GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Herstellung organischer Elektrolumineszenz-Bauelemente
(EL-Bauelemente).
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Da sie selbst leuchten, weisen EL-Bauelemente eine hohe
Sichtbarkeit auf. Da sie vollständig einen Festkörper
darstellen, weisen darüber hinaus EL-Bauelemente eine höhere
Stoßfestigkeit auf als Flüssigkristallbauelemente. Daher wird
der Einsatz von EL-Bauelementen in verschiedenen Anzeigen als
Lichtaussendevorrichtungen häufig vorgenommen. EL-Bauelemente
werden in anorganische EL-Bauelemente und organische
EL-Bauelemente unterteilt, wobei erstere anorganische
Verbindungen in ihren Lichtaussendeschichten enthalten,
wogegen letztere organische Verbindungen enthalten. Bei
organischen EL-Bauelementen, die organische Verbindungen in
ihren Lichtaussendeschichten enthalten, wurden bislang
verschiedene Anordnungen verschiedener Materialien
vorgeschlagen, die dazu fähig sind, eine hohe Leuchtdichte
bei niedrigen Gleichspannungen zu erzielen.
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Die Vakuumdampfablagerung stellt ein typisches Verfahren zur
Herstellung organischer EL-Bauelemente dar, bei welchem
vorbestimmte organische Verbindungen unter Wärmeeinwirkung
verdampft werden, um Filme auf Substraten auszubilden.
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Herkömmliche organische EL-Bauelemente weisen zwar am Anfang
gute Fähigkeiten auf, sind jedoch häufig in der Hinsicht
problematisch, dass sich ihre Fähigkeiten innerhalb eines
kurzen Zeitraums wesentlich verschlechtern. Daher war es
schwierig, organische EL-Bauelemente herzustellen, die
jederzeit stabil die erwünschten Eigenschaften aufweisen. Es
ist bekannt, dass eine Verschmutzung von Substraten die
Verringerung der Fähigkeiten von EL-Bauelementen hervorruft.
Insbesondere stellt bei organischen EL-Bauelementen eine
Verschmutzung der Grenzfläche zwischen Elektrode und
organischer Schicht und der Grenzfläche zwischen zwei
organischen Schichten einen Faktor dar, der die Injektion von
Trägern von der Substratelektrode in die organischen
Schichten stört, und daher einen deutlichen, negativen
Einfluß auf die Eigenschaften der Bauelemente ausübt.
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Um eine Verschlechterung der Fähigkeiten von EL-Bauelementen
durch eine derartige Verschmutzung zu verhindern, wurde ein
Verfahren vorgeschlagen, die Oberfläche eines an einer
Elektrode angebrachten Substrats zu reinigen, damit sie einen
Berührungswinkel mit Wasser von weniger als 25º aufweist,
bevor organische Schichten auf dem Substrat ausgebildet
werden (vgl. die japanische offengelegte Patentanmeldung
(JP-A) Nr. 220873/1995). Bei diesem Verfahren wird das
gereinigte Substrat unter Vakuum oder einem Inertgas
aufbewahrt, um seine Verschmutzung zu verhindern.
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Weiterhin wurde ein Verfahren vorgeschlagen, kontinuierlich
organische EL-Bauelemente jederzeit im Vakuum herzustellen,
bei welchem eine Vakuumkammer eingesetzt wird, in welcher
mehrere Vakuumbearbeitungsräume vorgesehen sind, und jede von
mehreren Schichten aufeinanderfolgend in jedem Raum
ausgebildet wird (vgl. die JP-A Nr. 111285/1996). In diesen
Vakuumräumen ist jeweils ein Quellenmaterial vorgesehen, das
zur Ausbildung des gewünschten Films verdampft werden soll.
Ein Substrat wird in einem vorbestimmten Raum unter diesen
Räumen angeordnet, dann wird das Torventil geschlossen, und
danach wird die Ablagerungsquelle in dem Raum erwärmt, um
einen Film auf dem Substrat mittels Dampfablagerung von der
Quelle auszubilden.
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Organische EL-Bauelemente, die nach dem Verfahren hergestellt
wurden, das in der JP-A Nr. 220873/1995 beschrieben wird,
wiesen jedoch immer noch keine stabilen Eigenschaften auf.
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Das in der JP-A Nr. 111285/1996 beschriebene Verfahren, bei
welchem die Ablagerungsquelle erwärmt wird, nachdem das
Substrat in der Vakuumkammer angeordnet wurde, ist in der
Hinsicht problematisch, dass sich Verunreinigungen, die in
der Anfangsstufe der Erwärmung verdampft wurden, auf dem
Substrat ablagern, so dass sich die Eigenschaften der
hergestellten Bauelemente verschlechtern. Dies liegt daran,
dass die Ablagerungsquellen, beispielsweise organische
Verbindungen zur Ausbildung organischer Schichten und Metalle
zur Ausbildung von Elektroden, der Luft ausgesetzt sind,
bevor sie auf die Halter aufgesetzt werden, so dass
Verunreinigungen in der Luft, beispielsweise organische
Substanzen, Kohlendioxid, Wasser, Sauerstoff und dergleichen
an ihnen anhaften. Insbesondere verbleibt, da synthetische
organische Verbindungen in einem Lösungsmittel vorgesehen
sind, das verwendete Lösungsmittel häufig bei den
Verbindungen zurück. Dies führt dazu, dass die
Ablagerungsquelle einer derartigen synthetischen organischen
Verbindung das Lösungsmittel als Verunreinigung enthält. Die
Verunreinigung verdampft in der Anfangsstufe der Erwärmung,
und ruft so eine Verschmutzung des Substrats und des darauf
ausgebildeten Films hervor.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der
Bereitstellung eines Verfahrens zur Erzeugung organischer
EL-Bauelemente, welche stabil die gewünschten Eigenschaften
aufweisen.
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Zur Lösung der voranstehend geschilderten Schwierigkeiten
stellten wir, nämlich die vorliegenden Erfinder, den
verschmutzten Zustand von Substraten im Vakuum fest, und
untersuchten die Zeitabhängigkeit der Änderung des
verschmutzten Zustands jedes Substrats auf der Grundlage
eines Parameters, nämlich des Berührungswinkels des Substrats
mit Wasser. Im einzelnen wurden Substrate im Vakuum
aufbewahrt, und wurde der Berührungswinkel mit Wasser bei
jedem Substrat in vorbestimmten Zeitabständen gemessen. Im
Ergebnis haben wir herausgefunden, dass der Berührungswinkel
mit Wasser bei jedem Substrat im Verlaufe der Zeit selbst im
Vakuum zunimmt, und haben die Erkenntnis erlangt, dass
Substrate, selbst wenn sie im Vakuum aufbewahrt werden, durch
Verunreinigungen verschmutzt werden, die in der Vakuumkammer
vorhanden sind. Unsere derartigen Erkenntnisse verdeutlichen,
dass der Grund dafür, dass die Eigenschaften der Bauelemente
in dem Verfahren (beschrieben in der JP-A Nr. 220873/1995)
nicht stabilisiert werden können, daran liegt, dass die
gereinigten Substrate im Vakuum aufbewahrt werden, und die
Dünnfilme, die auf den Substraten ausgebildet werden, dem
Vakuum über einen langen Zeitraum während des
Filmherstellungsprozesses ausgesetzt sind.
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Bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird der
nächste Film hergestellt, bevor das Substrat und der vorher
hergestellte Film im Vakuum verschmutzt werden, um hierdurch
stabil die gewünschten Eigenschaften der hergestellten
Bauelement sicherzustellen.
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Konkret umfaßt das Verfahren gemäß der Erfindung zur
Herstellung organischer EL-Bauelemente die Reinigung eines
auf einer Elektrode angebrachten Substrats, gefolgt von der
Ausbildung mehrere Filmschichten, die organische Schichten
und eine Gegenelektrodenschicht umfassen, auf der Elektrode,
die auf dem Substrat angebracht ist, hintereinander im
Vakuum, wobei die Zeit unmittelbar nach der Beendigung der
Reinigung des auf der Elektrode angebrachten Substrats und
vor dem Beginn der Ausbildung der ersten Filmschicht auf der
Elektrode kürzer ist als die Zeit, in welcher der Wert des
Berührungswinkels mit Wasser der Oberfläche der Elektrode
unmittelbar nach der Beendigung der Reinigung um 30º im
Vakuum zunimmt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform
des organischen EL-Bauelements zeigt, das mit dem Verfahren
gemäß der Erfindung hergestellt wurde.
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Fig. 2 ist eine schematische Ansicht, die eine
Herstellungseinrichtung zeigt, die bei der Herstellung des in
Fig. 1 dargestellten, organischen EL-Bauelements verwendet
wird.
