[go: up one dir, main page]

JP2013004368A - Manufacturing method of organic el element - Google Patents

Manufacturing method of organic el element Download PDF

Info

Publication number
JP2013004368A
JP2013004368A JP2011135546A JP2011135546A JP2013004368A JP 2013004368 A JP2013004368 A JP 2013004368A JP 2011135546 A JP2011135546 A JP 2011135546A JP 2011135546 A JP2011135546 A JP 2011135546A JP 2013004368 A JP2013004368 A JP 2013004368A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
organic
ito
electrode
manufacturing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2011135546A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Kuriya
豊 栗屋
Yoichiro Yashiro
陽一郎 矢代
Akira Takiguchi
明 瀧口
Masaki Aonuma
昌樹 青沼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2011135546A priority Critical patent/JP2013004368A/en
Publication of JP2013004368A publication Critical patent/JP2013004368A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

【課題】ITO膜の結晶性を非加熱処理で向上させつつ、キャリア移動度(電子注入)を高める有機EL素子の製造方法を提供する。
【解決手段】トップエミッション型有機EL素子の製造方法は、基板4上に第一電極である反射陽極7、有機発光層12を含む有機薄膜12、n型ドーパントを含む電子注入性保護膜13、及び第二電極であるITOからなる透明電極14をこの順に形成する工程と、第一電極7、有機薄膜12、電子注入性保護膜13、及び第二電極14を覆うように封止層30を形成する工程とを備え、電子注入性保護膜13上に形成されたITO膜の面方位222におけるXRD回折ピーク強度はアモルファスITO膜のそれより大きい。
【選択図】図6
An organic EL device manufacturing method that improves carrier mobility (electron injection) while improving the crystallinity of an ITO film by non-heating treatment.
A method of manufacturing a top emission type organic EL element includes a reflective anode 7 as a first electrode on a substrate 4, an organic thin film 12 including an organic light emitting layer 12, an electron injecting protective film 13 including an n-type dopant, And the transparent electrode 14 made of ITO as the second electrode in this order, and the sealing layer 30 so as to cover the first electrode 7, the organic thin film 12, the electron injecting protective film 13, and the second electrode 14. The XRD diffraction peak intensity in the plane orientation 222 of the ITO film formed on the electron injecting protective film 13 is larger than that of the amorphous ITO film.
[Selection] Figure 6

Description

本発明は、隔壁で区切られた領域に有機発光材料が充填された有機ELディスプレイ(Organic Light Emitting Display、以降「OLED」と称する)、特に有機EL素子や隔壁で区切られた領域に)無機蛍光材料が充填されたプラズマディスプレイ(Plasma Display Panel:PDP)を構成する透明導電膜の形成方法に関する。   The present invention relates to an organic EL display (Organic Light Emitting Display, hereinafter referred to as “OLED”) in which an organic light emitting material is filled in a region partitioned by a partition, particularly an organic EL element or a region partitioned by a partition). The present invention relates to a method for forming a transparent conductive film constituting a plasma display panel (PDP) filled with a material.

OLEDは、2つの電極間に有機発光層を含む有機層を挟持する構造を有し、電極間に電流を流すことにより有機発光層を発光させるものである。有機層は所定の有機材料から成る一層以上の薄膜が積層されている。有機発光層を効率よく発光させるためには、薄膜層の膜厚が非常に重要であり、有機層全体の厚さを1μm以下に抑える必要がある。   The OLED has a structure in which an organic layer including an organic light emitting layer is sandwiched between two electrodes, and causes the organic light emitting layer to emit light by passing a current between the electrodes. The organic layer is formed by laminating one or more thin films made of a predetermined organic material. In order to make the organic light emitting layer emit light efficiently, the thickness of the thin film layer is very important, and it is necessary to suppress the thickness of the whole organic layer to 1 μm or less.

一般的なOLEDでは、ガラス基板上に透明電極、有機薄膜及び金属電極が順番に成膜される。これに対してトップエミッション型OLEDは、ガラス基板上に金属電極、有機薄膜及び透明電極の順番に成膜される。これらの構造により、カラーフィルターを封止基板側に作製し、発光素子基板と貼り合せることが可能となる。また、OLED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、基板と反対側の素子上部から光を取り出すトップエミッション型は、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。   In a general OLED, a transparent electrode, an organic thin film, and a metal electrode are sequentially formed on a glass substrate. On the other hand, a top emission type OLED is formed on a glass substrate in the order of a metal electrode, an organic thin film, and a transparent electrode. With these structures, a color filter can be manufactured on the sealing substrate side and bonded to the light-emitting element substrate. Further, when the OLED is applied as an active matrix drive display, the top emission type in which light is extracted from the upper part of the element on the side opposite to the substrate is not blocked by the drive circuit on the substrate, and an increase in aperture ratio can be expected.

OLEDの実用化に向けて、現在最も強く改善が要求されている性能項目は寿命と耐久性である。OLEDの劣化モードの一つに駆動劣化がある。駆動劣化では、直流定電流で連続駆動したときのOLEDは輝度が徐々に下がり、更には駆動電圧が上昇する。一般に寿命と言われるのは、定電流に対する輝度が初期の半分になるまでの時間を指し、初期輝度、環境温度、及び駆動方法に強く依存する。   For the practical application of OLED, the performance items that are most strongly demanded for improvement at present are life and durability. One of the degradation modes of OLED is drive degradation. In drive deterioration, the brightness of the OLED when it is continuously driven with a constant DC current gradually decreases, and further the drive voltage increases. In general, the term “lifetime” refers to the time until the luminance with respect to a constant current becomes half of the initial value, and strongly depends on the initial luminance, the environmental temperature, and the driving method.

駆動寿命に関しては、影響因子はいろいろ考えられているが、特にキャリア注入電極部分が寿命特性に極端に影響するとされる。陰極材料には、旧来は低仕事関数のアルカリ金属、或いはアルカリ土類金属、またはそれら合金の単膜が用いられていた。しかし、これらの金属は単体では安定性に欠けるため、現在は大気中でも比較的安定なアルカリ金属化合物を有機層−陰極間に挿入する方法が採用されている。   There are various influencing factors regarding the driving life, but the carrier injection electrode part is considered to have an extreme influence on the life characteristics. Traditionally, single films of low work function alkali metals, alkaline earth metals, or alloys thereof have been used as cathode materials. However, since these metals are not stable when used alone, a method of inserting a relatively stable alkali metal compound in the atmosphere between the organic layer and the cathode is currently used.

アルカリ金属化合物は成膜安定性が高いが、一般的には絶縁性であるため電子注入の妨げになることが危惧される。しかしながら、アルカリ金属化合物は極微量では全く絶縁性を示さず、非常に効率の良い電極を形成し、形成された電極は高い耐熱性を有するという利点もある。LiF+Al(フッ化リチウム+アルミニウム)電極などは、Al単体電極に比べ、電流−電圧特性(電子注入性)及び電流−輝度効率特性が大幅に改善されるのみならず、駆動寿命も劇的に長くなることが知られている。   Alkali metal compounds are highly stable in film formation, but are generally insulative, which may hinder electron injection. However, an alkali metal compound does not exhibit insulation at a very small amount, forms an extremely efficient electrode, and has an advantage that the formed electrode has high heat resistance. LiF + Al (lithium fluoride + aluminum) electrodes, etc., not only significantly improve current-voltage characteristics (electron injection properties) and current-luminance efficiency characteristics, but also dramatically increase drive life compared to Al single electrodes. It is known to be.

トップエミッション型OLEDにおいては、上部電極がITO(Indium Tin Oxide:酸化インジウムスズ)のような材料からなる透明導電膜であり、電子注入性有機膜上に接触するように形成される。そのために、キャリア注入電極となる透明導電膜の物性がOLEDの駆動寿命に大きな影響を及ぼす。   In the top emission type OLED, the upper electrode is a transparent conductive film made of a material such as ITO (Indium Tin Oxide) and is formed so as to be in contact with the electron injecting organic film. Therefore, the physical properties of the transparent conductive film serving as the carrier injection electrode have a great influence on the driving life of the OLED.

ITOはn型縮退半導体であり、1020cm−3〜1021cm−3の高いキャリア密度を有しているが、構成元素の一つ(添加ドナー)であるSn(スズ)が母結晶であるIn(酸化インジウム)に全て置換型固溶せずに、結晶粒内で格子間原子として存在するものもある。これが中性またはイオン化不純物の散乱中心を形成して、キャリア移動度を下げる原因となる。 ITO is an n-type degenerate semiconductor and has a high carrier density of 10 20 cm −3 to 10 21 cm −3 , but Sn (tin) which is one of the constituent elements (addition donor) is a mother crystal. Some In 2 O 3 (indium oxide) does not completely dissolve in a substitutional form but exists as interstitial atoms in crystal grains. This forms a scattering center for neutral or ionized impurities and causes a decrease in carrier mobility.

一方で電子注入を促進させることは、ITO膜自身の導電性を高めることと同義である。導電性(σ)はキャリア密度(n)と電荷素量(e)とキャリア移動度(μ)との積(σ=n×e×μ)であり、キャリア移動度(μ)を高めることで効率の良い電子注入が可能となる。移動度(μ)はキャリア(電子または正孔)の動き易さに対応しており、主としてITO結晶性に依存する量でもある。即ち、結晶性が良好で不純物が少なければキャリア移動度(μ)は高まる一方、結晶性が悪く、格子欠陥、転位、結晶粒界などが多いと、キャリアがトラップされて移動度(μ)の低下を引き起こす。故に不純物はキャリア移動を阻害する大きな要因でもあり、通常、微量ドープで移動度に大きな影響を与えるため、結晶性向上と共にドープ濃度制御も非常に重要である。   On the other hand, promoting electron injection is synonymous with increasing the conductivity of the ITO film itself. The conductivity (σ) is the product (σ = n × e × μ) of the carrier density (n), the elementary charge (e) and the carrier mobility (μ), and increases the carrier mobility (μ). Efficient electron injection is possible. The mobility (μ) corresponds to the ease of movement of carriers (electrons or holes) and is also an amount that depends mainly on the ITO crystallinity. That is, if the crystallinity is good and the impurity is small, the carrier mobility (μ) increases. On the other hand, if the crystallinity is poor and there are many lattice defects, dislocations, crystal grain boundaries, etc., the carrier is trapped and the mobility (μ) Causes a drop. Therefore, impurities are a major factor that hinders carrier movement. Usually, since a small amount of doping has a great influence on mobility, it is very important to improve the crystallinity and control the doping concentration.

