸送層、電子注入層を形成すると共に、電子注入層上に、対向電極が形成された構成を有している。しかしながら、特許文献１に開示された構成は、このような通常構造の有機ＥＬ素子には適用できない。
【０００８】
一方、本発明者等の研究によれば、上記した通常構造の有機ＥＬ素子においても、対向電極（即ち、陰極）をＬｉ層とＡｇ層の２層構造とし、２．９ｅＶの仕事関数を持つＬｉ層を３．０ｅＶ程度の仕事関数を持つ電子注入層と接するように配置することによっても、長寿命の有機ＥＬ素子が得られる。
【０００９】
しかしながら、対向電極の材料としてＬｉを用いた場合、Ｌｉ層の形成方法はＬｉの蒸着に限られ、ターゲットを用いたスパッタを使用できない。このように、Ｌｉ層の形成方法が蒸着に限られることは、以下のような種々の欠点を避けることができない。即ち、蒸着源としてＬｉを使用した場合、蒸着原料としてのＬｉ表面に皮膜が付き易く、蒸発開始が不安定であり、また、このことは、蒸発原料の保管・取り扱いに手間がかかると云う問題がある。更に、大気中で水酸化リチウムを生成する場合、取り扱いに注意を要する。また、ボートに保持された状態でＬｉの蒸発が行われるが、このようなＬｉの蒸発中でも溶融原料の変質が進むため、成膜速度が安定しないし、更に、成膜後の薄膜がチャンバ内の残留水分・酸素・窒素と反応して変質してしまう場合もある。このように、電子注入層とマッチングした仕事関数を備えたＬｉを使用した場合、広い面積（２ｍ〜９ｍ平方）に亘って一様な厚さを有するＬｉ層を形成できないことを意味している。
【００１０】
他方、この種、有機ＥＬ素子によって構成される有機ＥＬ表示装置においても大面積化が要求されている。したがって、Ｌｉ層を含む有機ＥＬ表示装置は表示装置の大面積化の要求に応えられない場合が生じるものと推測される。
【００１１】
本発明の課題は、対向電極、即ち、陰極材料を改善することによって、大面積化の要求にも応えられる有機ＥＬ素子及び有機ＥＬ表示装置を提供することである。
【００１２】
本発明の他の課題は、スパッタによって大面積に亘って一様に形成された電極を含む有機ＥＬ素子及び有機ＥＬ表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の態様によれば、透明導電性電極と、該透明導電性電極に対向する対向電極と、前記透明導電性電極と前記対向電極との間に設けられた有機ＥＬ発光層を含む有機層とを備え、
前記対向電極は、希土類元素のホウ化物から成る第１の層と導電性の反射材料から成る第２の層とを含み、かつ前記第１の層は前記有機層の側に配置されていることを特徴とする有機ＥＬ素子が得られる。
【００１４】
本発明の第２の態様によれば、第１の態様において、前記希土類元素のホウ化物はＬａＢ６又はＬａＢ４であることを特徴とする有機ＥＬ素子が得られる。
【００１５】
本発明の第３の態様によれば、第１または第２の態様において、前記有機層は、前記第１の層に接する部分に仕事関数が２．５〜３．０ｅＶの電子注入層を含むことを特徴とする有機ＥＬ素子が得られる。
【００１６】
本発明の第４の態様によれば、第１〜３の態様のいずれかにおいて、前記第２の層の前記反射材料は９０％より高い反射率を有することを特徴とする有機ＥＬ素子が得られる。
【００１７】
本発明の第５の態様によれば、第１〜４の態様のいずれかにおいて、前記第２の層の材料はＡｇを含むことを特徴とする有機ＥＬ素子が得られる。
【００１８】
本発明の第６の態様によれば、第１〜５の態様のいずれかにおいて、前記第１の層はスパッタにより形成されたものであることを特徴とする有機ＥＬ素子が得られる。
【００１９】
本発明の第７の態様によれば、第１〜６の態様のいずれかにおいて、前記第１の層は０．４ｎｍ以上かつ１０ｎｍ未満の厚さを有することを特徴とする有機ＥＬ素子が得られる。
【００２０】
本発明の第８の態様によれば、第７の態様において、前記第１の層の厚さは０．５ｎｍ〜５ｎｍであることを特徴とする有機ＥＬ素子が得られる。
