DE10225389A1

DE10225389A1 - Organische El-Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer organischen El-Vorrichtung

Info

Publication number: DE10225389A1
Application number: DE10225389A
Authority: DE
Inventors: Yoshikazu Sakaguchi
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: Samsung Display Co Ltd
Priority date: 2001-06-08
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2003-01-30
Anticipated expiration: 2022-06-08
Also published as: JP2002367780A; JP4717265B2; DE10225389B4; US20020187367A1; KR100477105B1; US6797414B2; KR20020093646A

Abstract

Eine organische EL-Vorrichtung (10) hat eine Li¶2¶O-Schicht, die ein Metalloxid ist, an der Grenzfläche einer ersten Kathode (5A) mit einer organischen Lumineszenzschicht (4) und die Li¶2¶O-Schicht hat einen Konzentrationsgradienten, bei dem die Konzentration an der Seite der Grenzfläche zu der organischen Lumineszenzschicht (4) hoch wird. Daher ist es möglich, ein hohes Gleichrichtverhältnis zu erzielen, die Treibspannung niedrig zu machen und die Lumineszenzeffizienz hoch zu machen.

Description

Hintergrund der Erfindung

Erfindungsgebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine organische EL(Elektrolumineszenz)-Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung der organischen EL-Vorrichtung und insbesondere betrifft sie die organische EL-Vorrichtung, welche an einer Grenzfläche zwischen einer organischen Schicht, die wenigstens eine organische Lumineszenzschicht und eine Kathode enthält, ein Metalloxid enthält, und das Verfahren zur Herstellung der organischen EL-Vorrichtung.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-174444, eingereicht am 8. Juni 2001, die hiermit als Referenz enthalten ist.

Beschreibung des Standes der Technik

Als eines der EL-Elemente, die für eine Anzeigevorrichtung für ein Informationsgerät od. dgl. verwendet werden, ist eine organische EL-Vorrichtung entwickelt worden. Fig. 12 zeigt eine Ansicht im Schnitt der Struktur einer herkömmlichen, allgemein bekannten organischen EL-Vorrichtung. Die organische EL-Vorrichtung, wie in der Fig. 12 gezeigt, ist mit einem transparenten Isoliersubstrat 51, bestehend aus einem Glassubstrat od. dgl., einer Anode unterer Elektrode 52, die aus einem transparenten, leitfähigen Material, wie beispielsweise ITO (Indium Zinn Oxid), welches auf dem transparenten Isoliersubstrat 51 ausgebildet ist, einer Defektelektronen-Transportschicht 53, die auf der Anode 52 ausgebildet ist, einer organischen Lumineszenzschicht 54, die auf der Effektelektronen-Transportschicht 53 ausgebildet ist, einer Kathode (obere Elektrode) 55, bestehend aus Al Li (Aluminium-Lithium) od. dgl., die auf der organischen Lumineszenzschicht 54 ausgebildet ist, und einer Kappe 57 ausgebildet, die auf dem transparenten Isoliersubstrat 51, auf welchem ein Elementhauptteil mit der Anode 52, der Defektelektronen-Transportschicht 53, der organischen Lumineszenzschicht 54 und der Kathode 55 ausgebildet ist, so mittels eines Dichtharzes 56 befestigt ist, daß der Element- Hauptteil abgedeckt ist.

Als Dichtharz 56 wird beispielsweise UV (Ultraviolett) aushärtbares Harz verwendet, und wird durch Bestrahlen des Dichtharzes 56 mit UV-Strahlen enthaltendem Licht von einer Lichtquelle bestrahlt, um das EL-Element abzudichten.

Bei der vorstehenden organischen EL-Vorrichtung besteht von Anfang an ein unstabiler Defekt, da viele Fälle auftreten, bei denen die Grenzfläche zwischen der organischen Lumineszenzschicht 54 und der Kathode 55 unvollständig ist. Der Defekt zeigt an, daß an einer Position, an welcher ein Grenzflächenpegel ausgebildet werden muß, ein Fremdatomniveau ausgebildet ist, das durch einen Gitterdefekt od. dgl. verursacht ist. Durch die Existenz des Defektes wird zusätzlich zu einem normalen Trägerpfad ein Pfad erzeugt, und dann steigt der Leckage-Strom. Es besteht auch die Möglichkeit, daß die Kathode 55 und die Anode 52 kurzgeschlossen werden. Daher wird die Charakteristik der organischen EL-Vorrichtung unstabil und es kann kein hohes Gleichrichtverhältnis erzielt werden. Wenn ein einfaches Matrixtreiben durchgeführt wird, kann als ein Ergebnis ein Pixel-Kurzschluß und eine Kreuzkopplung auftreten.

Jetzt gibt es herkömmlicherweise eine weitere allgemein bekannte organische EL-Vorrichtung, bei der an der Grenzfläche zwischen der organischen Lumineszenzschicht und der Kathode eine Oxidschicht ausgebildet ist, um die Charakteristik stabil zu machen.

Beispielsweise offenbart die japanische offengelegte Patentanmeldung HEI-9-245968 eine derartige organische EL-Vorrichtung. Die organische EL-Vorrichtung, wie sie in der Fig. 13 gezeigt ist, ist mit einem Glassubstrat 61, einer Anode 62 aus ITO, die auf dem Glassubstrat 61 ausgebildet ist, einer Defektelektronen-Transportmaterialschicht 63 bestehend aus einem organischen Material, das auf der Anode 62 ausgebildet ist, einer Elektronentransportmaterialschicht 64, bestehend aus einem organischen Material, das auf der Defektelektronen-Transportmaterialschicht 63 ausgebildet ist, und eine Kathode 65, die auf der Elektronen-Transportmaterialschicht 64 ausgebildet ist, versehen. An der Grenzfläche zwischen der Elektronentransportmaterialschicht 64 und der Kathode 65 ist eine Oxidschicht 66 (oder eine Hydroxidschicht) ausgebildet.

Als Material für die Kathode 65 werden ein einwertiges Metall, wie beispielsweise Li (Lithium), Na (Natrium) und K (Potassium), ein zweiwertiges Metall, wie beispielsweise Ca (Kalzium) und ein dreiwertiges Metall (wie beispielsweise Al(Aluminium)) verwendet. Konkret wird, wenn ein füllendes Material der Kathode 65 ausgebildet wird, die Oxidschicht 66 ausgebildet, indem die Konzentration der Sauerstoffmoleküle oder Wasserstoffmoleküle in der Atmosphäre höher als bei der gewöhnlichen Filmausbildung gemacht wird.

Bei dieser Anordnung wird eine Arbeitsfunktion des Metalls oder des Ionisationspotentials des organischen Materials an der Grenzfläche zwischen der Elektronentransportmaterialschicht 64, die eine organische Lumineszenzschicht ist und der Kathode 65 abgesenkt, wodurch ein Treiben mit niedriger Spannung möglich ist. Als ein Ergebnis ist es möglich, eine organische EL-Vorrichtung zu erhalten, die stabil arbeitet.

Bei der in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Hei-9-245968 offenbarten organischen EL-Vorrichtung tritt jedoch das Problem auf, daß es schwierig ist, ein hohes Gleichrichtverhältnis zu erzielen, da an der Grenzfläche zwischen der organischen Lurnineszenzschicht 64 und der Kathode 65 nur die Oxidschicht ausgebildet ist.