OLEDの高効率化及び長寿命化の施策として、陽極にDLC(Diamond Like Carbon)膜を採用したOLED(例えば、特許文献1)に用いられる有機EL素子の断面構造を図7に示す。有機EL素子110は、ガラスからなる透明基板111の上に、補助電極112を備えている。補助電極112上には発光取出し用の開口部112Aが設けられ、開口部112A内および補助電極112の上にはITO層からなる陰極113が形成されている。   FIG. 7 shows a cross-sectional structure of an organic EL element used in an OLED (for example, Patent Document 1) that employs a DLC (Diamond Like Carbon) film as an anode as a measure for improving the efficiency and extending the life of the OLED. The organic EL element 110 includes an auxiliary electrode 112 on a transparent substrate 111 made of glass. An opening 112A for light emission extraction is provided on the auxiliary electrode 112, and a cathode 113 made of an ITO layer is formed in the opening 112A and on the auxiliary electrode 112.

陰極113の上には電子注入層114が形成され、電子注入層114の上には電子輸送層115が形成され、電子輸送層115の上には有機発光層116が形成され、有機発光層116の上には正孔輸送層117が形成され、正孔輸送層117の上には陽極118が形成され、陽極118の上には補助電極119が形成され、補助電極119の上には一窒化ケイ素(SiN)からなる保護層120が形成されている。なお、陰極113はITO層からなり、陽極118は不純物として窒素が添加されたDLC膜よりなる。   An electron injection layer 114 is formed on the cathode 113, an electron transport layer 115 is formed on the electron injection layer 114, an organic light emitting layer 116 is formed on the electron transport layer 115, and the organic light emitting layer 116 is formed. A hole transport layer 117 is formed on the anode, an anode 118 is formed on the hole transport layer 117, an auxiliary electrode 119 is formed on the anode 118, and a single nitride is formed on the auxiliary electrode 119. A protective layer 120 made of silicon (SiN) is formed. The cathode 113 is made of an ITO layer, and the anode 118 is made of a DLC film to which nitrogen is added as an impurity.

上述のように、陽極118に窒素を微量添加したp型DLC膜を形成することで正孔注入効率を高め、一方、陰極113に透明導電膜を形成することで有機発光層116からの発光を、補助電極112に設けられた開口部112Aから取り出している。このような積層構成の採用により、同有機EL素子ではガスバリア性向上及びデバイス長寿命化を図っている点が特徴である。   As described above, the hole injection efficiency is improved by forming a p-type DLC film in which a small amount of nitrogen is added to the anode 118, while light emission from the organic light emitting layer 116 is achieved by forming a transparent conductive film on the cathode 113. , And taken out from the opening 112A provided in the auxiliary electrode 112. By adopting such a laminated structure, the organic EL element is characterized in that the gas barrier property is improved and the device life is extended.

なお、DLC膜とは、ダイヤモンドのsp3結合とグラファイトのsp2結合の両者を骨格構造とした、平坦で200℃程度の低温で合成できるアモルファス炭素膜である。そして、DLC膜は、高硬度、高耐摩耗性、低摩擦係数、高絶縁性、高化学安定性、高ガスバリア性、高耐焼付性、及び高赤外線透過性などの特徴を有する。   The DLC film is an amorphous carbon film that is flat and can be synthesized at a low temperature of about 200 ° C., in which both the sp3 bond of diamond and the sp2 bond of graphite have a skeleton structure. The DLC film has characteristics such as high hardness, high wear resistance, low friction coefficient, high insulation, high chemical stability, high gas barrier properties, high seizure resistance, and high infrared transmittance.

特開2002−343579号公報JP 2002-343579 A

OLEDの作製において、低分子或いは高分子を問わず、素子寿命の向上を如何にして図るかが、最大の課題である。しかしながら、寿命を支配する因子については十分明らかになっていない。その理由の一つに、OLED自体が数百nmの薄膜積層素子からなり、積層された各層は電極を除けば構成元素からも区別しにくい有機層であるために、有効な化学分析手法が乏しいことがある。   In the production of OLEDs, the biggest issue is how to improve the device lifetime regardless of whether it is a low molecule or a polymer. However, the factors governing life are not well understood. One of the reasons is that the OLED itself consists of a thin film multilayer element of several hundreds of nanometers, and the laminated layers are organic layers that are difficult to distinguish from the constituent elements except for the electrodes. Sometimes.

上述のOLED(特許文献1)では、基板と反対側の最上層に化学的安定性の高い3価もしくは5価の不純物を微量添加したDLC膜が陽極に用いられている。これにより、ITOを透明陽極とした場合の問題である、n型縮退半導体ゆえの低い正孔注入効率を補うと共に、ガスバリア性を高めることにより素子耐久性の向上を図っている。   In the above-mentioned OLED (Patent Document 1), a DLC film in which a small amount of a trivalent or pentavalent impurity having high chemical stability is added to the uppermost layer opposite to the substrate is used for the anode. This makes up for the low hole injection efficiency due to the n-type degenerate semiconductor, which is a problem when ITO is used as a transparent anode, and improves the device durability by enhancing the gas barrier property.

しかしながら、トップエミッション型の層構成とした場合、近赤外域の透過性は優れる反面可視域の透過性の低いDLC膜を上部電極として採用することは困難である。また膜質がアモルファス状のためキャリア移動度が低く、電極の一方をITOからなる透明陽極とした場合、注入キャリアが電子となるp型のDLC膜を陰極として採用することは、やはり困難である。   However, in the case of a top emission type layer structure, it is difficult to employ a DLC film having excellent near-infrared transmittance but low visible-light transmittance as the upper electrode. In addition, since the film quality is amorphous, carrier mobility is low, and when one of the electrodes is a transparent anode made of ITO, it is still difficult to adopt a p-type DLC film in which injected carriers become electrons as a cathode.

発光ポテンシャルを最大化させるため、デバイスの光取出効率を高めたトップエミッション型OLEDでは、電子注入性保護膜上に接触するように形成されるITOの膜質が駆動寿命に大きな影響を及ぼす。故に寿命支配因子の一つであるITOのキャリア移動度を如何に高めるかが寿命向上のための課題である。   In a top emission type OLED in which the light extraction efficiency of the device is increased in order to maximize the light emission potential, the film quality of ITO formed so as to be in contact with the electron injecting protective film greatly affects the driving life. Therefore, how to increase the carrier mobility of ITO, which is one of the lifetime controlling factors, is a problem for improving the lifetime.

ITO膜の形成手段として広く用いられているスパッタ法は、真空蒸着法やCVD(Chemical Vapor Deposition:化学蒸着)法等の成膜手段と比べて、緻密で平滑な薄膜が比較的低温プロセスで得られるという長所がある。しかしながら、スパッタ法で形成した薄膜はアモルファスになることが多く、結晶性膜を得るには、200℃以上に基板加熱しながらスパッタする必要がある。   Sputtering, which is widely used as a means for forming an ITO film, provides a dense and smooth thin film by a relatively low-temperature process, as compared with film-forming means such as vacuum deposition and CVD (Chemical Vapor Deposition). There is an advantage of being able to. However, a thin film formed by sputtering is often amorphous, and in order to obtain a crystalline film, it is necessary to perform sputtering while heating the substrate to 200 ° C. or higher.

このような要求に即して、放電をより安定に長時間維持することを目的として開発されたスパッタ法がDCパルススパッタ法である。DCパルススパッタ法は、一定周期でターゲットの印加電力をON/OFFさせるもので、1周期中のON時間の比率であるデューティ比は70%以上で使用されることが多い。この場合、アーキングの回避など放電安定性が増し、成膜時のピンホールの発生が低減されるが、その他の薄膜物性はDCスパッタ法で成膜した場合と大きく変わらない。DCパルススパッタ法でも、特に、低温あるいは非加熱の基板上への成膜では、結晶性の高い薄膜を得られない。   The DC pulse sputtering method is a sputtering method developed for the purpose of maintaining the discharge more stably for a long time in accordance with such a requirement. The DC pulse sputtering method turns on / off the power applied to the target at a constant cycle, and is often used at a duty ratio of 70% or more, which is the ratio of the ON time in one cycle. In this case, discharge stability such as avoiding arcing is increased and the generation of pinholes during film formation is reduced. However, other thin film physical properties are not significantly different from those formed by DC sputtering. Even in the DC pulse sputtering method, a thin film with high crystallinity cannot be obtained particularly when a film is formed on a low-temperature or non-heated substrate.

一方、膜厚数十nmレベルの有機薄膜上に、ITO膜をスパッタ形成する場合は、その有機薄膜が蛍光体やn型もしくはp型半導体からなる機能性薄膜であるとき、その機能を担保すべく、プロセス(焼成)温度はガラス転移点(Tg)以下にする必要がある。更に、高エネルギー粒子であるスパッタ粒子の基板入射頻度及びエネルギーも制御しなくてはならない。   On the other hand, when an ITO film is formed by sputtering on an organic thin film having a thickness of several tens of nanometers, the function is ensured when the organic thin film is a functional thin film made of a phosphor or an n-type or p-type semiconductor. Accordingly, the process (firing) temperature needs to be lower than the glass transition point (Tg). Furthermore, the substrate incidence frequency and energy of sputtered particles, which are high energy particles, must be controlled.

しかし現状では、ガラス転移点Tg以下のプロセス温度で結晶性ITO膜を有機薄膜上に形成することは困難である。また、スパッタ粒子の入射頻度及びエネルギーはプロセスパラメータ(成膜圧力等)で制御可能なものの、膜物性及び結晶性を担保することは、やはり困難である。   However, at present, it is difficult to form a crystalline ITO film on an organic thin film at a process temperature below the glass transition point Tg. Further, although the incident frequency and energy of sputtered particles can be controlled by process parameters (film formation pressure, etc.), it is still difficult to ensure film properties and crystallinity.

膜結晶性を高める手段として、基板入射エネルギー増加による表面マイグレーション(泳動)の促進が有効であることが知られている。しかし、基板入射エネルギーの増加は、下地である有機膜の蛍光量子収率やストークスシフト変化など、膜機能劣化を生じさせる懸念がある。なお、ストークシフトとは、吸収と蛍光の遷移エネルギー差であり、有機分子の励起状態の核配置が基底状態のそれよりも増加しているほどシフト量は拡大する。   As a means for improving film crystallinity, it is known that promotion of surface migration (migration) by increasing substrate incident energy is effective. However, there is a concern that an increase in substrate incident energy may cause film function deterioration such as a fluorescence quantum yield or a Stokes shift change of an organic film as a base. Note that the Stoke shift is a difference in transition energy between absorption and fluorescence, and the amount of shift increases as the nuclear arrangement in the excited state of the organic molecule increases from that in the ground state.