【００２１】
本発明の第９の態様によれば、陽極電極と、該陽極電極に対向する陰極電極と、前記陽極電極と前記陰極電極との間に設けられた有機ＥＬ発光層を含む有機層とを備え、
前記陰極電極は希土類元素のホウ化物層を含み、かつ該ホウ化物層の厚さは０．ｎｍよりも大きく１０ｎｍよりも小さいことを特徴とする有機ＥＬ素子が得られる。
【００２２】
本発明の第１０の態様によれば、透明基板上に形成された透明導電性電極、該透明導電性電極上に形成された有機ＥＬ発光層を含む有機層及び前記有機層上に設けられた対向電極を有する発光素子を製造する製造方法において、
前記対向電極を形成する際、回転マグネットを用いたスパッタ装置に、希土類元素のホウ化物を含むターゲットを装着し、
前記回転マグネットを回転させると共に、前記ターゲットをスパッタすることにより、希土類元素のホウ化物の膜を形成することを特徴とする発光素子の製造方法が得られる。
【００２３】
本発明の第１１の態様によれば、第１０の態様において、前記ターゲットはＬａＢ６からなることを特徴とする発光素子の製造方法が得られる。
【００２４】
本発明の第１２の態様によれば、第１０又は１１の態様において、前記希土類元素のホウ化物の膜を形成後、更に、スパッタによりＡｇ膜が形成され、前記対向電極を形成することを特徴とする発光素子の製造方法が得られる。
【００２５】
本発明の第１３の態様によれば、第１０〜１２の態様のいずれかにおいて、前記希土類元素のホウ化物の膜は０．４ｎｍ以上かつ１０ｎｍ未満の厚さを有することを特徴とする発光素子の製造方法が得られる。
【００２６】
本発明の第１４の態様によれば、マトリクス状に配置された複数のゲート線と複数の信号線と、該ゲート線と該信号線の交差部付近に設けられたスイッチング素子と、当該スイッチング素子によって選択的に駆動される複数の有機ＥＬ素子を含む有機ＥＬ表示装置において、
前記各有機ＥＬ素子は、透明導電性電極と、該透明導電性電極に対向する対向電極と、前記透明導電性電極と前記対向電極との間に設けられた有機層を含み、
前記対向電極は、希土類元素のホウ化物から成る第１の層と導電性の反射材料から成る第２の層とを含み、かつ前記第１の層は前記有機層の側に配置されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置が得られる。
【００２７】
本発明の第１５の態様によれば、第１４の態様において、前記有機層は、前記第１の層に接する部分に仕事関数が２．５〜３．０ｅＶの電子注入層を含むことを特徴とする有機ＥＬ表示装置が得られる。
【００２８】
本発明の第１６の態様によれば、第１４又は１５の態様において、前記希土類元素のホウ化物はＬａＢ６又はＬａＢ４であることを特徴とする有機ＥＬ表示装置が得られる。
【００２９】
本発明の第１７の態様によれば、第１４〜１６の態様のいずれかにおいて、前記第２の層の前記反射材料は９０％より高い反射率を有することを特徴とする有機ＥＬ表示装置が得られる。
【００３０】
本発明の第１８の態様によれば、第１４〜１７の態様のいずれかにおいて、前記第２の層の材料はＡｇを含むことを特徴とする有機ＥＬ表示装置が得られる。
【００３１】
本発明の第１９の態様によれば、第１４〜１８の態様のいずれかにおいて、前記第１の層は０．４ｎｍ以上かつ１０ｎｍ未満の厚さを有することを特徴とする有機ＥＬ表示装置が得られる。
【００３２】
本発明の第２０の態様によれば、第１９の態様において、前記第１の層の厚さは０．５ｎｍ〜５ｎｍであることを特徴とする有機ＥＬ表示装置が得られる。
【００３３】
本発明の第２１の態様によれば、マトリクス状に配置された複数のゲート線と複数の信号線と、該ゲート線と該信号線の交差部付近に設けられたスイッチング素子と、当該スイッチング素子によって選択的に駆動される複数の有機ＥＬ素子を含む有機ＥＬ表示装置において、