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In diesen Zeichnungen bezeichnet 1 ein organisches
EL-Bauelement; 2 eine Herstellungseinrichtung zur Herstellung
des organischen EL-Bauelements 11 ein Substrat; 12 eine
transparente Elektrode; 13 eine Lochinjektionsschicht (erste
organische Schicht); 14 eine Lichtaussendeschicht (zweite
organische Schicht); 15 eine Elektroneninjektionsschicht
Elektroneninjektionsschicht (dritte organische Schicht); 16
eine Gegenelektrode (vierte Schicht); 17 ein auf einer
Elektrode angebrachtes Substrat; 21 einen Reinigungsraum
(Vakuumkammer); 22 einen ersten Filmausbildungsraum
(Vakuumkammer); 23 einen zweiten Filmausbildungsraum
(Vakuumkammer); 24 einen dritten Filmausbildungsraum
(Vakuumkammer); 25 einen vierten Filmausbildungsraum
(Vakuumkammer); und 41, 42, 43 und 44 Ablagerungsquellen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Für das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung
organischer EL-Bauelemente wird die Zeit, innerhalb welcher
der Wert des Berührungswinkels mit Wasser der Oberfläche der
Elektrode unmittelbar nach der Beendigung ihrer Reinigung um
30º im Vakuum zunimmt, vorher bestimmt. Auf der Grundlage
der so bestimmten Zeit wird die erste Filmschicht auf der
Elektrode entsprechend dem Verfahren gemäß der Erfindung
hergestellt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die erste Schicht
auf der Elektrode, die vorher auf dem Substrat hergestellt
wurde, unmittelbar nach der Reinigung des auf der Elektrode
angebrachten Substrats ausgebildet, und innerhalb des
festgelegten Zeitraums, innerhalb dessen der Berührungswinkel
mit Wasser der Oberfläche der Elektrode um 30º zunimmt,
wodurch das Anhaften von Verunreinigungen auf dem auf der
Elektrode angebrachten Substrat sicher verhindert wird. Im
einzelnen verringert bei dem Verfahren gemäß der Erfindung
die Reinigung des auf der Elektrode angebrachten Substrats
den Berührungswinkel mit Wasser der Oberfläche der Elektrode
so, dass er niedriger als 30º oder weniger als der
Anfangswert des ungereinigten Substrats wird, und wird die
erste Schicht auf der Elektrode hergestellt, bevor der
Berührungswinkel mit Wasser der Oberfläche der Elektrode auf
mehr als 30º oder mehr als den Anfangswert der Elektrode
ansteigt, die soeben gereinigt wurde. Daher wird auf diese
Art und Weise die erste Schicht auf der Elektrode
hergestellt, die sauberer ist als eine ungereinigte
Elektrode, was dazu führt, dass die Grenzfläche zwischen der
Elektrode und der darauf hergestellten, ersten Schicht sicher
gegen eine Verunreinigung geschützt wird. Daher wird bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren das Anhaften von Verunreinigungen
auf der Oberfläche der hergestellten Bauelemente sicher
verringert, und weisen die hergestellten Bauelemente stabil
die gewünschten Eigenschaften auf.
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Unmittelbar nachdem die Oberfläche der Elektrode gereinigt
wurde, und vor Ausbildung der ersten Schicht auf der
Elektrode, ist der Anstieg des Berührungswinkels mit Wasser
der Oberfläche der Elektrode vorzugsweise nicht größer als
20º, bevorzugter nicht größer als 10º. Bei dem bevorzugten
Zustand, bei welchem die erste Schicht hergestellt wird,
bevor die Zunahme des Berührungswinkels mit Wasser der
Oberfläche der Elektrode nicht größer als 20º ist, wird die
Gleichmäßigkeit der Lichtaussendeoberfläche des hergestellten
Bauelements verbessert; und in dem bevorzugteren Zustand, in
welchem die betreffende Erhöhung nicht größer als 10º ist,
wird nicht nur die Gleichförmigkeit der
Lichtaussendeoberfläche weiter verbessert, sondern werden
auch die gesamten Lichtaussendefähigkeiten des hergestellten
Bauelements verbessert. Bei diesen Bedingungen wird die
Lebensdauer der hergestellten Bauelemente verlängert.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung organischer
EL-Bauelemente, das die Ausbildung mehrerer, n = 1, 2, 3,
..., Filmschichten umfaßt, einschließlich organischer
Schichten und einer Gegenelektrodenschicht auf einer
Elektrode, die auf einem Substrat angebracht ist,
hintereinander im Vakuum, ist dadurch gekennzeichnet, dass
die Zeit unmittelbar nach der Beendigung der Ausbildung der
n-ten Filmschicht und vor dem Beginn der Ausbildung der
nächsten (n + 1)-ten Filmschicht kürzer ist als jene Zeit,
innerhalb derer der Wert des Berührungswinkels mit Wasser der
Oberfläche der n-ten Filmschicht unmittelbar nach ihrer
Ausbildung um 30º im Vakuum zunimmt.
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Bei diesem Verfahren gemäß der Erfindung zur Herstellung
organischer EL-Bauelemente wird die Zeit, innerhalb derer der
Berührungswinkel mit Wasser der Oberfläche der n-ten Schicht
unmittelbar nach ihrer Ausbildung um 30º im Vakuum zunimmt,
vorher bestimmt. Auf der Grundlage der so bestimmten Zeit
wird die nächste (n + 1)-te Schicht auf der vorher
ausgebildeten n-ten Schicht ausgebildet.
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Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird die (n + 1)-te
Schicht auf der vorher hergestellten n-ten Schicht
ausgebildet, während die n-te Schicht sauber ist, unmittelbar
nachdem sie ausgebildet wurde, und innerhalb des festgelegten
Zeitraums, in welchem der Berührungswinkel mit Wasser der
Oberfläche der n-ten Schicht um 30º zunimmt, wodurch das
Eindringen von Verunreinigungen in die Grenzfläche zwischen
der n-ten Schicht und der (n + 1)-ten Schicht verhindert wird.
Auf diese Weise weisen daher die hergestellten Bauelemente
stabil die gewünschten Eigenschaften auf.
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Unmittelbar nach Ausbildung der n-ten Schicht und vor der
Ausbildung der nächsten (n + 1)-ten Schicht auf der n-ten
Schicht ist der Anstieg des Berührungswinkels mit Wasser der
Oberfläche der n-ten Schicht vorzugsweise nicht größer als
20º, weiter bevorzugt nicht größer als 10º. Bei dem
bevorzugten Zustand, bei welchem die (n + 1)-te Schicht
ausgebildet wird, bevor die Erhöhung des Berührungswinkels
mit Wasser der Oberfläche der n-ten Schicht nicht größer als
20º ist, wird die Gleichförmigkeit der
Lichtaussendeoberfläche des hergestellten Bauelements
verbessert; und in dem weiter bevorzugten Zustand, in welchem
die betreffende Erhöhung nicht größer als 10º ist, wird
nicht nur die Gleichförmigkeit der Lichtaussendeoberfläche
weiter verbessert, sondern werden auch die gesamten
Lichtaussendeeigenschaften des hergestellten Bauelements
verbessert. Bei diesen Bedingungen wird die Lebensdauer der
hergestellten Bauelemente verlängert.
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Die mehreren Filmschichten können durch irgendwelche
Filmherstellungsverfahren ausgebildet werden, einschließlich
Sputterverfahren. Es ist wünschenswert, dass diese Filme
mittels Dampfablagerung hergestellt werden, wobei die
Ablagerungsquelle für die (n + 1)-te Schicht vorher erwärmt
wird, vor der Beendigung der Ausbildung der vorherigen n-ten
Schicht.
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Die Vorheizung der Ablagerungsquelle für die (n + 1)-te Schicht
entfernt die Verunreinigungen, die in der Anfangsstufe der
Erwärmung der Ablagerungsquelle für die (n + 1)-te Schicht
verdampft werden können, vor der Ablagerung der (n + 1)-ten
Schicht auf der vorher ausgebildeten n-ten Schicht, was dazu
führt, dass die ausgebildete (n + 1)-te Schicht gegen eine
Verunreinigung durch solche Verunreinigungen geschützt wird.
Auf diese Weise weisen die hergestellten Bauelemente gute
Eigenschaften auf.
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Weiterhin kann durch Vorheizung der Verdampfungszustand der
Ablagerungsquelle für die (n + 1)-te Schicht innerhalb eines
kurzen Zeitraums stabilisiert werden, unmittelbar nach der
Beendigung der Ausbildung der n-ten Schicht, so dass die Zeit
nach der Beendigung der Ausbildung der n-ten Schicht und vor
dem Beginn der Ausbildung der nächsten (n + 1)-ten Schicht
sicher verkürzt werden kann. Anders ausgedrückt kann die
Ausbildung der (n + 1)-ten Schicht sicher begonnen werden,
bevor der Berührungswinkel mit Wasser der Oberfläche der
vorher ausgebildeten n-ten Schicht im Vakuum so ansteigt,
dass er größer um 30º als der Anfangswert der n-ten Schicht
ist, unmittelbar nachdem sie hergestellt wurde. Dies führt
dazu, dass die Verunreinigung der Oberfläche der n-ten
Schicht, oder die Verunreinigung der Grenzfläche zwischen der
n-ten Schicht und der darüberliegenden (n + 1)-ten Schicht
sicher verringert wird, und die hergestellten Bauelemente
stabil die gewünschten Eigenschaften aufweisen.