本発明は、上述の問題に鑑みて、ITO膜の結晶性を非加熱処理で向上させつつ、キャリア移動度(電子注入)を高める有機EL素子の製造方法を提供することを目的とする。   In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing an organic EL element that improves carrier mobility (electron injection) while improving the crystallinity of an ITO film by non-heating treatment.

上記の課題を解決する為に、本発明は、基板上に第一電極である反射陽極、有機発光層を含む有機薄膜、n型ドーパントを含む電子注入性保護膜、及び第二電極であるITOからなる透明電極をこの順に形成する工程と、前記第一電極、前記有機薄膜、前記電子注入性保護膜、及び前記第二電極を覆うように封止層を形成する工程とを備えるトップエミッション型有機EL素子の製造方法であって、前記電子注入性保護膜上に形成されたITO膜の面方位におけるXRD回折ピーク強度が、アモルファスITO膜のそれより大きいことを特徴とする。   In order to solve the above problems, the present invention provides a reflective anode as a first electrode, an organic thin film including an organic light emitting layer, an electron injecting protective film including an n-type dopant, and an ITO as a second electrode on the substrate. And a step of forming a sealing layer so as to cover the first electrode, the organic thin film, the electron injecting protective film, and the second electrode. A method for manufacturing an organic EL device, characterized in that an XRD diffraction peak intensity in a plane orientation of an ITO film formed on the electron injecting protective film is larger than that of an amorphous ITO film.

本発明は、DCマグネトロンスパッタ法により、電子注入性保護膜上に非加熱で、分子構造破壊などによる膜機能低下を引き起こすことなく、粒径制御された結晶性ITO膜を上部電極として形成することで、電子注入が促進され、デバイス長寿命化を可能とする効果を奏する。   According to the present invention, a crystalline ITO film having a controlled particle size is formed as an upper electrode by DC magnetron sputtering without causing heating on the electron-injecting protective film and degrading the film function due to destruction of the molecular structure. As a result, electron injection is promoted, and the device has a long life.

本発明に係る透明導電膜の形成方法及び他の方法で上部電極にITO(酸化インジウムスズ)膜を形成した、トップエミッション型緑色有機EL素子の寿命をそれぞれ示す図である。It is a figure which respectively shows the lifetime of the top emission type green organic EL element which formed the ITO (indium tin oxide) film | membrane in the upper electrode by the formation method of the transparent conductive film which concerns on this invention, and another method. 本発明に係る透明導電膜の形成方法及び他の方法で上部電極にITO膜を形成した電子の単電荷デバイスの(電子)電流−電圧特性をそれぞれ示す図である。It is a figure which respectively shows the (electron) current-voltage characteristic of the electronic single charge device which formed the ITO film | membrane in the upper electrode by the formation method of the transparent conductive film which concerns on this invention, and another method. 本発明に係る透明導電膜の形成方法及び他の方法で電子注入性保護膜上に接触するように形成したITO膜の結晶性をそれぞれ示す図である。It is a figure which respectively shows the crystallinity of the ITO film | membrane formed so that it may contact on the electron injectable protective film by the formation method of the transparent conductive film which concerns on this invention, and another method. ITO非縮退状態、縮退状態における有機層と陰極界面のエネルギーダイアグラム(概念図)である。It is an energy diagram (conceptual diagram) of an organic layer and a cathode interface in an ITO non-degenerate state and a degenerate state. ITO膜物性とデバイス寿命の相関を確認するための評価用素子の構造を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the element for evaluation for confirming the correlation of ITO film | membrane physical property and device lifetime. 本発明の実施形態に係るITO膜形成に用いるマグネトロンスパッタ装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the magnetron sputtering apparatus used for ITO film formation which concerns on embodiment of this invention. 従来の有機EL素子の概略構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing schematic structure of the conventional organic EL element.

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。本発明の目的の一つであるITO膜の結晶性の向上は、具体的には、Inのメインピークである面方位(222)での回折強度がアモルファスITO膜のそれより大きく且つ、平均結晶粒径をキャリア移動度が最大化される大きさとなるよう構造制御することにより実現される。スパッタ成膜における膜構造制御に対する最も重要なパラメータは、成膜温度(基板温度)とガス圧力である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. Specifically, the improvement in crystallinity of the ITO film which is one of the objects of the present invention is that the diffraction intensity in the plane orientation (222) which is the main peak of In 2 O 3 is larger than that of the amorphous ITO film and This is realized by controlling the average crystal grain size so that the carrier mobility is maximized. The most important parameters for film structure control in sputter deposition are the deposition temperature (substrate temperature) and gas pressure.

耐熱性が劣る機能性有機薄膜の上にITO膜形成を行う場合、過度な基板温度上昇を抑制しなければならない。故に、熱エネルギーに代わる構造制御のための駆動エネルギーとして、スパッタ粒子運動エネルギーの存在が重要である。スパッタ粒子運動エネルギーはプラズマ中のイオン分率とプラズマ電位に大きく依存する。スパッタ粒子の中でもイオンは中性粒子の10〜100倍程度のエネルギーを持ち、イオン分率は10%以上であるので、イオンの運動エネルギー(入射エネルギー)を制御することが膜構造制御に効果的である。   When forming an ITO film on a functional organic thin film having poor heat resistance, an excessive substrate temperature rise must be suppressed. Therefore, the existence of sputtered particle kinetic energy is important as driving energy for structural control instead of thermal energy. The sputter particle kinetic energy greatly depends on the ion fraction in the plasma and the plasma potential. Among the sputtered particles, ions have energy about 10 to 100 times that of neutral particles, and the ion fraction is 10% or more, so controlling the kinetic energy (incident energy) of ions is effective for controlling the film structure. It is.

平均入射イオンエネルギーを50eV〜100eV、スパッタ粒子入射量に対するAr(アルゴン)イオン入射量の比率を0.01〜0.1の範囲に制御して成膜を行うと、膜構造制御に好適である。一方、同制御範囲外で成膜を行った場合、着膜面が再スパッタされることで成膜速度低下、着膜面温度上昇、下地有機層のイオン入射ダメージによる膜機能低下などの発生が懸念される。つまり、再スパッタやそれに伴うArトラップ促進による膜欠陥密度上昇を抑制することは、緻密で結晶性及び配向性の高い膜形成に繋がる。   When film formation is performed by controlling the average incident ion energy to 50 eV to 100 eV and the ratio of the Ar (argon) ion incident amount to the sputter particle incident amount within a range of 0.01 to 0.1, it is suitable for film structure control. . On the other hand, when the film is formed outside the same control range, the film formation surface is re-sputtered, resulting in a decrease in film formation rate, an increase in film formation surface temperature, and a decrease in film function due to ion incident damage to the underlying organic layer. Concerned. That is, suppressing the increase in film defect density due to resputtering and the accompanying Ar trap promotion leads to the formation of a dense film with high crystallinity and orientation.

以上を踏まえて、本発明の実施例による非加熱処理ITO膜の平均結晶粒径及び微結晶の最大粒径をそれぞれSEM(Scanning Electron Microscope:走査型電子顕微鏡)にて観察し、キャリア移動度との相関を調査した結果、前者は20nm〜50nm、後者は60nm〜100nmの範囲内でキャリア移動度が最大化されるとともに、本ITO膜を電子注入性保護膜上に接触するように形成した場合、図3に示すように、膜には面方位(222)に強い回折強度を示すことが確認された。図3において、縦軸は回折強度[cps:count per second]を示し、横軸は回折角度2θ[°]を表す。   Based on the above, the average crystal grain size and the maximum crystal grain size of the non-heat-treated ITO film according to the example of the present invention were observed with a scanning electron microscope (SEM), respectively, and the carrier mobility and As a result of investigating the correlation, the carrier mobility is maximized within the range of 20 nm to 50 nm for the former and 60 nm to 100 nm for the latter, and the ITO film is formed so as to be in contact with the electron injecting protective film As shown in FIG. 3, it was confirmed that the film showed strong diffraction intensity in the plane orientation (222). In FIG. 3, the vertical axis represents diffraction intensity [cps: count per second], and the horizontal axis represents diffraction angle 2θ [°].

また、図5の層構成からなるトップエミッション型OLEDにおいて、本発明の実施例を適用した場合、図1に示すように、最も高い寿命特性を示すことも確認された。これら事象は結晶粒径制御、即ち、構造制御が結晶性向上、引いてはデバイス駆動寿命向上に寄与することを示唆するものである。   Further, in the top emission type OLED having the layer configuration of FIG. 5, when the embodiment of the present invention was applied, it was confirmed that the highest lifetime characteristic was exhibited as shown in FIG. These events suggest that crystal grain size control, that is, structure control contributes to improvement in crystallinity and, in turn, device drive life.

なお、平均入射イオンエネルギーに関しては、ラングミューアプローブ法によるプラズマ診断にてイオン加速電位差(Vp−Vf)を、オシロスコープによるパルス放電波形観察によりターゲット電位(VT)を、それぞれ計測し、両指標から数値化を行った。ラングミューアプローブ法は、静電短針法とも呼ばれ、計測可能なプラズマ諸量は、電子温度(Te)、電子エネルギー分布関数(EEDF:Electron Energy Distribution Function)、電子密度(Ne)、イオン密度(Ni)、フローティングポテンシャル(Vf)、プラズマポテンシャル(Vp)などである。計測は簡便で、プラズマ中に挿入したプローブユニット先端のプローブチップでの電圧−電流特性を計測することで得られる。この際、EEDFはMaxwell−Bolzmann分布であることが前提となる。   Regarding the average incident ion energy, the ion acceleration potential difference (Vp-Vf) is measured by plasma diagnosis using the Langmuir probe method, and the target potential (VT) is measured by observing the pulse discharge waveform using an oscilloscope. Made. The Langmuir probe method is also called an electrostatic short needle method, and various plasma quantities that can be measured include an electron temperature (Te), an electron energy distribution function (EEDF: Electron Energy Distribution Function), an electron density (Ne), an ion density ( Ni), floating potential (Vf), plasma potential (Vp), and the like. The measurement is simple and can be obtained by measuring the voltage-current characteristics at the probe tip at the tip of the probe unit inserted in the plasma. At this time, it is assumed that the EEDF has a Maxwell-Bolzmann distribution.