前記各有機ＥＬ素子は、陽極電極と、該陽極透電極に対向する陰極電極と、前記陽極電極と前記陰極電極との間に設けられた有機ＥＬ発光層を含む有機層を含み、
前記陰極電極は希土類元素のホウ化物層を含み、かつ該ホウ化物層の厚さは０．４ｎｍよりも大きく１０ｎｍよりも小さいことを特徴とする有機ＥＬ素子が得られる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、有機層上に形成される陰極に、希土類元素の膜を含ませることにより、広い面積に亘って均一な膜を形成することができ、大面積の有機ＥＬ表示装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００３６】
本発明の実施例１にかかる有機ＥＬ素子について、図１を用いて説明する。図１はボトムエミッション型のパッシブ有機ＥＬ素子の構造を示す断面図である。図示された有機ＥＬ素子は、透明基板１００と、透明基板１００上に形成されたＩＴＯ等によって形成された透明導電性電極（陽極電極）１０２と、当該透明導電性電極１０２を部分的覆うように形成されたＳｉ３Ｎ４等の絶縁膜１０４を有している。
【００３７】
更に、図１の有機ＥＬ素子は透明導電性電極１０２上に形成された有機層１１０を有している。図示された有機層１１０は、透明導電性電極１０２上に、ホール注入層１１２、ホール輸送層１１４、有機ＥＬ発光層（以下、単に発光層と呼ぶ）１１６、電子輸送層１１８、及び、電子注入層１２０をこの順番に積層した構成を有している。
【００３８】
また、有機層１１０上には、第１陰極１２２及び第２陰極１２４によって構成された陰極部が搭載されている。ここで、図示された第１電極１２２はスパッタによって形成されたＬａｂ６等、比較的仕事関数の低い希土類元素のホウ化物の膜である。また、第２陰極１２４は電気的に導電性の光反射材料、好ましくは９０％より高い反射率を有する材料（例えばＡｇ又はＡｌ等）によって形成されている。
【００３９】
本実施例では、Ａｇが第２陰極１２４の材料として使用されている。尚、第１陰極１２２に使用可能な他の希土類元素のホウ化物ＬａＢ４、ＹｂＢ６、ＧａＢ６、ＣｅＢ６等があるが、以下の説明は、ＬａＢ６を用いた場合についてのみ説明する。
【００４０】
具体的に説明すると、透明基板１００としては、発光層１１６から放射された光を透過する材料であればよく、本実施例ではガラス基板を用いた。
【００４１】
第１陰極１２２は、有機層１１０に接する面の仕事関数を低くし、素子への電子注入効率を向上するために、ここでは、２．６〜２．８ｅＶ程度の低仕事関数材料であるＬａＢ６を使用し、後述する回転磁石型スパッタ装置を用いて、スパッタにより形成される。本実施例１では、第１陰極１２２はＬａＢ６を１〜２ｎｍの厚さ被着した。
【００４２】
一般的に、本発明では、ＬａＢ６（第１陰極１２２：希土類元素のホウ化物膜）は０．４ｎｍ以上かつ１０ｎｍ未満の厚さを有する。好ましくは、希土類元素のホウ化物膜は０．５ｎｍ〜５ｎｍの厚さを有する。
【００４３】
ここで、希土類元素のホウ化物膜の厚さの上限値及び下限値の臨界的意義について説明する。
【００４４】
例えば、特開平２−２３４３９４号公報には、ＬａＢ６のような金属ホウ化物のみから成りかつ１０〜２０００ｎｍの厚さを有する陰極が開示されている。しかし、この公報では、ＬａＢ６単体が陰極として使用されている。具体的には、この公報に開示されている実施例では、透明基板は、陽極としてＩＴＯ電極が形成されたガラス基板である。このような構成の下、光は透明基板から放射され、ＬａＢ６陰極はこの放射光を単に遮断するだけである。
【００４５】
これに対して、本発明の実施例では、ＬａＢ６は第１の陰極１２２として使用され、Ａｇのような電気的に導電性の光反射材料が第２の陰極１２４として使用される。このため、発生した光は、Ａｇにより反射されて透明基板１００に戻り、透明基板１００を通過して外部に放射される。従って、光放射率が２倍近く向上する。