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Vorzugsweise wird die Vorheizung der Ablagerungsquelle für
die (n + 1)-te Schicht so vor der Beendigung der Ausbildung der
vorherigen n-ten Schicht durchgeführt, dass die
Ablagerungsrate R des Verdampfungsmaterials, um die (n + 1)-te
Schicht auf dem Substrat herzustellen, auf einer
vorbestimmten Ablagerungsrate r zur Herstellung der (n + 1)-ten
Schicht auf dem Substrat beruht, und folgende Anforderungen
erfüllt: 0,7 r ≤ R ≤ 1,3 r und R ≥ 10 Å/sec.
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Die vorbestimmte Ablagerungsrate r zur Herstellung der
(n + 1)-ten Schicht auf dem Substrat, wie sie hier verwendet
wird, ist von dem taktischen. Zeitpunkt für den
Ablagerungsschritt der Erzeugung der (n + 1)-ten Schicht
abgeleitet, der aus der Menge der herzustellenden Bauelemente
und aus dem Verfahren zur Herstellung der Bauelemente
berechnet werden kann, wobei er von der Art des
Ablagerungsmaterials abhängt, das für die (n + 1)-te Schicht
eingesetzt wird.
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Das Steuern der Ablagerungsrate R des Verdampfungsmaterials,
um die (n + 1)-te Schicht auf dem Substrat innerhalb des
festgelegten Bereiches vor der Beendigung der Herstellung der
vorherigen (n + 1)-ten Schicht herzustellen, ist dazu wirksam,
die aktuelle Ablagerungsrate R der (n + 1)-ten Schicht auf dem
Substrat so zu stabilisieren, dass sie näher an der
vorbestimmten Ablagerungsrate r liegt, innerhalb des
kürzesten Zeitraums. Daher kann unmittelbar nach Beendigung
der Ablagerung der vorherigen (n + 1)-ten Schicht mit der
Ablagerung der nächsten (n + 1)-ten Schicht begönnen werden,
und wird darüber hinaus die Verunreinigung der Grenzfläche
zwischen der n-ten Schicht und der darauf hergestellten.
(n + 1)-ten Schicht wesentlich verringert. Dies führt dazu,
dass die taktische Zeit zur kontinuierlichen Herstellung von
Bauelementen verkürzt werden kann.
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Die voranstehend erwähnten mehreren Filmschichten können in
ein und derselben Vakuumkammer hergestellt werden, werden
jedoch vorzugsweise in unterschiedlichen Vakuumkammern so
hergestellt, dass die Vakuumkammer, in welcher die (n + 1)-te
Schicht hergestellt wird, vorher entgast wird, vor der
Beendigung der Herstellung der vorherigen n-ten Schicht.
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Die vorherige Entgasung der Vakuumkammer für die (n + 1)-te
Schicht verringert den Druck in der Vakuumkammer für die
(n + 1)-te Schicht auf einen vorbestimmten Druck innerhalb
eines kurzen Zeitraums nach Beendigung der Herstellung der
n-ten Schicht, wodurch sicher die Zeit nach der Beendigung
der Herstellung der n-ten Schicht und vor dem Beginn der
Herstellung der (n + 1)-ten Schicht verkürzt wird. Anders
ausgedrückt stellt dies den Beginn der Ausbildung der
(n + 1)-ten Schicht sicher, bevor der Berührungswinkel mit
Wasser der Oberfläche der n-ten Schicht im Vakuum so zunimmt,
dass er um 30º größer als der Anfangswert der n-ten Schicht
ist, unmittelbar nachdem sie hergestellt wurde. Dies führt
dazu, dass die Verunreinigung der Oberfläche der n-ten
Schicht, oder die Verunreinigung der Grenzfläche zwischen der
n-ten Schicht und der darüberliegenden (n + 1)-ten Schicht
sicher verringert wird, und die hergestellten Bauelemente
stabil die gewünschten Eigenschaften aufweisen.
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Vorzugsweise wird die vorherigen Entgasung der Vakuumkammer
für die (n + 1)-te Schicht so vor der Beendigung der
Herstellung der vorherigen n-ten Schicht durchgeführt, dass
der Druck P in der Vakuumkammer für die (n + 1)-te Schicht auf
einem vorbestimmten Druck p in der Vakuumkammer beruht, in
welcher die (n + 1)-te Schicht hergestellt werden soll, und
folgende Anforderung erfüllt: 0,1 p ≤ P ≤ 10 p.
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Das Steuern des Drucks P in der Vakuumkammer für die (n + 1)-te
Schicht auf innerhalb des festgelegten Bereichs vor der
Beendigung der Herstellung der vorherigen n-ten Schicht ist,
dazu wirksam, den aktuellen Druck P in der Vakuumkammer, in
welcher die (n + 1)-te Schicht hergestellt werden soll, so zu
stabilisieren, dass er näher an dem Vorbestimmten Druck p
liegt, innerhalb des kürzesten Zeitraums. Daher kann
unmittelbar nach Beendigung der Ablagerung der vorherigen
n-ten Schicht die Ablagerung der nächsten (n + 1)-ten Schicht
begonnen werden, und zusätzlich kann die Verunreinigung der
Grenzfläche zwischen der n-ten Schicht und der darauf
hergestellten (n + 1)-ten Schicht wesentlich verringert werden.
Dies führt dazu, dass die taktische Zeit zur kontinuierlichen
Herstellung von Bauelementen sicher verkürzt werden kann.
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Wenn die vorherige Entgasung der Vakuumkammer für (n + 1)-te
Schicht mit der Vorheizung der Ablagerungsquelle für die
(n + 1)-te Schicht kombiniert wird, ist es wünschenswert, dass
die vorherige Entgasung so durchgeführt wird, dass die
voranstehend erwähnte Bedingung in einem vorbestimmten
Zeitraum nach dem Beginn der Vorheizung der Ablagerungsquelle
erfüllt wird. Dies liegt daran, dass bei der Anfangsstufe der
Erwärmung der Ablagerungsquelle für die (n + 1)-te Schicht in
der Vakuumkammer Verunreinigungen von der Quelle freigegeben
werden, was zur Erhöhung des Drucks der Vakuumkammer führt,
wobei der Druck sogar instabil werden kann, während die
Abgabe der Verunreinigungen von der Quelle beendet wird,
nachdem die Erwärmung eine Zeit lang fortgesetzt wurde,
wodurch der Druck in der Vakuumkammer verringert wird und
dann stabilisiert wird. Die Freigabe von Verunreinigungen von
der erwärmten Quelle benötigt nämlich eine gewisse Zeit,
bevor sich der Druck in der Vakuumkammer stabilisiert hat.
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Nunmehr wird nachstehend eine Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung beschrieben, unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen.
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Fig. 1 zeigt ein organisches EL-Bauelement 1, das gemäß
einer Ausführungsform der Erfindung hergestellt wird. Das
dargestellte Bauelement 1 weist ein Substrat 11 auf, eine
transparente Elektrode (Anode) 12 eines ITO-Films, der auf
dem Substrat 11 vorgesehen ist, eine Lochinjektionsschicht
13, welche die erste Schicht eines organischen Films ist, der
auf der transparenten Elektrode 12 ausgebildet wird, eine
Lichtaussendeschicht 14, welche die zweite Schicht eines
organischen Films ist, der auf der Lochinjektionsschicht 13
ausgebildet wird, eine Elektroneninjektionsschicht 15, welche
die dritte Schicht eines organischen Films ist, der auf der
Lichtaussendeschicht 14 ausgebildet wird, und eine
Gegenelektrode (Kathode) 16, welche die vierte Schicht
darstellt, die auf der Elektroneninjektionsschicht, 15
ausgebildet wird.