また、成膜圧力をプラズマ放電閾値より0.1Pa大きい圧力に制御している。この理由は、低ガス圧力下での異常放電抑制と、イオン入射エネルギー及び頻度を大きくし、基板上でのスパッタ粒子のマイグレーションを活発にすることで、結晶性を向上させるためである。なお、異常放電はノジュール(黒色スパッタ残渣物:酸素欠損ITO)の発生や、キャパシターのようにノジュール形成面で正負の電荷を蓄積させ、更にスパッタ中で蓄積し続ける電荷はある限界値を超えて局所的な絶縁破壊を引き起こし、その時生じるアーク放電により発生したパーティクルによって、膜質の劣化や電源へのダメージといった問題も引き起こす。   Further, the film forming pressure is controlled to a pressure 0.1 Pa higher than the plasma discharge threshold. The reason for this is to improve crystallinity by suppressing abnormal discharge under low gas pressure, increasing the ion incident energy and frequency, and activating migration of sputtered particles on the substrate. In addition, abnormal discharge is caused by the generation of nodules (black spatter residue: oxygen deficient ITO), positive and negative charges are accumulated on the nodule formation surface like capacitors, and the charges that continue to accumulate during sputtering exceed a certain limit value. Local dielectric breakdown is caused, and particles generated by arc discharge generated at that time also cause problems such as deterioration of film quality and damage to the power source.

また、透明電極形成のためのスパッタ成膜を、n型ドーパントを含む電子注入性保護膜表層への初期成膜ではプロセスガスに酸素をドープせずに総膜厚の1/4を形成するものとし、二次成膜ではArに対する酸素流量の比率を0.01〜0.05として残膜形成することで、n型ドーパントである高活性なアルカリ金属またはアルカリ土類金属を酸化から防ぐことができるとともに、初期成膜を薄層形成することで、酸素ノンドープによる膜透過率低下を抑制できる。また、膜高抵抗化に関しても、成膜厚を極めて薄く設定することで、キャリア(電子)がトンネル注入される。これにより電子注入性低下が抑制され、かつデバイス高駆動化による寿命低下も抑制される。   Sputter film formation for forming a transparent electrode is an initial film formation on the surface layer of an electron-injecting protective film containing an n-type dopant, and the process gas is not doped with oxygen and forms 1/4 of the total film thickness. In the secondary film formation, the remaining film is formed by setting the ratio of the oxygen flow rate to Ar to 0.01 to 0.05, thereby preventing the highly active alkali metal or alkaline earth metal as the n-type dopant from being oxidized. In addition, by forming a thin initial film, it is possible to suppress a decrease in film transmittance due to oxygen non-doping. Further, regarding the increase in film resistance, carriers (electrons) are tunnel-injected by setting the film thickness to be extremely thin. As a result, a decrease in electron injectability is suppressed, and a decrease in lifetime due to higher device drive is also suppressed.

ここで本発明の実施形態に係る有機EL素子の製造方法における、ITO膜の結晶性とEL素子特性の相関とそのメカニズムについて述べる。図1に、トップエミッション型OLEDにおいて、それぞれ異なる方法でITO膜が形成されたG(緑)素子の寿命特性を示す。具体的には、点Pは本発明の実施形態にかかるマグネトロンスパッタ方法、点Pc1は比較例1として対向ターゲット式スパッタ方法、点Pc2は比較例としてプラズマ蒸着方法で形成した素子の寿命(Life time/h)を表している。同図より、本発明の実施例によりITO膜を形成した素子の輝度半減寿命が、他の方式でITO膜を形成した素子の寿命に比べ、2倍以上に延びていることが確認できる。これは、本発明の実施例により、ITO膜の結晶性が向上したことで、本膜から効率良く電子注入がなされ、正孔、電子両キャリアの注入バランスが改善し、引いては、駆動寿命が改善したためと考えられる。   Here, the correlation between the crystallinity of the ITO film and the EL element characteristics and the mechanism in the method for manufacturing the organic EL element according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 shows the lifetime characteristics of G (green) elements in which ITO films are formed by different methods in a top emission type OLED. Specifically, the point P is a magnetron sputtering method according to an embodiment of the present invention, the point Pc1 is a counter target sputtering method as a comparative example 1, and the point Pc2 is a lifetime of a device formed by a plasma deposition method as a comparative example (Life time). / H). From this figure, it can be confirmed that the luminance half-life of the element formed with the ITO film according to the embodiment of the present invention is more than twice as long as the life of the element formed with the ITO film by other methods. This is because the crystallinity of the ITO film is improved according to the embodiment of the present invention, so that electron injection is efficiently performed from this film, and the injection balance of both hole and electron carriers is improved. This is thought to be due to the improvement.

図2に、ITO膜を形成したEOD(Electron Only Device:電子の単電荷デバイス)の(電子)電流−電圧特性を示す。同図において、横軸は印加電圧(V)を表し、縦軸は電子電流(mA)を表している。点線La1は従来のアルミ蒸着膜
の電流―電圧特性を示している。なお、実線L、Lc1、及びLc2は、上述の図1を参照して説明した、本発明の実施形態、比較例1、及び比較例2におけるITO膜の電流―電圧特性をそれぞれ示している。本図より、本発明の実施例によりITO膜を形成した素子の電子電流が、Al蒸着膜に比べると劣るものの、対向ターゲット式スパッタ方法(比較例1)およびプラズマ蒸着方法(比較例2)によって、ITO膜を形成した素子の電流に比べ、良く流れている(電子注入性が高い)ことが確認できる。これも、本発明の実施例により形成したITO膜の結晶性が向上し、本膜から効率良く電子注入がなされたためと考えられる。
FIG. 2 shows (electron) current-voltage characteristics of an EOD (Electron Only Device) having an ITO film. In the figure, the horizontal axis represents the applied voltage (V), and the vertical axis represents the electron current (mA). A dotted line La1 indicates the current-voltage characteristics of the conventional aluminum deposited film. Solid lines L, Lc1, and Lc2 indicate the current-voltage characteristics of the ITO films in the embodiment of the present invention, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 described with reference to FIG. From this figure, although the electron current of the element in which the ITO film is formed according to the embodiment of the present invention is inferior to that of the Al vapor deposition film, the opposed target sputtering method (Comparative Example 1) and the plasma vapor deposition method (Comparative Example 2) It can be confirmed that the current flows well (electron injection property is high) compared to the current of the element on which the ITO film is formed. This is also because the crystallinity of the ITO film formed according to the example of the present invention was improved and electrons were efficiently injected from this film.

図3に、電子注入性保護膜上に接触するように形成したITO膜のX線回折(X−ray diffraction:XRD)結果を示す。同図において、横軸は回折角度2θ[°]を表し、縦軸は回折強度[cps:counts per second]を表している。線C、Cc1、及びCc2は、上述の図1を参照して説明した、本発明の実施形態、比較例1、及び比較例2におけるITO膜のそれぞれの結晶性を示している。本図より、本発明の実施形態に係るITO膜は、2θ=30.6°、即ち面方位(222)に明瞭な回折ピーク強度が確認でき、他の方式で形成したITO膜(比較例1及び比較例2)に比べ結晶性が高いことが確認できる。これは、本発明の実施形態に掛かるITO膜は、着膜面にArイオンがイオンエネルギーを50〜100eVに制御しながら、着膜面に入射されることで、膜の緻密性が向上する。即ち、イオンエネルギーが駆動力となってストレスマイグレーションが促進され、結晶配向性が向上するためと考えられる。   FIG. 3 shows an X-ray diffraction (XRD) result of the ITO film formed so as to be in contact with the electron injecting protective film. In the figure, the horizontal axis represents the diffraction angle 2θ [°], and the vertical axis represents the diffraction intensity [cps: counts per second]. Lines C, Cc1, and Cc2 indicate the crystallinity of the ITO films according to the embodiment of the present invention, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 described with reference to FIG. From this figure, the ITO film according to the embodiment of the present invention can confirm a clear diffraction peak intensity at 2θ = 30.6 °, that is, the plane orientation (222), and an ITO film formed by another method (Comparative Example 1). It can be confirmed that the crystallinity is higher than that of Comparative Example 2). This is because, in the ITO film according to the embodiment of the present invention, Ar ions are incident on the film deposition surface while controlling the ion energy to 50 to 100 eV, thereby improving the film density. That is, it is considered that ion energy is a driving force to promote stress migration and improve crystal orientation.

上述の結晶性評価に用いたX線回折法は、原子のX線スペクトルが0.1nm程度で、固体の代表的原子間隔(0.2〜0.3nm)に比べ小さく、結晶格子はX線に対して回折格子になるとともに、入射X線に対しては各原子の殻外電子から出る同程度の二次X線と互いに干渉する現象を利用した結晶構造解析法の一種である。   The X-ray diffraction method used for the crystallinity evaluation described above has an atomic X-ray spectrum of about 0.1 nm, which is smaller than the typical atomic spacing (0.2 to 0.3 nm) of a solid, and the crystal lattice is X-ray. It is a kind of crystal structure analysis method that uses a phenomenon that becomes a diffraction grating and interferes with incident X-rays with the same degree of secondary X-rays emitted from the electrons outside the shell of each atom.

具体的には、この干渉で特定方向(格子面間隔dを持つ結晶に対して、X線を入射したとき、2dsinθ=nλの関係を持つθ、即ちブラッグ角、(nは任意の整数))のX線強度が高まり、結晶構造を反映した回折図形が得られるというものである。   Specifically, a specific direction due to this interference (when X-rays are incident on a crystal having a lattice spacing d, θ having a relationship of 2 d sin θ = nλ, that is, a Bragg angle, where n is an arbitrary integer) As a result, the X-ray intensity increases, and a diffraction pattern reflecting the crystal structure is obtained.

図4に、ITO非縮退状態(図4(a))及び縮退状態(図4(b))における、有機層と陰極界面とのエネルギーダイアグラム(概念図)を示す。本図より、ITO縮退状態(図4(b))では、ITO非縮退状態(図4(a))に対し、界面に形成された電気二重層の両キャリア密度が高く、それに伴い電子注入障壁が低減(ITOのフェルミ準位が伝導帯底部準位よりも真空準位側に近づく)されている。   FIG. 4 shows an energy diagram (conceptual diagram) between the organic layer and the cathode interface in the ITO non-degenerate state (FIG. 4A) and the degenerate state (FIG. 4B). From this figure, in the ITO degenerated state (FIG. 4 (b)), the double carrier density of the electric double layer formed at the interface is higher than that in the ITO non-degenerated state (FIG. 4 (a)). (The Fermi level of ITO is closer to the vacuum level than the bottom level of the conduction band).