【００４６】
上記構成において、ＬａＢ６陰極の厚さが１０〜２０００ｎｍの範囲にあるとすると、Ａｇに向かった放射光はＬａＢ６陰極で吸収され、さらに反射光もＬａＢ６陰極で吸収されてしまう。この結果、反射効率が大幅に減少してしまう。波長が５５０ｎｍの可視光に対して８０％より高い、好ましくは９０％より高い反射率を得るためには、ＬａＢ６陰極の厚さは１０ｎｍ未満（上限値）である必要がある。また、ＬａＢ６陰極の厚さの下限値は、０．４ｎｍ（ＬａＢ６結晶粒子の分子サイズに対応）である。
【００４７】
このような理由から、本発明では、希土類元素のホウ化物膜の厚さの上限値及び下限値は、ＬａＢ６陰極の厚さが０．４ｎｍ以上かつ１０ｎｍ未満、好ましくは、は０．５ｎｍ〜５ｎｍであるように選ばれた。このように、本発明においては、希土類元素のホウ化物膜の厚さの上限値及び下限値は臨界的意義を有する。
【００４８】
ＬａＢ６によって形成された第１陰極１２２上に形成される第２陰極１２４としてのＡｇ膜はＬａＢ６膜と同様に回転マグネット型スパッタ装置を用いて形成した。このときのＡｇ膜の厚さは１５０〜２００ｎｍの厚さであった。
【００４９】
透明導電性電極１０２を形成する材料は特に制限はないが、透明でありながらホール注入効率の高い低仕事関数材料が好ましく、４．５乃至４．８ｅＶの仕事関数を有するＩＴＯ等を用いることができる。
【００５０】
以下、有機層１１０を形成するホール輸送層１１４は、発光層１１６へのホールの移動を効率よく行うとともに、対向電極である陰極からの電子が発光層１１６を超えて透明導電性電極１０２側へ移動するのを抑制し、発光層１１６における電子とホールとの再結合効率を高める役割を有するものである。
【００５１】
ホール輸送層１１４を構成する材料としては、特に限定されないが、たとえば１，１−ビス（４−ジ−ｐアミノフェニル）シクロヘキサン、ガルバゾールおよびその誘導体、トリフェニルアミンおよびその誘導体などを使用することができる。
【００５２】
発光層１１６は、特に限定されないが、ドーパントを含有したキノリノールアルミニウム錯体、ＤＰＶｉビフェニルなどを使用することができる。用途に応じて、赤、緑、青の発光体を積層して用いてもよく、また、表示装置などにおいては、赤、緑、青の発光体をマトリクス状に配置して用いても良い。
【００５３】
電子輸送層１１８としては、シロール誘導体、シクロペンタジエン誘導体等を使用できる。
【００５４】
発光層１１６への水分や、酸化性ガス等の浸入を防ぐために、図示されない保護層が設けられてもよく、この場合、保護膜を形成する材料としては、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、B、Al、Siからなる群から選ばれる元素の窒化物が好適である。熱抵抗を低減する点から薄いほうが好ましいが、水分や酸化性ガスなどの透過を抑えるために１０ｎｍから１００ｎｍ程度が好ましく、３０ｎｍから５０ｎｍがより好ましい。保護層が上述の窒化物からなる場合、熱伝導率が高く、熱抵抗を低減できるため、保護層で放熱層を兼ねることもできるが、放熱をさらに効率よく行うために放熱層を設けてもよい。放熱層としては熱伝導率の高いアルミニウムや銅などが好ましい。
【００５５】
次に、本実施例における表示素子の製造方法について説明する。洗浄されたガラス基板を透明基板１００として用意し、当該ガラス基板上にＩＴＯをスパッタリング法により成膜した。この場合におけるスパッタリングは通常のスパッタリングであっても良いが、回転マグネットスパッタ装置を用いるのが好ましい。
【００５６】