Anders ausgedrückt, bei der japanischen offengelegten Patentanmeldung Hei-9-245968 wird, wenn der Film aus dem Material der Kathode 65 bei der Herstellung der organischen EL-Vorrichtung ausgebildet wird, die Oxidschicht 66 ausgebildet, indem die Konzentration der Sauerstoffmoleküle oder Wasserstoffmoleküle in der Atmosphäre höher als diejenige bei der gewöhnlichen Filmausbildung gemacht wird. Da es schwierig ist, die Konzentration der Sauerstoffmoleküle oder Wasserstoffmoleküle in einem gewünschten Bereich zu steuern, wird daher die Ausbeute bei der Herstellung der organischen EL-Vorrichtung schlechter, der Durchsatz wird gesenkt, und ein ausreichend hohes Gleichrichtverhältnis kann nicht erzielt werden. Ferner ist die Oxidschicht 66 (oder die Hydroxidschicht) eine Isolierschicht, und wenn daher die Oxidschicht 66 (oder Hydroxidschicht) gleichmäßig ausgebildet wird, treten Probleme auf, daß die Treibspannung hoch ist und die Lumineszenzeffizienz gesenkt wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Angesichts des Vorstehenden ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine organische EL-Vorrichtung und ein Verfahren der organischen EL-Vorrichtung zu schaffen, das ein hohes Gleichrichtverhältnis mit einer niedrigen Treibspannung erhalten kann und die Lumineszenzeffizienz hoch machen kann.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine organische EL-Vorrichtung geschaffen worden, bei der eine Anode aus einer transparenten Elektrode besteht, eine organische Schicht wenigstens eine organische Lumineszenzschicht enthält, und eine Kathode der Reihe nach auf einem transparenten Isoliersubstrat übereinander angeordnet worden sind, wobei die Kathode an der Grenzfläche zur organischen Schicht ein Metalloxid enthält, wobei
das Metalloxid so ausgebildet ist, daß es einen Konzentrationsgradienten hat, bei dem die Konzentration an der Seite der Grenzfläche zur organischen Schicht hoch wird.

In dem Vorstehenden ist ein vorzuziehender Modus einer, bei dem die Kathode eine erste Kathode und eine zweite Kathode aufweist, und die erste Kathode an der Grenzfläche zur organischen Schicht das Metalloxid enthält.

Ein ebenfalls vorzuziehender Modus ist einer, bei dem die Kathode eine Anzahl von Schichten aufweist, und eine Kathode unter der Anzahl von Schichten an der Grenzfläche zur organischen Schicht das Metalloxid enthält.

Ein ebenfalls vorzuziehender Modus ist einer, bei dem der Konzentrationsgradient des Metalloxids in Richtung der Filmdicke der Kathode gemäß einer Kurve variiert.

Ein ebenfalls vorzuziehender Modus ist einer, bei dem der Konzentrationsgradient des Metalloxids in Richtung der Filmdicke der Kathode linear variiert.

Weiterhin ist ein vorzuziehender Modus einer, bei dem die Konzentration des Metalloxids in der Filmdicke der Kathode, welche die Grenzfläche zur organischen Schicht bildet, 0 (Null) wird.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer organischen EL-Vorrichtung geschaffen, bei dem nacheinander eine Anode, bestehend aus einer transparenten Elektrode, eine organische Schicht, die wenigstens eine organische Lumineszenzschicht enthält, und eine Kathode auf einem transparenten Isoliersubstrat übereinander aufgebracht werden, wobei die Kathode an der Grenzfläche zur organischen Schicht Metalloxid enthält, wobei:
das transparente Isoliersubstrat, auf dem die Anode und die organische Schicht nacheinander und übereinander aufgebracht werden, in einem Aufdampfgerät gebracht wird, und ein erstes Metall, das das Metalloxid bilden kann und ein zweites Metall zum Ausbilden der Kathode auf eine solche Art und Weise zusammen aufgedampft werden, daß das Metalloxid mit einem Konzentrationsgradienten, bei dem die Konzentration an der Seite der Grenzfläche zur organischen Schicht hoch wird, ausgebildet wird.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer organischen EL-Vorrichtung, bei der eine Anode, bestehend aus einer transparenten Elektrode, eine organische Schicht, die wenigstens eine organische Lumineszenzschicht enthält, und eine Kathode nacheinander und übereinander auf einem transparenten Isoliersubstrat aufgebracht sind, wobei die Kathode an der Grenzfläche zur organischen Schicht Metalloxid enthält, wobei das Verfahren aufweist:
einen Schritt sequentielles Laminieren der Anode und der organischen Schicht auf das transparente Isoliersubstrat;
einen Schritt Bringen des transparenten Isoliersubstrats in ein Aufdampfgerät, welchem ein erstes Metall, das das Metalloxid ausbilden kann und ein zweites Metall zum Ausbilden der Kathode zugeführt werden; und
einen Schritt Ausbilden des Metalloxids mit einem Konzentrationsgradienten, wobei die Konzentration an der Seite der Grenzfläche zu der organischen Schicht hoch wird, durch zusammen Aufdampfen des ersten Metalls und des zweiten Metalls.

In dem Vorstehenden ist ein vorzuziehender Modus einer, bei dem eine Oberfläche des ersten Metalls vorab oxidiert wird.

Ein ebenfalls vorzuziehender Modus ist einer, bei dem das zusammen Aufdampfen durchgeführt wird, während Sauerstoff in das Aufdampfgerät eingeleitet wird und mit einer solchen Steuerung durchgeführt wird, daß der Sauerstoff in dem Aufdampfgerät graduell vom Beginn des zusammen Aufdampfens an abnimmt.

Ein ebenfalls vorzuziehender Modus ist einer, bei dem das erste Metall aus Li oder Mg und das zweite Metall aus Al oder Mg besteht.

Da bei diesen Konfigurationen eine Grenzfläche zwischen einer Kathode und einer organischen Schicht, die wenigstens eine organische Lumineszenzschicht enthält, Metalloxid enthält, und das Metalloxid so ausgebildet wird, daß es einen Konzentrationsgradienten hat, wobei die Konzentration an der Seite der Grenzfläche zur organischen Schicht hoch wird, werden Defekte, die an der Grenzfläche zwischen der organischen Schicht und der Kathode existieren, durch das Metalloxid eingebettet, und die Grenzfläche wird vollständig ausgebildet.

Wenn die organische EL-Vorrichtung hergestellt wird, wird ein Metall, welches Metalloxid durch Oberflächenoxidation oder einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre, wie beispielsweise Luftatmosphäre, erzeugen kann, und ein Kathodenausbildungsmetall als Verdampfungsquellen verwendet, und beide Metalle werden zusammen aufgedampft. Daher ist es möglich, ein Metalloxid mit einem Konzentrationsgradienten auszubilden, bei dem die Konzentration an der Seite der Grenzfläche zur organischen Schicht hoch wird.

Daher kann ein Gleichrichtverhältnis verbessert werden, in dem Kurzschlüsse während Anlegens einer negativen Rohrspannung an ein Element verhindert werden und Leckagestrom eingespart wird. Auch wenn ein passives Matrix-Treiben durchgeführt wird, ist es möglich, Pixel-Kurzschluß und Kreuzkopplung zu verhindern.

Ferner ist es durch Vorsehen des Konzentrationsgradienten möglich, die Treibspannung niedrig und die Lumineszenzeffizienz hoch zu machen.

Kurze Beschreibung der Figuren

Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung anhand der begleitenden Figuren im Einzelnen hervor, in welchen zeigt:
Fig. 1 eine organische EL-Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Schnitt;
Fig. 2 einen Teil in der Nähe der Grenzfläche zwischen der organischen Lumineszenzschicht und der Kathode in der organischen EL-Vorrichtung in vergrößerter Ansicht;
Fig. 3 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Dicke der Kathode (horizontale Achse) und der Atomkonzentration (vertikale Achse) in der organischen EL-Vorrichtung als ein Auger-Analyse-Ergebnis.
Fig. 4A bis 4D Arbeitsansichten eines Verfahrens zur Herstellung der organischen EL-Vorrichtung in einer Abfolge von Schritten;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Aufdampfgerätes, das in den Hauptschritten des Verfahrens zum Herstellen der organischen EL-Vorrichtung verwendet wird;
Fig. 6 eine Ansicht eines Analyseergebnisses unter Verwendung einer Analyse- Dünnschichtprobe, bei der ein Li-Film, unter einer Sauerstoff-Atmosphäre belassen, auf einem Glassubstrat ausgebildet wird und auf dem Li-Film ein Al-Film aufgebracht wird;
Fig. 7 eine Ansicht der Gleichrichtcharakteristika der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung und eines Vergleichsbeispiels;
Fig. 8 eine Ansicht der Gleichrichtcharakteristika eines Referenzbeispiels der organischen EL-Vorrichtung;
Fig. 9 eine Ansicht der Beziehung zwischen der Dicke der Kathode (Horizontalachse) und der Atomkonzentration (Vertikalachse) in einer organischen EL-Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Ergebnis einer Aura-Analyse;
Fig. 10 eine Ansicht der Beziehung zwischen der Dicke der Kathode (Horizontalachse) und der Atomkonzentration (Vertikalachse) in einer organischen EL- Vorrichtung gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Ergebnis einer Aura-Analyse;
Fig. 11 eine Ansicht zwischen der Dicke der Kathode (Horizontalachse) und der Atomkonzentration (Vertikalachse) in einer organischen EL-Vorrichtung gemäß einer Modifikation der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Ergebnis einer Aura-Analyse;
Fig. 12 eine Ansicht im Schnitt einer herkömmlichen organischen Vorrichtung; und
Fig. 13 eine Ansicht im Schnitt einer weiteren herkömmlichen organischen EL- Vorrichtung.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Unter Verwendung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren werden die besten Arten zur Durchführung der vorliegenden Erfindung weiter im Einzelnen beschrieben.