このモデルは、ITO縮退状態における電子注入性が、非縮退状態に対して向上していることを示しており、そのメカニズムは、ITOの母結晶であるInにSnがドープされると、3価のInサイトに4価のSnが置換型固溶し、置換したSnは1原子当たり1個のキャリアを放出し、1020〜1021cm−3のキャリア密度が安定して得られることで発現する。 This model shows that the electron injection property in the ITO degenerate state is improved with respect to the non-degenerate state, and the mechanism is that when In 2 O 3 which is the mother crystal of ITO is doped with Sn. Tetravalent Sn is dissolved in substitution at the trivalent In site, and the substituted Sn emits one carrier per atom, and a carrier density of 10 20 to 10 21 cm −3 is stably obtained. It is expressed by.

金属と有機半導体接触において、n型半導体のフェルミ準位が金属の仕事関数よりも高い場合、n型半導体の自由電子は金属側へと流れる。電子が金属側に移動しても、金属では電荷は表面にしか存在できない。つまり、金属に入った電子は全て金属表面にのみ存在して、そこから奥へは行けない。これにより、n型半導体と金属界面には電気二重層が形成される。   When the Fermi level of the n-type semiconductor is higher than the work function of the metal at the contact between the metal and the organic semiconductor, the free electrons of the n-type semiconductor flow to the metal side. Even if electrons move to the metal side, the charge can only exist on the surface of the metal. In other words, all the electrons that have entered the metal exist only on the metal surface and cannot go to the back. As a result, an electric double layer is formed at the interface between the n-type semiconductor and the metal.

界面電気二重層の形成によって、真空準位のシフトが起こると、シフト量はn型半導体と金属の組合せによっては1eVにもなり、バンドギャップエネルギーEgの大きさと比べても無視できない大きさとなる。界面電気二重層の極性は多くの場合、n型半導体が正で、金属が負となる。   When a vacuum level shift occurs due to the formation of the interfacial electric double layer, the shift amount becomes 1 eV depending on the combination of the n-type semiconductor and the metal, which is not negligible compared to the magnitude of the band gap energy Eg. In many cases, the polarity of the interface electric double layer is positive for an n-type semiconductor and negative for a metal.

この原因は、n型半導体の特性によるものである。つまり、n型半導体は元々ドナーが解離して自由電子を生み出すため、自由電子の存在する状態が電気的に中性となる。そして、電子が無くなれば、半導体格子の一部をなす可動性のないドナーイオンが元の場所にそのまま残り、n型半導体が正で金属が負となる。電子がなくなった部分を空乏層(Depletion layer)という。空乏層の空間電荷密度はドナーイオン密度と電荷素量の積である。   This is due to the characteristics of the n-type semiconductor. That is, the n-type semiconductor originally generates a free electron by dissociating the donor, so that the state where the free electron exists is electrically neutral. When the electrons disappear, the non-movable donor ions that form part of the semiconductor lattice remain in their original locations, and the n-type semiconductor is positive and the metal is negative. The portion where the electrons disappear is called a depletion layer. The space charge density of the depletion layer is the product of donor ion density and elementary charge.

図5に、本発明の主目的であるITO膜物性とデバイス寿命の相関を確認するための評価用素子の構造を模式的に示す。ガラス基板4及びTFT基材5上に平坦化膜6、第一電極である反射陽極7がそれぞれ形成され、更に画素仕切部材として隔壁9がフォトリソグラフィー法により形成されている。隔壁9で仕切られた画素領域には、正孔注入層10、インターレイヤ(電子ブロッキング層)11、有機薄膜である有機発光層(RGB)12、n型ドープ電子注入層13、第二電極である透明電極14が順番に設けられている。また、基材上に設けられた反射陽極7、有機発光層12、及び透明電極14は、主に両電極7及び14と有機発光層12を環境中の水分等から保護することを目的として封止される。封止には、第1封止層15(SiNx)と第2封止層16(Al)の二層からなる薄膜封止層(SiNx+Al)30と樹脂封止層17とを透明電極14上に形成し、色補正用カラーフィルター20でカラーフィルター用ガラス基材と貼り合わせる方法が採用されている。以上より、図5に示す構成を有する評価用素子では、外部雰囲気の影響に左右されずに寿命評価を行うことができる。 FIG. 5 schematically shows the structure of an evaluation element for confirming the correlation between the ITO film physical properties, which is the main object of the present invention, and the device lifetime. A planarizing film 6 and a reflective anode 7 as a first electrode are formed on the glass substrate 4 and the TFT substrate 5, respectively, and a partition wall 9 is formed by a photolithography method as a pixel partition member. The pixel region partitioned by the partition wall 9 includes a hole injection layer 10, an interlayer (electron blocking layer) 11, an organic light emitting layer (RGB) 12 that is an organic thin film, an n-type doped electron injection layer 13, and a second electrode. A certain transparent electrode 14 is provided in order. The reflective anode 7, the organic light emitting layer 12, and the transparent electrode 14 provided on the substrate are sealed mainly for the purpose of protecting both the electrodes 7 and 14 and the organic light emitting layer 12 from moisture in the environment. Stopped. For sealing, a thin film sealing layer (SiNx + Al 2 O 3 ) 30 composed of two layers of a first sealing layer 15 (SiNx) and a second sealing layer 16 (Al 2 O 3 ), and a resin sealing layer 17 Is formed on the transparent electrode 14, and the color correction color filter 20 is attached to the color filter glass substrate. As described above, the evaluation element having the configuration shown in FIG. 5 can perform the life evaluation without being influenced by the influence of the external atmosphere.

図5に示す従来のトップエミッション型OLEDでは、第1封止層15(SiNx)のみを透明電極14の上に形成することで封止を行っている。しかしながら、デバイス端部の被覆性が不十分である。さらに、透明電極14上に異物が介在する場合、成膜粒子の指向性を主因とする封止層欠陥パスが発生し、ここから大気中の水分、酸素等が拡散・侵入して、易酸化性であるn型ドープ電子注入層13や有機発光層19を改質させる。このように、従来は、封止層120がSiNxの一層のみで形成されているのに対して、本発明では封止層30はSiNx+Alの2層で形成されている。 In the conventional top emission type OLED shown in FIG. 5, sealing is performed by forming only the first sealing layer 15 (SiNx) on the transparent electrode 14. However, the coverage of the device end is insufficient. Furthermore, when a foreign substance is present on the transparent electrode 14, a sealing layer defect path is generated mainly due to the directivity of the film-forming particles, and moisture, oxygen, etc. in the atmosphere diffuse and invade from here to easily oxidize. The n-type doped electron injection layer 13 and the organic light-emitting layer 19 which are properties are modified. As described above, the sealing layer 120 is conventionally formed of only one layer of SiNx, whereas in the present invention, the sealing layer 30 is formed of two layers of SiNx + Al 2 O 3 .

本発明において、二層からなる薄膜封止層(SiNx+Al)30を透明電極16の上に形成し封止を行った場合、端部被覆性が向上する。更に第2封止層(Al)18の膜緻密性を向上させることで、封止層欠陥パス(リークパス)の発生をも抑制することができる。なお、第二封止層18は光学調整層としての機能も備えており、無機化合物の他に、パリレンなどの有機化合物を用いても良い。 In the present invention, when a thin film sealing layer (SiNx + Al 2 O 3 ) 30 composed of two layers is formed on the transparent electrode 16 and sealing is performed, the end coverage is improved. Further, by improving the film density of the second sealing layer (Al 2 O 3 ) 18, the occurrence of a sealing layer defect path (leakage path) can also be suppressed. The second sealing layer 18 also has a function as an optical adjustment layer, and an organic compound such as parylene may be used in addition to the inorganic compound.

図6を参照して、本発明の実施形態に係るITO膜形成に用いるマグネトロンスパッタ装置について説明する。マグネトロンスパッタ装置100は、その内部にアースシールド32a、ターゲット32b、バッキングプレート32c、カソードマグネット32dからなるスパッタターゲットユニット32と、それと対向する位置に透光性基板28を保持するための基板回転保持機構22が具備されている。なお、スパッタ成膜時のイオン衝撃による過度の基板温度上昇を抑制するため、基板の裏面側に基板冷却板22bが具備されている。   With reference to FIG. 6, a magnetron sputtering apparatus used for forming an ITO film according to an embodiment of the present invention will be described. The magnetron sputtering apparatus 100 includes a sputtering target unit 32 including an earth shield 32a, a target 32b, a backing plate 32c, and a cathode magnet 32d therein, and a substrate rotation holding mechanism for holding the translucent substrate 28 at a position facing the sputtering target unit 32. 22 is provided. Note that a substrate cooling plate 22b is provided on the back side of the substrate in order to suppress an excessive increase in substrate temperature due to ion bombardment during sputtering film formation.

マグネトロンスパッタ装置100の外部には、スパッタガス(Ar、N)を内部導入するための配管41、ガス流量調整器であるMFC(Mass Flow Controller)42、アース43、プラズマ放電用電源としてDCパルス電源37、更にはロータリーポンプやクライオポンプなどからなる排気ユニット38がそれぞれ具備されている。マグネトロンスパッタ装置100はターゲット32bの材料にITO、IZO(インジウム亜鉛酸化物)、GZO(ガリウムドープ酸化亜鉛)、AZO(アルミニウムドープ酸化亜鉛)、ZnO(酸化亜鉛)等を用いることで、種々の透明導電膜形成が可能である。 Outside the magnetron sputtering apparatus 100, a pipe 41 for introducing a sputtering gas (Ar, N 2 ), a gas flow controller MFC (Mass Flow Controller) 42, a ground 43, and a DC pulse as a plasma discharge power source A power source 37 and an exhaust unit 38 including a rotary pump and a cryopump are provided. The magnetron sputtering apparatus 100 uses various transparent materials by using ITO, IZO (indium zinc oxide), GZO (gallium doped zinc oxide), AZO (aluminum doped zinc oxide), ZnO (zinc oxide) or the like as the material of the target 32b. Conductive film formation is possible.