成膜はＩＴＯターゲット（好ましくは酸化インジュウムと酸化錫との焼結体）を用いたスパッタ法を用いた。スパッタに際してはプラズマ励起ガスとして、衝突断面積の大きいＸｅを用い、電子温度の十分低いプラズマを生成した。基板温度は１００℃とし、２００オングストロームの膜厚とした。Ｘｅプラズマを用いてスパッタを行ったため、電子温度が十分に低く、膜質向上のために、成膜中のＩＴＯ表面にＸｅイオン照射をしながら成膜しても、ＩＴＯ膜へのプラズマダメージは抑制されるため、１００℃以下の低温でも高品質の成膜が行えた。このようにして形成したＩＴＯ膜を所定の形状にパターニングした。パターニングはフォトリソグラフィ法により行った。フォトレジストとしてノボラック系のレジストを用い、マスクアライナにより露光、所定の現像液により現像を行った後、紫外光照射による表面有機物除去洗浄を１０分間行った。
【００５７】
次に、有機膜蒸着装置により、有機層１１０として、ホール注入層１１２、ホール輸送層１１４、発光層１１６、電子輸送層１１８、及び、電子注入層１２０を連続的に成膜した。
【００５８】
次に、基板を大気に曝すことなく、有機膜蒸着装置に隣接した回転マグネットスパッタ装置によって、第１陰極１２２及び第２陰極１２４として、それぞれＬａＢ６及びＡｇをそれぞれ堆積した。
【００５９】
図２を参照して、第１及び第２陰極１２２及び１２４を堆積するために使用した回転マグネットスパッタ装置について説明する。
【００６０】
図２は、本発明に使用されるマグネトロンスパッタ装置の一例を示す図であり、図示されたマグネトロンスパッタ装置は、ＬａＢ６又はＡｇのターゲット１、多角形形状（例えば、正１６角形形状）の柱状回転軸２、柱状回転軸２の表面に螺旋状に貼り付けた複数の螺旋状板磁石群を含む回転磁石群３、回転磁石群３を囲むように、当該回転磁石群３の外周に配置した固定外周板磁石４、固定外周板磁石４に対して、ターゲット１とは反対側に設けられた外周常磁性体５を備えている。更に、ターゲット１には、バッキングプレート６が接着され、柱状回転軸２及び螺旋状板磁石群３のターゲット１側以外の部分は常磁性体１５によって覆われ、更に、常磁性体１５はハウジング７によって覆われている。
【００６１】
固定外周板磁石４は、ターゲット１から見ると、螺旋状板磁石群によって構成された回転磁石群３を囲んだ構造をなし、ここでは、ターゲット２の側がＳ極となるように磁化されている。固定外周板磁石４と、螺旋状板磁石群３の各板磁石はNd -Fe-B系焼結磁石によって形成されている。
【００６２】
更に、図示された処理室内の空間１１には、プラズマ遮蔽部材１６及び透明基板１００が設けられている。透明基板１００上には、透明導電性電極１０２及び有機層１１０が設けられており、図面上左から右へ移動するように搬送装置（図示せず）に載置されている。
【００６３】
また、図示されたプラズマ遮蔽部材１６は柱状回転軸２の軸方向に延在し、ターゲット１を透明基板１００側に開口するスリット１８を規定している。プラズマ遮蔽部材１６によって遮蔽されていない領域(即ち、スリット１８によってターゲット１に対して開口された領域)は、磁場強度が強く高密度で低電子温度のプラズマが生成され透明基板１００上に設けられた有機層１１０にチャージアップダメージやイオン照射ダメージが入らない領域であり、且つ、同時に成膜レートが速い領域である。この領域以外の領域をプラズマ遮蔽部材１６によって遮蔽することで、成膜レートを実質的に落とすことなくダメージの入らない成膜を広い面積に亘って行うことができる。
【００６４】
また、バッキングプレート６には冷媒を通す通路８が形成されており、ハウジング７と処理室を形成する外壁１４との間には、絶縁材９が設けられている。ハウジング７に接続されたフィーダ線１２は、カバー１３を介して外部に引き出されている。フィーダ線１２には、ＤＣ電源、ＲＦ電源、及び、整合器（図示せず）が接続されている。
【００６５】