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Das organische EL-Bauelement 1 wird, unter Verwendung einer
Herstellungseinrichtung 2 hergestellt, die in Fig. 2
dargestellt ist. Bei der dargestellten
Herstellungseinrichtung 2 zur Herstellung des organischen
EL-Bauelements 1 wird das auf der Elektrode vorgesehene
Substrat 17, bei welchem die transparente Elektrode 12 auf
der Oberfläche des Substrats 11 (vgl. Fig. 1) vorgesehen
ist, gereinigt, und werden darauf, wie gezeigt, mehrere Filme
ausgebildet. Die dargestellte Einrichtung 2 enthält nicht
eine Vorrichtung zur Ausbildung von Anoden. Diese Einrichtung
2 umfaßt einen Trockenreinigungsraum 21 und Vier
Filmausbildungsräume, einen ersten, zweiten, dritten und
vierten Raum 22, 23, 24 bzw. 25, die alle hintereinander
geschaltet sind. Diese Räume 21 bis 25 sind sämtlich
Vakuumkammern, die jeweils mit einem Vakuumentgasungssystem
(nicht gezeigt) ausgerüstet sind, und hintereinander durch
Ventile 26, 27, 28 und 29 geschaltet sind.
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Der Trockenreinigungsraum 21 ist ein Raum, in welchem das auf
einer Elektrode angebrachte Substrat 17 gereinigt wird, und
ist mit einer RF-Plasmareinigungseinrichtung (vom direkten
Plasmatyp) vorgesehen, wobei 31 eine untere Elektrode (Anode
33) und 32 eine obere Elektrode bezeichnet. Die
RF-Plasmaenergie wird über eine Anpassungsschaltung 51 von
einer RF-Energieversorgung 52 geliefert. Ein Edelgas wie
beispielsweise Argon oder dergleichen sowie Sauerstoff werden
in den Reinigungsraum 21 eingelassen, um darin ein Plasma
auszubilden, wodurch das auf einer Elektrode angebrachte
Substrat 17 in dem Raum 21 gereinigt wird.
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In Bezug auf das Plasmaerzeugungssystem ist die
Plasmareinigungseinrichtung 31 nicht nur auf einen Typ mit
Zweipolentladung beschränkt. Hier sind auch andere
Plasmareinigungseinrichtungen unterschiedlicher Arten
einsetzbar, einschließlich des Typs RIE (reaktive
Ionenätzung).
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Ein Ladeverriegelungsraum 34, der mit einem (nicht gezeigten)
Vakuumentgasungssystem versehen ist, ist neben dem
Trockenreinigungsraum 21 angeordnet, und der
Trockenreinigungsraum 21 ist mit dem Ladeverriegelungsraum 34
über ein Ventil 35 verbunden. Das auf der Elektrode
angebrachte Substrat 17 wird in den Trockenreinigungsraum 21
durch den Ladeverriegelungsraum 34 transportiert, ohne den
Trockenreinigungsraum 21 so zu öffnen, dass er der Außenluft
ausgesetzt wird.
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Der erste Filmherstellungsraum 22, der sich neben dem
Trockenreinigungsraum 21 befindet, mit dem Ventil 26
dazwischen, ist ein Raum, in welchem eine
Lochinjektionsschicht 13 auf der transparenten Elektrode 12
abgelagert wird. Dieser Raum 22 ist mit einem
Ablagerungsquellenhalter 41 versehen, in welchem ein
Verdampfungsmaterial enthalten ist, und der erhitzt wird, um
einen Dampf für die Lochinjektionsschicht 13 zur Verfügung zu
stellen. Dieser Ablagerungsquellenhalter 41 gehört zu einem
Widerstandsheizsystem, in welchem ein Verdampfungsmaterial
für die Lochinjektionsschicht 13 in einen Tiegel gesetzt
wird, und erwärmt wird, um einen Dampf zu erzeugen. Hierbei
ist ein zu öffnender Verschluß 45 vorgesehen. Durch Schließen
des Verschlusses 45 wird der Dampf aus dem
Verdampfungsmaterial daran gehindert, an dem Substrat, 17
anzuhaften.
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Der zweite Filmherstellungsraum 23, der sich an den ersten
Filmherstellungsraum 22 anschließt, mit dem Ventil 27
dazwischen, ist ein Raum, in welchem eine
Lichtaussendeschicht 14 auf der Lochinjektionsschicht 13
hergestellt wird. Dieser Raum 23 ist mit einem
Ablagerungsquellenhalter 42 versehen, und mit einem
Verdampfungsmaterial, das erhitzt wird, um einen Dampf für
die Lichtaussendeschicht 14 zu erzeugen.
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Der dritte Filmherstellungsraum 24, der neben dem zweiten
Filmherstellungsraum 23 liegt, mit dem Ventil 28 dazwischen,
ist ein Raum, in welchem eine Elektroneninjektionsschicht 15
auf der Lichtaussendeschicht 14 hergestellt wird. Dieser Raum
24 ist mit einem Ablagerungsquellenraum 43 versehen, der
erwärmt wird, um einen Dampf für die
Elektroneninjektionsschicht 15 zu erzeugen.
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Der vierte Filmherstellungsraum 25, der sich an den dritten
Filmherstellungsraum 24 anschließt, mit dem Ventil 29
dazwischen, ist ein Raum, in welchem eine Gegenelektrode 16
auf der Elektroneninjektionsschicht 15 hergestellt wird.
Dieser Raum 25 ist mit einem Ablagerungsquellenhalter 44
versehen, der erwärmt wird, um einen Metalldampf für die
Gegenelektrode 16 zu erzeugen.
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Neben dem vierten Filmherstellungsraum 25 befindet sich ein
Ladeverriegelungsraum 36, entsprechend dem voranstehend
erwähnten Ladeverriegelungsraum 34. Der Ladeverriegelungsraum
36 ist mit dem vierten Filmherstellungsraum 25 über ein
Ventil 37 verbunden. Das auf der Elektrode angebrachte
Substrat 17 wird, nachdem es wie voranstehend geschildert
bearbeitet wurde, aus der vierten Filmherstellungskammer 25
über die Ladeverriegelungskammer 36 entnommen, ohne die
Kammer 25 so zu öffnen, dass sie der Außenluft ausgesetzt
wird.
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Die Ablagerungsquellenhalter 42 bis 44 in dem zweiten bis
vierten Filmherstellungsraum 23 bis 25 sind vom selben Typ
wie der Ablagerungsquellenhalter 41 in dem ersten
Filmherstellungsraum, der voranstehend geschildert wurde, und
jeder ist mit einem Verschluß 45 versehen.
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In den Räumen 21 bis 25, 34 und 36 in der
Herstellungseinrichtung 2 sind Förderleitungen (nicht
gezeigt) vorgesehen, mit welchen das auf der Elektrode
angebrachte Substrat 17, das bearbeitet wird, in die Kammern
21 bis 25 und 36 in der richtigen Reihenfolge befördert wird,
ohne diese Kammern 21 bis 25, 34 und 36 so zu öffnen, dass
sie der Außenluft ausgesetzt werden. Die Förderleitungen
können jeder Typ von Bandförderern oder Tablettförderern
sein, oder können vom Robotertyp sein, der mit Armen
ausgerüstet ist, durch welche das auf der Elektrode
angebrachte Substrat 17 gehaltert und transportiert wird.
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Bei der Einrichtung 2 zur Herstellung organischer
EL-Bauelemente wird das zu bearbeitende, auf der Elektrode
angebrachte Substrat 17, nachdem es mittels Ultraschall in
einem organischen Lösungsmittel gereinigt wurde, in den
Trockenreinigungsraum 21 durch den Ladeverriegelungsraum 34
transportiert, in diesem Raum 21 durch Plasma gereinigt, dann
zudem ersten bis vierten Filmherstellungsraum 22 bis 25 in
dieser Reihenfolge transportiert, um die
Lochinjektionsschicht 13, die Lichtaussendesschicht 14, die
Elektroneninjektionsschicht 15 und die Gegenelektrode 16 in
diesen Räumen 22 bis 25 herzustellen, und schließlich durch
den Ladeverriegelungsraum 36 entnommen. Auf diese Weise ist
die Herstellungseinrichtung 2 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung so ausgebildet,
dass das organische EL-Bauelement 1 darin kontinuierlich und
ständig unter Vakuum hergestellt werden kann.
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In den Räumen 21 bis 25, 34 und 36 wird das auf der Elektrode
angebrachte Substrat 17, das bearbeitet wird, die gesamte
Zeit so eingestellt, dass die transparente Elektrode 12 in
Fig. 2 nach unten weist.
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Nunmehr wird ein Beispiel für die Herstellung des organischen
EL-Bauelements 1 unter Verwendung der dargestellten
Herstellungseinrichtung 2 nachstehend erläutert.
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Zuerst wird für die transparente Elektrode 12, die
Lochinjektionsschicht 13, die Lichtaussendeschicht 14 und die
Elektroneninjektionsschicht 15 die Beziehung zwischen der
Zeit, in welcher die Oberfläche jedes der Filme 12 bis 15 dem
Vakuum ausgesetzt ist, und der zeitabhängigen Vergrößerung
des Berührungswinkels mit Wasser jeder Oberfläche
experimentell bestimmt.