マグネトロンスパッタ方式はターゲット前面の形成磁場により電子を拘束させるとともに、電子衝突によるガスのイオン化を促進させてターゲット近傍のプラズマ密度を高める方法である。しかし磁場による荷電粒子の拘束は基板へ到達するイオン数も同時に減少させる。従って、マグネトロンスパッタ方式では、基板へ到達するスパッタ粒子は磁場の影響を受けない中性粒子がほとんどである。この場合、プラズマシースの電位差による荷電粒子の加速が期待できないため、その運動エネルギーは低い。   The magnetron sputtering method is a method in which electrons are constrained by a magnetic field formed on the front surface of a target and gas ionization by electron collision is promoted to increase the plasma density near the target. However, restraining charged particles by a magnetic field also reduces the number of ions that reach the substrate. Therefore, in the magnetron sputtering method, most of the sputtered particles that reach the substrate are neutral particles that are not affected by the magnetic field. In this case, since the acceleration of the charged particles due to the potential difference of the plasma sheath cannot be expected, the kinetic energy is low.

一方で直流2極や高周波のみのスパッタ方式では、二次電子の基板入射により基板温度上昇が著しいが、マグネトロンスパッタでは、多くの電子は磁場に巻付き、サイクロトロン運動をしながら気体分子と衝突を繰り返し、エネルギーを失活させて基板に到達・入射するため、基板温度上昇は少ない。   On the other hand, in the sputtering method using only DC bipolar or high frequency, the substrate temperature rises remarkably due to the incident of secondary electrons on the substrate, but in magnetron sputtering, many electrons are wound around the magnetic field and collide with gas molecules while performing cyclotron motion. Since the energy is repeatedly deactivated to reach and enter the substrate, the substrate temperature rises little.

また基板入射粒子の運動エネルギーを制御するには、イオンを利用することが最も効果的であり、プラズマ電位(Vp)と基板電位(Vf)との電位差(Vp−Vf)、つまりイオン加速電位差を変えることで、イオンの運動エネルギーを大きく変えることができる。それにより形成膜に対して、高エネルギー粒子を衝突(エネルギー付与)させることが可能になり、更にイオン数自体を増加させることで、衝突頻度も上昇させることができる。   In order to control the kinetic energy of the substrate incident particles, it is most effective to use ions, and the potential difference (Vp−Vf) between the plasma potential (Vp) and the substrate potential (Vf), that is, the ion acceleration potential difference is set. By changing, the kinetic energy of ions can be changed greatly. As a result, high energy particles can collide (apply energy) to the formed film, and the collision frequency can also be increased by increasing the number of ions themselves.

イオン衝突頻度上昇は、膜の結晶性向上、キャリア移動度上昇に繋がるとともに、SnのIn原子との置換及びイオン化を促進させて、電子密度も上昇させる。その結果、電子注入が促進される。   An increase in ion collision frequency leads to an improvement in the crystallinity of the film and an increase in carrier mobility, and also promotes the substitution and ionization of Sn with In atoms, thereby increasing the electron density. As a result, electron injection is promoted.

一方、パルススパッタ方式ではターゲットに印加する負バイアスを短時間反転し、スパッタ中に蓄積した絶縁膜表面の正電荷を電子によって中和する方法である。プラズマ中の電子の移動度はイオンのそれと比べて大きいので、中和に必要な正バイアス印加時間(デューティ比)は短時間で済む。そのため、DCスパッタと比較して遜色ない高い成膜速度が期待できる。   On the other hand, in the pulse sputtering method, the negative bias applied to the target is reversed for a short time, and the positive charges on the surface of the insulating film accumulated during the sputtering are neutralized by electrons. Since the mobility of electrons in the plasma is larger than that of ions, the positive bias application time (duty ratio) necessary for neutralization is short. Therefore, it can be expected that the film forming speed is inferior to that of DC sputtering.

また、パルススパッタ方式では通常のDC電源をパルス電源に交換するだけで容易に高エネルギー粒子の基板入射が実現できる。但し、
1.パルススパッタにおける粒子エネルギーがターゲット印加電圧の挙動に大きく依存していること;
2.パルススパッタの電子密度は通常のDCスパッタと同程度なので、高いイオン分率が望めないこと;そして、
3.基板が接地されていない場合、基板のフローティング電位がプラズマ電位に追従することで、イオン加速電位差(Vp−Vf)が大きくならず、結果として基板到達粒子は必ずしも高エネルギーを持たない可能性があることなどに留意する必要がある。
Further, in the pulse sputtering method, the substrate incidence of high energy particles can be easily realized simply by replacing the normal DC power source with the pulse power source. However,
1. The particle energy in pulse sputtering greatly depends on the behavior of the target applied voltage;
2. Since the electron density of pulse sputtering is similar to that of normal DC sputtering, high ion fraction cannot be expected; and
3. When the substrate is not grounded, the floating potential of the substrate follows the plasma potential, so that the ion acceleration potential difference (Vp−Vf) does not increase, and as a result, the particles reaching the substrate may not necessarily have high energy. It is necessary to keep this in mind.

Arイオンなど希ガスイオンによる基板へのイオン衝撃には、形成膜の密着性向上(ストレスマイグレーション制御)や、膜密度を高める効果があり、イオンエネルギーを適当に制御すれば、形成膜の残留応力や多結晶膜などの優先配向面を制御することが可能である。こうしたイオン衝撃の特長を利用すると、膜の化学結合状態変化や表面上での化学反応活性化が可能になる。   Ion bombardment to the substrate by rare gas ions such as Ar ions has the effect of improving the adhesion of the formed film (stress migration control) and increasing the film density. If the ion energy is appropriately controlled, the residual stress of the formed film It is possible to control the preferential orientation plane such as a polycrystalline film. By utilizing such features of ion bombardment, it becomes possible to change the chemical bonding state of the film and activate the chemical reaction on the surface.

一方で過度のイオン衝撃は、下地膜が無機化合物の場合は構成元素脱離による組成ズレ(光学定数変化)を、有機化合物の場合は分子結合断裂(共役長変化→蛍光量子収率変化)を、それぞれ引き起こす懸念がある。そして、基板近傍のプラズマ密度が上昇するのに伴い、基板温度も上昇する。   On the other hand, excessive ion bombardment causes compositional deviation (change in optical constant) due to elimination of constituent elements when the underlying film is an inorganic compound, and molecular bond breakage (change in conjugate length → change in fluorescence quantum yield) when the base film is an organic compound. , There are concerns that each cause. As the plasma density in the vicinity of the substrate increases, the substrate temperature also increases.

ターゲット表面からスパッタされた粒子は周囲のガス粒子と衝突しながら基板に到達する。衝突頻度はガス圧力によって決まる平均自由行程に依存する。低ガス圧力下では粒子の平均自由行程が長くなるので、スパッタ粒子はガス粒子との衝突による散乱の影響をほとんど受けることなく、運動エネルギーを失活させずに基板に到達する。運動エネルギーはスパッタ粒子が基板上を泳動する(マイグレーション)駆動力となり、一部は熱エネルギーに変換される。この熱エネルギーが基板温度上昇に直接的に寄与する。   The particles sputtered from the target surface reach the substrate while colliding with surrounding gas particles. The collision frequency depends on the mean free path determined by the gas pressure. Since the mean free path of particles becomes long under low gas pressure, sputtered particles reach the substrate without being affected by scattering due to collision with gas particles and without activating kinetic energy. Kinetic energy serves as a driving force for migration of sputtered particles on the substrate, and a part thereof is converted into thermal energy. This thermal energy contributes directly to the substrate temperature rise.

なお、基板−ターゲット間距離がターゲットや基板の寸法(被スパッタ面積)に比べて十分大きい場合、スパッタ粒子の入射方向はほぼ基板面の法線方向と一致する。高ガス圧力下では平均自由行程が短くなるので、スパッタ粒子は基板到達までガス粒子と衝突を繰り返し、運動エネルギーを大きく失活させる。また、この衝突による散乱のためスパッタ粒子の運動方向は大きく変化して、基板面の法線方向に対して角度をもって斜め入射する粒子が増加する。この斜め入射する粒子が薄膜の緻密性、結晶性に大きく関与する。   When the distance between the substrate and the target is sufficiently larger than the dimensions of the target and the substrate (surface to be sputtered), the incident direction of the sputtered particles substantially coincides with the normal direction of the substrate surface. Since the mean free path is shortened under high gas pressure, the sputtered particles repeatedly collide with the gas particles until reaching the substrate, and the kinetic energy is largely deactivated. In addition, the movement direction of the sputtered particles greatly changes due to scattering due to the collision, and the number of particles obliquely incident at an angle with respect to the normal direction of the substrate surface increases. These obliquely incident particles are greatly involved in the denseness and crystallinity of the thin film.

以上より、本発明の有機EL素子の製造方法は、マグネトロンスパッタ法による透明電極形成を、スパッタ成膜パラメータを調整し、平均入射イオンエネルギー、下地膜に対する中性粒子(スパッタ粒子)とイオンの入射頻度比(実効膜厚)を制御しながら行う。具体的には、ガス圧力を従来よりも低く設定し、マイグレーションを活性化させるとともに、着膜面へのイオン入射も増加させ、膜の緻密性を高めるものである。これによりITO膜の結晶性(面方位、回折ピーク強度、半値幅、結晶粒径)を高めることが可能となる。つまり、本発明の製造方法を、OLED作製における透明電極形成に適用することにより、注入キャリアである電子の注入を促進させ、デバイス長寿命化が図れる。   From the above, the method for producing an organic EL device of the present invention is such that the transparent electrode is formed by magnetron sputtering, the sputtering film formation parameters are adjusted, the average incident ion energy, and the neutral particles (sputtered particles) and ions are incident on the underlying film. This is performed while controlling the frequency ratio (effective film thickness). Specifically, the gas pressure is set lower than in the prior art to activate migration and increase the incidence of ions on the deposition surface, thereby increasing the film density. This makes it possible to increase the crystallinity (plane orientation, diffraction peak intensity, half-value width, crystal grain size) of the ITO film. That is, by applying the manufacturing method of the present invention to the formation of a transparent electrode in OLED fabrication, injection of electrons as injection carriers can be promoted, and the device life can be extended.