この構成では、ＤＣ電源およびＲＦ電源から、整合器、フィーダ線１２及びハウジングを介してバッキングプレート６及びターゲット１へプラズマ励起電力が供給され、ターゲット表面にプラズマが励起される。ＤＣ電力のみ、若しくは、ＲＦ電力のみでもプラズマの励起は可能であるが、膜質制御性や成膜速度制御性から、両方印加することが望ましい。また、ＲＦ電力の周波数は、通常数１００kHzから数１００MHzの間から選ばれるが、プラズマの高密度低電子温度化という点から高い周波数が望ましく、本実施の形態においては１３．５６MHｚの周波数を使用している。尚、スパッタに際しては、Ｘｅプラズマを用いてスパッタを行い、有機層へのプラズマダメージ混入を抑止した。
【実施例２】
【００６６】
図３を参照して、本発明の実施例２に係る有機ＥＬ表示装置を説明する。図３について、図３を用いて説明する。図３はボトムエミッション型パッシブマトリクス有機ＥＬ表示装置の一部の画素を示す断面図であり、図１を参照して説明した有機ＥＬ素子によって構成されている。
【００６７】
図示された有機ＥＬ表示装置は、透明基板１００上に複数の有機ＥＬ素子を配列した構成を備え、各有機ＥＬ素子は透明導電性電極１０２と、透明導電性電極１０２上に形成された有機層１１０とを含んでいる。図示された有機層１１０は図３には図示されないが、図１と同様に、ホール注入層１１２、ホール輸送層１１４、発光層１１６、電子輸送層１１８、及び、電子注入層１２０をこの順番に積層した構成を備えている。
【００６８】
更に、有機層１１０上には、ＬａＢ６膜によって形成された第１陰極１２２と、Ａｇ膜によって形成された第２陰極１２４とによって構成された陰極部が設けられている。ここで、第１及び第２陰極１２２、１２４とは、図２に示された回転マグネットスパッタ装置によって堆積されている。
【００６９】
また、図示された有機ＥＬ表示装置は、陰極を覆うように形成された保護層１３０と、放熱層１３２とを有している。
【００７０】
実施例１に示すボトムエミッション型有機ＥＬ表示素子をマトリクス状に配置した構成となっているため、透明導電性電極１０２と陰極部とで選択された素子が発光する。透明導電性電極１０２と陰極部がマトリクス状にパターニングされ、素子が複数配置されている。保護膜１３０としては、異なる対向電極同士の絶縁性の点から、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素などが好ましく、本実施例では実施例１に記載の方法で形成した窒化ケイ素を用いた。
【実施例３】
【００７１】
図４を参照して、本発明の実施例３に係る有機ＥＬ表示装置を説明する。図４はボトムエミッション型アクティブマトリクス有機ＥＬ表示装置の一部の画素を示す断面図である。透明基板１００上に、複数のゲート電極配線１４０、ゲート電極配線１４０に交差する複数の信号線１４６、該ゲート電極配線１４０と該信号線１４６の交差部付近に設置されたスイッチング素子とが含まれている。スイッチング素子は、ゲート電極１４０上に設けられたゲート絶縁膜１４２、当該ゲート絶縁膜１４２上に形成されたアモルファスシリコン１４４からなるチャンネル領域、及び、アモルファスシリコン１４４に設けられた信号線１４６によって形成されている。
【００７２】
更に、スイッチング素子には、図１に示された有機ＥＬ素子が接続されている。即ち、図示された有機ＥＬ素子は透明導電性電極（即ち、画素電極）１０２と、該画素電極１０２上に形成された有機層１１０と、該画素電極１０２と対向する様に該有機膜１１０上に形成された第１及び第２陰極１２２、１２４とを含んでいる。少なくとも有機層１１０を直接または間接に覆うように形成された保護層１３０と、保護層１３０に接するように形成された放熱層１３２とが設けられている。図示された有機層１１０は、画素電極１０２に近い側からホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層によって形成されていることは図１と同様である。また、第１及び第２陰極１２２、１２４も実施例1と同様に回転マグネットスパッタ装置によって形成されたＬａＢ６及びＡｇ膜である。