Erste Ausführungsform

Fig. 1 ist eine Ansicht im Schnitt einer organischen EL-Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils in der Nähe der Grenzfläche zwischen der organischen Lumineszenzschicht und der Kathode in der organischen EL-Vorrichtung; Fig. 3 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen der Dicke der Kathode (Horizontalachse) und einer Atomkonzentration (Vertikalachse) in der organischen EL-Vorrichtung als Ergebnis einer Auger-Analyse zeigt, die Fig. 4A bis 4D sind Ansichten des Vorgangs eines Verfahrens zur Herstellung der organischen EL-Vorrichtung in einer Abfolge von Schritten; Fig. 5 ist eine schematische Ansicht eines Aufdampfgerätes, das in den Hauptschritten des Verfahrens zur Herstellung der organischen EL-Vorrichtung verwendet wird; Fig. 6 ist eine Ansicht, die das Analyseergebnis unter Verwendung einer Dünnschicht-Probenanalyse zeigt, wobei ein Li-Film unter Sauerstoff-Atmosphäre belassen auf einem Glassubstrat ausgebildet worden ist und ein Al-Film auf den Li-Film aufgebracht worden ist; Fig. 7 ist eine Ansicht der Gleichricht-Charakteristika der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung und eines Vergleichsbeispiels und Fig. 8 ist eine Ansicht der Gleichrichtcharakteristik eines Referenzbeispiels der organischen EL-Vorrichtung.
Eine organische EL-Vorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform, wie sie in der Fig. 1 gezeigt ist, ist mit einem transparenten Isoliersubstrat 1, bestehend aus einem Glassubstrat od. dgl., einer Anode 2, bestehend aus einem transparenten, leitfähigen Material, wie beispielsweise ITO (Indiumzinnoxid), welches auf dem transparenten, Isoliersubstrat 1 ausgebildet worden ist, einer Defektelektronen-Transportschicht 3, bestehend aus α-NPD (N,N'-Diphenyl-N, N'- bis (1-Naphtyl))-(1,1'-Biphenyl)-(4,4'-Diamm) od. dgl. besteht, die auf der Anode 2 ausgebildet worden ist, einer organischen Lurnineszenzschicht 4, bestehend aus Alq₃(tris-8-Quinolinol)-Aluminium) od. dgl., die auf der Defektelektronen-Transportschicht 3 ausgebildet worden ist, einer ersten Kathodle 5A, bestehend aus AlLi(Aluminium-Lithium) od. dgl., die auf der organischen Lumineszenzschicht 4 ausgebildet worden ist, einer zweiten Kathode 5B aus Al od. dgl., die auf der ersten Kathode 5A ausgebildet worden ist, und einer Kappe 7 versehen, die an dem transparenten Isoliersubstrat 1, auf welchem ein Element-Hauptteil, bestehend aus der Anode 2, der Defektelektronen-Transportschicht 3, der organischen Lumineszenzschicht 4, der ersten Kathode 5A und der zweiten Kathode 5B, ausgebildet ist, so mittels Dichtharz 6 befestigt, daß der Elementhauptteil abgedeckt wird. In diesem Fall enthält die erste Kathode 5A, die aus AlLi besteht, Metalloxid 8, bestehend aus einer Li₂O(Lithiumoxid)-Schicht, dergestalt, daß sie einen Konzentrationsgradienten hat, wobei die Konzentration an der Seite der Grenzfläche zur organischen Lumineszenzschicht 4 hoch ist.
Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils in der Nähe der Grenzfläche zwischen der organischen Lumineszenzschicht 4 und der Kathode 5 (der ersten Kathode 5A und der zweiten Kathode 5B) in der organischen EL-Vorrichtung 10.
Fig. 3 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen der Dicke der Kathode 5 (Horizontalachse) und der Atomkonzentration (Vertikalachse) von Al und O (Sauerstoff) die in der Kathode 5 enthalten sind, der organischen EL-Vorrichtung als ein Ergebnis einer Aura-Analyse zeigt. Wie aus der Fig. 2 und der Fig. 3 zu ersehen ist, wird die Atomkonzentration von Sauerstoff (im Nachfolgenden als Sauerstoff-Konzentration bezeichnet) in der ersten Kathode 5A an der Grenzfläche (Position c) zur organischen Lumineszenzschicht 4 ein Maximum, sinkt graduell in Richtung der Filmdicke mit zunehmender Entfernung zur Grenzfläche, und wird an einer Position d, die über der Hälfte der Filmdicke liegt, 0 (Null). Das Sauerstoff-Schicksal variiert ebenfalls gemäß einer Kurve in Richtung der Filmdicke. Die vorstehende Erläuterung bezieht sich auf die Sauerstoff-Konzentration. Diese Erläuterung ist jedoch auch auf die Li₂O-Schicht, die Metalloxid ist, anwendbar. Anders ausgedrückt, wie vorstehend beschrieben, wird die Li₂O-Schicht, die an der Grenzfläche zur organischen Lumineszenzschicht 4 in der ersten Kathode 5A enthalten ist, so ausgebildet, daß sie einen Konzentrationsgradienten hat, dessen Konzeniration an der Seite der Grenzfläche zur organischen Lumineszenzschicht 4 hoch ist. Andererseits wird die Atomkonzentration von Al an der Grenzfläche (Position c) ein Minimum, steigt graduell mit zunehmender Entfernung zur Grenzfläche in Richtung der Filmdicke und wird jenseits der Position d ungefähr 100%. Ferner besteht die zweite Kathode 5b aus ungefähr 100% Al. Konkrete Erläuterungen eines Verfahrens zum Ausbilden einer Li₂O-Schicht werden später gegeben.
Bei der organischen EL-Vorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform sind Defekte, die an der Grenzfläche bestehen, von der Li₂O-Schicht abgedeckt, da die Grenzfläche zur organischen Lumineszenzschicht 4 in der ersten Kathode 5A die Li₂O-Schicht enthält, die ein Metalloxid ist, und die Li₂O-Schicht so ausgebildet ist, daß sie einen Konzentrationsgradienten hat, dessen Konzentration an der Seite der Grenzfläche zur organischen Lumineszenzschicht 4 hoch ist, und daher wird das unstabile Niveau stabil und es wird eine vollständige Grenzfläche ausgebildet. Durch diese Anordnung ist es möglich, die Charakteristik der organischen EL-Vorrichtung stabil zu machen, da verhindert worden ist, daß der Leckagestrom steigt und ein Kurzschluß der Kathode 5 und der Anode 2 vermieden ist. Als ein Ergebnis kann ein hohes Gleichrichtverhältnis erzielt werden.
Die zweite Kathode 5B, die aus Al od. dgl. besteht, ist vorgesehen, um die Kathode 5 dicker zu machen, und um den Verdrahtungswiderstand klein zu machen. Durch diese Anordnung ist es möglich, Strom zu sparen und eine Luminanzungleichmäßigkeit während der Lumineszenz zu verhindern.
Bei der organischen EL-Vorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform können, wie aus der Fig. 3 zu ersehen ist, die folgenden Effekte erzielt werden, da die Konzentration der Li₂O-Schicht, die in der ersten Kathode 5A an der Grenzfläche zur organischen Lumineszenzschicht 4 enthalten ist, an der Position d an der ersten Kathode 5A 0 (Null) wird.
Da die Li₂O-Schicht, die das Metalloxid ist, als Isoliermaterial wirkt, ist es möglich, den Widerstandswert der Kathode 5 vor dem Ansteigen zu bewahren, indem die Konzentration von Li₂O in der ersten Kathode 5A auf 0 (Null) gesetzt wird. Daher ist es möglich, eine Treibspannung hierfür zu verringern. Ebenfalls kann durch Setzen der Konzentration von Li₂O auf 0 (Null) in der ersten Kathode 5A die Injektionseffizienz der Elektronen verbessert werden, und daher wird das Trägergleichgewicht von Defektelektronen und Elektronen verbessert, um einen Strom, der für die Luminanz verwendet wird, zu erhöhen, und die auf den Strom bezogene Effizienz der Lumineszenz (cd/A) wird höher. Daher wird die Lumineszenzeffizienz für die Treibleistung höher und der Stromverbrauch kann verringert werden, da die Treibspannung verringert und die Stromeffizienz verbessert worden ist.
Nun wird ein Verfahren zur Herstellung der organischen EL-Vorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform in der Reihenfolge der Schritte anhand der Fig. 4A bis Fig. 4D erläutert.
Als erstes und wie in der Fig. 4A gezeigt, wird auf dem transparenten Isoliersubstrat 1, bestehend aus einem Glassubstrat, das ausreichend gewaschen worden ist, ein Film aus ITO mit einer Dicke von 150 nm als transparenter leitfähiger Film durch eine Zerstäubungstechnik aufgebracht. Dann wird der ITO-Film durch eine allgemein bekannte Fotolithographietechnik so strukturiert, daß eine Lumineszenzfläche des EL-Elementes eine quadratische Fläche mit einer Kantenlänge von 2 mm (2 mm × 2 mm) ist, um die Anode 2 zu bilden. Danach wird das transparente Isoliersubstrat 1 mit IPA (Iso-Propyl- Alkohol), reinem Wasser gewaschen und dann wird eine Ultraschall-Reinigung in dem IPA durchgeführt. Darauffolgend wird das transparente Isoliersubstrat 1 unter Verwendung einer UV-(Ultraviolett)-Ozonwascheinrichtung gewaschen, um restliche organische Substanzen von dessen Oberfläche zu entfernen.