図5に示す評価素子において、板厚0.7mmのガラス基板4の上に反射陽極7としてアルミ合金膜を200nmの厚さで、反射陽極7上に直接成膜されている陽極界面層としてIZO(In−ZnO)を35nmの厚さで、それぞれDCマグネトロンスパッタ法により積層形成した後、反射陽極7と陽極界面層との二層をまとめてフォトリソ法によりパターニングし、ストライプパターンを形成した。 In the evaluation element shown in FIG. 5, an aluminum alloy film having a thickness of 200 nm as a reflective anode 7 is formed directly on the reflective anode 7 on the glass substrate 4 having a thickness of 0.7 mm as an IZO interface layer. (In 2 O 3 —ZnO) each having a thickness of 35 nm are stacked by DC magnetron sputtering, and then the two layers of the reflective anode 7 and the anode interface layer are collectively patterned by photolithography to form a stripe pattern did.

次に正孔注入層10としてタングステン酸化物膜を12nmの厚さで、陽極界面層が直接積層された反射陽極7と同じくスパッタ法にて形成した後に、本基板(図5において、タングステン酸化膜である正孔注入層10までが成膜された)を230℃で45min間焼成し、更にストライプ状の反射陽極7の端部を覆うように、ポリイミド材料を用いてフォトリソ法により隔壁9を形成した。この隔壁9間に有機電子ブロッキング材料(インターレイヤ11)を、シクロヘキシルベンゼン(Cyclohexylbenzene:CHB)とメチルアニソール(Methyle Anisole:MA)からなる混合溶媒に溶解し、インキとして塗布形成した後に、焼成後の乾燥膜厚が10nmになるように、200℃で60min間真空焼成した。更にインターレイヤ11上に、ポリフルオレン(PF)からなる緑色有機発光材料(Light Emitting Polymer:LEP)を、インターレイヤ11と同じくCHBとMAからなる混合溶媒に溶解し、インキとして塗布形成した後、焼成後の乾燥膜厚が80nmになるよう、170℃で60min間、N雰囲気下で焼成した。 Next, a tungsten oxide film having a thickness of 12 nm is formed as the hole injection layer 10 by the sputtering method in the same manner as the reflective anode 7 in which the anode interface layer is directly laminated. And the hole injection layer 10 is deposited) at 230 ° C. for 45 minutes, and the partition wall 9 is formed by photolithography using a polyimide material so as to cover the end of the stripe-shaped reflective anode 7. did. An organic electron blocking material (interlayer 11) between the partition walls 9 is dissolved in a mixed solvent composed of cyclohexylbenzene (CHB) and methylanisole (MA), coated and formed as an ink, and then after firing. Vacuum baking was performed at 200 ° C. for 60 minutes so that the dry film thickness was 10 nm. Further, on the interlayer 11, a green organic light emitting material (Light Emitting Polymer: LEP) made of polyfluorene (PF) is dissolved in a mixed solvent made of CHB and MA as in the case of the interlayer 11, and formed as an ink. so that dry film thickness after firing becomes 80 nm, between 60min at 170 ° C., and calcined under N 2 atmosphere.

次にLEP膜(有機発光層12)の上にn型ドーパントであるBa(バリウム)と電子注入性有機物とを80nmの厚さで、共蒸着にて、上述の反射陽極7に陽極界面層が直接積層された陽極層のストライプパターンと直交するようにマスク成膜した。なお、電子注入性有機物にはオキサジアゾールや主構造に分岐や捻れ構造を導入した、耐熱性つまりガラス転移点(Glass Transition Temperature:Tg)の高いオキサジアゾール誘導体を用いても良い。   Next, Ba (barium) as an n-type dopant and an electron injecting organic substance are co-evaporated on the LEP film (organic light emitting layer 12) at a thickness of 80 nm, and an anode interface layer is formed on the reflective anode 7 described above. A mask was formed so as to be orthogonal to the stripe pattern of the directly laminated anode layer. Note that as the electron-injecting organic material, oxadiazole or an oxadiazole derivative having a high glass transition temperature (Tg), in which a branched or twisted structure is introduced into the main structure, may be used.

ここで本発明の透明導電膜形成方法を用いて、n型ドーパントを含む電子注入性有機膜上に、陰極としてITOを35nm、マグネトロン(パルス)スパッタ法にて形成した。ITOの成膜条件は、ガス圧力が0.6Pa、Ar流量が200sccm、酸素流量が10sccm、放電パワーが5.4kW、周波数が250kHz、デューティ比が75%、通過成膜における搬送速度が41.2mm/sとした。なお、スパッタ成膜中における基板温度は50℃以下、平均入射イオンエネルギーは70eVであり、本条件で単膜形成したITO35nmの可視光透過率は90%以上、シート抵抗は160Ω/□以下であった。以上より、DCパルス電源を用いて印加電力の周波数を150kHz〜300kHz、デューティ比を60%〜80%に設定することにより、透明電極14の形成のためのスパッタ成膜を行うことが好ましい。   Here, using the transparent conductive film forming method of the present invention, ITO was formed as a cathode by 35 nm magnetron (pulse) sputtering on the electron injecting organic film containing the n-type dopant. The ITO film forming conditions are as follows: gas pressure is 0.6 Pa, Ar flow rate is 200 sccm, oxygen flow rate is 10 sccm, discharge power is 5.4 kW, frequency is 250 kHz, duty ratio is 75%, and transport speed in passing film formation is 41. It was 2 mm / s. The substrate temperature during sputter deposition was 50 ° C. or less, the average incident ion energy was 70 eV, the visible light transmittance of ITO 35 nm formed as a single film under these conditions was 90% or more, and the sheet resistance was 160Ω / □ or less. It was. From the above, it is preferable to perform sputtering film formation for forming the transparent electrode 14 by setting the frequency of the applied power to 150 kHz to 300 kHz and the duty ratio to 60% to 80% using a DC pulse power source.

最後に本素子の発光領域全面にCVD法により第1封止層15(SiNx膜)を620nmの厚さで、ALD(Atomic Layer Deposition:原子層堆積)法により第2封止層16(Al膜)を20nmの厚さで、それぞれ形成し、更に熱硬化型エポキシ樹脂を介してガラス基板4と貼り合わせることにより封止を行い、トップエミッション型OLEDを得た。上述の各層における膜厚は、光取出し効率が最大化される膜厚を光学シミュレーションにて算出したものである。 Finally, the first sealing layer 15 (SiNx film) is formed to a thickness of 620 nm by the CVD method on the entire light emitting region of the device, and the second sealing layer 16 (Al 2 layer) by the ALD (Atomic Layer Deposition) method. O 3 film) was formed to a thickness of 20 nm, respectively, and further sealed with a glass substrate 4 through a thermosetting epoxy resin to obtain a top emission type OLED. The film thickness in each of the above-described layers is calculated by optical simulation of the film thickness at which the light extraction efficiency is maximized.

以上に述べた製造方法により作製したトップエミッション型OLEDの輝度半減寿命(初期輝度4,000cd/A:LT50)は、従来方法にてITOを陰極形成した素子と比べ、約17倍伸びており、更に駆動電圧(発光開始電圧)は0.7V低下し、発光効率(電流効率)は1.7cd/A上昇した。このことは本発明により形成したITOから効率良く電子注入がなされ、正孔に対するキャリアバランスが改善(界面での正孔蓄積が抑制)されたことで、発光効率を始めとする電流−電圧−輝度特性、及び長期信頼性である寿命が向上したことを示唆するものである。   The luminance half-life (initial luminance 4,000 cd / A: LT50) of the top emission type OLED manufactured by the manufacturing method described above is about 17 times longer than that of a device in which ITO is formed as a cathode by a conventional method. Furthermore, the drive voltage (light emission start voltage) decreased by 0.7 V, and the light emission efficiency (current efficiency) increased by 1.7 cd / A. This is because electrons are efficiently injected from the ITO formed according to the present invention, and the carrier balance with respect to holes is improved (hole accumulation at the interface is suppressed). This suggests that the lifetime which is a characteristic and long-term reliability is improved.

また先述のトップエミッション型OLEDに対し、正孔注入層及びインターレイヤを除いた層構成からなるEODは、注入キャリアである電子の挙動確認に特化した素子である。本発明の透明導電膜形成方法により、n型ドーパントを含む電子注入層上にITOを形成したEODの電流−電圧特性は、最も大きな傾きを示した。このことも本発明により形成したITOから効率良く電子注入がなされたことを示唆するものである。   Further, in contrast to the above-mentioned top emission type OLED, an EOD having a layer structure excluding a hole injection layer and an interlayer is an element specialized for confirming the behavior of electrons as injection carriers. The current-voltage characteristics of the EOD in which ITO was formed on the electron injection layer containing the n-type dopant by the transparent conductive film forming method of the present invention showed the greatest inclination. This also suggests that electron injection was efficiently performed from the ITO formed according to the present invention.

また、電子注入性保護膜が形成された基板上に、前記のスパッタ条件で100nm成膜したITOの結晶性は、従来方法で同様の基板上に形成したITOと比べ、Inの主面方位である(222)に高い感度で回折ピーク強度が検出されたとともに、他の面方位にサブピークは検出されなかった。 Further, on the substrate where the electron injection protective film is formed, the crystallinity of ITO was 100nm deposited by the sputtering conditions, compared to ITO formed on the same substrate in a conventional method, Lord In 2 O 3 The diffraction peak intensity was detected with high sensitivity at the plane orientation (222), and no sub-peak was detected at other plane orientations.

以上より、本発明の透明導電膜形成方法は、立方晶系に属し、bixbyiteと呼ばれる結晶構造を持つ、InのIn3+の位置にSn4+を置換型固溶しつつ、格子定数の大きな変化(格子歪)を伴わずに、配向性の高いITO膜の形成が可能であることを示唆するものである。 As described above, the transparent conductive film forming method of the present invention belongs to a cubic system and has a crystal structure called “bixbyte” and has a lattice constant of Sn 4+ in substitutional solid solution at the In 3+ position of In 2 O 3 . This suggests that an ITO film with high orientation can be formed without a large change (lattice strain).

本発明は、有機EL素子製造に限定されるものではなく、PDPなどの表示デバイスに用いることができる他、薄膜トランジスタ(駆動素子)を始め半導体プロセスや太陽電池などにも利用可能である。   The present invention is not limited to the manufacture of organic EL elements, but can be used for display devices such as PDPs, and can also be used for semiconductor processes, solar cells, and the like, including thin film transistors (drive elements).