【００７３】
スイッチング素子は、ＴＦＴ素子やＭＩＭ素子など、電流のＯＮ／ＯＦＦを制御できるものがよく、有機ＥＬ素子の輝度の制御性の点からＴＦＴ素子が好ましい。
【００７４】
ＴＦＴ素子は、表示装置の仕様によりことなるが、公知のアモルファスＴＦＴやポリシリコンＴＦＴを好適に使用できる。
【００７５】
本実施例３のアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置の製造方法について、次に説明する。まず、洗浄されたガラス基板に、Ａｌを３００ｎｍスパッタ成膜した。スパッタに際しては、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅガスが好適に使用できるが、Ｘｅを用いると、電子の衝突断面積が大きく、電子温度が低いため、成膜されたＡｌにプラズマによるダメージが抑制されより好適である。次に、フォトリソグラフィ法により、成膜されたＡｌをパターニングし、ゲート配線およびゲート電極とした。次に、実施例１で用いた２段シャワープレートマイクロ波プラズマ成膜装置により、基板温度２００℃、Ａｒ：Ｎ２：Ｈ２：ＳｉＨ４＝８０：１８：１．５：０．５で、窒化ケイ素を３００ｎｍ成膜し、ゲート絶縁膜とした。基板温度を２００℃とすることで、ゲート絶縁膜として用いることのできる、絶縁耐圧が高く界面準位密度の小さい良質な窒化ケイ素を成膜できた。
【００７６】
次に、同じ装置を用いて、基板温度２００℃、Ａｒ：ＳｉＨ４＝９５：５の体積比でアモルファスシリコンを５０ｎｍ成膜し、引き続きＡｒ：ＳｉＨ４：ＰＨ３＝９４：５：１でｎ＋アモルファスシリコンを３０ｎｍ成膜した。成膜されたアモルファスシリコンおよびｎ＋シリコンの積層膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることで、素子領域を形成した。
【００７７】
次に、実施例１に示す方法と同様の方法で、ＩＴＯ膜を３５０ｎｍ成膜し、フォトリソグラフィ法によりパターニングすることで、信号線および信号線電極、導電性透明画素電極を得た。次にパターニングされたＩＴＯ膜をマスクとして、公知のイオンエッチング法でｎ＋アモルファスシリコン層をエッチングすることにより、ＴＦＴのチャネル部分離領域を形成した。実施例１で用いた２段シャワープレートマイクロ波プラズマ成膜装置により、室温で窒化ケイ素を成膜し、フォトリソグラフィ法により有機ＥＬ素子領域のパターニングすることで、ＴＦＴチャネル分離部の保護膜および有機ＥＬ素子の導電性透明電極と対向電極との短絡を防止する絶縁層とした。
【００７８】
次に、実施例１に記載の方法により、有機ＥＬ素子を形成すると共に、保護層１３０、放熱層１３２を順次形成した。
【実施例４】
【００７９】
図５を参照して、本発明の実施例４に係る有機ＥＬ表示装置を説明する。図示された有機ＥＬ表示装置は、ＴＦＴ上に平坦化膜１５０を形成した構成を備え、その後に有機ＥＬ素子が形成されている。このようにすることで、平坦面に有機ＥＬ素子を形成できるため、製造歩留まりが向上する。さらに、信号線層１４６と異なる層に有機ＥＬ素子が形成されるため、画素電極を信号配線上に拡張し配置でき、発光素子の面積を増加することが可能である。さらに、信号線１４６を、画素電極１０２とは異なる材料で形成できるため、導電性透明材料を用いる必要が無く、表示装置を大型にした際の配線抵抗を削減でき、表示階調を増加することができる。
【００８０】
本実施例４のボトムエミッション型アクティブマトリクス有機ＥＬ表示装置は次のように形成される。まず実施例３に記載の方法により、ゲート電極配線１４０、ＴＦＴ素子、信号線１４６を形成する。信号線１４６は、Ｘｅガスを用いたスパッタ法によりＡｌを３００ｎｍ成膜しフォトリソグラフィ法によりパターニングすることで得た。次に、感光性透明樹脂をスピンコート法により塗布し、露光、現像をおこなったのち、１５０℃、３０分の乾燥の乾燥を行い、平坦化膜１５０とした。前記露光、現像工程により、平坦化膜１５０にはＴＦＴの画素側電極と有機ＥＬ素子とを接続する接続孔が設けられる。