Als nächstes werden, wie in der Fig. 4B gezeigt, die Defektelektronen-Transportschicht 3 und die organische Lumineszenzschicht 4 aufeinanderfolgend auf der Anode 2 ausgebildet. Die Defektelektronen-Transportschicht 3 und die organische Lumineszenzschicht 4 werden wie folgt ausgebildet.
Es werden als Defektelektronen-Transportmaterial ein Molybden-Schiffchen (erstes Schiffchen) dem 100 mg-α-NPD zugesetzt worden sind, und ein Molybden-Schiffchen (zweites Schiffchen), dem 100 mg Alq₃ zugesetzt worden sind, als Lumineszenzmaterial in einem Aufdampfgerät so angeordnet, daß diese individuelle Aufdampfquellen werden. Dann wird, nachdem das transparente Isoliersubstrat 1 in dem Aufdampfgerät aufgenommen ist, das Innere des Aufdampfgerätes auf einen Unterdruckgrad von 2 × 10^-4 Pa (Pascal) evakuiert und das Erhitzen des ersten Schiffchens wird begonnen, wenn der Unterdruckgrad 2 × 10^-4-Pa erreicht. Dann wird die Heiztemperatur gesteuert, bis das α- NPD in dem ersten Schiffchen eine konstante Geschwindigkeit erreicht, die eine Aufdampf-Geschwindigkeit von 0,3 nmlsec ist, ein Verschluß, der an einem oberen Teil des Aufdampfgerätes vorgesehen ist, wird geöffnet, um die Filmausbildung mit α-NPD zu beginnen. Der Verschluß wird geschlossen, wenn die Filmdicke ungefähr 50 nm erreicht, und die Filmausbildung mit α-NPD ist beendet.
Dann wird ähnlich die Heiztemperatur so gesteuert, bis das Alq₃ in dem zweiten Schiffchen eine konstante Geschwindigkeit, die die Aufdampf-Geschwindigkeit von 0,3 nmsec ist, erreicht, der Verschluß, der im oberen Teil des Aufdampfgerätes vorgesehen ist, wird geöffnet, um die Filmausbildung mit Alq₃ zu beginnen. Der Verschluß wird geschlossen, wenn die Filmdicke ungefähr 55 nm erreicht und die Filmausbildung mit Alq3 ist beendet.
Wie vorstehend beschrieben werden die Defektelektronen-Transportschicht 3, die aus α- NPD besteht und die organische Lumineszenzschicht 4, die aus Alq₃ besteht, auf der Anode 2 ausgebildet.
Als nächstes wird unter Beibehaltung des Unterdrucks das transparente Isoliersubstrat 1 in ein weiteres Aufdampfgerät 20 wie in der Fig. 5 gezeigt, bewegt, das mit dem vorstehend beschriebenen Aufdampfgerät in Verbindung steht. Wie in der Fig. 4C gezeigt, wird auf der organischen Lumineszenzschicht 4 die erste Kathode 5A ausgebildet.
Das Aufdampfgerät 20 ist wie in der Fig. 5 gezeigt, mit einer Kammer 11, Schiffchenhaltebasen 12A und 12B, die auf dem Boden der Kammer 11 angeordnet sind, einem Substrathalter 13 und einem Verschluß 14, der an einem oberen Teil der Kammer 11 angeordnet ist, einer Verschlußantriebssektion 15 zum Steuern der Position des Verschlusses 14 in der Horizontalrichtung, einer Sauerstoffgasquelle 16, die außerhalb der Kammer 11 vorbereitet worden ist, einem Gasrohr 18 zum Zuführen von Sauerstoffgas von der Sauerstoffgasquelle 16 zu einer Gaseinleitanschlußöffnung 17, die sich zur Oberfläche des transparenten Isoliersubstrats 1, das von dem Substrathalter 13 getragen wird, erstreckt, und ein Mengenstromregler 19, der in dem Weg des Gasrohres 18 angeordnet ist, versehen. Das Aufdampfgerät 20 steht im allgemeinen für ein weiteres Verfahren zur Herstellung der organischen EL-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verfügung.
In der Kammer 11 des Aufdampfgerätes 20 sind ein Wolfram-Schiffchen (21A) dem 100 g Li zugeführt worden sind, und ein Wolframschiffchen (viertes Schiffchen) dem 1 g Al zugeführt worden ist, so angeordnet, daß sie jeweils mit den Widerstandsheizquellen (nicht dargestellt) verbunden werden können. Das Li ist durch Schneiden eines Li- Drahtes mit einem Durchmesser von 2 mm in Tabletten mit einer Dicke von 5 mm bis 10 mm und nachfolgendem Belassen der Tabletten in einer Atmosphäre, die Sauerstoff enthält, wie beispielsweise einer Luftatmosphäre für mehr oder weniger 5 Minuten, hergestellt. Da Li ein sehr aktives Metall ist, werden die Oberflächen der Li-Tabletten oxidiert, wenn die Li-Tabletten unter Sauerstoff-Atmosphäre gehalten werden, und es werden auf den Oberflächen der Li-Tabletten Li₂O-Schichten ausgebildet. Die Li-Tabletten wurden einer Auger-Analyse unterzogen, und es wurden Oxidschichten mit einer Dicke von 5 µm bis 8 µm nach dem Belassen der Tabletten für 5 Minuten festgestellt. Der Sauerstoffgasstrom, welcher von der Gaseinleit-Anschlußöffnung 17 in die Kammer 11 in dem Aufdampfgerät 20 eingeleitet wird, wird durch den Mengenstromregler 19 kontrolliert. Die Kammer 11 in dem Aufdampfgerät 20 wird dann abgesaugt. Wenn der Grad des Unterdruckes 4 × 10^-4 Pa od. darunter erreicht, werden das dritte Schiffchen 21A und das vierte Schiffchen 21B durch die jeweiligen Heizquellen erhitzt. Nachdem eine Heiztemperatur solange gesteuert wird, bis die Aufdampfgeschwindigkeit von Li in dem dritten Schiffchen 21A eine konstante Geschwindigkeit von 0,02 bis 0,03 nm-sec erreicht, und die Aufdampfgeschwindigkeit von Al in dem vierten Schiffchen 21B eine konstante Geschwindigkeit von 0,4 nm sec erreicht, wird der Verschluß 14, der im oberen Teil der Kammer 11 angeordnet ist, durch die Verschlußantriebssektion 15 in der horizontalen Richtung bewegt, um geöffnet zu werden, und dann wird das gemeinsame Aufdampfen von Al und Li gestartet. Wenn die Dicke eines Films ungefähr 60 nm erreicht, wird der Verschluß 14 geschlossen, und die gemeinsame Aufdampfung wird beendet. Da Li₂O auf einer Oberfläche aus Li ausgebildet wird, werden Li und Li₂O gleichzeitig mit dem Beginn des Aufdampfens verdampft. Da jedoch Li₂O auf der Oberfläche dünn ausgebildet ist, sinkt Li₂O graduell mit dem Fortschreiten des Verdampfens. Nachdem Li₂O vollständig verdampft ist, wird nur Li verdampft. Durch diese Vorgänge wird das Metalloxid 8, bestehend aus der Li₂O = Schicht ausgebildet.
Wie vorstehend beschrieben, wird bei dem gemeinsamen Aufdampfen von Al und Li, da die Li₂O-Schicht die Defekte abdeckt, die erzeugt werden, wenn die Kathode 5 auf die organische Lumineszenzschicht 4 als Lage aufgebracht worden ist, die Grenzfläche zwischen der organischen Lumineszenzschicht 4 und der Kathode 5 vollständig ausgebildet.
In diesem Fall unterscheidet sich die ausgebildete Li₂O-Schicht von der Li₂O-Schicht im Fall, daß die Kathode 5 nach dem gleichmäßigen Aufbringen der Li₂O-Schicht auf die organische Lumineszenzschicht 4 aufgebracht wird. Anders ausgedrückt wird, wie in der Fig. 3 gezeigt, zum Beginn des gemeinsamen Aufdampfens von Al und Li₂O- Schicht auf die Oberfläche des Li gemeinsam mit dem Li und Al aufgedampft, die Li₂O- Schicht wird jedoch graduell dünn und verschwindet an der Position d. Zwischen der Position d und b werden dann nur Al und Li gemeinsam aufgedampft. Auf diese Art und Weise wird die Li₂O-Schicht mit dem Fortschreiten der gemeinsam Aufdampfung graduell dünn und der Konzentrationsgradient der Li₂O-Schicht erhält eine Kurvenlinie.
Dann wird ein dünner Analysefilm, der durch Belassen des Li in einer Sauerstoffatmosphäre unter Verwendung einer elektronischen Röntgenstrahl-Spektroskopietechnik ausgebildet wird, so daß auf einem Glassubstrat ein Film ausgebildet wird, und durch Ausbilden eines Al-Films darauf, analysiert. Sauerstoff steigt wie Li ansteigt und die Oxidation wird vorgeschlagen. Fig. 6 zeigt das Ergebnis einer Analyse unter Verwendung der Beziehung zwischen einer Atomkonzentration (vertikale Achse) und einer Filmtiefe (horizontale Achse). In der Fig. 6 zeigt eine gestrichelte Linie links von der Mitte eine Position, die ungefähr einer Grenzfläche zwischen Li und dem Glassubstrat entspricht. Fig. 6 zeigt nicht nur Li und Al, sondern auch Si und O. Das Si resultiert aus dem Glassubstrat.