4 ガラス基板
5 TFT基材
6 平坦化膜
7 反射陽極
9 隔壁
10 正孔注入層
11 インターレイヤ(電子ブロッキング層)
12 有機発光層(RGB)
13 (n型ドープ)電子注入層
14 透明電極(スパッタITO)
15 第1封止層(CVD:SiNx)
16 第2封止層(ALD:Al
17 樹脂封止層
22 基板回転保持機構
22b 基板冷却板
28 透光性基板
32 スパッタターゲットユニット
32a アースシールド
32b ターゲット(ITO)
32c バッキングプレート
32d カソードマグネット
37 DCパルス電源
38 排気ユニット
41 配管
42 ガス流量調整器
43 アース
100 マグネトロンスパッタ装置
110 有機EL素子
111 透明基板
112 補助電極
112A 開口部
113 陰極
114 電子注入層
115 電子輸送層
116 有機発光層
117 正孔輸送層
118 陽極
119 補助電極
120 保護層
4 Glass substrate 5 TFT substrate 6 Flattened film 7 Reflective anode 9 Partition 10 Hole injection layer 11 Interlayer (electron blocking layer)
12 Organic light emitting layer (RGB)
13 (n-type doped) electron injection layer 14 Transparent electrode (sputtered ITO)
15 First sealing layer (CVD: SiNx)
16 Second sealing layer (ALD: Al 2 O 3 )
17 Resin sealing layer 22 Substrate rotation holding mechanism 22b Substrate cooling plate 28 Translucent substrate 32 Sputter target unit 32a Earth shield 32b Target (ITO)
32c Backing plate 32d Cathode magnet 37 DC pulse power supply 38 Exhaust unit 41 Piping 42 Gas flow controller 43 Earth 100 Magnetron sputtering device 110 Organic EL element 111 Transparent substrate 112 Auxiliary electrode 112A Opening 113 Cathode 114 Electron injection layer 115 Electron transport layer 116 Organic light emitting layer 117 Hole transport layer 118 Anode 119 Auxiliary electrode 120 Protective layer

Claims (7)

基板上に第一電極である反射陽極、有機発光層を含む有機薄膜、n型ドーパントを含む電子注入性保護膜、及び第二電極であるITOからなる透明電極をこの順に形成する工程と、
前記第一電極、前記有機薄膜、前記電子注入性保護膜、及び前記第二電極を覆うように封止層を形成する工程とを備えるトップエミッション型有機EL素子の製造方法において、
前記電子注入性保護膜上に形成されたITO膜の面方位におけるXRD回折ピーク強度が、アモルファスITO膜のそれより大きいことを特徴とする、有機EL素子の製造方法。
Forming a reflective anode as a first electrode on the substrate, an organic thin film including an organic light emitting layer, an electron injecting protective film including an n-type dopant, and a transparent electrode made of ITO as a second electrode in this order;
In the manufacturing method of a top emission type organic EL device comprising the step of forming a sealing layer so as to cover the first electrode, the organic thin film, the electron injecting protective film, and the second electrode,
A method for producing an organic EL element, wherein an XRD diffraction peak intensity in a plane orientation of an ITO film formed on the electron injecting protective film is larger than that of an amorphous ITO film.
前記透明電極として形成されたITO膜は、非加熱処理で平均結晶粒径が20nm〜50nm、かつ微結晶の最大粒径が60nm〜100nmの範囲内であることを特徴とする、請求項1に記載の有機EL素子の製造方法。   The ITO film formed as the transparent electrode has an average crystal grain size of 20 nm to 50 nm and a maximum microcrystal grain size of 60 nm to 100 nm in a non-heat treatment. The manufacturing method of the organic EL element of description. 前記透明電極形成を、スパッタ法にて平均入射イオンエネルギーを50eV〜100eVに制御し、スパッタ粒子入射量に対するArイオン入射量の比率を0.01〜0.1に制御することを特徴とする、請求項1または2に記載の有機EL素子の製造方法。   In the transparent electrode formation, the average incident ion energy is controlled to 50 eV to 100 eV by a sputtering method, and the ratio of the Ar ion incident amount to the sputtered particle incident amount is controlled to 0.01 to 0.1. The manufacturing method of the organic EL element of Claim 1 or 2. 前記透明電極形成のためのスパッタ成膜を、n型ドーパントを含む電子注入性保護膜の表層への初期成膜ではプロセスガスに酸素をドープせずに総膜厚の1/4を形成し、二次成膜ではArに対する酸素流量の比率を0.01〜0.05にして残膜形成することを特徴とする、請求項1、2、及び3の何れか1項に記載の有機EL素子の製造方法。   Sputter film formation for forming the transparent electrode, in the initial film formation on the surface of the electron-injection protective film containing n-type dopant, forming a quarter of the total film thickness without doping the process gas oxygen, The organic EL device according to any one of claims 1, 2, and 3, wherein in the secondary film formation, the remaining film is formed with a ratio of an oxygen flow rate to Ar of 0.01 to 0.05. Manufacturing method. 前記透明電極形成のためのスパッタ成膜を、ターゲット材料にITO、IZO、GZO、AZO、及びZnOのいずれかを用いることを特徴とする、請求項1、2、3及び4の何れか1項に記載の有機EL素子の製造方法。   The sputter film formation for forming the transparent electrode uses any one of ITO, IZO, GZO, AZO, and ZnO as a target material. The manufacturing method of the organic EL element of description. 前記透明電極形成のためのスパッタ成膜を、プラズマ放電閾値より0.1Pa高い成膜圧力で行うことを特徴とする、請求項1、2、3、4、及び5の何れか1項に記載の有機EL素子の製造方法。   The sputter film formation for forming the transparent electrode is performed at a film formation pressure that is 0.1 Pa higher than a plasma discharge threshold value, according to any one of claims 1, 2, 3, 4, and 5. The manufacturing method of organic EL element. 前記透明電極形成のためのスパッタ成膜を、DCパルス電源を用いて印加電力の周波数を150kHz〜300kHz、デューティ比を60%〜80%に設定し行うことを特徴とする、請求項1、2、3、4、5、及び6の何れか1項に記載の有機EL素子の製造方法。   The sputter film formation for forming the transparent electrode is performed by using a DC pulse power source and setting the frequency of applied power to 150 kHz to 300 kHz and the duty ratio to 60% to 80%. The manufacturing method of the organic EL element of any one of 3, 4, 5, and 6.
JP2011135546A 2011-06-17 2011-06-17 Manufacturing method of organic el element Withdrawn JP2013004368A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011135546A JP2013004368A (en) 2011-06-17 2011-06-17 Manufacturing method of organic el element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011135546A JP2013004368A (en) 2011-06-17 2011-06-17 Manufacturing method of organic el element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013004368A true JP2013004368A (en) 2013-01-07

Family

ID=47672728

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011135546A Withdrawn JP2013004368A (en) 2011-06-17 2011-06-17 Manufacturing method of organic el element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013004368A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013118210A1 (en) * 2012-02-08 2013-08-15 パナソニック株式会社 Method for manufacturing organic el element, and organic el element
WO2014108949A1 (en) * 2013-01-08 2014-07-17 パナソニック株式会社 Organic el device
KR20150078347A (en) * 2013-12-30 2015-07-08 엘지디스플레이 주식회사 Organic Light Emitting Display and Method for Manufacturing The Same
JP2024503938A (en) * 2021-01-19 2024-01-29 エスダブリュアイアール ビジョン システムズ インコーポレイテッド Colloidal quantum dot photodetector
JP2024143105A (en) * 2023-03-30 2024-10-11 日東電工株式会社 Light-transmitting conductive layer and light-transmitting conductive sheet

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013118210A1 (en) * 2012-02-08 2013-08-15 パナソニック株式会社 Method for manufacturing organic el element, and organic el element
JPWO2013118210A1 (en) * 2012-02-08 2015-05-11 株式会社Joled Method for manufacturing organic EL element and organic EL element
US9054316B2 (en) 2012-02-08 2015-06-09 Joled Inc. Method of manufacturing organic EL element and organic EL element
US9196861B2 (en) 2012-02-08 2015-11-24 Joled Inc. Method of manufacturing organic EL element and organic EL element
WO2014108949A1 (en) * 2013-01-08 2014-07-17 パナソニック株式会社 Organic el device
US9136496B2 (en) 2013-01-08 2015-09-15 Joled Inc. Organic el device
JPWO2014108949A1 (en) * 2013-01-08 2017-01-19 株式会社Joled Organic EL device
KR20150078347A (en) * 2013-12-30 2015-07-08 엘지디스플레이 주식회사 Organic Light Emitting Display and Method for Manufacturing The Same
KR102124024B1 (en) * 2013-12-30 2020-06-17 엘지디스플레이 주식회사 Organic Light Emitting Display and Method for Manufacturing The Same
JP2024503938A (en) * 2021-01-19 2024-01-29 エスダブリュアイアール ビジョン システムズ インコーポレイテッド Colloidal quantum dot photodetector
JP2024143105A (en) * 2023-03-30 2024-10-11 日東電工株式会社 Light-transmitting conductive layer and light-transmitting conductive sheet
JP7628568B2 (en) 2023-03-30 2025-02-10 日東電工株式会社 Light-transmitting conductive layer and light-transmitting conductive sheet

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3797317B2 (en) Target for transparent conductive thin film, transparent conductive thin film and manufacturing method thereof, electrode material for display, organic electroluminescence element
US20210343961A1 (en) Thin film of metal oxide, organic electroluminescent device including thin film, photovoltaic cell including thin film, and manufacturing method of thin film
JP5624141B2 (en) Organic EL device
US11094909B2 (en) Thin film of metal oxide, organic electroluminescent device including the thin film, photovoltaic cell including the thin film and organic photovoltaic cell including the thin film
WO2012017495A1 (en) Organic el element and production method for same
US9196861B2 (en) Method of manufacturing organic EL element and organic EL element
JP6729602B2 (en) Method for manufacturing photoelectric conversion element
JP2013004368A (en) Manufacturing method of organic el element
JP5861210B2 (en) Organic light emitting device
US9312488B2 (en) Method for manufacturing organic electroluminescent element with bi-layer cathode
JP5793569B2 (en) Manufacturing method of organic light emitting device
CN103503566B (en) The manufacture method of organic EL element
JP5793570B2 (en) Manufacturing method of organic light emitting device
JP2002280171A (en) Organic electroluminescence device and method of manufacturing the same
JP2010135841A (en) Inorganic nondegenerate semiconductor
JP6142326B2 (en) Organic electroluminescent device and method for producing organic electroluminescent device

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20140902