【００８１】
感光性透明樹脂としては、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、脂環式オレフィン樹脂などがあるが、水分の含有、放出が少なく、透明性に優れた、脂環式オレフィン樹脂が好ましく、本実施例においては脂環式オレフィン樹脂を用いた。次に、実施例１と同様にして、有機ＥＬ素子を形成した。
【００８２】
以下、図２に示した回転マグネット型スパッタ装置を用いて、ＬａＢ６膜をスパッタリングによって成膜する際における具体的な成膜条件を説明しておく。
【００８３】
まず、成膜前にプラズマで有機層１１０表面をクリーニングするのが好ましい。例えば、Ａｒプラズマで９０ｍＴｏｒｒ、ＲＦ３００Ｗが適当である。スパッタ時のチャンバーの圧力は５ｍＴｏｒｒ〜９０ｍＴｏｒｒ、特に、５０ｍＴｏｒｒ（Ａｒプラズマで電子温度１．９ｅＶ程度、ＲＦ−ＤＣ結合放電によりイオン照射エネルギー１０ｅＶ以下に抑えて規格化イオン照射量を１０程度まで増加させる）で比抵抗が最小となり（３００〜４００μΩｃｍ程度）、(１００）配向で結晶性が特に向上する。このときの成膜レートは８０ｎｍ／分である。圧力を調整することで成膜レートを高くしつつ比抵抗の増加を抑えることも可能である。基板温度（ステージ温度）は室温でよいが、温度を上げると比抵抗は更に下がり、基板温度３００℃で、１７５μΩｃｍ程度になる。
【００８４】
このように低抵抗の膜を形成できるので、電子注入層の仕事関数にバランスした仕事関数を有することと併せて、ＬａＢ６膜は陰極としての電気的伝導度の面でも実用上好適である。尚、スパッタ中基板は毎分１ｃｍ程度移動させればよい。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、単体の有機ＥＬ素子だけでなく、多数の有機ＥＬ素子を含む有機ＥＬ表示装置を得ることができる。更に、本発明はパッシブマトリクス又はアクティブマトリクス有機ＥＬ表示装置のいずれにも適用でき、且つ、ボトムエミッション型だけでなく、トップエミッション型有機ＥＬ表示装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の実施例１に係るボトムエミッション型のパッシブ表示素子の構造を示す断面図である。
【図２】本発明に係る有機ＥＬ素子の陰極形成に使用される回転マグネット型スパッタ装置を説明するための図である。
【図３】本発明の実施例２のボトムエミッション型パッシブマトリクス有機ＥＬ表示装置の一部の画素を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例３のボトムエミッション型アクティブマトリクス有機ＥＬ表示装置の一部の画素を示す断面図である。
【図５】本発明の実施例４のボトムエミッション型アクティブマトリクス有機ＥＬ表示装置の一部の画素を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８７】
１００        透明基板
１０２        透明導電性電極
１０４        絶縁膜
１１０        有機層
１１２        ホール注入層
１１４        ホール輸送層
１１６        発光層
１１８        電子輸送層
１２０        電子注入層
１２２        第１陰極
１２４        第２陰極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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