Darauffolgend wird das Erhitzen der Widerstandsheizquelle des dritten Schiffchens 21A gestoppt, und es wird durch die Widerstandsheizquelle nur das vierte Schiffchen 21B erhitzt. Die Heiztemperatur wird solange gesteuert, bis die Verdampfungsgeschwindigkeit des Al in dem vierten Schiffchen 21B eine konstante Geschwindigkeit von 0,6 nm/sec erreicht. Dann wird der Verschluß 14 geöffnet, so daß die Filmausbildung von Al gestartet wird. Wenn die Dicke des Filmes ungefähr 100 nm erreicht, wird der Verschluß 14 geschlossen, und die Filmausbildung wird beendet.
Wie vorstehend beschrieben, ist die Li₂O-Schicht in der Grenzfläche zur organischen Lumineszenzschicht 4 der ersten Kathode 5A enthalten, da das Li, auf welchem die Li₂O-Schicht ausgebildet ist, verdampft worden ist. Dann funktioniert die Li₂O-Schicht auf eine solche Art und Weise, daß in der Grenzfläche zwischen der organischen Lumineszenzschicht 4 und der ersten Kathode 5A ein stabiles Niveau ausgebildet worden ist, und daher ist die Grenzfläche zwischen der organischen Lumineszenzfläche 4 und der ersten Kathode 5A vollständig ausgebildet. Ferner wird die zweite Kathode 5B auf der ersten Kathode 5A ausgebildet und dient zusammen mit der ersten Kathode 5A als die Kathode.
Als nächstes wird, nachdem das Substrat 1 in eine abgedichtete Kammer bewegt worden ist, wie in der Fig. 4D gezeigt, eine Kappe 7, die aus Glas od. dgl. besteht, mittels Dichtharz 6 wie beispielsweise UV-aushärtbarem Harz an dem transparenten Isoliersubstrat 1 befestigt, um abgedichtet zu werden. Dann ist die organische EL-Vorrichtung 10 fertiggestellt. Wenn das Dichtharz 6 beim Abdichten ausgehärtet wird, werden UV- Strahlen unter Abschirmung des Element-Hauptteils, bestehend aus der Anode 2, der Defektelektronen-Transportschicht 3, der organischen Lumineszenzschicht 4, der ersten Kathode 5A und der zweiten Kathode 5B, nur auf das Abdichtharz 6 gestrahlt.
Bei dem Verfahren zur Herstellung der organischen EL-Vorrichtung 10 ist die Li₂O- Schicht, die Metalloxid ist, in der Grenzfläche zwischen der ersten Kathode 5A und der organischen Lumineszenzschicht 4 enthalten, um die Elementcharakteristik stabil zu machen. Wenn die organische EL-Vorrichtung 10 mit der Li₂O-Schicht mit den Konzentrationsgradienten, bei dem die Konzentration an der Seite der Grenzfläche zur organischen Lumineszenzschicht 4 hoch wird, hergestellt worden ist, werden Li (leicht zu oxidierendes Metall) und Al (Kathodenmaterial mit geringem Widerstand) auf dem die Li₂O-Schicht vorab unter Luftatmosphäre durch Oberflächenoxidation ausgebildet worden ist, als Verdampfungsquellen verwendet und zusammen verdampft. Daher ist es möglich, die Li₂O-Schicht mit dem vorstehend genannten Konzentrationsgradienten auszubilden. Da es möglich ist, die erste Kathode 5A mit dem Konzentrationsgradienten, bei dem die Konzentration an der Seite der Grenzfläche zur organischen Lumineszenzschicht 4 gemäß der Steuerung hoch wird, auszubilden, ist es daher möglich, die organische EL-Vorrichtung 10 mit hoher Ausbeute herzustellen, und es ist auch möglich, den Durchsatz zu verbessern. Als nächstes werden Meßergebnisse der Gleichrichtcharakteristika der organischen EL-Vorrichtung 10, die durch das Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform hergestellt worden ist, unter Verwendung eines Halbleiterparameteranalysators, erläutert. Die Messung wird durch Anlegen einer vorwärts gerichteten Spannung und einer rückwärts gerichteten Spannung zwischen Anode 2 und zweite Kathode 5B in der organischen EL-Vorrichtung 10 durchgeführt. Zusätzlich beträgt eine Lumineszenzfläche der organischen EL-Vorrichtung 10 2 mm × 2 mm (2 mm).
Fig. 7 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Gleichrichtcharakteristik einer organischen EL-Vorrichtung 10 und ein Beispiel, das durch die vorstehend beschriebene Messung erzielt worden ist, zeigt. Die vertikale Achse repräsentiert den Stromwert und die horizontale Achse repräsentiert eine angelegte Spannung. Wenn angenommen wird, daß das Verhältnis eines vorwärts gerichteten Stromes If in einer vorwärts angelegten Spannung von 8 V und ein rückwärts gerichteter Strom Ir in einer rückwärts angelegten Spannung von 8 V als das Gleichricht-Verhältnis (If/Ir) gesetzt ist, dann fließt kaum ein Rückwärtsstrom Ir. Daher wird ein hohes Gleichrichtverhältnis von 4,7 × 108 erzielt, und es wird dadurch bestätigt, daß eine gute Gleichrichtcharakteristik gezeigt ist. Die Treibspannung im Fall von 100 cd/m² ist ebenfalls niedrig, nämlich 3,5 V, und es wird eine Verbesserung der Lumineszenzeffizienz, nämlich 13,1 lm/w ebenfalls bestätigt. Insbesondere ist die Lumineszenzeffizienz in einem Niedrigspannungsbereich gut.
Feiner zeigt Fig. 7 als ein Vergleichsbeispiel ein Gleichrichtverhältnis, welches von einer organischen EL-Vorrichtung erhalten wird, welche eine Li₂O-Schicht an einer Grenzfläche zwischen der ersten Kathode 5A und der organischen Lumineszenzschicht 4 enthält und die keinen Konzentrationsgradienten in der Li₂O-Schicht hat. In diesem Vergleichsbeispiel wird bestätigt, daß die Li₂O-Schicht dick ist, und ein Schwellwert hoch ist. Im Vergleich zur ersten Ausführungsform ist die Treibspannung für den Fall von 100 cd/m² hoch, nämlich 4,25 V, und die Lumineszenzeffizienz niedrig, nämlich 10,0 lm/w. Insbesondere ist die Lumineszenzeffizienz in dem Niedrigspannungsbereich nicht gut. Die Gleichrichtcharakteristik ist ebenfalls leicht schlecht, nämlich 6,1 × 10⁶.
Wie aus dem Vergleich zwischen der ersten Ausführungsform und dem Vergleichsbeispiel wie in der Fig. 7 gezeigt zu ersehen ist, ist es möglich, durch die organische EL- Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform ein hohes Gleichrichtverhältnis zu erhalten. Als Grund hierfür wird angenommen, daß die Grenzfläche zwischen der organischen Lumineszenzschicht 4 und der ersten Kathode 5A vollständig durch die Li₂O- Schicht gebildet ist, die einen Konzentrationsgradienten hat, der an der Seite der Grenzfläche zur organischen Lumineszenzschicht 4 eine hohe Konzentration hat.
Die Gleichrichtcharakteristik ist andererseits bei dem Vergleichsbeispiel nicht gut. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Li₂O-Schicht, die an der Grenzfläche zwischen der organischen Lumineszenzschicht 4 und der ersten Kathode 5A enthalten ist, wobei jedoch die Li₂O-Schicht keinen Konzentrationsgradienten hat. Daher wird angenommen, daß Defekte in der Grenzschicht zwischen der organischen Lumineszenzschicht 4 und der ersten Kathode 5A verbleiben.
Ferner zeigt Fig. 8 als ein Referenzbeispiel eine Charakteristik für den Fall, daß keine Li₂O-Schicht vorhanden ist. Wie aus der Fig. 8 zu ersehen ist, wird die Gleichrichtcharakteristik merklich schlecht.
Wie vorstehend beschrieben, ist in der organischen EL-Vorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform die Li₂O-Schicht, die Metalloxid ist, an der Grenzfläche zwischen der organischen Lumineszenzschicht 4 und der ersten Kathode 5A enthalten, und die Li₂O- Schicht hat den Konzentrationsgradienten, der an der Seite der Grenzfläche zur organischen Lumineszenzschicht 4 eine hohe Konzentration erlangt. Daher sind die Defekte, welche an der Grenzfläche zwischen der organischen Lumineszenzschicht 4 und der ersten Kathode 5A existieren, abgedeckt, und es ist eine vollständige Grenzfläche gebildet.
Ferner ist es daher bei dem Verfahren zum Herstellen der organischen EL-Vorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform möglich, eine Li₂O-Schicht mit einem Konzentrationsgradienten, der an der Seite der Grenzfläche zur organischen Lumineszenzschicht 4 eine hohe Konzentration erlangt, auszubilden, wenn bei der Herstellung der organischen EL-Vorrichtung 10 Li und Al auf denen Li₂O-Schichten vorab durch Oberflächenoxidation unter Luftatmosphäre oder Sauerstoffatmosphäre ausgebildet worden sind, als Verdampfungsquellen verwendet werden und Al und Li gemeinsam verdampft werden.
Daher ist es möglich, ein hohes Gleichrichtverhältnis zu erzielen, eine niedrige Treibspannung zu erzielen und die Lumineszenzeffizienz hoch zu machen.