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Konkret wird für die transparente Elektrode 12 das auf der
Elektrode angebrachte Substrat 17, nachdem es mittels
Ultraschall in einem organischen Lösungsmittel gereinigt
wurde, mittels Plasma in dem Trockenreinigungsraum 21
gereinigt, und bleibt dann unter Vakuum. Nachdem es nach der
Beendigung der Plasmareinigung über einen vorbestimmten
Zeitraum unter Vakuum gehalten wurde, wird die transparente
Elektrode 12 untersucht, um den Berührungswinkel mit Wässer
ihrer Oberfläche zu messen. Diese Messung wird mehrfach in
vorbestimmten Zeitabständen wiederholt, und die Beziehung
zwischen der Aufbewahrungszeit unter Vakuum und dem
Berührungswinkel mit Wasser der Oberfläche der so im Vakuum
aufbewahrten, transparenten Elektrode 12 wird aus den
gemessenen Daten erhalten. Hieraus wird die Aufbewahrungszeit
T1 erhalten, nach welcher der Berührungswinkel mit Wasser der
Oberfläche der so aufbewahrten, transparenten Elektrode 12 um
mehr als 10º über den Anfangswert der Oberfläche unmittelbar
nach der Reinigung angestiegen ist. Bei diesem Versuch wird
das Substrat 17 die gesamte Zeit unter demselben Druck
aufbewahrt wird jenem, bei welchem die Lochinjektionsschicht
13 hergestellt werden soll.
-
In Bezug auf die Lochinjektionsschicht 13 wird diese auf der
transparenten Elektrode 12 abgelagert, die vorher auf dem auf
der Elektrode angebrachten Substrat 17 hergestellt wurde, in
dem ersten Filmherstellungsraum 22, und dann im Vakuum
gelassen. Nachdem sie einen vorbestimmten Zeitraum nach der
Beendigung der Ablagerung der Lochinjektionsschicht 13 unter
Vakuum gehalten wurde, wird die Schicht 13 untersucht, um den
Berührungswinkel mit Wasser ihrer Oberfläche zu messen. Diese
Messung wird mehrfach in vorbestimmten Zeitabständen
wiederholt, und die Beziehung zwischen der Aufbewahrungszeit
im Vakuum und dem Berührungswinkel mit Wasser der Oberfläche
der Lochinjektionsschicht 13, die so im Vakuum aufbewahrt
wurde, wird aus den gemessenen Daten erhalten. Hieraus wird
die Aufbewahrungszeit T2 erhalten, nach welcher der
Berührungswinkel mit Wasser der Oberfläche der so
aufbewahrten Schicht 13 auf mehr als 10º über den
Anfangswert der Oberfläche unmittelbar nach der Herstellung
angestiegen ist. Bei diesem Versuch wird das Substrat 17 die
gesamte Zeit unter annähernd demselben Druck aufbewahrt wie
jenem, bei welchem die nächste Lichtaussendeschicht 14 auf
der Lochinjektionsschicht 13 hergestellt werden soll.
-
Für die Lichtaussendeschicht 14 und, die
Elektroneninjektionsschicht 15 werden die Aufbewahrungszeiten
T3 und T4 ermittelt, nach welchen der Berührungswinkel mit
Wasser jeder der Oberflächen der gespeicherten Schichten 14
und 15 um mehr als 10º als der Anfangswert für jede
Oberfläche dieser Schichten unmittelbar nach ihrer
Herstellung angestiegen ist, auf dieselbe Art und Weise, wie
dies voranstehend für die Lochinjektionsschicht 13
geschildert wurde.
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Dann wird auf der Grundlage der so erhaltenen Zeiten T1 bis
T4 das auf der Elektrode angebrachte Substrat 17 gereinigt,
und werden die Schichten 13 bis 16 darauf ausgebildet.
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Konkret wird der Trockenreinigungsraum 21 vorher entgast, so
dass er einen vorbestimmten, verringerten Druck aufweist, und
wird das an der Elektrode angebrachte Substrat 17, das
mittels Ultraschall mit einem organischen Lösungsmittel
gereinigt wurde, in den Ladeverriegelungsraum 32 eingebracht.
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Dann wird der Ladeverriegelungsraum 34 entgast, so dass er
einen verringerten Druck aufweist, der etwas niedriger ist
als der Druck in dem Reinigungsraum 21, und dann wird das
Ventil 35 geöffnet, durch welches das an der Elektrode
angebrachte Substrat 17 in den Reinigungsraum 21
transportiert wird. Auf diese Weise wird verhindert, dass die
in dem Ladeverriegelungsraum 34 vorhandenen Verunreinigungen
in den Reinigungsraum 21 während des Transports des Substrats
17 von dem Raum 34 zu dem Raum 21 fließen.
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In diesem Reinigungsraum 21 wird das an der Elektrode
angebrachte Substrat 17 mittels Plasma durch die
Plasmareinigungseinrichtung 31 gereinigt.
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Die Ultraschallreinigung des an der Elektrode angebrachten
Substrats 17, an die sich eine Plasmareinigung anschließt,
verringert den Berührungswinkel mit Wasser der Oberfläche der
transparenten Elektrode 12 so, dass er um 30º oder mehr
kleiner ist als vor der Reinigung.
-
Andererseits wird, während das an der Elektrode angebrachte
Substrat 17 mit Plasma gereinigt wird, oder bevor die
Plasmareinigung des Substrats 17 beendet ist, mit der
Erwärmung der Ablagerungsquelle in dem Halter 41 in dem
ersten Filmherstellungsraum 22 begonnen, während der Raum 22
entgast wird.
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Die Vorerwärmung der Ablagerungsquelle 41 wird bei
geschlossenem Verschluß 45 begonnen, und wird auf der
Grundlage einer vorbestimmten Ablagerungsrate r1 der
Lochinjektionsschicht 13 durchgeführt, die auf dem Substrat
17 hergestellt werden soll. Im einzelnen wird, vor der
Beendigung der Reinigung des an der Elektrode angebrachten
Substrats 17 in dem Reinigungsraum 21, die Ablagerungsquelle
41 so vorgeheizt, dass die Ablagerungsrate R1 zur Herstellung
der Schicht 13 auf dem Substrat 17 folgende Anförderungen
erfüllt: 0,7 r1 ≤ R1 ≤ 1,3 r1 und R1 ≥ 10 Å/sec.
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Die vorbestimmte Ablagerungsrate r1 der Lochinjektionsschicht
13, die auf dem Substrat 17 hergestellt werden soll, wird aus
der taktischen Zeit für den Ablagerungsschritt zur
Herstellung der Schicht 13 ermittelt, die aus der Menge
herzustellender organischer EL-Bauelemente 1 und aus dem
Prozess der Herstellung des Bauelements 1 berechnet werden
kann, und von der Art des Ablagerungsmaterials abhängt, das
bei der Schicht 13 eingesetzt wird.
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Die Vorentgasung des ersten Filmherstellungsraums 22 wird auf
der Grundlage eines vorbestimmten Drucks p1 in dem Raum 22
durchgeführt, bei welchem die Lochinjektionsschicht 13 darin
hergestellt werden soll. Konkret wird vor Beendigung der
Reinigung des Substrats 17 in dem Reinigungsraum 21 der erste
Filmherstellungsraum 22 so entgast, dass der verringerte
Druck P1 in dem so entgasten Raum 22 folgende Bedingung
erfüllt: 0,1 p1 ≤ P1 ≤ 10 p1. Der verringerte Druck P1 in dem
Raum 22 soll im folgenden Bereich liegen: 1,33 · 10&supmin;¹ Pa ≤ P1
≤ 1,33 · 10&supmin;&sup5; Pa.
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Diese Vorentgasung wird parallel zum Vorheizen der
Ablagerungsquelle 41 durchgeführt, was dazu führt, dass in
der Anfangsstufe der Erwärmung der Ablagerungsquelle 41 der
Druck in dem ersten Filmherstellungsraum 22 so ansteigt, dass
er instabil wird, infolge der Verunreinigungen, die von der
Ablagerungsquelle freigegeben werden. Die Erwärmung der
Ablagerungsquelle 41 über einen vorbestimmten Zeitraum oder
länger beendet jedoch die Freigabe von Verunreinigungen von
der so erwärmten Ablagerungsquelle, was dazu führt, dass der
Druck in dem ersten Filmherstellungsraum 22 abnimmt, und so
stabil wird. Daher wird die Vorentgasung des Raums 22 so
durchgeführt, dass der verringerte Druck P1 in dem so
entgasten Raum 22 die voranstehend erwähnte Bedingung
erfüllt, nämlich 0,1 p1 ≤ P1 ≤ 10 p1, nach der Beendigung der
Freigabe von Verunreinigungen, um den Druck in dem Raum 22 zu
stabilisieren, oder seit dem vorbestimmten Zeitraum seit dem
Beginn der Erwärmung der Ablagerungsquelle 41.