Zweite Ausführungsform

Fig. 9 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen der Filmdicke der Kathode (horizontale Achse) und der Atomkonzentration (vertikale Achse) in einer organischen EL- Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Ergebnis einer Auger-Analyse zeigt. In der organischen EL-Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform besteht die Hauptdifferenz gegenüber der ersten Ausführungsform darin, daß der Konzentrationsgradient des Metalloxids in Richtung der Filmdicke linear variiert.
Anders ausgedrückt, in der organischen EL-Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform, wie in der Fig. 9 gezeigt, wird eine Sauerstoffkonzentration in der ersten Kathode 5A an der Grenzfläche zur organischen Lumineszenzschicht 4 (Position c) ein Maximum sinkt graduell mit zunehmender Entfernung von der Grenzfläche in Richtung der Filmdicke, und wird an einer Position d', die etwas über der Hälfte der Filmdicke liegt, 0 (Null). Der Konzentrationsgradient variiert linear in Richtung der Filmdicke.
Das übrige ist ungefähr gleich wie das bei der ersten Ausführungsform. Da die Struktur der organischen EL-Vorrichtung ähnlich der Fig. 1 ist, wird daher die Erläuterung derselben weggelassen.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen der organischen EL-Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform in der Reihenfolge der Schritte erläutert.
Wie in der Fig. 4C in der ersten Ausführungsform gezeigt, wird ein transparentes Isoliersubstrat 1, auf welchem eine Anode 2, eine Defektelektronen-Transportschicht 3 und eine organische Lumineszenzschicht 4 aufeinanderfolgend übereinander aufgebracht worden sind, in ein Aufdampfgerät 20 wie in der Fig. 5 gezeigt, bewegt. Hier wird einem dritten Schiffchen 21A in dem Aufdampfgerät 20 Li zugeführt, ohne daß Oberflächenoxid vorab unter Luftatmosphäre beaufschlagt worden ist.
Die Kammer 11 des Aufdampfgerätes 20 wird abgesaugt. Wenn der Grad des Unterdruckes 4 × 10^-4 Pa erreicht, wird der Sauerstoffgasstrom durch einen Mengenstromregler 19 so gesteuert, daß er ungefähr 5 SCCM (Standard-Kubikzentimeter/min) beträgt, und Sauerstoffgas wird in der Nähe der Oberfläche des transparenten Isoliersubstrats 1 aus einer Gaseinleit-Anschlußöffnung 17 in die Kammer 11 des Aufdampfgerätes 20 eingeleitet. Dann werden ein drittes Schiffchen 21A und ein viertes Schiffchen 213 durch jeweilige Widerstandsheizquellen (nicht dargestellt) erhitzt. Die Heiztemperatur wird solange gesteuert, bis die Verdampfungsgeschwindigkeit von Li in dem dritten Schiffchen 21A eine konstante Geschwindigkeit von 0,02 bis 0,03 nm/sec erreicht, und die Verdampfungsgeschwindigkeit des Al in dem vierten Schiffchen 21B eine konstante Geschwindigkeit von 0,4 nm/sec erreicht. Ein Verschluß 14, der in dem oberen Teil der Kammer 11 angeordnet ist, wird durch einen Verschlußantriebsteil 15 in horizontaler Richtung bewegt um geöffnet zu werden, und die gemeinsame Verdampfung von Li und Al wird begonnen. Zu diesem Zeitpunkt beträgt der Grad des Unterdrucks in der Kammer 11 2 × 10^-3 Pa.
Nach dem Starten des gemeinsamen Verdampfens wird die Verdampfungsgeschwindigkeit des Li in dem dritten Schiffchen 21a graduell vermindert, und wird so gesteuert, daß sie nach ungefähr 100 sec 0 nm/sec beträgt. Zum gleichen Zeitpunkt wird die Zufuhr des Sauerstoffgases gestoppt. Wenn dann die Filmdicke ungefähr 60 nm erreicht, wird der Verschluß 14 geschlossen, und das gemeinsame Aufdampfen wird beendet. Während das Sauerstoffgas eingeleitet wird, reagiert ein Teil des herumfliegenden Li mit dem Sauerstoffgas, um eine Li₂O-Schicht zu erzeugen, und die Li₂O-Schicht wird gemeinsam mit dem Li und Al als eine Kathode 5A aufgedampft. Wenn der Einleitstrom des Sauerstoffgases sinkt, sinkt das Herstellungsmaß der Li₂O-Schicht. Nach dem Stoppen des Einleitens von Sauerstoffgas werden nur Al und Li gemeinsam verdampft.
Auf diese Art und Weise wird die erste Kathode 5A, bestehend aus Al und Li und mit der Li₂O-Schicht an der Grenzfläche zur organischen Lumineszenzschicht 4 auf der organischen Lumineszenzschicht 4 ausgebildet.
Durch das vorstehend beschriebene gemeinsame Verdampfen von Al und Li wird ähnlich wie bei dem Verfahren zur Herstellung einer organischen EL-Vorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform die Grenzfläche zwischen der organischen Lumineszenzschicht 4 und der Kathode 5A vollständig ausgebildet, da die Li₂O-Schicht Defekte abdeckt, die erzeugt worden sind, wenn die Kathode 5A auf die organische Lumineszenzschicht 4 aufgebracht worden ist. In diesem Fall unterscheidet sich eine Form der Li₂O- Schicht auch von einer Form, bei der die Kathode 5A nach dem vorherigen Aufbringen der Li₂O-Schicht auf die organische Lumineszenzschicht 4 gleichmäßig aufgebracht wird.
Anders ausgedrückt und wie in der Fig. 9 gezeigt, reagiert zum Beginn der gemeinsamen Verdampfung von Al und Li ein Teil des Li mit dem Sauerstoffgas, um die Li₂O- Schicht zu bilden, da jedoch die Verdampfungsgeschwindigkeit von Li sinkt, und das Sauerstoffgas abnimmt, wird die Li₂O-Schicht dünn und zum Schluß ist an der Position d' keime Li₂O-Schicht. Dann werden zwischen der Position d' und der Position b nur Al und Li gemeinsam verdampft. Auf diese Art und Weise wird, mit dem Fortschreiten des gemeinsamen Verdampfens die Li₂O-Schicht graduell dünn und der Konzentrationsgradient der Li₂O-Schicht wird linear. Zusätzlich ist ein Punkt, an welchem die Konzentration der Li₂O-Schicht 0 (Null) wird gegenüber einem Punkt, an welchem das Einleiten des Sauerstoffgases gestoppt wird, verzögert, und zwar wegen des Sauerstoffgases, welches in der Kammer 11 nach dem Setzen des Einleitens von Sauerstoffgas auf 0 (Null) verbleibt. Dann wird ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform das Heizen durch die Widerstandsheizquelle des dritten Schiffchens 21A gestoppt, und es wird nur das vierte Schiffchen durch die Widerstandsheizquelle erhitzt. Nachdem die Heiztemperatur solange gesteuert worden ist, bis die Geschwindigkeit des Al aus dem vierten Schiffchen 21b eine Geschwindigkeit von 0,6 nm/sec erreicht, wird der Verschluß 14 geöffnet, um die Filmausbildung von Al zu beginnen. Wenn die Dicke des Filmes 120 nm erreicht, wird der Verschluß geschlossen, und die Ausbildung des Al-Filmes wird beendet. Auf diese Art und Weise ist eine zweite Kathode 5B aus Al auf der ersten Kathode 5A ausgebildet worden, wie dies in der Fig. 4C in der ersten Ausführungsform gezeigt worden ist. Nach diesem Schritt werden ähnliche Schritte gemäß 4D durchgeführt, um die organische EL-Vorrichtung fertigzustellen.
Bei der organischen EL-Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform ist es möglich, die Charakteristik der EL-Vorrichtung stabil zu machen, und es ist möglich, ein hohes Gleichrichtverhältnis zu erhalten. Bei der zweiten Ausführungsform ist es möglich, ein hohes Gleichrichtverhältnis, nämlich 2,0 × 10⁸ zu erhalten, was bestätigt, daß eine gute Gleichrichtcharakteristik erhalten worden ist.
Bei dem Verfahren zum Herstellen der organischen EL-Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform werden ebenfalls beim Herstellen der organischen EL-Vorrichtung Li und Al, für die vorab unter Luftatmosphäre kein Oberflächenoxid ausgebildet worden ist, als Verdampfungsquellen verwendet, und das Li und Al werden gemeinsam verdampft. Daher ist es möglich, die Li₂O-Schicht auszubilden, die den Konzentrationsgradienten hat, bei dem die Konzentration an der Seite der Grenzfläche zur organischen Lumineszenzschicht 4 automatisch hoch ist.
Daher ist es möglich, ein hohes Gleichrichtverhältnis ohne Absenken des Durchsatzes bei der Herstellung des organischen EL-Vorrichtung zu erzielen.
Wie vorstehend beschrieben, ist es gemäß der zweiten Ausführungsform möglich, Effekte annähernd ähnlich wie diejenigen bei der ersten Ausführungsform, zu erzielen.
Es ist somit klar zu ersehen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen begrenzt ist, sondern ohne Abweichen vom Umfang und Geist der Erfindung geändert und modifiziert werden kann.
Beispielsweise besteht die Anode 2, die auf dem transparenten Isoliersubstrat 1 ausgebildet worden ist, bei den Ausführungsformen aus ITO, wobei jedoch auch ein anderes Elektrodenmaterial wie beispielsweise SnO₂ (Zinnoxid) verwendet werden kann, sofern dies nur ein transparentes, leitfähiges Material ist, das nicht auf ITO begrenzt ist.
Ebenso besteht bezüglich der Kathode 5 keine Begrenzung auf die gemeinsame Verdampfung von Al und Li, es können eine gemeinsame Verdampfung von Mg und Ag und weiteren Elektrodenmaterialien, wie beispielsweise Al allein, zur Verfügung stehen, und es ist vorzuziehen, eine partielle Koexistenz von Materialien zu haben, die leicht zu oxidieren sind.
Auch das Defektelektronen-Transportmaterial ist nicht auf α-NPD begrenzt, und es kann ein anderes Material verwendet werden, wie beispielsweise bis (di (p-tolyl)aminophenol)-1, 1-Cyclohexan, N, N'-Diphenyl-N, N'-bis(3-methylphenyl)-1, 1'-Biphenyl- 4, 4'-Diamin, N, N'-diphenyl-N-N-bis(1-naphthyl) - (1,1'-Biphenyl-4, 4'-Diamin, Kupfer-Phtalozyanin, 4, 4', 4" tris (3-Methylphenylamin) Triphenylamin, 4-Phenyl-4', 4"- bis[di(3-Methylphenyl)-Amino] Triphenylamin, N, N'-Diphenyl-N, N' bis (3-Methylphenyl)-1, 1'-Biphenyl-4, 4'-Diamin, weitere Materialien, wie beispielsweise ein Molekül vom Starburst-Typ.
In den Ausführungsformen sind auch Erläuterungen für einen Fall gegeben, daß der Elementhauptteil, bestehend aus der Anode 2, der Defektelektronen-Transportschicht 3, der organischen Lumineszenzschicht 4, der ersten Kathode 5A und der zweiten Kathode 5B ausgebildet worden ist, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf begrenzt, sofern nur eine Grenzfläche zwischen einer organischen Lumineszenzschicht 4 und einer Kathodenschicht 5 ausgebildet wird. Beispielsweise ist es möglich, eine Elektronenzransportschicht wie beispielsweise 2-(4-Biphenyl)-5-(4-t-Butylphenyl)-1, 3, 4-Oxadiazol oder bis (8-quinolinol) Magnesium, bis (2-Methyl-8-Quinolinol) (1-Phenolato)- GallLium zwischen der organischen Lumineszenzschicht 4 und der Kathode 5 anzuordnen. Es ist auch möglich, einen anderen Elementhauptteil auszubilden, wie beispielsweise eine Struktur bestehend aus einer Anode, die keine Defektelektronen-Transportschicht und keine Elektronen-Transportschicht enthält, einer organischen Lumineszenzschicht und einer Kathode. Ebenso bei einer Struktur, in der eine Kathode eine Anzahl von Schichten aufweist, sofern nur in einer Grenzschicht einer Kathode benachbart zu einer organischen Schicht, die wenigstens eine organische Lumineszenzschicht und eine organische Schicht aufweist, Oxid enthalten ist.
Ferner ist als ein Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform, wie in der Fig. 10 gezeigt, auch eine organische EL-Vorrichtung möglich, bei der die Konzentration der Li₂O-Schicht an einer Grenzfläche (Position b) zwischen der ersten Kathode 5A und der zweiten Kathode Sb (Null) wird, möglich. Als ein Modifikationsbeispiel der zweiten Ausführungsform und wie in der Fig. 11 gezeigt, steht auch eine organische L-Vorrichtung zur Verfügung, bei der die Konzentration einer Li₂O-Schicht an der Grenzfläche zwischen der ersten Kathode 5A und der zweiten Kathode 5B nicht 0 (Null) wird. Diese Modifikationsbeispiele können aber nicht Effekte erzielen, die über diejenigen der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform, wie sie anhand der Fig. 3 erläutert worden sind, hinausgehen.