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Wenn die Plasmareinigung innerhalb eines kurzen Zeitraums
beendet ist, wird die Vorentgasung des ersten
Filmherstellungsraums 22 und die Vorheizung der
Ablagerungsquelle 41 vor dem Beginn der Plasmareinigung
begonnen, so dass die Ablagerungsrate R1 zur Herstellung der
Lochinjektionsschicht 13 auf dem Substrat 17 und der Druck P1
in dem Raum 22 beide vor der Beendigung der Plasmareinigung
innerhalb der festgelegten Bereiche liegen.
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Nach der Beendigung der Plasmareinigung des auf der Elektrode
angebrachten Substrats 17 wird das Ventil 26 zwischen dem
Reinigungsraum 21 und dem ersten Filmherstellungsraum 22
geöffnet, durch welches das Substrat 17 in den Raum 22
transportiert wird, und dann wird das Ventil 26 geschlossen.
Dann wird, nachdem die Ablagerungsrate R1 zur Herstellung des
erwünschten Films auf dem Substrat 17 und der Druck P1 in dem
Raum 22 sich stabilisiert haben, so dass sie innerhalb der
Bereiche liegen, die in Bezug auf die vorbestimmte
Ablagerungsrate r1 und den vorbestimmten Druck P1 definiert
wurden, die voranstehend geschildert wurden, der Verschluß 45
geöffnet, um die Verdampfung und die Ablagerung zu starten,
damit die Lochinjektionsschicht 13 hergestellt wird.
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Bei dieser Ausführungsform werden die Ablagerungsrate R1 zur
Herstellung des erwünschten Films auf dem Substrat 17 sowie
der Druck P1 in dem ersten Filmherstellungsraum 22 so
gesteuert, dass sie innerhalb der festgelegten Bereiche
liegen, also 0,7 r1 ≤ R1 ≤ 1,33 r1, mit R1 ≥ 10 Å/sec., und
0,1 p1 ≤ P1 ≤ 10 p1, vor der Beendigung der Plasmareinigung,
was dazu führt, dass die Ablagerungsrate R1 zur Herstellung
des erwünschten Films auf dem Substrat 17 und der Druck p1 in
dem ersten Filmherstellungsraum 22 die vorbestimmte
Ablagerungsrate r1 bzw. den vorbestimmten Druck p1 erreichen,
und sich stabilisieren, und zwar innerhalb des kürzesten
Zeitraums unmittelbar nach Beendigung der Plasmareinigung.
Anders ausgedrückt soll in diesem Zustand die Zeit von der
Beendigung der Plasmareinigung bis zum Beginn der
Dampfablagerung, um die Lochinjektionsschicht 13
herzustellen, so kurz wie möglich sein, oder konkret nicht
länger sein als die vorher berechnete Zeit T1, innerhalb
derer der Berührungswinkel mit Wasser der Oberfläche der
transparenten Elektrode 12 um mehr als 10º über den Wert
unmittelbar nach der Reinigung ansteigt.
-
Andererseits wird, während die Lochinjektionsschicht 13
hergestellt wird, oder bevor die Herstellung der Schicht 13
mittels Dampfablagerung beendet ist, mit der Erwärmung der
Ablagerungsquelle 42 in dem zweiten Filmherstellungsraum 23
und mit dem Entgasen des Raums 23 begonnen.
-
Die Vorheizung der Ablagerungsquelle 42 wird auf dieselbe Art
und Weise wie die Vorheizung der Ablagerungsquelle 41 in dem
ersten Filmherstellungsraum 22 durchgeführt, wie voranstehend
erläutert, wobei der Verschluß 45 geschlossen ist, und auf
der Grundlage einer vorbestimmten Ablagerungsräte r2 zur
Herstellung der Lichtaussendeschicht 14 auf der
Lochinjektionsschicht 13, die vorher auf dem Substrat 17
hergestellt wurde. Konkret wird vor Beendigung der
Herstellung der Lochinjektionsschicht 13 mittels
Dampfablagerung die Ablagerungsquelle 42 so vorgeheizt, dass
die Ablagerungsrate R2 zur Herstellung der Schicht 14 auf dem
Substrat 17 folgende Bedingungen erfüllt:
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0,7 r2 ≤ R2 ≤ 1,3 r2 und R2 ≥ 10 Å/sec.
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Die Vorentgasung des zweiten Filmherstellungsraums 23 wird
ebenso durchgeführt wie die Vorentgasung des ersten
Filmherstellungsraums 22, die voranstehend erläutert wurde,
oder auf der Grundlage eines vorbestimmten Druckes p2 in dem
Raum 23, bei welchem in diesem die Lichtaussendeschicht 14
hergestellt werden soll. Konkret wird, vor der Beendigung der
Herstellung der Lochinjektionsschicht 13 mittels
Dampfablagerung in dem Raum 22, der zweite
Filmherstellungsraum 23 so entgast, dass der verringerte
Druck P 2 in dem so entgasten Raum 23 folgende Bedingungen
erfüllt: 0,1 p2 ≤ P2 ≤ 10 p2, und 1,33 · 10&supmin;¹ Pa ≤ P2 ≤ 1,33
· 10&supmin;&sup5; Pa.
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Wenn die Herstellung der Lochinjektionsschicht 13 innerhalb
eines kurzen Zeitraums beendet ist, werden die Vorentgasung
des zweiten Filmherstellungsraums 23 und die Vorheizung der
Ablagerungsquelle 42 vor dem Beginn der Dampfablagerung zur
Herstellung der Schicht 13 begonnen, so dass die
Ablagerungsrate R2 und der Druck P2 in dem Raum 23 beide
innerhalb der festgelegten Bereiche liegen, vor der
Beendigung der Herstellung der Lochinjektionsschicht 13.
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Nach der Herstellung der Lochinjektionsschicht 13 wird das
Ventil 27 zwischen dem ersten Filmherstellungsraum 22 und dem
zweiten Filmherstellungsraum 23 geöffnet, durch welches das
Substrat 17, auf welchem die Filme hergestellt würden, in den
Raum 23 transportiert wird, und dann wird das Ventil 27
geschlossen. Nachdem die Ablagerungsrate R2 zur Herstellung
des gewünschten Films auf dem Substrat 17 und der Druck P2 in
dem Raum 23 sich so stabilisiert haben, dass sie innerhalb
der Bereiche liegen, die in Bezug auf die vorbestimmte
Ablagerungsrate r2 und den vorbestimmten Druck p2 definiert
wurden, wie voranstehend erläutert, wird dann der Verschluß
45 geöffnet, um die Verdampfung und Ablagerung zu beginnen,
und so die Lichtaussendeschicht 14 herzustellen.
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Bei dieser Ausführungsform werden die Ablagerungsrate R2 zur
Herstellung des gewünschten Films auf dem Substrat 17 und der
Druck P2 in dem ersten Filmherstellungsraum 23 so
kontrolliert, dass sie innerhalb der voranstehend angegeben,
festgelegten Bereiche liegen, vor der Beendigung der
Herstellung der Lochinjektionsschicht 13, was dazu führt,
dass die Zeit von der Beendigung der Herstellung der
Lochinjektionsschicht 13 bis zum Beginn der Dampfablagerung,
um die Lichtaussendeschicht 14 herzustellen, nicht länger ist
als die vorher berechnete Zeit T2, innerhalb derer der
Berührungswinkel mit Wasser der Oberfläche der
Lochinjektionsschicht 13 so ansteigen kann, dass er mehr als
10º größer ist als unmittelbar nach der Herstellung.
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Dann wird auf dieselbe Art und Weise wie bei der Herstellung
dieser Lochinjektionsschicht 13 und dieser
Lichtaussendeschicht 14 die Ablagerungsquelle 43 vorgeheizt,
und wird der dritte Filmherstellungsraum 24 vorentgast, und
dann wird die Elektroneninjektionsschicht 15 mittels
Dampfablagerung hergestellt; danach wird die
Ablagerungsquelle 44 vorgeheizt, und wird der vierte
Filmherstellungsraum 25 vorentgast, und dann wird die
Gegenelektrode 16 mittels Dampfablagerung hergestellt. Bei
diesen Schritten soll die Zeit von der Beendigung der
Herstellung der Lichtaussendeschicht 14 zum Beginn der
Dampfablagerung, um die Elektroneninjektionsschicht 15
herzustellen, nicht länger sein als die vorher berechnete
Zeit T3, innerhalb derer der Berührungswinkel mit Wasser der
Oberfläche der Lichtaussendeschicht 14 so ansteigen kann,
dass er um mehr als 10º größer ist als unmittelbar nach der
Herstellung; und soll die Zeit von der Beendigung der
Herstellung der Elektroneninjektionsschicht 15 bis zum Beginn
der Dampfablagerung, um die Gegenelektrode 16 herzustellen,
nicht länger sein als die vorher berechnete Zeit T4,
innerhalb derer der Berührungswinkel mit Wasser der
Oberfläche der Elektroneninjektionsschicht 15 so ansteigen
kann, dass er um 10º größer ist als unmittelbar nach der
Herstellung.