Claims

1. Organische EL-Vorrichtung (10) mit:
einer Anode (2) bestehend aus einer transparenten Elektrode, einer organischen Schicht, die wenigstens eine organische Lumineszenzschicht (4) enthält, und einer Kathode (5A, 5B), die sequentiell auf einem transparenten Isoliersubstrat (1) übereinander aufgebracht sind, wobei die Kathode (5A, 5b) an einer Grenzfläche zur organischen Schicht Metalloxid enthält, dadurch gekennzeichnet, daß
das Metalloxid so ausgebildet ist, daß es einen Konzentrationsgradienten hat, bei dem die Konzentration an der Seite der Grenzfläche zur organischen Schicht hoch wird.

2. Organische EL-Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (5A, 5B) eine erste Kathode (5A) und eine zweite Kathode (5B) aufweist und daß die erste Kathode (5A) das Metalloxid an der Grenzfläche zur organischen Schicht aufweist.

3. Organische EL-Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (5A, 5B) eine Anzahl von Schichten aufweist, und eine Kathode unter dieser Anzahl von Schichten das Metalloxid an der Grenzfläche zur organischen Schicht aufweist.

4. Organische EL-Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Konzentrationsgradient des Metalloxids in Richtung der Filmdicke der Kathode (5A, 5B) gemäß einer Kurve variiert.

5. Organische EL-Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Konzentrationsgradient des Metalloxids in Richtung der Filmdicke der Kathode (5A, 5B) linear variiert.

6. Organische EL-Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des Metalloxids in einer Dicke der Kathode (5A, 5B), welche die Grenzschicht zur organischen Schicht bildet, 0 (Null) wird.

7. Verfahren zum Herstellen einer organischen EL-Vorrichtung 10 mit einer Anode (2), bestehend aus einer transparenten Elektrode, einer organischen Schicht, die wenigstens eine organische Lumineszenzschicht (4) enthält, und einer Kathode (5A, 5B), die sequentiell auf einem transparenten Isoliersubstrat (1) über einander aufgebracht sind, wobei die Kathode (5A, 5B) an der Grenzfläche zur organischen Schicht ein Metalloxid enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das transparente Isoliersubstrat (1), auf welchem die Anode (2) und die organische Schicht nacheinander aufgebracht worden sind, in ein Aufdampfgerät (20) gebracht wird und ein erstes Metall, welches das Metalloxid bilden kann und ein zweites Metall zum Ausbilden der Kathode (5A, 5B) so zusammen verdampft werden, daß das Metalloxid mit einem Konzentrationsgradienten, bei dem die Konzentration an der Seite der Grenzfläche zur organischen Schicht hoch wird, ausgebildet wird.

8. Verfahren zum Herstellen einer organischen EL-Vorrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des ersten Metalls vorab oxidiert wird.

9. Verfahren zum Herstellen einer organischen EL-Vorrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Verdampfen unter Einleiten von Sauerstoff in das Aufdampfgerät (20) durchgeführt wird und unter Steuerung auf eine solche Art und Weise durchgeführt wird, daß Sauerstoff in dem Aufdampfgerät (20), vom Beginn des gemeinsamen Verdampfens ausgehend, graduell sinkt.

10. Verfahren zum Herstellen einer organischen EL-Vorrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Metall aus Lithium oder Magnesium besteht und das zweite Metall aus Aluminium oder Magnesium besteht.

11. Verfahren zum Herstellen einer organischen EL-Vorrichtung (10) mit einer Anode (2), bestehend aus einer transparenten Elektrode, einer organischen Schicht, die wenigstens eine organische Lumineszenzschicht (4) enthält, und einer Kathode (5A, 5B), die sequentiell übereinander auf ein transparentes Isoliersubstrat (1) aufgebracht worden sind, wobei die Kathode (5A, 5B) an der Grenzfläche zu der organischen Schicht Metalloxid enthält, wobei das Verfahren aufweist:
einen Schritt sequentielles Laminieren der Anode (2) und der organischen Schicht auf das transparente Isoliersubstrat (1);
einen Schritt Bringen des transparenten Isoliersubstrats (1) in ein Aufdampfgerät (20), dem ein erstes Metall, welches das Metalloxid bilden kann und ein zweites Metall zum Ausbilden der Kathode (5A, 5B) zugeführt werden; und
einen Schritt Ausbilden des Metalloxids mit einem Konzentrationsgradienten, wobei die Konzentration an der Seite der Grenzfläche zu der organischen Schicht hoch wird, durch gemeinsames Verdampfen des ersten Metalls und des zweiten Metalls.

12. Verfahren zum Herstellen einer organischen EL-Vorrichtung (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des ersten Metalls vorab oxidiert wird.

13. Verfahren zum Herstellen einer organischen EL-Vorrichtung (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Verdampfen unter Einleiten von Sauerstoff in das Aufdampfgerät (20) durchgeführt wird, und mit einer solchen Steuerung durchgeführt wird, daß der Sauerstoff in dem Aufdampfgerät (20) vom Beginn des gemeinsamen Verdampfens ab graduell sinkt.

14. Verfahren zum Herstellen einer organischen EL-Vorrichtung (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Metall aus Lithium oder Magnesium und das zweite Metall aus Aluminium oder Magnesium besteht.