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Nachdem die Herstellung der Gegenelektrode 16 in dem vierten
Filmherstellungsraum 25 beendet ist, wird das Ventil 37
geöffnet, und dann wird das Substrat 17, auf welchem
sämtliche gewünschten Filme hergestellt wurden, in den vorher
entgasten Ladeverriegelungsraum 36 transportiert, worauf das
Ventil 37 geschlossen wird, und schließlich das so
bearbeitete Substrat 17 entnommen wird, nachdem der Druck in
dem Ladeverriegelungsraum zum Normaldruck zurückgekehrt ist.
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Die Vorteile der voranstehend erläuterten Ausführungsform
sind nachstehend angegeben.
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Die Herstellung der Lochinjektionsschicht 13 mittels
Dampfablagerung, unmittelbar nachdem das auf der Elektrode
angebrachte Substrat 17 gereinigt wurde, oder anders
ausgedrückt, bevor der Berührungswinkel mit Wasser der
Oberfläche der transparenten Elektrode 12 so ansteigt, dass
er um 10º größer ist als jener der sauberen Oberfläche der
Elektrode 12, schützt sicher die Schicht 13 gegen
Verschmutzung durch Verunreinigungen. In diesem Zusammenhang
verringert die Ultraschallreinigung des Substrats 17 mit
daran angebrachter Elektrode, gefolgt von dessen Reinigung
mit Plasma, den Berührungswinkel mit Wasser der Oberfläche
der transparenten Elektrode 12 so, dass er um 30º oder mehr
kleiner ist als vor der Reinigung. Da bei dieser
Ausführungsform die Lochinjektionsschicht 13 hergestellt
wird, bevor der Berührungswinkel mit Wasser der Oberfläche
der transparenten Elektrode 12 so ansteigt, dass er um 10º
oder mehr größer ist als unmittelbar nach der Reinigung, oder
da die Schicht 13 auf der Oberfläche der transparenten
Elektrode 12 hergestellt wird, die sauberer ist als eine
ungereinigte Oberfläche, wird bei der Grenzfläche zwischen
der transparenten Elektrode 12 und der darauf hergestellten
Lochinjektionsschicht 13 sicher verhindert, dass sie
verunreinigt wird. Daher wird bei dieser Ausführungsform das
Eindringen von Verunreinigungen in das hergestellte,
organische EL-Bauelement 1 sicher verringert, und weist das
hergestellte Bauelement 1 stabil die gewünschten
Eigenschaften auf.
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Die Lichtaussendeschicht 14 wird auf der vorher hergestellten
Lochinjektionsschicht 13 hergestellt, während die Schicht 13
sauber ist, unmittelbar nachdem sie hergestellt wurde, und
bevor der Berührungswinkel mit Wasser der Oberfläche der
Schicht 13 um 10º ansteigt, wodurch das Eindringen von
Verunreinigungen in die Grenzfläche zwischen der Schicht 13
und der Schicht 14 verhindert wird. In derselben Art und
Weise wird die Herstellung der nächsten
Elektroneninjektionsschicht 15 unmittelbar nach der
Herstellung der Lichtaussendeschicht 14 begonnen, und bevor
der Berührungswinkel mit Wasser der Oberfläche der Oberfläche
der Schicht 14 um 10º ansteigt, und wird mit der Herstellung
der Gegenelektrode 16 unmittelbar nach der Herstellung der
vorherigen Elektroneninjektionsschicht 15 begonnen, und bevor
der Berührungswinkel mit Wasser der Oberfläche der Schicht 15
um 10º ansteigt. Dies führt dazu, dass das Eindringen von
Verunreinigungen in die Grenzflächen der Schicht 14, der
Schicht 15, und der Elektrode 16 verhindert wird. Daher wird
die Verunreinigung der Grenzflächen der Filmschichten 13 bis
16 verringert, und weist das hergestellte Bauelement 1 stabil
die gewünschten guten Eigenschäften auf.
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Da bei dieser Ausführungsform die Lochinjektionsschicht 13
bis zur Gegenelektrode 16 hergestellt werden, bevor die
Vergrößerung des Berührungswinkels mit Wasser der Oberflächen
der vorherigen Schichten 12 bis 15 nicht größer als 10º ist,
unmittelbar nach der Reinigung des Substrats 17, oder nach
der Herstellung der vorherigen Schichten 13 bis 15, werden
die Verunreinigungen wesentlich verringert, die in die
Grenzflächen dieser Schichten 12 bis 16 eindringen könnten,
was dazu führt, dass nicht nur die Gleichmäßigkeit der
Lichtaussendeoberfläche des hergestellten Bauelements 1
verbessert wird, sondern auch die gesamten
Lichtaussendeeigenschaften des Bauelements verbessert werden.
Hierdurch wird die Lebensdauer des hergestellten Bauelements
1 verlängert.
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Da die Ablagerungsquelle 42 zur Herstellung der
Lichtaussendeschicht 14 vorgeheizt wird, vor der Beendigung
der Herstellung der vorherigen Lochinjektionsschicht 13, und
da die Ablagerungsquelle 43 für die
Elektroneninjektionsschicht 15 und die Ablagerungsquelle 44
für die Gegenelektrode 16 ebenfalls vorgeheizt werden, vor
der Beendigung der Herstellung der vorherigen
Lichtaussendeschicht 14 bzw. Elektroneninjektionsschicht 15,
werden die Verunreinigungen, welche in der Anfangsstufe der
Erwärmung dieser Ablagerungsquellen 42 bis 44 verdampfen,
während der Herstellung der vorherigen Schichten 13, 14 und
15 entfernt. Weiterhin werden, da die Erwärmung der
Ablagerungsquelle 41 für die Lochinjektionsschicht 13 vor der
Beendigung der Plasmareinigung des Substrats 17 mit daran
angebrachter Elektrode begonnen wird, die Verunreinigungen,
welche in der Anfangsstufe der Erwärmung der
Ablagerungsquelle 41 verdampfen, während der Plasmareinigung
des Substrats 17 entfernt.
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Daher wird bei den Schichten 13 bis 16 verhindert, dass sie
durch die Verunreinigungen verschmutzt werden, die in der
Anfangsstufe der Erwärmung der Ablagerungsquellen 41 bis 44
ausgebildet werden, und weist das hergestellte Bauelement 1
sicher gute Eigenschaften auf.
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Da die Ablagerungsquelle 41 vorgeheizt wird, wird der
Verdampfungszustand der Ablagerungsquelle 41 für die
Lochinjektionsschicht 13 innerhalb eines kurzen Zeitraums
nach Beendigung der Reinigung des Substrats 17 stabilisiert.
Daher wird die Herstellung der Lochinjektionsschicht 13
sicher begonnen, bevor der Berührungswinkel mit Wasser der
Oberfläche der Elektrode 12, die vorher auf dem Substrat 17
angebracht wurde, im Vakuum so ansteigt, dass er um 10
größer ist als sein Anfangswert unmittelbar nach der
Reinigung.
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Entsprechend werden, da die Ablagerungsquellen 42 bis 44
sämtlich vorgeheizt werden, der Verdampfungszustand der
Ablagerungsquelle 42 für die Lichtaussendeschicht 14, jener
der Ablagerungsquelle 43 für die Elektroneninjektionsschicht
15, und jener der Ablagerungsquelle 44 für die Gegenelektrode
16 sämtlich innerhalb eines kurzen Zeitraums nach Beendigung
der Herstellung der vorherigen Lochinjektionsschicht 13,
Lichtaussendeschicht 14 bzw. Elektroneninjektionsschicht 15
stabilisiert. Die Herstellung der nächsten
Lichtaussendeschicht 14, der Elektroneninjektionsschicht 15
und der Gegenelektrode 16, die hintereinander in dieser
Reihenfolge hergestellt werden, wird daher sicher begonnen,
bevor der Berührungswinkel mit Wasser der Oberflächen der
vorherigen Lochinjektionsschicht 13, Lichtaussendeschicht 14
bzw. Elektroneninjektionsschicht 15 so ansteigt, dass er um
10º größer wird als der Anfangswert unmittelbar nach der
Herstellung.
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Daher wird die Verunreinigung der Oberflächen dieser
Schichten 12 bis 15, oder die Verunreinigung der Grenzflächen
der Schichten 12 bis 16, sicher verringert, und weist das
hergestellte Bauelement 1 stabil die gewünschten
Eigenschaften auf.
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Da die Vorheizung der Ablagerungsquelle 41 für die
Lochinjektionsschicht 13 so durchgeführt wird, vor der
Beendigung der Plasmareinigung des Substrats 17 in dem
Reinigungsraum 21, dass die Ablagerungsrate R1 zur
Herstellung der Schicht 13 auf dem Substrat 17 die
Bedingungen 0,7 r1 ≤ R1 ≤ 1,3 r1 und R1 ≥ 10 Å/sec. erfüllt,
wird die Ablagerungsrate R1 so stabilisiert, dass sie die
vorbestimmte Ablagerungsrate r1 innerhalb des kürzest
möglichen Zeitraums erreicht.
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Da die Verdampfungsquellen 42 bis 44 für die
Lichtaussendeschicht 14, die Elektroneninjektionsschicht 15
und die Gegenelektrode 16 unter denselben Bedingungen wie
voranstehend geschildert vorgeheizt werden, werden darüber
hinaus die Ablagerungsraten für diese Schichten 14 bis 16
(beispielsweise R2 für die Lichtaussendeschicht 14) sämtlich
so stabilisiert, dass sie die entsprechende, vorbestimmte
Ablagerungsrate (beispielsweise r2 für die
Lichtaussendeschicht 14) innerhalb eines kürzest möglichen
Zeitraums erreichen.
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Daher wird unmittelbar nach der Beendigung der Reinigung des
Substrats 17 mit Plasma, oder nach der Beendigung der
Ablagerung der vorherigen Schichten 13 bis 15, mit der
Ablagerung der nächsten Schichten 13 bis 16 begonnen, was
dazu führt, dass die Verunreinigung der Grenzflächen dieser
Schichten 12 bis 16 wesentlich verringert wird, und darüber
hinaus die taktische Zeit für die kontinuierliche Herstellung
des Bauelements 1 sicher verkürzt wird.
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Da der erste Filmherstellungsraum 22 vorentgast wird, bevor
die Plasmareinigung beendet ist, wird der Druck P1 in dem
Raum 22 auf den vorbestimmten Druck p1 innerhalb eines kurzen
Zeitraums nach der Beendigung der Plasmareinigung verringert,
wodurch der Beginn der Herstellung der Lochinjektionsschicht
13 sichergestellt wird, bevor der Berührungswinkel mit Wasser
der Oberfläche der Elektrode 12, die an dem Substrat 17
angebracht ist, im Vakuum so ansteigt, dass er um 10º größer
wird als sein Anfangswert unmittelbar nach der Reinigung.
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Da der zweite Filmherstellungsraum 23, der dritte
Filmherstellungsraum 24 und der vierte Filmherstellungsraum
25 sämtlich vor der Beendigung der Herstellung der vorherigen
Lochinjektionsschicht 13, der Lichtaussendeschicht 14 bzw.
der Elektroneninjektionsschicht 15 vorentgast werden, werden
der Druck P2 in dem Raum 23, der Druck in dem Raum 24, und
der Druck in dem Raum 25 sämtlich innerhalb eines kurzen
Zeitraums nach der Beendigung der Herstellung dieser
Schichten 13, 14 und 15 stabilisiert. Daher wird die
Herstellung der nächsten Lichtaussendeschicht 14, der
Elektroneninjektionsschicht 15 und der Gegenelektrode 16, die
hintereinander in dieser Reihenfolge hergestellt werden,
sicher begonnen, bevor der Berührungswinkel mit Wasser der
Oberfläche der vorherigen Lochinjektionsschicht 13, der
Lichtaussendeschicht 14 bzw. der Elektroneninjektionsschicht
15 so ansteigt, dass er um 10º größer wird, als sein
Anfangswert unmittelbar nach der Herstellung.
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Dies führt dazu, dass die Verunreinigung der Oberflächen
dieser Schichten 12 bis 15, oder anders ausgedrückt die
Verunreinigung der Grenzflächen der Schichten 12 bis 16,
sicher verringert wird, und das hergestellte Bauelement 1
stabil die gewünschten Eigenschaften aufweist.
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Da der erste Filmherstellungsraum 22 so vorentgast wird, dass
der Druck P1 in dem Raum 22 die Bedingung 0,1 p1 ≤ P1 ≤ 10 p1
erfüllt, bevor die Plasmareinigung in dem Reinigungsraum 21
beendet ist, wird der Druck P1 in dem Raum 22, in welchem die
Lochinjektionsschicht 13 hergestellt wird, so stabilisiert,
dass er den vorbestimmten Druck p1 innerhalb des kürzest
möglichen Zeitraums erreicht.
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Da der zweite bis vierte Filmherstellungsraum 23 bis 25
ebenfalls auf dieselbe Weise vorentgast werden wie der Raum
22, wird darüber hinaus der Druck in diesen Räumen 23 bis 25
(beispielsweise P1 in dem Raum 23), in welchen die
Lichtaussendeschicht 14, die Elektroneninjektionsschicht 15
und die Gegenelektrode 16 hergestellt werden, so
stabilisiert, dass er den vorbestimmten Druck (beispielsweise
p1 im Raum 23) innerhalb des kürzest möglichen Zeitraums
erreicht.
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Daher wird mit der Ablagerung der Schichten 13 bis 16
unmittelbar nach der Plasmareinigung begonnen, und
unmittelbar nach der Beendigung der Ablagerung der vorherigen
Schichten 13 bis 15, was dazu führt, dass die Verunreinigung
der Grenzflächen der Schichten 12 bis 16 wesentlich
verringert wird, und die taktische Zeit für die
kontinuierliche Herstellung des Bauelements 1 sicher verkürzt
wird.
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Die Erfindung ist nicht nur auf die voranstehend erläuterte
Ausführungsform beschränkt, sondern umfaßt alle anderen
Anordnungen und Abänderungen, welche die Ziele der Erfindung
erreichen, beispielsweise jene, die nachstehend angegeben
sind.
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Bei der dargestellten Ausführungsform werden die Schichten 13
bis 16 in unterschiedlichen Filmherstellungsräumen 22 bis 25
hergestellt. Beider Erfindung können jedoch diese mehreren
Schichten auch in ein und derselben Vakuumkammer hergestellt
werden. In diesem Fall wird vorzugsweise jede
Ablagerungsquelle vorgeheizt.
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Alternativ kann ein und dieselbe Verbindung von mehreren
Ablagerungsquellen verdampft werden, um mehrere Schichten in
ein und derselben Vakuumkammer auszubilden. Zum Dotieren
können unterschiedliche Verbindungen sämtlich gleichzeitig
von verschiedenen Ablagerungsquellen verdampft werden, um
mehrere Schichten in ein und derselben Vakuumkammer
auszubilden.
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Bei der dargestellten Ausführungsform wird das Substrat mit
daran angebrachter Elektrode durch ein Plasma gereinigt.
Jedoch ist bei der Erfindung das Verfahren zum Reinigen des
Substrats nicht speziell festgelegt. So kann beispielsweise
das Substrat mit Ultraviolettstrahlung gereinigt werden, mit
Ionenstrahlen, usw.
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Die organischen EL-Bauelemente, die bei der Erfindung
hergestellt werden sollen, sind nicht nur auf das erläuterte
Bauelement beschränkt. Selbstverständlich umfaßt die
Erfindung irgendwelche anderen organischen EL-Bauelemente,
die unterschiedliche Aufbauten aufweisen.
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Wie voranstehend im einzelnen unter Bezugnahme auf einige
bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird bei dem
Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die erste Schicht
auf der Oberfläche der Elektrode ausgebildet, die an einem
Substrat angebracht ist, unmittelbar nachdem das Substrat mit
daran angebrachter Elektrode gereinigt wurde, und bevor der
Berührungswinkel mit Wasser der Oberfläche der Elektrode um
30º ansteigt. Daher wird das Eindringen von Verunreinigungen
in die Grenzfläche zwischen der Elektrode und der ersten
Schicht sicher verhindert, und weisen die hergestellten
Bauelemente stabil die gewünschten Eigenschaften auf.
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Weiterhin wird bei dem Verfahren gemäß der Erfindung zur
Herstellung organischer EL-Bauelemente, die mehrere,
n = 1, 2, 3, ..., Filmschichten aufweisen, die (n + 1)-te
Schicht unmittelbar nach der Herstellung der vorherigen
n-ten Schicht hergestellt, und bevor der Berührungswinkel mit
Wasser der Oberfläche der n-ten Schicht um 30º ansteigt.
Daher wird das Eindringen von Verunreinigungen in die
Grenzfläche zwischen der n-ten Schicht und der (n + 1)-ten
Schicht sicher verhindert, und weisen die hergestellten
Bauelemente stabil die gewünschten Eigenschaften auf.
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Zwar wurde die Erfindung im einzelnen und unter Bezugnahme
auf spezielle Ausführungsformen der Erfindung beschrieben,
jedoch wird Fachleuten auffallen, dass verschiedene
Änderungen und Modifikationen innerhalb des Umfangs der
Patentansprüche vorgenommen werden können.